(57)【要約】【課題】本発明は、マスクレス加工装置に関する。【解決手段】本発明のマスクレス加工装置は、基板に照射される光を提供する照明光学系と、多数の光変換素子で構成され、前記照明光学系から照射された光を加工パターンに応じて選択的に反射または透過するように当該光変換素子を調節して光量を変換する空間光変調器と、前記多数の光変換素子が前記基板の一つのピクセルに対応して集光するように配列され、前記空間光変調器により変換された光が入射されると、当該ピクセルに前記多数の当該光変換素子によって提供された高エネルギーの光を投射する投射光学系と、前記加工パターンの入力を受け、入力された加工パターンに応じて、前記光源から照射された光を前記多数の光変換素子によって選択的に変換されるように前記空間光変調器を制御する制御部と、を含み、デジタルマスクを用いることにより、マスク使用によるコストが低減し、加工しようとする対象のスケール変形に対する能動的な対応が容易であるだけでなく、前記装置の活用度及び利用度が拡大される。【選択図】図１
2012256013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の加工エネルギーとして用いられる光を提供して前記基板に照射する照明光学系と、
多数の光変換素子で構成され、前記照明光学系から照射された光を加工パターンに応じて選択的に反射または透過するように当該光変換素子を調節して光量を変換する空間光変調器と、
前記多数の光変換素子が前記基板の一つのピクセルに対応して集光するように配列され、前記空間光変調器により変換された光が入射されると、当該ピクセルに前記多数の当該光変換素子によって提供された高エネルギーの光を投射する投射光学系と、
前記加工パターンの入力を受け、入力された加工パターンに応じて、光源から照射された光を前記多数の光変換素子によって選択的に変換されるように前記空間光変調器を制御する制御部と、
を含むマスクレス加工装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、
前記基板の加工エネルギーとして用いられる光を提供する光源と、
前記光源から入射された光を前記空間光変調器に照射できる大きさとエネルギー分布に変換する光源部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のマスクレス加工装置。
【請求項３】
前記光源はレーザー（ｌａｓｅｒ）であることを特徴とする請求項２に記載のマスクレス加工装置。
【請求項４】
前記光源部は多数の光学レンズであることを特徴とする請求項２に記載のマスクレス加工装置。
【請求項５】
前記空間光変調器は、多数の光変換素子としてマイクロミラーが用いられ、前記加工パターンに応じて、当該マイクロミラーのオン／オフ及び角度を調節することにより光量を調節する反射型空間変調器であることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス加工装置。
【請求項６】
前記反射型空間光変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする請求項５に記載のマスクレス加工装置。
【請求項７】
前記空間光変調器は、多数の光変換素子としてピクセルが用いられ、前記加工パターンに応じて、当該ピクセルの透過率を調節することにより光量を調節する透過型空間変調器であることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス加工装置。
【請求項８】
前記透過型空間光変調器は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）の何れか一つであることを特徴とする請求項７に記載のマスクレス加工装置。
【請求項９】
前記投射光学系は、
前記多数の光変換素子により変換された光の入力を受け、前記基板の一つのピクセルに対応して集光するように配列されたマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のマスクレス加工装置。
【請求項１０】
前記投射光学系は、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と前記基板との間に設けられ、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）によって集光された光を前記基板に投影する投影レンズをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のマスクレス加工装置。
【請求項１１】
前記投影レンズは、プロジェクションレンズ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）であることを特徴とする請求項１０に記載のマスクレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクレス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、産業界において用いられている露光装置は、フィルム、ガラス（ｇｌａｓｓ）及び金属などを利用したマスク（Ｍａｓｋ）を用いる装備と、空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＳＬＭ）を利用したデジタルマスクを用いる装備と、に大別することができる。
【０００３】
ここで、空間光変調器（ＳＬＭ）を利用したデジタルマスクを用いる露光装置は、所定のマスク物質（例えば、フォトマスクなど）を用いず、光を利用してフィルム（ｆｉｌｍ）、ウェーハ（Ｗａｆｅｒ）、ガラス及びポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）などの基板に直接パターンを形成する装置である。
【０００４】
このようなマスクレス露光装置は、フォトマスクを用いなくても基板にパターンを形成することができるため、高解像度及び大面積のマスクの製作が不要であり、異物または損傷によるマスクの入替が不要であるという長所により、その需要が増加している。
【０００５】
この際、前記マスクレス露光装置は、デジタルマスクとして多数の光変換素子で構成されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が主に用いられている。
【０００６】
しかし、デジタルマスクとしてＤＭＤを用いるためには、ＤＭＤに入射する光エネルギーがＤＭＤを損傷させることなく機能を果たすことができるように、各ＤＭＤの最大光エネルギー以下で用いなければならない。
【０００７】
このような制約のため、ＤＭＤを利用したマスクレス露光装置は通常、露光する用途でのみ制限されて用いられており、露光工程より非常に高いエネルギーを要する工程には用いることができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するために導き出されたものであり、デジタルマスクとして用いられた多数の光変換素子の光を集光して一つのピクセルに対応させることにより、各光変換素子を損傷させることなく加工しようとする対象に高エネルギーを提供するマスクレス加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を果たすために、本発明の実施例によるマスクレス加工装置は、基板の加工エネルギーとして用いられる光を提供して前記基板に照射する照明光学系と、多数の光変換素子で構成され、前記照明光学系から照射された光を加工パターンに応じて選択的に反射または透過するように当該光変換素子を調節して光量を変換する空間光変調器と、前記多数の光変換素子が前記基板の一つのピクセルに対応して集光するように配列され、前記空間光変調器により変換された光が入射されると、当該ピクセルに前記多数の当該光変換素子によって提供された高エネルギーの光を投射する投射光学系と、前記加工パターンの入力を受け、入力された加工パターンに応じて、光源から照射された光を前記多数の光変換素子によって選択的に変換されるように前記空間光変調器を制御する制御部と、を含んで構成される。
【００１０】
また、前記照明光学系は、前記基板の加工エネルギーとして用いられる光を提供する光源と、前記光源から入射された光を前記空間光変調器に照射できる大きさとエネルギー分布に変換する光源部と、を含むことを特徴とする。
また、前記光源はレーザー（ｌａｓｅｒ）であることを特徴とし、前記光源部は多数の光学レンズであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記空間光変調器は、多数の光変換素子としてマイクロミラーが用いられ、前記加工パターンに応じて、当該マイクロミラーのオン／オフ及び角度を調節することにより光量を調節する反射型空間変調器であることを特徴とする。
また、前記反射型空間光変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記空間光変調器は、多数の光変換素子としてピクセルが用いられ、前記加工パターンに応じて、当該ピクセルの透過率を調節することにより光量を調節する透過型空間変調器であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記透過型空間光変調器は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）の何れか一つであることを特徴とする。
【００１４】
また、前記投射光学系は、前記多数の光変換素子により変換された光の入力を受け、前記基板の一つのピクセルに対応して集光するように配列されたマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記投射光学系は、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と前記基板との間に設けられ、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）によって集光された光を前記基板に投影する投影レンズをさらに含むことを特徴とする。
また、前記投影レンズは、プロジェクションレンズ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）であることを特徴とする。
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００１６】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、デジタルマスクを用いることにより、マスク使用によるコストが低減し、加工しようとする対象のスケール変形に対する能動的な対応が容易である効果がある。
【００１８】
また、本発明によると、デジタルマスクとして用いられた光変換素子が損傷することなく、加工しようとする対象に高エネルギーを提供することにより、露光工程だけでなく、それ以上の高エネルギーを要する様々な加工工程に用いられるため、その活用度及び利用度が拡大される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるマスクレス加工装置のブロック図である。
【図２】図１に図示されたデジタルマスク装備の概略的な斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意するべきである。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例によるマスクレス加工装置のブロック図であり、図２は図１に図示されたデジタルマスク装備の概略的な斜視図である。
【００２１】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例によるマスクレス（ｍａｓｋｌｅｓｓ）加工装置は、照明光学系１０と、空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＳＬＭ）２０と、投射光学系３０と、基板４２と、ステージ４４と、制御部５０と、を含んで構成される。
【００２２】
前記照明光学系１０は、加工しようとする基板４２に前記基板４２の加工エネルギーとして用いられる光１５を提供する光源１２を含む。前記光源１２は、前記基板４２に所定のパターンを形成するように、露光または加工するための光を提供する。
このように前記基板４２を露光または加工するための光１５を提供するための光源１２は例えば、レーザー（ｌａｓｅｒ）が用いられることができる。
【００２３】
前記照明光学系１０は、前記光源１２から入射された光が通過しながら、前記空間光変調器２０に照射できる大きさとエネルギー分布に変換されるようにすることができる所定の光源部１４をさらに含む。このような前記光源部１４は例えば、所定のレンズを配列して構成することができる。
このような照明光学系１０から照射された光１５は空間光変調器（ＳＬＭ）に入射される。
【００２４】
前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０は、前記照明光学系１０から入射される光１５を、入力された加工パターン（例えば、露光パターン）に応じて選択的に反射または透過させる装置であり、多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄがマトリックス形態に配列されて構成される。
【００２５】
ここで、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０は、前記多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄとしてマイクロミラー（ｍｉｃｒｏ  ｍｉｒｒｏｒ）が用いられる反射型空間光変調器であることができる。
【００２６】
このような反射型空間光変調器は、位置による前記各マイクロミラーのオン／オフ及び当該マイクロミラーの角度を調節することにより光量を調節するものであり、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられる。
また、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０は、前記多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄとしてピクセルが用いられる透過型空間光変調器であることができる。
【００２７】
このような透過型空間光変調器は、前記多数の各ピクセルの透過率を調節することにより光量を調節し、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）が用いられる。
【００２８】
前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０は、制御部５０を介して形成しようとする加工パターンの入力を受け、前記入力された加工パターンを基板４２の各ピクセルに対応する情報に変換させ、当該光変換素子２２ａ〜２２ｄを調節して光量を変換する。このように変換された光２５を前記基板４２を向けて照射する。
【００２９】
即ち、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０は、前記加工パターンに応じて前記基板４２の特定領域にあたるパターン形状の入力を予め電気的信号としてを受け、その電気的信号に応じて前記光源１２から照射された光１５を選択的に反射または透過することができる。
前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０により変換された光２５は、投射光学系３０に入射される。
前記投射光学系３０は、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０から反射される光の質を改善して基板に投影する。
【００３０】
このような投射光学系３０は、多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄが前記基板４２の一つのピクセル４２aに対応して集光するように配列されたマイクロレンズアレイ（Ｍｉｃｒｏ  Ｌｅｎｓ  Ａｒｒａｙ；ＭＬＡ）３２を含む。
【００３１】
前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２は、夫々のレンズ要素が円形または四角形の球面または非球面レンズであり、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０により加工パターンに応じて変換された光２５を前記基板４２に集光させる。
【００３２】
例えば、前記投射光学系３０は、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０により変換された光２５が入射されると、当該ピクセル（例えば４２a）に前記多数の当該光変換素子（例えば２２ａ〜２２ｄ）によって提供された光を集光して、高エネルギーの光を投射する。
【００３３】
前記多数の光変換素子と前記基板４２のピクセルとを一対一に対応付けて集光する従来の露光装置と異なって、本発明の一実施例によるマスクレス加工装置では、多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄが前記基板４２の一つのピクセル４２aに対応するように、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２のサイズと倍率が調節される。これにより、各光変換素子２２ａ〜２２ｄの損傷を防止するために各光変換素子２２ａ〜２２ｄの最大光エネルギー以下の光エネルギーが用いられても、前記基板４２の一つのピクセル４２aに提供される光３５は高エネルギーを有するようになる。
【００３４】
従って、本発明によるマスクレス加工装置は、当該光変換素子２２ａ〜２２ｄが損傷することなく、前記基板４２の露光工程またはそれ以上のエネルギーを要する工程（例えば、加工パターンに応じる基板のエッチング工程）にも用いることができる。
【００３５】
一方、前記投射光学系３０は、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０により変換された光２５を集光するマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２と前記基板４２との間に投影レンズ３４をさらに設けることができる。
【００３６】
前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２が前記基板４２の上面に隣接している場合、パターン材料から出るヒュームによって光３５の透過率が低下する可能性がある。
【００３７】
従って、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２と前記基板４２との間に投影レンズ３４を設けることにより、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２によって集光された光３５をそのまま前記基板４２に投影できるようになる。
このような投影レンズ３４としては、プロジェクションレンズ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）が用いられることができる。
【００３８】
また、前記投影レンズ３４は、前記マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２が前記基板４２に隣接して設けられる場合より前記基板４２から相対的に遠い距離に離れていても、光３５を照射できるようにする。
また、前記投影レンズ３４は一定の倍率を有し、その倍率に応じて加工しようとするパターンの精密度及び範囲を選択することができる。
【００３９】
前記ステージ４４は、加工しようとするパターンが形成される基板４２が配置される部分であり、前記ステージ４４がスキャン方向に移動しながら、前記加工パターンに応じて露光工程またはさらに高いエネルギーを要する所定の工程を行う。
【００４０】
前記制御部５０は本発明によるマスクレス加工装置を全体的に制御する。まず、前記制御部５０は、所定の入力装置（不図示）を介して前記基板４２に加工しようとする加工パターンの入力を受ける。
【００４１】
その後、前記制御部５０は、入力された加工パターンに応じて、前記照明光学系１０を動作させて光源１２から前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０に光１５を入射させ、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０を動作させて当該光変換素子２２ａ〜２２ｄを調節して、光量を変換するように制御する。
【００４２】
また、前記制御部５０は、前記空間光変調器（ＳＬＭ）２０の多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄにより変換された光２５を前記基板４２の所定位置のピクセルの何れか一つ（例えば、図面符号４２a）に集光するためにレンズ倍率やピクセルのサイズを調節するように、前記投射光学系３０を制御する。
【００４３】
さらに、前記制御部５０は、入力された加工パターンに応じて前記基板４２の露光工程またはそれ以上の高エネルギーを要する工程を行うように、前記基板４２が配置されたステージ４４をスキャン方向に移動するように制御する。
【００４４】
上述したように、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）３２を用いることにより、多数の光変換素子２２ａ〜２２ｄが前記基板４２の一つのピクセル４２aに対応されるため、当該光変換素子２２ａ〜２２ｄの使用限界光量（最大光エネルギー）以下で用いても、前記加工される基板４２に最高エネルギーを提供することが可能となる。
【００４５】
従って、上述したように、空間光変調器（ＳＬＭ）２０を利用したデジタルマスクを含むマスクレス加工装置を用いることにより、フォトマスクのような物理的マスクの使用によるコストを低減することができ、加工しようとする製品のスケール変形に対する能動的な対応が容易になる。また、デジタルマスク素子が損傷することなく、加工しようとする対象に高エネルギーを提供することにより、露光工程だけでなく、高エネルギーを要する様々な基板加工の工程に用いられるため、その装置の活用度及び利用度が拡大される。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００４７】
１０  照明光学系
１２  光源
１４  光源部
２０  空間光変調器（ＳＬＭ）
２２ａ〜２２ｄ  光変換素子
３０  投射光学系
３２  マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）
３４  投影レンズ
４２  基板
４４  ステージ
５０  制御部
【図１】
2012256013.tif 000003
【図２】
2012256013.tif 000004