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Programmable reflection mask, to structure micro-electronic and similar systems, has a matrix of micro-mirror pixel cells where photo elements convert optical signals into electrical signals for the control electrodes

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Publication number
DE102004026019A1
DE102004026019A1 DE200410026019 DE102004026019A DE102004026019A1 DE 102004026019 A1 DE102004026019 A1 DE 102004026019A1 DE 200410026019 DE200410026019 DE 200410026019 DE 102004026019 A DE102004026019 A DE 102004026019A DE 102004026019 A1 DE102004026019 A1 DE 102004026019A1
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DE
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control
signals
mirror
pixel
matrix
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Withdrawn
Application number
DE200410026019
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German (de)
Inventor
Martin Verhoeven
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Qimonda AG
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Infineon Technologies AG
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    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70216Systems for imaging mask onto workpiece
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    • GPHYSICS
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements using movable or deformable optical elements for controlling the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light, e.g. switching, gating, modulating for controlling the direction of light
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    • G03F7/70483Information management, control, testing, and wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491Information management and control, including software
    • G03F7/70508Data handling, in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. addressable masks

Abstract

The programmable reflection mask, with a matrix of micro-mirror pixel cells to modulate a light beam, has a mirror element (41) at each pixel cell. The reverse side of the cell has a control unit with a control electrode (44), a photo element (46) and an amplifier (47). The matrix control circuit addresses the pixel cell control units individually by optical signals. The signals are received by the photo element, to be converted into electrical signals for the control electrode. A hollow zone is between the mirror and the substrate (42) with support stubs (43) to secure the mirrors.

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine programmierbare Reflexionsmaske und eine Belichtungsanlage zum optischen Belichten eines Objekts mit einer solchen programmierbaren Reflexionsmaske, die Teil einer Belichtungsoptik ist, die zwischen einer Lichtquelle und den zu belichtenden Objekt angeordnet ist. The invention relates to a programmable reflection mask and an exposure system for optically exposing an object with such a programmable reflection mask that is part of an exposure optical system which is arranged between a light source and the object to be exposed.
  • [0002] [0002]
    Hochintegrierte Schaltungen werden fast ausschließlich in Planartechnik gefertigt. Highly integrated circuits are manufactured almost exclusively in planar technology. Hierzu werden auf einer Halbleiterscheibe nacheinander Schichten aufgebracht, die in eine Vielzahl von einzelnen Bereichen zur Ausbildung der Bauelemente und Leiterbahnstrukturen unterteilt werden. For this purpose, successively layers are applied onto a semiconductor wafer, which are divided into a plurality of discrete regions for forming the components and interconnect structures. Die Strukturierung erfolgt dabei mithilfe der Lithografietechnik. The patterning is carried out using the lithography technique. Wesentliches Merkmal dieser Technik ist ein strahlungsempfindlicher Photolack, der in den gewünschten Bereichen so bestrahlt wird, dass in einem geeigneten Entwickler nur die bestrahlten oder unbestrahlten Bereiche entfernt werden. An essential feature of this technique is a radiation-sensitive photoresist which is exposed in the desired areas so that only the irradiated or non-irradiated areas are removed in a suitable developer. Das so entstandene Photolackmuster dient dann als Maske bei einem darauffolgenden Prozessschritt, zB bei einer Ätzung oder einer Ionenimplantation. The resulting resist pattern is then used as a mask in a subsequent process step, for example at an etching or ion implantation. Abschließend wird die Photomaske dann wieder abgelöst. Finally, the photomask is then removed again.
  • [0003] [0003]
    Das Belichten des Photolacks erfolgt dabei mithilfe optischer Belichtungsverfahren, die die gewünschten Strukturen auf der Oberfläche der Lackschicht abbilden. The exposure of the photoresist is carried out using optical exposure methods that reflect the desired structures on the surface of the paint layer. Hierzu wird in der Regel eine Maske, die das auf der Photolackschicht abzubildende Muster als Metallschicht auf einem transparenten Träger enthält, durchstrahlt. in general, this purpose is radiated through a mask containing the imaged on the photoresist layer pattern as a metal layer on a transparent support. Für jedes im Rahmen der Herstellung eine integrierter Schaltungen zu erzeugende Strukturebene ist dabei eine eigenständige Maske erforderlich. an independent mask is required for each case in the context of the production of integrated circuits to a level generating structure. Dies führt zu sehr hohen Maskenkosten. This leads to very high mask costs. Neben den Kosten ist auch die zeitliche Verzögerung, die mit dem wiederholten Herstellen von Masken verbunden ist, ein gravierender Nachteil bei der Belichtung mithilfe von Masken zur Erzeugung von integrierten Schaltungen auf Halbleiterwafern. In addition to the cost is the delay associated with the repeated manufacture of masks, a serious disadvantage in the exposure using masks for the production of integrated circuits on semiconductor wafers.
  • [0004] [0004]
    Alternativ zu optischen Belichtungsverfahren mit Masken werden deshalb bereits Direktschreibeverfahren mit Elektronen- oder Laserstrahlen eingesetzt, bei denen die abzubildenden Strukturen maskenlos durch Ablenken des Elektronen- bzw. Lichtstrahls direkt auf die Photolackschicht geschrieben werden. As an alternative to optical exposure method with masks therefore direct write processes are already being used with electron or laser beams, in which the structures to be imaged are maskless written by deflecting the electron or light beam directly to the photoresist layer. Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwändig und zu langsam für eine Massenproduktion. However, these methods are very expensive and too slow for mass production.
  • [0005] [0005]
    Um gleichzeitig Maskenkosten einzusparen und eine schnellere Belichtung zu erreichen, sind optische Belichtungsverfahren für die Direktbelichtung von Photolackschichten mit programmierbaren Reflexionsmasken entwickelt worden. In order to save the same mask costs and achieve a faster exposure, optical exposure methods for the direct exposure of photoresist layers have been developed with programmable reflection masks. Ein solches Belichtungsverfahren ist unter anderem in der WO 91/17483 beschrieben. Such exposure method is described inter alia in WO 91/17483. Die dabei eingesetzte optische Belichtungsanlage weist eine Lichtquelle und eine zwischen Lichtquelle und zu belichtendem Objekt angeordnete Belichtungsoptik auf, die einen hochauflösenden Flächenlichtmodulatoren in Form eines programmierbaren mikromechanischen Spiegel-Arrays enthält. The case used optical exposure system has a light source and disposed between the light source and the object to be exposed optical exposure system that includes a high-resolution spatial light modulators in the form of a programmable micro-mechanical mirror array. Das mikromechanische Spiegel-Array setzt sich dabei aus einer Matrix von Mikrospiegel-Pixelzellen zum Modulieren des von der Lichtquelle eingestrahlten Lichts zusammen. The micromechanical mirror array is in this case composed of a matrix of micro-mirror pixel cells for modulating the radiated from the light source.
  • [0006] [0006]
    Wie in den beiden Informationsblättern „Ansteuerschaltungen für Mikrospiegel-Arrays" und „Lichtflächenmodulatoren" des Fraunhofer Instituts für photonische Mikrosysteme (www.imsdd. fhg.de\products\index-05.html) dargestellt, weist jede Mikrospiegel-Pixelzelle vorzugsweise ein freitragendes Spiegelelement über einem Hohlraum mit darunter liegender Steuerelektrode auf. As shown in the two information sheets "drive circuits for the micromirror array" and "surface of light modulators" by the Fraunhofer Institute for photonic Microsystems (www.imsdd. fhg.de \ products \ index-05.html), preferably, each micro-mirror pixel cell a cantilevered mirror element over a cavity with an underlying control electrode. Die Aktivierung der Mikrospiegel-Pixelzelle erfolgt dann durch Anlegen einer Steuerspannung zwischen dem Spiegelelement und der Steuerelektrode, wodurch der Mikropiegel infolge der elektrostatischen Kraftwirkung in den Hohlraum hinein deformiert wird. The activation of the micro mirror pixel cell is then performed by applying a control voltage between the mirror element and the control electrode, whereby the Mikropiegel due to the electrostatic force effect in the cavity is deformed into. Der damit verbundene optische Gangunterschied führt beim einfallenden Licht zu einer entsprechenden Lichtmodulation. The associated optical path difference causes the incident light to a corresponding light modulation. Mit einem nachgeordneten optischen Filter kann dann der von den einzelnen Mikrospiegel modulierte Teil des Lichts vollständig ausgeblendet werden, so dass nur das von den unverformten ebenen Spiegelflächen der nicht angesteuerten Mikrospiegel reflektierte Licht auf die Photoschicht fällt und so ein gewünschtes Muster erzeugt. With a downstream optical filter, the modulated by each micro mirror of the light can be completely hidden then, so that only the light reflected from the undeformed flat mirror surfaces of the non-driven micro-mirror incident upon the photographic plate, thus producing a desired pattern. Für die aktive Adressierung der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen enthält jede Pixelzelle einen Transistor und eine Stützkapazität, die die Steuerelektrode der Pixelzelle ansteuert und mit der zum Auslenken des Mikrospiegels erforderlichen Spannung versorgen. For the active addressing of the individual micromirror pixel cells, each pixel cell includes a transistor and a supporting capacity, which drives the control electrode of the pixel cell and supply it with the required to deflect the micromirror voltage. Die einzelnen Pixeltransistoren wiederum werden nach dem DRAM-Prinzip über Spalten- und Zeilenleitungen geschaltet. The individual pixel transistors in turn are connected to the DRAM principle on row and column lines.
  • [0007] [0007]
    Die Mikrospiegel haben typischerweise eine Größe von 16 × 16 μm 2 . The micro-mirrors typically have a size of 16 × 16 microns. 2 Diese große Spiegelfläche macht es erforderlich, das an der programmierbaren Reflexionsmaske modulierte Licht zur Definition einer Struktur auf dem Photolack extrem stark verkleinert abzubilden, um eine ausreichende Auflösung auch kleinster Strukturen auf dem Photolack im Rahmen der Ausbildung von integrierten Schaltungen zu erreichen. This large surface area makes it necessary to image extremely greatly reduced the modulated on the programmable reflection mask light to define a pattern on the photoresist, in order to achieve sufficient resolution, even very small structures on the photoresist during the formation of integrated circuits. So sind, um eine Auflösung von 60 nm zu gewährleisten, bei einer Mikrospiegelgröße von 16 × 16 μm 2 Abbildungslinsen notwendig, die das von dem Mikrospiegel-Array durch Lichtmodulation erzeugte Muster im Maßstab von 300:1 reduzieren. Thus, in a micromirror size of 16 ×, in order to ensure a resolution of 60 nm, 16 microns 2 imaging lenses necessary that the pattern generated by the micro-mirror array by light modulation at a scale of 300: reduce. 1 Diese starke Reduzierung des Abbildungsmaßstabs wiederum führt dazu, dass nur ein kleines Belichtungsfeld mithilfe des Mikrospiegel-Arrays bestrahlt werden kann. This large reduction in the magnification in turn means that only a small exposure field can be irradiated using the micromirror array. Es ist deshalb eine zeitaufwändige Scan-Bewegung von Belichtungsanlage und zu belichtendem Halbleiterwafer mithilfe eines xy-Verschiebung erforderlich, um die Lackschicht auf dem gesamten Halbleitersubstrat zu belichten. It is therefore required a time-consuming scanning movement of exposure system and to be exposed semiconductor wafer using an xy shift to expose the resist layer on the entire semiconductor substrate.
  • [0008] [0008]
    Weiterhin ist, um einen ausreichend hohen Waferdurchsatz zu erreichen, eine schnelle Belichtung mithilfe des programmierbaren Mikrospiegel-Arrays durchzuführen. Further, in order to achieve a sufficiently high wafer throughput, perform a quick exposure using the programmable micromirror arrays. Hierzu bedarf es einer schnellen Ansteuerung der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen, was eine hohe Datenübertragungsrate im Mikro spiegel-Arrays erforderlich macht, um eine schnelle Einstellung des Maskenmusters zu erreichen. This requires a rapid activation of the individual micromirror pixel cells, which makes a high data transfer rate in the micro mirror arrays required to achieve rapid adjustment of the mask pattern. So wird von der Firma ASML (www.asml.com/doclib/investor/04_analyst_day_internet_031113.pdf) programmierbares Mikrospiegel-Array angekündigt, das fünf Halbleiterwafer mit einem Durchmesser von 300 mm in einer Stunde bei einer Auflösung von 60 nm belichten kann, wobei das Mikrospiegel-Array der 1024 × 2048 Pixel aufweist und mit einer Datenübertragungsrate von 300 Gbit angesteuert wird. Thus, by the company ASML (www.asml.com/doclib/investor/04_analyst_day_internet_031113.pdf) is announced programmable micro-mirror array that can image at a resolution of 60 nm five half-conductor wafer having a diameter of 300 mm in one hour, the having micromirror array of 1024 × 2048 pixels, and is driven with a data transmission rate of 300 Gbit. Für einen wirtschaftlichen Einsatz von optischen Belichtungsanlagen mit mikromechanischen Spiegel-Arrays als programmierbare Masken im Rahmen der Herstellung integrierter Schaltungen, insbesondere auf Siliziumbasis ist jedoch ein wesentlich höherer Waferdurchsatz erforderlich. However, a much higher wafer throughput is required for the efficient use of optical exposure systems with micromechanical mirror arrays as programmable masks during the fabrication of integrated circuits, in particular based on silicon.
  • [0009] [0009]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine programmierbare Reflexionsmaske mit einer Matrix von Mikrospiegel-Pixelzellen und ein optisches Belichtungssystem mit einer solchen programmierbaren Reflexionsmaske zu schaffen, die sich durch eine schnelle Echtzeitdatenverarbeitung auszeichnet, um in Sekundenbruchteile ein Muster in das Mikrospiegel-Array programmieren zu können, und so einen hohen Waferdurchsatz ermöglicht. Object of the present invention is therefore to provide a programmable reflection mask with an array of micro-mirror pixels cells and an illumination optical system having such a programmable reflection mask, which is characterized by a rapid real-time data processing to program a pattern in the micro mirror array in fractions of a second to can, thus enabling a high wafer throughput.
  • [0010] [0010]
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer programmierbaren Reflexionsmaske gemäß Anspruch 1 und eine Belichtungsanlage zum optischen Belichten eines Objekts gemäß Anspruch 5 gelöst. This object is achieved with a programmable reflection mask according to claim 1 and an exposure apparatus for optically exposing an object according to claim. 5 Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Preferred developments are specified in the dependent claims.
  • [0011] [0011]
    Bei einem programmierbaren Reflexionsspiegel mit einer Matrix von Mikrospiegel-Pixelzellen ist die Matrixsteuerschaltung, die mit den Steuereinheiten der Mikrospiegel-Pixelzellen verbunden ist, um die Steuereinheiten der Pixelzellen unabhängig voneinander zu adressieren, so ausgelegt, dass die Pixelzellen mit optischen Signalen einzeln adressiert werden können, wobei die an den Spiegelelement-Rückseiten angeordneten Steuereinheiten der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen jeweils auf ihrer dem Spiegelelement abgewandten Seite ein Photoelement zum Erfassen von optischen Signalen aufweisen und die Photoelemente mit der zugehörigen Steuerelektrode der Steuereinheit verbunden sind, um eine empfangenes optisches Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal für die Steuerelektrode umzuwandeln. Where a programmable reflection mirror having a matrix of micro-mirror pixel cells, the matrix control circuit, which is connected to the control units of the micro mirror pixel cells to address the control units of the pixel cells independently of each other, is designed so that the pixel cells can be addressed individually with optical signals, wherein arranged on the mirror element reverse control units of the individual micromirror pixel cells respectively on their side remote from the mirror element side have a photoelectric cell for detecting optical signals and the photo-elements are connected to the associated control electrode of the control unit to provide a received optical signal electric into a corresponding convert signal for the control electrode. Durch die optische Ansteuerung der Mikrospiegel-Pixelzellen besteht die Möglichkeit, eine hochparallele Übertragung der Ansteuersignale auf alle Mikrospiegel-Pixelzellen durchzuführen, um mithilfe des Mikrospiegel-Arrays ein Maskenmuster in Bruchteilen von Sekunden auszubilden. Due to the optical control of the micro mirror pixel cells, it is possible to perform highly parallel transmission of the drive signals to all the micro mirror pixel cells to form a mask pattern in fractions of a second using the micromirror array. Das Photoelement kann darüber hinaus relativ klein und platzsparend ausgebildet sein. The photovoltaic cell can also be also relatively small and space-saving form. Es ist nur erforderlich, dass die die einzelne Mikrospiegel-Pixelzellen adressierenden optischen Signale im Bereich der anzusteuernden Photoelemente mit einer ausreichenden Lichtleistung auftreffen, um in den Photoelement entsprechende elektrisches Signale zum Ansteuern der Steuerelektroden des Mikrospiegelpixel-Arrays aufzulösen. It is only necessary that the individual micromirror pixel cells addressed optical signals in the range of to be driven photoelements impinge with a sufficient optical power to dissolve corresponding electrical signals for driving the control electrodes of the micro mirror pixel array in the photo-element.
  • [0012] [0012]
    Bevorzugt ist gemäß einer Ausführungsform weiterhin, das zwischen dem Photoelement und der Steuerelektrode eine Verstärkereinheit angeordnet ist, um das elektrische Signal, das das Photoelement aus dem optischen Signal erzeugt, über einen vorgegebenen Schwellenwert zu verstärken, um über die Steuerelektrode zuverlässig das Spiegelelement der Pixeleinheit so einstellen zu können, dass das auf das Spiegelelement auftreffende Licht in der gewünschten Weise moduliert wird. according to one embodiment, preferred is the an amplifier unit is disposed between the photovoltaic element and the control electrode to the electrical signal generated by the photovoltaic element from the optical signal to increase above a predetermined threshold to reliably on the control electrode of the mirror element of the pixel unit so box in that the light incident on the mirror element light is modulated in the desired manner.
  • [0013] [0013]
    Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spiegelelemente der Mikrospiegel-Pixelzellen auf einer Substratscheibe angeordnet, wobei die zugehörige Steuereinheiten in der Substratscheibe so ausgebildet ist, dass an der dem Spiegelelement zugewandten Oberfläche der Substratscheibe die Steuerelektrode der Steuereinheit und an der dem Spiegelelement abgewandten Oberfläche der Substratscheibe das Photoelement der Steuereinheit angeordnet sind. According to a preferred embodiment, the mirror elements of the micro mirror pixel cells are arranged on a substrate wafer, wherein the associated control units in the substrate wafer is formed so that on the side facing the mirror element surface of the substrate wafer, the control electrode of the control unit and to the side remote from the mirror element surface of the substrate wafer, the Photo element of the control unit are arranged. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine vereinfachte Ausbildung des Mikrospiegel-Arrays insbesondere hinsichtlich der Steuereinheiten, die sich diese mit hilfe der bekannten Planartechnik kostengünstig und platzsparend in einer Substratscheibe ausbilden lassen. This configuration enables a simplified design of the micromirror arrays in particular with regard to the control units that can be trained with the help of these known planar technology cost-effective and space-saving in a substrate wafer.
  • [0014] [0014]
    Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Matrixsteuerschaltung eine Hologramm-Speichereinrichtung zum Speichern der Daten für die die Steuereinheiten der Mikrospiegel-Pixelzellen einzeln adressierenden optischen Signale auf, um gewünschte Maskenmuster auszubilden. According to a further preferred embodiment, the matrix control circuit to a hologram storage means for storing the data for the control units of the micro mirror pixel cells individually addressed optical signals to form desired mask pattern. Durch Verwendung einer holographischen Datenspeicherung zur Programmierung des Mikrospiegel-Arrays lässt sich eine große Datendichte erzielen, mit der sich die umfangreichen Datenmengen zur Ausbildung der einzelnen Masken im Rahmen der Herstellung integrierter Schaltungen platzsparend auf einer einzelnen Speichereinheit unterbringen lassen. By use of a holographic data storage for programming the micro-mirror array, a large data density can be achieved, with which the large data sets can be accommodated for forming the individual masks in the context of the manufacture of integrated circuits to save space on a single storage unit. Der Hologrammspeicher ermöglicht darüber hinaus die Daten für die einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen parallel mit hoher Geschwindigkeit auszulesen und somit eine schnelle Ausbildung des entsprechenden Maskenmusters auf dem Mikrospiegel-Array durchzuführen. The hologram memory also allows the data for the individual micromirror pixel cells read in parallel at high speed, and thus perform a rapid formation of the corresponding mask pattern on the micro-mirror array.
  • [0015] [0015]
    Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Es zeigen Show it
  • [0016] [0016]
    1 1 schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Belichtungsanlage zum optischen Belichten eines Objekts mit einer programmierbaren Reflexionsmaske bestehend aus einem Mikrospiegel-Array; schematically a cross section through an inventive exposure apparatus for optically exposing an object with a programmable reflection mask consisting of a micro mirror array; und and
  • [0017] [0017]
    2 2 einen Ausschnitt aus einem solchen Mikrospiegel-Array, wobei a section of such a micro-mirror array, wherein 2A 2A die Spiegelelemente und the mirror elements and 2B 2 B einen Querschnitt mit zugehörigen Steuereinheiten darstellen. represent a cross-section with associated control units.
  • [0018] [0018]
    Die Erfindung wird am Beispiel einer Belichtungsanlage zum Strukturieren von photolithographischer Schichten, wie sie insbesondere im Rahmen der Mikroelektronik, der Mikrosystemtechnik, der Dünnfilmtechnik, der Fertigung von flachen Bildschirmen, der Direktbelichtung von Halbleiterwafern in der Halbleiterfertigung und der Strukturierung von Masken und Retikeln für mikrolithographische Anwendungen benötigt werden. The invention is an example of an exposure apparatus for patterning photolithographic layers, as described in particular in the context of microelectronics, MEMS, the thin film technology, the manufacture of flat screens, the direct exposure of semiconductor wafers in the semiconductor manufacturing and patterning of masks and reticles for microlithographic applications are needed.
  • [0019] [0019]
    1 1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage. schematically shows a possible embodiment of an exposure apparatus according to the invention. Die erfindungsgemäße Belichtungsanlage The exposure apparatus according to the invention 1 1 weist eine Lichtquelle comprises a light source 2 2 auf. on. Diese Lichtquelle This light source 2 2 ist vorzugsweise eine Excimer-Laserlichtquelle, die Licht im UV-Wellenlängenbereich von 450 bis 150 nm mit sehr hoher Lichtintensität pro Puls und hoher Wiederholungsrate abgibt. is preferably an excimer laser light source that emits light in the UV wavelength range of 450 to 150 nm with very high light intensity per pulse and a high repetition rate. An die Lichtquelle To the light source 2 2 ist eine Belichtungsoptik an exposure optics 3 3 angeschlossen. connected. Diese Belichtungsoptik This exposure optics 3 3 weist eine programmierbare Reflexionsmaske includes a programmable reflection mask 4 4 auf, deren Muster durch Bestrahlen mit der Lichtquelle on which a specimen by irradiating with the light source 2 2 auf einem zu belichtenden Objekt on an object to be exposed 5 5 , in der gezeigten Ausführungsform eine lichtempfindliche Schicht auf einem Halbleiterwafer abgebildet wird. , In the embodiment shown, a light-sensitive layer is imaged on a semiconductor wafer. Das zu belichtende Objekt The object to be exposed 5 5 ist dabei auf einem xy-Positionstisch is on an xy position table 6 6 angeordnet, mit dem das zu belichtende Objekt so positioniert werden kann, dass ein gewünschter Bereich belichtet wird. arranged, with which the object to be exposed can be positioned so that a desired area is exposed.
  • [0020] [0020]
    Die Belichtungsoptik The exposure optics 3 3 umfasst in der in der Figur gezeigten vereinfachten Darstellung einen Strahlenteiler in the embodiment shown in the figure, the simplified representation comprises a beam splitter 31 31 und einen Maskentisch and mask table 32 32 , auf dem die programmierbare Reflexionsmaske On which the reflection mask programmable 4 4 angeordnet ist. is arranged. Weiterhin ist eine Matrix-Steuereinheit Furthermore, a matrix controller 7 7 , die mit dem programmierbaren Reflexionsspiegel That the programmable reflection mirror 4 4 verbunden ist, um den programmierbaren Reflexionsspiegel anzusteuern, und ein Projektionsobjektiv is connected to drive the programmable reflection mirror, and a projection lens 33 33 , mit dem die in der programmierbaren Reflexionsmaske eingespeicherten Lichtmustern auf dem zu belichtenden Objekt abgebildet werden, vorgesehen. With which the stored in the programmable mask reflection light patterns are imaged on the object to be exposed, is provided. Die Musterabbildung auf dem zu belichtenden Objekts funktioniert dabei so, dass ein Lichtblitz der Lichtquelle The pattern image on the object to be exposed operates in a manner such that a flash of light from the light source 2 2 vom Strahlenteiler by the beam splitter 31 31 auf die programmierbare Reflexionsmaske on the programmable reflection mask 4 4 gelenkt wird. is directed. Die programmierbare Reflexionsmaske moduliert das auftreffende Licht entsprechend dem eingestellten Muster und lenkt es auf das Projektionsobjektiv The programmable reflection mask modulates the incident light according to the set pattern and directs it to the projection lens 33 33 , das das erzeugte Lichtmuster auf das zu belichtende Objekt That the light pattern produced on the object to be exposed 6 6 abbildet. maps.
  • [0021] [0021]
    Die erfindungsgemäße programmierbare Reflexionsmaske The programmable reflection mask according to the invention 4 4 ist in is in 2 2 näher dargestellt. in more detail. Die programmierbare Reflexionsmaske The programmable reflection mask 4 4 wird durch ein mikromechanisches Spiegelarray gebildet, das sich aus einer Matrix von zweidimensional angeordneten Mikrospiegel-Pixelzellen zusammensetzt. is formed by a micro-mechanical mirror array, which is composed of a matrix of two-dimensionally arrayed micromirror pixel cells. Jede Mikrospiegel-Pixelzelle weist ein freitragendes Spiegelelement Each micro-mirror pixel cell has a cantilevered mirror element 41 41 in der Größe von zB 16 × 16 μm 2 auf. in the size of, for example 16 x 16 microns 2. 2A 2A zeigt einen Ausschnitt der Matrix aus Spiegelelementen shows a section of the matrix of mirror elements 41 41 . , Ein Mikrospiegel-Array kann sich dabei z. A micromirror array may be, for example. B. aus einer Matrix von 1024 × 1048 Pixelzellen zusammensetzen. As a matrix of 1024 × 1048 pixel cells composed.
  • [0022] [0022]
    Die Spiegelelemente The mirror elements 41 41 der Mikrospiegel-Pixelzellen sind an einem gemeinsamen Substrat, zB einem Siliziumsubstrat of the micro mirror pixel cells are on a common substrate, for example a silicon substrate 42 42 angeordnet, wie arranged as 2B 2 B zeigt, wobei zwischen den Spiegelelementen shows, in which between the mirror elements 41 41 und dem Substrat and the substrate 42 42 ein Hohlraum vorgesehen ist. A cavity is provided. Die einzelnen Spiegelelemente The individual mirror elements 41 41 sind dabei vorzugsweise über Stützpfosten are preferably on support posts 43 43 an der Substratscheibe befestigt. attached to the substrate wafer.
  • [0023] [0023]
    Den Spiegelelementen The mirror elements 41 41 gegenüber ist auf dem Substrat jeweils eine Steuerelektrode is opposite to the substrate each have a control electrode 44 44 vorgesehen. intended. Eine Aktivierung der Steuerelektroden Activation of the control electrodes 44 44 durch Anlegen einer Steuerspannung führt zu einer elektrostatischen Kraftwirkung auf die zugehörigen Spiegelelemente, die je nach Auslegung der Spiegelelemente bzw. Anordnung von Steuerelektroden und Spiegelelementen zueinander ausgelenkt oder auch in den Hohlraum zum Substrat hindeformiert werden. by applying a control voltage results in an electrostatic force effect on the associated mirror elements which are deflected or depending on the design of the mirror elements and arrangement of control electrodes and mirror elements to each other hindeformiert in the cavity to the substrate. Die Auslenkung bzw. Deformation eines Spiegelelements sorgt für eine Modulation des auf das entsprechende Spiegelelement einfallenden Lichtes. The deflection or deformation of a mirror element provides for a modulation of the light incident on the corresponding mirror element light. Durch getrennte Ansteuerung der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzelle und damit gezielte Aktivierung der entsprechenden Steuerelektroden By separate control of the individual micromirror pixel cell and targeted activation of the corresponding control electrodes 44 44 besteht so die Möglichkeit, dem auf das Mikrospiegel-Array auftreffenden Licht ein Muster aufzuprägen, das über die Projektionsoptik so it is possible to impart a pattern to the incident on the micromirror array light via the projection optical system 33 33 der Belichtungsoptik the exposure optics 3 3 dann vorzugsweise stark verkleinert, zB mit einem Abbildungsmaßstab von 1:300 auf das zu belichtende Objekt then preferably strongly reduced, for example with an imaging scale of 1: 300 to be exposed to the object 5 5 abgebildet wird. is mapped.
  • [0024] [0024]
    Zum Adressieren der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen ist die Steuerelektrode For addressing the individual micromirror pixel cells is the control electrode 44 44 auf der dem Spiegelelement on the mirror element 41 41 abgewandten Seite der Substratscheibe Side of the substrate wafer facing away 42 42 jeweils mit einem Photoelement respectively with a photovoltaic element 46 46 , zB einer Photodiode über eine Verbindungsleitung Such as a photodiode via a connecting line 45 45 durch die Substratscheibe through the substrate wafer 42 42 hindurch verbunden. therethrough, respectively. Das Photoelement The photocell 46 46 ist dabei so ausgelegt, dass ein auftreffender Lichtstrahl, der ein optisches Signal darstellt, einen Photostrom auslöst. is designed so that an incident light beam that represents an optical signal that triggers a photocurrent. Dieser Photostrom dient dann zum Ansteuern der Steuerelektrode This photocurrent is then used to drive the control electrode 44 44 , wobei zwischen Photoelement Wherein between photoelement 46 46 und Steuerelektrode and control electrode 44 44 eine Verstärkereinheit an amplifier unit 47 47 geschaltet ist, um die Steuerelektrode mit einer ausreichenden Spannung zum Auslenken des zugeordneten Spiegelelements is connected to the control electrode with a sufficient voltage to deflect the associated mirror element 41 41 zu versorgen. to supply. Die Verstärkereinheit The amplifier unit 47 47 ist dabei vorzugsweise nahe dem Photoelement is preferably close to the photoelement 46 46 an der Substratoberfläche ausgebildet. formed on the substrate surface.
  • [0025] [0025]
    Die Photoelemente The photovoltaic cells 46 46 der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen sind entsprechend den Spiegelelementen matrixförmig über die Rückseite der Substratscheibe of the individual micromirror pixel cells are in accordance with the mirror elements in matrix form on the back of the substrate wafer 42 42 verteilt. distributed. Es besteht so die Möglichkeit, die Photoelemente There is the possibility that photovoltaic cells 46 46 aller Mikrospiegelpixelzellen parallel anzusprechen. to address all micromirror pixel cells in parallel. Erforderlich ist hierfür, dass die optischen Signale mit einer ausreichenden Lichtleistung zum Auslösen von Photostrom auf die anzusteuernden Photoelemente is needed for this is that the optical signals with a sufficient light output for triggering photoelectric current to the photo-elements to be controlled 46 46 treffen, wobei der jeweilige Lichtfleck zum Adressieren der einzelnen Photoelemente so ausgelegt ist, dass dieser im Wesentlichen nur das entsprechende Photoelement trifft. meet, wherein the respective light spot is designed for addressing the individual photoelements so that it substantially meets only the corresponding photovoltaic element. Die aus Photoelement From photocell 46 46 , Verstärkereinheit , Amplifier unit 47 47 , Steuerelektrode , Control electrode 44 44 und Verbindungsleitung and connecting cable 45 45 bestehenden Steuereinheiten der Mikrospiegel-Pixelzellen werden vorzugsweise mithilfe der Planartechnik in der Substratscheibe existing control units of the micro mirror pixel cells are preferably using planar technology in the substrate wafer 42 42 erzeugt, wodurch eine kostengünstige Herstellung gewährleistet ist. generated, whereby a cost-effective production is guaranteed.
  • [0026] [0026]
    Das optische Ansteuern der einzelnen Mikrospiegel-Pixelzellen über die zugehörigen Photoelemente ermöglicht eine schnelle Datenübertragung zur Ausbildung der Belichtungsmuster und damit einen hohen Waferdurchsatz. The optical controlling the individual micromirror pixel cells via the associated photovoltaic cells allows fast data transfer for forming the exposure pattern and a high wafer throughput. Die optischen Signale zum Ansteuern der einzelnen Photoelemente werden dabei vorzugsweise, wie in The optical signals for driving the individual photoelectric elements are preferably as described in 1 1 gezeigt, mithilfe der einen Matrix- Steuereinheit demonstrated using a matrix control unit 7 7 erzeugt, die einem Hologrammspeicher generated the hologram memory a 71 71 aufweist, der sich durch eine hohe Speicherdichte auszeichnet. which is distinguished by a high storage density. Zur Ansteuerung der programmierbaren Reflexionsmaske For the control of the programmable reflection mask 4 4 wird der optische Hologrammspeicher is the hologram optical memory 71 71 , der als drehbare Scheibe ausgelegt ist, mit einem Referenzstrahl Which is designed as a rotatable disc with a reference beam 72 72 bestrahlt, um die in Form von Hologrammen auf dem Hologrammspeicher irradiated in the form of holograms on the hologram memory 71 71 gespeicherten Daten für ein Maskenmuster auszulesen und mit einer Optik reading stored data for a mask pattern with an optical system and 73 73 auf der Rückseite des Mikrospiegel-Arrays abzubilden, um so die einzelnen Photoelemente anzusteuern. imaged on the back of the micromirror array, so as to drive the individual photo elements.
  • [0027] [0027]
    Mit der erfindungsgemäßen programmierbaren Reflexionsmaske, deren einzelne Pixelzellen optisch über Photoelemente vorzugsweise mithilfe eines Hologrammspeichers adressiert werden, besteht die Möglichkeit einer schnellen Mustereinstellung und damit eines hohen Waferdurchsatzes. The inventive programmable reflection mask, the individual pixel cells are optically addressed using photo-elements preferably by means of a hologram memory, there is a possibility of a quick setting pattern and thus a high wafer throughput.

Claims (6)

  1. Programmierbare Reflexionsmaske ( Programmable reflection mask ( 4 4 ) mit einer Matrix von Mikrospiegel-Pixelzellen zum Modulieren des von der Lichtquelle ( ) With a matrix of micro-mirror pixel cells for modulating (from the light source 2 2 ) eingestrahlten Lichtes, wobei jede Pixelzelle ein Spiegelelement ( ) Irradiated light, wherein each pixel cell (a mirror element 41 41 ) und eine an der Spiegelelement-Rückseite angeordnete Steuereinheit ( ) And a mirror element arranged on the back control unit ( 44 44 , . 46 46 , . 47 47 ) aufweist, wobei die Steuereinheit eine mit dem Spiegelelement in Wirkverbindung stehende Steuerelektrode ( ), Wherein the control unit (a in operative connection with the mirror element control electrode 44 44 ) aufweist, um das auf das Spiegelelement auftreffende Licht zu modulieren, und einer Matrix-Steuerschaltung ( ) In order to modulate the light incident on the mirror element light, and (a matrix control circuit 7 7 ), die mit den Steuereinheiten der einzelnen Pixelzellen verbunden ist, um die Steuereinheiten der Pixelzellen unabhängig voneinander zu adressieren, dadurch gekennzeichnet , dass die Matrix-Steuerschaltung ( ) Which is connected to the control units of the individual pixel cells to address the control units of the pixel cells independently of one another, characterized in that the matrix control circuit ( 7 7 ) die Steuereinheiten ( ) The control units ( 44 44 , . 46 46 , . 47 47 ) der Pixelzellen mit optischen Signalen einzeln adressiert, und die an der Spiegelelement-Rückseite angeordneten Steuereinheiten jeweils auf ihrer dem Spiegelelement ( ) Individually addressed pixel cells with optical signals, and arranged on the mirror element back control units (on their respective mirror element 41 41 ) abgewandten Seite ein Photoelement ( ) Side facing away from a photovoltaic cell ( 46 46 ) zum Erfassen von optischen Signalen aufweisen, wobei die Photoelemente mit der zugehörigen Steuerelektrode ( ) For detecting optical signals, wherein the photo-elements (with the associated control electrode 44 44 ) der Steuereinheit verbunden sind, um eine empfangenes optisches Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal für die Steuerelektrode umzuwandeln. ) Are connected to the control unit to convert a received optical signal into a corresponding electric signal for the control electrode.
  2. Programmierbare Reflexionsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Spiegelelement-Rückseite angeordneten Steuereinheiten ( Programmable reflection mask according to claim 1, characterized in that disposed on the mirror element back control units ( 44 44 , . 46 46 , . 47 47 ) jeweils eine zwischen Photoelement ( ) One (between photoelement 46 46 ) und der Steuerelektrode ( ) And the control electrode ( 44 44 ) angeordnete Verstärkereinheit ( ) Disposed amplifier unit ( 47 47 ) aufweisen. ) respectively.
  3. Programmierbare Reflexionsmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente ( Programmable reflection mask according to claim 1 or 2, characterized in that the mirror elements ( 41 41 ) der Mikrospiegel-Pixelzellen auf einer Substratscheibe ( ) Of the micro mirror pixel cells (on a substrate wafer 42 42 ) angeordnet sind, wobei die zugehörigen Steuereinheiten ( ) Are arranged, wherein the associated control units ( 44 44 , . 46 46 , . 47 47 ) in der Substratscheibe so ausgebildet sind, dass an der dem Spiegelelement zugewandten Oberfläche der Substratscheibe die Steuerelektrode ( ) Are formed in the substrate wafer so that at the side facing the mirror element surface of the substrate wafer (the control electrode 44 44 ) der Steuereinheit und an der dem Spiegelelement abgewandten Oberfläche der Substratscheibe das Photoelement ( () Of the control unit and to the side remote from the mirror element surface of the substrate wafer the photoelement 46 46 ) der Steuereinheit angeordnet sind. ) Are arranged in the control unit.
  4. Programmierbare Reflexionsmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix-Steuerschaltung ( Programmable reflection mask according to one of claims 1 to 3, characterized in that the matrix control circuit ( 7 7 ) einen Hologrammspeicher-Einrichtung ( ) A hologram memory device ( 71 71 ) zum Speichern der Daten für die die Steuereinheiten ( ) For storing the data for (the control units 44 44 , . 46 46 , . 47 47 ) der Pixelzellen einzeln adressierenden optischen Signale aufweist. ) Of the pixel cell individually addressed optical signals having.
  5. Belichtungsanlage zum optischen Belichten eines Objekts ( Exposure apparatus for optically exposing an object ( 5 5 ) mit einer Lichtquelle ( ) (With a light source 2 2 ), einer zwischen Lichtquelle und zu belichtenden Objekt angeordneten Belichtungsoptik ( (), Arranged between light source and object to be exposed exposure optics 3 3 ), die programmierbare Reflexionsmaske ( (), The reflection mask programmable 4 4 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist. ) According to any one of claims 1 to. 4
  6. Belichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsoptik eine Beleuchtungsoptik ( Exposure apparatus according to claim 5, characterized in that the exposure optical system (illumination optics 31 31 ) zum Bestrahlen der Mikrospiegel-Pixelzellen der programmierbaren Reflexionsmaske ( ) (For irradiating the micromirror pixel cells of the programmable reflection mask 4 4 ) und Projektionsoptik ( (), And projection optics 33 33 ) zum Umlenken des an den Mikrospiegel-Pixelzellen reflektierten Lichts auf das zu belichtende Objekt ( ) For deflecting the light reflected on the micro mirror pixel cells light (the object to be exposed 5 5 ) aufweist. ) having.
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