KR20160038788A

KR20160038788A - 묘화 방법

Info

Publication number: KR20160038788A
Application number: KR1020150135453A
Authority: KR
Inventors: 후미하루 시바타; 유미코 히라토; 야스유키 고야기; 가즈히로 나카이
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2016-04-07
Also published as: TWI645255B; US20160091794A1; JP2016071135A; TW201624144A

Abstract

(과제) 공간 변조기로 표현 가능한 노광량의 계조수보다도 많은 계조수의 패턴을 용이하게 기판에 형성하는 기술을 제공하는 것.
(해결 수단) 이 묘화 방법은, 기판에 패턴을 묘화하는 것이다. 기판 상의 위치마다 노광해야 할 누적 노광량이 기록된 누적 노광량 분포 데이터를 독출한다. 다음에, 노광 장치(1)가 1회의 노광 주사로 기판에 노광 가능한 최대 노광량을 Ma로 했을 때, 누적 노광량 분포 데이터에 의거해, Ma를 초과하지 않는 기판(W) 상의 영역(R11)과, Ma를 초과하는 상기 기판 상의 영역(R12)을 특정한다. 그리고, 영역(R11)을 포함하는 영역에 있어서의 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 패턴 데이터(PD11), 및, 영역(R12)을 포함하는 영역에 있어서의 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 패턴 데이터(PD12~PD14)를 작성한다. 그 후, 노광 장치(1)에 있어서, 각 패턴 데이터(PD11~PD14)에 의거해 공간 변조된 광을 기판(W)에 조사하여 패턴을 묘화한다.

Description

묘화 방법{DRAWING METHOD}

이 발명은, 공간 변조된 광을 기판에 조사하여 기판을 노광하는 기술에 관한 것이다.

기판 상에 도포된 감광 재료에 회로 등의 패턴을 형성할 때에 있어서, 광원으로부터 출사된 광에, 패턴을 나타내는 패턴 데이터에 따른 공간 변조를 실시하고, 상기 공간 변조된 광으로 기판 상의 감광 재료를 주사하는, 마스크를 사용하지 않는 직묘형의 노광 장치(묘화 장치)가, 근년 주목되고 있다. 여기서, 광에 공간 변조를 실시하는 공간 변조기는, 광원으로부터 출사된 광을 변조면에서 수광하고, 상기 수광한 광에 공간 변조를 실시하는 장치이다.

예를 들면 특허 문헌 1에서는, 2차원으로 배열된 복수의 화소를 갖고, 명암의 2치 제어에 의해 광학상을 형성하는 공간 변조 소자(마이크로 미러 어레이)를 구비한 노광 장치가 개시되어 있다. 또, 상기 노광 장치는, 광학계에 의해서, 광학상을 각 열 또는 각 행에서 겹쳐, 노광량이 다계조인 패턴을 형성하는, 마스크리스·그레이 스케일 리소그래피가 실시 가능하게 구성되어 있다.

일본국 특허 공개 2006-128194호 공보

그런데 근년, 고도의 3D 형상의 패턴을 기판에 형성하는 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 마이크로 렌즈 등, 매끈한 대략 구상(球狀)의 패턴을 형성하기 위해서는, 노광량을 고계조로 변경하는 기술이 필수로 되고 있다. 그러나, 인용 문헌 1에서는, 형성되는 패턴에 있어서의 노광량의 계조수는, 공간 변조기에 의해서 표현 가능한 계조수로 한정되어 있고, 그것을 초과하는 계조수로 패턴을 묘화하는 기술은 개시되어 있지 않다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 공간 변조기로 표현 가능한 노광량의 계조수보다도 많은 계조수의 패턴을 용이하게 기판에 형성하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 제1의 양태는, 기판에 패턴을 묘화하는 묘화 방법으로서, (a) 노광 장치가 1회의 노광 주사로 기판에 노광 가능한 최대 노광량을 제1 최대 노광량으로 했을 때, 상기 기판 상에 있어서, 노광해야 할 누적 노광량이 상기 제1 최대 노광량을 초과하지 않는 제1 영역을 포함하는 영역에, 상기 노광 장치가, 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 제1의 패턴 데이터에 의거해 공간 변조된 광을 조사하여, 패턴을 묘화하는 공정과, (b) 상기 기판 상에 있어서, 상기 누적 노광량이 상기 제1 최대 노광량을 초과하는 제2 영역을 포함하는 영역에, 상기 노광 장치가, 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 제2의 패턴 데이터에 의거해 공간 변조된 광을 조사하여, 패턴을 묘화하는 공정을 포함한다.

또, 제2의 양태는, 제1의 양태에 따른 묘화 방법으로서, (c) 상기 (a)공정보다도 앞서, 기판 상의 위치 정보와 함께, 각 위치마다 상기 누적 노광량이 기록된 누적 노광량 분포 데이터를 독출하는 공정과, (d) 상기 (c)공정에서 독출된 상기 누적 노광량 분포 데이터에 의거해, 상기 기판 상에 있어서의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 특정하는 공정과, (e) 상기 (d)공정에서 특정된 상기 제1 영역을 포함하는 영역, 및, 상기 제2 영역을 포함하는 영역에 대해서, 각 위치의 노광량이 기록된 상기 제1 패턴 데이터, 및, 제2 패턴 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

또, 제3의 양태는, 제1 또는 제2의 양태에 따른 묘화 방법으로서, 상기 (b)공정은, 상기 노광 장치에 있어서의 상기 최대 노광량을, 상기 제1 최대 노광량보다도 큰 제2 최대 노광량으로 전환하고 나서, 상기 제2 영역을 포함하는 영역을 노광하는 공정이다.

또, 제4의 양태는, 제1 내지 제3의 양태 중 어느 한 양태에 따른 묘화 방법으로서, 상기 (a)공정 및 상기 (b)공정에 있어서, 상기 노광 장치의 상기 최대 노광량이 쌍방 모두 상기 제1 최대 노광량이 된다.

제1 내지 제4의 양태에 따른 묘화 방법에 의하면, 기판 상에 있어서의 제2 영역에, 제1 영역에 있어서의 제1 최대 노광량보다도 큰 노광량의 패턴을 형성할 수 있다. 이 때문에, 1회의 노광 주사로 표현할 수 있는 노광량의 계조수보다도 큰 계조수인 패턴을 기판에 형성할 수 있다. 따라서, 노광 장치가 1회의 노광 주사로 표현할 수 있는 계조수보다도 많은 계조수의 노광량으로, 패턴을 형성할 수 있다.

또, 제3의 양태에 따른 묘화 방법에 의하면, 상기 제1 영역과는 겹치지 않는 제2 영역의 부분을, 제1 최대 노광량보다도 큰 노광량으로 패턴을 묘화할 수 있다.

또, 제4의 양태에 따른 묘화 방법에 의하면, 동일한 최대 노광량으로, 제1의 패턴 데이터 및 제2의 패턴 데이터에 의거하는 노광 주사를 행하므로, 노광 주사마다 광량을 캘리브레이션하는 작업을 생략할 수 있다. 따라서, 패턴 형성을 신속하게 행할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 노광 헤드를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 노광 주사를 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 실시형태에 따른 노광 장치에 있어서 실행되는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 패턴 데이터 작성 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 노광 패턴의 일례를, 누적 노광량 분포와 함께 나타내는 도면이다.
도 9는 최대 노광량이 고정인 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 최대 노광량이 가변인 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 6에 나타내는 묘화 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 구체화한 일례이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 사례는 아니다. 이하의 설명에 있어서 참조되는 각 도면에는, 각 부재의 위치 관계나 동작 방향을 명확화하기 위해서, 공통의 XYZ 직교좌표계 및 θ축이 적절히 부여되어 있다. 또, 도면에 있어서는, 용이한 이해를 위해서, 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다.

<1. 노광 장치(1)의 전체 구성>

도 1은, 실시형태에 따른 노광 장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 2는, 실시형태에 따른 노광 장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서는, 설명의 편의상, 커버 패널(12)의 일부가 도시 생략되어 있다.

노광 장치(1)는, 레지스트 등의 감광 재료의 층이 형성된 기판(W)의 상면에, CAD 데이터 등에 따라 공간 변조한 광(묘화광)을 조사하여, 패턴(예를 들면, 회로 패턴)을 노광(묘화)하는 장치인, 소위 묘화 장치이다. 노광 장치(1)에서 처리 대상이 되는 기판(W)은, 예를 들면, 반도체 기판, 프린트 기판, 액정 표시 장치 등에 구비되는 컬러 필터용 기판, 액정 표시 장치나 플라즈마 표시 장치 등에 구비되는 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 자기 디스크용 기판, 광디스크용 기판, 태양 전지용 패널 등이다. 이하의 설명에서는, 기판(W)이, 원형의 반도체 기판인 것으로 한다.

노광 장치(1)는, 본체 프레임(11)으로 구성되는 골격의 천정면, 바닥면, 및, 둘레면에 커버 패널(12)이 부착된 구성을 구비하고 있다. 본체 프레임(11)과 커버 패널(12)이, 노광 장치(1)의 하우징을 형성한다. 노광 장치(1)의 하우징의 내부 공간(즉, 커버 패널(12)로 둘러싸이는 공간)은, 수도(受渡) 영역(13)과 처리 영역(14)으로 구분되어 있다. 처리 영역(14)에는, 기대(15)가 배치되어 있다. 또, 기대(15) 상에는, 문형의 지지 프레임(16)이 설치되어 있다.

노광 장치(1)는, 반송 장치(2), 프리 얼라인먼트부(3), 스테이지(4), 스테이지 구동 기구(5), 스테이지 위치 계측부(6), 마크 촬상 유닛(7), 노광 유닛(8), 및, 제어부(9)를 구비한다. 이들 각 구성 요소는, 노광 장치(1)의 하우징 내부(즉, 수도 영역(13), 및, 처리 영역(14)), 혹은, 하우징 외부(즉, 본체 프레임(11)의 외측의 공간)에 배치된다.

<반송 장치(2)>

반송 장치(2)는, 기판(W)을 반송한다. 반송 장치(2)는, 수도 영역(13)에 배치되고, 처리 영역(14)에 대한 기판(W)의 반출입을 행한다. 반송 장치(2)는, 구체적으로는, 예를 들면, 기판(W)을 지지하기 위한 2개의 핸드(21, 21)와, 핸드(21, 21)를 독립적으로 이동(진퇴 이동 및 승강 이동)시키는 핸드 구동 기구(22)를 구비한다.

노광 장치(1)의 하우징 외부이며, 수도 영역(13)에 인접하는 위치에는, 카세트(C)를 올려놓기 위한 카세트 재치(載置)부(17)가 배치되어 있고, 반송 장치(2)는, 카세트 재치부(17)에 올려놓아진 카세트(C)에 수용된 미처리된 기판(W)을 취출하여 처리 영역(14)에 반입함과 더불어, 처리 영역(14)으로부터 처리가 완료된 기판(W)을 반출하여 카세트(C)에 수용한다. 또한, 카세트 재치부(17)에 대한 카세트(C)의 수도는, 외부 반송 장치(도시 생략)에 의해서 행해진다.

<프리 얼라인먼트부(3)>

프리 얼라인먼트부(3)는, 기판(W)이 후술하는 스테이지(4)에 올려놓아지는데 앞서, 상기 기판(W)의 회전 위치를 러프하게 보정하는 처리(프리 얼라이먼트 처리)를 행한다. 프리 얼라인먼트부(3)는, 예를 들면, 회전 가능하게 구성된 재치대와, 재치대에 올려놓아진 기판(W)의 외주연의 일부에 형성된 절결부(예를 들면, 노치, 오리엔테이션 플랫 등)의 위치를 검출하는 센서와, 재치대를 회전시키는 회전 기구를 포함하여 구성할 수 있다. 이 경우, 프리 얼라인먼트부(3)에 있어서의 프리 얼라이먼트 처리는, 우선, 재치대에 올려놓아진 기판(W)의 절결부의 위치를 센서로 검출하고, 계속해서, 회전 기구가, 상기 절결부의 위치가 정해진 위치가 되도록 재치대를 회전시킴으로써 행해진다.

<스테이지(4)>

스테이지(4)는, 하우징 내부에 기판(W)을 유지하는 유지부이다. 스테이지(4)는, 처리 영역(14)에 배치된 기대(15) 상에 배치된다. 스테이지(4)는, 구체적으로는, 예를 들면, 평판형상의 외형을 갖고, 그 상면에 기판(W)을 수평 자세로 올려놓고 유지한다. 스테이지(4)의 상면에는, 복수의 흡인 구멍(도시 생략)이 형성되어 있고, 이 흡인 구멍에 부압(흡인압)을 형성함으로써, 스테이지(4) 상에 올려놓아진 기판(W)을 스테이지(4)의 상면에 고정 유지할 수 있도록 되어 있다.

<스테이지 구동 기구(5)>

스테이지 구동 기구(5)는, 스테이지(4)를 기대(15)에 대해 이동시킨다. 스테이지 구동 기구(5)는, 처리 영역(14)에 배치된 기대(15) 상에 배치된다.

스테이지 구동 기구(5)는, 구체적으로는, 스테이지(4)를 회전 방향(Z축 둘레의 회전 방향(θ축 방향))으로 회전시키는 회전 기구(51)와, 회전 기구(51)를 통해 스테이지(4)를 지지하는 지지 플레이트(52)와, 지지 플레이트(52)를 부주사 방향(X축 방향)으로 이동시키는 부주사 기구(53)를 구비한다. 스테이지 구동 기구(5)는, 또한, 부주사 기구(53)를 통해 지지 플레이트(52)를 지지하는 베이스 플레이트(54와, 베이스 플레이트(54)를 주주사 방향(Y축 방향)으로 이동시키는 주주사 기구(55)를 구비한다.

회전 기구(51)는, 스테이지(4)의 상면(기판(W)의 재치면)의 중심을 지나, 상기 재치면에 수직인 회전축(A)을 중심으로 하여 스테이지(4)를 회전시킨다. 회전 기구(51)는, 예를 들면, 상단이 재치면의 이면측에 고착되고, 연직축을 따라서 연장되는 회전축부(511)와, 회전축부(511)의 하단에 설치되고, 회전축부(511)를 회전시키는 회전 구동부(예를 들면, 회전 모터)(512)를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 있어서는, 회전 구동부(512)가 회전축부(511)를 회전시킴으로써, 스테이지(4)가 수평면 내에서 회전축(A)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

부주사 기구(53)는, 지지 플레이트(52)의 하면에 부착된 이동자와 베이스 플레이트(54)의 상면에 부설된 고정자에 의해 구성된 리니어 모터(531)를 갖고 있다. 또, 베이스 플레이트(54)에는, 부주사 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 부재(532)가 부설되어 있고, 각 가이드 부재(532)와 지지 플레이트(52) 사이에는, 가이드 부재(532)에 슬라이딩하면서 상기 가이드 부재(532)를 따라서 이동 가능한 볼베어링이 설치되어 있다. 즉, 지지 플레이트(52)는, 상기 볼베어링을 통해 한 쌍의 가이드 부재(532) 상에 지지된다. 이 구성에 있어서 리니어 모터(531)를 동작시키면, 지지 플레이트(52)는 가이드 부재(532)에 안내된 상태로 부주사 방향을 따라서 매끄럽게 이동한다.

주주사 기구(55)는, 베이스 플레이트(54)의 하면에 부착된 이동자와 기대(15) 상에 부설된 고정자에 의해 구성된 리니어 모터(551)를 갖고 있다. 또, 기대(15) 에는, 주주사 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 부재(552)가 부설되어 있고, 각 가이드 부재(552)와 베이스 플레이트(54) 사이에는 예를 들면 에어 베어링이 설치되어 있다. 에어 베어링에는 유틸리티 설비로부터 상시 에어가 공급되고 있고, 베이스 플레이트(54)는, 에어 베어링에 의해서 가이드 부재(552) 상에 비접촉으로 부상 지지된다. 이 구성에 있어서 리니어 모터(551)를 동작시키면, 베이스 플레이트(54)는 가이드 부재(552)에 안내된 상태로 주주사 방향을 따라서 마찰 없이 매끄럽게 이동한다.

<스테이지 위치 계측부(6)>

스테이지 위치 계측부(6)는, 스테이지(4)의 위치를 계측한다. 스테이지 위치 계측부(6)는, 구체적으로는, 예를 들면, 스테이지(4) 밖에서 스테이지(4)를 향해서 레이저광을 출사함과 더불어 그 반사광을 수광하고, 상기 반사광과 출사광의 간섭으로부터 스테이지(4)의 위치(구체적으로는, 주주사 방향을 따르는 Y위치, 및, 회전 방향을 따르는 θ위치)를 계측하는, 간섭식의 레이저 측장기에 의해 구성된다.

<마크 촬상 유닛(7)>

마크 촬상 유닛(7)은, 스테이지(4)에 유지된 기판(W)의 상면을 촬상하는 광학 기기이다. 마크 촬상 유닛(7)은, 지지 프레임(16)에 지지된다. 마크 촬상 유닛(7)은, 구체적으로는, 예를 들면, 경통과, 포커싱 렌즈와, CCD 이미지 센서와, 구동부를 구비한다. 경통은, 노광 장치(1)의 케이스 외부에 배치된 조명 유닛(즉, 촬상용 조명광(단, 조명광으로는, 기판(W) 상의 레지스트 등을 감광시키지 않는 파장의 광이 선택되고 있다)을 공급하는 조명 유닛)(700)과, 섬유 케이블 등을 통해 접속되어 있다. CCD 이미지 센서는, 에리어 이미지 센서(2차원 이미지 센서) 등에 의해 구성된다. 또, 구동부는, 모터 등에 의해 구성되고, 포커싱 렌즈를 구동하여 그 높이 위치를 변경한다. 구동부가, 포커싱 렌즈의 높이 위치를 조정함으로써, 오토 포커스가 행해진다.

이러한 구성을 구비하는 마크 촬상 유닛(7)에 있어서는, 조명 유닛(700)으로부터 출사되는 광이 경통에 도입되고, 포커싱 렌즈를 통해, 스테이지(4) 상의 기판(W)의 상면에 유도된다. 그리고, 그 반사광이, CCD 이미지 센서에서 수광된다. 이에 의해서, 기판(W)의 상면의 촬상 데이터가 취득된다. 이 촬상 데이터는, 제어부(9)로 보내져, 기판(W)의 얼라인먼트(위치 맞춤)에 제공된다.

<노광 유닛(8)>

노광 유닛(8)은, 묘화광을 형성하는 광학 장치이다. 노광 장치(1)는, 노광 유닛(8)을 2개 구비한다. 무엇보다도, 노광 유닛(8)의 탑재 개수는, 반드시 2개일 필요는 없고, 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다.

노광 유닛(8)은, 노광 헤드(80)와 광원부(81)를 구비한다. 노광 헤드(80)는, 변조 유닛(82)과, 투영 광학계(83)를 구비한다. 광원부(81), 변조 유닛(82) 및 투영 광학계(83)는, 지지 프레임(16)에 지지된다. 구체적으로는, 예를 들면, 광원부(81)는, 지지 프레임(16)의 천판 상에 올려놓아지는 수용 박스에 수용된다. 또, 변조 유닛(82) 및 투영 광학계(83)는, 지지 프레임(16)의 +Y측에 고정된 수용 박스에 수용된다.

노광 유닛(8)이 구비하는 광원부(81), 변조 유닛(82) 및 투영 광학계(83)에 대해서, 도 1, 도 2에 추가해 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 실시형태에 따른 노광 헤드(80)를 모식적으로 나타내는 도면이다.

a. 광원부(81)

광원부(81)는, 노광 헤드(80)를 향해 광을 출사한다. 광원부(81)는, 구체적으로는, 예를 들면, 레이저 구동부(811)와, 레이저 구동부(811)로부터의 구동을 받아 출력 미러(도시 생략)로부터 레이저광을 출사하는 레이저 발진기(812)를 구비한다. 또, 광원부(81)는, 레이저 발진기(812)로부터 출사된 광(스폿 빔)을, 강도 분포가 균일한 선형의 광(즉, 광속 단면이 띠형상의 광인 라인 빔)으로 하는 조명 광학계(813)를 구비한다.

광원부(81)는, 또한, 조명 광학계(813)로부터 출사된 라인 빔을, 공간 광변조기(821)의 변조면(820)에 수렴시키는 묘화용 포커스 렌즈(814)(제1 렌즈)를 구비한다. 묘화용 포커스 렌즈(814)는, 예를 들면, 실린드리컬 렌즈에 의해 구성되고, 그 실린드리컬면(원통면)을, 입사광의 상류측을 향하도록 하여 배치된다. 또, 묘화용 포커스 렌즈(814)는, 그 중심선에, 조명 광학계(813)로부터 출사된 라인 빔이 입사하는 높이 위치에 배치되어 있다(이하, 이와 같은 높이 위치를, 묘화용 포커스 렌즈(814)의 「기준 위치」라고도 함). 단, 묘화용 포커스 렌즈(814)에는, 그 높이 위치(Z방향을 따르는 위치)를 변경하는 기구가 설치되어 있고, 묘화용 포커스 렌즈(814)는, 기준 위치보다도 높은(혹은, 낮은) 위치에 배치되는 경우가 있다.

이러한 구성을 구비하는 광원부(81)에 있어서는, 레이저 구동부(811)의 구동을 받아 레이저 발진기(812)로부터 레이저광이 출사되고, 상기 레이저광이, 조명 광학계(813)에 있어서 라인 빔이 된다. 조명 광학계(813)로부터 출사된 라인 빔은, 묘화용 포커스 렌즈(814)에 입사하고, 그 실린드리컬면으로부터 출사하여, 변조 유닛(82)의 변조면(820)에 수렴한다. 즉, 변조면(820)은, 라인 빔의 집광면으로 되어 있다.

또, 광원부(81)는, 어테뉴에이터(attenuator)(815)를 구비하고 있다. 어테뉴에이터(815)는, 묘화용 포커스 렌즈(814)로부터 변조 유닛(82)까지의 광로 상에 설치되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 단, 어테뉴에이터(815)를 설치하는 위치는, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 레이저 발진기(812)로부터 기판(W)에 도달할 때까지의 광로 상의 적절한 위치에 설치할 수 있다. 어테뉴에이터(815)는, 제어부(9)로부터 송신되는 제어 신호에 의거해, 광원부(81)로부터 출사되는 광을 줄인다. 이에 의해서, 어테뉴에이터(815)는, 광원부(81)로부터 변조 유닛(82)을 향해 출사되는 광량을 다단계로 변경한다.

b. 변조 유닛(82)

변조 유닛(82)은, 여기서 입사한 광에, 패턴 데이터에 따른 공간 변조를 실시한다. 단, 「광을 공간 변조시킨다」라는 것은, 광의 공간 분포(진폭, 위상, 및 편광 등)를 변화시키는 것을 의미한다. 또, 「패턴 데이터」란, 광을 조사해야 할 기판(W) 상의 위치 정보가 화소 단위로 기록된 데이터이다. 패턴 데이터는, 예를 들면 네트워크 등을 통해 접속된 외부 단말 장치로부터 수신함으로써, 혹은, 기록 매체로부터 판독함으로써 취득되어, 후술하는 제어부(9)의 기억 장치(94)에 저장된다.

변조 유닛(82)은, 공간 광변조기(821)를 구비한다. 공간 광변조기(821)는, 예를 들면 전기적인 제어에 의해서 광을 공간 변조시켜, 패턴의 묘화에 기여시키는 필요광과, 패턴의 묘화에 기여시키지 않는 불요광을, 서로 상이한 방향으로 반사시키는 장치이다.

공간 광변조기(821)는, 예를 들면, 변조 소자인 고정 리본과 가동 리본이, 그 상면을 동일면(이하 「변조면」이라고도 함)(820)을 따르도록 하여, 1차원으로 설치된, 회절 격자형의 공간 광변조기(예를 들면, GLV)를 포함하여 구성된다. 회절 격자형의 공간 광변조기(821)에서는, 소정 개수의 고정 리본 및 소정 개수의 가동 리본이 1개의 변조 단위를 형성하고 있고, 이 변조 단위가, X축 방향을 따라서 1차원으로 복수개 나열된 구성으로 되어 있다. 공간 광변조기(821)는, 복수의 변조 단위의 각각에 대해 독립적으로 전압을 인가 가능한 드라이버 회로 유닛을 포함하여 구성되고, 각 변조 단위에 인가되는 전압이, 독립적으로 전환 가능하게 되어 있다. 각 변조 단위는, 그 동작이 전압량으로 제어된다. 즉, 전압량을 제어함으로써, 가동 리본의 반사면과 고정 리본의 고정 반사면의 높이의 차가, 복수 단계로 조절 가능하게 되어 있다. 이에 의해서, 각 변조 단위에 입사한 광을, 0차광과 0차 이외의 차수의 회절광으로 전환함으로써, 광량을 복수의 계조(예를 들면, 6계조)로 전환할 수 있다.

변조 유닛(82)에 있어서는, 제어부(9)의 제어 하에서, 공간 광변조기(821)의 각 변조 단위 상태가 패턴 데이터에 따라서 전환되면서, 조명 광학계(813)로부터 출사된 광(라인 빔)이, 미러(822)를 통해, 공간 광변조기(821)의 변조면(820)에, 정해진 각도로, 입사한다. 단, 라인 빔은, 그 선형의 광속 단면의 장폭방향을, 공간 광변조기(821)의 복수의 변조 단위의 배열 방향(X축 방향)을 따르도록 하여, 일렬로 배열된 복수의 변조 단위에 입사한다. 따라서, 공간 광변조기(821)로부터 출사되는 광은, 부주사 방향을 따라서 복수 화소분의 공간 변조된 광(단, 1개의 변조 단위로 공간 변조된 광이, 1화소분의 광이 된다)을 포함하는, 단면이 띠형상의 묘화광으로 되어 있다. 이와 같이, 공간 광변조기(821)는, 광원부(81)로부터 출사된 광을, 변조면(820)에서 수광하여, 상기 수광한 광에 패턴 데이터에 따른 공간 변조를 실시한다.

c. 투영 광학계(83)

투영 광학계(83)는, 공간 광변조기(821)로부터 출사되는 묘화광 중, 불요광을 차단함과 더불어 필요광을 기판(W)의 표면으로 유도하여, 필요광을 기판(W)의 표면에 결상시킨다. 즉, 공간 광변조기(821)로부터 출사되는 묘화광에는, 필요광과 불요광이 포함되는 바, 필요광은 Z축을 따라서 -Z방향으로 진행되고, 불요광은 Z축으로부터 ±X방향으로 약간 경사진 축을 따라서 -Z방향으로 진행된다. 투영 광학계(83)는, 예를 들면, 필요광만을 통과시키도록 한가운데에 관통 구멍이 형성된 차단판(831)을 구비하고, 이 차단판(831)으로 불요광을 차단한다. 투영 광학계(83)에는, 이 차단판(831) 외에, 고스트광을 차단하는 차단판(832), 필요광의 폭을 넓히는(혹은 좁히는) 줌부를 구성하는 복수의 렌즈(833, 834), 필요광을 정해진 배율로 하여 기판(W) 상에 결상시키는 포커싱 렌즈(835), 포커싱 렌즈(835)를 구동하여 그 높이 위치를 변경함으로써 오토 포커스를 행하는 구동부(예를 들면, 모터)(도시 생략) 등이 더욱 포함된다.

도 4는, 실시형태에 따른 노광 주사를 설명하기 위한 개략 평면도이다. 노광 주사에 있어서는, 스테이지 구동 기구(5)가, 스테이지(4)를, 주주사축(Y축)을 따라서 왕로 방향(여기에서는, 예를 들면, +Y방향인 것으로 함)으로 이동시킴으로써, 기판(W)을 각 노광 헤드(80)에 대해 주주사축을 따라서 상대적으로 이동시킨다(왕로 주주사). 이것을 기판(W)으로부터 보면, 각 노광 헤드(80)는, 화살표(AR11)로 나타낸 바와 같이, 기판(W)을 주주사축을 따라서 -Y방향으로 횡단하게 된다. 또, 왕로 주주사의 개시와 함께, 각 노광 헤드(80)로부터 묘화광의 조사가 행해진다. 즉, 패턴 데이터(상세하게는, 패턴 데이터 중, 상기 왕로 주주사로 묘화 대상이 되는 스트라이프 영역에 묘화해야 하는 데이터를 기술한 부분)가 독출되고, 상기 패턴 데이터에 따라 변조 유닛(82)이 제어된다. 그리고, 각 노광 헤드(80)로부터, 상기 패턴 데이터에 따라 공간 변조가 실시된 묘화광이, 기판(W)을 향해 조사된다.

각 노광 헤드(80)가, 기판(W)을 향해서 단속적으로 묘화광을 출사하면서, 주주사축을 따라서 기판(W)을 1회 횡단하면, 1개의 스트라이프 영역(주주사축을 따라서 연장되고, 부주사축을 따르는 폭이 묘화광의 폭에 상당하는 영역)에, 패턴군이 묘화되게 된다. 여기에서는, 2개의 노광 헤드(80, 80)가 동시에 기판(W)을 횡단하므로, 1회의 왕로 주주사에 의해 2개의 스트라이프 영역의 각각 패턴군이 묘화되게 된다.

묘화광의 조사를 수반하는 왕로 주주사가 종료되면, 스테이지 구동 기구(5)는, 스테이지(4)를 부주사축(X축)을 따라서 소정 방향(예를 들면, -X방향)으로, 묘화광의 폭에 상당하는 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해서, 기판(W)이 각 노광 헤드(80)에 대해 부주사축을 따라서 상대적으로 이동한다(부주사). 이것을 기판(W)으로부터 보면, 화살표(AR12)로 나타낸 바와 같이, 각 노광 헤드(80)가 부주사축을 따라서 +X방향으로, 스트라이프 영역의 폭분만큼 이동하게 된다.

부주사가 종료되면, 묘화광의 조사를 수반하는 복로 주주사가 실행된다. 즉, 스테이지 구동 기구(5)는, 스테이지(4)를 주주사축(Y축)을 따라서 복로 방향(여기에서는, -Y방향)으로 이동시킨다. 이에 의해서, 기판(W)이 각 노광 헤드(80)에 대해 주주사축을 따라서 상대적으로 이동한다(복로 주주사). 이것을 기판(W)으로부터 보면, 화살표(AR13)로 나타낸 바와 같이, 각 노광 헤드(80)가, 기판(W) 상을, 주주사축을 따라서 +Y방향으로 이동하여 횡단하게 된다. 그 한편, 복로 주주사가 개시되면, 각 노광 헤드(80)로부터 묘화광의 조사가 개시된다. 이 복로 주주사에 의해서, 앞의 왕로 주주사로 묘화된 스트라이프 영역의 인접하는 스트라이프 영역에, 패턴군이 묘화된다.

묘화광의 조사를 수반하는 복로 주주사가 종료되면, 부주사가 행해진 다음, 다시, 묘화광의 조사를 수반하는 왕로 주주사가 행해진다. 상기 왕로 주주사에 의해서, 앞의 복로 주주사로 묘화된 스트라이프 영역의 인접하는 스트라이프 영역에, 패턴군이 묘화된다. 이후에도 마찬가지로, 부주사를 사이에 끼고, 묘화광의 조사를 수반하는 주주사가 반복해서 행해져, 묘화 대상 영역의 전역에 패턴이 묘화되면, 1개의 패턴 데이터에 대한 묘화 처리가 종료된다.

<제어부(9)>

도 5는, 실시형태에 따른 제어부(9)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 제어부(9)는, 노광 장치(1)가 구비하는 각 부와 전기적으로 접속되어 있고, 각종의 연산 처리를 실행하면서 노광 장치(1)의 각 부의 동작을 제어한다.

제어부(9)는, 예를 들면, 도 5에 나타난 바와 같이, CPU(91), ROM(92), RAM(93), 기억 장치(94) 등이 버스 라인(95)을 통해 상호 접속된 일반적인 컴퓨터로서 구성된다. ROM(92)은, 기본 프로그램 등을 저장하고 있다. RAM(93)은, CPU(91)가 소정의 처리를 행할 때의 작업 영역으로서 제공된다. 기억 장치(94)는, 플래쉬 메모리, 혹은, 하드 디스크 장치 등의 불휘발성의 기억 장치에 의해서 구성되어 있다. 기억 장치(94)에는 프로그램(PG)이 인스톨되어 있다. 상기 프로그램(PG)에 기술된 순서에 따라서, 주제어부로서의 CPU(91)가 연산 처리를 행함으로써, 각종 기능(예를 들면, 영역 특정부(911), 패턴 데이터 작성부(913) 등)이 실현된다.

프로그램(PG)은, 통상, 미리 기억 장치(94) 등의 메모리에 저장되어 사용되는 것이지만, CD-ROM 혹은 DVD-ROM, 외부의 플래시 메모리 등의 기록 매체에 기록된 형태(프로그램 프로덕트)로 제공되며(혹은, 네트워크를 통한 외부 서버로부터의 다운로드 등에 의해 제공되며), 추가적 또는 교환적으로 기억 장치(94) 등의 메모리에 저장되는 것이어도 된다. 또한, 제어부(9)에 있어서 실현되는 일부 혹은 전부의 기능은, 전용 논리 회로 등에서 하드웨어적으로 실현되어도 된다.

또, 제어부(9)에서는, 입력부(96), 표시부(97), 통신부(98)도 버스 라인(95)에 접속되어 있다. 입력부(96)는, 예를 들면, 키보드 및 마우스에 의해서 구성되는 입력 디바이스이며, 오퍼레이터로부터의 각종의 조작(커맨드나 각종 데이터의 입력과 같은 조작)을 받아들인다. 또한, 입력부(96)는, 각종 스위치, 터치 패널 등에 의해 구성되어도 된다. 표시부(97)는, 액정 표시 장치, 램프 등에 의해 구성되는 표시 장치이며, CPU(91)에 의한 제어 아래, 각종의 정보를 표시한다. 통신부(98)는, 네트워크를 통해 외부 장치와의 사이에서 커맨드나 데이터 등의 송수신을 행하는 데이터 통신 기능을 갖는다.

<2. 노광 장치(1)의 동작>

도 6은, 실시형태에 따른 노광 장치(1)에 있어서 실행되는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 이하에서 설명하는 일련의 동작은, 제어부(9)의 제어 하에서 행해진다.

노광 장치(1)에 있어서는, 우선, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)가 읽어들여진다(단계 S1). 누적 노광량 분포 데이터(ED1)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기억 장치(94)에 저장되어 있다. 누적 노광량 분포 데이터(ED1)는, 기판(W) 상의 위치 정보와 함께, 기판(W) 상의 각 위치에 노광해야 할 총 노광량(누적 노광량)의 정보가 기록되어 있다. 누적 노광량 분포 데이터(ED1)는, CAD(Computer Aided Design)를 이용하여 생성된 패턴의 설계 데이터를, 래스터화함으로써 생성된다. 누적 노광량 분포 데이터(ED1)가 읽어들여지는 것이 완료되면, 패턴 데이터의 작성이 행해진다(단계 S2).

도 7은, 실시형태에 따른 패턴 데이터 작성 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면이다. 패턴 데이터 작성 처리가 개시되면, 우선, 영역 특정부(911)가, 누적 노광량 분포 데이터에 의거해, 최대 노광량을 초과하지 않는 영역(제1 영역)과, 최대 노광량을 초과하는 영역(제2 영역)을 특정한다(단계 S21). 여기서, 「최대 노광량」이란, 노광 장치(1)가 1회의 노광 주사로 기판(W)에 조사 가능한 노광량의 최대치를 말한다. 또, 「1회의 노광 주사」란, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 노광 헤드(80)를, 기판(W)을 향해 묘화광을 조사하면서, 주주사축을 따라 기판(W)에 있어서의 특정의 스트라이프 영역 상을 한 번만 이동시키는 것을 말한다.

제1 영역 및 제2 영역이 특정되면, 단계 S21에 있어서 특정된 제1 영역에 대한 패턴 데이터(제1의 패턴 데이터)가 작성된다(단계 S22). 상기 패턴 데이터에는, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 의거해, 단계 S21에서 특정된 제1 영역에 있어서의 각 위치의 노광량의 정보가 기록되고 있다.

제1 영역의 패턴 데이터 작성이 완료되면, 제2 영역에 있어서, 잔여의 누적 노광량에 최대 노광량을 초과하는 부분이 존재하는지 아닌지가 판단된다(단계 S23). 잔여의 누적 노광량이란, 누적 노광량으로부터, 단계 S22에서 앞서 생성된 패턴 데이터로 노광되는 노광량을 뺀 노광량이다. 최대 노광량을 초과하는 부분이 없는 경우(단계 S23에 있어서 NO), 상기 제2 영역에 대한 패턴 데이터가 작성된다(단계 S24). 상기 패턴 데이터에는, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 의거해, 단계 S21에서 특정된 제2 영역을 포함하는 각 위치의 노광량의 정보가 기록되고 있다.

제2 영역에, 최대 노광량을 초과하는 부분이 존재하는 경우(단계 S23에 있어서 YES), 단계 S21로 되돌아와, 상기 제2 영역에 있어서, 최대 노광량을 초과하지 않는 영역(제1 영역)과 초과하는 영역(제2 영역)이 다시 특정된다. 그리고, 각 영역에 대한 패턴 데이터가 작성된다. 이와 같이, 잔여의 누적 노광량이 최대 노광량을 초과하는 영역이 없어질 때까지, 영역의 특정과 패턴 데이터의 작성이 반복해서 행해진다.

다음에, 도 7에 나타내는 패턴 데이터의 작성의 흐름에 대해서, 구체적인 예를 들어 설명한다.

도 8은, 노광 패턴의 일례를, 누적 노광량 분포와 함께 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서는, 마이크로 렌즈형상의 노광 패턴(PT1)을, 개략적으로 평면도로 도시하고 있다. 또, 도 8에 있어서는, 상기 노광 패턴(PT1)을 형성하기 위한 누적 노광량 분포 데이터(ED1)를 그래프(G1)로 나타내고 있다. 또한, 그래프(G1)에 있어서, 횡축은 기판(W) 상의 위치(보다 상세하게는, 노광 패턴(PT1)의 중앙선(L1) 상의 위치)를 나타내고 있고, 종축은 누적 노광량을 나타내고 있다. 이러한 누적 노광량 분포의 그래프(G1)를 취득하는 공정은, 도 6에 나타내는 단계 S1에 상당한다. 또한, 말할 필요도 없지만, 도 6에 나타내는 패턴의 묘화 방법은, 마이크로 렌즈 이외의 형상의 패턴을 형성할 때에도 유효하다.

노광 패턴(PT1)은, 노광량이 다계조(여기에서는, 24계조)로 표현되는 패턴이며, 중심부에서 가장 노광량이 많고, 외측을 향함에 따라, 단계형상으로 노광량이 감소하는 패턴으로 되어 있다. 노광 장치(1)에서는, 이와 같은 노광 패턴(PT1)을 기판(W)에 형성하기 위해, 도 4에 나타내는 노광 주사를 복수회 실행한다. 패턴 데이터 작성부(913)는, 누적 노광량 분포의 그래프(G1)에 의거해, 복수의 노광 주사의 각각을 실행하기 위한 복수의 패턴 데이터를 작성한다.

또한, 노광 장치(1)는, 복수회의 노광 주사에 있어서, 최대 노광량을 고정하여 행하는 것도 가능하며, 노광 주사마다 최대 노광량을 가변으로 하는 것도 가능하다. 그래서, 이하에 있어서는, 최대 노광량을 고정하는 경우와 가변으로 하는 경우로 나누어, 각각의 패턴 데이터의 작성예를 설명한다.

<최대 노광량을 고정하는 경우>

도 9는, 최대 노광량이 고정인 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예를 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 예는, 노광 장치(1)의 최대 노광량이 「Ma」로 고정된 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예이다.

우선 영역 특정부(911)는, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 의거해, 노광 장치(1)의 최대 노광량인 「Ma」를 초과하지 않는 제1 영역과, 「Ma」를 초과하는 제2 영역을 특정한다. 도시한 예에서는, 노광 패턴(PT1) 중, 최외주에 있는 링형상의 영역(R11)이 제1 영역, 그 내측에 있는 원형의 영역(R12)이 제2 영역이 된다. 이 제1 영역 및 제2 영역을 특정하는 공정은, 도 7에 나타내는 단계 S21에 상당한다.

제1 영역인 영역(R11)이 특정되면, 패턴 데이터 작성부(913)가, 상기 영역(R11)을 포함하는 영역을 노광하기 위한 패턴 데이터(PD11)를 작성한다. 패턴 데이터(PD11)를 작성하는 공정은, 도 7에 나타내는 단계 S22에 상당한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD11)에는, 영역(R11)을 포함하는 영역(상세하게는, 영역(R11)을 및 영역(R12))의 위치 마다의 노광량이 기록되고 있다. 구체적으로, 영역(R11)에 대해서는, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 대응한 노광량이며, 0에서부터 Ma까지의 6계조로 표현되는 노광량으로 되어 있다. 영역(R12)에 대해서는, 노광량이 최대 노광량인 Ma로 되어 있다. 이러한 패턴 데이터(PD11)에 의거해 공간 변조가 실시된 묘화광이 기판(W)에 조사됨으로써, 도 9에 나타낸 바와 같이, 영역(R11)의 노광량이 6계조로 변화하고, 영역(R12)이 최대 노광량인 Ma로 균일하게 노광된 패턴(PT11)이 형성되게 된다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)는, 제2 영역인 영역(R12)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD11)에 최대 노광량인 「Ma」를 초과하는 부분이 있는지 아닌지를 판단한다. 이 공정은, 도 7에 나타내는 단계 S23에 상당한다. 즉, 영역(R12)은, 누적 노광량이 Ma를 초과하는 부분이지만, 이 누적 노광량 중, Ma분에 대해서는, 앞서 생성된 패턴 데이터(PD11)에 의거하는 노광 주사에 의해서 노광된다. 이 때문에, 영역(R12)에 대해서는, 잔여의 누적 노광량(RD11)에 대해서만 검토하면 된다. 또, 영역(R12)에는, 잔여의 누적 노광량(RD11)에 있어서 최대 노광량인 「Ma」를 초과하는 부분이 포함된다. 이 때문에, 영역 특정부(911)는, 영역(R12)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD11)이 Ma를 초과하지 않는 영역(R21)(제1 영역)과, Ma를 초과하는 영역(R22)(제2 영역)을 각각 특정한다(단계 S21).

제1 영역인 영역(R21)이 특정되면, 패턴 데이터 작성부(913)가 상기 영역(R21)을 포함하는 영역을 노광하기 위한 패턴 데이터(PD12)를 작성한다(단계 S22). 도 9에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD12)에는, 영역(R21)을 포함하는 영역(상세하게는, 영역(R21) 및 영역(R22))의 각 위치의 노광량이 기록되어 있다. 구체적으로, 영역(R21)에 대해서는, 잔여의 누적 노광량(RD11)에 따른 노광량이며, 0에서부터 Ma까지의 6계조로 표현되는 노광량으로 되어 있다. 또, 영역(R22)의 각 위치의 노광량은, 최대 노광량인 Ma로 되어 있다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)는, 제2 영역인 영역(R22)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD12)에 최대 노광량인 「Ma」를 초과하는 부분이 있는지 아닌지를 판단한다(단계 S23). 영역(R22)은, 누적 노광량이 2Ma를 초과하는 부분이지만, 2Ma분에 대해서는, 앞서 생성된 패턴 데이터(PD11, PD12)에 의거하는 노광 주사에 의해서 노광된다. 따라서, 영역(R22)에 있어서의 잔여의 누적 노광량(RD12)은, 이 2Ma분을 제외한 노광량이 된다.

또, 영역(R22)에는, 잔여의 누적 노광량(RD12)이 최대 노광량인 「Ma」를 초과하는 부분이 포함된다. 이 때문에, 영역 특정부(911)는, 영역(R22)에 있어서의, 잔여의 누적 노광량(RD11)이 Ma를 초과하지 않는 영역(R31)(제1 영역)과 초과하는 영역(R32)(제2 영역)을 각각 특정한다(단계 S21).

제1 영역인 영역(R31)이 특정되면, 패턴 데이터 작성부(913)가 상기 영역(R31)을 포함하는 영역을 노광하기 위한 패턴 데이터(PD13)를 작성한다(단계 S2 2). 도 9에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD13)에는, 영역(R31)을 포함하는 영역(상세하게는, 영역(R31) 및 영역(R32))의 각 위치의 노광량이 기록되어 있다. 구체적으로는, 영역(R31)에 대해서는, 잔여의 누적 노광량(RD12)에 따른 노광량이며, 0에서부터 Ma까지의 6계조로 표현되는 노광량으로 되어 있다. 또, 영역(R32)의 각 위치의 노광량은, 최대 노광량인 Ma로 되어 있다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)는, 제2 영역인 영역(R32)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD13)에 최대 노광량인 「Ma」를 초과하는 부분이 있는지 아닌지를 판단한다(단계 S23). 영역(R32)은, 누적 노광량이 3Ma를 초과하는 부분이지만, 3Ma분에 대해서는, 앞서 생성된 패턴 데이터(PD11, PD12, PD13)에 의거하는 노광 주사에 의해서 노광된다. 이 때문에, 영역(R32)에 있어서의 잔여의 누적 노광량(RD13)은, 이 3Ma분을 제외한 노광량이 된다.

영역(R32)은, 잔여의 누적 노광량이 최대 노광량 Ma를 초과하지 않는 영역만으로 구성되어 있다. 이 때문에, 패턴 데이터 작성부(913)는, 영역(R32)을 노광하기 위한 패턴 데이터(PD14)를 작성한다. 이 공정은, 제2 영역에 대한 패턴 데이터를 작성하는 공정(도 7에 나타내는 단계 S24)에 상당한다. 패턴 데이터(PD14)에는, 영역(R32)에 대해서, 잔여의 누적 노광량(RD13)에 따른 노광량이며, 0에서부터 Ma까지의 6계조로 표현되는 노광량으로 되어 있다(도 9 참조).

이상과 같이, 본 패턴 데이터의 작성예에서는, 잔여의 누적 노광량이 최대 노광량 Ma를 초과하는 영역이 없어질 때까지, 영역의 특정, 및, 패턴 데이터의 작성이 반복해서 행해진다. 작성된 패턴 데이터(PD11~PD14)는, RAM(93) 또는 기억 장치(94)에 적절히 보존된다.

또한, 도 9에서 설명한 노광 방법은, 동일한 영역(예를 들면, 영역(R12, R22, R32))을, 복수회 노광함으로써, 노광 패턴(PT1)을 형성하는 것이다. 여기서, 도 9에 나타내는 노광 방식을, 이하에서는, 적층 노광 방식이라고 칭한다.

<최대 노광량을 변경하는 경우>

다음에, 최대 노광량을 다단계로 변경하는 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예에 대해서 설명한다. 또한, 노광 장치(1)의 최대 노광량은, 예를 들면, 어테뉴에이터(815)를 제어함으로써, 변경 가능하다.

도 10은, 최대 노광량이 가변인 경우에 있어서의, 패턴 데이터의 작성예를 개념적으로 나타내는 도면이다. 또한, 본 예에서는, 노광 장치(1)의 최대 노광량이, 「Ma」「2Ma」「3Ma」「4Ma」의 4단계로 변경 가능하게 되어 있다.

본 작성예에서는, 우선, 영역 특정부(911)가, 노광 장치(1)의 최대 노광량을, 제1의 최대 노광량인 「Ma」로 한다. 그리고, 누적 노광량이 Ma를 초과하지 않는 영역(제1 영역)과, 초과하는 영역(제2 영역)을 특정한다(단계 S21). 본 예의 경우, 영역(R11)이 제1 영역으로서 특정되고, 영역(R12)이 제2 영역으로서 특정된다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제1 영역인 영역(R11)의 패턴 데이터(PD21)를 작성한다(단계 S22). 도 10에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD21)에 있어서는, 영역(R11)에 있어서의 각 위치의 노광량이, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 대응한 노광량, 상세하게는, 0에서부터 Ma까지의 6계조의 노광량으로 되어 있다. 이와 같이, 패턴 데이터(PD21)는, 영역(R11)의 각 위치의 노광량의 정보를 나타내는 데이터로 되어 있다. 이 패턴 데이터(PD21)에 의거해 공간 변조가 실시된 광이 기판(W)에 조사됨으로써, 도 10에 나타낸 바와 같이, 링형상의 영역(R11)이 복수 계조(6계조)로 변화하는 패턴(PT21)이 형성되게 된다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제2 영역인 영역(R12)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD21)에 노광 장치(1)의 제2의 최대 노광량인 「2Ma」를 초과하는 부분이 포함되는지 아닌지를 판단한다(단계 S23). 본 예에서는, 영역(R12)에, 2Ma를 초과하는 부분이 포함되므로, 영역 특정부(911)에 의해서, 2Ma를 초과하지 않는 영역(R21)(제1 영역)과, 2Ma를 초과하는 영역(R22)(제2 영역)이 특정된다(단계 S21). 그리고, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제1 영역인 영역(R21)에 대한 패턴 데이터(PD22)를 작성한다(단계 S22).

도 10에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD22)에 있어서는, 영역(R21)에 있어서의 각 위치의 노광량이, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 대응한 노광량이며, Ma에서부터 2Ma까지의 6계조로 표현되는 노광량으로 되어 있다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제2 영역인 영역(R22)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD22)에 제3의 최대 노광량인 「3Ma」를 초과하는 부분이 포함되는지 아닌지를 판단한다(단계 S23). 본 예에서는, 영역(R22)에, 3Ma를 초과하는 부분이 포함되므로, 영역 특정부(911)에 의해서, 3Ma를 초과하지 않는 영역(R31)(제1 영역)과, 3Ma를 초과하는 영역(R32)(제2 영역)이 특정된다(단계 S21). 그리고, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제1 영역인 영역(R31)에 대한 패턴 데이터(PD23)를 작성한다(단계 S22).

도 10에 나타낸 바와 같이, 패턴 데이터(PD23)에 있어서는, 영역(R31)에 있어서의 각 위치의 노광량이, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 대응한 노광량이며, 2Ma에서부터 3Ma까지의 6계조의 노광량으로 되어 있다.

다음에, 패턴 데이터 작성부(913)가, 제2 영역인 영역(R32)에 있어서, 잔여의 누적 노광량(RD23)에 제4의 최대 노광량인 「4Ma」를 초과하는 부분이 포함되는지 아닌지를 판단한다(단계 S23). 본 예에서는, 영역(R32)에 4Ma를 초과하는 부분은 포함되어 있지 않다. 이 때문에, 패턴 데이터 작성부(913)는, 영역(R32)에 대한 패턴 데이터(PD24)를 작성한다. 이 공정은, 제2 영역인 영역(R32)의 패턴 데이터를 작성하는 공정(단계 S24)에 상당한다. 패턴 데이터(PD24)에 있어서는, 영역(R32)에 있어서의 각 위치의 노광량이, 누적 노광량 분포 데이터(ED1)에 대응한 노광량이며, 3Ma에서부터 4Ma까지의 6계조의 노광량으로 표현되는 노광량으로 되어 있다.

이상의 요령으로, 1회의 노광 주사에 대응하는 패턴 데이터(PD21~PD24)가 각각 생성된다. 또한, 패턴 데이터(PD21~PD24)에는, 노광 장치(1)의 최대 노광량을 「Ma」「2Ma」「3Ma」 및 「4Ma」의 각각으로 전환하기 위한 전환 정보도 기록된다. 보다 구체적으로는, 패턴 데이터(PD21)에는, 최대 노광량을 「Ma」로 하는 전환 정보, 패턴 데이터(PD22)에는, 최대 노광량을 「2Ma」로 하는 전환 정보가 기록된다. 또, 패턴 데이터(PD23)에는, 최대 노광량을 「3Ma 」로 하는 전환 정보, 패턴 데이터(PD24)에는, 최대 노광량을 「4Ma」로 하는 전환 정보가 기록된다.

패턴 데이터(PD21~PD24)에 의거하는 노광 주사에 의하면, 각 영역(R11, R21, R31, R32)의 각각은, 1회만 노광됨으로써, 노광 패턴(PT1)이 형성된다. 여기서, 이하의 설명에서는, 도 10에 나타내는 노광 방식을, 1 개소 1 노광 방식이라고 칭하는 경우가 있다.

도 6으로 되돌아와서, 패턴 데이터의 작성이 완료되면, 반송 장치(2)가, 카세트 재치부(17)에 올려놓아진 카세트(C)로부터 미처리된 기판(W)을 1장 취출하고, 처리 영역(14)의 스테이지(4) 상으로 옮겨놓는다(단계 S3). 이 때, 필요에 따라서, 반송 장치(2)는, 프리 얼라인먼트부(3)를 경유하여, 기판(W)을 스테이지(4) 상으로 옮겨놓아도 된다. 즉, 반송 장치(2)는, 필요에 따라서, 카세트(C)로부터 취출한 미처리된 기판(W)을, 일단, 프리 얼라인먼트부(3)에 반입하고, 프리 얼라인먼트 처리 후의 기판(W)을 프리 얼라인먼트부(3)로부터 반출하여, 스테이지(4) 상으로 옮겨놓아도 된다.

스테이지(4) 상에 기판(W)이 올려놓아지고, 스테이지(4)가 상기 기판(W)을 흡착 유지하면, 계속해서, 스테이지 구동 기구(5)가, 스테이지(4)를 마크 촬상 유닛(7)의 하방 위치까지 이동시킨다. 스테이지(4)가 마크 촬상 유닛(7)의 하방에 배치되면, 계속해서, 스테이지(4) 상의 기판(W)이 적정한 위치에 오도록 정밀하게 위치 맞춤하는 처리(얼라이먼트 처리)가 행해진다(단계 S4). 기판(W)의 위치 맞춤이 완료되면, 계속해서, 묘화 처리가 행해진다(단계 S5).

도 11은, 도 6에 나타내는 묘화 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면이다. 묘화 처리가 개시되면, 패턴 데이터가 읽어들여진다(단계 S51). 여기서는, 단계 S2에 있어서 작성된 패턴 데이터가 읽어들여진다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 패턴 데이터(PD11~PD14)가 작성된 경우, 그 중 하나의 패턴 데이터가 읽어들여진다.

패턴 데이터가 읽어들여지면, 상기 패턴 데이터에 기록된 정보에 의거해, 노광 장치(1)가 1회의 노광 주사로 조사 가능한 최대 노광량이 설정된다(단계 S52). 노광 장치(1)의 최대 노광량은, 상술한 바와 같이, 어테뉴에이터(815)를 제어함으로써 변경된다. 또한, 도 9에 나타내는 패턴 데이터의 작성예와 같이, 최대 노광량을 고정으로 하여 작성된 경우에는, 상기 단계 S52는 스킵되어도 된다.

최대 노광량이 설정되면, 노광 주사가 행해진다(단계 S53). 도 4에 있어서 설명한 바와 같이, 노광 주사는, 각 노광 헤드(80)를, 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시키면서, 각 노광 헤드(80)로부터, 기판(W)의 상면을 향해서 패턴 데이터에 따라 공간 변조된 묘화광을 조사함으로써 행해진다. 이에 의해서, 1개의 패턴 데이터에 의거해, 기판(W)에 대해서, 1회의 노광 주사가 완료된다.

또한, 도 4에 나타내는 예에서는, 1회의 노광 주사로, 기판(W) 상의 전체 스트라이프 영역을 묘화광이 1회 이동하고 있다. 그러나, 기판(W) 중, 노광이 불필요한 스트라이프 영역에 대해서는, 노광 주사를 건너뛰도록 해도 된다. 즉, 노광이 필요한 스트라이프 영역만을 노광 주사하도록 해도 된다.

노광 주사가 완료되면, 다른 패턴 데이터가 없는지, 판단된다(단계 S54). 다른 패턴 데이터가 없는 경우에는(단계 S54에 있어서 YES), 묘화 처리가 완료되고, 도 6에 나타내는 단계 S6으로 진행된다. 다른 패턴 데이터가 있는 경우에는(단계 S54에 있어서 NO), 단계 S51로 되돌아온다. 그리고, 다른 패턴 데이터에 의거해, 최대 노광량의 설정(단계 S52) 및 노광 주사(단계 S53)가 다시 실행된다.

도 6으로 되돌아와서, 묘화 처리가 완료되면, 반송 장치(2)가 처리가 완료된 기판(W)을 스테이지(4)로부터 수취하여 카세트(C)에 수용한다(단계 S6). 이에 의해서, 상기 기판(W)에 대한 일련의 처리가 종료된다. 반송 장치(2)는, 처리가 완료된 기판(W)을 카세트(C)에 수용한 후, 새로운 미처리된 기판(W)을 카세트(C)로부터 취출한다. 이에 의해서, 상기 기판(W)에 대해 상술한 일련의 처리가 실시되게 된다.

<3. 효과>

상기 실시형태에 의하면, 1개의 누적 노광량 분포 데이터(ED1)로부터 복수의 패턴 데이터(예를 들면, 패턴 데이터(PD11~PD14, PD21~PD24)를 작성하고, 각 패턴 데이터에 의거하는 노광 주사를 복수회 행한다. 이 때문에, 1회의 노광 주사에서는, 6계조의 노광량으로 표현되는 패턴밖에 형성할 수 없는 노광 장치(1)에 있어서, 적층 노광 방식 또는 1 개소 1 노광 방식에 의해서, 최대 노광량보다도 노광량을 많이 할 수 있다. 이에 의해서, 6계조를 초과하는 노광량으로 표현되는 패턴(예를 들면, 24계조의 노광 패턴(PT1))을 기판(W)에 형성할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 의하면, 노광 주사마다 기판(W)을 반출하지 않고, 연속해서 노광 주사가 행해진다. 이 때문에, 각 노광 주사 사이에서, 기판(W)의 위치가 어긋나는 것을 저감할 수 있다. 따라서, 각 노광 주사 사이에 패턴의 형성 위치를 고정밀도로 맞출 수 있다.

또, 도 9에서 설명한 바와 같이, 노광 장치(1)의 최대 노광량을 고정하여 각 노광 주사를 행하는 적층 노광 방식의 경우, 노광 주사마다, 광량을 캘리브레이션하는 작업을 생략할 수 있다. 이로써, 신속하게 패턴 형성을 행할 수 있다.

또, 형성해야 할 패턴의 누적 노광량 분포에 따라서는, 도 10에서 설명한 1 개소 1 노광 방식이, 도 9에서 설명한 적층 노광 방식보다도, 노광 주사의 횟수가 적어지는 점에서 유리한 경우가 있다. 즉, 적층 노광 방식의 경우, 최대 노광량이 고정되어 있기 때문에, 예를 들면 누적 노광량이 최대가 되는 부분에 대해서는, 상기 최대치를 최대 노광량으로 나눈 횟수분(예를 들면 N회)의 노광 주사가 필요하다. 이에 대해, 1 개소 1 노광 방식의 경우라면, 최대 노광량을 증대시킴으로써, 누적 노광량이 최대가 되는 부분에 대해서, 1회(또는 N회보다도 낮은 횟수)의 노광 주사로 끝낼 수 있다.

또, 노광량의 계조수를 늘리기 위해서, 상기와 같이 복수회의 노광을 종래의 마스크 노광 방식의 노광 장치에 있어서 실현하고자 하면, 복수의 마스크(레티클)를 준비할 필요가 있어, 고비용이 될 우려가 있다. 또, 노광마다 마스크를 교환할 필요가 있으므로, 작업이 장시간화되거나 오염(contamination)이 발생할 우려도 있다. 또, 마스크 교환시에는, 노광 위치를 고정밀도로 위치 맞춤할 필요가 있기 때문에, 작업이 번잡하게 될 우려도 있다. 이에 대해서, 본 실시형태의 마스크리스 노광 방식의 노광 장치(1)의 경우, 노광 주사마다의 패턴 데이터를 준비하는 것만으로 되기 때문에, 비용이나 작업량을 큰 폭으로 증대시키지 않고, 고계조의 노광을 용이하게 실현할 수 있다.

<변형예>

예를 들면, 복수의 노광 주사의 각각을 실행하기 위한 복수의 패턴 데이터를 생성할 때에 노광 장치(1)의 최대 노광량을 고정하는 경우에는, 어테뉴에이터(815) 등, 광량을 변경하는 요소를 생략해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 어테뉴에이터(815)에 의해서 광량을 변경함으로써, 노광 장치(1)의 최대 노광량이 변경되고 있다. 그러나, 노광 주사시에 있어서의, 기판(W)에 대한 노광 헤드(80)의 상대적인 이동 속도를 변경함으로써, 최대 노광량을 변경하는 것이 가능하다. 즉, 이동 속도를 빠르게 함으로써, 최대 노광량을 낮추는 것이 가능하고, 또, 이동 속도를 늦게 함으로써, 최대 노광량을 올리는 것이 가능해진다.

또, 도 9 및 도 10에서 설명한 노광 방식에서는, 모든 노광 주사에서, 최대 노광량을 일치시키거나, 혹은, 최대 노광량을 상이하게 하여, 각 패턴 데이터가 작성되고 있다. 그러나, 최대 노광량을 일치시키는 2회 이상의 노광 주사, 및, 최대 노광량이 상이한 2회 이상의 노광 주사를 조합하여 패턴을 형성하도록, 각 패턴 데이터가 작성되어도 된다.

또, 도 9에서 설명한 적층 노광 방식에서는, 각 노광 주사에서 최대 노광량이 고정되어 있다. 그러나, 최대 노광량을 변경하는 적층 노광 방식을 채용하는 것도 생각할 수 있다. 즉, 동일 영역을, 최대 노광량을 변경하여, 복수회 노광 주사해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 공간 광변조기(821)로서 회절 격자형의 공간 광변조기가 이용되고 있었지만, 공간 광변조기(821)의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 미러와 같은 변조 단위가 1차원, 혹은, 2차원으로 배열되어 있는 공간 광변조기 등이 이용되어도 된다. 예를 들면, DMD(Digital Micromirror Device:디지털·마이크로미러·디바이스)를 이용해도 된다.

이 발명은 상세하게 설명되었는데, 상기 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 이 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것이라고 해석된다. 또, 상기 각 실시형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합하거나 생략하거나 할 수 있다.

1:노광 장치
8:노광 유닛
9:제어부
911:영역 특정부
913:패턴 데이터 작성부
51:회전 기구
53:부주사 기구
55:주주사 기구
80:노광 헤드
81:광원부
82:변조 유닛
83:투영 광학계
815:어테뉴에이터
820:변조면
821:공간 광변조기
ED1:누적 노광량 분포 데이터
G1:그래프
L1:중앙선
PD11, PD12, PD13, PD14:패턴 데이터
PD21, PD22, PD23, PD24:패턴 데이터
PT1:노광 패턴
PT11, PT21:패턴
R1, R12, R21, R22, R31, R32:영역
RD11, RD12, RD13:잔여 누적 노광량
RD21, RD22, RD23:잔여 누적 노광량
W:기판

Claims

기판에 패턴을 묘화하는 묘화 방법으로서,
(a) 노광 장치가 1회의 노광 주사로 기판에 노광 가능한 최대 노광량을 제1 최대 노광량으로 했을 때, 상기 기판 상에 있어서, 노광해야 할 누적 노광량이 상기 제1 최대 노광량을 초과하지 않는 제1 영역을 포함하는 영역에, 상기 노광 장치가, 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 제1의 패턴 데이터에 의거해 공간 변조된 광을 조사하여, 패턴을 묘화하는 공정과,
(b) 상기 기판 상에 있어서, 상기 누적 노광량이 상기 제1 최대 노광량을 초과하는 제2 영역을 포함하는 영역에, 상기 노광 장치가, 각 위치의 노광량의 정보가 기록된 제2의 패턴 데이터에 의거해 공간 변조된 광을 조사하여, 패턴을 묘화하는 공정을 포함하는, 묘화 방법.
청구항 1에 있어서,
(c) 상기 (a)공정보다도 앞서, 기판 상의 위치 정보와 함께, 각 위치마다 상기 누적 노광량이 기록된 누적 노광량 분포 데이터를 독출하는 공정과,
(d) 상기 (c)공정에서 독출된 상기 누적 노광량 분포 데이터에 의거해, 상기 기판 상에 있어서의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 특정하는 공정과,
(e) 상기 (d)공정에서 특정된 상기 제1 영역을 포함하는 영역, 및, 상기 제2 영역을 포함하는 영역에 대해서, 각 위치의 노광량이 기록된 상기 제1 패턴 데이터, 및, 제2 패턴 데이터를 작성하는 공정을 포함하는, 묘화 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 (b)공정은, 상기 노광 장치에 있어서의 상기 최대 노광량을, 상기 제1 최대 노광량보다도 큰 제2 최대 노광량으로 전환하고 나서, 상기 제2 영역을 포함하는 영역을 노광하는 공정인, 묘화 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 (a)공정 및 상기 (b)공정에 있어서, 상기 노광 장치의 상기 최대 노광량이 쌍방 모두 상기 제1 최대 노광량이 되는, 묘화 방법.