(57)【要約】【課題】従来装置では、マスク基板上に投影されるミラーデバイスのパターンを多数回スキャン、及びステップすることでマスク基板全面を描画していたため、ステップする際に、隣接する描画パターンとの繋ぎ合わせ露光が必要であるが、その際の繋ぎ合わせ精度が厳しく、パターンがつながらないことがあった。【解決手段】約１５ｍｍの幅のミラーデバイスが投影されるミラーデバイス投影領域２に示されたパターンは、マイクロレンズアレイによって小さなスポットに集光され、マスク基板１上に投影される。これにより、ミラーデバイス投影領域２の全体の大きさは、ミラーデバイスと同程度に大きくできる。一方、パターン投影装置３の外周は約４５ｍｍになっているため、マスク基板１を、パターン投影装置３が複数台程度重なるようにスキャンさせることによって、隣接した２台のパターン投影装置３からの隣接した２本の露光領域４をつなげることが可能になる。【選択図】    図１
2004287082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元配列状の光制御素子とマイクロレンズアレイを用いたパターン投影装置を複数セット含み、隣接するパターン投影装置からマスク基板に投影される２個のパターンによる露光領域がつながるように、前記マスク基板を移動させることを特徴とするマスク描画装置。
【請求項２】
二次元配列状の光制御素子とマイクロレンズアレイとを用いたパターン投影装置複数セットと、少なくとも一方向に移動可能なマスク基板保持手段とを含み、前記複数セットのパターン投影装置は、これらパターン投射装置の複数の出力光束が前記一方向から見たときに離隔せずに１本の光束として見えるように配置されていることを特徴とするマスク描画装置。
【請求項３】
二次元配列状の光制御素子とマイクロレンズアレイとを用いたパターン投影装置複数セットと、少なくとも一方向に移動可能なマスク基板保持手段とを含み、前記複数のパターン投影装置は、これらパターン投射装置の複数の出力光束が前記マスク基板に形成する複数の露光領域が、前記マスク基板の前記一方向への移動が完了した時点で前記マスク基板上の異なる空間的部分に隔離部分無しに形成されるように配置されていることを特徴とするマスク描画装置。
【発明の詳細な説明】
【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工程におけるマスクの描画装置に関する。
【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（レチクルと呼ばれることもある。）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、そのパターン状に描画して露光する一般的な手法は、電子ビームを用いた電子ビーム描画である。これは電子ビーム直接描画と呼ばれるように、細く絞った電子ビームをパターンに沿って描画するものであり、装置としては通常ＥＢ描画装置と呼ばれている。
【０００３】
ただし、マスク製造装置には、ＥＢ描画装置ではなく、紫外域のレーザ光（以下、紫外レーザ光と略す。）を用いてパターン描画（すなわちレジストが塗布されたマスク基板に対して、パターン状に露光）する手法に基づく装置（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。この装置には構成的に２通りあり、１つには、１本あるいは複数本に分割された紫外レーザ光をマスク基板にパターン描画するものである。また、もう１つの構成としては、微小なミラーを二次元配列状に多数並べた反射鏡表示素子（デジタルマイクロミラーなどと呼ばれるミラーデバイス）を用いて、これに紫外レーザ光を照射し、反射光をパターン的に制御して、マスク基板上にパターン描画するものである。このレーザビーム描画装置では、回路パターンの中の一部のパターンを一括して露光できることから、処理速度が速い特徴があることが知られている。なお、これに関しては、例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ２００１年７月号、第１４０〜１４２頁において示されている。
【０００４】
これによると、ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置では、１００万個（例えば２次元的に５００×２０００個）のオーダー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ため、このミラーデバイスの寸法は、およそ８×３２ｍｍとなる。一方、マスクに描画するパターンの最小線幅を、例えば、０．１ミクロンとするならば、投影されるミラーデバイスの１個のマイクロミラーの寸法が、この最小線幅に等しいように、ミラーデバイスを縮小投影する必要があり、この場合は１／１６０もの高い縮小投影倍率となる。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ２００１年７月号、第１４０〜１４２頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザビーム描画装置のように、高い縮小率でマスク基板上にミラーデバイスを投影する構成では、図５に示したように、マスク基板上でのミラーデバイスの投影寸法は、０．０５×０．２ｍｍと小さくなることから、マスク基板の全面を描画するには、その小さなパターンをスキャン、及び、ステップしていく必要がある。例えば、一般の６インチマスク（描画エリアとしては、長辺１５２ｍｍ、短辺１００ｍｍ）を描画するには、ミラーデバイスの短辺方向をスキャンすると、スキャン回数が７６０（＝１５２／０．２）にも達する（すなわち７６０回ステップする）。なお、図５では、判りやすいように、投影されるパターンをスキャンするように描かれているが、実際には投影されるパターンは固定されており、マスク基板をスキャンしている。
【０００７】
これによると、スキャンの隣り合う領域では、短辺である１００ｍｍの長さに亘る繋ぎ合わせ露光が必要となるが、これを精度良く行うことが困難であった。すなわち、一般にマスクのパターンの位置精度は、マスク上で１０ｎｍ以下であり、最小線幅の１／１０以下と小さい。したがって、繋ぎ合わせ露光において、誤差を１／１０以下にするには、１ｎｍ以下の位置精度が要求されるが、ステージでこのような高い精度でステップを行うことはほとんど不可能であった。
【０００８】
以上のように、従来のレーザビーム描画装置では、１００ｍｍ程度の長い領域を極めて高い精度で繋ぎ合わせる露光が必要であり、繋ぎ合わせ部でパターンが乱れることがあった。本発明の目的は、繋ぎ合わせ精度を飛躍的に向上させることができるマスクの描画装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、ミラーデバイスなどの二次元配列状の光制御素子とマイクロレンズアレイを用いたパターン投影装置が複数台備えられる。これによると、二次元配列状の光制御素子から進む多数本の光をマイクロレンズアレイに通すことで、マスク基板上に微小なスポットとして投影できるため、マスク基板上に投影されるミラーデバイスの寸法を小さくせずに済む。すなわち、高い縮小率で投影する必要がないことから、ミラーデバイス投影寸法を、パターン投影装置の幅あるいは外径の数分の１程度まで大きくできる。これによって、隣接するパターン投影装置から投影される２つのパターンによる露光領域がつながるように、マスク基板をスキャンさせることが容易になる。したがって、マスク基板を１回スキャンさせるだけで、マスク全面を描画できる。したがって、従来のようにマスク基板をステップする際に生じる繋ぎ合わせ誤差が発生しない。
【００１０】
【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。
【００１１】
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の実施例としてのマスク描画装置１００による描画の説明図であり、図２は、マスク描画装置１００に含まれる１セットのパターン投影装置３の構成図である。描画対象であるマスク基板１に対して、二次元配列状の光制御素子であるミラーデバイス６のパターンがミラーデバイス投影領域２に光束となって投影される。ミラーデバイス６は、ここでは１５×１２ｍｍとなっており、１０００×８００個のマイクロミラー７が並んでいる。すなわち、各マイクロミラーは１５ミクロンピッチで縦横に並んでいる。
【００１２】
ミラーデバイス投影領域２に示されたパターンは、以下に説明するように、微小な点の集合体になっている。すなわち、図２に示したように、円筒状のボディーで覆われたパターン投影装置３では、ミラーデバイス６から進むレーザ光Ｌ１が、マイクロレンズアレイ８を通って小さなスポットに集光され、ピンホール板９の穴を出射するレーザ光Ｌ２がレンズ１０ａと１０ｂとを通過して、マスク基板１上に投影される。レンズ１０ａと１０ｂは、１対１の投影光学系となっており、ピンホール９の位置の光の像をマスク基板１上に等倍で投影するようになっている。以上より、ミラーデバイス投影領域２は、小さな光の点が二次元配列状に集まったものになるが、その全体の大きさは、ミラーデバイス６と同じになり、従来のレーザビーム描画装置による投影パターンのように、１ｍｍ以下に小さくする必要がない。なお、図２では、判りやすいように、ミラーデバイス６にはマイクロミラーが６個描かれているが、実際には前述したように８０万個である。
【００１３】
図１では、円筒状のボディーで覆われたパターン投影装置３の外周を３’示したが、この円筒の外径は、当然のことながら、内装されたミラーデバイス６の寸法よりも大きく、ここでは外径約４５ｍｍになっている。したがって、ミラーデバイス６の矩形サイズの長手方向である１５ｍｍの３倍である。つまり、もしも各パターン投影装置３を複数台並べて、基板を平行にスキャンさせると、１５ｍｍの幅で４５ｍｍ間隔に描画できるが、最低３回スキャンしないと、全面を描画できない。
【００１４】
そこで、本発明では、マスク基板１を、パターン投影装置３が複数台程度重なるように移動させたものである。すなわち、移動方向５の方向にマスク基板１をスキャンさせることによって、隣接した２台のパターン投影装置３からの隣接した２本の光束による露光領域４をつなげることが可能になる。これにより、マスク基板１を１回スキャンすることで、マスク基板１の全面を描画できる。ただし、図１における露光領域４は矢印で示してあり、マスク基板１の外側にも示されているが、実際には、ミラーデバイス投影領域の直下にマスク基板１が移動してから、露光を始めればよい。
【００１５】
ここで、パターン投影装置３を３台用いてマスク基板１を描画する場合の従来の描画手法と本発明の描画手法に関して、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は従来手法であり、マスク基板１の移動方向に対して、パターン投影装置３からの光束は重ならない。その結果、マスク基板１の１回のスキャンでは、３本の露光領域４が離散的に形成される。これに対して、（ｂ）に示したように、マスク基板１を移動方向５のように斜めにスキャンさせると、３本の光束は一部が重なり、それによる露光領域４は接合するため、１回のスキャンで広い幅で露光できる。また、（ｃ）に示した例では、ミラーデバイス投影領域２がパターン投影装置３の外周３’の１／２と大きい場合であり、この場合は、マスク基板５の移動方向に対して、２セットのパターン投影装置３からの２本の光束が重なるようになり、その結果、３本の露光領域４は接合する。
【００１６】
以上のように、本発明では、パターン投影装置の配置とマスク基板の移動方向の両方を考慮することで、１回のスキャンで広い範囲を描画できることが特徴である。
【００１７】
なお、図１に示した実施例におけるマスク描画装置１００では、パターン投影装置３を１５台用いて、これらを密接させて並べているが、これらは、ゼロデュアやインバー等の低熱膨張率の材質から成る治具（ただし図示せず。）で固定するのが好ましい。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施例を図４を用いて説明する。図４は、図１に示した第１実施例よりも大きなマスク基板１１を描画するためのマスク描画装置２００による描画の説明図である。マスク描画装置２００には、第１実施例と同様のパターン投影装置３が図のように３段に多数並んでおり、それらは低熱膨張率の材質からなる治具でしっかりと固定されている。ミラーデバイス投影領域２の幅は１５ｍｍであり、パターン投影装置３の外径は４５ｍｍであるため、図のように３段に並べることで、各露光領域４が接合する。
【００１９】
本実施例の特徴としては、描画するマスク基板１１が大きいため、図のように３段に並べた際に、マスク基板１１から最も離れるパターン投影装置３が露光せずにスキャンする距離が、マスク基板１１の幅（図４では縦方向の長さ）に比べて小さいため、マスク基板１１の全体を描画する時間が、単にマスク基板１１の幅をスキャン速度で割った時間に比べて、大きく増大することはない。それよりも、従来のレーザビーム描画装置のように、マスク基板をステップさせる必要がないことから、多数のステップに掛かる時間が節約できるため、マスク描画時間も短縮できる。
【００２０】
ところで、図２に示したように、本発明で用いられるパターン投影装置３には、マイクロレンズアレイ８を用いて、ミラーデバイス投影領域２を微小スポットの集合体を形成することが１つの構成要素であり、これによって、ミラーデバイス投影領域２自体の大きさを、パターン投影装置３の外周や幅に比べて、１／２〜１／３程度まで大きくできる。
【００２１】
ここで、もしも従来のレーザビーム描画装置のように、マイクロミラーアレイを用いずに、ミラーデバイスを単に縮小する構成では、前述したように、１／１６０程度の高い縮小率にする必要があるため、図６に示した説明図のように、ミラーデバイス投影領域２自体が小さくなる。その場合でも、隣り合うパターン投影装置３が重なるようにマスク基板１を移動方向５の方向にスキャンすれば、各露光領域４を接続させることができる。
【００２２】
ところが、マスク基板１の移動方向５に関して重ねるパターン投影装置３の台数が増大することから、マスク基板１の全面の描画に必要なスキャン距離が増大してしまい、描画時間が長くなる。しかも、大量の数のパターン投影装置３が必要になってしまう。すなわち、図では、ミラーデバイス投影領域２がパターン投影装置３の外周３’の１／８で描かれているが、その結果、パターン投影装置３の外周３’と同じ幅を露光するだけでも、８台のパターン投影装置３が必要になってしまう。
【００２３】
以上より、本発明のマスク描画装置では、特にマイクロレンズアレイを用いたことで、パターン投影装置の台数が膨大にならずに、また、マスク基板に対して、余分なスキャンをあまり行うことなく、マスク全面を露光できるようになっている。
【００２４】
なお、本発明で１セットまたは１台のマスク描画装置３と言っているのは、ミラーデバイスから進むレーザ光が、マイクロレンズアレイを通って小さなスポットに集光されレンズ１０ａと１０ｂとを経て投影される部分を言うのであり、これらの部分１セットがボディーによって個別にケーシングされていても、複数セットがまとめて１つのボティーにケーシングされていても、どちらでも差し支えない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のマスク描画装置によると、マスク基板のスキャンを１回でマスク全面を描画することが可能になったため、繋ぎ合わせ露光が極めて正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるパターン投影装置３の構成図である。
【図３】従来手法と本発明の手法を示した説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の説明図である。
【図５】従来装置による描画の説明図である。
【図６】従来装置による描画の説明図である。
【符号の説明】
１、１１    マスク基板
２    ミラーデバイス投影領域
３    パターン投影装置
３’    パターン投影装置３の外周を示す線
４    露光領域
５    マスク基板１の移動方向
６    ミラーデバイス
７    マイクロミラー
８    マイクロレンズアレイ
９    ピンホール板
１０ａ、１０ｂ    レンズ
１００、２００    マスク描画装置
Ｌ１、Ｌ２    レーザ光
【図１】
2004287082.tif 000003
【図２】
2004287082.tif 000004
【図３】
2004287082.tif 000005
【図４】
2004287082.tif 000006
【図５】
2004287082.tif 000007
【図６】
2004287082.tif 000008