CN113448175A - 曝光装置和曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曝光装置和曝光方法。能够使曝光点均匀分散的新的多重曝光。在曝光装置(10)中，通过基于下述式(1)的上述间距(P)进行多重曝光动作。通过设定基准曝光点在单位曝光区域内的位置，使曝光点在多个曝光点线之间依次移动，从而使曝光点在主扫描方向(X)和副扫描方向(Y)上分散。其中，将固定的间距间隔设为P，将光调制元件的单位曝光区域设为C，将m设为2以上的整数，将n设为任意的整数，将u设为比m小的整数，将a设为比C小的值，满足P＝(n+u/m)C+a。

Description

曝光装置和曝光方法

技术领域

本发明涉及使用光调制元件阵列形成图案的曝光装置，特别涉及多重曝光。

背景技术

在无掩模曝光装置中，在使搭载基板的载台沿着扫描方向移动的同时，通过DMD(Digital Micro-mirror Device：数字微镜器件)等光调制元件阵列将图案光投影到基板上。在此，对呈二维状排列的光调制元件(微镜等)进行控制，使得根据搭载在载台上并形成有光致抗蚀剂层的基板上的投影区域(曝光区域)的位置来投影图案光。

在微米级的图案分辨率下，需要将图案形成为微镜等的投影尺寸(单元尺寸)以下，因此要进行在使曝光区域重叠的同时反复进行曝光的多重曝光(例如参照专利文献1、2)。在此，不使曝光动作的间距间隔为单元尺寸的整数倍，而是以使曝光区域相对于主扫描方向微小地倾斜的方式配置光调制元件阵列或基板搭载台。

如果设多重曝光中的间距间隔为P，微镜的单位曝光区域(1个镜的像的区域)的尺寸为C，则按照间距间隔P＝A+a(A为任意的整数，C>a)进行多重曝光。由此，在单位曝光区域(一个镜的像的区域)中，多个曝光点(拍摄中心位置)呈二维地分散(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特许第4203649号公报

专利文献2：日本特表2004-514280号公报

专利文献3：日本特许第4728536号公报

近年来，随着光致抗蚀剂的高灵敏度化的进展，此外随着光源输出的上升，光学系统的性能提高，生产量提高等，存在对单位曝光区域进行的照射数减少的倾向。因此，单位曝光区域内的曝光点不再分散而变得不均匀，图案线宽或轮廓有可能达不到所希望的精度。

因此，需要能够使曝光点均匀地分散的新的多重曝光。

发明内容

本发明的曝光装置具备：光调制元件阵列，其由多个光调制元件呈二维地排列而成；扫描部，其使相对于主扫描方向以规定的倾斜角度倾斜的所述光调制元件阵列的曝光区域相对于被描绘体在主扫描方向上进行相对移动；以及曝光控制部，其按照规定的间距间隔对所述多个光调制元件进行调整，进行多重曝光动作。

在本发明中，所述曝光控制部在规定的单位曝光区域中，在沿着所述倾斜角度的多个曝光点线之间按照每次曝光动作切换规定曝光点的曝光点线。“规定单位曝光区域”表示从基板上方观察时具有与一个光调制元件的投影区域相当的尺寸的区域。另外，“曝光点线”表示以规定的间距间隔进行多重曝光动作时，在从基板上方观察时沿倾斜角度方向连结曝光点而成的线，在基板上规定相互平行的多个曝光点线。曝光控制部通过按照每个曝光动作切换曝光点线，将曝光点依次切换成不同曝光点线上的曝光点。

曝光控制部能够在相邻地排列的多个曝光点线之间依次切换曝光点线。此外，曝光控制部将在下一次曝光动作中曝光点会从所述规定的单位曝光区域离开的曝光点线切换为在下一次曝光动作中曝光点会在所述规定的单位曝光区域内移动的曝光点线。

曝光控制部能够以使各曝光点线的曝光点间隔成为相等的间距间隔进行多重曝光动作。或者，曝光控制部还能够以使相邻的曝光点线的沿着主扫描方向的曝光点位置错开的间距间隔进行多重曝光动作。例如，曝光控制部在所述规定的单位曝光区域内，在第2k-1个曝光点线与第2k个曝光点线之间交替地切换曝光点线，其中，k＝1、2、…。

另一方面，曝光控制部能够以使相邻的曝光点线的沿着主扫描方向的曝光点位置成为相同的间距间隔进行多重曝光动作。例如，曝光控制部在所述规定的单位曝光区域内，在第3k-2个曝光点线、第3k-1个曝光点线和第3k个曝光点线之间依次切换曝光点线，其中k＝1、2、…。

作为上述的多重曝光动作的间距间隔，例如，若设间距间隔为P，设光调制元件的单位曝光区域为C，设m为2以上的整数，设n为任意的整数，设u为比m小的整数，设a设为比C小的值，则能够以下式表达：

P＝(n+u/m)C+a。

在本发明的一个方式的曝光方法中，配置由多个光调制元件呈二维地排列而成的光调制元件阵列，使所述光调制元件阵列的曝光区域相对于主扫描方向以规定的倾斜角度倾斜，使所述曝光区域相对于被描绘体在主扫描方向上进行相对移动，按照规定的间距间隔对所述多个光调制元件进行调整，进行多重曝光动作，在规定的单位曝光区域中，在沿着所述倾斜角度的多个曝光点线之间按照每次曝光动作切换规定曝光点的曝光点线。

附图说明

图1是本实施方式的曝光装置的框图。

图2是表示曝光头相对于载台的配置的图。

图3是局部地表示在基板W上描绘的图案的图。

图4是表示使用多个曝光点线的多重曝光动作的一例的图。

图5是表示使用多个曝光点线的多重曝光动作的另一例的图。

图6是表示图5所示的多重曝光动作的变形例的图。

标号说明

10：曝光装置；

22：DMD(光调制元件阵列)；

30：控制器(曝光控制部)。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是第1实施方式的曝光装置的框图。图2是表示曝光头在载台上的配置的图。

曝光装置10是通过向涂敷或粘贴有光致抗蚀剂等感光材料的基板(曝光对象)W照射光来形成图案的无掩模曝光装置，搭载有基板W的载台12被设置成能够沿着主扫描方向移动。载台驱动机构15使载台12沿着主扫描方向X、副扫描方向Y移动。

在曝光装置10中具备DMD22、照明光学系统23、投影光学系统25，设置有投影图案光的多个曝光头18(在图1中仅图示1个曝光头)。如图2所示，多个曝光头18沿着副扫描方向Y交错排列。光源20例如由放电灯(未图示)构成，通过光源驱动部21被驱动。

当向曝光装置10输入由向量数据等构成的CAD/CAM数据时，向量数据被发送到栅格转换电路26，向量数据被转换为栅格数据。所生成的栅格数据在暂时存储于缓存(未图示)中之后，向DMD驱动电路24发送。

DMD22是使微小微镜二维排列得到的光调制元件阵列，各微镜通过使姿态变化而选择性地切换光的反射方向。通过利用DMD驱动电路24对各个镜进行姿态控制，使与图案对应的光经由投影光学系统25投影(成像)到基板W的表面。由此，在基板W上形成图案像。

载台驱动机构15根据来自控制器30的控制信号使载台12移动。控制器(曝光控制部)30控制曝光装置10的动作，根据从位置检测部27发送来的载台位置信息，向载台驱动机构15、DMD驱动电路24输出控制信号。

曝光动作中，载台12以固定速度移动，DMD22整体的投影区域(以下称为曝光区域)EA随着基板W的移动而在基板W上沿着主扫描方向X相对移动。如图2所示，多个曝光头18的沿着副扫描方向Y的排列方向与副扫描方向Y不一致，倾斜了规定角度α。因此，若载台12向箭头A所示的方向移动，则曝光区域EA成为相对于主扫描方向X倾斜规定角度α的区域，以倾斜的状态在主扫描方向X上相对移动。另外，在图2中，夸张地描绘了倾斜角度α。

控制器30执行多重曝光，即在与之前的曝光区域的一部分区域重叠的位置进行下一次曝光的重叠曝光。曝光动作按照规定的间距间隔进行，根据曝光区的相对位置(载台位置)调制DMD22的各微镜，从而依次投影应描绘在曝光区域的位置的图案的光。通过多个曝光头18对整个基板W进行描绘，在整个基板W上形成图案。另外，载台12也可以以间歇移动来代替连续移动。

如上所述，由于曝光区域EA相对于主扫描方向X倾斜，因此，如果以基板为基准观察，以规定的间距间隔调整各微镜时的曝光中心点(照射中心位置，以下称为曝光点)位于沿着该倾斜角度的线上。在本实施方式中，在选择性地对这种线(以下称为曝光点线)进行切换的同时进行多重曝光动作。以下，对此进行详述。

图3是局部地示出投影到基板W上的图案的图。主扫描方向X、副扫描方向Y规定基板W上的描绘坐标系。

DMD22的1个微镜的图案是沿着正方形状的微镜的宽度为C的方形图案。例如，C为10μm以下。在需要重叠曝光的多重曝光动作中，以不是C的整数倍的间距间隔反复进行曝光动作。

如果将形成图案S1的曝光点N1作为曝光开始点，则下一个曝光点N2在副扫描方向Y上移动与曝光区EA相对于主扫描方向X的倾斜角度α相当的量。在图3中示出了连续曝光得到的图案S1和图案S2。DMD22为沿着与副扫描方向Y对应的纵向、与主扫描方向X对应的横向排列规定数量的微镜(例如3840×2160)而得到的结构，图案S1、S2通过沿着主扫描方向X的横向排列的微镜被进行曝光。当以固定间距间隔重复进行曝光动作时，可以确定之后的曝光点在从曝光点N1起沿倾斜角度α延伸的曝光点线L1上的位置。

另一方面，由于在DMD22的横向上排列有多个微镜，因此也可以在与曝光开始点相比靠主扫描方向X的相反侧(-X方向)处形成下一个图案。在图3中，示出了作为曝光开始点的曝光点N3的图案S3和下一个曝光点N4的图案S4。图案S4的曝光点N4位于与从曝光点N3起沿倾斜角度α延伸的曝光点线L2不同的曝光点线L3上。

另外，虽然在将与一个微镜的投影区域相当的大小的基板上的区域作为单位曝光区域时，为了使曝光的图案分辨率为单位曝光区域的尺寸以下，需要以单位曝光区域以下的间距进行多重曝光而使曝光点分散，但某个单位曝光区域内的最初的曝光点(以下称为基准曝光点)不一定位于单位曝光区域的端部，可以任意设定其位置。

例如，也可以代替以往那样将基准曝光点N5设为正方形区域端点的单位曝光区域E1，而规定将正方形区域的中间点作为基准曝光点N6的单位曝光区域E2。于是，通过调整曝光间距，基准曝光点N6的下一个曝光点没有被规定在从基准曝光点N6起沿倾斜角度α的方向延伸的曝光点线L4上，而是规定在曝光点线L5上，该曝光点线L5与L4平行且使曝光点位于单位曝光区域E2内。

在曝光区域EA进行相对移动的期间，只要位于单位曝光区域内的曝光点(照射中心位置)在每个曝光定时位于某一条曝光点线上，就能够在依次改变曝光点线的同时反复进行曝光动作。这与间距间隔固定的主扫描方向X不同，能够使副扫描方向Y上的相邻曝光点的间隔变窄。

在本实施方式中，曝光动作的间距间隔由下式确定。其中，将间距间隔设为P，将光调制元件的单位曝光区域的尺寸(宽度)设为C，将m设为2以上的整数，将n设为任意的整数，将u设为比m小的整数。另外，a表示比C小的值。

P＝(n+u/m)C+a……(1)

图4是表示使用多个曝光点行的多重曝光动作的一例的图。

这里，将在主扫描方向X上将单位曝光区域E的端边2等分的中间点作为基准曝光点N1。然后，以间距间隔P进行曝光动作，使得曝光点在相邻的2条曝光点线之间交替移动。具体而言，在(1)式中，规定m＝2，u＝1。

在基准曝光点N1上进行曝光动作(参照图4的(A))然后前进了间距间隔P时，在基准曝光点N1的与主扫描方向X相反一侧，在从距离单位曝光区域E的端边为a的位置设定新的曝光点N2。在不位于曝光点N1的曝光点线L1上的曝光点N2上进行下一次曝光动作。针对曝光点线L1，不调整微镜，不进行曝光(参照图4的(B))。

当进一步前进了间距距离间隔P时，在位于曝光点线L11上的曝光点N3上进行曝光动作(参照图4的(C))。通过在每次前进间距间隔P时重复该操作，使曝光点在曝光点线L1和L2之间转移。在图4的(D)中，示出了按时间序列依次规定的曝光点N1～N9。

曝光点线L1上的曝光点N5位于单位曝光区域E的端部，曝光点线L1上的下一个曝光点偏离单位曝光区域E。与此同时，曝光点N7分布在单位曝光区域E的另一端。在随后的曝光动作中，将曝光点线L1切换为从曝光点N7起延伸的曝光点线L3，进行曝光点在曝光点线L2和曝光点线L3之间交替移动的曝光动作。由于在各曝光点上的曝光点上是以距离间隔2a进行曝光动作的，因此在主扫描方向X上相互离开距离间隔2a。

这样，在单位曝光区域E内，在从下方起第2k-1(k为1以上的整数)个曝光点线和第2k个曝光点线之间交替地切换曝光点线的同时进行曝光动作的结果是，在相邻的曝光点线中，沿着主扫描方向X的曝光点位置相互错开，另外，能够进行沿着副扫描方向Y使曝光点分布在更多的位置上的多重曝光动作。因此，能够形成在抑制单位曝光区域E内的曝光次数(曝光点分布数)的同时使曝光量均匀分散的图案。

图5是表示使用了多个曝光点线的多重曝光动作的另一例的图。

这里，将在主扫描方向X上将单位曝光区域E的端边三等分时的一个分割点作为基准曝光点N1。然后，以曝光点在相邻地排列的3个曝光点线之间交替转移的间距间隔P进行曝光动作。具体而言，对于式(1)，规定m＝3，u＝1。

在基准曝光点N1进行曝光动作(参照图5的(A))然后前进了间距间隔P时，在从另一个将单位曝光区域E的端边3等分的分割位置起沿主扫描方向X离开距离a的位置上，曝光点N2设定在单位曝光区域E内。在该曝光点N2进行下一次曝光动作(参照图5的(B))。曝光点N2不位于曝光点N1的曝光点线L1上，在曝光点线L1上不进行曝光动作。

当进一步前进间距间隔P时，在主扫描方向X上从单位曝光区域E的端部起离开了距离a的位置上设定曝光点N3。在该曝光点N3上进行曝光动作(参照图5的(C))。在曝光点线L1、曝光点线L2上不进行曝光动作。在曝光点线L1～L3之间，反复进行这样的使曝光点依次向不同的曝光点线移动的曝光动作。在图5的(D)中，示出了按时间序列依次规定的曝光点N1～N9。

曝光点线L1上的曝光点N5位于单位曝光区域E的端部，曝光点线L1上的下一个曝光点偏离单位曝光区域E。另一方面，在前进了2个间距间隔P时，曝光点N8分布在单位曝光区域E的另一端。在随后的曝光操作中，将曝光点线L1切换为从曝光点N8起延伸的曝光点线L4，进行曝光点在曝光点线L2和曝光点线L3之间依次转移的曝光动作。沿着各曝光点线上的曝光点都同样地相距距离间隔3a。

这样，在单位曝光区域E内，在第3k-2个曝光点线、第3k-1个曝光点线和第3k个曝光点线之间进行依次切换曝光点线的曝光动作的结果是，使曝光点沿副扫描方向Y分布在更多的位置，能够进行曝光量平均的多重曝光动作。

图6是示出图5所示的多重曝光动作的变形例的图。

这里，以在(1)式中规定m＝3、u＝2得到的间距间隔P进行曝光动作。如图5的(A)所示，基准曝光点N1位于将单位曝光区域E的端边三等分时的主扫描方向X侧。并且，每当前进了间距间隔P时，在单位曝光区域E内设定曝光点N2、曝光点N3。在此也能够得到与图5相同的曝光点分布。u表示在存在3条以上的曝光点线的情况下基准曝光点的位置。

这样，根据本实施方式，在曝光装置10中，通过基于上述(1)式的上述间距间隔P进行多重曝光动作。通过设定基准曝光点在单位曝光区域内的位置而使曝光点在多条曝光点线之间依次移动，从而可以使曝光点在主扫描方向X和副扫描方向Y上分散。

可以设定与上述基准曝光点不同的基准曝光点，也可以在4个以上的相邻地排列的曝光点线之间转移曝光点。并且，也可以在不相邻的曝光点线之间转移曝光点。

曝光装置10也可以是单个曝光头的结构，另外，也可以通过控制器30以外的控制结构进行多重曝光动作。也可以用微镜以外的光调制元件形成图案。

Claims (10)

1.一种曝光装置，其特征在于，具有：

光调制元件阵列，其由多个光调制元件呈二维地排列而成；

扫描部，其使相对于主扫描方向以规定的倾斜角度倾斜的所述光调制元件阵列的曝光区域相对于被描绘体在主扫描方向上进行相对移动；以及

曝光控制部，其按照规定的间距间隔对所述多个光调制元件进行调整，进行多重曝光动作，

所述曝光控制部在规定的单位曝光区域中，在沿着所述倾斜角度的多个曝光点线之间按照每次曝光动作切换规定曝光点的曝光点线。

2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部在相邻地排列的多个曝光点线之间依次切换曝光点线。

3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部将在下一次曝光动作中曝光点会从所述规定的单位曝光区域离开的曝光点线切换为在下一次曝光动作中曝光点会在所述规定的单位曝光区域内移动的曝光点线。

4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部以使各曝光点线的曝光点间隔成为相等的间距间隔进行多重曝光动作。

5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部以使相邻的曝光点线的沿着主扫描方向的曝光点位置错开的间距间隔进行多重曝光动作。

6.根据权利要求5所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部在所述规定的单位曝光区域内，在第2k-1个曝光点线与第2k个曝光点线之间交替地切换曝光点线，其中，k＝1、2、…。

7.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部以使相邻的曝光点线的沿着主扫描方向的曝光点位置成为相同的间距间隔的方式进行多重曝光动作。

8.根据权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，

所述曝光控制部在所述规定的单位曝光区域内，在第3k-2个曝光点线、第3k-1个曝光点线和第3k个曝光点线之间依次切换曝光点线，其中，k＝1、2、…。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的曝光装置，其特征在于，

如果设所述规定的间距间隔为P，设光调制元件的单位曝光区域为C，设m为2以上的整数，设n为任意的整数，设u为小于m的整数，设a为小于C的值，则P能够以下式表示：

P＝(n+u/m)C+a。

10.一种曝光方法，其特征在于，

配置由多个光调制元件呈二维地排列而成的光调制元件阵列，

使所述光调制元件阵列的曝光区域相对于主扫描方向以规定的倾斜角度倾斜，使所述曝光区域相对于被描绘体在主扫描方向上进行相对移动，

按照规定的间距间隔对所述多个光调制元件进行调整，进行多重曝光动作，

在规定的单位曝光区域中，在沿着所述倾斜角度的多个曝光点线之间按照每次曝光动作切换规定曝光点的曝光点线。

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