(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-01
(45)【発行日】2023-02-09
(54)【発明の名称】フォトマスクの描画装置
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20230202BHJP
G03F 1/32 20120101ALI20230202BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 505
G03F1/32
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018226749
(22)【出願日】2018-12-03
(65)【公開番号】P2020091331
(43)【公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-11-25
(73)【特許権者】
【識別番号】302003244
【氏名又は名称】株式会社エスケーエレクトロニクス
(74)【代理人】
【識別番号】110002295
【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ
(72)【発明者】
【氏名】田邉 勇
【審査官】牧 隆志
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１７３９４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３６７９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４２４９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９８２８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ １／００ － １／８６
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体レーザと 前記半導体レーザから照射されたレーザーの光路中に、傾斜角度を独立して変更可能な複数のマイクロミラーで構成されるマイクロミラーアレイを有するＤＭＤと、ステージと、光学系と、記憶部と、ＤＭＤ制御部と、光量計測部と、演算処理部とを備え、
前記記憶部には、前記ＤＭＤの前記マイクロミラーの各々に対して、前記傾斜角度で決定される第１の状態及び第２の状態を維持する時間を規定するマイクロミラー制御条件が記憶され、
前記光量計測部は、第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーの強度分布を計測し、
前記演算処理部は、前記強度分布の変動幅が予め設定したしきい値より小さくなるように、マイクロミラー制御領域を設定し、
前記ＤＭＤ制御部は、前記マイクロミラー制御条件に従って、前記マイクロミラー制御領域以外の前記マイクロミラーを常に前記第２の状態を維持するとともに、前記マイクロミラー制御領域の前記マイクロミラーの各々を制御し、
前記光学系は、前記マイクロミラー制御領域の前記第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーのみを前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射することを特徴とするフォトマスクの描画装置。
【請求項2】
前記記憶部に保存されている前記マイクロミラー制御条件は、前記第１の状態を維持する時間が異なる第１のマイクロミラー領域、第２のミラー領域及び第３のミラー領域に属する前記マイクロミラーの制御条件を含むことを特徴とする請求項１記載の描画装置。
【請求項3】
前記記憶部には、レーザーの露光量とフォトレジストのパターン幅との相関データが保存され、前記相関データから前記第１のマイクロミラー領域、前記第２のミラー領域及び前記第３のミラー領域を補正することを特徴とする請求項２記載の描画装置。
【請求項4】
前記描画装置は、駆動系制御部を備え、
前記駆動系制御部は、前記光学系と前記ステージとの相対的位置を移動し、ステップアンドリピート方式により、前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストを露光することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フォトマスクの描画装置に関する。具体的には、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いたフォトマスクの描画装置に関する。
【背景技術】
【0002】
表示装置や半導体装置等の製造過程におけるリソグラフィー工程で使用するフォトマスクを製造する際、フォトマスクブランクス上のフォトレジストに所望のパターンを描画するために、例えば特許文献１、２記載のような描画装置が使用されている。
【0003】
このような公知の描画装置を用いてハーフトーンマスク（３階調のフォトマスク）を製造する主要工程について以下に説明する。
図１７は、典型的なボトムハーフ型の多階調マスクの製造方法を示す工程断面図である。
先ず、石英等の透明基板１００上に、Ｍｏシリサイド（ＭｏＳｉ）等の半透過膜１０１と、クロム（Ｃｒ）等の遮光膜１０２とがこの順に形成されたフォトマスクブランクスを準備し、その表面全体にフォトレジスト１０３を塗布法等により形成する（図１７（Ａ））。
次に、フォトレジスト１０３を、描画装置により露光し、現像することによりフォトレジストのパターン１０３ａを形成する（図１７（Ｂ））。
次に、フォトレジストのパターン１０３ａをマスクに遮光膜１０２をエッチングすることにより、遮光膜のパターン１０２ａを形成し（図１７（Ｃ））、さらに半透過膜１０１をエッチングすることにより半透過膜のパターン１０１ａを形成する（図１７（Ｄ））。
次に、アッシング等によりフォトレジストのパターン１０３ａを除去した後（図１７（Ｅ））、フォトレジスト１０４を形成する（図１７（Ｆ））。
次に、フォトレジスト１０４を、描画装置により露光し、現像することによりフォトレジストのパターン１０４ａを形成する（図１７（Ｇ））。
次に、フォトレジストのパターン１０４ａをマスクに、遮光膜のパターン１０２ａを選択的にエッチングし、遮光膜のパターン１０２ｂを形成する（図１７（Ｈ））。
最後に、アッシング等によりフォトレジストのパターン１０４ａを除去する（図１７（Ｉ））。
図１７は、典型的なボトムハーフ型の多階調マスクの製造方法を示す工程断面図である。
先ず、石英等の透明基板１００上に、Ｍｏシリサイド（ＭｏＳｉ）等の半透過膜１０１と、クロム（Ｃｒ）等の遮光膜１０２とがこの順に形成されたフォトマスクブランクスを準備し、その表面全体にフォトレジスト１０３を塗布法等により形成する（図１７（Ａ））。
次に、フォトレジスト１０３を、描画装置により露光し、現像することによりフォトレジストのパターン１０３ａを形成する（図１７（Ｂ））。
次に、フォトレジストのパターン１０３ａをマスクに遮光膜１０２をエッチングすることにより、遮光膜のパターン１０２ａを形成し（図１７（Ｃ））、さらに半透過膜１０１をエッチングすることにより半透過膜のパターン１０１ａを形成する（図１７（Ｄ））。
次に、アッシング等によりフォトレジストのパターン１０３ａを除去した後（図１７（Ｅ））、フォトレジスト１０４を形成する（図１７（Ｆ））。
次に、フォトレジスト１０４を、描画装置により露光し、現像することによりフォトレジストのパターン１０４ａを形成する（図１７（Ｇ））。
次に、フォトレジストのパターン１０４ａをマスクに、遮光膜のパターン１０２ａを選択的にエッチングし、遮光膜のパターン１０２ｂを形成する（図１７（Ｈ））。
最後に、アッシング等によりフォトレジストのパターン１０４ａを除去する（図１７（Ｉ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００３－２１５７８２号公報
【文献】特開２０１４－９５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
公知の描画装置でハーフトーンマスク（多階調マスク）を製造するためには、半透過膜と遮光膜の積層とをエッチングするパターンと遮光膜のみをエッチングするパターンの２種類の描画データーをそれぞれ別個に作成する必要があり、２回のリソグラフィー工程が必要になる。その結果、製造工程の増大にともなう製造工期の長時間化、製造コストの高コスト化を招くことになる。
さらに、２回（複数）のリソグラフィー工程を必要とするため、それぞれのリソグラフィー工程で形成する描画パターンを合わせるための位置合わせが必要となる。この場合、位置合わせマージン（余裕）を考慮して描画パターンを拡張する等の対応が必要であるため、パターンの微細化、高集積化の障害となる。
また、４階調以上の多階調マスクを形成する場合、さらにリソグラフィー工程が増加することになる。
さらに、２回（複数）のリソグラフィー工程を必要とするため、それぞれのリソグラフィー工程で形成する描画パターンを合わせるための位置合わせが必要となる。この場合、位置合わせマージン（余裕）を考慮して描画パターンを拡張する等の対応が必要であるため、パターンの微細化、高集積化の障害となる。
また、４階調以上の多階調マスクを形成する場合、さらにリソグラフィー工程が増加することになる。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、１回のリソグラフィー工程により多階調フォトマスクを形成することを可能とするフォトマスクの描画装置を提供することを課題とする。
なお、本発明にかかる描画装置は、多階調フォトマスクの製造に限定的に使用されるものではなく、例えばバイナリーマスクの製造にも使用可能であることは言うまでもない。
なお、本発明にかかる描画装置は、多階調フォトマスクの製造に限定的に使用されるものではなく、例えばバイナリーマスクの製造にも使用可能であることは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明にかかるフォトマスクの描画装置は、
半導体レーザと
前記半導体レーザから放射されたレーザーの光路中に、傾斜角度を独立して変更可能な複数のマイクロミラーで構成されるマイクロミラーアレイを有するＤＭＤと、ステージと、光学系と、記憶部と、ＤＭＤ制御部と、光量計測部と、演算処理部とを備え、
前記記憶部には、前記ＤＭＤの前記マイクロミラーの各々に対して、前記傾斜角度で決定される第１の状態及び第２の状態を維持する時間を規定するマイクロミラー制御条件が記憶され、
前記光量計測部は、第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーの強度分布を計測し、
前記演算処理部は、前記強度分布の変動幅が予め設定したしきい値より小さくなるように、マイクロミラー制御領域を設定し、
前記ＤＭＤ制御部は、前記マイクロミラー制御条件に従って、前記マイクロミラー制御領域以外の前記マイクロミラーを常に前記第２の状態を維持するとともに、前記マイクロミラー制御領域の前記マイクロミラーの各々を制御し、
前記光学系は、前記マイクロミラー制御領域の前記第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーのみを前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するを含むことを特徴とする。
半導体レーザと
前記半導体レーザから放射されたレーザーの光路中に、傾斜角度を独立して変更可能な複数のマイクロミラーで構成されるマイクロミラーアレイを有するＤＭＤと、ステージと、光学系と、記憶部と、ＤＭＤ制御部と、光量計測部と、演算処理部とを備え、
前記記憶部には、前記ＤＭＤの前記マイクロミラーの各々に対して、前記傾斜角度で決定される第１の状態及び第２の状態を維持する時間を規定するマイクロミラー制御条件が記憶され、
前記光量計測部は、第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーの強度分布を計測し、
前記演算処理部は、前記強度分布の変動幅が予め設定したしきい値より小さくなるように、マイクロミラー制御領域を設定し、
前記ＤＭＤ制御部は、前記マイクロミラー制御条件に従って、前記マイクロミラー制御領域以外の前記マイクロミラーを常に前記第２の状態を維持するとともに、前記マイクロミラー制御領域の前記マイクロミラーの各々を制御し、
前記光学系は、前記マイクロミラー制御領域の前記第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーのみを前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するを含むことを特徴とする。
【0008】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
レーザー発生装置である半導体レーザから放射されたレーザーの光路をＤＭＤのマイクロミラー単位で制御して、多彩なフォトマスクのパターンに柔軟に対応し、パターン描画が容易となる。
レーザー発生装置である半導体レーザから放射されたレーザーの光路をＤＭＤのマイクロミラー単位で制御して、多彩なフォトマスクのパターンに柔軟に対応し、パターン描画が容易となる。
【0009】
また、本発明にかかるフォトマスクの描画装置は、
ステージと、光学系と、記憶部と、ＤＭＤ制御部とを備え、
前記記憶部には、前記ＤＭＤの前記マイクロミラーの各々に対して、前記傾斜角度で決定される第１の状態及び第２の状態を維持する時間を規定するマイクロミラー制御条件が記憶され、
前記ＤＭＤ制御部は、前記マイクロミラー制御条件に従って、前記マイクロミラーの各々を制御し、
前記光学系は、第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーのみが入射するよう配置され、
前記光学系に入射されたレーザーが、前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射されることを特徴とする。
ステージと、光学系と、記憶部と、ＤＭＤ制御部とを備え、
前記記憶部には、前記ＤＭＤの前記マイクロミラーの各々に対して、前記傾斜角度で決定される第１の状態及び第２の状態を維持する時間を規定するマイクロミラー制御条件が記憶され、
前記ＤＭＤ制御部は、前記マイクロミラー制御条件に従って、前記マイクロミラーの各々を制御し、
前記光学系は、第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーのみが入射するよう配置され、
前記光学系に入射されたレーザーが、前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射されることを特徴とする。
【0010】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
フォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するレーザーの露光量を、パターン形成の画素単位で制御することができ、膜厚の異なるフォトレジストを有するフォトレジストのパターンを１回の露光処理により形成することが可能となる。
フォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するレーザーの露光量を、パターン形成の画素単位で制御することができ、膜厚の異なるフォトレジストを有するフォトレジストのパターンを１回の露光処理により形成することが可能となる。
【0011】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
光量計測部を備え、
前記光量計測部は、前記ＤＭＤの第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーの強度分布を計測することを特徴とする。
光量計測部を備え、
前記光量計測部は、前記ＤＭＤの第１の状態にある前記マイクロミラーから反射されたレーザーの強度分布を計測することを特徴とする。
【0012】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
フォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するレーザーの強度分布を計測することができ、レーザー強度分布を経時的に監視することも可能となる。
フォトマスク基板上に形成されたフォトレジストに照射するレーザーの強度分布を計測することができ、レーザー強度分布を経時的に監視することも可能となる。
【0013】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
演算処理部を備え、
前記演算処理部は、
前記光量計測部により計測されたレーザーの強度分布の均一性を算出することを特徴とする。
演算処理部を備え、
前記演算処理部は、
前記光量計測部により計測されたレーザーの強度分布の均一性を算出することを特徴とする。
【0014】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
レーザーの強度分布の均一性を評価することによってＤＭＤの状態を監視し、所定のしきい値との比較によって、ＤＭＤの交換やメンテナンス等の対処をオペレータ等に促すことが可能となる。
レーザーの強度分布の均一性を評価することによってＤＭＤの状態を監視し、所定のしきい値との比較によって、ＤＭＤの交換やメンテナンス等の対処をオペレータ等に促すことが可能となる。
【0015】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
前記演算処理部は、
前記光量計測部により計測されたレーザーの強度分布から、マイクロミラー制御領域を決定することを特徴とする。
前記演算処理部は、
前記光量計測部により計測されたレーザーの強度分布から、マイクロミラー制御領域を決定することを特徴とする。
【0016】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
フォトマスク基板上に形成するフォトレジストのパターン寸法の変動幅を、例えば顧客要求等に合わせた所定の範囲に設定することができる。
フォトマスク基板上に形成するフォトレジストのパターン寸法の変動幅を、例えば顧客要求等に合わせた所定の範囲に設定することができる。
【0017】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
前記記憶部に保存されている前記マイクロミラー制御条件は、第１の状態を維持する時間が異なる第１のマイクロミラー領域、第２のマイクロミラー領域及び第３のマイクロミラー領域に属する前記マイクロミラーの制御条件を含むことを特徴とする。
前記記憶部に保存されている前記マイクロミラー制御条件は、第１の状態を維持する時間が異なる第１のマイクロミラー領域、第２のマイクロミラー領域及び第３のマイクロミラー領域に属する前記マイクロミラーの制御条件を含むことを特徴とする。
【0018】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
３種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを１回の露光処理により形成することが可能となり、リソグラフィー工程の削減とともに、重ね合わせに対するマージンをパターンに盛り込む必要がなくなり、パターンの微細化、設計の作業負荷の低減に寄与することが可能となる。
例えば、第１のマイクロミラー領域の第１の状態を維持する時間を０（ゼロ）とし、第２のミラー領域での第１の状態を維持する時間を、第３のミラー領域での第１の状態を維持する時間より長くすることで透明部、遮光部、半透過部を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能となる。
３種類の膜厚を有するフォトレジストパターンを１回の露光処理により形成することが可能となり、リソグラフィー工程の削減とともに、重ね合わせに対するマージンをパターンに盛り込む必要がなくなり、パターンの微細化、設計の作業負荷の低減に寄与することが可能となる。
例えば、第１のマイクロミラー領域の第１の状態を維持する時間を０（ゼロ）とし、第２のミラー領域での第１の状態を維持する時間を、第３のミラー領域での第１の状態を維持する時間より長くすることで透明部、遮光部、半透過部を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能となる。
【0019】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
前記記憶部には、レーザーの露光量とフォトレジストのパターン幅との相関データが保存され、
前記相関データから前記第１のマイクロミラー領域、前記第２のミラー領域及び前記第３のミラー領域を補正することを特徴とする。
前記記憶部には、レーザーの露光量とフォトレジストのパターン幅との相関データが保存され、
前記相関データから前記第１のマイクロミラー領域、前記第２のミラー領域及び前記第３のミラー領域を補正することを特徴とする。
【0020】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
第１、第２及び第３のマイクロミラー領域に対応してフォトレジストの露光量を変化させても、露光量の違いによるフォトレジストパターン寸法の変動を容易に抑制することが可能となる。
第１、第２及び第３のマイクロミラー領域に対応してフォトレジストの露光量を変化させても、露光量の違いによるフォトレジストパターン寸法の変動を容易に抑制することが可能となる。
【0021】
また、本発明に係るフォトマスクの描画装置は、
駆動系制御部を備え、
前記駆動系制御部は、前記光学系と前記ステージとの相対的位置を移動し、ステップアンドリピート方式により、前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストを露光することを特徴とする。
駆動系制御部を備え、
前記駆動系制御部は、前記光学系と前記ステージとの相対的位置を移動し、ステップアンドリピート方式により、前記ステージ上に載置されるフォトマスク基板上に形成されたフォトレジストを露光することを特徴とする。
【0022】
このようなフォトマスクの描画装置とすることで、
ＤＭＤを用いてレーザーを照射する各露光区画を連続的に繋ぎ合わせ、フォトマスク基板上のフォトレジストに対して、所定の領域に亘ってパターン形成が可能となる。
ＤＭＤを用いてレーザーを照射する各露光区画を連続的に繋ぎ合わせ、フォトマスク基板上のフォトレジストに対して、所定の領域に亘ってパターン形成が可能となる。
【発明の効果】
【0023】
本発明にかかるフォトマスクの描画装置によって、１回のリソグラフィー工程によって膜厚の異なるレジストを形成することができ、多階調フォトマスクの製造工程数の削減が可能となる。
また、重ね合わせマージンを考慮したパターン設計を不要とすることにより、パターンの微細化にも寄与することができる。
また、重ね合わせマージンを考慮したパターン設計を不要とすることにより、パターンの微細化にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明にかかる描画装置の構成を示す図。
【図4】ステップアンドリピート方式によりフォトレジストを露光する状況を示す図。
【図5】図５（Ａ）は、マイクロミラー制御領域ＣのＡ－Ａ’部分から反射されたレーザーの強度分布の実測値の位置依存性を示し、図５（Ｂ）は、パターニングされたフォトレジストのライン幅の実測値の分布（位置依存性）を示す。
【図6】図６（Ａ）は、マイクロミラー制御領域ＣのＡ－Ａ’部分から反射されたレーザーの強度分布の実測値の位置依存性を示し、図６（Ｂ）は、パターニングされたフォトレジストのライン幅の実測値の分布（位置依存性）を示す。
【図7】マイクロミラー制御領域Ｃの設定例を示す図。
【図8】レーザーの露光量と現像後のレジストパターン幅の寸法変動量の関係を示すグラフ。
【図10】ＤＭＤにより各領域毎に照射時間が制御されたレーザーによりパターニングしたフォトレジストの断面図。
【図11】ハーフトンマスク（多階調マスク）の製造方法の主要工程を示す断面図。
【図12】ハーフトンマスク（多階調マスク）の製造方法の主要工程を示す断面図。
【図13】光学系（ＤＭＤを含む）を移動する機構を示す図。
【図15】描画装置のシステムの概要を示す図。
【図16】パターン寸法変動を抑制するためのマイクロミラーの領域の補正を示す図。
【図17】典型的なボトムハーフ型の多階調マスクの主要製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。
【0026】
図１（Ａ）は、描画装置１の主な構成を示す。
レーザー発生装置である半導体レーザ２から放射されたレーザーＬＤ（例えばｇ線、ｈ線、ｉ線等）は、点線矢印で示すように反射鏡３によりＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）４へと誘導される。ＤＭＤ４の光反射部８で反射されたレーザーは、点線矢印で示すように、例えばレンズからなる光学系５により、ステージ６上に載置されたフォトマスク基板７上に、等倍又は縮小投影される。半導体レーザ２として、好適にはシングルモードが使用できる。
フォトマスク基板７は、例えば透明基板上に半透過膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスであり、さらにフォトマスクブランクス上に照射されるレーザーに対して感光性を有するフォトレジストが塗布されている。
ステージ７は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動し、フォトマスク基板７を所定の方向に所定の距離だけ、移動させることができる。
レーザー発生装置である半導体レーザ２から放射されたレーザーＬＤ（例えばｇ線、ｈ線、ｉ線等）は、点線矢印で示すように反射鏡３によりＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）４へと誘導される。ＤＭＤ４の光反射部８で反射されたレーザーは、点線矢印で示すように、例えばレンズからなる光学系５により、ステージ６上に載置されたフォトマスク基板７上に、等倍又は縮小投影される。半導体レーザ２として、好適にはシングルモードが使用できる。
フォトマスク基板７は、例えば透明基板上に半透過膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスであり、さらにフォトマスクブランクス上に照射されるレーザーに対して感光性を有するフォトレジストが塗布されている。
ステージ７は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動し、フォトマスク基板７を所定の方向に所定の距離だけ、移動させることができる。
【0027】
ＤＭＤ４の光反射部８は、後述するように複数のマイクロミラー９を有し、各マイクロミラー９の傾斜角度は電気的に制御され、レーザーの反射角度を、図１（Ａ）、（Ｂ）の白塗り矢印又は黒塗り矢印で示すように、二者択一的に変更することができる。
白塗り矢印方向に反射されたレーザーは、光学系５を経由（通過）して、フォトマスク基板７に照射される。一方、黒塗り矢印方向に反射されたレーザーは、光学系５に入射することがなく、そのためフォトマスク基板７に照射されない。このように光学系５を配置することで、ＤＭＤ４により、フォトマスク基板７に対してレーザーの照射有無を選択できる。
白塗り矢印方向に反射されたレーザーは、光学系５を経由（通過）して、フォトマスク基板７に照射される。一方、黒塗り矢印方向に反射されたレーザーは、光学系５に入射することがなく、そのためフォトマスク基板７に照射されない。このように光学系５を配置することで、ＤＭＤ４により、フォトマスク基板７に対してレーザーの照射有無を選択できる。
【0028】
図１（Ｂ）は、ＤＭＤ４の光反射部８の表面の一部を示す斜視図である。
図１（Ｂ）に示すように、光反射部８は、例えば１辺が１０～１５［μｍ］の微小な鏡（マイクロミラー９）が複数個、例えば１９８０×１０８０個、碁盤の目状に整列し配置されたマイクロミラーアレイ（マイクロミラーの配列）により構成されている。各マイクロミラー９は独立して制御することができ、その傾斜角度を、第１の傾斜角度又は第２の傾斜角度、例えば－１２［°］又は＋１２［°］に切換ることができる。
図１（Ｂ）に示すように、光反射部８は、例えば１辺が１０～１５［μｍ］の微小な鏡（マイクロミラー９）が複数個、例えば１９８０×１０８０個、碁盤の目状に整列し配置されたマイクロミラーアレイ（マイクロミラーの配列）により構成されている。各マイクロミラー９は独立して制御することができ、その傾斜角度を、第１の傾斜角度又は第２の傾斜角度、例えば－１２［°］又は＋１２［°］に切換ることができる。
【0029】
光反射部８に入射した（図１（Ｂ）中点線矢印で示される）レーザーは、例えば、第１の傾斜角度に設定されたマイクロミラー９ａで反射された場合には、図１（Ｂ）中白塗り矢印で示すように光学系５に入射し、その後フォトマスク基板７に照射される。傾斜角が第２の傾斜角度に設定されたマイクロミラー９ｂで反射された場合には、図１（Ｂ）中黒塗り矢印で示すように光学系５に入射しない（フォトマスク基板７に照射されない）ように配置されている。
【0030】
マイクロミラー９毎に、傾斜角度によってレーザーの反射方向を制御することで、レーザーをフォトマスク基板７に照射するか否かを選択することができる。１つのマイクロミラー９から光学系５を経由してフォトマスク基板７に照射される領域が、フォトマスク基板７上の最小露光領域（画素）となる。
マイクロミラー９毎に傾斜角度を制御することで、様々なパターンのレーザー描画に対して、柔軟に対応することができる。
なお、傾斜角度は例示でありこれに限定されるものではない。
マイクロミラー９毎に傾斜角度を制御することで、様々なパターンのレーザー描画に対して、柔軟に対応することができる。
なお、傾斜角度は例示でありこれに限定されるものではない。
【0031】
このようにＤＭＤ４は、各マイクロミラー９の傾斜角を変更することにより、局所的に（各マイクロミラー９毎に）レーザーの進路を変更し、フォトマスク基板７上に照射する状態（第１の状態）、照射しない状態（第２の状態）を選択することができる。
【0032】
図２（Ａ）は、光反射部８上にレーザーが照射される様子を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｚ－Ｚ’断面におけるレーザー強度分布を模式的に示す。
図２（Ａ）中点線で示される円で囲まれた領域は、レーザー照射領域Ｓを示し、この円がレーザースポット径（例えば１［ｍｍ］）に対応する。また、図２（Ａ）中実線で示される四角形の領域は、レーザー照射領域Ｓ内に設定されたマイクロミラー制御領域Ｃである。マイクロミラー制御領域Ｃは、レーザースポット径の変動や光軸の変動を考慮して、必ずレーザー照射領域Ｓ内に収まるように設定する。
図２（Ａ）中点線で示される円で囲まれた領域は、レーザー照射領域Ｓを示し、この円がレーザースポット径（例えば１［ｍｍ］）に対応する。また、図２（Ａ）中実線で示される四角形の領域は、レーザー照射領域Ｓ内に設定されたマイクロミラー制御領域Ｃである。マイクロミラー制御領域Ｃは、レーザースポット径の変動や光軸の変動を考慮して、必ずレーザー照射領域Ｓ内に収まるように設定する。
【0033】
図２（Ｂ）に示すように、レーザー照射領域Ｓの外部では、レーザーの強度が急激に減少し、そして０（ゼロ）となるが、レーザー照射領域Ｓの内部では、理想的にはレーザー強度が一定であり、マイクロミラー制御領域Ｃは強度分布の均一性の良い領域に設定されている。
なお、ＤＭＤ４の光反射部８の面は、レーザーの入射方向に対して必ずしも垂直でないため、レーザー照射領域Ｓは必ずしも円ではなく、正確には楕円となることがある。また、マイクロミラー制御領域Ｃも正方形に限らず、長方形であってもよい。
なお、ＤＭＤ４の光反射部８の面は、レーザーの入射方向に対して必ずしも垂直でないため、レーザー照射領域Ｓは必ずしも円ではなく、正確には楕円となることがある。また、マイクロミラー制御領域Ｃも正方形に限らず、長方形であってもよい。
【0034】
マイクロミラー制御領域Ｃ内部においては、各マイクロミラーは第１の状態、又は第２の状態を選択的して制御できる領域であり、マイクロミラー制御領域Ｃ以外の領域にあるマイクロミラーは、常時第２の状態に設定する。
【0035】
図３（Ａ）は、マイクロミラー制御領域Ｃの一部の拡大図を示し、各マイクロミラー９の制御状態の例を示す。図３（Ｂ）は、レーザーＬＤがマイクロミラー９により反射され、光学系５を経由してフォトマスク基板７に形成されたフォトレジスト１０に照射される状態を示す断面図である。
図３（Ａ）中、ハッチングされたマイクロミラー９ａは第１の状態、ハッチングされていないマイクロミラー９ｂは第２の状態にあるマイクロミラーを示す。
図３（Ａ）中、ハッチングされたマイクロミラー９ａは第１の状態、ハッチングされていないマイクロミラー９ｂは第２の状態にあるマイクロミラーを示す。
【0036】
第１の状態にあるマイクロミラー９ａを所望のパターンに配置することにより、マイクロミラー９ａにより反射されたレーザーは、所望のパターン形状でフォトマスク基板７上のフォトレジスト１０に照射される（図３（Ｂ））。従って、フォトレジスト１０を、所望のパターン形状に露光することができる。
マイクロミラー制御領域Ｃの各マイクロミラー９は、フォトマスク基板７上で１つの画素（ピクセル）を構成し、この露光領域の最小単位である画素の集合としてフォトレジストのパターンが形成されることになる。
マイクロミラー制御領域Ｃの各マイクロミラー９は、フォトマスク基板７上で１つの画素（ピクセル）を構成し、この露光領域の最小単位である画素の集合としてフォトレジストのパターンが形成されることになる。
【0037】
１回の露光処理（１回の描画処理）により露光可能なフォトレジスト１０の露光領域（簡単のため露光区画と称す。）は、マイクロミラー制御領域Ｃから反射されたレーザーによって照射可能な領域である。
そのため、図４に示すように、マイクロミラー制御領域Ｃで確定する１つの露光区画の露光処理が完了すると、連続したパターン形成が可能なように、ステージ６によって露光区画の大きさに相当した距離（図中Ｌ）だけフォトマスク基板７を移動する。その後、次の露光区画に対して所望のパターンのマイクロミラー９のオン、第２の状態を制御することで露光処理を行う。
そのため、図４に示すように、マイクロミラー制御領域Ｃで確定する１つの露光区画の露光処理が完了すると、連続したパターン形成が可能なように、ステージ６によって露光区画の大きさに相当した距離（図中Ｌ）だけフォトマスク基板７を移動する。その後、次の露光区画に対して所望のパターンのマイクロミラー９のオン、第２の状態を制御することで露光処理を行う。
【0038】
すなわちステップアンドリピート方式により、フォトマスク基板７表面の露光処理とフォトマスク基板７の移動とを繰り返すことで、所望のパターンをフォトマスク基板７の全面（又はフォトレジスト１０に対してパターン形成が必要な領域）に形成することが可能となる。
【0039】
なお、移動するステージ６によりフォトマスク基板７を移動させたが、ステップアンドリピート方式によりフォトマスク基板７を露光する場合、フォトマスク基板７と光学系５とが相対的に移動すればよい。そのため、光学系５（及びＤＭＤ４）を移動する構成としてもよく、光学系４とフォトマスク基板７との両方を移動する構成としてもよい。
【0040】
図１３は、光学系４を移動させる機構を備えた描画装置１の構成の例を示す。
描画装置１は、第１の走行ガイド１６及び第２の走行ガイド１８を備えている。
第１の走行ガイド１６の長手方向は図中Ｘ方向に平行であり、第２の走行ガイド１８の長手方向は図中Ｙ方向に平行である。
描画装置１は、第１の走行ガイド１６及び第２の走行ガイド１８を備えている。
第１の走行ガイド１６の長手方向は図中Ｘ方向に平行であり、第２の走行ガイド１８の長手方向は図中Ｙ方向に平行である。
【0041】
第１の走行ガイド１６は、その内部に固定反射鏡３１及び可動反射鏡３２を備えている。第１の駆動装置１７が、可動反射鏡３２、ＤＭＤ４及び光学系５を、第１の走行ガイド１６に沿って移動させる。第２の駆動装置１９は、第１の走行ガイド１６を第２の走行ガイド１８に沿って移動させる。
従って、可動反射鏡３２、ＤＭＤ４及び光学系５は図中Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。
従って、可動反射鏡３２、ＤＭＤ４及び光学系５は図中Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。
【0042】
半導体レーザ２から発せられたレーザーＬＤは、固定反射鏡３１によって反射され、可動反射鏡３２を照射する。その後レーザーは可動反射鏡３２によって反射され、ＤＭＤ４及び光学系５を経由して、フォトマスク基板７を照射する。その結果、第１及び第２の駆動装置１７、１９を利用して、レーザーＬＤを、フォトマスク基板７上でＸ方向、Ｙ方向に走査することが可能となる。
【0043】
フォトレジストを感光させるためのレーザーの露光量は、マイクロミラー９ａの第１の状態の時間で制御することができる。所定の時間経過後、マイクロミラー９ａを第２の状態にすることで、容易に所望パターンの露光時間を設定することができる。
さらに、１個のマイクロミラー９は、フォトマスク基板７上で１つの画素を構成するため、画素毎に露光時間を制御することができる。
さらに、１個のマイクロミラー９は、フォトマスク基板７上で１つの画素を構成するため、画素毎に露光時間を制御することができる。
【0044】
描画装置１は、光量検出器１５を備えるため、ＤＭＤ４の光反射部８により反射されフォトマスク基板７に照射されるレーザーの強度分布を測定することができる。
光量検出器１５は、イメージセンサ等を使用し、ＤＭＤ４の光反射部８の全てのマイクロミラー９を第１の状態とし、反射されたレーザーを光量検出器１５の受光面に照射することで、２次元的にレーザー照射強度分布を測定することが可能となる。
光量検出器１５の受光面は、フォトマスク基板７の照射表面と同一の高さ（水準）とすることで、正確な強度が測定可能である。
光量検出器１５は、イメージセンサ等を使用し、ＤＭＤ４の光反射部８の全てのマイクロミラー９を第１の状態とし、反射されたレーザーを光量検出器１５の受光面に照射することで、２次元的にレーザー照射強度分布を測定することが可能となる。
光量検出器１５の受光面は、フォトマスク基板７の照射表面と同一の高さ（水準）とすることで、正確な強度が測定可能である。
【0045】
図１５に示すように、描画装置１は、パターンデータ入力部５１、記憶部５２、演算処理部５３、ＤＭＤ制御部５４、駆動系制御部５５及び光量計測部５６をさらに備えたシステムとして構成してもよい。
光量計測部５６は、光量検出器１５を制御し、検出された２次元的情報を、例えば画像データ（２次元配列データ）として記憶部５２に保存する。演算処理部５３は、画像データの各画素から照射されたレーザーの面内の強度分布を求め、当該面内強度分布の均一性を算出し光反射部８の状態を監視することも可能である。
光量計測部５６は、光量検出器１５を制御し、検出された２次元的情報を、例えば画像データ（２次元配列データ）として記憶部５２に保存する。演算処理部５３は、画像データの各画素から照射されたレーザーの面内の強度分布を求め、当該面内強度分布の均一性を算出し光反射部８の状態を監視することも可能である。
【0046】
図５（Ａ）及び図６（Ａ）は、検出された２次元の強度分布の実測値から、マイクロミラー制御領域ＣのＡ－Ａ’部分から反射されたレーザーの強度分布を抽出した結果を示し、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）は、５［μｍ］幅のラインパターンの列を形成するように、ＤＭＤ制御部５４によって制御されたマイクロミラー９から反射されたレーザーによりパターニングされたフォトレジストのライン幅の実測値を示す。
なお、ラインパターンの列を形成するマイクロミラー９は、パターンデータ入力部５１を介して記憶部５２に記憶されたパターンデータに従って抽出し、第１の状態となるよう制御している。
なお、ラインパターンの列を形成するマイクロミラー９は、パターンデータ入力部５１を介して記憶部５２に記憶されたパターンデータに従って抽出し、第１の状態となるよう制御している。
【0047】
図５（Ａ）に示すように、実際のレーザーの強度分布は、下に凸形状の強度分布を示し、有限の変動幅を有する。図５（Ｂ)に示すように、フォトレジストのライン幅の実測値は、レーザーの強度分布を反映して、わずかに周期的な変動が見られる。
【0048】
図６（Ａ）は、図５（Ａ）で示す強度分布を有するＤＭＤとは異なるＤＭＤを使用し、反射されたレーザーの強度分布を計測した結果を示す。図６（Ａ）に示す強度分布は、図５（Ａ）と同様に下に凸形状の強度分布を示すが、図５（Ａ）に示すレーザーの強度分布と比べ、分布の変動幅が大きい。
均一性（＝標準偏差／平均値）が図５（Ａ）に示す強度分布は１１％であるが、図６（Ａ）に示す強度分布は２３％に増大している。
図６（Ｂ）に示すように、強度分布の変動幅が増加し均一性が増加（劣化）すると、フォトレジストのライン幅の実測値の変動幅も増大し、ライン幅の均一性が増大（劣化）する。
均一性（＝標準偏差／平均値）が図５（Ａ）に示す強度分布は１１％であるが、図６（Ａ）に示す強度分布は２３％に増大している。
図６（Ｂ）に示すように、強度分布の変動幅が増加し均一性が増加（劣化）すると、フォトレジストのライン幅の実測値の変動幅も増大し、ライン幅の均一性が増大（劣化）する。
【0049】
例えば、当初図５（Ａ）で示すレーザー強度分布であったのに対し、経時変化によりマイクロミラー９の表面が曇る等の理由によりレーザー強度分布が図６（Ａ）に示す強度分布のように均一性が劣化した場合、フォトレジストのパターンの分布は、図５（Ｂ）に示す分布から図６（Ｂ）に示す分布へと変化することになる。
このような場合、ＤＭＤを交換するといった対処も可能である。
このような場合、ＤＭＤを交換するといった対処も可能である。
【0050】
従って、ＤＭＤ４の光反射部８により反射されたレーザーの強度分布を監視し管理することで、フォトレジストのラインパターンの変動が抑制され、所定の均一性を維持することができる。例えば、強度分布が所定のしきい値、例えば顧客要求仕様値等を超えると、描画装置１の演算処理部５３が、ランプや表示画面に警告を表示し、オペレータにＤＭＤの交換を促す等の処置を実行することができる。その結果、製造されるフォトマスクの品質管理及び保証が可能となる。
【0051】
なお、光強度を検出するために、全てのマイクロミラー９を第１の状態として光量検出器１５にて２次元的に光強度を検出しても良いが、例えば図２（Ａ）のＺ－Ｚ’で示す線に平行な方向にマイクロミラー９を１列ずつ第１の状態として、順次光量検出器１５にて１次元的に光強度を検出しても良い。光強度分布を検出するためのマイクロミラー９を第１の状態にするパターンは適宜設定することができる。
【0052】
また、マイクロミラー９の位置と光量検出器１５の画像データ内の位置との関係を明確にするため、例えばマイクロミラーアレイ中のマイクロミラー９を十字形状に第１の状態として、光量検出器１５によって強度分布を測定してもよい。十字の交差するマイクロミラー９と、光検出器１５により検出された強度分布の交差点とを互いに対応させる。複数の箇所でこのような交差点の対応付けを行うことで、マイクロミラー９の位置と光量検出器１５の画像データ内の座標との関係を明確にすることができる。
【0053】
図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、いずれの強度分布も、周辺部分で強度が増大するが中央部分では比較的平坦な分布を示す。この傾向は、Ａ－Ａ’に対して垂直な方向についても同様であり、レーザー照射領域Ｓの中心部近傍では比較的平坦な強度分布であるが、レーザー照射領域Ｓの周辺領域で強度が増大する。
従って、比較的平坦な強度分布を示す領域を選定することで、レジストパターンの均一性が低下（向上）する。
図５（Ａ）及び図６（Ａ）中Ｂ－Ｂ’で示す領域は、光強度分布の均一性が向上する領域である。
従って、比較的平坦な強度分布を示す領域を選定することで、レジストパターンの均一性が低下（向上）する。
図５（Ａ）及び図６（Ａ）中Ｂ－Ｂ’で示す領域は、光強度分布の均一性が向上する領域である。
【0054】
図７に示すように光量検出器１５にて検出した光強度分布から、反射光の強度分布の変動幅が、予め設定したしきい値より小さくなるように、マイクロミラー制御領域Ｃを、例えばＢ－Ｂ’で決まる領域に設定し直してもよい。なお、Ｂ－Ｂ’に垂直な方向についても同様に変動幅がしきい値より小さくなるよう設定する。
例えば、製造するフォトマスクの最小線幅や最小間隔などの仕様（顧客要求値）に合わせて、しきい値を設定し、反射光の強度分布の変動幅がしきい値より下回るようにマイクロミラー９のマイクロミラー制御領域Ｃを設定してもよい
例えば、製造するフォトマスクの最小線幅や最小間隔などの仕様（顧客要求値）に合わせて、しきい値を設定し、反射光の強度分布の変動幅がしきい値より下回るようにマイクロミラー９のマイクロミラー制御領域Ｃを設定してもよい
【0055】
このマイクロミラー制御領域Ｃを狭く設定すると、ステップアンドリピート方式による露光処理時間が長くなるため、必要なフォトマスクの仕様毎に合わせて適宜設定すればよい。
ＤＭＤ４は、各マイクロミラー９を独立して制御ができるため、マイクロミラー制御領域Ｃの設定も容易に制御可能である。
ＤＭＤ４は、各マイクロミラー９を独立して制御ができるため、マイクロミラー制御領域Ｃの設定も容易に制御可能である。
【0056】
なお、光量検出器１５の光強度検出の空間分解能を、フォトレジストを描画する画素より小さくすることで、画素毎のレーザー照射強度を測定することができる。上述方法で、光量検出器１５の強度分布のデータの座標とマイクロミラーの位置との相関を明確にすれば、マイクロミラー毎に反射されたレーザーの強度が計測可能となる。従って、レーザーの反射強度に反比例する係数を、マイクロミラー毎に第１の状態を維持する時間に乗ずることで、強度分布を補正し、フォトレジストに均一なレーザーの照射を可能としてもよい。ただし、このような制御方法は、マイクロミラーの制御が複雑になるという欠点もある。
【0057】
図８は、レーザーの露光量と現像後のレジストパターン幅の寸法変動量の相関関係を示し、縦軸に寸法変動量、横軸にレーザーの露光量をプロットしている。
露光量は、ライン幅５［μｍ］のレジストパターンが形成される露光量を１として規格化している。このような露光量と現像後のレジストパターン寸法との関係は、使用するレジストに依存し、パターン寸法毎に（例えば、複数のライン幅、スペース幅又は複数のホール径に対して）実測により求めることができる。
露光量は、ライン幅５［μｍ］のレジストパターンが形成される露光量を１として規格化している。このような露光量と現像後のレジストパターン寸法との関係は、使用するレジストに依存し、パターン寸法毎に（例えば、複数のライン幅、スペース幅又は複数のホール径に対して）実測により求めることができる。
【0058】
図５（Ａ）（又は図６（Ａ））のレーザーの強度分布と、図８の露光量とレジストパターン寸法との相関データから、図５（Ｂ）（又は図６（Ｂ））に示すパターン寸法（幅）の分布を算出することができる。
予め図８に示す、露光量とパターン寸法との相関関係についての基礎的データをフォトレジスト毎に記憶部に記憶しておくことで、パターン寸法の分布を予測し、最適なマイクロミラー制御領域Ｃを自動的に算出することが可能となる。また、複数のレジストに対して相関データを取得しておくことで、使用するフォトレジストの候補を提示することも可能となる。
予め図８に示す、露光量とパターン寸法との相関関係についての基礎的データをフォトレジスト毎に記憶部に記憶しておくことで、パターン寸法の分布を予測し、最適なマイクロミラー制御領域Ｃを自動的に算出することが可能となる。また、複数のレジストに対して相関データを取得しておくことで、使用するフォトレジストの候補を提示することも可能となる。
【0059】
図９（Ａ）は、多階調フォトマスクを製造するためのＤＭＤ４の光反射部８の一部の領域を拡大した図である。図９（Ａ）に示すように、光反射部８は３つの領域Ｒａ（図中クロスハッチング領域）、領域Ｒｂ（図中シングルハッチング領域）、領域Ｒｃ（図中白塗り領域）を有している。
【0060】
図９（Ｂ）は、１回の露光処理を行う際の、領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいてマイクロミラー９ａ、９ｂ、９ｃの第１の状態（”ＯＮ”状態）と第２の状態（”ＯＦＦ”状態）のタイミングを示すグラフである。領域Ｒｃでは各マイクロミラー９ｃは、第１の状態の時間がゼロ（第１の制御時間）、すなわち常に第２の状態を維持し、領域Ｒｂでは各マイクロミラー９ｂは所定の期間（第２の制御時間ｔｂ）第１の状態、それ以外の期間は第２の状態を維持し、領域Ｒａでは各マイクロミラー９ａは所定の期間（第３の制御時間ｔａ）は第１の状態、それ以外の期間は第２の状態を維持する。図９（Ｂ）に示すようにｔｂはｔａより短く設定されている。例えばｔａを１００％とした場合、ｔｂを３０％～５０％とする。
【0061】
従って、１回の露光処理の間に、レーザーが３つの領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいて反射されフォトマスク基板７に照射される期間（露光時間）は、それぞれｔａ、ｔｂ、ｔｃ（無し）である。
なお、照射される期間（露光時間）は、必ずしも連続する必要はなく、第１の状態を維持する期間の合計が、例えばｔａ、ｔｂとなればよい。
なお、照射される期間（露光時間）は、必ずしも連続する必要はなく、第１の状態を維持する期間の合計が、例えばｔａ、ｔｂとなればよい。
【0062】
図１０は、描画装置１を用いてパターニングしたフォトレジスト１０の膜厚を示す。レーザーＬＤが、図１０で示す領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいて反射され、フォトマスク基板７上のフォトレジスト１０の領域Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃをそれぞれ照射する。領域Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのフォトレジスト１０は、露光時間が異なるため、現像後のフォトレジストの膜厚も異なることになる。
例えば、ネガ型フォトレジストの場合、領域Ｒｃを介して照射されるレーザーの露光時間は０であるため、領域Ｐｃのフォトレジスト１０の膜厚は０となる。領域Ｐｂのフォトレジスト１０の膜厚（Ｈｂ）及び領域Ｐａのフォトレジスト１０の膜厚（Ｈａ）は、露光時間ｔｂは露光時間ｔａより短い（ｔｂ＜ｔａ）ため、Ｈｂ＜Ｈａとなる。
例えば、ネガ型フォトレジストの場合、領域Ｒｃを介して照射されるレーザーの露光時間は０であるため、領域Ｐｃのフォトレジスト１０の膜厚は０となる。領域Ｐｂのフォトレジスト１０の膜厚（Ｈｂ）及び領域Ｐａのフォトレジスト１０の膜厚（Ｈａ）は、露光時間ｔｂは露光時間ｔａより短い（ｔｂ＜ｔａ）ため、Ｈｂ＜Ｈａとなる。
【0063】
所望の膜厚のフォトレジスト１０は、フォトレジスト１０の膜厚と露光時間との相関データ（感度曲線）により得ることができる。予め使用するフォトレジスト１０の感度曲線のデータを取得しておくことで、各領域で所望の膜厚のフォトレジスト１０を形成するための露光時間を決定することができる。決定された露光時間は、ＤＭＤ４の各マイクロミラー９の第１の状態を維持する時間設定により制御することができる。そのため、ＤＭＤ４を用いてレーザー照射を制御することで、１個のマイクロミラー９を単位とした任意の領域において、任意の露光時間を設定できる。
【0064】
図１０では３種類の膜厚（Ｈａ、Ｈｂ、０）のフォトレジスト１０を形成する例を示した。このように、光反射部８を複数の領域、例えば第１から第ｎ（ｎ≧３）の領域に区分し、各領域に配置された各マイクロミラーを第１の状態とする第１から第ｎの制御時間（時間０を含め）を設定することで、ｎ種類（膜厚０を含め）の異なる膜厚を有するレジストパターンを形成することができる。従って３種類以上の膜厚のフォトレジストを形成することもできる。
また、階段状に傾斜する断面を有するフォトレジストを形成することも可能である。
また、階段状に傾斜する断面を有するフォトレジストを形成することも可能である。
【0065】
また、上述のように露光時間が変わると、フォトレジストのパターン寸法が変動する。そのため、後述するように露光量とパターン寸法との相関関係に基づいて、マイクロミラー制御領域Ｃのマイクロミラー９の領域の幅を変更してもよい。
【0066】
光反射部８から反射されたレーザーを用いてフォトレジスト１０を露光した後にフォトマスク基板７を移動し、ステップアンドリピート方式により、露光処理とフォトマスク基板７の移動を繰り返し、複数の膜厚を有するフォトレジスト１０のパターンをフォトマスク基板７上に形成することができる。
なお、ポジ型フォトレジストに対しても、１回の露光処理により異なる複数の膜厚を有するフォトレジストを形成できる。
なお、ポジ型フォトレジストに対しても、１回の露光処理により異なる複数の膜厚を有するフォトレジストを形成できる。
【0067】
もし従来の描画装置を用いた場合、このような膜厚の異なるフォトレジストのパターンを形成しようとすると、複数回の描画処理によりフォトレジストの露光を行う必要がある。そのため、異なる描画工程においてパターンの重ね合わせズレ（位置合わせズレ）を考慮して、重ね合わせ余裕（マージン）の相当する幅（寸法）をパターンに盛り込む必要がある。
しかし、本実施形態のようにＤＭＤ４を用いた描画装置１を用いた場合、１回の露光で異なる膜厚を有するフォトレジスト１０をパターニングできるため、重ね合わせ余裕を考慮したパターン設計が必要が無く、重ね合わせ余裕に相当する寸法の微細化が可能となる。さらに、重ね合わせ余裕に対する設計ルールが緩和され、パターン設計が容易になり、パターン設計者の労力も軽減される。
しかし、本実施形態のようにＤＭＤ４を用いた描画装置１を用いた場合、１回の露光で異なる膜厚を有するフォトレジスト１０をパターニングできるため、重ね合わせ余裕を考慮したパターン設計が必要が無く、重ね合わせ余裕に相当する寸法の微細化が可能となる。さらに、重ね合わせ余裕に対する設計ルールが緩和され、パターン設計が容易になり、パターン設計者の労力も軽減される。
【0068】
図１１は、ハーフトンマスク（多階調マスク）の製造方法の主要工程を示す断面図である。
図１１（Ａ）に示すように、石英等の透明基板１１上に、蒸着法やスパッタ法により、半透過膜１２（例えばＭｏＳｉ、Ｔｉ）と遮光膜１３（例えばＣｒ）とがこの順に形成されたフォトマスクブランクスを準備し、遮光膜１３上にフォトレジスト１０を塗布等により形成する。
なお、半透過膜１２の光透過率は、透明基板１１の光透過率と遮光膜１３の光透過率との間で任意に設定されている。
図１１（Ａ）に示すように、石英等の透明基板１１上に、蒸着法やスパッタ法により、半透過膜１２（例えばＭｏＳｉ、Ｔｉ）と遮光膜１３（例えばＣｒ）とがこの順に形成されたフォトマスクブランクスを準備し、遮光膜１３上にフォトレジスト１０を塗布等により形成する。
なお、半透過膜１２の光透過率は、透明基板１１の光透過率と遮光膜１３の光透過率との間で任意に設定されている。
【0069】
次に図１１（Ｂ）に示すように、上記のＤＭＤ４の各マイクロミラー９単位での露光時間制御によりフォトレジスト１０を露光し、その後現像することによりフォトレジスト１０をパターニングする。
上記のように、マイクロミラー９毎に露光時間を制御できるため、１回の露光処理工程により、膜厚が異なる第１のフォトレジスト１０ａ、第２のフォトレジスト１０ｂを同時に形成することができる。また、さらに異なる３種類以上の膜厚のフォトレジスト１０のパターンを形成することも可能である。
上記のように、マイクロミラー９毎に露光時間を制御できるため、１回の露光処理工程により、膜厚が異なる第１のフォトレジスト１０ａ、第２のフォトレジスト１０ｂを同時に形成することができる。また、さらに異なる３種類以上の膜厚のフォトレジスト１０のパターンを形成することも可能である。
【0070】
次に図１１（Ｃ）に示すように、フォトレジスト１０（第１のフォトレジスト１０ａ及び第２のフォトレジスト１０ｂ）をマスクに、公知のウェットエッチング法やドライエッチング法により、遮光膜１３及び半透過膜１２を順にエッチングする。
【0071】
次に図１１（Ｄ）に示すように、アッシング法により第２のフォトレジスト１０ｂの部分が除去されるまでフォトレジスト１０を全面エッチング（エッチバック）する。
すなわち、膜厚Ｈｂより多く、膜厚Ｈａより少ない量だけエッチバックしフォトレジスト１０の膜厚を減少させる。
第１のフォトレジスト１０ａの膜厚Ｈａは、第２のフォトレジスト１０ｂの膜厚Ｈｂより大きいため、第１のフォトレジスト１０ａの膜厚は減少する（Ｈａ－Ｈｂ以下となる）ものの残置せしめることが可能である。
すなわち、膜厚Ｈｂより多く、膜厚Ｈａより少ない量だけエッチバックしフォトレジスト１０の膜厚を減少させる。
第１のフォトレジスト１０ａの膜厚Ｈａは、第２のフォトレジスト１０ｂの膜厚Ｈｂより大きいため、第１のフォトレジスト１０ａの膜厚は減少する（Ｈａ－Ｈｂ以下となる）ものの残置せしめることが可能である。
【0072】
図１１（Ｃ）の工程において、遮光膜１３及び半透過膜１２の少なくとも一方をドライエッチング法によりエッチングする場合、エッチングガス（エッチャント）を最適化し選択比を調整することで、フォトレジスト１０を同時にエッチングし、第２のフォトレジスト１０ｂの部分を除去してもよい。
【0073】
なお、フォトレジストの膜厚は、例えばエッチャントに対する耐エッチング特性、エッチバック量の均一性等のプロセス上の観点から決定すればよい。
【0074】
次に図１２（Ｅ）に示すように、フォトレジスト１０（第１のフォトレジスト１０ａ）をマスクに、ウェットエッチング法やドライエッチング法により遮光膜１３を選択的にエッチングする。公知のエッチャント（エッチング液、エッチングガス）を使用し、選択比を十分に高く（例えば１０以上）することで半透過膜１２のエッチングが抑制される。
【0075】
次に図１２（Ｆ）に示すように、アッシング法等によりフォトレジスト（第１のフォトレジスト１０ａ）を除去する。
以上の工程により透明基板１１が露出した領域、透明基板１１上に半透過膜１２のみが形成された領域、透明基板１１上に半透過膜１２と遮光膜１３とが形成された領域を有する３階調のハーフトーンマスク１４を得ることができる。
以上の工程により透明基板１１が露出した領域、透明基板１１上に半透過膜１２のみが形成された領域、透明基板１１上に半透過膜１２と遮光膜１３とが形成された領域を有する３階調のハーフトーンマスク１４を得ることができる。
【0076】
なお、上記は３階調マスクであるハーフトーンマスクを形成する方法を示した。フォトレジスト１０に対して、ＤＭＤ４のマイクロミラー９の第１の状態の時間を制御することで、３種以上の膜厚を有するようにフォトレジスト１０をパターニングすることも可能である。
それにより、さらに多階調のフォトマスクを製造可能である。
異なる膜厚の半透過膜のパターンを形成するため、膜厚の異なるレジストパターンのエッチバックと半透過膜の部分的エッチング（ハーフエッチング）を順次繰り返せばよい。
それにより、さらに多階調のフォトマスクを製造可能である。
異なる膜厚の半透過膜のパターンを形成するため、膜厚の異なるレジストパターンのエッチバックと半透過膜の部分的エッチング（ハーフエッチング）を順次繰り返せばよい。
【0077】
また、図８に示す露光時間とパターン幅との関係から、異なるレジスト膜厚を形成するため、露光時間を領域に依存して変更するとパターン幅が変わることがある。
例えば、図９（Ａ）において、領域Ｒａと比べ領域Ｒｂでは、露光量が減少し、パターン幅が減少する（細くなる）。そのため、図１６（Ａ）に示すように、露光量の少ない領域に対応したマイクロミラー９ｂの領域（領域Ｒｂ）の幅を、マイクロミラー９ａの領域（領域Ｒａ）より、パターン幅の変動分（減少分）だけ広くなるように設定（補正）してもよい。また、図１６（Ｂ）に示すように、逆に露光量の少ない領域に対応したマイクロミラー９ａの領域（領域Ｒａ）を、パターン幅の変動分だけ縮小してもよい。
なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）中の点線は、補正前の領域を示す
例えば、図９（Ａ）において、領域Ｒａと比べ領域Ｒｂでは、露光量が減少し、パターン幅が減少する（細くなる）。そのため、図１６（Ａ）に示すように、露光量の少ない領域に対応したマイクロミラー９ｂの領域（領域Ｒｂ）の幅を、マイクロミラー９ａの領域（領域Ｒａ）より、パターン幅の変動分（減少分）だけ広くなるように設定（補正）してもよい。また、図１６（Ｂ）に示すように、逆に露光量の少ない領域に対応したマイクロミラー９ａの領域（領域Ｒａ）を、パターン幅の変動分だけ縮小してもよい。
なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）中の点線は、補正前の領域を示す
【0078】
以下、３階調のハーフトーンマスクを形成する場合を例に、フォトマスク（ハーフトーンマスク）のレジストパターンを形成する方法について詳細に説明する。
【0079】
（１）ＣＡＤ等の設計ツールを利用し、第１のパターン領域である透明部（光透過部又は透明基板露出部）のパターンデータ（座標データ）、第２のパターン領域である遮光部のパターンデータ（座標データ）、第３のパターン領域である遮光部と透明部の間の透過率を有する半透過部のパターンデータ（座標データ）の３つの領域に区分される所望のパターンデータ２０（例えば、電気回路パターン）を確定（設計）する。パターンデータ２０は、描画装置１のパターンデータ入力部５１を介して記憶部５２に記憶する。
（２）光量検出器１５を用いて光量計測部５６により、ＤＭＤ４の反射部８から反射されたレーザーの強度分布を計測し、計測結果を記憶部５２に記憶する。
なお、レーザーの強度分布は、予め定期的に測定しておき、描画装置１の記憶部５２に記憶しておいてもよいが、フォトマスクを製造する際に毎回測定してもよい。
（２）光量検出器１５を用いて光量計測部５６により、ＤＭＤ４の反射部８から反射されたレーザーの強度分布を計測し、計測結果を記憶部５２に記憶する。
なお、レーザーの強度分布は、予め定期的に測定しておき、描画装置１の記憶部５２に記憶しておいてもよいが、フォトマスクを製造する際に毎回測定してもよい。
【0080】
（３）演算処理部５３は、光量計測結果に基づいて、パターン幅の均一性がしきい値を満足するようにマイクロミラー制御領域Ｃを確定する。しきい値は、顧客仕様等の設計要求に依存して決定する。
（４）パターンデータ２０をマイクロミラー制御領域Ｃで確定される露光区画２１（マイクロミラー制御領域により反射されたレーザーのフォトレジスト上での照射領域）に分割する。
このとき、パターンデータ２０の重要な回路部分が分割した露光区画２１の境界部分に重ならないように調整することも可能である。
そうすることで露光量の変動が発生した場合であっても重要な回路部分のパターン幅の変動を回避することが可能となる。
すなわち、予め重要な回路部分を、分割不能部として特定し、指定しておき、その分割不能部に露光区画２１の境界部分が重ならないよう、露光区画２１の大きさをその分割不能部の周囲で変更すればよい。
（４）パターンデータ２０をマイクロミラー制御領域Ｃで確定される露光区画２１（マイクロミラー制御領域により反射されたレーザーのフォトレジスト上での照射領域）に分割する。
このとき、パターンデータ２０の重要な回路部分が分割した露光区画２１の境界部分に重ならないように調整することも可能である。
そうすることで露光量の変動が発生した場合であっても重要な回路部分のパターン幅の変動を回避することが可能となる。
すなわち、予め重要な回路部分を、分割不能部として特定し、指定しておき、その分割不能部に露光区画２１の境界部分が重ならないよう、露光区画２１の大きさをその分割不能部の周囲で変更すればよい。
【0081】
図１５は、回路パターン１８（図１４（Ａ））を露光区画２１に分割した例（図１４（Ｂ）、（Ｃ））を示す。図１４（Ｂ）、（Ｃ）は、しきい値に依存して異なるマイクロミラー制御領域Ｃに対応した露光区画２１に分割した例を示している。
【0082】
（５）各領域に対応したフォトレジスト膜厚を製造プロセスの要請から決定する。
（６）第１、第２及び第３のパターン領域（透明部、遮光部及び半透過部）に対応したフォトレジストの露光時間を、予め実測した感度曲線と、各領域に対応したフォトレジスト膜厚とから算出する。
算出された露光時間から、上記第１、第２及び第３のパターン領域に対応したマイクロミラー９の制御条件（傾斜角（即ち第１の状態又は第２の状態）とその保持時間）を決定する。
（６）第１、第２及び第３のパターン領域（透明部、遮光部及び半透過部）に対応したフォトレジストの露光時間を、予め実測した感度曲線と、各領域に対応したフォトレジスト膜厚とから算出する。
算出された露光時間から、上記第１、第２及び第３のパターン領域に対応したマイクロミラー９の制御条件（傾斜角（即ち第１の状態又は第２の状態）とその保持時間）を決定する。
【0083】
ここで、第１、第２及び第３のパターン領域に対応したマイクロミラーとは、レーザーを反射し、それぞれ第１、第２及び第３のパターン領域に照射するマイクロミラーを意味し、第１のパターン領域（図１０中Ｐｃ）にレーザーを照射するマイクロミラーからなる領域（図１０中Ｒｃ）を第１のマイクロミラー領域、第２のパターン領域（図１０中Ｐａ）にレーザーを照射するマイクロミラーからなる領域（図１０中Ｒａ）を第２のマイクロミラー領域、第３のパターン領域（図１０中Ｐｂ）にレーザーを照射するマイクロミラーからなる領域（図１０中Ｒｂ）を、第３のマイクロミラー領域と称す。第１、第２及び第３のマイクロミラー領域は、マイクロミラー制御領域Ｃに属する。
【0084】
上記第１、第２及び第３のマイクロミラー領域に属するマイクロミラー９のマイクロミラーアレイ中の配置（座標）情報と第１の状態の維持時間とを含むマイクロミラー制御条件は記憶部５２に記憶しておく。
なお、予め感度曲線を記憶部５２に記憶しておき、露光時間を演算処理部５３により算出してもよい。
なお、予め感度曲線を記憶部５２に記憶しておき、露光時間を演算処理部５３により算出してもよい。
【0085】
（７）予め取得した露光量とパターン幅変動量との相関関係から、第１、第２及び第３のパターン領域に対応した第１、第２及び第３のマイクロミラー領域をマイクロミラー単位で補正し（拡大又は縮小し）、補正されたマイクロミラー９のマイクロミラーアレイ中の配置（座標）情報を記憶部５２に記憶する。
【0086】
（８）補正された第１、第２及び第３のマイクロミラー領域のマイクロミラー制御条件を、演算処理部５３により露光区画２１毎に分割し、記憶部５２に記憶する。
なお、第１、第２及び第３のマイクロミラー領域以外、すなわちマイクロミラー制御領域Ｃ以外の領域のマイクロミラー制御条件は、常時第２の状態を維持するという条件とする。
なお、第１、第２及び第３のマイクロミラー領域以外、すなわちマイクロミラー制御領域Ｃ以外の領域のマイクロミラー制御条件は、常時第２の状態を維持するという条件とする。
【0087】
（９）透明基板上に光透過部、遮光部をこの順に形成したフォトマスクブランクス上に、フォトレジスト１０を形成したフォトマスク基板７を準備し、ステージ６上に載置する。
（１０）記憶された各露光区画２１に対応したマイクロミラー制御条件に従って、ＤＭＤ４のマイクロミラー９をＤＭＤ制御部５４によって制御し、レーザーをフォトマスク基板７上のフォトレジスト１０に照射する。
（１０）記憶された各露光区画２１に対応したマイクロミラー制御条件に従って、ＤＭＤ４のマイクロミラー９をＤＭＤ制御部５４によって制御し、レーザーをフォトマスク基板７上のフォトレジスト１０に照射する。
【0088】
（１１）駆動系制御部５５によって、ステージ６、第１の駆動装置１７及び第２の駆動装置１９の少なくとも一つを駆動し、１つの露光区画に相当する距離だけ、ステージ６（及びステージ６に載置されたフォトマスク基板７）と光学系５との相対的距離を移動させる。
このステップは、フォトマスク基板７と光学系５との相対的距離を移動させるものであり、フォトマスク基板７若しくは光学系５の一方、又はフォトマスク基板７及び光学系５の両方を移動させてもよい。これによりフォトレジスト１０上の露光区画を移動し、フォトレジスト１０上の露光処理が必要な領域すべてを露光することができる。
相対的移動は、例えば所謂直交座標系の２つの直交軸、Ｘ軸、Ｙ軸の各方向に対して行うことができる。
このステップは、フォトマスク基板７と光学系５との相対的距離を移動させるものであり、フォトマスク基板７若しくは光学系５の一方、又はフォトマスク基板７及び光学系５の両方を移動させてもよい。これによりフォトレジスト１０上の露光区画を移動し、フォトレジスト１０上の露光処理が必要な領域すべてを露光することができる。
相対的移動は、例えば所謂直交座標系の２つの直交軸、Ｘ軸、Ｙ軸の各方向に対して行うことができる。
【0089】
光学系５を移動させる場合、第１の状態のマイクロミラー９から反射されたレーザーが光学系５を経由してフォトマスク基板７に照射できるように構成する必要がある。そのため、図１３に示すように光学系５と同時にＤＭＤ４も移動させる。
【0090】
（１２）演算処理部５３は、駆動系制御部５５及びＤＭＤ制御部５４を制御し、ステップアンドリピート方式に従って、（１０）と（１１）を繰り返し、フォトマスク基板７上に形成されたフォトレジスト１０を順次露光する。
【0091】
以上の手順により、フォトマスク基板７上のフォトレジスト１０の露光が完了し、その後現像処理によりフォトレジスト１０のパターニングが完了する。
その後図１１、１２で説明した製造工程によりフォトマスクを完成させることができる。
その後図１１、１２で説明した製造工程によりフォトマスクを完成させることができる。
【0092】
なお、上記工程は適宜に入れ替えることも可能である。
例えば、（７）の後に（４）を実施してもよい。即ち、予め取得した露光量とパターン幅変動量との相関関係から、上記第１、第２、及び第３のパターン領域のパターンデータ（座標データ）を補正し、その後各パターンデータをマイクロミラー制御領域Ｃで確定する露光区画２１に分割して、各露光区画２１毎に、ＤＭＤ４の各マイクロミラー９の制御条件（傾斜角とその保持時間）を決定し、記憶部５２に記憶してもよい。
例えば、（７）の後に（４）を実施してもよい。即ち、予め取得した露光量とパターン幅変動量との相関関係から、上記第１、第２、及び第３のパターン領域のパターンデータ（座標データ）を補正し、その後各パターンデータをマイクロミラー制御領域Ｃで確定する露光区画２１に分割して、各露光区画２１毎に、ＤＭＤ４の各マイクロミラー９の制御条件（傾斜角とその保持時間）を決定し、記憶部５２に記憶してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0093】
本描画装置１によれば、１回の露光処理により膜厚の異なるフォトレジストのパターンをフォトマスク基板上に形成することが可能となり、また、所望のパターン変動幅に対する要求を満足させることが可能となる。その結果、多階調フォトマスクの製造工程の削減することが可能となり、さらにフォトマスクのパターンの微細化にも寄与することが可能である。
本描画装置１を用いて製造されたフォトマスクは、電子デバイス等の製造過程のリソグラフィー工程に利用することができ、産業上の利用可能性は高い。
本描画装置１を用いて製造されたフォトマスクは、電子デバイス等の製造過程のリソグラフィー工程に利用することができ、産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【0094】
１ 描画装置
２ 半導体レーザ
３ 反射鏡
３１ 固定反射鏡
３２ 可動反射鏡
４ ＤＭＤ
５ 光学系
６ ステージ
７ フォトマスク基板
８ 光反射部
９、９ａ、９ｂ、９ｃ マイクロミラー
１０ フォトレジスト
１０ａ 第１のフォトレジスト
１０ｂ 第２のフォトレジスト
１１ 透明基板
１２ 半透過膜
１３ 遮光膜
１４ ハーフトーンマスク
１５ 光量検出器
１６ 第１の走行ガイド
１７ 第１の駆動装置
１８ 第２の走行ガイド
１９ 第２の駆動装置
２０ パターンデータ
２１ 露光区画
５１ パターンデータ入力部
５２ 記憶部
５３ 演算処理部
５４ ＤＭＤ制御部
５５ 駆動系制御部
５６ 光量計測部
１００ 透明基板
１０１ 半透過膜
１０１ａ 半透過膜のパターン
１０２ 遮光膜
１０２ａ、１０２ｂ 遮光膜のパターン
１０３ フォトレジスト
１０３ａ フォトレジストのパターン
１０４ フォトレジスト
１０４ａ フォトレジストのパターン
２ 半導体レーザ
３ 反射鏡
３１ 固定反射鏡
３２ 可動反射鏡
４ ＤＭＤ
５ 光学系
６ ステージ
７ フォトマスク基板
８ 光反射部
９、９ａ、９ｂ、９ｃ マイクロミラー
１０ フォトレジスト
１０ａ 第１のフォトレジスト
１０ｂ 第２のフォトレジスト
１１ 透明基板
１２ 半透過膜
１３ 遮光膜
１４ ハーフトーンマスク
１５ 光量検出器
１６ 第１の走行ガイド
１７ 第１の駆動装置
１８ 第２の走行ガイド
１９ 第２の駆動装置
２０ パターンデータ
２１ 露光区画
５１ パターンデータ入力部
５２ 記憶部
５３ 演算処理部
５４ ＤＭＤ制御部
５５ 駆動系制御部
５６ 光量計測部
１００ 透明基板
１０１ 半透過膜
１０１ａ 半透過膜のパターン
１０２ 遮光膜
１０２ａ、１０２ｂ 遮光膜のパターン
１０３ フォトレジスト
１０３ａ フォトレジストのパターン
１０４ フォトレジスト
１０４ａ フォトレジストのパターン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】