JP2007503613A - 光学像を形成する方法、この方法を実行する機器、及びこの方法を使用するデバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

光学層は多数のサブ照射によってレジスト層（５）内に形成され、各サブ照射において光弁（２１−２５）のアレイ及び対応する光収束素子のアレイ（４０）を使用してサブ像に応じてレジスト層内にスポットのパターンを形成する。サブ照射間において、レジスト層は、アレイ（２１−２５、４０）に対して動かされる。レジスト層内の光学像のスケールが測定され、この測定は、書込みされる必要のある像のスケールと比較される。差がある場合には、光収束素子（４３）間の間隔が物理的に偏光されて基板スケールが調整される。

Description

本発明は、放射線感受層に光学像を形成する方法に係り、この方法は、
−放射線源を設ける段階と、
−放射線感受層を設ける段階と、
−放射線源と放射線感受層との間に複数の個々に制御される光弁を位置付ける段階と、
−複数の光弁と放射線感受層との間に複数の放射線収束素子を、各収束素子が光弁のうちの異なる１つに対応し、対応する光弁からの放射線を放射線感受層におけるスポット領域に収束するよう作用するよう位置付ける段階と、
−一方で放射線感受層を、他方で関連付けられる光弁／収束素子の対を互いに対して走査し、また、光弁によって書込みされるべき像部に依存して各光弁をオン状態及びオフ状態に切り替えることによって放射線感受層の領域内に像部を同時に書込みする段階を有する。

本発明は更にこの方法を実行する機器と、この方法を使用するデバイスを製造する方法に係る。

複数の光弁、即ち、光学シャッタは、アレイ状に配置されることが好適である。

光弁即ち光学シャッタのアレイは、制御可能な素子のアレイを意味すると理解される。これらの素子は、２つの状態間で切替え可能である。状態のうちの１つでは、そのような素子上に入射する放射線は遮断され、状態のうちのもう１つでは、入射した放射線は、アレイが一部を形成する機器における所定の経路に従うよう透過されるか又は反射される。

このようなアレイは、透過型又は反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）でありうる。放射線感受層は、例えば、光学リソグラフィに使用されるレジスト層か、又は、印刷機器に使用される帯電層である。

この方法及び機器は、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、カスタマイズされたＩＣ（集積回路）、及びＰＣＢ（プリント回路基板）といったデバイスの製造において使用されうる。現在、このようなデバイスの製造において近接印刷（proximity printing）が使用される。近接印刷は、デバイスの基板上の放射線感受層において像を形成する実際且つ安価な方法であり、この像は、基板の層において構成されるべきデバイス特徴に対応する特徴を有する。近接ギャップと呼ばれる基板から短い距離に配置される大きいフォトマスクが使用され、基板は、例えば、紫外線（ＵＶ）によってフォトマスクを介して照射される。この方法の重要な利点は、大きい像フィールドであり、従って、大きいデバイスパターンが１つの結像段階で結像可能である。近接印刷のための従来のフォトマスクのパターンは、基板上に必要とされる像の真の１対１のコピーであり、即ち、この像の各画像素子（画素）は、マスクパターンにおける対応画素と同一である。

近接印刷は、制限された解像力、即ち、点、線等、一般的にはマスクパターンの特徴を、基板上の感受層において別個の実体として再現する制限された能力を有する。これは、特徴の寸法が、結像の為に使用される放射線の波長に対して減少すると発生する回折影響による。例えば、近ＵＶ範囲における波長、及び、１００μｍの近接ギャップ幅については、１０μｍの相互距離にあるパターン特徴が別個の素子として結像可能であるということを意味する。

光学リソグラフィにおいて解像力を増加するためには、リアルプロジェクション機器が使用される。即ち、レンズプロジェクションシステム又はミラープロジェクションシステムといったリアルプロジェクションシステムを有する機器が使用される。そのような機器の例は、ウェーハステッパ又はウェーハステップアンドスキャナである。ウェーハステッパでは、マスクパターン全体、例えば、ＩＣパターンが、一回で、プロジェクションレンズシステムによって、基板の第１のＩＣ領域上に結像される。次にマスク及び基板は、第２のＩＣ領域がプロジェクションレンズ下に位置付けられるまで互いに対して動かされる（段階的に進められる）。次にマスクパターンが第２のＩＣ領域上に結像される。これらの段階は、基板の全てのＩＣ領域に、マスクパターンの像が与えられるまで繰り返される。これは、移動する、位置合わせする、及び照射するというサブ段階によって時間のかかる処理である。ステップアンドスキャナでは、一回にマスクパターンの小さな一部のみが照射される。照射時に、マスク及び基板は、マスクパターン全体が照射され、このパターンの完全な像が基板のＩＣ領域上に形成されるまで照射ビームに対して同時に動かされる。次に、マスク及び基板は、次のＩＣ領域がプロジェクションレンズ下に位置付けられるまで互いに対して動かされ、マスクパターンは再び走査−照射され、それにより、マスクパターンの完全な像が次のＩＣ領域上に形成される。これらの段階は、基板の全てのＩＣ領域に、マスクパターンの完全な像が与えられるまで繰り返される。ステップアンドスキャン処理は、ステッピング処理よりも一層時間がかかる。

１：１ステッパ、即ち、１の倍率を有するステッパが使用されてＬＣＤパターンが印刷される場合、３μｍの解像力が得られる。しかし、これは、結像にかかる大量の時間をひきかえとする。更に、パターンが大きく、個別に結像されるサブパターンに分割されなければならない場合、スティッチング問題も発生しうる。この問題は、隣接するサブフィールドが互いに正確に一致しないということを意味する。

フォトマスクの製造は時間がかかり、また、厄介な処理である。従って、そのようなマスクを高価にしている。フォトマスクに大幅な再設計が必要となる場合又は顧客特有デバイス、即ち、相対的に少数の同じデバイスが製造されなければならない場合、フォトマスクを使用するリソグラフィック製造方法は高価な方法となってしまう。

非特許文献１は、フォトマスクではなく、ＤＭＤアレイとゾーンプレートのアレイの組合せが使用されるリソグラフィック法を記載する。非特許文献１に記載される実験では、フレネルレンズとも呼ばれるゾーンプレートのアレイが照射されると、放射線スポットのアレイ、即ち、３×３のＸ線スポットのアレイを基板上に生成する。スポットサイズは、最小特徴サイズ、即ち、外側のゾーンプレートに略等しい。各ゾーンプレートへの放射線は、ＤＭＤデバイスのマイクロメカニック手段によって個別にオンオフされ、任意のパターンが、ゾーンプレート単位セルによって基板をラスタ走査することによって書込みされうる。このようにして、マスクレスリソグラフィの利点が、スポットのアレイを用いた並列書込みによる高いスループットと組み合わされる。

一般的に、フレキシブルリソグラフィシステム（即ち、変更可能な像パターンを用いたリソグラフィ）では、像倍率は、単一であるべきであり、即ち、それにより像パターンの特徴サイズ（像スケール）は基板における対応する特徴（基板スケール）に等しい。しかし、一部の場合では、基板のサイズは、温度変動又は当業者には周知である他の原因によって僅かに変化し得、これは、基板スケールを、もはや像スケールとは同じではないよう変化させてしまう。像スケールを調整することによってこの基板スケールの変化を補正することが望ましく、また、この補正を実現するソフトウェアベースのシステムも提案されている。１つのそのようなシステムは、各スポットが独立して調整可能である点でプログラム可能なシステムである。しかし、この解決策の顕著な不利点は、基板スケールが測定され、スケール係数が使用されるべきとき（即ち、基板スケールと像スケールとの差を補正するための要求される調整）が決定されると、依然として無数の新しいスポット位置を決定する必要がある。これは非常に時間がかかる。
Ｄ．ジル他、「Lithographic patterning and confocal imaging with zone plates」、J.Vac. Sci. Technology B 18(6)、２０００年１１月／１２月、ｐ．２８８１−１８８５

本願は、様々な種類の放射線源を使用しうる正確且つ放射効率の良いリソグラフィックイメージング法を提供する改良された構成を考え出した。

本発明では、放射線感受層において光学像を形成する方法を提供し、この方法は、
−放射線源を設ける段階と、
−放射線感受層を設ける段階と、
−放射線源と放射線感受層との間に複数の個々に制御される光弁を位置付ける段階と、
−複数の光弁と放射線感受層との間に複数の放射線収束素子を有する光学素子を、各収束素子が光弁のうちの異なる１つに対応し、対応する光弁からの放射線を放射線感受層におけるスポット領域に収束するよう作用するよう位置付ける段階と、
−一方で放射線感受層を、他方で関連付けられる光弁／収束素子の対を互いに対して走査し、また、光弁によって書込みされるべき像部に依存して各光弁をオン状態及びオフ状態に切り替えることによって放射線感受層の領域内に像部を同時に書込みする段階とを有し、この方法は、
−書込みされた像部を測定し、書込みされた像部のスケールを光弁により書込みされることを必要とする像部の対応する像スケールと比較し、スケール間に差があるか否かを決定する段階と、
−差がある場合は、測定されたスケールに対応するよう像スケールを調整する段階と、を有し、
−調整段階は、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階を有することを特徴とする。

この結果、像スケールは、動作サイクルにおいて時間費用がほとんど又は全くかからずに調整可能である。

１つの実施例では、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階は、光学素子に、複数の放射線収束素子を互いに近付けるよう圧縮力を付加するか、又は、互いから引き離すよう光学素子に拡張力を付加する段階を有することを特徴とする。

別の実施例では、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階は、選択的に、光学素子を拡張し放射線収束素子間の距離を増加するよう光学素子の温度を増加するか、又は、光学素子を圧縮し放射線収束素子間の距離を減少するよう光学素子の温度を減少する段階を有することを特徴とする。

屈折レンズの形でありうる収束素子は、スポットのマトリクスアレイを形成するよう効果的に配置される。屈折レンズが好適でありうる。何故なら、屈折レンズは、波長変動に相当にあまり敏感ではなく、それにより、色収差が回避可能だからである。これらの屈折レンズは、次数の分割を示さないので回折素子より鮮明な焦点を有する。

スポットのマトリクスアレイとは、２つの相互に垂直な方向において必ずしも同数である必要はないが同様の数のスポットを有する２次元アレイを意味することを理解するものとする。マトリクスピッチは、スポットサイズの百倍のオーダでありうる。

尚、米国特許第６，２８８，８３０号は、デジタルミラーデバイス及びマイクロレンズアレイを使用する光学像形成方法及び装置を開示する。この周知の方法によると、像は線毎に書込みされ、また、高画素密度を得るために、各像線は、ｎ個、例えば、６個のミラー列によって書込みされる。各列のミラーは、他の線の光弁に対して距離ｐ／ｎに亘ってずらされる。ここでは、ｐは、１つの列におけるミラーのピッチである。この周知の方法では、単一の像画素は、ｎ個の列全ての対応画素によって書込みされ、これらの列画素は、列方向において互いに対してずらされる。本発明の方法では、各光弁が、多数の画素、即ち、例えば、マトリクスピッチに対応する寸法を有する放射線感受層領域の全ての画素を連続的に書込みするのに使用される。

本発明の方法は更に、連続するサブ照射間に、放射線感受層とアレイは、放射線感受層内に形成されたスポットのサイズと略等しい距離に亘って互いに対して動かされることを特徴とする。

このようにすると、像、即ち、パターンの特徴は、特徴全体に亘って一定の強度で書込み可能である。スポットは、機器内にあるビーム成形開口の設計に依存して、円形、四角、菱形、又は矩形を有しうる。スポットのサイズは、このスポットにおける最大寸法のサイズを意味すると理解するものとする。

書込みされるべき像の特徴が互いに非常に近い場合、これらの特徴は、広がり、互いに混ざり合う場合がある。この現象は、近接性影響として知られている。この近接性影響が発生することを阻止する本発明の方法の実施例は、像特徴の境界におけるスポットの強度は、該特徴の境界と隣接する特徴との間の距離に適応されることを特徴とする。

この方法は、幾つかの適用において使用可能である。第１の適用は、光学リソグラフィの分野にある。基板内にデバイスを生成するリソグラフィック処理の一部を形成するのに好適である本発明の方法の実施例は、放射線感受層は、基板上に設けられたレジスト層であって、像パターンは、生成されるべきデバイスの特徴のパターンに対応することを特徴とする。

本発明の方法のこの実施例は更に、像は、生成されるべきデバイスの異なるレベルにそれぞれ属するサブ像に分割され、様々なサブ像の形成時に、レジスト層の表面は、放射線収束素子から様々な距離に配置されることを特徴とする。

本発明の方法のこの実施例は、基板の様々な平面での結像を可能にし、従って、マルチレベルデバイスの製造を可能にする。

第２の適用は、印刷の分野にある。一枚の紙に印刷する処理の一部を形成することが好適である本発明の方法の実施例は、放射線感受層は、帯電材料の層であることを特徴とする。

本発明の方法は更に、光弁のアレイは、前記収束素子に直接面するよう位置付けられることを特徴とする。

光弁及び対応する収束素子は、それらの間に結像手段が配置されることなく互いの知覚に位置付けられるので、本発明の方法は、コンパクトな手段によって実行可能である。光弁が、入射放射線の偏光を変調するＬＣＤセルを有する場合、偏光分析器がＬＣＤと回折セルのアレイとの間に配置される。

或いは、本発明の方法は、光弁は、収束素子上に結像されることを特徴とする。

素子の１つのセットをもう１つのセット上に、プロジェクションレンズによって結像することは、安定性、熱的効果、及びクロストークに対して利点を提供する。

本発明は更に、上述した方法を実行する機器に係る。この機器は、
−放射線源と、
−放射線源に対して放射線感受層を位置付ける位置付け手段と、
−放射線源と放射線感受層の位置との間に配置された複数の個々に制御される光弁と、
−各収束素子が、光弁のうちの異なる１つに対応し、対応する光弁からの放射線を放射線感受層におけるスポット領域に収束するよう作用するよう光弁と放射線感受層の位置との間に配置された複数の放射線収束素子を有する結像素子と、
−一方で放射線感受層を、他方で関連付けられる光弁／収束素子の対を互いに対して走査し、また、光弁によって書込みされるべき像部に依存して各光弁をオン状態及びオフ状態に切り替えることによって放射線感受層領域内に像部を同時に書込みする手段と、
−書込みされた像部を測定し、書込みされた像部のスケールを光弁により書込みされることを必要とする像部の対応する像スケールと比較し、スケール間に差があるか否かを決定し、差がある場合は、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更することによって測定されたスケールに対応するよう像スケールを調整する手段を有する。

本発明は更に、基板の少なくとも１つの処理層にデバイスを製造する方法に係る。この方法は、
−処理層内に構成されるべきデバイス特徴に対応する特徴を有する像を、処理層上に設けられるレジスト層に形成する段階と、
−レジスト層に形成された像によって線引きされた処理層の領域から材料を除去する又は該領域に材料を追加する段階を有する。

この方法は、像は、上述した方法によって形成されることを特徴とする。

この方法及び機器によって製造可能なデバイスは、液晶ディスプレイデバイス、顧客固有ＩＣ、電子モジュール、印刷回路基板、ＭＯＥＭＳ（集積マイクロ−オプティカル−エレクトリカル−メカニカルシステム）等である。そのようなデバイスの例は、ダイオードレーザ及び／又は検出器、ライトガイド、光学スイッチ、及び場合により、ライトガイドとダイオードレーザ又は検出器との間のレンズを有する集積光学通信デバイスである。

本発明のこれらの及び他の面は、以下に説明する実施例を参照して、非限定的な例を用いて明らかにしまた説明する。

本発明の実施例を、添付図面を参照しながら例示的にのみ以下に説明する。

図１は、非常に概略的に、例えば、ＬＣＤデバイスの製造のための従来の近接印刷機器を示す。この機器は、基板３を担持するための基板ホルダ１を有する。基板３の上でデバイスが製造される。基板は、放射線感受性又はレジスト層５がコーティングされ、この層内に、デバイス特徴に対応する特徴を有する像が形成される。像情報は、マスクホルダ７内に配置されるマスク８内に含まれる。マスクは、透明基板９を有し、その下面に、像情報を表す透明及び非透明ストライプ及び領域のパターン１０が設けられる。１００μｍのオーダの空隙幅ｗを有する小さな空隙１１が、パターン１０をレジスト層５から離す。機器は更に、放射線源１２を有する。この放射線源は、例えば、水銀アークランプといったランプ１３と反射器１５を有しうる。この反射器は、後方に及び側方に放射されたランプ放射線をマスクに向けて反射する。反射器はパラボリック反射器であり得、また、ランプは、反射器の焦点に位置付けられ得、それにより、放射線源からの放射線ビーム１７は、実質的に平行ビームである。１つ以上のレンズといった他の又は追加の光学素子が、ビーム１７が実質的に平行となることを確実するよう放射線源内に配置されうる。このビームは、幾分広く、７．５×７．５ｃｍ^２乃至４０×４０ｃｍ^２の寸法を有するマスクパターン１０全体を照射する。例えば、照射段階は、１０秒のオーダの継続時間を有する。マスクパターンがレジスト層に結像された後、これは、周知の方法で処理される。即ち、層は現像され且つエッチングされ、それにより光学像が、処理された基板層の表面構造内に転写される。

図１の機器は、比較的単純な構成を有し、また、レジスト層内に大きい面積のマスクパターンを一回で結像するのに非常に適している。しかし、フォトマスクは高価な構成要素であり、そのようなマスクによって製造されたデバイスの価格は、そのデバイスが大量に製造されない限り適度に低く維持することはできない。マスク製作は特殊な技術であり、比較的少数のマスク製造会社の手中にある。あるデバイス製造業者が新しいデバイスを現像し製造する又は既存のデバイスを修正するのに必要な時間は、マスク製造業者によって設定される納入時間に強く依存する。特に、マスクの再設計がしばしば必要とされるデバイスの現像段階において、マスクは可能性を制限してしまう要素である。このことは、少量の顧客固有デバイスについても言えることである。

例えば、電子ビームライター又はレーザビームライターによるレジスト層内へのパターンの直接書込みは、必要とされる柔軟性を提供することが可能ではあるが、この処理は時間がかかりすぎるので現実的な代案とはならない。

図２は、マスクレス方法の原理と、適度な時間内でレジスト層内に任意の且つ容易に変更可能な像パターンを形成可能である機器を示す。図２は非常に概略的で且つ垂直断面図で、上述の方法を実行するために使用されまた上述の機器の一部を形成する手段の小さな部分を示す。機器は、基板を収容するための基板ホルダ１を有し、基板は、レジスト層５によってコーティングされる。参照番号２０は、ダイレクトビュー又はプロジェクションのいずれかで情報を表示するためにディスプレイ機器において現在使用される、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である光弁デバイスを表す。デバイス２０は、画素（画像素子）とも呼ばれる多数の光弁を有する。図２には、数個しか示さず、参照番号２１乃至２５により示す。光弁デバイスは、コンピュータ構成３０（拡大縮尺はされていない）によって制御され、この構成内に、基板層内に構成されるべきパターンがソフトウェアで導入される。従って、コンピュータは、書込み処理の任意の瞬間において、また、各光弁に対して、光弁が閉じるか、即ち、その光弁に入射する照射ビーム１７の一部を遮断するか、又は、開けるか、即ち、レジスト層にこの部分を送るか判断する。結像素子４０が、光弁２０のアレイとレジスト層５との間に配置される。この素子は、透明基板４１と放射線集束素子４３のアレイ４２を有する。これらの素子の数は、光弁の数に対応し、アレイ４２は、各集束素子が光弁のうちの異なる１つに属するよう光弁のアレイと位置合わせされる。

放射線源、基板ホルダ、及びマスクホルダは、この新規の方法を理解するのにあまり関係がないので、これらの素子は詳細には説明しない。

本発明では、集束素子４３は、屈折レンズである。このようなレンズは、対応する光弁からの放射線をスポットに集中することを可能にし、これは、回折レンズによって得られるスポットより小さい。更に、これらのレンズの光学性能は、回折レンズ素子の光学性能より放射線の波長に実質的にあまり依存しない。

各スポットは、光弁に属するレジスト層領域の小さな点状部分のみを専有する。この光弁は、このスポットが存在するか否か判断する。以下において、点状のレジスト領域は、スポット領域と呼び、光弁に属するレジスト領域は、弁領域と呼ぶ。生成されるべきデバイス特徴に対応する像パターンの全特徴、即ち、線及び領域を得るために、一方でレジスト層を有する基板と、他方で２つのアレイは、互いに対して動かされるべきである。即ち、各スポットは、対応する弁領域が所定の、即ち、特徴が決定された位置において完全に走査され且つ照射されるようその対応弁領域内で動かされるべきである。最も実用的には、このことは、グリッド状パターンで基板を段階的に動かすことによって実現される。この移動段階は、例えば、１μｍ以下のオーダのスポットサイズのオーダである。像特徴又はその一部の対象となる所与のスポットに属する弁領域の一部は、フラッシュで照射される。必要な精度で１μｍ以下の段階で基板ホルダを動かす為に、サーボ制御された基板像を使用することが可能であり、これは、リソグラフィックプロジェクション機器において使用され、例えば１０ｎｍのオーダの１μｍより遙かに下の精度で動作する。

本発明は、好適にはレーザである幾つかのタイプの放射線源と共に実施可能である。特に、ウェーハステッパ又はウェーハステップアンドスキャナにおいて現在使用されている又は近い将来使用されるレーザは、２４８、１９３、及び１５７ｎｍの波長においてそれぞれ放射線を放射する。レーザは、単一の波長を有し、必要な度合いまでに平行にされたビームを放射するという利点を提供する。本発明の結像方法に必要不可欠なことは、照射ビームが、実質的に平行ビームであるということである。最良の結果は、完全に平行にされたビーム、即ち、０°の開口角を有するビームを用いて得られた。しかし、満足のいく結果は、１°より小さい開口角を有するビームでも得られた。

一方でレジスト層と、他方で光弁のアレイ及びマイクロレンズのアレイとの互いに対する必要とされる動作は、基板ステージの動作によって最も実用的に行われる。現在ウェーハステッパに現在使用される基板ステージが、この目的に非常に適しており、何故なら、これらのステッパは十分過ぎるほど正確だからである。ステップモード又はスキャンモードのいずれにおいても基板ステージの動作は、光弁の切替えと同期化されるべきことは明らかである。そのために、光弁アレイを制御する図２のコンピュータ３０は、ステージの動作も制御しうる。

１つの光弁アレイ及び１つの屈折レンズアレイの照射フィールドより大きい像パターンは、ソフトウェアにおいて、そのようなパターンをサブパターンに分割し、サブパターンを像フィールドのサイズを有する隣接レジスト領域に連続的に転写することによって生成可能である。正確な基板ステージを使用することによって、サブ像パターンは、中断のない大きい像が得られるよう正確に互いに配置されることが可能である。

大きい像パターンは更に、合成光弁アレイ及び合成屈折レンズアレイを用いても生成可能である。合成光弁アレイは、例えば、それぞれ１０００×１０００個の光弁を有する５つのＬＣＤを有する。これらのＬＣＤは、例えば、生成されるべき像パターンの幅をカバーするよう直列に配置される。合成屈折レンズアレイは、合成光弁アレイに適合するよう対応するように構成される。像パターンは最初に、単一の光弁アレイによってカバーされる長さと、一連の光弁アレイによってカバーされる幅を有するレジスト領域を最初に走査し且つ照射することによって生成される。次に、レジスト層を有する基板と一連のアレイは、単一のアレイによってカバーされる距離に亘って長手方向に互いに対して動かされる。次に、今度は合成アレイに面する第２のレジスト領域が、例えば、像パターン全体が生成されるまで、走査され且つ照射される。

結像処理に必要不可欠なパラメータは、空隙幅４４（図２）である。空隙幅は、屈折レンズの必要な屈折力を計算するための入力パラメータのうちの１つであり、また、必要な像解像力によって決定される。屈折レンズアレイが、所与の空隙幅及び解像力に対して計算且つ製造されると、この解像力は、この所与の空隙幅に対してのみ得られる。実際の状況において、空隙幅がこの所与の空隙幅からずれる場合、要求される解像力は実現することができない。

スポットの最小サイズも空隙幅に関連する。空隙が減少されると、このサイズは、例えば１μｍ未満に減少可能である。より小さな空隙幅、従って、より小さなスポットサイズは、この幅のより良好な制御を必要とする。

本発明の方法は、様々なレベルに位置付けられるサブデバイスからなるデバイスの製造に適している。このようなデバイスは純粋に電子デバイスであっても、又は、様々な電気的、機械的、又は光学的システムからの２つ以上の異なる種類の特徴を有するデバイスであってもよい。このようなシステムの一例は、ＭＯＥＭＳとして知られるマイクロ−オプティカル−エレクトリカル−メカニカルシステムである。より具体的な例は、ダイオードレーザ又は検出器及びライトガイド、また、場合により、レーザからの光をライトガイド内に、又は、ライトガイドから検出器内に光を結合するレンズ手段を有するデバイスである。レンズ手段は、平面回折手段でありうる。マルチレベルデバイスの製造のために、様々なレベルにおいて堆積されたレジスト層を有する基板が使用される。

原則的に、複数レベルデバイスは、屈折レンズのコレクションを有するマイクロレンズアレイを有する機器によって製造されることが可能である。このコレクションは、各コレクションの屈折レンズの焦点面が他のコレクションの屈折レンズの焦点面とは異なる点で互いに異なる。このような機器は、基板の様々な面での同時印刷を可能にする。

複数レベルデバイスを製造するより実用的、従って好適な方法は、ソフトウェア的に、像パターン全体を幾つかのサブ像に分割することであり、各サブ像は、製造されるべきデバイスの異なるレベルに属する。第１のサブ結像処理において、第１のサブ像が生成され、このときレジスト層は、第１のレベルに位置付けられる。第１のサブ結像処理は、スキャニング又はステッピング方法に応じて且つ上述した手段によって行われる。次に、レジスト層は第２のレベルに位置付けられ、第２のサブ結像処理では、第２のレベルに属するサブ像が生成される。Ｚ方向におけるレジスト層の移動及びサブ結像処理は、複数レベルデバイスの全てのサブ像がレジスト層に転写されるまで繰り返される。

本発明の方法は、ステッパ又はステップアンドスキャンリソグラフィックプロジェクション機器と比較してかなり単純であるロバストな機器を用いて実行可能である。

図３を参照するに、基板３に書込みされた像のスケール（基板スケール）は周期的に測定され、書込む必要のある像のスケール（像スケール）と比較される。２つのスケール間の差が識別されると、レンズアレイ４０におけるレンズ間の距離が、例えば、力を加えることによって又はその温度を変更することによって調整される。図示する例では、参照番号４０ａは、その通常の長さにおけるレンズアレイを示す。例えば、４００と示す矢印の方向における力が、レンズアレイの片側に能動的に加えられうる。それにより、もう片側は調節される（図３に示すように、４０ｂ）。或いは、能動的な力がレンズアレイの両側に加えられて、その位置が調整されてもよい。スケール間の相違のレベルは、ミクロンのオーダ（例えば、最大で１００ミクロン）である傾向がある。調整の度合いは、位置（寸法）フィードバック及びコントローラによって連続的に制御されることが可能である。一部のアルゴリズムを使用して、特定の変形に対して必要な力を予測しうる。

力は、多数の異なるタイプのアクチュエータによって付加可能である。例えば、その例には、ローレンツ及びピエゾを含む。力の付加の結果もたらされる拡大の量は、力を測定することによって決定されることが可能であり、これは、レンズアレイの剛性と組み合わされて、拡大の量を与えるよう使用可能である。正しい拡大量を計算し及び付加するよう制御回路（図示せず）が設けられうる。

レンズアレイにおける（Ｘ及び／又はＹ方向における）レンズの相対位置を変更することによって、マイクロミラーから結果として得られる光ビームは、アレイにおけるレンズの光学軸ともはや平行ではない（光ビームの位置は固定されたままであることに留意されたい）。マイクロレンズの小さな動作によって、今度は僅かに動かされたスポットが、基板上にフォーカスされる。これは、スポット較正及び測定システムによって測定可能である。

大きな力によるレンズアレイにおけるレンズの大きい動作の場合、マイクロミラーがレンズアレイに対して与える光学素子の倍率は、別個の光学システム（例えば、アナモルフィックレンズ）によって、光ビームが再びマイクロレンズ上に平行に入るよう（Ｘ方向及び／又はＹ方向に）僅かに調整される。言い換えれば、より大きい距離変更が必要である場合に発生しうる光学収差は、レンズアレイ上にディスプレイを結像する光学システムの適応によって補正可能である。

従って、本発明は、基板スケールへの像スケールの高速な適応の為の方法及び機器を提供し、また、任意のフレキシブルリソグラフィ（変更可能なマスクパターンを有するリソグラフィ）システムに適用可能であり、マスクは光弁のアレイと基板に近いマイクロレンズの対応アレイとによって形成される。

実際には、本発明の方法は、基板の少なくとも１つの処理層内にデバイス特徴を有するデバイスを製造する処理に１つの段階として適用される。像が、処理層の上面にあるレジスト層内に印刷された後、材料が、処理層の領域から除去される又は処理層の領域に加えられ、これらの領域は、印刷像によって線引きされる。これらの結像及び材料の除去又は追加の処理段階は、全デバイスが終了するまで全ての処理層について繰り返される。サブデバイスが様々なレベルにおいて形成されるべきであり、また、複数のレベル基板が使用可能である場合、サブデバイスに関連付けられるサブ像パターンは、結像素子とレジスト層との間の様々な距離を用いて結像可能である。

本発明は、ＬＣＤ、プラズマディスプレイパネル、及びＰｏｌｙＬｅｄ（商標）ディスプレイといったディスプレイデバイス、印刷回路基板（ＰＣＢ）、及びマイクロ複数機能システム（ＭＯＥＭＳ）のパターンを印刷する、従ってこれらの製造するために使用可能である。

本発明は、リソグラフィック近接印刷機器においてのみ使用可能であるだけではなく、印刷機器又は複写機器といった他の種類の画像形成機器においても使用可能である。

図４は、本発明に従って、光弁のアレイと、屈折レンズの対応するアレイとを有するプリンタの実施例を示す。プリンタは、放射線感受性材料の層３３０を有し、この層は、２つのドラム３３２及び３３３によって運搬される。これらのドラムは、矢印３３４の方向に回転される。露光ユニット３５０に到着する前に、放射線感受性材料は、チャージャー３３６によって均一に帯電される。露光局３５０は、材料３３０内に静電潜像を形成する。潜像は現像器３３８内においてトナー像に変換され、ここでは、供給されたトナー粒子が材料３３０に選択的に付着する。転写ユニット３４０において、材料３３０におけるトナー像は、ドラム３４４によって運ばれる転写紙３４２に転写される。

尚、上述した実施例は、本発明を限定するのではなく本発明を説明するものであること理解すべきであり、当業者は、請求項に記載する本発明の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施例を設計可能であろう。請求項において、括弧内に入れられる任意の参照符号は、その請求項を限定すると解釈すべきではない。「有する」等という用語は、任意の請求項又は明細書全体に列挙される素子又は段階以外の素子又は段階の存在を排除するものではない。単数形で示される素子は、その素子が複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェアによって、また、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されうる。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、いくつかのこれらの手段は、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用することができないことを示すものではない。

従来の近接印刷機器を概略的に示す図である。 マスクレスリソグラフィシステムを示す概略的な断面図である。 本発明の例示的な実施例による方法の適用前及び適用後のレンズアレイを概略的に示す図である。 本発明を使用可能な印刷機器の実施例を示す概略図である。

Claims (14)

1. 放射線源を設ける段階と、
   放射線感受層を設ける段階と、
   前記放射線源と前記放射線感受層との間に複数の個々に制御される光弁を位置付ける段階と、
   前記光弁と前記放射線感受層との間に複数の放射線収束素子を有する光学素子を、各収束素子が、前記光弁のうちの異なる１つに対応し、対応する光弁からの放射線を前記放射線感受層におけるスポット領域に収束するよう作用するよう位置付ける段階と、
   一方で前記放射線感受層を、他方で前記関連付けられる光弁／収束素子の対を互いに対して走査し、また、前記光弁によって書込みされるべき像部に依存して各光弁をオン状態及びオフ状態に切り替えることによって放射線感受層領域内に像部を同時に書込みする段階と、
   を有する、放射線感受層内に光学像を形成する方法であって、
   前記書込みされた像部を測定し、前記書込みされた像部のスケールを前記光弁により書込みされることを必要とする前記像部の対応する像スケールと比較し、スケール間に差があるか否かを決定する段階と、
   差がある場合は、前記測定されたスケールに対応するよう前記像スケールを調整する段階と、
   を有し、
   前記調整段階は、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階を有することを特徴とする方法。
2. 前記１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階は、前記光学素子に、前記複数の放射線収束素子を互いに近付けるよう圧縮力を付加するか、又は、互いから引き離すよう前記光学素子に拡張力を付加する段階を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更する段階は、選択的に、前記光学素子を拡張し前記放射線収束素子間の距離を増加するよう前記光学素子の温度を増加するか、又は、前記光学素子を圧縮し前記放射線収束素子間の距離を減少するよう前記光学素子の温度を減少する段階を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記収束素子は、スポットのマトリクスアレイを形成するよう配置される請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 前記収束素子は、屈折レンズを有する請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
6. 連続するサブ照射間に、前記放射線感受層と前記アレイは、前記放射線感受層内に形成された前記スポットのサイズと略等しい距離に亘って互いに対して動かされることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
7. 像特徴の境界におけるスポットの強度は、該特徴の境界と隣接する特徴との間の距離に適応されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
8. 前記放射線感受層は、基板上に設けられたレジスト層であって、
   像パターンは、生成されるべきデバイスの特徴のパターンに対応することを特徴とする、基板にデバイスを生成するリソグラフィック処理の一部を形成する請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
9. 前記像は、生成されるべき前記デバイスの異なるレベルにそれぞれ属するサブ像に分割され、
   前記様々なサブ像の形成時に、前記レジスト層の表面は、前記放射線収束素子から様々な距離に配置されることを更に特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記放射線感受層は、帯電材料の層であることを特徴とする、一枚の紙に印刷する処理の一部を形成する請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法。
11. 前記光弁のアレイは、前記収束素子に直接面するよう位置付けられることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の方法。
12. 前記光弁は、前記収束素子上に結像されることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の方法。
13. 放射線源と、
    前記放射線源に対して放射線感受層を位置付ける位置付け手段と、
    前記放射線源と前記放射線感受層の位置との間に配置された複数の個々に制御される光弁と、
    各収束素子が、前記光弁のうちの異なる１つに対応し、対応する光弁からの放射線を前記放射線感受層におけるスポット領域に収束するよう作用するよう前記光弁と前記放射線感受層の位置との間に配置された複数の放射線収束素子を有する結像素子と、
    一方で前記放射線感受層を、他方で前記関連付けられる光弁／収束素子の対を互いに対して走査し、また、前記光弁によって書込みされるべき像部に依存して各光弁をオン状態及びオフ状態に切り替えることによって放射線感受層領域内に像部を同時に書込みする手段と、
    を有する、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の方法を実行する機器であって、
    前記書込みされた像部を測定し、前記書込みされた像部のスケールを前記光弁により書込みされることを必要とする前記像部の対応する像スケールと比較し、スケール間に差があるか否かを決定し、差がある場合は、１つ以上の隣接する放射線集束素子間の距離を互いに対して物理的に変更することによって前記測定されたスケールに対応するよう前記像スケールを調整する手段を有することを特徴とする機器。
14. 基板の少なくとも１つの処理層にデバイスを製造する方法であって、
    前記処理層内に構成されるべきデバイス特徴に対応する特徴を有する像を、前記処理層上に設けられるレジスト層に形成する段階と、
    前記レジスト層に形成された像によって線引きされた前記処理層の領域から材料を除去する又は該領域に材料を追加する段階と、
    を有し、
    前記方法は、前記像は、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の方法によって形成されることを特徴とする方法。

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