JP2008250139A - 露光装置における露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なマスクを使用することなく、連続的に膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティを補正する。
【解決手段】薄膜が形成された基板上に塗布したレジストを画像データによりオンオフ制御される露光機８０により走査露光した後、現像、エッチングを行い薄膜による所望の線幅のパターンを形成する際、露光前に、基板上各位置のレジスト膜厚を測定し、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係に、測定した基板上各位置のレジスト膜厚を反映させて、基板上各位置の線幅補正量を決定する。
【選択図】図９

Description

この発明は、基板に形成された薄膜上に塗布したレジストを、画像データによりオンオフ制御される露光機により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置における露光方法及び露光装置に関する。

図１３に示すように、半導体又はＦＰＤ（平面パネルディスプレイ）における回路製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いて回路パターンを生成する。

すなわち、まず、基板（半導体ではウェハ、ＦＰＤではガラス基板）１上にパターニングしようとする下地薄膜２を成膜した基板１上に感光性レジスト３をスピンコート、またはスリットコーターにより数ミクロン程度の均一なレジスト塗布膜を形成する（レジスト塗布工程）。

その後、プリベーク処理によりレジスト３を乾燥、固化させる（プリベーク工程）。ここで、プリベーク処理前後の薄膜２上にレジスト３が塗布された基板１を基板Ｆという。

次いで、基板Ｆに対して露光機により二次元のパターン形状を露光し（露光工程）、レジスト３に潜像を生成する。

次に現像処理により基板Ｆから不要なレジスト３を除去し（現像工程）、ポストベーク処理によりレジスト３と基板１との密着性を上げることにより、エッチングのマスクとなるレジストパターンを形成する。

最後に薄膜２をエッチング液で溶解（ウェットエッチング）、またはプラズマ（エッチング粒子）で削り取る（ドライエッチング）ことにより薄膜パターンを形成し（エッチング工程）、剥離液によるレジスト剥離処理を経て（剥離工程）、所望の線幅のパターン（二次元パターン）を形成する。

エッチング工程において、薄膜２上にエッチングにより形成されるパターンは、レジスト３がエッチングによる影響を受けながら、エッチング粒子が基板１上の不要部分の薄膜２を削って進む為に、薄膜の線幅２は、レジスト３の線幅の影響だけでなく、レジスト３のプロファイル（残膜量、テーパ角）の影響を受ける。

図１４Ａに、エッチング処理前におけるレジスト３のテーパ角θが大きい場合（右側）と小さい場合（左側）のレジストプロファイルの断面模式図を示す。

図１４Ｂに、ドライエッチング後の断面模式図を示す。テーパ角θが大きい場合には、レジスト３の線幅Ｌ１と、エッチングによって作られる薄膜２の線幅Ｌ２は略等しい（Ｌ２≒Ｌ１）ことが分かる。その一方、テーパ角θが小さい場合には、レジスト２の線幅Ｌ１に対してエッチングによって作られる薄膜２の線幅Ｌ３が狭くなり（Ｌ３＜Ｌ１）、配線パターンが細く形成されることが分かる。

レジスト３の塗布工程においては、レジスト３が塗布される基板１に存在するうねりの影響、スピンコート時の中央部と周辺部での粘度の違いの影響等により、全面に渡って均一な塗布を行うことができず、レジスト３の膜厚に制御できない場所によるローカリティー｛場所（基板上の位置）による膜厚の不均一分布｝が生じる。

また、基板１をピンで支持する時の基板変形の影響などによる固定的な膜厚ローカリティーも生じる。近年マザー基板の大型化に伴い、塗布の均一性を保つことの難易度が高まってきており、レジスト膜厚のローカリティが問題となっている。

図１５は、この出願の発明者等により測定されたレジスト膜厚ｔ［μｍ］に対するテーパ角θ［ｄｅｇ］とレジスト３の感度Ｅ０［ｍＪ／ｃｍ２］との関係図である。

図１５から分かるように、レジスト膜厚ｔが異なるとレジスト３の感度Ｅ０やレジスト３のテーパ角θが異なってくることが分かる。

レジスト３の感度Ｅ０のバラツキ、テーパ角θのバラツキ、またレジスト膜厚ｔのバラツキはいずれもエッチング後のパターン線幅のバラツキにつながり、最終的にはＬＣＤ等ＦＰＤの各画素の透過率が異なるディスプレーの輝度ムラにつながるために問題となる。

この問題を解決する技術が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に係る技術では、マスクのパターンを投影光学系によりレジストが塗布された基板上に投影し、マスクと基板を順次走査することによりパターンを形成する露光装置において、露光量設定手段が基板上のレジストの膜厚分布に従い適正露光量ｆ（ｘ）を求め、露光量制御手段で各位置ｘにおいて、適正露光量ｆ（ｘ）を満たすようにショット毎の照度Ｌ（ｘ）を調整し、解像不良、線幅を補正するようにしている。

しかしながら、この技術では、ショット毎の露光量調整となるため、ショットつなぎ部での線幅に変動が起きる。この場合、露光量以外での補正、又入力画像データ上での線幅補正には高価なマスク交換が必要である。

高価なマスクを使用しないで、レジスト３に配線パターンを露光する露光装置として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用して走査露光する露光装置（デジタル露光装置）が提案されている（特許文献２参照）。ＤＭＤは、ＳＲＡＭセル（メモリセル）の上に格子状に配列された多数のマイクロミラーを揺動可能な状態で配置したものであり、各マイクロミラーの表面には、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。ＳＲＡＭセルに画像データに従ったデジタル信号が書き込まれると、その信号に応じて各マイクロミラーが所定方向に傾斜し、その傾斜状態に従って光ビームがオンオフ制御されてレジスト３に導かれ、配線パターンが露光記録される。

特開平７−２９８１０号公報 特開２００５−２６６７７９号公報

しかし、デジタル露光装置において、上述したレジストの膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティ｛場所（基板上の位置）による線幅の不均一分布｝を補正する技術が確立されていない。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、レジストの膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティを補正することを可能とする露光装置における露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

この発明に係る露光方法は、基板に形成された薄膜上に塗布したレジストを、画像データによりオンオフ制御される露光機により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置における露光方法において、以下の特徴（１）〜（８）を有する。

（１）露光前に、前記基板上のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定ステップと、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定する線幅補正量決定ステップと、決定した線幅補正量により、前記所望の線幅とするための補正ステップと、を有することを特徴とする。

この発明によれば、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定し、決定した線幅補正量により、所望の線幅とするように補正するので、簡易な手順で所望の線幅とする補正を行うことができる。

（２）前記の特徴（１）を有する発明において、前記補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記露光機の設定露光量を補正することを特徴とする。

この発明によれば、基板上の場所に応じて露光機の設定露光量を補正するようにしているので、マスクを必要とせず、廉価な露光機を使用することができる。

（３）前記の特徴（２）を有する発明において、前記露光機は、複数の露光記録素子を有する露光ヘッドであり、前記露光ヘッド中、特定の前記露光記録素子をオフ状態とすることで前記露光量を補正することを特徴とする。

この発明によれば、露光記録素子をオフ状態とすればよいので制御が容易である。

（４）前記の特徴（３）を有する発明において、前記露光機は、複数の前記露光ヘッドを有することを特徴とする。

（５）前記の特徴（３）を有する発明において、複数の前記露光記録素子が、ＤＭＤと該ＤＭＤに光を照明する照明系とからなることを特徴とする。

（６）前記の特徴（２）を有する発明において、前記露光機は、光偏向器を備え、前記露光量補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記光偏向器により偏向される光ビームの強度を補正することを特徴とする。光偏向器としては、回転多面鏡、ガルバノメータミラーを採用することができる。

（７）前記の特徴（１）を有する発明において、前記補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記画像データを補正することで、前記露光機に設定される設定露光量を補正することを特徴とする。

画像データを補正するので、補正が容易である。

（８）前記の特徴（７）を有する発明において、前記画像データの補正は、前記基板上の場所に応じて線幅を拡大又は縮小させるように補正することを特徴とする。

この発明に係る露光装置は、基板に形成された薄膜上に塗布したレジストを、画像データによりオンオフ制御される露光機により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置において、露光前に、前記基板上のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定器と、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定する線幅補正量決定手段と、決定した線幅補正量により、前記所望の線幅とするための前記露光機の設定露光量を補正する露光量補正手段と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定し、決定した線幅補正量により、所望の線幅とするための露光機の設定露光量を補正するようにしているので、簡易な手順で所望の線幅とするための露光機の設定露光量を補正することができる。

この発明によれば、レジストの膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティを、簡易な構成で補正することができる。

特許文献１のようにショット毎（ステップ毎）に補正するのではなく連続的に補正できるので、ショットのつなぎ部での段差のない線幅補正が可能である。例えば、ＬＣＤであれば輝度ムラが低減する。マスクが不要なので廉価に構成できる。また、ショット毎（ステップ毎）に補正するのではなく、１回の走査露光により補正ができるので、時間を短縮することができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る露光方法及び露光装置が適用された露光装置１０を示す。

露光装置１０は、複数の脚部１２によって支持された定盤１４を備え、この定盤１４上には、２本のガイドレール１６を介して露光ステージ１８が矢印方向に往復移動可能に設置される。露光ステージ１８には、薄膜が形成された基板上に感光材料であるレジストが塗布された矩形状の基板（レジスト塗布薄膜形成基板）Ｆが吸着保持される。

定盤１４の中央部には、ガイドレール１６を跨ぐようにして門型のコラム２０が設置される。このコラム２０の一方の側部には、露光ステージ１８に対する基板Ｆの装着位置を検出するＣＣＤカメラ２２ａ、２２ｂと基板Ｆの表面に形成されたレジストの膜厚を測定する膜厚測定センサ２３ａ、２３ｂ（膜厚測定器）とが固定され、コラム２０の他方の側部には、基板Ｆに対して画像を露光記録する複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊが位置決め保持されたスキャナ２６が固定される。露光ヘッド２４ａ〜２４ｊは、基板Ｆの走査方向（露光ステージ１８の移動方向）と直交する方向に２列で千鳥状に配列される。

なお、基板Ｆの表面に形成されたレジストの膜厚を測定する膜厚測定センサ２３ａ、２３ｂとしては、既知の直線偏光の光を、測定したい物体面に入射し、その反射光の偏光状態の変化（直線偏光から楕円偏光への変化）を測定し、膜厚（及び屈折率）を算出するエリプソメータを使用することができる。膜厚測定センサ２３ａ、２３ｂは、露光装置１０と一体ではなく、別体の構成としてもよい。また、膜厚測定センサ２３ａ、２３ｂは、反射分光方式ではなく、光学干渉式のものを用いることもできる。

定盤１４の端部には、露光ステージ１８の移動方向と直交する方向に延在するガイドテーブル６６が装着されており、このガイドテーブル６６には、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊから出力された光ビーム（レーザビーム）Ｌの光量を検出するフォトセンサ６８が矢印ｘ方向に移動可能に配設される。

図２は、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの構成を示す。露光ヘッド２４ａ〜２４ｊには、例えば、光源ユニット２８を構成する複数の半導体レーザから出力された光ビームＬが合波され光ファイバ３０を介して導入される。光ビームＬが導入された光ファイバ３０の出射端には、ロッドレンズ３２、反射ミラー３４及びデジタル・マイクロ・ミラーデバイス（ＤＭＤ）３６が順に配列される。

ＤＭＤ３６は、図３に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）３８の上に格子状に配列された多数のマイクロミラー４０（露光記録素子）を揺動可能な状態で配置したものであり、各マイクロミラー４０の表面には、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。ＳＲＡＭセルにＤＭＤコントローラ４２から描画データに従ったデジタル信号が書き込まれると、その信号に応じて各マイクロミラー４０が所定方向に傾斜し、その傾斜状態に従って光ビームＬのオンオフ状態が実現される。

オンオフ状態が制御されたＤＭＤ３６によって反射された光ビームＬの射出方向には、拡大光学系である第１結像光学レンズ４４、４６、ＤＭＤ３６の各マイクロミラー４０に対応して多数のレンズを配設したマイクロレンズアレー４８、ズーム光学系である第２結像光学レンズ５０、５２が順に配列される。なお、マイクロレンズアレー４８の前後には、迷光を除去するとともに、光ビームＬを所定の径に調整するためのマイクロアパーチャアレー５４、５６が配設される。

露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成するＤＭＤ３６は、図４及び図５に示すように、高い解像度を実現すべく、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの移動方向に対して所定角度傾斜した状態に設定される。すなわち、ＤＭＤ３６を基板Ｆの走査方向（矢印ｙ方向）に対して傾斜させることで、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０の配列方向に対する間隔ｍよりも基板Ｆの走査方向と直交する方向（矢印ｘ方向）の間隔Δｘを狭くし、解像度を高く設定することができる。実際上、画像データを構成する１画素を複数のマイクロミラー４０により露光形成するように構成される。

なお、図５に示すように、走査方向（矢印ｙ方向）の同一の走査線５７上に複数のマイクロミラー４０が配置されており、基板Ｆには、これらの複数のマイクロミラー４０によって略同一位置に導かれた光ビームＬにより画像が多重露光される。これにより、マイクロミラー４０間の光量のむらが平均化される。また、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊによる露光エリア５８ａ〜５８ｊは、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ間の継ぎ目が生じることのないよう、矢印ｘ方向に重畳するように設定される。

ここで、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０を介して基板Ｆに導かれる光ビームＬの光量は、例えば、図６に示すように、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの配列方向である矢印ｘ方向に各ＤＭＤ３６の反射率、光学系等に起因するローカリティを有している。このようなローカリティのある状態において、図７に示すように、複数のマイクロミラー４０により反射された合成光量の少ない光ビームＬを用いて基板Ｆに画像を露光記録した場合と、合成光量の多い光ビームＬを用いて基板Ｆに画像を露光記録した場合とでは、感光材料である基板Ｆが所定の状態に感光する閾値をｔｈとすると、画像の矢印ｘ方向の幅Ｗ１、Ｗ２が異なる不具合が生じてしまう。また、図１３に示すように、露光された基板Ｆに対して、さらに、現像処理、エッチング処理、剥離処理の各処理を行う場合、光ビームＬの光量のローカリティの影響に加えて、レジスト３の膜厚むら、現像処理むら、エッチング処理むら、剥離処理むら等に起因する線幅（画像の幅）の変動が発生する。

そこで、上記の各変動要因を考慮して、基板Ｆに１画素を形成するために用いるマイクロミラー４０の枚数をマスクデータ（ＤＭＤマスクデータという。）を用いて設定制御することにより、図８に示すように、基板Ｆの最終的な剥離処理まで考慮して形成されるパターンの矢印ｘ方向の線幅Ｗ１を位置によらず一定となるように制御できる。

図９は、このような制御を行うための機能を有した露光装置１０に係る制御回路１１０のブロック図である。

図９において、制御回路１１０は、基板Ｆに露光記録される画像データ（イメージとして画素が縦横に並んだラスタデータ）を入力する画像データ入力部７０と、入力された二次元の画像データを記憶するフレームメモリ７２と、フレームメモリ７２に記憶された画像データを露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成するＤＭＤ３６のマイクロミラー４０のサイズ及び配置に応じた高解像度に変換する解像度変換部７４と、解像度の変換された画像データを各マイクロミラー４０に割り当てて出力データ（ミラーデータ又はフレームデータともいう。：同一タイミングで、位置が対応する画素を露光する複数のマイクロミラー４０のそれぞれのオンオフ状態を規定したデータ）とする出力データ演算部７６と、出力データをマスクデータ（同一タイミングで位置が対応する画素を露光する複数のマイクロミラー４０中、常時オフ状態とするマイクロミラー４０を規定するデータ）に従って補正する出力データ補正部７８と、補正された出力データに従ってＤＭＤ３６を制御するＤＭＤコントローラ４２（露光記録素子制御手段）と、ＤＭＤコントローラ４２によって制御されたＤＭＤ３６を用いて、基板Ｆに所望の画像を露光記録する露光ヘッド２４ａ〜２４ｊとを備える。光源ユニット２８ａ〜２８ｊと露光ヘッド２４ａ〜２４ｊにより露光機８０が構成される。

出力データ補正部７８には、マスクデータを記憶するマスクデータメモリ（ＤＭＤマスクデータメモリ）８２（マスクデータ記憶手段）が接続される。マスクデータは、露光走査中常時オフ状態とするマイクロミラー４０を指定するデータであり、マスクデータ設定部（ＤＭＤマスクデータ設定部）８６において設定される。

制御回路１１０は、さらに、レジスト膜厚測定センサ２３ａ、２３ｂによって検出した、例えばプリベーク後で露光前の基板Ｆ上の各位置のレジスト膜厚（二次元レジスト膜厚分布）ｔ（ｘ，ｙ）を記憶する二次元膜厚分布データメモリ８８と、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚ｔ（ｘ，ｙ）とエッチング後の線幅（線幅分布）Ｌ（ｘ，ｙ）との関係式（第１式）から線幅補正量ΔＬ（ｘ、ｙ）を演算するエッチング後線幅二次元分布演算部（線幅補正量決定手段）９０と、光量／線幅テーブルメモリ９２に記憶されているテーブル又は関係式（第２式）と前記線幅補正量ΔＬ（ｘ、ｙ）から露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに対応する光源ユニット２８ａ〜２８ｊの補正露光量（平均補正露光量）Ｅａｖｅを含む二次元各位置の適正な露光量Ｅｅｘ（ｘ，ｙ）を算出する二次元適正露光量演算部（露光量補正手段）９４と、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに対する露光量の設定を光源ユニット２８ａ〜２８ｊに行う光源制御部９６とを備える。二次元適正露光量演算部９４は、適正な露光量Ｅｅｘ（ｘ、ｙ）で露光を行うために補正露光量Ｅａｖｅを光源制御部９６を通じて光源ユニット２８ａ〜２８ｊに設定するとともに、ＤＭＤマスクデータ設定部８６に露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの各ＤＭＤ３６を構成する個々のマイクロミラー４０のオフ状態を規定する設定を行う。

露光前のレジスト膜厚ｔ（ｘ，ｙ）とエッチング後の線幅（線幅分布）Ｌ（ｘ，ｙ）との関係式は、次の第１式で表される。
Ｌ（ｘ，ｙ）＝ｈ（Ｅ／Ｅ０，θ） …（１）

ここで、Ｅは露光量（露光エネルギ）、Ｅ０はレジスト感度分布Ｅ０（ｘ，ｙ）、θはテーパ角である。

露光量と線幅の関係式は、次の第２式で表される。
Ｌ＝ｘ（Ｅ） …（２）

この実施形態の露光装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図１０に示すフローチャートに基づき、レジスト膜厚ローカリティに基づくエッチング後線幅ローカリティを露光量で補正する手順を説明する。

まず、図１３に示したように、薄膜２が形成された基板１にレジスト３が塗布されプリベークされた後の基板Ｆを露光装置１０の露光ステージ１８上に固定し、コラム２０を矢印ｙ方向に移動させながらレジスト膜厚測定センサ２３により基板Ｆの二次元面方向のレジスト膜厚分布、すなわち基板Ｆ上各位置（全位置）のレジスト膜厚ｔ（ｘ，ｙ）を測定し二次元膜厚分布データメモリ８８に記憶する（ステップＳ１）。

次に、エッチング後線幅二次元分布演算部９０は、予め、実験により得られた図１５に示した２つの関係［感度Ｅ０＝ｆ（ｔ）、テーパ角θ＝ｇ（ｔ）］を参照し、測定された二次元レジスト膜厚ｔ（ｘ，ｙ）から、二次元感度（二次元感度分布：基板Ｆ上各位置の感度）Ｅ０（ｘ，ｙ）と二次元テーパ角（二次元テーパ角分布：基板Ｆ上各位置のテーパ角）θ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ２）。

次いで、エッチング後線幅二次元分布演算部９０は、二次元感度Ｅ０（ｘ，ｙ）と二次元テーパ角θ（ｘ，ｙ）と露光量Ｅとを上記第１式｛Ｌ（ｘ，ｙ）＝ｈ（Ｅ／Ｅ０，θ）｝に代入して、エッチング工程後の薄膜２によるパターンの線幅（線幅分布）Ｌ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ３）。

さらに、エッチング後線幅二次元分布演算部（線幅補正量決定手段）９０は、基板Ｆ上各位置の適正な線幅｛設計線幅であり、エッチング工程、剥離工程後に得ようとする薄膜２の所望の線幅（分布）｝Ｌｄ（ｘ，ｙ）との差である線幅補正量（分布）ΔＬ（ｘ，ｙ）を求める（ステップＳ４）。

次いで、二次元適正露光量演算部（露光量補正手段）９４は、線幅補正量ΔＬ（ｘ、ｙ）から露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに光源ユニット２８ａ〜２８ｊを介して設定する補正露光量ΔＥａｖｅを第２式Ｌ＝ｘ（Ｅ）から算出し、さらに線幅補正量ΔＬ（ｘ，ｙ）を場所毎に補正する、二次元の適正な露光量Ｅｅｘ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ５）。

次いで、二次元の適正な露光量Ｅｅｘ（ｘ，ｙ）での露光を行うために光源制御部９６で各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの露光量設定及び、ＤＭＤマスクデータ設定部８６でＤＭＤ３６のマイクロミラー４０の点灯制御を行う（ステップＳ６）。この場合、ＤＭＤマスクデータは、基板Ｆの各位置ｘｉ（ｉ＝１、２、…）に画像の１画素を形成する複数のマイクロミラー４０の中でオフ状態に制御するマイクロミラー４０を決定するデータとして設定される。

以上のような設定のもとに、薄膜２上にレジスト３が塗布された基板Ｆに対する所望の配線パターンの以下に説明する露光記録処理を行う（ステップＳ６）。

そこで、画像データ入力部７０から所望の配線パターンに係る画像データが入力される。入力された画像データは、フレームメモリ７２に記憶された後、解像度変換部７４に供給され、ＤＭＤ３６の解像度に応じた解像度に変換され、出力データ演算部７６に供給される。出力データ演算部７６は、解像度の変換された画像データからＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０のオンオフ信号である出力データを演算し、この出力データを出力データ補正部７８に供給する。

出力データ補正部７８は、マスクデータメモリ８２からマスクデータを読み出し、出力データとして設定されている各マイクロミラー４０のオンオフ状態をマスクデータによって補正し、補正された出力データをＤＭＤコントローラ４２に供給する。

ＤＭＤコントローラ４２は、補正された出力データに基づいてＤＭＤ３６を駆動し、各マイクロミラー４０をオンオフ制御する。光源ユニット２８ａ〜２８ｊから出力され、光ファイバ３０を介して各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに導入された光ビームＬは、ロッドレンズ３２から反射ミラー３４を介してＤＭＤ３６に入射する。ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０により所望の方向に選択的に反射された光ビームＬは、第１結像光学レンズ４４、４６によって拡大された後、マイクロアパーチャアレー５４、マイクロレンズアレー４８及びマイクロアパーチャアレー５６を介して所定の径に調整され、次いで、第２結像光学レンズ５０、５２により所定の倍率に調整されて基板Ｆに導かれる。露光ステージ１８は、定盤１４に沿って移動し、基板Ｆには、露光ステージ１８の移動方向と直交する方向に配列される複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊにより所望の配線パターンが露光記録される。

配線パターンが露光記録された基板Ｆは、露光装置１０から取り外された後、現像処理、エッチング処理、剥離処理が施される。この場合、基板Ｆに照射される光ビームＬの光量は、マスクデータ及び補正後の露光量に基づき剥離処理までの最終処理工程を考慮して調整されているため、所望の均一な線幅（分布）Ｌ（ｘ，ｙ）を有する高精度なパターンを得ることができる（以上、ステップＳ６）。

なお、光ビームＬを回転多面鏡、ガルバノミラーなどを光偏向器用いた光走査式デジタル露光系を想定する場合には、ステップＳ６において、光源の強度変調を行い、各点灯画素の露光強度を場所により変えて適正露光量Ｅｅｘ（ｘ、ｙ）の露光量分布となるようにすることで同様の効果を得ることができる。

上述した図９の制御回路１１０のブロック図は、図１０のフローチャートに示したレジスト膜厚ローカリティに基づくエッチング後線幅ローカリティを露光量で補正する手順が適用された露光装置１０のブロック図である。

次に、図１１の制御回路１１０Ａのブロック図は、次の図１２のフローチャートに示すレジスト膜厚ローカリティに基づくエッチング後線幅ローカリティを露光機８０へ入力する画像データ上で補正する手順が適用された露光装置１０のブロック図である。

図１１、図１２において、図９、図１０に示したものと同一のもの又は対応するものには同一の符号を付けその説明を省略する。

制御回路１１０Ａでは、画像データ入力部７０とフレームメモリ７２との間に、画像データ補正演算部（画像データ補正手段）１００が挿入される。この画像データ補正演算部１００は、エッチング後線幅二次元分布演算部９０の出力側に挿入された二次元線幅補正量演算部（線幅補正量決定手段）１０２の出力により画像データを補正する。また、出力データ補正部７８（図９参照）は、省略された構成とされている。

図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ４までの処理並びにステップＳ７の処理は共通である。

そこで、二次元線幅補正量演算部１０２は、エッチング後線幅二次元分布演算部９０から供給される、基板Ｆ上各位置の線幅補正量（分布）ΔＬ（ｘ，ｙ）に対応する画像データの補正量｛線幅を拡大又は縮小するための補正量（分布）｝ΔＧ（ｘ、ｙ）を演算する（ステップＳ１５）。

画像データ補正演算部（画像データ拡大縮小演算手段）１００は、画像データ入力部７０から供給される画像データに対し、画像データの補正量ΔＧ（ｘ、ｙ）を入れ込んで補正後の拡大又は縮小した画像データをフレームメモリ７２に記憶させる（ステップＳ１６）。

以上のような設定のもとに、薄膜２上にレジスト３が塗布された基板Ｆに対する所望の配線パターンに対する上述したステップＳ７の露光記録を行うことで、所望の均一な線幅（分布）Ｌ（ｘ，ｙ）を有する高精度なパターンを得ることができる。

以上説明したように上述した実施形態によれば、基板１に形成された薄膜２上に塗布したレジスト３を、画像データによりオンオフ制御される露光機８０により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置１０、１０Ａにおいて、露光前に、膜厚測定センサ（膜厚測定器）２３ａ、２３ｂにより基板上のレジスト膜厚ｔ（ｘ、ｙ）を測定した後、二次元線幅補正量演算部１０２又はエッチング後線幅二次元分布演算部（線幅補正量決定手段）により、予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚ｔ（ｘ、ｙ）とエッチング後の線幅補正量ΔＬ（ｘ，ｙ）との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚膜厚ｔ（ｘ、ｙ）に対するエッチングの線幅補正量ΔＬ（ｘ、ｙ）を決定し、決定した線幅補正量ΔＬ（ｘ、ｙ）により、画像データ補正演算部１００又はＤＭＤマスクデータ設定部８６（露光量補正手段）が、所望の線幅とするための露光機８０の設定露光量を補正するようにしているので、簡易な手順で所望の線幅とするための露光機８０の設定露光量を補正することができる。

この結果、従来技術のように高価なマスクを使用することなく、しかも連続的に膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティを補正することができる。たとえば、ＦＰＤとしてＬＣＤ（液晶ディスプレイ）にこの発明を適用した場合に、ＬＣＤの輝度ムラを低減することができる。

この場合、線幅補正量ΔＬ（ｘ，ｙ）は、基板上各位置の露光量により補正するために、図９に示した制御回路１１０において、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを光源制御部９６及び光源ユニット２８ａ〜２８ｊを通じて平均補正露光量ΔＥで補正するとともに、ＤＭＤマスクデータ設定部８６、ＤＭＤマスクデータメモリ８２及び出力データ補正部７８を通じて複数のマイクロミラー４０を有する露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ中、特定のマイクロミラー４０をオフ状態とすることで露光量を補正することができる。

また、線幅補正量ΔＬ（ｘ，ｙ）は、図１１の制御回路１１０Ａに示すように、画像データ補正演算部１００により画像データ上で補正することでも行える。一般に、画像データの補正は、光源ユニット２８の光源の光量強度を変調することに比較して簡単である。

この実施形態によれば、レジストの膜厚ローカリティを原因とするエッチング後線幅ローカリティを補正することができる。

この発明の一実施形態に係る露光装置の外観斜視図である。 図１例の露光装置における露光ヘッドの概略構成図である。 図２に示す露光ヘッドを構成するＤＭＤの説明図である。 図２に示す露光ヘッドによる露光記録状態の説明図である。 図２に示す露光ヘッドを構成するＤＭＤ及びそれに設定されるマスクデータの説明図である。 記録位置と光量ローカリティとの関係説明図である。 図６に示す光量ローカリティを補正しない場合において記録された線幅の説明図である。 図６に示す光量ローカリティを補正した場合において記録された線幅の説明図である。 この実施形態に係る露光装置の制御回路ブロック図である。 図９例の動作説明に供されるフローチャートである。 他の実施形態に係る露光装置の制御回路ブロック図である。 図１１例の動作説明に供されるフローチャートである。 半導体又はＦＰＤにおける回路製造工程の説明図である。 図１４Ａは、レジストのテーパ角が大きい場合と小さい場合のレジストプロファイルの断面模式図である。図１４Ｂは、ドライエッチング後の断面模式図である。 レジスト膜厚に対するテーパ角とレジスト感度の関係図である。

符号の説明

１０、１０Ａ…露光装置 １８…露光ステージ
２３ａ、２３ｂ…膜厚測定センサ ２４ａ〜２４ｊ…露光ヘッド
２８…光源ユニット ３６…ＤＭＤ
４０…マイクロミラー ７８…出力データ補正部
８０…露光機 ８８…二次元膜厚分布データメモリ
９０…エッチング後線幅二次元分布演算部
９２…光量／線幅テーブルメモリ ９４…二次元適正露光量補正部
９６…光源制御部 １００…画像データ補正演算部
１０２…二次元線幅補正量演算部 １１０、１１０Ａ…制御回路

Claims (9)

1. 基板に形成された薄膜上に塗布したレジストを、画像データによりオンオフ制御される露光機により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置における露光方法において、
   露光前に、前記基板上のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定ステップと、
   予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定する線幅補正量決定ステップと、
   決定した線幅補正量により、前記所望の線幅とするための補正ステップと、
   を有することを特徴とする露光装置における露光方法。
2. 請求項１記載の露光装置における露光方法において、
   前記補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記露光機の設定露光量を補正する
   ことを特徴とする露光装置における露光方法。
3. 請求項２記載の露光装置における露光方法において、
   前記露光機は、複数の露光記録素子を有する露光ヘッドであり、前記露光ヘッド中、特定の前記露光記録素子をオフ状態とすることで前記露光量を補正する
   ことを特徴とする露光装置における露光方法。
4. 請求項３記載の露光装置における露光方法において、
   前記露光機は、複数の前記露光ヘッドを
   有することを特徴とする露光装置における露光方法。
5. 請求項３記載の露光装置における露光方法において、
   複数の前記露光記録素子が、ＤＭＤと該ＤＭＤに光を照明する照明系と
   からなることを特徴とする露光装置における露光方法。
6. 請求項２記載の露光装置における露光方法において、
   前記露光機は、光偏向器を備え、前記露光量補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記光偏向器により偏向される光ビームの強度を補正する
   ことを特徴とする露光装置における露光方法。
7. 請求項１記載の露光装置における露光方法において、
   前記補正ステップでは、前記基板上の場所に応じて前記画像データを補正することで、前記露光機に設定される設定露光量を補正する
   ことを特徴とする露光装置における露光方法。
8. 請求項７記載の露光装置における露光方法において、
   前記画像データの補正は、前記基板上の場所に応じて線幅を拡大又は縮小させるように補正する
   ことを特徴とする露光装置における露光方法。
9. 基板に形成された薄膜上に塗布したレジストを、画像データによりオンオフ制御される露光機により走査露光した後、現像、エッチングを行い前記薄膜による所望の線幅のパターンを形成する露光装置において、
   露光前に、前記基板上のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定器と、
   予め求めておいた、露光前のレジスト膜厚とエッチング後の線幅補正量との関係から、測定した露光前のレジスト膜厚に対するエッチングの線幅補正量を決定する線幅補正量決定手段と、
   決定した線幅補正量により、前記所望の線幅とするための前記露光機の設定露光量を補正する露光量補正手段と、
   を有することを特徴とする露光装置。

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