JP2016541009A - リソグラフィ装置、パターニングデバイス、およびリソグラフィ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自発光型コントラストデバイスのアレイを備えるプログラマブルパターニングデバイスを含み得る装置を提供する。【解決手段】露光装置は、基板(17)を保持するように構築された基板ホルダと、電磁放射を放出する複数のVECSELまたはVCSELを備えるモジュレータであって、所望のパターンに従って変調された放射の複数のビームにターゲット部分である露光領域を露光するように構成されたモジュレータと、変調されたビーム(B1、B2、B3)をターゲット部分(A14、A24、A34)上に投影するように構成され、かつ複数のビームを受ける光学素子のアレイを備える投影システムと、を備え、投影システムは、露光領域の露光中、複数のVECSELまたはVCSELに対して光学素子のアレイを移動させるように構成され、移動は回転を含み、および/または、移動はビームを変位させる。【選択図】図10
Description
[関連出願の相互参照]
[0001] 本出願は、2013年10月25日に出願された米国仮出願第61/895,865号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0001] 本出願は、2013年10月25日に出願された米国仮出願第61/895,865号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本発明は、リソグラフィ装置または露光装置、パターニングデバイス、およびリソグラフィ方法または製造方法に関する。
[0003] リソグラフィ装置または露光装置は、所望のパターンを基板または基板の一部の上に付与する機械である。リソグラフィ装置または露光装置は、例えば、集積回路(IC)、フラットパネルディスプレイ、および微細なフィーチャを有する他のデバイスまたは構造の製造に用いることができる。従来のリソグラフィ装置または露光装置において、IC、フラットパネルディスプレイ、または他のデバイスの個々の層に対応する回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、例えば、基板上に設けられた放射感応性材料(レジスト)層上への結像によって、基板(例えば、シリコンウェーハまたはガラスプレート)(の一部)の上に転写することができる。
[0004] パターニングデバイスは、回路パターンの代わりに、カラーフィルタパターンまたはドットマトリクスなどの他のパターンを生成するために用いることができる。従来のマスクの代わりに、パターニングデバイスは、回路または他の適用可能なパターンを生成する個別制御可能素子のアレイを備えるパターニングアレイを備え得る。マスクを使用する従来のシステムと比較して、そのような「マスクレス」システムの利点は、迅速かつ低コストでパターンを提供および/または変更することができることである。
[0005] このように、マスクレスシステムは、プログラマブルパターニングデバイス(例えば、空間光変調器、コントラストデバイス)を含む。プログラマブルパターニングデバイスは、個別制御可能素子のアレイを使用して所望のパターン付きビームを形成するように(例えば、電子的に、または光学的に)プログラムされる。プログラマブルパターニングデバイスの種類には、マイクロミラーアレイ、液晶ディスプレイ(LCD)アレイ、グレーティングライトバルブアレイ、自発光型コントラストデバイスアレイ、シャッタ素子/マトリクスなどが含まれる。プログラマブルパターニングデバイスは、電気光学デフレクタから形成されてもよく、この電気光学デフレクタは、基板上に投影された放射のスポットを移動させる、または放射ビームを基板から放射ビームアブソーバ等に断続的に誘導するように構成される。そのような構成において、放射ビームは連続的であり得る。
[0006] 一実施形態において、基板を保持するように構築された基板ホルダと、電磁放射を放出する複数の放射源を備えるモジュレータであって、所望のパターンに従って変調された放射の複数のビームにターゲット部分を露光するように構成されたモジュレータと、変調されたビームをターゲット部分上に投影するように構成され、かつ複数のビームを受ける光学素子のアレイを備える投影システムと、ターゲット部分の露光中、複数の放射源に対して光学素子のアレイを移動させるように構成されたアクチュエータと、を備え、複数のビームの2次元アレイが、複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、露光装置が提供される。
[0007] 一実施形態において、複数のビームを提供する複数の放射源を有するプログラマブルパターニングデバイスと、複数の放射源から放射ビームを受け、かつビームをターゲット部分および基板に向けて投影する光学素子を有する可動フレームであって、光学素子は屈折光学素子である、可動フレームと、備え、複数のビームの2次元アレイが、複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、露光装置が提供される。
[0008] 一実施形態において、所望のパターンに従って変調された複数のビームを提供する複数の放射源と、複数のビームを受ける光学素子のアレイと、複数のビームの提供中、ビームに対して光学素子のアレイを移動させるように構成されたアクチュエータと、を備え、複数のビームの2次元アレイが、複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、プログラマブルパターニングデバイスが提供される。
[0009] 一実施形態において、所望のパターンに従って変調された放射の複数のビームを、放射を提供する複数の放射源を用いて提供することと、複数のビームを受ける光学素子のアレイを用いて、複数のビームをターゲット部分上に投影することと、投影中、ビームに対して光学素子のアレイを移動させることと、を含み、複数のビームの2次元アレイが、複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、デバイス製造方法が提供される。
[0010] 一実施形態において、パターンに従って変調された複数のビームを提供する複数の放射源を変調することと、複数の放射源から放射ビームを受ける光学素子を有するフレームを移動させることと、光学素子からターゲット部分および基板に向けてビームを投影することであって、光学素子は屈折光学素子であることと、を含み、複数のビームの2次元アレイが、複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、デバイス製造方法が提供される。
[0011] 一実施形態において、複数の放射源は、複数のVECSELまたはVCSELを備える。
[0012] 一実施形態において、基板を保持するように構築された基板ホルダと、放射のビームを提供するVECSELまたはVCSELと、使用中、VECSELまたはVCSELから基板への光路に位置するドナー構造であって、ドナー構造から基板上に移動可能であり、かつビームが衝突するドナー材料層を支持するように構成され、ビームは周波数逓倍されない、ドナー構造と、ビームをドナー材料層上に投影するように構成された投影システムと、を備える、露光装置が提供される。
[0013] 一実施形態において、VECSELまたはVCSELを使用して放射のビームを提供することと、ビームを材料のドナー層のターゲット部分上に投影することであって、ドナー層はVECSELまたはVCSELから基板への光路に位置するドナー構造によって支持され、ビームは周波数逓倍されないことと、ビームが衝突するドナー層からの材料を、ドナー構造から基板上に移動させることと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0014] 一実施形態において、VECSELまたはVCSELを使用して放射のビームを提供することと、ビームを材料の粒子を含む層のターゲット部分上に投影することであって、層は基板上に位置し、ビームは粒子を焼結して基板上にパターンの一部を形成することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。
[0015] 一実施形態において、基板を保持するように構築された基板ホルダと、電磁放射を放出する複数の放射源を備えるモジュレータであって、所望のパターンに従って変調された放射の複数のビームにターゲット部分を露光するように構成され、放射源は2,000ミクロン以下のピッチで配置される、モジュレータと、変調されたビームをターゲット部分上に投影するように構成され、かつ複数のビームを受ける光学素子のアレイを備える投影システムと、ターゲット部分の露光中、複数の放射源に対して光学素子のアレイを移動させるように構成されたアクチュエータと、を備える、露光装置が提供される。
[0016] 一実施形態において、複数のビームを提供する複数の放射源を有するプログラマブルパターニングデバイスであって、放射源は2,000ミクロン以下のピッチで配置される、パターニングデバイスと、複数の放射源から放射ビームを受け、かつビームをターゲット部分および基板に向けて投影する光学素子を有する可動フレームと、を備える、露光装置が提供される。
[0017] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0029] 本発明の一実施形態は、例えば、自発光型コントラストデバイスのアレイを備えるプログラマブルパターニングデバイスを含み得る装置に関係する。そのような装置に関するさらなる情報は、PCT特許出願公開WO2010/032224A2号、米国特許出願公開第US2011−0188016号、米国特許出願第US61/473,636号、米国特許出願公開第US61/524,190号、米国特許出願公開第US61/654,575号、および米国特許出願公開第US61/668,924号に記載されており、これらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。ただし、本発明の一実施形態は、例えば上述のものを含むあらゆる形態のプログラマブルパターニングデバイスで使用され得る。
[0030] 図1は、リソグラフィ装置または露光装置の一部の側断面を概略的に示している。この実施形態において、装置は、以下にさらに述べるとおりX−Y平面で実質的に固定された個別制御可能素子を有するが、必ずしもこのようにする必要はない。装置1は、基板を保持する基板テーブル2と、基板テーブル2を最大6自由度で移動させる位置決めデバイス3と、を備える。基板は、レジストコートされた基板であり得る。一実施形態において、基板はウェーハである。一実施形態において、基板は多角形の(例えば、矩形の)基板である。一実施形態において、基板はガラスプレートである。一実施形態において、基板はプラスチック基板である。一実施形態において、基板はフォイルである。一実施形態において、装置は、ロールトゥロール(roll-to-roll)製造に好適である。
[0031] 装置1は、複数のビームを放出するように構成された複数の個別制御可能自発光型コントラストデバイス4をさらに備える。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、放射放出ダイオード、例えば、発光ダイオード(LED)、有機LED(OLED)、高分子LED(PLED)、レーザダイオード(例えば、固体レーザダイオード)、マイクロLED(通常、100ミクロン未満の直径を有するLED。例えば、US7598149、WO2013−093464、WO2013−0117944を参照されたい。これら3つすべては全体が参照により本明細書に組み込まれる)、垂直外部共振器面発光レーザ(VECSEL)、または垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)である。一実施形態において、個別制御可能素子4の各々は、青紫色レーザダイオード(例えば、三洋の型番DL−3146−151)である。そのようなダイオードは、三洋、日亜、オスラム、およびナイトライドなどの企業から供給することができる。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、例えば、124nm〜1,000nmの範囲、例えば、約193nm、約365nm、約405nm、または約800nmの波長を有するUV放射を放出する。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、0.5〜200mWの範囲から選択された出力パワーを提供することができる。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4(むき出しのダイ)のサイズは、100〜800マイクロメートルの範囲から選択される。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、0.5〜200μm2の範囲から選択された発光面積を有する。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、5〜44度の範囲から選択された発散角を有する。一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4は、約6.4×108W/(m2・sr)以上の合計の輝度を提供する構成(例えば、発光面積、発散角、出力パワーなど)を有する。
[0032] 自発光型コントラストデバイス4は、フレーム5上に配置され、Y方向および/またはX方向に沿って延在し得る。1つのフレーム5が示されているが、装置は、図2に示すように複数のフレーム5を有し得る。フレーム5上にさらに配置されているのはレンズ12である。フレーム5、従って自発光型コントラストデバイス4およびレンズ12は、X−Y平面において実質的に固定されている。フレーム5、自発光型コントラストデバイス4、およびレンズ12は、アクチュエータ7によってZ方向に移動し得る。その代わりに、または、それに加えて、レンズ12は、この特定のレンズに関連するアクチュエータによってZ方向に移動し得る。任意選択的に、各レンズ12は、アクチュエータを備え得る。
[0033] 自発光型コントラストデバイス4は、ビームを放出するように構成されてよく、投影システム12、14、および18は、例えばレジストベースの露光処理においてビームを例えば基板のターゲット部分上に投影するように構成されてよい。自発光型コントラストデバイス4および投影システムは、光学コラムを形成する。図2に示すように、装置1は、複数の光学コラムを備え得る(4つの光学コラムが図2に示されているが、それより多いまたは少ない光学コラムが設けられ得る)。装置1は、基板に対して光学コラムまたはその一部を移動させるアクチュエータ(例えば、モータ11)を備え得る。フレーム8の上にはフィールドレンズ14および結像レンズ18が配置されており、フレーム8は、アクチュエータによって回転可能であり得る。フィールドレンズ14および結像レンズ18の組み合わせによって、可動光学系9が形成される。使用中、フレーム8は、例えば図2の矢印が示す方向にそれ自体の軸10を中心として回転する。フレーム8は、アクチュエータ、例えば、モータ11を使用して軸10を中心として回転する。さらに、フレーム8は、可動光学系9が基板テーブル2に対して変位し得るように、モータ7によってZ方向に移動し得る。
[0034] アパーチャを内部に有するアパーチャ構造13が、レンズ12の上方で、レンズ12と自発光型コントラストデバイス4との間に位置し得る。アパーチャ構造13は、レンズ12、関連する自発光型コントラストデバイス4、および/または隣接するレンズ12/自発光型コントラストデバイス4の回折効果を制限することができる。
[0035] 図示の装置は、フレーム8を回転させると同時に光学コラムの下方で基板テーブル2上の基板を移動させることによって使用され得る。自発光型コントラストデバイス4は、レンズ12、14、および18が互いに実質的に位置合わせされている場合に、これらのレンズを介してビームを放出することができる。レンズ14および18を移動させることによって、ビームの像が、例えば基板のターゲット部分をスキャンする。例えば基板テーブル2上の基板を光学コラムの下方で同時に移動させることによって、自発光型コントラストデバイス4の像にさらされるターゲット部分も移動している。コントローラの制御下で、高速で自発光型コントラストデバイス4の「オン」および「オフ」を切り換えること(例えば、「オフ」の場合に出力がない、または閾値未満の出力を有し、「オン」の場合に閾値を超える出力を有すること)、光学コラムまたはその一部の回転を制御すること、自発光型コントラストデバイス4の強度を制御すること、および例えば基板の速度を制御することによって、所望のパターンを基板上の例えばレジスト層に結像することができる。
[0036] 図2は、自発光型コントラストデバイス4を有する図1の装置の概略上面図である。図1に示す装置1と同様に、装置1は、基板17を保持する基板テーブル2と、基板テーブル2を最大6自由度で移動させる位置決めデバイス3と、自発光型コントラストデバイス4と例えば基板17との間のアライメントを決定し、かつ自発光型コントラストデバイス4の投影に対して例えば基板17が水平であるかどうかを決定するアライメント/レベルセンサ19と、を備える。図示のとおり、基板17は矩形の形状を有するが、それに加えて、または、その代わりに、円形の基板が処理されてもよい。
[0037] 自発光型コントラストデバイス4は、フレーム15上に配置される。自発光型コントラストデバイス4は、放射放出ダイオード、例えば、レーザダイオード、青紫色レーザダイオード等であり得る。図2に示すように、自発光型コントラストデバイス4は、X−Y平面に延在するアレイ21に配置され得る。
[0038] アレイ21は、細長い線であり得る。一実施形態において、アレイ21は、自発光型コントラストデバイス4の1次元アレイであり得る。一実施形態において、アレイ21は、自発光型コントラストデバイス4の2次元アレイであり得る。
[0039] 矢印が示す方向に回転し得る回転フレーム8が設けられ得る。回転フレームには、自発光型コントラストデバイス4の各々の像を提供するレンズ14、18(図1に示す)が設けられ得る。装置には、基板に対してフレーム8およびレンズ14、18を備える光学コラムを回転させるアクチュエータが設けられ得る。
[0040] 図3は、外周部にレンズ14、18が設けられた回転フレーム8の高度に概略的な斜視図である。複数のビーム、この例では10個のビームがこれらのレンズの1つの上に入射し、例えば基板テーブル2によって保持された基板17のターゲット部分上に投影される。一実施形態において、ビームは直線に配置される。回転可能フレームは、アクチュエータ(図示せず)によって軸10を中心として回転可能である。回転可能フレーム8の回転の結果として、図4を参照してより詳細に説明するように、ビームは連続するレンズ14、18(フィールドレンズ14および結像レンズ18)に入射することになり、連続するレンズの各々に入射し、偏向して、ターゲット部分の一部に沿って進むことになる。一実施形態において、各ビームは、各放射源、すなわち、自発光型コントラストデバイス、例えばレーザダイオード(図3に示されていない)によって生成される。図3に示す構成において、ビーム間の距離を低減させるために、セグメントミラー30によってビームは偏向され、集められて、それによってより多数のビームが同一のレンズを介して投影されることが可能になり、かつ以下に述べる解像度要件が達成される。
[0041] 回転可能フレームが回転すると、ビームは連続するレンズに入射し、レンズがビームによって照射されるたびに、レンズの表面上でビームが入射する場所が移動する。ビームは、ビームがレンズに入射する場所によってビームが異なるように(例えば、異なる偏向で)投影されるので、(ターゲット部分に到達する際に)ビームは後続のレンズが通過するたびにスキャン動作を行うことになる。この原理を、図4を参照してさらに説明する。
[0042] 図4は、図3の光学コラムの回転可能フレーム8の一部によるターゲット部分への投影の高度に概略的な上面図である。第1ビームセットをB1と表記し、第2ビームセットをB2と表記し、第3ビームセットをB3と表記する。各ビームセットは、回転可能フレーム8の各レンズセット14、18を介して投影される。回転可能フレーム8が回転すると、ビームB1はスキャン動作において例えば基板17のターゲット部分上に投影され、それによって領域A14をスキャンする。同様に、ビームB2は領域A24をスキャンし、ビームB3は領域A34をスキャンする。対応するアクチュエータによる回転可能フレーム8の回転と同時に、基板17および基板テーブルは、方向D(図2に示すようなX軸に沿ってよい)に移動し、それによって領域A14、A24、A34のビームのスキャン方向に実質的に垂直に移動する。第2アクチュエータによる方向Dの移動(例えば、対応する基板テーブルモータによる基板テーブルの移動)の結果として、回転可能フレーム8の連続するレンズによって投影される際に連続するスキャンのビームが投影されて互いに実質的に隣接し、結果として、各連続するスキャンのビームB1に対する領域A11、A12、A13、A14(図4に示すように、すでにスキャンされている領域A11、A12、A13および現在スキャンされている領域A14)と、ビームB2に対する領域A21、A22、A23、A24(図4に示すように、すでにスキャンされている領域A21、A22、A23および現在スキャンされている領域A24)と、ビームB3に対する領域A31、A32、A33、A34(図4に示すように、すでにスキャンされている領域A31、A32、A33および現在スキャンされている領域A34)が実質的に隣接する。それによって、回転可能フレーム8が回転する間に、例えば基板表面の領域A1、A2、およびA3は、方向Dの基板の移動の範囲に含まれ得る。
[0043] このように、個別アドレス可能素子(例えば、レーザダイオード)および移動するレンズのこのようなシステムレイアウトによって、レンズの移動および基板のスキャンが行われながら基板にパターンが形成される。個別アドレス可能素子(例えば、レーザダイオード)の出力を変調することによって、基板上にパターンが生成される。図4から分かるように、投影スキームによって、移動のつなぎ合わせが可能になる。すなわち、単一の可動レンズを使用する際に、レンズの単一の移動(例えば、フレーム8の回転)中、各領域A11、A12を露光する。さらに、投影スキームによって、個別アドレス可能素子のつなぎ合わせが可能になる。すなわち、各領域A11について、複数の個別アドレス可能素子(例えば、レーザダイオード)のビームがターゲット部分に衝突する。さらに、投影スキームによって、照明のつなぎ合わせが可能になる。すなわち、スリット方向において、各領域A11、A12等を、異なる個別アドレス可能素子(例えば、レーザダイオード)のビームおよび同一のレンズで露光する。さらに、投影スキームによって、レンズのつなぎ合わせが可能になる。すなわち、スキャン方向において、各領域を、同一の個別アドレス可能素子(例えば、レーザダイオード)のビームおよび異なるレンズで露光する。さらに、投影スキームによって、光学コラムのつなぎ合わせが可能になる。すなわち、ターゲット部分(例えば、基板)の幅を、複数の隣接する光学コラムによって露光する。
[0044] 同一のレンズを介して複数のビームを投影することによって、基板全体を(回転可能フレーム8の同一の回転速度で)より短い時間フレームで処理することが可能になる。レンズの通過ごとに、複数のビームが例えば基板のターゲット部分を、各レンズを介してスキャンし、それによって連続するスキャンに関して方向Dの変位を増加させることが可能になるからである。別の観点から見ると、所与の処理時間について、複数のビームが同一のレンズを介して基板に向けて投影されると、回転可能フレームの回転速度は低下する場合があり、それによって、高い回転速度に起因する回転可能フレームの変形、摩耗、振動、乱れ等の影響が低減する可能性がある。一実施形態において、図4に示すように、ビームはレンズ14、18の回転の接線の角度で配置される。一実施形態において、ビームは、各ビームが重なる、または隣接するビームのスキャン経路に接するように配置される。
[0045] 複数のビームを同一のレンズによって一度に投影する態様のさらなる効果は、公差の緩和に見ることができる。レンズの公差(位置決め、光学投影など)に起因して、連続する領域A11、A12、A13、A14(および/または領域A21、A22、A23、A24および/または領域A31、A32、A33、A34)の位置は、互いに対してある程度の位置決めの誤差が現れる場合がある。したがって、連続する領域A11、A12、A13、A14の間のある程度の重なりが求められ得る。例えば1つのビームの10%が重なりである場合、同一のレンズを介する一度の単一ビームの場合、処理速度は、10%低下するであろう。5つ以上のビームが一度に同一のレンズを介して投影される場合に、同じく10%の重なり(同様に上記1つのビームの例を参照)が5つ以上の投影線ごとに対して提供され、したがって重なりの合計は約5分の1以上の2%以下に低下し、それによって全体的な処理速度に対する影響の著しい低下が得られる。同様に、少なくとも10個のビームを投影することによって、重なりの合計は約10分の1に低下し得る。こうして、基板の処理時間に対する公差の影響は、複数のビームが同一のレンズによって一度に投影されるという特徴によって低減し得る。それに加えて、または、その代わりに、複数のビームが同一のレンズによって一度に投影されるとすると処理に対する影響は低いため、より多い重なり(ひいてはより大きい公差幅)が可能となり得る。
[0046] 同一のレンズを介して一度に複数のビームを投影することの代わりに、または、そのことに加えて、インタレース技術を使用することができるが、より厳密なレンズ間の整合が求められ得る。このように、レンズの1つを介して一度に基板に向かって投影された少なくとも2つのビームは、相互間隔を有し、装置は、第2アクチュエータを動作させて基板を光学コラムに対して移動させて、次の投影のビームが間隔に投影されるように配置され得る。
[0047] 方向Dにおいてグループ内の連続するビーム間の距離を低減させ(それによって、例えば方向Dのより高い解像度を達成する)ために、方向Dに関してビームは互いに斜めに配置され得る。間隔は、セグメントミラー30を光路に設けることによってさらに低減されてよく、各セグメントは、ビームのそれぞれを反射し、セグメントは、ミラーに入射するビームとビームとの間の間隔に関して、ミラーが反射したビームとビームとの間の間隔を低減させるように配置される。そのような効果は、複数の光学ファイバによって達成されてもよく、ビームの各々はファイバのそれぞれに入射し、ファイバは、光路に沿って、光学ファイバの上流のビーム間の間隔に関して、光学ファイバの下流のビーム間の間隔を低減させるように配置される。
[0048] さらに、そのような効果は、ビームのそれぞれを受ける複数の入力を有する集積光導波路回路を使用して達成され得る。集積光導波路回路は、光路に沿って、集積光導波路回路の上流のビーム間の間隔に関して、集積光導波路回路の下流のビーム間の間隔を低減させるように配置される。
[0049] ターゲット部分上に投影された像の焦点を制御するためのシステムが設けられ得る。この構成を設けることで、上述の構成において、ある光学コラムの一部またはすべてによって投影された像の焦点を調整し得る。
[0050] 一実施形態において、投影システムは、少なくとも1つの放射ビームを、デバイスが形成されるべき基板17の上方の、材料層から形成された基板上に投影して、レーザ誘起材料移動により材料(例えば、金属)の小滴を局所的に堆積させる。このように、付加的製造プロセスが実現され得る。
[0051] 図5を参照すると、レーザ誘起材料移動の物理的なメカニズムが示されている。一実施形態において、放射ビーム200は、材料202のプラズマブレークダウン未満の強度で実質的に透明な材料202(例えば、ガラス)を介して集束する。表面熱吸収が、材料202に重なるドナー材料層204(例えば、金属膜)から形成された基板上で発生する。熱吸収によって、ドナー材料204の溶融が引き起こされる。さらに、加熱によって順方向の誘起圧力勾配が引き起こされ、ドナー材料層204からの、ひいては、ドナー構造(例えば、プレート)208からのドナー材料小滴206の順方向の加速につながる。このように、ドナー材料小滴206はドナー材料層204から放出され、デバイスが形成される基板17に向かって基板17上に(重力を利用して、または利用せずに)移動する。ビーム200をドナー構造208上の適切な位置に向けることによって、ドナー材料パターンを基板17上に堆積することができる。一実施形態において、ビームをドナー材料層204上に集束させる。このように、本明細書におけるターゲット部分への言及は、ドナー構造208上のターゲット部分への言及であり得る。また、基板17への関連する言及は、ドナー構造208への言及であり得る。一実施形態において、ドナー材料構造は、ドナー材料層104を移動または変位させるように構成される。
[0052] 一実施形態において、1つ以上の短パルスを使用してドナー材料の移動が行われる。一実施形態において、パルスは、溶融材料の準1次元の順方向の加熱および質量移動を得る長さの数ピコ秒またはフェムト秒であり得る。そのような短パルスによって、容易に、材料層204に熱流がほとんどまたは全く存在しない、ひいてはドナー構造208に対する熱負荷がほとんどまたは全く存在しない状態になる。短パルスによって、材料の高速溶融および順方向加速が可能になる(例えば、金属などの気化した材料は、飛散する堆積物につながる順方向性を失うであろう)。短パルスによって、加熱温度の上方であるものの気化温度未満まで材料を加熱することが可能になる。例えば、アルミニウムについて、摂氏約900〜1,000度という温度が望ましい。
[0053] 一実施形態において、レーザパルスを使用することで、所与の量の材料(例えば、金属)が、100〜1,000nmの小滴の形態でドナー構造208から基板17まで移動する。一実施形態において、ドナー構造は、実質的に金属を備える、または金属からなる。一実施形態において、金属はアルミニウムである。一実施形態において、金属層204は、膜の形態をとる。一実施形態において、膜は別のボディまたは層に取り付けられる。上述のとおり、物体または層はガラスであり得る。
[0054] 一実施形態において、自発光型コントラストデバイス4の各々は、垂直外部共振器面発光レーザ(VECSEL)、または垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)である。VECSELまたはVCSELは、エミッタが形成される基板の表面に実質的に垂直な放射を放出する比較的小型の半導体レーザである。これを、基板の面において放射を放出するレーザダイオードと比較する。ジオメトリの結果として、レーザダイオードがウェーハから切り抜かれてパッケージに個別に搭載されることになる。対照的に、VECSELまたはVCSELは、小さいピッチ(例えば、2,000ミクロン未満、1,500ミクロン未満、1,000ミクロン未満、900ミクロン未満、800ミクロン未満、700ミクロン未満、500ミクロン未満、300ミクロン未満、150ミクロン未満、100ミクロン未満、2〜50ミクロン、10〜100ミクロン、50〜300ミクロン、75〜500ミクロン、100〜700ミクロン、約400ミクロン、または約100ミクロン)で個別アドレス可能アレイに形成することができる。このように、光学系の縮小率を、例えば500倍から20倍〜100倍の間まで低減することができ、公差の問題が小さくなる。発光面積はより大きい(例えば、直径10〜15ミクロン)ので、ビームの向きはレーザダイオードの場合より安定し得る。こうして、VCSELおよびVECSELは、照明光学系の複雑度を低減させることができる小さいピッチでのアレイ製造という利益を有する。VCSELおよびVECSELによって、優れたスペクトル純度、高出力、および良好なビームの質を得ることができる。
[0055] 一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、約800nmの放射、例えば、772nm、774nm、または810nmの放射を出力し得る。現在、そのようなVECSELまたはVCSELは、主にGaAsから形成されるものとして利用可能であり、約700〜1,150nmの範囲から選択された波長を有する放射を放出する。レーザ誘起材料移動または粒子焼結(以下に述べる)を用いる追加的製造プロセスについて、VECSELまたはVCSELは、約700〜1500nmの放射から選択された波長の未処理の出力放射を、ドナー構造208に供給するように動作し得る。こうして、追加的製造プロセスに関して、必要に応じて高露光ドーズを供給することができる。一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、約400nmの放射、例えば、405nmの放射を出力し得る。現在、そのようなVECSELまたはVCSELは、主にGaNから形成されるものとして利用可能である。
[0056] しかし、ターゲット部分に供給された放射は、VECSELまたはVCSELによって出力された放射と異なり得る。一実施形態において、VECSELまたはVCSEL放射は、約400nm、約248nm、約193nm、約157nm、または約128nmに変換される。一実施形態において、VECSELまたはVCSELの放射出力は、例えば、約400nm、約248nm、約193nm、約157nm、または約128nmまで周波数逓倍化される。一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、約810nmで放出するように構成され、出力は、405nmまで周波数2倍化される。一実施形態において、放射出力は、周波数3倍化または周波数4倍化される。一実施形態において、放射は、周波数2倍化の2つのステージを用いて周波数4倍化される。一実施形態において、周波数逓倍化は、ビームを周波数逓倍化(例えば、2倍化)結晶に通過させることによって行われる。一実施形態において、周波数逓倍は、BBO(β−BaB2O4)、周期的分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)、および/またはKBBF(KBe2BO3F2)非線形光学系を用いて行われる。一実施形態において、周波数4倍化は、第1ステージのBBOまたはPPLNおよび第2ステージのKBBFを用いて行われる。一実施形態において、変換効率は、約1%であり得る。一実施形態において、周波数2倍化の2つのステージを用いる周波数4倍化に関して、第1ステージは、約20%の変換効率を有し、第2ステージは、約5%の変換効率を有し得る。一実施形態において、周波数2倍化は、共振器内で行われ得る。例えば、周波数2倍化の第1ステージは、BBOまたはPPLNを用いる共振器内周波数2倍化であり得る。周波数逓倍を利用することは、さまざまな波長での動作の根拠となり、将来的なユーザの解像度要求を可能にする。周波数変換の非線形性質は、レーザエミッタが閾値発射状態を超えて維持される場合にバックグラウンド放射を効果的に低減させ得る。周波数変換効率は、より高い入力パワーに対する周波数と比較して、より低い入力パワーに対してより低くなる。こうして、望ましい出力波長のバックグラウンド放射の相対レベルが、変換プロセスによって低下することになる。
[0057] 一実施形態において、VCSELおよびVECSELは、100mWより高いビームを供給し得る。一実施形態において、VCSELおよびVECSELは、100mW〜1,000mWの範囲から選択されたパワーを有するビームを供給し得る。VCSELおよびVECSELの出力が周波数逓倍化される場合、VCSELおよびVECSELは、1〜20mW(例えば、周波数2倍化されたGaAsのVECSEL)のビームを供給し得る。こうして、そのような場合、約10個のVCSELおよびVECSELが、単一のレーザダイオードに取って代わり得る(例えば、レーザダイオードは、単一のエミッタから最大250mWで放射することができる)。一実施形態において、最大20mJ/cm2(例えば、1〜20mJ/cm2)のドーズが、各VCSELまたはVECSELによってターゲット部分レベルで提供され得る。このドーズレベルは、必要とされるドーズより高くてよい。そのようなドーズレベルは、レジストをベースとしたプロセスにおける増幅されないレジストの使用を可能にし、これによってラインエッジ粗さが低減し、および/または、処理後の要件が緩和され得る。一実施形態において、ビームは、ターゲット部分レベルで4μWの出力を有して、例えば最大20mJ/cm2の露光ドーズを提供し得る。
[0058] 一実施形態において、ビーム強度は、「パルス」動作をVECSELまたはVCSELのアレイに対して実施することと、波長2倍化およびコリメーションを行った後にビーム強度をさらに増加させる10倍ビームリデューサの使用とによって達成され得る。
[0059] 可能性のある改良は、VECSELまたはVCSELをモードロックして短いピコ秒のパルスを生成することであり得る。一実施形態において、アクティブモードロッキングを用いて100MHzの露光周波数と同期したパルスを生成することができる。
[0060] 追加的製造プロセスに関して、レジストをベースとした露光プロセスと比較して、約20倍を超えるパワーが求められ得る。同様に、追加的製造プロセスについて各ピクセルでの休止時間は約1マイクロ秒である一方、レジストをベースとした露光プロセスは、各ピクセルで約5nsの休止時間を有し得る。
[0061] より長い休止時間は、バーストモードでドーズを提供することによって模倣することができ、単一のスポットにドーズを提供する複数(例えば、10個)のVCSELおよびVECSELは、少なくとも1マイクロ秒にわたって均等に分散されたジョブを行う。光学コラムの一部が約100m/sで移動(例えば、回転)し得るので、スポットは、少なくとも100ミクロンの長さにわたって分散する。
[0062] 一実施形態において、VECSELまたはVCSELのアレイが提供され得る。複数のVECSELまたはVCSELは、複数のビームを放出する。例えば、アレイは、単一の基板(例えば、GaAsウェーハ)上に提供され得る。一実施形態において、アレイは2次元である。一実施形態において、アレイは、例えば10×10のアレイに100個のVECSELまたはVCSELを備えてよく、従って100個のビームを放出する。他の数のVECSELまたはVCSELが使用されてもよい。一実施形態において、複数の光学コラムについて、コラムごとのVECSELまたはVCSELのアレイが存在し得る。一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSELは、非水平に配置され、例えば、XまたはY方向に放出する(例えば図6を参照)。一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSELは、水平に配置され、すなわち、Z方向に放出する(例えば図7および図8を参照)。
[0063] VECSELまたはVCSELは、上方のエミッタであり、したがって例えば、単一の基板上にまとめてコンパクトに搭載することができる。VECSELまたはVCSELは、ビームのテレセントリックな投影を容易にすることができる。比較すると、レーザダイオードは、エッジエミッタであり、かつ通常、個別にパッケージされる。したがって、レーザダイオードは、通常、例えば1cmの距離で搭載される。したがって、ターゲット部分に向かって有意な縮小が存在して、レーザダイオードの放射のスポットとスポットが十分に互いに(例えば、約4ミクロンのピッチで)近接する。そのようなレーザダイオードの間隔および/または縮小は、テレセントリック性のエラーに起因するラインエッジ粗さおよび/または焦点深度の問題を発生させ得る。
[0064] さらに、各レーザダイオードは複数のVECSELまたはVCSEL(例えば、約10個のVECSELまたはVCSEL)に取って代わり得るので、冗長性が発生する。例えば、10個のVECSELまたはVCSELの1つが誤動作する、または適正に動作しない場合、9つのVECSELまたはVCSELが依然として所望の放射パワーおよび輝度に近い、またはそれらと同一の放射パワーおよび輝度を提供する。レーザダイオードを使用する場合、ターゲット部分上の各位置は、単一のレーザダイオードによって露光され得る。
[0065] 一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSELは、定常状態で動作能力の一部で動作して、冗長性を可能にし得る。例えば、10個のVECSELまたはVCSELは、定常状態の間、能力のおよそ80%で動作することができ、それらのVECSELまたはVCSELの1つ以上が誤動作し、または適正に動作しない場合、残りのVECSELまたはVCSELは、定常状態において高い割合で(例えば、能力の88%)で動作して、所望の放射パワーおよび輝度に近い、またはそれらと同一の放射パワーおよび輝度を提供し得る。
[0066] 一実施形態において、自発光型コントラストデバイスは、必要な数より多い個別アドレス可能素子102を備えて、別の個別制御可能素子102が誤動作する、または適正に動作しない場合に、「冗長な」個別制御可能素子102が使用されることを可能にする。それに加えて、または、その代わりに、個別アドレス可能素子の第1セットを特定の周期に対して使用することができ、そして、第1セットが冷却する間に第2セットを別の周期に対して使用することができるので、冗長な個別アドレス可能素子は、個別アドレス可能素子に対する熱負荷を制御する利点を有し得る。
[0067] 図3の構成と同様に、図6は、複数のVECSELまたはVCSEL4を用いる光学コラムの(レンズ14、18を外周部に備えた)回転フレーム8の高度に概略的な斜視図である。複数のVECSELまたはVCSEL4からの複数のビームがレンズの1つに入射し、例えば、基板テーブル2によって保持された基板17またはドナー構造208のターゲット部分上に投影される。一実施形態において、ビームは、複数の行または列を備えるアレイに配置され、各行または列は直線上に複数のビームを有する(例えば図10を参照。一方、図6は、そのような2次元ビームアレイを示しており、ビームは2次元ビーム構成が図6では見えないほど互いに近接している。2次元構成については図10を参照)。したがって、複数のVECSELまたはVCSEL4は、複数の行または列に同様に配置されてよく、図10に示すように、各行または列は直線上に(例えば、単一の基板上に配置された)複数のVECSELまたはVCSELを有する。一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSEL4は、ビーム構成とは異なるように配置されてよく、光学素子(例えば、本明細書に記載のミラー30)は、複数のVECSELまたはVCSEL4の出力の空間構成をターゲット部分におけるビームの空間構成に変換し得る。例えば、図6において、複数のVECSELまたはVCSEL4はX−Y平面で放出するように描かれ、ビームは偏向してZ方向に進む。しかし、複数のVECSELまたはVCSEL4は、図6に示すものとは異なる向きに配置されてよく(例えば、図7および図8を参照)、ビームは全く変更しなくてよい、または異なる角度で偏向してよい。さらに、5つのVECSELまたはVCSELの3つの行が図6に示されているが、行および列の数は異なり得る(例えば、10行および10列のVECSELまたはVCSEL)。
[0068] 回転可能フレームは、アクチュエータ(図示せず)によって軸10を中心として回転可能である。回転可能フレーム8の回転の結果として、図10を参照して以下により詳細に説明するとおり、ビームは連続するレンズ14、18(フィールドレンズ14および結像レンズ18)に入射し、各連続するレンズに入射し、偏向し、それによってターゲット部分の表面の一部に沿って進行する。一実施形態において、各ビームは、各放射源、すなわち自発光型コントラストデバイス、例えば、VECSELまたはVCSEL(図6には具体的に示されていない)によって生成される。図6に示す構成において、ビームは、ビーム間の距離を低減させるために、セグメントミラー30によって偏向し、まとまり、それによって、多数のビームが同一のレンズを通って投影され、かつ解像度要件を達成することが可能になる。
[0069] 回転可能フレームが回転すると、ビームは連続するレンズに入射し、レンズがビームによって照射されるたびに、レンズの表面上でビームが入射する場所が移動する。ビームは、ビームのレンズに対する入射の場所によって(例えば異なる偏向で)異なるように投影されるので、ビームは(例えば基板に到達する際に)、後続のレンズが通過するたびにスキャン動作を行うことになる。この原理を、図10を参照してさらに説明する。
[0070] 図7は、複数80のVECSELまたはVCSEL81が放射源として用いられる実施形態を示している。上述のとおり、VECSELまたはVCSELは、対応する複数のレーザダイオードよりかなり小さいピッチで直接に放射を放出するように構成することができる。結果として、その後の光学縮小が低減し得る。一実施形態において、放射ビーム当たりの出力パワーを増加させるために、VECSELまたはVCSELのグループをまとめて用いて1つの出力放射ビーム82の放射に寄与し得る。例えば、2つのVECSELまたはVCSELの出力は、1つの出力放射ビーム82に合成され得る。光学システム76を設けて、複数のVECSELまたはVCSELの放射78を各グループから単一の出力放射ビーム82に変換する。こうして、VECSELまたはVCSELのアレイが複数のビームを提供するだけでなく、複数のVECSELまたはVCSELの出力が合成されて複数のビームのそれぞれの単一の放射ビームを形成し得る。これによって、さらなる冗長性がもたらされ得る。例えば、各単一のビームが複数のVECSELまたはVCSELに関連付けられるので、VECSELまたはVCSELの1つの誤動作または動作不良の際に、他のVECSELまたはVCSELは、所望の放射パワーおよび輝度に近いパワーおよび輝度を提供することができる。上述と同様に、このシナリオのVECSELまたはVCSELの出力は、定常状態での一部の動作能力で動作して、冗長性を可能にし得る。すなわち、VECSELまたはVCSELの1つ以上の誤動作または動作不良の際に、残りのVECSELまたはVCSELはより高い能力で動作して適切な出力および輝度を可能にし得る。
[0071] 次に、VECSELまたはVCSELから直接の、または光学システム76からの放射ビーム82の出力は、可動レンズシステム68に供給され、この可動レンズシステム68は、所望のピッチのビームを、例えば基板テーブル2上のレンズシステム68の下方で移動しているターゲット上に投影するように構成される。図1〜図6に示すタイプの実施形態に適用される場合、可動レンズシステムは、レンズ14および18を備え得る。
[0072] 一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSEL80からの出力放射ビーム82は、450nm以下の波長を有する。このように、そのような実施形態において、周波数逓倍デバイスは、リソグラフィに好適な放射を生成するために必要とされない場合がある。一実施形態において、そのような機能は、GaNベースのVECSELまたはVCSELを用いて達成される。一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、約405nmの波長を有する放射を出力するように構成される。
[0073] 一実施形態において、複数のVECSELまたはVCSEL80からの出力放射ビーム82は、700〜1,150nmの波長を有する。一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、GaAsベースのVECSELまたはVCSELである。一実施形態において、ビーム82は、例えば、各VECSELまたはVCSELユニットまたはVECSELまたはVCSELユニットのグループに組み込まれた周波数逓倍デバイスによって低波長に変換され得る。
[0074] 図8は、VECSELまたはVCSEL81が、約405nmの波長を有する放射をターゲット部分に提供するようにシステムにおいて構成される実施形態を示している。そのような実施形態の例において、VECSELまたはVCSEL81は、例えば約810nmの波長を有する放射92を放出するように構成される。図示の実施形態において、周波数逓倍デバイス64およびフィルタ74を用いて、リソグラフィに好適な波長を有する複数の放射ビーム82を提供する。このタイプの例示的な実施形態において、VECSELまたはVCSELは、700nm〜1,500nmの範囲で、例えば、810nmで放射を放出するように構成される。一実施形態において、VECSELまたはVCSELは、GaAsベースのVECSELまたはVCSELである。そして、周波数逓倍デバイス64およびフィルタ74から出力された放射ビーム82は、レンズシステム68の下方で移動している例えば基板テーブル2上のターゲット上に所望のピッチのビームを投影するように構成された可動レンズシステム68に対して提供される。図1〜図6に示すタイプの実施形態に適用される場合、可動レンズシステムは、レンズ14および18を備え得る。
[0075] 図9は、組み込まれた周波数逓倍デバイス102を備える(Princeton Optronicsによって製造された)例示的なVECSELユニットを示している。この例において、周波数逓倍デバイスは、PPLN(周期的分極反転ニオブ酸リチウム)の変換結晶を備える。VECSELは、反射防止誘電体コーティング106を有する低ドープGaAs基板104を備える。領域108は、部分反射のn型分布ブラッグ反射器(DBR)上に成長した量子井戸の積層を備える。高反射のp型DBRミラーが構造に対して追加されて、内部光共振器を形成する。任意選択的に熱シンクに接続される熱スプレッダ110を設けて熱を除去する。放射112は、デバイスの基板側から出力される(底部放出)。光学素子114(例えば、レンズまたはマイクロレンズアレイ)は、放出された放射をPPLN結晶に集束させる。この例において、外部共振器が、ガラスミラー116および部分反射誘電体コーティング118によって形成されて、レーザ処理のフィードバックを提供する。長さ10mmの周期的分極PPLN結晶が、第2高調波発生結晶として用いられる。周期的分極処理は、基本波980nmの波長と第2高調波490nmの波長との間の位相整合を維持し、長い変換領域を提供する。内部共振器パワーを向上させるために、誘電体コーティング118は、基本波の波長で高い反射性を有し、第2高調波の波長で部分的な透過性を有する。
[0076] 一実施形態において、複数80のVECSELまたはVCSELは、個別アドレス可能アレイに設けられる。一実施形態において、個別のVECSELまたはVCSEL間の平均隔離距離は、1,000ミクロン以下である。一実施形態において、平均隔離距離は、300〜500ミクロンである。
[0077] 図4と同様に、図10は、図6、図7、または図8の光学コラムのフレーム8または光学システム68の一部によるターゲット部分上への投影の高度に概略的な上面図である。ビームの第1セットをB1と表記し、ビームの第2セットをB2と表記し、ビームの第3セットをB3と表記する。図4のビームと異なり、ビームのセットB1、B2、B3は、複数のVECSELまたはVCSELからのビームの2次元アレイを備える。すなわち、図4に示すようなビームの単一のラインではなく、ビームの2次元アレイが存在する。5つのビームの3つの行が図10に示されているが、行および列の数は異なり得る(例えば、10行および10列のビーム)。
[0078] 図4のように、ビームの各セットが回転可能フレーム8のそれぞれのレンズセット14,18を介して投影される。回転可能フレーム8が回転すると、ビームB1はスキャン動作において例えば基板17のターゲット部分上に投影され、それによって領域A14をスキャンする。同様に、ビームB2は領域A24をスキャンし、ビームB3は領域A34をスキャンする。対応するアクチュエータによる回転可能フレーム8の回転と同時に、基板17および基板テーブルは、方向D(図2に示すようなX軸に沿ってよい)に移動し、それによって領域A14、A24、A34のビームのスキャン方向に実質的に垂直に移動する。第2アクチュエータによる方向Dの移動(例えば、対応する基板テーブルモータによる基板テーブルの移動)の結果として、回転可能フレーム8の連続するレンズによって投影される際に連続するスキャンのビームが投影されて互いに実質的に隣接し、結果として、各連続するスキャンのビームB1に対する領域A11、A12、A13、A14(図10に示すように、すでにスキャンされている領域A11、A12、A13および現在スキャンされている領域A14)と、ビームB2に対する領域A21、A22、A23、A24(図10に示すように、すでにスキャンされている領域A21、A22、A23および現在スキャンされている領域A24)と、ビームB3に対する領域A31、A32、A33、A34(図10に示すように、すでにスキャンされている領域A31、A32、A33および現在スキャンされている領域A34)が実質的に隣接する。それによって、回転可能フレーム8が回転する間に、基板表面の領域A1、A2、およびA3は、方向Dの基板の移動の範囲に含まれ得る。同一のレンズを介して複数のビームを投影することによって、基板全体を(回転可能フレーム8の同一の回転速度で)より短い時間フレームで処理することが可能になる。レンズの通過ごとに、複数のビームが例えば基板のターゲット部分を、各レンズを介してスキャンし、それによって連続するスキャンに関して方向Dの変位を増加させることが可能になるからである。一実施形態において、ビームは、各ビームが重なる、または隣接するビームのスキャン経路に接するように配置される。一実施形態において、各領域A11、A12等は、約12mmの幅W1および約6ミクロン(例えば、6.4ミクロン)のスリット高さS1を有する。
[0079] 同一のレンズを介して一度に複数のビームを投影することの代わりに、または、そのことに加えて、インタレース技術を使用することができるが、より厳密なレンズ間の整合が求められ得る。このように、レンズの1つを介して一度にターゲット部分上に投影された少なくとも2つのビームは、相互間隔を有し、装置は、第2アクチュエータを動作させて基板を光学コラムに対して移動させて、次の投影のビームが間隔に投影されるように配置され得る。
[0080] 方向Dにおいてグループ内の連続するビーム間の距離を低減させ(それによって、例えば方向Dのより高い解像度を達成する)ために、方向Dに関してビームは互いに斜めに配置され得る。図10に示すように、ビームスポットのアレイの各行または列のビームスポットは、互いに対して斜めに配置され得る。
[0081] 間隔は、例えば、図6に示すようなセグメントミラー30を光路に設けることによって低減されてよく、各セグメントは、ビームのそれぞれを反射し、セグメントは、ミラーに入射するビームとビームとの間の間隔に関して、ミラーが反射したビームとビームとの間の間隔を低減させるように配置される。そのような効果は、複数の光学ファイバによって達成されてもよく、ビームの各々はファイバのそれぞれに入射し、ファイバは、光路に沿って、光学ファイバの上流のビーム間の間隔に関して、光学ファイバの下流のビーム間の間隔を低減させるように配置される。
[0082] さらに、そのような効果は、ビームのそれぞれを受ける複数の入力を有する集積光導波路回路を使用して達成され得る。集積光導波路回路は、光路に沿って、集積光導波路回路の上流のビーム間の間隔に関して、集積光導波路回路の下流のビーム間の間隔を低減させるように配置される。
[0083] 本明細書に記載の実施形態では、個別アドレス可能素子(例えば、VECSELまたはVCSEL)を制御するコントローラが提供される。例えば、個別アドレス可能素子が放射放出デバイスである例では、コントローラは、個別アドレス可能素子をONまたはOFFにする時を制御し、個別アドレス可能素子の高周波変調を可能にし得る。コントローラは、個別アドレス可能素子の1つ以上によって放出される放射の出力を制御し得る。コントローラは、個別アドレス可能素子の1つ以上によって放出される放射の強度を変調し得る。コントローラは、個別アドレス可能素子のアレイのすべてまたは一部の強度の均一性を制御/調整し得る。コントローラは、個別アドレス可能素子の放射出力を調整して結像エラー、例えば、エタンデュおよび光学収差(例えば、コマ収差、非点収差など)を補正し得る。
[0084] 図11は、粒子の焼結を含む追加的製造プロセスの一実施形態を示している。図11を参照すると、一実施形態において、1つ以上のVECSELまたはVCSELからの1つ以上の放射ビーム200が、基板17(例えば、ガラスまたはシリコン基板)に塗布された粒子212を含む層上に集束する。ビーム200は、局所的な熱源として機能して、層(すなわち、粒子)の選択的な局所溶融/焼結を誘起し、それによって、冷却の際、パターンの一部210を形成する。一実施形態において、ビーム200および/または基板17は、互いに対して移動して、層212の1つ以上の部分の選択的焼結を介して所望のパターンを形成する。一実施形態において、層の1つ以上の部分の実質的に完全な焼結が行われ得る。あるいは、一実施形態において、層(すなわち、粒子)の1つ以上の部分は部分的に焼結される。そのような場合、層の焼結されない部分が除去されるときに層の1つ以上の部分は、基板に付着し、「流出」しない。第2ステップ(例えば、炉での残存層の焼成、または残存層のパターン非形成ビームへの全面露光)で、層の部分的に焼結された1つ以上の部分を、例えば実質的に完全に焼結するように、さらに焼結する。
[0085] 一実施形態において、粒子は、金属、例えば、銀などの導電金属である。一実施形態において、粒子は、1〜900ナノメートルのサイズ(例えば、直径)の範囲から、または1〜50ナノメートルのサイズの範囲から選択される。一実施形態において、粒子は、溶媒中に懸濁させてよく、この混合物を基板2上に塗布する(例えば、スピンコートする)。次に、溶媒を蒸発させて、粒子を含む膜212を残す。任意選択的に、ビーム200を強化する、および/または層212の材料の流出を制限するように、膜214(例えば、PDMS)が層212上に塗布され得る。一実施形態において、可動フレーム8または可動レンズシステム68を用いてビームを付与する。上述のとおり、一実施形態において、1つ以上のVECSELまたはVCSELの未処理の出力は、層212に付与され得る。ビーム処理が完了すると、層212の残存する溶融されていない部分は、例えば溶媒の塗布によって除去されて、ビーム処理された(金属)パターンが残り得る。このように、本明細書におけるターゲット部分に対する言及は、層212上のターゲット部分に対する言及であり得る。
[0086] 一実施形態において、可動フレーム8または可動レンズシステム68は、図5および/または図11の実施形態に対して使用されない。
[0087] デバイス製造方法に従って、デバイス、例えば、ディスプレイ、集積回路、または他のアイテムが、パターンが投影された基板から製造され得る。
[0088] 装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体(例えば水)によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってよい。また、装置内の別の空間(例えば、パターニングデバイス/モジュレータと投影システムとの間)に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
[0089] 本明細書において、IC製造におけるリソグラフィ装置または露光装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置または露光装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック(通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール)、メトロロジーツール、および/またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ICを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0090] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、回折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか1つまたはこれらの組合せを指すことができる。
[0091] 一実施形態は、上記に開示した方法を表す1つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体(例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光学ディスク)の形態であってもよい。
[0092] さらに、特定の実施形態および例を説明してきたが、本発明は具体的に開示された実施形態を超えて代替的な実施形態および/または本発明の使用法ならびにその明らかな変更形態および等価物に適用されることは当業者には明らかであろう。さらに、多数の変形形態を図示し詳述してきたが、本開示に基づいて本発明の範囲に収まる他の変更形態が、当業者には容易に明らかであろう。例えば、各実施形態の具体的な特徴および態様の様々な組合せまたは副次的な組合せも可能であり、本発明の範囲内である。したがって、本発明の多様な形態を形成するために、開示された実施形態の様々な特徴および態様を互いに組み合わせる、または交換できることを理解されたい。
[0093] このように、様々な実施形態について上に説明してきたが、上記実施形態は例示に過ぎず、限定的なものではないことを理解されたい。本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の形態および内容を様々に変更できることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上記のいかなる例示的な実施形態によっても限定されず、以下の請求の範囲とそれらの等価物によってのみ定義されるものである。
[0094] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本発明に変更を加えてもよい。
Claims (47)
- 基板を保持する基板ホルダと、
電磁放射を放出する複数の放射源を備えるモジュレータであって、所望のパターンに従って変調された前記放射の複数のビームにターゲット部分を露光する、モジュレータと、
前記変調されたビームを前記ターゲット部分上に投影し、かつ前記複数のビームを受ける光学素子のアレイを備える投影システムと、
前記ターゲット部分の露光中、前記複数の放射源に対して前記光学素子のアレイを移動させるアクチュエータと、を備え、
前記複数の前記ビームの2次元アレイが、前記複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、
露光装置。 - 複数のビームを提供する複数の放射源を有するプログラマブルパターニングデバイスと、
前記複数の放射源から前記放射ビームを受け、かつ前記ビームをターゲット部分および基板に向けて投影する光学素子を有する可動フレームであって、前記光学素子は屈折光学素子である、可動フレームと、備え、
前記複数の前記ビームの2次元アレイが、前記複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、
露光装置。 - 前記基板は、放射感応性基板であり、
前記光学素子は、前記ビームを前記基板の前記ターゲット部分上に投影する、請求項1または2に記載の装置。 - 使用中、前記複数の放射源から前記基板への光路に位置するドナー構造であって、前記ドナー構造から前記基板上に移動可能であり、かつ前記ビームが衝突するドナー材料層を支持する、ドナー構造をさらに備える、請求項1または2に記載の装置。
- 前記基板は、粒子を含む層を備え、
前記光学素子は、前記ビームを前記基板の前記ターゲット部分上に投影させて前記層の少なくとも一部を焼結する、請求項1または2に記載の装置。 - 前記移動は回転を含み、および/または、前記移動は前記ビームを変位させる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光学素子のアレイは、前記複数の放射源に対して回転する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 各光学素子は、前記複数の放射源から前記ターゲット部分への、前記複数の前記ビームの前記2次元アレイのビームパスに沿って配置された少なくとも2つのレンズを備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光学素子のアレイは、2次元アレイに配置される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、2次元アレイに配置される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、複数のVECSELまたはVCSELを備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、複数のマイクロLEDを備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
- 基板を保持する基板ホルダと、
放射のビームを提供するVECSELまたはVCSELと、
使用中、前記VECSELまたはVCSELから前記基板への光路に位置するドナー構造であって、前記ドナー構造から前記基板上に移動可能であり、かつ前記ビームが衝突するドナー材料層を支持し、前記ビームは周波数逓倍されない、ドナー構造と、
前記ビームを前記ドナー材料層上に投影する投影システムと、を備える、
露光装置。 - 前記ドナー材料は、金属である、請求項13に記載の装置。
- 前記ドナー構造は、前記ドナー材料層を移動または変位させる、請求項13または14に記載の装置。
- 所望のパターンに従って変調された複数のビームに前記ターゲット部分を露光するモジュレータであって、前記複数のビームを提供する複数のVECSELまたはVCSELを備える、モジュレータをさらに備える、請求項13〜15のいずれか1項に記載の装置。
- 所望のパターンに従って変調された複数のビームを提供する複数の放射源と、
前記複数のビームを受ける光学素子のアレイと、
前記複数のビームの提供中、前記ビームに対して前記光学素子のアレイを移動させるアクチュエータと、を備え、
前記複数の前記ビームの2次元アレイが、前記複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、
プログラマブルパターニングデバイス。 - 前記光学素子のアレイは、2次元アレイである、請求項17に記載のデバイス。
- パルス信号を前記複数の放射源に提供して前記複数の放射源を変調するコントローラをさらに備える、請求項17または18に記載のデバイス。
- 前記移動は回転を含み、および/または、前記移動は前記ビームを変位させる、請求項17〜19のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記複数の放射源は、複数のVECSELまたはVCSELを備える、請求項17〜20のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記複数の放射源は、複数のマイクロLEDを備える、請求項17〜20のいずれか1項に記載のデバイス。
- 所望のパターンに従って変調された放射の複数のビームを、前記放射を提供する複数の放射源を用いて提供することと、
前記複数のビームを受ける光学素子のアレイを用いて、前記複数のビームをターゲット部分上に投影することと、
前記投影中、前記ビームに対して前記光学素子のアレイを移動させることと、を含み、
前記複数の前記ビームの2次元アレイが、前記複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、
デバイス製造方法。 - パターンに従って変調された複数のビームを提供する複数の放射源を変調することと、
前記複数の放射源から前記放射ビームを受ける光学素子を有するフレームを移動させることと、
前記光学素子からターゲット部分および基板に向けて前記ビームを投影することであって、前記光学素子は屈折光学素子であることと、を含み、
前記複数の前記ビームの2次元アレイが、前記複数の光学素子の単一の光学素子で結像される、
デバイス製造方法。 - 前記基板は、放射感応性基板であり、
前記光学素子は、前記ビームを前記基板の前記ターゲット部分上に投影する、請求項23または24に記載の方法。 - 前記複数の放射源から前記基板への光路に位置するドナー構造であって、前記ドナー構造から前記基板上に移動可能であり、かつ前記ビームが衝突するドナー材料層を支持する、ドナー構造をさらに備える、請求項23または24に記載の方法。
- 前記基板は、粒子を含む層を備え、
前記光学素子は、前記ビームを前記基板の前記ターゲット部分上に投影させて前記層の少なくとも一部を焼結する、請求項23または24に記載の方法。 - 前記移動は回転を含み、および/または、前記移動は前記ビームを変位させる、請求項23〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光学素子のアレイは、前記ビームに対して回転する、請求項23〜28のいずれか1項に記載の方法。
- 各光学素子は、前記複数の放射源から前記ターゲット部分への、前記複数の前記ビームの前記2次元アレイのビームパスに沿って配置された少なくとも2つのレンズを備える、請求項23〜29のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の放射源は、2次元アレイに配置される、請求項23〜30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の放射源は、複数のVECSELまたはVCSELを備える、請求項23〜31のいずれか1項に記載の方法。
- VECSELまたはVCSELを使用して放射のビームを提供することと、
前記ビームを材料のドナー層のターゲット部分上に投影することであって、前記ドナー層は前記VECSELまたはVCSELから基板への光路に位置するドナー構造によって支持され、前記ビームは周波数逓倍されないことと、
前記ビームが衝突する前記ドナー層からの前記材料を、前記ドナー構造から前記基板上に移動させることと、を含む、
デバイス製造方法。 - VECSELまたはVCSELを使用して放射のビームを提供することと、
前記ビームを材料の粒子を含む層のターゲット部分上に投影することであって、前記層は基板上に位置し、前記ビームは前記粒子を焼結して前記基板上にパターンの一部を形成することと、を含む、
デバイス製造方法。 - 前記ドナー構造を使用して、前記ドナー層を移動または変位させることをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 前記材料は、金属である、請求項33〜35のいずれか1項に記載の方法。
- 所望のパターンに従って、複数のVECSELまたはVCSELによって提供された複数の放射のビームを変調することと、
前記変調されたビームを前記ターゲット部分上に投影することと、をさらに含む、
請求項33〜36のいずれか1項に記載の方法。 - 基板を保持する基板ホルダと、
電磁放射を放出する複数の放射源を備えるモジュレータであって、所望のパターンに従って変調された前記放射の複数のビームにターゲット部分を露光し、前記放射源は2,000ミクロン以下のピッチで配置される、モジュレータと、
前記変調されたビームを前記ターゲット部分上に投影し、かつ前記複数のビームを受ける光学素子のアレイを備える投影システムと、
前記ターゲット部分の露光中、前記複数の放射源に対して前記光学素子のアレイを移動させるアクチュエータと、を備える、
露光装置。 - 複数のビームを提供する複数の放射源を有するプログラマブルパターニングデバイスであって、前記放射源は2,000ミクロン以下のピッチで配置される、パターニングデバイスと、
前記複数の放射源から前記放射ビームを受け、かつ前記ビームをターゲット部分および基板に向けて投影する光学素子を有する可動フレームと、を備える、
露光装置。 - 前記複数の前記ビームの2次元アレイが、単一の光学素子で結像される、請求項38または39に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、2次元アレイに配置される、請求項38〜40のいずれか1項に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、複数のVECSELまたはVCSELを備える、請求項38〜41のいずれか1項に記載の装置。
- 前記複数の放射源は、複数のマイクロLEDを備える、請求項38〜41のいずれか1項に記載の装置。
- フラットパネルディスプレイの製造における前記請求項に記載の発明の1つ以上の使用。
- 集積回路の製造における前記請求項に記載の発明の1つ以上の使用。
- 前記請求項に記載の発明のいずれかを使用して製造されたフラットパネルディスプレイ。
- 前記請求項に記載の発明のいずれかを使用して製造された集積回路デバイス。
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