JP4897432B2 - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、露光方法及び露光装置に関し、さらに詳しくは、空間光変調素子を2次元的に多数配列してなる空間光変調器を使用し、光源から発せられた光を空間光変調器により変調して形成される明暗パターンを対象物に投影することによって当該対象物に露光パターンを形成する露光方法及び露光装置に係わる。   The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus, and more specifically, uses a spatial light modulator in which a large number of spatial light modulation elements are two-dimensionally arranged, and modulates light emitted from a light source by the spatial light modulator. The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus that form an exposure pattern on an object by projecting the bright and dark pattern formed on the object.

従来、露光装置として、光源と、この光源から発せられた光を変調して明暗パターンを形成するDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス:空間光変調器)と、DMDによって形成された明暗パターンを対象物に結像させる結像光学系とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1)。
特開2006−133432号公報
Conventionally, as an exposure apparatus, a light source, a DMD (digital micromirror device: spatial light modulator) that modulates light emitted from the light source to form a light / dark pattern, and a light / dark pattern formed by the DMD are targeted. An image forming optical system that forms an image on an object is known (for example, Patent Document 1).
JP 2006-133432 A

DMDのマイクロミラーは2次元的に配列され、そのDMDによって形成された明暗パターンと相似の露光パターンを対象物に形成していた。そのため、従来の露光方法によれば、次のような問題が生じていた。
たとえば、露光パターン中に直線状パターンが含まれている場合を考えると、その直線状パターンがマイクロミラーの配設方向(直交する2方向)に対応して延在する場合には問題はないが、その直線状パターンがマイクロミラーの配設方向と対応していない場合、つまり、その直線状パターンがマイクロミラーの配設方向に対して傾斜している場合には、その直線状パターンのエッジを滑らかに露光することができないという問題を生じていた。
The DMD micromirrors are two-dimensionally arranged, and an exposure pattern similar to the light and dark pattern formed by the DMD is formed on the object. Therefore, according to the conventional exposure method, the following problems have occurred.
For example, considering the case where a linear pattern is included in the exposure pattern, there is no problem when the linear pattern extends corresponding to the arrangement direction (two directions orthogonal) of the micromirror. When the linear pattern does not correspond to the arrangement direction of the micromirror, that is, when the linear pattern is inclined with respect to the arrangement direction of the micromirror, the edge of the linear pattern is There has been a problem that smooth exposure cannot be performed.

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、パターンエッジを滑らかに露光することができる露光方法及び露光装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of smoothly exposing a pattern edge.

請求項1に記載の露光方法は、空間光変調素子を2次元的に多数配列してなる空間光変調器を使用し、光源から発せられた光を前記空間光変調器により変調して得られる明暗パターンを対象物に投影することによって当該対象物に露光パターンを形成する露光方法であって、
露光領域における各々の前記空間光変調素子に位置的に対応する画素を複数のサブ画素に2次元的に区分した上で所望露光パターンを設定し、
各々の前記画素に属する複数の前記サブ画素における露光を、当該画素に位置的に対応する前記空間光変調素子に担わせ、
前記空間光変調素子の中央部で、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素をサブ画素単位で露光可能とし、
各々の前記空間光変調素子からの光像を、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素の各々に順次に走査して投影するとともに、
その光像が投影される前記サブ画素における前記所望露光パターン上での明暗に対応させて各々の前記空間光変調素子のオン・オフの切り替えを行うようにし、サブ画素毎に必要な露光を行うことを特徴とする。
The exposure method according to claim 1 is obtained by using a spatial light modulator in which a large number of spatial light modulation elements are two-dimensionally arranged, and modulating light emitted from a light source by the spatial light modulator. An exposure method for forming an exposure pattern on an object by projecting a light and dark pattern onto the object,
A desired exposure pattern is set after two-dimensionally dividing a pixel corresponding to each of the spatial light modulation elements in the exposure region into a plurality of sub-pixels;
Causing the spatial light modulation element corresponding to the pixel to perform exposure in the plurality of sub-pixels belonging to each of the pixels;
A plurality of the sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element at a central portion of the spatial light modulation element can be exposed in units of sub-pixels.
A light image from each of the spatial light modulation elements is sequentially scanned and projected onto each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel that corresponds to the spatial light modulation element, and
Each spatial light modulation element is switched on and off in accordance with light and darkness on the desired exposure pattern in the sub-pixel onto which the light image is projected, and necessary exposure is performed for each sub-pixel. It is characterized by that.

請求項2に記載の露光方法は、請求項1に記載の露光方法であって、前記光像の走査を、前記空間光変調器と前記対象物との間の光路中に介在させたチルトミラーによって行わせることを特徴とする。   The exposure method according to claim 2 is the exposure method according to claim 1, wherein the scanning of the optical image is interposed in an optical path between the spatial light modulator and the object. It is characterized by making it carry out by.

請求項3に記載の露光方法は、請求項1に記載の露光方法であって、前記光像の走査を、前記空間光変調器と前記対象物の相対移動によって行わせることを特徴とする。   An exposure method according to a third aspect is the exposure method according to the first aspect, wherein the optical image is scanned by relative movement of the spatial light modulator and the object.

請求項4に記載の露光方法は、請求項1から3いずれか一に記載の露光方法であって、前記空間光変調器として、前記空間光変調素子がマイクロミラーから構成されるDMDを使用することを特徴とする。   The exposure method according to claim 4 is the exposure method according to any one of claims 1 to 3, wherein the spatial light modulator uses a DMD in which the spatial light modulator is composed of a micromirror. It is characterized by that.

請求項5に記載の露光装置は、空間光変調素子を2次元的に多数配列してなる空間光変調器を備え、光源から発せられた光を前記空間光変調器により変調して得られる明暗パターンを対象物に投影することによって当該対象物に露光パターンを形成する露光装置であって、
露光領域における各々の前記空間光変調素子に位置的に対応する画素を複数のサブ画素に2次元的に区分した画面上で所望露光パターンを設定するためのパターン設定手段と、
前記空間光変調素子の中央部で、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素をサブ画素単位で露光可能に構成され、各々の前記空間光変調素子からの光像を前記対象物上で同時に走査して、各々の前記空間光変調素子からの光像を、当該前記空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素の各々に順次に導かせる光像走査手段と、
各々の前記空間光変調素子のオン・オフを切り替えて、当該空間光変調素子からの光像を当該光像が投影される前記サブ画素における前記所望露光パターン上での明暗に対応させる切替手段と
を備えることを特徴とする。
The exposure apparatus according to claim 5 includes a spatial light modulator in which a large number of spatial light modulation elements are two-dimensionally arranged, and is obtained by modulating light emitted from a light source by the spatial light modulator. An exposure apparatus that forms an exposure pattern on an object by projecting the pattern onto the object,
Pattern setting means for setting a desired exposure pattern on a screen in which pixels corresponding to each of the spatial light modulation elements in an exposure region are two-dimensionally divided into a plurality of sub-pixels;
The central portion of the spatial light modulator is configured to be capable of exposing the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulator in a sub-pixel unit, from each of the spatial light modulators. A light image is simultaneously scanned on the object, and a light image from each of the spatial light modulation elements is applied to each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element. Optical image scanning means for sequentially guiding;
Switching means for switching on / off of each of the spatial light modulation elements so that a light image from the spatial light modulation element corresponds to light and darkness on the desired exposure pattern in the sub-pixel on which the light image is projected; ,
It is characterized by providing.

請求項6に記載の露光装置は、請求項5に記載の露光装置において、前記走査手段は、前記空間光変調器と前記対象物との間の光路中に介在させたチルトミラーを含んで構成されていることを特徴とする。   The exposure apparatus according to claim 6 is the exposure apparatus according to claim 5, wherein the scanning unit includes a tilt mirror interposed in an optical path between the spatial light modulator and the object. It is characterized by being.

請求項7に記載の露光装置は、請求項5に記載の露光装置において、前記走査手段は、前記空間光変調器又は前記対象物の一方を他方に対して相対移動させる移動手段を含んで構成されていることを特徴とする。   The exposure apparatus according to claim 7 is the exposure apparatus according to claim 5, wherein the scanning unit includes a moving unit that relatively moves one of the spatial light modulator and the object with respect to the other. It is characterized by being.

請求項8に記載の露光装置は、請求項5から7いずれか一に記載の露光装置において、前記空間光変調器として、前記空間光変調素子がマイクロミラーから構成されるDMDを備えることを特徴とする。   An exposure apparatus according to an eighth aspect is the exposure apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the spatial light modulator includes a DMD in which the spatial light modulator is composed of a micromirror. And

請求項1から4に記載の発明によれば、各々の空間光変調素子からの光像を、当該空間光変調素子に位置的に対応する画素に属する複数のサブ画素の各々に順次に走査して投影するとともに、その光像が投影されるサブ画素における所望明暗パターン上での明暗に対応させて空間光変調素子のオン・オフの切り替えを行うようにしたので、サブ画素単位で露光・未露光を行える。したがって、たとえば、露光パターンが直線状パターンを含み、直線状パターンがマイクロミラーの配設方向と対応していない場合でも、パターンエッジを滑らかに露光することができる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, the optical image from each spatial light modulation element is sequentially scanned into each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element. The spatial light modulator is switched on / off in accordance with the brightness on the desired brightness / darkness pattern in the subpixel on which the optical image is projected. Can be exposed. Therefore, for example, even when the exposure pattern includes a linear pattern and the linear pattern does not correspond to the arrangement direction of the micromirrors, the pattern edge can be exposed smoothly.

請求項5から8に記載の発明によれば、各々の空間光変調素子からの光像を、当該空間光変調素子に位置的に対応する画素に属する複数のサブ画素の各々に順次に走査して投影することができるとともに、その光像が投影されるサブ画素における所望明暗パターン上での明暗に対応させて空間光変調素子のオン・オフの切り替えを行えるので、サブ画素単位で露光・未露光を行える。したがって、たとえば、露光パターンが直線状パターンを含み、直線状パターンがマイクロミラーの配設方向と対応していない場合でも、パターンエッジを滑らかに露光することができる。   According to the fifth to eighth aspects of the present invention, the optical image from each spatial light modulation element is sequentially scanned into each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element. The spatial light modulator can be switched on / off in accordance with the brightness on the desired light / dark pattern in the sub-pixel on which the optical image is projected. Can be exposed. Therefore, for example, even when the exposure pattern includes a linear pattern and the linear pattern does not correspond to the arrangement direction of the micromirrors, the pattern edge can be exposed smoothly.

まず、本発明に係る露光方法を実施する露光装置について説明する。
図1は露光装置の構成の一部を示し、図2はその露光装置の制御ブロックを示している。ここで、図1では、図示の便宜上、各構成の大きさや距離は実際のものとは対応していないことに留意を要する。
First, an exposure apparatus that performs the exposure method according to the present invention will be described.
FIG. 1 shows a part of the configuration of the exposure apparatus, and FIG. 2 shows a control block of the exposure apparatus. Here, it should be noted that in FIG. 1, for convenience of illustration, the size and distance of each component do not correspond to actual ones.

これらに示す露光装置100は、光源110と、空間光変調器の1つであるDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)120と、DMD120によって形成される明暗パターンを対象物に結像させる結像光学系130と、明暗パターンを対象物上で走査するためのチルトミラー140と、対象物150を載せるためのステージ160とを備えている。   The exposure apparatus 100 shown here includes a light source 110, a DMD (digital micromirror device) 120, which is one of the spatial light modulators, and imaging optics that forms an image of a light / dark pattern formed by the DMD 120 on an object. A system 130, a tilt mirror 140 for scanning a light and dark pattern on the object, and a stage 160 for placing the object 150 are provided.

ここで光源110としては、一般にDMDとの組み合わせに使用される公知の光源を使用することが可能である。例えば、光源110としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード又はレーザその他の光源を使用することができる。   Here, as the light source 110, it is possible to use a known light source that is generally used in combination with DMD. For example, as the light source 110, a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, a light emitting diode, a laser, or other light sources can be used.

DMD120は、光源110から発せられた光を反射させ変調させる多数のマイクロミラー(空間光変調素子)が2次元的に多数配列されたマイクロミラーアレイ部を備えている。そして、このマイクロミラーアレイ部を構成するマイクロミラーは各々独立して角度を調整できるようにされている。この各マイクロミラーの角度を調整することによって、マイクロミラーパターンが形成され、そのマイクロミラーパターンに光を当てた場合に明暗パターンが形成されることになる。   The DMD 120 includes a micromirror array unit in which a large number of micromirrors (spatial light modulation elements) that reflect and modulate light emitted from the light source 110 are two-dimensionally arranged. The angles of the micromirrors constituting the micromirror array unit can be adjusted independently. By adjusting the angle of each micromirror, a micromirror pattern is formed, and a light / dark pattern is formed when light is applied to the micromirror pattern.

結像光学系130は複数のレンズによって構成されている。実施形態ではコリメートレンズ131と結像レンズ132とによって構成されているが、これに限定されるものではない。結像レンズ130の構成は、DMD120の各マイクロミラーの光像を対象物150に1対1で投影できるものであれば、その数や種類を問わない。   The imaging optical system 130 is composed of a plurality of lenses. In the embodiment, the collimator lens 131 and the imaging lens 132 are configured, but the present invention is not limited to this. The configuration of the imaging lens 130 is not limited as long as it can project the optical image of each micromirror of the DMD 120 onto the object 150 on a one-to-one basis.

チルトミラー140は、2軸のチルトミラーであり、光学的に見た場合に上記DMD120のマイクロミラーの配設方向(直交する2方向)に対応する各軸を中心に正逆に傾動できるように構成されている。このチルトミラー140の傾き制御によって、DMD120の各マイクロミラーからの光像を対象物150上で走査できる。   The tilt mirror 140 is a biaxial tilt mirror, and can be tilted forward and backward about each axis corresponding to the arrangement direction (two directions orthogonal) of the DMD 120 when viewed optically. It is configured. By controlling the tilt of the tilt mirror 140, a light image from each micro mirror of the DMD 120 can be scanned on the object 150.

対象物150としては、リソグラフィプロセスが必要とされるもの、例えば、半導体基板や液晶基板などが挙げられる。   Examples of the object 150 include those that require a lithography process, such as a semiconductor substrate and a liquid crystal substrate.

また、ステージ160としては、限定はされないが、X、Y、θの3軸のステージが設置されている。   Further, the stage 160 is not limited, but a three-axis stage of X, Y, and θ is installed.

次に、露光装置1の電気的構成を図2に基づいて説明する。
同図に示すように、露光装置1は制御部210を備えている。この制御部210には入力部220、記憶部230、光源駆動部240、DMD駆動部250、チルトミラー駆動部260及びステージ駆動部270が接続されている。なお、露光装置1は、図示はされていないがディスプレイ等の表示部を備えることも可能である。
Next, the electrical configuration of the exposure apparatus 1 will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the exposure apparatus 1 includes a control unit 210. An input unit 220, a storage unit 230, a light source driving unit 240, a DMD driving unit 250, a tilt mirror driving unit 260 and a stage driving unit 270 are connected to the control unit 210. Although not shown, the exposure apparatus 1 can include a display unit such as a display.

記憶部230には、露光処理プログラムや、露光処理に必要とされる各種データが記憶されている。制御部210は、この記憶部230に記憶されている各種処理プログラムを実行処理する。   The storage unit 230 stores an exposure processing program and various data necessary for the exposure processing. The control unit 210 executes various processing programs stored in the storage unit 230.

入力部220は、キーボード、マウス、スキャナ、タッチパネル、スイッチなどから構成されている。この入力部220からは、記憶部230に記憶されている処理プログラムに従ってなされる制御部210からの指令に基づき、ユーザが露光処理に関するデータを入力して設定することができる。例えば、ユーザは、所望の露光パターンデータを入力して設定することができる。換言すれば、この入力部220及び制御部210は、記憶部230に記憶された処理プログラムと共働して、記憶部230に露光パターンデータを設定するためのパターン設定手段として機能する。   The input unit 220 includes a keyboard, a mouse, a scanner, a touch panel, a switch, and the like. From the input unit 220, the user can input and set data related to the exposure process based on a command from the control unit 210 made according to the processing program stored in the storage unit 230. For example, the user can input and set desired exposure pattern data. In other words, the input unit 220 and the control unit 210 function as a pattern setting unit for setting exposure pattern data in the storage unit 230 in cooperation with the processing program stored in the storage unit 230.

光源駆動部240は、記憶部230に記憶されている処理プログラムに従ってなされる制御部210からの指令に基づき、光源110のオン・オフさせるためのものである。   The light source driving unit 240 is for turning on and off the light source 110 based on a command from the control unit 210 made in accordance with a processing program stored in the storage unit 230.

DMD駆動部250は、記憶部230に記憶されている処理プログラムに従ってなされる制御部210からの指令に基づき、DMD120の各マイクロミラーを動作させてオン・オフさせるためのものである。換言すれば、このDMD駆動部250と制御部210は、記憶部230に記憶された処理プログラムや露光データと共働して、DMD120の各マイクロミラーのオン・オフを切り替えさせる切替手段として機能する。ここで、マイクロミラーがオンの状態とは、マイクロミラーで反射された光が対象物150上に投影される状態に当該マイクロミラーを傾けた状態をいい、マイクロミラーがオフの状態とは、マイクロミラーで反射した光が対象物150上に投影されない状態に当該マイクロミラーを傾けた状態をいう。   The DMD driving unit 250 is for operating each micromirror of the DMD 120 on and off based on a command from the control unit 210 made in accordance with a processing program stored in the storage unit 230. In other words, the DMD driving unit 250 and the control unit 210 function as switching means for switching on / off of each micromirror of the DMD 120 in cooperation with the processing program and exposure data stored in the storage unit 230. . Here, the state in which the micromirror is on means a state in which the micromirror is tilted so that the light reflected by the micromirror is projected onto the object 150, and the state in which the micromirror is off means that the micromirror is off. A state in which the micromirror is tilted so that the light reflected by the mirror is not projected onto the object 150.

チルトミラー駆動部260は、記憶部230に記憶されている処理プログラム等に従ってなされる制御部210からの指令に基づき、チルトミラー140を2軸を中心に動作させて傾き角を変更させるためのものである。換言すれば、このチルトミラー駆動部260と制御部210は、記憶部230に記憶された処理プログラム等と共働して、チルトミラー140による走査の方向、順序、速度を制御する光像走査手段として機能する。   The tilt mirror drive unit 260 is for changing the tilt angle by operating the tilt mirror 140 about two axes based on a command from the control unit 210 made in accordance with a processing program stored in the storage unit 230. It is. In other words, the tilt mirror driving unit 260 and the control unit 210 cooperate with a processing program stored in the storage unit 230 to control the direction, order, and speed of scanning by the tilt mirror 140. Function as.

ステージ駆動部270は、記憶部230に記憶されている処理プログラム等に従ってなされる制御部210からの指令に基づき、ステージ160をX軸、Y軸方向に移動させたり、θ軸を中心として回転させるためのものである。   The stage driving unit 270 moves the stage 160 in the X-axis and Y-axis directions or rotates about the θ-axis based on a command from the control unit 210 made according to a processing program stored in the storage unit 230. Is for.

次に、本実施形態に係る露光装置1によって実施される露光方法を従来例との比較において説明する。なお、ここでは、説明を分かりやすくするために、5行5列にマイクロミラーが並んだDMDを使用した場合の露光方法について説明する。   Next, an exposure method performed by the exposure apparatus 1 according to this embodiment will be described in comparison with a conventional example. Here, in order to make the explanation easy to understand, an exposure method in the case of using DMD in which micromirrors are arranged in 5 rows and 5 columns will be described.

図3(A)には5行5列にマイクロミラーが並んだDMD120の模式図が示されている。同図にはマイクロミラーを特定するためa〜eの行番号、1〜5の列符号がそれぞれ示されている。
また、図3(B)にはこのDMD120によって露光される露光領域が示されている。同図にはDMD120の各マイクロミラーで露光される領域(画素)を特定するためのa’〜e’行番号、1’〜5’の列番号がそれぞれ示されている。
ここで、i行j列に位置するマイクロミラーを(i,j)マイクロミラーとし、i’行j’列に位置するマイクロミラーを(i’,j’)画素と表現すれば、(a,1)マイクロミラー、(a,2)マイクロミラー、・・・、(c,3)マイクロミラー、・・・、(e,5)マイクロミラーは、それぞれ、(a’,1’)画素、(a’,2’)画素、・・・、(c’,3’)画素、・・・、(e’,5’)画素に位置的に対応し、各画素はその位置的に対応するマイクロミラーによって露光されるようになっている。
以上を前提にして、光学的に見て対象物150上で画素の配設方向に交差する方向に延在する斜線パターン(明パターン)を形成する場合について考える。
FIG. 3A shows a schematic diagram of a DMD 120 in which micromirrors are arranged in 5 rows and 5 columns. In the figure, row numbers a to e and column codes 1 to 5 are shown to identify the micromirrors.
FIG. 3B shows an exposure area exposed by the DMD 120. The figure shows a ′ to e ′ row numbers and 1 ′ to 5 ′ column numbers for specifying regions (pixels) exposed by each micromirror of the DMD 120.
Here, if the micromirror located in i row and j column is represented as (i, j) micromirror and the micromirror located in i ′ row and j ′ column is represented as (i ′, j ′) pixel, (a, j) 1) micromirror, (a, 2) micromirror,..., (C, 3) micromirror,..., (E, 5) micromirrors are (a ′, 1 ′) pixels, ( a ′, 2 ′) pixels,..., (c ′, 3 ′) pixels,..., (e ′, 5 ′) pixels corresponding to positions, and each pixel corresponds to a position corresponding micro. It is exposed by a mirror.
Based on the above, a case will be considered in which an oblique line pattern (bright pattern) extending in a direction intersecting the pixel arrangement direction on the object 150 is viewed optically.

まず、従来の露光方法について説明する。
この従来の露光方法では、露光したい斜線パターンに対応するマイクロミラーの傾きと、それ以外のマイクロミラーの傾きとを互いに変える。すなわち、露光したい斜線パターンに対応するマイクロミラーをオンとし、それ以外のマイクロミラーをオフとする。その一例が図4(A)に示されている。同図においては白抜きのマイクロミラーはオンの状態であり、このオンの状態のマイクロミラーからの光像は明暗パターンの明部となる。一方、斜線が付されているマイクロミラーはオフの状態であり、このオフの状態のマイクロミラーからの光像は明暗パターンの暗部となる。
このように各マイクロミラーの傾きを調節し、各マイクロミラーの総体によって形成される明暗パターンを対象物に一度機に投影して露光パターンを形成している。図4(B)にはこの従来の露光方法によって得られた露光パターンが示されている。同図においては白抜きの画素が露光パターンの明部に対応し、斜線が付されている画素が露光パターンの暗部に対応している。
この従来の露光方法によれば、DMD120によって形成されるマイクロミラーパターンつまり明暗パターンと、対象物上に形成される明暗パターンつまり露光パターンとが相似になる。この場合、露光パターンの微細化の程度は、マイクロミラーの構成(大きさ)と光学系の分解能とによって制約され、例えば斜線パターンや円パターンを含む露光パターンを形成する場合にはエッジの円滑化の程度にも限界がある。
First, a conventional exposure method will be described.
In this conventional exposure method, the inclination of the micromirror corresponding to the oblique line pattern to be exposed and the inclination of the other micromirrors are changed. That is, the micromirror corresponding to the oblique line pattern to be exposed is turned on, and the other micromirrors are turned off. An example is shown in FIG. In the figure, the white micromirror is in an on state, and a light image from the on-state micromirror is a bright portion of a light-dark pattern. On the other hand, the shaded micromirrors are in an off state, and the light image from the micromirrors in the off state is a dark portion of a light / dark pattern.
In this way, the inclination of each micromirror is adjusted, and a light / dark pattern formed by the entirety of each micromirror is projected onto the object once to form an exposure pattern. FIG. 4B shows an exposure pattern obtained by this conventional exposure method. In the figure, white pixels correspond to bright portions of the exposure pattern, and hatched pixels correspond to dark portions of the exposure pattern.
According to this conventional exposure method, the micromirror pattern, that is, the light / dark pattern formed by the DMD 120 is similar to the light / dark pattern, that is, the exposure pattern, formed on the object. In this case, the degree of miniaturization of the exposure pattern is limited by the configuration (size) of the micromirror and the resolution of the optical system. For example, when forming an exposure pattern including a hatched pattern or a circular pattern, smoothing of the edge is performed. There is also a limit to the degree of.

次に、本実施形態に係る露光方法を説明する。
まず、露光領域における各々のマイクロミラーに対応する画素の各々を複数のサブ画素に2次元的に区分する。実施形態では画素の各々を、説明の便宜上、4行4列のサブ画素に区分している。そして、そのサブ画素の総体から構成される画面上で、所望露光パターンの設定を行う。この過程が図5(A)〜(C)に示されている。このようにすれば、露光領域に対応する画像が多数のサブ画素から構成されるので、微細でパターンエッジが円滑な所望露光パターンが設定できることとなる。
次いで、各々の画素つまり(a’,1’)〜(e’,5’)画素における露光を、それぞれ、当該画素に対応するマイクロミラーつまり(a,1)〜(e,5)マイクロミラーに担わせる。そして、実際に露光する場合には、(a,1)〜(e,5)マイクロミラーの各々からの光像を、当該マイクロミラーに対応する(a’,1’)〜(e’,5’)画素に属する16個のサブ画素の各々に順次に走査して投影する。また、それと同時に、その光像が投影されるサブ画素における所望明暗パターン上での明暗に対応させて(a,1)〜(e,5)マイクロミラーの各々のオン・オフの切り替えを行う。例えば、光像が投影されるサブ画素が所望露光パターン上で明部であれば、そのサブ画素の露光を担当するマイクロミラーからの光が当該サブ画素に到達するように当該マイクロミラーの傾きを調整し(マイクロミラーがオン)、光像が投影されるサブ画素が所望露光パターン上で暗部であれば、そのサブ画素の露光を担当するマイクロミラーからの光が当該サブ画素に到達しないように当該マイクロミラーの傾きを調整する(マイクロミラーがオフ)。
Next, an exposure method according to this embodiment will be described.
First, each of the pixels corresponding to each micromirror in the exposure area is two-dimensionally divided into a plurality of sub-pixels. In the embodiment, each pixel is divided into sub-pixels of 4 rows and 4 columns for convenience of explanation. Then, a desired exposure pattern is set on a screen composed of the subpixels as a whole. This process is shown in FIGS. In this way, since the image corresponding to the exposure area is composed of a large number of sub-pixels, it is possible to set a desired exposure pattern that is fine and has a smooth pattern edge.
Next, exposure at each pixel, that is, (a ′, 1 ′) to (e ′, 5 ′) is applied to a micromirror corresponding to the pixel, that is, (a, 1) to (e, 5) micromirror. Let them bear. In actual exposure, the light images from each of the (a, 1) to (e, 5) micromirrors are (a ′, 1 ′) to (e ′, 5) corresponding to the micromirrors. ') Sequentially scan and project each of the 16 sub-pixels belonging to the pixel. At the same time, each of the micromirrors (a, 1) to (e, 5) is switched on / off in accordance with the brightness on the desired brightness / darkness pattern in the sub-pixel onto which the optical image is projected. For example, if the sub-pixel onto which the optical image is projected is a bright part on the desired exposure pattern, the inclination of the micro-mirror is adjusted so that the light from the micro-mirror responsible for the exposure of the sub-pixel reaches the sub-pixel. If the sub-pixel on which the light image is projected is a dark part on the desired exposure pattern, light from the micro-mirror responsible for the exposure of the sub-pixel does not reach the sub-pixel. Adjust the inclination of the micromirror (micromirror is off).

図6を用いて、この露光方法をさらに具体的に説明する。なお、ここでは、(b’,5’)画素を(b,5)マイクロミラーで露光する場合を代表例として説明する。すなわち、実際には、(a,1)〜(e,5)マイクロミラーでそれぞれ(a’,1’)〜(e’,5’)画素のサブ画素の1つずつが同時に露光されることになるが、その1つを例に取って説明する。   This exposure method will be described more specifically with reference to FIG. Here, a case where (b ′, 5 ′) pixels are exposed by a (b, 5) micromirror will be described as a representative example. That is, in actuality, each of the sub-pixels of (a ′, 1 ′) to (e ′, 5 ′) pixels is simultaneously exposed by the (a, 1) to (e, 5) micromirrors. However, one of them will be described as an example.

特に限定はされないが、まず、(b,5)マイクロミラーからの光像を、(b’,5’)画素に属する16個のサブ画素のうち左上隅のサブ画素に投影する。この場合、当該サブ画素は所望露光パターン上で暗部であるので、(b,5)マイクロミラーからの光が当該サブ画素に到達しないように当該マイクロミラーの傾きを調整しておく(マイクロミラーがオフ)。
次に、チルトミラー140を動作させて(b,5)マイクロミラーからの光像を、右隣のサブ画素に投影する。この場合も、当該サブ画素は所望露光パターン上で暗部であるので、(b,5)マイクロミラーからの光が当該サブ画素に到達しないように当該マイクロミラーの傾きを調整しておく(マイクロミラーがオフ)。
次に、チルトミラー140を動作させて(b,5)マイクロミラーからの光像を、さらに右隣のサブ画素に投影する。この場合、当該サブ画素は所望露光パターン上で明部であるので、(b,5)マイクロミラーをオンにして、(b,5)マイクロミラーからの光が当該サブ画素に到達するようにしておく。
その後は、図6のように(b,5)マイクロミラーからの光像を走査すると同時に、その光像が投影されるサブ画素における所望露光パターン上での明暗に対応させて(b,5)マイクロミラーのオン・オフの切り替えを行う。
Although not particularly limited, first, the light image from the (b, 5) micromirror is projected onto the sub-pixel at the upper left corner among the 16 sub-pixels belonging to the (b ′, 5 ′) pixel. In this case, since the subpixel is a dark portion on the desired exposure pattern, (b, 5) the inclination of the micromirror is adjusted so that the light from the micromirror does not reach the subpixel (the micromirror is off).
Next, the tilt mirror 140 is operated (b, 5), and the light image from the micromirror is projected onto the right subpixel. Also in this case, since the subpixel is a dark part on the desired exposure pattern, (b, 5) the inclination of the micromirror is adjusted so that the light from the micromirror does not reach the subpixel (micromirror). Is off).
Next, the tilt mirror 140 is operated (b, 5), and the optical image from the micromirror is further projected onto the right subpixel. In this case, since the sub-pixel is a bright portion on the desired exposure pattern, the (b, 5) micromirror is turned on so that the light from the (b, 5) micromirror reaches the sub-pixel. deep.
Thereafter, as shown in FIG. 6, (b, 5) the optical image from the micromirror is scanned, and at the same time, the subpixel on which the optical image is projected corresponds to the light and darkness on the desired exposure pattern (b, 5). Switches the micromirror on / off.

なお、サブ画素単位で露光する場合、そのサブ画素の露光を担当するマイクロミラーの光はその周辺のサブ画素と隣の画素を構成するサブ画素にも当たるが、光のエネルギの分布はガウス分布となるので、エネルギが最大となる所で当該サブ画素を所定時間で露光するようにすればよい。   When exposure is performed in units of sub-pixels, the light of the micromirror responsible for the exposure of the sub-pixels hits the sub-pixels that form the neighboring sub-pixels and the neighboring pixels, but the light energy distribution is a Gaussian distribution. Therefore, the sub-pixel may be exposed for a predetermined time at a place where the energy is maximized.

以上のようにして、一つの露光領域の露光が完了したならば、ステップ・アンド・リピート方式で、次の露光領域の露光を行う。   When the exposure of one exposure area is completed as described above, the next exposure area is exposed by the step-and-repeat method.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上記実施形態では、チルトミラー140によってマイクロミラーからの光像を走査するようにしたが、DMD120に対して、対象物150を載置するステージ160を相対移動させることによって光像を走査するようにしてもよい。この場合には、上記チルトミラー駆動部260に代えて、DMD120又はステージ160を移動させるに適した駆動部(例えばモータ)が必要となる。   For example, in the above embodiment, the optical image from the micromirror is scanned by the tilt mirror 140, but the optical image is scanned by moving the stage 160 on which the object 150 is placed relative to the DMD 120. You may do it. In this case, instead of the tilt mirror driving unit 260, a driving unit (for example, a motor) suitable for moving the DMD 120 or the stage 160 is required.

また、上記実施形態では、空間光変調器としてDMDを例に挙げたが、液晶を使用した空間光変調器その他の空間光変調器を使用できる。この場合には、上記DMD駆動部250に代えて、液晶を使用した空間光変調器その他の空間光変調器に適した駆動部が必要となる。   In the above embodiment, the DMD is taken as an example of the spatial light modulator, but a spatial light modulator using liquid crystal or other spatial light modulators can be used. In this case, instead of the DMD driving unit 250, a driving unit suitable for a spatial light modulator using liquid crystal or other spatial light modulator is required.

実施形態の露光方法に使用される露光装置の光学系の構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of structure of the optical system of the exposure apparatus used for the exposure method of embodiment. 露光装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of exposure apparatus. 同図(A)は5行5列にマイクロミラーとが並んだDMDの模式図、同図(B)はそのDMDによって露光される露光領域に対応する画像を示す図である。FIG. 4A is a schematic diagram of a DMD in which micromirrors are arranged in 5 rows and 5 columns, and FIG. 4B is a diagram showing an image corresponding to an exposure area exposed by the DMD. 従来の露光方法を説明するための図であって、同図(A)はDMDのマイクロミラーパターンの説明図、同図(B)はその露光方法によって得られた露光パターンを示す図である。It is a figure for demonstrating the conventional exposure method, The figure (A) is explanatory drawing of the micromirror pattern of DMD, The figure (B) is a figure which shows the exposure pattern obtained by the exposure method. 実施形態の露光方法を説明するための図であって、所望露光パターンの設定手順を示す図である。It is a figure for demonstrating the exposure method of embodiment, Comprising: It is a figure which shows the setting procedure of a desired exposure pattern. 実施形態の露光方法を説明するための図であって、サブ画素の露光手順を示す図である。It is a figure for demonstrating the exposure method of embodiment, Comprising: It is a figure which shows the exposure procedure of a sub pixel.

符号の説明Explanation of symbols

100 露光装置
110 光源
120 DMD
130 結像光学系
140 チルトミラー
150 露光対象物
160 ステージ
210 制御部
220 入力部
230 記憶部
240 光源駆動部
250 DMD駆動部
260 チルトミラー駆動部
270 ステージ駆動部
(a,1)〜(e,5) マイクロミラー
(a’,1’)〜(e’,5’) 露光領域上の画素
100 Exposure Device 110 Light Source 120 DMD
130 imaging optical system 140 tilt mirror 150 exposure object 160 stage 210 control unit 220 input unit 230 storage unit 240 light source driving unit 250 DMD driving unit 260 tilt mirror driving unit 270 stage driving units (a, 1) to (e, 5) ) Micromirrors (a ′, 1 ′) to (e ′, 5 ′) Pixels on the exposure area

Claims (8)

空間光変調素子を2次元的に多数配列してなる空間光変調器を使用し、光源から発せられた光を前記空間光変調器により変調して得られる明暗パターンを対象物に投影することによって当該対象物に露光パターンを形成する露光方法であって、
露光領域における各々の前記空間光変調素子に位置的に対応する画素を複数のサブ画素に2次元的に区分した上で所望露光パターンを設定し、
各々の前記画素に属する複数の前記サブ画素における露光を、当該画素に位置的に対応する前記空間光変調素子に担わせ、
前記空間光変調素子の中央部で、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素をサブ画素単位で露光可能とし、
各々の前記空間光変調素子からの光像を、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素の各々に順次に走査して投影するとともに、
その光像が投影される前記サブ画素における前記所望露光パターン上での明暗に対応させて各々の前記空間光変調素子のオン・オフの切り替えを行うようにし、サブ画素毎に必要な露光を行うことを特徴とする露光方法。
By using a spatial light modulator in which a large number of spatial light modulation elements are two-dimensionally arranged, and projecting a light and dark pattern obtained by modulating light emitted from a light source by the spatial light modulator onto an object An exposure method for forming an exposure pattern on the object,
A desired exposure pattern is set after two-dimensionally dividing a pixel corresponding to each of the spatial light modulation elements in the exposure region into a plurality of sub-pixels;
Causing the spatial light modulation element corresponding to the pixel to perform exposure in the plurality of sub-pixels belonging to each of the pixels;
A plurality of the sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element at a central portion of the spatial light modulation element can be exposed in units of sub-pixels.
A light image from each of the spatial light modulation elements is sequentially scanned and projected onto each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel that corresponds to the spatial light modulation element, and
Each spatial light modulation element is switched on and off in accordance with light and darkness on the desired exposure pattern in the sub-pixel onto which the light image is projected, and necessary exposure is performed for each sub-pixel. An exposure method characterized by the above.
前記光像の走査を、前記空間光変調器と前記対象物との間の光路中に介在させたチルトミラーによって行わせることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 1, wherein the optical image is scanned by a tilt mirror interposed in an optical path between the spatial light modulator and the object. 前記光像の走査を、前記空間光変調器と前記対象物の相対移動によって行わせることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 1, wherein the optical image is scanned by relative movement of the spatial light modulator and the object. 前記空間光変調器として、前記空間光変調素子がマイクロミラーから構成されるDMDを使用することを特徴とする請求項1から3いずれか一に記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 1, wherein the spatial light modulator uses a DMD in which the spatial light modulator is composed of a micromirror. 5. 空間光変調素子を2次元的に多数配列してなる空間光変調器を備え、光源から発せられた光を前記空間光変調器により変調して得られる明暗パターンを対象物に投影することによって当該対象物に露光パターンを形成する露光装置であって、
露光領域における各々の前記空間光変調素子に位置的に対応する画素を複数のサブ画素に2次元的に区分した画面上で所望露光パターンを設定するためのパターン設定手段と、
前記空間光変調素子の中央部で、当該空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素をサブ画素単位で露光可能に構成され、各々の前記空間光変調素子からの光像を前記対象物上で同時に走査して、各々の前記空間光変調素子からの光像を、当該前記空間光変調素子に位置的に対応する前記画素に属する複数の前記サブ画素の各々に順次に導かせる光像走査手段と、
各々の前記空間光変調素子のオン・オフを切り替えて、当該空間光変調素子からの光像を当該光像が投影される前記サブ画素における前記所望露光パターン上での明暗に対応させる切替手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
A spatial light modulator having a large number of spatial light modulation elements arranged two-dimensionally, and projecting a light and dark pattern obtained by modulating light emitted from a light source by the spatial light modulator onto an object; An exposure apparatus for forming an exposure pattern on an object,
Pattern setting means for setting a desired exposure pattern on a screen in which pixels corresponding to each of the spatial light modulation elements in an exposure region are two-dimensionally divided into a plurality of sub-pixels;
The central portion of the spatial light modulator is configured to be capable of exposing the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulator in a sub-pixel unit, from each of the spatial light modulators. A light image is simultaneously scanned on the object, and a light image from each of the spatial light modulation elements is applied to each of the plurality of sub-pixels belonging to the pixel corresponding to the spatial light modulation element. Optical image scanning means for sequentially guiding;
Switching means for switching on / off of each of the spatial light modulation elements so that a light image from the spatial light modulation element corresponds to light and darkness on the desired exposure pattern in the sub-pixel on which the light image is projected; ,
An exposure apparatus comprising:
前記走査手段は、前記空間光変調器と前記対象物との間の光路中に介在させたチルトミラーを含んで構成されていることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the scanning unit includes a tilt mirror interposed in an optical path between the spatial light modulator and the object. 前記走査手段は、前記空間光変調器又は前記対象物の一方を他方に対して相対移動させる移動手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the scanning unit includes a moving unit that moves one of the spatial light modulator and the object relative to the other. 前記空間光変調器として、前記空間光変調素子がマイクロミラーから構成されるDMDを備えることを特徴とする請求項5から7いずれか一に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the spatial light modulator includes a DMD in which the spatial light modulation element includes a micromirror.
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