JP4502596B2 - Pattern drawing method and pattern drawing apparatus - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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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(four pass writing)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】
Proceedings of SPIE, 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、402 XY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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern drawing method and a pattern drawing apparatus applied to a mask drawing apparatus used for manufacturing a mask used in an exposure process at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit. The present invention also provides a pattern drawing method and a pattern drawing apparatus that can be applied to a maskless exposure apparatus that directly draws a circuit pattern on a wafer without using a mask.
[0002]
[Prior art]
In general, in an exposure process at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit, a circuit pattern is drawn on a resist-coated wafer using a mask (also referred to as a reticle) on which a circuit pattern is drawn (called pattern exposure). .) There is a need, and an apparatus for this purpose is called an exposure apparatus or an exposure machine.
[0003]
On the other hand, in order to manufacture a mask, it is necessary to provide a light-shielding chromium film or the like on the surface of a quartz plate or the like serving as a mask substrate so that exposure light passes in a pattern corresponding to a target circuit pattern. . The chromium film or the like is formed by pattern exposure, and an apparatus that performs the pattern exposure is called a mask drawing apparatus. As a mask drawing apparatus technique, electron beam drawing using an electron beam is generally used, and an apparatus for that purpose is called an electron beam drawing apparatus (hereinafter referred to as an EB drawing apparatus).
[0004]
However, in addition to the EB drawing device, the mask drawing device uses a laser beam in the ultraviolet region (hereinafter abbreviated as an ultraviolet laser beam) to draw a pattern (that is, pattern exposure to a mask substrate coated with a resist). An apparatus based on this technique (sometimes called a laser beam drawing apparatus) has also been commercialized. As a conventional example of the apparatus, a device in which a large number of micromirrors are arranged in a two-dimensional array (referred to as a digital micromirror device or the like, but hereinafter abbreviated as a mirror device) is used. The pattern is drawn on the mask substrate by controlling the reflected light in a pattern. This laser beam drawing apparatus is known to have a high processing speed because a part of the circuit pattern can be exposed at a time. This is shown in, for example, Non-Patent Document 1 or Patent Document 1.
[0005]
According to this, in a conventional laser beam drawing apparatus using a mirror device, a mirror device using about 1 million (about 500 × about 2000) micromirrors is used, and each micromirror has a size of about 16 microns. That's it. This is reduced and projected to a size of 1/160 on the mask substrate by a reduction projection optical system. As a result, the pattern corresponding to one micromirror is a 0.1 micron side, that is, a 100 nm square. However, when drawing a mask, the minimum design dimension is generally as small as 1 to 4 nm, which is called a minimum grid. Therefore, in order to realize a pattern shape far smaller than a mirror projection pattern having a side of 100 nm, the amount of light irradiated on the projected pattern is changed. For example, according to the above document, the minimum grid is made to correspond to 1.56 nm, which is 1/64 of 100 nm, by changing the light amount in 64 steps (using an intermediate light amount).
[0006]
As described above, in the conventional method using the intermediate light quantity and corresponding to the minimum grid having a size smaller than the reduced projection pattern of one micromirror, the deflection angle of each micromirror in the mirror device is controlled, and thus the projection is performed. The intensity of the laser beam is changed. In this regard, if exposure is performed so that the micromirror projected every 1.56 nm which is the minimum grid is moved (that is, scanning of the mask substrate), the scan speed is reduced to 1/64, and the number of scans Since the time is also increased by 64 times, the drawing time becomes extremely long as 64 × 64 = 4096 times. That is, using the intermediate light amount is indispensable for shortening the drawing time in the laser beam drawing apparatus.
[0007]
In addition, an excimer laser that performs a repetitive pulse operation of 2000 Hz is used for a laser device that is an ultraviolet light source in the conventional laser beam drawing apparatus, similarly to a normal exposure apparatus (generally called an excimer stepper). It is done. However, since the variation in pulse energy is large, the variation in energy is reduced by irradiating four pulses of laser light for exposure to the same pixel, which is called four-pass writing. Therefore, as the actual exposure processing speed, the projection image of the mirror device is moved at a repetition rate of 500 Hz (that is, 500 times per second).
[0008]
[Non-Patent Document 1]
Proceedings of SPIE, Vol.4186, PP.16-21
[0009]
[Patent Document 1]
U.S. Patent 6,428,940
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method of controlling the mirror deflection angle in order to produce an intermediate light quantity, it is necessary to accurately control the voltage applied to each micromirror. However, in order to change the intermediate light amount to 64 steps as described above, it is necessary to control the voltage by finely dividing the voltage into 64 steps, and 0.0005 corresponding to the repetition rate of 2000 Hz of the excimer laser as the light source. It has been difficult to accurately control all the voltages of as many as one million micromirrors within at least a fraction of a short time in seconds. As a result, there are cases where the actually applied voltage does not have exactly 64 steps, and variation occurs, so that the amount of light can be substantially controlled by only a few steps.
[0011]
An object of the present invention is to provide a pattern drawing method and a pattern drawing apparatus that can use an intermediate light amount without being controlled using an intermediate value of a voltage applied to each micromirror.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the mirror device exposes the entire pattern projection area projected at a certain moment by overlapping a plurality of times. According to this, since it is possible to obtain gradations of light amounts corresponding to the number of times of overlapping, it is not necessary to perform intermediate value control of the deflection angle in each micromirror.
[0013]
In particular, by using a wavelength conversion solid-state laser, a microwave excitation excimer laser, or a copper vapor laser as a light source, a pulse operation can be performed at a high repetition rate of about 10,000 Hz in the ultraviolet region, as will be described later. The pattern generation speed with respect to can be increased to the number of frames of the mirror device itself. According to this, it is 20 times faster than 500 Hz in the case of an excimer laser used in a conventional laser beam drawing apparatus. Therefore, for example, even when reproducing 64 gradations equivalent to the conventional one without performing the intermediate value control of the deflection angle in each micromirror, the scan speed of the projection pattern is not limited to 1/64, but about 1/3.
[0014]
Further, if a mirror device having a frame number of about 30000 Hz is used and the laser of the light source is also operated at 30000 Hz, the intermediate value control of the deflection angle in each micromirror is not performed, and it is equivalent to the conventional laser beam drawing apparatus. Drawing speed can be obtained.
[0015]
That is, it is known that a wavelength conversion type solid-state laser can perform a pulse operation at a repetition rate up to about 1000 to 30000 Hz by an ultrasonic Q switch operation. On the other hand, it is also known that the number of repetitions can be freely set in a wide range of 100 to 100,000 Hz by repeatedly performing a pulse operation (but simple ON / OFF operation) of a microwave as a power source even in a microwave excitation excimer laser. Therefore, in the present invention, a wavelength conversion type solid laser or a microwave excitation excimer laser is used as the ultraviolet light source. On the other hand, a normal (that is, direct current pulse discharge type) excimer laser used as a light source of a conventional laser beam drawing apparatus has a repetition rate of usually only 100 to 1000 Hz, and is particularly developed as an exposure light source. Even in the high repetition type, the number of repetitions of about 4000 Hz is the limit.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 100 as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern drawing method by the pattern drawing apparatus 100.
[0018]
The pattern drawing apparatus 100 shown in FIG. 1 is roughly composed of a mask pattern projection unit 101, an XY stage 102, a mask pattern output apparatus 103, and a wavelength conversion type solid-state laser 104 that is an ultraviolet light source. The wavelength conversion type solid-state laser 104 uses the third harmonic of a YAG laser that performs a repetitive pulse operation at 10000 Hz, and a pulsed laser beam L1 having a wavelength of 355 nm is extracted. The laser light L1 enters the mask pattern projection unit 101, is reflected by the mirror 105, and enters the mirror device 106, which is a two-dimensional array of minute mirrors. The mirror device 106, here, 2048 × 512 (that is, about 1 million) micromirrors are arranged vertically and horizontally at a pitch of about 16 microns. In the mirror device 106, the deflection angle of each micromirror is controlled by the mask pattern data output device 103 at a frame rate of 10,000 Hz. In the present invention, however, the mirror device 106 is controlled only in two directions (that is, ON / OFF control). As a result, the laser beam L2 advances in the direction used for exposure. The laser light L2 travels through the lenses 107a and 107b and is transferred as a projection pattern 109 on the mask substrate 108. That is, the lenses 107a and 107b form a reduction projection optical system, and the surface of the mirror device 106 is reduced and projected onto the mask substrate 108 coated with the i-line resist. Further, the mask substrate 108 is placed on the XY stage 102, whereby the projection pattern 109 can be moved over the entire area of the mask substrate 108, and a pattern can be drawn on the entire surface of the mask substrate 108.
[0019]
In transferring the pattern on the mirror device 106 onto the mask substrate 108, the present invention uses a drawing method as shown in FIG. FIG. 2 shows, in time series, how the projection pattern 109 is moved in the X direction in FIG. In the pattern drawing apparatus 100, as described above, the pattern on the mirror device 106 is controlled with the number of frames of 10,000 Hz, so that a new pattern is projected onto the mask substrate 108 every 0.1 ms. 2 (a), (b), (c), (d), and (e), the positions of the projection pattern 109 at intervals of 0.1 ms (sequentially, 109a, 109b, 109c, 109d, 109e). That is, the pattern projected on the mask substrate 108 is moved by ¼ of the size of the projection pattern (width in the X direction) by the generation of the pulsed laser beam L1 every 0.1 ms. The projection pattern 109 is moved by moving the mask substrate 108 by the XY stage 102.
[0020]
As described above, in this embodiment, each projection pattern has a 3/4 area overlap between frames, so that the projection pattern overlaps the entire surface of the mask substrate 108 four times. Accordingly, four levels of gradation can be obtained. However, in the present embodiment, the case of four gradations is shown for ease of explanation, but in practice, it is preferable to perform about 50 gradations such that the areas of 49/50 overlap, for example, between frames. This is because the minimum grid can be reduced to about several nanometers.
[0021]
In this embodiment, since the number of repetitions of the wavelength conversion solid-state laser 104 that is a light source is 10,000 Hz, each generated pulse corresponds to each frame of the mirror device 106. Although it may be operated at a higher repetition rate, it is preferably an integer multiple of the number of frames of the mirror device 106. For example, when the wavelength conversion solid-state laser 104 is operated at 20000 Hz, it is only necessary to irradiate one frame of the mirror device 106 with two pulses of laser light. According to this, since a plurality of pulse lights are supplied to the same pattern, an adverse effect due to variations in pulse energy is mitigated (ie, averaged).
[0022]
Next, the movement in the Y direction of the projection pattern 109 in the pattern drawing method of the mask substrate 108 in the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows only the outline of the projection pattern 109 shown in FIG. 1 for each frame. However, as shown in FIG. 2, since the projection patterns overlap between the frames, in FIG. 3, the four consecutive projection patterns 109f, 109g, 109h, and 109i are drawn slightly shifted in the Y direction. Actually, it may be the same position in the Y direction. When one scan is completed in the X direction when projecting onto the enlargement mask 110, the process steps once in the Y direction and scans again in the X direction. As a result, as shown in FIG. 3A, the pattern projected next to the projection pattern 109f is the projection pattern 109j, and is slightly overlapped with the end of 109f.
[0023]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, the patterns to be projected next to the four projection patterns 109f, 109g, 109h, and 109i after one step may be projected so as to largely overlap. In other words, the projection patterns 109k, 109l, 109m, and 109n may be overlapped by 3/4. According to this, 3/4 overlap in the X direction and 3/4 overlap in the Y direction. As a result, when the entire surface of the mask substrate 108 is projected, the overlap occurs 16 times at all positions, resulting in 16 gradations. Can be issued. As described above, by overlapping in the two directions X and Y, abnormal exposure due to the stitching error after the step can be reduced.
[0024]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A pattern drawing apparatus 200 of the present invention shown in FIG. 4 includes a mask pattern projection unit 101, a mask pattern output apparatus 103, and an ultraviolet light source, which are the same components as the pattern drawing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. And a wavelength conversion type solid-state laser 104. However, instead of directly drawing a mask by the mask pattern projection unit 101, the intermediate mask 201 is drawn by a pattern, and this is masked on the mask substrate 204 placed on the XY stage 205 by the reduction projection optical system 202. An apparatus for forming the pattern 205. In this embodiment, the same mask pattern projection unit 101 as in the first embodiment is used and the drawing method as shown in FIG. 2 is used. As a result, the intermediate mask 201 is drawn at high speed. As a feature of the present embodiment, the mask pattern 205 that is actually transferred to the mask substrate 204 can be made dimensionally smaller than the intermediate mask 201 by about ¼. The configuration is suitable for.
[0025]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the pattern drawing apparatus 300 of the present invention has a configuration similar to that of the pattern drawing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. 1, but the wavelength conversion type solid-state laser device 304 used as a light source is a YAG laser. This is a device that generates the second harmonic. Therefore, the extracted laser beam L31 is a green laser beam having a wavelength of 532 nm. The laser beam L31 is reflected by the mirror 305, hits the mirror device 306, and the laser beam L32 used for exposure travels downward and enters the lens 307a. As a result, the laser beam L33 in the ultraviolet region having a wavelength of 266 nm, which is the second harmonic of the laser beam L31, is generated in order to condense on the wavelength conversion element 315. The laser beam L33 passes through the lenses 307b and 307c and strikes the projection pattern 309 of the mask substrate 312 coated with KrF resist. In the projection pattern 309, the pattern in the wavelength conversion element 315 is enlarged and projected, but the pattern of the mirror device 306 is reduced and projected in the wavelength conversion element 315. Therefore, the projection pattern 309 is a reduction projection of the pattern of the mirror device 306.
[0026]
As a feature of the present embodiment, there is an effect that the mirror device 306 is hardly deteriorated by using a laser device in the visible region as the wavelength conversion type solid-state laser device 304 which is a light source. That is, conventionally, as one of the problems of a laser beam drawing apparatus using a mirror device, the mirror device may be deteriorated in a short period of time by irradiation with ultraviolet laser light. On the other hand, in this embodiment, the mirror device 306 is hardly deteriorated.
[0027]
Incidentally, a copper vapor laser may be used in place of the wavelength conversion type solid-state laser device 304 which is the light source of the present embodiment. It is known that a copper vapor laser can generate laser light with a high average output at a wavelength of 510.6 nm with a high repetition rate of 5000 to 30000 Hz. Therefore, when this is used as a light source, the wavelength conversion element 315 can generate an ultraviolet laser beam L33 having a wavelength of 255.3 nm. Therefore, the mask substrate 312 coated with the KrF resist can be exposed more efficiently. That is, many KrF resists have the best characteristics at a wavelength of 248 nm of a KrF excimer laser, but the second harmonic of the copper vapor laser as in this example is more than the second harmonic of the YAG laser. This is because the wavelength is close to 248 nm.
[0028]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0029]
FIG. 6 is a configuration diagram of the pattern drawing apparatus 400 of the present invention as viewed from above.
[0030]
In the pattern drawing apparatus 400, two ultraviolet lasers are used as light sources, which are wavelength conversion type solid-state lasers 404a and 404b, respectively. Each of the wavelength conversion solid-state lasers 404a and 404b is configured to generate pulsed laser light having the same energy at a wavelength of 355 nm and a repetition rate of 10,000 Hz at the same timing by synchronous operation. The laser beam L41 extracted from the wavelength conversion type solid-state laser 404a is reflected by the mirror 405a and enters the beam splitter 410. On the other hand, the laser beam L42 extracted from the wavelength conversion solid-state laser 404b also enters the beam splitter 410. The beam splitter 410 has a reflectivity and a transmittance of approximately 50% with respect to 45-degree incidence of laser light having a wavelength of 355 nm. Therefore, both the laser beams L43 and L44 traveling from the beam splitter 410 have an average power. The laser beam L43 is supplied to the mask pattern projection unit 401a, and the laser beam L44 is reflected by the mirror 405b and then supplied to the mask pattern projection unit 401b. The structure of the mask pattern projection units 401a and 401b is the same as that of the mask pattern projection unit 101 of the first embodiment shown in FIG.
[0031]
On the other hand, the mask substrate 408 indicated by hatching drawn by the mask pattern projection units 401a and 401b is placed on the Y stage base 402a in the XY stage 402, and as indicated by an arrow 411, the mask substrate 408 is arranged in the Y direction. The scan moves. The Y stage base 402a is placed on the X stage base 402b and moves stepwise in the X direction as indicated by an arrow 412. That is, the entire surface of the mask substrate 408 can be drawn by the scanning movement of the Y stage base 402a and the step movement of the X stage base 402b.
[0032]
The feature of the present embodiment is that two pulse lasers (that is, wavelength conversion type solid-state lasers 404a and 404b) are used as an ultraviolet light source, and the extracted laser light is formed via a beam splitter (or half mirror). That is, two laser beams are used for exposure. As a result, since the pulse energy variation in the two pulse lasers can be averaged, the energy variation of the pulse laser light supplied to the two mask pattern projection units 401a and 401b is the wavelength conversion type solid-state laser 404a. , And the pulse energy variation of 404b is smaller. Therefore, more uniform exposure can be performed.
[0033]
In the present embodiment, two ultraviolet light sources and two mask pattern projection units are shown. However, the number of each may be larger, for example, both may be provided in units of four. In that case, three beam splitters are required, but this has the effect of further reducing pulse energy variations.
[0034]
Note that the pulse energy variation can be reduced because not only uniform exposure is possible, but conventionally, when the variation is large, multiple exposures are required, i.e., since multiple scans are performed at the same location, the total exposure time can be reduced. There is an effect that can solve the problem that the time is long.
[0035]
Next, two other embodiments relating to the pattern drawing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
FIG. 7 is a configuration diagram of the pattern drawing device 500 as viewed from above, and FIG. 8 is a configuration diagram of the pattern drawing device 600 as viewed from above. Both embodiments show the configuration in the case where a plurality of light sources are used as in the embodiment shown in FIG. 6. In FIG. 7, when three light sources are used, FIG. In particular, the present invention relates to a method for synthesizing laser beams. The stage for driving the mask substrates 508 and 608 is the same as in FIG. 6, and the mask pattern projection units 501a, 501b, 501c, 601a, 601b, 601c, and 601d have the same structure as in FIG. Therefore, it is omitted here.
[0037]
In the pattern drawing apparatus 500 shown in FIG. 7, three pulse laser apparatuses 504a, 504b, and 504c are used as light sources.
[0038]
These are preferably a wavelength conversion type solid-state laser or a wavelength conversion type copper vapor laser. The laser beams L51, L52, and L53 in the ultraviolet region extracted from the pulse laser devices 504a, 504b, and 504c travel along the dotted line in the drawing. The laser beam L51 is reflected by the mirror 505a, enters the beam splitter 510a having a reflectance of 50%, and is divided into transmission and reflection in half. The laser beam L51 transmitted through the beam splitter 510a is incident on the beam splitter 510b having a transmittance of about 66.7%. As a result, approximately 33.3% (= 50% × 66.7%) of the original energy of the laser beam L51 advances toward the laser beam L54.
[0039]
Further, 50% of the original energy of the laser beam L51 reflected by the beam splitter 510a is reflected by the mirror 505b and then enters the beam splitter 510c having a reflectivity of 50%. On the other hand, about 16.7% (= 50% × 33.3%) of the original energy of the laser beam L51 reflected from the beam splitter 510b also enters the beam splitter 510c. As a result, the laser beam L51 traveling from the beam splitter 510c as shown in the right laser beam L55 in the drawing becomes 33.3% (= 16.7% × 50% + 50% × 50%) of the original energy.
[0040]
From the above, in all of the laser beams L54, L55, and L56, the laser beam L51 is included in about 33.3%. Similarly, the laser beams L52 and L53 are also included in about 33.3%. As a result, each pulse energy in the laser beams L54, L55, and L56 becomes an average value of each pulse energy of the laser beams L51, L52, and L53, so that variations in pulse energy are reduced.
[0041]
Next, the configuration of the pattern drawing apparatus 600 shown in FIG. 8 will be described. The laser beams L61, L63, and L64 extracted from the four pulse laser devices 604a, 604b, 604c, and 604d used in the pattern drawing apparatus 600 are a large number of mirrors 605a to 605h and four beams as shown in the figure. Splitting and combining are repeated by the splitters 610a, 610b, 610c, and 610d, and four laser beams L65, L66, L67, and L68 are generated. In this embodiment, the four beam splitters 610a, 610b, 610c, and 610d all have a reflectivity of 50% (transmittance of 50%), and the laser beams L61, L62, L63, and L64 are beams twice. Since it is incident on the splitter, everything becomes 1/4 energy and is distributed to four beams. Accordingly, the four laser beams L65, L66, L67, and L68 all include the laser beams L61, L62, L63, and L64 only with the same energy, that is, are averaged. Therefore, the laser beams L61, L62 are averaged. , L63, and L64, each energy variation is reduced to less than half.
[0042]
By the way, as in the embodiments shown in FIGS. 6, 7, and 8, the beam splitter used for splitting and synthesizing a plurality of laser beams extracted from a plurality of pulse laser devices is the above-described embodiment. In the example, a type that is divided into reflection and transmission having a specific ratio is used without depending on the polarization direction of the incident laser light. However, for example, a type having a greatly different reflectance (or transmittance) with respect to the polarization direction of the laser light may be used as generally called a polarization beam splitter. In particular, in the case of a wavelength conversion type laser, the extracted laser light is often linearly polarized light. Therefore, it is possible to combine two beams into one by a polarizing beam splitter.
[0043]
According to this, since one laser beam can be generated from two pulse laser apparatuses, even when there is one mask pattern projection unit, it is possible to reduce pulse energy variations. Similarly, two laser beams can be supplied to two mask pattern projection units by four pulse laser devices.
[0044]
【The invention's effect】
According to the pattern drawing apparatus of the present invention, gradation can be obtained without performing fine voltage control on the mirror device, so that not only high-precision and high-speed drawing can be performed, but also intermediate light quantity can be generated accurately and without malfunction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pattern drawing / shading apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern drawing method according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of a pattern drawing method according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 400 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 500 according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a pattern drawing apparatus 600 according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300, 400, 500, 600 Pattern drawing apparatus
101 Mask pattern projection unit
102, 302, 402 XY stage
103 Mask pattern data output device
104, 304, 404a, 404b Wavelength conversion type solid-state laser
105 mirror
106,306 Mirror device
107a, 107b, 307a, 307b, 307c Lens
108, 204, 312, 408, 508, 608 Mask substrate
109, 109a, 109b, 109c, 109d, 109e, 109f, 109g, 109h, 109i, 109j, 109k, 109l, 109m, 109n, 309 Projection pattern
201 Intermediate mask
202 Reduction projection optical system
203 stages
205 Mask pattern
L1, L2, L31, L32, L33 Laser light

Claims (6)

二次元に配列された微小ミラーを含み、所定のフレーム速度でパターンが制御されるミラーデバイスに、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、前記光源として、前記ミラーデバイスのフレーム速度と同等以上の繰り返し数でパルス動作を行ない、前記ミラーデバイスに露光光を供給するレーザを用意し、前記レーザにより、前記繰り返し数パルス動作を行なうことによりレーザ光を前記ミラーデバイスに照射する一方、前記ミラーデバイスの微小ミラーを前記所定のフレーム速度でオンオフ制御して、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、所望の階調数に応じて定められた複数回だけ、オーバーラップさせて露光し、これによって、前記微小ミラーのオンオフ制御によって前記階調数に応じた中間光量を実現できることを特徴とするパターン描画方法。Exposure light from a light source is incident on a mirror device that includes two-dimensionally arranged micromirrors and the pattern is controlled at a predetermined frame rate, and a pattern is formed on the substrate using a projection pattern output from the mirror device. In the pattern drawing method for drawing, a pulse operation is performed as the light source at a repetition number equal to or higher than the frame speed of the mirror device, and a laser for supplying exposure light to the mirror device is prepared. By irradiating the mirror device with laser light by performing pulse operation with a number , the micro mirror of the mirror device is controlled to be turned on / off at the predetermined frame speed to directly or reduce the projection pattern output from the mirror device. the projection to substantially the entire surface of the pattern projection region on the substrate, optionally A plurality of times determined in accordance with the number of gradations, and exposed by overlap whereby, pattern exposure method, characterized in that can realize an intermediate light amount corresponding to the number of the gradation by the on-off control of the micromirrors . 前記光源として、前記光源におけるパルス動作の前記繰り返し数が前記ミラーデバイスのフレーム速度の整数倍である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。  2. The pattern according to claim 1, wherein the light source is a wavelength conversion solid-state laser or a microwave-excited excimer laser in which the number of repetitions of the pulse operation in the light source is an integral multiple of the frame speed of the mirror device. Drawing method. 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。  2. The pattern drawing method according to claim 1, wherein a second harmonic of a solid laser or a copper vapor laser is used as the light source, and the projection light is wavelength-converted and projected onto the substrate. 二次元に配列された微小ミラーを含み、所定のフレーム速度で前記微小ミラーをオンオフ制御することにより、パターンが制御されるミラーデバイスと、前記ミラーデバイスのフレーム速度と同等以上の繰り返し数でパルス動作を行なうことにより、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、所望の階調数に応じて定められた複数回だけ、オーバーラップさせて露光する制御手段とを含み、これによって、前記微小ミラーのオンオフ制御によって前記階調数に応じた中間光量を実現できることを特徴とするパターン描画装置。A mirror device that includes two-dimensionally arranged micromirrors and that controls the on / off of the micromirrors at a predetermined frame rate, and a pulse operation with a repetition rate equal to or greater than the frame rate of the mirror devices. By using a light source for supplying exposure light to the mirror device, a mask pattern drawing substrate, a moving mechanism for moving the substrate in the X and Y directions, and a projection pattern output from the mirror device. and means for projecting directly or shrink the substrate, the projection pattern on the substantially entire surface of the pattern projection region on the substrate, a plurality of times defined in accordance with the desired number of gradations, thereby overlapping look including a controller for exposure, thereby, an intermediate amount of light corresponding to the number of the gradation by the on-off control of the micromirrors Pattern writing apparatus characterized by be present. 前記光源として、前記光源におけるパルス動作の前記繰り返し数が前記ミラーデバイスのフレーム速度の整数倍である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ことを特徴とする前記請求項4のパターン描画装置。As the light source, the pattern of claim 4, wherein the number of repetitions of the pulse operation in the light source using frame rate of the wavelength-conversion solid-state laser or microwave excitation excimer laser is an integer multiple of said mirror device Drawing device. 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。  5. The pattern writing apparatus according to claim 4, further comprising a wavelength conversion element that uses a second harmonic of a solid-state laser or a copper vapor laser as the light source and converts the wavelength of the projection light.
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