JP2006113594A - パターン生成部から反射する不所望な光が対象へ到達するのを阻止するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調器の不所望な領域から反射する光が対象へ到達することを実質的に低減させるまたは阻止するのに使用されるシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】アクティブエリアとインアクティブエリアを含むパターン生成部と、投影システムと、対象を含み、パターン生成部は、アクティブエリアの方へ進む光をパターニングし、投影システムはパターニングされた光を対象上に投影し、パターン生成部は、インアクティブエリアの方へ進む光を対象から離れるように方向付けるシステムおよび、パターン生成部のアクティブエリアを含む経路に沿って進む放射ビームの部分をパターニングし、パターニングされたビームを対象上へ投影し、パターン生成部のインアクティブエリアへ向かって経路に沿って進む放射ビームの部分を対象から離れるように方向付ける方法。
【選択図】図３

Description

本発明は空間光変調器に関する。

多くの種類の光ビームパターニングシステムにおいて、パターン生成部が使用されている。ここで光ビームはその後、対象物の感光性表面上に投影される（例えば基板、ディスプレイデバイス、生物学的物質等）。パターン生成部は、レチクル、マスク、空間光変調器（ＳＬＭ）、コントラストデバイス、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、格子光弁（ＧＬＶ）、反射型液晶デバイス（liquid crystal on silicon:ＬＣＯＳ）デバイス等を含むが、これに限定されない。システムの例は、投影器、リソグラフィシステム、バイオテクノロジーシステム、投影テレビジョンシステム等を含むが、これに限定されない。しかしパターン生成部の不所望な領域（例えば回路、アクチュエータ等のインアクティブエリア）から反射する光は、対象に届く、散乱光または迷光を生じさせる原因になり得る。これはコントラストを低下させる。

従って、空間光変調器の不所望な領域から反射する光が対象へ到達するのを実質的に低減させるまたは阻止するのに使用されるシステムおよび方法が望まれている。

本発明の課題は、空間光変調器の不所望な領域から反射する光が対象へ到達することを実質的に低減させるまたは阻止するのに使用されるシステムおよび方法を提供することである。

上述の課題は、アクティブエリアとインアクティブエリアを含むパターン生成部と、投影システムと、対象を含み、前記パターン生成部は、アクティブエリアの方へ進む光をパターニングし、前記投影システムは当該パターニングされた光を前記対象上に投影し、前記パターン生成部は、インアクティブエリアの方へ進む光を前記対象から離れるように方向付ける、ことを特徴とするシステムによって解決される。また上述の課題は、パターン生成部のアクティブエリアを含む経路に沿って進む放射ビームの部分をパターニングし、前記パターニングされたビームを対象上へ投影し、前記パターン生成部のインアクティブエリアへ向かって経路に沿って進む放射ビームの部分を、前記対象から離れるように方向付ける、ことを含む、ことを特徴とする方法によって解決される。

本発明の実施形態は、パターン生成部と、投影システムと、対象を含むシステムを提供する。パターン生成部は、アクティブエリアとインアクティブエリアを含む。パターン生成部はアクティブエリアへ向かう光をパターニングし、投影システムは対象上へ光を投影する。パターン生成部は、インアクティブエリアへ向かう光を対象から離れるように方向付ける。

本発明の別の実施形態は、以下のステップを含む、デバイスのマスキング方法を提供する。すなわちパターン生成部のアクティブエリアを含む経路に沿って進む放射ビームの一部をパターニングする。パターニングされたビームを対象上へ投影する。パターン生成部のインアクティブエリアの方へ、経路に沿って進む放射ビームの一部を、対象から離れるように方向付ける。

本発明のさらなる実施形態、特徴および利点並びに本発明の様々な実施形態の構造および動作を以下で添付図面を参照して詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、明細書の一部を成す添付図面は、本発明の様々な実施形態を図示し、説明とともに本発明の原理を説明するのに用いられ、該当分野の技術者が本発明を作成および使用することを可能にする。

本発明を添付図面を参照して説明する。図面において、同じ参照番号は同一の、または機能的に類似した素子を示す。付加的に参照番号の最も左側の数字は、その参照番号が最初に現れた図面を示す。

特定の構造および配置について論じるが、これは分かり易くするためだけに行われることを理解されたい。該当分野の技術者には、他の構造および配置が、本発明の概念および範囲を逸脱せずに使用可能であること分かるだろう。該当分野の技術者には、この発明が多様な他のアプリケーションにおいても使用可能であることが明らかであろう。

本発明の１つまたは複数の実施形態は、パターン生成部と対象を含むシステムおよび方法を提供する。パターン生成部はアクティブエリアとインアクティブエリアを含む。パターン生成部はアクティブエリアへ向かう光をパターニングし、投影システムはこのパターニングされた光を対象上に投影する。パターン生成部は、インアクティブエリアへ向かう光を、対象から離れるように方向付ける。

様々な実施形態において、対象は生物学的物質、基板、ディスプレイデバイス、プリントヘッド、ナノまたはミクロ流体素子等であり得る。

専門用語
本明細書を通して、用語「パターン生成部」の使用は、記載されていない限り、少なくともコントラストデバイス、液晶ディスプレイ、格子光弁、デジタルまたはアナログミラーデバイス、または光ビームにパターンを付与するのに使用されるあらゆる他のデバイスを含む。本明細書を読めば当業者にはこれは明らかである。

用語「システム」の使用は、記載されていない限り、ホトリソグラフィ、直接書き込み式リソグラフィ、マスクレスリソグラフィ、液浸リスグラフィ、投影器、生物工学システム、投影テレビ等を含むことが意図されている。

用語「光」または「放射」の使用は、特定の用途に対して望まれているあらゆる波長を含むことが意図されている。

用語「基板」の使用は、あらゆるプレーナまたは非プレーナ構造体を含むことが意図されている。この構造体は、感光層上に投影されるパターンを捕らえるまたは表示するためにその上に形成された１つまたは複数の感光層を有することができる。これは生物学的物質、基板、ディスプレイデバイス、プリントヘッド、ナノまたはミクロ流体素子、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイガラス基板またはパネル、投影器内の画像投影デバイス、投影テレビジョン、ディスプレイ等であるが、これに制限されない。

実施例
図１には、本発明の１つの実施形態に相応して、システム１００が示されている。システム１００は照明システム１０２，ビームスプリッタ１０４，パターン生成部１０６，投影システム１０８および対象１１０を含む。この実施形態において、パターン生成部１０６は反射性のパターンジェネレータまたは空間光変調器を含む。これらの例は上述されている。１つの実施例では、システム１００は光学系１１２をパターンジェネレータ１０６とビームスプリッタ１０４の間に含む。１つの実施例では、照明システム１０２は光源１１４と照明光学系１１６を含む。

パターン生成部１０６はシステム１００内で光をパターニングするために使用される。これはパターニングされた画像を対象１１０上に形成する。投影された画像は、対象１１０の表面１２０上に形成された層（図示されていない）（例えば感光性の材料）の特性に変化をもたらす。これらの変化は、対象１１０上に投影された画像内のフィーチャに相当する。

図２には、本発明の１つの実施形態に相応して、システム２００が示されている。システム２００は、上述した反射性パターン生成部１０６と類似した、反射性パターン生成部２０６を含む。システム２００とシステム１００との主な違いは、システム１００内のビームスプリッタ１０４が省かれていることである。従って、光は光学系２２２からパターン生成部２０６へ向けられる。そうでなければ、システム２００は上述したようにシステム１００と同じように作動する。

反射性パターン生成部の例
図３には、本発明の１つの実施形態に相応して、反射性パターン生成部３０６が示されている。パターン生成部３０６は、パターンジェネレータ３３０とマスキングデバイス３３２を含む。ポジショニングおよびアライメントシステム３３４は、パターン生成部３０６と接続されている。ポジショニングおよびアライメントシステム３３４は、測定システム３３６，コントローラ３３８およびアクチュエータ３４０を含む。上述したように、パターン生成部から反射する光は、投影システム３０８を用いて対象３１０の方へ向けられる。

ディスプレイ周辺において、対象３１０の面３４２および／または面３４２の表面３４４は１つまたは複数の感光材料層を含み、表面３２０は該当する波長に対して透過性である。

パターンジェネレータ３３０は、アクティブエリア３４６およびインアクティブエリア３４８のアレイを含む。例えば、図示されているこの実施形態では、アクティブエリア３４６は個々にコントロール可能な反射性素子３５０であり、インアクティブエリア３４８は回路およびアクチュエータを含む。これらは例えば、個々にコントロール可能な反射性素子３５０をコントロールするおよび動かすのに使用される。従ってインアクティブエリア３４８は調整素子３５０の間に配置されている。１つの実施例では個々にコントロール可能な反射性素子３５０は、傾斜ミラー、ピストン運動ミラー、または回転ミラーである。

光源（図示されていない）からの光ビーム３５１はパターン生成部３０６から、異なった方向で反射する。これはミラー３５０へ向かう経路に沿って方向付けされているか、またはインアクティブエリア３４８へ向かう経路に沿って方向付けされているかに依存する。これは光路３５２および３５４として示されている。

マスキングデバイス３３２のない従来のシステムでは、光路３５４に沿ってインアクティブエリア３４８へ進む光は、対象３１０へ達する散乱光になり得る。これが生じると、インアクティブエリア３４８からの光は、対象３１０上に形成されるまたは対象３１０によって表示されるパターン内にエラーを生じさせ得る。

パターンジェネレータ３３０によって受信されたパターニング情報に基づいてＯＮ状態にされた（すなわちＯＮ状態がパターニングに対するデフォルトポジションである場合）アクティブエリア３４６に達するビーム３５１の部分のみが投影システム３０８および対象３１０へ達することが分かるであろう。これは該当分野の技術者には明らかである。

インアクティブエリア３４８からの光が対象３１０へ到達するのを実質的に低減させるまたは阻止するために、本発明のこの実施形態では、マスキングデバイス３３２が、インアクティブエリア３４８へ光が到達するのを阻止するために使用される。マスキングデバイス３３２は、ブロッキングエリア３３２Ａと非ブロッキングエリア３３２Ｂを含む。例えばマスキングデバイス３３２は、パターニングされたガラスまたは類似の基板であり、パターンのコーティングされたエリア３３２Ａとコーティングされていないエリア３３２Ｂを有する。非ブロッキングエリア３３２Ｂによって、光路３５２に沿った所望の波長の光はマスキングデバイス３３２を通過する。ブロッキングエリア３３２Ａは、光にマスキングデバイス３３２を通過させない。これは、クロムまたは類似した不透明な材料をコーティングすることによって行われる。これらの材料は光路３５４に沿って進む光を吸収する。また光路３５４からの光を光路３６０の方へ反射させ、パターンジェネレータ３３０および対象３１０から離す。

この実施形態では、光路３５４に沿って進む光を適切に、パターンジェネレータ３３０および対象３１０から離れるように方向付けるために、マスキングデバイス３３２が、パターンジェネレータ３３０および／または対象３１０に対して角度αで配置されている。角度αは、マスキングデバイス３３２の長手軸３５６と、パターンジェネレータ３３０の長手軸３５８との間の角度である。１つの実施形態では、角度αは、以下に記載するように、ポジショニングおよびアライメントシステム３３４を用いて定められる。パターンジェネレータ３３０および／または対象３１０に対してマスキングデバイス３３２に角度を付けることによって、光はインアクティブエリア３４８に到達できない。その代わり、吸収されるか、ブロッキングエリア３３２Ａから光路３６０の方へ方向付けされる。これによって光路３５２からも対象３１０からも離れる。

ポジショニングおよびアライメントシステム３３４は、光路３５４に沿って進む光がインアクティブエリア３４８に到達せず、従って対象３１０に到達しないように角度αを定めるのに使用される。測定システム３３６は、例えば、光路３５４の目下の位置および／またはマスキングデバイス３３２の目下のポジションを定めるのに使用される。コントローラ３３８は測定システム３３６から情報を受け取り、この情報を光路３６０に対する最適な光路を定めるのに使用する。アクチュエータ３４０は、コントローラ３３８からコントロール信号を受信し、このコントロール信号を使用して、マスキングデバイス３３２を動かす、調整するおよび／またはアライメントする。これは、マスキングデバイス３３２の表面３６２上のブロッキングエリア３３２Ａから反射する光が、光路３６０に沿って方向付けされるまで行われる。

ある実施形態では角度αは実質的に０である。この実施形態では、ブロッキングエリア３３２Ａに使用される材料、ブロッキングエリア３３２Ａの仕上げ（例えば粗さ）および／またはブロッキングエリア３３２Ａを形成するのに使用されるパターンは、光の反射を制限するように構成される。他の実施例では、光は広い角度で散乱されるまたは回折される。これによって全てのまたは実質的に全ての光が、その外側または所望の角度または範囲で、投影システム３０８の瞳によって捕捉されなくなる。

図４には、本発明の１つの実施形態に相応して、反射性のパターン生成部４０６が示されている。パターン生成部４０６はパターンジェネレータ４３０を含む。反射およびブロッキングは、図３に関連して上述されたものと同じである。パターン生成部４０６から反射する光は、投影システム４０８を用いて対象４１０の方へ向けられる。

パターン生成部４０６からの光が直接的に対象４１０の表面４２０によって受光されることは明らかであろう。

ディスプレイ周辺において、対象４１０の面４４２および／または面４４２の表面４４４は、１つまたは複数の感光材料層を含み、表面４２０は該当する波長に対して透過性である。

パターンジェネレータ４３０は、アクティブエリア４４６およびインアクティブエリア４４８のアレイを含む。例えば、この実施形態において示されたアクティブエリア４４６は個々にコントロール可能な反射性素子４５０であって、インアクティブエリア４４８は回路およびアクチュエータを含む。これらは、個々にコントロール可能な反射性素子４５０をコントロールするおよび動かすのに使用される。１つの実施形態では、個々にコントロール可能な反射性素子４５０は、傾斜ミラー、ピストン運動ミラー、または回転ミラーである。

光源（図示されていない）からの光ビーム（図示されていない）の一部４５１は、パターンジェネレータ４３０から異なる方向で反射する。これは、ミラー４５０から反射するかまたはインアクティブエリア４４８から反射するかに依存する。これは光路４５２および４５４として示される。

全体的な光ビームは、複数の部分４５１を含むことが明らかである。これはそれぞれ、パターンジェネレータ４３０の長さに沿って、反射性アクティブエリア４４６およびインアクティブエリア４４８に達する。しかし、パターンジェネレータ３３０によって受信されたパターニング情報に基づいてＯＮ状態にされた（すなわちパターニングに対するデフォルトポジションがＯＮ状態である場合）アクティブエリア４４６に達する部分４５１のみが、光路４５４を形成することが分かるであろう。これは該当分野の技術者には明らかである。

本発明のこの実施形態では、インアクティブエリア４４８からの光が対象４１０に達するのを実質的に低減させるまたは阻止するために、パターンジェネレータ４３０の長手軸４５８が対象４１０の長手軸４６４に関してアライメントされ、ミラー４５０は、長手軸４５８と平行になる通常のデフォルトポジションから離れて、長手軸４６４に対して平行になるように角度が付けられる。例えばミラー４５０は、通常のポジションから約５°まで回転されるまたは傾斜される。従って、ミラー４５０の反射性表面４６６は対象４１０の長手軸４６４に対して平行である。このような構造によって、光路４５４に沿ってインアクティブエリア４４８から反射する光は、対象４１０および／または光路４５２から離れるように方向付けされる。

従って、パターンジェネレータの長手軸が対象の長手軸に関してアライメントされていない従来のシステムと異なって、光路４５２と４５４は１つまたは複数のポイントでオーバーラップする。インアクティブエリア４４８からの光も対象４１０に到達し得る。これらの状況のうちのどちらかが生じると、インアクティブエリア４４８からの光が、対象４１０上に形成されるべき、または対象４１０によって表示されるべきパターン内のエラーの原因となり得る。

１つの実施例では、光路４５２に沿って進む光の経路長さを実質的に等しくするために、光学素子４６８が使用される。１つの実施例では、光学素子４６８はウエッジが成形された光学系である。この光学系は、ミラー４５０と対象４１０との間の経路長が増大するのと一致する方向において減少する厚さを有している。

動作例
図５は、本発明の１つの実施形態と相応して、方法５００を説明するフローチャートである。ステップ５０２では、放射ビームはアクティブエリアとインアクティブエリアを有するパターン生成部で受光される。ステップ５０４ではビームがアクティブエリアとの相互作用によってパターニングされる。ステップ５０６では、パターニングされたビームが第１の光路に沿って方向付けされる。ステップ５０８では、インアクティブエリア４４８と相互作用をする光が第２の光路に沿って、第１の光路から離れるように方向付けされる。ステップ５１０では、第１の光路に沿って進むパターニングされたビームが、対象上に投影される。

結び
本発明の様々な実施形態が上述されているが、これらの実施形態は、限定ではなく例としてのみ示されていることが理解されるべきである。本発明の思想および範囲から逸脱することなく形式および細部における様々な変更を行い得ることが当業者に対し明らかであろう。すなわち、本発明の広さおよび範囲は、上述の典型的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、請求項および請求項と同等のものに基づいてのみ定義されるべきである。

本発明の実施形態に相応した、反射性空間光変調器を含むシステムを示す図 本発明の実施形態に相応した、反射性空間光変調器を含むシステムを示す図 本発明の実施形態に相応した、パターン生成部を示す図 本発明の実施形態に相応した、パターン生成部を示す図 本発明の１つの実施形態に相応した、方法を示すフローチャート

符号の説明

１００，２００ システム、 １０２ 照明システム、 １０４ ビームスプリッタ、 １０６，２０６，３３０，４３０ パターンジェネレータ、 １０８，２０８，３０８，４０８ 投影システム、 １１０，３１０，４１０ 対象、 １１２ 光学系、 １１４ 光源、 １１６ 照明光学系、 １２０ 表面、 ２２２ 光学系、 ３０６ 反射性パターン生成部、 ３２０ 対象の表面、 ３２２ マスキングデバイス、 ３３２Ａ ブロッキングエリア、 ３３２Ｂ 非ブロッキングエリア、 ３３４ ポジショニングおよびアライメントシステム、 ３３６ 測定システム、 ３３８ コントローラ、 ３４０ アクチュエータ、 ３４２ 面、 ３４４ 表面、 ３４６ アクティブエリア、 ３４８ インアクティブエリア、 ３５０ 個々にコントロール可能な反射性素子、 ３５１ 光ビーム、３５２，３５４，３６０ 光路、 ３５６ マスキングデバイスの長手軸、 ３５８ パターンジェネレータの長手軸、 ４０６ 反射性パターン生成部、 ４２０ 対象の表面、 ４４２ 対象の面、 ４４６ 反射性アクティブエリア、 ４４８ インアクティブエリア、 ４５０ ミラー、 ４５２，４５４ 光路、 ４５８ パターンジェネレータの長手軸、 ４６４ 対象の長手軸、 ４６６ ミラーの反射性表面、 ４６８ 光学素子

Claims (27)

1. システムであって、
   アクティブエリアとインアクティブエリアを含むパターン生成部と、
   投影システムと、
   対象を含み、
   前記パターン生成部は、アクティブエリアの方へ進む光をパターニングし、前記投影システムは当該パターニングされた光を前記対象上に投影し、
   前記パターン生成部は、インアクティブエリアの方へ進む光を前記対象から離れるように方向付ける、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記パターン生成部は、
   パターンジェネレータと；
   前記アクティブエリアに対応する透過エリアを有するマスキングデバイスを含む、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記マスキングデバイスの長手軸は、パターンジェネレータの長手軸に関して角度を成す、請求項２記載のシステム。
4. 前記各アクティブエリアからの第１の光路は、前記透過エリアのそれぞれ１つの透過エリアを通る、請求項２記載のシステム。
5. 前記マスキングデバイスは、パターニングされたエリアとパターニングされていないエリアを有するパターニングされた基板を含み；
   当該パターニングされていないエリアは前記透過エリアを形成する、請求項２記載のシステム。
6. 前記マスキングデバイスは、パターニングされたエリアとパターニングされていないエリアを有するクロムでパターニングされた層を伴うガラス基板を含み；
   当該パターニングされていないエリアは前記透過エリアを形成する、請求項２記載のシステム。
7. 前記パターンジェネレータは反射性のパターンジェネレータである、請求項２記載のシステム。
8. 前記パターンジェネレータはデジタルミラーデバイスである、請求項２記載のシステム。
9. 前記パターンジェネレータは、反射性のプログラマブルエレメントのアレイを含む、請求項２記載のシステム。
10. 前記各アクティブエリアは可動ミラーを含み、
    前記各インアクティブエリアは、前記可動ミラーのうちの対応する１つの可動ミラーに接続された回路を含む、請求項２記載のシステム。
11. 前記パターン生成部は、反射性のコントロール可能な素子のアレイを有するパターンジェネレータを含み、
    当該パターンジェネレータは対象の長手軸に関して角度を成して長手軸を有しており、
    前記コントロール可能な素子のアレイ内の各コントロール可能な素子の反射性表面は、前記対象の長手軸に対して平行である、請求項１記載のシステム。
12. 光学素子を含み、当該光学素子は第１の終端部から第２の終端部へ増大する厚さを有しており、前記反射性のコントロール可能な素子のアレイにおいて、各素子から前記対象までの経路長は実質的に等しい、請求項１１記載のシステム。
13. 前記光学素子は、ウエッジが成形された光学素子を含み、
    当該ウエッジが成形された光学素子の最も厚い部分は、前記対象に最も近いパターンジェネレータの終端部に近似して位置する、請求項１１記載のシステム。
14. 前記パターンジェネレータはデジタルミラーデバイスである、請求項１１記載のシステム。
15. 前記対象は加工物を含む、請求項１記載のシステム。
16. 前記対象は基板を含む、請求項１記載のシステム。
17. 前記基板は、半導体ウェハまたはフラットパネルディスプレイガラス基板のうちのいずれかである、請求項１６記載のシステム。
18. 前記対象はディスプレイデバイスを含む、請求項１記載のシステム。
19. 前記ディスプレイデバイスは投影ディスプレイシステム内にある、請求項１記載のシステム。
20. 方法であって、
    パターン生成部のアクティブエリアを含む経路に沿って進む放射ビームの部分をパターニングし、
    前記パターニングされたビームを対象上へ投影し、
    前記パターン生成部のインアクティブエリアへ向かって経路に沿って進む放射ビームの部分を、前記対象から離れるように方向付ける、
    ことを含む、
    ことを特徴とする方法。
21. 前記対象としてディスプレイデバイスを提供することを含む、請求項２０記載の方法。
22. 前記対象として基板を提供することを含む、請求項２０記載の方法。
23. 前記方向付けステップは、前記パターン生成部内のマスキングデバイスを用いて、前記対象から離れるように、光を反射させる、屈折させる、散乱させるまたは回折させることを含む、請求項２０記載の方法。
24. 前記マスキングデバイスの第１の表面のパターニングされた層を形成することを含む、請求項２３記載の方法。
25. 前記パターニングされた層の仕上げを、入射角度の反射、屈折、散乱または回折をコントロールするのに使用する、請求項２４記載の方法。
26. 前記パターニングされたエリアは、前記投影システムの瞳によって集められる該当する角度範囲外で、インアクティブエリアへ進む光の反射、屈折、回折または散乱を生じさせる、請求項５記載のシステム。
27. 前記パターニングされたエリアの仕上げは、前記投影システムの瞳によって捕捉された該当する所望の角度範囲外で、インアクティブエリアへ進む光の反射、屈折、回折または散乱を生じさせる、請求項５記載のシステム。

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