JP2008193122A - 対象上にグレースケールを形成する方法およびマスクレスリソグラフィシステム - Google Patents

対象上にグレースケールを形成する方法およびマスクレスリソグラフィシステム Download PDF

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Abstract

【課題】システム内で別個のピクセル状態の数を上昇させることなく、照明システムにお
いて多数のグレースケールレベルを設けること。
【解決手段】空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステムにおいて
、対象上にグレースケールを形成する方法であって、当該方法は、前記対象を光で露光し
てパターンを形成すること、および前記対象の露光時間を変調して、対象上にグレースケ
ールレベルの範囲を形成することを含む、
ことを特徴とする、対象上にグレースケールを形成する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ、より詳細にはマスクレスリソグラフィに関する。
リソグラフィは基板表面にフィーチャ（特徴的構造）を生成するために使用されるプロ
セスである。そのような基板はフラットパネルディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ）
、回路基板、種々の集積回路などの製造に使用される基板を含むことができる。そのよう
な用途に頻繁に使用される基板は半導体ウェハまたはガラス基板である。この明細書は例
示の目的で半導体ウェハに関して記載しているが、当業者であればこの明細書が、それら
当業者に公知である他のタイプの基板にも適用されることは明らかである。
リソグラフィの間、ウェハステージに配置されているウェハはリソグラフィ装置内に設
けられている露光光学系によってウェハの表面上に投影されるイメージに曝される。露光
光学系がフォトリソグラフィの事例において使用される一方、異なるタイプの露光装置を
特別な用途に依存して使用することができる。例えば、Ｘ線、イオン、電子、フォトンに
よるリソグラフィはそれぞれ、当業者には公知であるように異なる露光装置を必要とする
可能性がある。フォトリソグラフィの特別の例をここでは例示的な説明を目的として論じ
るに過ぎない。
投影されるイメージによって、ウェハの表面上にデポジットされている例えばフォトレ
ジストのような層の特性に変化が与えられる。この変化は露光中にウェハ上に投影される
フィーチャに相応する。露光に続いて、パターニングされた層を生成するために層をエッ
チングすることができる。パターンは露光中にウェハ上に投影されるこれらのフィーチャ
に相応する。このパターニングされた層は導電層、半導電層または絶縁層のようなウェハ
内に配置されている構造層における露光された部分を除去するために、または更に処理す
るために使用される。その後このプロセスはウェハの表面またはウェハの種々の層におい
て所望のフィーチャが形成されるまで、他のステップと共に繰り返される。
ステップ・アンド・スキャン技術は狭いイメージングスロットを有する投影光学系と関
連して機能する。その際、同時にウェハ全体が露光されるのではなく、ウェハ上において
１回毎に個々のフィールドがスキャンされる。このことは、スキャンの間にイメージング
スロットがフィールドを横断するように、ウェハとレチクルを同時に移動させることによ
って達成される。この場合ウェハステージは、ウェハ表面全体にわたり露光すべきレチク
ルパターンを多数コピーできるようにするために、フィールド露光の間において非同期に
ステップされなければならない。このようにして、ウェハ上に投影されるイメージの品質
が最大となる。
慣例のリソグラフィシステムおよびリソグラフィ方法は半導体ウェハにイメージを形成
する。このようなシステムは典型的にリソグラフィ室を有し、このリソグラフィ室は半導
体ウェハ上にイメージを形成するプロセスを実行する装置を含むよう設計されている。リ
ソグラフィ室は使用される光の波長に依存させて種々の気体混合物および／または真空度
を有するように設計することができる。レチクルがリソグラフィ室内に配置されている。
光ビームは（システム外に配置されている）照明源から光学系、レチクルにおけるイメー
ジアウトライン、また第２の光学系を介した後に半導体ウェハと相互作用する。
複数のレチクルが基板上にデバイスを製作するために要求される。これらのレチクルは
ますます高価になっており、またフィーチャの大きさおよび小さいフィーチャに要求され
る正確な公差のために製造に時間を要する。また、レチクルは消耗されるまでの所定の期
間しか使用できない。さらには、レチクルが所定の公差内に無い場合、またはレチクルが
損傷した場合には常習的に失費を招く。したがって、レチクルを使用するウェハの製造は
ますます高価になっており、また場合によっては禁止的に高価である。
これらの欠点を克服するために、マスクレス（例えば直接的な書き込み、ディジタルな
ど）のリソグラフィシステムが開発された。マスクレスシステムではレチクルは空間光変
調器（ＳＬＭ）（例えばディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（
ＬＣＤ）など）に置換される。ＳＬＭは、所望のパターンを形成するために個々に制御さ
れるアクティブ領域（例えばミラーまたは透過領域）のアレイを含む。これらのアクティ
ブ領域は「ピクセル」としても公知である。所望の露光パターンを基礎とする所定の且つ
事前に記憶されているアルゴリズムがピクセルを制御するのに用いられる。ＳＬＭ内の各
ピクセルは、その光学的特性（例えば振幅／位相伝送）を制御可能な方法で変化させ、こ
れによってウェハ表面に搬送されるドーズを変化させる。
典型的な実施例では、各ピクセルはあらゆる、制限された数の別個の状態（discrete s
tates）をとることができる。これらの各状態はドーズグレースケール化の所定のレベル
に相応する。ピクセルがとることのできる複数の状態のうちの１つは、露光領域に光を送
らないピクセルに相応する。この状態は暗い状態またはＯＦＦ状態と称される。ピクセル
の他の状態は、露光領域に所定の割合の入射光を送るように変調されたピクセルに相応す
る。プリントされるパターン（例えばプリントされる線の位置または幅）を制御すること
ができるように、できるだけ多くのグレースケールレベルを実現することが望ましい。し
かし、異なるピクセル状態の数を増やすことによって得られるグレースケールレベルの数
は、少なくとも以下の理由によって制限されている。
短いレーザパルスの間に生じる露光とともにウェハスキャンが連続的である場合、典型
的にＳＬＭ上のパターンはレーザパルス毎にアップデートされなければならない。露光が
連続光源によって行われるが、ウェハが静止して露光中、または露光のスミアリングの間
に補償される場合、パターンは少なくとも非常に頻繁にアップデートされなければならな
い。従って、ＳＬＭへの高いデータ伝送率が維持されなければならない。このデータ伝送
率は、別個の状態数の対数に比例して上昇し、可能な最大データ伝送率の制限は結果とし
てピクセル状態数の制限、ひいてはグレースケールレベルの数の制限になってしまう。
また、多数のピクセル状態を有していることは、ＳＬＭの設計も状態の制御も困難にす
る。
従って、異なるピクセル状態の数を上昇させることなく、多数のグレースケールレベル
を実現することができるマスクレスリソグラフィシステムおよび方法が望まれている。
本発明の課題は、システム内で別個のピクセル状態の数を上昇させることなく、照明シ
ステムにおいて多数のグレースケールレベルを設けることである。このような発展によっ
て、線の位置または幅等の、システムによってプリントされるフィーチャを正確に制御す
ることが可能になる。
空間光変調器（ＳＬＭ）を有しているマスクレスリソグラフィシステムにおいて、対象
上にグレースケールを形成する方法であって、当該方法は、前記対象を光で露光してパタ
ーンを形成すること、および前記対象の露光時間を変調して、対象上にグレースケールレ
ベルの範囲を形成することを含む、ことを特徴とする、対象上にグレースケールを形成す
る方法と、空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステムにおいて、
対象上にグレースケールを形成する方法であって、当該方法は、前記対象を光ビームで露
光してパターンを形成すること、および前記光ビームのパワーを変調して、対象上にグレ
ースケールレベルの範囲を形成することを含む、ことを特徴とする、対象上にグレースケ
ールを形成する方法と、マスクレスリソグラフィシステムであって、照明源と、対象と、
制御装置を有しており、前記制御装置は、光源からの光ビームが対象を露光する持続時間
を変調し、対象上にグレースケールレベルの範囲を生じさせる、ことを特徴とするマスク
レスリソグラフィシステムと、マスクレスリソグラフィシステムであって、光ビームを出
力する照明源と、前記光ビームを複数のビームに分割するビームスプリッタと、複数のフ
ィルタと、複数の空間光変調器（ＳＬＭ）を有しており、各フィルタは複数のビームのう
ちの１つと対応し、一定の強度透過値を有しており、各空間光変調器は複数のビームのう
ちの１つと対応し、ここで複数のビームのうちの各１つのビームは、対応しているフィル
タを通過し、対応しているＳＬＭアレイを照明するので、複数の空間光変調器によって形
成されたパターンは対象上で重なる、ことを特徴とするマスクレスリソグラフィシステム
と、複数のピクセルを伴う空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシス
テムにおいて、対象上にグレースケール形成する方法であって、前記対象を光ビームで露
光してパターンを形成すること、前記対象の露光時間を変調し、対象上にグレースケール
レベルの第１の範囲を形成すること、および光ビームのパワーを変調し、対象上にグレー
スケールレベルの第２の範囲を形成することを含む、ことを特徴とする、対象上にグレー
スケール形成する方法によって解決される。
実施例の１つでは本発明は、レーザパルスの持続時間の変化によって付加的なグレース
ケールレベルを与える、レーザを含む照明システムにおけるグレースケール化方法を提供
する。
別の実施例では本発明はＳＬＭのピクセルがアクティブにされる持続時間を変えること
によって付加的なグレースケールレベルを与える、空間光変調器（ＳＬＭ）を含む照明シ
ステムにおけるグレースケール化方法を提供する。
さらに別の実施例では、露光ビームのパワーを変化させることによって、付加的なグレ
ースケールレベルを与える、照明システムにおけるグレースケール化方法を提供する。
本発明のさらなる実施例では、レーザパルス持続時間と、ピクセルアクティブ化タイミ
ングと、レーザパワーとの様々な組合せが用いられる。
本発明の更なる実施形態、特徴および利点並びに本発明の種々の実施形態の構造および
作動を以下で、添付の図面を参照して詳細に説明する。
この明細書に含まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は本発明を図示し、さらに説
明とともに本発明の原理を説明し、当業者に本発明の実現および使用を可能にするもので
ある。
ここで本発明を添付の図面と関連させて説明する。典型的には、相応する参照番号の一
番左の数字によりその要素が最初に現れた図面を識別することができる。
概観
特有のコンフィギュレーションおよび配置について論じるが、これは例示的な目的でな
されたものに過ぎないと解すべきである。当業者であれば本発明の着想および範囲から逸
脱することなく、他のコンフィギュレーションおよび配置を使用できることは明らかであ
ろう。当業者にとって本発明を他の種々の用途に使用できることは自明である。
本発明の実施形態は、例えばマスクレスリソグラフィ装置である照明システムにおける
グレースケーリング方法を提供する。このシステムおよび方法は、別個のピクセル状態の
数を維持しながら、基板上にプリントされるフィーチャ（例えば線の位置または幅）に対
する制御を向上させる
マスクレスリソグラフィシステム
図１は、本発明の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム１００を示す。マス
クレスリソグラフィシステム１００は照明源１０２を含み、この照明源１０２はビームス
プリッタ１０６およびＳＬＭ光学系１０８を介して反射性の空間光変調器（ＳＬＭ）１０
４（例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、反射性の液晶ディスプレイ（
ＬＣＤ）など）に光を送出する。ＳＬＭ１０４は慣例のリソグラフィシステムにおけるレ
チクルの代わりに光をパターニングするために使用される。ＳＬＭ１０４から反射された
パターニング光はビームスプリッタ１０６および投影光学系１１０を介して、対象（例え
ば基板、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイのためのガラス基板など）１１２に
書き込まれる。
関連分野においては公知であるように照明光学系を、照明源１０２に収容できることは
明らかである。また関連分野においては公知であるようにＳＬＭ光学系１０８および投影
光学系１１０が、ＳＬＭ１０４および／または対象１１２の所望の領域上に光を指向させ
るために必要とされる光学的な要素のあらゆる組合せを含めることも明らかである。
択一的な実施形態においては、照明源１０２およびＳＬＭ１０４の内の一方または両方
がそれぞれ制御装置１１４、１１６と接続されているか、それぞれ一体的な制御装置１１
４、１１６を有する。制御装置１１４はリソグラフィシステム１００からのフィードバッ
クを基礎とする照明源１０２の調節または較正の実行に使用できる。制御装置１１６もま
た調節および／または較正に使用できる。択一的に、制御装置１１６をＳＬＭ１０４にお
けるピクセル３０２（図３を参照されたい）の別個の状態（例えば１つのグレートーン状
態と完全に暗い状態、またはＯＦＦ状態の間）の切換に使用できる（図３を参照）。これ
は対象１１２を露光するのに使用されるパターンを形成する。制御装置１１６は一体的な
メモリを有することができるか、１つまたは複数のパターンを形成するために使用される
所定の情報および／またはアルゴリズムを有するメモリ素子（図示せず）と接続すること
ができる。
図２は本発明の別の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム２００を示す。マ
スクレスリソグラフィシステム２００は照明源２０２を含み、この照明源２０２は光をパ
ターニングするためにＳＬＭ２０４（例えば透過性のＬＣＤなど）を介して光を送出する
。パターニングされた光は対象２１２の表面にパターンを書き込むために投影光学系２１
０を介して送出される。この実施形態においてはＳＬＭ２０４は例えば液晶ディスプレイ
などのような透過性のＳＬＭである。上記と類似して、照明源２０２およびＳＬＭ２０４
のうちの一方または両方をそれぞれ制御装置２１４、２１６と接続することができるか、
照明源２０２およびＳＬＭ２０４のうちの一方または両方は一体的な制御装置２１４、２
１６を有する。制御装置２１４および２１６は上述したように、また公知のように制御装
置１１４および１１６と同様の機能を実行することができる。
システム１００または２００において使用できるＳＬＭの例はスェーデンのMicronic L
aser Systems AB of SwedenおよびドイツのFraunhofer Institute for Circuits and Sys
tem of Germanyによって製造されている。
単に便宜上の理由から、以下ではシステム１００のみを参照する。しかしながら当業者
には明らかであるように、以下で説明する全てのコンセプトはシステム２００にも適用で
きる。図１および図２のコンポーネントおよび制御装置の他の配列または統合は、本発明
の着想および範囲を逸脱せずに、当業者に明らかであろう。
図３は、ＳＬＭ１０４のアクティブ領域３００の詳細を示す。アクティブ領域３００は
（図面では省略記号によって表されている）ピクセル３０２のｎ×ｍ個のアレイを含む。
ピクセル３０２はＤＭＤにおけるミラーか、ＬＣＤにおけるロケーションでよい。ピクセ
ル３０２の物理的な特性を調節することによって、これらのピクセル３０２をピクセル状
態のうちの１つとみなすことができる。所望のパターンを基礎とするディジタルまたはア
ナログの入力信号は種々のピクセル３０２の状態を切換えることに使用される。ある実施
形態においては、対象１１２に書き込まれる目下のパターンを検出することができ、パタ
ーンが許容可能な公差を超えているか否かを判断することができる。許容可能な公差を超
えている場合には、制御装置１１６はＳＬＭ１０４によって生成されるパターンをリアル
タイムで良好に合わせる（例えば較正、調節など）ためにアナログまたはディジタルの制
御信号を形成することに使用できる。
図４はＳＬＭ１０４の更なる詳細を示す。ＳＬＭ１０４はアクティブ領域３００を包囲
する非アクティブのパッケージ４００を含むことができる。また択一的な実施形態におい
ては、ＳＬＭアレイの監視および制御のために、主制御装置４０２を各ＳＬＭ制御装置１
１６と接続することができる。図４の破線はＳＬＭアレイ内の第２のＳＬＭをあらわす。
実装設計に合わせるために１つより多いＳＬＭをアレイに加えることができる。以下で述
べるように、隣接するＳＬＭを別の実施形態においては相互に考慮してずらすまたは互い
違いに置くことができる。
空間光変調器アレイのコンフィギュレーション
図５はＳＬＭ１０４のアレイを受ける支持デバイス５０２を含むアセンブリ５００を示
す。種々の実施形態では、以下においてより詳細に説明するように、ＳＬＭ１０４のアレ
イはパルス毎の所望の露光数または他の実装設計の判定基準に基づいて可変数の列、行、
列毎のＳＬＭ、行毎のＳＬＭなどを有することができる。ＳＬＭ１０４を支持デバイス５
０２と接続することができる。支持デバイス５０２は熱制御領域５０４（例えば水または
空気の流路など）を有する。支持デバイス５０２は制御ロジックおよび関連する回路部品
のための領域（例えば図４に示されているような、ＡＳＩＣ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換
器、データを流すためのファイバ光学系などの素子１１６および素子４０２を参照された
い。）も有する。さらに支持デバイス５０２は関連分野においては公知のように、ＳＬＭ
１０４を受けるウィンドウ５０６（破線の内部に形成されている）を有する。支持デバイ
ス５０２、ＳＬＭ１０４および周辺の冷却装置または制御装置回路をアセンブリと称す。
アセンブリ５００は先行ＳＬＭと追従ＳＬＭ１０４についての所望のステッチ（例えば対
象１１２におけるフィーチャの隣接する要素の接続）およびオーバーラップを生成するた
めのステップサイズを考慮することができる。先行ＳＬＭはスキャン中に対象１１２上に
一連のイメージにおける最初のイメージを形成するＳＬＭであり、追従ＳＬＭはスキャン
中に対象１１２上に一連のイメージにおける最後のイメージを形成するＳＬＭである。異
なるスキャンからの先行ＳＬＭと追従ＳＬＭとの重畳は、合わせ目を除去するのに役立つ
。この合わせ目は隣りの非重畳スキャンによって生じる。例えば、支持デバイス５０２は
２５０ｍｍ×２５０ｍｍまたは３００ｍｍ×３００ｍｍでよい。支持デバイス５０２は温
度安定材料から製造されているので熱管理に使用することができる。
支持デバイス５０２を、ＳＬＭ１０４の空間制御を保証する機械的なバックボーンとし
て、また回路部品の制御および熱制御領域５０４を組み込むために使用することができる
。あらゆる電子機器を支持デバイス５０２の後部および前部の一方または両方に取り付け
ることができる。例えば、アナログベースのＳＬＭまたは電子機器を使用する場合には、
ワイヤを制御システムまたは結合システム５０４からアクティブ領域３００まで接続する
ことができる。支持デバイス５０２上に取り付けられているのでこれらのワイヤは比較的
短くて良く、回路装置が支持デバイス５０２から離れている場合に比べてアナログ信号の
減衰を低減する。回路部品とアクティブ領域３００との間のリンクが短いということは通
信速度を上昇させ、したがってパターン再調整速度をリアルタイムで上昇させる。
ある実施形態ではＳＬＭ１０４または回路部品における電気装置が消耗された場合には
、アセンブリ５００を容易に交換できる。アセンブリ５００の交換はアセンブリ５００に
おけるただ１つのチップの交換よりも費用がかかるが、実際には組立体５００全体を交換
する方が効率的あり、これにより製造費用を節約することができる。また最後のユーザが
一新されたアセンブリ５００を使用したい場合には交換部品の数の低減を考慮して、アセ
ンブリ５００一新することができる。アセンブリ５００が交換されたならば、製造を再開
する前にただ一度の全体のアラインメントが必要とされる。
時間変調を用いたグレースケーリング
多くのリソグラフィ用途では、例えばプリントされる線の位置および幅を制御すること
が望まれる。これらのパターンを制御し、解像度を高める効果的な方法は、出来るだけ多
くのグレースケールレベルを実現することである。
対象上のグレースケールを高める１つの手段は、対象が入射光で露光される時間の長さ
を変調することである。図６は、露光の持続時間が変調される、本発明の１つの実施例の
フローチャートである。この実施例で照明源１０２はレーザ（図示されていない）を含む
。ステップ６０２では、照明源１０２からの光がＳＬＭ１０４によって伝送され、対象１
１２上に第１のパターンを形成する。
ステップ６０４では、照明源１０２内のレーザからのレーザパルスの持続時間（例えば
パルス幅）が変えられる。例えば、レーザビームが平行する複数のビームに分けられ、こ
のような平行ビームの相対的な長さが変えられる場合、パルスの幅も変化するだろう。当
業者には、レーザパルスの持続時間を変化させるために通常使用される、他のあらゆる方
法も、この実施例で使用可能であることが明らかであろう。
ステップ６０６では、この時点で異なるパルス幅を有する照明源１０２からの光がＳＬ
Ｍ１０４によって伝送され、対象１０２上に第２のパターンが形成される。第２のパター
ンは第１のパターンと重畳する。重畳しているパターンがグレースケールを作る。
ステップ６０８では、所望のグレースケールが得られるまでステップ６０６が繰り返さ
れる。ステップ６０６が繰り返される度に、グレースケールレベルの異なった範囲が実現
される。異なる露光からのグレースケールを組み合わせることによって、付加的なグレー
スケールが得られる。
図７には、本発明の第２の実施例が示されている。ここでは露光の持続時間が変調され
る。ステップ７０２では、照明源１０２からの光でＳＬＭ１０４が照射される。ＳＬＭ１
０４は、光においてパターンを形成する。
ステップ７０４では、対象１１２はＳＬＭ１０４から反射された、パターニングされた
光によって露光される。
ステップ７０６では、グレースケールのレベルが作成される。これはＳＬＭ１０４のピ
クセル３０２の一部を１つのある状態から、その第２の状態に、ＳＬＭ１０４の他のピク
セル３０２より早く切換えることによって行われる。ピクセルの第２の状態によって、ピ
クセルが領域を露光するために異なった割合の入射光を送る、異なるグレースケール状態
になる。択一的に、ピクセルが切換えられる第２の状態はＯＦＦ状態である。この状態で
はピクセルは露光領域に光を送らない。ステップ７０６は、さらに図１０で説明される。
図１０は、ステップの例７０６のタイミングダイヤグラムである。Ｘ軸１００２は時間の
増大をあらわし、ｔによって１回のスキャンの全時間があらわされる。Ｙ軸１００４は例
えば、所与の時間でアクティブであるＳＬＭ１０４のピクセル３０２の数をあらわす。時
間０では、数Ｎのピクセル３０２がアクティブであると仮定する。分かり易くするために
、全てのピクセルの第２の状態がＯＦＦ状態であると仮定する。当業者には、他の状態も
使用可能であることが明らかであろう。
スキャン経過中の部分、時点（ｔ−β）で、ピクセル３０２の第１の部分ＡがＯＦＦ状
態に切換えられる。したがって、時点（ｔ−β）の直後には（Ｎ−Ａ）個のピクセルがア
クティブ状態のままである。この後、時点（ｔ−α）で、ピクセル３０２の第２の部分Ｂ
がＯＦＦ状態に切換えられる。したがって、時点（ｔ−α）の直後では（（Ｎ−Ａ）−Ｂ
）個のピクセルがアクティブ状態のままである。最終的にスキャンの終了時にｔに達し、
残りの（（Ｎ−Ａ）−Ｂ）個のピクセルがＯＦＦ状態に切換えられ、アクティブ状態のま
まのピクセルはなくなる。
パワー変調を用いたグレースケーリング
図８には、本発明の第３の実施例である方法８００が示されている。方法８００では、
各露光におけるパワーの変調によってグレースケーリングが行われる。方法８００はさら
に図１１によって補足される。ブロックダイヤグラムは投影光学系１１０の１つの実施形
態をあらわしている。この実施形態では、投影光学系１１０はフィルタ１１０２と付加的
な光学系１１０４を含む。当業者には、付加的な光学系１１０４は光路１１０６内に、フ
ィルタ１１０２の前または後またはフィルタの両側に配置可能であることが明らかであろ
う。付加的に、さらなる実施例では、フィルタ１１０２が投影光学系１１０の外の光路内
のどこにでも配置可能である。
図１１に示された実施例では投影光学系１１０は、とりわけフィルタ１１０２の強度透
過値（intensity transmission value）を制御する制御システム１１０８も含む。制御シ
ステム１１０８は、手動または電動である。制御システム１１０８は、例えばスイッチを
含むことができる。
方法８００では、ステップ８０２は照明源１０２からの光をフィルタ１１０２に通過さ
せ、フィルタリングされた光を生じさせることを含む。フィルタ１１０２は、第１の強度
透過値を有している。
ステップ８０４では、フィルタリングされた光が対象１１２を露光し、対象１１２上に
第１のパターンを形成する。
ステップ８０６では、フィルタ１１０２の強度伝送値が、例えば制御システム１１０８
によって変えられる。これによってフィルタ１１０２は第２の強度伝送値を有する。
ステップ８０８は、第１のパターンを、第２の強度透過値を有するフィルタ１１０２に
光を通過させることによって生じた第２のパターンと重畳させることを含む。第１のパタ
ーンとは異なる強度を有する第２のパターンによって対象１１２を露光することによって
グレースケールが生じる。ステップ８０６およびステップ８０８は繰り返され、対象１１
２上のグレースケールレベルの数が増やされる。
図９には、本発明の第４の実施例である、方法９００が示されている。方法９００では
、ビームの個々の部分におけるパワーの変調によってグレースケールリングが作られる。
方法９００はさらに図１２によって補足される。このブロックダイヤグラムは、方法９０
０によって用いられる、システム１２００内の要素を含んでいる。システム１２００はと
りわけ、照明源１０２、ビームスプリッタ１２０２、フィルタセット１２０４、ＳＬＭア
センブリ５００および対象１１２を含む。フィルタセット１２０４は、フィルタセット１
２０４内の省略記号によってあらわされているフィルタＡ−Ｎを含む。同じように、ＳＬ
Ｍアセンブリ５００は、少なくともフィルタの数と同じ数のＳＬＭを含む。例えば、フィ
ルタセット１２０４内にＮ個のフィルタがある場合、ＳＬＭアセンブリ５００内にもＮ個
のＳＬＭが設けられている。
方法９００においてステップ９０２は、照明源１０２からの光ビームを１つより多いビ
ームセグメントに分けることを含む。これらのビームセグメントは、ビームセグメントＡ
−Ｎと称される。
ステップ９０４では、ビームセグメントＡ−Ｎはフィルタセット１２０４内の対応する
フィルタＡ−Ｎを通過させられる。フィルタＡ−Ｎは、対応する各ビームセグメントＡ−
Ｎにおけるパワーを変調する。ビームセグメントＡ−ＮがフィルタＡ−Ｎを通過した後、
方法９００はステップ９０６に進む。
ステップ９０６では、ビームセグメントＡ−ＮがＳＬＭアセンブリ５００内の対応する
ＳＬＭ Ａ−Ｎを照射する。ＳＬＭアセンブリ５００内の個々のＳＬＭ Ａ−Ｎは、個々
のビームセグメントＡ−Ｎを対象１１２に伝送する。
最後に、ステップ９０８において、個々のビームセグメントは対象１１２を重畳して露
光する。個々のＳＬＭ Ａ−Ｎによって異なるパターンが各ビームセグメント内に形成さ
れるので、幾つかのパターンは対象１１２を、他のパターンとは異なった強度で露光する
。異なる強度を有した多数のパターンによるこの露光は、対象１１２上にグレースケール
レベルを設ける。グレースケールレベルの数は、使用される個々のビームセグメントの数
および個々のＳＬＭの数が増大することによって増大する。
結び
本発明の種々異なる実施例を示したが、これらは例として示しただけであって、本発明
を制限するものではないことを理解されたい。当該関連分野の当業者には、本発明の着想
および範囲を逸脱することなく、形式および細部において種々の変更が可能であることが
明らかであろう。従って、本発明の領域および範囲は、上述したいかなる実施例によって
も制限されるものではなく、添付した特許請求の範囲およびそれに相当するものに従って
のみ規定される。
本発明の実施形態による、反射性の空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステムを示す。 本発明の実施形態による、透過性の空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステムを示す。 本発明の実施形態による空間光変調器を示す。 図３における空間光変調器の詳細を示す。 本発明の実施形態によるアセンブリを示す。 本発明によるグレースケーリング方法の第１の実施例をあらわすフローチャートであり、ここではレーザパルスの持続時間を変えることによって付加的なグレースケールレベルが与えられる。 本発明によるグレースケーリング方法の第２の実施例をあらわすフローチャートであり、ここではピクセルの別個の状態の持続時間を変えることによって付加的なグレースケールレベルが与えられる。 本発明によるグレースケーリング方法の第３の実施例をあらわすフローチャートであり、ここではレーザパルスのパワーを変えることによって付加的なグレースケールレベルが与えられる。 本発明によるグレースケーリング方法の第４の実施例をあらわすフローチャートであり、ここでは照明源からの各ビームのパワーを変えることによって付加的なグレースケールレベルが与えられる。 付加的なグレースケールレベルを与えるために、ピクセルの別個の状態の持続時間を変えることの例を示すタイミングダイヤグラムである。 投影光学系１１０の１つの実施形態をあらわすブロックダイヤグラムである。 本発明が使用されるシステムの例をあらわすブロックダイヤグラムである。
符号の説明
１００、２００ マスクレスリソグラフィシステム、 １０２、２０２ 照明源、 １
０４、２０４ 空間光変調器、 １０６、１２０２ ビームスプリッタ、 １０８ 空間
光変調器光学系、 １１０、２１０ 投影光学系、 １１２、２１２ 対象、 １１４、
１１６、２１４、２１６ 制御装置、 ３００ アクティブ領域、 ３０２ ピクセル、
４００ 非アクティブなパッケージ、 ４０２ 制御装置、 ５００ アセンブリ、
５０２ 支持デバイス、 ５０４ 熱制御領域、 ５０６ ウィンドウ、 １００２ Ｘ
軸、 １００４ Ｙ軸、 １１０２ フィルタ、 １１０４ 付加的な光学系、 １１０
６ 光路、 １１０８ 制御システム、 １２０４ フィルタセット

Claims (10)

  1. 空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステムにおいて、対象上に
    グレースケールを形成する方法であって、当該方法は、
    前記対象を光ビームで露光してパターンを形成すること、および
    前記光ビームのパワーを変調して、対象上にグレースケールレベルの範囲を形成するこ
    とを含む、
    ことを特徴とする、対象上にグレースケールを形成する方法。
  2. 前記パターンを第１のパワーを有している光ビームによって形成し、
    前記パターンを、第２のパワーを有する光ビームと重畳させ、重畳した露光を形成し、
    前記重畳した露光によって、対象上にグレースケールレベルの異なる範囲を形成するこ
    とを含む、請求項１記載の方法。
  3. 前記重畳ステップを、所望の数のグレースケールレベルが得られるまで繰り返す、請求
    項２記載の方法。
  4. 前記重畳ステップは、
    重畳露光に対して特有の一定の強度透過値を有するフィルタを前記光ビームが通過する
    ようにすること、および
    前記光ビームを前記対象へ伝送することを含む、請求項３記載の方法。
  5. 前記重畳ステップは、
    光ビームを１つより多いビームに分割すること、
    一定の強度透過値を有するフィルタを各ビームが通過すること、
    自身の個々の空間光変調器を用いて各ビームを伝送すること、および
    各個々の空間光変調器からのイメージを前記対象上に重畳させることを含む、請求項２
    記載の方法。
  6. マスクレスリソグラフィシステムであって、
    光ビームを出力する照明源と、
    前記光ビームを複数のビームに分割するビームスプリッタと、
    複数のフィルタと、
    複数の空間光変調器（ＳＬＭ）を有しており、
    各フィルタは複数のビームのうちの１つと対応し、一定の強度透過値を有しており、
    各空間光変調器は複数のビームのうちの１つと対応し、
    ここで複数のビームのうちのそれぞれ１つのビームは対応しているフィルタを通過し、
    対応している空間光変調器アレイを照明するので、複数の空間光変調器によって形成され
    たパターンは対象上で重畳される、
    ことを特徴とするマスクレスリソグラフィシステム。
  7. 複数の空間光変調器の各空間光変調器によって形成される各パターンを制御する制御シ
    ステムを有している、請求項６記載のマスクレスリソグラフィシステム。
  8. 複数のピクセルを伴う空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステ
    ムにおいて、対象上にグレースケールを形成する方法であって、
    前記対象を光ビームで露光してパターンを形成すること、
    前記対象の露光時間を変調し、対象上にグレースケールレベルの第１の範囲を形成する
    こと、および
    光ビームのパワーを変調し、対象上にグレースケールレベルの第２の範囲を形成するこ
    とを含む、
    ことを特徴とする、対象上にグレースケールを形成する方法。
  9. 前記対象の露光時間の変調は、
    露光間の光ビームのパルス幅を変えて、重畳している露光を生じさせること、および
    空間光変調器内の他のピクセルより早く、空間光変調器の複数のピクセルの一部を代替
    的な状態に切換えること、から成る少なくとも１つのグループを含む、請求項８記載の
    方法。
  10. 前記光ビームのパワーの変調は、
    露光間の光ビームのパワーを変えて、重畳している露光を生じさせること、および
    光ビームが通過するフィルタの強度透過値を変えて、重畳している露光を生じさせるこ
    と、および
    光ビームを複数の光ビームに分けた後、一定の強度透過値を有している自身のフィルタ
    を各ビームが通過するようにさせること、から成る少なくとも１つのグループを含む、請
    求項８記載の方法。
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