JP2004354415A

JP2004354415A - パターン描画方法及びパターン描画装置

Info

Publication number: JP2004354415A
Application number: JP2003148362A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Shigetoshi Sugawa; 成利須川; Kimio Yanagida; 公雄柳田; Kiwamu Takehisa; 究武久
Original assignee: Ball Semiconductor Inc
Current assignee: Ball Semiconductor Inc
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP4502596B2

Abstract

【課題】各マイクロミラーに印加する電圧の中間値を用いて制御せずに、中間光量を利用できるパターン描画方法、及びパターン描画装置を提供する。
【解決手段】パターン描画装置では１００００Ｈｚのフレーム数でミラーデバイス１０６上のパターンが制御されるため、０．１ｍｓごとに新しいパターンがマスク基板１０８上に投影される。０．１ｍｓの時間毎に、投影パターン１０９の位置（順次、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ、１０９ｅ）をずらして投影する。すなわち、０．１ｍｓ毎に、パルス状のレーザ光Ｌ１の発生によって、拡大マスク１１０上に投影されるパターンを投影パターンのサイズ（Ｘ方向の幅）の１／４づつ移動させる。これにより、投影パターンがフレーム間で３／４の面積が重なることから、投影パターンの全面において４回オーバーラップするため、４段階の階調を出すことができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路製造時の露光工程で用いられるマスクを製造するために用いられるマスク描画装置に適用するパターン描画方法、及びパターン描画装置に関する。また、マスクを用いずに回路パターンをウエハ上に直接描画するマスクレス露光装置にも適用できるパターン描画方法、及びパターン描画装置である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路の製造時の露光工程では、回路パターンが描かれたマスク（レチクルと呼ばれることもある。）を用いてレジストが塗布されたウエハ上に回路パターンを描画させる（パターン露光と呼ばれる。）必要があり、そのための装置は露光装置あるいは露光機と呼ばれる。
【０００３】
一方、マスクを製造するには、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通過させるように遮光用の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、そのパターン露光を行う装置はマスク描画装置と呼ばれる。マスク描画装置の手法には、電子ビームを用いた電子ビーム描画が一般的であり、そのための装置は電子ビーム描画装置（以下、ＥＢ描画装置と示す。）と呼ばれている。
【０００４】
ただし、マスク描画装置には、ＥＢ描画装置の他に、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露光）する手法に基づく装置（レーザビーム描画装置と呼ばれることがある。）も製品化されている。その装置の従来例としては、微小なミラーを二次元配列状に多数並べたデバイス（デジタルマイクロミラーデバイスなどと呼ばれるが、ここでは、以下、ミラーデバイスと略す。）を用いて、これにパルス状の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、非特許文献１、あるいは、特許文献１において示されている。
【０００５】
これによると、ミラーデバイスを用いた従来のレーザビーム描画装置では、およそ１００万個（約５００×約２０００個）のマイクロミラーを用いたミラーデバイスが用いられ、各マイクロミラーは１６ミクロン前後の大きさである。これを縮小投影光学系によって、マスク基板上に１／１６０の大きさに縮小投影させている。その結果、１つのマイクロミラーに対応するパターンは一辺０．１ミクロン、すなわち１００ｎｍの正方形になる。ただし、マスクを描画する場合、一般に、設計上の最小寸法は１から４ｎｍと小さく、これは最小グリッドと呼ばれる。そこで、一辺１００ｎｍのミラー投影パターンより遥かに小さいパターン形状を実現するために、投影されるパターンに照射させる光量を変化させることが行われている。例えば、前記文献によると、光量を６４段階に変化させる（中間光量を利用する）ことで、最小グリッドとしては、１００ｎｍの１／６４である１．５６ｎｍに対応させている。
【０００６】
このように、中間光量を利用して１つのマイクロミラーの縮小投影パターンよりも小さなサイズの最小グリッドに対応させる従来手法では、ミラーデバイスにおける各マイクロミラーの偏向角度を制御し、それによって、投影されるレーザ光の強度を変化させている。なお、これに関して、もしも最小グリッドである１．５６ｎｍごとに投影されるマイクロミラーを移動（すなわちマスク基板のスキャン）するように露光するならば、スキャンスピードが１／６４に低下し、しかもスキャン回数も６４倍に増大するため、描画時間は６４×６４＝４０９６倍と極めて長くなってしまう。すなわち、中間光量を利用することが、レーザビーム描画装置において描画時間を短縮するためには不可欠である。
【０００７】
なお、前記従来のレーザビーム描画装置における紫外光源であるレーザ装置には、通常の露光装置（一般にエキシマステッパと呼ばれる。）に用いられるのと同様に、２０００Ｈｚの繰り返しパルス動作を行うエキシマレーザが用いられる。ただし、パルスエネルギーにばらつきが大きいため、同一画素への露光に４パルス分のレーザ光を照射することで、エネルギーばらつきを軽減しており、これは４重露光（ｆｏｕｒｐａｓｓｗｒｉｔｉｎｇ）と呼ばれる。したがって、実際の露光処理速度としては、繰り返し数５００Ｈｚで（すなわち１秒間に５００回）ミラーデバイスの投影像を移動させている。
【０００８】
【非特許文献１】
ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４１８６，ＰＰ．１６−２１
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第６，４２８，９４０号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、中間光量を出すためにミラーの偏向角を制御する従来手法では、各マイクロミラーに印加する電圧を正確に制御する必要がある。しかしながら、前記のように中間光量を６４段階に変化させるためには、電圧を６４段階に細かく分割して制御する必要があり、しかも光源であるエキシマレーザの繰返し数の２０００Ｈｚに対応する０．０００５秒以下の短い時間の少なくとも数分の１の時間内に、およそ１００万個ものマイクロミラーの全ての電圧を正確に制御することが困難であった。その結果、実際に印加される電圧が正確に６４段階にならず、ばらつきを生じて実質的に光量は数段階しか制御できない場合があった。
【００１１】
本発明の目的は、各マイクロミラーに印加する電圧の中間値を用いて制御せずに、中間光量を利用できるパターン描画方法、及びパターン描画装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、前記ミラーデバイスが、ある瞬間に投影されるパターン投影領域の全面を複数回オーバーラップさせて露光するものである。これによると、オーバーラップさせる回数分に相当する光量の階調を出すことができることから、各マイクロミラーにおける偏向角の中間値制御を行う必要がない。
【００１３】
また、特に光源として、波長変換型固体レーザ、あるいはマイクロ波励起エキシマレーザ、あるいは銅蒸気レーザを用いることで、後述するように、紫外域で１００００Ｈｚ程度の高い繰り返し数でパルス動作できるため、ミラーデバイスに対するパターン発生速度を、ミラーデバイス自体のフレーム数まで上げることができる。これによると、従来のレーザビーム描画装置で用いられるエキシマレーザの場合の５００Ｈｚに比べて２０倍も速い。したがって、各マイクロミラーにおける偏向角の中間値制御を行わずに、例えば従来同等の６４階調を再現する場合でも、投影パターンのスキャン速度は１／６４にならずに１／３程度で済む。
【００１４】
さらに、３００００Ｈｚ程度のフレーム数を有するミラーデバイスを用いて、光源のレーザも３００００Ｈｚで動作させれば、各マイクロミラーにおける偏向角の中間値制御を行わずに、従来のレーザビーム描画装置と同等の描画スピードが得られることになる。
【００１５】
すなわち、波長変換型固体レーザでは、超音波Ｑスイッチ動作により、１０００〜３００００Ｈｚ程度までの繰り返し数でパルス動作できることが知られている。一方、マイクロ波励起エキシマレーザでも電源であるマイクロ波を繰り返しパルス動作（ただし単純なＯＮ／ＯＦＦ動作）させることで、１００〜１０００００Ｈｚもの広い範囲で繰り返し数を自由に設定できることも知られている。したがって本発明では、紫外光源として、特に波長変換型固体レーザかマイクロ波励起エキシマレーザを用いたものである。これに対して、従来のレーザビーム描画装置の光源に用いられている通常（すなわち、直流パルス放電型）のエキシマレーザでは、繰り返し数は通常１００〜１０００Ｈｚしかなく、特に露光光源として開発されている高繰り返しタイプでも４０００Ｈｚ程度の繰り返し数が限界である。
【００１６】
【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。
【００１７】
第１の実施例を図１と図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施例としてのパターン描画装置１００の構成図であり、図２は、パターン描画装置１００によるパターン描画方法の説明図である。
【００１８】
図１に示したパターン描画装置１００は、大別して、マスクパターン投影部１０１、ＸＹステージ１０２、マスクパターン出力装置１０３、及び紫外光源である波長変換型固体レーザ１０４とで構成されている。波長変換型固体レーザ１０４は、１００００Ｈｚの繰り返しパルス動作を行うＹＡＧレーザの第３高調波が用いられており、波長３５５ｎｍのパルス状のレーザ光Ｌ１が取り出される。レーザ光Ｌ１は、マスクパターン投影部１０１内に入り、ミラー１０５で反射して、二次元配列状の微小ミラーであるミラーデバイス１０６に入射する。ミラーデバイス１０６、ここでは２０４８×５１２個（すなわち約１００万個）のマイクロミラーが約１６ミクロンピッチで縦横に並んでいる。ミラーデバイス１０６は、マスクパターンデータ出力装置１０３によって、各マイクロミラーの偏向角が１００００Ｈｚのフレーム速度で制御されるが、本発明では、２方向のみに制御（すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ制御）される。これによって、露光に利用する方向に進むものがレーザ光Ｌ２となる。レーザ光Ｌ２はレンズ１０７ａ、１０７ｂを進み、マスク基板１０８上の投影パターン１０９として転写される。すなわち、レンズ１０７ａと１０７ｂとは縮小投影光学系を形成しており、ミラーデバイス１０６の面を、ｉ線用レジストが塗布されたマスク基板１０８上に縮小投影するようになっている。また、マスク基板１０８はＸＹステージ１０２上に載せられており、これによって、マスク基板１０８上の全域に、投影パターン１０９を移動させることができ、マスク基板１０８の全面にパターン描画できる。
【００１９】
ミラーデバイス１０６上のパターンをマスク基板１０８上に転写させる際に、本発明では図２に示したような描画方法を用いている。図２では、図１におけるＸ方向に投影パターン１０９を移動していく様子を時系列に示したものである。パターン描画装置１００では、前述したように１００００Ｈｚのフレーム数でミラーデバイス１０６上のパターンが制御されるため、０．１ｍｓごとに新しいパターンがマスク基板１０８上に投影される。そこで、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）には、０．１ｍｓの時間ごとの投影パターン１０９の位置（順次、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ、１０９ｅ）を示した。すなわち、０．１ｍｓごとにパルス状のレーザ光Ｌ１の発生によって、マスク基板１０８上に投影されるパターンが、投影パターンのサイズ（Ｘ方向の幅）の１／４づつ移動している。なお投影パターン１０９の移動は、ＸＹステージ１０２によるマスク基板１０８の移動で行われている。
【００２０】
以上より、本実施例では、各投影パターンが、フレーム間で３／４の面積が重なることから、投影パターンは、マスク基板１０８の全面において４回オーバーラップするようになる。したがって、４段階の階調を出すことができるようになっている。ただし、本実施例では説明しやすいように４階調の場合を図示したが、実際にはフレーム間で、例えば、４９／５０の面積が重なるような５０階調程度を行うのが好ましい。これによると最小グリッドを数ｎｍ程度に小さくできるからである。
【００２１】
なお、本実施例では、光源である波長変換型固体レーザ１０４の繰り返し数が１００００Ｈｚであるため、発生する各パルスがミラーデバイス１０６の各フレームに対応するが、光源の波長変換型固体レーザ１０４を、さらに高い繰り返し数で動作させてもよいが、好ましくは、ミラーデバイス１０６のフレーム数の整数倍がよい。例えば、波長変換型固体レーザ１０４を２００００Ｈｚで動作させる場合、ミラーデバイス１０６における１つのフレームに対して、レーザ光を２パルス照射させればよい。これによると、同じパターンに対して、複数のパルス光を供給するため、パルスエネルギーのばらつきによる悪影響が緩和される（すなわち平均化される）効果がある。
【００２２】
次に、図１に示した本実施例におけるマスク基板１０８のパターン描画方法における投影パターン１０９のＹ方向の移動に関して、図３を用いて説明する。図３（ａ）には、図１に示した投影パターン１０９の輪郭のみをフレームごとに描いたものである。ただし、図２に示したように、フレーム間では投影パターンはオーバーラップするため、図３では、連続する４つの投影パターン１０９ｆ、１０９ｇ、１０９ｈ、１０９ｉはＹ方向に僅かにずらして描いてあるが、実際にはＹ方向には同じ位置でかまわない。拡大マスク１１０へ投影する際のＸ方向において１回スキャンが終わると、Ｙ方向に１回ステップし、再度Ｘ方向にスキャンしていく。その結果、図３（ａ）に示したように、投影パターン１０９ｆの隣に投影されるパターンは投影パターン１０９ｊであり、１０９ｆの端と僅かに重なるようにしている。
【００２３】
一方、図３（ｂ）に示したように、４つの投影パターン１０９ｆ、１０９ｇ、１０９ｈ、１０９ｉに対する１ステップ後の隣に投影させるパターンを、大きくオーバーラップさせて投影させてもよい。すなわち、投影パターン１０９ｋ、１０９ｌ、１０９ｍ、１０９ｎのように３／４づつオーバーラップさせてもよい。これによると、Ｘ方向に３／４、Ｙ方向にも３／４オーバーラップさせる結果、マスク基板１０８の全面を投影し終わると、全ての位置で１６回オーバーラップすることになり、１６階調を出すことができる。以上のように、Ｘ、Ｙの２方向にオーバーラップさせることで、ステップ後のつなぎ合わせ誤差による異常露光を軽減できる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施例を図４を用いて説明する。図４に示した本発明のパターン描画装置２００は、図１に示した第１実施例のパターン描画装置１００と同様な構成要素であるマスクパターン投影部１０１、マスクパターン出力装置１０３、及び紫外光源である波長変換型固体レーザ１０４とを含む。ただし、マスクパターン投影部１０１によって、直接マスクを描画するのではなく、中間マスク２０１をパターン描画して、これを縮小投影光学系２０２によって、ＸＹステージ２０５上に載せられたマスク基板２０４上にマスクパターン２０５を形成する装置である。本実施例では、第１実施例と同様なマスクパターン投影部１０１を用いて、図２に示したような描画方法を用いており、その結果、中間マスク２０１を高速に描画するものである。なお、本実施例の特徴としては、実際にマスク基板２０４に転写されるマスクパターン２０５が、中間マスク２０１よりも寸法的に１／４程度に小さくできるため、特に等倍マスクなどを描画するのに適した構成である。
【００２５】
次に、本発明の第３実施例を図５を用いて説明する。図５において本発明のパターン描画装置３００は、図１に示した第１実施例のパターン描画装置１００と類似した構成であるが、光源として用いている波長変換型固体レーザ装置３０４は、ＹＡＧレーザの第２高調波を発生する装置である。したがって取り出されるレーザ光Ｌ３１は波長５３２ｎｍの緑色レーザ光である。レーザ光Ｌ３１は、ミラー３０５で反射して、ミラーデバイス３０６に当たり、露光に利用するレーザ光Ｌ３２は下方に進み、レンズ３０７ａに入射する。その結果、波長変換素子３１５に集光するため、レーザ光Ｌ３１の第２高調波である波長２６６ｎｍの紫外域のレーザ光Ｌ３３が発生する。レーザ光Ｌ３３はレンズ３０７ｂ、３０７ｃを通り、ＫｒＦレジストが塗布されたマスク基板３１２の投影パターン３０９に当たる。なお、投影パターン３０９は、波長変換素子３１５内のパターンが拡大投影されているが、波長変換素子３１５内には、ミラーデバイス３０６のパターンが縮小投影されている。したがって、投影パターン３０９は、ミラーデバイス３０６のパターンが縮小投影されたものである。
【００２６】
本実施例の特徴としては、光源である波長変換型固体レーザ装置３０４として可視域のレーザ装置を用いていることで、ミラーデバイス３０６が劣化しにくい効果がある。すなわち、従来、ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置の問題の一つとして、ミラーデバイスが紫外のレーザ光の照射によって短期間で劣化することがあった。これに対して本実施例ではミラーデバイス３０６がほとんど劣化しないようになった。
【００２７】
ところで、本実施例の光源である波長変換型固体レーザ装置３０４の代わりに、銅蒸気レーザを用いてもよい。銅蒸気レーザは、波長５１０．６ｎｍにおいて、５０００〜３００００Ｈｚの高い繰り返し数で、高い平均出力のレーザ光を発生できることが知られている。そこで、これを光源に用いると、波長変換素子３１５によって、波長２５５．３ｎｍの紫外域のレーザ光Ｌ３３が発生できる。したがって、ＫｒＦレジストが塗布されたマスク基板３１２をさらに効率よく露光できる。つまりＫｒＦレジストはＫｒＦエキシマレーザの波長２４８ｎｍにおいて最も良い特性が得られるものが多いが、本実施例のように銅蒸気レーザの第２高調波の方が、ＹＡＧレーザの第２高調波よりも、波長が２４８ｎｍに近いからである。
【００２８】
次に、本発明の他の実施例を図６を用いて説明する。
【００２９】
図６は、本発明のパターン描画装置４００を上から見た構成図である。
【００３０】
パターン描画装置４００では、光源として２台の紫外レーザが用いられ、それぞれ波長変換型固体レーザ４０４ａ、及び４０４ｂである。各波長変換型固体レーザ４０４ａ、及び４０４ｂは、同期運転により同じタイミングに、波長３５５ｎｍで繰り返し数１００００Ｈｚで同等のエネルギーのパルスレーザ光を発生するようになっている。波長変換型固体レーザ４０４ａから取り出されるレーザ光Ｌ４１は、ミラー４０５ａで反射して、ビームスプリッタ４１０に入射する。一方、波長変換型固体レーザ４０４ｂから取り出されるレーザ光Ｌ４２もビームスプリッタ４１０に入射する。ビームスプリッタ４１０は、波長３５５ｎｍのレーザ光の４５度入射に対して、反射率も透過率もほぼ５０％になっている。したがって、ビームスプリッタ４１０から進むレーザ光Ｌ４３もＬ４４もどちらも平均パワーになっている。レーザ光Ｌ４３はマスクパターン投影部４０１ａに供給され、レーザ光Ｌ４４は、ミラー４０５ｂで反射してからマスクパターン投影部４０１ｂに供給される。マスクパターン投影部４０１ａ、及び４０１ｂの構造は、図１に示した第１実施例のマスクパターン投影部１０１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３１】
一方、マスクパターン投影部４０１ａ、及び４０１ｂによってパターン描画される斜線で示したマスク基板４０８は、ＸＹステージ４０２におけるＹステージ台４０２ａ上に載せられており、矢印４１１で示したように、Ｙ方向にスキャン移動するようになっている。また、Ｙステージ台４０２ａはＸステージ台４０２ｂ上に載せられており、矢印４１２で示したように、Ｘ方向にステップ移動するようになっている。すなわち、Ｙステージ台４０２ａのスキャン移動とＸステージ台４０２ｂのステップ移動によって、マスク基板４０８の全面が描画できる。
【００３２】
本実施例の特徴は、紫外光源に２台のパルスレーザ（すなわち、波長変換型固体レーザ４０４ａ、及び４０４ｂ）を用いて、取り出されるレーザ光をビームスプリッタ（あるいはハーフミラー）を経由して形成される２本のレーザ光を露光に用いていることである。その結果、２台のパルスレーザにおけるパルスエネルギーばらつきを平均化できるため、２台のマスクパターン投影部４０１ａ及びマスクパターン投影部４０１ｂに供給されるパルスレーザ光のエネルギーばらつきは、波長変換型固体レーザ４０４ａ、及び４０４ｂのパルスエネルギーばらつきよりも小さい。したがって、より均質な露光が行える。
【００３３】
なお、本実施例では、紫外光源とマスクパターン投影部とがそれぞれ２台の場合を示したが、各台数はもっと多くてもよく、例えば、どちらも４台づつ設けることもできる。その場合は、ビームスプリッタは３枚必要になるが、パルスエネルギーばらつきをさらに低減できる効果がある。
【００３４】
なお、パルスエネルギーばらつきを低減できることは、均質な露光ができるだけでなく、従来、ばらつきが大きい場合、多重露光する必要が生じ、すなわち、同じ場所に多数回スキャンすることから、露光に掛かるトータルの時間が長くなる問題があったのを解消できる効果がある。
【００３５】
次に、本発明のパターン描画装置に関するさらに他の２つの実施例を図７及び図８を用いて説明する。
【００３６】
図７は、パターン描画装置５００を上から見た構成図であり、図８はパターン描画装置６００を上から見た構成図である。どちらの実施例も、図６に示した実施例と同様に複数台の光源を用いた場合の構成を示したものであり、図７では３台の光源を用いた場合、図８は４台の光源を用いた場合に関するおもにレーザ光の合成手法に関するものである。なお、マスク基板５０８、及び６０８を駆動するステージに関しては図６と同様であり、また、マスクパターン投影部５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、６０１ｄに関しては図１と同様な構造であるため、ここでは省略する。
【００３７】
図７に示したパターン描画装置５００では、３台のパルスレーザ装置５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃが光源として用いられている。
【００３８】
これらは波長変換型固体レーザや、あるいは波長変換型銅蒸気レーザなどが好ましい。各パルスレーザ装置５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃから取り出される紫外域のレーザ光Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３は図で点線に沿って進む。レーザ光Ｌ５１はミラー５０５ａで反射して、反射率５０％のビームスプリッタ５１０ａに入射して、透過と反射に半分づつ分かれる。ビームスプリッタ５１０ａを透過したレーザ光Ｌ５１は、透過率約６６．７％のビームスプリッタ５１０ｂに入射する。これにより、レーザ光Ｌ５１の元のエネルギーの約３３．３％（＝５０％×６６．７％）がレーザ光Ｌ５４の方に進む。
【００３９】
また、ビームスプリッタ５１０ａを反射したレーザ光Ｌ５１の元のエネルギーの５０％は、ミラー５０５ｂで反射してから、反射率５０％のビームスプリッタ５１０ｃに入射する。一方、ビームスプリッタ５１０ｂを反射するレーザ光Ｌ５１の元のエネルギーの約１６．７％（＝５０％×３３．３％）もビームスプリッタ５１０ｃに入射する。これにより、ビームスプリッタ５１０ｃから図で右のレーザ光Ｌ５５のように進むレーザ光Ｌ５１は、元のエネルギーの３３．３％（＝１６．７％×５０％＋５０％×５０％）となる。
【００４０】
以上より、レーザ光Ｌ５４、Ｌ５５、Ｌ５６の全てにおいて、レーザ光Ｌ５１は約３３．３％含まれることになる。また同様に、レーザ光Ｌ５２、Ｌ５３も約３３．３％含まれる。これによって、レーザ光Ｌ５４、Ｌ５５、Ｌ５６における各パルスエネルギーは、レーザ光Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３の各パルスエネルギーの平均値となるため、パルスエネルギーばらつきが小さくなる。
【００４１】
次に、図８に示したパターン描画装置６００の構成を説明する。パターン描画装置６００で用いられている４台のパルスレーザ装置６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄから取り出されるレーザ光Ｌ６１、Ｌ６３、Ｌ６４は、図のように多数のミラー６０５ａ〜６０５ｈ、及び４枚のビームスプリッタ６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ、６１０ｄとによって、分割、合成が繰り返され、４本のレーザ光Ｌ６５、Ｌ６６、Ｌ６７、Ｌ６８が生成される。本実施例では、４枚のビームスプリッタ６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ、６１０ｄは、全て反射率５０％（透過率５０％）となっており、レーザ光Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４は、それぞれ２回ビームスプリッタに入射するため、全てが１／４のエネルギーになって、４本のビームに分配される。したがって、４本のレーザ光Ｌ６５、Ｌ６６、Ｌ６７、Ｌ６８には、レーザ光Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４が全て同等のエネルギーだけ含まれるようになり、すなわち平均化されるため、レーザ光Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４におけるそれぞれのエネルギーばらつきが半分以下に低減される。
【００４２】
ところで、図６、図７、及び図８に示した実施例のように、複数のパルスレーザ装置から取り出される複数本のレーザ光を分割、合成する際に用いられるビームスプリッタに関しては、前述した実施例では、入射するレーザ光の偏光方向にはほとんど依存せずに、特定の割合を有する反射と透過に分かれるタイプのものが用いられている。しかし、例えば、一般に偏光ビームスプリッタと呼ばれるように、レーザ光の偏光方向に関して、反射率（あるいは透過率）が大きく異なるタイプのものを用いてもよい。特に波長変換型のレーザでは、取り出されるレーザ光が直線偏光である場合が多いため、偏光ビームスプリッタによって２本のビームを１本に合成することも可能である。
【００４３】
これによると、２台のパルスレーザ装置から１本のレーザ光を生成できるため、マスクパターン投影部が１台の場合においても、パルスエネルギーばらつきを低減することが可能になる。同様に、４台のパルスレーザ装置によって、２台のマスクパターン投影部に２本のレーザ光を供給することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のパターン描画装置によると、ミラーデバイスに対する微妙な電圧制御を行わずに階調を出せるため、高精度で高速に描画できるだけでなく、中間光量を正確に、かつ誤動作なく発生できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるパターン描画影装置１００の構成図である。
【図２】本発明によるパターン描画方法の説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明によるパターン描画方法の例を説明する図である。
【図４】本発明の第２実施例におけるパターン描画装置２００の構成図。
【図５】本発明の第３実施例におけるパターン描画装置３００の構成図。
【図６】本発明の第４実施例におけるパターン描画装置４００の構成図。
【図７】本発明の第５実施例におけるパターン描画装置５００の構成図。
【図８】本発明の第６実施例におけるパターン描画装置６００の構成図。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００、５００、６００パターン描画装置
１０１マスクパターン投影部
１０２、３０２、４０２ＸＹステージ
１０３マスクパターンデータ出力装置
１０４、３０４、４０４ａ、４０４ｂ波長変換型固体レーザ
１０５ミラー
１０６、３０６ミラーデバイス
１０７ａ、１０７ｂ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃレンズ
１０８、２０４、３１２、４０８、５０８、６０８マスク基板
１０９、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ、１０９ｅ、１０９ｆ、１０９ｇ、１０９ｈ、１０９ｉ、１０９ｊ、１０９ｋ、１０９ｌ、１０９ｍ、１０９ｎ、３０９投影パターン
２０１中間マスク
２０２縮小投影光学系
２０３ステージ
２０５マスクパターン
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３レーザ光

Claims

二次元に配列された微小ミラーを含むミラーデバイスに光源からの露光光を入射し、前記ミラーデバイスから出力される投影パターンを用いて基板上にパターンを描画するパターン描画方法において、前記ミラーデバイスから出力される投影パターンを直接または縮小投影して前記基板上のパターン投影領域の実質的に全面に複数回オーバーラップさせて露光することを特徴とするパターン描画方法。
前記光源として波長変換型固体レーザまたはマイクロ波励起エキシマレーザを用いたことを特徴とする前記請求項１のパターン描画方法。
前記光源として固体レーザの第２高調波または銅蒸気レーザを用い、かつ前記投影光を波長変換して前記基板へ投影することを特徴とする前記請求項１のパターン描画方法。
二次元に配列された微小ミラーを含むミラーデバイスと、前記ミラーデバイスに露光光を供給する光源と、マスクパターン被描画用基板と、前記基板をＸおよびＹ方向へ移動する移動機構と、前記ミラーデバイスから出力される投影パターンを用前記基板に直接または縮小して投影する手段と、前記投影パターンを前記基板上のパターン投影領域の実質的に全面に複数回オーバーラップさせて露光する制御手段とを含むことを特徴とするパターン描画装置。
前記光源として波長変換型固体レーザまたはマイクロ波励起エキシマレーザを用いたことを特徴とする前記請求項４のパターン描画装置。
前記光源として固体レーザの第２高調波または銅蒸気レーザを用い、かつ前記投影光を波長変換する波長変換素子をさらに含むことを特徴とする前記請求項４のパターン描画装置。
前記波長変換型固体レーザを複数台含み、かつ前記複数の波長変換型固体レーザの少なくとも２台の出力光を平均化して前記ミラーデバイスへ供給する手段をさらに含むことを特徴とする前記請求項５のパターン描画装置。
前記波長変換型固体レーザおよび前記ミラーデバイスを複数台含み、かつ前記複数の波長変換型固体レーザの少なくとも２台の出力光を平均化して前記複数のミラーデバイスへそれぞれ供給する手段をさらに含むことを特徴とする前記請求項５のパターン描画装置。
前記出力光を平均化して前記ミラーデバイスへ供給する手段がビームスプリッタを含むことを特徴とする前記請求項７または８のパターン描画装置。
前記オーバーラップは、前記基板を前記投影パターンのＸ方向の長さの一部だけＸ方向へ移動させて露光し、次に前記一部の長さを前記Ｘ方向へさらに移動させて露光するという工程を繰り返すことによって行うことを特徴とする請求項１のパターン描画方法。
前記基板の前記Ｘ方向への移動が終了した後、前記基板を前記投影パターンのＹ方向の長さの一部だけＹ方向へ移動させて前記Ｙ方向においても投影パターンの一部が重なるように露光し、次に前記一部の長さを前記Ｘ方向へさらに移動させて露光するという工程を繰り返すことによって行うことを特徴とする請求項１０のパターン描画方法。
ミラーデバイスから出力される投影パターンを用いて基板上にパターンを描画するパターン描画方法において、前記基板上に描画されるパターンを部分的にオーバーラップさせて露光することにより、中間調を描画することを特徴とするパターン描画方法。