JPS6221220A - マスクレス露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明はマスクレス露光装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来のマイクロリソグラフィにおける露光装置として、
例えばｌ：１スキヤニングプロジエクシヨン装鐙、ｔｏ
ｘ、ｓｘ、ｔｘ等々の各倍率のステッパー等があるが、
これらはいずれも露光原板すなわち、マスクを用いて、
その露光原板の像を感光材を表面にコーティングした被
露光体上に結像し、レジストパターンを作成するもので
ある。

この装置は、大量生産には良いが、多品種、少量生産に
おいては、その２都度マスクの作成から始めなければな
らないので、そのような用途には不向きであった。

これに対し、マスクレスのレジストパターン作成装置と
して電子ビーム描画装置がある。これは上記のマスクそ
のものを描画するパターン発生器として用いられるほか
、少量生産時のウェハ描画にも応用されている。また電
子ビームのかわりにレーザビームによって描画する装置
もある。これらのビームを応用したビーム描画装置は５
いずれもビームを一次元方向に走査し、ビームの０Ｎ１
０ＦＦを制御するとともに、ウェハやマスクを固定した
テーブルを移動させることにより、任意のパターンを描
画できるものである。しかし１次のような問題点があっ
た。

（１）いずれも一時に描けるのは点領域であることから
、スループットが悪い。

（２）電子ビーム描画装置では、電子を対象物に衝突さ
せるために、真空中に電子走査系を作成し、対象物はそ
の真空中に入れなければならず１手間が非常にか−る。

（３）レーザビーム描画装置では、レーザ光の波長が限
られてしまうので、感光材とのマツチングをとりにくい
し、散乱、干渉等の問題にも対応しにくい。

〔目的〕

この発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、スループ７トが向上し、かつ、大気中で
任意の波長の光にて、マスクを用いずに直接パターン描
画が可能なマスクレス露光装置を提供することを目的と
している。

〔実施例〕 第１図はこの発明の実施例における反射手段としてのＤ
　Ｍ　Ｄ　（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）を示す。ＤＭＤはミラーが揺動する電気機
械変換素子であって、ＩＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ＤｅｖｉｃｅＶａｔ、　Ｅ
Ｄ−３０Ｎｏ、５５４４（１９８３）に記述がなされ、
光学系については特開昭５９−１７５２５号に開示され
ている。

図において、１はミラーでＡ交、Ａｇ等で製造され入射
光の反射の役割を有する。２はミラーｌを支持する基板
で、Ａｕなど−で構成されている。

３．４はミラーｌとその基板２の支持部材で、前者３は
ミラーコンタクトと呼ばれ、特に電気機械動作をする後
述のひんじ部１４を支持するものであり、後者４はポリ
オキサイドシリカからなる絶縁層である。５はポリシリ
コンゲートでＭＯ５型ＦＥＴのゲートの役割を有する。

６はエアーギャップで、　ｏ、ｅ　ｐ〜数終の空どうで
ある。７はフローティング・フィールドフレートで、Ｎ
＋フローティングソース８力）らトランジスタのＯＮ　
、　ＯＦＦ情報により電圧がか−る。９はＮ＋ドレイン
で、これもＭＯ３型ＦＥＴのゲートの役割をする。ｌＯ
はゲートオキサイド、１１はＰ型シリコン基板である。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ方向からみた平面図で
、１２はエアー空隙、１３はこのエアー空隙１２によっ
て区画され、後述するひんじ部１４で電気機械的に揺動
するミラー部、１４はこのミラー部１３のひんし部であ
る。

第１図（Ｃ）は同図（ａ）、（ｂ）の電気的等価図を示
す、ｖＭはミラー部１３にか−る電圧を示す。

Ｖ、Ｆ　ハＮ＋フローティングソース８にか−る電圧を
示す、１５はＭＯ５型ＦＥＴを示しており、Ｎ＋ドレイ
ン９のＤ（ドレイン）信号、ポリシリコンゲート５のＧ
（ゲート）信号のＯＮ、ＯＦＦにより電圧Ｖ「がＮ＋フ
ローティングソース８にＯＮ、ＯＦＦされる。この時ミ
ラー部２３に電圧ｖＭがか−っており、ミラー部１３と
Ｎ＋フローティングソース８との間に電位差がＯＮ、Ｏ
ＦＦ信号により増減されることになる。この電位差に応
じてＮ＋フローティングソース８とミラー部１３との間
につぎの式に応じた力Ｆが生じ、ＦｃＪ３Ｋｖ　（Ｋ：
定数　　Ｖ：電位差α：定数　　Ｆ：曲げ力 ミラー１３はひんじ部１４で揺動する。

第１図（ａ）の左図はミラー部１３とＮ＋フローティン
グソース８との間に電位差が大きい場合で、ミラー部１
３はひんじ部１４から折れ曲がり、この作用のため入射
光はミラー部１３のふれ角の２倍だけ角度をかえて反射
される。

一方、電位差が少ない場合は、第１図（ａ）の右図に示
すように、ミラー部１３はフローティング・フィールド
プレート７によりひっばられる力が少なく湾曲されない
、従って入射光はミラー部１３がふれない状態で反射さ
れることとなる。このように、ＤＭＤとは、電気的ＯＮ
、ＯＦＦをミラー部１３の揺動のＯＮ、ＯＦＦに変換し
、さらに光のふれ角に変換するものである。

第２図は上記ＤＭＤを、露光装置に適用したこの発明の
実施例を示す。

図において、２１は照明手段としての光源、２２，２４
ばＤＭＤを照明するための光学系、２３はその光学系の
ためのスリット板で、ＤＭＤのミラー部１３のみを照明
するように構成されている。２５．２６は折り曲げミラ
ー、２７はＤＭＤである。この素子のミラー部１３は第
１図（ａ）〜（Ｃ）の原理により電気１機械動作をする
もので、かつ、第３図に示すように、アレイ状に多数配
列されている。２８はＤＭＤ駆動回路、２９はＤＭＤ２
７の反射光を被露光体３０に結像する結像手段としての
レンズ（光学系）で、汗通ＤＭＤに信号がＯＮした時の
み光が入る。３０は上記被露光体であり、例えば感光材
をコーティングしたウェハやマスク原板である。３１は
被露光体３０を保持し、互いに垂直な？方向に移動する
テーブルである。ＤＭＤ２７のミラー部１３の列が紙面
の手前から奥に向かう方向に配置され、同様に被露光体
３０の上面に紙面の手前から奥に向かう方向にミラー部
１３の列による像の列が結像されるとき、上記テーブル
３１は紙面の手前と奥の方向（Ａｘ方向）と左右方向（
Ａｙ力方向の２方向に移動できるようになっている。

計算機３２は、ＣＡＤ等により描画パターンを作成し、
その情報を補助記憶装置３３に一時２憶しておＳ、レジ
ストパターン描画時には、描画パターン情報を補助記憶
装置３３から読み出し、露光装置インターフェース３４
に送り込む、露光装置インターフェース３４は、入力し
た情報に従って、ＤＭＤ２７のそれぞれのミラー部１３
に対応した画素データを選択し、そのデータの状態（１
ｏｒｏ）によって、ミラー部１３の揺動、つまり傾斜、
復元を決定し、対応する駆動電圧を発生させるように、
駆動信号をＤＭＤ駆動回路２８に入力する。ＤＭＤ駆動
回路２８に入力した信号はＤＭＤに指令入力を与える。

ＤＭＤ２７はこの信号に応じて第１図（ａ）〜（ｃ）に
示した動作原理に従い電気機械的に反応し、第３図に示
したような多数配列された中の前記信号に相邑するアレ
イミラーが揺動する。光源２１より発せられた照明系の
光Ａは光学系２２，２４．スリット板２３．折り曲げミ
ラー２５．２６を通り、ＤＭＤ２７上をスリット状に照
明する。照射された光ＡはＤＭＤ　２７上のアレイミラ
ー部１３の状況がＯＦＦの場合にはＣの方向に反射光が
向い遮光板３５で遮光され、被露光体３０上には光がと
どかない。ＯＮの場合には、Ｂ方向に光が反射されてレ
ンズ２９に入り、ミラー部１３−個に相応したドツトパ
ターンが被露光体３０上に結ばれる。従って、ライン状
のＯＮ、ＯＦＦ信号をＤＭＤ駆動回路２８に入力すれば
、ライン状の潜像が被露光体上に形成される。そして、
ミラー部１３の幅分だけｙ方向にテーブル３１を移動さ
せるように信号をテーブル駆動装置３６に送る。そして
次の別の露光を行うために、再び各ミラー部１３に対応
したデータを読み込み、次のライン状のＯＮ　、ＯＦＦ
信号をＤＭＤ駆動回路２８に入力する。

このように１列ごとのパターンデータを逐次計算機３２
から入力することにより、一度に１列（ＤＭＤのミラー
部１３の列がｎ列ならｎ列）づつパターン描画できる。

第４図は第２図を矢印Ａ１方向から見たときのＤＭＤ　
２７と被露光体３０の関係を示した図である。被露光体
３０をＩＣのウニ／＼とした場合、ＩＣ１個当りの大き
さは、たかだか５ｍｍＸ５ｍｍ程度である。一方、ウェ
ハの大きさは直径がＬｏｏｍｍから１５０■である。従
って、一般に一枚のウェハを複数個のＩＣに分割してパ
ターンを描く、このとき、この実施例においては、レン
ズ２９によって、ＤＭＤ２７のミラー部１３の列部分を
１０分の１に縮小して結像する。すなわち、ミラー部１
３の列の長さを５０■にして、それを５ｍｍの像として
結像させる。ＤＭＤにおいては、１つのミラー部１３を
１０弘ｍＸ１０ＪＬｍ程度に形成することができるので
、結像された像の最小幅はｌｐｍになる。こうして、微
細なパターンの描画が可能になる。

すなわち、テーブル３１を１ライン露光ごと番とｌｐｍ
づつ矢印ＡＶ力方向移動させ、５０００゜層移動して１
つのＩＣのパターンを形成する。そして、同じようにし
て、矢印Ａｙ力方向複数個のＩＣパターンを形成したの
ち、一旦テーブル３１を矢印ＡＶ力方向逆の方向に戻し
、矢印Ａｘ力方向５ＩＩｌｆｆｉづつ移動したのち、同
様の露光を行うことにより、２列目のＩＣパターンを形
成できる。これを鰻り返すことにより、ウェハ上に複数
個の工′Ｃパターンを描画できる。

第５図は通常使用されている上記ＤＭＤ駆動回路２８の
一例を示したものである。４１はＣＡＤで作成したデー
タ等からのＩＮ　ＰＵＴ信号入力増幅器で、２値信号の
場合はＯＮ、ＯＦＦ、また、アナログ信号の場合はその
量に応じた電圧が出力される。信号はシリーズにつなが
って通常入力されるのでシリパラ変換器４２でＤＭＤ２
７，２７のミラー部１３の数に応じたパラレル信号に変
換されレジスター４３にだくわえられる。その信号を同
期信号により一列分同時に読み出し、増幅器４４を経て
、２列のＤＭＤ２７，２７のドレインに所定の電圧信号
がかけられる。一方、デコーダー４５により該同期信号
に応じて、ゲート信号をＤＭＤ２７．２７に与える。こ
のドレイン信号の量、または有無および列毎のゲート信
号の有無によってＤＭＤ２７．２７のフローティングソ
ースの電圧がフローティングフィールドプレート１７に
伝えられ、ミラー部１３の揺動のＯＮ、ＯＦＦの選択が
行われる。

なお、テーブル３１は、ウェハ端部まで走査した後、−
挙に逆の端部まで戻すかわりに、１つのＩＣパターンの
ラインパターンを逆の方から１ラインづつ、ＤＭＤＷＩ
Ａｇｈ回路２８に入力するようにして、１延履づつ矢印
ＡＶの′逆方向にテーブル３１を動かすようにしてジグ
ザグに露光すればさらにスループットが上がる。また、
１つのＩＣごとに、ラインパターンをかえれば、異なっ
たＩＣのパターンを同一ウェハ上に形成することもでき
る。もちろん、５１層角より小さいＩＣについては、５
層厘×５朧曹の範囲に複数個のＩＣが形成されるように
信号を送ることによって可能である。４■角の場合も、
矢印ＡＶ力方向は、４■履ごとに入カバターンの繰り返
しを行い、１列のＩＣが形成されたのち、矢印Ａｘ力方
向４層重ステップ移動させればよい。

光源２１は、その種類を問わないので、感光材や散乱の
関係から、ＵＶ光源を用いることができるし、Ｘ線等を
用いてもかまわない。

上述のように、この実施例においては１個別に揺動可能
なミラー部を有するＤＭＤに光を照射し、その反射光の
うち、描画パターン情報に従って電気的に制御された前
記ミラー部１３で選択された反射光のみを被露光体上に
結像させるようにしたので、スルーブツトが向上し、光
源を任意に選択でき、真空中ではなく、通常の大気中で
パターン描画が可能であり、マスクを用いずに電気的制
御信号によってパターン描画が可能となる。

〔効果〕

以上説明したように、この発明によれば、個別に揺動可
能な多数のミラー部を、描画パターン情報に従って電気
的に制御して揺動させ、これによって選択されたミラー
部による反射光のみを被露光体上に結像させるようにし
たから、スルーブツトが向上し、かつ、大気中で任意の
光源でマスクを用いずに直接パターン描画できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に使用するＤＭＤを示し、
同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその平面図、同
図（Ｃ）は同図（ａ）、（ｂ）の電気的等価図、第２図
はこの発明の実施例の構成図、第３図は第２図における
ＤＭＤのアレイ概念図、第４図は第２図の要部斜視図、
第５図は第２図におけるＤＭＤＩ！勤回路図である。 図中、１３はミラー部、２１は光源、２２．２４は光学
系、２３はスリット板、２５．２６は折り曲げミラー、
２７はＤＭＤ、２８ｔ＊ＤＭＤ’１ＡｅＪ回路、２９は
レンズ（光学系）、３０は被露光体、３１はテーブルで
ある。 なお、同符号は同一または相当部分を示す。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 個別に揺動可能な多数のミラー部を少なくとも１列に配
   置した反射手段と、この反射手段のミラー部を照明する
   照明手段と、この照明手段の前記ミラー部による反射光
   を所定位置に結像させる結像手段と、前記反射手段のミ
   ラー部の揺動に応じてその反射光が結像手段に入力する
   か否かを選択する選択手段と、少なくとも直交する２方
   向に移動可能であって、前記所定位置に比被露光体を保
   持可能な被露光体保持手段とを有するマスクレス露光装
   置。