JP2004245905A - Mask fabricating device - Google Patents

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Tadahiro Omi
忠弘 大見
Shigetoshi Sugawa
成利 須川
Kiwamu Takehisa
究 武久
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem associated with a mask fabricating device, in which two-dimensionally arrayed micro mirrors are damaged with ultraviolet laser light. <P>SOLUTION: In the mask fabricating device 100, aluminum with (111) orientation is used for mirror surfaces in the two-dimensionally arrayed micro mirrors 106. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の製造時の露光工程で用いられるマスクの作成装置に関する。また、マスクの対象としては、紫外線やX線を露光光源とした光リソグラフィ用のフォトマスクでも良いし、電子ビーム用の等倍マスクでもよい。
【0002】
【従来の技術】
一般に半導体集積回路の製造時に用いられるマスク(レチクルと呼ばれることもある。)を作成するには、マスクの基板となる石英板などの表面に、目的とする回路パターンに相当するパターン状に露光光を遮光するクロム膜などを付ける必要がある。このクロム膜などは、パターン露光によって形成され、そのパターン状に描画して露光する一般的な手法は、電子ビームを用いた電子ビーム描画である。これは電子ビーム直接描画と呼ばれるように、細く絞った電子ビームをパターンに沿って描画するものであり、装置としては通常EB描画装置と呼ばれている。
【0003】
また、一般の紫外光による露光装置では、製造する半導体チップの回路パターンの大きさの4倍から5倍の大きさのマスクが用いられているのに対して、半導体チップの回路パターンと同じ大きさのマスク(以下、等倍マスクと呼ぶ。)を用いる露光方法もある。これは等倍露光と呼ばれ、例えば、LEEPL(Low Energy E−Beam Proximity Lithographyの頭文字である)や等倍X線露光などがある。ウエハの直上に等倍マスクを配置し、マスクの上から、LEEPLでは電子ビームを、等倍X線露光ではX線を照射することで露光する露光技術のことである。
【0004】
一方、マスク製造装置として、電子ビームではなく、紫外域のレーザ光(以下、紫外レーザ光と略す。)を用いてパターン描画(すなわちレジストが塗布されたマスク基板に対して、パターン状に露光)する手法に基づくものも(レーザビーム描画装置と呼ばれることがある。)製品化されている。この装置には構成的に2通りあり、1つには、1本あるいは複数本に分割された紫外レーザ光をマスク基板にパターン描画するものである。また、もう1つの構成としては、微小なミラーを二次元配列状に多数並べた反射鏡表示素子(デジタルマイクロミラーなどと呼ばれるデバイス)を用いて、これに紫外レーザ光を照射し、反射光をパターン的に制御して、マスク基板上にパターン描画するものである。このレーザビーム描画装置では、回路パターンの中の一部のパターンを一括して露光できることから、処理速度が速い特徴があることが知られている。なお、これに関しては、例えば、Electronic Journal 2001年7月号、第140〜142頁において示されている。
【0005】
ところで、前記二次元配列微小ミラーを用いたレーザビーム描画装置において、一括して露光できる部分パターンを露光してから、隣の部分パターンを露光する際に、マスク基板を移動させる必要があるが、その移動精度を高めることが困難であり、微細化に対応できないことが問題であった。特に、等倍マスクを描画しようとすると、マスク基板の移動精度は、上記最小線幅の1/10以下の0.007μmとなり、この精度で瞬時にステージ移動させることはほとんど不可能である。したがって、等倍マスクに対しては、高速で描画できるマスク描画装置がないことが問題であった。
【0006】
これに対して、特願2003−18960において提案されたマスク作成方法、及びマスク作成装置においては、以上に述べた従来の問題点を解決するために、特に等倍マスクを短時間で高精度に製作できるマスク作成方法、及びマスク作成装置を提供するものであった。その装置構成としては、二次元配列状の光制御素子と縮小投影光学装置を用いたものであり、二次元配列状の光制御素子で形成、投影される拡大マスクパターンを、縮小投影光学装置によってマスク基板上に縮小投影しながらパターン露光するものであった。
【0007】
【非特許文献1】
Electronic Journal 2001年7月号、第140〜142頁
【0008】
【特許文献1】
特願2003−18960号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記マスク作成装置において、これを構成する二次元配列状の光制御素子における以下の問題点があることが判明した。すなわち、二次元配列状の光制御素子として二次元配列微小ミラーを用いた場合、これに照射される紫外域のレーザ光によって、ミラー表面が次第にダメージを生じることがあった。
【0010】
なお、一般に、アルミミラーの保護膜としてフッ化マグネシウムがコーティングされる場合がある。ところが、本発明におけるマスク作成装置では、マスク基板へのパターン転写における解像度を上げるために、レーザ光の波長を短くすると、フッ化マグネシウムがコーティングされたアルミミラーの反射率が急激に減少することが問題になる。例えば、波長200nmにおいて、アルミのみの反射率は約87%であるのに対して、フッ化マグネシウムがコーティングされたアルミミラーでは70%以下に低下する場合がある。したがって、紫外レーザ光に対して耐久性があり、しかも高い反射率を有するアルミミラーからなる二次元配列微小ミラーが利用できないことが問題であった。
【0011】
さらにまた、前記紫外域のレーザ光を発生させるレーザとしてフッ素レーザを用いた場合、前記マスク作成装置を構成する縮小投影光学装置としては、フッ化カルシウムのみから成る単色レンズを用いていた。その理由としては、波長157nmの真空紫外領域において1cm当たり90%以上の高い透過率を有し、しかも吸水性や複屈折性が無い安定した光学材料としては、フッ化カルシウムに限られるからである。これはフッ素レーザ(以下、F2レーザと示す。)を用いた半導体チップの露光装置(以下、F2露光機と呼ぶ。)の光学系として広く知られている構成である。ところが、単色レンズを用いると、色収差を抑制するためにF2レーザを波長幅0.1pm以下程度まで狭帯域化する必要が生じるが、F2レーザを狭帯域化させることが比較的困難であり、高価な狭帯域化素子を用いたり、波長安定化機構を備えたりする必要が生じ、F2レーザが複雑化して高価になることも問題であった。
【0012】
さらにまた、二次元配列状の光制御素子において自発光素子を用いる方法及び装置においては、一般に用いられている有機EL素子や、プラズマディスプレイ(以下、PDPと示す。)を利用するならば、図10、及び図13に示したそれらの発光スペクトルから判るように、光の三原色で最も短波長である青色で発光する材料に関しても、波長400nm以下の成分はほとんど含まれないことが問題であった。元来これらの自発光素子における最も短い波長である青色成分は、人間の目で青く感じる波長460〜470nmを中心に発光することが望ましいため、その中心波長より約50nm以上離れた短波長側では、光強度的にほとんど無くなってしまう。ところが、本発明のように紫外光の露光によってマスクパターンを描画するにはレジストが必要になるが、波長365nmのi線において最適化されているi線レジストでは、波長450nm以上になると、露光前後の透過率差が小さくなり過ぎることから、利用することは困難であった。なお、二次元配列微小ミラーを用いた本発明のマスク作成装置に、波長365nmで発光する水銀ランプを用いることは以下の理由から困難であった。水銀ランプからの発光はレーザ光とは異なり、平行なビームを作り出すことが困難であり、しかも二次元配列微小ミラーの一般的なサイズである1〜2cmの幅の細い平行ビームに効率良く変形することが極めて困難であるからである。したがってi線レジストを利用するためには、上記の提案されたマスク作成装置には改良が必要であった。
【0013】
本発明の目的は、紫外域のレーザ光に対してダメージが生じにくい二次元配列微小ミラーを有するマスク作成装置を提供することにある。
【0014】
本発明の他の目的は、露光光源としてフッ素レーザを用いた場合に、該フッ素レーザの構成を簡略化できるマスク作成装置を提供することにある。
【0015】
また、本発明の更に他の目的は、i線レジストなどの既存の露光用レジストが利用できる自発光素子によるマスク作成装置を提供することにある。
【0016】
本発明のさらに他の目的は、高い解像性能を有するマスク作成装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、前記二次元配列状の光制御素子として、通常のアルミから成る微小ミラーを有する二次元配列微小ミラーではなく、面方位を実質的に(111)に配向したアルミニウム(以下、「(111)配向のアルミ」という。)を用いた二次元配列微小ミラーを用いたものである。これによると、(111)配向のアルミを用いた二次元配列微小ミラーを用いることで、反射率が数パーセントも向上することが、我々の実験から判明した。そこでこれを用いることで、アルミのミラー面で吸収される紫外光が減少するため、アルミの温度上昇が減少し、結果的に、溶融や蒸発が抑制されることから、ミラー面にダメージが生じることがない分かった。
【0018】
さらにまた、前記アルミのミラーが長期間に亘って高い反射率を保つようにするために、表面にAl2O3(酸化アルミ)の保護膜を付けるのが好ましい。これによると、Al2O3膜はパッシベーション膜として機能するため、強い紫外光への耐性が向上し、また周囲の気体中に含まれる酸素や水分によりアルミ表面が酸化することもない。
【0019】
また、本発明の他の特徴は、フッ素ガスレーザ(以下、「F2レーザ」という。)の構成を簡略化するために、前記第1のマスクパターン投影装置あるいは前記縮小投影光学装置を、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープの石英から成るレンズとの組み合わせによる色消しレンズで構成したものである。これによると、図7に示したように、フッ素ドープの石英は、通常の石英とは異なり、波長157nmにおいても厚み5mm当たり80%程度の透過率を有することが知られている。つまりその逆に、5mm当たりで約20%のレーザ光を吸収することになり、温度上昇して屈折率変動などが生じる恐れがあるため、F2露光機用のレンズに利用することは困難である。ところが、本発明を構成するレーザの出力は、チップ露光用の露光光源のレーザ出力の1/100以下でも十分である。その理由は、チップ露光の場合は、1チップを1秒程度で露光しないと量産性が無いが、マスク描画の場合は数十分から数時間で1枚露光できればよいからである。そこで本発明では、フッ素ドープの石英から成るレンズがレーザ光を吸収して温度上昇する割合は、1/100以下にできることから、フッ素ドープの石英から成るレンズの温度上昇による焦点変動等を無視することができる。したがって、前記色消しレンズを用いることが可能である。なお、フッ素ドープ石英に関しては、例えば、H. Hosono, et al.:Applied Physics Letters,74, 2755
(1999)において説明されている。
【0020】
また、本発明の更に他の特徴は、自発光素子として、波長353nmを中心として発光するポリメチルフェニルシランを含む有機EL素子等の、中心発光波長が320nmから420nmの有機EL素子を用いることで、波長450nmの通常の有機ELを用いる場合よりも解像度が上がるだけでなく、マスク基板上に塗布するレジストとして、波長365nmのi線用のレジストをそのまま利用することができる。すなわち、この波長範囲においては、i線用のレジストでは、露光部と未露光部とで透過率に大きな差が生じるため、パターン形成ができるからである。また、前記縮小投影光学装置としてもi線用のレンズをそのまま利用することができる。
【0021】
本発明の他の特徴によれば、自発光素子として、蛍光体を含まないPDPを用いることで、PDP内部に満たされたXeガスの放電で発光する波長147nmの真空紫外光をそのまま露光に利用することができる。その結果、波長450nmの通常のPDPを用いる場合よりも解像度が上がるだけでなく、通常のPDPを用いる場合に比べて、Xeガスの発光から蛍光体への変換効率に相当するエネルギーロスが無くなるため、PDPの投入エネルギーの利用効率が向上する。なお、Xeガスの放電の発光スペクトルに関しては、例えば、Proceedings of theseventh international display workshops、2000年、第639頁に示されている。また、この場合のレジストとしては、波長157nmのF2素レーザ用に開発されてきたレジストを利用することができる。
【0022】
本発明の更に他の特徴によれば、描画するマスクパターンの解像度を向上させるために、マスク描画時に、前記縮小投影光学装置における最もマスク基板に近いレンズと、マスク基板との間を水等の液体で満たしたものである。例えば、ArF露光機に適用したものはArF液浸光学系と呼ばれ、通常の半導体チップを露光するArF露光機の解像度向上手法として知られており、例えば、SEICON Japan 2002、Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries、第3−15〜3−16において示されている。
【0023】
これによると、ArF液浸の場合、ArFエキシマレーザからのレーザ光の波長は193nmであるが、前記レンズとマスク基板との間の屈折率は約1.45となるため、これらの間を一般的な窒素や空気などの気体で満たす場合と比較するならば、実質的に、193/1.45=133nmの波長で露光する場合と同等になって解像度が向上する。ところが、通常のArF露光機にArF液浸光学系を適用しようとすると、ウエハがステージ上に載せられており、露光中にステージを高速移動する必要があることから、ステージに対して、耐水性を有する構造が必要になったり、また、高速移動するステージ、ウエハの位置や傾斜を瞬時に計測するレーザ側距離システムの構成が困難になるなどの多くの問題があり、実用化されていなかった。
【0024】
これに対して、本発明では、固定されたマスク基板に描画パターンを転写させればよく、マスク基板を移動する必要がない。すなわちマスク基板をステージ上に載せる必要がないことから、このような液浸光学系の適用が技術的に容易である。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【0026】
図1は本発明の第1の実施例としてのマスク作成装置100の構成図である。マスク作成装置100には、任意なパターンを形成できる二次元配列微小ミラー106が備えられた拡大パターン生成部101、縮小投影光学系102、マスク基板109を載せたステージ103、及びマスク基板109に塗布するF2レジストが感光する波長157nmのレーザ光L11を発生するF2レーザ発振器104とで構成される。F2レーザ発振器104から取り出されたレーザ光L11は、ミラー105a、105bで反射して、拡大パターン生成部101におけるミラーcに当たり、二次元配列微小ミラー106を照射する。二次元配列微小ミラー106では、マスクパターンデータ出力装置107からのデータによって、各微小ミラーが個別に制御され、目的とするマスクの描画パターンの一部分のパターン状に微小ミラーを制御している。描画パターンの一部分のパターンを形成するミラーに入射するレーザ光は、ここで反射すると図で下方のレーザ光L12のように進み、レンズ108aとレンズ108bを通過して、図で拡大パターン110と示された部分の一部に、二次元配列微小ミラー106の像が投影される。すなわち、レンズ108aとレンズ108bとは投影光学系を形成している。
【0027】
二次元配列微小ミラー106で形成されるパターンは、目的とするマスク描画パターンの一部であるため、その描画パターンが拡大された拡大パターン110全体を形成するために、拡大パターン生成部101全体が、図1でX方向及びY方向に微動可能な構造になっている。
【0028】
拡大パターン110は、縮小投影光学系102によって、ステージ103上のマスク基板109上の描画領域に投影される。これにより、拡大パターン110を縮小した描画パターン111がマスク基板109上に描画されることになる。なお、拡大パターン110としては、その位置で実際のマスクを製作してもよいし、紫外光のパターン状集合体である空間パターンでもよい。拡大パターン生成部101の構成については、前記の文献、米国特許5,870,176号、同6,312,134号、同6,425,669号等に記載されたものを用いても良い。
【0029】
本実施例で示したように、本発明のマスク作成装置100では、本発明を構成する二次元配列状の光制御素子として二次元配列微小ミラー106が用いられており、これによって目的とするマスク描画パターンの一部のパターンを生成し、パターンを随時変化させながら、拡大パターン生成部101自体が移動していき、それによって描画パターンと同じパターンが作られ、拡大パターン110となる。ただし、拡大パターン110のみでは、実際のマスクよりも大きいため、縮小投影光学系102によって、実際のマスクの大きさの描画パターンを生成したものである。
【0030】
本実施例における二次元配列微小ミラー106における各ミラー面はアルミから成っているが、本発明では、アルミが(111)配向になっているため、反射率は、通常のアルミの場合に比べて、数%程度高くなっている。その厳密な理由は不明であるが、実験的に明かになったものである。これによると、二次元配列微小ミラー106のミラー面においてレーザ光L11が吸収される割合が低下することから、ミラー面の温度上昇率が減少し、ミラー面が融解や蒸発することが抑制される。すなわちダメージが抑制される。
【0031】
また、二次元配列微小ミラー106のミラー面にはAl2O3膜が付けられている。これはパッシベーションとなるため、レーザ光L11の照射によってアルミ表面が劣化することが抑制され、また、二次元配列微小ミラー106のミラー面の周囲に満たされる気体に酸素や水分が多少なりとも存在しても、ミラー面が酸化して反射率が低下していくことがない。もちろん二次元配列微小ミラー106のミラー面に接する空間は、乾燥窒素か乾燥ヘリウムなどの乾燥した不活性ガスまたは水素で満たされることが好ましい。
【0032】
(111)配向のアルミは、例えば特開2001−281426号公報に記載されているような方法で、板表面における(110)面及び(111)面の合計面積率を30%以上としたものを用いることができる。この場合は、350nmの紫外線反射率が95%になると報告されている。あるいは、Alターゲットを用い、基板にバイアス電圧をかけてプラズマによって発生するアルゴンイオンを引き込むことで、基板上のアルミスパッタ膜を照射させスパッタ成膜することで、実質的に(111)配向のアルミ膜を作ることができる。
【0033】
アルミナ膜は、プラズマ処理装置によってクリプトンを含むプラズマによって活性酸素を生ぜしめ、このラジカル酸素によってアルミ表面を参加することによって強固なアルミナ不動態膜を形成できる。とくに、上記のようにアルミ膜をスパッタ成膜した場合は、スパッタ装置からクラスタツールを用いて、基板を大気に曝すことなくKr/O2=97/3の雰囲気でアルミ薄膜表面を活性酸素でプラズマ酸化し、1nmから10nm程度のアルミナ膜を形成するのが好ましい。
【0034】
次に、図1に示された本発明のマスク作成装置100における二次元配列微小ミラー106に関して、各ミラー面でのレーザ光の耐性をさらに高くした構造の実施例を図2及び図3を用いて説明する。図2に示した二次元配列微小ミラー106aでは、多数の微小ミラー121を覆うようにカバーされているウインド122との隙間の左右を、チューブ123でつなぎ、チューブ123内部に設置されたファン126によって、内部に満たされたヘリウムガスを矢印127のガス流の方向に循環させている。これによって、微小ミラー121の表面にガス流が生じるため、表面が空冷される。なお、チューブ123内に設置されたフィルタ125により、循環されるヘリウム中のパーティクル等が除去され、常に清浄なヘリウムが微小ミラー121の表面に当たるようになっている。本実施例によると、微小ミラー121の表面にレーザ光L11が当たっても、温度上昇が抑制されるため、ミラー面が融解や蒸発することはない。なお、ガスとしてはヘリウム以外に乾燥窒素などの他の不活性ガスまたは熱容量の大きい水素ガスでもよいが、ヘリウムは熱容量が窒素の約6倍もあるため、冷却効果が大きく最も好ましい。
【0035】
また、図3に示された二次元配列微小ミラー106bでは、多数の微小ミラー131を覆うようにカバーされているウインド132との隙間の左右にガス入出口133a、133bが取りつけられており、その中にはフィルタ134a、134bが設置されている。本実施例では、二次元配列微小ミラー106bが固定されている拡大パターン生成部101(ただし図1に示されている。)自体がX方向、Y方向に移動するため、例えば、図3の移動方向135に移動する際に、本実施例において周囲に満たされたヘリウム(ただし図示していない。)が微小ミラー131とウインド132との間の空間に流入、あるいは流出し、それによって微小ミラー131の表面が空冷される。また、流入するヘリウムは、フィルタ134aあるいは134bを通過するため、その際に清浄化される。本実施例では、二次元配列微小ミラー106b自体が移動することを利用したものであり、図3に示した二次元配列微小ミラー106aとは異なり、ファン126などが不用になることから、構造が簡素化される。
【0036】
ところで、図1に示したマスク作成装置100における縮小投影光学系102としては、波長157nmにおいて高い透過率を有するフッ化カルシウムから成る単色レンズで構成してもよい。ただし、その場合、F2レーザ発振器104としては、シングルライン化と波長幅約0.1pm以下の狭帯域化が必要である。すなわち、F2レーザには、波長157nm近傍において数本の発振ラインがあるが、露光に用いるには、最も強度の強い157.63nmのラインのみを取り出して、しかもその波長幅を1/10程度に狭帯域化する必要がある。ところが、半導体チップ露光用F2レーザとしては、レーザ出力(平均出力)40W以上が要求されているのに対して、狭帯域化するとレーザ出力は1W以下に低下することから、レーザ光を増幅する必要がある。そのため、図4に示した露光用F2レーザ900のシステム構成図から判るように、狭帯域化F2レーザ発振器901と、F2レーザ増幅器902とを並べて、これらを同期制御システム903によって同期運転する必要がある。
【0037】
これによると、狭帯域化F2レーザ発振器901から取り出されたレーザ光L91は、出力的には平均1W以下と小さいが、波長幅は0.1pm程度まで狭帯域化されている。これをF2レーザ増幅器902によってパワーアップすることで、同程度の波長幅で平均出力40W以上のレーザ光L92を得るものである。ところが、このようなデュアルチャンバ方式と呼ばれるシステムでは、短にレーザ装置が大型化、複雑化するだけでなく、パルス幅が10〜30nsと極めて短いレーザ光を増幅するタイミングを正確に合わせることが困難であり、同期制御システム903には非常に高速で正確な制御が要求されていた。ただし、図4に示したような、発振器と増幅器との組み合わせとは多少構造が異なり、シーダと発振器とを並べたインジェクションロック方式が用いられることもある。なお、デュアルチャンバ方式の露光用F2レーザに関しては、例えば、SEICON Japan 2002、Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries、第1―35〜1―39において示されている。
【0038】
これに対して、本実施例では、F2レーザはマスクの描画に用いるため、レーザ出力は2桁小さい1W以下で十分である。その理由としては、半導体チップを露光する場合は、量産性を上げるために、1チップ当たり1秒以下の瞬時で露光する必要があるが、マスクの描画には1枚当たり、1時間以内で描画できれば十分速い。つまり、1つの半導体チップの製造には約25枚のマスクが必要であるが、マスク1枚約1時間で描画できれば、全マスクがほぼ1日で描画できることになる。したがって、露光時間としては、半導体チップの露光に比べて100倍以上長い時間をとれるため、本実施例のF2レーザ発振器104としては、露光用F2レーザ900における狭帯域化F2レーザ発振器901のみを利用すればよい。これによって装置が単に小型化されるだけでなく、露光用F2レーザ900とは異なり、非常に高度な技術が要求される同期制御システム903も不用になった。
【0039】
次に、本実施例と同様の構成ではあるが、F2レーザ発振器104をさらに単純化できる他の実施例として、図1における縮小投影光学系102として、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープ石英から成るレンズとを組み合わせた色消しレンズを用いたものに関して説明する。
【0040】
フッ素ドープ石英は、図7に示した紫外用光学材の透過率特性のグラフから判るように、フッ素レーザの波長157nmにおいては、通常の合成石英に比べて透過率が大幅に増加し、厚み5mm当たり約80%にも達することが知られている。そこで、フッ化カルシウムとフッ素ドープ石英との2種の光学材による色消しレンズで、F2露光機の縮小投影光学系を構成することも提案されることがあった。
【0041】
ところが実際には、F2露光機用の縮小投影光学系は、数十枚もの多数のレンズで構成されており、色消しレンズとして組み込まれるフッ素ドープ石英のレンズだけでも数枚必要であり、しかもレンズの厚みは数センチと厚くなる場合があり、全体として透過率は1/10以下に減少することがあり、縮小投影光学系全体を出射できる露光光のパワーが大幅に低下するため、露光に十分なパワーが得られないことがあった。さらに、フッ素ドープ石英のレンズで多少なりとも吸収される紫外光の熱によってレンズが温度上昇して、その結果、屈折率の変動を招き、投影像の焦点が大きく変動することが大きな問題になっていた。したがって、F2露光機の縮小投影光学系に対して、フッ素ドープ石英を用いた色消しレンズの適用は実際には極めて困難であった。
【0042】
これに対して本発明では、マスク描画の露光であるため、前述したように、必要な露光パワーは2桁小さくてよい。したがって、縮小投影光学系で吸収されてパワーが低下する分を補う程度に、元のレーザのパワーを大きくすることは容易である。しかも、縮小投影光学系で使われるフッ素ドープ石英で吸収される紫外光の熱も2桁小さくなることから、レンズの温度上昇も2桁小さく、投影像の焦点変動は無視できる。
【0043】
以上より、フッ化カルシウムとフッ素ドープ石英との2種の光学材による色消しレンズは、本発明のマスク作成装置によって、始めて実用的に構成できるものである。これによると、光源であるF2レーザ発振器104の構成が、F2露光機の狭帯域化F2レーザ発振器901に比べて簡略化できる。
【0044】
すなわち、図5に示したように、狭帯域化F2レーザ発振器901では、F2ガスとHeガスとの混合ガスから成るレーザガスが満たされたレーザチャンバ913内の放電によって発生する波長157nmの紫外光を、出力鏡911と回折格子912との間で共振させることでレーザ発振し、出力鏡911からレーザ光L91が取り出される。共振器の全反射側に回折格子912を用いることは、取り出されるレーザ光L91を狭帯域化させるためであるが、回折格子912の面にレーザ光が広く当たるように、回折格子912とレーザチャンバ913との間にプリズム拡大器914を挿入する場合がある。このように狭帯域化F2レーザ発振器では、様々な狭帯域化素子が用いられるだけでなく、狭帯域化されたレーザ光L91の波長を安定化させるために高精度の波長安定化装置が必要になるため、狭帯域化F2レーザ発振器104は非常に高価になることも問題であった。
【0045】
これに対して、本実施例のF2レーザ発振器104では、特に狭帯域化する必要はないため、回折格子は不用であり、全反射鏡側には通常の全反射鏡142を用いればよい。ただし、フッ素レーザの波長157nmにおける最も強い発振ラインのみでレーザ発振させるために、レーザチャンバ143と全反射鏡142との間には、分散プリズム144を用いるだけでよい。しかも発振する1本のラインを全て利用できるので、波長安定化機構が不用になることから、装置が安価に構成できることも特長である。
【0046】
図8は本発明の他の実施例としてのマスク作成装置200の構成図である。マスク作成装置200では、本発明を構成する二次元配列状の光制御素子として、二次元配列自発光デバイス201が用いられている。二次元配列自発光デバイス201では、目的とするマスク描画パターンの一部分のパターンに相当する素子のみを発光させ、その発光パターンを縮小投影光学系202によって縮小して、XYステージ205上のマスク基板203上に描画パターン204を形成する。二次元配列自発光デバイス201は、図でX、Y方向にスキャンできるようになっている。
【0047】
本実施例において用いられる二次元配列自発光デバイス201としては、図11に示された発光スペクトルを有するポリメチルフェニルシランを含む有機EL素子が用いられている。これは波長353nmをピークとした狭いスペクトル幅で強く発光するため、マスク基板203上に塗布するレジストとしてi線用のものを用いることができる。さらに、縮小投影光学系202としてもi線露光機用のものをそのまま利用することもできる。なお、ポリメチルフェニルシランを含む有機EL素子に関しては、例えば、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34(1995)pp.L1365−1367において説明されている。
【0048】
なお、マスク作成装置200の二次元配列自発光デバイス201は、図9に示したように、本実施例では水冷構造になっている。すなわち、冷却水210a、210bのように、発光面201aと反対側の面である冷却面201bに冷却水が直接接するような構造になっている。冷却水210aとしては、9ppmほど溶存している酸素をほとんど脱気して1ppb程度おとした純水を用いるのが好ましい。冷却水は0℃を超え7℃以下、好ましくは5℃前後に冷却されたものを用いる。冷却水から気泡は完全に除去する。気泡があると振動を生ずるためである。さらに、冷却水は還元性成分を溶かした還元性のものとするおが、金属の錆びを防ぎバクテリアの繁殖を押さえるために好ましい。このために、例えば、水素ガスを飽和溶解濃度以下で添加した純水を用いてもよい。これは水素ガスを溶解膜を通して添加したものであり、強い還元作用を有するため、金属から成る配管を錆びさせず、バクテリアも発生しない。なお、本発明に用いる冷却水としては、特開2000−336351号公報に記載の冷却水を用いるのが好適である。
【0049】
本実施例のように、本発明のマスク作成装置200では、一般的な家庭で用いられるディスプレイ用の二次元配列自発光デバイスとは異なり、二次元配列自発光デバイス201を水冷構造としてある。その理由としては、マスク作成装置200は、何十時間あるいは何日も連続運転する可能性の高い産業用の製造装置であるため、発熱による二次元配列自発光デバイス201の動作不良を確実に抑制する必要があるため、自然空冷に比べて複雑な水冷構造を敢えてとったものである。
【0050】
次に、図8に示した本発明マスク作成装置200における二次元配列自発光デバイス201においてPDPを利用した実施例を図12〜15を用いて説明する。図12には、一般的なAC面放電型PDPの構造を示した構造図である。AC面放電型PDP800の基本構造としては、ガラス基板801とガラス基板802との間に、Ne(あるいはHe)ガスにXeガスが4%前後添加された混合ガスが封入されており、ガラス基板801面に付けられた誘電体803の中に面内電極805が配置されている。なお、誘電体803の表面には保護膜804が付けられており、ガラス基板802の表面には蛍光体806が付けられている。面内電極805によって混合ガス中で放電807を起こさせると、発生する紫外光が蛍光体806を励起することで可視光808が発生する。
【0051】
図13に示したように、一般的なPDPの発光スペクトルにおいて、最も短波長の青色発光に関しても、波長400nm以下の成分はほとんどない。そこで、本実施例のPDPでは、図15に示したPDP400の構造図から判るように、一般的なAC面放電型PDP800とほとんど同じであるが、ガラス基板402の表面には蛍光体を用いていない。これによると、面内電極404によって混合ガス中で放電407を起こすと、紫外光408がそのまま外部に取り出される。本実施例では、その紫外光408をマスク描画の露光に用いたものである。これによると、紫外光408は、図15に示したPDP400の発光スペクトルのグラフから判るように、波長147nmにおいてシャープなスペクトルを有する。したがって本実施例のPDP400を用いた本発明のマスク作成装置では、波長157nmのフッ素レーザを光源としたシステムよりも、さらに高い解像性能が得られる。また、本実施例のように、一般的なAC面放電型PDPにおける蛍光体を取り去った構造にしたため、製造工程が簡素化されただけでなく、紫外光から可視光に変換される際のエネルギー効率の低下が無くなり、トータルのエネルギー利用効率が向上した。
【0052】
なお、PDP400において、ガラス基板402の材質としては、波長147nmの紫外光に対して高い透過率を有するフッ化カルシウム、あるいはフッ化マグネシウムを用いることが好ましい。また、ガラス基板402の外側(図14では下側)に、波長147nmよりも高い波長をカットするバンドパスフィルタを配置してもよい。
【0053】
また、本実施例のPDP400を用いたマスク作成装置200においては、露光波長が147nmとフッ素レーザの波長157nmに近いため、フッ素レーザ用のレジストが利用できる。ただし、縮小投影光学系202としては、色収差に強い反射屈折系を利用することが好ましい。
【0054】
なお、図8に示した本発明マスク作成装置200における二次元配列自発光デバイス201として、有機ELやPDPを用いる他に、紫外域で動作する半導体レーザを二次元的に配置したデバイスを用いてもよい。半導体レーザは発光部をコンパクトにできるため、多数並べて二次元的に利用することができるだけでなく、発光スペクトルがシャープであるため、縮小投影光学系202において色収差を抑制しやすくなる特長がある。
【0055】
次に、本発明のマスク作成装置に液浸光学系を適用した実施例を図16を用いて説明する。図16は、本発明のマスク作成装置500であり、図1に示したマスク作成装置100と構成的にはほとんど同じである。ただし、露光光源として、ArFエキシマレーザ発振器504が用いられており、また、マスク基板509が水槽503中に満たされた純水513中に設置されている。図17に示したように、これによって縮小投影光学系502の最も下のレンズとマスク基板509との間の空間は完全に純水513で満たされている。純水は層流をなして最下レンズとマスク基板509との間を流通する。た、装置内部はここでは乾燥窒素で充満されているが、他の不活性ガス、たとえば熱容量の大きなヘリウムで充満させてもよい。
【0056】
本実施例によると、ArFエキシマレーザ発振器504からのレーザ光L51の波長は193nmであるが、縮小投影光学系502の最も下のレンズとマスク基板509との間の屈折率は約1.45となるため、これらの間を一般的な窒素や空気などの気体で満たす場合と比較するならば、実質的に、193/1.45=133nmの波長で露光する場合と同等になって解像度が飛躍的に向上する。しかも、マスク基板509は水槽503の中に浸されているだけであり、半導体チップを露光する露光機のようにウエハを高速で往復移動する必要がないことから、水槽503の構造が非常に単純化される。具体的には、純水513の供給口と排水口を設けるだけでよい。ここで、液体としては水の他に、エチルアルコールやベンゼンなどの有機化合物などを用いることができる。
【0057】
また、本実施例で用いられる純水513では、溶存酸素濃度が1ppm以下と、飽和溶解濃度の約1/40以下と小さい値に抑制されている。その結果、露光光である波長193nmの紫外光が純水513中で減衰することがない。つまり、酸素は波長193nmの紫外光を強く吸収するからである。
【0058】
一方、純水513の溶存窒素濃度は飽和溶解度(室温で約19ppm)以下の1ppmに抑制されている。その結果、純水513に接する空間に満たされている乾燥窒素が多少溶解しても、飽和溶解濃度に達することがないため、純水513中で気泡が発生することがない。これにより露光光である紫外光が気泡により乱されることがない。なお、溶存窒素濃度は、飽和溶解濃度の1/2程度以下であれば効果があるが、出来る限り低い方がよい。
【0059】
また、純水513に接する空間(すなわち装置内部を満たす空間)は完全密閉とし、これをヘリウムガスで満たす場合は、純水513において、ヘリウムガスに対する溶存濃度を飽和溶解濃度(室温で約1.5ppm)以下(例えば0.1ppm以下)にすればよい。また、アルゴンガスで満たす場合も、アルゴンガスの溶存濃度を飽和溶解濃度以下にすればよい。
【0060】
また、純水513は露光中は、水槽503内でゆっくりと循環するように流すのが、温度勾配を発生させないことから好ましく、また、層流になるように流すのが好ましい。さらに、水槽503内に、ペルチェ素子のような冷却装置を設けてもよい。純水に気泡が発生することは厳に避けなければならない。このため純水は脱気し、かつ溶存ガスも必ず濃度は飽和溶解度未満に制御する。
【0061】
上記の液浸漬の技法は、一般の半導体露光装置にも適用することができる。すなわち、本発明によれば、マスクパターンを投影光学装置によって半導体基板上に投影する半導体装置製造用露光装置において、前記投影光学装置の最終投光手段と前記半導体基板との間に純水を層流状に流通させ、前記純水として気泡が除去されかつ酸素が除去されたものを用い、かつ前記純水は密閉部分を流通することを特徴とする半導体装置製造用露光装置を得ることができる。このような露光装置において、純水に関する上記の技術はすべて適用可能である。
【0062】
なお、本実施例におけるArFエキシマレーザ発振器504と縮小投影光学系502とにおいて、半導体チップ露光用のArF露光機に利用されているArFエキシマレーザ発振器と縮小投影光学系とをそのまま利用してもよい。その場合、縮小投影光学系502は、石英レンズとフッ化カルシウムのレンズとの2種のレンズの組み合わせによる色消しレンズで構成されることが一般的である。その理由は、チップ露光用のArF露光機におけるArFエキシマレーザ発振器は狭帯域化されてるが、波長幅は0.5pm程度あるため、石英レンズのみで構成される単色レンズを用いると色収差が無視できない程大きく発生するからである。
【0063】
これに対して、本発明では、ArFエキシマレーザ発振器504に要求されるレーザ出力は、前述したように、半導体チップ露光用の場合より2桁程度小さくてもよい。そこで、ArFエキシマレーザ発振器504として、レーザ出力は低下しても、さらに狭帯域化を強めて、波長幅を0.1pm以下にすることができる。これによると、縮小投影光学系502を、石英レンズのみで構成される単色レンズを用いることができる。その結果、縮小投影光学系502の設計、製作が容易になるためコストダウンが図れる。
【0064】
さらにその場合、石英はフッ化カルシウムに比べて、水に対して強い(すなわち、水に対する溶解度[水100グラム中への溶解重量]は、石英は0であるが、フッ化カルシウムは1/1000程度有することが知られている。)ことから、本実施例のように、液浸光学系を適用するには極めて好ましい構成になる。
【0065】
なお、本発明のマスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子を用いた構成で必要となる紫外のレーザ装置としてArFエキシマレーザ発振器を用いる代わりに、ArFエキシマレーザ発振器と同等の波長190〜200nmの紫外レーザ光を、固体レーザから発振する赤外レーザ光を波長変換によって紫外レーザ光に変換させた波長変換型レーザシステムを用いてもよい。例えば、YAGレーザ励起のチタンサファイアレーザから波長773nmの近赤外光を発生させ、これの第2高調波である387nmの紫外光を発生させて、前記波長773nmの近赤外光と387nmの紫外光との和周波数発生(すなわち、合成される2本のレーザ光のそれぞれの周波数を合計した周波数に相当する周波数を有するレーザ光を発生させる波長変換手法)により、波長258nmの紫外光を発生させると、この波長258nmの紫外光は、前記波長773nmの近赤外光との和周波数発生によって、波長193nmの紫外光を発生できることが知られている。なお、波長変換型レーザシステムによって波長193nmを発生させることに関しては、例えば、レーザー研究、1999年8月、第525〜530頁において説明されている。
【0066】
ところが、前記のような固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムは、エキシマレーザに比べてレーザ出力(平均出力)が2桁以上も小さいため、半導体チップの露光用光源として量産には利用されて来なかった。これに対して、本発明のマスク作成装置では、前述したように必要なレーザ出力は、半導体チップ露光用レーザに比べて2桁程度も小さくてよいことから、本発明では問題無く利用することができる。
【0067】
特に前記のようにYAGレーザをベースとした波長変換型レーザシステムにおけるパルス繰返し数は、元のYAGレーザによって決定されるが、YAGレーザは、超音波Qスイッチによって、5〜10kHzという高い繰返し動作が容易であることが知られている。これによると、本発明のマスク作成装置においてパルスレーザを紫外光源に用いる場合は、レーザ光の1パルスで、二次元配列微小ミラーで形成される1つのパターン(すなわち、マスクパターンの一部のパターン)をマスク基板に転写させるため、パルス繰返し数が高い程、マスク全体を描画する時間が短くなる。したがって、本発明のマスク作成装置における紫外光源として、固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムを用いてもよい。
【0068】
さらにまた、波長変換型レーザシステムを用いる場合、本発明を構成する二次元配列微小ミラーでパターン情報を有するレーザ光(すなわち、二次元配列微小ミラーからマスク基板に当たるように進んで行くレーザ光)を形成してから波長変換を行ってもよい。例えば、前記の波長変換の場合、チタンサファイアレーザから発生させた波長773nmの近赤外光のみを二次元配列微小ミラーに入射させて、パターン情報を有するレーザ光を発生させて、これを波長258nmの紫外光との和周波数を発生させると、パターン情報を有する波長193nmの紫外光が得られる。ただし、露光させるべきパターン情報以外の波長258nmの紫外光も含まれるため、カットオフフィルタに通して分離する必要がある。これによると、二次元配列微小ミラーに照射されるレーザ光が波長773nmと長い波長であるため、各ミラーでの反射率は99%前後と高くなることから、ミラー面での吸収が小さくなり、ダメージが生じることがない。
【0069】
【発明の効果】
以上のように、本発明のマスク作成装置によると、二次元配列微小ミラーの耐紫外特性が向上するため、長期間に渡って高い信頼性を有するだけでなく、ミラーに対するダメージが大きくなると言われている真空紫外領域のレーザ光に対しても十分な耐久性を有する。したがって、特に波長193nmのArFエキシマレーザや、波長157nmのフッ素レーザを光源とした場合に、信頼性の高い装置を提供することができる。
【0070】
また、フッ素レーザを光源とした場合に、縮小投影光学系を色消しレンズで構成できるようになるため、フッ素レーザの狭帯域化が簡素化され、装置全体のコストダウンにつながる。
【0071】
また、本発明の二次元配列状の光制御素子に、ポリメチルフェニルシランを含む有機EL素子を用いることで、半導体チップ露光用のi線露光機の縮小投影光学系やi線レジストをそのまま利用できるようになった。
【0072】
また、本発明の二次元配列状の光制御素子に、蛍光体を取り除いたPDPを用いることで、露光波長を147nmにできるため、高い解像性能が得られる。しかも波長157nmのフッ素レーザ用のレジストが利用できる。
【0073】
また、本発明ではマスク基板を移動ステージ上に配置する必要がないため、液浸光学系を容易に適用できるようになり、解像度が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスク作成装置100の全体構成図である。
【図2】二次元配列微小ミラー106aの構造図である
【図3】二次元配列微小ミラー106bの構造図である。
【図4】露光用F2レーザ900のシステム構成図である。
【図5】狭帯域化F2レーザ発振器901の構成図である。
【図6】F2レーザ発振器104の構成図である。
【図7】紫外用光学材の透過率特性を示す図である。
【図8】マスク作成装置200の構成図である。
【図9】二次元配列自発光デバイス201の構成図である。
【図10】一般の有機ELの発光スペクトル示す図である。
【図11】本発明で用いる有機ELの発光スペクトル示す図である。
【図12】AC面放電型PDP800の概略構成図である。
【図13】一般のPDPの発光スペクトル示す図である。
【図14】本発明で用いるPDP400の構成図である。
【図15】本発明で用いるPDPの発光スペクトル示す図である。
【図16】マスク作成装置500の構成図である。
【図17】マスク作成装置500における純水513の配置図である。
【符号の説明】
100、200、500 マスク作成装置
101、501 拡大パターン生成部
102、202、502 縮小投影光学系
103 ステージ
104 紫外レーザ発振器
105a、105b、105c ミラー
106、106a、106b、506 二次元配列微小ミラー
107、507 マスクパターンデータ出力装置
108a、108b、508a、508b レンズ
109、203、509 マスク基板
110、510 拡大パターン
111、204、511 描画パターン
121、131 微小ミラー
122、132 ウインド
123 チューブ
125、134a、134b フィルタ
126 ファン
127 ガス流
133a、133b ガス入出口
135 移動方向
141、911 出力鏡
142 全反射鏡
143、913 レーザチャンバ
144 分散プリズム
201 二次元配列自発光デバイス
201a 発光面
201b 冷却面
205 XYステージ
206 投影像
210a、210b 冷却水
400 PDP
401、402、801、802 ガラス基板
403、803 誘電体
405、804 保護膜
406 蛍光体
407 807 放電
408 紫外光
503 水槽
513 純水
808 可視光
800 AC面放電型PDP
900 露光用F2レーザ
901 狭帯域化F2レーザ発振器
902 F2レーザ増幅器
903 同期制御システム
912 回折格子
914 プリズム拡大器
L11、L12、L51、L52、L91、L92 レーザ光
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing a mask used in an exposure process at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit. The mask may be a photomask for photolithography using ultraviolet light or X-rays as an exposure light source, or may be a 1: 1 mask for electron beams.
[0002]
[Prior art]
In general, a mask (also referred to as a reticle) used in the manufacture of a semiconductor integrated circuit is formed by exposing light to a pattern corresponding to a target circuit pattern on a surface of a quartz plate or the like serving as a substrate of the mask. It is necessary to attach a chrome film or the like that shields the light. The chromium film or the like is formed by pattern exposure, and a general method of drawing and exposing in a pattern form is electron beam drawing using an electron beam. In this method, a narrowly focused electron beam is drawn along a pattern like direct electron beam drawing, and the apparatus is usually called an EB drawing apparatus.
[0003]
In a general exposure apparatus using ultraviolet light, a mask having a size four to five times the size of a circuit pattern of a semiconductor chip to be manufactured is used. There is also an exposure method using a mask (hereinafter, referred to as an equal-size mask). This is called 1: 1 exposure, and includes, for example, LEEPL (an acronym for Low Energy E-Beam Proximity Lithography) and 1: 1 X-ray exposure. This is an exposure technique in which an equal-magnification mask is arranged directly above a wafer and exposed from above the mask by irradiating an electron beam with LEEPL or X-ray with equal-magnification X-ray exposure.
[0004]
On the other hand, as a mask manufacturing apparatus, a pattern is drawn using an ultraviolet laser beam (hereinafter, abbreviated as an ultraviolet laser beam) instead of an electron beam (that is, a mask substrate coated with a resist is exposed in a pattern). A method based on such a method (sometimes called a laser beam drawing apparatus) has also been commercialized. This apparatus has two types of constitutions, one of which is to pattern-draw one or a plurality of divided ultraviolet laser beams on a mask substrate. Another configuration is to use a reflecting mirror display element (a device called a digital micromirror or the like) in which a large number of minute mirrors are arranged in a two-dimensional array, irradiate this with ultraviolet laser light, and reflect the reflected light. A pattern is drawn on a mask substrate by controlling the pattern. It is known that this laser beam drawing apparatus has a feature that the processing speed is high because a part of the circuit patterns can be exposed collectively. This is described in, for example, Electronic Journal, July 2001, pp. 140-142.
[0005]
By the way, in the laser beam drawing apparatus using the two-dimensional array micro mirror, after exposing a partial pattern that can be exposed collectively, when exposing the adjacent partial pattern, it is necessary to move the mask substrate, It is difficult to increase the movement accuracy, and it is not possible to cope with miniaturization. In particular, when an attempt is made to draw a 1: 1 mask, the precision of the movement of the mask substrate is 0.007 μm, which is 1/10 or less of the minimum line width, and it is almost impossible to instantaneously move the stage with this precision. Therefore, there is a problem that there is no mask drawing apparatus capable of drawing at a high speed with respect to the same-size mask.
[0006]
On the other hand, in the mask making method and the mask making apparatus proposed in Japanese Patent Application No. 2003-18960, in order to solve the above-mentioned conventional problems, in particular, the same-size mask can be formed with high accuracy in a short time. It is intended to provide a mask making method and a mask making apparatus which can be manufactured. As the device configuration, a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device are used, and an enlarged mask pattern formed and projected by the two-dimensional array of light control elements is reduced by the reduction projection optical device. In this method, pattern exposure was performed while reducing projection on a mask substrate.
[0007]
[Non-patent document 1]
Electronic Journal, July 2001, pp. 140-142.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2003-18960
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that the mask producing apparatus has the following problems in the two-dimensionally arranged light control elements constituting the mask producing apparatus. That is, when a two-dimensionally arrayed micromirror is used as a two-dimensionally arrayed light control element, the mirror surface may be gradually damaged by an ultraviolet laser beam irradiated on the mirror.
[0010]
In general, magnesium fluoride may be coated as a protective film of the aluminum mirror. However, in the mask making apparatus of the present invention, if the wavelength of the laser beam is shortened in order to increase the resolution in transferring the pattern to the mask substrate, the reflectance of the aluminum mirror coated with magnesium fluoride may decrease sharply. It becomes a problem. For example, at a wavelength of 200 nm, the reflectance of aluminum alone is about 87%, whereas the reflectance of an aluminum mirror coated with magnesium fluoride may be reduced to 70% or less. Therefore, there is a problem in that a two-dimensional arrayed micromirror made of an aluminum mirror having durability against ultraviolet laser light and having high reflectance cannot be used.
[0011]
Furthermore, when a fluorine laser is used as a laser for generating the laser light in the ultraviolet region, a monochromatic lens made of only calcium fluoride is used as a reduction projection optical device constituting the mask making device. The reason for this is that calcium fluoride is limited as a stable optical material having a high transmittance of 90% or more per cm in a vacuum ultraviolet region having a wavelength of 157 nm and having no water absorption or birefringence. . This configuration is widely known as an optical system of a semiconductor chip exposure apparatus (hereinafter, referred to as an F2 exposure machine) using a fluorine laser (hereinafter, referred to as an F2 laser). However, when a monochromatic lens is used, it is necessary to narrow the band of the F2 laser to a wavelength width of about 0.1 pm or less in order to suppress chromatic aberration. However, it is relatively difficult to narrow the band of the F2 laser, and it is expensive. It becomes necessary to use a narrow band narrowing element or to provide a wavelength stabilizing mechanism, and there has been a problem that the F2 laser becomes complicated and expensive.
[0012]
Furthermore, in a method and an apparatus using a self-luminous element in a two-dimensionally arranged light control element, if a commonly used organic EL element or a plasma display (hereinafter, referred to as a PDP) is used, FIG. As can be seen from their emission spectra shown in FIG. 10 and FIG. 13, even for a material that emits blue light, which is the shortest wavelength among the three primary colors of light, there is a problem that components having a wavelength of 400 nm or less are hardly contained. . Originally, it is desirable that the blue component, which is the shortest wavelength in these self-luminous elements, emit light at a wavelength of 460 to 470 nm, which is perceived as blue by human eyes. And the light intensity is almost lost. However, in order to draw a mask pattern by exposure to ultraviolet light as in the present invention, a resist is required. However, in an i-line resist optimized for an i-ray having a wavelength of 365 nm, when the wavelength becomes 450 nm or more, before and after exposure. Was difficult to use because the difference in transmittance of the sample was too small. It is difficult to use a mercury lamp that emits light at a wavelength of 365 nm for the mask making apparatus of the present invention using a two-dimensionally arrayed micromirror for the following reasons. Unlike a laser beam, light emitted from a mercury lamp is difficult to produce a parallel beam, and efficiently deforms into a narrow parallel beam with a width of 1 to 2 cm, which is the general size of a two-dimensional arrayed micromirror. This is because it is extremely difficult. Therefore, in order to use an i-line resist, the above-mentioned proposed mask making apparatus needs improvement.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a mask making apparatus having a two-dimensionally arrayed micromirror that hardly causes damage to ultraviolet laser light.
[0014]
It is another object of the present invention to provide a mask making apparatus which can simplify the structure of a fluorine laser when the fluorine laser is used as an exposure light source.
[0015]
Still another object of the present invention is to provide an apparatus for producing a mask using a self-luminous element that can use an existing exposure resist such as an i-line resist.
[0016]
Still another object of the present invention is to provide a mask producing apparatus having high resolution performance.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the two-dimensional array of light control elements is not a two-dimensional array micro-mirror having a normal aluminum micro-mirror, but has a plane orientation substantially (111). A two-dimensional arrayed micromirror using oriented aluminum (hereinafter, referred to as “(111) oriented aluminum”) is used. According to this experiment, it has been found that the reflectance can be improved by several percent by using a two-dimensional array micromirror using (111) oriented aluminum. Therefore, by using this, the ultraviolet light absorbed by the aluminum mirror surface is reduced, the temperature rise of the aluminum is reduced, and as a result melting and evaporation are suppressed, and the mirror surface is damaged I knew nothing.
[0018]
Furthermore, it is preferable to provide a protective film of Al2O3 (aluminum oxide) on the surface so that the aluminum mirror maintains a high reflectance for a long period of time. According to this, since the Al2O3 film functions as a passivation film, the resistance to strong ultraviolet light is improved, and the aluminum surface is not oxidized by oxygen or moisture contained in the surrounding gas.
[0019]
Another feature of the present invention is that, in order to simplify the configuration of a fluorine gas laser (hereinafter, referred to as “F2 laser”), the first mask pattern projection device or the reduction projection optical device is made of calcium fluoride. And an achromatic lens formed by a combination of a lens made of quartz and a lens made of fluorine-doped quartz. According to this, as shown in FIG. 7, it is known that fluorine-doped quartz has a transmittance of about 80% per 5 mm in thickness even at a wavelength of 157 nm, unlike ordinary quartz. In other words, on the contrary, about 20% of the laser light is absorbed per 5 mm, and there is a possibility that the temperature rises and the refractive index fluctuates, so that it is difficult to use the lens for an F2 exposure machine. . However, it is sufficient that the output of the laser constituting the present invention is 1/100 or less of the laser output of the exposure light source for chip exposure. The reason is that, in the case of chip exposure, there is no mass productivity unless one chip is exposed in about 1 second, but in the case of mask drawing, it is only necessary to expose one sheet in tens of minutes to several hours. Therefore, in the present invention, the rate at which the lens made of fluorine-doped quartz absorbs laser light and rises in temperature can be reduced to 1/100 or less. be able to. Therefore, it is possible to use the achromatic lens. In addition, regarding fluorine-doped quartz, for example, Hosono, et al. : Applied Physics Letters, 74, 2755
(1999).
[0020]
Still another feature of the present invention is that an organic EL element having a center emission wavelength of 320 nm to 420 nm, such as an organic EL element containing polymethylphenylsilane that emits light at a wavelength of 353 nm, is used as a self-luminous element. In addition, not only the resolution is improved than when a normal organic EL having a wavelength of 450 nm is used, but a resist for i-ray having a wavelength of 365 nm can be used as it is as a resist applied on a mask substrate. That is, in this wavelength range, the i-line resist has a large difference in transmittance between the exposed portion and the unexposed portion, so that a pattern can be formed. Also, the i-line lens can be used as it is as the reduction projection optical device.
[0021]
According to another feature of the present invention, by using a PDP that does not contain a phosphor as a self-luminous element, vacuum ultraviolet light having a wavelength of 147 nm emitted by discharge of a Xe gas filled in the PDP is directly used for exposure. can do. As a result, not only the resolution is improved than when a normal PDP having a wavelength of 450 nm is used, but also there is no energy loss corresponding to the conversion efficiency from the emission of Xe gas to the phosphor compared to the case of using a normal PDP. In addition, the utilization efficiency of the energy input to the PDP is improved. The emission spectrum of the Xe gas discharge is shown in, for example, Proceedings of the international display works, 2000, p. 639. Further, as the resist in this case, a resist developed for an F2 element laser having a wavelength of 157 nm can be used.
[0022]
According to still another feature of the present invention, in order to improve the resolution of a mask pattern to be drawn, at the time of mask drawing, the lens between the lens closest to the mask substrate in the reduction projection optical device and the mask substrate is filled with water or the like. Filled with liquid. For example, one applied to an ArF exposure apparatus is called an ArF immersion optical system, and is known as a resolution improvement method of an ArF exposure apparatus that exposes a normal semiconductor chip. For example, SEICON Japan 2002, Technical programs for the semiconductor. equipment and materials industries, Nos. 3-15 to 3-16.
[0023]
According to this, in the case of ArF immersion, the wavelength of the laser light from the ArF excimer laser is 193 nm. However, since the refractive index between the lens and the mask substrate is about 1.45, the distance between these lenses is generally low. When compared with the case where the gas is filled with a typical gas such as nitrogen or air, the resolution is substantially equal to the case where the exposure is performed at a wavelength of 193 / 1.45 = 133 nm, and the resolution is improved. However, when applying an ArF immersion optical system to a normal ArF exposure apparatus, the wafer is mounted on the stage, and it is necessary to move the stage at high speed during exposure. There are many problems such as the necessity of a structure having a laser beam and a difficulty in configuring a stage moving at high speed and a laser-side distance system for instantaneously measuring the position and inclination of a wafer. .
[0024]
On the other hand, in the present invention, the drawing pattern only needs to be transferred to the fixed mask substrate, and there is no need to move the mask substrate. That is, since there is no need to place the mask substrate on the stage, it is technically easy to apply such an immersion optical system.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a configuration diagram of a mask making apparatus 100 as a first embodiment of the present invention. The mask making apparatus 100 has an enlarged pattern generation unit 101 provided with a two-dimensional array micromirror 106 capable of forming an arbitrary pattern, a reduced projection optical system 102, a stage 103 on which a mask substrate 109 is mounted, and a coating on the mask substrate 109. And an F2 laser oscillator 104 that generates a laser beam L11 having a wavelength of 157 nm that is exposed to the F2 resist. The laser light L11 extracted from the F2 laser oscillator 104 is reflected by the mirrors 105a and 105b, hits the mirror c in the enlarged pattern generation unit 101, and irradiates the two-dimensional array micro mirror 106. In the two-dimensional array micromirror 106, each micromirror is individually controlled by data from the mask pattern data output device 107, and the micromirror is controlled in a pattern of a part of a target mask drawing pattern. When the laser light incident on the mirror forming a part of the drawing pattern is reflected here, it travels like a lower laser light L12 in the figure, passes through the lenses 108a and 108b, and is shown as an enlarged pattern 110 in the figure. An image of the two-dimensional array micromirror 106 is projected on a part of the part thus formed. That is, the lens 108a and the lens 108b form a projection optical system.
[0027]
Since the pattern formed by the two-dimensional array micromirror 106 is a part of a target mask drawing pattern, the entire enlarged pattern generation unit 101 is required to form the entire enlarged pattern 110 in which the drawn pattern is enlarged. 1, the structure is capable of fine movement in the X direction and the Y direction.
[0028]
The enlarged pattern 110 is projected by the reduction projection optical system 102 onto a drawing area on the mask substrate 109 on the stage 103. Thus, the drawing pattern 111 obtained by reducing the enlarged pattern 110 is drawn on the mask substrate 109. As the enlarged pattern 110, an actual mask may be manufactured at that position, or a spatial pattern that is a pattern aggregate of ultraviolet light may be used. Regarding the configuration of the enlarged pattern generation unit 101, the configuration described in the above-mentioned document, US Pat. Nos. 5,870,176, 6,312,134, and 6,425,669 may be used.
[0029]
As shown in the present embodiment, in the mask making apparatus 100 of the present invention, the two-dimensional array micromirror 106 is used as the two-dimensional array light control element constituting the present invention. The enlarged pattern generation unit 101 itself moves while generating a part of the drawing pattern and changing the pattern as needed, whereby the same pattern as the drawing pattern is created and becomes the enlarged pattern 110. However, since the enlarged pattern 110 alone is larger than the actual mask, a drawing pattern having the actual mask size is generated by the reduced projection optical system 102.
[0030]
Although each mirror surface of the two-dimensionally arrayed micromirror 106 in this embodiment is made of aluminum, in the present invention, since aluminum has a (111) orientation, the reflectance is higher than that of normal aluminum. , About a few percent higher. The exact reason is unknown, but has been experimentally revealed. According to this, the rate at which the laser light L11 is absorbed by the mirror surface of the two-dimensionally arrayed micromirror 106 decreases, so that the temperature rise rate of the mirror surface decreases, and the melting and evaporation of the mirror surface is suppressed. . That is, damage is suppressed.
[0031]
An Al 2 O 3 film is provided on the mirror surface of the two-dimensionally arranged micro mirror 106. Since this causes passivation, the deterioration of the aluminum surface due to the irradiation of the laser beam L11 is suppressed, and the gas filled around the mirror surface of the two-dimensionally arrayed micromirror 106 contains oxygen or moisture to some extent. However, the mirror surface is not oxidized and the reflectance does not decrease. Of course, the space in contact with the mirror surface of the two-dimensional array micromirror 106 is preferably filled with a dry inert gas such as dry nitrogen or dry helium or hydrogen.
[0032]
(111) oriented aluminum is obtained by, for example, a method described in JP-A-2001-281426, in which the total area ratio of the (110) plane and the (111) plane on the plate surface is 30% or more. Can be used. In this case, it is reported that the UV reflectance at 350 nm becomes 95%. Alternatively, by using an Al target and applying a bias voltage to the substrate to draw in argon ions generated by plasma, the aluminum sputtering film on the substrate is irradiated and sputtered to form a substantially (111) oriented aluminum. A membrane can be made.
[0033]
The alumina film generates active oxygen by plasma containing krypton by a plasma processing apparatus, and a strong alumina passivation film can be formed by joining the aluminum surface with the radical oxygen. In particular, when an aluminum film is formed by sputtering as described above, the surface of the aluminum thin film is plasma-treated with active oxygen in an atmosphere of Kr / O2 = 97/3 without exposing the substrate to the atmosphere using a cluster tool from the sputtering apparatus. It is preferable to oxidize to form an alumina film of about 1 nm to 10 nm.
[0034]
Next, with respect to the two-dimensional array micro mirrors 106 in the mask making apparatus 100 of the present invention shown in FIG. 1, an embodiment of a structure in which the resistance of laser light on each mirror surface is further increased will be described with reference to FIGS. Will be explained. In the two-dimensional array micromirror 106 a shown in FIG. 2, the left and right of the gap with the window 122 which is covered so as to cover a large number of micromirrors 121 are connected by a tube 123, and a fan 126 installed inside the tube 123. The helium gas filled therein is circulated in the gas flow direction indicated by an arrow 127. As a result, a gas flow is generated on the surface of the micromirror 121, and the surface is air-cooled. Note that particles and the like in the circulated helium are removed by the filter 125 installed in the tube 123, so that clean helium always hits the surface of the micro mirror 121. According to the present embodiment, even if the laser beam L11 is applied to the surface of the micro mirror 121, the temperature rise is suppressed, so that the mirror surface does not melt or evaporate. In addition to the helium gas, other inert gas such as dry nitrogen or a hydrogen gas having a large heat capacity may be used. However, helium has a heat capacity about six times as large as that of nitrogen.
[0035]
Further, in the two-dimensional array micro mirror 106b shown in FIG. 3, gas inlets 133a and 133b are attached to the left and right of the gap with the window 132 which is covered so as to cover the many micro mirrors 131. Filters 134a and 134b are installed therein. In the present embodiment, the enlarged pattern generation unit 101 (shown in FIG. 1) to which the two-dimensional array micromirrors 106b are fixed moves in the X and Y directions. When moving in the direction 135, the helium (not shown) filled in the periphery in this embodiment flows into or out of the space between the micromirror 131 and the window 132, whereby the micromirror 131 is moved. Is air cooled. Further, the helium flowing in passes through the filter 134a or 134b, and is thus cleaned. The present embodiment utilizes the fact that the two-dimensional array micro mirror 106b itself moves, and unlike the two-dimensional array micro mirror 106a shown in FIG. Simplified.
[0036]
By the way, the reduction projection optical system 102 in the mask making apparatus 100 shown in FIG. 1 may be constituted by a monochromatic lens made of calcium fluoride having a high transmittance at a wavelength of 157 nm. However, in that case, the F2 laser oscillator 104 needs to have a single line and a narrow band having a wavelength width of about 0.1 pm or less. That is, although the F2 laser has several oscillation lines near the wavelength of 157 nm, for use in exposure, only the strongest 157.63 nm line is extracted and the wavelength width is reduced to about 1/10. It is necessary to narrow the band. However, the F2 laser for semiconductor chip exposure is required to have a laser output (average output) of 40 W or more, but the laser output is reduced to 1 W or less when the band is narrowed. There is. Therefore, as can be seen from the system configuration diagram of the exposure F2 laser 900 shown in FIG. 4, it is necessary to arrange the narrow-band F2 laser oscillator 901 and the F2 laser amplifier 902 and operate them synchronously by the synchronization control system 903. is there.
[0037]
According to this, the laser light L91 extracted from the narrowed-band F2 laser oscillator 901 has a small output of 1 W or less on average in output, but has a narrowed wavelength width to about 0.1 pm. The power is increased by the F2 laser amplifier 902 to obtain a laser beam L92 having a similar wavelength width and an average output of 40 W or more. However, in such a system called a dual-chamber system, not only the laser device becomes large and complicated in a short time, but also it is difficult to accurately adjust the timing for amplifying the laser beam having an extremely short pulse width of 10 to 30 ns. Thus, the synchronous control system 903 was required to have very high speed and accurate control. However, the structure of the combination of the oscillator and the amplifier as shown in FIG. 4 is slightly different, and an injection lock system in which a seeder and an oscillator are arranged may be used. The dual chamber type exposure F2 laser is described, for example, in SEICON Japan 2002, Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries, Nos. 1-35 to 1-39.
[0038]
On the other hand, in this embodiment, since the F2 laser is used for drawing a mask, a laser output of 1 W or less, which is two digits smaller, is sufficient. The reason is that when exposing a semiconductor chip, it is necessary to expose the chip in less than one second in order to increase mass productivity. Fast enough if you can. In other words, the production of one semiconductor chip requires about 25 masks, but if one mask can be drawn in about one hour, all the masks can be drawn in about one day. Therefore, since the exposure time can be 100 times or more longer than the exposure of the semiconductor chip, only the narrowed F2 laser oscillator 901 of the exposure F2 laser 900 is used as the F2 laser oscillator 104 of the present embodiment. do it. This has not only reduced the size of the apparatus, but also eliminated the need for the synchronous control system 903, which requires a very advanced technique, unlike the exposure F2 laser 900.
[0039]
Next, as another embodiment which has the same configuration as that of the present embodiment but can further simplify the F2 laser oscillator 104, a lens made of calcium fluoride and a fluorine-doped quartz are used as the reduction projection optical system 102 in FIG. A lens using an achromatic lens in combination with a lens composed of:
[0040]
As can be seen from the graph of the transmittance characteristics of the optical material for ultraviolet light shown in FIG. 7, the transmittance of the fluorine-doped quartz at 157 nm of the fluorine laser greatly increases as compared with ordinary synthetic quartz, and the thickness of the fluorine-doped quartz is 5 mm. It is known to reach about 80% per unit. Therefore, it has been proposed that an achromatic lens made of two kinds of optical materials, calcium fluoride and fluorine-doped quartz, constitutes a reduction projection optical system of an F2 exposure machine.
[0041]
However, in practice, the reduction projection optical system for the F2 exposure apparatus is composed of a large number of tens of lenses, and several fluorine-doped quartz lenses incorporated as achromatic lenses alone require several lenses. May be as thick as several centimeters, and the transmittance may be reduced to 1/10 or less as a whole, and the power of exposure light that can be emitted from the entire reduced projection optical system is greatly reduced. Power could not be obtained. In addition, the temperature of the lens rises due to the heat of ultraviolet light that is absorbed to some extent by the fluorine-doped quartz lens, resulting in a change in the refractive index and a significant change in the focus of the projected image. I was Therefore, it has been extremely difficult to apply an achromatic lens using fluorine-doped quartz to the reduction projection optical system of the F2 exposure machine.
[0042]
On the other hand, in the present invention, since the exposure is for mask drawing, the required exposure power may be reduced by two orders of magnitude as described above. Therefore, it is easy to increase the power of the original laser to such an extent that the power that is absorbed by the reduction projection optical system is reduced. Moreover, since the heat of ultraviolet light absorbed by the fluorine-doped quartz used in the reduction projection optical system is reduced by two orders of magnitude, the temperature rise of the lens is also reduced by two orders of magnitude, and the focus fluctuation of the projected image can be ignored.
[0043]
As described above, an achromatic lens using two kinds of optical materials, calcium fluoride and fluorine-doped quartz, can be practically constructed for the first time by the mask making apparatus of the present invention. According to this, the configuration of the F2 laser oscillator 104 as a light source can be simplified as compared with the narrow-band F2 laser oscillator 901 of the F2 exposure machine.
[0044]
That is, as shown in FIG. 5, in the narrow band F2 laser oscillator 901, ultraviolet light having a wavelength of 157 nm generated by discharge in a laser chamber 913 filled with a laser gas composed of a mixed gas of F2 gas and He gas is used. Then, laser oscillation occurs by causing resonance between the output mirror 911 and the diffraction grating 912, and the laser beam L91 is extracted from the output mirror 911. The use of the diffraction grating 912 on the total reflection side of the resonator is for narrowing the band of the extracted laser light L91. However, the diffraction grating 912 and the laser chamber are arranged so that the surface of the diffraction grating 912 is irradiated with the laser light widely. 913 may be inserted with the prism magnifier 914. As described above, in the narrow-band F2 laser oscillator, not only various narrow-band elements are used, but also a high-precision wavelength stabilizing device is required to stabilize the wavelength of the narrow-band laser light L91. Therefore, the narrow band F2 laser oscillator 104 is also very expensive.
[0045]
On the other hand, in the F2 laser oscillator 104 of this embodiment, since it is not necessary to narrow the band, a diffraction grating is unnecessary, and a normal total reflection mirror 142 may be used on the total reflection mirror side. However, in order to cause laser oscillation only at the strongest oscillation line at a wavelength of 157 nm of the fluorine laser, it is only necessary to use a dispersion prism 144 between the laser chamber 143 and the total reflection mirror 142. In addition, since all of one oscillating line can be used, the wavelength stabilizing mechanism is not required, so that the apparatus can be configured at low cost.
[0046]
FIG. 8 is a configuration diagram of a mask making apparatus 200 as another embodiment of the present invention. In the mask making apparatus 200, a two-dimensional array light emitting device 201 is used as a two-dimensional array light control element constituting the present invention. In the two-dimensional array self-luminous device 201, only an element corresponding to a part of a target mask drawing pattern is caused to emit light, and the light emitting pattern is reduced by a reduction projection optical system 202 to form a mask substrate 203 on an XY stage 205. A drawing pattern 204 is formed thereon. The two-dimensional array light emitting device 201 can scan in the X and Y directions in the figure.
[0047]
As the two-dimensional array self-luminous device 201 used in this embodiment, an organic EL element containing polymethylphenylsilane having an emission spectrum shown in FIG. 11 is used. Since a strong light is emitted with a narrow spectral width having a peak at a wavelength of 353 nm, a resist applied to the mask substrate 203 for i-line can be used. Further, as the reduction projection optical system 202, one for an i-line exposure machine can be used as it is. In addition, regarding the organic EL element containing polymethylphenylsilane, for example, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) pp. This is described in L1365-167.
[0048]
The two-dimensional array self-luminous device 201 of the mask making apparatus 200 has a water-cooled structure in this embodiment, as shown in FIG. That is, the cooling water is directly in contact with the cooling surface 201b, which is the surface opposite to the light emitting surface 201a, like the cooling waters 210a and 210b. As the cooling water 210a, it is preferable to use pure water in which about 9 ppm of dissolved oxygen has been almost degassed and reduced to about 1 ppb. Cooling water is used which has been cooled to more than 0 ° C. and 7 ° C. or less, preferably about 5 ° C. Bubbles are completely removed from the cooling water. This is because bubbles cause vibration. Further, the cooling water is preferably made of a reducing component in which a reducing component is dissolved, which is preferable in order to prevent rust of the metal and suppress the growth of bacteria. For this purpose, for example, pure water to which hydrogen gas is added at a concentration lower than or equal to the saturation solubility may be used. Since hydrogen gas is added through a dissolving film and has a strong reducing action, it does not rust metal pipes and does not generate bacteria. In addition, as the cooling water used in the present invention, it is preferable to use the cooling water described in JP-A-2000-336351.
[0049]
As in this embodiment, in the mask making apparatus 200 of the present invention, the two-dimensional array self-luminous device 201 has a water-cooled structure, unlike the two-dimensional array self-luminous device for display used in general homes. The reason is that the mask making apparatus 200 is an industrial manufacturing apparatus that is likely to be continuously operated for tens of hours or days, so that the malfunction of the two-dimensional array self-luminous device 201 due to heat generation is reliably suppressed. Therefore, a water cooling structure that is more complex than that of natural air cooling is used.
[0050]
Next, an embodiment using a PDP in the two-dimensional array self-luminous device 201 in the mask making apparatus 200 of the present invention shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a structural diagram showing a structure of a general AC surface discharge type PDP. As a basic structure of the AC surface discharge type PDP 800, a mixed gas obtained by adding about 4% of Xe gas to Ne (or He) gas is sealed between a glass substrate 801 and a glass substrate 802. An in-plane electrode 805 is arranged in a dielectric 803 attached to the surface. Note that a protective film 804 is provided on the surface of the dielectric 803, and a phosphor 806 is provided on the surface of the glass substrate 802. When a discharge 807 is caused in the mixed gas by the in-plane electrode 805, the generated ultraviolet light excites the phosphor 806 to generate visible light 808.
[0051]
As shown in FIG. 13, in the emission spectrum of a general PDP, there is almost no component having a wavelength of 400 nm or less even with respect to the shortest wavelength blue emission. Therefore, the PDP of the present embodiment is almost the same as a general AC surface discharge type PDP 800, as can be seen from the structure diagram of the PDP 400 shown in FIG. 15, but uses a phosphor on the surface of the glass substrate 402. Absent. According to this, when the discharge 407 is caused in the mixed gas by the in-plane electrode 404, the ultraviolet light 408 is extracted to the outside as it is. In this embodiment, the ultraviolet light 408 is used for exposure for mask drawing. According to this, the ultraviolet light 408 has a sharp spectrum at a wavelength of 147 nm, as can be seen from the graph of the emission spectrum of the PDP 400 shown in FIG. Therefore, in the mask making apparatus of the present invention using the PDP 400 of this embodiment, higher resolution performance can be obtained than in a system using a 157 nm wavelength fluorine laser as a light source. In addition, since the phosphor is removed from the general AC surface discharge type PDP as in this embodiment, not only the manufacturing process is simplified, but also the energy required for converting ultraviolet light to visible light. Efficiency did not decrease and total energy use efficiency improved.
[0052]
In the PDP 400, as a material of the glass substrate 402, it is preferable to use calcium fluoride or magnesium fluoride having a high transmittance to ultraviolet light having a wavelength of 147 nm. Further, a bandpass filter that cuts a wavelength higher than 147 nm may be disposed outside the glass substrate 402 (the lower side in FIG. 14).
[0053]
Further, in the mask making apparatus 200 using the PDP 400 of this embodiment, since the exposure wavelength is 147 nm, which is close to the wavelength of the fluorine laser of 157 nm, a resist for the fluorine laser can be used. However, it is preferable to use a catadioptric system resistant to chromatic aberration as the reduction projection optical system 202.
[0054]
As the two-dimensional array self-luminous device 201 in the mask making apparatus 200 of the present invention shown in FIG. 8, in addition to using an organic EL or PDP, a device in which semiconductor lasers operating in the ultraviolet region are two-dimensionally arranged is used. Is also good. The semiconductor laser has a feature that the light emitting portion can be made compact, so that it can be used two-dimensionally by arranging a large number of the light emitting portions. In addition, since the emission spectrum is sharp, chromatic aberration can be easily suppressed in the reduced projection optical system 202.
[0055]
Next, an embodiment in which an immersion optical system is applied to the mask making apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows a mask making apparatus 500 of the present invention, which is almost the same in configuration as the mask making apparatus 100 shown in FIG. However, an ArF excimer laser oscillator 504 is used as an exposure light source, and a mask substrate 509 is set in pure water 513 filled in a water tank 503. As shown in FIG. 17, the space between the lowermost lens of the reduction projection optical system 502 and the mask substrate 509 is completely filled with pure water 513. Pure water flows between the lowermost lens and the mask substrate 509 in a laminar flow. Here, the inside of the apparatus is filled with dry nitrogen, but may be filled with another inert gas, for example, helium having a large heat capacity.
[0056]
According to the present embodiment, the wavelength of the laser beam L51 from the ArF excimer laser oscillator 504 is 193 nm, but the refractive index between the lowermost lens of the reduction projection optical system 502 and the mask substrate 509 is about 1.45. Therefore, when compared with the case where the space between them is filled with a general gas such as nitrogen or air, the resolution is substantially equivalent to the case where the exposure is performed at a wavelength of 193 / 1.45 = 133 nm, and the resolution is greatly increased. To improve. Moreover, since the mask substrate 509 is only immersed in the water tank 503, it is not necessary to reciprocate the wafer at a high speed unlike an exposure apparatus for exposing a semiconductor chip, so that the structure of the water tank 503 is very simple. Be transformed into Specifically, it is only necessary to provide a supply port and a drain port of the pure water 513. Here, in addition to water, an organic compound such as ethyl alcohol and benzene can be used as the liquid.
[0057]
In the pure water 513 used in the present embodiment, the dissolved oxygen concentration is suppressed to 1 ppm or less, which is a small value of about 1/40 or less of the saturated dissolved concentration. As a result, ultraviolet light having a wavelength of 193 nm, which is exposure light, is not attenuated in the pure water 513. That is, oxygen strongly absorbs ultraviolet light having a wavelength of 193 nm.
[0058]
On the other hand, the dissolved nitrogen concentration of the pure water 513 is suppressed to 1 ppm which is equal to or lower than the saturation solubility (about 19 ppm at room temperature). As a result, even if the dry nitrogen filled in the space in contact with the pure water 513 is slightly dissolved, the saturated dissolved concentration does not reach, so that no bubbles are generated in the pure water 513. Thus, the ultraviolet light as the exposure light is not disturbed by the bubbles. Although the dissolved nitrogen concentration is effective as long as it is about 1/2 or less of the saturated dissolved concentration, it is better to be as low as possible.
[0059]
Further, the space in contact with the pure water 513 (that is, the space filling the inside of the apparatus) is completely sealed, and when the space is filled with helium gas, the dissolved concentration of the pure water 513 with respect to the helium gas is set to the saturated dissolved concentration (about 1. 5 ppm) or less (for example, 0.1 ppm or less). Also, when filling with argon gas, the dissolved concentration of argon gas may be set to a saturated dissolved concentration or less.
[0060]
During the exposure, the pure water 513 is preferably circulated slowly in the water tank 503 because a temperature gradient is not generated, and it is preferable that the pure water 513 be circulated in a laminar flow. Further, a cooling device such as a Peltier element may be provided in the water tank 503. The generation of air bubbles in pure water must be strictly avoided. For this reason, pure water is degassed, and the concentration of the dissolved gas is always controlled to be less than the saturation solubility.
[0061]
The liquid immersion technique described above can be applied to a general semiconductor exposure apparatus. That is, according to the present invention, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, which projects a mask pattern onto a semiconductor substrate by a projection optical device, pure water is layered between the final light projecting means of the projection optical device and the semiconductor substrate. An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a flow is made in a flowing manner, the pure water from which bubbles are removed and oxygen is removed is used, and the pure water flows through a closed portion. . In such an exposure apparatus, all of the above techniques relating to pure water can be applied.
[0062]
In the present embodiment, the ArF excimer laser oscillator 504 and the reduction projection optical system 502 may use the ArF excimer laser oscillator and the reduction projection optical system used in the ArF exposure machine for semiconductor chip exposure as they are. . In that case, the reduction projection optical system 502 is generally configured by an achromatic lens formed by a combination of two kinds of lenses, a quartz lens and a calcium fluoride lens. The reason is that the ArF excimer laser oscillator in the ArF exposing machine for chip exposure has a narrow band, but has a wavelength width of about 0.5 pm, so chromatic aberration cannot be ignored when using a monochromatic lens composed only of a quartz lens. This is because it occurs as large as possible.
[0063]
On the other hand, in the present invention, the laser output required for the ArF excimer laser oscillator 504 may be about two orders of magnitude lower than that for semiconductor chip exposure, as described above. Therefore, even if the laser output is reduced, the ArF excimer laser oscillator 504 can further narrow the band and reduce the wavelength width to 0.1 pm or less. According to this, the reduction projection optical system 502 can use a monochromatic lens composed of only a quartz lens. As a result, the design and manufacture of the reduction projection optical system 502 are facilitated, so that the cost can be reduced.
[0064]
Further, in that case, quartz is stronger than calcium fluoride in water (that is, its solubility in water [dissolution weight in 100 grams of water]) is 0 for quartz but 1/1000 for calcium fluoride. It is known that the liquid immersion optical system is applied as in this embodiment.
[0065]
Note that, in the mask making apparatus of the present invention, instead of using an ArF excimer laser oscillator as an ultraviolet laser device required in a configuration using a two-dimensionally arranged light control element, a wavelength 190 to 190 equivalent to that of an ArF excimer laser oscillator is used. A wavelength conversion laser system in which a 200 nm ultraviolet laser beam is converted from an infrared laser beam oscillated from a solid-state laser to an ultraviolet laser beam by wavelength conversion may be used. For example, a near-infrared light having a wavelength of 773 nm is generated from a titanium sapphire laser excited by a YAG laser, and 387 nm ultraviolet light, which is a second harmonic of the light, is generated. Ultraviolet light having a wavelength of 258 nm is generated by sum frequency generation with light (that is, a wavelength conversion method of generating a laser light having a frequency corresponding to the sum of the respective frequencies of the two laser lights to be combined). It is known that the ultraviolet light having a wavelength of 258 nm can generate ultraviolet light having a wavelength of 193 nm by generating a sum frequency with the near infrared light having a wavelength of 773 nm. The generation of the wavelength of 193 nm by the wavelength conversion type laser system is described in, for example, Laser Research, August 1999, pp. 525-530.
[0066]
However, a wavelength conversion type laser system based on a solid-state laser as described above has a laser output (average output) that is at least two orders of magnitude smaller than an excimer laser, and is therefore used in mass production as a light source for exposing a semiconductor chip. Did not come. On the other hand, in the mask making apparatus of the present invention, the required laser output may be about two orders of magnitude smaller than that of the semiconductor chip exposure laser, as described above. it can.
[0067]
In particular, as described above, the pulse repetition rate in the wavelength conversion type laser system based on the YAG laser is determined by the original YAG laser. However, the YAG laser has a high repetition operation of 5 to 10 kHz by the ultrasonic Q switch. It is known to be easy. According to this, when a pulse laser is used as an ultraviolet light source in the mask making apparatus of the present invention, one pattern of the two-dimensionally arrayed micromirrors (ie, a part of the mask pattern) ) Is transferred to the mask substrate, the higher the pulse repetition rate, the shorter the time to draw the entire mask. Therefore, a wavelength conversion type laser system based on a solid-state laser may be used as the ultraviolet light source in the mask making apparatus of the present invention.
[0068]
Furthermore, when a wavelength conversion type laser system is used, the laser light having pattern information by the two-dimensionally arrayed micromirrors constituting the present invention (that is, laser light traveling from the two-dimensionally arrayed micromirrors so as to impinge on the mask substrate) is emitted. After formation, wavelength conversion may be performed. For example, in the case of the wavelength conversion described above, only near-infrared light having a wavelength of 773 nm generated from a titanium sapphire laser is made incident on a two-dimensional arrayed micromirror to generate laser light having pattern information, which is 258 nm in wavelength. When the sum frequency with the ultraviolet light is generated, ultraviolet light having a wavelength of 193 nm and having pattern information is obtained. However, since ultraviolet light having a wavelength of 258 nm other than the pattern information to be exposed is also included, the light needs to be separated through a cutoff filter. According to this, since the laser light irradiated to the two-dimensionally arrayed micromirrors has a long wavelength of 773 nm, the reflectance at each mirror increases to about 99%, and the absorption on the mirror surface decreases, No damage occurs.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the mask making apparatus of the present invention, since the ultraviolet resistance of the two-dimensionally arrayed micromirror is improved, it is said that not only has high reliability over a long period of time, but also the damage to the mirror increases. It also has sufficient durability against laser light in the vacuum ultraviolet region. Therefore, a highly reliable device can be provided particularly when an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm or a fluorine laser having a wavelength of 157 nm is used as a light source.
[0070]
Further, when a fluorine laser is used as a light source, the reduction projection optical system can be constituted by an achromatic lens, so that the band narrowing of the fluorine laser is simplified and the cost of the entire apparatus is reduced.
[0071]
In addition, by using an organic EL element containing polymethylphenylsilane as the two-dimensionally arranged light control element of the present invention, the reduced projection optical system and i-line resist of an i-line exposure machine for semiconductor chip exposure can be used as it is. Now you can.
[0072]
In addition, by using a PDP from which a phosphor has been removed for the two-dimensionally arranged light control element of the present invention, the exposure wavelength can be made 147 nm, so that high resolution performance can be obtained. In addition, a resist for a fluorine laser having a wavelength of 157 nm can be used.
[0073]
Further, in the present invention, since it is not necessary to dispose the mask substrate on the moving stage, the liquid immersion optical system can be easily applied, and the resolution is dramatically improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a mask producing apparatus 100 of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram of a two-dimensional array micromirror 106a.
FIG. 3 is a structural diagram of a two-dimensional array micromirror 106b.
FIG. 4 is a system configuration diagram of an exposure F2 laser 900.
FIG. 5 is a configuration diagram of a narrow-band F2 laser oscillator 901.
FIG. 6 is a configuration diagram of an F2 laser oscillator 104.
FIG. 7 is a diagram showing transmittance characteristics of an ultraviolet optical material.
FIG. 8 is a configuration diagram of a mask production apparatus 200.
FIG. 9 is a configuration diagram of a two-dimensional array self-luminous device 201.
FIG. 10 is a diagram showing an emission spectrum of a general organic EL.
FIG. 11 is a diagram showing an emission spectrum of the organic EL used in the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an AC surface discharge type PDP 800.
FIG. 13 is a diagram showing an emission spectrum of a general PDP.
FIG. 14 is a configuration diagram of a PDP 400 used in the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an emission spectrum of the PDP used in the present invention.
FIG. 16 is a configuration diagram of a mask producing apparatus 500.
FIG. 17 is a layout diagram of pure water 513 in the mask making apparatus 500.
[Explanation of symbols]
100, 200, 500 mask making apparatus
101, 501 Enlarged pattern generation unit
102, 202, 502 Reduction projection optical system
103 stage
104 UV laser oscillator
105a, 105b, 105c mirror
106, 106a, 106b, 506 Two-dimensional array micro mirror
107,507 Mask pattern data output device
108a, 108b, 508a, 508b Lens
109, 203, 509 Mask substrate
110, 510 Enlarged pattern
111, 204, 511 drawing pattern
121, 131 Micro mirror
122, 132 Wind
123 tubes
125, 134a, 134b filters
126 fans
127 gas flow
133a, 133b Gas inlet / outlet
135 Moving direction
141, 911 output mirror
142 total reflection mirror
143, 913 Laser chamber
144 Dispersion prism
201 Two-dimensional array self-luminous device
201a light emitting surface
201b Cooling surface
205 XY stage
206 projected image
210a, 210b cooling water
400 PDP
401, 402, 801 and 802 glass substrates
403, 803 dielectric
405, 804 Protective film
406 phosphor
407 807 Discharge
408 UV light
503 Aquarium
513 pure water
808 visible light
800 AC surface discharge type PDP
900 F2 laser for exposure
901 Narrowband F2 laser oscillator
902 F2 laser amplifier
903 Synchronous control system
912 diffraction grating
914 prism magnifier
L11, L12, L51, L52, L91, L92 Laser light

Claims (15)

二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、面方位が実質的に(111)に配向されたアルミニウムを少なくとも表面に有する二次元配列微小ミラーを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern. A mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a two-dimensionally arrayed micromirror having at least a surface of aluminum whose orientation is oriented substantially at (111) is used. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、Al2O3から成る膜を表面に付けたアルミニウムをミラー面とする二次元配列微小ミラーを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical apparatus to form a reduced second mask pattern. In the mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, Al2O3 is used as the two-dimensionally arranged light control element. A mask making apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized by using a two-dimensionally arrayed micromirror having a mirror surface made of aluminum having a film made of aluminum on its surface. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記光制御素子は二次元配列状の自発光素子からなり、さらに前記自発光素子を水冷する冷却手段を有することを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. In the mask making apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern, the light control element is a two-dimensionally arrayed self-luminous device. An apparatus for fabricating a mask for manufacturing a semiconductor device, comprising: a cooling means for cooling the self-light emitting element with water. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記マスクのパターン描画に用いる露光光源としてフッ素レーザを用い、かつ前記第1のマスクパターン投影装置あるいは前記縮小投影光学装置を、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープの石英から成るレンズとの組み合わせによる色消しレンズで構成することを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. In the mask making apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern, a fluorine laser is used as an exposure light source for pattern drawing of the mask. Wherein the first mask pattern projection device or the reduction projection optical device is constituted by an achromatic lens formed by a combination of a lens made of calcium fluoride and a lens made of fluorine-doped quartz. Mask making equipment for semiconductor device manufacturing. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、中心発光波長が320nm乃至420nmの有機EL素子を用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern. A mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein an organic EL element having an emission wavelength of 320 nm to 420 nm is used. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、紫外光領域で発光するプラズマディスプレイデバイスを用い、前記紫外光を第一のマスクパターン形成に用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern. In the mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, the two-dimensional array of light control elements may include ultraviolet light. A mask producing apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a plasma display device emitting light in an optical region is used, and the ultraviolet light is used for forming a first mask pattern. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、マスク描画時に、前記縮小投影光学装置における最もマスク基板に近いレンズと、マスク基板との間を液体で満たすことを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern. A mask producing apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a liquid is filled between a lens close to a substrate and a mask substrate. 前記液体において、溶存酸素脱気され、かつ少なくともマスク基板が前記液体で満たされた部分が密閉されていることを特徴とする前記請求項7の半導体装置製造用マスク作成装置。8. The mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the liquid is degassed with dissolved oxygen, and at least a portion of the mask substrate filled with the liquid is sealed. 前記液体に接する空間を満たす気体中に含まれるガスと同じ種類のガスの内、少なくとも一種類のガスに関して、前記液体中における前記ガスの溶存濃度が飽和溶解度以下にされていることを特徴とする前記請求項7の半導体装置製造用マスク作成装置。Among the same kind of gas contained in the gas filling the space in contact with the liquid, at least one kind of gas, the dissolved concentration of the gas in the liquid is set to a saturated solubility or less. 8. The mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 7. 前記縮小投影光学装置を石英レンズのみによる単色レンズで構成することを特徴とする前記請求項5の半導体製造用マスク作成装置。6. The apparatus according to claim 5, wherein the reduction projection optical device is constituted by a monochromatic lens including only a quartz lens. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子として二次元配列状の微小ミラーを用いて、かつ紫外光源として固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensionally arranged light control element and a reduction projection optical device, wherein a first mask pattern is output from the mask pattern projecting device by controlling the light control element according to mask pattern data. Then, the first mask pattern is input to the reduction projection optical device to form a reduced second mask pattern. A mask making apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a wavelength conversion laser system based on a solid-state laser is used as an ultraviolet light source using a micromirror in the shape of a solid. 二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第1のマスクパターンを出力させ、この第1のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第2のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子として二次元配列状の微小ミラーを用い、かつ前記微小ミラーを不活性ガスまたは水素ガスで空冷する手段を備えたことを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。A mask pattern projecting device using a two-dimensional array of light control elements and a reduction projection optical device, and the first mask pattern is output from the mask pattern projecting apparatus by controlling the light control elements according to mask pattern data. The first mask pattern is input to the reduction projection optical apparatus to form a reduced second mask pattern. In the mask manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, a two-dimensional array light control element is used as a two-dimensional array light control element. An apparatus for manufacturing a mask for manufacturing a semiconductor device, comprising: means for using a micromirror in a shape of a bar; and means for air cooling the micromirror with an inert gas or hydrogen gas. 前記冷却手段に0℃を超え7℃以下の脱気した還元性成分を含む冷却水を導入することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置製造用マスク作成装置。4. The mask making apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein cooling water containing a degassed reducing component of more than 0 ° C. and not more than 7 ° C. is introduced into said cooling means. マスクパターンを投影光学装置によって半導体基板上に投影する半導体装置製造用露光装置において、前記投影光学装置の最終投光手段と前記半導体基板との間に純水を層流状に流通させ、前記純水として気泡が除去されかつ酸素が除去されたものを用い、かつ前記純水は密閉部分を流通することを特徴とする半導体装置製造用露光装置。In an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a mask pattern is projected onto a semiconductor substrate by a projection optical device, pure water is caused to flow in a laminar flow between the final light projecting means of the projection optical device and the semiconductor substrate, and An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein water from which bubbles and oxygen are removed is used as the water, and the pure water flows through a closed portion. 前記純水には不活性ガスが飽和溶解度以下の濃度で溶存していることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置製造用露光装置。The exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein an inert gas is dissolved in the pure water at a concentration equal to or lower than a saturation solubility.
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