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JP4344162B2 - Pattern drawing apparatus and pattern drawing method - Google Patents

Pattern drawing apparatus and pattern drawing method Download PDF

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JP4344162B2
JP4344162B2 JP2003107776A JP2003107776A JP4344162B2 JP 4344162 B2 JP4344162 B2 JP 4344162B2 JP 2003107776 A JP2003107776 A JP 2003107776A JP 2003107776 A JP2003107776 A JP 2003107776A JP 4344162 B2 JP4344162 B2 JP 4344162B2
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JP
Japan
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pattern
substrate
spot
spots
pattern drawing
Prior art date
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Application number
JP2003107776A
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Japanese (ja)
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JP2004319581A (en
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忠弘 大見
成利 須川
究 武久
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Foundation for Advancement of International Science
Original Assignee
Foundation for Advancement of International Science
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Publication date
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Priority to TW093109909A priority patent/TWI356973B/en
Priority to EP04726740A priority patent/EP1662552A1/en
Priority to US10/552,731 priority patent/US7663734B2/en
Priority to PCT/JP2004/005134 priority patent/WO2004095549A1/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

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レス描画装置や、あるいは露光装置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も適用できるパターン描画装置及びパターン描画方法に関する。
【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。ただし、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露光機もあり、これはマスクレス露光機と呼ばれている。
【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、そのための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、マスク製造装置には、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、Proceedings of SPIE, Vol.4186, PP.16-21、あるいは、USP6,428,940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、これに関しては、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とされている。
【0007】
【非特許文献1】
Proceedings of SPIE, Vol.4186, PP.16-21
【0008】
【特許文献1】
米国特許第6,428,940号明細書
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、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。ところが、前記のように中間光量を64段階に変化させるために、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。
【0010】
本発明の目的は、ミラーデバイスを用いたパターン描画装置において、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装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、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ることで、多数のスポットの集合体から成るパターンを投影できるパターン投影装置を含み、前記パターン投影装置から基板に投影される前記パターンにおいて、前記基板を、前記多数のスポットの並びに対して斜めに移動させることで、時間的に異なる照射による前記パターンにおけるいくつかのスポットが、前記基板上で同一地点に重なるように照射させたものである。なお、ここで基板とは、本発明によってマスクレス露光機を構成する場合はウエハのことであり、マスク描画装置を構成する場合はマスク基板のことである。
【0012】
これによると、複数回の照射で一つのスポット位置を露光するようにできるので、重複させる照射回数の制御によって中間光量を出すことが可能になる。それによって、各マイクロミラーの制御電圧はONとOFFとの2段階でよく、電圧制御が困難になることはない。なお、このように基板上の同一地点への照射回数の制御で中間光量を制御できるのは、前記のようにマイクロレンズによって、スポットの直径を、スポット間隔に比べて小さくできるため、さらに基板を斜めに移動させることに起因する。
【0013】
【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。
【0014】
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による描画の説明図であり、図2は、パターン描画装置100を構成するパターン投影装置10の構成図である。図2に示したように、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ミラーデバイス6が用いられており、図2では省略して描かれているが、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6から進むレーザ光L1は、マイクロレンズアレイ7を通って小さなスポットに集光された後、ピンホール板8に与えられる。更に、ピンホール板8の穴を通して出射するレーザ光L2がレンズ9aと9bとを通過して、基板1上に投影される。レンズ9aと9bは投影光学系を構成しており、ピンホール8の位置の光学像を基板1上に投影するようになっている。この構成により、図1に示されたように、基板1におけるミラーデバイス投影領域2には、互いに離れたスポットの集合体パターンが基板1に投影される。
【0015】
本発明では、図1に示したように、縦横マトリックス状に並んだスポット3の集合体の外部輪郭を定めるミラーデバイス投影領域2は、基板1に対して、即ち、基板1の移動方向4に対して斜めに配置される。換言すれば、マトリックス状のスポット3の集合体パターンの行又は列が基板1の移動方向に対して斜めに配置されている。この状態で、パターン露光の際、基板1を移動方向4に沿って移動させる。この時、有効露光幅5内に位置するスポット3においては、複数個が基板1上で同じ場所に重なるようになる。すなわち、移動方向4の方向から基板1を眺めると、複数のスポット3が、横方向に関して同じ座標位置にある。図1では3個が同じ位置になる場合が描かれている。図1に描かれているスポット3の集合体は、1回の照射(1ショット)により形成された瞬間であるが、基板1を、スポット3の直径の半分程度の長さだけ移動させる度に、照射が行われると、これにより、基板1の全面を繋がったスポットで塗りつぶすことが可能になる。
【0016】
このような照射を行った場合、図1に示された例では、3個のスポットが基板1上で同じ位置に当たる(すなわち、露光する)ように、基板1の移動速度を調整すると、基板1における有効露光幅5内では、全てのスポットが3回重なるようにできる。本発明では、このことを利用して、基板1上への各スポットの照射回数の有・無の制御(つまり、ミラーデバイス6によって、レーザ光を基板1に向わせるか、向わせないかの2つの制御)を行うだけで、各スポット位置において、露光量を3段階(照射無しを入れると4段階)に制御できるようになる。
【0017】
ただし、実際のミラーデバイス6は、2048×512個のマイクロミラーを有するため、例えば、64個のスポットが同じ位置に照射するように並べることができ、それにより各スポットにおいて64段階に露光量を制御できる。なお、これを階調数として、例えば、基板における132×100mmの描画エリアの描画時間は、図3(a)に示した公式から算出される。なお(a)における符号の説明は(b)に示した。設計例として、(c)に示したように、ミラーデバイスの変調数(周波数)が2000Hz、基板上の最小グリッドdを1.56nmとする場合、実質的には1.56×64=100nmごとにスポットがくるように基板を移動させればよく、これによって、算出結果は(d)に示したようになり、描画時間は約12時間となる。
【0018】
これに対して、もしも中間光量を利用しないならば、描画エリア全体を最小グリッドごとにスポットがくるように基板を移動させる必要が生じ、0.132×0.100/(1.56nm^2)=5.42×10^15個の異なる位置にスポットが必要になる。これによると、2048×512個のマイクロミラーが2000Hzで動作しても、描画時間は718時間となり、中間光量を利用する場合の約60倍の時間が掛かる。
【0019】
以上より、本発明のパターン描画装置では、中間光量を利用するため、基板を高速に描画できるだけでなく、従来のようにマイクロミラーを電圧で制御する必要もないことから、ミラーデバイスの制御手法がシンプルになり、誤動作や調整不良が生じにくく、正確に階調を出すことが可能になった。
【0020】
次に本発明のパターン描画装置における他の実施例を図4を用いて説明する。図4は、図示していない3台のパターン投影装置を有するパターン描画装置200によるパターン描画の説明図である。3台のパターン投影装置から基板20へ投影されるミラーデバイス投影領域21a、21b、21cの中では、基板20を移動させることで、有効露光領域22a、22b、22cにおいては設定した階調数に中間光量を出せるが、それ以外の領域では設定した階調数に満たない。そこで、設定した階調数以下の露光領域を互いに重なるように、3台のパターン投影装置を配置したものである。これによって、基板21を移動方向24に沿って移動させると、階調数不足領域23a、23bにおいても、2つのミラーデバイス投影領域が重なるため、設定した階調数だけスポットを重ねることが可能になる。
【0021】
ところで、以上のような多数のスポットの集合体から成るパターンを投影できるパターン投影装置10によって露光する場合の問題として、スポットが丸形である場合、多数のスポットを密接させて露光すると、図5(a)に示したように、スポット間が露光されないことから、(b)に示したように、隣接するスポットが重なるように露光する必要がある。ところが、その結果、中間光量を出さずに、全てを照射しても、スポットが重なる回数が位置によって異なるため、露光が多少不均一になる場合がある。
【0022】
そこで、スポット形状として六角形にしてもよい。これによると、図6に示すように、六角形では密接に並べる場合に、同じスポット回数で全面を埋めることが可能である。また、同じ位置に複数ショットで露光して中間光量を出す場合に、ショット数の制御が容易になる。また、六角形のスポットを実現するには、例えば、図2に示したパターン投影装置10におけるピンホール板8の穴を六角形にすればよい。なお、図6には六角形を示したが8角形でもよい。
【0023】
次に、図2に示したパターン描画装置100によって描画された基板を用いた実施例を図7を用いて説明する。図7に示したマスク描画装置300は、パターン描画装置100によって描画された大型マスク30を用いて、マスク基板31上に一般の露光装置用のマスクを描画する装置である。すなわち、通常のマスクの数倍のサイズの大型マスク30に描画されたパターンを縮小投影光学系32によって、マスク基板31に転写したものである。なお、大型マスク30は、通常のマスクよりも大きいため、自重によってたわむことを抑制するために垂直に固定されている。そこで、45度反射鏡33を用いており、これによって、大型マスク30に照射されるレーザ光L30において、大型マスク30を通過するものは、45度反射鏡33で反射して、縮小投影光学系32を通過でき、マスク基板31を照射する。
【0024】
本実施例のように、通常のマスクを描画するために用いる大型マスク30の描画に、本発明のパターン描画装置を用いたものであり、その効果としては、本発明のパターン描画装置は、前述したように、中間光量の利用によって高精度でパターン描画できるだけでなく、非常に高速にパターン描画できる。したがって大型マスク30に対しても描画時間が膨大になることはない。
【0025】
なお、ここで本発明による中間光量を利用の有無によるパターン描画時間の違いを図8を用いて説明する。中間光量を利用しない場合は、(a)に示したように、設計上の最小グリッド(d)ごとに露光のスポットを照射する必要があるため、描画面積をSとすると、スポット数は、S/d^2(回)となる。これに対して、中間光量を利用すると、(b)に示したように、スポット間隔が最小グリッド(d)の階調数(G)倍だけ広げることができる。その結果、描画面積Sにおけるスポット数は、一見して、S/(G・d)^2(個)有るように見えるが、これらのスポット全てにおいて、最高G回重なっているため、スポット総数は、S/(G・d)^2×G=S/d^2/Gとなる。すなわち、(a)に示したスポット数の1/Gになるため、描画時間は階調数で割った数だけ短縮できる。
【0026】
ところで、図2に示したパターン投影装置100におけるピンホール板8の製造法の一例を図9に示す。ここではピンホール板8に正方形の穴をレーザ光によって空ける場合を示した。図示していないエキシマレーザからのレーザ光L50は、正方形に穴の空いている金属マスク51に当たる。金属マスク51の穴を通過したレーザ光L51は、集光レンズ52を通過して、ピンホール板8に当たる。この際に、集光レンズ52は縮小投影光学系を形成しており、金属マスク51の位置の像をピンホール板8に縮小投影するようになっている。これにより、ピンホール板8に照射されるレーザ光L52は小さな正方形になり、正方形の穴が空くようになる。
【0027】
また、ピンホール板8は、図示していないXYステージ上に載せられており、それによって、図でX方向にスキャンされ、Y方向にはステップするようになっている。したがって、繰返しパルス動作を行うレーザ光L50によって、ピンホール板8に多数の正方形の穴が空くようになる。
【0028】
なお、本実施例では、穴加工にエキシマレーザを用いたが、その理由として、エキシマレーザは波長が短く、金属表面での反射率が低くなって金属板を加工しやすいだけでなく、パルス幅が10ns前後と短いため、ピンホール板8を連続的に移動しながら、レーザ照射をしても、パルス幅の時間内に移動する距離が数1nm以下と小さくできるため、正方形の穴が長く延びることがない。
【0029】
なお、利用できるレーザとしては、エキシマレーザの他に、フッ素レーザや、フェムト秒レーザなどのように金属への加工性能が良好であり、かつ繰返し動作が可能なレーザであればよい。また、上記した実施例では、基板を移動方向に対して移動させる場合について説明したが、ミラーデバイス投影領域を基板に対して斜めに移動させても良い。
【0030】
【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100の構成図である。
【図3】本発明による描画時間の算出の説明図である。
【図4】本発明の第2の実施例の説明図である。
【図5】パターン描画の説明図である。
【図6】本発明によるパターン描画の説明図である。
【図7】本発明のパターン描画装置によって描画された大型マスクを用いたマスク描画装置の構成図である。
【図8】(a)及び(b)は本発明に係る中間光量を利用しない場合及び本発明に係る中間光量を利用する場合をそれぞれ示す図である。
【図9】図2に示したパターン投影装置100に使用されるピンホール板の製造法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
1、20 基板
2、21a、21b、21c ミラーデバイス投影領域
3 スポット
4 移動方向
5 有効露光幅
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
10 パターン投影装置
22a、22b、22c 有効露光領域
23a、23b 階調数不足領域
30 大型マスク
31 マスク基板
32 縮小投影光学系
33 45度反射鏡
100、200 パターン描画装置
300 マスク描画装置
L1、L2、L30 レーザ光
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern drawing apparatus and a pattern drawing method that can be applied to a maskless drawing apparatus used in an exposure process at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit, or a mask drawing apparatus used to manufacture a mask used in an exposure apparatus. .
[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 wafer coated with a resist using a mask (also referred to as a reticle) on which a circuit pattern is drawn (called pattern exposure). The apparatus for this purpose is called an exposure apparatus or exposure machine. However, there is also an exposure machine that directly draws a circuit pattern on a wafer without using a mask, and this is called a maskless 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. . This chrome film or the like is formed by pattern exposure, and an apparatus therefor 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 the mask manufacturing apparatus, in addition to the EB drawing apparatus, pattern drawing is performed using ultraviolet laser light (hereinafter abbreviated as ultraviolet laser light) (that is, pattern exposure is performed on 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 such an apparatus, a reflection mirror display element (mirror device called a digital micromirror) in which a number of micromirrors are arranged in a two-dimensional array is used. Patterns are drawn on the mask substrate under pattern control. 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 described in, for example, Proceedings of SPIE, Vol. 4186, PP. 16-21, or USP 6,428,940.
[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 scanning speed is reduced to 1/64, and Since the number of scans increases 64 times, the drawing time becomes extremely long as 64 × 64 times. In other words, the use of the intermediate light amount is indispensable for shortening the drawing time in the laser beam drawing apparatus.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
Proceedings of SPIE, Vol.4186, PP.16-21
[0008]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,428,940 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional method of controlling the deflection angle of the mirror in order to obtain the intermediate light amount, it is necessary to accurately control the voltage applied to each micromirror. However, in order to change the intermediate light quantity into 64 steps as described above, it is necessary to control the voltage by finely dividing it into 64 steps, and a short time of 0.0005 seconds or less corresponding to the repetition rate of the laser of 2000 Hz. It was difficult to accurately control all the voltages of approximately one million micromirrors within at least a fraction of the time. 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.
[0010]
An object of the present invention is to provide a pattern drawing apparatus that can use an intermediate amount of light in a pattern drawing apparatus using a mirror device without using an intermediate value of a voltage applied to each micromirror.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pattern projection apparatus capable of projecting a pattern made up of a large number of spots by using a two-dimensional array of light control elements such as a mirror device and a microlens array, In the pattern projected onto the substrate from the apparatus, the substrate is moved obliquely with respect to the array of the multiple spots, so that several spots in the pattern due to temporally different irradiation are the same on the substrate. It was irradiated so as to overlap the spot. Here, the substrate means a wafer when a maskless exposure apparatus is constituted according to the present invention, and a mask substrate when a mask drawing apparatus is constituted.
[0012]
According to this, since one spot position can be exposed by a plurality of irradiations, it becomes possible to emit an intermediate amount of light by controlling the number of irradiations to be overlapped. As a result, the control voltage of each micromirror may be in two stages, ON and OFF, and voltage control is not difficult. In addition, the intermediate light quantity can be controlled by controlling the number of times of irradiation to the same point on the substrate in this way because the diameter of the spot can be made smaller than the spot interval by the microlens as described above. It originates in moving it diagonally.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of drawing by a pattern drawing apparatus 100 as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a pattern projection apparatus 10 constituting the pattern drawing apparatus 100. As shown in FIG. 2, the pattern projection apparatus 10 uses a mirror device 6 as a two-dimensional array of light control elements, which is omitted in FIG. 2, but here it is 2048 × 512. Individual (ie, about 1 million) micromirrors are arranged vertically and horizontally at a pitch of about 16 microns. The laser light L 1 traveling from the mirror device 6 is focused on a small spot through the microlens array 7 and then applied to the pinhole plate 8. Further, the laser beam L2 emitted through the hole of the pinhole plate 8 passes through the lenses 9a and 9b and is projected onto the substrate 1. The lenses 9a and 9b constitute a projection optical system and project an optical image at the position of the pinhole 8 onto the substrate 1. With this configuration, as shown in FIG. 1, an aggregate pattern of spots separated from each other is projected onto the substrate 1 in the mirror device projection region 2 of the substrate 1.
[0015]
In the present invention, as shown in FIG. 1, the mirror device projection region 2 that defines the outer contour of the aggregate of spots 3 arranged in the form of a vertical and horizontal matrix is relative to the substrate 1, that is, in the moving direction 4 of the substrate 1. It is arranged diagonally. In other words, the rows or columns of the aggregate pattern of the matrix-like spots 3 are arranged obliquely with respect to the movement direction of the substrate 1. In this state, the substrate 1 is moved along the moving direction 4 during pattern exposure. At this time, a plurality of spots 3 located within the effective exposure width 5 overlap at the same place on the substrate 1. That is, when the substrate 1 is viewed from the direction of the moving direction 4, the plurality of spots 3 are at the same coordinate position in the lateral direction. In FIG. 1, the case where three pieces are at the same position is illustrated. The aggregate of spots 3 depicted in FIG. 1 is the moment formed by one irradiation (one shot), but every time the substrate 1 is moved by a length that is about half the diameter of the spot 3. When irradiation is performed, it is possible to fill the entire surface of the substrate 1 with a connected spot.
[0016]
When such irradiation is performed, in the example shown in FIG. 1, when the moving speed of the substrate 1 is adjusted so that the three spots hit the same position on the substrate 1 (that is, exposure is performed), the substrate 1 Within the effective exposure width of 5, all spots can be overlapped three times. In the present invention, this is utilized to control the presence / absence of the number of times each spot is irradiated on the substrate 1 (that is, whether the laser light is directed toward the substrate 1 or not by the mirror device 6). The exposure amount can be controlled in three steps (four steps if no irradiation is included) at each spot position simply by performing the above two controls.
[0017]
However, since the actual mirror device 6 has 2048 × 512 micromirrors, for example, 64 spots can be arranged so as to irradiate the same position, and thereby the exposure amount can be increased in 64 steps at each spot. Can be controlled. With this as the number of gradations, for example, the drawing time of a 132 × 100 mm drawing area on the substrate is calculated from the formula shown in FIG. In addition, description of the code | symbol in (a) was shown in (b). As a design example, as shown in (c), when the modulation number (frequency) of the mirror device is 2000 Hz and the minimum grid d on the substrate is 1.56 nm, substantially every 1.56 × 64 = 100 nm. The substrate may be moved so that the spot comes to the spot, and the calculation result is as shown in (d), and the drawing time is about 12 hours.
[0018]
On the other hand, if the intermediate light quantity is not used, it is necessary to move the substrate so that a spot is provided for every minimum grid in the entire drawing area. 0.132 × 0.100 / (1.56 nm ^ 2) = 5.42 × 10 ^ 15 spots are required at different positions. According to this, even if 2048 × 512 micromirrors operate at 2000 Hz, the drawing time is 718 hours, which is about 60 times longer than when using an intermediate light quantity.
[0019]
As described above, since the pattern drawing apparatus of the present invention uses the intermediate light amount, not only can the substrate be drawn at a high speed, but there is no need to control the micromirror with a voltage as in the prior art. This simplifies operation, prevents malfunctions and adjustment errors, and makes it possible to accurately produce gradations.
[0020]
Next, another embodiment of the pattern drawing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of pattern drawing by the pattern drawing device 200 having three pattern projection devices (not shown). In the mirror device projection areas 21a, 21b, and 21c projected from the three pattern projection apparatuses onto the substrate 20, the number of gradations set in the effective exposure areas 22a, 22b, and 22c can be increased by moving the substrate 20. An intermediate amount of light can be output, but in other areas, the number of gradations set is not reached. In view of this, three pattern projection apparatuses are arranged so that the exposure areas of the set number of gradations or less overlap each other. As a result, when the substrate 21 is moved along the moving direction 24, the two mirror device projection areas overlap even in the insufficient number of gradation areas 23a and 23b, so that the spots can be overlapped by the set number of gradations. Become.
[0021]
By the way, as a problem in the case of exposure by the pattern projection apparatus 10 capable of projecting a pattern composed of a large number of spots as described above, when a spot is round, when a large number of spots are exposed closely, FIG. As shown to (a), since between spots are not exposed, as shown to (b), it is necessary to expose so that an adjacent spot may overlap. However, as a result, even if all of the light is irradiated without emitting an intermediate amount of light, the number of overlapping spots varies depending on the position, so that the exposure may be somewhat uneven.
[0022]
Therefore, the spot shape may be a hexagon. According to this, as shown in FIG. 6, when the hexagons are closely arranged, the entire surface can be filled with the same number of spots. In addition, when the same position is exposed with a plurality of shots to produce an intermediate amount of light, the number of shots can be easily controlled. Further, in order to realize a hexagonal spot, for example, the hole of the pinhole plate 8 in the pattern projection apparatus 10 shown in FIG. In addition, although the hexagon was shown in FIG. 6, an octagon may be sufficient.
[0023]
Next, an embodiment using a substrate drawn by the pattern drawing apparatus 100 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. A mask drawing apparatus 300 shown in FIG. 7 is an apparatus that draws a mask for a general exposure apparatus on a mask substrate 31 using the large mask 30 drawn by the pattern drawing apparatus 100. That is, a pattern drawn on a large mask 30 several times the size of a normal mask is transferred to a mask substrate 31 by a reduction projection optical system 32. Since the large mask 30 is larger than a normal mask, it is fixed vertically in order to suppress bending due to its own weight. Therefore, a 45-degree reflecting mirror 33 is used, so that in the laser light L30 irradiated to the large-sized mask 30, what passes through the large-sized mask 30 is reflected by the 45-degree reflecting mirror 33, and the reduced projection optical system. 32, and the mask substrate 31 is irradiated.
[0024]
As in this embodiment, the pattern drawing device of the present invention is used for drawing a large mask 30 used for drawing a normal mask. As an effect, the pattern drawing device of the present invention is the same as that described above. As described above, not only can the pattern be drawn with high accuracy by using the intermediate light quantity, but also the pattern can be drawn at a very high speed. Therefore, the drawing time for the large mask 30 does not become enormous.
[0025]
Here, a difference in pattern drawing time depending on whether or not the intermediate light amount according to the present invention is used will be described with reference to FIG. When the intermediate light quantity is not used, as shown in (a), it is necessary to irradiate an exposure spot for each designed minimum grid (d). Therefore, when the drawing area is S, the number of spots is S. / D ^ 2 (times). On the other hand, when the intermediate light quantity is used, as shown in (b), the spot interval can be increased by the number of gradations (G) times of the minimum grid (d). As a result, the number of spots in the drawing area S at first glance seems to be S / (G · d) ^ 2 (pieces). However, since all these spots overlap at the maximum G times, the total number of spots is , S / (G · d) ^ 2 × G = S / d ^ 2 / G. That is, since it becomes 1 / G of the number of spots shown in (a), the drawing time can be shortened by the number divided by the number of gradations.
[0026]
An example of a method for manufacturing the pinhole plate 8 in the pattern projection apparatus 100 shown in FIG. 2 is shown in FIG. Here, a case where a square hole is formed in the pinhole plate 8 by laser light is shown. A laser beam L50 from an excimer laser (not shown) hits a metal mask 51 having a square hole. The laser beam L51 that has passed through the hole of the metal mask 51 passes through the condenser lens 52 and strikes the pinhole plate 8. At this time, the condensing lens 52 forms a reduction projection optical system so that the image of the position of the metal mask 51 is reduced and projected onto the pinhole plate 8. As a result, the laser beam L52 applied to the pinhole plate 8 becomes a small square, and a square hole is formed.
[0027]
The pinhole plate 8 is placed on an XY stage (not shown), so that it is scanned in the X direction and steps in the Y direction. Accordingly, a large number of square holes are formed in the pinhole plate 8 by the laser beam L50 that performs the repetitive pulse operation.
[0028]
In this example, an excimer laser was used for drilling. The reason for this is that the excimer laser has a short wavelength and low reflectivity on the metal surface, which makes it easy to process a metal plate, as well as a pulse width. Since the distance is as short as 10 ns, the distance traveled within the pulse width time can be reduced to a few nanometers or less even when laser irradiation is performed while moving the pinhole plate 8 continuously, so that the square hole extends long. There is nothing.
[0029]
In addition to the excimer laser, a laser that can be used may be any laser such as a fluorine laser or a femtosecond laser, which has a good processing performance for metal and can be repeatedly operated. In the above-described embodiments, the case where the substrate is moved with respect to the moving direction has been described. However, the mirror device projection region may be moved obliquely with respect to the substrate.
[0030]
【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 an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a pattern projection apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of calculation of a drawing time according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of pattern drawing.
FIG. 6 is an explanatory diagram of pattern drawing according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a mask drawing apparatus using a large mask drawn by the pattern drawing apparatus of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are diagrams respectively showing a case where the intermediate light amount according to the present invention is not used and a case where the intermediate light amount according to the present invention is used.
9 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing a pinhole plate used in the pattern projection apparatus 100 shown in FIG. 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 20 Substrate 2, 21a, 21b, 21c Mirror device projection area 3 Spot 4 Movement direction 5 Effective exposure width 6 Mirror device 7 Micro lens array 8 Pinhole plate 9a, 9b Lens 10 Pattern projection device 22a, 22b, 22c Effective exposure Areas 23a, 23b Insufficient number of gradation areas 30 Large mask 31 Mask substrate 32 Reduction projection optical system 33 45 degree reflector 100, 200 Pattern drawing apparatus 300 Mask drawing apparatuses L1, L2, L30 Laser light

Claims (6)

レーザ光を所定の変調数で変調する二次元配列状の光制御素子、マイクロレンズアレイ、及びピンホール板を用い、多数のスポットの集合体から成るパターンを基板に投影するパターン投影装置と、前記基板を前記パターン投影装置に対して相対的に移動させる手段とを含み、前記レーザ光の繰り返し周波数は前記光制御素子の変調数に対応して選定されており、且つ、投影されたパターンを構成する前記多数のスポットの並びが前記基板の移動方向に対して、斜めに配置され、且つ、前記多数のスポットの斜めの配置は、時間的に異なる照射による前記パターンにおけるスポットが、階調数に応じた回数だけ、前記基板上で同一地点に重なるように、設定された状態でパターン描画を行うと共に、前記スポットの形状を前記ピンホール板の穴の形状によって調整できることを特徴とするパターン描画装置。A pattern projection apparatus for projecting a pattern composed of an assembly of a large number of spots onto a substrate using a two-dimensional array of light control elements that modulate laser light at a predetermined modulation number, a microlens array, and a pinhole plate; the substrate and means for relatively moving with respect to the pattern projection device, the repetition frequency of the laser beam Ri Contact is selected to correspond to the number of modulation of the light control element, and was projected shadow pattern constituting the relative number of arrangement the moving direction of the substrate of the spot, is arranged obliquely, and the arrangement of the diagonal of the large number of spots, the spot in the pattern by between distinct irradiation time is, floors a number of times corresponding to the tone number, wherein so as to overlap the same point on the substrate, with a pattern drawing while being set, the shape of the spot of the pinhole plate Pattern writing apparatus characterized by adjustable in the shape. 前記スポットが六角形又は八角形であることを特徴とする前記請求項1のパターン描画装置。2. The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein the spot is a hexagon or an octagon . 前記スポットの照射の強度が、一回の照射では中間諧調であり、前記階調数に応じた回数だけ前記基板上で同一地点に重なるように照射されたときに必要な強度となることを特徴とする請求項1のパターン描画装置。The intensity of irradiation of the spot is an intermediate gradation in one irradiation, and becomes a necessary intensity when irradiated so as to overlap the same spot on the substrate by the number of times corresponding to the number of gradations. The pattern drawing apparatus according to claim 1. レーザ光を所定の変調数で変調する二次元配列状の光制御素子およびマイクロレンズアレイ、及びピンホール板を用い多数のスポットの集合体から成るパターンを前記基板に投影するパターン投影装置を用いて、マトリック状に配列されたスポットの集合体パターンと基板のいずれかを相対的に所定の移動方向に移動させることにより、前記スポットの集合体パターンを前記基板上に投影するパターン描画方法において、前記レーザ光の繰り返し周波数は前記光制御素子の変調数に対応して選定されており、前記ピンホール板の穴の形状に応じた形状を有するスポットの集合体パターンの行又は列を、時間的に異なる照射による前記パターンにおけるスポットが、階調数に応じた回数だけ、前記基板上で同一地点に重なるように、斜めにした状態で前記所定の移動方向に移動させることにより、パターン描画を行うことを特徴とするパターン描画方法。Using a two-dimensional array of light control elements that modulate laser light at a predetermined modulation number, a microlens array, and a pattern projection device that projects a pattern composed of an assembly of many spots onto the substrate using a pinhole plate In the pattern drawing method for projecting the spot aggregate pattern onto the substrate by relatively moving either one of the spot aggregate pattern arranged in a matrix and the substrate in a predetermined movement direction, The repetition frequency of the laser light is selected according to the modulation number of the light control element, and the row or column of the aggregate pattern of spots having a shape corresponding to the shape of the hole of the pinhole plate is temporally changed. spot in the pattern with different irradiation, a number of times corresponding to the number of gradations, so as to overlap the same point on the substrate, and oblique By moving in the predetermined direction of movement state, pattern exposure method characterized by performing pattern drawing. 前記所定の移動方向に前記基板の移動中、前記スポットの集合体パターンを構成するスポットは前記基板の同じ位置に前記階調数に応じた回数だけ複数回投影されることを特徴とする請求項4記載のパターン描画方法。The spot constituting the spot aggregate pattern is projected a plurality of times according to the number of gradations at the same position on the substrate during movement of the substrate in the predetermined movement direction. 5. The pattern drawing method according to 4. 前記基板の同じ位置に複数回投影されるスポットを与える光学制御素子はオン、オフ制御されることを特徴とする請求項5記載のパターン描画方法。  6. The pattern drawing method according to claim 5, wherein an optical control element that gives a spot projected on the same position of the substrate a plurality of times is controlled to be turned on and off.
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JP4638826B2 (en) * 2005-02-04 2011-02-23 富士フイルム株式会社 Drawing apparatus and drawing method
JP2007025394A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Fujifilm Holdings Corp Pattern forming method
WO2011152235A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 株式会社シンク・ラボラトリー Laser exposure method and product
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