JPH08507410A - 改良形レーザパターン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザパターン発生装置。本発明のレーザパターン発生装置は加工物516上の放射感応性フィルムを露光して基板上に回路パターンをプリントするためにレーザビーム501を使用する。レーザビームはビームステアリング手段を使用してアラインメントする。レーザビーム501は32本のビームに分割してブラシを形成する。ブラシで回転ポリゴンミラー510の使用を通して加工物516を走査する。ブラシの各々のビームは17の強度値の１つを持つことができる。ビームは音響光学変調器506に与えられる音響光学変調器506信号により変調して発生するパターンを定める。信号はラスタライザ507により作成する。幅広のブラシと物理的なステージパスをなくしたプリント戦略を使用することでプリント速度の増大を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】 改良形レーザパターン発生装置発明の背景 １．発明の分野 本発明は特に集積回路を作製するため、レーザと放射感応性フィルムを用いた パターン生成分野に関する。 ２．従来技術 集積回路の写真製版による製作では、放射粒子エネルギー感応性フィルムを所 定のパターンで露光して回路形状を定めている。ある場合にはエネルギーをパタ ーンを含むマスクを通過させてそれにより半導体上のフォトレジストフィルムを 選別的に露光している。また別の場合にはフィルムがマスク基板上にあって、マ スクを作製する一段階としてフィルムを露光している。更に別の場合には放射エ ネルギー自身の方向を制御してフィルム内のパターンを定めている。これはマス ク（ないしレチクル）を作製する一部として行うことや、半導体ウエハをカバー するレジストフィルムに直接「描画」することもできる。紫外線、可視光線、コ ヒーレント光、Ｘ線、電子ビーム（Ｅビーム）を含むいくつかの放射エネルギー 源が使用されている。 集積回路の写真製版作製システムは本発明の譲受人に譲渡された「レーザパタ ーン発生装置」の名称の米国特許4,796,038号に記述されている。米国特許4,796 ,038号では、レーザビームを当ててレーザビームに対して加工物を移動すること で加工物上に回路パターンを描いている。１本のレーザビームを８本のビームに 分割してブラシを形成している。ビームは多チャネル音響光学変調器（ＡＯＭ） を通過させる。ＡＯＭは回路パターンを定める電気信号を受け取る。ＡＯＭを用 いて加工物上に描くビームの強度を制御する。ステアリングミラーを用いて複数 のビームをズームレンズ構成を通して回転ポリゴンミラーに導く。ステアリング ミラーを用いて加工物の動きに対応してビームを調節、アラインメントする。ズ ームレンズ構成はビームの大きさと配置を調節するためのものである。回転ポリ ゴンミラーは複数のファセットを有し、ビームをラスタ状走査で加工物上に走査 するために使用する。ブラシの連続的走査を通して、加工物上にはストライプパ ターンがプリントされる。ストライプは集積回路パターンの異なる部分を成す。 米国特許4,796,038号のレーザパターン発生装置を実施した市販されている装 置にはオレゴン州ビーバートンのＥＴＥＣシステムズ社が市販しているＣＯＲＥ 2100、2500、2564及びＷＡＦＥＲ ＷＲＩＴＥ-60000がある。 米国特許4,796,038号のレーザパターン発生装置と市販されている実施例は満 足できる結果をもたらしているが、プリント速度の増大が常に望まれている。従 って本発明の主要な目的はプリント速度を増大することである。更にこの速度の 増大は、マルチパス平均化を更に用いることによってパターン誤差を削減するこ とができる。 この種の周知のレーザパターン発生装置は他に限界を有している。その限界は レーザのアラインメントに関係している。レーザアラインメントは非常に重要で あり、レーザアラインメントの変動はプリント過程で様々な誤差をもたらし、不 正確なパターンが発生することになる。レーザビームの方向と結果的なアライン メントはレーザの温度に影響され、一般にレーザは水で冷却している。従って水 温の変動がレーザビームのアラインメントに影響を及ぼすことがある。そのよう な装置は水温をモニタして狭い範囲（例：0.1℃）内に治める水温制御センサを 有している。しかしそのような水温制御システムはパターン発生装置を更に複雑 なものにしており、従って水温制御をそのように正確に維持する必要のない装置 が望ましい。 更にレーザビームのアラインメントの調節は装置のかなりの休止時間を必要と する手動過程であり、必要な休止時間量を最小にしてレーザビームアラインメン トを補正できるような装置を提供することが望ましい。 従来の装置に対する他の改良点は本発明の説明で明らかになろう。要旨 放射エネルギーに感応するフィルムを有する加工物上にパターンを生成する改 良形装置を開示する。レーザを放射エネルギービーム源に使用する。ビームのア ラインメントはビームステアリング手段を使用することで行う。ビームは所定の 間隔で分離した（ジアステマル・スプリット）２つのグループのビームに分ける 。次にビームを多チャネル音響光学変調器（ＡＯＭ）を通過させる。ＡＯＭはパ ターンを決める信号を受け取る。それらの信号はプリントする複数の濃淡陰影を もたらす。ステアリングミラーでビームを回転ポリゴンミラーに導き、加工物の 移動に対応してビームを変調する。回転ポリゴンミラーは複数のファセットを有 してビームを掃引する形で加工物に導き、それによりラスタ状走査でパターンを プリントする。 本発明により描画性能が増大する。性能の増大の第１の源は幅広のブラシ、即 ちビーム数が多いブラシを使用することである。それによりポリゴンの１回の掃 引でプリントする面積が増大する。第２にグレースケールレベルの発生により精 細なエッジ配置解像度をもたらし、それにより必要なステージパスの数を最小に する。最後に誤差平均化のための帰線を削減する。これは２つの隣接するポリゴ ンファセットを平均化することで行う。 それらの向上はプリント戦略で実施する。本発明のプリント戦略では、ストラ イプ及び走査軸で半分の単位の距離だけ互いに食い違った２つの通常の四角の画 素の配列からなる画素グリッドに従ってパターンをプリントすることが必要であ る。四角の画素の配列の１つを通常グリッドと称する。他の四角の画素の配列を 升目補間グリッドと称する。この分離の単位は画素である。パターンは２つのグ ループのビームからなるブラシで描画する。２つのグループのビームはストライ プ方向で３画素分離れている。グループ内の各々のビームはストライプ方向で２ 画素分離れている。各々の画素はグレースケール値を有する。複数の走査でプリ ントしてストライプを構成する。各々の走査は前の走査と食い違わせてビーム間 の間隔により生じたギャップを埋めるようにする。ダイの各々の列の各々のスト ライプをプリントして計算上の要件を最小にする。ダイの列を完了するために、 マスク全体をプリントするまでストライプをプリントする。 本発明固有の他の改良点は詳細な説明から明らかになろう。図面の簡単な説明 図１ａは時間遅延の導入後の本発明の実施例で利用する最終画像面でのビー ム編成を例示したものである。 図１ｂは時間遅延の導入前のビーム編成を例示したものである。 図１ｃは本発明の実施例で与えられるビーム時間遅延を導入した後のビーム 編成を例示したものである。 図１ｄは本発明の実施例の段階及びビーム動きから生じるプリント角度を例 示したものである。 図１ｅは生成するパターンの回転から生じるミスアラインメントプリント画 像を例示したものである。 図１ｆは本発明の実施例で利用することのできる画素時間遅延を導入した後 の補正済みプリント画像を例示したものである。 図２は本発明の実施例で利用する描画グリッドを例示したものである。 図３ａは本発明の実施例で利用するマスク上のプリント戦略を例示したもの である。 図３ｂは本発明の実施例で行うプリント戦略のダブテイル特徴を例示したも のである。 図４は本発明の実施例で利用する幾何学的座標とフレームを例示したもので ある。 図５は本発明のパターン発生装置のブロック図である。 図６は本発明の実施例で利用できるビームステアリング手段を例示するブロ ック図である。 図７は本発明の実施例で利用できるビームスプリッタを例示するブロック図 である。 図８は本発明の実施例で利用できる一ファセット当り（ＯＰＦ）検出器を例 示するブロック図である。 図９は本発明の実施例で利用するＯＰＦ検出器とシステムタイミング発生器 の接続を例示したものである。 図１０は本発明の実施例の作動に使用する主要な同期信号のタイミング図で ある。 好ましい実施例の詳細な説明 集積回路の作製で使用するフォトレジスト層などの感光層を選別的に露光する のに特に適したレーザパターン発生装置を説明する。以下の説明では、本発明の 完全な理解を提供するため、画素の大きさ、レーザの仕様などの数々の特定的な 詳細を述べるが、当業者には本発明はそのような特定の詳細なしに実施できるこ とが明かであろう。他のケースとして、レンズ組合せなどのよく知られた構造は 本発明を不必要に曖昧なものにしないために詳述しない。 本発明は米国特許商標庁の書類開示要項にしたがって出願した開示書類番号30 9782号に開示されている。 本発明は従来技術に対して性能及び保守性の点で改良をもたらしている。生じ る性能改良によりプリント速度が増大した。集積回路パターンをプリントする周 知のレーザパターン発生器は１時間当り２マスクまでのプリント速度を有する。 本発明の実施例は従来技術システムの誤差しきい値を保持しつつ１時間当り５マ スクまでの理論的最大プリント速度を有する。本発明を使用して更にウエハ上に 回路パターンをプリントすることができる。 本発明の実施例では、プリント速度の増大は３つの方法で行う。第１に走査線 を作成するのに使用するブラシの幅を増大する。これはブラシを構成するビーム の数を増大することにより行う。従って同一面積をプリントするのに少ない数の パスしか必要としない。第２に画素のために異なるグレースケールレベルを作成 することでエッジ配置解像度を増大する。以前のシステムでは、グレースケール レベルはおもに複数のパスを通して行っていた。第３に１回の物理的なステージ パス内でより多くの誤差平均化を行う。それらの手法は新しいプリント戦略で具 体化する。 プリント発生装置を説明する前に、ビーム編成、プリント戦略及び使用する誤 差平均化手法を説明することが有用であろう。ビーム編成 上述したように最初のレーザビームは、調節して像を加工物上に形成する32本 のビームに分割する。図１ａはタイミング遅延を導入した後の最終画像面での有 効ビーム編成を例示したものである。図１ａで、ビームはそれぞれ16ビームの２ つのグループ201、202に編成している。グループ内の各々のビームはストライプ の軸の所定の距離、即ち２×画素間隔（.533マイクロメータ）だけ離れている。 本実施例では、ビームの直径は約0.4ミクロンである。ビームを適切に変調する ため、ビームは１ないし２ミクロン以上離さなければならないが、それでも.533 マイクロメータ離れているようにプリントしなければならない。本実施例で、画 素単位は.2666マイクロメータないし（幅25*32／3ナノメータ）である。２つの グループ間にはストライプ軸内の３Ｘ画素間隔が含まれている（.8マイクロメー タ）。２つの部分間のストライプ軸内のこの間隔をジアステマル・スプリットと 称する。ジアステマル・スプリットはプリント過程の連続的なパス中に適切な誤 差平均化を生成する役割をする。 所望のパターンを達成するために加工物をブラシに垂直な方向に移動するとき 、ブラシ内の各々のビームに対するデータはｎクロック（ないし画素期間）だけ 遅延する。本実施例では、ｎは６に等しい。これによりビームが正しい位置に来 るまでデータは遅延する。その遅延は走査方向のビーム間の距離に対応する。実 際のブラシは直線である。 図１ｂは時間遅延を導入する前のビーム編成を例示している。図１ｂでは時間 遅延はなく、ブラシを構成するビームは角θ110でプリントされる。画素111間の 間隔とジアステマル・スプリットはストライプ軸に対するものであることに留意 する。 図１ｃは遅延後のビームのプリントを例示している。ビーム120を最初にプリ ントしステージを左から右へ移動するとすると、残りのビーム121−133は計時さ れて生じるプリント用途は直線になる。プリント角度 プリント過程が起こると、ステージ運動とビーム運動はステージ運動に対して 角度を有するラインができる。これを図１ｄに示す。図１ｄから、ステージ運動 160はビーム運動161に対して垂直であることが分かる。最初の掃引162でビー ム運動軸163に関して角度を有するラインができる。角度は7.812ｍラジアンであ るarctan（32/4096）ないしarctan（91/128）である。プリント角度によりプリ ントは一方向に限定されることに留意する。さもなければ「魚骨形」パターンが 生じる。 パターン全体はこの角度でプリントする。隣接するパスの開始位置を１回目の 掃引がジグザグ無しにすべて整列するようにずらす。次にプリントされた画像全 体をこの角度で回転させる。このようにしてパターン全体を回転する。目的は角 度を有してプリントすることであり、これを達成するため、ステージ運動の軸を ポリゴン回転軸に対してわずかの角度を設けて設定する。シータを18.434度に設 定する遅延を導入すれば、ポリゴン軸にちょうど整列したブラシが生じる。従っ て走査足跡は図１ｅに示すように平行四辺形として現れる。これは米国特許4,79 6,038号に記載されたレーザパターン発生装置で使用されている方法である。 平行四辺形の端部のアラインメントの誤差は32ビームシステムの幅広のブラシ で画素の１／２である。これは受け入れることのできる誤差予定に比較して大き い。補償するため、全ての画素をわずかな量だけ遅延して角度を有するブラシを 形成する。それによりプリント面積は平行四辺形の代わりに長方形となる。20ｎ ｓのプリントクロック期間で、最大遅延は約20ｎＳ^*1/2又は10ｎＳである。ビー ム間の遅延の増分は.312ナノ秒である。これはビーム編成に関して上述したビー ム遅延に加えた第２の遅延であることに留意する。最終結果は図１ｆに例示する ようになる。プリント戦略と誤差平均化 画素アドレスグリッドを十分小さくすることにより、生じるグリッドスナップ 誤差は無視できるものになることが判定されている（これはズームレンズアセン ブリの必要性をなくす効果も有している）。所望のアドレスグリッドは25ｎＭの 倍数である。選択したアドレスグリッドは25ｎＭ／3ないし8.3333ｎＭである。 各々の画素単位は32アドレスグリッド単位を表す。これを達成するため、エッジ 配置用のビーム強度変動（グレースケーリング）を利用する。従来のシステムで は、グレースケールはおもに加工物に対する連続的な物理的なステージパスによ り達成しており、せいぜい１つの中間グレースケール値しかビーム強度により直 接に導入していなかった。 本発明の本実施例では、グレースケールはブラシ内の17レベルで強度変動が行 われる。またオプション的には連続した物理的ステージパスを通して行われる。 強度値はパターン発生装置に接続したラスタライザで生成する。 解像度を増大し、平均化を向上するため、通常グリッドによって１回のパスを 行い、升目補間グリッドによって１回のパスを行う。各々のパス中、16ビームの ２つのグループが互いにインターリーブする。升目補間グリッドは通常グリッド からストライプ及び走査軸の両方で画素の半分だけ食い違っている。実際は２つ の物理的ステージがパスと共に４回のパスが行われる。各々のビームのグループ 及び各々のパスに付いて、データは異なるポリゴンファセット上に書き込まれる 。しかし同一データを４回プリントする代わりに４回のパス中のデータは異なる 画素をプリントする。ビーム直径は画素の間隔よりも大きいので、隣接する画素 の間で平均化が依然行われる。この平均化手法により１つおきの画素が回転ミラ ーの異なるファセット上にプリントされる。 本実施例では画素グリッドを図２に例示するように利用する。図２で、Ａ、Ｂ とした画素は１ステージパスでプリントされ、Ｃ，Ｄとした画素は１ステージパ スでプリントされる。Ａ、Ｂの画素は通常グリッド上にプリントされるのに対し て、Ｃ、Ｄの画素は升目補間グリッドにプリントされる。 一般にプリントシステムは加工物がストライプ軸に沿って移動して、レチクル に渡り走査軸に沿ってフレームをプリントする。フレームは後に詳述するプリン ト単位である。類推的に水平に移動する表面に渡り上下にストライプを形成する ブラシのストロークを想定する。ストライプを完了すると、プリントする次のス トライプはちょうど完了したストライプの真下のレチクル上の位置にある。この 戦略はストライプごと二異なったデータでレチクルをプリントするのに受け入れ ることができる。 同一データを有する複数のダイを含むマスクないしウエハをプリントするには 異なる戦略を使用する。図３ａはレチクルないしウエハ上に集積回路の配列をプ リントする一般的なプリント戦略を例示している。図３ａで、ストライプはスト ライプ軸に沿って基板の表面を横切ってプリントされている。レチクルとウエハ は複数のダイで構成されていることに留意する。従ってダイの各々の列に対する データの再計算や再ロードを避けるため、ダイの各々の列のそれぞれ同一のスト ライプは１回でプリントする。それが基板上のダイの様々な列の各々のストライ プ301がプリントされている図３に示されている。上述したように、各々のスト ライプは走査軸に沿ってフレームのプリントによりプリントされる。これは図４ に関してより明らかになる。 図３ｂはダブテイルと呼ばれる別のプリント戦略態様を示している。２つのパ スを互いに隣接してプリントするとき、突き合わせ誤差として知られる走査線の 端部の相対的な配置で小さな誤差がある。ダブテイル化は個々のビームにより形 成される走査線が走査方向に交互に食い違うようにする手法である。これにより 食い違いの距離に対して突き合わせ接合での誤差を効果的に平均化する。 図３ｂではビームブラシの一部が示されている。１回目のパス中では、ビーム Ａ１、Ａ２、Ａ３はビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３と食い違っている。突き合わせがｎ パスのｍパス中、ビームは同じ食い違いを保持する。従ってビームから生じるプ リントはインターリーブしていることが分かる。 しかし接合誤差は通常グリッドに関して走査食い違いにある升目補間グリッド をプリントすることで更に削減される。このようにして突き合わせ接合を有する 領域は突き合わせ接合を持たない領域で平均化される。 図４は本発明の本実施例で利用する幾何学的座標とプリント単位を例示してい る。図４には走査軸401とストライプ軸405が示されている。図３ａに関して述べ たように、ストライプは基板を横切ってプリントされる。正確な画素データを生 成するため、ストライプを様々な小部分に分解する。第１の単位はフレーム、例 えばフレーム403と呼ばれる。フレーム403は幅1024画素、高さ4096画素の領域で ある。画素は複数のビームのいずれかによりプリントされるものに対応する。本 実施例の画素は幅.26666マイクロメータで17のレベルのグレーを有する。フレー ムは４つのサブフレーム、例えばサブフレーム404からなる。サブフレームは幅1 024画素、高さ1024画素である。フレームとサブフレームは複数の走査線例えば 走査線405からなる。走査線はブラシの１回の掃引である。ブラシの掃引はフ レームの高さに対して生じる。ブラシは幅32画素であるので、走査線は32x4096 画素になる。 本実施例のレーザパターン発生装置の概要 本発明のパターン発生装置ではレーザを用いて放射感応性フィルムを加工物上 に露光して回路パターンをプリントする。レーザビームは32ビームに分割してブ ラシを形成する。ブラシは回転ポリゴンミラーを用いて加工物を走査する。ブラ シの各々のビームは多チャネル音響光学変調器（ＡＯＭ）で変調する。それらの チャネルに接続された電気信号により発生する特定のパターンを決定する。それ らの電気信号はラスタライザにより形成する。電気信号を変調器に供給するため に使用するラスタライザは本発明の譲受人に譲渡され、連続番号はまだ指定され ていない「パターン発生装置用ラスタライザ」の名称の係属出願に記載されてい る。 図５は本実施例のパターン発生装置をブロック図形式で例示したものである。 レーザ501は放射エネルギービーム源をシステムに提供する。本実施例では、１ ワットの364ナノメータの波長で作動するアルゴンイオンレーザを利用する。レ ーザ501により形成された放射エネルギービームの適切なアラインメントはビー ムステアリング手段502により行う。ビームステアリング手段502によりレーザを 冷却するのに要求される許容度が少なくなり、源レーザビームの手動のアライン メントを行う必要性が少なくなる。ビームステアリング手段502後に配置されて いるのはシャッタ503ａである。シャッタ503ａは放射エネルギービームが加工物 に到達するのを防ぐ便利な手段となっている。これは加工物を再配置するよき及 び描画しない加工物の一部がビームの光路に入ったときに必要となる。 ビームは次に無収差レンズ組立体503を通過する。無収差レンズ組立体503によ り楕円率及び他の非点収差問題を補正することでビームを円形にする。ビームが 円形でないとパターン生成誤差が生じることがある。そのような無収差レンズ組 立体は本出願の譲受人に譲渡された米国特許4,956,650号に記載されている。 補正されたビームは次にビームスプリッタ504により32の個々のビームに分割 される。複数のビームは集合的にブラシと称する。ブラシは次にブラシモジュー ル光学素子505を通過する。ブラシモジュール光学素子505はビームを再イメージ し縮小するのに使用するリレーレンズである。ビームは次に音響光学変調器（Ａ ＯＭ）506に入る。上述したようにＡＯＭはレーザビームの強度をグレースケー ルレベルの１つに対応するレベルに変調するために使用する。ＡＯＭを駆動する のに必要なデータはラスタライザ507が提供する。 ブラシは次にビームをステアリングミラー508ｂ上の点に収束させるリレーレ ンズ508ａを通過する。ステアリングミラー508ｂは最終画像面のストライプ軸内 のブラシの配置に対して小さな補正を提供する。ステアリングミラーでストライ プ方向にポリゴンミラー510に当たるブラシの角度を変更する。本実施例で使用 できるステアリングミラーは本出願の譲受人に譲渡された米国特許4,778,223号 に記載されている。 ブラシは回転ポリゴンミラー510に到達する前にブラシ倍率調節レンズ組立体5 09を通過する。ブラシ倍率調節レンズ組立体509はビームの配列の大きさを調節 するのに使用する。特にビームを大きく更に離して移動させたり、小さくして共 に近付けて移動させることができる。ビームは次に回転ポリゴンミラー510のフ ァセット上に導かれる。回転ポリゴンミラー510は24のファセットを有してブラ シに走査軸に沿って加工物を走査させる。本実施例では、所定のパターンに付い て回転ポリゴンミラーは20krpmの一定の速度で回転する。 回転ポリゴンミラーから反射したビームは次にＦ−θレンズ組立体512を通過 する。Ｆ−θレンズ組立体512で拡大中間画像面（20Ｘ画素面）を形成する。拡 大画像面の他端には縮小レンズ515がある。縮小レンズ515を出るビームが加工物 516を走査するビームである。 ビームスプリッタ514は拡大中間画像面内に配置する。ビームスプリッタ514は ビームを２つのサブシステム、即ちアラインメントシステム513とファセット検 出光電増倍管（ＰＭＴ）517に提供する。ファセット検出ＰＭＴ517は回転ポリゴ ンミラー510のファセットの各々のデータのタイミングに使用する。これにより ラスタライザ507からＡＯＭ506及び回転ポリゴンミラー510の回転への情報の提 供の同期化が可能になる。アラインメントシステム513は描くパターンを前に描 いたパターンに対して正確に整列されるように基板に前に描いたパターン の位置を検出するのに使用する。 図５には更にOnce Per Facet（ＯＰＦ）センサ511が例示されている。ＯＰＦ センサ511はポリゴンの同期化とステージ制御に使用する。従来のシステムでは ファセット検出ＰＭＴ517を使用してこの情報を提供していた。しかしそれでは ビームが常にオンである必要があり、若干の困難を生じていた。これは加工物を 再配置するとき及びオフ状態でのＡＯＭの有限なリークにより描画しないときに いつも問題を生じていた。 図示していないが、感光性フィルムを有する加工物516をステージ組立体上に 取り付ける。ステージ位置は複数の下部計器でモニタし、ステージ運動はリニア モータで行う。プリント中、ステージは殆どストライプ軸に沿って移動する。ス テージは描画が行われないときは走査軸に沿って移動することで次のストライプ を指示する。そのようなステージ組立体は従来技術で周知であり、更なる説明は 必要がないと思われる。 本発明の様々な態様を更に詳細に説明する。ビームステアリング手段 ビームステアリング手段はレーザビームを複数のビームに分割する前にその正 確なアラインメントを確保するのに使用する。そのようなビームステアリング手 段により複雑なレーザ冷却システムの必要性が最小になり、手動のレーザアライ ンメントを行う必要性が最小になる。 図６は本発明の本実施例で利用するビームステアリング手段を更に詳細に例示 したものである。図６で、放射レーザビーム601は第１のステアリングミラー602 で反射される。ステアリングミラー602はストライプ及び走査軸の両方でビーム の偏向をもたらす。ビームは次に固定ミラー603で反射され、第２のステアリン グミラー604に導かれる。第２のステアリングミラー604を使用して又ストライプ 及び走査軸の両方でビームを偏向する。このようにして両軸で角度と位置を制御 することができる。 ビーム601は次にアラインメントビーム609を分割するスプリッタ605に入る。 アラインメントビーム609は次に角度アラインメントビーム611と位置アライン メントビーム610を分割する第２のスプリッタ606に入る。位置アラインメントビ ーム610は結像レンズ612を通過してカドフォトセル検出器607上のミラー604の表 面にビームの像を形成する。従って検出器607はミラー604の位置のビーム601だ けに感応し、その表面の角偏向には感応しない。ステアリングミラー602はカド フォトセル検出器607で制御し、ステアリングミラー604はカドフォトセル検出器 608で制御する。このようにしてビーム601の位置と角度の両方を制御する。 本実施例で使用するカドフォトセル検出器607及び608は従来技術でよく知られ ている。そのようなカドフォトセル検出器で２つの軸内のアラインメントビーム を検出することでミスアラインメントを検出する。ミスアラインメントが生じる と、アラインメントビームが検出された場所を示す信号を送信する。 本発明のビームステアリングはレーザビームの保守で大きな柔軟性を有する。 上述したようにレーザビームは温度の変動によりミスアラインメントされること がある。従来のシステムでは、そのようなレーザビームは水で冷却しており、水 温を安定に保持するため正確な制御を維持する必要があった。本発明により水温 を維持する際に要請される許容度を緩和することができる。更にアラインメント は一般に手動で制御されていたが、本発明ではアラインメントは手動ないし自動 的な手段で制御することができる。ビームスプリッタ 図５のビームスプリッタ504を図７に関して更に例示する。本発明で利用する ビームスプリッタは本出願の譲受人に譲渡された米国特許4,797,696号に記載さ れているものと似ている。いずれにしても本実施例のビームスプリッタ手段で１ 本のビームを32本の異なるビームに分割する。更に32本のビームの第１と第２部 分の間にギャップないし間隙を導入する。 図７で、ビーム701はビームを２本のビームに分割する厚さｔの第１のスプリ ッタに入る。スプリッタはビームの50％を反射する第１の面と、透明材料と、ビ ームの残りの50％を反射する第２の面からなる。２つのビームの間の距離は第１ と第２の面の間の距離ｔ（即ち透明材料の厚さ）により決定される。いずれにし ても２本のビームは次に厚さ２ｔの第２のスプリッタ703により反射される。第 ２のスプリッタ703は４本のビームを形成する。４本のビームは次に８本のビー ムを形成する厚さ４ｔのスプリッタ704で反射される。それらの８本のビームは 次に16本のビームを形成する厚さ８ｔのスプリッタ705で反射される。最後に残 った16本のビームは所望の32本のビームを形成するため、厚さ16.5ｔのスプリッ タ706で反射される。スプリッタ706はスプリッタ705の２倍以上の厚さを持つこ とに留意する。それにより２組のビーム間にジアステマル・スプリットを作るこ とができる。ＯＰＦ検出器 本実施例のＯＰＦ検出器を図８に更に詳細に例示する。図８で、焦点レンズ内 のレーザ源801は回転ポリゴンミラー802のファセットに対して所定の位置に向け られている。ビーム803がミラーのファセットに特定の角度で当たると、スリッ ト807及び検出器804に向けて反射される。スリット807は反射されたビーム803の 焦点に配置されている。焦点がスリットを横切ると、検出器804からシャープな タイミング信号が生成される。ビーム803の反射を検出することによって、ポリ ゴンミラー802の回転のタイミングを判定する。この情報は次にポリゴン制御接 続装置805に送ってポリゴンの回転をシステムタイミング発生器と同期化する。 同時にタイミング情報をステージ制御接続装置806を通してステージ制御装置に 送ってストライプ軸に沿ったステージの移動を同期化する。上述したようにＡＯ Ｍへのデータのタイミングは図５のＰＭＴ517により生成されたファセット検出 信号を用いて同期化する。このようにポリゴンとステージサブシステムの作動は 主描画ビームとは独立している。 図９はＯＰＦの接続を例示したものである。図８に付いて述べたように、ＯＰ Ｆは回転ポリゴンミラーからのレーザビームの反射を検出する。これをここでＯ ＰＦ検出909として示している。ＯＰＦ903は更にステージ制御装置904に接続し て、それにステージ同期信号908を供給する。ＯＰＦ903は更にポリゴン制御装置 902にも接続して、それにＯＰＦ信号907を供給する。ポリゴン制御装置902はポ リゴンミラー905の回転を同期化するポリゴン制御信号910を供給する。 システムタイミング発生器901は更にＰＯＬＹ ＹＮＣＨ信号906を供給する。同 期化に付いては以下の図１０に関して説明する。 図１０はアラインメント及びステージサブシステム並びにＡＯＭへのデータの 提供の同期化を例示するタイミング図である。ステージ及びポリゴンはＯＰＦ検 出器からタイミング情報を受け取る。システムタイミング発生器はポリゴン同期 1001と称する安定したクロック信号を生成する。ポリゴン制御装置はＯＰＦ信号 1002がポリゴン同期信号1001と同期するようにポリゴンの速度と位相を調節する 。 ブラシのビーム１がターンオンすると、ファセット検出信号1004がファセット 検出ＰＭＴにより生成される。ＡＯＭへのデータ供給は、走査ビームの高速運動 （ステージに比較して）のために精度の増大が要求されると、ファセット検出信 号1004から計時される。平均遅延1006をＯＰＦ信号に加えて、ファセット検出信 号1004（存在すれば）と一致するステージ同期信号1003を生成する。ステージ同 期信号1003はレーザ下部計器システムで測定したステージ位置をストローブする のに使用する。この情報はステージ位置を制御するのに使用し、又ステアリング ミラー及び走査タイミング補正システムへの入力として使用する。ＯＰＦ信号10 02は又プリント及び構成中に各々の操作の最初にファセット検出のためにブラシ のビーム１をオンにするレーザイネーブル信号を生成するのにも使用する。 以上、改良形レーザパターン発生装置を説明した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ジョリー，マシュー・ジェイ アメリカ合衆国 97006 オレゴン州・ビ ーバートン・ノースウエスト ペリメータ ー ドライブ・15170 (72)発明者 テイツェル，ロビン・エル アメリカ合衆国 97229 オレゴン州・ポ ートランド・ノースウエスト ムーリー レイン・9385 (72)発明者 リーガー，マイケル アメリカ合衆国 97219 オレゴン州・ポ ートランド・サウスウエスト スティーブ ンソン ストリート・4215 (72)発明者 ボーハン，マイケル アメリカ合衆国 97007 オレゴン州・ビ ーバートン・サウスウエスト 161エステ ィ テラス・7187 (72)発明者 トーマス，ティモシー アメリカ合衆国 97006 オレゴン州・ビ ーバートン・ノースウエスト オーク ヒ ルズ ドライブ・16253

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．放射エネルギーに感応するフィルムを有する加工物上にパターンを生成する 装置において、 ａ） 放射エネルギービームを出すレーザと、 ｂ） 前記放射エネルギービームを整列するビームステアリング手段と、 ｃ） 前記放射エネルギービームを第１の組のビームとその第１の組のビーム から個々のビーム間の距離以上の距離だけ離れている第２の組のビームに編成さ れた複数のビームに分割するビーム分割手段と、 ｄ） 前記パターンを決める信号に対応する前記複数のビームの各々の強度を 変える変調手段と、 ｅ） 複数のファセットを有して前記複数のビームを前記加工物上で走査させ る回転ミラーと、 ｆ） 前記変調手段への信号の供給のタイミングを合わせるタイミング手段と ｇ） 前記加工物を保持して移動するステージとからなる前記装置。 ２． 前記ビームステアリング手段は更に ａ） 前記ビームのアラインメントをもたらす複数の光学的ステアリング手段 と、 ｂ） 角度アラインメントビームと位置アラインメントビームを生成する分割 手段と、 ｃ） 角度のアラインメントを検出する第１の検出器とアラインメント位置を 検出する第２の検出器とを有する請求項１の装置。 ３． 前記複数の光学的ステアリング手段の各々はステアリングミラーである請 求項２の装置。 ４． 更に前記回転ミラーと前記ステージの同期情報を生成する、光学経路から 離れて設けたファセット検出手段をさらに有する請求項１の装置。 ５． 前記ファセット検出手段は、 ａ） 前記回転ミラーの前記ファセットに当てる放射エネルギービームを生成 するレーザと、 ｂ） 前記ファセットからの前記放射エネルギービームの反射の発生を検出す る光検出器と、 ｃ） 前記ファセットからの前記放射ビームの反射の発生に対応する信号を生 成する手段とからなる請求項４の装置。 ６． 前記調節手段は更に前記ビームに対して少なくとも１７の異なる強度レベ ルを提供する請求項１の装置。 ７． 前記タイミング手段は更に前記複数のビームの信号を所定の期間遅延する 手段を有する請求項１の装置。 ８． 放射エネルギーに感応するフィルムを含む加工物上にパターンを生成する 方法において、 ａ） 放射エネルギービームを生成し、 ｂ） 前記放射エネルギービームを複数のＮビームに分割し、前記複数のＮビ ームを第１の組のビームとその第１の組のビームから個々のビーム間の距離以上 の距離だけ離した第２の組のビームとに分割し、 ｃ） 前記ビームの各々を複数の強度レベルの１つに調節し、 ｄ） 前記複数のビームを前記加工物に走査して走査線をプリントし、 ｅ） ストライプをプリントするまでステップｃ）−ｄ）を繰り返し、 ｆ） パターンがウエハ上にプリントされるまでストライプをプリントするス テップからなる前記方法。 ９． 前記ビームの各々を複数の強度レベルの１つに調節する前記ステップは更 に、 ａ） 第１のパスで第１と第２の組のビームの画素値を受取り、前記画素値の 各々は前記複数のビームの１つに対応し、前記第１と第２の組のビーム内の前記 画素は通常の画素グリッドにしたがって配置され、 ｂ） 第２のパスで第１と第２の組のビームの画素値を受取り、前記画素値の 各々は前記複数のビームの１つに対応し、前記第２のパスの前記画素は間隙画素 グリッドにしたがって配置される請求項８の加工物上にパターンを生成する方法 。 10． 前記複数のＮビームは所定の角度で配置される請求項９の加工物上にパタ ーンを生成する方法。 11． 前記複数のビームを前記加工物上に走査する前記ステップは更にビーム位 置に対応する値により連続ビームの供給を遅延するステップを有する請求項10の 加工物上にパターンを生成する方法。 12． 前記所定の角度は18.434度である請求項11の加工物上にパターンを生成す る方法。 13． Ｎ＝32である請求項12の加工物上にパターンを生成する方法。 14． 前記複数のビームを前記加工物上に走査する前記ステップは前記複数のビ ームの交互のビームの位置を食い違いにするステップからなる請求項10の加工物 上にパターンを生成する方法。 15． 前記複数の強度レベルは０から16のグレースケールレベルである請求項10 の加工物上にパターンを生成する方法。 16． レーザを利用して放射エネルギーに感応するフィルムを有する加工物部分 を露光するパターン生成システムでの前記レーザにより生成された放射エネルギ ービームの正確なアラインメントと制御を行うビームステアリング装置において 、 ａ） 前記放射エネルギービームを空間内の第１の地点で偏向する第１の手段 と、 ｂ） 前記放射エネルギービームを空間内の第２の地点で偏向する第２の手段 と、 ｃ） 放射エネルギーを偏向する前記第１の手段と放射エネルギーを偏向する 前記第２の手段に接続され、空間内の前記第１の地点及び空間内の前記第２の地 点内の前記放射エネルギービームの位置を検出する位置検出手段と、 を有するビームステアリング装置。 17． 前記放射エネルギービームを偏向する前記第１の手段はステアリングミラ ーであり、前記放射エネルギービームを偏向する前記第２の手段はステアリング ミラーである請求項16のビームステアリング装置。 18． 前記位置検出手段は更に、 ａ） 前記放射エネルギービームからアラインメントビームを形成する第１の ビーム分割手段と、 ｂ） 前記アラインメントビームから第１の位置ビームと第２の位置ビームを 形成する第２のビーム分割手段と、 ｃ） 前記第１の位置ビームから空間内の前記第１の地点で前記放射エネルギ ービームの位置を検出する第１のセンサと、 ｄ） 前記第２の位置ビームから空間内の前記第２の地点で前記放射エネルギ ービームの位置を検出する第２のセンサとからなる請求項17のビームステアリン グ装置。 19． 放射エネルギーに感応するフィルムを有する加工物上にパターンを生成す る方法と装置にいて、 ａ） 複数の放射エネルギービームを生成し、 ｂ） 第１の走査のために前記複数のビームの各々の強度値を与え、 ｃ） 複数のビームの各々が隣接するビームから食い違うように前記第１の走 査をプリントし、 ｄ） 第２の走査のために前記複数のビームの各々の強度値を与え、 ｅ） 複数のビームの各々が前記第１のパスからの前記複数のビームから交互 の食い違いを有するように前記第１の走査に接して前記第２の走査をプリントす るステップからなる前記方法。 20． 放射エネルギーに感応するフィルムを有する加工物上にパターンを生成す る方法と装置において、 ａ） 複数の放射エネルギービームを生成し、 ｂ） 通常画素グリッドにしたがって第１のパスの第１の画素を生成し、 ｃ） 升目補間画素グリッドにしたがって第２のパスの第２の画素値を生成し 、前記升目補間画素グリッドは前記通常画素グリッドと食い違っており、 ｄ） 前記複数の放射エネルギービームを前記第１の画素値にしたがって前記 加工物上に走査し、 ｅ） 前記複数の放射エネルギービームを前記第２の画素値に従って前記加工 物上に走査するステップからなる前記方法。