(57)【要約】【課題】リソグラフィ投影装置にパターニング手段として使え、マスクに匹敵するスループットおよび解像度を達成でき、複雑なアドレス指定回路装置を必要とせずに且つ少ない熱放散で画素をセットするために必要なパターンデータをアップロードでき、小さいスペースに収る光空間変調器を提供すること。【解決手段】この光空間変調器の各画素は、基板上に配置した可動ミラー、感光素子、この感光素子が受ける、投影ビームと異なる波長のプログラミングビームによって決る状態にこの可動ミラーをセットするようにアクチュエータを駆動するための制御回路装置を含み、可動ミラーの状態に応じて投影ビームを反射して所望のパターンを形成する。この様にパターンデータを電子的でなく光学的にアップロードするので、制御回路が簡単で熱放散が少なく、必要なデータ転送速度が得られる。【選択図】図２
2005010786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置した画素のアレイを含む光空間変調器であって、各画素が、
第１波長の入射放射線ビームをそれぞれ異なる帰路へ反射する、少なくとも二つの位置の間を動き得る可動ミラー、
前記可動ミラーをこれらの位置の間を動かすように構成したアクチュエータ、
第２波長のプログラミングビームを受け且つそれに応じて制御信号を発生するための感光素子、および
前記感光素子が発生した制御信号に従って前記可動ミラーを選択した位置にセットするように前記アクチュエータを制御するための制御回路装置、を含む変調器。
【請求項２】
各画素の前記可動ミラーおよび前記感光素子が前記基板の同じ側に配置してある請求項１に記載された光空間変調器。
【請求項３】
前記可動ミラーが前記感光素子の上に配置してあり、および前記光変調素子が前記第２波長の放射線に実質的に透明である請求項２に記載された光空間変調器。
【請求項４】
前記基板が前記第２波長の放射線に実質的に透明である請求項２に記載された光空間変調器。
【請求項５】
各画素の前記光変調素子および前記感光素子が前記基板の反対側に配置してある請求項１に記載された光空間変調器。
【請求項６】
前記画素のアレイを横切って少なくとも一つのプログラミングビームを走査するためのビーム走査手段を含む請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載された光空間変調器。
【請求項７】
前記画素のアレイが複数の行および複数の列を有する２次元アレイであり、並びに前記ビーム走査手段は、前記列のそれぞれの一つに沿う前記複数の列と数が等しい複数のプログラミングビームを走査するようになっている請求項６に記載された光空間変調器。
【請求項８】
前記ビーム走査手段が、反射面を有し且つその軸を前記列に垂直にして配置したプリズムおよび前記プリズムを前記軸周りに回転するための手段を含む請求項７に記載された光空間変調器。
【請求項９】
前記ビーム走査手段は、数が前記複数のビームに相当する複数の独立に制御可能な光源を含む請求項７または請求項８に記載された光空間変調器。
【請求項１０】
前記感光素子がフォトダイオードを含み、および前記アクチュエータは、前記プログラミングビームが入射したときに前記フォトダイオードに発生する電流によって充電されるように前記フォトダイオードに接続したコンデンサを含む請求項１ないし請求項９の何れか一項に記載された光空間変調器。
【請求項１１】
前記制御回路装置が、更に、前記フォトダイオードに発生した電流を増幅するための増幅器を含む請求項１０に記載された光空間変調器。
【請求項１２】
基板上に配置した画素のアレイを含む光空間変調器を使ってパターンに従って放射線ビームを空間的に変調する方法であって、各画素が、
第１波長の入射放射線ビームをそれぞれ異なる帰路へ反射する、少なくとも二つの位置の間を動き得る可動ミラー、
前記可動ミラーをこれらの位置の間を動かすように構成したアクチュエータ、
第２波長のプログラミングビームを受け且つそれに応じて制御信号を発生するための感光素子、および
前記感光素子が発生した制御信号に従って前記可動ミラーを選択した位置にセットするように前記アクチュエータを制御するための制御回路装置、を含み、
前記方法が：
前記パターンに従って少なくとも一つのプログラミングビームを変調する工程、
各感光素子を照射し、それによって対応する可動ミラーの状態をセットするように、前記アレイを横切ってこのまたは各プログラミングビームをこのまたは各ビームの変調と同期して走査する工程、および
前記可動ミラーの状態に従って変調されるように、前記光空間変調器上に放射線ビームを指向する工程、を含む方法。
【請求項１３】
前記放射線ビームをパルス化し、前記変調および走査工程を前記放射線ビームのパルスの間に実施する請求項１２に記載された方法。
【請求項１４】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
この投影ビームを所望のパターンに従ってパターン化するためのプログラム可能パターニング手段、
基板を保持するための基板テーブル、および
このパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に於いて、
前記プログラム可能パターニング手段が請求項１ないし請求項１１の何れか一項に記載された光空間変調器を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
デバイス製造方法であって、
基板を用意する工程、
照明システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
請求項１２または請求項１３に記載された方法を使ってこの投影ビームをパターン化する工程、および
放射線のパターン化したビームを前記基板の目標部分上に投影する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光空間変調器およびリソグラフィ投影装置に使えるような放射線ビームを空間変調する方法およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイおよび微細構造を伴うその他のデバイスの製造に使うことができる。従来のリソグラフィ装置では、マスクまたはレチクルとも呼ぶパターニング手段を使ってこのＩＣ（またはその他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコンウエハまたはガラス板）上の目標部分（例えば、一つまたは幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。マスクの代りに、このパターニング手段は、回路パターンの創成に役立つ、個々に制御可能な素子のアレイを含んでもよい。
【０００３】
一般的に、単一基板が隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらを順次露出する。既知のリソグラフィ装置には、全パターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射する、所謂ステッパと、このパターンを投影ビームによって与えられた方向（“走査”方向）に走査することによって各目標部分を照射し、一方、この基板をこの方向に平行または逆平行に同期して走査する、所謂スキャナがある。
【０００４】
プログラム可能パターニング手段を使うリソグラフィ装置の重要な問題は、このプログラム可能パターニング手段の画素をセットするために必要なデータをアップロードすることである。マスクを使用するリソグラフィ装置に匹敵するスループットおよび解像度を達成するためには、毎秒８０テラビット以上のデータ転送速度が必要である。典型的なプログラム可能パターニング手段は、約８μｍ×８μｍの画素および約１０００×４０００の画素を有するだろう。この必要なデータ速度を達成するためには、多重通信回線を並列に作動させることが必要である。スイッチング速度が速く、従って小さいデバイスに大きい熱放散がある。また、必要なアドレス指定回路装置が複雑であり、小さいスペースに収めるのが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、この発明の目的は、複雑なアドレス指定回路装置を必要とせずに且つ少ない熱放散でパターンデータをアップロードできる光空間変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板上に配置した画素のアレイを含む光空間変調器であって、各画素が、
第１波長の入射放射線ビームをそれぞれ異なる帰路へ反射する、少なくとも二つの位置の間を動き得る可動ミラー、
上記可動ミラーをこれらの位置の間を動かすように構成したアクチュエータ、
第２波長のプログラミングビームを受け且つそれに応じて制御信号を発生するための感光素子、および
上記感光素子が発生した制御信号に従って上記可動ミラーを選択した位置にセットするように上記アクチュエータを制御するための制御回路装置を含む変調器が提供される。
【０００７】
この光空間変調器の各画素に設けた感光素子は、パターンデータを電子的でなく光学的にアップロードすることを可能にし、複雑なアドレス指定回路を設ける必要を避け、この光空間変調器内の熱放散を減少する。既知の技術を使って、プログラミングビームを必要なデータ転送速度で、この光空間変調器であまり熱を放散することなく、変調できる。
【０００８】
この発明のある好適実施例では、各画素の可動ミラーおよび感光素子が基板の同じ側に配置してある。これは、この光空間変調器の製造を単純化し、それを従来の製造技術、例えばリソグラフィで製作可能にする。そのような実施例では、可動ミラーを上記感光素子の上に配置し且つ上記第２波長の放射線に実質的に透明であるように構成でき、それでこの光変調素子を通して画素をプログラムできる。その代りに、基板を上記第２波長の放射線に実質的に透明であるように選択することができる。例えば、光変調素子および／または基板をシリコンで作ることができ、プログラミングビームが赤外放射線でもよい。すると、この装置を裏側から、基板を通して投影することができる。
【０００９】
他の好適実施例では、各画素の可動ミラーおよび感光素子が上記基板の反対側に配置してある。そのような構成は、感光素子を大きいサイズにすることを可能にし、またプログラミングビームをこのアレイに向けることを、そうする光学装置が放射線ビームを掩蔽しないようにする必要性によって拘束されないので、容易にする。
【００１０】
この光空間変調器は、更に、上記画素のアレイを横切って少なくとも一つのプログラミングビームを走査するためのビーム走査手段を含むのが好ましい。この画素のアレイが複数の行および複数の列を有する２次元アレイである場合、このビーム走査手段は、上記列のそれぞれの一つに沿う上記複数の列と数が等しい複数のプログラミングビームを走査するようにできる。この様にして画素の全行を並列にプログラムでき、このアレイをプログラムするために要する時間を大幅に節減する。
【００１１】
このビーム走査手段は、反射面を有し且つその軸を上記列に垂直にして配置したプリズムおよび上記プリズムを上記軸周りに回転するための手段を都合よく含むことができる。そのようなプリズムの回転は、投影ビームのパルスにおよびデータ変調したプログラミングビームに容易に同期することができる。
【００１２】
好適実施例の感光素子は、フォトダイオードを含み、および上記アクチュエータは、上記プログラミングビームが入射したときに上記フォトダイオードに発生する電流によって充電されるように上記フォトダイオードに接続したコンデンサを含む。これは、基板に変調素子の周りに容易に収容できる簡単な構成をもたらす。従って、プログラミングビームの強度およびサイズ並びにそれが感光素子に入射する持続時間を使ってコンデンサが蓄積した電荷の量、従って可動ミラーが採る位置を制御することができる。高強度のプログラミングビームなしに迅速なプログラミングを可能にするために、上記フォトダイオードに発生した電流を増幅するための増幅器を設けることができる。
【００１３】
この発明の好適実施例の可動ミラーは、変調したビームをこのミラーの状態に従って異なる経路に分割するように、アクチュエータの制御の下で二つ以上の、または連続位置の間を回転できるものである。その法線に沿って変位可能なミラーも変調したビームの平面変調を行うために使ってよい。
【００１４】
この発明は、基板上に配置した画素のアレイを含む光空間変調器を使ってパターンに従って放射線ビームを空間的に変調する方法であって、各画素が、
第１波長の入射放射線ビームをそれぞれ異なる帰路へ反射する、少なくとも二つの位置の間を動き得る可動ミラー、
上記可動ミラーをこれらの位置の間を動かすように構成したアクチュエータ、
第２波長のプログラミングビームを受け且つそれに応じて制御信号を発生するための感光素子、および
上記感光素子が発生した制御信号に従って上記可動ミラーを選択した位置にセットするように上記アクチュエータを制御するための制御回路装置を含み、
上記方法が、
上記パターンに従って少なくとも一つのプログラミングビームを変調する工程、
各感光素子を照射し、それによって対応する可動ミラーの状態をセットするように、上記アレイを横切ってこのまたは各プログラミングビームをこのまたは各ビームの変調と同期して走査する工程、および
上記可動ミラーの状態に従って変調されるように、上記光空間変調器上に放射線ビームを指向する工程を含む方法も提供する。
【００１５】
本発明は、放射線ビームをパルス化したときに特に実用的であり、その場合は上記変調および走査工程を上記放射線ビームのパルスの間に実施する。
更に、本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
この投影ビームを所望のパターンに従ってパターン化するためのプログラム可能パターニング手段、
基板を保持するための基板テーブル、および
このパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に於いて、
上記プログラム可能パターニング手段が上に説明したような光空間変調器を含むことを特徴とする装置を提供する。
【００１６】
その上更に、本発明は、デバイス製造方法であって、
基板を用意する工程、
照明システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
上記の方法を使ってこの投影ビームにパターンを付ける工程、および
この放射線のパターン化したビームを上記基板の目標部分上に投影する工程、を含む方法を提供する。
この発明の光空間変調器は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面として構成してもよい。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当な空間フィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを基板に達するように残すことができ、この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。代替案として、このフィルタが回折光を濾過して取除き、未回折光を基板に達するように残してもよいことが分るだろう。
【００１７】
この発明に使うことができる代替形は、回折光学式マイクロ電気機械システム装置のアレイである。各回折光学式マイクロ電気機械システム装置は、複数の反射リボンを含み、それを互いに対して変形して入射光を回折光として反射する格子を作ることができる。
【００１８】
この発明の更なる代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーと異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。上に説明した両方の場合に、この光空間変調器は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含んでもよい。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号、およびＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ９８／３８５９７号および同第ＷＯ９８／３３０９６号から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。
【００１９】
形態の予備バイアス、光学的近接補正形態、層変異技術および多重露出技術を使う場合、例えば、個々に制御可能な素子のアレイ上に“表示する”パターンは、基板の層にまたは基板の上に結局転写するパターンと実質的に違ってもよいことを理解すべきである。同様に、基板上に結局創成するパターンは、個々に制御可能な素子のアレイ上に任意の一瞬間に作るパターンに対応しなくてもよい。これは、基板の各部分に作る結果パターンを、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンおよび／または基板の相対位置が変る与えられた期間または与えられた露出数に亘って形成する装置の場合かも知れない。
【００２０】
この本文では、ＩＣの製造でリソグラフィ装置を使用することを具体的に参照するかも知れないが、ここで説明するリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造のような、他の用途があるかも知れないことを理解すべきである。当業者は、そのような代替用途の関係で、ここで使う“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“基板”または“目標部分”と同義と考えてもよいことが分るだろう。ここで言及する基板は、露出の前または後に、例えば、トラック（典型的には基板にレジストの層を付け且つ露出したレジストを現像する器具）または計測若しくは検査器具で処理してもよい。該当すれば、この開示をそのようなおよび他の基板処理器具に適用してもよい。更に、この基板を、例えば、多層ＩＣを創るために、一度を超えて処理してもよく、それでここで使う基板という用語は既に多重処理した層を含む基板も指すかも知れない。
【００２１】
ここで使用する“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、波長４０８、３５５、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含する。
【００２２】
ここで使う“投影システム”という用語は、例えば使用する露出放射線に対して、または浸漬液の使用または真空の使用のような他の要因に対して適宜、屈折性光学システム、反射性光学システム、および反射屈折性光学システムを含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。ここで使う“レンズ”という用語のどれも、より一般的な用語“投影システム”と同義と考えてもよい。
【００２３】
この照明システムも放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制御するための屈折性、反射性、および反射屈折性光学要素を含む、種々の型式の光学要素も包含してよく、そのような要素も以下で集合的または単独に“レンズ”とも呼ぶかも知れない。
【００２４】
このリソグラフィ装置は、二つ（二段）以上の基板テーブルを有する型式でもよい。そのような“多段”機械では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出用に使ってもよい。
【００２５】
このリソグラフィ装置は、投影システムの最終素子と基板の間のスペースを埋めるように、この基板を比較的屈折率の高い液体、例えば水の中に浸漬する型式でもよい。浸漬液をこのリソグラフィ装置の他のスペース、例えば、個々に制御可能な素子のアレイと投影システムの最初の素子との間にも加えてよい。浸漬法は、投影システムの開口数を増すためにこの技術でよく知られている。
【００２６】
次にこの発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。それらの図面で対応する参照記号は対応する部品を指す。
【実施例】
【００２７】
図１は、この発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は、
放射線（例えば、ＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための照明システム（照明器）ＩＬ、
この投影ビームにパターンを付けるための個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭ（例えば、プログラム可能ミラーアレイ）であって、一般的に個々に制御可能な素子のアレイの位置は、部材ＰＬに関して固定であるが、その代りに部材ＰＬに関して正確に位置決めするために位置決め手段に結合してもよいアレイ、
基板（例えば、レジストを塗被したウエハ）Ｗを保持し、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために位置決め手段ＰＷに結合された基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴ、および
個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭによって投影ビームＰＢに与えたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬを含み、この投影システムは、個々に制御可能な素子のアレイを基板上に結像してもよい、その代りに、この投影システムは、個々に制御可能な素子のアレイの素子がシャッタとして作用する二次源を結像してもよい、この投影システムは、例えば、二次源を作り且つマイクロスポットを基板上に結像するために、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）またはフレネルレンズアレイのような集束素子のアレイも含んでよい。
【００２８】
照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマレーザであるとき、別々の存在であってもよい。そのような場合、この線源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射線ビームは、一般的に線源ＳＯから、例えば適当な指向ミラーおよび／またはビーム拡大器を含むビーム送出システムを使って、照明器ＩＬへ送られる。他の場合、例えば、線源が水銀灯であるとき、線源がこの装置の一部分であってもよい。この線源ＳＯと照明器ＩＬは、もし必要ならビーム送出システムＢＤと共に、放射線システムと呼んでもよい。
【００２９】
照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段を含んでもよい。一般的に、この照明器の瞳面での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側およびσ内側と呼ぶ）を調整できる。その上、照明器ＩＬは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この照明器は、その断面に所望の強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ぶ、状態調節した放射線ビームを提供する。
【００３０】
ビームＰＢは、次に、個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭと交差する。個々に制御可能な素子のアレイによって反射されてから、ビームＰＢは、投影システムＰＬを通過し、それがこのビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。使用するならば、個々に制御可能な素子のアレイ用の位置決め手段を使って、例えば走査中に、個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭの位置をビームＰＢの経路に関して正確に補正することができる。一般的に、物体テーブルＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（精密位置決め）を使って実現する。類似のシステムを個々に制御可能な素子のアレイを配置するためにも使ってよい。物体テーブルおよび／または個々に制御可能な素子のアレイが固定位置を採りながら、必要な相対運動を得るために、投影ビームがその代りに／その上可動であってもよいことが分るだろう。フラットパネルディスプレイの製造に特に適する、更なる代替案として、基板テーブルの位置および投影システムが固定で、基板をこの基板テーブルに対して動くように構成してもよい。例えば、基板テーブルにこの基板テーブルを横切ってほぼ一定の速度で走査するためのシステムを設けてもよい。
【００３１】
この発明によるリソグラフィ装置をここでは基板上のレジストの露出用であるとして説明するが、この発明はこの用途に限らないことおよびこの装置をレジストレス・リソグラフィで使うためにパターン化した投影ビームを投影するために使ってもよいことが分るだろう。
【００３２】
図示する装置は、四つの好適モードで使うことができる。
１．ステップモード：個々に制御可能な素子のアレイが全パターンを投影ビームに与え、それを目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一静的露出で）投影する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分Ｃを露出できるようにする。ステップモードでは、露出領域の最大サイズが単一静的露出で結像する目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モード：個々に制御可能な素子のアレイが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがこの個々に制御可能な素子のアレイの上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率である。走査モードでは、露出領域の最大サイズが単一動的露出での目標部分の幅（非走査方向の）を制限し、一方走査運動の長さが目標部分の高さ（走査方向の）を決める。
３．パルスモード：個々に制御可能な素子のアレイを本質的に固定し、パルス化した放射線源を使って全パターンを目標部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴをほぼ一定速度で動かして投影ビームＰＢに基板Ｗを横切る線を走査させるようにする。個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンを放射線システムのパルス間で必要に応じて更新し、これらのパルスは、連続する目標部分Ｃを基板上の必要な場所で露出するように時間が決めてある。従って、投影ビームは、基板のストリップに対して完全なパターンを露出するために基板Ｗを横切って走査できる。完全な基板を1行ずつ露出するまでこのプロセスを繰返す。
４．連続走査モード：実質的に一定の放射線源を使い、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンを投影ビームが基板を横切って走査し且つそれを露出するとき更新することを除いて、本質的にパルスモードと同じである。
上に説明した使用モードの組合せおよび／または変形または全く異なった使用モードも使ってよい。
【００３３】
図２は、プログラム可能パターニング手段（光空間変調器）ＰＰＭの素子（画素）１０を断面で示す。各画素１０は、この画素のビーム変調素子を形成し、基板１３の上に取付けてある、軸１２の周りに回動自在なミラー１１を含む。軸１２用の支持体は、明確にするためにこの図から省略してある。ミラー１１の回転を制御するために、コンデンサ板１４、１５がミラーの各半分の下に一つ、基板１３上に設けてある。対応する板（図示せず）がミラーの背面に設けてあるが、もしミラーそれ自体が十分に導電性であれば、それらを省略してもよい。図３および図４は、この素子を静止位置および作動位置で示し、入射投影ビームを静止状態および作動したミラーによって異なる方向に反射することを示す。適当な空間フィルタを使ってこれら二つの状態の一つでミラーによって反射した放射線を阻止してこの変形可能なミラーがスイッチになるようにする。更に複雑な構成を使ってグレースケールを実行することができる。
【００３４】
素子１０のプログラミングは、ミラー１１を通るプログラミングビーム１７によってフォトダイオード１６を選択的に照射することによって行う。ミラー１１がシリコン製のとき、このシリコンは、３６５ｎｍ以下の“青”投影ビームを反射するが、赤外線を通すので、赤外プログラミングビームを使ってもよい。投影ビームに対する反射性を改善するためのミラー上の何らかの被膜およびコンデンサ板を形成するための何らかの導電層も赤外線に透明であるために配置してある。その代りに、導電層を格子の形で設けてもよい。
【００３５】
画素１０の平面図である、図５に示すように、フォトダイオード１６は、コンデンサ板１４と１５の間のスペースに配置してもよい。もし、この画素をプログラミングビームの短パルスでプログラムするならば、このプログラミングビームの位置決め誤差がフォトダイオードに発生する電荷の量に影響しないように、プログラミングビーム１７のフットプリントをフォトダイオード１６より大きくすることができる。その代りに、フォトダイオードの全長に亘って走査する小さいビームを使って、このビームがオンである時間の長さがフォトダイオードに発生する電荷、従ってグレースケール値を決めながら、グレースケール・プログラミングを達成することができる。この場合、プログラミングビーム１７のフットプリントは、このプログラミングビームの横方向誤配置が発生する電荷の量に影響しないように、長方形であるのが好ましい。
フォトダイオードに発生した電荷信号を増幅し且つそれをコンデンサ板１４、１５に加えるための制御回路装置１８は、コンデンサ板１４、１５の下の基板１３にある。この制御回路装置１８は、以下に詳しく説明する。
【００３６】
プログラミングビーム１７を光空間変調器の画素のアレイを横切って走査するための光学走査ユニット２０を図６および図７に示す。光ガイド２１、例えば光ファイバが変調した投影ビームをその発生源、例えばレーザダイオードから案内し、それをプリズムミラー２２に向ける。そのようなミラーを多面鏡とも呼ぶ。プリズムミラー２２をモータ２４によってその主軸２３周りに回転し、そうするとプリズムミラーの各面がプログラミングビーム１７に提示されるので、このプログラミングビームの入射角が循環する。従って、反射したプログラミングビームは、矢印によって示すように、光空間変調器ＰＰＭの画素１０を横切って走査する。光空間変調器の縁の画素上のフットプリントが中央の画素上と同じであるようにプログラミングビームを十分に良くコリメートするために、コリメータレンズ（図示せず）を光ガイド２１の出力に設けてもよい。その代りに、プログラミングビームを光空間変調器上に集束し、異なる経路長を補償するためにプリズムミラーとこの光空間変調器の間に所謂ｆθレンズ（図示せず）を配置してもよい。
【００３７】
図６は、一つのプログラミングビーム１７しか示さないが、実際には光空間変調器ＰＰＭの画素１０の各列に一つの、多数のビームを使う。これを図７に示し、それは画素１０−１．１ないし１０−ｎ．ｍの２次元アレイのそれぞれの走査列１ないしｎのためのプログラミングビーム１７−１ないし１７−ｎを図示する。ｎおよびｍは各々１，０００または４，０００のオーダかも知れないので、全列を横切って１本のビームを走査することは、ラスタスキャン・パターンに単一ビームを使うことよりもかなりの速度優位をもたらし、且つ各画素用に専用プログラミングビームを設けるために必要なものより遥かに簡単な機構である。それにも拘らず、これらの代替案は、ある場合、特に小さいプログラム可能パターニング手段では有用かも知れない。
【００３８】
複数の独立に制御可能な光源、例えばレーザダイオードを使って対応するプログラミングビームを提供する。もし、光空間変調器が２進装置であるかまたは２進モードで作動するならば、この変調は簡単な２進変調でもよい。もし、グレースケールを望むなら、この変調は、例えば、複数強度レベルまたはパルス幅変調を使ってもよい。光源は、ビーム走査ユニット２０から遠く離して配置し、光を光ファイバによってそこへ導いてもよい。それで光源の位置決めは、光空間変調器の寸法によって拘束されず、それでそれらを冷却に便利なように、および変調信号の準備を容易にするように配置することができる。タイミングの目的で、異なる光源とプリズムミラー２２の間の光路長はほぼ同じであるべきである。さもなければ、光源への信号を電子的に、例えばケーブル長さによって、個々に遅らせることが必要である。
図６は概略図に過ぎず、ビーム走査ユニットは、投影ビームを妨害しないように十分小さいサイズであり、且つ適した位置にあることが分るだろう。
【００３９】
このリソグラフィ投影装置は、パルスモードで動作し、変調素子を投影ビームＰＢのパルスの間にセットするのが好ましい。仮令二つの連続するパルスで同じパターンを結像することになっていても、投影ビームの強度は反射すると勢力が移る程十分に高く且つ変調ミラーが吸収した熱が変調素子１１の状態を攪乱するので、この変調素子を各パルス毎にリセットする必要があるかも知れないことに注目すべきである。位相ロックループを使ってプリズムモータの回転とプログラミングビームの変調を放射線源用トリガーパルスに同期する。このプリズムモータの位置を追跡するために角度エンコーダを使うことができる。
【００４０】
上述のように、簡単な制御回路を使って、プログラミングビームが感光素子に発生した電荷に従って画素の変調素子の状態をセットする。この概略回路を図８ないし図１０に示し、それらは、それぞれ、この回路が実施するサイクルの受入れ、ミラーセットおよびリセット段階を示す。
【００４１】
受入れ段階では（図８参照）、スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ４が開いていて、プログラミングビーム１７がフォトダイオード１６に発生した電流を増幅器Ａ１によって増幅し且つ蓄積コンデンサＣ３に蓄積する。スイッチＳ３は、閉じていて、コンデンサ板１４、１５およびミラー１１上の対応する電極が形成する制御コンデンサＣ１、Ｃ２を短絡し且つ放電する。
【００４２】
一旦プログラミングビームが光空間変調器の全ての画素を走査してしまうと、各画素の蓄積コンデンサＣ３に蓄積した電荷を制御コンデンサＣ１、Ｃ２へ移す。これを行うために、図９に示すように、スイッチＳ３を開いて短絡を解除し、スイッチＳ４を閉じて増幅器Ａ２を作動させる。すると制御コンデンサＣ１、Ｃ２は、蓄積コンデンサＣ３の電荷によって充電され、次に、その電荷は、プログラミングビームが与えたエネルギーの量によって決っている。今度はミラー１１が適当な位置へ動く。図には示さないが、アナログインバータまたは電圧ミラーがコンデンサＣ１、Ｃ２の一つを他と異極性に充電することを保証する。スイッチＳ１をこの段階中閉じてフォトダイオードに発生したノイズからの干渉を防ぐことができる。
投影ビームのパルスの後に、制御コンデンサＣ１、Ｃ２を放電するためにスイッチＳ３を閉じることによって画素をリセットして、ミラーを静止位置へ戻し、スイッチＳ２を閉じて蓄積コンデンサＣ３を放電する。次にスイッチＳ１およびＳ２を開いて次のサイクルに備える。
【００４３】
制御回路の全てを同時に循環するので、同じ制御信号を全ての画素のスイッチＳ１ないしＳ４に直ちに分配する。これは、各画素の別々のアドレス指定に必要な複雑さに比べて非常に簡単な配線構成で達成できる。また、電力レールと４本の制御線だけしか光空間変調器に設ける必要がない。
上記の装置は、ミラーをそれらの静止位置から一方向にだけ偏向する。二方向の偏向が必要な場合は、ミラーの複雑さが増すだけでアナログ減算器またはコンパレータ含めることができ、または追加の信号インバータを使って極性を反転することができる。
【００４４】
この発明の特定の実施例を上に説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。例えば、もし、画素が配置してある基板がプログラミングビーム、例えば赤外線に十分透明な材料、例えばシリコンで作ってあるならば、光空間変調器の画素を背後からプログラムしてもよい。裏側からのプログラミングは、ビーム走査ユニットの設計に大きな自由度を与え、プリズムミラーの配置および整列を容易にする。また、両面製作手法および基板の厚さを通る導体を使うことによって、感光素子を基板の裏面に配置することができる。これは、感光素子を大きく作ることを可能にし、低出力のプログラミングビームの使用を可能にする。また、もう基板の透明性に拘束されないので、プログラミングビームの波長の選択に大きな柔軟性がある。この説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】この発明の第１実施例の光空間変調器の素子をプログラミング段階で示す。
【図３】この発明の第１実施例の光空間変調器の素子を変形可能ミラーが静止位置にある露出段階で示す。
【図４】この発明の第１実施例の光空間変調器の素子を変形可能ミラーが作動位置にある露出段階で示す。
【図５】この発明の第１実施例の光空間変調器の素子の平面図である。
【図６】この発明の第１実施例の光空間変調器の、ビーム走査機構と一緒の側面図である。
【図７】この発明の第１実施例の光空間変調器の、ビーム走査機構と一緒の平面図である。
【図８】この第１実施例の光空間変調器の制御回路の、そのサイクルの受入れ段階の線図である。
【図９】この第１実施例の光空間変調器の制御回路の、そのサイクルのミラーセット段階の線図である。
【図１０】この第１実施例の光空間変調器の制御回路の、そのサイクルのリセット段階の線図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  画素
１１  可動ミラー、光変調素子
１３  基板
１４  アクチュエータ、コンデンサ
１５  アクチュエータ、コンデンサ
１６  感光素子、フォトダイオード
１７  プログラミングビーム
１８  制御回路装置
２０  ビーム走査手段
２２  プリズム
２３  軸
２４  回転手段
Ａ１  増幅器
Ａ２  増幅器
Ｃ  目標部分
ＩＬ  照明システム
ｍ  ２次元アレイの行数
ｎ  ２次元アレイの列数
ＰＢ  投影ビーム、放射線ビーム
ＰＬ  投影システム
ＰＰＭ  光空間変調器
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2005010786000001.pdf