JP3142340B2 - 光学転写装置 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70866—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
-
- G—PHYSICS
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-
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- G03F7/70875—Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ウェーハまた
はインク・ジェット・ヘッド等の基板上のパターンの微
細加工に関し、特にエキシマレーザ・アブレーション
（ａｂｌａｔｉｏｎ）・システムにおけるマスクの冷却
に関するものである。
はインク・ジェット・ヘッド等の基板上のパターンの微
細加工に関し、特にエキシマレーザ・アブレーション
（ａｂｌａｔｉｏｎ）・システムにおけるマスクの冷却
に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】デバイスの微細加工におい
て、基板に溝、穴、または他の窪み（ｉｎｄｅｎｔａｔ
ｉｏｎ）を形成することが必要である。例えば、米国特
許第４，７９１，４３６号は、インク・ジェット・プリ
ンタにおけるノズル・プレートの内部オリフィス内に溝
またはセレーションの形成方法を教示している。所望の
フィーチャーを、彫刻または溝形成された外部表面領域
を有するマスク上でノズル・プレートを電鋳することに
より得ることができる。
て、基板に溝、穴、または他の窪み（ｉｎｄｅｎｔａｔ
ｉｏｎ）を形成することが必要である。例えば、米国特
許第４，７９１，４３６号は、インク・ジェット・プリ
ンタにおけるノズル・プレートの内部オリフィス内に溝
またはセレーションの形成方法を教示している。所望の
フィーチャーを、彫刻または溝形成された外部表面領域
を有するマスク上でノズル・プレートを電鋳することに
より得ることができる。
【０００３】微細加工の現在の目的には、高処率および
高スループットの実現が常に含まれている。レーザ・ア
ブレーションは、業界において魅力的なオプションであ
る。特にインクジェット構成要素の製造には、エキシマ
レーザ・アブレーション・システムは多くの有利な点を
与える。しかしながら、レーザ・アブレーション・シス
テムは典型的に単一開口の突出マスクを使用しており、
その結果各アブレーション後にプロジェクション（投影
法、ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）マスクおよび加工物間の相
対移動を行うための機構が存在しなければならない。こ
のために、生産スループットに制限が課せられることに
なる。
高スループットの実現が常に含まれている。レーザ・ア
ブレーションは、業界において魅力的なオプションであ
る。特にインクジェット構成要素の製造には、エキシマ
レーザ・アブレーション・システムは多くの有利な点を
与える。しかしながら、レーザ・アブレーション・シス
テムは典型的に単一開口の突出マスクを使用しており、
その結果各アブレーション後にプロジェクション（投影
法、ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）マスクおよび加工物間の相
対移動を行うための機構が存在しなければならない。こ
のために、生産スループットに制限が課せられることに
なる。
【０００４】サーマル・インクジェット製造において高
スループットに改善するためには、大領域のマスクを用
いる場合がある。このようなマスクにより、多くのオリ
フィスまたはチャンネルが同時にアブレーション可能と
なる。例えは、２５ｍｍ ２ またはそれ以上の視界内のす
べてのフィーチャーに対するアプレーションは単一の時
間で実現可能となる。さらに、プロジェクションマスク
を使用するエキシマレーザ・アブレーションは、マスク
上の光電力密度を制限するために縮小マスクが使用可能
であるという利点を提供し、その結果マスク損傷のリス
クが低減される。
スループットに改善するためには、大領域のマスクを用
いる場合がある。このようなマスクにより、多くのオリ
フィスまたはチャンネルが同時にアブレーション可能と
なる。例えは、２５ｍｍ ２ またはそれ以上の視界内のす
べてのフィーチャーに対するアプレーションは単一の時
間で実現可能となる。さらに、プロジェクションマスク
を使用するエキシマレーザ・アブレーションは、マスク
上の光電力密度を制限するために縮小マスクが使用可能
であるという利点を提供し、その結果マスク損傷のリス
クが低減される。
【０００５】大領域マスクの製造に対するアプローチの
一つとして、独立の（ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ）金
属シート内のマスクを加工することである。このような
アプローチの問題点は、レーザ・エネルギとマスクの衝
突により生成される局部加熱の悪影響に対し、マスクが
特に敏感であることである。マスクの分解能は、１０ミ
クロンまたはそれ以上の寸法許容誤差を可能とするプリ
ント基板におけるビア（ｖｉａｓ）の製造等のアプリケ
ーションに適している場合がある。しかし、約１ミクロ
ンの分解能を必要とするサーマル・インクジェット構成
要素の製造には不十分である。
一つとして、独立の（ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ）金
属シート内のマスクを加工することである。このような
アプローチの問題点は、レーザ・エネルギとマスクの衝
突により生成される局部加熱の悪影響に対し、マスクが
特に敏感であることである。マスクの分解能は、１０ミ
クロンまたはそれ以上の寸法許容誤差を可能とするプリ
ント基板におけるビア（ｖｉａｓ）の製造等のアプリケ
ーションに適している場合がある。しかし、約１ミクロ
ンの分解能を必要とするサーマル・インクジェット構成
要素の製造には不十分である。
【０００６】大領域マスクの製造のための他のアプロー
チは、米国特許第４，６６１，６７９号に記載されてい
るものがある。ここでは、貫通（ｐａｓｓ−ｔｈｒｏｕ
ｇｈ）マスクを使用せずに回路パターンをトランスファ
するための半導体プロセス技術が教示されている。エキ
シマパルス紫外レーザ放射はその上に回路パターンを有
するミラーへ向けられる。そのミラーの非反射部分に衝
突する入射光は、ミラーに吸収される。他方、ミラー上
のパターンのレーザ反射部分に衝突する入射光は半導体
ウエーハへと反射される。このようにして、回路パター
ンはミラーから半導体ウエーハへトランスファされる。
入射エネルギ誘引加熱のため、ミラーのひずみを削減す
るために、多くのチューブをエキシマパルス紫外レーザ
放射の入射側と逆のミラーの後部側上に配置する。チュ
ーブは加圧ガスまたは液体を供給するために用いられ
る。ここでは、ミラー・マスクが貫通マスクより優れて
いると述べられている。なぜなら、ミラー・マスクは表
面温度を制御するために後部冷却を利用すると同時に貫
通マスクは入射エネルギ誘引加熱によりひずむからであ
る。冷却チューブが所望のパターンの妨げになるため、
貫通マスクにおける後部冷却は困難である。他方、ミラ
ーのレーザ反射部分および非反射部分の熱膨張における
差によって生じる歪に対してはほとんど訳されていな
い。他の実施例では、反射材料膜によりレーザ反射部分
を非反射部分から分離している。しかしながら、この実
施例はレーザ反射部分をわずかしか冷却せず、従来のマ
スクを製造することよりも反射部分上の回路パターンを
エッチングする方がより困難となっている。
チは、米国特許第４，６６１，６７９号に記載されてい
るものがある。ここでは、貫通（ｐａｓｓ−ｔｈｒｏｕ
ｇｈ）マスクを使用せずに回路パターンをトランスファ
するための半導体プロセス技術が教示されている。エキ
シマパルス紫外レーザ放射はその上に回路パターンを有
するミラーへ向けられる。そのミラーの非反射部分に衝
突する入射光は、ミラーに吸収される。他方、ミラー上
のパターンのレーザ反射部分に衝突する入射光は半導体
ウエーハへと反射される。このようにして、回路パター
ンはミラーから半導体ウエーハへトランスファされる。
入射エネルギ誘引加熱のため、ミラーのひずみを削減す
るために、多くのチューブをエキシマパルス紫外レーザ
放射の入射側と逆のミラーの後部側上に配置する。チュ
ーブは加圧ガスまたは液体を供給するために用いられ
る。ここでは、ミラー・マスクが貫通マスクより優れて
いると述べられている。なぜなら、ミラー・マスクは表
面温度を制御するために後部冷却を利用すると同時に貫
通マスクは入射エネルギ誘引加熱によりひずむからであ
る。冷却チューブが所望のパターンの妨げになるため、
貫通マスクにおける後部冷却は困難である。他方、ミラ
ーのレーザ反射部分および非反射部分の熱膨張における
差によって生じる歪に対してはほとんど訳されていな
い。他の実施例では、反射材料膜によりレーザ反射部分
を非反射部分から分離している。しかしながら、この実
施例はレーザ反射部分をわずかしか冷却せず、従来のマ
スクを製造することよりも反射部分上の回路パターンを
エッチングする方がより困難となっている。
【０００７】米国特許第４，８４２，６７７号では、エ
キシマレーザ・パターン形成に対する貫通パターンを教
示している。このマスクは、所望のパターン形成が反射
性金属の形で配置される石英基板から構成される。マス
ク製造のための望ましい金属にはアルミニウムおよび銀
が含まれる。しかし、ここでもエキシマレーザによるマ
スクの局部加熱の悪影響については何ら述べられていな
い。
キシマレーザ・パターン形成に対する貫通パターンを教
示している。このマスクは、所望のパターン形成が反射
性金属の形で配置される石英基板から構成される。マス
ク製造のための望ましい金属にはアルミニウムおよび銀
が含まれる。しかし、ここでもエキシマレーザによるマ
スクの局部加熱の悪影響については何ら述べられていな
い。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は上述の問題点を解消し、
パターンを大領域マスクから基板へ光学的にトランスフ
ァするための装置および方法を提供することにある。さ
らに、マスクの冷却必要条件による技術的な制限なし
に、容易にマスクの生成を実施し得る装置および方法を
提供する。
パターンを大領域マスクから基板へ光学的にトランスフ
ァするための装置および方法を提供することにある。さ
らに、マスクの冷却必要条件による技術的な制限なし
に、容易にマスクの生成を実施し得る装置および方法を
提供する。
【０００９】
【発明の概要】本願発明は、パターン化されたマスキン
グ材料と直接接触する貫通マスク部材および熱エネルギ
放出パス（ｒｅｌｅａｓｅ ｐａｔｈ）を利用する装置
および方法を提供する。熱エネルギ放出パスは、パター
ン化されたマスキング材料に沿って向けられる液体流
（好ましくは、脱イオン水）により生成される。本発明
では、第１のレーザ透過部材（ｔｒａｎｓｐａｒａｎｔ
ｍｅｍｂｅｒ）および第１の透過部材の一表面上に所
望のマスキング材料のパターンが含まれる。第２のレー
ザ透過部材は、マスキング材料が固着される表面から間
隔をおいて配置され、それらの間には液体流パスが画定
される。脱イオン水は、２つのレーザ透過部材間を層流
（ｌａｍｉｎａｒ）状態で流れる。マスキング材料のパ
ターンは、エキシマパルス・レーザ・エネルギを、２つ
のレーザ透過部材を通過させ、液体流が基板へ衝突する
ように向けることにより、サーマル・インクジェット・
ヘッド等の基板へトランスファすることができる。他の
実施例では、液体流はマスキング材料の周辺に制限され
る。
グ材料と直接接触する貫通マスク部材および熱エネルギ
放出パス（ｒｅｌｅａｓｅ ｐａｔｈ）を利用する装置
および方法を提供する。熱エネルギ放出パスは、パター
ン化されたマスキング材料に沿って向けられる液体流
（好ましくは、脱イオン水）により生成される。本発明
では、第１のレーザ透過部材（ｔｒａｎｓｐａｒａｎｔ
ｍｅｍｂｅｒ）および第１の透過部材の一表面上に所
望のマスキング材料のパターンが含まれる。第２のレー
ザ透過部材は、マスキング材料が固着される表面から間
隔をおいて配置され、それらの間には液体流パスが画定
される。脱イオン水は、２つのレーザ透過部材間を層流
（ｌａｍｉｎａｒ）状態で流れる。マスキング材料のパ
ターンは、エキシマパルス・レーザ・エネルギを、２つ
のレーザ透過部材を通過させ、液体流が基板へ衝突する
ように向けることにより、サーマル・インクジェット・
ヘッド等の基板へトランスファすることができる。他の
実施例では、液体流はマスキング材料の周辺に制限され
る。
【００１０】発明の利点は、最大の利点を提供する位置
冷却を提供する。すなわち、マスキング材料において直
接冷却を行う。本実施例では、流体流はマスキング材料
の全体を横切り、マスキング材料に覆われない第１のレ
ーザ透過部材領域とも接触する。従って、貫通マスクは
マスキング材料およびレーザ透過部材の膨張係数におけ
る差異による応力にさほど敏感でない。本発明の他の利
点は、大領域マスクは縮小レンズの使用を可能とし、そ
の結果マスク上の光電力密度を制限することができる。
冷却を提供する。すなわち、マスキング材料において直
接冷却を行う。本実施例では、流体流はマスキング材料
の全体を横切り、マスキング材料に覆われない第１のレ
ーザ透過部材領域とも接触する。従って、貫通マスクは
マスキング材料およびレーザ透過部材の膨張係数におけ
る差異による応力にさほど敏感でない。本発明の他の利
点は、大領域マスクは縮小レンズの使用を可能とし、そ
の結果マスク上の光電力密度を制限することができる。
【００１１】
【発明の実施例】図１には、エキシマパルス・レーザ放
射１０がシリカ・ウインドウ１２を介して大領域貫通プ
ロジェクション・マスク１４へ向けられる。プロジェク
ション・マスクはシリカ基板１６およびマスキング材料
パターン１８より構成される。マスキング材料により覆
われないシリカ基板１６のこれらの領域は、エネルギを
縮小レンズ２０へ通過させる。プロジェクション・マス
ク１４を通るレーザ・エネルギの通路を３組の矢印２２
で示す。縮小マスク２０は、例えば、５倍の縮小を提供
する。そして、マスキング材料１８がその上にトランス
ファされる基板２４にレーザ・エネルギが衝突する。
射１０がシリカ・ウインドウ１２を介して大領域貫通プ
ロジェクション・マスク１４へ向けられる。プロジェク
ション・マスクはシリカ基板１６およびマスキング材料
パターン１８より構成される。マスキング材料により覆
われないシリカ基板１６のこれらの領域は、エネルギを
縮小レンズ２０へ通過させる。プロジェクション・マス
ク１４を通るレーザ・エネルギの通路を３組の矢印２２
で示す。縮小マスク２０は、例えば、５倍の縮小を提供
する。そして、マスキング材料１８がその上にトランス
ファされる基板２４にレーザ・エネルギが衝突する。
【００１２】縮小レンズ２０は、周知のものであり、市
販で入手することができる。基板２４は、それほど重要
でないが、オリフィスおよびインク・チャンネルのパタ
ーン形成のためのサーマル・インクジェット・ヘッドの
層として用いられる。代わりに、基板２４は回路パター
ンの微細加工のための半導体ウエーハの場合もある。
販で入手することができる。基板２４は、それほど重要
でないが、オリフィスおよびインク・チャンネルのパタ
ーン形成のためのサーマル・インクジェット・ヘッドの
層として用いられる。代わりに、基板２４は回路パター
ンの微細加工のための半導体ウエーハの場合もある。
【００１３】貫通マスク１４は、メッキおよび電鋳技術
を用いることにより製造可能である。シリカ基板１６は
２ｍｍの厚さである。マスキング材料１８は５ミクロン
の厚さである。これらの寸法は重要でない。マスキング
材料は広範囲の材料のうちの任意の材料から構成可能で
あるが、ニッケルが好ましい金属である。なぜなら、ニ
ッケルは数ミクロンの厚さで容易に電気メッキすること
ができ、耐腐食性であるからである。以下に詳述するよ
うに、マスキング材料１８およびシリカ・ウインドウ１
２間で液体が流れるために、腐食に対する感度（ｓｕｓ
ｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）は重要である。液体流は矢印
２６で示される。約０．１ミクロンのクロム膜は、シリ
カ基板１６上にリソグラフィーによってパターン形成さ
れ、その後でニッケルまたは他の適切な金属を５ミクロ
ンの厚さでクロム上にメッキする。
を用いることにより製造可能である。シリカ基板１６は
２ｍｍの厚さである。マスキング材料１８は５ミクロン
の厚さである。これらの寸法は重要でない。マスキング
材料は広範囲の材料のうちの任意の材料から構成可能で
あるが、ニッケルが好ましい金属である。なぜなら、ニ
ッケルは数ミクロンの厚さで容易に電気メッキすること
ができ、耐腐食性であるからである。以下に詳述するよ
うに、マスキング材料１８およびシリカ・ウインドウ１
２間で液体が流れるために、腐食に対する感度（ｓｕｓ
ｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）は重要である。液体流は矢印
２６で示される。約０．１ミクロンのクロム膜は、シリ
カ基板１６上にリソグラフィーによってパターン形成さ
れ、その後でニッケルまたは他の適切な金属を５ミクロ
ンの厚さでクロム上にメッキする。
【００１４】マスキング材料１８のパターンは、レーザ
・アブレーションにより基板２４へトランスファされ
る。レーザ・エネルギのマスキング材料への衝突はアブ
レーションの分解能を劣化させる。なぜなら、レーザ・
エネルギにより熱膨張および核煮沸騰を生じさせる。マ
スク上に４０ｍＪ／ｃｍ ２ の露光強度を有する５：１の
縮小プロジェクション・システムに対し、瞬時表面温度
は２０ｎ秒程度の短いレーザ・パルスに対し数百℃上昇
する場合がある。
・アブレーションにより基板２４へトランスファされ
る。レーザ・エネルギのマスキング材料への衝突はアブ
レーションの分解能を劣化させる。なぜなら、レーザ・
エネルギにより熱膨張および核煮沸騰を生じさせる。マ
スク上に４０ｍＪ／ｃｍ ２ の露光強度を有する５：１の
縮小プロジェクション・システムに対し、瞬時表面温度
は２０ｎ秒程度の短いレーザ・パルスに対し数百℃上昇
する場合がある。
【００１５】本発明には、マスキング材料１８と直接接
触する液体流２６が含まれており、その結果熱エネルギ
放出路を提供する。脱イオン水は好ましい液体である。
シリカ・ウインドウ１２とシリカ基板間の間隔が１ｍｍ
で、５０ｃｍ／秒の流量が望ましいことを見い出した。
１ｍｍの厚さの脱イオン水が紫外放射を１９０ｎｍまで
伝送すると同時に１ｃｍの厚さで２００ｎｍまで伝送す
ることができる。本実施例では、０．１ｍｍから５ｃｍ
範囲の厚さが好ましい。
触する液体流２６が含まれており、その結果熱エネルギ
放出路を提供する。脱イオン水は好ましい液体である。
シリカ・ウインドウ１２とシリカ基板間の間隔が１ｍｍ
で、５０ｃｍ／秒の流量が望ましいことを見い出した。
１ｍｍの厚さの脱イオン水が紫外放射を１９０ｎｍまで
伝送すると同時に１ｃｍの厚さで２００ｎｍまで伝送す
ることができる。本実施例では、０．１ｍｍから５ｃｍ
範囲の厚さが好ましい。
【００１６】本実施例では、脱イオン水は貫通マスクか
らの流出する前に光路に沿って存在する。脱イオン水流
は層流であり、マスク内の局部温度勾配は小さい。その
結果、水中の屈折率勾配は、マスクのレーザ照射の均一
性に対して大きなひずみを生成させない。光路の重要な
部分は、プロジェクション・マスク１４からアブレーシ
ョンされる基板２４まで伸長し、脱イオン水はこの重要
部分内で延長しない。
らの流出する前に光路に沿って存在する。脱イオン水流
は層流であり、マスク内の局部温度勾配は小さい。その
結果、水中の屈折率勾配は、マスクのレーザ照射の均一
性に対して大きなひずみを生成させない。光路の重要な
部分は、プロジェクション・マスク１４からアブレーシ
ョンされる基板２４まで伸長し、脱イオン水はこの重要
部分内で延長しない。
【００１７】図２および３には、マスク冷却装置２８が
示されている。マスク冷却装置２８はシリカ・ウインド
ウ１２および大領域の貫通プロジェクション・マスク１
４を含む。組立時には、シリカ・ウインドウ１２はスペ
ーサ・アセンブリ３０内の正方形の開口内に係合するよ
うに下降する。シリカ・ウインドウ１２とプロジェクシ
ョン・マスク１４は、例えば、１０．１６ｃｍ×１０．
１６ｃｍの寸法である。スペーサ・アセンブリ３０内の
正方形開口は、シリカ・ウインドウおよびプロジェクシ
ョン・マスクの寸法より少し大きい。これにより、これ
らの部材を開口内に受け入れることができる。
示されている。マスク冷却装置２８はシリカ・ウインド
ウ１２および大領域の貫通プロジェクション・マスク１
４を含む。組立時には、シリカ・ウインドウ１２はスペ
ーサ・アセンブリ３０内の正方形の開口内に係合するよ
うに下降する。シリカ・ウインドウ１２とプロジェクシ
ョン・マスク１４は、例えば、１０．１６ｃｍ×１０．
１６ｃｍの寸法である。スペーサ・アセンブリ３０内の
正方形開口は、シリカ・ウインドウおよびプロジェクシ
ョン・マスクの寸法より少し大きい。これにより、これ
らの部材を開口内に受け入れることができる。
【００１８】スペーサ・アセンブリ３０内には弾性部材
３２が固定される。弾性部材３２は、スペーサ・アセン
ブリの上側表面における開口３４、３６をクリアするよ
うに対向端部まで伸長している。弾性部材の伸長は、ス
ペーサ・アセンブリの中央部分を介して２つの開口部３
４、３６間において流体連結を可能にする。シリカ・ウ
インドウは弾性部材の上部表面に固定され、プロジェク
ション・マスクは下側の表面に固定される。従って、弾
性部材の厚さはシリカ・ウインドウおよびプロジェクシ
ョン・マスク間の間隔（ｓｐａｃｉｎｇ）を決定する。
底部カバー３８はスペーサ・アセンブリの正方形開口内
のプロジェクション・マスク１４を挟み込む。同様に、
頂部カバー４０はシリカ・ウインドウ１２をトラップす
る。図３に明確に示されているように、０リング４２、
４４、４６、４８はスペーサ・アセンブリ３０へのカバ
ー３８、４０の封止を提供する。組立て時には、シリカ
・ウインドウ１２および頂部カバー４０をスペーサ・ア
センブリ３０に接触するように図２に示すような位置か
ら下降する。頂部カバー４０は液体入口５０と液体出口
を含み、これらはスペーサ・アセンブリの対向する開口
３４、３６内に受け入れられるように適切に取付具であ
る。弾性部材３２は、開口３４、３６のための通路をク
リアするために伸長されるので、シリカ・ウインドウ１
２およびプロジェクション・マスク１４間のスペースに
液体が導入されたり、そこより抽出される。入口および
出口取付具は、液体供給部に接続した外側ネジ部材を受
け入れるために、内側にネジ山を設ける。
３２が固定される。弾性部材３２は、スペーサ・アセン
ブリの上側表面における開口３４、３６をクリアするよ
うに対向端部まで伸長している。弾性部材の伸長は、ス
ペーサ・アセンブリの中央部分を介して２つの開口部３
４、３６間において流体連結を可能にする。シリカ・ウ
インドウは弾性部材の上部表面に固定され、プロジェク
ション・マスクは下側の表面に固定される。従って、弾
性部材の厚さはシリカ・ウインドウおよびプロジェクシ
ョン・マスク間の間隔（ｓｐａｃｉｎｇ）を決定する。
底部カバー３８はスペーサ・アセンブリの正方形開口内
のプロジェクション・マスク１４を挟み込む。同様に、
頂部カバー４０はシリカ・ウインドウ１２をトラップす
る。図３に明確に示されているように、０リング４２、
４４、４６、４８はスペーサ・アセンブリ３０へのカバ
ー３８、４０の封止を提供する。組立て時には、シリカ
・ウインドウ１２および頂部カバー４０をスペーサ・ア
センブリ３０に接触するように図２に示すような位置か
ら下降する。頂部カバー４０は液体入口５０と液体出口
を含み、これらはスペーサ・アセンブリの対向する開口
３４、３６内に受け入れられるように適切に取付具であ
る。弾性部材３２は、開口３４、３６のための通路をク
リアするために伸長されるので、シリカ・ウインドウ１
２およびプロジェクション・マスク１４間のスペースに
液体が導入されたり、そこより抽出される。入口および
出口取付具は、液体供給部に接続した外側ネジ部材を受
け入れるために、内側にネジ山を設ける。
【００１９】プロジェクション・マスク１４および底部
カバー３８は、底部カバーがスペーサ・アセンブリ３０
の弾性部材３２に対してアライメントされた位置までプ
ロジェクション・マスクをトラップするまで、図２に示
す位置より上方向に移動される。底部カバーおよびトッ
プ・カバーがスペーサ・アセンブリに対して適切な位置
に配置された後、二片（ｔｗｏ−ｐｉｅｃｅ）クランプ
・アセンブリ５４、５６が合わせられる。マスク冷却装
置３８は、クランプ・ネジを内側にネジ山がネジ設けら
れたボア５８のアレイに対して締め付けることにより完
全な組立て状態で固定される。
カバー３８は、底部カバーがスペーサ・アセンブリ３０
の弾性部材３２に対してアライメントされた位置までプ
ロジェクション・マスクをトラップするまで、図２に示
す位置より上方向に移動される。底部カバーおよびトッ
プ・カバーがスペーサ・アセンブリに対して適切な位置
に配置された後、二片（ｔｗｏ−ｐｉｅｃｅ）クランプ
・アセンブリ５４、５６が合わせられる。マスク冷却装
置３８は、クランプ・ネジを内側にネジ山がネジ設けら
れたボア５８のアレイに対して締め付けることにより完
全な組立て状態で固定される。
【００２０】上述したように、弾性部材３２の厚さはシ
リカ・ウインドウ１２およびプロジェクション・マスク
１４間におけるスペースを形成させる。このスペース
は、液体流路６０で、図３に示すものである。液体入口
取付具５０は、間隔をあけて液体出口取付具５２と液体
連結している。エキシマパルス・レーザ放射は、クラン
プ・アセンブリ５４および頂部カバー４０の中央開口を
通過し、液体流路６０へ入射するためにシリカ・ウイン
ドウ１２を通過する。液体流路中で、レーザ・エネルギ
はプロジェクション・マスク１４上のマスキング材料と
衝突する。マスキング材料が存在しない場合、レーザ・
エネルギは底部カバー３８およびクランプ・アセンブリ
５４の中央開口に沿って放出するためにプロジェクショ
ン・マスクを通ってレーザ・エネルギは連続することに
なる。
リカ・ウインドウ１２およびプロジェクション・マスク
１４間におけるスペースを形成させる。このスペース
は、液体流路６０で、図３に示すものである。液体入口
取付具５０は、間隔をあけて液体出口取付具５２と液体
連結している。エキシマパルス・レーザ放射は、クラン
プ・アセンブリ５４および頂部カバー４０の中央開口を
通過し、液体流路６０へ入射するためにシリカ・ウイン
ドウ１２を通過する。液体流路中で、レーザ・エネルギ
はプロジェクション・マスク１４上のマスキング材料と
衝突する。マスキング材料が存在しない場合、レーザ・
エネルギは底部カバー３８およびクランプ・アセンブリ
５４の中央開口に沿って放出するためにプロジェクショ
ン・マスクを通ってレーザ・エネルギは連続することに
なる。
【００２１】５：１の縮小プロジェクション・システム
とプロジェクション・マスク１４上の４０ｍＪ／ｃｍ ２
の露光強度を有する本願発明の使用に関する熱的計算に
よると、ニッケル・マスキング材料の定常状態温度上昇
は約２０℃である。２０ナノ秒の各レーザ・パルスの期
間において、瞬時ニッケル表面温度は加えて約１９５℃
上昇する。しかしながら、熱がニッケル表面から放散す
るために、その１９５℃の温度上昇の内、４０℃の上昇
がパルス後に１μ秒の間認められる。温度上昇が短時間
のスパイクであるため、温度は核沸騰の原因となる条件
よりかなり低い。さらに、２０℃の温度変化によって発
生するシリカの定常状態熱膨張はたったの１．１×１０
５ であり、これはアブレーションされるポリイミドの
０．１ミクロン／ｃｍに相当する。これは明らかに許容
可能なレベルである。熱膨張不整合から発生するニッケ
ル・シリカ・インタフェースにおけるピーク応力は、約
５×１０ ８ ダイン／ｃｍ ２ であり、これは標準的な蒸着
により引き起こされる応力よりも大幅に小さい値であ
り、何等問題ではない。
とプロジェクション・マスク１４上の４０ｍＪ／ｃｍ ２
の露光強度を有する本願発明の使用に関する熱的計算に
よると、ニッケル・マスキング材料の定常状態温度上昇
は約２０℃である。２０ナノ秒の各レーザ・パルスの期
間において、瞬時ニッケル表面温度は加えて約１９５℃
上昇する。しかしながら、熱がニッケル表面から放散す
るために、その１９５℃の温度上昇の内、４０℃の上昇
がパルス後に１μ秒の間認められる。温度上昇が短時間
のスパイクであるため、温度は核沸騰の原因となる条件
よりかなり低い。さらに、２０℃の温度変化によって発
生するシリカの定常状態熱膨張はたったの１．１×１０
５ であり、これはアブレーションされるポリイミドの
０．１ミクロン／ｃｍに相当する。これは明らかに許容
可能なレベルである。熱膨張不整合から発生するニッケ
ル・シリカ・インタフェースにおけるピーク応力は、約
５×１０ ８ ダイン／ｃｍ ２ であり、これは標準的な蒸着
により引き起こされる応力よりも大幅に小さい値であ
り、何等問題ではない。
【００２２】前記に用いた計算は、５ミクロンの厚さの
電気めっきされたニッケル・マスク層および１ｍｍの液
体流路のスペース６０に基づく。より大きな熱伝導度の
金属は、レーザ・パルス中に金属表面で瞬時温度スパイ
クを減少させる。しかしながら、ニッケル・マスク・レ
ーザのスパイクは問題のない振幅を有し、銅への変更は
スパイクを２．３の係数だけ減少させるのみである。温
度を減少させるためのオプションは、アルミニウム等の
高紫外反射率の金属を使用することである。しかしなが
ら、アルミニウムは脱イオン水において高耐腐食性を有
しないため、ニッケルおよびクロムが好ましい材料とな
る。
電気めっきされたニッケル・マスク層および１ｍｍの液
体流路のスペース６０に基づく。より大きな熱伝導度の
金属は、レーザ・パルス中に金属表面で瞬時温度スパイ
クを減少させる。しかしながら、ニッケル・マスク・レ
ーザのスパイクは問題のない振幅を有し、銅への変更は
スパイクを２．３の係数だけ減少させるのみである。温
度を減少させるためのオプションは、アルミニウム等の
高紫外反射率の金属を使用することである。しかしなが
ら、アルミニウムは脱イオン水において高耐腐食性を有
しないため、ニッケルおよびクロムが好ましい材料とな
る。
【００２３】本実施例ではマスク冷却装置２８は水平液
体流を提供するように配置されているが、その流れが垂
直となるようにその端部に設置することも可能である。
流れに対して重要なことは、液体流を介すレーザ・エネ
ルギの通過に影響を与えると考えられる気泡または汚染
物が存在しないことである。流れは層流で、放物線の形
状をした流速を有する。出口側に対向する入口側でニッ
ケル・マスク層の定常状態温度において差が存在する
が、温度差分は悪影響を及ぼさない。
体流を提供するように配置されているが、その流れが垂
直となるようにその端部に設置することも可能である。
流れに対して重要なことは、液体流を介すレーザ・エネ
ルギの通過に影響を与えると考えられる気泡または汚染
物が存在しないことである。流れは層流で、放物線の形
状をした流速を有する。出口側に対向する入口側でニッ
ケル・マスク層の定常状態温度において差が存在する
が、温度差分は悪影響を及ぼさない。
【００２４】図４に本願発明の他の実施例図を示す。本
実施例では、マスキング材料６２は上述と同様にシリカ
・サブストレート６４上で支持されている。違いは、貫
通プロジェクション・マスク６６を横切る液体流路では
なく、矢印６８および７０で示されるように、冷却液を
プロジェクション・マスクの周囲に流すことである。こ
こでは、マスキング材料の冷却を提供するために熱エネ
ルギは横方向に伝わらなければならない。マスキング材
料６２とシリカ基板６４は互いに隣り合うように交互に
配置される。
実施例では、マスキング材料６２は上述と同様にシリカ
・サブストレート６４上で支持されている。違いは、貫
通プロジェクション・マスク６６を横切る液体流路では
なく、矢印６８および７０で示されるように、冷却液を
プロジェクション・マスクの周囲に流すことである。こ
こでは、マスキング材料の冷却を提供するために熱エネ
ルギは横方向に伝わらなければならない。マスキング材
料６２とシリカ基板６４は互いに隣り合うように交互に
配置される。
【００２５】プロジェクション・マスク６６はシリカ基
板６４を含まず、独立の金属マスクであることが好まし
い。熱の横方向伝導は、本実施例に記載される冷却プロ
セスよりもさほど効果的でないため、マスキング材料は
ニッケル以外の金属により構成される。例えば、銅を置
換材料として使用する。さらに、選択レーザ波長で高反
射率を有するアルミニウムのような材料をマスキング材
料にコーティングする。この結果、熱負荷が約１／１０
に減少する。
板６４を含まず、独立の金属マスクであることが好まし
い。熱の横方向伝導は、本実施例に記載される冷却プロ
セスよりもさほど効果的でないため、マスキング材料は
ニッケル以外の金属により構成される。例えば、銅を置
換材料として使用する。さらに、選択レーザ波長で高反
射率を有するアルミニウムのような材料をマスキング材
料にコーティングする。この結果、熱負荷が約１／１０
に減少する。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明ではマス
クを冷却することによりエキシマレーザ等のレーザ加熱
による悪影響（熱膨張の差によって生じるひずみ等）を
回避し、より正確にパターンを基板上に形成することを
可能にする。
クを冷却することによりエキシマレーザ等のレーザ加熱
による悪影響（熱膨張の差によって生じるひずみ等）を
回避し、より正確にパターンを基板上に形成することを
可能にする。
【図１】本発明に係る基板パターン形成およびマスク冷
却の動作を説明するための図。
却の動作を説明するための図。
【図２】本発明の一実施例である装置の概略図。
【図３】図２の断面図。
【図４】本発明の他の実施例である装置の概略図。
１０：エキシマレーザ放射 １２：シリカ・ウインドウ １４、６６：プロジェクション・マスク２０：縮小レン
ズ２４：基板２８：マスク冷却装置３０：スペーサ・ア
センブリ３２：弾性部材５０：液体入口取付具５２：液
体出口取付具５４、５６：クランプ・アセンブリ６２：
マスキング部材６４：シリカ基板
ズ２４：基板２８：マスク冷却装置３０：スペーサ・ア
センブリ３２：弾性部材５０：液体入口取付具５２：液
体出口取付具５４、５６：クランプ・アセンブリ６２：
マスキング部材６４：シリカ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ジョン・ウエスト アメリカ合衆国カリフォルニア州ロスア ルトス、ハウサーン・アベニュー 339 (56)参考文献 特開 昭63−169027（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−302757（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−187392（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−197593（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−76683（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−34985（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−137059（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−100434（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−101254（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16 B23K 26/06
Claims (7)
- 【請求項１】マスクから基板へレーザエネルギによって
光学的に転写させる装置であって、 レーザ透過層を有する、レーザエネルギの光学路上に取
り付けられたマスク部材とを備え、前記マスク部材は前
記基板に光学的に転写されるパターンの形状で構成され
るものであり、前記装置はさらにレーザウィンドウを有し、前記マスク
部材に対してある距離をあけて取り付けられ、前記マス
ク部材と直接接触するように液体が流れる流路を形成す
るチャネル手段とを具備し 、前記マスク材料の前記パターン上に前記流路が位置する
ようにチャネル手段が設けられ、前記液体が直接前記マ
スク材料の前記パターン表面に接するように前記流路を
流れることによって前記マスク部材の熱エネルギを取り
去る ことを特徴とする光学転写装置。 - 【請求項２】前記レーザウィンドウはシリカからなり、
前記レーザウィンドウが約０．１ｍｍから５ｃｍの範囲
の距離だけ前記マスク部材から離れているように前記チ
ャネル手段を配置させることを特徴とする請求項第１項
記載の光学転写装置。 - 【請求項３】前記流路の高さが均一になるように前記チ
ャネル手段が前記マスク部材に対して配置されることを
特徴とする請求項第１項記載の光学転写装置。 - 【請求項４】前記チャネル手段によって形成される液体
の流路は前記光学路と交差し、前記光学路はエキシマ励
起レーザ放射であり、前記液体は前記放射を通過させる
ものが選ばれることを特徴とする請求項第１項記載の光
学転写装置。 - 【請求項５】請求項第１項記載の光学転写装置はさらに
前記マスク部材と前記基板のあいだの光学路上に取り付
けられた縮小レンズを含み、前記光学路は前記エキシマ
励起レーザ放射の光路であることを特徴とする光学転写
装置。 - 【請求項６】プロジェクションマスクを介してレーザエ
ネルギを通過させることによってパターンを光学的に転
写する装置であって、 第１のレーザ透過部材と、前記第１のレーザ透過部材の
表面上に設けられたパターン形成されたマスク材料と、
前記マスク材料と一定の間隔を隔てて設けられ 、これら
の間に液体流路を画定する第２のレーザ透過部材と、前
記流路に沿って前記レーザエネルギを通過させる液体を
供給する供給手段と具備するものであり、前記レーザエ
ネルギの放射を受ける前記パターン形成された前記マス
ク材料の表面が前記液体流路に流れる液体に直接接して
冷却されることを特徴とする光学転写装置。 - 【請求項７】前記液体は脱イオン水であることを特徴と
する請求項１又は２記載の光学転写装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/633,583 US5142120A (en) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | Contact cooling of a projection mask |
| US633583 | 1990-12-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302129A JPH04302129A (ja) | 1992-10-26 |
| JP3142340B2 true JP3142340B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=24540231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35522891A Expired - Fee Related JP3142340B2 (ja) | 1990-12-21 | 1991-12-20 | 光学転写装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5142120A (ja) |
| EP (1) | EP0495158A1 (ja) |
| JP (1) | JP3142340B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| GB9105870D0 (en) * | 1991-03-20 | 1991-05-08 | Xaar Ltd | Fluid cooled contact mask |
| JP2592369B2 (ja) * | 1991-08-22 | 1997-03-19 | 富士通株式会社 | 多層配線回路基板の製造方法及び誘電体ミラーマスクの製造方法 |
| US5373140A (en) * | 1993-03-16 | 1994-12-13 | Vernay Laboratories, Inc. | System for cleaning molding equipment using a laser |
| US5637245A (en) * | 1995-04-13 | 1997-06-10 | Vernay Laboratories, Inc. | Method and apparatus for minimizing degradation of equipment in a laser cleaning technique |
| JP2729270B2 (ja) * | 1995-10-12 | 1998-03-18 | 三洋電機株式会社 | レーザ加工法 |
| US5756236A (en) * | 1997-01-29 | 1998-05-26 | International Business Machines Corporation | Fabrication of high resolution aluminum ablation masks |
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| DE10206687B4 (de) * | 2002-02-18 | 2004-02-19 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung und Verfahren zur lichtinduzierten chemischen Behandlung eines Werkstücks |
| US6777276B2 (en) * | 2002-08-29 | 2004-08-17 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | System and method for optimized laser annealing smoothing mask |
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| US7897891B2 (en) | 2005-04-21 | 2011-03-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser welding system |
| US7538295B2 (en) * | 2005-04-21 | 2009-05-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser welding system |
| CN104759753B (zh) * | 2015-03-30 | 2016-08-31 | 江苏大学 | 多系统自动化协调工作提高激光诱导空化强化的方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4842677A (en) * | 1988-02-05 | 1989-06-27 | General Electric Company | Excimer laser patterning of a novel resist using masked and maskless process steps |
| US4780177A (en) * | 1988-02-05 | 1988-10-25 | General Electric Company | Excimer laser patterning of a novel resist |
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