(57)【要約】【課題】  光電制御レチクル及びレチクルフリー露光装置に関し、レティクルとなる空間光変調素子を制御する制御装置に電力を供給するケーブルを排除して装置構成を簡素化する。【解決手段】  露光光から任意の露光パターンの発生が可能な空間光変調素子３をレティクルとして基板２上に設けるとともに、基板２の空間光変調素子３の周辺に光起電力素子４、光起電力素子４によって生成された電力により空間光変調素子３を駆動する制御回路５を少なくとも設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光から任意の露光パターンの発生が可能な空間光変調素子をレティクルとして基板上に設けるとともに、前記基板の前記空間光変調素子の周辺に光起電力素子、及び、前記光起電力素子によって生成された電力により前記空間光変調素子を駆動する駆動回路を少なくとも備えたことを特徴とする光電制御レティクル。
【請求項２】
上記基板の空間光変調素子の周辺に上記光起電力素子によって生成された電力を一時的に蓄える電池を設けたことを特徴とする請求項１記載の光電制御レティクル。
【請求項３】
上記基板の空間光変調素子の周辺部に、露光パターンデータを外部から無線受信する通信制御回路を設けたことを特徴とする請求項 1または２に記載の光電制御レティクル。
【請求項４】
上記空間光変調素子が、透過型液晶素子或いはデジタルミラー素子のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電制御レティクル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電制御レティクルを用いたレティクルフリー露光装置において、上記露光光の一部を用いて上記光起電力素子により電力を生成することを特徴とするレティクルフリー露光装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電制御レティクルを用いたレティクルフリー露光装置において、上記露光光源と別の光源を用いて上記光起電力素子により電力を生成することを特徴とするレティクルフリー露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電制御レティクル及びレティクルフリー露光装置に関するものであり、特に、液晶等をパターン発生手段として用いることによりフォトマスクを不要にしたマスクレス露光におけるパターン発生手段への電力供給構成に特徴のある光電制御レティクル及びレティクルフリー露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路或いはプリント配線基板上に配線パターン等の各種のパターンを形成する際にはフォトリソグラフィー技術が用いられており、シリコンウェハ等の被処理基板上にレジスト膜を設け、このレジスト膜を所定パターンで露光し、現像することによってレジストパターンを形成し、次いで、このレジストパターンをマスクとしてエッチングを施すことによって所定の配線パターン等を形成していた。
【０００３】
この様な露光工程においては、通常はレジスト膜を所定パターンに露光するためにはガラス基板上にクロムなどの遮光物質によってパターンを形成したフォトマスクを用いていたので、ここで、図１１を参照して従来の露光工程を説明する。  
【０００４】
図１１参照
図１１は、従来の露光方法の概念的構成図であり、水銀ランプ等の光源２０１からの露光光を集光器２０２、平面鏡２０３、インテグレータ２０４、平面鏡２０５、及び、コンデンサレンズ２０６を介して所定パターンを形成したフォトマスク２０７に照射し、フォトマスク２０７を透過した光を投影レンズ２０８を介してシリコンウェハ等の露光対象基板２０９に照射し、露光対象基板２０９上に塗布してあるレジスト膜（図示を省略）を所定パターンに露光する。
【０００５】
この様な従来の露光工程においてはフォトマスクと称する露光するための原画が必要となり、フォトマスク製造に関わる時間とコストが必要となるので、ここで、図１２を参照して  フォトマスクの製作フローを説明する。
【０００６】
図１２参照
この製作フローに於いて特に３番目の描画工程、及び１０番目のパターン検査工程が長時間を要し、一般に製作期間は数日を要する。
一方、半導体集積回路或いはプリント配線基板においては多層配線化が進んでおり、半導体集積回路装置或いはプリント配線基板の製造に要するフォトマスクの数は増加しており、フォトマスクの製造がスループット向上と製造原価低減を阻害する大きな要因となっている。
【０００７】
そこで、近年、フォトマスクを使用せずに、透過型液晶パネルをパターン発生装置として用い、透過型液晶パネル上に任意パターンを形成し、そのパターンを被処理基板上に露光することが提案されているので、ここで、図１３を参照してその一例を説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１３参照  
図１３は、従来の液晶レティクルを用いた露光装置の概念的構成図であり、高圧水銀ランプ等の光源２０１からの露光光を集光器２０２、平面鏡２０３、インテグレータ２０４、平面鏡２０５、及び、コンデンサレンズ２０６を介して液晶レティクルを構成する液晶パネル２１２に照射し、データ生成システム２１０、液晶制御回路２１１からの制御信号によって液晶パネル２１２上に形成されたパターンを透過した光を投影レンズ２０８によって投影して露光対象基板２０９上に設けられたレジスト膜（図示を省略）に照射する。
【０００９】
図１４参照  
図１４は液晶レティクルの概略的構成図であり、一般的に約１０００×１０００の画素数の透過型の液晶パネル２１２から構成されており、液晶パネル２１２を駆動するための制御信号は、フラットケーブル２１３から供給される。
【００１０】
この様に、液晶パネルは約１０００×１０００の画素から形成されているため、露光パターンを１０００×１０００のマトリクスに分割し、１０００×１０００のマトリックスを個別に、透過或いは不透過状態にして露光光源から露光光を照射するとパターンが形成され、このように液晶レティクル上に生成されたパターンを露光することにより露光対象基板２０９上に任意形状のパターンを形成することが可能になる。
【００１１】
さらに、この様な液晶レティクルを用いた露光方法において、液晶レティクルに生成するパターンデータを無線送信することも提案されているので（例えば、同じく特許文献１参照）、図１５を参照して説明する。
【００１２】
図１５参照  
図１５は、無線を用いたデータ転送方式の概念的構成図であり、送信機２２１から無線技術を用いて受信機２２２に転送し、液晶制御回路２１１を制御することにより液晶パネル上にパターン生成を行う。
【００１３】
また、このようなレティクルフリー露光装置において、液晶パネルの代わりに、反射型のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の空間光変調素子や、ＣＲＴ等の自己発光素子を用いることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５６−０３８８８８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、上述の液晶レティクルを用いた露光方法においては、液晶レティクルに制御信号を送るケーブルが接続されており、露光装置内でケーブルを引き回す煩雑さが伴い生産性を阻害する要因となる。
【００１５】
また、無線を用いたデータ転送方式の場合にも、液晶制御回路２１１を駆動するための電力は、別途ケーブルを介して供給するものであり、依然として露光装置内でケーブルを引き回す煩雑さが伴うという問題があり、この様な事情はレティクルとしてＤＭＤ等の他の空間光変調素子を用いた場合も同様である。
【００１６】
したがって、本発明はレティクルとなる空間光変調素子を制御する制御装置に電力を供給するケーブルを排除して装置構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、光電制御レティクル１において、露光光から任意の露光パターンの発生が可能な空間光変調素子３をレティクルとして基板２上に設けるとともに、基板２の空間光変調素子３の周辺に光起電力素子４、及び、光起電力素子４によって生成された電力により空間光変調素子３を駆動する制御回路５を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように光電制御レティクル１を構成することにより、空間光変調素子３を駆動するための電源ケーブルを取り除くことが可能であり、著しく利便性が向上する。  
なお、基板２としては、ガラス基板等の透明基板が好適であるが、透明基板に限られるものではなく、空間光変調素子３が透過型液晶の場合には少なくとも透過型液晶の対応する部分が透明の基板であれば良い。
また、「光起電力素子４を基板２の空間光変調素子３の周辺に備える」とは、必ずしも同一の基板２上に搭載することを意味するものではなく、他の基板上に搭載する場合も含むものである。
【００１９】
この場合、基板２の空間光変調素子３の周辺に光起電力素子４によって生成された電力を一時的に蓄える電池を設けても良く、それによって、露光光６或いは光起電力素子４の面積が充分でない場合にも、空間光変調素子３を安定して駆動することができる。
【００２０】
また、基板２の空間光変調素子３の周辺部に露光パターンデータを外部から無線受信する通信制御回路を設けることが望ましく、それによって、露光パターンデータ転送用の配線ケーブルが不要になるので、露光装置内でのケーブルの引き回しが簡素化される。
【００２１】
また、上述の空間光変調素子３としては、透過型液晶素子或いはデジタルミラー素子が典型的なものである。
【００２２】
また、上述の光電制御レティクル１を通常のレティクルの代わりに用いてレティクルフリー露光装置を構成した場合、露光光６の一部を用いて光起電力素子４により電力を生成することにより、光起電力素子４に照射するための別光源を不要にすることができ、装置の全体構成を簡素化することができる。
【００２３】
或いは、上述の光電制御レティクル１を通常のレティクルの代わりに用いてレティクルフリー露光装置を構成した場合、露光光源と別の光源を用いて光起電力素子４により電力を生成しても良く、この場合には、光起電力素子４にとって感度の高い波長の光源を用いることによって、光電変換効率を高めることができ、必要とする光起電力素子４の面積を少なくすることででき、それによって、光電制御レティクル１の全体構成の小型化が可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、レティクルとなる空間光変調素子を駆動するための電源、空間光変調素子制御回路を独自に保持することになり、レティクルに外部から電源ケーブルを接続する必要はなく、著しく生産性が向上する。
【００２５】
さらに、露光パターンデータを外部から無線受信する通信制御回路を設けた場合には、露光パターンデータ転送用のケーブルを接続する必要もなくなり、さらに、生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明においては、任意の透過パターンの発生が可能な液晶素子或いは任意の反射パターンの発生が可能なデジタルミラー素子をレティクルとしているものであり、ガラス基板上に液晶素子或いはデジタルミラー素子を固着するとともに、その周辺に光起電力素子及び制御回路を配置する。
【００２７】
この光起電力素子に露光光の内の露光に使われない周辺の部分を照射することにより、電力を生成し、その電力をガラス基板上に電源装置に設けられたバッテリーに蓄え、電源装置において、制御目的の所望の電圧を発生し、制御回路を備えた駆動装置及び通信制御装置に電力を供給する。
【００２８】
一方、露光すべきパターンデータは、通信制御装置内に装備されたアンテナを通して外部から転送され、所望のパターンを駆動装置を介して、液晶素子或いはデジタルミラー素子上に生成することによって、電源ケーブルの接続を不要とした状態でレティクルレスで露光を行う。
【実施例１】
【００２９】
ここで、図２乃至図９を参照して、本発明の実施例１のレティクルフリー露光装置を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１のレティクルフリー露光装置の概念的構成図であり、高圧水銀ランプ等の光源１１からの露光光を集光器１２、平面鏡１３、インテグレータ１４、平面鏡１５、及び、コンデンサレンズ１６を介して液晶パネル２０に照射するとともに、周辺部の光を光起電力素子３１に照射し、生成した電力を電源基板４０で変圧する。
【００３０】
また、データ生成システム９０からのパターンデータを送信機９１を介して無線ＬＡＮカード７０で受信し、受信したデータを通信制御基板６０で変換し、液晶ドライブ基板５０からの制御信号によって液晶パネル２０上に形成されたパターンを透過した光を投影レンズ１７によって投影して露光対象基板１８上に設けられたレジスト膜（図示を省略）に照射する。
【００３１】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１に用いる光電制御液晶レティクルの概念的構成図であり、中央部に光透過部８１を設けるとともに、表裏に必要とする電源基板４０、液晶ドライブ基板、或いは、通信制御基板等を装着した回路基板８０の光透過部８１の下面にレティクルとなる透過型の液晶パネル２０を接着するとともに、上面側に透明ガラス基板上にＧａＡｓ系の光起電力素子３１を実装した光電パネル３０を貼り付ける。
【００３２】
これらの制御回路等を駆動するための電力は、現状では約７Ｗ必要であり、高効率なＧａＡｓ系光起電力素子を用いているので、必要になる面積は約１４５ｃｍ2 必要となるが、光電パネルを構成するガラス基板として通常の５インチ或いは６インチガラス基板を用いれば必要面積は充分に確保することができる。
【００３３】
図４参照  
図４は、本発明の実施例１の液晶パネル制御系統図であり、光起電力素子３１に露光光を照射することにより、電力を生成し、その電力を電源基板４０内のバッテリーに蓄え、電源基板４０では、制御目的の所望の電圧を発生し、液晶ドライブ基板５０及び通信制御基板６０に電力を供給する。
【００３４】
一方、露光すべきパターンデータは、通信制御基板６０内に配置された無線ＬＡＮカード７０によって外部から転送され、所望の露光パターンを液晶ドライブ基板５０を通して、液晶パネル２０上に生成する。
【００３５】
図５参照  
図５は、液晶ドライブ基板５０の構成説明図であり、上述のように、必要な電力は電源基板４０から電源インターフェース４１を介して必要とする電圧値で供給される。
【００３６】
また、通信制御基板６０から外部バスインターフェース４２を介して送られたパターンデータは、コントローラ５１で制御データに変換された後、ＬＣＤドライバ５２を経由して、液晶パネルインターフェース５３を介して液晶パネル２０に転送される。  
【００３７】
図６参照  
図６は、通信制御基板６０の構成説明図であり、上述のように、必要な電力は電源基板４０から電源インターフェース６１を介して必要とする電圧値で供給される。
また、パターンデータは無線信号によりアンテナを備えた無線ＬＡＮカード７０で受信され、ＣＦ〔コンパクトフラッシュ(登録商標)〕インターフェース７１及びバッファ７２〜７４を介してＣＰＵ６２に接続するバスラインに供給される。
【００３８】
また、通信制御基板６０内には２種類のオシレータ６３，６４が設けられ、このオシレータ６３，６４によりパターンデータ変換を行うＣＰＵ６２の動作が制御される。
このＣＰＵ６２による制御内容は、ＳＤＲＡＭ６５及びＦｌａｓｈ  ＲＯＭ６６の２種類のメモリーに記憶され、変換されたデータは液晶ドライブ基板５０に転送されて、液晶パネル２０上に露光パターンを形成する。
【００３９】
図７参照  
図７は、電源基板４０の構成説明図であり、光起電力素子３１で生成された直流電流は、バッテリーチャージャー４３により一旦Ｌｉイオン電池からなる充電電池４４に蓄えられる。
【００４０】
この電源基板４０において、液晶ドライブ基板５０，通信制御基板６０を駆動するために必要な１５．５Ｖ、１３．５Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖの５種類の電圧値に変換される。
なお、全体として必要となる電力は約７Ｗとなる。
【００４１】
次に、図８及び図９を参照して以上説明した全ての機能素子を実際にガラス基板上に配置した回路基板８０の具体的配置構成の一例を説明する。
なお、図８及び図９においては、光起電力素子３１との配置関係を示すために光起電力素子３１も図示しているが、実際には、図３に示したように異なった基板に設けるものである。
図８参照  
図８は表側、即ち、露光光の入射側の配置構成図であり、ガラス基板８２としては、通常のクロムパターン付きレティクルと同等の大きさである外形寸法が約１２５ｍｍ×１２５ｍｍのガラス基板を用いる。
【００４２】
図に示すように、ガラス基板８２の表面側の上部には、無線ＬＡＮカード７０、ＣＦインターフェース７１及びバッファ７２〜７４を配置するとともに、下部には電源基板４０を配置する。
【００４３】
図９参照  
図９は裏側、即ち、露光光の出射側の配置構成図であり、図に示すように、ガラス基板８２の裏面側の上部には、通信制御基板６０を配置し、下側には液晶ドライブ基板５０を配置する。
【００４４】
この実施例１のレティクルフリー露光装置においては、光起電力素子３１に露光光の内の露光に使われない周辺の部分を照射することにより、電力を生成し、電源基板４０に設けた充電電池４２に蓄え、電源基板４０において、制御目的の所望の１５．５Ｖ、１３．５Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖの５種類の電圧を発生し、液晶ドライブ基板５０及び通信制御基板６０に電力を供給するので、電源用のケーブルの接続が不要になる。
【００４５】
一方、露光すべきパターンデータは、通信制御基板６０内に装備された無線ＬＡＮカード７０のアンテナを通して外部から受信し、所望のパターンを液晶ドライブ基板５０に設けた液晶ドライバ５２により液晶パネル２０上に生成するので、信号用ケーブルの接続が不要になる。
【実施例２】
【００４６】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例２のレティクルフリー露光装置を説明するが、レティクルとして液晶パネルの代わりにＤＭＤを用いた以外の基本的構成は上記の実施例１と同様である。
【００４７】
図１０参照  
図１０は、本発明の実施例２のレティクルフリー露光装置の概念的構成図であり、高圧水銀ランプ等の光源１０１からの露光光をコンデンサレンズ１０２及び平面鏡１０３を介して回路基板１０４の中央部に固着されたＤＭＤ１０５に照射するとともに、周辺部の光を光起電力素子１０６に照射する。
なお、露光或いは電力生成に用いられながった反射光は光吸収板１０７によって吸収する。
【００４８】
この場合も、ＤＭＤ１０５にはデータ生成システム１０８からのパターンデータを送信機１０９を介して無線ＬＡＮカード１１０で受信し、受信したデータを通信制御基板１１で変換し、ＤＭＤドライブ基板１１２からの制御信号によってＤＭＤ１０５上に形成されたパターンを反射した光を投影レンズ１１４によって投影して露光対象基板１１５上に設けられたレジスト膜（図示を省略）に照射する。
【００４９】
この実施例２の場合にもレティクルとして透過型の液晶パネルの代わりに反射型のＤＭＤを用いただけであるので、実施例１の場合と同様に電源ケーブル及び信号ケーブルの接続が不要になり、利便性が向上する。
【００５０】
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に記載された構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、各構成要素の配置は全くに任意であり、使用する電子部品の大きさに応じて配置すれば良く、電子部品の面積が大きくなる場合には、電子部品同士を積層しても良いののである。
【００５１】
また、上記の各実施例においては、各種の電子部品を回路基板の表裏に実装しているが、必ずしも必須ではなく、全ての電子部品を電子部品同士積層することにより回路基板の裏面に実装し、表面には光起電力素子を実装するようにしても良く、それにより、独立した光電パネルは不要となる。
【００５２】
また、上記の各実施例においては、露光するデータパターンを外部から無線で送信しているが、必ずしも必須ではなく、パターン形成に必要な電力を光起電力素子で生成する構成を備えていれば良いものである。
【００５３】
また、上記の各実施例においては、生成した電力を一時蓄える充電電池を備えているが、充電電池は必ずしも必須ではなく、光起電力素子からの電力を直接使用するように構成しても良いものである。
【００５４】
また、上記の各実施例においては、光起電力素子に照射する光として露光光の周辺光を用いているが、必ずしも露光光である必要はなく、露光光源とは別の光源を用いても良く、この場合には、光起電力素子の最適波長を中心波長とする光源を用いれば良い。
【００５５】
また、上記の各実施例においては、投影レンズを用いた縮小投影露光方式として説明しているが、密着露光方式にも適用できることは言うまでもない。
【００５６】
また、上記の各実施例においては、レティクルとして透過型液晶パネル或いはＤＭＤを用いているが、透過型液晶パネル或いはＤＭＤ等の空間光変調素子に限られるものではなく、ＬＥＤアレイ或いはレーザダイオードアレイ、更には、ＣＲＴ等の自己発光素子を用いても良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の活用例としては、プリント配線基板用の露光装置が典型的なものであるが、空間光変調素子の解像度を高めたり、投影レンズにより縮小率を高めることによって、液晶パネル製造用の露光装置或いは半導体集積回路装置製造用の露光装置としても使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のレティクルフリー露光装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１に用いる光電制御液晶レティクルの概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１の液晶パネル制御系統図である。
【図５】液晶ドライブ基板５０の構成説明図である。
【図６】通信制御基板６０の構成説明図である。
【図７】電源基板４０の構成説明図である。
【図８】回路基板８０の表側の配置構成図である。
【図９】回路基板８０の裏側の配置構成図である。
【図１０】本発明の実施例２のレティクルフリー露光装置の概念的構成図である。
【図１１】従来の露光方法の概念的構成図である。
【図１２】従来のフォトマスクの製作フロー図である。
【図１３】従来の液晶レティクルを用いた露光装置の概念的構成図である。
【図１４】液晶レティクルの概略的構成図である。
【図１５】無線を用いたデータ転送方式の概念的構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  光電制御レティクル
２  基板
３  空間光変調素子
４  光起電力素子
５  制御回路
６  露光光
１１  光源
１２  集光器
１３  平面鏡
１４  インテグレータ
１５  平面鏡
１６  コンデンサレンズ
１７  投影レンズ
１８  露光対象基板
２０  液晶パネル
３０  光電パネル
３１  光起電力素子
４０  電源基板
４１  電源インターフェース
４２  外部バスインターフェース
４３  バッテリーチャージャー
４４  充電電池
５０  液晶ドライブ基板
５１  コントローラ
５２  ＬＣＤドライバ
５３  液晶パネルインターフェース
６０  通信制御基板
６１  電源インターフェース
６２  ＣＰＵ
６３  オシレータ
６４  オシレータ
６５  ＳＤＲＡＭ
６６  Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ
７０  無線ＬＡＮカード
７１  ＣＦインターフェース
７２  バッファ
７３  バッファ
７４  バッファ
８０  回路基板
８１  光透過部
８２  ガラス基板
９０  データ生成システム
９１  送信機
１０１  光源
１０２  コンデンサレンズ
１０３  平面鏡
１０４  回路基板
１０５  ＤＭＤ
１０６  光起電力素子
１０７  光吸収板
１０８  データ生成システム
１０９  送信機
１１０  無線ＬＡＮカード
１１１  通信制御基板
１１２  ＤＭＤドライブ基板
１１３  電源基板
１１４  投影レンズ
１１５  露光対象基板
２０１  光源
２０２  集光器
２０３  平面鏡
２０４  インテグレータ
２０５  平面鏡
２０６  コンデンサレンズ
２０７  フォトマスク
２０８  投影レンズ
２０９  露光対象基板
２１０  データ生成システム
２１１  液晶制御回路
２１２  液晶パネル
２１３  フラットケーブル
２２１  送信機
２２２  受信機
【図１】
2005141032.tif 000003
【図２】
2005141032.tif 000004
【図３】
2005141032.tif 000005
【図４】
2005141032.tif 000006
【図５】
2005141032.tif 000007
【図６】
2005141032.tif 000008
【図７】
2005141032.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005141032.tif 000011
【図１０】
2005141032.tif 000012
【図１１】
2005141032.tif 000013
【図１２】
2005141032.tif 000014
【図１３】
2005141032.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2005141032.tif 000017