JP2019090961A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ−δ) (2)
但し、βは投影光学系の投影倍率、θは投影光学系の投影光の入射角度、δは露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度である。なお、投影光学系の投影光の入射角度θは、投影光学系透過後の露光対象物に対する露光光速の傾斜角度に対応する。
tanθ ≦ D/H (3)
1.マスクブラインド機構により、側面露光パターンに対応するマスクパターンを遮光し、マスクへの照射を水平面露光パターンに対応するマスクパターンに限定する。
2.XYステージ機構により、前記1.で限定されたマスクパターンに対して、露光対象物の水平面露光パターンを位置決めする。
3.絞り選択機構により、水平面露光パターンに最適な開口絞りを選択する。
4.Zステージ機構により、水平面露光パターンに対してベストフォーカス位置決めを行う。
5.露光量を水平面露光パターンの最適値に設定して露光を実施する。
6.マスクブラインド機構により、水平面露光パターンに対応するマスクパターンを遮光し、マスクへの照射を側面露光パターンに対応するマスクパターンに限定する。
7.XYステージ機構により、前記6.で限定されたマスクパターンに対して、露光対象物の側面露光パターンを位置決めする。
8.絞り選択機構により、側面露光パターンに最適な開口絞りを選択する。
9.Zステージ機構により、側面露光パターンに対してベストフォーカス位置決めを行う。
10.露光量を側面露光パターンの最適値に設定して露光を実施する。
まず、本実施形態の露光装置の露光対象物について、図1を参照しつつ説明する。露光基板100の上に形成された3次元構造体101を図1に例示する。露光対象物は、3次元構造体101の上面とその周りの側面、及び露光基板100の基板面である。3次元構造体101と露光基板100の表面全体にはレジスト膜が塗布してある。本実施形態の露光装置は、3次元構造体101の上面、側面及び露光基板100の面上を加工するものである。
次に、3次元構造体101の側面への露光に係る露光装置及び露光方法について、一般的に使用されるアライナー方式と本発明の実施形態である投影光学方式の差異を、図3を参照しつつ説明する。図3(a)はアライナー方式における傾斜照明により、マスク20に形成されたマスクパターンを露光対象物103の側面103aに転写露光したものである。図3(b)は投影光学方式における傾斜照明により、マスク20に形成されたマスクパターンを露光対象物103の側面103aに転写露光したものである。
本発明に係る露光対象物103の側面103aの向きと照明系開口絞り33の関係について、図5を用いて説明する。同図においては、光軸外に配置された照明系開口絞り33は光軸に対して左側にあり、露光される側面露光パターンの向きは対向する右側である。2以上の異なる向きをもった側面を露光する場合においても、各側面の向きと、対応する開口絞りの配置は、光軸を中心として対向する構成にするとよい。
本発明に係るマスクパターンと露光対象物の側面に露光されたパターンとの幾何学的形状の関係について、図8を用いて説明する。図8(a)は、投影光学系50による傾斜照明によって、3次元構造体からなる露光対象物104の右側の側面104aに側面露光パターン102Hを投影露光したものである。同図において、θは投影光学系からの投影光の入射角度であり、δは露光対象物104の側面104aの水平面からの傾斜角度である。図8(b)はマスクパターン23の形状を示すものであり、マスクパターン23は、横幅W、縦長Lを有する。図8(c)は前記露光対象物104の側面104aに投影露光された側面露光パターン102Hについてパターン面の法線方向から見た形状を示すものであり、側面露光パターン102Hは、横幅w、縦長lを有する。マスクパターン23の横幅Wは、下式(2)で示されるように、投影光学系の投影倍率βだけ伸縮され、側面露光パターン102Hではwとなる。マスクパターン23の縦長Lは、下式(3)に示されるように、投影光学系の投影倍率βだけ伸縮されると共に、投影光学系の投影光の入射角度θと露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度δにより、cosθ/cos(θ−δ)だけ伸縮され、側面露光パターン102Hではlとなる。
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ−δ) (2)
本発明に係る複数の露光対象物の3次元形状と投影光学系の傾斜投影角度の関係について、図9を用いて説明する。同図に示す複数の露光対象物105、106、107においては、最小配置換間隔は、露光対象物105と106との間隔Dである。露光対象物105の側面露光パターン102Iについては、露光対象物105の上面から側面露光パターン102Iの下端までの距離がHの場合、側面露光パターンの上下全域を露光するためには、下端に入射する光束が同図の右側に示す露光対象物106の上端により遮られることなく到達することが求められる。そのため、投影光学系の投影光の入射角度θは下式(3)を満たす必要がある。
tanθ ≦ D/H (3)
次に、本発明の第1実施形態に係る露光装置について、図10を参照しつつ説明する。本実施形態は、図5に示す露光装置の照明系開口絞り33の具体的構成を例示するものであり、投影光学系50、投影系開口絞り55及び露光対象物103の図示は省略する。
次に、本発明の第2実施形態に係る露光装置について、図11を参照しつつ説明する。本実施形態は、図5に示した露光装置の照明系開口絞り33を、デジタルマイクロミラーデバイスにより構成し、電子的制御により任意の開口絞りに切り替え可能とする具体的構成を例示するものである。図11においては、図5に示した投影光学系50、投影系開口絞り55及び露光対象物103の図示は省略する。なお、本実施形態においては、デジタルマイクロミラーデバイスに替えて、2次元マトリックス状に配列された光学素子であって、各々の素子に付随するアクチュエータを電気的制御可能な構成としたものであってもよい。同様に、2次元マトリックス状に配置された素子であって、各々の素子が電気的制御によって透過機能と遮蔽機能を切り替えることにより、透過エリアを開口絞りとする構成としてもよい。
次に、本発明の第3実施形態に係るマスクパターンと露光対象物への露光量の関係について、図12を参照しつつ説明する。図12(a)は3次元構造体からなる露光対象物108の水平面露光パターン102Kに対応するマスクパターン23Fを示しており、図12(b)は露光対象物108の側面露光パターン102Lに対応するマスクパターン23Gを示している。便宜的に両者のマスク面上での形状・面積は同一としている。
次に、本発明の第4実施形態に係る露光装置を図14及び図15を参照しつつ説明する。同図には投影光学系からの入射光束の投影角度と露光パターンの面内における光強度分布(露光ムラ)が示されている。図14(a)は、通常の垂直照明による水平面露光パターンの露光に対応する投影光学系50の配置を示しており、図14(b)は、マスク20上の矩形パターンを、投影光学系50により露光基板100に転写・結像したときのパターン像の2次元光強度分布を示している。図14(b)の各図は、露光基板100のフォーカス位置を上下に−250μm〜+250μmまでシフトしたときの各々における2次元光強度分布に対応している。図15(a)は、傾斜照明による側面露光パターンの露光に対応する投影光学系50の配置を示しており、図15(b)は、マスク20上の矩形パターンを、投影光学系50により露光対象物103の側面103aに転写・結像したときのパターン像の2次元光強度分布を示している。図15(b)の各図は、露光対象物103の側面103aのフォーカス位置を左右に−250μm〜+250μmまでシフトしたときの各々における2次元光強度分布に対応している。なお、2次元光強度分布の計算に当たっては、CYBERNET社の光学計算ソフトウエア「CODE V」を使用した。
次に、本発明の第5実施形態に係る露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンを各々の最適な露光条件により別個に露光する露光方法について、図17、図18、及び図19を参照しつつ説明する。水平面露光パターンを露光する際の最適露光条件と側面露光パターンを露光する際の最適露光条件については、以下に示す差異が存在する。
(1)最適開口絞りの形状・配置の差異
(2)パターン面の高さの違いに伴うベストフォーカス位置の差異
(3)最適露光量の差異
1.マスクブラインド機構25の遮光ブレード25YUをY−方向(同図の下方向)に駆動することにより、マスク20上のマスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2を遮光し、露光照射をマスクパターン22E2に限定する。
2.XYステージ機構により、マスクパターン22E2に対して、露光対象物の上面露光パターン102Eを位置決めする。
3.絞り選択機構により、上面露光パターン102Eに最適な開口絞りを選択する。
4.Zステージ機構により、上面露光パターン102Eに対してベストフォーカス位置決めを行う。
5.露光量を上面露光パターン102Eの最適値に設定して露光を実施する。
6.マスクブラインド機構25の遮光ブレード25YDをY+(同図の上方向)に駆動することにより、マスク20上のマスクパターン22E2を遮光し、露光照射をマスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2に限定する。
7.XYステージ機構により、マスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2に対して、露光対象物の側面露光パターン102A,102B,102C,102Dをそれぞれ位置決めする。
8.絞り選択機構により、側面露光パターン102A,102B,102C,102Dに最適な開口絞りを選択する。
9.Zステージ機構により、側面露光パターン102A,102B,102C,102Dに対してベストフォーカス位置決めを行う。
10.露光量を側面露光パターン102A,102B,102C,102Dの最適値に設定して露光を実施する。
21 遮光領域
22 透過光領域
22A1,22B1,22C1,22D1 側面露光用のマスクパターン
22E1 上面露光用のマスクパターン
22A2,22B2,22C2,22D2 側面露光用のマスクパターン
22E2 上面露光用のマスクパターン
22H 透過光領域
22I 透過光領域
22J 透過光領域
22K 透過光領域
23 マスクパターン
23F マスクパターン
23G マスクパターン
25 マスクブラインド機構
25XL,25XR X方向の遮光ブレード
25YU,25YD Y方向の遮光ブレード
30 照明光学系
31A 光源
31B 2次光源
32 照明系視野絞り
33 照明系開口絞り
33EF 水平面用の照明系開口絞り
33A,33B,33C,33D,33AC,33BD,33G 側面用の照明系開口絞り
34 ターンテーブル
35 回転ピボット
36 デジタルマイクロミラーデバイス
36a 可動マイクロミラー
36EF 水平面用の照明光束エリア
36A,36B,36C,36D,36AC,36BD,36G 側面用の照明光束エリア
50 投影光学系
55 投影系開口絞り
100 露光基板
101 3次元構造体
102A,102B,102C,102D 側面露光パターン
102E 上面露光パターン
102F 底面露光パターン
102G 垂直面露光パターン
102H 側面露光パターン
102I 側面露光パターン
102J 側面露光パターン
102K 上面露光パターン
102L 側面露光パターン
103,104,105,106,107,108 露光対象物
103a,104a,105a 露光対象物の側面
110 水平面領域のレジスト
111 側面領域のレジスト
β 投影光学系の投影倍率
θ 投影光学系の投影光の入射角度
δ 露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度
L マスクパターンの縦長
W マスクパターンの横幅
l 露光パターンの縦長
w 露光パターンの横幅
H 露光対象物の上面から側面露光パターンの下端までの距離
D 露光対象物の最小配置間隔
I1 水平面の光強度
I2 側面の光強度
T1 水平面のレジスト膜厚
T2 側面のレジスト膜厚
Claims (11)
- マスクパターンを露光対象物の外表面に露光する露光装置であって、光源、照明光学系、投影光学系を備え、前記照明光学系が傾斜照明手段を有することを特徴とする露光装置。
- 前記傾斜照明手段は、前記照明光学系の開口絞りを光軸外に備える、請求項1に記載の露光装置。
- 前記傾斜照明手段は、前記照明光学系の開口絞りの配置位置に照明光を所定の角度で反射させる多数の可動式マイクロミラーが配列されたデジタルマイクロミラーデバイスを配置し、該デジタルマイクロミラーデバイスを前記照明光学系の開口絞りとする、請求項1又は2に記載の露光装置。
- 前記照明光学系の開口絞りは、光軸を中心として、前記露光対象物の側面と対向するように配置される、請求項2又は3に記載の露光装置。
- 前記露光対象物の少なくとも側面に露光された側面露光パターンの横幅w、縦長lに対し、前記マスクパターンの横幅Wが下記式(1)、縦長Lが下記式(2)により設定される、請求項1に記載の露光装置。
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ−δ) (2)
但し、βは前記投影光学系の投影倍率、θは前記投影光学系の投影光の入射角度、δは前記露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度である。 - 前記投影光学系は、前記露光対象物の最小配置間隔D、前記露光対象物の上面から側面露光パターンの下端までの鉛直方向の距離Hにおいて、前記投影光学系の投影光の入射角度θが下記式(3)により設定される、請求項1又は5に記載の露光装置。
tanθ ≦ D/H (3) - 前記露光対象物の外表面に露光された露光パターンの光強度分布に対応して、前記マスクパターン内に前記微細遮光ドットパターンが配置される、請求項5に記載の露光装置。
- 前記マスクパターンを2以上有し、各マスクパターンに配置される微細遮光ドットパターンの密度がマスクパターン毎に異なる、請求項7に記載の露光装置。
- 前記微細遮光ドットパターンは、マスクパターン内で異なる密度で配置される、請求項7に記載の露光装置。
- 前記微細遮光ドットパターンは投影光学系では解像しないパターンからなる、請求項7乃至9のいずれかに記載の露光装置。
- 前記照明光学系の開口絞りの形状・配置を選択可能とする絞り選択機構、前記マスクパターン内の特定エリアのみを露光可能とするマスクブラインド機構、前記露光対象物を水平面内に移動可能とするXYステージ機構及び前記露光対象物を上下方向に移動可能とするZステージ機構を備え、前記露光対象物の外表面に露光された水平面露光パターンと側面露光パターンとが個別に露光される、請求項1に記載の露光装置。
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2017
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