JP2004502197A - マルチビームパターン生成装置 - Google Patents

Abstract

感光性基板（１１）への高精度パターンのマイクロリソグラフィマルチビーム書込みのための走査パターン生成装置および方法を提供する。システムは、少なくとも２つの光ビームを発生させる、好ましくはレーザであるような光源（１）、コンピュータ制御光モジュレータ（４）、基板上でビームを走査する偏向器、光源からの少なくとも１つの光ビームが基板に達する前にこれを集光させる対物レンズ（１０）とにより構成されており、ここで、少なくとも対物レンズは基板（１１）および光源（１）に対して移動可能なキャリア（２２）上に配置されている。それによりキャリアは、可動光路を、残りの固定光路と関連して明確にする。さらにシステムは、キャリアと可動光路の動作中感光性基板にビームが当たるとき、ビームのテレセントリシティを維持するため、固定光路を変える手段を備えている。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、感光性基板へのマイクロリソグラフィマルチビーム書込みのシステムおよび方法に関するものであり、そして特に、半導体デバイスパターンのフォトマスク、ディスプレイパネル、集積光学装置、および電子連結構造のような、特に高い精度を有するパターンのプリンティングに関するものである。上記の「書込み」および「プリンティング」なる用語は、写真乳剤およびフォトレジストの露光を意味するだけでなく、光や熱により励起されるアブレーションあるいは化学工程による、乾式紙のような他の感光媒体における光の作用も意味するものとして広範に理解されるべきである。また、光は可視光に限定されるのではなく、赤外線から超紫外線まで広範囲の波長のものを含む。
【０００２】
（背景技術）
基板のマイクロリソグラフィ書込みシステムおよび方法については、同一申請人による欧州特許第ＥＰ　０　４６７　０７６号より詳細に知ることが出来る。マイクロリソグラフィ書込みシステムの例として、図１において示すように、レーザであるような光源１、意図する方向にビームを導く、１個あるいはそれ以上の反射ミラー２、光ビームを集光させる第一レンズ３、書き込まれるべき所望のパターンを作り出すモジュレータ４、および、モジュレータの後に配置された第二レンズ５とから成るシステムを提示している。モジュレータは入力データにしたがって制御される。偏向器６は基板１１上でビームを走査するために使用される。また、レンズ７、レンズ８、およびレンズ１０はビームを集光させ、ビームの焦点を基板上で合わせるために使用される。偏向器は、例えばミラーといったような、可動式の反射性素子である。しかし、音響光学偏向器等であるような、いくつかの同等機能を有するスキャナーを使用することも可能である。さらに、基板１１は、好ましくはオブジェクトテーブル上に配置される。
【０００３】
レンズ１０とテーブル（ステージ）間の相対運動は、少なくとも対物レンズ１０、そして望ましくはレンズ７−８、および偏向器６も同様にキャリア上に配置されることにより達成される。これにより、キャリアは基板に対し移動可能であり、且つ、走査方向に基本的に垂直な方向において光源に対し移動可能である。
【０００４】
書込みスピードを改善するため、こうした従来技術におけるシステムが、基板に同時に導かれる複数のビーム、いわゆるマルチビーム書込みとともに用いられる場合、いくつかの問題が発生する。
【０００５】
レンズ絞りにおいてガウス固定照明を得ることが重要であるが、可動キャリアとの組み合わせにおいてマルチビームを使用すると、これを達成することは困難であることが判明している。このような照明が得られない場合、ビームは異なる角度で基板に当たり、それによって回避不可能である基板上の焦点の多少の差が、走査長における不利益な変動につながる。いくつかのアプリケーションに関しては、走査長における最大変動が２０ｎｍであることが要求されている。ゆえに、高程度のテレセントリシティ（すなわち走査中に平行なビーム）が要求される。これを達成するため、偏向器においてビームが相互に重ね合わされることが重要である。しかし、キャリア上の偏向器とモジュレータ間の変動距離により、これを達成することは困難であることも判明している。
【０００６】
特に、光路の一部が可動であるパターン生成装置においてマルチビーム書込みを用いると問題が生じる。図２ａは、可動光路が中間位置にあるパターン生成装置を示したものである。この場合、ビームは偏向器６において一致し、満足のいくテレセントリシティが得られる。しかし、図２ｂに示すように、キャリアが終端部の位置に移動すると、ビームは偏向器で一致せずに、互いに変位している。これにより、対物レンズ１０におけるビームパスは傾斜し、テレセントリシティは著しく悪化する。また、ビームの一部分がレンズの有効部分から外れることから、放射線エネルギーを損失することにもなる。
【０００７】
（発明の要約）
ゆえに、マイクロリソグラフィマルチビーム書込みのシステムおよび方法を提供し、それによって、従来技術における関連問題を克服すること、少なくとも軽減することを本発明の目的とする。
【０００８】
本目的は、請求項に記載のシステムにおいて達成される。
【０００９】
本発明によれば、感光性基板（１１）への高精度パターンのマイクロリソグラフィマルチビーム書込みのための走査パターン生成装置および方法を提供する。本システムは、少なくとも２つの光ビームを発生させる、好ましくはレーザであるような光源（１）、コンピュータ制御光モジュレータ（４）、基板上でビームを走査する偏向器、光源からの少なくとも１つの光ビームが基板に達する前にこれを集光させる対物レンズ（１０）とにより構成されており、ここで、少なくとも対物レンズは基板（１１）および光源（１）に対して移動が可能なキャリア（２２）上に配置されており、またここで、キャリアは、可動光路を、残りの固定光路と関連して画成する。さらにシステムは、キャリアと可動光路の動作中に感光性基板にビームが当たるとき、ビームのテレセントリシティを維持するため、固定光路を変える手段を備えている。
【００１０】
これにより、テレセントリシティを維持するため、固定光路が自動的に調整される。
【００１１】
好ましくは、偏向器（６）がキャリア上に配置され、ここで、該偏向器においてビームを一致させるため、固定光路を変える手段が配置されている。
【００１２】
本発明の第一態様において、固定光路を変える手段は、可動反射性素子から成る光迂回路（２４）のような、固定光路の空間光路長を変える手段（２４）から成る。
【００１３】
本発明の第二態様において、固定光路を変える手段は、可調整ビームスプリッタ（２０）から成る。このビームスプリッタは好ましくは可動式であり、かつ、好ましくは回折光学素子から成る。
【００１４】
本発明の第三態様において、固定光路を変える手段は、モジュレータの後に配置された少なくとも１個の可動レンズから成る。
【００１５】
（好適な実施例の説明）
本発明によるシステムは、好ましくは、例えば、一例として欧州特許第ＥＰ ０ ４６７ ０７６号に記載がなされているようなレーザスキャナーシステムであり、それにマルチビーム書込みを行うための改良された特性を備えているものである。したがい、本システムはマルチビームシステムであり、ここで、システムは好ましくは、光源からのビームをいくつかのビームに分割し、基板を複数の走査線にて同時に露光するビームスプリッタから成る。
【００１６】
図３ａに関して、本発明の望ましい第一実施形態に基づくシステムは、好ましくはレーザである光源１と、光源からのビームをいくつかのビームに分割するビームスプリッタ２０と、コンピュータ制御光モジュレータ４と、そして、光ビームが感光性基板１１に達する前に光源からの光ビームを集光させる対物レンズ１０とにより構成されている。さらに、システムは、ビームを意図する方向に導く、１つあるいはそれ以上の反射ミラー２、書き込まれるべき所望のパターンを作り出すモジュレータ４、光ビームをモジュレータに集光させる第一レンズ３、および、偏向器６にビームを導く、モジュレータの後に配置された第二（コリメータ）レンズ５とにより構成されることが望ましい。モジュレータは入力データにしたがって制御される。
【００１７】
偏向器６は基板１１上でビームを走査するために使用される。また、レンズ７、レンズ８、およびレンズ１０はビームを集光させ、基板上に焦点を合わせるために使用される。さらには、基板に迷光が当たるのを防止するためにレンズ絞り９が使用されることが望ましい。偏向器は、例えばミラーといったような、可動式の反射性素子である。しかし、音響光学偏向器といったような、いくつかの同等の機能を有するスキャナーを使用することも可能である。さらに、基板１１はオブジェクトテーブル上に配置されることが望ましい。
【００１８】
少なくとも対物レンズ１０は可動式キャリア２２上に配置されるが、偏向器６、およびレンズ７−８も同様にキャリア上に同様に配置されることが望ましい。キャリア２２は、基板に対し移動することが可能であり、さらに、モジュレータと、そしてシステムの他の光学素子に対してビームの方向において移動が可能である。本発明に基づくシステムは、特に大面積の基板の書込みに有効である。そして、そのような用途において、キャリアは稼動中、一般的に１１００ｍｍ移動可能である。
【００１９】
キャリアの動作により、ビームは最初に固定光路を通ってトラベルし、その後にキャリアの可動光路をトラベルし、それから基板に導かれる。
【００２０】
本発明において、システムはさらに、固定光路からのビームを可動光路に導く態様を変える手段を備えている。この手段は、可動回折光学素子（ＤＯＥ）、あるいは可制御ビームスプリッタにより構成されることが望ましいが、モジュレータ４の前に配置される回折光ビームスプリッタ２０により構成されることが最も望ましい。この光学素子２０は可動式であり、それにより、可動光路に導かれるビームの方向と、偏向器を変えることが出来る。これにより、満足のいくテレセントリシティを達成するために、光学素子の動作としては非常に限られた動作が必要とされるのみであり、よって、機械的精度においては非常に低い程度のものですむ。例えば、キャリアにおける約１１００ｍｍの動作を補償するために、光学素子に対して約＋／−３５ｍｍの動作が必要とされる。これによって、ビームスプリッタの位置もしくは回折光学素子の位置を調整することにより、ビームを偏向器において一致させることが可能であり、それによって満足のいくテレセントリシティが得られることが理解出来る。これは図３ａに示されており、ここで、キャリアの位置は図２ｂの場合と同様であるが、ここでビームスプリッタ２０はこれを補償するために移動されている。
【００２１】
光学素子の動作制御においては、キャリア２２の動作との同期をとり、かつ、これの動作との関連にて制御されることが望ましい。この目的において、コントローラを備えることが望ましい。こうしたコントローラにはキャリアの位置を示す位置信号が供給され、コントローラはそれにしたがって光学素子への制御信号を生成する。
【００２２】
図３ｂにおいて、本発明におけるまた別の第二実施形態を示している。本実施形態においては、同一参照符号を使用し、その類似の構成要素を示すものとする。第二実施形態におけるシステムは上記にて説明を行った第一実施形態と同様であるが、しかしここでは固定光路からのビームが可動光路、および偏向器に導く態様を変える手段が、モジュレータの後に配置された１個あるいは複数の可動レンズであるとするところに相違を有する。こうした可動レンズは好ましくはコリメータレンズ５およびコリメータレンズ２１である。さらに、レンズ２５といったような可動もしくは静止レンズも同様に配置される。こうして、本実施形態においては、１個か２個、あるいはさらに多数の可動コリメータレンズをビーム制御に使用することにより、偏向器においてビームを一致させ、テレセントリシティを改善する。
【００２３】
図３ｃにおいて、本発明におけるまた別の第三実施形態を示している。本実施形態においては、同一参照符号を使用し、その類似の構成要素を示すものとする。第二実施形態におけるシステムは上記にて説明を行った第一実施形態と同様であるが、しかしここでは、固定光路からのビームが可動光路、および偏向器に導かれる態様を変える手段が、モジュレータと偏向器との間の光路長を変える手段２４であるとするところに相違を有する。このような手段は、例えば、ミラーあるいはプリズムといったような反射性素子を備える光迂回路から成る。ここで、少なくとも反射性素子の１つは可動式であり、図３ｃに示すように空間光路長を増したり、減じたりする。
【００２４】
したがい、第三実施形態においては、ビームを制御するために光路長を変え、偏向器においてビームを一致させて、テレセントリシティを改善する。
【００２５】
本発明によるシステムは、簡単な方法により、また、わずかの構成要素手段により、その精度を高め、テレセントリシティを改善する。よって、本発明によるシステムおよび方法は、テレセントリシティ悪化によるビーム位置の変動を効果的に補償する。こうして、本発明は、高精度パターンのマイクロリソグラフィ書込みをより能率的に行い、かつ、コスト効果を上げ、同時にパターン精度を改善する。
【００２６】
しかし、上記において説明を行った実施形態の変形もいくつか考えられることは当業者にとって明らかである。例えば、光路長を変える手段として、光迂回路、異なる可制御ビームスプリッタ、あるいは異なる光学素子などであるような、いくつか異なる手段を使用することもまた可能である。こうした明らかな修正は、本記載の請求項において明示化されている本発明の一部とみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
例示の目的において、添付の図面にて例示された実施形態に関して、本発明の詳細なる説明を行うものである。
【図１】従来技術における単一ビームシステムの略図である。
【図２ａ】テレセントリシティ悪化による問題を示した、マルチビームシステムの略図である。
【図２ｂ】テレセントリシティ悪化による問題を示した、マルチビームシステムの略図である。
【図３ａ】本発明の第一実施形態におけるシステムの略図である。
【図３ｂ】本発明の第二実施形態におけるシステムの略図である。
【図３ｃ】本発明の第三実施形態におけるシステムの略図である。

Claims (17)

1. システムが、少なくとも２つの光ビームを発生させる、好ましくはレーザであるような光源（１）と、コンピュータ制御光モジュレータ（４）と、基板上でビームを走査する偏向器と、そして、光源からの少なくとも１つの光ビームが基板に達する前にこれを集光させる対物レンズ（１０）とにより構成されており、ここで、基板（１１）および光源（１）に対して移動を行うことの可能なキャリア（２２）上に少なくとも対物レンズが配置されており、またここで、キャリアは、可動光路を、他の固定光路と関連して画成するものであり、さらにシステムは、キャリアと可動光路が動作中にビームが感光性基板に当たるとき、ビームのテレセントリシティを維持するため、固定光路を変える手段を備えていることを特徴とする、感光性基板（１１）への高精度パターンのマイクロリソグラフィマルチビーム書込みのための走査パターン生成装置および方法。
2. 固定光路を変える手段はキャリア（２２）の動作との関連において自動的に制御されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. さらに、キャリア（２２）の位置を示す位置信号の供給がなされて、制御信号を生成し、それにしたがい固定光路を変える手段を制御するコントローラを備えていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 偏向器（６）がキャリア上に配置されており、該偏向器においてビームを一致させるために、固定光路を変える手段が配置されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
5. 固定光路を変える手段は、固定光路の空間光路長を変える手段（２４）から成ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、および請求項４のいずれかに記載のシステム。
6. 固定光路を変える手段は、可動反射性素子から成る光迂回路（２４）で構成されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 固定光路を変える手段は、可制御ビームスプリッタ（２０）で構成されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、および請求項４のいずれかに記載のシステム。
8. ビームスプリッタは回折光学素子であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 固定光路を変える手段は、モジュレータの後に配置された少なくとも１個の可動レンズから成ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、および請求項４のいずれかに記載のシステム。
10. モジュレータは音響光学モジュレータであることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
11. 偏向器は音響光学偏向器であることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
12. 光源（１）から発せられた少なくとも２本の光ビームをコンピュータ制御光モジュレータ（４）、前記光ビームを感光性基板上で走査するための偏向器および前記光源（１）からの少なくとも１本の前記光ビームを前記基板に達する前に収斂される対物レンズとにより制御して、これら少なくとも２本の光ビームを走査して、前記基板上に高精度パターンのマイクロリソグラフィマルチビーム書込を行う走査方法にして、少なくとも前記対物レンズは、前記基板（１１）と前記光源（１）とに相対的に移動可能なキャリヤ（２２）上に配置され、また該キャリヤは、可動光路を他方の固定光路に相対的に画成している走査方法において、該方法は、前記キャリヤ（２２）と前記可動光路の移動時前記感光性基板上に前記光ビームが照射された際、テレセントリシティを維持するべく前記固定光路を変える段階を含むことを特徴とする走査方法。
13. 固定光路を変える手段はキャリア（２２）の動作との関連において自動的に制御されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 偏向器（６）がキャリア上に配置されており、固定光路を変えることにより、偏向器においてビームを一致させることを特徴とする請求項１２あるいは請求項１３に記載の方法。
15. 固定光路を変えることは、固定光路の空間光路長を変えることから成ることを特徴とする請求項１２、請求項１３、および請求項１４のいずれかに記載の方法。
16. 固定光路を変えることは、可動ビームスプリッタ（２０）の制御された動作から成ることを特徴とする請求項１２、請求項１３、および請求項１４のいずれかに記載の方法。
17. 固定光路を変えることは、モジュレータの後に配置された少なくとも１個のレンズの制御された動作から成ることを特徴とする請求項１２、請求項１３、および請求項１４のいずれかに記載の方法。