アドレス・レゾリューションが改善されたパターン・ジェネレータ
【課題】アドレス・レゾリューションが改善されたパターン作成装置の提供。
【解決手段】本発明に係る装置は、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップをフィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされる。境界線上の中間画素マップが、オン状態とオフ状態との間の中間変調状態を有する位相変調素子の画素を含み、加工品に投影される位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで境界線上の配置によって作成される。境界線の露光レベルが、オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する位相変調素子の能力を使って作られ、中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成される。
【解決手段】本発明に係る装置は、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップをフィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされる。境界線上の中間画素マップが、オン状態とオフ状態との間の中間変調状態を有する位相変調素子の画素を含み、加工品に投影される位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで境界線上の配置によって作成される。境界線の露光レベルが、オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する位相変調素子の能力を使って作られ、中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および表示装置用フォトマスクなどの感光面の極めて高精度なパターン印刷に関するものである。さらに、本発明は、半導体装置パターン、表示パネル、一体型光学装置、および電子配線構造体の直接書込み動作に関するものである。さらに、セキュリティ・プリンティング（証券印刷）などの、他の種類の高精度印刷に利用することも可能である。用語の「印刷（プリンティング）」は、広い意味で理解すべきものであり、フォトレジストや写真用感光乳剤の露光を意味するだけでなく、光または熱によって活性化する融蝕または化学処理による、乾式処理紙などの他の感光媒体上での光作用も意味するものとする。光は、平均的な可視光線に限定されず、赤外線（ＩＲ）から超紫外線までの広い範囲の波長を含んでいる。特に重要なのは、３７０ｎｍ（ＵＶ）から、深紫外線（ＤＵＶ）、真空紫外線（ＶＵＶ）、および超紫外線（ＥＵＶ）を通過して、数ナノメートルの波長に至る紫外線範囲である。ＥＵＶは、本願において、１００ｎｍからその放射を光として扱うことが可能な下限までの範囲として定義される。ＥＵＶの通常の波長は１３ｎｍである。ＩＲは、７８０ｎｍ〜約２０μｍとして定義される。
【０００２】
別の意味において、本発明は、空間光変調装置と、そのような変調装置を用いるプロジェクション・ディスプレイおよびプロジェクション・プリンタの技術ならびに方法に関するものである。特に、本発明は、グレースケール特性、焦点や画像の均一化による画像の安定性、およびアナログ変調技術を利用したこのような変調装置のためのデータ処理を改善している。アナログ変調の最も重要な用途は、アドレス・グリッド（例えば、パターンのエッジ位置を特定するような、すなわち、空間光変調装置の画素によって生成されるグリッドよりもはるかに微細な増分）を備えたフォトレジストのようなコントラストの強い素材への画像の生成である。
【背景技術】
【０００３】
最新の技術では、マイクロミラー型のマイクロミラー空間光変調装置（ＳＬＭ）の投射を用いた高精度パターン・ジェネレータの構成が周知である（ネルソン １９８８年（特許文献１）、クック １９９０年（特許文献２））。パターン・ジェネレータにおけるＳＬＭの使用は、走査レーザ・スポットを使用する、より広く知られた方法に比べて多くの利点がある。ＳＬＭは、大規模並列処理装置であり、１秒当たりに書き込める画素数は極めて多い。この光学システムは、ＳＬＭの照射が非限界的であるという点でより簡素化されているのに対し、レーザ・スキャナでは、ビーム路全体を高精度で構築しなければならない。数種類のスキャナ（特に電気光学および音響光学スキャナ）と比較して、マイクロミラーＳＬＭが完全に反射装置であることから、マイクロミラーＳＬＭをより短い波長で使用することができる。
【０００４】
前記２つの引用文献において、空間光変調装置は、各画素ごとにオン／オフ変調だけを使用している。入力データは、１ビットの深度、例えば、各画素ごとに０および１の値を有する画素マップに変換される。この変換は、図形プロセッサや、エリア・フィル命令を有するカスタム論理を使用して、効果的に行なうことが可能である。
【０００５】
同じ発明者のサンドストロン（サンドストロン他、１９９０）（特許文献３）による先の出願では、パターン素子の境界に中間露光指数を使用して、レーザ・スキャナで作成された画像の該素子のエッジ位置を微調整できることが記載されている。
【０００６】
時間を変化させながらＳＬＭにより画素をオンにしたり、あるいは、同じ画素を数回印刷することにより、画素を様々な回数オンにすることによって、好ましくはビデオ画像の映像および印刷用にグレースケール画像を生成することも技術上周知である。本発明は、特に、超高精度パターンの生成を目的とする、空間光変調装置を備えた直接グレースケール・ジェネレータ用のシステムである。好適な実施例の重要な面は、画素単位の画像の均一性と、焦点変化時（意図的あるいは不慮のいずれかを問わず）のＳＬＭの画素に対するフィーチャーの正確な配置に関する独立性と安定性である。
特に、周知の装置を使用して、微細でより精密なアドレス・レゾリューションを達成する場合に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５１４８１５７号明細書
【特許文献２】欧州特許第０６１０１８３号明細書
【特許文献３】欧州特許第０４６７０７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、アドレス・レゾリューションが改善されたパターン・ジェネレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、より微細なアドレス・レゾリューションを提供する添付クレームに示された装置によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術によるプリンタを示す図である。ＳＬＭは、レンズのひとみからの光を偏向させるマイクロミラーから成る。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は、４つの上部画素をオフ状態に、残りの５つの画素をオン状態にした画素設計をいくつか示した図である。
【図３】ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の配列を示す図である。これにより、位相型ＳＬＭによってエッジ位置をどのように微調整できるか示されている。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、偏向ミラーの付いたＳＬＭと変形ミラーの付いたＳＬＭとの概略的な比較を示す図である。
【図５】データを翻訳しＳＬＭに供給する方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるパターン・ジェネレータの好適な実施例を示す図である。
【図７】異なる種類のＳＬＭに対して概ね予想される複素振幅を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、概略的に異なる種類のＳＬＭミラー制御を示す図である。
【実施例】
【００１１】
本発明は、ＳＬＭを有する標準型プロジェクション・プリンタを示す図１の一般的配置に基づき理解できる。反射に基づく空間光変調装置は、偏向型（ネルソン）と位相型（クック）の２種類に分類される。マイクロミラーを備えた一定の例において両者の違いは小さいように見えるが、位相型ＳＬＭは、破壊的干渉（弱め合う干渉）によって特定の方向にビームを放射するのに対して、偏向型ＳＬＭでは、画素によって、正反射ビームが幾何学的に片側に偏向され、図１に示すように、結像レンズの開口部を逸脱する。最新の発明により実行される超高精度印刷の場合、クックによって１９９０年に開示された位相変調システムは、偏向型よりも優れている。第一に、表面の全部品（ヒンジおよび支柱も含む）が破壊的干渉（弱め合う干渉）に関与し、全体的な吸光が実現可能なことから、良好なコントラストが得られる。第二に、光を片側に偏向させることによって機能するシステムは、中間偏角地点で光軸に対して対称性を得ることが困難であり、焦点が変化したときに、フィーチャーが不安定になるリスクが生じる。好適な実施例では、位相型が使用されているが、非対称の偏向型を囲むように収容あるいは設計すれば、使用することも可能である。図４（ａ）〜（ｇ）にこの状態が概略的に示されている。最初の図４（ａ）では、非偏向マイクロミラー４０１が照射されており、反射光は、開口４０２の方向に向けられず、したがって、光は、基板４０３に到達していない。一方、図４（ｂ）では、ミラーが完全に偏向され、全反射光が、開口部方向に向けられる。中間の位置では、反射光の一部だけが、図４（ｃ）に示されている基板に達する。ただし、この場合、光は、レンズ４０４の光軸に対して対称にならず、基板に斜めに入射する。これにより、レンズと基板面との間の距離が極めて重要なものとなり、領域の破線位置で示されるような若干の変更によって、基板上のフィーチャーが大幅にずれることになる。この問題を解決する方法は、図４（ｄ）〜（ｆ）によって示されている。ここでは、最初の露光がマイクロミラーの第１偏角で行なわれ、その後、好ましくは同じ光線量で、第２の露光が第２の偏角に対して行なわれ、第１の角度を補足する。これにより、第１の露光と第２の露光を組み合わせたものが、レンズの光軸に対して対称となる。この課題を解決する別の方法として、図４（ｇ）に示すような変形ミラー４０１′を使用して、反射光を開口部全面に均一に分布させる方法がある。この最後の図では、概ね（後述する）位相型ＳＬＭまたは偏向型ＳＬＭの２つの例を示すことができるが、その場合、光はミラーの異なる部分から反射する。
【００１２】
位相型ＳＬＭは、ミクロ機械加工ミラー、いわゆるマイクロミラー、あるいは、電子信号を使用して変形が可能な支持体上の連続するミラー面により形成可能である。クックにより１９９０年に開示された発明では、静電界によって制御される粘弾性層が使用されているが、特に、数ナノメートルほどの変形で充分な極めて短い波長に対して、電界または、別の、電気的、電磁的、または熱的に制御される反射面によって変形される圧電固体ディスクを使用することも同様に可能である。本書の残りの部分では、静電気により制御可能なマイクロミラー・マトリクス（１次元または２次元）が想定されているが、前記の通り、変調機構としてのＬＣＤクリスタル素材または電気光学素材に依存した透過または反射型ＳＬＭや、圧電または電気歪動作を利用したミクロ機械加工型ＳＬＭなど、他の構成も可能である。
【００１３】
本発明では、位相変調が可変であることにより、投光用レンズのひとみに達する光の量が可変になることを特徴とするマイクロミラーを使用することが好ましい。図２（ａ）〜（ｈ）では、複数の素子から成るミラーをいくつか示しているが、各ミラーの多様な部分の傾斜は重要ではない。実際に、ある素子によって光がレンズ方向に向けられる一方で、別の素子により、光がレンズのひとみの外部に向けられている。この機能を正しく理解する方法として、ミラーの各極小領域素子からレンズのひとみの中心に達する複素振幅を調べ、ミラー全体の振幅を積分する方法がある。ミラーを適正な形状にして、複素振幅の合計がゼロに近くなるように変形することが可能であり、これによって、レンズのひとみに達する光は全くなくなる。これがマイクロミラーのオフ状態であり、ミラー面が平坦であって複素振幅が位相を含むような緩和された状態がオン状態である。オン状態とオフ状態の間では、反射方向の光量が、変形に関する連続的ではあるが非線形的な関数となる。
【００１４】
書き込まれるパターンは、通常、ガラス基板上にクロムで書かれたフォトマスク・パターンなどの２値パターンである。この場合、２値とは、中間領域が全くないことを意味しており、フォトマスク面のある一定の点は、黒（クロムで覆われている）か白（クロムなし）である。このパターンは、ＳＬＭからの投影画像によりフォトレジストで露光され、このフォトレジストが現像される。現代のレジストは、コントラストが強く、このことは、露光にわずかな比率の変化が生じた場合に、現像剤でレジストを完全に除去したときと、ほとんど除去したときとでは、差が生じることを意味している。したがって、空中の画像が白から黒へ徐々に推移しても、フォトレジストは、通常、支持体表面に対してほとんど垂直なエッジを有している。クロム・エッチングを行なった場合、さらに、コントラストが強くなり、その結果得られる画像は完全に２値的であり、中間領域が全くない黒または白のいずれかに分けられる。
【００１５】
入力データは、デジタル形式で、表面に書き込まれるパターンの幾何図形を表している。入力データは、極小アドレス単位、例えば、１ナノメートルで与えられることが多いが、ＳＬＭの画素をオンまたはオフのいずれかに設定した場合、はるかにきめの粗いパターンができる。ＳＬＭの画素を画像の０．１μｍの画素に投影する場合、１本の線は、整数個の画素分の幅（ｎ＊０．１μｍ。ただし、ｎは整数とする）しか有することができない。最近まで０．１μｍのアドレス・グリッドで充分ではあったが、いわゆる光学近似補正（ＯＰＣ）の出現により、１〜５ナノメートルのグリッドが望まれている。ＯＰＣでは、マスクの使用時に、マスクのフィーチャーのサイズをわずかに修正して、予想される光画像誤差を補償する。一例として、４本の平行線による０．８μｍ幅のマスクが最新の４Ｘリダクション・ステッパ（半導体ウェハ用プロジェクション・プリンタ）に印刷される場合、通常、同じ幅に印刷しようとしても、０．１８７、０．２００、０．２００、０．１８７μｍ幅の線として印刷される。このことは、画像形成のシミュレーションによって予想することができ、マスクのユーザは、ＯＰＣを用いて、マスクを補償する。したがって、０．８００μｍにする代わりに、マスクの最初と最後の線を、４＊０．２１３＝０．８５２μｍにしたいと考える。０．１μｍのアドレス・グリッドでは、訂正不可能であるが、５ｎｍまたはそれよりも細いアドレス・グリッドの場合、訂正が可能である。
【００１６】
図５では、ＳＬＭのデータを提供する方法が、フローチャートで示されている。第１ステップのＳ１では、個別のパターン・フィールドに書き込まれるパターンのパターン・データを分割する。このパターン・データは、デジタル形式で受信されることが好ましい。その後、ステップＳ２において、各フィールドがラスタライズされることにより、異なる露光指数が割り当てられる。次に、ステップＳ３において、これらの値を非線形的反応が得られるように修正し、ステップＳ４で、画素単位の変形が行なわれる。最後に、画素値が駆動信号に変換され、ＳＬＭに送信される。
【００１７】
本発明は、オフ状態とオン状態との間の中間値を使用して、きめの細かいアドレス・グリッド（例えば、画素サイズの１／１５、１／２５、１／５０）を生成することが好ましい。印刷されたフィーチャーは、オン状態の画素から成るが、エッジに沿って、中間値に設定された画素が形成される。これは、オンおよびオフ電圧以外の電圧により画素を駆動することにより行なわれる。カスケード式非線形効果がいくつか存在することから（エッジ位置と境界線上の画素の露光、露光と変形、変形と電界）、入力データから電界への非線形的な変換が必要である。さらに、この変換は、実証的に等時間間隔で校正される。
【００１８】
図３は、ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の配列を示している。この図では、画素をどのように制御して、このインセット（差込板）で反射率を生成するのか示している。明るい領域は、位相０の画素を有しているのに対し、暗い領域は、＋９０度と−９０度の位相が交互にくる画素によって生成されている。明るい領域と暗い領域の間にある斜めの境界線は、中間値の位相によって生成されている。これは、位相型ＳＬＭによってうまく配置されたエッジの状態を示している。ただし、中間値を有する他の種類のＳＬＭも同様に使用できる。中間値の位相ＳＬＭによる結像特性は複雑であり、図３でエッジが移動する明確さからはほど遠い。しかしながら、本発明者による膨大な理論に基づく計算および実験によって、記載された効果が実際にあることが証明されている。
【００１９】
さらに微細なアドレス・グリッドを生成するためには、図３に示すように、パターン・フィーチャーの中に１種類の画素マップを、また、フィーチャーの外に別の種類の画素マップを、さらに、境界線上に中間画素マップを生成するように、電子処理システムを作製し直す。ただし、境界線上の中間画素マップは、この加工品上に投影されるＳＬＭの画素よりも微細なグリッド内の境界線の配置にしたがって生成される。ＳＬＭおよび投射系は、フィーチャー内部の１露光レベル、フィーチャー間の別の露光レベル、境界線上の中間露光レベルを生成する。中間露光レベルは、ＳＬＭの機能によって生成され、複数の状態に変調する。駆動信号による反応から境界線の実際の配置までの特徴づけがなされた後、補正が施される。測定は実証的に行なわれ、校正関数がコンピュータ計算された後、データ処理および搬送システムに記憶される。
【００２０】
アドレス・レゾリューションをさらに改善するためには、露光フィールドを、ＳＬＭの座標系に対して平行でない方向（通常４５度）につなぎ合わせるように、ステージとＳＬＭを作製し直す。特に、ステージまたは光学システムの連続した動きは、ＳＬＭに平行でない方向（通常、ＳＬＭの座標系から４５度）に発生する。非直角な軸を持つＳＬＭを有することも可能であるが、その場合、動作方向に対して平行な軸を一切持たない方が有利である。さらに、マトリクス自体のライン誤差というＳＬＭの列および行ドライバの不完全性によって生じるライン誤差を少なくするためには、行および列のラインをステッチング方向に対して一定の角度（例えば、つなぎ合わされたフィールドの各中心間のベクトル）にした方が効果的である。
【００２１】
また、組み合わされた露光に単一の露光では得られない中間値ができるように、修正データを有する少なくとも２つの露光を重ね合わせることにより、さらに精緻なアドレス・グリッドが作成される。
【００２２】
（位相型ＳＬＭの設計）
従来技術で使用されているような図２（ｃ）に示すクローバー型ミラーは、オン状態とオフ状態の間の中間状態にすることが可能である。しかし、積分複素振幅が偏向関数として作図された場合、完全に０になることは決してなく、０の周りに複数の円を描くことから、位相角が変化する非ゼロの最低反射率を有することが理解される。この状態は、図７の線７０１によって概略的に示されている。ただし、７０３は、一定の変形値に対する位置を示し、jは、関連する位相角を示すものとする。中間状態に設定された数個の画素を有する画像を綿密に分析すると、エッジ画素の積分位相角がゼロでない場合、最終的な画像のエッジ位置が、焦点に到るまで安定していないことが明らかである。これは、図４（ａ）〜（ｇ）に示される反射効果に類似した回折効果によるものである。本発明の好適な実施例では、旋回素子を有する新型の画素を使用している。このような素子に関する複数の例が、図２（ｅ）〜（ｈ）に示されている。各素子が旋回すると、片方の端部が光源方向に移動し、もう片方の端部が別の方向を向くことから、ゼロに近い平均的位相が維持される。この状態は、図７の破線７０２によって概略的に示されている。さらに、このクローバー型設計には、製造中に残留内部応力が発生するという問題がある。この応力は、電気フィールドを利用しなくても、部分的な変形を発生させる傾向がある。この内部変形は、製造中の不完全性によることから、すべての画素で全く同様に発生するとは限らない。クローバー型設計では、この画素ごとの相違によって、反射率の一次的偏差が生じる。旋回素子により形成された画素セルによっても同様の結果が得られるが、さらに、二次的な効果が発生する。したがって、映像において均一性が向上する。
【００２３】
パターンの異なる位置および／または異なる向きのエッジに対し、投射系の開口絞りにおいて対称性が得られるように、変調素子の設計と露光方法を作製し直す。画素グリッドに対して異なる位置に配置されたエッジ間に特有の非対称性は、パターンに対する画素グリッドの異なる位置に配置された少なくとも２つの画像を重ね合わせることにより、緩和することができる。
【００２４】
偏向型ＳＬＭの場合、対称性は、開口絞りの輝度分布と関連性がある。開口絞りの中心に対して対称的に光を偏向させる変調素子を有していることが最も好ましいが、もしくは、偏向が補充された露光を重ね合わせて対称にすることも可能である。可変偏向変調素子により、エッジの画素における偏向と該エッジとの間に一定の幾何学的な関係を作り出すことができる。例えば、画素をエッジに対して垂直な方向に、かつフィーチャーの内部方向に向けることができる。
【００２５】
回折型ＳＬＭを使用して、対向する位相マップを有する露光を重ね合わせることにより、対称性が得られる。複素振幅がＳＬＭのどの部分でも実数であれば、対称性を維持することができ、−１〜１の範囲内の値で必ず実数となる積分複素振幅で画素を設計することが可能である。多くの場合、−０．５〜１の範囲内の振幅で充分である。以上は、図２（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）の四角形の旋回マイクロミラー素子による例である。
【００２６】
小さい負の振幅を使用して背景領域の印刷を行なう方法により、解像度を上げることができる。さらに複雑な方式により、隣接する画素の各グループを画像内で組み合わせ、結像システムによってフィルタがかけられた後、所望の実際の振幅を実現することが可能である。
【００２７】
対称性を保持するためには、少なくとも２面の対称性、好ましくは、４面の対称性を有している方が有利である。対称性は、複数の重ね合わされた露光によって固有の回転対称性を持たない画素に対して実現可能である。さらに、画素設計または露光により、実際の振幅を制御するシーケンスにより、解像度を高めることができる。黒い線は、対向する位相を有する領域間に配置された場合、特にコントラストが強くなり、フィーチャーのエッジは、フィーチャー内の隣接する画素をさらに高い正の振幅にするか、外部の隣接する画素を負の振幅にすることにより、改善することができる。
【００２８】
（画像の高画質化）
旋回設計には第３の利点がある。クローバー型は、完全な吸光には至らないが、旋回型セルは、より簡単に、完全な吸光を実現するジオメトリが得られ、あるいは、ゼロを通過して、非ゼロのわずかな反射に戻ることもあり、その場合は逆相になる。吸光が良好に行なわれることによって、重なり合った露光を印刷する自由度が大きくなり、低い負の値７０２を設計することにより、吸光に近いさらに良好な線形性が実現できる。暗い領域において約５％の弱い露光で逆相にした印刷では、１５〜３０％の高いエッジ鋭さが得られ、一定のレンズを使用して、より小型のフィーチャーを印刷することができる。これは、半導体業界で利用されている、いわゆる、減衰移相マスクによく似ている。エッジ鋭さを高める関連方法として、フィーチャー内部の画素に低い値を設定し、エッジ付近の画素に高い値を設定する方法がある。これにより、現在のマスクからのパターン投影や、ネルソンおよびクックによる投影使用法では不可能な新型の画像高画質化が実現できる。背景に非ゼロの負の振幅を使用しエッジに沿って露光を強くすることは、エッジ画素を中間値にして微細なアドレス・グリッドを生成することと矛盾しない。これは、それぞれの効果が付加的、あるいは、少なくとも計算可能なことによるものである。また、画素が印刷されるフィーチャーよりも実質的に小さい場合、すべての効果が同時に得られるような画素値の組み合わせがある。これらの画素を検出するためには、微細なアドレス・グリッドを作成するだけでなく、さらに、コンピュータ計算が必要になるが、本発明の一部の利用法においては、より小さいフィーチャーの印刷ができれば、多大な努力に見合うだけの高い値が得られる。
【００２９】
粘弾性層上の連続したミラーの場合、ゼロに対する平均的位相の固有平衡が存在する。シミュレーションにより、フィーチャー・エッジの微細な位置決めに中間値を当てはめることにより、連続したミラーが形成されることが示されている。ただし、非線形性は、マイクロミラーを使用したときよりも低い。充分に機能する方法がないとすると、最小のフィーチャーは、マイクロミラーを使用したときよりも大きくなくてはならず、例えば、分解された１フィーチャー素子当たりのアドレス指定された画素の数がより多くなくてはならない。その結果、ＳＬＭ装置は大型となり、一定のパターンに対するデータ量が大きくなる。したがって、第１および第２実施例において、マイクロミラーを選択している。
【００３０】
本発明では、投光用レンズのひとみに対称的な照射が得られることと、画像が回転に対して反応しないという２つの理由から、回転対称性変形（少なくとも、２面の対称性であり、好適な実施例では、４面の対称性）が施された画素が使用されている。後者の理由は、半導体ウェハ上のランダムな論理パターンを印刷するうえで重要である。ｘ‐ｙ軸に対して非対称性が存在すれば、ｘ軸に沿って配置された各トランジスタは、ｙ軸に沿って配置されたものと異なった遅延を伴う。そのような回路は誤作動することがあり、または、より遅いクロック速度でしか使用できなくなる。ｘおよびｙ間の焦点および対称性による画像の不変性に関するこの２つの要件により、光学システムで対称性を生成および維持することが極めて重要になる。対称性は、もともと備えていてもよく、あるいは、相補的非対称性を有する複数の露光を使用するなど、非対称性を意図的に均衡化することによって生成されてもよい。ただし、複数の露光は、スループットの低下につながることから、初めから対称的なレイアウトを有していることが極めて好ましい。
【００３１】
（好適な実施例）
第１の好適な実施例は、２０４８×５１２マイクロミラーから成るＳＬＭを使用したフォトマスクの深紫外線パターン・ジェネレータである。光源は、２４８ナノメートルのパルス出力と、約１０ｎｓのパルス長と、５００Ｈｚの反復度を有するＫｒＦエキシマ・レーザである。また、ＳＬＭは、９０％を上回る光を反射するアルミニウム面を有している。ＳＬＭは、ビーム・スクランブリング・イルミネータを通じてレーザにより照射され、反射光は、投光用レンズ方向に向けられるとともに、さらに、感光面に向けられる。イルミネータからの入射ビームとレンズへの既存ビームは、半透明のビーム・スプリッタ・ミラーによって分離される。好ましくは、このミラーは偏光選択型であり、イルミネータは偏光を使用し、その偏光方向は、ＳＬＭの正面にある１／４波長板によって切り換えられる。高い開口数（ＮＡ）でｘおよびｙに対して対称性を有するためには、画像は、対称的に偏光されなければならず、ビーム・スプリッタと投光用レンズの間にある第２の１／４波長板によって、円形に偏光された画像が生成される。レーザ・パルスのエネルギーによって可能な場合のさらに簡単な構成は、非偏光ビーム・スプリッタを使用することによって実現できる。ビーム・スプリッタの第２の通過後も、１／４波長板は、なお利点を有しているが、それは、該プレートによって、ビーム・スプリット・コーティングの設計が影響を受けにくくなるためである。全体の最も簡単な構成は、ＳＬＭにおける斜めの入射を利用して、イルミネータからのビームと投光用レンズに達するビームが、図１に示されるように、幾何学的に離れた状態にしたものである。
【００３２】
マイクロミラーの画素は２０×２０μｍであり、投光用レンズは２００Ｘの縮小変倍率を有することにより、ＳＬＭの画素を画像の０．１μｍに対応させる。レンズは、０．８の開口数（ＮＡ）を有するモノクロームのＤＵＶレンズであり、ポイント・スプレッド関数が、０．１７μｍＦＷＨＭ（半値全幅）となる。良質で書き込み可能な最小ラインは、０．２５μｍである。
【００３３】
加工品、例えば、フォトマスクが、レンズ下の干渉計制御ステージと、フラッシュを生成するレーザへの干渉計論理信号によって移動される。フラッシュがわずか１０ｎｓであることから、ステージの移動は、露光の間は行なわれず、ＳＬＭの画像は、２０４．８×５１．２μｍの大きさに印刷される。２ミリ秒後に、ステージは、５１．２μｍだけ移動し、新たなフラッシュが放射され、ＳＬＭの新規画像が、エッジから最初の画像のエッジまで印刷される。露光と露光の間に、データ入力システムは、新規画像をＳＬＭにロードして、より大きいパターンが、つなぎ合わされたフラッシュによって形成されるようにする。１列が完全に書き込まれると、ステージは、垂直方向に進み、新規の行が開始する。どのようなサイズのパターンも書き込めるが、第１の好適な実施例では、通常、１２５×１２５ｍｍのパターンを書き込んでいる。このサイズのパターンを書き込むには、５０分に加え、連続した列の間の移動時間がかかることになる。
【００３４】
各画素は、２５レベル（＋ゼロ）に制御できることから、０．１μｍの画素を補間して、それぞれ４ナノメートルを２５増分する。データ変換は、パターンを図形的に指定し、オン、オフ、または中間値に設定された画素を使用して、データをマップに変換する。データ経路は、１秒当たり２０４８＊５１２＊５００語のデータ、実際には、１秒当たり５２４メガバイトの画素データをＳＬＭに供給しなければならない。好適な実施例では、書き込み可能領域は、最大２３０×２３０ｍｍであり、１列に最大２３０／０．０５１２＝４５００フラッシュまで可能であり、この列は、４５０／５００＝９秒で書き込まれる。１列に必要な画素データ量は、９×５２４＝４８００Ｍｂである。転送されバッファに収められるデータの量を少なくするために、圧縮形式が用いられる。この形式は、１９９０年のサンドストロン他による発明とよく似ているが、一定の長さと値を有するセグメントの代わりに、画素マップが圧縮される点が異なっている。実行可能な代替例として、画素マップを直接生成し、圧縮および解凍用の市販のハードウェア・プロセッサを使用して、転送ならびにバッファに収められるデータ量を減少させる方法がある。
【００３５】
しかし、マスク全体のデータ量は、たとえ圧縮しても、ディスク上に予め分割されたデータを記憶しておくには、かなり無理な量となっており、画素データを使用時に生成しなければならない。１アレイのプロセッサは、圧縮形式への変換と並行して画像をラスタライズするとともに、この圧縮データを、ＳＬＭに画素データを供給するエクスパンダ回路に転送する。好適な実施例において、前記プロセッサは、画像の異なる部分もラスタライズし、その結果をバッファリングした後に、エクスパンダ回路の入力バッファに送信する。
【００３６】
（第２の好適な実施例）
第２の好適な実施例において、レーザは、１９３ｎｍの波長と５００Ｈｚパルスの周波数を有するＡｒＦエキシマ・レーザである。ＳＬＭは、２０＊２０μｍの３０７２×１０２４画素を有しており、レンズは、０．０６μｍの投影画素が得られる３３３Ｘの縮小変倍率を有している。また、６０個の中間値があり、アドレス・グリッドは、１ナノメートルである。ポイント・スプレッド関数は、０．１３μｍであり、最小ラインは０．２μｍである。データ・フローは、１５７２メガバイト／秒であり、２３０ｍｍ長さの１列のデータは、１１．８Ｇｂである。
【００３７】
第３の好適な実施例は、画素マトリクスが４５度回転し、画素グリッドが８４μｍであることにより、投影された画素がｘおよびｙに沿って０．０６μｍの間隔が開けられる点を除いては、第２の好適な実施例と同じである。レーザは、ＡｒＦエキシマ・レーザであり、レンズは、２４０の縮小変倍率である。マトリクスが回転されていることから、マトリクスの画素密度は、減少し、データ量は、前記実施例の半分となるが、アドレス・レゾリューションは同じである。
【００３８】
（レーザのフラッシュ対フラッシュ偏差）
エキシマ・レーザには２つの不利な特性、つまり、フラッシュ対フラッシュの５％のエネルギー偏差と、フラッシュ対フラッシュの１００ｎｓの時間的変動がある。好適な実施例では、いずれも同じ方法によって補償されている。最初の露光部は、９０％の倍率で全体のパターンにより形成されている。実際のフラッシュのエネルギーと各フラッシュの時間位置が記録される。第２の露光部は、公称１０％の露光によって形成され、アナログ変調により、第１露光の実際の値しだいでは、第２の露光を５〜１５％にする。同様に、第２の露光において意図的に時間を相殺することにより、第１の露光の時間的変動が補正される。第２の露光は、第１の露光で生じた誤差を完全に補償できるが、それ自体が同じ種類の新たな誤差を発生する。露光全体の平均がわずか１０％であることから、両者の誤差は、１０だけ事実上減少する。実際に、レーザは、１００ｎｓよりもはるかに大きい時間的な不確定性を有している。この不確定性は、光のパルスが、トリガ・パルスからの遅延にしたがって発生し、この遅延が、時折、数マイクロ秒分、変化することによるものである。短時間の間に、遅延はより安定することから、継続的に遅延を測定し、好ましくはフィルタリングした最終遅延値を使用して、次のパルス遅延を予測するとともに、トリガ・パルスの位置付けを行なう。
【００３９】
同様に、ステージ誤差が記録され、ステージが第２の露光における補償動作により駆動された場合、ステージの不完全性を補正することも可能である。測定可能な配置誤差があれば、原則として、部分的または完全に上記のように補正することができる。第２の露光中に計算されたポイントにステージを移動させる高速サーボを備えていることが必要である。従来技術では、ＳＬＭ自体をストロークが小さく反応時間の短いステージに搭載し、画像の精密な位置付けに使用する方法が周知である。別の同様に有効な方式は、ＳＬＭと画像面との間の光学システムにおいて圧電制御を備えたミラーを使用する方法があり、両者のいずれを選択するかは、実際の状況を考慮して行なう。さらに、また、露光フィールドのデータに相殺位置を付け加えて、画像を横に移動させることも可能である。
【００４０】
第２の露光は、レーザおよびＳＬＭ間の減衰フィルタを使用して実行し、公称露光の０〜１５％以内で、ＳＬＭのダイナミック・レンジを完全に使用できるようにすることが好ましい。２５個の中間レベルにより、１５％＊１／２５＝０．６％の段階で露光を調整することができる。
【００４１】
反応は、製造上の不完全性によって画素ごとに若干異なり、また、経時変化が原因となってこのような違いが生じることもある。その結果、画像が不均質になるという不都合が生じる。画像に求められている条件が極めて高いことから、ルックアップ・メモリーに記憶されている画素の逆反応性による増大によって、全画素を補正しなければならないこともある。また、各画素ごとに、２、３、またはそれ以上の項を有する多項式を使用することがさらに好ましい。これは、ＳＬＭを駆動する論理に基づくハードウェアで実行可能である。
【００４２】
さらに複雑で好適な実施例では、補正をいくつか組み合わせることにより、第２の補正露光を行なう。フラッシュ対フラッシュの偏差、フラッシュの時間的変動、さらに、周知の画素間の反応の違いなどもその対象となる。補正が小さい限り、例えば、各補正ごとに数パーセントである限り、ほぼ線形的に追加されていくことから、補正がそのまま加えられ、ＳＬＭに適用される。その合計は、該当する画素において、所望の照射線量の値により乗算される。
【００４３】
（代替光源）
エキシマ・レーザは、レーザの波長と種類に依存した５００〜１０００Ｈｚの限定的なパルス繰返し周波数（ｐｒｆ）を有している。そのため、ｘおよびｙの両方において、エッジをステッチングした大型のフィールドが使用されている。他の２つの好適な実施例では、ＳＬＭがｐｒｆがはるかに高いパルス・レーザ、例えば、Ｑスイッチ・アップコンバート固体レーザや、ＳＬＭの表面上で走査された連続レーザ源から照射されることにより、ＳＬＭのある部分が新規データで書き換えられる一方で、別の部分が印刷される。どちらの場合も、レーザのコヒーレンス特性がエキシマ・レーザとは異なっており、例えば、異なる光路長を有する複数の平行な光路などの、より大規模なビーム・スクランブリングおよびコヒーレンス制御が必要である。本発明の一部の実施例では、フラッシュ・ランプからの光の出力が充分であり、光源として使用可能である。その利点として、低コストであり、コヒーレンス特性が優れていることがあげられる。
【００４４】
走査により照射を行なう好適な実施例では、２つの問題点が解決できる。一つは、時間およびエネルギー面でのパルス対パルス偏差の問題であり、これは、好ましくは音響光学または電気光学などの電気光学スキャナーによる完全な制御のもとで走査が行なわれることによるものであり、多くの連続したレーザを使用した方が、パルス・レーザを使用したときよりも電力の変動が少ないためである。さらに、連続型レーザを使用すると、波長の異なった選択が可能であり、連続型レーザは、パルス・レーザに比べて目に対する危険性が少ない。しかし、最も重要な点は、走査が非限界的であり、１００ｋＨｚ以上の反復度で実行可能なことから、わずか数行のマトリクスで、はるかに高いデータ速度に達することが可能な点である。照射ビームの走査は、極めて均一な照射を生成する方法でもあり、他のやり方では困難である。
一部の実施例では、光源としてのフラッシュ・ランプを使用することができ、便利な方法である。
【００４５】
（ＥＵＶ）
ＥＵＶの光源は、粒子加速装置、磁気プラズマ・ピンチ・マシンからの放射、または、高電力レーザ・パルスを伴う極端な温度に若干重要な加熱によるものである。いずれの場合も、放射はパルス振動している。ＥＵＶ放射は、真空のみで伝搬し、反射レンズでしか焦点を合わせることができない。ＳＬＭを使用する代表的なパターン・ジェネレータは、光パワーのさほど高くない要件である、小さい露光フィールドを有している。したがって、光学システムの設計は、ＥＵＶステッパに比べて緩やかであることから、より多くのミラーを使用でき、ステッパよりも高い開口数（ＮＡ）を実現できる。開口数（ＮＡ）が高いレンズは、リング形露光フィールドを有することが予想され、ＳＬＭの形状をそのようなフィールドに合わせて作製することが充分に可能である。１３ｎｍの波長と０．２５の開口数（ＮＡ）により、わずか２５ｎｍ幅のラインを露光することが可能であり、さらに、前記の通り、画像の高画質化を利用すれば、２０ｎｍを下回ることも可能である。このような解像度を実現できる周知の書込み技術は他にはなく、同時に、ＳＬＭの同様の特徴によって可能な書込み速度を実現できる技術も他にはない。
【００４６】
（エッジ・オーバラップ）
各フラッシュごとに、２次元フィールドが印刷されるとともに、各フィールドのエッジとエッジをつなぎ合わせることから、ステッチングは極めて重要である。わずか数ナノメートルの１フィールドを置き換えることにより、エッジに沿って目に見えるパターン誤差が発生し、マスクによって生成される電子回路の機能に悪影響を及ぼす可能性がある。このような不必要なステッチングの影響を減少させる効果的な方法として、数本の経路に同じパターンを印刷し、このような経路間にあるステッチング境界を置き換える方法があげられる。パターンが４回印刷された場合、ステッチング誤差が４箇所で発生することが予想されるが、その規模のわずか四分の一にすぎない。本発明の好適な実施例では、フィールド間のオーバラップ・バンドとともに、中間露光を発生する機能が使用される。ラスタライゼーションを実行している間、上記の値がコンピュータ計算されるが、圧縮データを解凍している間でもこの計算は実行できる。エッジ・オーバラップにより、ステッチング誤差が減少し、マルチパス印刷に比べてスループットのマイナス点がはるかに減少する。
【００４７】
（修正照射）
第１の好適な実施例において、ＳＬＭの照射は、エキシマ・レーザや、フライアイ・レンズなどの光スクランブラーによって行なわれ、イルミネータのひとみ面の円形自発光面からの照射とよく似た照射が生成される。ある特定の投射系による印刷時に解像度を高める場合、修正照射法を利用することができる。最も簡単な例では、イルミネータのひとみ面に、例えば、四重極形または環状の透過領域を有するひとみフィルタを導入する方法がある。さらに複雑な例では、同じフィールドを数回印刷する方法がある。露光と露光の間で複数のパラメタを変化させることが可能であり、例えば、画像面の焦点、照射パターン、ＳＬＭに使用するデータ、投影レンズのひとみ面のひとみフィルタなどが使用できる。特に、照射の同期をとった変化やひとみフィルタによって、解像度を高めることができ、このことは、ひとみが扇形透過領域を有しているとともに、非回折光が該扇形の先端付近の吸収パッチをさえぎるように照射が一直線に並んでいる場合に、特に顕著である。
【００４８】
（反応の線形化）
データからエッジまでの伝達関数の線形化を図るうえで、本書で行なう配置には、基本的に次の３つの方法がある。
‐データ変換装置において非線形性を考慮し、データ変換装置に８ビット（例）の画素値を生成し、同じ解像度を有するＤＡＣを使用してＳＬＭを駆動する。この状態は、図８（ａ）に概略的に示されている。ただし、Ｒは、リレー信号であり、Ｃは、ＳＬＭの各マトリクスに設けられているコンデンサである。また、ＳＬＭは、破線で示されている。
‐より少ない値（例えば、５ビット、すなわち、最高３２個の値）でデジタル値を生成し、ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）の８ビット値に変換した後に、この８ビット値をＤＡＣに供給する。
‐５ビット値と半導体スイッチを使用して、１台または数台の高解像度ＤＡＣにより生成されたＤＣ電圧を選択する。この状態は、図８（ｂ）に概略的に示されている。
【００４９】
いずれの場合も、実証的校正関数がデータ変換装置のＬＵＴで使用されるか、または、ＤＣ電圧で使用される場合に、プレート上の反応が線形化されるような実証的校正関数を測定することが可能である。
【００５０】
どの線形化方式を用いるかは、データ速度、精度要件、および、時代とともに変化する利用可能な回路技術によって異なる。現時点では、データ変換装置は行き詰まった状態にあることから、データ変換装置による線形化は、好適なソリューションとはいえず、８ビット画素値を生成することも好ましくない。また、高速ＤＡＣは、高価であり消費電力が高い。最も適正なソリューションは、ＤＣ電圧を生成し、スイッチを使用する方法である。この方法では、８ビットよりもさらに高い解像度の使用が可能である。
【００５１】
（好適なパターン・ジェネレータの説明）
図６について説明する。パターン・ジェネレータは、単数および複数の値を持つ画素アドレス指定方式によるＳＬＭ６０１と、光源６０２と、照射ビーム・スクランブル装置６０３と、結像光学システム６０４と、干渉計位置制御システム６０６を備えた微細位置付け基板ステージ６０５と、ＳＬＭ用ハードウェアおよびソフトウェア・データ処理システム６０７とから構成されている。また、さらに、適正な機能を提供し操作を簡易化するために、前記パターン・ジェネレータは、温度制御を備えた周囲環境チャンバ、基板荷重システム、最適なパターン配置確度を実現するためのステージ移動および露光レーザ・トリガーのタイミングをとるためのソフトウェア、およびソフトウェア・ユーザ・インタフェースも具備している。
【００５２】
パターン・ジェネレータの照射は、ＫｒＦエキシマ・レーザによって行なわれ、エキシマ・レーザの自然線幅に相当する帯域を有し、２４８ナノメートルの波長でＵＶ領域において１０〜２０ナノ秒の長いフラッシュ光を放出する。基板上のパターンの歪みを防止するために、エキシマ・レーザからの光を、ＳＬＭ面に均一に割り当てて、光のコヒーレンス長を充分に短くすることにより、基板上にレーザ・スペックルが発生しないようにする。ビーム・スクランブラーを使用して、この２つの目的を達成する。ビーム・スクランブラーは、エキシマ・レーザからのビームを異なる光路長を持つ数本のビーム路に分割した後に、空間コヒーレンス長を短くするために各ビーム路をまとめて一つにする。さらに、ビーム・スクランブラーは、１組のフライアイ・レンズを有するレンズ系から成るビーム・ホモジナイザーを有し、このビーム・ホモジナイザーは、エキシマ・レーザからのレーザ・ビームの各ポイントからの光を、ＳＬＭ面全体に均一に分配し、「最上層の」光分布を行なう。上記のビーム・スクランブリングと、光の均一化と、コヒーレンスの低下は、あらゆるＳＬＭプリンタにおいて有利である。実際の環境しだいでは、ビーム・スプリッターや光合波器、回折素子、光ファイバー、カレイドスコープ、レンズレット・アレイ、プリズムまたはプリズム・アレイ、または、積分球を使用して実現することができるだけでなく、他の類似装置を組み合わせて、ビームのスプリットや合波を行なうことにより、ＳＬＭに入射する多数の相互に非コヒーレントな光フィールドを生成することも可能である。
【００５３】
ＳＬＭからの光は、中継され基板ステージ上の基板に結像される。これは、クックにより開示されているシュリーレン光学システムを用いて行なわれる。焦点幅ｆ1のレンズｌ1が、ＳＬＭから距離ｆ1の位置に配置される。焦点長さｆ2のもう一つのレンズｌ2は、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋ｆ2の位置に配置される。次に、基板が、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋２×ｆ2の位置に配置される。ＳＬＭから距離２×ｆ1の位置には、サイズによってシステムの開口数（ＮＡ）、したがって、基板上に書き込める最小パターン・フィーチャーのサイズが決まる開口６０８がある。また、光学システムや基板の平面度の不完全性を補正するために、レンズｌ2をｚ方向に動的に位置付けする合焦システムもあり、５０マイクロメートルの位置スパンにより、最適な焦点特性が得られる。さらに、このレンズ系は、照射光の波長が２４８ナノメートルになるように波長補正されており、照射光の帯域幅許容誤差が少なくとも±１ナノメートルである。レンズｌ1の真上に位置するビーム・スプリッター６０９により、照射光が結像光学システムに反射する。縮小率２５０および開口数（ＮＡ）０．６２の場合、サイズを０．２マイクロメートルまで縮小したパターン・フィーチャーを露光して高品質なパターンを得ることができる。各ＳＬＭ画素から３２レベルで、最小グリッド・サイズが２ナノメートルになる。
【００５４】
パターン・ジェネレータは、干渉計位置制御システムを備えた微細位置付け基板ステージを有しており、最小熱膨張用にＺｅｒｏｄｕｒで作製された可動エアベアリングｘｙテーブル６０５から成る。干渉計位置フィードバック測定システム６０６を備えたサーボ・システムは、各方向のステージ位置付けを制御する。１方向のｙにおいて、サーボ・システムは、ステージを固定位置に維持し、もう片方の方向ｘにおいて、ステージは、連続的な速度で移動する。干渉計位置測定システムは、ｘ方向に使用されることにより、露光レーザをトリガーし、基板上のＳＬＭの各画像間の位置を均一にする。ＳＬＭ画像の１行全体が基板上で露光されると、ステージは、ｘ方向の元の位置に戻り、ｙ方向にＳＬＭ画像の１増分だけ移動して、基板上のもう１行のＳＬＭ画像を露光する。この手順は、基板全体が露光されるまで繰返し行なわれる。
【００５５】
ＳＬＭ画像は、ｘおよびｙの両方向に多数の画素とオーバラップしており、露光データ・パターンは、オーバラップしている画素で局部的に修正され、このようなオーバラップ領域となる多くの露光を補償している。
【００５６】
エキシマ・レーザからのパルス対パルス強度の偏差は、パターンの２パス露光により補償され、ここでは、第１パスが正しい強度である公称９０％の強度によって実行される。第１パスでは、各レーザ・フラッシュの実際の強度が測定ならびに記憶される。第２パスでは、第１パスからの測定済み強度の値に基づいて、各ＳＬＭ画像露光用の正しい強度が用いられる。このように、エキシマ・レーザからのパルス対パルス強度の偏差による影響の規模を抑制することができる。
【００５７】
ＳＬＭの機能性については、本書の別の箇所でさらに詳しく述べる。ＳＬＭは、画素サイズが１６マイクロメートルの画素を２０４８×２５６個有しており、１ミリ秒以内に全画素をアドレス指定することが可能である。ＳＬＭは、精巧なステージに固定して装填されている。この精巧なステージは、フラッシュ露光とフラッシュ露光の間において１００ナノメートルよりも高い確度で、ｘおよびｙ方向に、１００ミクロン移動可能である。ＳＬＭの微細な位置付けを行なうことにより、基板位置付けステージの位置の不正確さを補正し、パターン・ステッチング誤差をさらに少なくする。ｘ‐ｙ方向の位置付けに加え、基板ステージの座標系で指定されたもの以外の角度で基板上のパターンを露光するために、ＳＬＭステージを回転させることも可能である。このような回転を行なう目的は、補足的フィーチャーが追加される既存のパターンを有する基板に対して、基板の調節可能性を組み入れられるようにすることである。オフ軸光チャネルおよび／またはＣＣＤカメラを使用して、ローディング後に、ステージ上の基板の正確な位置を測定し、レンズを通して見ることにより、基板上にある多数の整列マークのシステム座標を判断することができる。露光中は、整列マークの測定位置に基づいて、ｘおよびｙ方向に、ステージ位置が訂正される。回転座標系に追従するステージ・サーボ・システムを使用するとともに、前記の通りＳＬＭの精巧なステージを回転させて、回転的な調節が行なえる。ＳＬＭを回転できることにより、歪んだ座標系への書込みを行なって、その後生じるパターンの歪みを補償するようなことも可能である。
【００５８】
パターン・ラスタライザー６１０において、任意の形式を有する任意のデータ・パターンが、１画素につき３２（５ビット）グレー・レベルの圧縮ラスタライズ済み画素マップに変換される。画素電極に印加される電圧に対して、露光された画素のグレースケールの段階が線形的ではないことから、３２のグレー・レベルがそれぞれ次のレベルの照射線量の均一な増加分に対応するように、入力データが画素リニアライザー６１１で線形化される。この動作は、８ビットのデジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）６１２を使用して行なわれ、予め実証的に校正された線形化関数にしたがって、画素マップからの各グレー・レベルによって、ＤＡＣからの電圧を選択する。ＤＡＣからのアナログ・レベルの選択において、各値がＳＬＭ画素に対応し、そのような各値により、対応する画素の変則性を補正するルックアップ・テーブルを使用して、追加的な補正が行なわれる。ルックアップ・テーブルの校正値は、実証的校正手順によって作成され、この手順では、連続したテスト・パターンがＳＬＭに送信され、得られた露光パターンを測定し、測定されたパターンが個々の画素補正に使用される。以上は、画素マップの各グレー・レベルによってアナログ電圧が選択され、対応する全ＳＬＭ画素に対して画素の変形を施すことにより、正しい照射線量を供給することを意味している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および表示装置用フォトマスクなどの感光面の極めて高精度なパターン印刷に関するものである。さらに、本発明は、半導体装置パターン、表示パネル、一体型光学装置、および電子配線構造体の直接書込み動作に関するものである。さらに、セキュリティ・プリンティング（証券印刷）などの、他の種類の高精度印刷に利用することも可能である。用語の「印刷（プリンティング）」は、広い意味で理解すべきものであり、フォトレジストや写真用感光乳剤の露光を意味するだけでなく、光または熱によって活性化する融蝕または化学処理による、乾式処理紙などの他の感光媒体上での光作用も意味するものとする。光は、平均的な可視光線に限定されず、赤外線（ＩＲ）から超紫外線までの広い範囲の波長を含んでいる。特に重要なのは、３７０ｎｍ（ＵＶ）から、深紫外線（ＤＵＶ）、真空紫外線（ＶＵＶ）、および超紫外線（ＥＵＶ）を通過して、数ナノメートルの波長に至る紫外線範囲である。ＥＵＶは、本願において、１００ｎｍからその放射を光として扱うことが可能な下限までの範囲として定義される。ＥＵＶの通常の波長は１３ｎｍである。ＩＲは、７８０ｎｍ〜約２０μｍとして定義される。
【０００２】
別の意味において、本発明は、空間光変調装置と、そのような変調装置を用いるプロジェクション・ディスプレイおよびプロジェクション・プリンタの技術ならびに方法に関するものである。特に、本発明は、グレースケール特性、焦点や画像の均一化による画像の安定性、およびアナログ変調技術を利用したこのような変調装置のためのデータ処理を改善している。アナログ変調の最も重要な用途は、アドレス・グリッド（例えば、パターンのエッジ位置を特定するような、すなわち、空間光変調装置の画素によって生成されるグリッドよりもはるかに微細な増分）を備えたフォトレジストのようなコントラストの強い素材への画像の生成である。
【背景技術】
【０００３】
最新の技術では、マイクロミラー型のマイクロミラー空間光変調装置（ＳＬＭ）の投射を用いた高精度パターン・ジェネレータの構成が周知である（ネルソン １９８８年（特許文献１）、クック １９９０年（特許文献２））。パターン・ジェネレータにおけるＳＬＭの使用は、走査レーザ・スポットを使用する、より広く知られた方法に比べて多くの利点がある。ＳＬＭは、大規模並列処理装置であり、１秒当たりに書き込める画素数は極めて多い。この光学システムは、ＳＬＭの照射が非限界的であるという点でより簡素化されているのに対し、レーザ・スキャナでは、ビーム路全体を高精度で構築しなければならない。数種類のスキャナ（特に電気光学および音響光学スキャナ）と比較して、マイクロミラーＳＬＭが完全に反射装置であることから、マイクロミラーＳＬＭをより短い波長で使用することができる。
【０００４】
前記２つの引用文献において、空間光変調装置は、各画素ごとにオン／オフ変調だけを使用している。入力データは、１ビットの深度、例えば、各画素ごとに０および１の値を有する画素マップに変換される。この変換は、図形プロセッサや、エリア・フィル命令を有するカスタム論理を使用して、効果的に行なうことが可能である。
【０００５】
同じ発明者のサンドストロン（サンドストロン他、１９９０）（特許文献３）による先の出願では、パターン素子の境界に中間露光指数を使用して、レーザ・スキャナで作成された画像の該素子のエッジ位置を微調整できることが記載されている。
【０００６】
時間を変化させながらＳＬＭにより画素をオンにしたり、あるいは、同じ画素を数回印刷することにより、画素を様々な回数オンにすることによって、好ましくはビデオ画像の映像および印刷用にグレースケール画像を生成することも技術上周知である。本発明は、特に、超高精度パターンの生成を目的とする、空間光変調装置を備えた直接グレースケール・ジェネレータ用のシステムである。好適な実施例の重要な面は、画素単位の画像の均一性と、焦点変化時（意図的あるいは不慮のいずれかを問わず）のＳＬＭの画素に対するフィーチャーの正確な配置に関する独立性と安定性である。
特に、周知の装置を使用して、微細でより精密なアドレス・レゾリューションを達成する場合に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５１４８１５７号明細書
【特許文献２】欧州特許第０６１０１８３号明細書
【特許文献３】欧州特許第０４６７０７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、アドレス・レゾリューションが改善されたパターン・ジェネレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、より微細なアドレス・レゾリューションを提供する添付クレームに示された装置によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術によるプリンタを示す図である。ＳＬＭは、レンズのひとみからの光を偏向させるマイクロミラーから成る。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は、４つの上部画素をオフ状態に、残りの５つの画素をオン状態にした画素設計をいくつか示した図である。
【図３】ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の配列を示す図である。これにより、位相型ＳＬＭによってエッジ位置をどのように微調整できるか示されている。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、偏向ミラーの付いたＳＬＭと変形ミラーの付いたＳＬＭとの概略的な比較を示す図である。
【図５】データを翻訳しＳＬＭに供給する方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるパターン・ジェネレータの好適な実施例を示す図である。
【図７】異なる種類のＳＬＭに対して概ね予想される複素振幅を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、概略的に異なる種類のＳＬＭミラー制御を示す図である。
【実施例】
【００１１】
本発明は、ＳＬＭを有する標準型プロジェクション・プリンタを示す図１の一般的配置に基づき理解できる。反射に基づく空間光変調装置は、偏向型（ネルソン）と位相型（クック）の２種類に分類される。マイクロミラーを備えた一定の例において両者の違いは小さいように見えるが、位相型ＳＬＭは、破壊的干渉（弱め合う干渉）によって特定の方向にビームを放射するのに対して、偏向型ＳＬＭでは、画素によって、正反射ビームが幾何学的に片側に偏向され、図１に示すように、結像レンズの開口部を逸脱する。最新の発明により実行される超高精度印刷の場合、クックによって１９９０年に開示された位相変調システムは、偏向型よりも優れている。第一に、表面の全部品（ヒンジおよび支柱も含む）が破壊的干渉（弱め合う干渉）に関与し、全体的な吸光が実現可能なことから、良好なコントラストが得られる。第二に、光を片側に偏向させることによって機能するシステムは、中間偏角地点で光軸に対して対称性を得ることが困難であり、焦点が変化したときに、フィーチャーが不安定になるリスクが生じる。好適な実施例では、位相型が使用されているが、非対称の偏向型を囲むように収容あるいは設計すれば、使用することも可能である。図４（ａ）〜（ｇ）にこの状態が概略的に示されている。最初の図４（ａ）では、非偏向マイクロミラー４０１が照射されており、反射光は、開口４０２の方向に向けられず、したがって、光は、基板４０３に到達していない。一方、図４（ｂ）では、ミラーが完全に偏向され、全反射光が、開口部方向に向けられる。中間の位置では、反射光の一部だけが、図４（ｃ）に示されている基板に達する。ただし、この場合、光は、レンズ４０４の光軸に対して対称にならず、基板に斜めに入射する。これにより、レンズと基板面との間の距離が極めて重要なものとなり、領域の破線位置で示されるような若干の変更によって、基板上のフィーチャーが大幅にずれることになる。この問題を解決する方法は、図４（ｄ）〜（ｆ）によって示されている。ここでは、最初の露光がマイクロミラーの第１偏角で行なわれ、その後、好ましくは同じ光線量で、第２の露光が第２の偏角に対して行なわれ、第１の角度を補足する。これにより、第１の露光と第２の露光を組み合わせたものが、レンズの光軸に対して対称となる。この課題を解決する別の方法として、図４（ｇ）に示すような変形ミラー４０１′を使用して、反射光を開口部全面に均一に分布させる方法がある。この最後の図では、概ね（後述する）位相型ＳＬＭまたは偏向型ＳＬＭの２つの例を示すことができるが、その場合、光はミラーの異なる部分から反射する。
【００１２】
位相型ＳＬＭは、ミクロ機械加工ミラー、いわゆるマイクロミラー、あるいは、電子信号を使用して変形が可能な支持体上の連続するミラー面により形成可能である。クックにより１９９０年に開示された発明では、静電界によって制御される粘弾性層が使用されているが、特に、数ナノメートルほどの変形で充分な極めて短い波長に対して、電界または、別の、電気的、電磁的、または熱的に制御される反射面によって変形される圧電固体ディスクを使用することも同様に可能である。本書の残りの部分では、静電気により制御可能なマイクロミラー・マトリクス（１次元または２次元）が想定されているが、前記の通り、変調機構としてのＬＣＤクリスタル素材または電気光学素材に依存した透過または反射型ＳＬＭや、圧電または電気歪動作を利用したミクロ機械加工型ＳＬＭなど、他の構成も可能である。
【００１３】
本発明では、位相変調が可変であることにより、投光用レンズのひとみに達する光の量が可変になることを特徴とするマイクロミラーを使用することが好ましい。図２（ａ）〜（ｈ）では、複数の素子から成るミラーをいくつか示しているが、各ミラーの多様な部分の傾斜は重要ではない。実際に、ある素子によって光がレンズ方向に向けられる一方で、別の素子により、光がレンズのひとみの外部に向けられている。この機能を正しく理解する方法として、ミラーの各極小領域素子からレンズのひとみの中心に達する複素振幅を調べ、ミラー全体の振幅を積分する方法がある。ミラーを適正な形状にして、複素振幅の合計がゼロに近くなるように変形することが可能であり、これによって、レンズのひとみに達する光は全くなくなる。これがマイクロミラーのオフ状態であり、ミラー面が平坦であって複素振幅が位相を含むような緩和された状態がオン状態である。オン状態とオフ状態の間では、反射方向の光量が、変形に関する連続的ではあるが非線形的な関数となる。
【００１４】
書き込まれるパターンは、通常、ガラス基板上にクロムで書かれたフォトマスク・パターンなどの２値パターンである。この場合、２値とは、中間領域が全くないことを意味しており、フォトマスク面のある一定の点は、黒（クロムで覆われている）か白（クロムなし）である。このパターンは、ＳＬＭからの投影画像によりフォトレジストで露光され、このフォトレジストが現像される。現代のレジストは、コントラストが強く、このことは、露光にわずかな比率の変化が生じた場合に、現像剤でレジストを完全に除去したときと、ほとんど除去したときとでは、差が生じることを意味している。したがって、空中の画像が白から黒へ徐々に推移しても、フォトレジストは、通常、支持体表面に対してほとんど垂直なエッジを有している。クロム・エッチングを行なった場合、さらに、コントラストが強くなり、その結果得られる画像は完全に２値的であり、中間領域が全くない黒または白のいずれかに分けられる。
【００１５】
入力データは、デジタル形式で、表面に書き込まれるパターンの幾何図形を表している。入力データは、極小アドレス単位、例えば、１ナノメートルで与えられることが多いが、ＳＬＭの画素をオンまたはオフのいずれかに設定した場合、はるかにきめの粗いパターンができる。ＳＬＭの画素を画像の０．１μｍの画素に投影する場合、１本の線は、整数個の画素分の幅（ｎ＊０．１μｍ。ただし、ｎは整数とする）しか有することができない。最近まで０．１μｍのアドレス・グリッドで充分ではあったが、いわゆる光学近似補正（ＯＰＣ）の出現により、１〜５ナノメートルのグリッドが望まれている。ＯＰＣでは、マスクの使用時に、マスクのフィーチャーのサイズをわずかに修正して、予想される光画像誤差を補償する。一例として、４本の平行線による０．８μｍ幅のマスクが最新の４Ｘリダクション・ステッパ（半導体ウェハ用プロジェクション・プリンタ）に印刷される場合、通常、同じ幅に印刷しようとしても、０．１８７、０．２００、０．２００、０．１８７μｍ幅の線として印刷される。このことは、画像形成のシミュレーションによって予想することができ、マスクのユーザは、ＯＰＣを用いて、マスクを補償する。したがって、０．８００μｍにする代わりに、マスクの最初と最後の線を、４＊０．２１３＝０．８５２μｍにしたいと考える。０．１μｍのアドレス・グリッドでは、訂正不可能であるが、５ｎｍまたはそれよりも細いアドレス・グリッドの場合、訂正が可能である。
【００１６】
図５では、ＳＬＭのデータを提供する方法が、フローチャートで示されている。第１ステップのＳ１では、個別のパターン・フィールドに書き込まれるパターンのパターン・データを分割する。このパターン・データは、デジタル形式で受信されることが好ましい。その後、ステップＳ２において、各フィールドがラスタライズされることにより、異なる露光指数が割り当てられる。次に、ステップＳ３において、これらの値を非線形的反応が得られるように修正し、ステップＳ４で、画素単位の変形が行なわれる。最後に、画素値が駆動信号に変換され、ＳＬＭに送信される。
【００１７】
本発明は、オフ状態とオン状態との間の中間値を使用して、きめの細かいアドレス・グリッド（例えば、画素サイズの１／１５、１／２５、１／５０）を生成することが好ましい。印刷されたフィーチャーは、オン状態の画素から成るが、エッジに沿って、中間値に設定された画素が形成される。これは、オンおよびオフ電圧以外の電圧により画素を駆動することにより行なわれる。カスケード式非線形効果がいくつか存在することから（エッジ位置と境界線上の画素の露光、露光と変形、変形と電界）、入力データから電界への非線形的な変換が必要である。さらに、この変換は、実証的に等時間間隔で校正される。
【００１８】
図３は、ピストンのように上下移動することにより、位相差を生成する画素の配列を示している。この図では、画素をどのように制御して、このインセット（差込板）で反射率を生成するのか示している。明るい領域は、位相０の画素を有しているのに対し、暗い領域は、＋９０度と−９０度の位相が交互にくる画素によって生成されている。明るい領域と暗い領域の間にある斜めの境界線は、中間値の位相によって生成されている。これは、位相型ＳＬＭによってうまく配置されたエッジの状態を示している。ただし、中間値を有する他の種類のＳＬＭも同様に使用できる。中間値の位相ＳＬＭによる結像特性は複雑であり、図３でエッジが移動する明確さからはほど遠い。しかしながら、本発明者による膨大な理論に基づく計算および実験によって、記載された効果が実際にあることが証明されている。
【００１９】
さらに微細なアドレス・グリッドを生成するためには、図３に示すように、パターン・フィーチャーの中に１種類の画素マップを、また、フィーチャーの外に別の種類の画素マップを、さらに、境界線上に中間画素マップを生成するように、電子処理システムを作製し直す。ただし、境界線上の中間画素マップは、この加工品上に投影されるＳＬＭの画素よりも微細なグリッド内の境界線の配置にしたがって生成される。ＳＬＭおよび投射系は、フィーチャー内部の１露光レベル、フィーチャー間の別の露光レベル、境界線上の中間露光レベルを生成する。中間露光レベルは、ＳＬＭの機能によって生成され、複数の状態に変調する。駆動信号による反応から境界線の実際の配置までの特徴づけがなされた後、補正が施される。測定は実証的に行なわれ、校正関数がコンピュータ計算された後、データ処理および搬送システムに記憶される。
【００２０】
アドレス・レゾリューションをさらに改善するためには、露光フィールドを、ＳＬＭの座標系に対して平行でない方向（通常４５度）につなぎ合わせるように、ステージとＳＬＭを作製し直す。特に、ステージまたは光学システムの連続した動きは、ＳＬＭに平行でない方向（通常、ＳＬＭの座標系から４５度）に発生する。非直角な軸を持つＳＬＭを有することも可能であるが、その場合、動作方向に対して平行な軸を一切持たない方が有利である。さらに、マトリクス自体のライン誤差というＳＬＭの列および行ドライバの不完全性によって生じるライン誤差を少なくするためには、行および列のラインをステッチング方向に対して一定の角度（例えば、つなぎ合わされたフィールドの各中心間のベクトル）にした方が効果的である。
【００２１】
また、組み合わされた露光に単一の露光では得られない中間値ができるように、修正データを有する少なくとも２つの露光を重ね合わせることにより、さらに精緻なアドレス・グリッドが作成される。
【００２２】
（位相型ＳＬＭの設計）
従来技術で使用されているような図２（ｃ）に示すクローバー型ミラーは、オン状態とオフ状態の間の中間状態にすることが可能である。しかし、積分複素振幅が偏向関数として作図された場合、完全に０になることは決してなく、０の周りに複数の円を描くことから、位相角が変化する非ゼロの最低反射率を有することが理解される。この状態は、図７の線７０１によって概略的に示されている。ただし、７０３は、一定の変形値に対する位置を示し、jは、関連する位相角を示すものとする。中間状態に設定された数個の画素を有する画像を綿密に分析すると、エッジ画素の積分位相角がゼロでない場合、最終的な画像のエッジ位置が、焦点に到るまで安定していないことが明らかである。これは、図４（ａ）〜（ｇ）に示される反射効果に類似した回折効果によるものである。本発明の好適な実施例では、旋回素子を有する新型の画素を使用している。このような素子に関する複数の例が、図２（ｅ）〜（ｈ）に示されている。各素子が旋回すると、片方の端部が光源方向に移動し、もう片方の端部が別の方向を向くことから、ゼロに近い平均的位相が維持される。この状態は、図７の破線７０２によって概略的に示されている。さらに、このクローバー型設計には、製造中に残留内部応力が発生するという問題がある。この応力は、電気フィールドを利用しなくても、部分的な変形を発生させる傾向がある。この内部変形は、製造中の不完全性によることから、すべての画素で全く同様に発生するとは限らない。クローバー型設計では、この画素ごとの相違によって、反射率の一次的偏差が生じる。旋回素子により形成された画素セルによっても同様の結果が得られるが、さらに、二次的な効果が発生する。したがって、映像において均一性が向上する。
【００２３】
パターンの異なる位置および／または異なる向きのエッジに対し、投射系の開口絞りにおいて対称性が得られるように、変調素子の設計と露光方法を作製し直す。画素グリッドに対して異なる位置に配置されたエッジ間に特有の非対称性は、パターンに対する画素グリッドの異なる位置に配置された少なくとも２つの画像を重ね合わせることにより、緩和することができる。
【００２４】
偏向型ＳＬＭの場合、対称性は、開口絞りの輝度分布と関連性がある。開口絞りの中心に対して対称的に光を偏向させる変調素子を有していることが最も好ましいが、もしくは、偏向が補充された露光を重ね合わせて対称にすることも可能である。可変偏向変調素子により、エッジの画素における偏向と該エッジとの間に一定の幾何学的な関係を作り出すことができる。例えば、画素をエッジに対して垂直な方向に、かつフィーチャーの内部方向に向けることができる。
【００２５】
回折型ＳＬＭを使用して、対向する位相マップを有する露光を重ね合わせることにより、対称性が得られる。複素振幅がＳＬＭのどの部分でも実数であれば、対称性を維持することができ、−１〜１の範囲内の値で必ず実数となる積分複素振幅で画素を設計することが可能である。多くの場合、−０．５〜１の範囲内の振幅で充分である。以上は、図２（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）の四角形の旋回マイクロミラー素子による例である。
【００２６】
小さい負の振幅を使用して背景領域の印刷を行なう方法により、解像度を上げることができる。さらに複雑な方式により、隣接する画素の各グループを画像内で組み合わせ、結像システムによってフィルタがかけられた後、所望の実際の振幅を実現することが可能である。
【００２７】
対称性を保持するためには、少なくとも２面の対称性、好ましくは、４面の対称性を有している方が有利である。対称性は、複数の重ね合わされた露光によって固有の回転対称性を持たない画素に対して実現可能である。さらに、画素設計または露光により、実際の振幅を制御するシーケンスにより、解像度を高めることができる。黒い線は、対向する位相を有する領域間に配置された場合、特にコントラストが強くなり、フィーチャーのエッジは、フィーチャー内の隣接する画素をさらに高い正の振幅にするか、外部の隣接する画素を負の振幅にすることにより、改善することができる。
【００２８】
（画像の高画質化）
旋回設計には第３の利点がある。クローバー型は、完全な吸光には至らないが、旋回型セルは、より簡単に、完全な吸光を実現するジオメトリが得られ、あるいは、ゼロを通過して、非ゼロのわずかな反射に戻ることもあり、その場合は逆相になる。吸光が良好に行なわれることによって、重なり合った露光を印刷する自由度が大きくなり、低い負の値７０２を設計することにより、吸光に近いさらに良好な線形性が実現できる。暗い領域において約５％の弱い露光で逆相にした印刷では、１５〜３０％の高いエッジ鋭さが得られ、一定のレンズを使用して、より小型のフィーチャーを印刷することができる。これは、半導体業界で利用されている、いわゆる、減衰移相マスクによく似ている。エッジ鋭さを高める関連方法として、フィーチャー内部の画素に低い値を設定し、エッジ付近の画素に高い値を設定する方法がある。これにより、現在のマスクからのパターン投影や、ネルソンおよびクックによる投影使用法では不可能な新型の画像高画質化が実現できる。背景に非ゼロの負の振幅を使用しエッジに沿って露光を強くすることは、エッジ画素を中間値にして微細なアドレス・グリッドを生成することと矛盾しない。これは、それぞれの効果が付加的、あるいは、少なくとも計算可能なことによるものである。また、画素が印刷されるフィーチャーよりも実質的に小さい場合、すべての効果が同時に得られるような画素値の組み合わせがある。これらの画素を検出するためには、微細なアドレス・グリッドを作成するだけでなく、さらに、コンピュータ計算が必要になるが、本発明の一部の利用法においては、より小さいフィーチャーの印刷ができれば、多大な努力に見合うだけの高い値が得られる。
【００２９】
粘弾性層上の連続したミラーの場合、ゼロに対する平均的位相の固有平衡が存在する。シミュレーションにより、フィーチャー・エッジの微細な位置決めに中間値を当てはめることにより、連続したミラーが形成されることが示されている。ただし、非線形性は、マイクロミラーを使用したときよりも低い。充分に機能する方法がないとすると、最小のフィーチャーは、マイクロミラーを使用したときよりも大きくなくてはならず、例えば、分解された１フィーチャー素子当たりのアドレス指定された画素の数がより多くなくてはならない。その結果、ＳＬＭ装置は大型となり、一定のパターンに対するデータ量が大きくなる。したがって、第１および第２実施例において、マイクロミラーを選択している。
【００３０】
本発明では、投光用レンズのひとみに対称的な照射が得られることと、画像が回転に対して反応しないという２つの理由から、回転対称性変形（少なくとも、２面の対称性であり、好適な実施例では、４面の対称性）が施された画素が使用されている。後者の理由は、半導体ウェハ上のランダムな論理パターンを印刷するうえで重要である。ｘ‐ｙ軸に対して非対称性が存在すれば、ｘ軸に沿って配置された各トランジスタは、ｙ軸に沿って配置されたものと異なった遅延を伴う。そのような回路は誤作動することがあり、または、より遅いクロック速度でしか使用できなくなる。ｘおよびｙ間の焦点および対称性による画像の不変性に関するこの２つの要件により、光学システムで対称性を生成および維持することが極めて重要になる。対称性は、もともと備えていてもよく、あるいは、相補的非対称性を有する複数の露光を使用するなど、非対称性を意図的に均衡化することによって生成されてもよい。ただし、複数の露光は、スループットの低下につながることから、初めから対称的なレイアウトを有していることが極めて好ましい。
【００３１】
（好適な実施例）
第１の好適な実施例は、２０４８×５１２マイクロミラーから成るＳＬＭを使用したフォトマスクの深紫外線パターン・ジェネレータである。光源は、２４８ナノメートルのパルス出力と、約１０ｎｓのパルス長と、５００Ｈｚの反復度を有するＫｒＦエキシマ・レーザである。また、ＳＬＭは、９０％を上回る光を反射するアルミニウム面を有している。ＳＬＭは、ビーム・スクランブリング・イルミネータを通じてレーザにより照射され、反射光は、投光用レンズ方向に向けられるとともに、さらに、感光面に向けられる。イルミネータからの入射ビームとレンズへの既存ビームは、半透明のビーム・スプリッタ・ミラーによって分離される。好ましくは、このミラーは偏光選択型であり、イルミネータは偏光を使用し、その偏光方向は、ＳＬＭの正面にある１／４波長板によって切り換えられる。高い開口数（ＮＡ）でｘおよびｙに対して対称性を有するためには、画像は、対称的に偏光されなければならず、ビーム・スプリッタと投光用レンズの間にある第２の１／４波長板によって、円形に偏光された画像が生成される。レーザ・パルスのエネルギーによって可能な場合のさらに簡単な構成は、非偏光ビーム・スプリッタを使用することによって実現できる。ビーム・スプリッタの第２の通過後も、１／４波長板は、なお利点を有しているが、それは、該プレートによって、ビーム・スプリット・コーティングの設計が影響を受けにくくなるためである。全体の最も簡単な構成は、ＳＬＭにおける斜めの入射を利用して、イルミネータからのビームと投光用レンズに達するビームが、図１に示されるように、幾何学的に離れた状態にしたものである。
【００３２】
マイクロミラーの画素は２０×２０μｍであり、投光用レンズは２００Ｘの縮小変倍率を有することにより、ＳＬＭの画素を画像の０．１μｍに対応させる。レンズは、０．８の開口数（ＮＡ）を有するモノクロームのＤＵＶレンズであり、ポイント・スプレッド関数が、０．１７μｍＦＷＨＭ（半値全幅）となる。良質で書き込み可能な最小ラインは、０．２５μｍである。
【００３３】
加工品、例えば、フォトマスクが、レンズ下の干渉計制御ステージと、フラッシュを生成するレーザへの干渉計論理信号によって移動される。フラッシュがわずか１０ｎｓであることから、ステージの移動は、露光の間は行なわれず、ＳＬＭの画像は、２０４．８×５１．２μｍの大きさに印刷される。２ミリ秒後に、ステージは、５１．２μｍだけ移動し、新たなフラッシュが放射され、ＳＬＭの新規画像が、エッジから最初の画像のエッジまで印刷される。露光と露光の間に、データ入力システムは、新規画像をＳＬＭにロードして、より大きいパターンが、つなぎ合わされたフラッシュによって形成されるようにする。１列が完全に書き込まれると、ステージは、垂直方向に進み、新規の行が開始する。どのようなサイズのパターンも書き込めるが、第１の好適な実施例では、通常、１２５×１２５ｍｍのパターンを書き込んでいる。このサイズのパターンを書き込むには、５０分に加え、連続した列の間の移動時間がかかることになる。
【００３４】
各画素は、２５レベル（＋ゼロ）に制御できることから、０．１μｍの画素を補間して、それぞれ４ナノメートルを２５増分する。データ変換は、パターンを図形的に指定し、オン、オフ、または中間値に設定された画素を使用して、データをマップに変換する。データ経路は、１秒当たり２０４８＊５１２＊５００語のデータ、実際には、１秒当たり５２４メガバイトの画素データをＳＬＭに供給しなければならない。好適な実施例では、書き込み可能領域は、最大２３０×２３０ｍｍであり、１列に最大２３０／０．０５１２＝４５００フラッシュまで可能であり、この列は、４５０／５００＝９秒で書き込まれる。１列に必要な画素データ量は、９×５２４＝４８００Ｍｂである。転送されバッファに収められるデータの量を少なくするために、圧縮形式が用いられる。この形式は、１９９０年のサンドストロン他による発明とよく似ているが、一定の長さと値を有するセグメントの代わりに、画素マップが圧縮される点が異なっている。実行可能な代替例として、画素マップを直接生成し、圧縮および解凍用の市販のハードウェア・プロセッサを使用して、転送ならびにバッファに収められるデータ量を減少させる方法がある。
【００３５】
しかし、マスク全体のデータ量は、たとえ圧縮しても、ディスク上に予め分割されたデータを記憶しておくには、かなり無理な量となっており、画素データを使用時に生成しなければならない。１アレイのプロセッサは、圧縮形式への変換と並行して画像をラスタライズするとともに、この圧縮データを、ＳＬＭに画素データを供給するエクスパンダ回路に転送する。好適な実施例において、前記プロセッサは、画像の異なる部分もラスタライズし、その結果をバッファリングした後に、エクスパンダ回路の入力バッファに送信する。
【００３６】
（第２の好適な実施例）
第２の好適な実施例において、レーザは、１９３ｎｍの波長と５００Ｈｚパルスの周波数を有するＡｒＦエキシマ・レーザである。ＳＬＭは、２０＊２０μｍの３０７２×１０２４画素を有しており、レンズは、０．０６μｍの投影画素が得られる３３３Ｘの縮小変倍率を有している。また、６０個の中間値があり、アドレス・グリッドは、１ナノメートルである。ポイント・スプレッド関数は、０．１３μｍであり、最小ラインは０．２μｍである。データ・フローは、１５７２メガバイト／秒であり、２３０ｍｍ長さの１列のデータは、１１．８Ｇｂである。
【００３７】
第３の好適な実施例は、画素マトリクスが４５度回転し、画素グリッドが８４μｍであることにより、投影された画素がｘおよびｙに沿って０．０６μｍの間隔が開けられる点を除いては、第２の好適な実施例と同じである。レーザは、ＡｒＦエキシマ・レーザであり、レンズは、２４０の縮小変倍率である。マトリクスが回転されていることから、マトリクスの画素密度は、減少し、データ量は、前記実施例の半分となるが、アドレス・レゾリューションは同じである。
【００３８】
（レーザのフラッシュ対フラッシュ偏差）
エキシマ・レーザには２つの不利な特性、つまり、フラッシュ対フラッシュの５％のエネルギー偏差と、フラッシュ対フラッシュの１００ｎｓの時間的変動がある。好適な実施例では、いずれも同じ方法によって補償されている。最初の露光部は、９０％の倍率で全体のパターンにより形成されている。実際のフラッシュのエネルギーと各フラッシュの時間位置が記録される。第２の露光部は、公称１０％の露光によって形成され、アナログ変調により、第１露光の実際の値しだいでは、第２の露光を５〜１５％にする。同様に、第２の露光において意図的に時間を相殺することにより、第１の露光の時間的変動が補正される。第２の露光は、第１の露光で生じた誤差を完全に補償できるが、それ自体が同じ種類の新たな誤差を発生する。露光全体の平均がわずか１０％であることから、両者の誤差は、１０だけ事実上減少する。実際に、レーザは、１００ｎｓよりもはるかに大きい時間的な不確定性を有している。この不確定性は、光のパルスが、トリガ・パルスからの遅延にしたがって発生し、この遅延が、時折、数マイクロ秒分、変化することによるものである。短時間の間に、遅延はより安定することから、継続的に遅延を測定し、好ましくはフィルタリングした最終遅延値を使用して、次のパルス遅延を予測するとともに、トリガ・パルスの位置付けを行なう。
【００３９】
同様に、ステージ誤差が記録され、ステージが第２の露光における補償動作により駆動された場合、ステージの不完全性を補正することも可能である。測定可能な配置誤差があれば、原則として、部分的または完全に上記のように補正することができる。第２の露光中に計算されたポイントにステージを移動させる高速サーボを備えていることが必要である。従来技術では、ＳＬＭ自体をストロークが小さく反応時間の短いステージに搭載し、画像の精密な位置付けに使用する方法が周知である。別の同様に有効な方式は、ＳＬＭと画像面との間の光学システムにおいて圧電制御を備えたミラーを使用する方法があり、両者のいずれを選択するかは、実際の状況を考慮して行なう。さらに、また、露光フィールドのデータに相殺位置を付け加えて、画像を横に移動させることも可能である。
【００４０】
第２の露光は、レーザおよびＳＬＭ間の減衰フィルタを使用して実行し、公称露光の０〜１５％以内で、ＳＬＭのダイナミック・レンジを完全に使用できるようにすることが好ましい。２５個の中間レベルにより、１５％＊１／２５＝０．６％の段階で露光を調整することができる。
【００４１】
反応は、製造上の不完全性によって画素ごとに若干異なり、また、経時変化が原因となってこのような違いが生じることもある。その結果、画像が不均質になるという不都合が生じる。画像に求められている条件が極めて高いことから、ルックアップ・メモリーに記憶されている画素の逆反応性による増大によって、全画素を補正しなければならないこともある。また、各画素ごとに、２、３、またはそれ以上の項を有する多項式を使用することがさらに好ましい。これは、ＳＬＭを駆動する論理に基づくハードウェアで実行可能である。
【００４２】
さらに複雑で好適な実施例では、補正をいくつか組み合わせることにより、第２の補正露光を行なう。フラッシュ対フラッシュの偏差、フラッシュの時間的変動、さらに、周知の画素間の反応の違いなどもその対象となる。補正が小さい限り、例えば、各補正ごとに数パーセントである限り、ほぼ線形的に追加されていくことから、補正がそのまま加えられ、ＳＬＭに適用される。その合計は、該当する画素において、所望の照射線量の値により乗算される。
【００４３】
（代替光源）
エキシマ・レーザは、レーザの波長と種類に依存した５００〜１０００Ｈｚの限定的なパルス繰返し周波数（ｐｒｆ）を有している。そのため、ｘおよびｙの両方において、エッジをステッチングした大型のフィールドが使用されている。他の２つの好適な実施例では、ＳＬＭがｐｒｆがはるかに高いパルス・レーザ、例えば、Ｑスイッチ・アップコンバート固体レーザや、ＳＬＭの表面上で走査された連続レーザ源から照射されることにより、ＳＬＭのある部分が新規データで書き換えられる一方で、別の部分が印刷される。どちらの場合も、レーザのコヒーレンス特性がエキシマ・レーザとは異なっており、例えば、異なる光路長を有する複数の平行な光路などの、より大規模なビーム・スクランブリングおよびコヒーレンス制御が必要である。本発明の一部の実施例では、フラッシュ・ランプからの光の出力が充分であり、光源として使用可能である。その利点として、低コストであり、コヒーレンス特性が優れていることがあげられる。
【００４４】
走査により照射を行なう好適な実施例では、２つの問題点が解決できる。一つは、時間およびエネルギー面でのパルス対パルス偏差の問題であり、これは、好ましくは音響光学または電気光学などの電気光学スキャナーによる完全な制御のもとで走査が行なわれることによるものであり、多くの連続したレーザを使用した方が、パルス・レーザを使用したときよりも電力の変動が少ないためである。さらに、連続型レーザを使用すると、波長の異なった選択が可能であり、連続型レーザは、パルス・レーザに比べて目に対する危険性が少ない。しかし、最も重要な点は、走査が非限界的であり、１００ｋＨｚ以上の反復度で実行可能なことから、わずか数行のマトリクスで、はるかに高いデータ速度に達することが可能な点である。照射ビームの走査は、極めて均一な照射を生成する方法でもあり、他のやり方では困難である。
一部の実施例では、光源としてのフラッシュ・ランプを使用することができ、便利な方法である。
【００４５】
（ＥＵＶ）
ＥＵＶの光源は、粒子加速装置、磁気プラズマ・ピンチ・マシンからの放射、または、高電力レーザ・パルスを伴う極端な温度に若干重要な加熱によるものである。いずれの場合も、放射はパルス振動している。ＥＵＶ放射は、真空のみで伝搬し、反射レンズでしか焦点を合わせることができない。ＳＬＭを使用する代表的なパターン・ジェネレータは、光パワーのさほど高くない要件である、小さい露光フィールドを有している。したがって、光学システムの設計は、ＥＵＶステッパに比べて緩やかであることから、より多くのミラーを使用でき、ステッパよりも高い開口数（ＮＡ）を実現できる。開口数（ＮＡ）が高いレンズは、リング形露光フィールドを有することが予想され、ＳＬＭの形状をそのようなフィールドに合わせて作製することが充分に可能である。１３ｎｍの波長と０．２５の開口数（ＮＡ）により、わずか２５ｎｍ幅のラインを露光することが可能であり、さらに、前記の通り、画像の高画質化を利用すれば、２０ｎｍを下回ることも可能である。このような解像度を実現できる周知の書込み技術は他にはなく、同時に、ＳＬＭの同様の特徴によって可能な書込み速度を実現できる技術も他にはない。
【００４６】
（エッジ・オーバラップ）
各フラッシュごとに、２次元フィールドが印刷されるとともに、各フィールドのエッジとエッジをつなぎ合わせることから、ステッチングは極めて重要である。わずか数ナノメートルの１フィールドを置き換えることにより、エッジに沿って目に見えるパターン誤差が発生し、マスクによって生成される電子回路の機能に悪影響を及ぼす可能性がある。このような不必要なステッチングの影響を減少させる効果的な方法として、数本の経路に同じパターンを印刷し、このような経路間にあるステッチング境界を置き換える方法があげられる。パターンが４回印刷された場合、ステッチング誤差が４箇所で発生することが予想されるが、その規模のわずか四分の一にすぎない。本発明の好適な実施例では、フィールド間のオーバラップ・バンドとともに、中間露光を発生する機能が使用される。ラスタライゼーションを実行している間、上記の値がコンピュータ計算されるが、圧縮データを解凍している間でもこの計算は実行できる。エッジ・オーバラップにより、ステッチング誤差が減少し、マルチパス印刷に比べてスループットのマイナス点がはるかに減少する。
【００４７】
（修正照射）
第１の好適な実施例において、ＳＬＭの照射は、エキシマ・レーザや、フライアイ・レンズなどの光スクランブラーによって行なわれ、イルミネータのひとみ面の円形自発光面からの照射とよく似た照射が生成される。ある特定の投射系による印刷時に解像度を高める場合、修正照射法を利用することができる。最も簡単な例では、イルミネータのひとみ面に、例えば、四重極形または環状の透過領域を有するひとみフィルタを導入する方法がある。さらに複雑な例では、同じフィールドを数回印刷する方法がある。露光と露光の間で複数のパラメタを変化させることが可能であり、例えば、画像面の焦点、照射パターン、ＳＬＭに使用するデータ、投影レンズのひとみ面のひとみフィルタなどが使用できる。特に、照射の同期をとった変化やひとみフィルタによって、解像度を高めることができ、このことは、ひとみが扇形透過領域を有しているとともに、非回折光が該扇形の先端付近の吸収パッチをさえぎるように照射が一直線に並んでいる場合に、特に顕著である。
【００４８】
（反応の線形化）
データからエッジまでの伝達関数の線形化を図るうえで、本書で行なう配置には、基本的に次の３つの方法がある。
‐データ変換装置において非線形性を考慮し、データ変換装置に８ビット（例）の画素値を生成し、同じ解像度を有するＤＡＣを使用してＳＬＭを駆動する。この状態は、図８（ａ）に概略的に示されている。ただし、Ｒは、リレー信号であり、Ｃは、ＳＬＭの各マトリクスに設けられているコンデンサである。また、ＳＬＭは、破線で示されている。
‐より少ない値（例えば、５ビット、すなわち、最高３２個の値）でデジタル値を生成し、ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）の８ビット値に変換した後に、この８ビット値をＤＡＣに供給する。
‐５ビット値と半導体スイッチを使用して、１台または数台の高解像度ＤＡＣにより生成されたＤＣ電圧を選択する。この状態は、図８（ｂ）に概略的に示されている。
【００４９】
いずれの場合も、実証的校正関数がデータ変換装置のＬＵＴで使用されるか、または、ＤＣ電圧で使用される場合に、プレート上の反応が線形化されるような実証的校正関数を測定することが可能である。
【００５０】
どの線形化方式を用いるかは、データ速度、精度要件、および、時代とともに変化する利用可能な回路技術によって異なる。現時点では、データ変換装置は行き詰まった状態にあることから、データ変換装置による線形化は、好適なソリューションとはいえず、８ビット画素値を生成することも好ましくない。また、高速ＤＡＣは、高価であり消費電力が高い。最も適正なソリューションは、ＤＣ電圧を生成し、スイッチを使用する方法である。この方法では、８ビットよりもさらに高い解像度の使用が可能である。
【００５１】
（好適なパターン・ジェネレータの説明）
図６について説明する。パターン・ジェネレータは、単数および複数の値を持つ画素アドレス指定方式によるＳＬＭ６０１と、光源６０２と、照射ビーム・スクランブル装置６０３と、結像光学システム６０４と、干渉計位置制御システム６０６を備えた微細位置付け基板ステージ６０５と、ＳＬＭ用ハードウェアおよびソフトウェア・データ処理システム６０７とから構成されている。また、さらに、適正な機能を提供し操作を簡易化するために、前記パターン・ジェネレータは、温度制御を備えた周囲環境チャンバ、基板荷重システム、最適なパターン配置確度を実現するためのステージ移動および露光レーザ・トリガーのタイミングをとるためのソフトウェア、およびソフトウェア・ユーザ・インタフェースも具備している。
【００５２】
パターン・ジェネレータの照射は、ＫｒＦエキシマ・レーザによって行なわれ、エキシマ・レーザの自然線幅に相当する帯域を有し、２４８ナノメートルの波長でＵＶ領域において１０〜２０ナノ秒の長いフラッシュ光を放出する。基板上のパターンの歪みを防止するために、エキシマ・レーザからの光を、ＳＬＭ面に均一に割り当てて、光のコヒーレンス長を充分に短くすることにより、基板上にレーザ・スペックルが発生しないようにする。ビーム・スクランブラーを使用して、この２つの目的を達成する。ビーム・スクランブラーは、エキシマ・レーザからのビームを異なる光路長を持つ数本のビーム路に分割した後に、空間コヒーレンス長を短くするために各ビーム路をまとめて一つにする。さらに、ビーム・スクランブラーは、１組のフライアイ・レンズを有するレンズ系から成るビーム・ホモジナイザーを有し、このビーム・ホモジナイザーは、エキシマ・レーザからのレーザ・ビームの各ポイントからの光を、ＳＬＭ面全体に均一に分配し、「最上層の」光分布を行なう。上記のビーム・スクランブリングと、光の均一化と、コヒーレンスの低下は、あらゆるＳＬＭプリンタにおいて有利である。実際の環境しだいでは、ビーム・スプリッターや光合波器、回折素子、光ファイバー、カレイドスコープ、レンズレット・アレイ、プリズムまたはプリズム・アレイ、または、積分球を使用して実現することができるだけでなく、他の類似装置を組み合わせて、ビームのスプリットや合波を行なうことにより、ＳＬＭに入射する多数の相互に非コヒーレントな光フィールドを生成することも可能である。
【００５３】
ＳＬＭからの光は、中継され基板ステージ上の基板に結像される。これは、クックにより開示されているシュリーレン光学システムを用いて行なわれる。焦点幅ｆ1のレンズｌ1が、ＳＬＭから距離ｆ1の位置に配置される。焦点長さｆ2のもう一つのレンズｌ2は、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋ｆ2の位置に配置される。次に、基板が、ＳＬＭから距離２×ｆ1＋２×ｆ2の位置に配置される。ＳＬＭから距離２×ｆ1の位置には、サイズによってシステムの開口数（ＮＡ）、したがって、基板上に書き込める最小パターン・フィーチャーのサイズが決まる開口６０８がある。また、光学システムや基板の平面度の不完全性を補正するために、レンズｌ2をｚ方向に動的に位置付けする合焦システムもあり、５０マイクロメートルの位置スパンにより、最適な焦点特性が得られる。さらに、このレンズ系は、照射光の波長が２４８ナノメートルになるように波長補正されており、照射光の帯域幅許容誤差が少なくとも±１ナノメートルである。レンズｌ1の真上に位置するビーム・スプリッター６０９により、照射光が結像光学システムに反射する。縮小率２５０および開口数（ＮＡ）０．６２の場合、サイズを０．２マイクロメートルまで縮小したパターン・フィーチャーを露光して高品質なパターンを得ることができる。各ＳＬＭ画素から３２レベルで、最小グリッド・サイズが２ナノメートルになる。
【００５４】
パターン・ジェネレータは、干渉計位置制御システムを備えた微細位置付け基板ステージを有しており、最小熱膨張用にＺｅｒｏｄｕｒで作製された可動エアベアリングｘｙテーブル６０５から成る。干渉計位置フィードバック測定システム６０６を備えたサーボ・システムは、各方向のステージ位置付けを制御する。１方向のｙにおいて、サーボ・システムは、ステージを固定位置に維持し、もう片方の方向ｘにおいて、ステージは、連続的な速度で移動する。干渉計位置測定システムは、ｘ方向に使用されることにより、露光レーザをトリガーし、基板上のＳＬＭの各画像間の位置を均一にする。ＳＬＭ画像の１行全体が基板上で露光されると、ステージは、ｘ方向の元の位置に戻り、ｙ方向にＳＬＭ画像の１増分だけ移動して、基板上のもう１行のＳＬＭ画像を露光する。この手順は、基板全体が露光されるまで繰返し行なわれる。
【００５５】
ＳＬＭ画像は、ｘおよびｙの両方向に多数の画素とオーバラップしており、露光データ・パターンは、オーバラップしている画素で局部的に修正され、このようなオーバラップ領域となる多くの露光を補償している。
【００５６】
エキシマ・レーザからのパルス対パルス強度の偏差は、パターンの２パス露光により補償され、ここでは、第１パスが正しい強度である公称９０％の強度によって実行される。第１パスでは、各レーザ・フラッシュの実際の強度が測定ならびに記憶される。第２パスでは、第１パスからの測定済み強度の値に基づいて、各ＳＬＭ画像露光用の正しい強度が用いられる。このように、エキシマ・レーザからのパルス対パルス強度の偏差による影響の規模を抑制することができる。
【００５７】
ＳＬＭの機能性については、本書の別の箇所でさらに詳しく述べる。ＳＬＭは、画素サイズが１６マイクロメートルの画素を２０４８×２５６個有しており、１ミリ秒以内に全画素をアドレス指定することが可能である。ＳＬＭは、精巧なステージに固定して装填されている。この精巧なステージは、フラッシュ露光とフラッシュ露光の間において１００ナノメートルよりも高い確度で、ｘおよびｙ方向に、１００ミクロン移動可能である。ＳＬＭの微細な位置付けを行なうことにより、基板位置付けステージの位置の不正確さを補正し、パターン・ステッチング誤差をさらに少なくする。ｘ‐ｙ方向の位置付けに加え、基板ステージの座標系で指定されたもの以外の角度で基板上のパターンを露光するために、ＳＬＭステージを回転させることも可能である。このような回転を行なう目的は、補足的フィーチャーが追加される既存のパターンを有する基板に対して、基板の調節可能性を組み入れられるようにすることである。オフ軸光チャネルおよび／またはＣＣＤカメラを使用して、ローディング後に、ステージ上の基板の正確な位置を測定し、レンズを通して見ることにより、基板上にある多数の整列マークのシステム座標を判断することができる。露光中は、整列マークの測定位置に基づいて、ｘおよびｙ方向に、ステージ位置が訂正される。回転座標系に追従するステージ・サーボ・システムを使用するとともに、前記の通りＳＬＭの精巧なステージを回転させて、回転的な調節が行なえる。ＳＬＭを回転できることにより、歪んだ座標系への書込みを行なって、その後生じるパターンの歪みを補償するようなことも可能である。
【００５８】
パターン・ラスタライザー６１０において、任意の形式を有する任意のデータ・パターンが、１画素につき３２（５ビット）グレー・レベルの圧縮ラスタライズ済み画素マップに変換される。画素電極に印加される電圧に対して、露光された画素のグレースケールの段階が線形的ではないことから、３２のグレー・レベルがそれぞれ次のレベルの照射線量の均一な増加分に対応するように、入力データが画素リニアライザー６１１で線形化される。この動作は、８ビットのデジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）６１２を使用して行なわれ、予め実証的に校正された線形化関数にしたがって、画素マップからの各グレー・レベルによって、ＤＡＣからの電圧を選択する。ＤＡＣからのアナログ・レベルの選択において、各値がＳＬＭ画素に対応し、そのような各値により、対応する画素の変則性を補正するルックアップ・テーブルを使用して、追加的な補正が行なわれる。ルックアップ・テーブルの校正値は、実証的校正手順によって作成され、この手順では、連続したテスト・パターンがＳＬＭに送信され、得られた露光パターンを測定し、測定されたパターンが個々の画素補正に使用される。以上は、画素マップの各グレー・レベルによってアナログ電圧が選択され、対応する全ＳＬＭ画素に対して画素の変形を施すことにより、正しい照射線量を供給することを意味している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置付けステージ上の加工品にパターンを作成する装置において、該装置が、
超紫外線から赤外線までのエネルギ範囲にある電磁波を放射する源と、
前記電磁波によって照射される、多重の位相変調素子を有する位相変調空間光変調装置と、
前記加工品に前記位相変調空間光変調装置の画像を生成する投射系であって、ひとみを有する投射レンズを含む投射系と、
書き込まれるべき前記パターンのデジタル表現を受信して、デジタル・パターン表現から連続する部分的パターンを抽出し、前記パターンを変調装置用駆動信号に変換し、前記変調装置用駆動信号を前記空間光変調装置に送信する電子データ処理及び伝送システムと、
前記加工品および／または前記投射系を相互に移動させる高精度機械システムと、
前記加工品の移動、および前記変調装置用駆動信号の前記空間光変調装置への送信を制御する電子制御システムと
を有し、
前記位相変調素子がオン状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を加えることにより、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最大になり、
前記位相変調素子がオフ状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、弱め合う干渉により、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最小になり、
前記変調装置用駆動信号および前記位相変調素子が、２よりも多い数の変調状態を生成するようにされ、前記電子データ処理及び伝送システムが、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップを前記フィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされ、
境界線上の前記中間画素マップが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態を有する位相変調素子の画素を含み、前記加工品に投影される前記位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで前記境界線上の配置によって作成され、
前記境界線の露光レベルが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する前記位相変調素子の能力を使って作られ、
前記中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記位相変調空間光変調装置および前記投射系が、ある露光レベルをフィーチャー内に作成し、別の露光レベルをフィーチャー間に作成し、中間露光レベルを前記境界線上に作成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記変調装置用駆動信号からの前記境界線の実際の配置までの応答関数が特徴づけられた後、補正が施されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記変調装置用駆動信号から前記境界線の実際の配置までの前記応答が実証的に測定されるとともに、校正関数がコンピュータで計算され、かつ前記電子データ処理及び伝送システムに記憶されることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
露光フィールドを前記位相変調空間光変調装置の座標系に対して平行でない方向に沿って繋ぎ合わせるように、ステージと前記位相変調空間光変調装置が適合されていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
露光フィールドを前記位相変調空間光変調装置の座標系に対して４５度の方向に沿って繋ぎ合わせるように、前記ステージと前記位相変調空間光変調装置が適合されていることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記ステージが、前記位相変調空間光変調装置の前記座標系に対して４５度の方向に連続した動きを形成することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも２回の露光を重ね合わせることにより、前記アドレス・グリッドをさらに精緻にすることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
加工品にアドレス・レゾリューションの改善されたパターンを作成する方法において、該方法が、
書き込まれるべきパターンのデジタル表現を受け取る段階と、
連続する部分的パターンをデジタル・パターン表現から抽出する段階と、
前記パターンを変調装置用駆動信号に変換する段階と、
前記変調装置用駆動信号を位相変調空間光変調装置に供給する段階と、
超紫外線から赤外線までの波長の光を放射する段階と、
多数の位相変調素子を有する前記位相変調空間光変調装置によって、前記放射された光を変調する段階と、
前記加工品の動作及び前記位相変調空間光変調装置への信号の供給を調整することにより、前記加工品に画像を投影する段階と
を含み、
前記位相変調素子がオン状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を加えることにより、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最大になり、
前記位相変調素子がオフ状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、弱め合う干渉により、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最小になり、
前記変調装置用駆動信号および前記位相変調素子が、２よりも多い数の変調状態を生成するようにされ、前記電子データ処理が、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップを前記フィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされており、
境界線上の前記中間画素マップが、前記加工品に投影される前記位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで前記境界線上の配置によって作成され、
前記境界線の露光レベルが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する前記位相変調素子の能力を使って作られ、
前記中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成されることを特徴とするパターンを作成する方法。
【請求項１】
位置付けステージ上の加工品にパターンを作成する装置において、該装置が、
超紫外線から赤外線までのエネルギ範囲にある電磁波を放射する源と、
前記電磁波によって照射される、多重の位相変調素子を有する位相変調空間光変調装置と、
前記加工品に前記位相変調空間光変調装置の画像を生成する投射系であって、ひとみを有する投射レンズを含む投射系と、
書き込まれるべき前記パターンのデジタル表現を受信して、デジタル・パターン表現から連続する部分的パターンを抽出し、前記パターンを変調装置用駆動信号に変換し、前記変調装置用駆動信号を前記空間光変調装置に送信する電子データ処理及び伝送システムと、
前記加工品および／または前記投射系を相互に移動させる高精度機械システムと、
前記加工品の移動、および前記変調装置用駆動信号の前記空間光変調装置への送信を制御する電子制御システムと
を有し、
前記位相変調素子がオン状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を加えることにより、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最大になり、
前記位相変調素子がオフ状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、弱め合う干渉により、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最小になり、
前記変調装置用駆動信号および前記位相変調素子が、２よりも多い数の変調状態を生成するようにされ、前記電子データ処理及び伝送システムが、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップを前記フィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされ、
境界線上の前記中間画素マップが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態を有する位相変調素子の画素を含み、前記加工品に投影される前記位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで前記境界線上の配置によって作成され、
前記境界線の露光レベルが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する前記位相変調素子の能力を使って作られ、
前記中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記位相変調空間光変調装置および前記投射系が、ある露光レベルをフィーチャー内に作成し、別の露光レベルをフィーチャー間に作成し、中間露光レベルを前記境界線上に作成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記変調装置用駆動信号からの前記境界線の実際の配置までの応答関数が特徴づけられた後、補正が施されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記変調装置用駆動信号から前記境界線の実際の配置までの前記応答が実証的に測定されるとともに、校正関数がコンピュータで計算され、かつ前記電子データ処理及び伝送システムに記憶されることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
露光フィールドを前記位相変調空間光変調装置の座標系に対して平行でない方向に沿って繋ぎ合わせるように、ステージと前記位相変調空間光変調装置が適合されていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
露光フィールドを前記位相変調空間光変調装置の座標系に対して４５度の方向に沿って繋ぎ合わせるように、前記ステージと前記位相変調空間光変調装置が適合されていることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記ステージが、前記位相変調空間光変調装置の前記座標系に対して４５度の方向に連続した動きを形成することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも２回の露光を重ね合わせることにより、前記アドレス・グリッドをさらに精緻にすることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
加工品にアドレス・レゾリューションの改善されたパターンを作成する方法において、該方法が、
書き込まれるべきパターンのデジタル表現を受け取る段階と、
連続する部分的パターンをデジタル・パターン表現から抽出する段階と、
前記パターンを変調装置用駆動信号に変換する段階と、
前記変調装置用駆動信号を位相変調空間光変調装置に供給する段階と、
超紫外線から赤外線までの波長の光を放射する段階と、
多数の位相変調素子を有する前記位相変調空間光変調装置によって、前記放射された光を変調する段階と、
前記加工品の動作及び前記位相変調空間光変調装置への信号の供給を調整することにより、前記加工品に画像を投影する段階と
を含み、
前記位相変調素子がオン状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を加えることにより、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最大になり、
前記位相変調素子がオフ状態のとき、前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅は、弱め合う干渉により、前記投射レンズのひとみの中心に到達する光が最小になり、
前記変調装置用駆動信号および前記位相変調素子が、２よりも多い数の変調状態を生成するようにされ、前記電子データ処理が、ある種類の画素マップをパターン・フィーチャーの内部に、別の種類の画素マップを前記フィーチャーの外部に、中間画素マップを境界線上に作成するようにされており、
境界線上の前記中間画素マップが、前記加工品に投影される前記位相変調空間光変調装置の画素に比べて微細なアドレス・グリッドで前記境界線上の配置によって作成され、
前記境界線の露光レベルが、前記オン状態とオフ状態との間の中間変調状態に設定する前記位相変調素子の能力を使って作られ、
前記中間画素マップに一致する中間変調状態に設定された前記位相変調素子の微小領域素子から反射された光の複素振幅を一体化した光の複素振幅により、微細なアドレス・グリッド及び前記境界線の露光レベルが作成されることを特徴とするパターンを作成する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５１７６（Ｐ２０１０−１５１７６Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５３８９（Ｐ２００９−２３５３８９）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【分割の表示】特願２０００−５３４９２０（Ｐ２０００−５３４９２０）の分割
【原出願日】平成１１年３月２日（１９９９．３．２）
【出願人】（５０４０９５７９３）マイクロニック レーザー システムズ アクチボラゲット (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【分割の表示】特願２０００−５３４９２０（Ｐ２０００−５３４９２０）の分割
【原出願日】平成１１年３月２日（１９９９．３．２）
【出願人】（５０４０９５７９３）マイクロニック レーザー システムズ アクチボラゲット (50)
【Ｆターム（参考）】
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