KR20190072573A - 다이렉트 이미징 노광 장치 및 다이렉트 이미징 노광 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 조사되는 광의 패턴이 설계 노광 패턴에 가능한 한 가까워지도록, 종래의 해상도의 한계를 넘어 해상도를 실효적으로 높게 할 수 있도록 한다.
[해결 수단] DMD인 공간광변조기(4)를 구비한 노광 유닛(1)에 의해 노광 에어리어(E)에 노광 패턴의 광이 조사되고, 노광 에어리어(E)를 통하여 대상물(W)을 이동 기구(2)에 의해 이동시키면서, 대상물(W)의 표면의 감광층에 임계 노광량 이상의 광을 조사하여 노광한다. 대상물(W)의 노광필요점은, 공간광변조기(4)의 온 상태인 화소 미러(42)에 대응한 대응 좌표(G)에 복수 회 위치하여 다중 노광이 된다. 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광점에 있어서의 다중 노광의 회수는, 경계까지의 거리에 따라 설정된 최대 회수보다 적은 회수이다.

Description

다이렉트 이미징 노광 장치 및 다이렉트 이미징 노광 방법

이 출원의 발명은, 다이렉트 이미징 노광의 기술에 관한 것이다.

표면에 감광층이 형성되어 있는 대상물을 노광하여 감광층을 감광시키는 노광 기술은, 포토리소그래피의 주요 기술로서 각종 미세 회로나 미세 구조의 형성 등에 활발히 이용되고 있다. 대표적인 노광 기술에서는, 노광 패턴과 동일한 패턴이 형성된 마스크에 광을 조사하여, 마스크의 상을 대상물의 표면에 투영함으로써 노광 패턴의 광이 대상물에 조사되도록 한다.

이러한 마스크를 사용한 노광 기술과는 별개로, 공간광변조기를 사용하여 대상물의 표면에 직접적으로 상을 형성하여 노광하는 기술이 알려져 있다. 이하, 이 기술을, 본 명세서에 있어서, 다이렉트 이미징 노광이라 부르고, DI 노광이라고 약칭한다.

DI 노광에 있어서, 전형적인 공간광변조기는 DMD(Digital Mirror Device)이다. DMD는, 미소한 사각형의 미러가 직각격자형으로 배치된 구조를 갖는다. 각 미러는, 광축에 대한 각도가 독립적으로 제어되도록 되어 있고, 광원으로부터의 광을 반사하여 대상물에 도달시키는 자세와, 광원으로부터의 광을 대상물에 도달시키지 않는 자세를 취할 수 있도록 되어 있다. DMD는, 각 미러를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있으며, 컨트롤러는, 노광 패턴에 따라서 각 미러를 제어하고, 대상물의 표면에 노광 패턴의 광이 조사되도록 한다.

DI 노광의 경우, 마스크를 사용하지 않기 때문에, 다품종 소량생산에 있어서 우위성이 발휘된다. 마스크를 사용한 노광의 경우, 품종마다 마스크를 준비할 필요가 있고, 마스크의 보관 등의 비용도 포함하여 큰 비용이 든다. 또한, 이품종의 생산을 위해서 마스크를 교환할 때에는, 장치의 가동을 정지할 필요가 있고, 재개까지 수고와 시간을 필요로 한다. 이 때문에, 생산성이 저하하는 요인이 된다. 한편, DI 노광의 경우, 품종마다 각 미러의 제어 데이터를 준비해 두는 것만으로도 좋고, 이품종의 제조 시에는 제어 데이터의 변경만으로 대응할 수 있으므로, 비용 상, 생산성 상의 우위성은 현저하다. 또한, 필요에 따라서 워크(노광 대상물)마다 노광 패턴을 미세 조정하는 것도 가능하며, 프로세스의 유연성에 있어서도 우수하다.

공간광변조기로서는, 반사형인 상기 DMD 이외에, 투과형의 것도 검토되고 있다. 투과형의 공간광변조기의 전형적인 것은, 투과형의 액정 표시 소자를 응용한 것으로, 각 셀의 액정의 배열에 의해 광의 투과 및 차단을 제어하여 대상물에 노광 패턴의 광이 조사되도록 하는 것이다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 공간광변조기 중, 광을 반사 또는 투과시켜 대상물에 도달시키는 각 부분을 화소라고 부른다. 화소는, 반사형의 공간광변조기의 경우에는 각 미러인 셈이 되고, 투과형의 공간광변조기의 경우, 각 셀인 셈이 된다. 또한, 각 화소에 대해서, 광을 반사 또는 투과시켜 대상물에 도달시키는 상태를 온 상태라고 하고, 광을 대상물에 도달시키지 않는 상태를 오프 상태라고 한다.

일본국 특허공개 2004-355006호 공보

DI 노광은, 상기와 같은 우위성을 갖지만, 디지털 기술 특유의 결점도 안고 있다. 그 중 하나가, 노광 해상도의 한계이다. DI 노광에서는, 공간광변조기의 각 화소의 픽셀 사이즈의 투영 배율보다 미세한 노광을 행할 수 없다. 이 점은, 설계 정보로서의 노광 패턴(제품의 설계 상 대상물에 노광하고 싶은 패턴, 이하, 설계 노광 패턴이라고 한다.)대로 충실히 노광을 할 수 없다는 것도 있을 수 있다. 설계 노광 패턴은, 예를 들면 제조하는 제품이 프린트 기판인 경우, 기판 상에 형성하는 회로의 설계 상의 패턴이다.

보다 구체적으로 설명하면, DI 노광에서는, 설계 노광 패턴에 따라서 래스터 이미지(비트 맵 이미지)가 작성된다. 설계 노광 패턴은 벡터 이미지의 경우가 많은데, 벡터 이미지 데이터로는 공간광변조기의 각 화소의 온 오프 제어를 할 수 없기 때문이다. 이 경우, 래스터 이미지의 데이터 해상도는, 공간광변조기의 화소 사이즈×투영 배율까지 밖에 미세하게 할 수 없다. 그 이상 데이터 해상도를 높게 해도, 공간광변조기에서는 표현할 수 없고, 의미가 없기 때문이다.

그 반면, 설계 노광 패턴의 데이터는, 래스터 이미지의 해상도보다 높은 해상도의 데이터인 경우가 많다. 이 경우, 설계 노광 패턴에 따라서 래스터 이미지를 생성할 때, 불가피적으로 이미지는“거칠어지게”되게 된다. 이것에 수반하여, 몇 개의 문제가 파생한다.

이 점에 대해서, 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다. 도 10 및 도 11은, 공간광변조기의 제어용의 이미지 데이터가 설계 노광 패턴보다 거칠어지는 것에 의한 문제에 대해 나타낸 도면이다.

이 중, 도 10에는, 계단 현상 발생의 문제가 나타내져 있다. 도 10 (1)은 설계 노광 패턴의 일례를 나타내고, 도 10 (2)는 (1)의 설계 노광 패턴으로부터 생성한 래스터 이미지를 나타낸다. 도 10 (1)에 나타내는 바와 같이 설계 노광 패턴이 경사의 경계를 갖는다고 하자. 「경사」란, 공간광변조기의 화소의 배열 방향에 대해서 경사라는 것이다. 이 경우, 설계 노광 패턴을 2치화하여 래스터 이미지로 할 때, 도 10 (2)에 나타내는 바와 같이, 경사의 경계에 있어서 계단 현상이 발생한다.

계단 현상이 발생하면, 예를 들면, 노광이 미세 회로의 형성을 위해서 행해지는 경우, 형성된 미세 회로에 있어서 불요복사(노이즈)가 발생하기 쉬워지는 문제가 있다. 또한, 일반적으로, 노광에 의해 형성된 패턴에 계단 현상이 있으면, 보기에 좋지 않다. 따라서, 가능한 한 계단 현상이 없는 매끄러운 윤곽 형상의 패턴을 형성하는 것이, DI 노광에 있어서 요구된다.

또한, 래스터 이미지로의 변환에 관련하여, 노광 패턴의 변경의 자유도가 낮다고 하는 과제도 존재하고 있다. 이것을 모식적으로 나타낸 것이 도 11이다.

설계 노광 패턴은, 미세 회로의 형성과 같이 자주 선형의 부분을 포함하고 있다. 이 경우, 선폭은, 래스터 이미지에 있어서의 픽셀 사이즈의 단위로 반올림된다. 예를 들면, 설계 노광 패턴의 선폭이 8.4픽셀이었을 경우, 8.4픽셀로는 할 수 없기 때문에, 도 11 (1)에 나타내는 바와 같이, 8픽셀의 선폭이 된다. 이 경우, 예를 들면 선폭을 설계 노광 패턴에 있어서 7.4픽셀로 변경하고 싶은 경우, 래스터 이미지에서는 반올림되어서 7픽셀이 된다. 그리고, 이 경우, 선로의 중심 위치(폭방향의 중앙 위치)는 변경하지 않아도 되는 경우가 많기 때문에, 그렇게 하면, 도 11 (2)에 나타내는 바와 같이 6픽셀의 선폭이 되어 버린다. 즉, 설계 노광 패턴보다 1.4픽셀분 가는 선이 되어 버린다.

이와 같이, DI 노광으로는, 설계 노광 패턴으로부터 래스터 이미지 데이터를 생성할 때에 어떻게 해도 데이터가 거칠어지기 때문에, 설계 노광 패턴 또는 그것에 가까운 해상도로 노광하지 못하고, 이것에 기인한 문제가 발생한다. 상기 이외에도, 상세한 것은 생략하지만, 도 10 (2)에 나타내는 경사 45도로 연장되는 선로의 패턴의 노광에 있어서 선폭을 보정하려고 하면, 보정 단위가 √(2)배 되기 때문에, 과잉 보정이 발생한다고 하는 문제도 있다.

본원의 발명은, 이러한 DI 노광의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 설계 노광 패턴에 따라서 공간광변조기를 제어하여 노광을 행할 때, 조사되는 광의 패턴이 설계 노광 패턴에 가능한 한 가까워지도록, 종래의 해상도의 한계를 넘어 해상도를 실효적으로 높게 할 수 있는 뛰어난 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 이 출원의 청구항 1에 기재된 발명은, 노광 에어리어에 설계 노광 패턴에 따른 패턴의 광을 조사하는 노광 유닛과,

임계 노광량 이상의 노광이 됨으로써 감광하는 감광층이 표면에 형성되어 있는 대상물을 노광 에어리어를 통하여 상대적으로 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있으며,

노광 유닛은,

광원과, 광원으로부터의 광이 조사되는 위치에 배치되고, 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키는 상태인 온 상태와 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키지 않는 상태인 오프 상태 중 어느 하나가 되는 다수의 화소를 갖고 노광 에어리어에 조사되는 광이 설계 노광 패턴에 따른 패턴이 되도록 광원으로부터의 광을 공간적으로 변조시키는 공간광변조기와, 공간광변조기에 의해 공간적으로 변조된 광을 노광 에어리어에 투영하는 광학계를 구비하고 있는 다이렉트 이미징 노광 장치로서,

공간광변조기의 각 화소를 제어하는 변조기 컨트롤러와,

변조기 컨트롤러에 의한 각 화소의 온 오프 제어를 위한 데이터인 노광 제어 데이터를 기억한 기억부가 설치되어 있고,

노광 에어리어에는, 공간광변조기의 각 화소에 대응한 대응 좌표가 설정되어 있으며,

대상물의 표면에는, 노광되어야 할 개소를 나타내는 것으로서 노광필요점이 설정되어 있고, 각 노광필요점은 노광점 피치의 거리로 서로 떨어져 있는 점이며,

광학계는, 공간광변조기의 온 상태인 각 화소에 대응한 각 대응 좌표 상에 당해 화소에 의한 화소 패턴을 투영하는 것이며,

이동 기구는, 대상물의 하나의 노광필요점의 개소가 이동 방향을 따른 스캔 라인 상의 화소 패턴에 의해서 노광됨과 더불어 이웃한 스캔 라인 상의 화소 패턴의 주변부에 의해서도 중첩적으로 노광되도록 대상물을 이동시키는 기구이고, 각 화소 패턴에 있어서의 조도 분포는, 중앙부에 있어서 높고 주변부에 있어서 낮아지는 분포이며,

노광 제어 데이터는, 이동 기구에 의한 대상물의 이동에 수반하여, 화소 패턴이 투영되어 있는 대응 좌표에 대상물의 표면의 동일한 노광필요점이 1회 및 2회 이상을 포함하는 소정 회수 위치하여 노광이 되도록 하는 것이며,

상기 노광 제어 데이터에 있어서의 소정 회수는, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상인 노광필요점에 있어서는 최대 회수이고, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광점에 있어서는 경계까지의 거리에 따라 설정된 최대 회수보다 적은 회수인 구성을 갖는다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 공간광변조기는, 디지털 미러 디바이스인 구성을 갖는다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3에 기재된 발명은, 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키는 상태인 온 상태와 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키지 않는 상태인 오프 상태 중 어느 하나가 되는 다수의 화소를 갖는 공간광변조기에 광원으로부터의 광을 조사하는 변조기 조사 단계와,

공간광변조기를 제어하여, 노광 에어리어에 조사되는 광이 설계 노광 패턴에 따른 패턴이 되도록 공간광변조기를 제어하는 변조기 제어 단계와,

공간광변조기로부터의 광을 광학계에 의해 투영하는 투영 단계와,

임계 노광량 이상의 노광이 됨으로써 감광하는 감광층이 표면에 형성되어 있는 대상물을 노광 에어리어를 통하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계를 구비한 다이렉트 이미징 노광 방법으로서,

노광 에어리어에는, 공간광변조기의 각 화소에 대응한 대응 좌표가 설정되어 있으며,

대상물의 표면에는, 노광되어야 할 개소를 나타내는 것으로서 노광필요점이 설정되어 있고, 각 노광필요점은 노광점 피치의 거리로 서로 떨어져 있는 점이며,

투영 단계는, 공간광변조기의 온 상태인 각 화소에 대응한 각 대응 좌표 상에 당해 화소에 의한 화소 패턴을 투영하는 단계이며,

투영 단계 및 이동 단계는, 대상물의 하나의 노광필요점의 개소가 이동 방향을 따른 스캔 라인 상의 화소 패턴에 의해서 노광됨과 더불어 이웃한 스캔 라인 상의 화소 패턴의 주변부에 의해서도 중첩적으로 노광되도록 대상물을 이동시키는 단계이고, 각 화소 패턴에 있어서의 조도 분포는, 중앙부에 있어서 높고 주변부에 있어서 낮아지는 분포이며,

변조기 제어 단계 및 이동 단계는, 이동 기구에 의한 대상물의 이동에 수반하여, 화소 패턴이 투영되어 있는 대응 좌표에 대상물의 표면의 동일한 노광필요점이 1회 및 2회 이상을 포함하는 소정 회수 위치하여 노광이 되도록 하는 단계이며,

상기 노광 제어 데이터에 있어서의 소정 회수는, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상인 노광필요점에 있어서는 최대 회수이고, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광필요점에 있어서는 경계까지의 거리에 따라 설정된 최대 회수보다 적은 회수인 구성을 갖는다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 청구항 3의 구성에 있어서, 상기 공간광변조기는, 디지털 미러 디바이스인 구성을 갖는다.

이하에 설명하는 바와 같이, 이 출원의 발명에 의하면, 같은 노광필요점을 복수 회 노광하는 다중 노광을 채용하여, 각 노광필요점의 노광 회수가, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리에 따라 설정되므로, 실효적인 피노광 영역의 크기를 보다 미세하게 조정할 수 있다. 이 때문에, 실효적인 노광의 해상도가 향상한다.

도 1은, 실시 형태의 다이렉트 이미징 노광 장치의 개략도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 장치가 구비하는 노광 유닛의 개략도이다.
도 3은, 각 노광 유닛에 의한 노광 에어리어에 대해 나타낸 사시개략도이다.
도 4는, 각 화소 패턴 및 각 화소 패턴의 조도 분포를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는, 다중 노광에 대해 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 다중 노광에 대해 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 감광층의 감광 특성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은, 실시 형태의 DI 노광 장치에 있어서의 노광 제어 데이터에 대해 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 실시 형태의 DI 노광 장치에 있어서의 노광 제어 데이터의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 10은, DI 노광 기술의 과제에 대해 나타낸 도면이다.
도 11은, DI 노광 기술의 과제에 대해 나타낸 도면이다.

다음으로, 이 출원 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태)에 대해 설명한다.

우선, DI 노광 장치의 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은, 실시 형태의 DI 노광 장치의 개략도이다.

도 1에 나타내는 DI 노광 장치는, 노광 에어리어에 설계 노광 패턴에 따른 패턴의 광을 조사하는 노광 유닛(1)과, 노광 에어리어를 통하여 대상물(W)을 상대적으로 이동시키는 이동 기구(2)를 구비하고 있다.

이 실시 형태의 DI 노광 장치는, 프린트 기판 제조용의 장치로 되어 있다. 따라서, 대상물(W)은, 기판 상에 배선용의 도전막이 형성되고, 그 위에 감광층이 형성된 것으로 되어 있다. 감광층은, 도포된 레지스트 필름이다.

도 2는, 도 1에 나타내는 장치가 구비하는 노광 유닛(1)에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타내는 장치가 구비하는 노광 유닛(1)의 개략도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 노광 유닛(1)은, 광원(3)과, 광원(3)으로부터의 광을 공간적으로 변조하는 공간광변조기(4)와, 공간광변조기(4)에 의해 변조된 광에 의한 상을 투영하는 광학계(이하, 투영 광학계)(5) 등을 구비하고 있다.

광원(3)은, 대상물(W)에 있어서의 감광층의 감광 파장에 따라 최적인 파장의 광을 출력하는 것이 사용된다. 레지스트 필름의 감광 파장은 가시 단파장역으로부터 자외역인 경우가 많고, 광원(3)으로서는, 405nm나 365nm와 같은 가시 단파장역으로부터 자외역의 광을 출력하는 것이 사용된다. 또한, 공간광변조기(4)의 성능을 살리려면, 코히어런트인 광을 출력하는 것인 것이 바람직하고, 이를 위해 레이저 광원이 적합하게 사용된다. 예를 들면, 질화갈륨(GaN)계의 반도체 레이저가 사용된다.

공간광변조기(4)로서는, 이 실시 형태에서는 DMD가 사용되고 있다. 전술한 바와 같이, DMD에서는, 각 화소는 미소한 미러(도 2 중 도시하지 않음)이다. 미러(이하, 화소 미러라고 한다.)는, 예를 들면 13.68μm각 정도의 정사각형의 미러이고, 다수의 화소 미러가 직각격자형으로 배열된 구조로 된다. 배열수는, 예를 들면 1024×768개이다.

공간광변조기(4)는, 각 화소 미러를 제어하는 변조기 컨트롤러(41)를 구비하고 있다. 실시 형태의 DI 노광 장치는, 전체를 제어하는 주제어부(7)를 구비하고 있다. 변조기 컨트롤러(41)는, 주제어부(7)로부터의 신호에 따라서 각 화소 미러를 제어한다. 또한, 각 화소 미러는, 각 화소 미러가 배열된 평면을 기준면으로 하여, 이 기준면에 따른 제1의 자세와, 이 기준면에 대해서 예를 들면 11~13°정도로 기울어진 제2의 자세를 취할 수 있도록 되어 있다. 이 실시 형태에서는, 제1의 자세가 오프 상태이고, 제2의 자세가 온 상태이다.

공간광변조기(4)는, 각 화소 미러를 구동하는 구동 기구를 포함하고 있으며, 변조기 컨트롤러(41)는, 각 화소 미러에 대해서, 제1의 자세를 취하는지, 제2의 자세를 취하는지를 독립하여 제어할 수 있도록 되어 있다. 이러한 공간광변조기(4)는, 텍사스 인스트루먼트 사로부터 입수할 수 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 노광 유닛(1)은, 이러한 공간광변조기(4)에 광원(3)으로부터의 광을 조사하는 조사 광학계(6)를 구비하고 있다. 이 실시 형태에서는, 조사 광학계(6)는 광파이버(61)를 포함하고 있다. 보다 높은 조도로 상형성(像形成)을 행하기 위해, 하나의 노광 유닛(1)은 복수의 광원(3)을 구비하고 있으며, 각 광원(3)에 대해 광파이버(61)가 설치되어 있다. 광파이버(61)로서는, 예를 들면 석영계의 멀티모드 파이버가 사용된다.

DMD인 공간광변조기(4)를 사용하여 정밀도가 좋은 상형성을 행하기 위해서는, 평행광을 입사시켜 각 화소 미러(42)에 반사시키는 것이 바람직하고, 또한 각 화소 미러(42)에 대해서 비스듬하게 광을 입사시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 조사 광학계(6)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 광파이버(61)로부터 출사하여 확산되는 광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈(62)와, 공간광변조기(4)에 광을 비스듬하게 입사시키기 위한 반사 미러(63)를 구비하고 있다. 「비스듬하게」란, 공간광변조기(4)의 기준면에 대해서 비스듬하게라는 것이다. 기준면에 대한 입사각(θ)으로 말하면, 예를 들면 22~26°정도의 각도로 된다.

투영 광학계(5)는, 두 개의 투영 렌즈군(51, 52)과, 투영 렌즈군(51, 52)의 사이에 배치된 마이크로렌즈어레이(이하, MLA로 약칭한다.)(53) 등으로 구성되어 있다. MLA(53)는, 보다 형상 정밀도가 높은 노광을 행하기 위해, 보조적으로 배치되어 있다. MLA(53)는, 미소한 렌즈를 직각격자형으로 다수 배열한 광학 부품이다. 각 렌즈 소자는, 공간광변조기(4)의 각 화소 미러에 1대 1로 대응하고 있다.

상술한 노광 유닛(1)에 있어서, 광원(3)으로부터의 광은, 광파이버(61)로 인도된 후, 조사 광학계(6)에 의해 공간광변조기(4)에 입사한다. 이 때, 공간광변조기(4)의 각 화소 미러는, 변조기 컨트롤러(41)에 의해 제어되고, 설계 노광 패턴에 따라 선택적으로 경사진 자세로 된다. 즉, 설계 노광 패턴에 따라, 광을 노광 에어리어에 도달시켜야 할 위치에 위치하고 있는 화소 미러는 제2의 자세(온 상태)로 되고, 그 이외의 화소 미러는, 제1의 자세(오프 상태)로 된다. 오프 상태의 화소 미러에 반사한 광은 노광 에어리어에는 도달하지 않고, 온 상태의 화소 미러에 반사한 광만이 도달한다. 이 때문에, 설계 노광 패턴에 따른 패턴의 광이 노광 에어리어에 조사된다.

한편, 도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태의 DI 노광 장치는, 대상물(W)이 재치되는 스테이지(21)를 구비하고 있다. 이동 기구(2)는, 대상물(W)이 재치된 스테이지(21)를 직선 이동시키는 기구로 되어 있다.

이동 기구(2)로서는, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 볼 나사(22)와, 한 쌍의 리니어 가이드(23)와, 볼 나사(22)를 회전시키는 서보모터(24) 등으로 이루어지는 직선 이동 기구가 채용된다. 이 외에, 리니어 모터 스테이지와 같이 자기의 작용을 이용하여 스테이지(21)를 직선 이동시키는 것이 사용되는 경우도 있다. 또한, 스테이지(21)는, 진공 흡착 등의 방법으로 대상물(W)이 움직이지 않도록 지지하는 것이다. 워크(W)와의 접촉 면적을 적게 하기 위해, 표면에 다수의 돌기를 설치한 구조의 것이 사용되기도 한다.

이동 기구(2)에 의한 이동 방향은 수평 방향이다. 이동 기구(2)에 의한 스테이지(21)의 이동 라인(스캔 라인) 상에 노광 에어리어가 설정되어 있다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 노광 유닛(1)은 복수 설치되어 있다. 각 노광 유닛(1)은, 같은 구성이다. 복수의 노광 유닛(1)은, 이동 기구(2)에 의한 이동 방향에 대해서 수직인 방향으로 2열 배열되어 있다. 한쪽의 열은, 다른 쪽의 열에 대해서 배열 방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 이것은, 각 노광 유닛(1)에 의한 노광 에어리어가 대상물(W)의 표면을 간극 없이 커버하기 위함이다. 이 점에 대해서, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은, 각 노광 유닛에 의한 노광 에어리어에 대해 나타낸 사시개략도이다.

도 3은, 각 노광 유닛(1)의 하방에 이른 대상물(W)이 노광되는 모습이 개략적으로 나타내져 있다. 도 3에 있어서, 각 노광 유닛(1)에 의한 노광 에어리어(E)가, 대상물(W)의 표면 상에 네모난 틀로 나타내져 있다. 실제로는, 각 노광 에어리어(E) 내에 있어서, 설계 노광 패턴에 따른 패턴의 광이 조사되어 있고, 그 패턴으로 노광이 된다.

대상물(W)은 도 3 중 화살표로 나타내는 방향(X방향)으로 이동하면서, 각 노광 에어리어(E)에 형성되어 있는 패턴의 광조사를 받는다. 이 때, 2열의 노광 유닛(1)은 서로 어긋나게 배치되어 있으므로, 이동 방향에 수직인 수평 방향에 있어서도, 간극 없이 노광이 행해진다.

그런데, 이러한 실시 형태의 DI 노광 장치에 있어서, 종래의 DI 노광에 있어서의 해상도의 한계를 넘어 해상도를 실효적으로 높게 하는 구성이 채용되고 있다. 이 구성은, 주제어부(7)가 변조기 컨트롤러(41)에 보내는 공간광변조기(4)의 제어용의 데이터(이하, 노광 제어 데이터라고 한다.)에 의해서 주로서 실현되고 있다. 이하, 이 점에 대해 설명한다.

노광 제어 데이터는, 공간광변조기(4)의 각 화소 미러(42)에 의한 광의 조사 패턴(이하, 화소 패턴이라고 한다.)에 밀접하게 관련하고 있다. 우선, 화소 패턴 및 각 화소 패턴에 있어서의 조도 분포에 대해 설명한다. 도 4는, 각 화소 패턴 및 각 화소 패턴의 조도 분포를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

전술한 바와 같이, 실시 형태의 DI 노광 장치는, 공간광변조기(4)로서 DMD를 사용하고 있으며, 투영 광학계(5)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 온 상태의 각 화소 미러(42)에 의해 화소 패턴(S)을 투영한다. 각 화소 패턴(S)의 투영 위치는, 노광 에어리어에 설정된 각 대응 좌표(G)의 위치이다. 온 상태의 화소 미러(42)에 대응한 대응 좌표(G)에 화소 패턴(S)이 투영된다. 실시 형태에서는, 각 화소 미러(42)는 정사각형이므로, 각 대응 좌표는, 종횡비가 1인 직각격자의 각 교점의 위치에 상당하고 있다.

종횡에서의 대응 좌표 간의 거리는, 노광 배율에 따른다. 1보다 큰 배율의 경우에는, 좌표 간 거리는 화소 미러(42)의 한 변보다 길고, 1보다 작은 배율의 경우에는 좌표 간 거리는 화소 미러(42)의 한 변보다 짧다. 프린트 기판 제조용의 노광의 경우, 1보다 큰 배율의 경우가 많다. 또한, 실시 형태에 있어서, 각 화소 미러(42)의 형상은 사각형이지만, 투영 광학계(5)에 의한 상(화소 패턴)은, 둥그스름한 느낌을 띤 상(거의 원형의 상)이 된다.

대상물(W)은, 이동 기구(2)에 의해 수평 방향으로 이동한다. 이 이동 때, 대상물(W)은 각 화소 패턴(S)의 조사 개소를 통과하고, 노광된다. 대상물(W)의 노광필요 개소는, 대상물(W)의 표면 상의 특정의 위치를 기준으로 한 XY좌표로 특정된다. 이 좌표를, 이하, 노광필요점이라 부르고, M으로 나타낸다. 각 노광필요점(M)은, 바둑판의 점형이며, 일정한 간격으로 떨어져 있다. 이하, 이 간격을 노광점 피치라고 부른다. 노광점 피치는, 전술한 래스터 이미지에 있어서의 픽셀 사이즈에 상당하고 있다.

각 노광필요점(M)은, 대상물(W)이 이동 기구(2)에 의해 이동할 때, 각 화소 패턴(S)의 중심을 통과하고, 이 때에 노광이 행해진다. 이하, 각 노광필요점(M)이 이동하는 선을 스캔 라인이라 부르고, 도 4에 일점쇄선(SL)으로 나타낸다. 도 4의 예에서는, 스캔 라인(SL)은 대상물(W)의 X방향으로 되어 있는데, 이것은 필수가 아니며, XY방향에 대해서 경사의 방향의 경우도 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 어느 노광필요점(M)이 있는 스캔 라인(SL)을 통과하여 이동하고 화소 패턴(S)을 통과할 때, 당해 노광필요점(M)의 개소는, 이웃한 스캔 라인(SL) 상에 있는 화소 패턴(S')에 의해서도 노광된다. 즉, 약간 타임래그는 있지만, 이웃한 스캔 라인(SL)의 화소 패턴(S')의 주변부를 통과하므로, 당해 주변부에 의해서도 노광된다. 즉, 이동 기구(2)는, 각 노광필요점(M)의 개소가 스캔 라인(SL) 상의 화소 패턴에 의해서 노광됨과 더불어 이웃한 스캔 라인(SL) 상의 화소 패턴의 주변부에 의해서도 중첩적으로 노광되도록 대상물(M)을 이동시키는 기구로 되어 있다. 각 노광필요점(M)의 개소란, 노광필요점(M)으로 특정되는 대상물(W)의 표면의 영역이며, 노광필요점(M)을 중심으로 하는 영역이다. 이 영역은, 노광점 피치를 한 변으로 하는 사각형의 영역이다.

도 4에는, 화소 패턴(S)에 의한 조도 분포가 I로서 나타내지고, 화소 패턴(S')에 의한 조도 분포가 I'로서 나타내져 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 화소 패턴(S, S')에 있어서의 조도 분포(I, I')는, 서로 겹쳐지지 않는 부분에서 높고, 서로 겹쳐져 있는 부분에서 낮은 분포로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 하나의 화소 패턴의 중앙에서 크고, 주변으로 감에 따라서 서서히 낮아지는 분포로 되어 있다. 조도 분포는, 이른바 가우스 분포의 경우도 있다. 또한, 조도 분포(I)는, 화소 패턴의 중심(대응 좌표(G))에 대해서 대칭이며, 수평 방향의 어느 방향에서도, 도 4에 나타내는 분포로 되어 있다.

각 화소 미러에 의한 광의 조사 패턴 및 그 조도 분포가 상기와 같은 것임을 전제로 하고, 실시 형태의 DI 노광 장치는, 노광 제어 데이터를 최적화하고 있다. 보다 구체적으로는, 대상물(W)의 표면 중 소정량 이상의 노광이 필요한 개소(노광필요 개소)에 대해서, 1회 및 2회 이상을 포함하는 소정 회수의 노광(이하, 다중 노광이라고 한다.)이 행해지도록 함과 더불어, 실효적인 해상도의 향상을 위해서, 그 노광 회수를 최적화하고 있다.

도 5 및 도 6은, 다중 노광에 대해서 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 5 (1)은, 다중 노광이 아닌 종래의 노광을 나타낸다. 또한, 도 5 (2)는 노광 회수가 2회인 2다중 노광을 나타내고, 도 5 (3)은 노광 회수가 3회인 3다중 노광을 나타내며, 도 5 (4)는 노광 회수가 4회인 4다중 노광을 나타낸다.

도 5 (1)~(4)에 있어서, 좌측의 그래프는, 연속한(서로 겹쳐진) 각 화소 패턴에 의한 각각의 노광량을 나타내고, 우측의 그래프는, 화소 패턴이 연속하고 있는 영역의 전체의 노광량을 나타낸다. 또한, 도 5 (2)~(4)에 있어서, 좌측의 그래프의 파선은, 각 회의 노광에 의해 노광량이 증가해 나가는 상태를 나타낸다.

우선, 비교를 위해서, 다중 노광이 아닌 통상의 노광에 대해 설명한다. 도 5 (1)은, 도 4와 동일한 도면이며, 연속한 노광필요 개소에 대해서 투영된 각 화소 패턴에 의한 노광량이 나타내져 있다. 1회의 노광이므로, 노광량은 각 화소 패턴의 조도 분포(I)와 동일한 분포이다.

도 5 (1)의 좌측에 나타내진 각 노광량을 적산한 노광량이 실제의 노광량이며, 그것이 우측에 나타내져 있다. 이하, 이 노광량을 에어리어 적산 노광량이라고 한다.

또한, 이 실시 형태에서는, 노광필요 개소의 몇 개는 1회만의 노광이 된다. 1회만의 노광도 「다중 노광」의 개념에 포함하기 때문에, 이하의 설명에서는, 1회만의 노광을 「1다중」으로 부른다. 그리고, 2회의 노광을 「2다중」, 3회의 노광을 「3다중」, 4회의 노광을 「4다중」이라고 각각 부른다.

대상물(W)의 표면에 형성된 감광층은, 어느 임계적인 양의 노광이 됨으로써 감광한다. 도 7은, 감광층의 감광 특성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 7에서는, 일례로서 네거티브형 레지스트의 경우가 나타내져 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 감광층은, 어느 임계적인 노광량(E_C)에 있어서 현상액에 대한 가용성이 제로(불용)가 된다. 노광량을 그것 이상 많이 해도, 그 특성은 변화하지 않는다. 이하, 이러한 노광량(E_C)을 임계 노광량이라고 한다.

도 5 (1)에 있어서, 에어리어 적산 노광량은, 화소 패턴의 광이 조사되어 있는 대응 좌표에 있어서 임계 노광량(E_C) 이상이 되도록 된다. 이것은, 각 화소 패턴에 있어서의 조도(평균 조도 또는 피크 조도)를 적절히 조정함으로써 달성된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 노광필요 개소 중, 끝에 위치하는 대응 좌표보다 외측의 위치(E_B)에 있어서 에어리어 적산 노광량은 임계 노광량을 밑돌므로, 이 위치(E_B)가, 실효적인 피노광 영역의 끝(이하, 실효 노광 경계라고 한다.)이 된다.

도 5 (1)~(4)의 다중 노광의 경우에 대해서도, 마찬가지로, 각 우측에 에어리어 적산 노광량이 나타내져 있다. 도 6은, 도 5 (1)~(4)의 각 우측에 나타내진 에어리어 적산 노광량을 하나의 그래프에 나타내어 알기 쉽게 한 도면이다.

도 6에서는, 노광필요 개소 중 가장 우측에 위치하는 노광필요 개소의 노광필요점을 G₁로 한다. G₁에 이를 때까지의 노광필요 개소를 1다중으로 했을 경우, 2다중으로 했을 경우, 3다중으로 했을 경우, 4다중으로 했을 경우가 각각 나타내져 있다. 또한, 노광점 피치를 D로 나타낸다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 1다중→4다중과 같이 다중도를 높게 해 나감에 따라, 실효 노광 경계(E_B)의 위치가 외측으로 이동한다. 이 예에서는, 4다중 했을 경우에 한 개의 이웃한 노광필요점(G₂)이 임계 노광량(E_C)에 이르는 것으로 되어 있다. 즉, 실효 노광 경계(E_B)의 수가 4배로 증가한(사이에 세 개의 좌표를 선택할 수 있다) 것이 되고, 외관 상, 4배의 분해능으로 노광이 행해질 수 있는 것을 의미한다.

또한, 이 예에서는, 1다중의 경우, 끝에 위치하는 노광필요점(G₁)에 대해서 노광점 피치(D)의 1/4 떨어진 위치(P₁)가 임계 노광량(E_C)에 이르는 것으로 되어 있다. 따라서, G₁을 실효 노광 경계로 하고 싶은 경우, G₁에 대해서 한 개 앞의 노광필요점(G₀로 나타낸다)에 있어서 4다중으로 하고, 노광필요점(G₁)에 대해서는 노광 회수 0으로 하면 된다. 이하, 노광 회수 0을, 편의 상, 「0다중」이라 부른다.

이와 같이, 실시 형태의 DI 노광 장치는, 선택된 노광필요 개소에 대한 노광을 2회 이상으로 하고, 그것에 의해 실효 노광 경계(E_B)를 외측으로 이동시킴으로써 실효적인 노광 분해능을 향상시키는 장치로 되어 있다.

상기의 점을, 노광 제어 데이터에 입각하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 8은, 실시 형태의 DI 노광 장치에 있어서의 노광 제어 데이터에 대해 모식적으로 나타낸 도면이다.

노광 제어 데이터는, 대상물(W)의 표면에 있어서의 노광필요 개소의 정보를 포함하고 있다. 이해를 위해서, 투영 광학계(도 8 중 도시하지 않음)의 광축은 연직 방향(Z방향)이라고 한다. 또한, 대상물(W)은 XY방향을 따라서 변이 연장되는 사각형의 판상물(板狀物)이라고 한다. 또한, 이동 기구(2)에 의한 이동 방향은 X방향이라고 한다.

노광필요점은, 대상물(W)의 표면 상의 특정의 위치를 기준으로 한 XY좌표로 특정된다. 지금, 어느 노광필요점(M)의 좌표(X_m, Y_m)가 특정된다고 한다. 그리고, 어느 노광필요점(M)은, 4다중(4회 노광)을 해야 할 개소라고 한다.

이 경우, 이 노광필요점(M)이 진행되는 선(스캔 라인)(SL) 상 중 네 개의 대응 좌표(G₁~G₄)에 있어서 노광필요점(M)은 노광이 된다. 즉, 도 8 (1)에 나타내는 바와 같이, 스캔 라인(SL) 상에 위치하는 네 개의 대응 좌표(G₁~G₄)에 있어서 화소 패턴(S)의 광이 조사된다. 이것은, 네 개의 대응 좌표에 대응하는 네 개의 화소 미러(42)가 온 상태인 것을 의미한다. 또한, 도 8 (1)에서는, 같은 시기에 네 개의 화소 미러(42)가 온 상태이도록 그려져 있는데, 이것은 이해를 위한 것이며, 실제로는, 노광필요점(M)이 각 대응 좌표(G₁~G₄)에 이른 타이밍에서 온 상태로 되어 있으면 충분하다.

상기의 예로, 예를 들면 노광필요점(M)에 인접한 노광필요점(N)에 대해서는, 3다중 노광(3회 노광)이 필요하다고 하고, 노광필요점(N)은, 노광필요점(M)에 대해서 스캔 라인(SL) 상의 후방에 위치한다고 한다. 이 경우, 도 8 (2)에 나타내는 바와 같이, 노광필요점(N)이 최후의 대응 좌표(G₄)에 이른 단계에서는, 이 대응 좌표(G₄)에 대응하는 화소 미러(42)는 오프 상태로 변경되어 있으며, 이 때문에, 4번째의 노광이 되지 않는 상태가 된다.

이와 같이, 노광 제어 데이터는, 각 노광필요점이 각 대응 좌표에 이른 타이밍에서 당해 대응 좌표에 대응한 화소 미러(42)가 온 상태인지 오프 상태인지 라는 데이터로서 설정된다. 「각 대응 좌표에 이른 타이밍」이란, 이동 기구(2)에 의한 이동에 따른 것이다. 이동 기구(2)에 있어서의 이동 속도는 일정한 기지의 값이며, 그것에 따른 각 화소 미러(42)의 온 오프의 시퀀스가 노광 제어 데이터라는 것이 된다.

다중 노광을 행하는 노광 제어 데이터에 대해서, 보다 구체적인 예를 설명한다. 도 9는, 실시 형태의 DI 노광 장치에 있어서의 노광 제어 데이터의 일례를 나타낸 개략도이다.

도 9 (1)은, 대상물(W)의 표면에 있어서 노광하고 싶은 형상의 일부가 나타내져 있다. 이 예는, 비스듬하게 연장되는 일정한 폭의 선(회로선)의 패턴으로 노광하는 예로 되어 있다. 그레이로 전부 칠해진 영역이 노광하고 싶은 형상이며, 이것이 설계 노광 패턴이라는 것이 된다. 도 9 (1)에 있어서, 검은 동그라미로 나타낸 개소는, 노광필요점이다.

도 9 (2)는, (1)과 같은 형상으로 노광을 행하는 경우의 각 스캔 라인(SL)에서 위의 다중도를 막대그래프로 나타낸 것이다.

실시 형태에 있어서, 각 노광필요점에 있어서의 노광 회수는, 설계 노광 패턴의 경계(그레이의 영역)까지의 거리에 따라 설정된다. 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상인 노광필요점에 대해서는, 모두 최대의 노광 회수(4다중)가 된다. 그리고, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광필요점에 대해서는, 경계까지의 거리에 따라 최대 회수보다 적은 노광 회수가 된다.

구체적으로 설명하면, 스캔 라인a 상의 각 노광필요점은, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상이기 때문에, 모두 최대 회수(4다중)의 노광이 된다. 스캔 라인e 상의 각 노광점도 동일하다.

또한, 스캔 라인b 상의 노광필요점 중, 중앙의 네 개의 노광점은 경계까지 노광점 피치 이상이기 때문에 4다중(4회 노광)이 되고, 좌단의 노광필요점은 1다중(1회 노광)이 된다. 이 때문에, 도 9 (1)에 나타내는 바와 같이 노광점 피치(D)의 1/4만큼 좌측으로 비어져 나와 노광이 된다. 우단의 노광필요점에서는 3다중(3회 노광)이 되고, 이 때문에, 도 9 (1)에 나타내는 바와 같이 노광점 피치(D)의 3/4만큼 우측으로 비어져 나와 실효적으로 노광이 된다.

또한, 스캔 라인c 상 중, 동일하게 중앙의 네 개의 노광필요점은 경계까지 노광점 피치 이상이기 때문에 4다중(4회 노광)이 되고, 좌우의 끝의 노광필요점에서는 각각 2다중(2회 노광)이 된다. 이 때문에, 좌우 각각, 노광점 피치(D)의 1/2만큼 비어져 나와 실효적으로 노광이 된다.

또한, 스캔 라인d 상에서는, 동일하게 중앙의 네 개의 노광필요점은 경계까지 노광점 피치 이상이기 때문에 4다중(4회 노광)이 되고, 좌단의 노광필요점은 3다중(3회 노광), 우단의 노광필요점은 1다중(1회 노광)이 된다. 이 때문에, 우단에서 노광점 피치(D)의 3/4만큼 비어져 나오고, 우단에서 노광점 피치(D)의 1/4만큼 비어져 나와 실효적으로 노광된다.

도 9 (3)은, 도 9 (2)에 나타내는 다중도를 데이터로서 제어 데이터로서 나타낸 도면이다. 도 9 (3)에 나타내는 바와 같이 각 노광필요점으로 다중도가 선택됨으로써, 도 9 (1)에 나타내는 바와 같이 비스듬하게 연장되는 일정한 폭의 회로선의 패턴으로 노광이 된다.

주제어부(7)의 기억부(71)에는, 노광 제어 데이터가 병합된 시퀀스 프로그램이 실장되어 있다. 시퀀스 프로그램은, 변조기 컨트롤러(41)에 보내지고, 공간광변조기(4)가 다중도 데이터에 의거한 시퀀스로 제어된다. 이 결과, 도 9에 나타내는 다중도로 각 노광필요점이 노광된다. 시퀀스 프로그램에는, 상기 이외에, 스테이지(21) 상의 기준점에 대한 대상물(W)의 재치 위치의 데이터, 스테이지(21) 상의 기준점에 대한 대상물(W)의 표면의 각 노광필요점의 데이터, 스테이지(21)의 이동 속도의 데이터 등이 병합되어 있다.

상술한 다중도의 선정에 대해 다소 상세하게 설명하면, 설계 노광 패턴에 있어서의 각 노광필요점에 대해서, 각 노광필요점을 중심으로 하고, 노광점 피치(D)의 2배를 한 변으로 하는 사각형의 영역을 관념한다. 그리고, 이 영역 내에, 설계 노광 패턴의 경계가 있는지 여부를 판단한다. 경계가 있는 경우, 그 경계까지의 당해 노광필요점으로부터의 거리(X방향 또는 Y방향의 거리)를 산출하여, 그것이 노광점 피치(D)의 1/4, 1/2, 3/4 중 어느 값에 가장 가까운지 판단한다. 그리고, 그 가장 가까운 값에 따라 다중도를 선정한다. 즉, 1/4이라면 1다중(1회 노광), 1/2이라면 2다중(2회 노광), 3/4이라면 3다중(3다중)으로 한다. 경계까지의 거리가 노광점 피치(D)에 동일한 경우나, 또는 영역 내에 설계 노광 패턴의 경계가 없는 노광필요점은, 모두 4다중으로 한다. 또한, 노광필요점으로부터 경계까지의 거리가 노광점 피치(D)의 1/8보다 작은 경우, 노광필요점은 경계 상이라고 간주하여 0다중(0회 노광)으로 한다. 이와 같이 하여, 각 노광필요점에 대해 다중도를 선정하고, 노광 제어 데이터에 병합한다.

다음으로, 실시 형태의 DI 노광 장치의 전체의 동작에 대해 설명한다. 이하의 설명은, DI 노광 방법의 발명의 실시 형태의 설명이기도 하다. 이하의 설명에서는, 상기와 같이, 대상물(W)은 프린트 기판 제조용의 워크라고 한다.

도 1에 있어서, 대상물(W)은 로드 위치에 있어서 스테이지(21)에 재치되고, 필요에 따라서 스테이지(21) 상에 진공 흡착된다. 다음으로, 이동 기구(2)가 동작하고, 각 노광 유닛(1)의 하방의 노광 에어리어(E)를 향하여 수평 이동한다. 이 이동 방향은, 대응 좌표의 한쪽의 배열 방향으로 정밀도 좋게 일치하고 있다.

이동 기구(2)는, 소정의 속도로 스테이지(21)를 이동시킨다. 그리고, 스테이지(21) 상의 대상물(W)의 표면에 있어서의 노광필요점이 대응 좌표에 도달하는 시점에서는 당해 대응 좌표에 대응한 화소 미러(42)가 온 상태로 되어 있고, 노광필요점이 노광된다.

이동 기구(2)는, 계속하여 같은 방향으로 스테이지(21)를 이동시킨다. 그리고, 당해 노광필요점이 다음의 대응 좌표에 도달했을 때, 당해 노광필요점이 2다중 이상의 개소이면, 당해 대응 좌표에 대응한 화소 미러(42)가 온 상태로 되고, 2회째의 노광이 행해진다.

이와 같이 하여, 각 노광필요점이 대응 좌표에 이르렀을 때에 당해 노광필요 개소의 다중도에 따라 화소 미러(42)가 온 또는 오프로 되고, 각 노광필요점이 정해진 다중도로 노광된다. 대상물(W)이 각 노광 유닛(1)의 하방을 통과하면, 각 노광필요점의 노광이 완료하고, 각 노광점을 포함하는 대상물(W)의 표면은, 도 9 (1)에 나타내는 원하는 노광 패턴으로의 노광이 된 것이 된다.

그 후, 스테이지(21)가 언로드 위치에 이르면 스테이지(21)의 이동은 정지하고, 노광이 끝난 대상물(W)은, 스테이지(21)로부터 들어 올려진다. 그리고, 대상물(W)은, 다음의 처리(예를 들면 현상 처리)가 행해지는 장소로 반송된다.

상술한 DI 노광 장치 및 DI 노광 방법에 의하면, 같은 노광필요점을 복수 회 노광하는 다중 노광을 채용하고, 화소 패턴의 주변부에 의한 복수 회의 노광에 의해 피노광 영역의 크기를 조정하고 있으므로, 노광점 피치(D)보다 미세하게 피노광 영역의 크기를 조정할 수 있다. 즉, 노광의 해상도가 높아진다. 따라서, 설계 노광 패턴에 의해 충실한 고정밀의 패턴으로 노광을 행할 수 있다. 이 때문에, 계단 현상을 가능한 한 억제하여 매끄러운 윤곽 형상의 노광이 가능하게 되거나, 선폭 변경과 같은 노광 패턴의 미세 조정을 보다 미세하게 할 수 있도록 되거나 하는 효과가 얻어진다. 이 때, 공간광변조기(4)의 화소를 미세하게 할 필요는 없기 때문에, 특별히 비용이 상승하지 않으며, 도입은 용이하다.

또한, 대상물(W)의 이동 속도를 늦게 할 필요는 없고, 각 노광필요점이 대응 좌표에 도달했을 때의 각 화소 미러(42)의 제어 데이터(온 오프 데이터)를 바꾸는 것만으로 충분하다. 이 때문에, 생산성도 조금도 저하하지 않는다. 또한, 노광 제어 데이터의 데이터량도 특별히 증가하지 않으며, 데이터 처리가 번잡하게 되지 않는다.

상기 실시 형태에서는, 4다중(4회의 노광)을 행하면 정확히 이웃한 노광필요점이 실효 노광 경계(E_B)가 되는 구성이며, 그러한 조도로 각 노광 유닛(1)이 노광을 행하는 것이었다. 그러나, 이것은 일례이며, 다른 구성도 당연히 있을 수 있다. 예를 들면, 화소 패턴의 조도를 낮게 해 두고 더욱 많은 다중을 행하도록 하면, 두 개의 대응 좌표 간에 있어서 취할 수 있는 실효 노광 경계(E_B)의 수가 증가하고, 보다 분해능을 높게 할 수 있다.

또한, 화소 패턴에 있어서의 조도 분포는 가우스 분포임으로서 설명하였는데, 완전한 가우스 분포일 필요는 없으며, 또한 가우스 분포 이외의 분포여도 된다. 필요한 것은, 두 개의 화소 패턴이 서로 겹쳐지는 주변부에 있어서 낮고, 서로 겹쳐지지 않는 중앙부에 있어서 높게(주변부보다 높게) 되어 있는 것이며, 그러한 분포이면 실시 가능하다.

상기 실시 형태의 DI 노광 장치 및 DI 노광 방법에 있어서, 대상물(W)의 이동은 연속적이며, 특별히 정지하지 않고 각 화소 패턴에 의한 노광이 행해진다. 단, 소정 위치에 대상물(W)을 정지시키면서 간헐적으로 대상물(W)을 이동시켜 노광하는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 노광필요점이 대응 좌표에 일치한 상태로 대상물(W)을 정지시키고, 이 상태로 노광하는 경우도 있을 수 있다.

또한, 스테이지(21)가 각 노광 유닛(1)의 하방을 1회 통과할 때에 노광이 행해지도록 설명하였는데, 스테이지(21)가 노광 유닛(1)의 하방을 왕복 이동하고, 그 쌍방에서 노광이 행해지는 경우도 있을 수 있다.

또한, 대상물(W)의 이동은, 조사되어 있는 노광 패턴의 광에 대해서 상대적이면 충분하고, 상기와 같이 대상물(W)이 이동하는 경우 이외에, 정지(靜止)한 대상물(W)에 대해서 노광 패턴이 이동해도 된다. 예를 들면, 정지한 대상물(W)에 대해서 노광 유닛(1)이 전체로 이동하는 구성이어도 된다.

또한, DI 노광 장치의 구성에 있어서, 노광 유닛(1)이 다수 있는 것은 필수가 아니며, 1개만의 노광 유닛(1)이어도 된다. 대상물(W)이 작은 경우나 대형의 공간광변조기(4)를 채용하는 경우 등에 있을 수 있는 구성이다.

이상의 설명에 있어서, 대상물(W)은 프린트 기판 제조용의 워크라고 하였지만, 본원발명의 DI 노광 장치 및 DI 노광 방법은, 다른 용도의 노광 기술에 있어서도 채용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 머신과 같은 미세 구조물의 제조(이른바 MEMS) 시의 포토리소그래피에 있어서, 본원발명의 DI 노광 기술은 채용될 수 있다.

1: 노광 유닛 2: 이동 기구
21: 스테이지 3: 광원
4: 공간광변조기 41: 변조기 컨트롤러
42: 화소 미러 5: 투영 광학계
6: 조사 광학계 7: 주제어부
71: 기억부 W: 대상물
S: 화소 패턴 E_B: 실효 노광 경계
D: 노광점 피치

Claims (4)

1. 노광 에어리어에 설계 노광 패턴에 따른 패턴으로 광을 조사하는 노광 유닛과,
   임계 노광량 이상의 노광이 됨으로써 감광하는 감광층이 표면에 형성되어 있는 대상물을 노광 에어리어를 통하여 상대적으로 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있으며,
   노광 유닛은,
   광원과, 광원으로부터의 광이 조사되는 위치에 배치되고, 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키는 상태인 온 상태와 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키지 않는 상태인 오프 상태 중 어느 하나가 되는 다수의 화소를 갖고 노광 에어리어에 조사되는 광이 설계 노광 패턴에 따른 패턴이 되도록 광원으로부터의 광을 공간적으로 변조시키는 공간광변조기와, 공간광변조기에 의해 공간적으로 변조된 광을 노광 에어리어에 투영하는 광학계를 구비하고 있는 다이렉트 이미징 노광 장치로서,
   공간광변조기의 각 화소를 제어하는 변조기 컨트롤러와,
   변조기 컨트롤러에 의한 각 화소의 온 오프 제어를 위한 데이터인 노광 제어 데이터를 기억한 기억부가 설치되어 있고,
   노광 에어리어에는, 공간광변조기의 각 화소에 대응한 대응 좌표가 설정되어 있으며,
   대상물의 표면에는, 노광되어야 할 개소를 나타내는 것으로서 노광필요점이 설정되어 있고, 각 노광필요점은 노광점 피치의 거리로 서로 떨어져 있는 점이며,
   광학계는, 공간광변조기의 온 상태인 각 화소에 대응한 각 대응 좌표 상에 당해 화소에 의한 화소 패턴을 투영하는 것이며,
   이동 기구는, 대상물의 하나의 노광필요점의 개소가 이동 방향을 따른 스캔 라인 상의 화소 패턴에 의해서 노광됨과 더불어 이웃한 스캔 라인 상의 화소 패턴의 주변부에 의해서도 중첩적으로 노광되도록 대상물을 이동시키는 기구이고, 각 화소 패턴에 있어서의 조도 분포는, 중앙부에 있어서 높고 주변부에 있어서 낮아지는 분포이며,
   노광 제어 데이터는, 이동 기구에 의한 대상물의 이동에 수반하여, 화소 패턴이 투영되어 있는 대응 좌표에 대상물의 표면의 동일한 노광필요점이 1회 및 2회 이상을 포함하는 소정 회수 위치하여 노광이 되도록 하는 것이며,
   상기 노광 제어 데이터에 있어서의 소정 회수는, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상인 노광필요점에 있어서는 최대 회수이고, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광필요점에 있어서는 경계까지의 거리에 따라 설정된 최대 회수보다 적은 회수인 것을 특징으로 하는 다이렉트 이미징 노광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공간광변조기는, 디지털 미러 디바이스인 것을 특징으로 하는 다이렉트 이미징 노광 장치.
3. 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키는 상태인 온 상태와 노광 에어리어를 향하여 광을 지향시키지 않는 상태인 오프 상태 중 어느 하나가 되는 다수의 화소를 갖는 공간광변조기에 광원으로부터의 광을 조사하는 변조기 조사 단계와,
   공간광변조기를 제어하여, 노광 에어리어에 조사되는 광이 설계 노광 패턴에 따른 패턴이 되도록 공간광변조기를 제어하는 변조기 제어 단계와,
   공간광변조기로부터의 광을 광학계에 의해 노광 에어리어에 투영하는 투영 단계와,
   임계 노광량 이상의 노광이 됨으로써 감광하는 감광층이 표면에 형성되어 있는 대상물을 노광 에어리어를 통하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계를 구비한 다이렉트 이미징 노광 방법으로서,
   노광 에어리어에는, 공간광변조기의 각 화소에 대응한 대응 좌표가 설정되어 있으며,
   대상물의 표면에는, 노광되어야 할 개소를 나타내는 것으로서 노광필요점이 설정되어 있고, 각 노광필요점은 노광점 피치의 거리로 서로 떨어져 있는 점이며,
   투영 단계는, 공간광변조기의 온 상태인 각 화소에 대응한 각 대응 좌표 상에 당해 화소에 의한 화소 패턴을 투영하는 단계이며,
   투영 단계 및 이동 단계는, 대상물의 하나의 노광필요점의 개소가 이동 방향을 따른 스캔 라인 상의 화소 패턴에 의해서 노광됨과 더불어 이웃한 스캔 라인 상의 화소 패턴의 주변부에 의해서도 중첩적으로 노광되도록 대상물을 이동시키는 단계이고, 각 화소 패턴에 있어서의 조도 분포는, 중앙부에 있어서 높고 주변부에 있어서 낮아지는 분포이며,
   변조기 제어 단계 및 이동 단계는, 이동 기구에 의한 대상물의 이동에 수반하여, 화소 패턴이 투영되어 있는 대응 좌표에 대상물의 표면의 동일한 노광필요점이 1회 및 2회 이상을 포함하는 소정 회수 위치하여 노광이 되도록 하는 단계이며,
   상기 노광 제어 데이터에 있어서의 소정 회수는, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 이상인 노광필요점에 있어서는 최대 회수이고, 설계 노광 패턴의 경계까지의 거리가 노광점 피치 미만인 노광필요점에 있어서는 경계까지의 거리에 따라 설정된 최대 회수보다 적은 회수인 것을 특징으로 하는 다이렉트 이미징 노광 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 공간광변조기는, 디지털 미러 디바이스인 것을 특징으로 하는 다이렉트 이미징 노광 방법.

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