JP4387699B2 - Mask making method and mask making apparatus - Google Patents

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JP4387699B2
JP4387699B2 JP2003174017A JP2003174017A JP4387699B2 JP 4387699 B2 JP4387699 B2 JP 4387699B2 JP 2003174017 A JP2003174017 A JP 2003174017A JP 2003174017 A JP2003174017 A JP 2003174017A JP 4387699 B2 JP4387699 B2 JP 4387699B2
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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(リソグラフィ工程)で用いられるフォトマスク(あるいはレチクルとも呼ばれるが、ここでは、以下、マスクと呼ぶ。)の作成方法および作成装置に関する。
【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(Electron Beam)描画装置と呼ばれている。
【0003】
マスク製造における課題としては、半導体が年々高集積化および微細化していくため、マスクパターンの情報量が膨大になっていく。そのため、EB描画装置による描画時間は、マスク1枚当たり数十時間から数百時間にも達することから、描画速度の速い装置が強く望まれていた。
【0004】
これに対して、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(即ち、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(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。その装置の構成として、例えば、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、EB描画装置に比べて処理速度が速い特徴がある。また、EB描画装置とは異なり、描画エリアを真空にする必要もないため、装置構造が単純化でき、装置価格を低くできる特徴がある。尚、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】
一方、年々微細化していくマスクパターンの要求に対応させるために、縮小投影光学系によって、マスクパターンを縮小させたものをマスクとして露光に用いる方法が提案されている。これはフォトマスクリピータと呼ばれるものであり、最初のマスクはマスターマスクと呼ばれることがある。これによると、通常の露光機では縮小倍率が1/4であるため、マスクパターンを1/4に微細化できる。また、逆に、マスターマスクのパターン線幅を大きくできるため、要求される描画精度を低くできる特微かある。フォトマスクリピータに関しては、例えば、Proceedings of SPIE Vol. 4186, pp. 34-45、あるいは、Proceedings of SPIE Vol. 4562, pp. 522-529において示されている。
【0006】
【非特許文献1】
Electronic Journal 2001年7月号、第140〜142頁
【0007】
【非特許文献2】
Proceedings of SPIE Vol. 4186, pp. 34-45
【0008】
【非特許文献3】
Proceedings of SPIE Vol. 4562, pp. 522-529
【0009】
【非特許文献4】
SEMICON Japan 2002、Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries、第3-15〜3-16
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフォトマスクリピータにおいては、マスターマスクの描画手法に関しては特に言及されていないが、通常のEB描画装置を用いるならば、描画時間は従来と同様に長く掛かってしまう。即ち、複数枚のマスターマスク全てに関しては、これらを用いて作成するマスクと同等のデータ容量であるため、描画時間を短くすることはできないからである。
【0011】
それ故、本発明の目的は、複数のマスターマスクからマスクを作成する場合に、マスターマスク全体のパターン描画時間を短縮させる方法と、そのための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】
本発明によれば、パターン投影装置を複数台一括に用いて複数枚のマスターマスク基板にパターン描画して複数枚のマスターマスクを作成し、縮小投影光学系を用いて前記複数枚のマスターマスクを縮小投影することによってマスク基板にパターン描画を行いマスクを作成するマスク作成方法であって、前記パターン投影装置はそれぞれ、二次元配列状の光制御素子としての、複数のマイクロミラーが二次元配列されて成るデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにおける前記複数のマイクロミラーで反射するレーザ光をそれぞれ通すように該複数のマイクロミラーに対応して二次元配列された複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイとを有することを特徴とするマスク作成方法が得られる。
【0014】
本発明によればさらに、少なくとも1台の前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域を、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置する前記マスク作成方法が得られる。
【0015】
また、本発明によれば、複数台全て前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域をそれぞれ、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置する前記マスク作成方法が得られる。
【0016】
さらに、本発明によれば、複数枚のマスターマスク基板を連続して一方向ステージ上に載置し、各マスターマスク基板を一括に当該一方向に搬送し、先のマスターマスク基板に対する描画が終了した前記パターン投影装置で次のマスターマスク基板に対する描画をインターバルを置かずに連続的に行う前記マスク作成方法が得られる。
【0017】
本発明によればまた、複数枚のマスターマスク基板のそれぞれに対して複数台ずつ前記複数のパターン投影装置を用い、複数枚のマスターマスク基板を同一のXYステージ上に載置し、各マスターマスク基板を一括にY方向にスキャンし、かつ、各マスターマスク基板を一括にX方向にステップすることで、各マスターマスク基板の全面を描画して複数枚のマスターマスクを一括に作成する前記マスク作成方法が得られる。
【0018】
本発明によればさらに、前記縮小投影光学系を構成する複数のレンズのうちの最も該基板マスクに近いレンズと該マスク基板との間を液体で満たす前記マスク作成方法が得られる。
【0019】
また、本発明によれば、複数枚のマスターマスクによる各パターンを繋ぎ合わせるように前記縮小投影光学系によってマスク基板上で露光する際に、各マスターマスクにおける前記ミラーデバイス投影領域によって描画される画素から成るラインの最も端のラインを互いに共有するように露光する前記マスク作成方法が得られる。
【0020】
さらに、本発明によれば、一括に用いて複数枚のマスターマスク基板にパターン描画して複数枚のマスターマスクを作成するための、複数台のパターン投影装置と、前記複数枚のマスターマスクを縮小投影することによってマスク基板にパターン描画を行いマスクを作成するための縮小投影光学系とを有し、前記パターン投影装置はそれぞれ、二次元配列状の光制御素子としての、複数のマイクロミラーが二次元配列されて成るデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにおける前記複数のマイクロミラーで反射するレーザ光をそれぞれ通すように該複数のマイクロミラーに対応して二次元配列された複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイとを有することを特徴とするマスク作成装置が得られる。
【0022】
本発明によればさらに、少なくとも1台の前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域は、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置される前記マスク作成装置が得られる。
【0023】
また、本発明によれば、複数台全て前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域はそれぞれ、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置される前記マスク作成装置が得られる。
【0024】
さらに、本発明によれば、複数枚のマスターマスク基板を連続して載置し、各マスターマスク基板を一括に当該一方向に搬送するための一方向ステージを有し、先のマスターマスク基板に対する描画が終了した前記パターン投影装置で次のマスターマスク基板に対する描画をインターバルを置かずに連続的に行う前記マスク作成装置が得られる。
【0025】
本発明によればまた、複数枚のマスターマスク基板のそれぞれに対して複数台ずつ前記複数のパターン投影装置を有すると共に、複数枚のマスターマスク基板を載置し、各マスターマスク基板を一括にY方向にスキャンし、かつ、各マスターマスク基板を一括にX方向にステップするための同一のXYステージを有し、各マスターマスク基板の全面を描画することで複数枚のマスターマスクを一括に作成する前記マスク作成装置が得られる。
【0026】
本発明によればさらに、前記縮小投影光学系を構成する複数のレンズのうちの最も該基板マスクに近いレンズと該マスク基板との間を液体で満たされている前記マスク作成装置が得られる。
【0027】
また、本発明によれば、前記縮小投影光学系は、複数枚のマスターマスクによる各パターンを繋ぎ合わせるようにマスク基板上で露光する際に、各マスターマスクにおける前記ミラーデバイス投影領域によって描画される画素から成るラインの最も端のラインを互いに共有するように露光する前記マスク作成装置が得られる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0029】
図1は、本発明のマスク作成方法で用いられるパターン投影装置10の構成図である。図1を参照して、パターン投影装置10には、二次元配列状の光制御素子として、複数のマイクロミラーが二次元配列されて成るミラーデバイス6が用いられている。
【0030】
ミラーデバイス6における各マイクロミラーから進むレーザ光L1は、マイクロレンズアレイ7を通ることで各ビームは集光され、ピンホール板8の穴に入る。ピンホール板8を出射するレーザ光L2は、レンズ9a、9bを通ることで、マスターマスク基板1上におけるミラーデバイス投影領域2のように、ドットの集合体としてパターン描画される。即ち、レンズ9aおよび9bは投影光学系を構成しており、ピンホール板8における光学像をマスターマスク基板1上に投影するようになっている。
【0031】
また、本発明では、ミラーデバイス投影領域2を、図2に示したように、マスターマスク基板1に対して、斜めに投影している。これによって、ミラーデバイス投影領域2を図中のスキャン方向にスキャンすることで、一度に多くの画素で描画できるようになり、スキャン幅を広くとれるようになる。
【0032】
以上のように、パターン投影装置10では、ミラーデバイス6におけるマイクロミラーでマスターマスク基板1に投影する際にマイクロレンズアレイ7で画素を縮小しているため、レンズ9a、9bで構成される投影光学系に関しては、特に高い縮小倍率は必要ない。したがって、パターン投影装置10は直径4、5cmと小型にでき、しかも1台100万円前後と低価格で構成できる。
【0033】
本発明のマスク作成方法には、図3に示したように、以上に説明したようなパターン投影装置10a、10b、および10cを複数台用いてマスターマスクを描画することが大きな特徴であり、これによって作成されるマスターマスク基板11a、11b、および11cを用いて、これらを縮小投影光学系12によって、マスク基板13に縮小投影することでマスクが描画される。このように、複数枚のマスターマスクを描画するために、ミラーデバイス等を用いたパターン投影装置を用いることが大きな特徴であり、パターン投影装置は小型で低価格に入手できるため、多数並べて、複数枚のマスターマスクを同時並列描画を行うことが可能になる。したがって、全てのマスターマスクの描画時間が長くなることはない。
【0034】
例えば、マスターマスクのサイズがマスクの16倍の場合は、図4に示したように、各マスターマスク基板21に対して、パターン投影装置20を3台づつ用いて同時並列描画を行うことが可能である。尚、図4は上から見た配置図である。この場合は、各マスターマスク基板21が同一のXYステージ22上に載せられており、各マスターマスク基板21をY方向にスキャンする際にパターン投影装置20によってスキャン幅だけ描画し、X方向にステップすることで、各マスターマスク基板21の全面が描画される。
【0035】
ところで、図3に示した本発明のマスク作成方法において、縮小投影光学系12とマスク基板13との間を純水等の液体で満たしてもよい。これによると、縮小投影光学系12は液浸光学系と呼ばれる光学系となって、解像度が向上する。解像度は露光光の空気中の波長に対して、その波長における液体の屈折率で割った値の波長で露光するのと同程度に短波長化した効果がある。
【0036】
尚、液浸光学系に関しては、半導体デバイスを露光する通常の露光被においては、解像度を上げるために、縮小投影光学装置における最もウエハに近いレンズと、ウエハとの間を純水で満たして、事実上の露光波長を短波長化する手法であり、例えば、波長193nmのArFエキシマレーザを光源とした露光装置(以下、ArF露光機と呼ぶ。)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、SEMICON 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。
【0037】
ところが、液浸光学系を通常の露光機に適用する場合には以下の課題があった。即ち、ウエハの露光では、1つのチップを露光する度に、ウエハを移動させる必要があり、ウエハは高速で高精度のステージ上に載せられている。このステージは特に高速に移動できるように、通常エア浮上の機構になっている。ところが、液浸光学系を適用するには、このような高速ステージを耐水構造にする必要があり、これの実現が極めて困難であった。
【0038】
これに対して、本発明のマスク描画方法では、マスターマスクを縮小投影光学系によって縮小投影させてマスクを描画するため、マスクのパターン描画時にマスク基板を高速に移動する必要はない。したがって、マスク基板をエア浮上の高速ステージ等に載せる必要がないことから、液浸光学系の適用が容易になる。
【0039】
また、図5(a)に示したように、パターン投影装置30を8台並べることで、マスターマスク基板31を1回のスキャンで描画することが可能である。即ち、各パターン投影装置30からのそれぞれのミラーデバイス投影領域を繋げることができるからである。ただし、図5(a)に示したように、マスターマスク基板31の描画の度に、オーバースキャン32の長さだけ、無駄にスキャンすることになる。そこで、図5(b)に示したように、各マスターマスク31a、31b、31c、31d、31eのように、連続的に一方向ステージ33に載せて描画することで、実質的にオーバースキャン32の発生による無駄な描画時間を1回だけに減らすことができる。
【0040】
ところで、図3に示したように、各マスターマスクからのパターンをマスク基板13上に繋げる際の繋ぎ合わせ露光に関しては、ミラーデバイス投影領域によって描画される画素のラインの最も端のラインを互いに共有するように露光するのが好ましい。
【0041】
尚、本発明のように複数のマスターマスクからマスクを作成する場合に、マスクが完成した後、マスターマスクは保管しておいてもよいし、あるいは、次のマスクを作成するためにエッチングによってクロム等のパターン膜を除去して再利用してもよい。再利用することで、マスターマスクの製作費用を下げることが可能である。
【0042】
また、マスターマスクを保管しておくことで、例えば、ペリクルガが利用できない電子ビーム露光装置(例えば、LEEPL(Low Energy E-Beam Proximity Lithography))用のマスクや、EUVL(Extreme Ultraviolet Lithography)用のマスクにおいて、除去不可能なパーティクルが着いた場合やダメージが生じた場合などに、マスクを直ぐに再製することが可能になる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、二次元配列状の光制御素子を用いたパターン投影装置は、瞬時に大量のパターンを発生できるため、パターン描画速度を高くできる。しかも、通常のEBとは異なり、小型化、低価格化が容易に行えるため、複数台並べて同時処理することが容易であることから、複数枚のマスターマスクにおける複数枚を同時に描画できる。したがって、マスターマスクの全てにおけるパターン描画時間を、1枚のマスターマスクのパターン描画時間と同じに短縮できる。
【0044】
尚、通常のEB描画装置は1台15億円程度もすると言われており、これを複数台用いて複数枚のマスターマスクを一括して描画することは、金額的に極めて困難である。
【0045】
また、二次元配列状の光制御素子として、特にデジタルマイクロミラーデバイスを用い、かつ、デジタルマイクロミラーデバイスにおける各マイクロミラーで反射するレーザ光をマイクロレンズアレイに通すことで、高縮小率を有する投影レンズが不用になるため、パターン投影装置を大幅に小型化、低価格化か可能になる。したがって、マスターマスクの枚数が多くなっても、マスターマスクの枚数分だけパターン投影装置を揃えることも金額的に容易であり、描画時間が長くなることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスク作成方法で用いられるパターン投影装置の構成図である。
【図2】パターン投影装置によるパターン描画手法を示した説明図である。
【図3】本発明のマスク作成方法を示した説明図である。
【図4】本発明のマスク作成方法を示した説明図である。
【図5】本発明のマスク作成方法で用いられるパターン投影装置によるパターン描画の説明図である。
【符号の説明】
1、11a、11b、11c、21、31a、31b、31c、31d マスターマスク基板
2 ミラーデバイス投影領域
6 ミラーデバイス
7 マイクロレンズアレイ
8 ピンホール板
9a、9b レンズ
10a、10b、10c、20、30 パターン投影装置
33 一方向ステージ
L1、L2 レーザ光
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a photomask (also referred to as a reticle, hereinafter referred to as a mask) used in an exposure process (lithography process) at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
In general, in order to create a mask used in the manufacture of a semiconductor integrated circuit, a chromium film that shields exposure light in a pattern corresponding to a target circuit pattern is attached to the surface of a quartz plate or the like as a substrate of the mask. There is a need. The chromium film or the like is formed by pattern exposure, and a general method of drawing and exposing in a pattern shape is electron beam drawing using an electron beam. This is to draw a finely focused electron beam along a pattern as called electron beam direct drawing, and the apparatus is usually called an EB (Electron Beam) drawing apparatus.
[0003]
As a problem in mask manufacturing, the amount of information of a mask pattern becomes enormous because semiconductors are highly integrated and miniaturized year by year. For this reason, the drawing time by the EB drawing apparatus reaches several tens to several hundred hours per mask, and thus an apparatus having a high drawing speed has been strongly desired.
[0004]
On the other hand, as a mask manufacturing apparatus, pattern drawing is performed using a laser beam in the ultraviolet region (hereinafter abbreviated as ultraviolet laser beam) instead of an electron beam (that is, with respect to a mask substrate coated with a resist). A device based on a method of exposure to light (sometimes called a laser beam drawing apparatus) has been commercialized. As a configuration of the apparatus, for example, a reflection mirror display element (device called a digital micromirror) in which a large number of minute mirrors are arranged in a two-dimensional array is used, and this is irradiated with ultraviolet laser light, and the reflected light is patterned. The pattern is drawn on the mask substrate. This laser beam drawing apparatus has a feature that the processing speed is higher than that of the EB drawing apparatus because a part of the circuit pattern can be exposed at a time. Further, unlike the EB drawing apparatus, the drawing area does not need to be evacuated, so that the apparatus structure can be simplified and the apparatus price can be reduced. This is shown, for example, in Electronic Journal, July 2001, pages 140-142.
[0005]
On the other hand, in order to meet the demand for mask patterns that are becoming finer year by year, a method has been proposed in which a mask pattern reduced by a reduction projection optical system is used for exposure as a mask. This is called a photomask repeater, and the first mask may be called a master mask. According to this, since the reduction ratio is 1/4 in a normal exposure machine, the mask pattern can be miniaturized to 1/4. On the other hand, since the pattern line width of the master mask can be increased, the required drawing accuracy can be lowered. The photomask repeater is described in, for example, Proceedings of SPIE Vol. 4186, pp. 34-45 or Proceedings of SPIE Vol. 4562, pp. 522-529.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Electronic Journal July 2001, pp. 140-142 [0007]
[Non-Patent Document 2]
Proceedings of SPIE Vol. 4186, pp. 34-45
[0008]
[Non-Patent Document 3]
Proceedings of SPIE Vol. 4562, pp. 522-529
[0009]
[Non-Patent Document 4]
SEMICON Japan 2002, Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries, 3-15-3-16
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional photomask repeater, the drawing method of the master mask is not particularly mentioned, but if a normal EB drawing apparatus is used, the drawing time will be long as in the conventional case. That is, all the master masks have a data capacity equivalent to that of a mask created using them, so that the drawing time cannot be shortened.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for shortening the pattern drawing time of the entire master mask and an apparatus therefor when creating a mask from a plurality of master masks.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of pattern projection devices are collectively used to create a plurality of master masks by drawing a pattern on a plurality of master mask substrates, and the plurality of master masks are formed using a reduction projection optical system. A mask creation method for creating a mask by drawing a pattern on a mask substrate by performing reduced projection , wherein each of the pattern projection devices has a two-dimensional array of micromirrors as a two-dimensional array of light control elements. A digital micromirror device comprising a plurality of microlenses arranged two-dimensionally corresponding to the plurality of micromirrors so as to pass laser beams reflected by the plurality of micromirrors in the digital micromirror device, respectively. A mask production method comprising a lens array is obtained.
[0014]
Further, according to the present invention, there is obtained the mask creating method in which the mirror device projection area by the at least one pattern projection apparatus is arranged obliquely with respect to the scanning direction on the master mask substrate.
[0015]
Further, according to the present invention, each mirror device projection area by all plurality of said pattern projection apparatus, the mask creation method of placing obliquely to the scanning direction of the master mask substrate is obtained.
[0016]
Furthermore, according to the present invention, a plurality of master mask substrates are continuously placed on a one-way stage, each master mask substrate is transported in one direction at a time, and drawing on the previous master mask substrate is completed. Thus, the mask creating method can be obtained in which the pattern projection apparatus continuously performs drawing on the next master mask substrate without any interval.
[0017]
According to the invention, a plurality of pattern projection devices are used for each of a plurality of master mask substrates, the plurality of master mask substrates are placed on the same XY stage, and each master mask is The mask creation that creates a plurality of master masks at once by drawing the entire surface of each master mask substrate by scanning the substrates all at once in the Y direction and stepping each master mask substrate in the X direction at once. A method is obtained.
[0018]
According to the present invention, it is further possible to obtain the mask making method in which the space between the lens closest to the substrate mask and the mask substrate among the plurality of lenses constituting the reduction projection optical system is filled with liquid.
[0019]
Further, according to the present invention, when exposure is performed on the mask substrate by the reduction projection optical system so as to connect the patterns by the plurality of master masks, the pixels drawn by the mirror device projection area in each master mask The above-mentioned mask making method is obtained in which exposure is performed so that the most extreme lines of the lines are shared with each other.
[0020]
Further, according to the present invention, a plurality of pattern projection devices for creating a plurality of master masks by drawing a pattern on a plurality of master mask substrates in a batch and reducing the plurality of master masks It possesses a reduced projection optical system for creating a mask a pattern is drawn on the mask substrate by projecting, wherein each pattern projection apparatus, as a two-dimensional array-like light control element, a plurality of micromirrors are two Dimensionally arranged digital micromirror device and a plurality of microlenses arranged two-dimensionally corresponding to the plurality of micromirrors so as to pass laser beams reflected by the plurality of micromirrors in the digital micromirror device, respectively mask preparation apparatus characterized by having a micro lens array consisting obtain .
[0022]
Further, according to the present invention, there is obtained the mask creating apparatus in which the mirror device projection area by the at least one pattern projecting apparatus is arranged obliquely with respect to the scanning direction on the master mask substrate.
[0023]
Furthermore, according to the present invention, each mirror device projection area by all plurality of said pattern projection apparatus, the mask generating device which is arranged obliquely with respect to the scanning direction of the master mask substrate is obtained.
[0024]
Furthermore, according to the present invention, a plurality of master mask substrates are continuously placed, and each master mask substrate has a one-way stage for transporting the master mask substrates in the one direction at a time. With the pattern projection apparatus that has finished drawing, it is possible to obtain the mask creating apparatus that performs drawing on the next master mask substrate continuously without any interval.
[0025]
According to the present invention, a plurality of pattern projection devices are provided for each of a plurality of master mask substrates, a plurality of master mask substrates are mounted, and each master mask substrate is collectively Y The same XY stage for scanning in the direction and stepping each master mask substrate in the X direction at once is created, and a plurality of master masks are created at once by drawing the entire surface of each master mask substrate. The said mask preparation apparatus is obtained.
[0026]
Further, according to the present invention, there is obtained the mask making apparatus in which a space between the lens closest to the substrate mask and the mask substrate among the plurality of lenses constituting the reduction projection optical system is filled with a liquid.
[0027]
According to the invention, the reduction projection optical system is drawn by the mirror device projection area in each master mask when exposing on the mask substrate so as to connect the patterns by the plurality of master masks. The mask creating apparatus for performing exposure so that the endmost lines of the lines of pixels are shared with each other can be obtained.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pattern projection apparatus 10 used in the mask creation method of the present invention. Referring to FIG. 1, a pattern projection apparatus 10 uses a mirror device 6 in which a plurality of micromirrors are arranged two-dimensionally as a two-dimensional array of light control elements.
[0030]
The laser light L1 traveling from each micromirror in the mirror device 6 passes through the microlens array 7 so that each beam is collected and enters a hole in the pinhole plate 8. The laser beam L2 emitted from the pinhole plate 8 passes through the lenses 9a and 9b, and as a result, a pattern is drawn as an aggregate of dots like the mirror device projection region 2 on the master mask substrate 1. That is, the lenses 9a and 9b constitute a projection optical system, and project an optical image on the pinhole plate 8 onto the master mask substrate 1.
[0031]
In the present invention, the mirror device projection area 2 is projected obliquely with respect to the master mask substrate 1 as shown in FIG. Thus, by scanning the mirror device projection area 2 in the scanning direction in the figure, it becomes possible to draw with many pixels at a time, and the scan width can be increased.
[0032]
As described above, in the pattern projection apparatus 10, since the pixels are reduced by the microlens array 7 when projecting onto the master mask substrate 1 by the micromirror in the mirror device 6, the projection optics configured by the lenses 9 a and 9 b. For the system, a particularly high reduction ratio is not necessary. Therefore, the pattern projection apparatus 10 can be made as small as 4 or 5 cm in diameter, and can be configured at a low price of around 1 million yen.
[0033]
As shown in FIG. 3, the mask creation method of the present invention is characterized in that a master mask is drawn using a plurality of pattern projection apparatuses 10a, 10b, and 10c as described above. The master mask substrates 11a, 11b, and 11c created by the above are used, and these are reduced and projected onto the mask substrate 13 by the reduction projection optical system 12, thereby drawing a mask. As described above, in order to draw a plurality of master masks, it is a major feature that a pattern projection apparatus using a mirror device or the like is used. Since the pattern projection apparatus is small and can be obtained at a low price, a large number It becomes possible to perform simultaneous parallel drawing on a single master mask. Therefore, the drawing time of all master masks does not increase.
[0034]
For example, when the size of the master mask is 16 times that of the mask, simultaneous parallel writing can be performed on each master mask substrate 21 using three pattern projection apparatuses 20 as shown in FIG. It is. FIG. 4 is a layout view seen from above. In this case, each master mask substrate 21 is placed on the same XY stage 22, and when scanning each master mask substrate 21 in the Y direction, the pattern projection device 20 draws only the scan width and steps in the X direction. Thus, the entire surface of each master mask substrate 21 is drawn.
[0035]
By the way, in the mask making method of the present invention shown in FIG. 3, the space between the reduction projection optical system 12 and the mask substrate 13 may be filled with a liquid such as pure water. According to this, the reduction projection optical system 12 becomes an optical system called an immersion optical system, and the resolution is improved. The resolution has an effect that the wavelength of exposure light is shortened to the same wavelength as that of exposure at a wavelength obtained by dividing the wavelength of the exposure light by the refractive index of the liquid at that wavelength.
[0036]
As for the immersion optical system, in a normal exposure target for exposing a semiconductor device, in order to increase the resolution, the space between the lens closest to the wafer in the reduction projection optical apparatus and the wafer is filled with pure water, This is a technique for shortening the actual exposure wavelength. For example, an apparatus that is applied to an exposure apparatus using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source (hereinafter referred to as an ArF exposure machine) is called an ArF immersion optical system. It is known as a method for improving the resolution of an ArF exposure machine that exposes a normal semiconductor chip. For example, it is shown in SEMICON Japan 2002, Technical programs for the semiconductor equipment and materials industries, Nos. 3-15 to 3-16. Yes.
[0037]
However, when the immersion optical system is applied to a normal exposure machine, there are the following problems. That is, in wafer exposure, it is necessary to move the wafer each time one chip is exposed, and the wafer is placed on a high-precision stage at high speed. This stage is usually an air levitation mechanism so that it can move at a particularly high speed. However, in order to apply the immersion optical system, it is necessary to make such a high-speed stage have a water-resistant structure, which is very difficult to realize.
[0038]
On the other hand, in the mask drawing method of the present invention, the mask is drawn by reducing and projecting the master mask by the reduction projection optical system, so that it is not necessary to move the mask substrate at high speed when drawing the mask pattern. Accordingly, it is not necessary to place the mask substrate on a high-speed stage or the like that floats on the air, so that it is easy to apply the immersion optical system.
[0039]
Further, as shown in FIG. 5A, by arranging eight pattern projectors 30, the master mask substrate 31 can be drawn in one scan. That is, the respective mirror device projection areas from the pattern projection devices 30 can be connected. However, as shown in FIG. 5A, every time the master mask substrate 31 is drawn, the scan of the length of the overscan 32 is wasted. Therefore, as shown in FIG. 5B, the overmask 32 is substantially over-scanned 32 by drawing on the one-way stage 33 continuously like the master masks 31a, 31b, 31c, 31d, and 31e. It is possible to reduce the useless drawing time due to the occurrence of only one time.
[0040]
By the way, as shown in FIG. 3, with regard to the joint exposure when the patterns from the respective master masks are joined on the mask substrate 13, the extreme end lines of the pixel lines drawn by the mirror device projection area are shared with each other. It is preferable to perform exposure.
[0041]
In addition, when creating a mask from a plurality of master masks as in the present invention, the master mask may be stored after the mask is completed, or chromium may be etched by etching to create the next mask. The pattern film such as may be removed and reused. By reusing, it is possible to reduce the production cost of the master mask.
[0042]
In addition, by storing the master mask, for example, a mask for an electron beam exposure apparatus (for example, LEEPL (Low Energy E-Beam Proximity Lithography)) in which the pellicle can not be used, or a mask for EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography) In this case, the mask can be remanufactured immediately when particles that cannot be removed or damage occurs.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, a pattern projection apparatus using a two-dimensional array of light control elements can generate a large amount of patterns instantaneously, and therefore can increase the pattern drawing speed. In addition, unlike normal EB, it is easy to reduce the size and cost, and it is easy to process a plurality of devices side by side, so that a plurality of images in a plurality of master masks can be drawn simultaneously. Therefore, the pattern drawing time for all the master masks can be shortened to be the same as the pattern drawing time for one master mask.
[0044]
An ordinary EB drawing apparatus is said to cost about 1.5 billion yen, and it is extremely difficult to draw a plurality of master masks at once by using a plurality of them.
[0045]
In addition, a digital micromirror device is used as a two-dimensional array of light control elements, and the laser light reflected by each micromirror in the digital micromirror device is passed through the microlens array, thereby projecting with a high reduction ratio. Since the lens is unnecessary, the pattern projection apparatus can be significantly reduced in size and price. Therefore, even if the number of master masks increases, it is easy in terms of money to arrange the pattern projection devices by the number of master masks, and the drawing time does not increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pattern projection apparatus used in a mask creation method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pattern drawing method by a pattern projection apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a mask creation method of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a mask creation method of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of pattern drawing by the pattern projection device used in the mask creating method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 11a, 11b, 11c, 21, 31a, 31b, 31c, 31d Master mask substrate 2 Mirror device projection area 6 Mirror device 7 Micro lens array 8 Pinhole plate 9a, 9b Lens 10a, 10b, 10c, 20, 30 pattern Projector 33 One-way stage L1, L2 Laser light

Claims (14)

パターン投影装置を複数台一括に用いて複数枚のマスターマスク基板にパターン描画して複数枚のマスターマスクを作成し、
縮小投影光学系を用いて前記複数枚のマスターマスクを縮小投影することによってマスク基板にパターン描画を行いマスクを作成するマスク作成方法であって、
前記パターン投影装置はそれぞれ、
二次元配列状の光制御素子としての、複数のマイクロミラーが二次元配列されて成るデジタルマイクロミラーデバイスと、
前記デジタルマイクロミラーデバイスにおける前記複数のマイクロミラーで反射するレーザ光をそれぞれ通すように該複数のマイクロミラーに対応して二次元配列された複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイとを有することを特徴とするマスク作成方法。
Create multiple master masks by drawing patterns on multiple master mask substrates using multiple pattern projection devices at once.
A mask creation method for creating a mask by drawing a pattern on a mask substrate by reducing and projecting the plurality of master masks using a reduction projection optical system ,
Each of the pattern projection devices is
A digital micromirror device in which a plurality of micromirrors are arranged two-dimensionally as a two-dimensional array of light control elements;
And a microlens array comprising a plurality of microlenses arranged two-dimensionally corresponding to the plurality of micromirrors so as to pass laser beams reflected by the plurality of micromirrors in the digital micromirror device, respectively. A mask creation method.
少なくとも1台の前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域を、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置する請求項1に記載のマスク作成方法。The mask creation method according to claim 1, wherein a mirror device projection region by at least one of the pattern projection devices is disposed obliquely with respect to the scanning direction on the master mask substrate. 複数台全て前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域をそれぞれ、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置する請求項に記載のマスク作成方法。 Each mirror device projection area by all plurality of said pattern projection apparatus, a mask generating method according to claim 2, disposed obliquely with respect to the scanning direction of the master mask substrate. 複数枚のマスターマスク基板を連続して一方向ステージ上に載置し、各マスターマスク基板を一括に当該一方向に搬送し、先のマスターマスク基板に対する描画が終了した前記パターン投影装置で次のマスターマスク基板に対する描画をインターバルを置かずに連続的に行う請求項1乃至のいずれかに記載のマスク作成方法。A plurality of master mask substrates are continuously placed on a one-way stage, and each master mask substrate is conveyed in the one direction at a time. mask making process according to any one of claims 1 to 3 carried out continuously without placing the interval drawing for the master mask substrate. 複数枚のマスターマスク基板のそれぞれに対して複数台ずつ前記複数のパターン投影装置を用い、
複数枚のマスターマスク基板を同一のXYステージ上に載置し、各マスターマスク基板を一括にY方向にスキャンし、かつ、各マスターマスク基板を一括にX方向にステップすることで、各マスターマスク基板の全面を描画して複数枚のマスターマスクを一括に作成する請求項1乃至のいずれかに記載のマスク作成方法。
Using the plurality of pattern projection devices, a plurality of units for each of a plurality of master mask substrates,
A plurality of master mask substrates are placed on the same XY stage, each master mask substrate is scanned in the Y direction at a time, and each master mask substrate is collectively stepped in the X direction so that each master mask is mask making process according to any one of claims 1 to 3 the entire surface of the substrate by drawing to create a plurality of master masks collectively.
前記縮小投影光学系を構成する複数のレンズのうちの最も該基板マスクに近いレンズと該マスク基板との間を液体で満たす請求項1乃至のいずれかに記載のマスク作成方法。The mask creation method according to any one of claims 1 to 5 , wherein a space between the lens closest to the substrate mask among the plurality of lenses constituting the reduction projection optical system and the mask substrate is filled with a liquid. 複数枚のマスターマスクによる各パターンを繋ぎ合わせるように前記縮小投影光学系によってマスク基板上で露光する際に、各マスターマスクにおける前記ミラーデバイス投影領域によって描画される画素から成るラインの最も端のラインを互いに共有するように露光する請求項1乃至のいずれかに記載のマスク作成方法。When exposure is performed on the mask substrate by the reduction projection optical system so as to connect the patterns formed by a plurality of master masks, the endmost line of the lines composed of pixels drawn by the mirror device projection area in each master mask mask a method as claimed in any one of claims 1 to 6 is exposed to the share with each other. 一括に用いて複数枚のマスターマスク基板にパターン描画して複数枚のマスターマスクを作成するための、複数台のパターン投影装置と、
前記複数枚のマスターマスクを縮小投影することによってマスク基板にパターン描画を行いマスクを作成するための縮小投影光学系とを有し、
前記パターン投影装置はそれぞれ、
二次元配列状の光制御素子としての、複数のマイクロミラーが二次元配列されて成るデジタルマイクロミラーデバイスと、
前記デジタルマイクロミラーデバイスにおける前記複数のマイクロミラーで反射するレーザ光をそれぞれ通すように該複数のマイクロミラーに対応して二次元配列された複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイとを有することを特徴とするマスク作成装置。
A plurality of pattern projection devices for creating a plurality of master masks by drawing a pattern on a plurality of master mask substrates using a batch,
Possess a reduced projection optical system for creating a mask a pattern is drawn on the mask substrate by reduction projection said plurality of master masks,
Each of the pattern projection devices is
A digital micromirror device in which a plurality of micromirrors are arranged two-dimensionally as a two-dimensional array of light control elements;
And a microlens array comprising a plurality of microlenses arranged two-dimensionally corresponding to the plurality of micromirrors so as to pass laser beams reflected by the plurality of micromirrors in the digital micromirror device, respectively. Mask making device.
少なくとも1台の前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域は、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置される請求項に記載のマスク作成装置。The mask creation apparatus according to claim 8 , wherein a mirror device projection area by at least one pattern projection apparatus is arranged obliquely with respect to a scanning direction on a master mask substrate. 複数台全て前記パターン投影装置によるミラーデバイス投影領域はそれぞれ、マスターマスク基板上のスキャン方向に対して斜めに配置される請求項に記載のマスク作成装置。 Each mirror device projection area by all plurality of said pattern projection apparatus, a mask generating apparatus according to claim 9 which is arranged obliquely with respect to the scanning direction of the master mask substrate. 複数枚のマスターマスク基板を連続して載置し、各マスターマスク基板を一括に当該一方向に搬送するための一方向ステージを有し、
先のマスターマスク基板に対する描画が終了した前記パターン投影装置で次のマスターマスク基板に対する描画をインターバルを置かずに連続的に行う請求項乃至10のいずれかに記載のマスク作成装置。
A plurality of master mask substrates are continuously placed, and each master mask substrate has a unidirectional stage for conveying the master mask substrates in one direction at a time,
Mask generating apparatus according to any of claims 8 to 10 carried out in the pattern projection device drawing for the previous master mask substrate is terminated without setting interval drawing for the next master mask substrate continuously.
複数枚のマスターマスク基板のそれぞれに対して複数台ずつ前記複数のパターン投影装置を有すると共に、
複数枚のマスターマスク基板を載置し、各マスターマスク基板を一括にY方向にスキャンし、かつ、各マスターマスク基板を一括にX方向にステップするための同一のXYステージを有し、
各マスターマスク基板の全面を描画することで複数枚のマスターマスクを一括に作成する請求項乃至10のいずれかに記載のマスク作成装置。
While having a plurality of the pattern projection device for each of a plurality of master mask substrates,
A plurality of master mask substrates are mounted, each master mask substrate is scanned in the Y direction at once, and the same XY stage for stepping each master mask substrate in the X direction is provided.
Mask generating apparatus according to any of claims 8 to 10 to create a plurality of master masks collectively by drawing the entire surface of the master mask substrate.
前記縮小投影光学系を構成する複数のレンズのうちの最も該基板マスクに近いレンズと該マスク基板との間を液体で満たされている請求項乃至12のいずれかに記載のマスク作成装置。Most substrate mask generating apparatus according to any of claims 8 to 12 is filled with the liquid between the lens and the said mask substrate close to the mask of a plurality of lenses constituting said reduction projection optical system. 前記縮小投影光学系は、複数枚のマスターマスクによる各パターンを繋ぎ合わせるようにマスク基板上で露光する際に、各マスターマスクにおける前記ミラーデバイス投影領域によって描画される画素から成るラインの最も端のラインを互いに共有するように露光する請求項乃至13のいずれかに記載のマスク作成装置。When the reduction projection optical system performs exposure on a mask substrate so as to connect patterns formed by a plurality of master masks, the reduction projection optical system forms the end of a line composed of pixels drawn by the mirror device projection area in each master mask. mask generating apparatus according to any of claims 8 to 13, the exposure to share the line with each other.
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