JP2002506234A - 改良型パターン・ジェネレータ - Google Patents

改良型パターン・ジェネレータ

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JP2002506234A
JP2002506234A JP2000534919A JP2000534919A JP2002506234A JP 2002506234 A JP2002506234 A JP 2002506234A JP 2000534919 A JP2000534919 A JP 2000534919A JP 2000534919 A JP2000534919 A JP 2000534919A JP 2002506234 A JP2002506234 A JP 2002506234A
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modulator
slm
modulation
workpiece
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サンドストロム、トルブヨルン
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マイクロニック レーザー システムズ アクチボラゲット
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、フォトマスク、表示パネル、または、マイクロオプティカル装置などの放射に対して感度の高い加工品にパターンを生成する装置に関する。本装置は、放射源と、多数の変調素子（画素）を有する空間光変調装置（ＳＬＭ）とから成る。またさらに、本装置は、駆動信号を変調装置に送信する電子データ処理および伝送システムと、前記加工品を移動させる高精度機械システムと、加工品の移動や変調装置への信号の送信および放射の強度を調整する電子制御システムとから成り、連続した部分的パターンによって作成された部分的画像から、前記パターンを繋ぎ合わせることができるようにする。本発明によれば、前記駆動信号により、１変調素子を２を上回る多数の状態に設定することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、半導体装置および表示装置用フォトマスク（photomasks）などの感
光面の極めて高精度なパターン印刷に関するものである。さらに、本発明は、半
導体装置パターン、表示パネル、一体型光学装置、および電子配線構造体の直接
書込み動作に関するものである。さらに、セキュリティ・プリンティング（証券
印刷）などの、他の種類の高精度印刷に利用することも可能である。用語の「印
刷（printing）」は、広い意味で理解すべきものであり、フォトレジストや写真
用感光乳剤の露光を意味するだけでなく、光または熱によって活性化する融蝕ま
たは化学処理による、乾式処理紙などの他の感光媒体上での光作用も意味するも
のとする。光は、平均的な可視光線に限定されず、赤外線（ＩＲ）から超紫外線
までの広い範囲の波長を含んでいる。特に重要なのは、３７０ｎｍ（ＵＶ）から
、深紫外線（ＤＵＶ）、真空紫外線（ＶＵＶ）、および超紫外線（ＥＵＶ）を通
過して、数ナノメートルの波長に至る紫外線範囲である。ＥＵＶは、本願におい
て、１００ｎｍからその放射を光として扱うことが可能な下限までの範囲として
定義される。ＥＵＶの通常の波長は１３ｎｍである。ＩＲは、７８０ｎｍ〜約２
０μｍとして定義される。
【０００２】 別の意味において、本発明は、空間光変調装置と、そのような変調装置を用い
る投射型表示装置および投射型プリンタの技術ならびに科学研究法に関するもの
である。特に、本発明は、グレースケール特性、焦点や画像の均一化による画像
の安定性、およびアナログ変調技術を利用したこのような変調装置のためのデー
タ処理を改善する。アナログ変調の最も重要な用途は、アドレス・グリッド（ad
dress grid）（例えば、パターンのエッジ位置を特定するような、すなわち、空
間光変調装置の画素によって生成されるグリッドよりもはるかに微細な増分）を
備えたフォトレジストのようなコントラストの強い素材への画像の生成である。
【０００３】 （背景技術） 最新の技術では、マイクロミラー型（ネルソン １９８８年、クック １９９
０年）のマイクロミラー空間光変調装置（ＳＬＭ）の投射を用いた高精度パター
ン・ジェネレータを構成することが周知である。パターン・ジェネレータにおけ
るＳＬＭの使用は、走査レーザ・スポットを使用する、より広く知られた方法に
比べて多くの利点がある。即ち、ＳＬＭは、大規模並列処理装置であり、１秒当
たりに書き込める画素数は極めて多い。この光学システムは、ＳＬＭの照射が非
限界的であるという点でより簡素化されているのに対し、レーザ・スキャナでは
、ビーム路全体を高精度で構築しなければならない。数種類のスキャナ（特に電
気光学および音響光学スキャナ）と比較して、マイクロミラーＳＬＭが完全に反
射装置であることから、マイクロミラーＳＬＭはより短い波長で使用することが
できる。
【０００４】 上記２つの引用文献において、空間光変調装置は、各画素ごとにオン／オフ変
調だけを使用している。入力データは、１ビットの深度、例えば、各画素ごとに
０および１の値を有する画素マップに変換される。この変換は、図形プロセッサ
（即ち、処理装置）や、領域充填指令（area fill instructions）を有するカス
タム論理制御回路を使用して、効果的に行なうことが可能である。
【０００５】 同じ発明者のサンドストロン（サンドストロン他、１９９０）による先の出願
では、パターン素子の境界に中間露光指数を使用して、レーザ・スキャナで作成
された画像の該素子のエッジ位置を微調整できることが記載されている。
【０００６】 時間を変化させながらＳＬＭにより画素をオンにしたり、あるいは、同じ画素
を数回印刷することにより、画素を様々な回数オンにすることによって、好まし
くはビデオ画像の投射表示および印刷用にグレースケール画像を生成することも
当業界では周知である。本発明は、特に、超高精度パターンの生成を目的とする
、空間光変調装置を備えた直接グレースケール・ジェネレータ用のシステムを提
供する。好適実施例の重要な特徴は、画素単位の画像の均一性と、焦点変化時（
意図的あるいは不慮のいずれかを問わず）のＳＬＭの画素に対するフィーチャー
（feature）の正確な配置に関する独立性と安定性である。
【０００７】 （発明の開示） したがって、本発明は、高精度パターンの印刷を行なう改良型パターン・ジェ
ネレータを提供することを目的とする。 この目的は、ＳＬＭの画素のアナログ変調を行なう添付クレームに示された装
置によって達成される。
【０００８】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明は、ＳＬＭを有する総称的な投射型プリンタを示す図１の全体的配置に
基づき理解できる。反射に基づく空間光変調装置は、偏向型（ネルソン）と位相
型（クック）の２種類に分類される。マイクロミラーを備えた特別の例において
両者の違いは小さいように見えるが、位相型ＳＬＭは、破壊的干渉（destructiv
e interference）によって反射方向にビームを放射するのに対して、偏向型ＳＬ
Ｍでは、画素によって、正反射（specular beam）ビームが幾何学的に片側に偏 向され、図１に示すように、結像レンズの開口部を逸脱する。最新の発明により
実行される超高精度印刷の場合、クックによって１９９０年に開示された位相変
調システムは、偏向型よりも優れている。第一に、表面の全部品（ヒンジおよび
支柱も含む）が破壊的干渉に関与し、全体的な吸光が実現可能なことから、良好
なコントラストが得られる。第二に、光を片側に偏向させることによって機能す
るシステムは、中間偏角地点で光軸に対して対称性を得ることが困難であり、焦
点が変化したときに、フィーチャーが不安定になる危険が生じる。好適な実施例
では、位相型が使用されているが、非対称の偏向型を囲むように収容あるいは設
計すれば、使用することも可能である。図４ａ〜ｇにこの状態が概略的に示され
ている。最初の図４ａでは、非偏向マイクロミラー４０１が照射されており、反
射光は、開口４０２の方向に向けられず、したがって、光は、基板４０３に到達
していない。一方、図４ｂでは、ミラーが完全に偏向され、全反射光が、開口部
方向に向けられる。中間の位置では、反射光の一部だけが、図４ｃに示されてい
る基板に達する。ただし、この場合、光は、レンズ４０４の光軸に対して対称に
ならず、基板に斜めに入射する。これにより、レンズと基板領域との間の距離が
極めて重要なものとなり、領域の破線位置で示されるような若干の変更によって
、基板上のフィーチャーが大幅にずれることになる。この問題を解決する方法は
、図４ｄ〜ｆによって示されている。ここでは、最初の露光がマイクロミラーの
第１偏角で行なわれ、その後、好ましくは同じ光線量で、第２の露光が第２の偏
角に対して行なわれ、第１の角度を補足する。これにより、第１の露光と第２の
露光を組み合わせたものが、レンズの光軸に対して対称となる。この課題を解決
する別の方法として、図４ｇに示すような変形ミラー４０１′を使用して、反射
光を開口部全面に均一に分布させる方法がある。この最後の図では、概ね（後述
する）位相型ＳＬＭまたは偏向型ＳＬＭの２つの例を示すことができるが、その
場合、光はミラーの異なる部分から反射する。
【０００９】 位相型ＳＬＭは、ミクロ機械加工ミラー、いわゆるマイクロミラー、あるいは
、電気信号を使用して変形が可能な支持体上の連続するミラー面により形成可能
である。クックにより１９９０年に開示された発明では、静電界によって制御さ
れる粘弾性層が使用されているが、特に、数ナノメートルほどの変形で充分な極
めて短い波長に対して、電界または、別の、電気的、電磁的、または熱的に制御
される反射面によって変形される圧電固体ディスクを使用することも同様に可能
である。本書の残りの部分では、静電気により制御可能なマイクロミラー・マト
リクス（１次元または２次元）が想定されているが、前記の通り、変調機構とし
てのＬＣＤクリスタル素材または電気光学素材に依存した透過または反射型ＳＬ
Ｍや、圧電または電気歪動作を利用したミクロ機械加工型ＳＬＭなど、他の構成
も可能である。
【００１０】 本発明では、位相変調が可変であることにより、投光用レンズのひとみに達す
る光の量が可変になることを特徴とするマイクロミラーを使用することが好まし
い。図２ａ〜ｈでは、数個の多重素子から成るミラーをいくつか示しているが、
各ミラーの多様な部分の傾斜は重要ではない。実際に、ある素子によって光がレ
ンズ方向に向けられる一方で、別の素子により、光がレンズのひとみの外部に向
けられている。この機能を正しく理解する方法として、ミラーの各極小領域素子
からレンズのひとみの中心に達する複素振幅を調べ、ミラー全体の振幅を積分す
る方法がある。ミラーを適正な形状にして、複素振幅の合計がゼロに近くなるよ
うに変形することが可能であり、これによって、レンズのひとみに達する光は全
くなくなる。これがマイクロミラーのオフ状態であり、ミラー面が平坦であって
複素振幅が位相を含むような緩和された状態がオン状態である。オン状態とオフ
状態の間では、反射方向の光量が、変形に関して連続的ではあるが非線形的な関
数となる。
【００１１】 書き込まれるパターンは、通常、ガラス基板上にクロムで書かれたフォトマス
ク・パターンなどの２値パターンである。この場合、２値とは、中間領域が全く
ないことを意味しており、フォトマスク面のある一定の点は、黒（クロムで覆わ
れている）か白（クロムなし）である。このパターンは、ＳＬＭからの投影画像
によりフォトレジストで露光され、このフォトレジストが現像される。現代のレ
ジストは、コントラストが強く、このことは、露光にわずかな比率の変化が生じ
た場合に、現像剤でレジストを完全に除去したときと、ほとんど除去したときと
では、差が生じることを意味している。したがって、空中の画像が白から黒へ徐
々に推移しても、フォトレジストは、通常、支持体表面に対してほとんど垂直な
エッジを有している。クロム・エッチングを行なった場合、さらに、コントラス
トが強くなり、その結果得られる画像は完全に２値的であり、中間領域が全くな
い黒または白のいずれかに分けられる。
【００１２】 入力データは、デジタル形式で、表面に書き込まれるパターンの幾向学的形状
寸法を表している。入力データは、極小アドレス単位、例えば、１ナノメートル
で与えられることが多いが、ＳＬＭの画素をオンまたはオフのいずれかに設定し
た場合、はるかにきめの粗いパターンができる。ＳＬＭの画素を画像の０．１μ
ｍの画素に投影する場合、１本の線は、整数個の画素分の幅（ｎ＊０．１μｍ。
ただし、ｎは整数とする）しか有することができない。最近まで０．１μｍのア
ドレス・グリッドで充分ではあったが、いわゆる光学近似補正（ＯＰＣ）の出現
により、１〜５ナノメートルのグリッドが望まれている。ＯＰＣでは、マスクの
使用時に、マスクのフィーチャーの寸法をわずかに修正して、予想される光画像
誤差を補償する。一例として、４本の平行線による０．８μｍ幅のマスクが最新
の４Ｘリダクション・ステッパ（半導体ウェハ用投射型プリンタ）に印刷される
場合、通常、同じ幅に印刷しようとしても、０．１８７、０．２００、０．２０
０および０．１８７μｍ幅の線として印刷される。このことは、画像形成のシミ
ュレーションによって予想することができ、マスクのユーザは、ＯＰＣを用いて
、マスクを補償する。したがって、０．８００μｍにする代わりに、マスクの最
初と最後の線を、４＊０．２１３＝０．８５２μｍにしたいと考える。０．１μ
ｍのアドレス・グリッドでは、訂正不可能であるが、５ｎｍまたはそれよりも細
いアドレス・グリッドの場合、訂正が可能である。
【００１３】 図５では、ＳＬＭのデータを提供する方法が、フローチャートで示されている
。第１ステップのＳ１では、個別のパターン・フィールドに書き込まれるパター
ンのパターン・データを分割する。このパターン・データは、デジタル形式で受
信されることが好ましい。その後、ステップＳ２において、各フィールドがラス
タライズ化（rasterised）されることにより、異なる露光指数が割り当てられる
。次に、ステップＳ３において、これらの値を非線形的応答が得られるように修
正し、ステップＳ４で、画素単位の変形が行なわれる。最後に、画素値が駆動信
号に変換され、ＳＬＭに送信される。
【００１４】 本発明は、オフ状態とオン状態との間の中間値を使用して、きめの細かいアド
レス・グリッド（例えば、画素寸法の１／１５、１／２５、１／５０）を生成す
ることが好ましい。印刷されたフィーチャーは、オン状態の画素から成るが、エ
ッジに沿って、中間値に設定された画素が形成される。これは、オンおよびオフ
電圧以外の電圧により画素を駆動することにより行なわれる。カスケード式非線
形効果がいくつか存在することから（エッジ位置と境界線上の画素の露光、露光
と変形、変形と電界）、入力データから電界への非線形的な変換が必要である。
さらに、この変換は、実証的に等時間間隔で校正される。
【００１５】 図３は、ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の
配列を示している。この図では、画素をどのように制御して、このインセット（
差込板）で反射率を生成するのか示している。明るい領域は、位相０の画素を有
しているのに対し、暗い領域は、＋９０度と−９０度の位相が交互にくる画素に
よって生成されている。明るい領域と暗い領域の間にある斜めの境界線は、中間
値の位相によって生成されている。これは、エッジが位相型ＳＬＭによってどの
ように微細位置付けされるかを示している。ただし、中間値を有する他の種類の
ＳＬＭも同様に使用できる。中間値の位相ＳＬＭによる結像特性は複雑であり、
図３でエッジが移動する明確さからはほど遠い。しかしながら、本発明者による
膨大な理論に基づく計算および実験によって、記載された効果が実際にあること
が証明されている。
【００１６】 さらに微細なアドレス・グリッドを生成するためには、図３に示すように、パ
ターン・フィーチャーの中に１種類の画素マップを、また、フィーチャーの外に
別の種類の画素マップを、さらに、境界線上に中間画素マップを生成するように
、電子処理システムを作製し直す。ただし、境界線上の中間画素マップは、この
加工品上に投影されるＳＬＭの画素よりも微細なグリッド内の境界線の配置にし
たがって生成される。ＳＬＭおよび投射系は、フィーチャー内部の１露光レベル
、フィーチャー間の別の露光レベル、および境界線上の中間露光レベルを生成す
る。中間露光レベルは、ＳＬＭの機能によって生成され、複数の状態に変調され
る。駆動信号による反応から境界線の実際の配置までの特徴づけがなされた後、
補正が施される。測定は実証的に行なわれ、校正関数がコンピュータで計算され
た後、データ処理および搬送システムに記憶される。
【００１７】 アドレス・レゾリューション（address resolution）をさらに改善するために
は、露光フィールドを、ＳＬＭの座標系に対して平行でない方向（通常４５度）
に繋ぎ合わせる（stitching together）ように、ステージとＳＬＭを作製し直す
。特に、ステージまたは光学システムの連続した動きは、ＳＬＭに平行でない方
向（通常、ＳＬＭの座標系から４５度）に発生する。非直角な軸を持つＳＬＭを
有することも可能であるが、その場合、動作方向に対して平行な軸を一切持たな
い方が有利である。さらに、マトリクス自体のライン誤差というＳＬＭの列およ
び行ドライバ（drivers）の不完全性によって生じるライン誤差を少なくするた めには、行および列のラインをステッチング（stitching）方向に対して一定の 角度（例えば、繋ぎ合わされたフィールドの各中心間のベクトル）にした方が効
果的である。
【００１８】 また、組み合わされた露光に単一の露光では得られない中間値ができるように
、修正データを有する少なくとも２つの露光を重ね合わせることにより、さらに
精緻なアドレス・グリッドが作成される。 （位相型ＳＬＭの設計） 従来技術で使用されているような図２ｃに示すクローバー型ミラーは、オン状
態とオフ状態の間の中間状態にすることが可能である。しかし、積分複素振幅が
偏向関数として作図された場合、完全に０になることは決してなく、０の周りに
複数の円を描くことから、位相角が変化する非ゼロの最低反射率を有することが
理解される。この状態は、図７の線７０１によって概略的に示されている。ただ
し、７０３は、一定の変形値に対する位置を示し、jは、関連する位相角を
示すものとする。中間状態に設定された数個の画素を有する画像を綿密に分析す
ると、エッジ画素の積分位相角がゼロでない場合、最終的な画像のエッジ位置が
、焦点に到るまで安定していないことが明らかである。これは、図４ａ〜ｇに示
される反射効果に類似した回折効果によるものである。本発明の好適な実施例で
は、旋回素子を有する新型の画素を使用している。このような素子に関する複数
の例が、図２ｅ〜ｈに示されている。各素子が旋回すると、片方の端部が光源方
向に移動し、もう片方の端部が別の方向を向くことから、ゼロに近い平均的位相
が維持される。この状態は、図７の破線７０２によって概略的に示されている。
さらに、このクローバー形設計には、製造中に残留内部応力が発生するという問
題がある。この応力は、印加された電場を利用しなくても、部分的な変形を発生
させる傾向がある。この内部変形は、製造中の不完全性によることから、すべて
の画素で全く同様に発生するとは限らない。クローバー形設計では、この画素ご
との相違によって、反射率の一次的偏差が生じる。旋回素子により形成された画
素セルによっても同様の結果が得られるが、さらに、二次的な効果が発生する。
したがって、投射像において均一性が向上する。
【００１９】 パターンの異なる位置および／または異なる向きのエッジに対し、投射系の開
口絞りにおいて対称性が得られるように、変調素子の設計と露光方法を作製し直
す。画素グリッドに対して異なる位置に配置されたエッジ間に特有の非対称性は
、パターンに対する画素グリッドの異なる位置に配置された少なくとも２つの画
像を重ね合わせることにより、緩和することができる。
【００２０】 偏向型ＳＬＭの場合、対称性は、開口絞りの輝度分布と関連性がある。開口絞
りの中心に対して対称的に光を偏向させる変調素子を有していることが最も好ま
しいが、もしくは、偏向が補充された露光を重ね合わせることが対称性を得るた
めに使用される。可変偏向変調素子により、エッジの画素における偏向と該エッ
ジとの間に一定の幾何学的な関係を作り出すことができる。例えば、画素をエッ
ジに対して垂直な方向に、かつフィーチャーの内部方向に向けることができる。
【００２１】 回折型ＳＬＭを使用して、対向する位相マップ（opposite phase maps）を有 する露光を重ね合わせることにより、対称性が得られる。複素振幅がＳＬＭのど
の部分でも実数であれば、対称性を維持することができ、−１〜１の範囲内の値
で必ず実数となる積分複素振幅で画素を設計することが可能である。多くの場合
、−０．５〜１の範囲内の振幅で充分である。以上は、図２ｅ、２ｆ、２ｇ、２
ｈの正方形の旋回マイクロミラー素子による例である。
【００２２】 小さい負の振幅を使用して背景領域の印刷を行なう方法により、解像度を上げ
ることができる。さらに複雑な方式により、隣接する画素の各グループを画像内
で組み合わせ、結像システムによってフィルタがかけられた後、所望の実際の振
幅を実現することが可能である。
【００２３】 対称性を保持するためには、少なくとも２倍（２−fold）の対称性、好ましく
は、４倍の対称性を有している方が有利である。対称性は、複数の重ね合わされ
た露光によって固有の回転対称性を持たない画素に対して実現可能である。さら
に、画素設計または露光により、制御された実際の振幅を与えるシーケンスによ
り、解像度を高めるのに使用することができる。黒い線は、対向する位相を有す
る領域間に配置された場合、特にコントラストが強くなり、フィーチャーのエッ
ジは、フィーチャー内の隣接する画素をさらに高い正の振幅にするか、外部の隣
接する画素を負の振幅にすることにより、改善することができる。
【００２４】 （画像の高画質化） 旋回設計には第３の利点がある。クローバー形は、完全な吸光には至らないが
、旋回型セルは、より簡単に、完全な吸光を実現する幾向学的形状寸法が得られ
、あるいは、ゼロを通過して、非ゼロのわずかな反射に戻ることもあり、その場
合は逆位相になる。吸光が良好に行なわれることによって、重なり合った露光を
印刷する自由度が大きくなり、低い負の値７０２を設計することにより、吸光に
近いさらに良好な線形性が実現できる。暗い領域において約５％の弱い露光で逆
相にした印刷では、１５〜３０％の高いエッジ鮮明さが得られ、一定のレンズを
使用して、より小型のフィーチャーを印刷することができる。これは、半導体業
界で利用されている、いわゆる、減衰移相マスク（attenuating phase-shifting
mask）によく似ている。エッジ鮮明さを高める関連方法として、フィーチャー 内部の画素に低い値を設定し、エッジ付近の画素に高い値を設定する方法がある
。これにより、現在のマスクからのパターン投影や、ネルソンおよびクックによ
る投射法を使用することでは不可能な新型の画像高画質化が実現できる。背景に
非ゼロの負の振幅を使用しエッジに沿って露光を強くすることは、エッジ画素を
中間値にして微細なアドレス・グリッドを生成することと矛盾しない。これは、
それぞれの効果が付加的、あるいは、少なくとも計算可能なことによるものであ
る。また、画素が印刷されるフィーチャーよりも実質的に小さい場合、すべての
効果が同時に得られるような画素値の組み合わせがある。これらの画素を検出す
るためには、微細なアドレス・グリッドを生成するだけでなく、さらに、コンピ
ュータによる計算が必要になるが、本発明の一部の利用法においては、より小さ
いフィーチャーの印刷ができれば、多大な努力に見合うだけの高い値が得られる
。
【００２５】 粘弾性層上の連続したミラーの場合、ゼロに対する平均的位相の固有平衡が存
在する。シミュレーションにより、フィーチャー・エッジの微細な位置決めに中
間値を当てはめることにより、連続したミラーが形成されることが示されている
。ただし、非線形性は、マイクロミラーを使用したときよりも低い。充分に機能
する方法がないとすると、最小のフィーチャーは、マイクロミラーを使用したと
きよりも大きくなければならず、例えば、分解された１フィーチャー素子当たり
のアドレス指定された画素の数がより多くなくてはならない。その結果、ＳＬＭ
装置は大型となり、一定のパターンに対するデータ量が大きくなる。したがって
、第１および第２実施例において、マイクロミラーを選択している。
【００２６】 本発明では、投光用レンズのひとみに対称的な照射を与えることと、画像が回
転に対して反応しないという２つの理由から、回転対称性変形（少なくとも、２
倍の対称性であり、好適な実施例では、４倍の対称性）が施された画素が使用さ
れている。後者の理由は、半導体ウェハ上のランダムな論理パターンを印刷する
うえで重要である。ｘ軸‐ｙ軸に対して非対称性が存在すれば、ｘ軸に沿って配
置された各トランジスタは、ｙ軸に沿って配置されたものと異なった遅延を伴う
。そのような回路は誤作動することがあり、または、より遅いクロック速度でし
か使用できなくなる。ｘ軸とｙ軸間の焦点および対称性による画像の不変性に関
するこの２つの要件により、光学系で対称性を生成および維持することが極めて
重要になる。対称性は、もともと備えていてもよく、あるいは、相補的非対称性
を有する複数の露光を使用するなど、非対称性を意図的に均衡化することによっ
て生成し得る。ただし、複数の露光は、スループットの低下につながることから
、初めから対称的なレイアウトを有していることが極めて好ましい。
【００２７】 （好適な実施例） 第１の好適な実施例は、２０４８×５１２マイクロミラーから成るＳＬＭを使
用したフォトマスクの深紫外線パターン・ジェネレータである。光源は、２４８
ナノメートルのパルス出力と、約１０ｎｓのパルス長と、５００Ｈｚの反復度を
有するＫｒＦエキシマ・レーザである。また、ＳＬＭは、９０％を上回る光を反
射するアルミニウム面を有している。ＳＬＭは、ビーム・スクランブリング・イ
ルミネータ（beam-scrambling illumimator）を通じてレーザにより照射され、 反射光は、投光用レンズ方向に向けられるとともに、さらに、感光面に向けられ
る。イルミネータからの入射ビームとレンズへの既存ビームは、半透明のビーム
・スプリッタ・ミラーによって分離される。好ましくは、このミラーは偏光選択
型であり、イルミネータは偏光を使用し、その偏光方向は、ＳＬＭの正面にある
１／４波長板によって切り換えられる。高い開口数（ＮＡ）でｘ軸およびｙ軸に
対して対称であるためには、画像は対称に偏光されなければならず、ビーム・ス
プリッタと投光用レンズの間にある第２の１／４波長板が円形に偏光した画像を
生成する。レーザ・パルスのエネルギーによって可能な場合のさらに簡単な構成
は、非偏光ビーム・スプリッタを使用することによって実現できる。ビーム・ス
プリッタの第２の通過後も、１／４波長板は、なお利点を有しているが、それは
、該プレートによって、ビーム・スプリット・コーティング（beam-splitting c
oating）の設計が影響を受けにくくなるためである。全体の最も簡単な構成は、
ＳＬＭにおける斜めの入射を利用して、イルミネータからのビームと投光用レン
ズに達するビームが、図１に示されるように、幾何学的に離したものである。
【００２８】 マイクロミラーの画素は２０×２０μｍであり、投光用レンズは２００Ｘの縮
小変倍率を有することにより、ＳＬＭの画素を画像の０．１μｍに対応させる。
レンズは、０．８の開口数（ＮＡ）を有するモノクロームのＤＵＶレンズであり
、ポイント・スプレッド関数（point spread function）が、０．１７μｍＦＷ ＨＭ（半値全幅）となる。良質で書き込み可能な最小ラインは、０．２５μｍで
ある。
【００２９】 加工品、例えば、フォトマスクが、レンズ下の干渉計制御ステージと、フラッ
シュを生成するレーザへの干渉計論理信号によって移動される。フラッシュがわ
ずか１０ｎｓであることから、ステージの移動は、露光の間は行なわれず、ＳＬ
Ｍの画像は、２０４．８×５１．２μｍの大きさに印刷される。２ミリ秒後に、
ステージは、５１．２μｍだけ移動し、新たなフラッシュが放射され、ＳＬＭの
新規画像が、エッジから最初の画像のエッジまで印刷される。露光と露光の間に
、データ入力システムは、新規画像をＳＬＭにロードして、より大きいパターン
が、繋ぎ合わされたフラッシュによって形成されるようにする。１列が完全に書
き込まれると、ステージは、垂直方向に進み、新規の行が開始する。どのような
寸法のパターンも書き込めるが、第１の好適な実施例では、通常、１２５×１２
５ｍｍのパターンを書き込んでいる。この寸法のパターンを書き込むには、５０
分に加え、連続した列の間の移動時間がかかることになる。
【００３０】 各画素は、２５レベル（＋ゼロ）に制御できることから、０．１μｍの画素を
補間して、それぞれ４ナノメートルを成す２５増分する。データ変換は、パター
ンを幾向学的に指定し、オン、オフ、または中間値に設定された画素を使用して
、データをマップに変換する。データ経路は、１秒当たり２０４８＊５１２＊５
００語のデータ、実際には、１秒当たり５２４メガバイトの画素データをＳＬＭ
に供給しなければならない。好適な実施例では、書き込み可能領域は、最大２３
０×２３０ｍｍであり、１列に最大２３０／０．０５１２＝４５００フラッシュ
まで可能であり、この列は、４５０／５００＝９秒で書き込まれる。１列に必要
な画素データ量は、９×５２４＝４８００Ｍｂである。転送されバッファに収め
られるデータの量を少なくするために、圧縮形式が用いられる。この形式は、１
９９０年のサンドストロン他による発明とよく似ているが、一定の長さと値を有
するセグメントの代わりに、画素マップが圧縮される点が異なっている。実現性
のある代替例として、画素マップを直接生成し、圧縮および解凍用の市販のハー
ドウェア・プロセッサを使用して、転送ならびにバッファに収められるデータ量
を減少させる方法がある。
【００３１】 しかし、マスク全体のデータ量は、たとえ圧縮しても、ディスク上に予め分割
されたデータを記憶しておくには、かなり膨大な量となっており、画素データを
使用時に生成しなければならない。１アレイのプロセッサは、圧縮形式への変換
と並行して画像をラスタライズ化するとともに、この圧縮データを、ＳＬＭに画
素データを供給する拡張（expander）回路に転送する。好適な実施例において、
プロセッサは、画像の異なる部分もラスタライズ化し、その結果をバッファリン
グした後に、拡張回路の入力バッファに送信する。
【００３２】 （第２の好適な実施例） 第２の好適な実施例において、レーザは、１９３ｎｍの波長と５００Ｈｚパル
スの周波数を有するＡｒＦエキシマ・レーザである。ＳＬＭは、２０＊２０μｍ
の３０７２×１０２４画素を有しており、レンズは、０．０６μｍの投影画素を
与える３３３Ｘの縮小変倍率を有している。また、６０個の中間値があり、アド
レス・グリッドは、１ナノメートルである。ポイント・スプレッド関数は、０．
１３μｍであり、最小ラインは０．２μｍである。データ・フローは、１５７２
メガバイト／秒であり、２３０ｍｍ長さの１列のデータは、１１．８Ｇｂである
。
【００３３】 第３の好適な実施例は、画素マトリクスが４５度回転し、画素グリッドが８４
μｍであることにより、投影された画素がｘ軸およびｙ軸に沿って０．０６μｍ
の間隔があけられていることを除いては、第２の好適な実施例と同じである。レ
ーザは、ＡｒＦエキシマ・レーザであり、レンズは、２４０の縮小変倍率である
。マトリクスが回転されていることから、マトリクスの画素密度は、減少し、デ
ータ量は、第２の好適な実施例の半分となるが、アドレス・レゾリューションは
同じである。
【００３４】 （レーザのフラッシュ対フラッシュ偏差） エキシマ・レーザには２つの不利な特性、つまり、フラッシュ対フラッシュの
５％のエネルギー偏差と、フラッシュ対フラッシュの１００ｎｓの時間的変動が
ある。好適な実施例では、いずれも同じ方法によって補償されている。最初の露
光は、９０％の倍率での全体のパターンにより形成されている。実際のフラッシ
ュのエネルギーと各フラッシュの時間位置が記録される。第２の露光は、公称１
０％の露光によって形成され、アナログ変調により、第１露光の実際の値しだい
では、第２の露光を５〜１５％にする。同様に、第２の露光において意図的に時
間を相殺することにより、第１の露光の時間的変動を補正できる。第２の露光は
、第１の露光で生じた誤差を完全に補償できるが、それ自体が同じ種類の新たな
誤差を発生する。露光全体の平均がわずか１０％であることから、両者の誤差は
、１０だけ事実上減少する。実際に、レーザは、１００ｎｓよりもはるかに大き
い時間的な不確定性を有している。この不確定性は、光のパルスが、トリガ・パ
ルスからの遅延にしたがって発生し、この遅延が、時折、数マイクロ秒分、変化
することによるものである。短時間の間に、遅延はより安定することから、継続
的に遅延を測定し、好ましくはフィルタリングした最終遅延値を使用して、次の
パルス遅延を予測するとともに、トリガ・パルスの位置付けを行なう。
【００３５】 同様に、ステージ誤差が記録され、ステージが第２の露光における補償動作に
より駆動された場合、ステージの不完全性を補正することも可能である。測定可
能な配置誤差があれば、原則として、部分的または完全に上記のように補正する
ことができる。第２の露光中に計算されたポイントにステージを移動させる高速
サーボを備えていることが必要である。従来技術では、ＳＬＭ自体をストローク
が小さく応答時間の短いステージに搭載し、画像の精密な位置付けに使用する方
法が周知である。別の同様に有効な方式は、ＳＬＭと画像面との間の光学系にお
いて圧電制御を備えたミラーを使用する方法があり、両者のいずれを選択するか
は、実際の状況を考慮して行なう。さらに、また、露光フィールドのデータに対
して偏倚した位置を付け加えて、画像を横に移動させることも可能である。
【００３６】 第２の露光は、レーザおよびＳＬＭ間の減衰フィルタを使用して実行し、公称
露光の０〜１５％以内で、ＳＬＭのダイナミック・レンジを完全に使用できるよ
うにすることが好ましい。２５個の中間レベルにより、１５％＊１／２５＝０．
６％の段階で露光を調整することができる。
【００３７】 応答は、製造上の不完全性によって画素ごとに若干異なり、また、経時変化が
原因となってこのような違いが生じることもある。その結果、画像が不均質にな
るという不都合が生じる。画像に求められている条件が極めて高いことから、ル
ックアップ・メモリーに記憶されている画素の逆応答性による増大によって、全
画素を補正しなければならないこともある。また、各画素ごとに、２、３、また
はそれ以上の項を有する多項式を使用することがさらに好ましい。これは、ＳＬ
Ｍを駆動する論理回路に基づくハードウェアで実行可能である。
【００３８】 さらに複雑で好適な実施例では、補正をいくつか組み合わせることにより、第
２の補正露光を行なう。フラッシュ対フラッシュの偏差、フラッシュの時間的変
動、さらに、周知の画素間の応答の違いなどもその対象となる。補正が小さい限
り、即ち、各補正ごとに数パーセントである限り、ほぼ線形的に追加されていく
ことから、補正がそのまま加えられ、ＳＬＭに適用される。その合計は、該当す
る画素において、所望の照射線量の値により乗算される。
【００３９】 （代替光源） エキシマ・レーザは、レーザの波長と種類に依存した５００〜１０００Ｈｚの
限定的なパルス繰返し周波数（ｐｒｆ）を有している。そのため、ｘ軸およびｙ
軸の両方において、エッジをステッチングした大型のフィールドが使用されてい
る。他の２つの好適な実施例では、ＳＬＭがｐｒｆがはるかに高いパルス・レー
ザ、例えば、Ｑスイッチ・アップコンバート固体レーザや、ＳＬＭの表面上で走
査された連続レーザ源から照射されることにより、ＳＬＭのある部分が新規デー
タで書き換えられる一方で、別の部分が印刷される。どちらの場合も、レーザの
コヒーレンス特性がエキシマ・レーザとは異なっており、例えば、異なる光路長
を有する複数の平行な光路などの、より大規模なビーム・スクランブリングおよ
びコヒーレンス制御が必要である。本発明の一部の手段では、フラッシュ・ラン
プからの光の出力が充分であり、光源として使用可能である。その利点として、
低コストであり、コヒーレンス特性が優れていることがあげられる。
【００４０】 走査により照射を行なう好適な実施例では、２つの問題点が解決できる。一つ
は、時間およびエネルギー面でのパルス対パルス偏差の問題であり、これは、好
ましくは音響光学または電気光学などの電気光学スキャナーの使用による完全な
制御のもとで走査が行なわれることによるものであり、多くの連続したレーザを
使用した方が、パルス・レーザを使用したときよりも電力の変動が少ないためで
ある。さらに、連続型レーザを使用すると、異なる波長の選択が可能であり、連
続型レーザは、パルス・レーザに比べて目に対する危険性が少ない。しかし、最
も重要な点は、走査が非限界的であり、１００ｋＨｚ以上の反復度で実行可能な
ことから、わずか数行のマトリクスで、はるかに高いデータ速度に達することが
可能な点である。照射ビームの走査は、極めて均一な照射を生成する方法でもあ
り、他のやり方では困難である。
【００４１】 一部の実施例では、光源としてのフラッシュ・ランプを使用することができ、
便利な方法である。
【００４２】 （ＥＵＶ） ＥＵＶの光源は、粒子加速装置、磁気プラズマ・ピンチ・マシンからの放射、
または、高電力レーザ・パルスを伴う極端な温度に若干重要な加熱によるもので
ある。いずれの場合も、放射はパルス振動している。ＥＵＶ放射は、真空のみで
伝搬し、反射光学機械でしか焦点を合わせることができない。ＳＬＭを使用する
代表的なパターン・ジェネレータは、光パワーのさほど高くない要件である、小
さい露光フィールドを有している。したがって、光学系の設計は、ＥＵＶステッ
パに比べて緩やかであることから、より多くのミラーを使用でき、ステッパより
も高い開口数（ＮＡ）を実現できる。開口数（ＮＡ）が高いレンズは、リング形
露光フィールドを有することが予想され、ＳＬＭの形状をそのようなフィールド
に合わせて作製することが充分に可能である。１３ｎｍの波長と０．２５の開口
数（ＮＡ）により、わずか２５ｎｍ幅のラインを露光することが可能であり、さ
らに、前記の通り、画像の高画質化を利用すれば、２０ｎｍを下回ることも可能
である。このような解像度に見合うことができる周知の書込み技術は他にはなく
、同時に、ＳＬＭの同様の特徴によって可能な書込み速度を実現できる技術も他
にはない。
【００４３】 （エッジ・オーバラップ） 各フラッシュごとに、２次元フィールドが印刷されるとともに、各フィールド
のエッジとエッジを繋ぎ合わせることから、ステッチングは極めて重要である。
わずか数ナノメートルの１フィールドを置き換えることにより、エッジに沿って
目に見えるパターン誤差が発生し、マスクによって生成される電子回路の機能に
悪影響を及ぼす可能性がある。このような不必要なステッチングの影響を減少さ
せる効果的な方法として、数本の経路に同じパターンを印刷し、このような経路
間にあるステッチング境界を置き換える方法があげられる。パターンが４回印刷
された場合、ステッチング誤差が４箇所で発生することが予想されるが、その規
模にしてわずか四分の一にすぎない。本発明の好適な実施例では、フィールド間
のオーバラップ・バンドとともに、中間露光を発生する機能が使用される。ラス
タライズ化している間、上記の値がコンピュータで計算されるが、圧縮データを
解凍している間でもこの計算は実行できる。エッジ・オーバラップにより、ステ
ッチング誤差が減少し、マルチパス印刷に比べてスループットのマイナス点がは
るかに減少する。
【００４４】 （修正照射） 第１の好適な実施例において、ＳＬＭの照射は、エキシマ・レーザや、フライ
アイ・レンズなどの光スクランブラーによって行なわれ、イルミネータのひとみ
面の円形自発光面からの照射とよく似た照射が生成される。ある特定の投射系に
よる印刷時に解像度を高める場合、修正照射法を利用することができる。最も簡
単な例では、イルミネータのひとみ面に、例えば、四重極形または環状の透過領
域を有するひとみフィルタを導入する方法がある。さらに複雑な例では、同じフ
ィールドを数回印刷する方法がある。露光と露光の間で数個のパラメータを変化
させることが可能であり、例えば、画像面の焦点、照射パターン、ＳＬＭに印加
されたデータ、投影レンズのひとみ面のひとみフィルタなどが使用できる。特に
、照射の同期した変化やひとみフィルタによって、解像度を高めることができ、
このことは、ひとみが扇形透過領域を有しているとともに、非回折光が該扇形の
先端付近の吸収パッチをさえぎるように照射が一直線に並んでいる場合に、特に
顕著である。
【００４５】 （応答の線形化） データからエッジまでの伝達関数の線形化を図るうえで、本明細書で行なうエ
ッジ配置には、基本的に次の３つの方法がある。 ‐データ変換装置において非線形性を考慮し、データ変換装置に８ビット（例）
の画素値を生成し、同じ解像度を有するＤＡＣを使用してＳＬＭを駆動する。こ
の状態は、図８ａに概略的に示されている。ただし、Ｒは、リレー信号であり、
Ｃは、ＳＬＭの各マトリクス要素に設けられているコンデンサである。また、Ｓ
ＬＭは、破線で示されている。 ‐より少ない値（例えば、５ビット、すなわち、最高３２個の値）でデジタル値
を生成し、ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）の８ビット値に変換した後に、こ
の８ビット値をＤＡＣに供給する。 ‐５ビット値と半導体スイッチを使用して、１台または数台の高解像度ＤＡＣに
より生成されたＤＣ電圧を選択する。この状態は、図８ｂに概略的に示されてい
る。
【００４６】 いずれの場合も、実証的校正関数がデータ変換装置のＬＵＴで使用されるか、
または、ＤＣ電圧で使用される場合に、プレート上の応答が線形化されるような
実証的校正関数を測定することが可能である。
【００４７】 どの線形化方式を用いるかは、データ速度、精度要件、および、時代とともに
変化し得る利用可能な回路技術によって異なる。現時点では、データ変換装置は
行き詰まった状態にあることから、データ変換装置による線形化は、好適な解決
策とはいえず、８ビット画素値を生成することも好ましくない。また、高速ＤＡ
Ｃは、高価であり消費電力が高い。最も適正な解決策は、ＤＣ電圧を生成し、ス
イッチを使用する方法である。この方法では、８ビットよりもさらに高い解像度
の使用が可能である。
【００４８】 （好適なパターン・ジェネレータの説明） 図６について説明する。パターン・ジェネレータは、単数および複数の値を持
つ画素アドレス指定方式によるＳＬＭ６０１と、光源６０２と、照射ビーム・ス
クランブル装置６０３と、結像光学系６０４と、干渉計位置制御系６０６を備え
た微細位置付け基板ステージ６０５と、ＳＬＭ用ハードウェアおよびソフトウェ
ア・データ処理システム６０７とから構成されている。また、さらに、適正な機
能を提供し操作を簡易化するために、前記パターン・ジェネレータは、温度制御
を備えた周囲環境チャンバ、基板荷重システム、最適なパターン配置精度を実現
するためのステージ移動および露光レーザ・トリガーのタイミングをとるための
ソフトウェア、およびソフトウェア・ユーザ・インタフェースも具備している。
【００４９】 パターン・ジェネレータの照射は、ＫｒＦエキシマ・レーザによって行なわれ
、エキシマ・レーザの自然線幅に相当する帯域を有し、２４８ナノメートルの波
長でＵＶ領域において１０〜２０ナノ秒の長いフラッシュ光を放出する。基板上
のパターンの歪みを防止するために、エキシマ・レーザからの光を、ＳＬＭ面に
均一に割り当てて、光のコヒーレンス長を充分に短くすることにより、基板上に
レーザ・スペックルが発生しないようにする。ビーム・スクランブラーを使用し
て、この２つの目的を達成する。ビーム・スクランブラーは、エキシマ・レーザ
からのビームを異なる光路長を持つ数本のビーム路に分割した後に、空間コヒー
レンス長を短くするために各ビーム路をまとめて一つにする。さらに、ビーム・
スクランブラーは、１組のフライアイ・レンズを有するレンズ系から成るビーム
・ホモジナイザーを有し、このビーム・ホモジナイザーは、エキシマ・レーザか
らのレーザ・ビームの各ポイントからの光を、ＳＬＭ面全体に均一に分配し、「
最上層」に光の分布を行なう。上記のビーム・スクランブリングと、光の均一化
と、コヒーレンスの低下は、あらゆるＳＬＭプリンタにおいて有利である。実際
の環境しだいでは、ビーム・スプリッターや光合波器、回折素子、光ファイバー
、カレイドスコープ、レンズレット・アレイ、プリズムまたはプリズム・アレイ
、または、積分球を使用して実現することができるだけでなく、他の類似装置を
組み合わせて、ビームのスプリットや合波を行なうことにより、ＳＬＭに入射す
る多数の相互に非コヒーレントな光フィールドを生成することも可能である。
【００５０】 ＳＬＭからの光は、中継され基板ステージ上の基板に結像される。これは、ク
ックにより開示されているシュリーレン光学系を用いて行なわれる。焦点幅ｆ1 のレンズｌ1が、ＳＬＭから距離ｆ1の位置に配置される。焦点長さｆ2のもう一 つのレンズｌ2は、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋ｆ2の位置に配置される。次に、基 板が、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋２×ｆ2の位置に配置される。ＳＬＭから距離２
×ｆ1の位置には、寸法によって系の開口数（ＮＡ）、したがって、基板上に書 き込める最小パターン・フィーチャーの寸法が決まる開口６０８がある。また、
光学系や基板の平面度の不完全性を補正するために、レンズｌ2をｚ方向に動的 に位置付けする合焦系もあり、５０マイクロメートルの位置スパンにより、最適
な焦点特性が得られる。さらに、このレンズ系は、照射光の波長が２４８ナノメ
ートルになるように波長補正されており、照射光の帯域幅許容誤差が少なくとも
±１ナノメートルである。レンズｌ1の真上に位置付けられたビーム・スプリッ ター６０９により、照射光が結像光学系中に反射する。縮小率２５０および開口
数（ＮＡ）０．６２の場合、寸法を０．２マイクロメートルまで縮小したパター
ン・フィーチャーを露光して高品質なパターンを得ることができる。各ＳＬＭ画
素から３２レベルで、最小グリッド寸法が２ナノメートルになる。
【００５１】 パターン・ジェネレータは、干渉計位置制御システムを備えた微細位置付け基
板ステージを有しており、最小熱膨張用にＺｅｒｏｄｕｒで作製された可動エア
ベアリングｘｙテーブル６０５から成る。干渉計位置フィードバック測定系６０
６を備えたサーボ系は、各方向のステージ位置付けを制御する。１方向のｙ軸に
おいて、サーボ系は、ステージを固定位置に維持し、もう片方の方向ｘ軸におい
て、ステージは、連続的な速度で移動する。干渉計位置測定系は、ｘ軸方向に使
用されることにより、露光レーザをトリガーし、基板上のＳＬＭの各画像間の位
置を均一にする。ＳＬＭ画像の１行全体が基板上で露光されると、ステージは、
ｘ軸方向の元の位置に戻り、ｙ軸方向にＳＬＭ画像の１増分だけ移動して、基板
上のもう１行のＳＬＭ画像を露光する。この手順は、基板全体が露光されるまで
繰返し行なわれる。
【００５２】 ＳＬＭ画像は、ｘ軸およびｙ軸の両方向に多数の画素とオーバラップしており
、露光データ・パターンは、オーバラップしている画素で局部的に修正され、こ
のようなオーバラップ領域となる多くの露光を補償している。
【００５３】 エキシマ・レーザからのパルス対パルス強度の偏差は、パターンの２パス露光
の使用により補償され、ここでは、第１パスが正しい強度である公称９０％の強
度によって実行される。第１パスでは、各レーザ・フラッシュの実際の強度が測
定ならびに記憶される。第２パスでは、第１パスからの測定済み強度の値に基づ
いて、各ＳＬＭ画像露光用の正しい強度が用いられる。このように、エキシマ・
レーザからのパルス対パルス強度の偏差による影響の規模を抑制することができ
る。
【００５４】 ＳＬＭの機能性については、本書の別の箇所でさらに詳しく述べる。ＳＬＭは
、画素寸法が１６マイクロメートルの画素を２０４８×２５６個有しており、１
ミリ秒以内に全画素をアドレス指定することが可能である。ＳＬＭは、精巧なス
テージに堅固に取り付けられている。この精巧なステージは、フラッシュ露光と
フラッシュ露光の間において１００ナノメートルよりも高い精度で、ｘおよびｙ
方向に、１００ミクロン移動可能である。ＳＬＭの微細な位置付けを行なうこと
により、基板位置付けステージの位置の不正確さを補正し、パターン・ステッチ
ング誤差をさらに少なくする。ｘ‐ｙ方向の位置付けに加え、基板ステージの座
標系で指定されたもの以外の角度で基板上のパターンを露光するために、ＳＬＭ
ステージを回転させることも可能である。このような回転を行なう目的は、補足
的フィーチャーが追加される既存のパターンを有する基板に対して、基板の調節
可能性を組み入れられるようにすることである。オフ軸光チャネル（off axis o
ptical channel）および／またはＣＣＤカメラを使用して、ローディング後に、
ステージ上の基板の正確な位置を測定し、レンズを通して見ることにより、基板
上にある多数の整列マークの系での座標を判断することができる。露光中は、整
列マークの測定位置に基づいて、ｘおよびｙ方向に、ステージ位置が訂正される
。回転座標系に追従するステージ・サーボ系を使用するとともに、前記の通りＳ
ＬＭの精巧なステージを回転させて、回転的な調節が行なえる。ＳＬＭを回転で
きることにより、歪んだ座標系への書込みを行なって、その後生じるパターンの
歪みを補償するようなことも可能である。
【００５５】 パターン・ラスタライザー６１０において、任意の形式を有する任意のデータ
・パターンが、１画素につき３２（５ビット）グレー・レベルの圧縮ラスタライ
ズ化済み画素マップに変換される。画素電極に印加される電圧に応答して、露光
された画素のグレースケールの段階が線形的ではないことから、３２のグレー・
レベルがそれぞれ次のレベルの照射線量の均一な増加分に対応するように、入力
データが画素リニアライザー６１１で線形化される。この動作は、８ビットのデ
ジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）６１２を使用して行なわれ、予め実証
的に校正された線形化関数にしたがって、画素マップからの各グレー・レベルに
よって、ＤＡＣからの電圧を選択する。ＤＡＣからのアナログ・レベルの選択に
おいて、各値がＳＬＭ画素に対応し、そのような各値により、対応する画素の変
則性を補正するルックアップ・テーブルを使用して、追加的な補正が行なわれる
。ルックアップ・テーブルの校正値は、実証的校正手順によって作成され、この
手順では、連続したテスト・パターンがＳＬＭに送信され、得られた露光パター
ンを測定し、測定されたパターンが個々の画素補正に使用される。以上は、画素
マップの各グレー・レベルによってアナログ電圧が選択され、対応する全ＳＬＭ
画素に対して画素の変形を施すことにより、正しい照射線量を供給することを意
味している。
【００５６】 （引用文献） ネルソン １９８８年： 米国特許第５、１４８、１５７号 クック １９９０年： 欧州特許第０ ６１０ １８３号 サンドストロン他 １９９０年： 欧州特許第０ ４６７ ０７６号
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術によるプリンタを示す図である。ＳＬＭは、レンズのひとみからの光
を偏向させるマイクロミラーから成る。
【図２】 ａ〜ｈは、４つの上部画素をオフ状態に、残りの５つの画素をオン状態にした
画素設計をいくつか示した図である。
【図３】 ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の配列を示
す図である。これにより、位相型ＳＬＭによってエッジ位置をどのように微調整
できるか示されている。
【図４】 ａ〜ｇは、偏向ミラーの付いたＳＬＭと変形ミラーの付いたＳＬＭとの概略的
な比較を示す図である。
【図５】 データを翻訳しＳＬＭに送信する方法を示すフローチャートである。
【図６】 本発明によるパターン・ジェネレータの好適な実施例を示す図である。
【図７】 異なる種類のＳＬＭに対して概ね予想される複素振幅を示す図である。
【図８】 ａ、ｂは、概略的に異なる種類のＳＬＭミラー制御を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AC06 AC08 AZ02 AZ05 2H095 BA01 BB01 2H097 AA02 CA12 CA13 CA14 GB04 LA10 LA11 LA17 5F046 AA05 BA03 BA06 CB27 DA12

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フォトマスク、表示パネル、またはマイクロオプティカル装
    置などの光の放射に対して感度の高い加工品にパターンを作成する装置において
    、該装置が、 超紫外線（ＥＵＶ）から赤外線（ＩＲ）までの波長範囲にある光を放射する光
    源と、 前記放射によって照射されるようにされた、多重の変調素子（画素）を有する
    空間光変調装置（ＳＬＭ）と、 前記加工品に前記変調装置の画像を生成する投射系と、 書き込まれるべき前記パターンのデジタル表現を受信して、該パターンを変調
    装置用信号に変換し、前記信号を該変調装置に送信する電子データ処理及び伝送
    システムと、 前記加工品および／または前記投射系の相互に対する位置付けを行なう高精度
    機械システムと、 前記加工品の位置と、前記信号の前記変調装置への送信と、前記放射の強度を
    制御して、前記パターンを前記加工品に印刷できるようにする電子制御システム
    とを有し、 前記駆動信号および前記変調素子が、２よりも多く、好ましくは３よりも多い
    多数の変調状態を生成するようにされていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記変調素子が、次の放射特性のうち少なくとも１つを変調
    し、 ・強度 ・位相 ・複素振幅 ・方向 ・偏光 ・波面平坦性 ・周波数 放射フィールドに加えられる変調が、少なくとも３つ、好ましくは、少なくと
    も４つの異なる状態を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記放射の状態に対して選択的なフィルタを有することによ
    り、前記空間変調装置の表面を横切って行なわれる変調を、前記加工品上の輝度
    画像に変換することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 入力パターン・データから前記変調装置の電圧への変換に補
    償線形化関数を使用して、該変調装置の電圧から前記加工品の露光への非線形的
    な応答を補正することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記線形化関数が、理論的シミュレーションに基づいている
    ことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記線形化関数が、前記応答の実証的特性に基づいているこ
    とを特徴とする、請求項４に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記応答が、現像された銀塩乳剤の吸光または融蝕法による
    表面積当たりの物質的質量の除去などの、表面成分を露光した物理的または化学
    的結果であることを特徴とする、請求項４から請求項６までのいずれか１項に記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 所望の前記応答が、デジタル値としてコンピュータで計算さ
    れるとともに、前記線形化関数が、ルックアップ・テーブルに記憶され、前記変
    調装置の駆動電圧の生成に使用される新規補正デジタル値が生成されることを特
    徴とする、請求項４に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記変調装置の電圧が、デジタル／アナログ変換器によって
    生成されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 所望の前記応答がデジタル値としてコンピュータで計算さ
    れるとともに、該値が前記各変調素子ごとに数個の独立して生成された電圧のう
    ちの一つを選択することに使用され、前記電圧が、前記線形化関数を含むように
    設定されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 少なくとも２つの前記変調装置の電圧信号が１つの前記変
    調素子に送信され、該変調素子が、該信号の組合せに応答することにより、例え
    ば、４つの２進信号から１６の異なる状態の前記変調素子が生成されるように、
    該各信号の予想電圧値の数よりも多くの状態になされることを特徴とする、請求
    項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記変調素子間の異なる応答を補正するルックアップ・テ
    ーブルを有する、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも２つの異なる変調素子の応答関数が測定される
    校正手順中に、前記ルックアップ・テーブルが生成されることを特徴とする、請
    求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記ルックアップ・テーブルが、前記変調素子に対して、
    以下の種類のデータの少なくとも１つを記憶していることを特徴とする、請求項
    １２に記載の装置。 ・オフセット電圧 ・感度係数 ・多項式応答関数
  15. 【請求項１５】 前記変調素子の補正が、該変調素子の所望する状態のデジ
    タル表現によるデジタル動作として行なわれることを特徴とする、請求項１２に
    記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記変調素子の補正が、アナログ駆動信号によるアナログ
    動作によって行なわれることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記空間変調装置が前記変調素子の２次元配列であり、各
    値を該変調素子に時間多重的にローディングし、該各素子にロードされた値を記
    憶することを特徴とする、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記変調装置が、マトリクス・アドレス指定された能動回
    路に組み込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項１６までのいずれ
    か１項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記変調装置が、半導体チップの最上部に組み込まれてい
    ることを特徴とする、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の装置
    。
  20. 【請求項２０】 前記変調装置が、液晶を含んでいることを特徴とする、請
    求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記変調装置が、粘弾性層を有することを特徴とする、請
    求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記変調装置が、１アレイのミクロ機械素子、好ましくは
    １アレイのマイクロミラー、さらに最も好ましくは１アレイのピラミッド形マイ
    クロミラーを有していることを特徴とする、請求項１から請求項１６までのいず
    れか１項に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記変調装置が反射性であることを特徴とする、請求項１
    から請求項２２までのいずれか１項に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記変調装置が透過性であることを特徴とする、請求項１
    から請求項２２までのいずれか１項に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記入力パターンが多数の露光フィールドに分解され、前
    記露光フィールドが前記加工品の異なる位置で露光されることにより、前記露光
    フィールドから完全なパターンを繋ぎ合わせることを特徴とする、請求項１から
    請求項２４までのいずれか１項に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記ステージと前記投射系は、互いに連続的な移動行程を
    なすようにされるとともに、非断続的な照射中に、少なくとも２つ、好ましくは
    、少なくとも１０の露光フィールドが露光されるように、前記電子制御システム
    が前記動作や前記変調装置の駆動信号のローディングおよび照射を調整すること
    を特徴とする、請求項２５に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記光源からの光を放射するタイミングを制御するタイミ
    ング装置をさらに有する、請求項１から請求項２６までのいずれか１項に記載の
    装置。
  28. 【請求項２８】 前記タイミング装置により、前記測定値にしたがって、前
    記光源からの放射に対する制御信号の時間的遅延を予測して、該遅延を補償する
    ことを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記光源がレーザであり、好ましくは、エキシマ・レーザ
    であることを特徴とする、請求項１から請求項２８までのいずれか１項に記載の
    装置。
  30. 【請求項３０】 前記ＳＬＭの少なくとも１つの変調素子の照射、好ましく
    は、該ＳＬＭ全体の照射がパルス振動することを特徴とする、請求項１から請求
    項２９までのいずれか１項に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記ＳＬＭの変調素子の照射のパルス長（半値全幅または
    等価値）が、前記加工品上で投影された３つの画素に対応する距離だけ移動する
    時間よりも短いことを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記ＳＬＭの少なくとも１つの変調素子の照射、好ましく
    は、該ＳＬＭ全体の照射が連続的であり走査されていることを特徴とする、請求
    項１から請求項２９までのいずれか１項に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記パターンの前記デジタル表現が、記号形式、例えば、
    ベクトルまたはアルゴリズム形式であることを特徴とする、請求項１から請求項
    ３２までのいずれか１項に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 フィーチャーが３０μｍよりも小さく、および／または、
    配置ならびに寸法の精度が３μｍ（３シグマ）よりも高いマイクロリソグラフィ
    ・パターンを生成できるように、前記ステージおよび／または光学システムが作
    製されていることを特徴とする、請求項２５または請求項２６に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記パターンが、フォトレジスト、感光性重合体、または
    、写真乳剤によって形成されることを特徴とする、請求項１から請求項３４まで
    のいずれか１項に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記パターンが、融蝕、フォトリフラクティブ効果、前記
    加工品部品の光化学変化または熱処理によって形成されることを特徴とする請求
    項１から請求項３５までのいずれか１項に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記電子データ処理システムが、リアルタイムパターン変
    換を行なうための１アレイの並列処理装置を有していることを特徴とする、請求
    項１に記載の装置。
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