(57)【要約】【課題】従来装置では、用いられる二次元配列微小ミラーが紫外レーザ光によってダメージを受けることがなど問題であった。【解決手段】マスク作成装置１００において用いられる二次元配列微小ミラー１０６では、ミラー面に（１１１）配向のアルミが用いられる。【選択図】      図１
2004245905.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を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、面方位が実質的に（１１１）に配向されたアルミニウムを少なくとも表面に有する二次元配列微小ミラーを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項２】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、Ａｌ２Ｏ３から成る膜を表面に付けたアルミニウムをミラー面とする二次元配列微小ミラーを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項３】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記光制御素子は二次元配列状の自発光素子からなり、さらに前記自発光素子を水冷する冷却手段を有することを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項４】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記マスクのパターン描画に用いる露光光源としてフッ素レーザを用い、かつ前記第１のマスクパターン投影装置あるいは前記縮小投影光学装置を、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープの石英から成るレンズとの組み合わせによる色消しレンズで構成することを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項５】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、中心発光波長が３２０ｎｍ乃至４２０ｎｍの有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項６】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、前記二次元配列状の光制御素子として、紫外光領域で発光するプラズマディスプレイデバイスを用い、前記紫外光を第一のマスクパターン形成に用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項７】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、マスク描画時に、前記縮小投影光学装置における最もマスク基板に近いレンズと、マスク基板との間を液体で満たすことを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項８】
前記液体において、溶存酸素脱気され、かつ少なくともマスク基板が前記液体で満たされた部分が密閉されていることを特徴とする前記請求項７の半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項９】
前記液体に接する空間を満たす気体中に含まれるガスと同じ種類のガスの内、少なくとも一種類のガスに関して、前記液体中における前記ガスの溶存濃度が飽和溶解度以下にされていることを特徴とする前記請求項７の半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項１０】
前記縮小投影光学装置を石英レンズのみによる単色レンズで構成することを特徴とする前記請求項５の半導体製造用マスク作成装置。
【請求項１１】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子として二次元配列状の微小ミラーを用いて、かつ紫外光源として固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムを用いることを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項１２】
二次元配列状の光制御素子を用いたマスクパターン投影装置と縮小投影光学装置とを含み、前記光制御素子をマスクパターンデータによって制御することによって前記マスクパターン投影装置から第１のマスクパターンを出力させ、この第１のマスクパターンを前記縮小投影光学装置に入力して縮小された第２のマスクパターンを形成する半導体装置製造用マスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子として二次元配列状の微小ミラーを用い、かつ前記微小ミラーを不活性ガスまたは水素ガスで空冷する手段を備えたことを特徴とする半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項１３】
前記冷却手段に０℃を超え７℃以下の脱気した還元性成分を含む冷却水を導入することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置製造用マスク作成装置。
【請求項１４】
マスクパターンを投影光学装置によって半導体基板上に投影する半導体装置製造用露光装置において、前記投影光学装置の最終投光手段と前記半導体基板との間に純水を層流状に流通させ、前記純水として気泡が除去されかつ酸素が除去されたものを用い、かつ前記純水は密閉部分を流通することを特徴とする半導体装置製造用露光装置。
【請求項１５】
前記純水には不活性ガスが飽和溶解度以下の濃度で溶存していることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置製造用露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の製造時の露光工程で用いられるマスクの作成装置に関する。また、マスクの対象としては、紫外線やＸ線を露光光源とした光リソグラフィ用のフォトマスクでも良いし、電子ビーム用の等倍マスクでもよい。
【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描画装置と呼ばれている。
【０００３】
また、一般の紫外光による露光装置では、製造する半導体チップの回路パターンの大きさの４倍から５倍の大きさのマスクが用いられているのに対して、半導体チップの回路パターンと同じ大きさのマスク（以下、等倍マスクと呼ぶ。）を用いる露光方法もある。これは等倍露光と呼ばれ、例えば、ＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅ−Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙの頭文字である）や等倍Ｘ線露光などがある。ウエハの直上に等倍マスクを配置し、マスクの上から、ＬＥＥＰＬでは電子ビームを、等倍Ｘ線露光ではＸ線を照射することで露光する露光技術のことである。
【０００４】
一方、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（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）する手法に基づくものも（レーザビーム描画装置と呼ばれることがある。）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。
【０００５】
ところで、前記二次元配列微小ミラーを用いたレーザビーム描画装置において、一括して露光できる部分パターンを露光してから、隣の部分パターンを露光する際に、マスク基板を移動させる必要があるが、その移動精度を高めることが困難であり、微細化に対応できないことが問題であった。特に、等倍マスクを描画しようとすると、マスク基板の移動精度は、上記最小線幅の１／１０以下の０．００７μｍとなり、この精度で瞬時にステージ移動させることはほとんど不可能である。したがって、等倍マスクに対しては、高速で描画できるマスク描画装置がないことが問題であった。
【０００６】
これに対して、特願２００３−１８９６０において提案されたマスク作成方法、及びマスク作成装置においては、以上に述べた従来の問題点を解決するために、特に等倍マスクを短時間で高精度に製作できるマスク作成方法、及びマスク作成装置を提供するものであった。その装置構成としては、二次元配列状の光制御素子と縮小投影光学装置を用いたものであり、二次元配列状の光制御素子で形成、投影される拡大マスクパターンを、縮小投影光学装置によってマスク基板上に縮小投影しながらパターン露光するものであった。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ２００１年７月号、第１４０〜１４２頁
【０００８】
【特許文献１】
特願２００３−１８９６０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記マスク作成装置において、これを構成する二次元配列状の光制御素子における以下の問題点があることが判明した。すなわち、二次元配列状の光制御素子として二次元配列微小ミラーを用いた場合、これに照射される紫外域のレーザ光によって、ミラー表面が次第にダメージを生じることがあった。
【００１０】
なお、一般に、アルミミラーの保護膜としてフッ化マグネシウムがコーティングされる場合がある。ところが、本発明におけるマスク作成装置では、マスク基板へのパターン転写における解像度を上げるために、レーザ光の波長を短くすると、フッ化マグネシウムがコーティングされたアルミミラーの反射率が急激に減少することが問題になる。例えば、波長２００ｎｍにおいて、アルミのみの反射率は約８７％であるのに対して、フッ化マグネシウムがコーティングされたアルミミラーでは７０％以下に低下する場合がある。したがって、紫外レーザ光に対して耐久性があり、しかも高い反射率を有するアルミミラーからなる二次元配列微小ミラーが利用できないことが問題であった。
【００１１】
さらにまた、前記紫外域のレーザ光を発生させるレーザとしてフッ素レーザを用いた場合、前記マスク作成装置を構成する縮小投影光学装置としては、フッ化カルシウムのみから成る単色レンズを用いていた。その理由としては、波長１５７ｎｍの真空紫外領域において１ｃｍ当たり９０％以上の高い透過率を有し、しかも吸水性や複屈折性が無い安定した光学材料としては、フッ化カルシウムに限られるからである。これはフッ素レーザ（以下、Ｆ２レーザと示す。）を用いた半導体チップの露光装置（以下、Ｆ２露光機と呼ぶ。）の光学系として広く知られている構成である。ところが、単色レンズを用いると、色収差を抑制するためにＦ２レーザを波長幅０．１ｐｍ以下程度まで狭帯域化する必要が生じるが、Ｆ２レーザを狭帯域化させることが比較的困難であり、高価な狭帯域化素子を用いたり、波長安定化機構を備えたりする必要が生じ、Ｆ２レーザが複雑化して高価になることも問題であった。
【００１２】
さらにまた、二次元配列状の光制御素子において自発光素子を用いる方法及び装置においては、一般に用いられている有機ＥＬ素子や、プラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰと示す。）を利用するならば、図１０、及び図１３に示したそれらの発光スペクトルから判るように、光の三原色で最も短波長である青色で発光する材料に関しても、波長４００ｎｍ以下の成分はほとんど含まれないことが問題であった。元来これらの自発光素子における最も短い波長である青色成分は、人間の目で青く感じる波長４６０〜４７０ｎｍを中心に発光することが望ましいため、その中心波長より約５０ｎｍ以上離れた短波長側では、光強度的にほとんど無くなってしまう。ところが、本発明のように紫外光の露光によってマスクパターンを描画するにはレジストが必要になるが、波長３６５ｎｍのｉ線において最適化されているｉ線レジストでは、波長４５０ｎｍ以上になると、露光前後の透過率差が小さくなり過ぎることから、利用することは困難であった。なお、二次元配列微小ミラーを用いた本発明のマスク作成装置に、波長３６５ｎｍで発光する水銀ランプを用いることは以下の理由から困難であった。水銀ランプからの発光はレーザ光とは異なり、平行なビームを作り出すことが困難であり、しかも二次元配列微小ミラーの一般的なサイズである１〜２ｃｍの幅の細い平行ビームに効率良く変形することが極めて困難であるからである。したがってｉ線レジストを利用するためには、上記の提案されたマスク作成装置には改良が必要であった。
【００１３】
本発明の目的は、紫外域のレーザ光に対してダメージが生じにくい二次元配列微小ミラーを有するマスク作成装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、露光光源としてフッ素レーザを用いた場合に、該フッ素レーザの構成を簡略化できるマスク作成装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の更に他の目的は、ｉ線レジストなどの既存の露光用レジストが利用できる自発光素子によるマスク作成装置を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、高い解像性能を有するマスク作成装置を提供することにある。
【００１７】
【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、前記二次元配列状の光制御素子として、通常のアルミから成る微小ミラーを有する二次元配列微小ミラーではなく、面方位を実質的に（１１１）に配向したアルミニウム（以下、「（１１１）配向のアルミ」という。）を用いた二次元配列微小ミラーを用いたものである。これによると、（１１１）配向のアルミを用いた二次元配列微小ミラーを用いることで、反射率が数パーセントも向上することが、我々の実験から判明した。そこでこれを用いることで、アルミのミラー面で吸収される紫外光が減少するため、アルミの温度上昇が減少し、結果的に、溶融や蒸発が抑制されることから、ミラー面にダメージが生じることがない分かった。
【００１８】
さらにまた、前記アルミのミラーが長期間に亘って高い反射率を保つようにするために、表面にＡｌ２Ｏ３（酸化アルミ）の保護膜を付けるのが好ましい。これによると、Ａｌ２Ｏ３膜はパッシベーション膜として機能するため、強い紫外光への耐性が向上し、また周囲の気体中に含まれる酸素や水分によりアルミ表面が酸化することもない。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、フッ素ガスレーザ（以下、「Ｆ２レーザ」という。）の構成を簡略化するために、前記第１のマスクパターン投影装置あるいは前記縮小投影光学装置を、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープの石英から成るレンズとの組み合わせによる色消しレンズで構成したものである。これによると、図７に示したように、フッ素ドープの石英は、通常の石英とは異なり、波長１５７ｎｍにおいても厚み５ｍｍ当たり８０％程度の透過率を有することが知られている。つまりその逆に、５ｍｍ当たりで約２０％のレーザ光を吸収することになり、温度上昇して屈折率変動などが生じる恐れがあるため、Ｆ２露光機用のレンズに利用することは困難である。ところが、本発明を構成するレーザの出力は、チップ露光用の露光光源のレーザ出力の１／１００以下でも十分である。その理由は、チップ露光の場合は、１チップを１秒程度で露光しないと量産性が無いが、マスク描画の場合は数十分から数時間で１枚露光できればよいからである。そこで本発明では、フッ素ドープの石英から成るレンズがレーザ光を吸収して温度上昇する割合は、１／１００以下にできることから、フッ素ドープの石英から成るレンズの温度上昇による焦点変動等を無視することができる。したがって、前記色消しレンズを用いることが可能である。なお、フッ素ドープ石英に関しては、例えば、Ｈ．  Ｈｏｓｏｎｏ，  ｅｔ  ａｌ．：Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，７４，  ２７５５
（１９９９）において説明されている。
【００２０】
また、本発明の更に他の特徴は、自発光素子として、波長３５３ｎｍを中心として発光するポリメチルフェニルシランを含む有機ＥＬ素子等の、中心発光波長が３２０ｎｍから４２０ｎｍの有機ＥＬ素子を用いることで、波長４５０ｎｍの通常の有機ＥＬを用いる場合よりも解像度が上がるだけでなく、マスク基板上に塗布するレジストとして、波長３６５ｎｍのｉ線用のレジストをそのまま利用することができる。すなわち、この波長範囲においては、ｉ線用のレジストでは、露光部と未露光部とで透過率に大きな差が生じるため、パターン形成ができるからである。また、前記縮小投影光学装置としてもｉ線用のレンズをそのまま利用することができる。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、自発光素子として、蛍光体を含まないＰＤＰを用いることで、ＰＤＰ内部に満たされたＸｅガスの放電で発光する波長１４７ｎｍの真空紫外光をそのまま露光に利用することができる。その結果、波長４５０ｎｍの通常のＰＤＰを用いる場合よりも解像度が上がるだけでなく、通常のＰＤＰを用いる場合に比べて、Ｘｅガスの発光から蛍光体への変換効率に相当するエネルギーロスが無くなるため、ＰＤＰの投入エネルギーの利用効率が向上する。なお、Ｘｅガスの放電の発光スペクトルに関しては、例えば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅｓｅｖｅｎｔｈ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ、２０００年、第６３９頁に示されている。また、この場合のレジストとしては、波長１５７ｎｍのＦ２素レーザ用に開発されてきたレジストを利用することができる。
【００２２】
本発明の更に他の特徴によれば、描画するマスクパターンの解像度を向上させるために、マスク描画時に、前記縮小投影光学装置における最もマスク基板に近いレンズと、マスク基板との間を水等の液体で満たしたものである。例えば、ＡｒＦ露光機に適用したものは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、ＳＥＩＣＯＮ  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。
【００２３】
これによると、ＡｒＦ液浸の場合、ＡｒＦエキシマレーザからのレーザ光の波長は１９３ｎｍであるが、前記レンズとマスク基板との間の屈折率は約１．４５となるため、これらの間を一般的な窒素や空気などの気体で満たす場合と比較するならば、実質的に、１９３／１．４５＝１３３ｎｍの波長で露光する場合と同等になって解像度が向上する。ところが、通常のＡｒＦ露光機にＡｒＦ液浸光学系を適用しようとすると、ウエハがステージ上に載せられており、露光中にステージを高速移動する必要があることから、ステージに対して、耐水性を有する構造が必要になったり、また、高速移動するステージ、ウエハの位置や傾斜を瞬時に計測するレーザ側距離システムの構成が困難になるなどの多くの問題があり、実用化されていなかった。
【００２４】
これに対して、本発明では、固定されたマスク基板に描画パターンを転写させればよく、マスク基板を移動する必要がない。すなわちマスク基板をステージ上に載せる必要がないことから、このような液浸光学系の適用が技術的に容易である。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施例としてのマスク作成装置１００の構成図である。マスク作成装置１００には、任意なパターンを形成できる二次元配列微小ミラー１０６が備えられた拡大パターン生成部１０１、縮小投影光学系１０２、マスク基板１０９を載せたステージ１０３、及びマスク基板１０９に塗布するＦ２レジストが感光する波長１５７ｎｍのレーザ光Ｌ１１を発生するＦ２レーザ発振器１０４とで構成される。Ｆ２レーザ発振器１０４から取り出されたレーザ光Ｌ１１は、ミラー１０５ａ、１０５ｂで反射して、拡大パターン生成部１０１におけるミラーｃに当たり、二次元配列微小ミラー１０６を照射する。二次元配列微小ミラー１０６では、マスクパターンデータ出力装置１０７からのデータによって、各微小ミラーが個別に制御され、目的とするマスクの描画パターンの一部分のパターン状に微小ミラーを制御している。描画パターンの一部分のパターンを形成するミラーに入射するレーザ光は、ここで反射すると図で下方のレーザ光Ｌ１２のように進み、レンズ１０８ａとレンズ１０８ｂを通過して、図で拡大パターン１１０と示された部分の一部に、二次元配列微小ミラー１０６の像が投影される。すなわち、レンズ１０８ａとレンズ１０８ｂとは投影光学系を形成している。
【００２７】
二次元配列微小ミラー１０６で形成されるパターンは、目的とするマスク描画パターンの一部であるため、その描画パターンが拡大された拡大パターン１１０全体を形成するために、拡大パターン生成部１０１全体が、図１でＸ方向及びＹ方向に微動可能な構造になっている。
【００２８】
拡大パターン１１０は、縮小投影光学系１０２によって、ステージ１０３上のマスク基板１０９上の描画領域に投影される。これにより、拡大パターン１１０を縮小した描画パターン１１１がマスク基板１０９上に描画されることになる。なお、拡大パターン１１０としては、その位置で実際のマスクを製作してもよいし、紫外光のパターン状集合体である空間パターンでもよい。拡大パターン生成部１０１の構成については、前記の文献、米国特許５，８７０，１７６号、同６，３１２，１３４号、同６，４２５，６６９号等に記載されたものを用いても良い。
【００２９】
本実施例で示したように、本発明のマスク作成装置１００では、本発明を構成する二次元配列状の光制御素子として二次元配列微小ミラー１０６が用いられており、これによって目的とするマスク描画パターンの一部のパターンを生成し、パターンを随時変化させながら、拡大パターン生成部１０１自体が移動していき、それによって描画パターンと同じパターンが作られ、拡大パターン１１０となる。ただし、拡大パターン１１０のみでは、実際のマスクよりも大きいため、縮小投影光学系１０２によって、実際のマスクの大きさの描画パターンを生成したものである。
【００３０】
本実施例における二次元配列微小ミラー１０６における各ミラー面はアルミから成っているが、本発明では、アルミが（１１１）配向になっているため、反射率は、通常のアルミの場合に比べて、数％程度高くなっている。その厳密な理由は不明であるが、実験的に明かになったものである。これによると、二次元配列微小ミラー１０６のミラー面においてレーザ光Ｌ１１が吸収される割合が低下することから、ミラー面の温度上昇率が減少し、ミラー面が融解や蒸発することが抑制される。すなわちダメージが抑制される。
【００３１】
また、二次元配列微小ミラー１０６のミラー面にはＡｌ２Ｏ３膜が付けられている。これはパッシベーションとなるため、レーザ光Ｌ１１の照射によってアルミ表面が劣化することが抑制され、また、二次元配列微小ミラー１０６のミラー面の周囲に満たされる気体に酸素や水分が多少なりとも存在しても、ミラー面が酸化して反射率が低下していくことがない。もちろん二次元配列微小ミラー１０６のミラー面に接する空間は、乾燥窒素か乾燥ヘリウムなどの乾燥した不活性ガスまたは水素で満たされることが好ましい。
【００３２】
（１１１）配向のアルミは、例えば特開２００１−２８１４２６号公報に記載されているような方法で、板表面における（１１０）面及び（１１１）面の合計面積率を３０％以上としたものを用いることができる。この場合は、３５０ｎｍの紫外線反射率が９５％になると報告されている。あるいは、Ａｌターゲットを用い、基板にバイアス電圧をかけてプラズマによって発生するアルゴンイオンを引き込むことで、基板上のアルミスパッタ膜を照射させスパッタ成膜することで、実質的に（１１１）配向のアルミ膜を作ることができる。
【００３３】
アルミナ膜は、プラズマ処理装置によってクリプトンを含むプラズマによって活性酸素を生ぜしめ、このラジカル酸素によってアルミ表面を参加することによって強固なアルミナ不動態膜を形成できる。とくに、上記のようにアルミ膜をスパッタ成膜した場合は、スパッタ装置からクラスタツールを用いて、基板を大気に曝すことなくＫｒ／Ｏ２＝９７／３の雰囲気でアルミ薄膜表面を活性酸素でプラズマ酸化し、１ｎｍから１０ｎｍ程度のアルミナ膜を形成するのが好ましい。
【００３４】
次に、図１に示された本発明のマスク作成装置１００における二次元配列微小ミラー１０６に関して、各ミラー面でのレーザ光の耐性をさらに高くした構造の実施例を図２及び図３を用いて説明する。図２に示した二次元配列微小ミラー１０６ａでは、多数の微小ミラー１２１を覆うようにカバーされているウインド１２２との隙間の左右を、チューブ１２３でつなぎ、チューブ１２３内部に設置されたファン１２６によって、内部に満たされたヘリウムガスを矢印１２７のガス流の方向に循環させている。これによって、微小ミラー１２１の表面にガス流が生じるため、表面が空冷される。なお、チューブ１２３内に設置されたフィルタ１２５により、循環されるヘリウム中のパーティクル等が除去され、常に清浄なヘリウムが微小ミラー１２１の表面に当たるようになっている。本実施例によると、微小ミラー１２１の表面にレーザ光Ｌ１１が当たっても、温度上昇が抑制されるため、ミラー面が融解や蒸発することはない。なお、ガスとしてはヘリウム以外に乾燥窒素などの他の不活性ガスまたは熱容量の大きい水素ガスでもよいが、ヘリウムは熱容量が窒素の約６倍もあるため、冷却効果が大きく最も好ましい。
【００３５】
また、図３に示された二次元配列微小ミラー１０６ｂでは、多数の微小ミラー１３１を覆うようにカバーされているウインド１３２との隙間の左右にガス入出口１３３ａ、１３３ｂが取りつけられており、その中にはフィルタ１３４ａ、１３４ｂが設置されている。本実施例では、二次元配列微小ミラー１０６ｂが固定されている拡大パターン生成部１０１（ただし図１に示されている。）自体がＸ方向、Ｙ方向に移動するため、例えば、図３の移動方向１３５に移動する際に、本実施例において周囲に満たされたヘリウム（ただし図示していない。）が微小ミラー１３１とウインド１３２との間の空間に流入、あるいは流出し、それによって微小ミラー１３１の表面が空冷される。また、流入するヘリウムは、フィルタ１３４ａあるいは１３４ｂを通過するため、その際に清浄化される。本実施例では、二次元配列微小ミラー１０６ｂ自体が移動することを利用したものであり、図３に示した二次元配列微小ミラー１０６ａとは異なり、ファン１２６などが不用になることから、構造が簡素化される。
【００３６】
ところで、図１に示したマスク作成装置１００における縮小投影光学系１０２としては、波長１５７ｎｍにおいて高い透過率を有するフッ化カルシウムから成る単色レンズで構成してもよい。ただし、その場合、Ｆ２レーザ発振器１０４としては、シングルライン化と波長幅約０．１ｐｍ以下の狭帯域化が必要である。すなわち、Ｆ２レーザには、波長１５７ｎｍ近傍において数本の発振ラインがあるが、露光に用いるには、最も強度の強い１５７．６３ｎｍのラインのみを取り出して、しかもその波長幅を１／１０程度に狭帯域化する必要がある。ところが、半導体チップ露光用Ｆ２レーザとしては、レーザ出力（平均出力）４０Ｗ以上が要求されているのに対して、狭帯域化するとレーザ出力は１Ｗ以下に低下することから、レーザ光を増幅する必要がある。そのため、図４に示した露光用Ｆ２レーザ９００のシステム構成図から判るように、狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１と、Ｆ２レーザ増幅器９０２とを並べて、これらを同期制御システム９０３によって同期運転する必要がある。
【００３７】
これによると、狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１から取り出されたレーザ光Ｌ９１は、出力的には平均１Ｗ以下と小さいが、波長幅は０．１ｐｍ程度まで狭帯域化されている。これをＦ２レーザ増幅器９０２によってパワーアップすることで、同程度の波長幅で平均出力４０Ｗ以上のレーザ光Ｌ９２を得るものである。ところが、このようなデュアルチャンバ方式と呼ばれるシステムでは、短にレーザ装置が大型化、複雑化するだけでなく、パルス幅が１０〜３０ｎｓと極めて短いレーザ光を増幅するタイミングを正確に合わせることが困難であり、同期制御システム９０３には非常に高速で正確な制御が要求されていた。ただし、図４に示したような、発振器と増幅器との組み合わせとは多少構造が異なり、シーダと発振器とを並べたインジェクションロック方式が用いられることもある。なお、デュアルチャンバ方式の露光用Ｆ２レーザに関しては、例えば、ＳＥＩＣＯＮ  Ｊａｐａｎ  ２００２、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｐｒｏｇｒａｍｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、第１―３５〜１―３９において示されている。
【００３８】
これに対して、本実施例では、Ｆ２レーザはマスクの描画に用いるため、レーザ出力は２桁小さい１Ｗ以下で十分である。その理由としては、半導体チップを露光する場合は、量産性を上げるために、１チップ当たり１秒以下の瞬時で露光する必要があるが、マスクの描画には１枚当たり、１時間以内で描画できれば十分速い。つまり、１つの半導体チップの製造には約２５枚のマスクが必要であるが、マスク１枚約１時間で描画できれば、全マスクがほぼ１日で描画できることになる。したがって、露光時間としては、半導体チップの露光に比べて１００倍以上長い時間をとれるため、本実施例のＦ２レーザ発振器１０４としては、露光用Ｆ２レーザ９００における狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１のみを利用すればよい。これによって装置が単に小型化されるだけでなく、露光用Ｆ２レーザ９００とは異なり、非常に高度な技術が要求される同期制御システム９０３も不用になった。
【００３９】
次に、本実施例と同様の構成ではあるが、Ｆ２レーザ発振器１０４をさらに単純化できる他の実施例として、図１における縮小投影光学系１０２として、フッ化カルシウムから成るレンズと、フッ素ドープ石英から成るレンズとを組み合わせた色消しレンズを用いたものに関して説明する。
【００４０】
フッ素ドープ石英は、図７に示した紫外用光学材の透過率特性のグラフから判るように、フッ素レーザの波長１５７ｎｍにおいては、通常の合成石英に比べて透過率が大幅に増加し、厚み５ｍｍ当たり約８０％にも達することが知られている。そこで、フッ化カルシウムとフッ素ドープ石英との２種の光学材による色消しレンズで、Ｆ２露光機の縮小投影光学系を構成することも提案されることがあった。
【００４１】
ところが実際には、Ｆ２露光機用の縮小投影光学系は、数十枚もの多数のレンズで構成されており、色消しレンズとして組み込まれるフッ素ドープ石英のレンズだけでも数枚必要であり、しかもレンズの厚みは数センチと厚くなる場合があり、全体として透過率は１／１０以下に減少することがあり、縮小投影光学系全体を出射できる露光光のパワーが大幅に低下するため、露光に十分なパワーが得られないことがあった。さらに、フッ素ドープ石英のレンズで多少なりとも吸収される紫外光の熱によってレンズが温度上昇して、その結果、屈折率の変動を招き、投影像の焦点が大きく変動することが大きな問題になっていた。したがって、Ｆ２露光機の縮小投影光学系に対して、フッ素ドープ石英を用いた色消しレンズの適用は実際には極めて困難であった。
【００４２】
これに対して本発明では、マスク描画の露光であるため、前述したように、必要な露光パワーは２桁小さくてよい。したがって、縮小投影光学系で吸収されてパワーが低下する分を補う程度に、元のレーザのパワーを大きくすることは容易である。しかも、縮小投影光学系で使われるフッ素ドープ石英で吸収される紫外光の熱も２桁小さくなることから、レンズの温度上昇も２桁小さく、投影像の焦点変動は無視できる。
【００４３】
以上より、フッ化カルシウムとフッ素ドープ石英との２種の光学材による色消しレンズは、本発明のマスク作成装置によって、始めて実用的に構成できるものである。これによると、光源であるＦ２レーザ発振器１０４の構成が、Ｆ２露光機の狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１に比べて簡略化できる。
【００４４】
すなわち、図５に示したように、狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１では、Ｆ２ガスとＨｅガスとの混合ガスから成るレーザガスが満たされたレーザチャンバ９１３内の放電によって発生する波長１５７ｎｍの紫外光を、出力鏡９１１と回折格子９１２との間で共振させることでレーザ発振し、出力鏡９１１からレーザ光Ｌ９１が取り出される。共振器の全反射側に回折格子９１２を用いることは、取り出されるレーザ光Ｌ９１を狭帯域化させるためであるが、回折格子９１２の面にレーザ光が広く当たるように、回折格子９１２とレーザチャンバ９１３との間にプリズム拡大器９１４を挿入する場合がある。このように狭帯域化Ｆ２レーザ発振器では、様々な狭帯域化素子が用いられるだけでなく、狭帯域化されたレーザ光Ｌ９１の波長を安定化させるために高精度の波長安定化装置が必要になるため、狭帯域化Ｆ２レーザ発振器１０４は非常に高価になることも問題であった。
【００４５】
これに対して、本実施例のＦ２レーザ発振器１０４では、特に狭帯域化する必要はないため、回折格子は不用であり、全反射鏡側には通常の全反射鏡１４２を用いればよい。ただし、フッ素レーザの波長１５７ｎｍにおける最も強い発振ラインのみでレーザ発振させるために、レーザチャンバ１４３と全反射鏡１４２との間には、分散プリズム１４４を用いるだけでよい。しかも発振する１本のラインを全て利用できるので、波長安定化機構が不用になることから、装置が安価に構成できることも特長である。
【００４６】
図８は本発明の他の実施例としてのマスク作成装置２００の構成図である。マスク作成装置２００では、本発明を構成する二次元配列状の光制御素子として、二次元配列自発光デバイス２０１が用いられている。二次元配列自発光デバイス２０１では、目的とするマスク描画パターンの一部分のパターンに相当する素子のみを発光させ、その発光パターンを縮小投影光学系２０２によって縮小して、ＸＹステージ２０５上のマスク基板２０３上に描画パターン２０４を形成する。二次元配列自発光デバイス２０１は、図でＸ、Ｙ方向にスキャンできるようになっている。
【００４７】
本実施例において用いられる二次元配列自発光デバイス２０１としては、図１１に示された発光スペクトルを有するポリメチルフェニルシランを含む有機ＥＬ素子が用いられている。これは波長３５３ｎｍをピークとした狭いスペクトル幅で強く発光するため、マスク基板２０３上に塗布するレジストとしてｉ線用のものを用いることができる。さらに、縮小投影光学系２０２としてもｉ線露光機用のものをそのまま利用することもできる。なお、ポリメチルフェニルシランを含む有機ＥＬ素子に関しては、例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４（１９９５）ｐｐ．Ｌ１３６５−１３６７において説明されている。
【００４８】
なお、マスク作成装置２００の二次元配列自発光デバイス２０１は、図９に示したように、本実施例では水冷構造になっている。すなわち、冷却水２１０ａ、２１０ｂのように、発光面２０１ａと反対側の面である冷却面２０１ｂに冷却水が直接接するような構造になっている。冷却水２１０ａとしては、９ｐｐｍほど溶存している酸素をほとんど脱気して１ｐｐｂ程度おとした純水を用いるのが好ましい。冷却水は０℃を超え７℃以下、好ましくは５℃前後に冷却されたものを用いる。冷却水から気泡は完全に除去する。気泡があると振動を生ずるためである。さらに、冷却水は還元性成分を溶かした還元性のものとするおが、金属の錆びを防ぎバクテリアの繁殖を押さえるために好ましい。このために、例えば、水素ガスを飽和溶解濃度以下で添加した純水を用いてもよい。これは水素ガスを溶解膜を通して添加したものであり、強い還元作用を有するため、金属から成る配管を錆びさせず、バクテリアも発生しない。なお、本発明に用いる冷却水としては、特開２０００−３３６３５１号公報に記載の冷却水を用いるのが好適である。
【００４９】
本実施例のように、本発明のマスク作成装置２００では、一般的な家庭で用いられるディスプレイ用の二次元配列自発光デバイスとは異なり、二次元配列自発光デバイス２０１を水冷構造としてある。その理由としては、マスク作成装置２００は、何十時間あるいは何日も連続運転する可能性の高い産業用の製造装置であるため、発熱による二次元配列自発光デバイス２０１の動作不良を確実に抑制する必要があるため、自然空冷に比べて複雑な水冷構造を敢えてとったものである。
【００５０】
次に、図８に示した本発明マスク作成装置２００における二次元配列自発光デバイス２０１においてＰＤＰを利用した実施例を図１２〜１５を用いて説明する。図１２には、一般的なＡＣ面放電型ＰＤＰの構造を示した構造図である。ＡＣ面放電型ＰＤＰ８００の基本構造としては、ガラス基板８０１とガラス基板８０２との間に、Ｎｅ（あるいはＨｅ）ガスにＸｅガスが４％前後添加された混合ガスが封入されており、ガラス基板８０１面に付けられた誘電体８０３の中に面内電極８０５が配置されている。なお、誘電体８０３の表面には保護膜８０４が付けられており、ガラス基板８０２の表面には蛍光体８０６が付けられている。面内電極８０５によって混合ガス中で放電８０７を起こさせると、発生する紫外光が蛍光体８０６を励起することで可視光８０８が発生する。
【００５１】
図１３に示したように、一般的なＰＤＰの発光スペクトルにおいて、最も短波長の青色発光に関しても、波長４００ｎｍ以下の成分はほとんどない。そこで、本実施例のＰＤＰでは、図１５に示したＰＤＰ４００の構造図から判るように、一般的なＡＣ面放電型ＰＤＰ８００とほとんど同じであるが、ガラス基板４０２の表面には蛍光体を用いていない。これによると、面内電極４０４によって混合ガス中で放電４０７を起こすと、紫外光４０８がそのまま外部に取り出される。本実施例では、その紫外光４０８をマスク描画の露光に用いたものである。これによると、紫外光４０８は、図１５に示したＰＤＰ４００の発光スペクトルのグラフから判るように、波長１４７ｎｍにおいてシャープなスペクトルを有する。したがって本実施例のＰＤＰ４００を用いた本発明のマスク作成装置では、波長１５７ｎｍのフッ素レーザを光源としたシステムよりも、さらに高い解像性能が得られる。また、本実施例のように、一般的なＡＣ面放電型ＰＤＰにおける蛍光体を取り去った構造にしたため、製造工程が簡素化されただけでなく、紫外光から可視光に変換される際のエネルギー効率の低下が無くなり、トータルのエネルギー利用効率が向上した。
【００５２】
なお、ＰＤＰ４００において、ガラス基板４０２の材質としては、波長１４７ｎｍの紫外光に対して高い透過率を有するフッ化カルシウム、あるいはフッ化マグネシウムを用いることが好ましい。また、ガラス基板４０２の外側（図１４では下側）に、波長１４７ｎｍよりも高い波長をカットするバンドパスフィルタを配置してもよい。
【００５３】
また、本実施例のＰＤＰ４００を用いたマスク作成装置２００においては、露光波長が１４７ｎｍとフッ素レーザの波長１５７ｎｍに近いため、フッ素レーザ用のレジストが利用できる。ただし、縮小投影光学系２０２としては、色収差に強い反射屈折系を利用することが好ましい。
【００５４】
なお、図８に示した本発明マスク作成装置２００における二次元配列自発光デバイス２０１として、有機ＥＬやＰＤＰを用いる他に、紫外域で動作する半導体レーザを二次元的に配置したデバイスを用いてもよい。半導体レーザは発光部をコンパクトにできるため、多数並べて二次元的に利用することができるだけでなく、発光スペクトルがシャープであるため、縮小投影光学系２０２において色収差を抑制しやすくなる特長がある。
【００５５】
次に、本発明のマスク作成装置に液浸光学系を適用した実施例を図１６を用いて説明する。図１６は、本発明のマスク作成装置５００であり、図１に示したマスク作成装置１００と構成的にはほとんど同じである。ただし、露光光源として、ＡｒＦエキシマレーザ発振器５０４が用いられており、また、マスク基板５０９が水槽５０３中に満たされた純水５１３中に設置されている。図１７に示したように、これによって縮小投影光学系５０２の最も下のレンズとマスク基板５０９との間の空間は完全に純水５１３で満たされている。純水は層流をなして最下レンズとマスク基板５０９との間を流通する。た、装置内部はここでは乾燥窒素で充満されているが、他の不活性ガス、たとえば熱容量の大きなヘリウムで充満させてもよい。
【００５６】
本実施例によると、ＡｒＦエキシマレーザ発振器５０４からのレーザ光Ｌ５１の波長は１９３ｎｍであるが、縮小投影光学系５０２の最も下のレンズとマスク基板５０９との間の屈折率は約１．４５となるため、これらの間を一般的な窒素や空気などの気体で満たす場合と比較するならば、実質的に、１９３／１．４５＝１３３ｎｍの波長で露光する場合と同等になって解像度が飛躍的に向上する。しかも、マスク基板５０９は水槽５０３の中に浸されているだけであり、半導体チップを露光する露光機のようにウエハを高速で往復移動する必要がないことから、水槽５０３の構造が非常に単純化される。具体的には、純水５１３の供給口と排水口を設けるだけでよい。ここで、液体としては水の他に、エチルアルコールやベンゼンなどの有機化合物などを用いることができる。
【００５７】
また、本実施例で用いられる純水５１３では、溶存酸素濃度が１ｐｐｍ以下と、飽和溶解濃度の約１／４０以下と小さい値に抑制されている。その結果、露光光である波長１９３ｎｍの紫外光が純水５１３中で減衰することがない。つまり、酸素は波長１９３ｎｍの紫外光を強く吸収するからである。
【００５８】
一方、純水５１３の溶存窒素濃度は飽和溶解度（室温で約１９ｐｐｍ）以下の１ｐｐｍに抑制されている。その結果、純水５１３に接する空間に満たされている乾燥窒素が多少溶解しても、飽和溶解濃度に達することがないため、純水５１３中で気泡が発生することがない。これにより露光光である紫外光が気泡により乱されることがない。なお、溶存窒素濃度は、飽和溶解濃度の１／２程度以下であれば効果があるが、出来る限り低い方がよい。
【００５９】
また、純水５１３に接する空間（すなわち装置内部を満たす空間）は完全密閉とし、これをヘリウムガスで満たす場合は、純水５１３において、ヘリウムガスに対する溶存濃度を飽和溶解濃度（室温で約１．５ｐｐｍ）以下（例えば０．１ｐｐｍ以下）にすればよい。また、アルゴンガスで満たす場合も、アルゴンガスの溶存濃度を飽和溶解濃度以下にすればよい。
【００６０】
また、純水５１３は露光中は、水槽５０３内でゆっくりと循環するように流すのが、温度勾配を発生させないことから好ましく、また、層流になるように流すのが好ましい。さらに、水槽５０３内に、ペルチェ素子のような冷却装置を設けてもよい。純水に気泡が発生することは厳に避けなければならない。このため純水は脱気し、かつ溶存ガスも必ず濃度は飽和溶解度未満に制御する。
【００６１】
上記の液浸漬の技法は、一般の半導体露光装置にも適用することができる。すなわち、本発明によれば、マスクパターンを投影光学装置によって半導体基板上に投影する半導体装置製造用露光装置において、前記投影光学装置の最終投光手段と前記半導体基板との間に純水を層流状に流通させ、前記純水として気泡が除去されかつ酸素が除去されたものを用い、かつ前記純水は密閉部分を流通することを特徴とする半導体装置製造用露光装置を得ることができる。このような露光装置において、純水に関する上記の技術はすべて適用可能である。
【００６２】
なお、本実施例におけるＡｒＦエキシマレーザ発振器５０４と縮小投影光学系５０２とにおいて、半導体チップ露光用のＡｒＦ露光機に利用されているＡｒＦエキシマレーザ発振器と縮小投影光学系とをそのまま利用してもよい。その場合、縮小投影光学系５０２は、石英レンズとフッ化カルシウムのレンズとの２種のレンズの組み合わせによる色消しレンズで構成されることが一般的である。その理由は、チップ露光用のＡｒＦ露光機におけるＡｒＦエキシマレーザ発振器は狭帯域化されてるが、波長幅は０．５ｐｍ程度あるため、石英レンズのみで構成される単色レンズを用いると色収差が無視できない程大きく発生するからである。
【００６３】
これに対して、本発明では、ＡｒＦエキシマレーザ発振器５０４に要求されるレーザ出力は、前述したように、半導体チップ露光用の場合より２桁程度小さくてもよい。そこで、ＡｒＦエキシマレーザ発振器５０４として、レーザ出力は低下しても、さらに狭帯域化を強めて、波長幅を０．１ｐｍ以下にすることができる。これによると、縮小投影光学系５０２を、石英レンズのみで構成される単色レンズを用いることができる。その結果、縮小投影光学系５０２の設計、製作が容易になるためコストダウンが図れる。
【００６４】
さらにその場合、石英はフッ化カルシウムに比べて、水に対して強い（すなわち、水に対する溶解度［水１００グラム中への溶解重量］は、石英は０であるが、フッ化カルシウムは１／１０００程度有することが知られている。）ことから、本実施例のように、液浸光学系を適用するには極めて好ましい構成になる。
【００６５】
なお、本発明のマスク作成装置において、二次元配列状の光制御素子を用いた構成で必要となる紫外のレーザ装置としてＡｒＦエキシマレーザ発振器を用いる代わりに、ＡｒＦエキシマレーザ発振器と同等の波長１９０〜２００ｎｍの紫外レーザ光を、固体レーザから発振する赤外レーザ光を波長変換によって紫外レーザ光に変換させた波長変換型レーザシステムを用いてもよい。例えば、ＹＡＧレーザ励起のチタンサファイアレーザから波長７７３ｎｍの近赤外光を発生させ、これの第２高調波である３８７ｎｍの紫外光を発生させて、前記波長７７３ｎｍの近赤外光と３８７ｎｍの紫外光との和周波数発生（すなわち、合成される２本のレーザ光のそれぞれの周波数を合計した周波数に相当する周波数を有するレーザ光を発生させる波長変換手法）により、波長２５８ｎｍの紫外光を発生させると、この波長２５８ｎｍの紫外光は、前記波長７７３ｎｍの近赤外光との和周波数発生によって、波長１９３ｎｍの紫外光を発生できることが知られている。なお、波長変換型レーザシステムによって波長１９３ｎｍを発生させることに関しては、例えば、レーザー研究、１９９９年８月、第５２５〜５３０頁において説明されている。
【００６６】
ところが、前記のような固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムは、エキシマレーザに比べてレーザ出力（平均出力）が２桁以上も小さいため、半導体チップの露光用光源として量産には利用されて来なかった。これに対して、本発明のマスク作成装置では、前述したように必要なレーザ出力は、半導体チップ露光用レーザに比べて２桁程度も小さくてよいことから、本発明では問題無く利用することができる。
【００６７】
特に前記のようにＹＡＧレーザをベースとした波長変換型レーザシステムにおけるパルス繰返し数は、元のＹＡＧレーザによって決定されるが、ＹＡＧレーザは、超音波Ｑスイッチによって、５〜１０ｋＨｚという高い繰返し動作が容易であることが知られている。これによると、本発明のマスク作成装置においてパルスレーザを紫外光源に用いる場合は、レーザ光の１パルスで、二次元配列微小ミラーで形成される１つのパターン（すなわち、マスクパターンの一部のパターン）をマスク基板に転写させるため、パルス繰返し数が高い程、マスク全体を描画する時間が短くなる。したがって、本発明のマスク作成装置における紫外光源として、固体レーザをベースとした波長変換型レーザシステムを用いてもよい。
【００６８】
さらにまた、波長変換型レーザシステムを用いる場合、本発明を構成する二次元配列微小ミラーでパターン情報を有するレーザ光（すなわち、二次元配列微小ミラーからマスク基板に当たるように進んで行くレーザ光）を形成してから波長変換を行ってもよい。例えば、前記の波長変換の場合、チタンサファイアレーザから発生させた波長７７３ｎｍの近赤外光のみを二次元配列微小ミラーに入射させて、パターン情報を有するレーザ光を発生させて、これを波長２５８ｎｍの紫外光との和周波数を発生させると、パターン情報を有する波長１９３ｎｍの紫外光が得られる。ただし、露光させるべきパターン情報以外の波長２５８ｎｍの紫外光も含まれるため、カットオフフィルタに通して分離する必要がある。これによると、二次元配列微小ミラーに照射されるレーザ光が波長７７３ｎｍと長い波長であるため、各ミラーでの反射率は９９％前後と高くなることから、ミラー面での吸収が小さくなり、ダメージが生じることがない。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のマスク作成装置によると、二次元配列微小ミラーの耐紫外特性が向上するため、長期間に渡って高い信頼性を有するだけでなく、ミラーに対するダメージが大きくなると言われている真空紫外領域のレーザ光に対しても十分な耐久性を有する。したがって、特に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長１５７ｎｍのフッ素レーザを光源とした場合に、信頼性の高い装置を提供することができる。
【００７０】
また、フッ素レーザを光源とした場合に、縮小投影光学系を色消しレンズで構成できるようになるため、フッ素レーザの狭帯域化が簡素化され、装置全体のコストダウンにつながる。
【００７１】
また、本発明の二次元配列状の光制御素子に、ポリメチルフェニルシランを含む有機ＥＬ素子を用いることで、半導体チップ露光用のｉ線露光機の縮小投影光学系やｉ線レジストをそのまま利用できるようになった。
【００７２】
また、本発明の二次元配列状の光制御素子に、蛍光体を取り除いたＰＤＰを用いることで、露光波長を１４７ｎｍにできるため、高い解像性能が得られる。しかも波長１５７ｎｍのフッ素レーザ用のレジストが利用できる。
【００７３】
また、本発明ではマスク基板を移動ステージ上に配置する必要がないため、液浸光学系を容易に適用できるようになり、解像度が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスク作成装置１００の全体構成図である。
【図２】二次元配列微小ミラー１０６ａの構造図である
【図３】二次元配列微小ミラー１０６ｂの構造図である。
【図４】露光用Ｆ２レーザ９００のシステム構成図である。
【図５】狭帯域化Ｆ２レーザ発振器９０１の構成図である。
【図６】Ｆ２レーザ発振器１０４の構成図である。
【図７】紫外用光学材の透過率特性を示す図である。
【図８】マスク作成装置２００の構成図である。
【図９】二次元配列自発光デバイス２０１の構成図である。
【図１０】一般の有機ＥＬの発光スペクトル示す図である。
【図１１】本発明で用いる有機ＥＬの発光スペクトル示す図である。
【図１２】ＡＣ面放電型ＰＤＰ８００の概略構成図である。
【図１３】一般のＰＤＰの発光スペクトル示す図である。
【図１４】本発明で用いるＰＤＰ４００の構成図である。
【図１５】本発明で用いるＰＤＰの発光スペクトル示す図である。
【図１６】マスク作成装置５００の構成図である。
【図１７】マスク作成装置５００における純水５１３の配置図である。
【符号の説明】
１００、２００、５００    マスク作成装置
１０１、５０１    拡大パターン生成部
１０２、２０２、５０２    縮小投影光学系
１０３    ステージ
１０４    紫外レーザ発振器
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ    ミラー
１０６、１０６ａ、１０６ｂ、５０６    二次元配列微小ミラー
１０７、５０７    マスクパターンデータ出力装置
１０８ａ、１０８ｂ、５０８ａ、５０８ｂ    レンズ
１０９、２０３、５０９    マスク基板
１１０、５１０    拡大パターン
１１１、２０４、５１１    描画パターン
１２１、１３１    微小ミラー
１２２、１３２    ウインド
１２３    チューブ
１２５、１３４ａ、１３４ｂ    フィルタ
１２６    ファン
１２７    ガス流
１３３ａ、１３３ｂ    ガス入出口
１３５    移動方向
１４１、９１１    出力鏡
１４２    全反射鏡
１４３、９１３    レーザチャンバ
１４４    分散プリズム
２０１    二次元配列自発光デバイス
２０１ａ    発光面
２０１ｂ    冷却面
２０５    ＸＹステージ
２０６    投影像
２１０ａ、２１０ｂ    冷却水
４００    ＰＤＰ
４０１、４０２、８０１、８０２    ガラス基板
４０３、８０３    誘電体
４０５、８０４    保護膜
４０６    蛍光体
４０７  ８０７    放電
４０８    紫外光
５０３    水槽
５１３    純水
８０８    可視光
８００    ＡＣ面放電型ＰＤＰ
９００    露光用Ｆ２レーザ
９０１    狭帯域化Ｆ２レーザ発振器
９０２    Ｆ２レーザ増幅器
９０３    同期制御システム
９１２    回折格子
９１４    プリズム拡大器
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ９１、Ｌ９２    レーザ光
【図１】
2004245905.tif 000003
【図２】
2004245905.tif 000004
【図３】
2004245905.tif 000005
【図４】
2004245905.tif 000006
【図５】
2004245905.tif 000007
【図６】
2004245905.tif 000008
【図７】
2004245905.tif 000009
【図８】
2004245905.tif 000010
【図９】
2004245905.tif 000011
【図１０】
2004245905.tif 000012
【図１１】
2004245905.tif 000013
【図１２】
2004245905.tif 000014
【図１３】
2004245905.tif 000015
【図１４】
2004245905.tif 000016
【図１５】
2004245905.tif 000017
【図１６】
2004245905.tif 000018
【図１７】
2004245905.tif 000019