專(zhuān)利名稱：投影裝置以及投影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能以高清晰度成像的投影裝置以及投影方法，特別是涉及適合使用在半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域中的光刻法所必需的電路圖形的形成上的投影裝置以及方法。
背景技術(shù)：
提出有一種利用微鏡陣列等空間光調(diào)制器來(lái)進(jìn)行描繪的投影裝置的方案。作為這樣的投影裝置，已知使用了DMD(DigitalMicromirror Device商品名)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了顯示器的用途以外，還可以有望應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻法和照片印刷等各種領(lǐng)域。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了將DMD應(yīng)用在半導(dǎo)體光刻法中的技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，不使用曝光用的光掩模，而通過(guò)將表示電路圖形的像表示在DMD上，再將由DMD反射的光投影在光致抗蝕劑上來(lái)進(jìn)行曝光。
雖然在通常的DMD中，各微鏡的傾斜在兩個(gè)級(jí)上變化，但在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的空間光調(diào)制器中，使微鏡的傾斜通過(guò)多變量信號(hào)在多個(gè)級(jí)上變化。非專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載了使用由多變量控制來(lái)驅(qū)動(dòng)的微鏡陣列來(lái)進(jìn)行光刻法的方案。如果根據(jù)該文獻(xiàn)的話，給予與投影面上的暗部相當(dāng)?shù)奈㈢R最大的傾斜，給予與明部相當(dāng)?shù)奈㈢R最小的傾斜。給予與該暗部與明部的交界部相當(dāng)?shù)奈㈢R中間的傾斜。當(dāng)使中間的傾斜的角度變化時(shí)，暗部與明部的交界位置也變化。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平10-112579號(hào)公報(bào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1Peter Duerr，etal.，“Characterization of SpatialLight Modulators for Micro Lithography”，Proc.of SPIE Vol.4985，pp.211-221(28-29 January 2003)但是，在上述那樣以往的構(gòu)成中，相移法(phase shift法)等高清晰度掩模技術(shù)的適用很難，在受光面的描繪圖形的細(xì)微化方面是有限的。
例如，將專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的DMD作為微鏡來(lái)使用的情況下，各鏡給予了ON(開(kāi))和OFF(關(guān))2個(gè)值的光量調(diào)制，這起到了和具有開(kāi)口部的通常的掩模等價(jià)的作用。來(lái)自于相鄰的明部的衍射光由于相互相位一致而相干擾，2個(gè)明部的像在受光面上相互很難分離。
對(duì)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的鏡的傾斜進(jìn)行模擬控制的情況下在本質(zhì)上也和專(zhuān)利文獻(xiàn)1的構(gòu)成相同。即，由于只可進(jìn)行各鏡的傾斜角度的控制，因此雖然鏡面的一側(cè)抬起，但相反側(cè)落下，鏡面整體的平均的變位通常為0。這就意味被鏡調(diào)制的反射光的平均的相位變化為0。因而，來(lái)自于相鄰的明部的衍射光由于相互相位一致而相干擾，2個(gè)明部的像在受光面上相互很難分離。
因而，對(duì)于上述以往的技術(shù)的任何一個(gè)而言，與使用相移掩模的情況相比清晰度都低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供可以通過(guò)在根據(jù)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行描繪之際對(duì)調(diào)制光的相位進(jìn)行移位，來(lái)提高清晰度的投影裝置以及投影方法。
本發(fā)明的投影裝置是具備空間光調(diào)制器和投影光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，上述空間光調(diào)制器，接收表現(xiàn)要形成在投影面上的圖形的圖形數(shù)據(jù)的輸入，并根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)空間地調(diào)制入射光；上述投影光學(xué)系統(tǒng)，將被上述空間光調(diào)制器反射的光縮小投影在上述投影面上；其中上述空間光調(diào)制器具有根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)而被驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的陣列，支撐上述多個(gè)微鏡的陣列的基板，以及使上述多個(gè)微鏡的每一個(gè)的、相對(duì)于上述基板的傾斜以及向相對(duì)于上述基板的垂直方向的變位按照各個(gè)微鏡變化的驅(qū)動(dòng)部。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述驅(qū)動(dòng)部根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，來(lái)使由各微鏡的、向相對(duì)于上述基板垂直的方向的變位以及相對(duì)于上述基板的傾斜而規(guī)定的上述微鏡的狀態(tài)變化。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述驅(qū)動(dòng)部，能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，來(lái)使各微鏡的、向相對(duì)于上述基板垂直的方向的變位多級(jí)變化。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述驅(qū)動(dòng)部能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，分別使各微鏡的、相對(duì)于上述基板的2軸傾斜多級(jí)變化。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述驅(qū)動(dòng)部能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)來(lái)使各微鏡成為相互不同的至少第1～第3狀態(tài)；處于上述第1狀態(tài)的上述微鏡相對(duì)于上述基板傾斜，使上述反射光基本上偏向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)口光瞳外；處于上述第2狀態(tài)的上述微鏡以及處于上述第3狀態(tài)的上述微鏡表示關(guān)于上述基板的垂直方向的相對(duì)不同的變位，并且，任何一個(gè)都使上述反射光偏向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)口光瞳內(nèi)。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，由處于上述第2狀態(tài)的微鏡反射的光和由處于上述第3狀態(tài)的微鏡反射的光，被給予相互成逆相的相對(duì)的相位差。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，處于上述第2狀態(tài)的微鏡與處于上述第3狀態(tài)的上述微鏡，相鄰、并夾著處于上述第1狀態(tài)的上述微鏡。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述相位差基本上為180度。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述圖形數(shù)據(jù)由圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器生成；上述圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器，可按照上述每個(gè)微鏡改變分別給予各微鏡狀態(tài)的上述圖形數(shù)據(jù)的多級(jí)設(shè)定值，該微鏡狀態(tài)是向相對(duì)于基板垂直的方向的變位以及2軸的傾斜。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述圖形數(shù)據(jù)分別多級(jí)設(shè)定上述微鏡的相對(duì)于上述基板的2軸的傾斜。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，在上述投影面上形成的圖形是用于形成電路元件的圖形；上述投影面被形成在感光性抗蝕劑層上。
在優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)中，上述圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生用于修正上述投影光學(xué)系統(tǒng)的像差的圖形數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的投影裝置是具備空間光調(diào)制器和投影光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，上述空間光調(diào)制器接收表現(xiàn)要形成在投影面上的圖形的圖形數(shù)據(jù)的輸入，并根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)空間地調(diào)制入射光；上述投影光學(xué)系統(tǒng)將被上述空間光調(diào)制器調(diào)制的光投影在上述投影面上；其中上述空間光調(diào)制器具有能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)調(diào)制上述入射光的振幅以及/或者相位的多個(gè)調(diào)制元件的陣列，上述多個(gè)調(diào)制元件分別能成為相互不同的至少第1～第3狀態(tài)；處于上述第1狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅調(diào)制為規(guī)定值以下；處于上述第2狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上；處于上述第3狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的同時(shí)，在與來(lái)自于處于上述第2狀態(tài)的上述調(diào)制元件的調(diào)制光之間形成相對(duì)的相位差。
本發(fā)明的像形成方法包含通過(guò)驅(qū)動(dòng)將多個(gè)微鏡按行及列狀排列的微鏡陣列，而單獨(dú)地進(jìn)行上述多個(gè)微鏡的各自的、傾斜以及/或者向光軸方向的變位的步驟，和通過(guò)將光投射在上述微鏡陣列上，再將來(lái)自于各微鏡的反射光投影在投影面上，而在上述投影面上成像的步驟。
本發(fā)明的投影方法是包含準(zhǔn)備具有分別調(diào)制光的振幅以及/或者相位的多個(gè)調(diào)制元件的空間光調(diào)制器的工序，和使光入射到上述空間光調(diào)制器上，將被上述多個(gè)調(diào)制元件分別調(diào)制的調(diào)制光投影在投影面上而成像的工序的投影方法，其中還包含將第1圖形數(shù)據(jù)、第2圖形數(shù)據(jù)和第3圖形數(shù)據(jù)輸入給上述空間光調(diào)制器的步驟，上述第1圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅調(diào)制到規(guī)定值以下的圖形數(shù)據(jù)；上述第2圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的圖形數(shù)據(jù)；第3圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的同時(shí)、在與來(lái)自于被給予了上述第2圖形數(shù)據(jù)的調(diào)制元件的調(diào)制光之間給予相對(duì)的相位差的圖形數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用具有根據(jù)圖形數(shù)據(jù)而被驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的陣列和支撐多個(gè)微鏡的陣列的基板的空間光調(diào)制器，進(jìn)行多個(gè)微鏡的各自的相對(duì)于基板傾斜以及/或者向相對(duì)于基板垂直的方向的變位，而給予入射光相移，提高在投影面上形成的描繪圖形的清晰度。


圖1是表示本發(fā)明的投影裝置的實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖2是上述實(shí)施形態(tài)的微鏡陣列的立體分解圖。
圖3是表示進(jìn)行相移動(dòng)作的情況下的微鏡陣列3的狀態(tài)和受光面上的光量分布的說(shuō)明圖。
圖4是表示不進(jìn)行相移動(dòng)作的情況下的微鏡陣列3的狀態(tài)和受光面上的光量分布的說(shuō)明圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的投影方法的工序的流程圖。
圖中1-光源，2-分光器，3-微鏡陣列，3a-基板，3b-微鏡，3c-驅(qū)動(dòng)器，4-圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器，5-投影光學(xué)系統(tǒng)，6-晶圓，7-抗蝕劑層，8-晶圓載置臺(tái)。
具體實(shí)施例方式
以下，一邊參照附圖一邊說(shuō)明本發(fā)明的投影裝置的第1實(shí)施形態(tài)。
首先，參照?qǐng)D1。
圖1所示的本實(shí)施形態(tài)的投影裝置，具備光源1、將從光源放射出的光空間地調(diào)制的微鏡陣列3、在將從光源1放射出的光的一部分反射導(dǎo)向微鏡陣列3的同時(shí)使由微鏡陣列3反射的光透過(guò)的分光器2、和使透過(guò)分光器2的光縮小投影的縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5。
在縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5的下方，存在搭載晶圓6的晶圓載置臺(tái)8。在晶圓6的上方形成有例如具有感光性的光致抗蝕劑層。
在微鏡陣列3上，連接著圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器4，規(guī)定了應(yīng)轉(zhuǎn)印到晶圓6上的圖形的電信號(hào)(圖形數(shù)據(jù))被傳送給微鏡陣列3。
光源1是相干光源或者部分相干光源，在構(gòu)成上具備例如準(zhǔn)分子激光器、放電等離子體、激光生成等離子體等的放射線源、和僅使必要的波長(zhǎng)的光透過(guò)的波長(zhǎng)過(guò)濾器。優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)的光源1以均勻的照度分布來(lái)供給比紫外線(UV)的波長(zhǎng)短的特定波長(zhǎng)的光束。
在本實(shí)施形態(tài)中所使用的微鏡陣列3具備基板3a和在基板3a上被排列成行列狀的多個(gè)微鏡3b。各微鏡3b由驅(qū)動(dòng)器3c獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。本實(shí)施形態(tài)中的各微鏡3b具有一邊為1～5μm左右的正方形形狀，由被排列成二維陣列狀的多個(gè)微鏡3b的整體形成反射面。各微鏡3b通過(guò)連接在其背面的驅(qū)動(dòng)器3c，不僅可以相對(duì)于基板3a傾斜，還可以向與基板3a的主面垂直的方向變位。微鏡3b的垂直方向變位以及傾斜變位，任何一個(gè)都以多變量信號(hào)控制。1個(gè)微鏡3b和與該微鏡3b相對(duì)應(yīng)的1個(gè)驅(qū)動(dòng)器3c這一對(duì)構(gòu)成1個(gè)光調(diào)制元件。微鏡陣列3的構(gòu)造的詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述。
圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器4發(fā)生與描繪圖形相對(duì)應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)，并將其作為電信號(hào)供給微鏡陣列3。本實(shí)施形態(tài)的圖形數(shù)據(jù)將施加給微鏡陣列3的各驅(qū)動(dòng)器3c的驅(qū)動(dòng)電壓以16bit來(lái)表現(xiàn)。
被微鏡陣列3調(diào)制的反射光的一部分透過(guò)分光器2，通過(guò)1/10～1/50倍的高倍率的縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5在晶圓6上的抗蝕劑層7上成像。本實(shí)施形態(tài)的抗蝕劑層7為在紫外區(qū)域的短波長(zhǎng)光上具有感光靈敏度的化學(xué)放大光致抗蝕劑。晶圓6被真空吸附保持在晶圓載置臺(tái)8上，通過(guò)未圖示的精密輸送機(jī)構(gòu)被輸送并被曝光。
其次，參照?qǐng)D2，說(shuō)明微鏡陣列3的詳細(xì)內(nèi)容。圖2是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的微鏡陣列3的立體分解圖。該微鏡陣列3具有與由本申請(qǐng)人所發(fā)明的在國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/JP02/12344中所公開(kāi)的可變形鏡的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。
再者，雖然圖2將1個(gè)調(diào)制元件(微鏡3b以及驅(qū)動(dòng)器3c的對(duì))放大來(lái)表示，但實(shí)際的微鏡陣列3具有將多個(gè)調(diào)制元件排列成二維陣列狀的構(gòu)成。
如圖2所示，在驅(qū)動(dòng)器3c的固定部側(cè)形成有設(shè)在基板3a上的絕緣層21和設(shè)在該絕緣層21上的基體22以及固定電極23～25?；w22以及固定電極23～25是通過(guò)形成鋁(Al)或者多晶硅等的導(dǎo)電膜的圖形而形成的。固定電極23～25分別被分割成2個(gè)固定電極片23a、23b～25a、25b。固定電極片23a、23b～25a、25b通過(guò)形成在絕緣層21上的通孔(圖未示)被連接在形成在基板3a上的驅(qū)動(dòng)電路上。驅(qū)動(dòng)電路可將在0～5V的范圍內(nèi)的各自獨(dú)立的電壓施加給固定電極片23a、23b～25a、25b。施加在這6個(gè)固定電極片23a、23b～25a、25b上的電壓可作為16bit的多級(jí)的值被設(shè)定。另一方面，基體22被設(shè)定為接地電位，基體22的一部分具有作為支撐可動(dòng)電極的支撐柱22a的作用。
在驅(qū)動(dòng)器3c的可動(dòng)部側(cè)上，軛鐵27～29經(jīng)由鉸接部26被安裝在支撐柱22a上，進(jìn)而還設(shè)有用于將這些軛鐵27～29連結(jié)在微鏡3b上的中間連結(jié)部件30。
軛鐵27～29與相對(duì)應(yīng)的固定電極23～25相對(duì)，并分別作為可動(dòng)電極起作用。軛鐵27～29是通過(guò)形成鋁(Al)或者多晶硅等的導(dǎo)電性部件的圖形而形成的，與基體22導(dǎo)通而被設(shè)定為接地電位。軛鐵27～29在分別與固定電極片23a、23b～25a、25b相對(duì)的位置上具有第1部分27a～29a以及第2部分27b～29b。例如對(duì)于軛鐵27，在向固定電極片23a施加了驅(qū)動(dòng)電壓的情況下，第1部分27a被向固定電極片23a側(cè)吸引。與此相對(duì)，在向固定電極片23b施加驅(qū)動(dòng)電壓的情況下，第2部分27b被向固定電極片23b側(cè)吸引。這樣一來(lái)，以旋轉(zhuǎn)軸A為中心，不管對(duì)于CW(順時(shí)針)方向還是CCW(逆時(shí)針)方向，都可以有選擇地施加旋轉(zhuǎn)力。對(duì)于其他的軛鐵28、29也是同樣的。
中間連結(jié)部件30具備3個(gè)突起30a～30c，突起30a與軛鐵27的第2部分27b連結(jié)，突起30b與軛鐵28的第1部分28a連結(jié)，突起30c與軛鐵29的第2部分29b連結(jié)。因此，當(dāng)使軛鐵27～29分別地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，便可以獨(dú)立地控制突起30a～30c的變位，由此中間連結(jié)部件30的狀態(tài)被確定。微鏡3b在中間連結(jié)部件30的大概中心部即斜線部30d處被與中間連結(jié)部件30一體地連結(jié)在一起。因此，中間連結(jié)部件30的狀態(tài)決定微鏡3b的狀態(tài)。突起30a～30c也可以和中間連結(jié)部件30不同的工序形成，例如也可以將突起30a～30c用聚酰亞胺等柔軟的材料來(lái)形成。從上述的構(gòu)成明確可知，通過(guò)適當(dāng)選擇固定電極片23a、23b～25a、25b而獨(dú)立地設(shè)定驅(qū)動(dòng)電壓，可以將微鏡3b對(duì)于z方向的變位、x軸周?chē)膬A斜、y軸周?chē)膬A斜向正負(fù)雙方向驅(qū)動(dòng)。
按上述方法構(gòu)成的微鏡陣列3可以用近年進(jìn)步顯著的MEMS(微小電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)來(lái)很好地制作。
其次，參照?qǐng)D3以及圖4，說(shuō)明通過(guò)微鏡陣列3進(jìn)行的相移。首先，參照?qǐng)D3。圖3是表示進(jìn)行相移動(dòng)作的情況下的微鏡陣列3的狀態(tài)和受光面上的光量分布的圖。
圖3(a)是微鏡陣列3的放大剖面圖。雖然圖3(a)表示了5個(gè)調(diào)制元件A～E，但微鏡陣列3所包含的調(diào)制元件的個(gè)數(shù)不限定于此。以下，在構(gòu)成調(diào)制元件A～E的部件的后面，添加數(shù)字A～E來(lái)表示它的歸屬。
在圖3(a)所示的調(diào)制元件A的固定電極片23aA～25aA上，分別施加最大電壓。因此，軛鐵27A～29A的任何一個(gè)都向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，微鏡3bA處于以最大角度傾斜的第1狀態(tài)。
調(diào)制元件C以及E處于和調(diào)制元件A同樣的狀態(tài)。即，調(diào)制元件C以及E的微鏡3bC以及3bE也處于以最大角度傾斜的第1狀態(tài)。
通過(guò)微鏡3bA、3bC、3bE，入射光Lin被反射，并被偏向圖1所示的縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳外。因此，在圖1所示的抗蝕劑層7上，在與調(diào)制元件A、C以及E相對(duì)應(yīng)的位置上便形成暗部。
在調(diào)制元件B上，在任何固定電極片上都不施加電壓，微鏡3bB成為第2狀態(tài)。第2狀態(tài)相當(dāng)于無(wú)變形狀態(tài)，傾斜角度以及z方向(光軸方向)的變位均為0。由于微鏡3bB的鏡面相對(duì)于入射光Lin的傳播方向垂直，因此反射光被偏向縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳內(nèi)，在抗蝕劑層7上形成明部。
對(duì)于調(diào)制元件D，在固定電極片24bD以及2個(gè)固定電極片23aD、25aD上，分別施加規(guī)定的電壓。因此，軛鐵27D和29D向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，軛鐵28D向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。因而，微鏡3bD成為向相對(duì)于基板3a垂直的z方向規(guī)定量變位的第3狀態(tài)。這時(shí)的微鏡3bD的傾斜角度為0，向z方向的變位量為λ/4(λ為入射光Lin的波長(zhǎng))。即，在微鏡3bB與微鏡3bD之間被賦予了λ/4的相對(duì)的變位，對(duì)于往復(fù)的光程就發(fā)生了λ/2的光程長(zhǎng)差。因而，在來(lái)自于微鏡3bB的反射光與來(lái)自于微鏡3bD的反射光之間便被賦予了180度的相位差。微鏡3bD的鏡面垂直于入射光Lin，該反射光被偏向縮小投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳內(nèi)，在作為受光面的抗蝕劑層7上形成明部。
在圖3(b)中表示了從圖3(a)的微鏡陣列反射回來(lái)的光在抗蝕劑層7的表面上形成的電場(chǎng)的強(qiáng)度分布。虛線EB以及ED分別表示由來(lái)自于微鏡3bB以及3bD的反射光所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。由于來(lái)自于微鏡3bB的反射光的電場(chǎng)EB與來(lái)自于微鏡3bD的反射光的電場(chǎng)ED相位錯(cuò)開(kāi)180度，因此抗蝕劑層7上的電場(chǎng)分布EB+ED其曲線下降邊的重疊部分相互相互抵消，值變小。
由于光量與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成比例，因此抗蝕劑層7上的光量分布用圖3(c)所示的曲線來(lái)表示。2個(gè)明部之間的暗部以高對(duì)比度被再現(xiàn)，2個(gè)明部的像在受光面上明確地被分離。
這樣，通過(guò)在形成兩個(gè)相鄰的明部的微鏡3bB與微鏡3bD之間賦予λ/4的相對(duì)的變位，而來(lái)自于兩者的反射光在具有180度的相對(duì)的相位差的狀態(tài)下干擾，發(fā)揮與李文森(レベンソン)型相移掩模等價(jià)的效果，可以提高明暗圖形的清晰度。
再者，在此為了簡(jiǎn)單地說(shuō)明，雖然只對(duì)將明部以及暗部分別用1個(gè)微鏡形成的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但當(dāng)然也可以將明部以及暗部分別用多個(gè)微鏡來(lái)形成。
其次，為了比較，參照?qǐng)D4表示不進(jìn)行相移的情況。
在圖4(a)所示的狀態(tài)下，微鏡3bA、3bC、3bE處于第1狀態(tài)，在抗蝕劑層7上形成暗部。微鏡3bB、3bD處于第2狀態(tài)，傾斜角度以及z方向的變位均為0。因而，來(lái)自于兩者的反射光在同相位上干涉，在抗蝕劑層7上形成明部。
圖4(b)表示抗蝕劑層7上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。由于來(lái)自于微鏡3bB的反射光的電場(chǎng)EB與來(lái)自于微鏡3bD的反射光的電場(chǎng)ED相位相同，因此抗蝕劑層7上的電場(chǎng)分布EB+ED其曲線下降邊在同相位上重合，值變大。
圖4(c)表示抗蝕劑層7上的光量分布?？芍c2個(gè)明部之間的暗部的對(duì)比度低，2個(gè)明部的像很難分離。這樣，在微鏡3b只相對(duì)于基板3a的傾斜的情況下，明暗圖形的清晰度低。與此相對(duì)，在微鏡3b進(jìn)行相對(duì)于基板3a的傾斜以及/或者向相對(duì)于基板垂直的方向變位的情況下(圖3)，可以提高明暗圖形的清晰度。
其次，參照?qǐng)D5說(shuō)明本發(fā)明的投影方法。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的投影方法的工序順序的流程圖。
首先，作成驅(qū)動(dòng)微鏡陣列3的圖形數(shù)據(jù)(工序40)。
圖形數(shù)據(jù)使用CAD來(lái)作成。決定應(yīng)該給予各微鏡的3個(gè)參數(shù)值，以在抗蝕劑層7上投影充分的清晰度的電路圖形。這3個(gè)參數(shù)值即為x軸周?chē)膬A斜角度、y軸周?chē)膬A斜角度、z方向的變位，各自的最佳值作為例如256級(jí)左右的多變量數(shù)據(jù)而被求取。
為了這些參數(shù)值的最佳化，使用根據(jù)曝光·顯像的物理模型的仿真。光接近效果(Optical Proximity Effect)的修正也在該工序進(jìn)行。
在李文森型相移掩模中，雖然相鄰的明部相互的相位差基本是180度(逆相位)，但在電路圖形為隨機(jī)圖形的情況下，發(fā)生根據(jù)場(chǎng)所不同不得不變?yōu)橥辔贿@樣的矛盾點(diǎn)。圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器4在這樣的矛盾點(diǎn)上，將相鄰的明部相互的相位差設(shè)定為180度以下的值、例如120度等的值。由此，可以一邊給予3個(gè)明部相互相同程度的相位差，一邊可以解決該矛盾?；蛘哒{(diào)整與明部或者暗部相對(duì)應(yīng)的微鏡3b的傾斜角度，調(diào)整抗蝕劑層7上的光量分布。根據(jù)這樣多級(jí)的圖形數(shù)據(jù)，可以提高電路圖形配置的柔軟性，并可以謀求電路圖形的高密度化。
將按上述方法作成的圖形數(shù)據(jù)保存在圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器的存儲(chǔ)器內(nèi)(工序41)。
在投影動(dòng)作之際，圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器在規(guī)定的時(shí)間從存儲(chǔ)器讀出圖形數(shù)據(jù)(工序42)，再輸入給微鏡陣列3(工序43)。
根據(jù)該圖形數(shù)據(jù)，使微鏡3b進(jìn)行相對(duì)于基板3a的傾斜以及/或者向相對(duì)于上述基板垂直的方向的變位(工序44)。
由于圖形數(shù)據(jù)是多變量的3個(gè)參數(shù)的組合，因此雖然取得多種值，但至少包含以下第1～第3圖形數(shù)據(jù)。第1圖形數(shù)據(jù)將微鏡3b設(shè)定為相對(duì)于基板3a傾斜規(guī)定角度θth以上的第1狀態(tài)，通過(guò)使反射光實(shí)質(zhì)性地偏向投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳外，將調(diào)制光的振幅調(diào)制到規(guī)定值lth以下。第2圖形數(shù)據(jù)將微鏡3b設(shè)定為相對(duì)于基板3a的傾斜角度變?yōu)橐?guī)定角度θth以下的第2狀態(tài)，使來(lái)自于微鏡3b的反射光偏向投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳內(nèi)，設(shè)定調(diào)制光的振幅為規(guī)定值lth以上。第3圖形數(shù)據(jù)將微鏡3b設(shè)定為相對(duì)于基板3a的傾斜角度變?yōu)橐?guī)定角度θth以下的第3狀態(tài)，使來(lái)自于微鏡3b的反射光偏向投影光學(xué)系統(tǒng)5的開(kāi)口光瞳內(nèi)，設(shè)定調(diào)制光的振幅為規(guī)定值lth以上。同時(shí)，關(guān)于相對(duì)于基板3a垂直的方向，第3圖形數(shù)據(jù)在處于第3狀態(tài)的微鏡3b和處于第2狀態(tài)的微鏡3b之間給予相對(duì)變位，使來(lái)自于兩者反射光相對(duì)地具有相位差。
另一方面，光源1發(fā)生相干光或者部分相干光，并向微鏡陣列3投射(工序45)。來(lái)自于微鏡陣列3的反射光通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)5縮小投影到抗蝕劑層7上(工序46)。當(dāng)向抗蝕劑層7的規(guī)定時(shí)間的投影曝光完成時(shí)，移送晶圓載置臺(tái)8(工序47)，只要反復(fù)該工序，就可以一個(gè)接一個(gè)地曝光抗蝕劑層7。
如以上所述，在本實(shí)施形態(tài)中，可以設(shè)置使根據(jù)圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器所發(fā)生的圖形數(shù)據(jù)而被驅(qū)動(dòng)的微鏡陣列的微鏡相對(duì)于基板的傾斜以及/或者向相對(duì)于基板垂直的方向的變位。由此，在調(diào)制入射光之際不僅可以進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的振幅調(diào)制還可以進(jìn)行相位調(diào)制。通過(guò)進(jìn)行這樣的相位調(diào)制，即便在不使用掩模而直接進(jìn)行描繪的投影裝置以及投影方法中，也可以取得由相移法而得到的高清晰度化，還可以在投影面上形成細(xì)微的描繪圖形。這樣根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的投影裝置，由于不需要掩模，并且可以使微鏡陣列的反射面根據(jù)圖形數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)刈兓虼丝梢詮亩喾N描繪圖形中選擇必要的圖形并迅速地形成。
在本實(shí)施形態(tài)中，由于多級(jí)控制微鏡3b的向垂直方向的變位，因此只根據(jù)圖形數(shù)據(jù)便可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)任意的相移量，可以形成在以往的根據(jù)掩模的相移法中很難實(shí)現(xiàn)的相移圖形。即，在以往的相移掩模中，由于相移量由被稱作相位移相器的透明介質(zhì)的厚度來(lái)決定的，因此移光量的多變量化和每個(gè)場(chǎng)所的移光量的最佳化基本導(dǎo)致了掩模制造工序的復(fù)雜化。但是，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，只要改變圖形數(shù)據(jù)，就可以在任意的調(diào)制元件上發(fā)生任意的相移量，可以極簡(jiǎn)單地發(fā)生柔軟的相移圖形。
另外，由于圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器4分別多級(jí)控制微鏡3b的2軸的傾斜角度，因此可以更加提高在投影面上的描繪圖形的控制富余度。由此，例如即便對(duì)于在以往的李文森型相移掩模中很難避免伴隨開(kāi)口部的同相位化的清晰度降低的隨機(jī)的電路圖形，也可以不必使圖形間距離過(guò)大而謀求對(duì)應(yīng)相位的矛盾點(diǎn)。
另外，圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器4所發(fā)生的圖形數(shù)據(jù)不僅與描繪圖形相對(duì)應(yīng)，而且是兼具有在微鏡陣列3上修正投影光學(xué)系統(tǒng)5的像差的功能的裝置。這樣的功能可以將例如來(lái)自于抗蝕劑層7的反射光的一部分另外導(dǎo)向波浪面?zhèn)鞲衅?，通過(guò)檢測(cè)波浪面來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以在1個(gè)微鏡陣列3上實(shí)現(xiàn)描繪圖形的形成和光學(xué)系統(tǒng)的像差修正這2個(gè)功能。
再者，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然將微鏡陣列3作為空間光調(diào)制器使用，通過(guò)在該微鏡陣列3上調(diào)制入射光的實(shí)質(zhì)性的振幅以及/或者相位，而進(jìn)行由相移而得到的高清晰度化，但即便使用微鏡陣列以外的空間光調(diào)制器，也可以起到基于此的效果。例如，也可以設(shè)置振幅調(diào)制用和相位調(diào)制用的2個(gè)液晶面板，而將它們作為空間光調(diào)制器來(lái)使用。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然將光源1的輸出光設(shè)定為紫外線區(qū)域以下的短波長(zhǎng)光，但也可以將其設(shè)定為可視光區(qū)等其他的波長(zhǎng)區(qū)域光。進(jìn)而，本發(fā)明不限定于光刻法用途的投影裝置，也可以適用在顯示器用途和照片印刷用途等其他的用途。
再者，圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器既可以為投影裝置的構(gòu)成要件，也可以不設(shè)置。本發(fā)明的動(dòng)作所需要的圖形數(shù)據(jù)既可以被保存在內(nèi)置在投影裝置內(nèi)的記憶媒體里，或者也可以保存在可取下的記憶媒體里。還可以在外部作成圖形數(shù)據(jù)，再經(jīng)由通信線供給本發(fā)明的投影裝置。
本發(fā)明的投影裝置以及方法不僅適用于高清晰度的光刻法，還適用于顯示器和照片印刷等各種用途上。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，具備空間光調(diào)制器和投影光學(xué)系統(tǒng)，上述空間光調(diào)制器，接收表現(xiàn)要形成在投影面上的圖形的圖形數(shù)據(jù)的輸入，并根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)空間地調(diào)制入射光；上述投影光學(xué)系統(tǒng)，將被上述空間光調(diào)制器反射的光縮小投影在上述投影面上；其中上述空間光調(diào)制器具有根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)而被驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的陣列，支撐上述多個(gè)微鏡的陣列的基板，以及使上述多個(gè)微鏡的每一個(gè)的、相對(duì)于上述基板的傾斜以及向相對(duì)于上述基板的垂直方向的變位按照各個(gè)微鏡變化的驅(qū)動(dòng)部。
2.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中上述驅(qū)動(dòng)部根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，來(lái)使由各微鏡的、向相對(duì)于上述基板垂直的方向的變位以及相對(duì)于上述基板的傾斜而規(guī)定的上述微鏡的狀態(tài)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的投影裝置，其中上述驅(qū)動(dòng)部，能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，來(lái)使各微鏡的、向相對(duì)于上述基板垂直的方向的變位多級(jí)變化。
4.如權(quán)利要求3所述的投影裝置，其中上述驅(qū)動(dòng)部能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)，分別使各微鏡的、相對(duì)于上述基板的2軸傾斜多級(jí)變化。
5.如權(quán)利要求2～4中任何一項(xiàng)所述的投影裝置，其中上述驅(qū)動(dòng)部能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)來(lái)使各微鏡成為相互不同的至少第1～第3狀態(tài)；處于上述第1狀態(tài)的上述微鏡相對(duì)于上述基板傾斜，使上述反射光基本上偏向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)口光瞳外；處于上述第2狀態(tài)的上述微鏡以及處于上述第3狀態(tài)的上述微鏡表示關(guān)于上述基板的垂直方向的相對(duì)不同的變位，并且，任何一個(gè)都使上述反射光偏向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)口光瞳內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的投影裝置，其中由處于上述第2狀態(tài)的微鏡反射的光和由處于上述第3狀態(tài)的微鏡反射的光，被給予相互成逆相的相對(duì)的相位差。
7.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其中處于上述第2狀態(tài)的微鏡與處于上述第3狀態(tài)的上述微鏡相鄰、并夾著處于上述第1狀態(tài)的上述微鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的投影裝置，其中上述相位差基本上為180度。
9.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中上述圖形數(shù)據(jù)由圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器生成；上述圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器，可按照上述每個(gè)微鏡改變分別給予各微鏡狀態(tài)的上述圖形數(shù)據(jù)的多級(jí)設(shè)定值，該微鏡狀態(tài)是向相對(duì)于基板垂直的方向的變位以及2軸的傾斜。
10.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中上述圖形數(shù)據(jù)分別多級(jí)設(shè)定上述微鏡的相對(duì)于上述基板的2軸的傾斜。
11.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中在上述投影面上形成的圖形是用于形成電路元件的圖形；上述投影面被形成在感光性抗蝕劑層上。
12.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中上述圖形數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生用于修正上述投影光學(xué)系統(tǒng)的像差的圖形數(shù)據(jù)。
13.一種投影裝置，具備空間光調(diào)制器和投影光學(xué)系統(tǒng)，上述空間光調(diào)制器接收表現(xiàn)要形成在投影面上的圖形的圖形數(shù)據(jù)的輸入，并根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)空間地調(diào)制入射光；上述投影光學(xué)系統(tǒng)將被上述空間光調(diào)制器調(diào)制的光投影在上述投影面上；其中上述空間光調(diào)制器具有能根據(jù)上述圖形數(shù)據(jù)調(diào)制上述入射光的振幅以及/或者相位的多個(gè)調(diào)制元件的陣列，上述多個(gè)調(diào)制元件分別能成為相互不同的至少第1～第3狀態(tài)；處于上述第1狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅調(diào)制為規(guī)定值以下；處于上述第2狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上；處于上述第3狀態(tài)的上述調(diào)制元件將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的同時(shí)，在與來(lái)自于處于上述第2狀態(tài)的上述調(diào)制元件的調(diào)制光之間形成相對(duì)的相位差。
14.一種像形成方法，其中包含通過(guò)驅(qū)動(dòng)將多個(gè)微鏡按行及列狀排列的微鏡陣列，而單獨(dú)地進(jìn)行上述多個(gè)微鏡的各自的、傾斜以及/或者向光軸方向的變位的步驟，和通過(guò)將光投射在上述微鏡陣列上，再將來(lái)自于各微鏡的反射光投影在投影面上，而在上述投影面上成像的步驟。
15.一種投影方法，包含準(zhǔn)備具有分別調(diào)制光的振幅以及/或者相位的多個(gè)調(diào)制元件的空間光調(diào)制器的工序，和使光入射到上述空間光調(diào)制器上，將被上述多個(gè)調(diào)制元件分別調(diào)制的調(diào)制光投影在投影面上而成像的工序，其中還包含將第1圖形數(shù)據(jù)、第2圖形數(shù)據(jù)和第3圖形數(shù)據(jù)輸入給上述空間光調(diào)制器的步驟，上述第1圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅調(diào)制到規(guī)定值以下的圖形數(shù)據(jù)；上述第2圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的圖形數(shù)據(jù)；第3圖形數(shù)據(jù)，是將上述投影面上的上述調(diào)制光的振幅保持在上述規(guī)定值以上的同時(shí)、在與來(lái)自于被給予了上述第2圖形數(shù)據(jù)的調(diào)制元件的調(diào)制光之間給予相對(duì)的相位差的圖形數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供可以通過(guò)在根據(jù)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行描繪時(shí)以調(diào)制光的相位進(jìn)行移位，來(lái)提高清晰度的投影裝置以及投影方法。本發(fā)明的投影裝置是具備空間光調(diào)制器(微鏡陣列3)和投影光學(xué)系統(tǒng)(5)的投影裝置，其中空間光調(diào)制器接收表現(xiàn)要形成在投影面上的圖形的圖形數(shù)據(jù)的輸入、并根據(jù)圖形數(shù)據(jù)空間地調(diào)制入射光；投影光學(xué)系統(tǒng)(5)將被空間光調(diào)制器反射的光縮小投影在投影面上?？臻g光調(diào)制器具有根據(jù)圖形數(shù)據(jù)而被驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡(3b)的陣列、支撐多個(gè)微鏡(3b)的陣列的基板(3a)、以及進(jìn)行多個(gè)微鏡(3b)的各自的、相對(duì)于基板(3a)傾斜以及/或者向相對(duì)于基板(3a)垂直的方向的變位的驅(qū)動(dòng)部(3c)。
文檔編號(hào)G02B27/00GK1601322SQ20041001183
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者蟲(chóng)鹿由浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社