(57)【要約】本発明は、対象物体上に感光性層を構成する、マスク無し露光のための方法に関する。本発明によれば、構造的要素が、光源を使用して、対応するレンズ系を有する可変画像形成エレメントを、所定の露光量（公称露光量）まで照射することにより、感光性層上に構成され、上述の画像形成エレメントは、表面光変調器として機能する。個別の構造的要素、構造的要素のグループ、またはそれらの部分は、それぞれの制御状態の結果として画像形成エレメントにより生成される画像領域に従って感光性層上に複写され、また公称露光量は、幾つかの露光作業の間に分割され、そして個別の露光作業用の露光量は、所定の最小露光量から開始して、それぞれの先行する露光作業と比べて露光量が露光作業毎に増加されるように選択される。最後の露光作業用の露光量は、公称露光量の５０％よりも大きい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体上に感光性層をパターン付けするための、マスク無し露光用の方法において、光源により感光性層上に構造的要素を形成するために、付属の光学的手段を有する表面光変調器として作用する可変写像エレメントへ、所定の露光量（公称露光量）が照射され、また個別の構造的要素、構造的要素のグループ、またはそれらの部分が、それぞれの駆動状態によって写像エレメントにより生成される画像領域に従って感光性層上に写像され、公称露光量は、複数の露光作業の間に分割され、また個別の露光作業用の露光量は、所定の最小露光量から進めて、それぞれの先行する露光作業と比べて露光量が露光作業毎に増加されるように選択され、最後の露光作業用の露光量は、公称露光量の５０％よりも大きい、方法。
【請求項２】
露光量は、それぞれの作業において、１つの露光作業から次の作業へ二倍にされ、かつ式ｄｏｓｅｉ＝（２ｉ−１／２Ｎ−１）＊ｄｏｓｅｎｏｍｉｎａｌを満足し、ここにおいてＮは、露光作業の合計数に対応し、ｉは、それぞれの露光作業の連続番号に対応し、ｄｏｓｅｉは、連続番号ｉを有する露光作業中の露光量に対応し、またｄｏｓｅｎｏｍｉｎａｌは、公称露光量に対応することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
個別の露光作業の順番が逆にされること、すなわち５０％よりも幾分多い最高の露光量で初めて、それぞれ次の露光作業の露光量が、先行の露光作業と比べて半分にされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
対象物体上に感光性層をパターン付けするための、マスク無し露光用の方法において、光源により感光性層上に構造的要素を形成するために、
それぞれの作業に、互いに関して配向され、かつ付属の光学的手段を有する表面光変調器として作用する複数の可変写像エレメントの１つへ、所定の露光量を有するフラッシュ光が照射され、また個別の構造的要素、構造的要素のグループ、またはそれらの部分が、それぞれの駆動状態によって写像エレメントにより生成される画像領域に従って感光性層上に写像され、その場合において、個別の写像エレメントへ割当てられるシャッターの駆動を変える手段により、フラッシュ光の光は、１つの写像エレメントだけにより常に変調され、写像エレメントにより、種々の画像領域が、感光性層を有する対象物体上に写像され、前記対象物体は、ｘ−ｙテーブルにより連続的に移動される、方法。
【請求項５】
フラッシュ光を発生するために、パルス光源が使用されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
フラッシュ光を発生するために、光源からの、好ましくは連続波運転にで作動されるレーザが、機械的、光学的または電気的シャッターにより遮断されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
写像エレメントの全てが、露光作業中に同一の露光量で写像される、請求項１乃至３のいずれか、および請求項４乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
写像エレメントの全ては、請求項１または請求項２に従って計算された一連の露光量の中から正確に１つの露光量で写像される、請求項１乃至３のいずれか、および請求項４乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
対象物体上に感光性層をパターン付けするための、マスク無し露光用の方法において、光源により感光性層上に構造的要素を形成するために、付属の光学的手段を有する表面光変調器として作用する可変写像エレメントへ、または複数の写像エレメントの１つへ、所定の露光量（公称露光量）が照射され、また個別の構造的要素、構造的要素のグループ、またはそれらの部分が、それぞれの駆動状態によって写像エレメントにより生成される画像領域に従って感光性層上に写像され、公称露光量は、複数の露光作業の間に分割され、また部分画像は、オフセットを有する個別の露光作業中に写像エレメントにより感光性層上に生成され、そのオフセットは、写像エレメント上の画素パターンの適合された生成により補正される方法。
【請求項１０】
個別の露光作業中に写像エレメントにより感光性層上に生成される部分画像は、写像エレメント上の画素パターンの適合された生成により補正されるオフセットを有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
対象物体上に感光性層をパターン付けするための、マスク無し露光用の方法において、光源により感光性層上に構造的要素を形成するために、付属の光学的手段を有する表面光変調器として作用する可変写像エレメントへ、または複数の写像エレメントの１つへ、所定の露光量（公称露光量）が照射され、また個別の構造的要素、構造的要素のグループ、またはそれらの部分が、それぞれの駆動状態によって写像エレメントにより画素パターンとして生成される画像領域に従って感光性層上に写像され、その場合、より大きい範囲を有する構造的要素を形成するために、画像領域は、それらの画素パターンの画素の１つに関して少なくとも重なるように互いに配置される方法。
【請求項１２】
一緒に配置された画像領域をそれぞれ形成する画素パターンは、それらの重なり領域において、ランダムに制御された仕方で生成されて、非平滑遷移が、画像領域を形成する画素パターンに関して画像領域間に生じることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
１つもしくはそれ以上の写像エレメントを使用して、大きい範囲を有する構造的要素が、重なるように互いに配置される画素パターンとして生成される個別の画像領域により、感光性層上に写像され、画像領域の画素パターンは、それらの重なり領域において、ランダムに制御された仕方で生成される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性層のマスク無しパターン付けのための方法、特に、ミクロ電子工学、ミクロシステム技術、薄膜技術、フラットスクリーンの製造、半導体製造における半導体ウェーハの直接露光、印刷回路基板の直接露光、およびリトグラフ用途におけるマスクとレチクルのパターン付けのための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミクロ電子部品または印刷回路基板を大量生産で製造するために、パターン付け方法が採用されており、そこにおいて、チップの製作のために例えば、シリコンウェーハ上に写像される構造的要素が、好ましくは金属被覆石英ガラスから成るマスクを利用して使用される。そのウェーハは、マスクの使用を通して、その表面を光硬化性樹脂で被覆し、それを部分的に露光することによりパターン付けされる。写真平版と呼ばれるパターン付けのこの形態は、非常に成熟した技術であるので、大量生産において広く使用されている。
【０００３】
例えば試験シリーズ用に少数のチップを製造する場合、またはゲートアレイ回路を製作する場合、回路の製作に必要な複数のマスクの製造用の比較的高い出費は、経済的観点から見て不利な影響を有する。そのマスクの製作は、時間がかかりすぎ、かつコストがかかりすぎる。これに加えて、超小型電子機器における短い革新周期によって新しいマスクを絶えず設計および製作しなければならないので、半導体製造業者の製造形態を頻繁に変える必要があるという事実がある。したがって、しばらくの間、対応する構造的要素のマスク無し製造へ部分的に向けた遷移があった。このために使用できる技術は、例えば電子ビーム描画である。この場合、放射源である電子ビームは、製造される構造的要素に必要な仕方で直接駆動される。しかしながら、この技術は、機器にとり高い出費が必要となり、この理由のために、同様に小さいシリーズの製造にとり費用がかかりすぎることになる。
【０００４】
国際特許公開公報第９３／０９４７２号（ＷＯ９３／０９４７２）は、技術的解決策を明記しており、そこにおいて、マスクで機能する技術から知られるように、マスク無しパターン付けが、光を使用して実施される。上述の文献には、光源から出る光ビームが表面光変調器により変調される方法と装置が記載されている。光ビームは、写像エレメント上に案内され、ついでその面積的伝搬に関して上述の写像エレメントにより変調され、またこのようにして変調された照射線が、パターン付けされる層へ送られる。その文書に示される解決策によれば、写像エレメントは専用ミラーチップであり、そのチップには、マトリックスで配列され、かつ個別に駆動できる複数の超小型電極が、その表面の下方に設けられる。ミラーチップのチップ表面の真下に位置決めされる層は、上述の電極の駆動に応じて部分的に変形される。変形された領域において、パターン付けのために光源により照射される光が回折されるので、その光は、非駆動領域により直接に、かつ回折無しに反射されるだけである。半透過ミラーとダイヤフラムを有する適切な光学的装置の手段により、回折された光構成成分の全てが、ついでフィルタリングされ、直接に反射された光だけが、パターン付けされる写像エレメント上に案内される。その結果、写像エレメントにおける駆動状態の陰画が感光性層上に生成され、言い換えれば、ミラーチップの非駆動電極に対応する構造的要素（画素）がそこに写像される。その方法の実際的な実施例において、感光性層が複数の露光作業においてパターン付けされる。その結果、例えば、好ましくは露光に使用されるレーザのエネルギー統計データから、または現行の焦点位置に対する好ましくない変更のような他の統計的要因から生じる統計的影響が、可能な最大限度まで無くされる。この場合、構造的要素または構造的要素のグループ、またはそれらの部分を生成するに必要な合計露光量（公称露光量）は、個別の露光作業の間に分割される。既知の手順によれば、この目的のための工程は、最初の露光作業中に合計で必要とされる露光量の５０％での露光を含み、また引き続くそれぞれの露光作業においては合計で必要とされる露光量の半分にされる。合計で必要とされる露光量を、露光作業の全てが実施された後に全体として使用されていなければならないので、これは、最低の露光量（露光強さ）で露光作業を２回実施しなければならないことを意味する。個別の露光作業における露光量の変更は、所定のアドレス指定格子を達成するために、写像における種々のグレイスケール値を得るのに必要である。しかしながら、それぞれの別に必要な露光作業は、構造的要素が感光性層へ転写される描画速度に関して不利な影響を有する。さらに、写像エレメントにおける、阻止できない画素欠陥の発生は、感光性層上に写像される構造的要素の画像品質を低下する。考えられる解決策は、これに関しては、国際特許公開公報第９３／０９４７２号において既に提案されているが、その結果または出費に関して部分的に依然満足できるものではない。さらに、とりわけ光学的装置の有限開口数により、より広範囲の構造的要素を生成するために、画像領域が互いに載置されるとき、画像品質の不正確さまたは低下が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、上述の欠点を回避する方法を特定することにある。
特にその意図は描画速度を増し、画像品質をよくする可能性を示す事である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、特許請求の範囲により特徴づけられる方法の手段により達成される。描画速度を増加するために、本発明によれば、複数の露光作業の間に分割される合計露光量（公称露光量）を、以下の仕方で個別の露光作業について分割することが提案され、すなわち所定の最小露光量から進めて、露光量が、それぞれの先行する露光作業と比較して、それぞれの露光作業について増加される。この場合、本発明によれば、最後の露光作業の露光量は、公称露光量の５０％を超える。この目的のために、その方法は、所定の最小露光量から進めて、露光量が、それぞれの作業において１つの露光作業から次の作業へ二倍にされるように好都合には構成される。その結果、構造的要素、構造的要素のグループまたはそれらの部分を生成するために、複数の露光作業において実施される全体の露光シーケンスは、仕様のｄｏｓｅｉ＝（２ｉ−１／２Ｎ−１）＊ｄｏｓｅｎｏｍｉｎａｌを満足する。本明細書において、Ｎは、構造的要素、構造的要素のグループまたはそれらの部分を生成する露光作業の合計数を示す。添え字ｉは、それぞれの露光作業の連続番号を特定しており、ｄｏｓｅｉは、連続番号ｉを有する露光作業中の露光量すなわち光の強さに対応する。ｄｏｓｅｎｏｍｉｎａｌの表現は公称露光量に対応する。５０％の値から進める露光量が、それぞれの露光作業で半分にされ、かつ最後の露光作業が繰返されるところの、従来技術から知られる露光方法の既に説明した実際的な実行とは異なり、本発明による方法の場合には、露光量がそれぞれの露光作業について変更される。示唆される露光仕様によれば、合計を４回の露光作業と想定すると、公称露光量の約５３％の露光量が、最後の露光作業において生じる。全体の露光シーケンスの最後における同じ露光量で繰返される露光が不要になるので、少なくとも１つの露光作業数の減少が好都合に達成される。その結果、この方法に従って作動する露光システムの描画速度が全体的に増加する。本発明による方法の意味において、写像エレメントは、従来技術において説明されたミラーチップで作動する装置に従って好ましくは実現される。しかしながら、表面光変調器についての他の実行可能手段の適用も、勿論考えられる。
【０００７】
さらに、本発明は、描画速度を増加するために互いに関して配向される複数の表面光変調器を使用することを提案する。この場合に、それぞれの作業においてフラッシュ光としての、光源から出る光信号が、複数の写像エレメントの１つの上に常に当るだけであり、これは、写像エレメントへ割当てられるシャッターの対応する駆動の手段により達成される。種々の写像エレメントの手段により、それぞれの作業において、種々の画像領域（部分画像）も、パターン付けされる層上に写像される。
【０００８】
位置決めテーブル上に配置され、かつパターン付けされる層が取付けられる基板の連続移動を、写像エレメントの駆動およびフラッシュ光と同期させることは、パターン付けされる層上の上述の部分画像は、互いに重ねてパターン付けされないで、むしろ互いに隣接してパターン付けされる効果を有する。フラッシュ光の所定の繰返し速さにおいて、個別の部分画像間のオフセットは、位置決めテーブルの移動速度により設定される。この手法の利点は、フラッシュ光の所定の繰返し速さを、使用される写像エレメントの数に従う既知の方法と比べて増加できる事実において見ることができる。この場合、写像エレメントが駆動中に一定の慣性を有し、したがってフラッシュ光の所定の繰返し速さは、例えばパルスレーザを使用するときに、写像エレメントの予想される切換え数よりもかなり高くなることがある事実が考慮される。複数の写像エレメントの使用により、レーザの使用から生じる可能性と写像エレメントの駆動中の慣性との間の不一致が減少される。
【０００９】
この手法が、序文において説明された手法と組合せられて、少なくとも１つの露光作業の節減をもたらすならば、速度において利得が、描画速度について得られる。原則として、そのような組合せの場合における方法体系の設計について、２つの実行可能方法が考えられる。第１の実行可能方法は、パターン付けされる層上に写像エレメントの全てを同一の露光量で先ず写像することから構成される。この場合に位置決めテーブルの移動速度は、個別の部分画像が正確に互いに隣接して載置されるように設定される。この作業は、基板上のパターン付けされる全体部位が露光されるまで、繰返される。その後に、露光量は、示される露光仕様に従って写像エレメントの全てについて二倍にされ、また基板上にパターン付けされる全体部位が、この新しい露光量で露光される。この作業は、公称露光量の５０％を幾分超える露光量で露光するまで繰返される。提案される露光仕様と複数の写像エレメントの使用との組合せから得られる第２の提案された実行可能方法は、それぞれの写像エレメントには、提案される露光仕様に従って得られる一連の露光量から正確に１つの露光量が割当てられることから構成される。この実行可能方法の場合、位置決めテーブルの移動速度は、特定の写像エレメントにより露光される部分画像が正確に互いに隣接して載置されるように設定され、一方、種々の写像エレメントの部分画像が、写像エレメント数とフラッシュ光の繰返し速さから得られる量だけ重なるように、設定される。この仕方で達成されるものは、基板上にパターン付けされる全体部位が単一の露光周期で露光されることである。第２のものより優れた第１の実行可能方法の利点は、規定されたアドレス解像度により決められかつ実施される露光作業数が、露光に使用される写像エレメント数とは無関係であることである。第２の実行可能方法の場合に、最大描画速度は、所要のアドレス解像度の達成に必要な露光回数が、使用される写像エレメント数またはその整数倍数に等しいときにだけ達成される。全ての作業の場合に、描画速度は、第１の実行可能方法と比べて減少される。
【００１０】
フラッシュ光の発生のためには、脈動光源、好ましくはレーザを使用でき、または光源から出る光を、機械的、光学的または電気的シャッターの手段により個別のフラッシュ光に急速に遮断できる。
【００１１】
さらに、画像品質を向上するために、従来技術から知られる方法の変更が提案され、そこにおいて、構造的要素が、写像エレメントの互いに接合された画像要素により生成される。この進歩した方法において、画像領域は、写像エレメントの画素構造的要素によりそれぞれの作業において生成される個別の画像領域が部分的に重なるように、互いに配置される。重なり領域において画素パターンは、この場合はランダムベースのアルゴリズムにより生成される。このようにして、光学的装置の有限開口数によるエラーを一般に示す平滑な縁部は、画像領域間には生成されない。むしろ、いわば、「摩滅した」縁部が生成され、その結果として、重なった画像領域が、実際には「継目の無いように」互いに融合する。画素パターンがランダムベースのアルゴリズムにより生成される場合、画素パターンの生成前に知られている二次的条件を考慮する必要がある。そのような二次的条件は、例えば、少なくとも一定数の画素を、重なっている画像領域間の縁部へ直交する方向に駆動しなければならないことでよい。第２の二次的条件は、重なり領域において、一定数の画素または画素の部分を、二倍に露光させることであり、すなわち、これらの画素が両方の画像領域により露光されることでよい。
【００１２】
１つの方法の変形態様によれば、さらに、画像の正確さは、パターン付けされる層上に特殊な写像エレメントにより写像される部分領域がオフセットを有する事実により向上される。写像エレメント上の画素パターンの対応する生成は、露光されるそれぞれの構造的要素が写像エレメント上の種々の領域により生成される効果を有する。画素エラー（例えば、画素マトリックスにおいて駆動されることができない電極による欠陥）または写像エレメントの個別の領域の種々の光学的特性により生じるエラーが、このようにして避けられる。
【００１３】
この場合、個別の部分領域間のオフセットは、画素欠陥または写像エレメントの個別の領域の種々の光学的特性により乱される写像エレメントの領域よりも大きいように、好都合には選択される。
【００１４】
上述の手法の任意の望ましい組合せは、描画速度を増加する場合、および写像される画像領域（部分画像）についての画像品質を向上する場合の両方の場合に、できるだけ最大の利点を達成することに関して可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を、それに従って得られる可能な方法を参照して再び簡単に説明する。この場合の説明は、単純な構造的要素を形成するための下記の代表的な前提条件に基づいている。使用される光源は、２４８ｎｍの波長を有するエキシマレーザである。３つの写像エレメントにより、好ましくは国際特許公開公報第９３／０９４７２号（ＷＯ９３／０９４７２）に開示される構成により、所定の構造的要素が、４回の露光作業において感光性層を有する対象物体上に転写されるようになっている。パターン付けに使用される光硬化性樹脂についての公称露光量は、２０ｍＪ／ｃｍ２であるものとする。写像エレメントのそれぞれは、感光性層上に生成される構造的要素の部分画像を生じるために、異なる仕方で駆動される。この場合、画素パターンとしてそれぞれ形成される３つの異なる画像領域が、写像エレメントにおける超小型電極を対応して駆動する手段により生成される。
【００１６】
仮定される公称露光量から進めて、３つの写像エレメントには、先ず、上述の公称露光量の６．６％の強さのもの、すなわち１．３３ｍＪ／ｃｍ２のものが照射される。写像エレメントへ割当てられるシャッターの応答の結果として、フラッシュ光が、それぞれの作業において、異なる写像エレメント上に、かつ写像エレメントの１つの上にだけ当てられ、またその駆動に従って生成されるパターンが、光学的装置を経て、パターン付けされる層へ転写される。この作業は、基板上にパターン付けされるべき全体部位が露光されるまで繰返される。個別の写像エレメントにより、パターン付けされる層上に生成される部分画像は、正確に互いに隣接して載置されないが、むしろ重なりの領域を有し、上述の重なりの領域についての画素パターンが、二次的条件を考慮するランダムベースのアルゴリズムに基づいて生成されている。基板上にパターン付けされるべき全体部位の露光後に、露光量は、１３．３％、すなわち２．６６ｍＪ／ｃｍ２まで増加される。基板上にパターン付けされるべき全体部位は、この変更された露光量で再び露光される。この場合、第１の露光通路において生成される部分領域に関して、第２の露光通路における個別の写像エレメントへ割当てられる部分領域は、正確に互いに重ならず、むしろ、画素欠陥または種々の光学的特性により乱される写像エレメントの領域よりも大きいオフセットを有する。露光されるものが常に同一の構造的要素であることを保証するために、そのオフセットは、個別の写像エレメントについての画素パターンの生成において考慮される。次の露光作業は、２６．６％、すなわち５．３３ｍＪ／ｃｍ２の露光量で実施される。最後にその作業は、基板上にパターン付けされるべき全体部位を５３．３％、すなわち１０．６６ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光することにより完了する。上述の露光シーケンスは、画素欠陥または種々の光学的特性により乱される個別の写像エレメント上の領域が、露光量に比例しかくして多くても５０％を幾分超える量になることができることで、特定の構造的要素の写像の品質に寄与するという意味合いにおいて、感光性層上に生成される構造的要素の品質を向上する。２つの隣接する部分画像を一緒に配置する正確さは、先ず「摩滅した」縁部が互いに露光される事実と、および第２に、個別の露光通路間の部分領域のオフセットは、１つの露光通路内に一緒に配置される部分領域により生成されるそれぞれの構造的要素が、それぞれ次の露光作業において部分領域内に載置され、かくして乱されない効果を有する事実との理由により向上される。最後にそのような手法の場合に、基板上にパターン付けされる部位は、１つの写像エレメントだけを使用する場合の時間と比べて三分の一の時間で露光される。これに加えて、露光量を分割する提案された露光仕様の使用により、速度における利得がある。
【国際公開パンフレット】
2004509456.tif 000002
2004509456.tif 000003
2004509456.tif 000004
2004509456.tif 000005
2004509456.tif 000006
2004509456.tif 000007
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2004509456.tif 000010
2004509456.tif 000011
2004509456.tif 000012
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2004509456.tif 000014
2004509456.tif 000015
2004509456.tif 000016
2004509456.tif 000017
2004509456.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004509456.tif 000019
【国際調査報告】
2004509456.tif 000020
2004509456.tif 000021
2004509456.tif 000022
2004509456.tif 000023
2004509456.tif 000024
2004509456.tif 000025