JP2718421B2

JP2718421B2 - 画像投射装置

Info

Publication number: JP2718421B2
Application number: JP6174227A
Authority: JP
Inventors: ポウル・ウィリアム・コテウス; ダグラス・セイモア・グッドマン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: US5461455A; JPH0786157A; EP0643335A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像などのパターン光
を、３次元物体の表面に投射することに関し、特にリソ
グラフィによって導電体を形成するために、固体電子装
置の表面にパターンを投射することに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】多面体などの３次元物体の異なる表面
に、光に反応する処理を行なうためのパターンを生成す
る場合、物体の配置を変えることなく各面にパターンを
生成することが有利である。例えば固体電子装置の分野
において上述のようなパターンの生成が行なわれ、多面
体の表面に配線が形成される。この配線は複数の集積回
路部材に対して行なわれ、そしてこれらの集積回路は、
積み重ねられ、全体は多面体の形状となっている。この
ような配線を形成する標準的な従来の方法では、個別に
投射するか、あるいは接触印刷によって、各表面ごとに
個別に、配線画像のフォトリソグラフィによる導電体形
成を順次、行なっている。導電体の密度が高く、また、
導電体パターンが面間で相互に関連している場合、多面
体集積回路スタックの配置を変えて、各面ごとに個別に
フォトリソグラフィによる導電体の形成を行なうには、
細心の注意が必要であり、かつ製造コストの上昇を伴
う。

【０００３】電子装置の分野において、３次元でフォト
リソグラフィの処理を行なうことに関していくつかの試
みがなされている。

【０００４】米国特許第５，００１，０３８号明細書に
は、印刷回路製造の分野で、表面の高さが異なることに
対して、基準面に対して高さの異なる複数のマスクを用
いて対処することが記述されている。

【０００５】日本国特許資料３１８３１１５Ａに
は、半導体製造の分野で、マスク・パターンの傷に対し
て、２つ以上のマスクを、基板に投射すべき光の経路に
配置して対処することが記述されている。

【０００６】一つの３次元物体の各面に、物体の配置を
変えることなく、画像を同時に投射出来ることは有用で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、化学
的変化、光堆積、ならびにアブレーションなどの感光反
応を起こさせる光のパターンを投射する技術を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】３次元物体のすべての表
面に対し、光学システムを通じて画像を投射する。この
光学システムでは、光は、各表面に対するマスク・パタ
ーンを通過させ、マスク・パターンを通過した光は各表
面にフォーカスさせ、傾斜ミラーによって画像を、直接
投射を行なう表面以外の表面に投射し、そして、複数の
平坦焦点レベルを生成して、マスク・パターンを基本的
に二重に、しかし重ならないように設けられるようにす
る。集積回路の多面体スタックの上面およびすべての側
面に対する、導電体のこの同時パターンニングについて
記述する。

【０００９】

【実施例】本発明は、３次元物体の各面に画像を投射す
ることを可能とするものである。投射は上面に対して行
ない、また反射体を通じて他の面に対して行なう。本発
明では、照明はマスク・アセンブリを通じて行ない、物
体の上面に対するマスク・パターンは高い位置に配置
し、他の面に対するマスク・パターンは、それより低
い、少なくともある一つの高さに配置し、それらは物体
に、より接近させて配置するが、上記高い位置より、物
体の高さおよびレンズに関連した距離だけ離す。そし
て、上位のマスク・パターンを通過する光が、下位のマ
スク・パターンを通過しないようにする。上位のマスク
・パターンを通過する光は、物体の上面に直接焦点を結
ばせ、下位のマスク・パターンを通過する光は、傾斜ミ
ラー・アセンブリを通じて焦点を結ばせる。直接投射の
ためのマスク・パターンは、物体の展開画像の中心付近
に配置することが望ましい。

【００１０】本発明について、ここでは多面体の表面に
投射する場合をもとに説明するが、当業者にとって、こ
こに示す原理に従って他の３次元の形状に対して応用す
ることは容易であろう。

【００１１】本発明の要素について図１を参照して説明
する。図１は、物体の上面および側面の一つに画像パタ
ーンを同時に投射する場合の、マスク・パターンの位置
および光の経路を示す模式図である。

【００１２】図１を参照すると、従来よりよく知られて
いる整合照明システムからの光１によって、マスク・ア
センブリ２を通じてテレセントリック照明が得られる。
マスク・アセンブリ２は上位レベル３および下位レベル
４を有している。レベル３，４における材料は透明であ
り、マスク・パターンはそれらによって支持される。マ
スク・アセンブリは、物体７の上面に対するマスク・パ
ターン５と、物体７の側面９に対するマスク・パターン
８とを有している。マスク・パターンの面積は、物体上
の投射面積と同じであり、何らかのレンズによって調整
する。

【００１３】マスク・アセンブリ２は第１の特徴を有し
ている。すなわち、レベル３，４における垂直方向の間
隔Ｓは、レンズの物体側の基準レベル１１（ミラー１４
で反射されない場合の焦点位置）から、物体７の上面６
までの距離Ｓ′に一致する。

【００１４】マスク・アセンブリ２は第２の特徴を有し
ている。すなわち、マスク・パターン５，８の水平方向
のずれは、光１に、より近いマスク・パターン５を通過
する光が、光１からより遠いマスク・パターン８を通過
できないようにするものとなっている。この水平方法の
ずれはＨによって表している。実際には、Ｓは小さく、
マスク・パターン５からの光の拡散はほとんどないの
で、これらのマスク・パターンは重ならない程度に隣接
させることができる。レベル４には、大きさがＨの不透
明領域１３を配置して、上側マスク・パターン５を通過
した光が、下側マスク・パターン８を通過しないように
できる。寸法Ｈはまた、傾斜ミラー１４で反射して物体
７の側面９に焦点を結ぶ光が、物体７の上面６に入射し
ないようなものとする。

【００１５】マスク・パターン５，８を通過した光はそ
れぞれ、上面６に焦点を結び、また傾斜ミラー１４で反
射して側面９上に焦点を結ぶ。

【００１６】図１では、符号１０を付したレンズ要素を
通じて投影が行なわれる。

【００１７】レンズ１０は、それを通過した光が物体７
の上面６にフォーカスするように配置する。図には説明
のため、マスク・パターン５を通過した一つの光点から
の光束１５と、それに対応する、レンズ１０からの光束
１５′とを示した。また、マスク・パターン８を通過し
た一つの光点からの光束１６と、それに対応する、レン
ズ１０からの光束１６′とを示した。

【００１８】レンズ１０は従来より知られている“無限
焦点”の“ダブリ・テレセントリック”タイプのもので
あり、このレンズに、その軸と平行に入射した光束は、
レンズの軸と平行にレンズから出射する。

【００１９】光束１６′は、側面９の展開画像１２上に
フォーカスされており、傾斜ミラー１４で反射して物体
７の側面９上にフォーカスする。傾斜ミラー１４が基準
レベル１７に対して成す角Ａは、傾斜ミラー１４が物体
７の側面９に対して成す角Ｂと同じである。言い替える
と、傾斜ミラーは、反射光が焦点を結ぶべき面と、基準
レベル１７（この図では、物体の底面と同じ高さ）とに
対して同じ角を成している。

【００２０】傾斜ミラーでの反射により、パターンは反
転する。これを矢印によって示す。マスク・パターン５
の矢印１８と、物体７の上面６への直接投影の矢印１９
は同じ方向となっているが、パターン８の矢印２０と、
傾斜ミラー１４での反射後の側面９への投影の矢印２１
とは方向が反対になっている。マスク・パターン５，８
は、標準的な電子ビームあるいは他のリソグラフィの技
術によって、レベル３，４の透明支持部材上に書き込む
が、その際、パターンの反転は自由に行なえ、また必要
な寸法変更も行なえる。

【００２１】傾斜ミラー１４は一般に、物体サイズの展
開画像より大きいものとする。反射のために必要な光を
充分に捕捉できる大きさとする必要がある。このミラー
は物体７に隣接して配置するが、物体７を配置するため
の隙間だけ離す。またそれによって、必要な場合には、
物体７の上部６が、ミラー１４で反射すべき光に対して
障害となることを防いでいる。

【００２２】図２は、物体７の、傾斜ミラー１４に隣接
する側面９の部分を模式的に示す側面図である。図には
また、図１の要素１６′などの上側および下側の光束２
５，２６の反射も示した。

【００２３】図２において、傾斜ミラー１４は、距離Ｄ
だけ物体７の側面９から離れている。それが物体７およ
び／またはミラー１４の配置のための隙間となってお
り、またそれによって、必要な場合には、物体７のいず
れかの部分が、ミラー１４で反射すべき光に対して障害
となることを防いでいる。図２では、光束２５が上面６
に入射するような角度であるとき、そのようなことが生
じる。

【００２４】配置のための距離Ｄの隙間を設けること
は、物体の複数の側部に対する傾斜ミラー・アセンブリ
内に、物体を下から挿入する場合に有用である。図１の
マスク・パターン８に対応するマスク・パターンは、同
じ距離Ｄだけ反対方向にシフトさせる。

【００２５】光束２５は、傾斜ミラー１４上の、側面９
に最も近い部分に最も狭い領域２７を占め、一方、光束
２６は、側面９からより離れた位置でより広い領域２８
を占める。物体の側面から傾斜ミラー上の位置が遠ざか
るにつれて、領域は広くなり、また形が変化する。必要
な反射領域を確保するため、傾斜ミラー１４は、反射に
よる投射を行なうべき表面から遠い部分で広くなってい
る。

【００２６】図３の模式図に、側面９の４つの角におけ
る光束に対して必要な最小反射領域の形を示す。傾斜ミ
ラー１４の、側面９に近い部分は短い辺２９となってお
り、側面９から遠い部分は長い辺３０となっている。必
要な最大の反射領域は、図２の領域２７，２８に対応す
る領域のまわりの点線で囲んだ領域である。

【００２７】図４に、図２の立方体物体７の上面６を示
す模式平面図を示す。図中、傾斜ミラー１４はその側部
２９が、物体７に隣接するように配置されているが、距
離Ｄだけ物体７の側面９から離れている。

【００２８】図５の模式図は、物体の底面に画像を投射
する、２つの傾斜ミラーを用いた場合を示している。こ
の場合、支持するための底面の小領域には描画できな
い。

【００２９】図５では、物体７の底面３１を基準レベル
１７に維持するための支持体が物体７に対して設けられ
ているが、底面３１の大部分は描画のために露出してい
る。支持要素３２の延在部分が支持体の一例であり、こ
れによって物体がレベル１７に支持されている。延在部
分は開口部において物体７の下で短い距離だけ延在して
いる。光束３３は傾斜ミラー３４，３５によって順次、
反射される。すなわち、基準レベル１７の下に好適に配
置した第１の傾斜ミラー３４、およびこのミラーからの
光を受け、そしてその光を物体７の底面３１に焦点を結
ばせるように配置した傾斜ミラー３５によって反射され
る。直列の２つの傾斜ミラーを用いており、マスク・パ
ターンは２回反転されるので、マスク・アセンブリ２の
マスク・パターンと同じとなる。底面３１のためのマス
ク・パターンは、マスク・アセンブリ２のマスク・パタ
ーン８と同じ下位レベル４に、マスク・パターン８から
離して配置する。

【００３０】多面体物体の側面が基準レベルに垂直でな
い場合には、傾斜ミラーと多面体の側面とが成す角が、
傾斜ミラーと基準レベルとが成す角に等しくなるよう
に、傾斜ミラーを配置する。図６の模式図にその例を示
す。物体３５の側面３６は基準レベル１７に対して角Ｅ
を形成している。傾斜ミラー３７は、角Ｆが角Ｇに等し
くなるように配置する。

【００３１】物体の複数の側面が基準レベルに対して異
なる角を形成する場合には、傾斜ミラーを各側面ごとに
配置し、ミラーと側面が成す角、およびミラーと基準レ
ベルが成す角とが等しくなるようにする。また、各側面
に対するマスク・パターンは、マスク・アセンブリの下
位レベルに分離して配置する。この状態を図７の模式図
に示す。物体３８は側面３９を有し、それは基準レベル
１７に対して、同じ物体３８の側面４０が基準レベル１
７に対して成す角度とは異なる角度を形成している。い
ずれの角度も、基準レベル１７を基準にして、９０度で
はない。例として示した光束４１，４２は、図１のマス
ク・アセンブリの同じレベル４に配置した、分離マスク
・パターン（図示せず）を通じて面３９，４０にそれぞ
れ投射される。

【００３２】各側面あるいは平面に対しては、それぞれ
に少なくとも一枚の傾斜ミラーを用いるが、その際、異
なる画像面に対してミラーを配置するか、あるいは基準
レベルにおける同一の画像面に対してミラーを配置する
かを選択することになる。この選択について図８〜図１
０に示す。

【００３３】図８に、側面の各平面に関して、異なる画
像面に対し、それぞれに異なる傾斜ミラーを用いる場合
を示す。図中、物体４３は側面４４を有し、この側面は
平面４５および、それとは異なる平面４６を備えてい
る。第１の傾斜ミラー４７は、画像面として基準レベル
に焦点を結ぶ光束４８が、ミラー４７で反射して表面４
６上にフォーカスするように配置する。第２の傾斜ミラ
ー４９は、異なる画像面として平面５１上に焦点を結ぶ
光束５０が、ミラー４９で反射して表面４５上にフォー
カスするように配置する。上面６から画像面５１までの
距離はＸ′であり、それはＳ′より短い。

【００３４】図９に、画像面５１によるマスク・アセン
ブリ２に対する影響を示す。図中、個別のマスク・パタ
ーンが、光束４８，５０の光路に対して設けられている
が、画像面５１が分離しているので、マスク・アセンブ
リ２におけるマスク・パターンのレベルも分離させなけ
ればならない。マスク・パターン・レベル５２をマスク
・アセンブリ２におけるレベル３とレベル４との間の高
さＸ（図８のＸ′に対応）の位置に追加配置することに
なる。これは、図９の全体の高さＳ（図８のＳ′に対
応）より低い。

【００３５】平面が複数の場合の上記第２の選択では、
同一の画像面上にフォーカスする、各面に対する光に、
２つのミラーを配置することになる。これを図１０に示
す。図中、物体は、平面５４および他の平面５５を備え
た側面５３を有している。第１の傾斜ミラー５６は、例
えば画像面としての展開画像レベル１１にフォーカスす
る光束５８が、ミラー５６で反射し、平面５４上に焦点
を結ぶように配置する。第２の傾斜ミラー５７は、画像
面としての同じ展開画像レベル１１にフォーカスする光
束５９が、ミラー５７で反射し、平面５５上に焦点を結
ぶように配置する。そして、マスク・パターンは、光束
５８，５９の光路に対して個別に設ける。画像面が同じ
であるため、各マスク・パターンは共に、図１のマスク
・アセンブリ２における下位レベル４に配置する。

【００３６】このような選択が可能であるため、装置に
おける光学部品の配置を柔軟に行なうことができる。一
般的に言うなら、本発明を好適に実施して、マスク・レ
ベルの数を出来る限り少なくできよう。物体の側面に対
してのみ傾斜ミラーを通じて投射を行なう画像投射光学
システムでは、マスクはすべて一つのレベルに配置でき
る。

【００３７】本発明の光学システムの一つの長所は、面
の交差端部にもたらされる光の量にある。側面と上面と
の交差部、側面と底面との交差部、ならびに側面どうし
の交差部では、両方の投射によって光が入射し、加算さ
れる。一つの面に対する投射光は、端部で幾分漏れる
が、その漏れた光によって端部領域では光が増強され
る。この長所は特に、交差部で光が散乱される場合に有
効であり、またフォトリソグラフィの場合には、端部に
おいて面の方向が変り、フォトレジスト剤が薄くなる傾
向があるので、有効である。

【００３８】図１のマスク・アセンブリ２における要素
の配列、および材料の選択は極めて柔軟に行なうことが
できる。これについて図１１〜図１３に示す。一般に、
マスク・アセンブリは、距離Ｓだけ離れた２つのレベル
を有している。この距離Ｓは、展開画像面から物体の上
面までの距離Ｓ′に対応している。マスク・パターンは
透明な支持部材によって支持し、これによってマスク・
パターンを光学システム内の適切な位置に配置する。

【００３９】図１１において、アセンブリ２は上部透明
支持部材６０と、下部透明支持部材６１とを備え、これ
らは図１のレベル３，４に対応している。支持部材６
０，６１はスペーサ６２，６３を介して重なっている。
これら透明支持部材６０，６１はガラスとすることがで
きる。物体の上面に直接投射すべきマスク・パターン６
４は、上部支持部材６０の一方の面の図の位置に設け、
アセンブリ２を配置したとき、このマスク・パターンを
通過した光が物体７の上面６に至るようにする。図１１
では、この位置は点線６５によって示す。支持部材６１
における、このマスク・パターン６４下の領域は開口と
なっているが、それは、反射によるロスを低減させ、ま
た迷い光を低減するためである。

【００４０】アセンブリ２の下位レベルには、傾斜ミラ
ーによる反射を通じて、物体の側面および底面に投射す
る画像のマスク・パターンを設けるが、それらは、支持
部材６１上の、支持部材６０上のマスク・パターン６４
と同じ側に設ける。この説明のため、図には２つのマス
ク・パターン６６，６７を示した。パターン６４，６
６，６７は、従来の標準的な技術である電子ビームなど
の描画法により設ける。光が一回または複数回、傾斜ミ
ラーによって反射する場合、そのマスク・パターンは、
直接投射のためのマスク・パターンとは逆の方向で描画
する。マスク・パターンは、支持部材６１上に水平方向
で間隔をおいて配置し、マスク・パターン６４を通過し
た光は一切、マスク・パターン６６，６７の一方または
両方を通過することがないようにする。

【００４１】マスク・パターン上に粒子が存在すると、
光が散乱し、分解能に影響が現れ、その結果、投射画像
に欠陥が生じる。従来より薄膜として知られるシールド
（図示せず）を用い、要素６０，６１の上下でマスク領
域を囲むことにより、欠陥の発生を制限できる。表面に
反射防止のコーティングを施すか、あるいは一方の支持
部材に開口を設けて、他のマスク・パターンへ向かう
光、あるいは他のマスク・パターンからの光が通過する
ようにすれば、光の反射を低減することができる。

【００４２】図１２に、マスク・パターンをすべて内部
に配置したマスク・アセンブリを示す。点線６９を中心
に配置した画像マスク・パターン６８（物体の上面に直
接投射すべきマスク・パターン）は、支持部材７０の下
あるいは内部に設ける。傾斜ミラーによる反射を通じて
投射すべき画像マスク・パターン７１，７２は、パター
ン６８とは逆方向に、支持部材７３の上部あるいは内部
に設ける。図１２の構造では、粒子の存在を大幅に制御
することができる。フォーカスおよび位置合わせにおい
ては、マスク・パターンの光学的な見かけの位置（点線
で示す）を考慮する必要がある。

【００４３】すべてのマスク・パターンを単一の面に描
画できることが有利な場合には、あるマスク・パターン
に対して見かけの位置を与えることができ、それによっ
て寸法Ｓに相当する垂直方向の分離を実現できる。この
状態を図１３に示す。

【００４４】図１３において、マスク・パターン７６，
７７，７８はすべて、図１のレベル３に対応する透明支
持部材７９の下面に描画する。水晶８０，８１のブロッ
クなどの光学的遷移材料を、マスク・パターン７６，７
８に被せて設ける。これによって、図１の下位レベル４
に対応する見かけのレベルに、上記マスク・パターンの
見かけの画像を移動させることができ、あるいは、図９
のレベル５２に対応する中間のレベルに移動させること
ができる。

【００４５】以上、説明を簡潔かつ明瞭なものとするた
め、単一光路の光が反射して一つの面に入射する場合の
マスク・パターンおよび傾斜ミラーの配置について重点
的に光学的に検討してきたが、当業者にとって明らかな
ように、本発明の原理を拡張することは容易であり、ビ
ーム・スプリット・ミラーを用いて、単一のマスク・パ
ターンからの光を分割し、複数の面に投射するようにも
できる。

【００４６】本発明の光パターン投射システムは容易
に、物体の上面および側面への画像投射を行なうプロセ
スおよび装置に変形することができる。傾斜ミラーは、
水平に移動し、かつ取り付けを容易にする部材（傾斜面
を有する）の上に取り付けるか、あるいはコーティング
することができる。そして、それに直交し、垂直方向に
移動するローディング・配置部材を設け、それに対象物
体を交換自在に取り付ける。これについて図１４に示
す。傾斜ミラー８２，８３はそれぞれ、固定部材８４，
８５に取り付けられているか、あるいは研磨面の場合に
はコーティングされている。いずれも水平方向に移動で
き、接近させた場合、それぞれ物体８６から距離Ｄの位
置で制止される。物体８６は支持部材の上に取り付け
る。ワークステーションに対する物体の挿入あるいは取
り外しの際は、支持部材を矢印で示す垂直方向に移動さ
せる。

【００４７】システムの位置合わせは、操作者が、上部
のマスク・パターン支持プレートを移動させて軸を合わ
せ、次に下部のマスク・パターン支持プレート移動させ
て、反射による投射の各側面でのセンタリングを行なう
ことによって達成する。ダイクロイック・ミラーを用
い、そして位置合わせ試料の側面に、長い波長の光を発
生する蛍光塗料を用いた場合、操作者はダイクロイック
・ミラーを通じて蛍光塗料の光をみて位置合わせを行な
うことができる。

【００４８】本発明について、多面体としての立方体に
関して詳しく説明したが、当業者は上述した原理にもと
づいて、その原理を円筒形やピラミッド形など、他の３
次元の形状に適用することもできよう。円筒の場合、高
さは寸法Ｓ′となり、傾斜ミラーは物体を取り囲む円錐
台形となり、パターンはマスク・アセンブリの下位レベ
ルに配置し、そしてマスク・アセンブリの上位レベルに
配置したマスク・パターンを通じて円筒の上面に直接投
射するための部分を円形に囲む領域に配置することにな
ろう。ピラミッド形の場合には、底部から頂点までの高
さは寸法Ｓ′となり、ピラミッドの全直交側面への、マ
スク・アセンブリの上位レベルに配置した単一マスク・
パターンを通じた直接投射か、マスク・アセンブリの下
位レベルに各ピラミッドの側面に対して配置した個別の
マスク・パターンを通過した反射光による、各ピラミッ
ド側面に対する傾斜ミラー投射かを選択することにな
る。

【００４９】当業者が本発明を実施するためのスタート
点とするため、図１５〜図１７に画像投射の一例を示
す。これは、スタック相互接続平面集積回路の立方体パ
ッケージの上面および４つの側面に対して、５０μｍ線
および５０μｍ分離幅の導電体パターンの画像を投射す
るものである。立方体パッケージの上面の面積は１２×
１２ｍｍであり、高さは１９ｍｍである。このような集
積回路チップ・パッケージでは、厚さ１．５ｍｍのチッ
プがスタック状に融合されたものである。相互接続導電
体は、チップの端部に引き出され、パッケージの１９×
１２ｍｍの側面上に幅および間隔が５０μｍの接続パッ
ドのマトリクスを形成している。上面は一般に、同様の
サイズの接続パッドを有するパッケージと相互に接続す
るために用いる。

【００５０】集積回路スタック物体は、従来技術におい
て標準的なフォトリソグラフィの材料によってコーティ
ングし、それによって、露光および現像を通じて、正ま
たは負の標準的導電体パターンを形成する。

【００５１】このようなパッケージでは、ライン幅およ
びライン間隔が狭くなるにしたがって、一回の配置およ
び位置合わせで、立方体である物体の４つの側面および
上面に対して同時に投射でき、レジストの露光が行なえ
ることは、非常に有利なこととなる。

【００５２】図１５は、前記図面により説明した投射シ
ステムの模式側面図であるが、より分かり易く特徴を示
すためのものである。図１６は、図１５の物体および傾
斜ミラーを示す平面図である。図１７は、図１５の物体
および傾斜ミラーを示す斜視図である。

【００５３】図１５〜図１７では、容易に理解できるよ
う、要素の多くに対して図１と同じ参照符号を付けた。
図１５の側面図において、例としてのスタック・チップ
・パッケージは物体７であり、傾斜ミラー１４Ａ〜１４
Ｄ、レンズ１０、ならびにマスク・アセンブリ２が、中
心軸９０のまわりに位置合わせされている。物体７の高
さは１９ｍｍであり、それは図１の寸法Ｓ′に対応して
いる。物体７の上面６の面積は１２×１２ｍｍである。
傾斜ミラー１４Ａ〜１４Ｄは、物体７の４つの側面のま
わりに組み立てられている。側面図では、その中の２つ
の傾斜ミラー１４Ａ，１４Ｃを見ることができる。物体
を挿入するためと、光ビームが遮られることを防止する
ため、傾斜ミラーは１ｍｍのオフセットを持たせて配置
されている。図２，図４では、このオフセットは距離Ｄ
である。物体７は立方体であるため、傾斜ミラーは面１
７（側面の展開画像のレベルとなる）に対して４５度の
角度を成している。

【００５４】全フィールドのサイズは、図１６に示すよ
うに、上記オフセットを含めた、全側面の展開画像とな
る。画像を投射するための、満足できる全フィールド・
サイズの寸法は、ほぼ、直径７２ｍｍの円となる。この
サイズのフィールドでは、約１０００×１０００個のピ
クセル、すなわち１０⁶個のピクセルが必要となろう。
半導チップの現在の技術レベルでは、フォトリソグラフ
ィ装置によって１０⁸個のピクセルが可能である。現在
の技術で標準的な、光波長４３６ｍｍによって、本例の
分解能５０μｍを充分達成できる。

【００５５】レンズ１０は従来より知られている“無限
焦点”の“ダブリ・テレセントリック”タイプのもので
あり、このレンズの両表面で、光束は軸９０に平行であ
る。倍率を１とすることにより、マスク・アセンブリ２
におけるマスク・パターンと、物体７の表面に投射する
画像に対して同一のマスク・スケールを用いることがで
き、有利である。

【００５６】マスク・アセンブリ２において、レベル３
の下側の１２ｍｍ×１２ｍｍのマスク・パターン５と、
レベル４の下側の１２ｍｍ×１９ｍｍのマスク・パター
ン８Ａ〜８Ｄ（図１５の側面図ではマスク・パターン８
Ａ，８Ｃのみが見える）とは、ガラス支持部材上の標準
クロム層を電子ビームによってパターンニングすること
によって設ける。

【００５７】傾斜ミラー１４Ａ〜１４Ｄによる反射によ
って画像が反転するので、マスク・パターン８Ａ〜８Ｄ
の方向は、マスク・パターン５とは逆向きとする。レベ
ル４の支持部材の穴９５は、マスク・パターン５を通過
した光に対して障害とならないよう、充分な大きさとす
る。レベル４の支持部材の上面には不透明要素９６〜９
９（側面図では要素９６，９８のみが見える）を配置
し、マスク・パターン５を通過した光が、マスク・パタ
ーン８Ａ〜８Ｄを一切通過しないようにする。それらの
寸法はＨであり、オフセットＤのためのマスク・パター
ンのシフトを含んでいる。

【００５８】現在の技術レベルでは、市販の既存のツー
ルに対して何らかの改良を加える必要があろう。市販の
一つの投射システムはＴＡＭＡＲＡＣＫモデル１６２で
あり、そのレンズ−物体間の有効寸法は、本例に対して
充分なものとなっている。また、１５μｍの分解能およ
び１５０ｍｍのフィールドが得られる。ただし、無限焦
点のダブリ・テレセントリック・レンズに変えるという
装置の改良が必要である。

【００５９】以上、物体のサイズによって決まる、異な
るレベルに配置したマスク・パターンを通じて、３次元
の物体のすべての面に対して、直接または反射によって
画像を投射することについて説明した。

【００６０】リソグラフィを用いる場合を例に、本発明
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、電磁放射パターンの投射一般に応用できる。例
えば、アブレーション、光活性化蒸着、ならびに電磁放
射によって活性化する種々のプロセスにも応用できる。
これらはあくまでも例であり、これに限定されるもので
はない。

【００６１】本発明について特定の実施例をもとに説明
してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。
本発明の範囲内で、本発明の趣旨に従って、種々の修
正、変更、改良を行なうことができよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投射システムにおける、物体、画像パ
ターン、ならびに光の経路の相互関係を表す模式図であ
る。

【図２】傾斜ミラーの大きさ、形、ならびに位置に関す
る光学的考察のための模式図である。

【図３】傾斜ミラーの大きさ、形、ならびに位置に関す
る光学的考察のための模式図である。

【図４】傾斜ミラーの大きさ、形、ならびに位置に関す
る光学的考察のための模式図である。

【図５】物体の底面に画像を投射する場合の２つの傾斜
ミラーを示す模式図である。

【図６】物体の側面が基準面に対して直角でない場合
の、傾斜ミラーの配置および光の経路を示す模式図であ
る。

【図７】物体の側面が基準面に対して直角でない場合
の、傾斜ミラーの配置および光の経路を示す模式図であ
る。

【図８】物体の一側面の各平面に対して個別に傾斜ミラ
ーを用いる場合を示し、異なる展開画像レベルに傾斜ミ
ラーを追加した場合を示す模式図である。

【図９】物体の一側面の各平面に対して個別に傾斜ミラ
ーを用いる場合を示し、図８の追加画像レベルに対する
追加マスク・レベルを示す模式図である。

【図１０】物体の一側面の各平面に対して個別に傾斜ミ
ラーを用いる場合を示し、同じ展開画像レベルにフォー
カスする追加傾斜ミラーを示す模式図である。

【図１１】マスク・アセンブリ部材における画像パター
ンの配置を示す模式図である。

【図１２】マスク・アセンブリ部材における画像パター
ンの配置を示す模式図である。

【図１３】マスク・アセンブリ部材における画像パター
ンの配置を示す模式図である。

【図１４】装置要素の形および移動を示す模式図であ
る。

【図１５】集積回路スタック・パッケージの上面および
４つの側面のそれぞれに画像を同時に投射する場合の、
本発明のシステムにおける要素の相互関係を模式的に示
す側面図である。

【図１６】図１５の傾斜ミラー組み立てを示す平面図で
ある。

【図１７】図１５の傾斜ミラー組み立てを示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１光２マスク・アセンブリ３上位レベル４下位レベル５，８マスク・パターン６上面７物体９側面１０レンズ１１，１７基準レベル１２展開画像１４傾斜ミラー１５，１６光束

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダグラス・セイモア・グッドマンアメリカ合衆国ニューヨーク州ヨークタウンハイツダーンレイプレイス 2616 (56)参考文献特開平１−302722（ＪＰ，Ａ) 特開平４−326717（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−923（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの上面と、底面と、それら
の間の少なくとも一つの側面とを有する３次元物体の複
数の表面への画像投射のための装置において、光源と、マスク・アセンブリと、レンズ要素とを備え、
前記光源からの光が前記マスク・アセンブリ及び前記レ
ンズ要素を経て前記３次元物体に向けられるように配置
されており、前記マスク・アセンブリは第１のマスク・パターン及び
第２のマスク・パターンを、前記第１のマスク・パター
ンを通過した光が前記第２のマスク・パターンを通過し
ないように、かつ前記第２のマスク・パターンを通過し
た光が前記第１のマスク・パターンを通過しないように
互いに水平及び垂直方向に離隔して配置しており、前記レンズ要素は前記第１のマスク・パターンを通過し
た光を前記３次元物体の前記上面に直接フォーカスし、
前記第２のマスク・パターンを通過した光を前記３次元
物体の前記側面に反射ミラーを介してフォーカスするよ
うに配置されており、前記反射ミラーは前記３次元物体の前記側面の近傍に配
置されてなる、画像投射装置。
【請求項２】前記マスク・アセンブリは第１の透明支持
層及び第２の透明支持層の重ね構造体であり、前記第１
の透明支持層は前記第２の透明支持層よりも前記光源に
近くかつ前記第１のマスク・パターンを支持しており、
前記第２の透明支持層は前記第２のマスク・パターンを
支持していることを特徴とする請求項１記載の画像投射
装置。