KR20220023285A - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

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KR20220023285A
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칸이치 다테
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가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
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Abstract

[과제] 마스크리스(Maskless) 노광 장치에서, 저감도 특성의 범용 포토레지스트를 사용한 경우에도, 적절히 패턴을 형성한다.
[해결수단] 노광 장치(100)에 있어서, 조도(I1), 원샷 노광 시간(t), 원샷 횟수(4회), 패턴 광이 동일한 미달 다중 노광 동작(ME1, ME2, ME3)을, 3회의 주사에 걸쳐 간헐적으로 실행하고, 또한, 동일 개소에 대해서 동일한 인터벌로 실시한다.

Description

노광 장치 및 노광 방법{EXPOSURE DEVICE AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 광변조소자 어레이 등을 이용하여, 포토레지스트층(감광재료)을 표면에 형성한 기판에 대해 패턴을 형성하는 노광 장치에 관한 것이다.
마스크리스(Maskless) 노광 장치에서는, 기판이 탑재되는 스테이지를 주사(走査) 방향을 따라 이동시키면서, DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 광변조소자 어레이에 의해 패턴 광을 기판에 투영한다. 거기에서는, 스테이지의 이동에 따라 기판 상을 이동하는 투영 에리어(이하, '노광 에리어'라고 한다)의 위치에 따른 패턴 데이터에 근거하여, 마이크로미러를 ON/OFF 제어한다.
처리량(throughput), 해상도 등의 향상의 관점에서, 노광 동작 시의 샷(shot) 영역을 오버랩시키는 다중 노광 작업이 실시된다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). 거기에서는, 기판이 일정 속도로 이동하는 동안, 노광 동작 시의 각 마이크로미러의 미소 노광 에리어가 서로 오버랩하도록, 패턴 광을 소정의 피치 간격으로 투영한다.
노광 에리어가 통과해 가는 과정에서 기판 상에서의 적산(積算) 광량이 증가하여, 기판 상에 형성된 감광재료 막의 성질이 급격히 변화하는 역치(threshold)를 초과함으로써, 패턴이 형성된다. 또, DMD의 배열 방향을 주사방향(스테이지 이동 방향)에 대해서 미소(微小) 경사시킴으로써, 노광 에리어에서의 미소 노광 에리어의 중심위치(노광점)의 분포를 분산시킨다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 2018-36544호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허공개 2012-49433호 공보
마스크리스 노광 장치의 경우, 처리량 향상을 도모하기 위해, 1회의 노광 동작(원샷)에서의 노광량(조도)은, 컨택트 노광 장치 등과 비교해 높게 설정되어 있다. 또, 포토레지스트(photoresist)에 관해서도, 고감도(역치가 낮은) 특성의 포토레지스트가 마스크리스 노광 장치에 대해서 사용된다.
한편, 근래의 비용 절감 요구, 컨택트 노광 장치에서 마스크리스 노광 장치로의 대체 등의 이유로, 마스크리스 노광 장치에서도, 저감도의 범용 포토레지스트가 사용된다. 이 경우, 고조도, 단기간의 노광이라는 마스크리스 노광의 특성이, 저조도에서의 장시간 노광을 전제로 한 저감도 특성의 범용 포토레지스트의 반응 속도와 맞지 않기 때문에, 단면 프로파일의 형상 불량, 포토레지스트 표면 부분의 광택 차이나 경화 부족 등의 노광 불량이 생기기 쉽다.
따라서, 마스크리스 노광 장치에서, 저감도 특성의 범용 포토레지스트를 사용한 경우에도, 적절히 패턴을 형성하는 것이 요구된다.
본 발명의 노광 장치는, 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이와, 포토레지스트를 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 상기 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주(主)주사방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 상기 광변조소자 어레이 및 상기 주사부를 제어하여, 상기 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 제어부를 갖추고, 상기 노광 제어부가, 한번의 주사(走査)에서 적산(積算) 노광량이 상기 포토레지스트의 노광 감도(역치)를 초과하지 않는 다중 노광(여기에서는, '미달 다중 노광'이라고 한다)을 소정의 시간 간격을 두고 복수회 실시한다.
한번의 주사에서의, 다중 노광 동작의 노광 피치, 원샷 노광 시의 조도(광 강도), 다중 노광 횟수, 패턴 등은 임의이다. 예를 들어, 노광 제어부는, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 미달 다중 노광의 1회 노광 시간 또는 주사 속도를 조정하여, 미달 다중 노광을, 포토레지스트의 노광 감도를 초과하는 횟수 만큼 실시한다. 또는, 노광 제어부는, 노광 제어부가, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 미달 다중 노광의 1회 노광 시의 조도를 조정하여, 미달 다중 노광을, 포토레지스트의 노광 감도를 초과하는 횟수 만큼 실시한다.
노광 제어부는, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일한 패턴으로, 미달 다중 노광을 복수회 실시하는 것이 가능하다. 또, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일 방향으로 주사시켜, 미달 다중 노광을 복수회 실시할 수 있다. 노광 제어부가, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일한 동작 제어 절차로 복수의 광변조소자를 변조하도록 광변조소자 어레이를 제어하여, 각 주사의 미달 다중 노광을 실시하면 무방하다.
복수의 광변조소자 어레이를 갖추는 경우, 주사부는, 각 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 왕로(往路)와 복로(復路)에서 상이한 주사 밴드를 통과시키는 왕복(往復) 주사를 실시할 수 있다. 각 광변조소자 어레이의 주사 밴드에 있어서, 같은 시간 간격으로 동일한 노광 대상 개소에 대해서 복수회의 다중 노광 동작을 실시할 수 있다.
본 발명의 노광 장치는, 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이와, 포토레지스트를 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주주사방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 광변조소자 어레이 및 주사부를 제어하여, 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 제어부를 갖추고, 노광 제어부가, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 복수회의 주사에 의해 다중 노광을 복수회 실시한다. 예를 들어, 상기 노광 감도에 따른 역치, 혹은 이를 웃도는 역치를 초과하도록, 복수회 주사에 의한 복수회의 다중 노광 동작을 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 양태인 노광 방법은, 포토레지스트를 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주주사방향에 따라 상대 이동시키고, 광변조소자 어레이 및 주사부를 제어하여, 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 방법에 있어서, 소정의 노광 대상 개소에 대해, 한번의 주사에 의한 다중 노광을, 소정 시간 간격을 두고 반복하여 실시한다. 예를 들어, 한 번의 주사에서 적산 노광량이 포토레지스트의 노광 감도를 초과하지 않는 미달 다중 노광을, 소정의 시간 간격을 두고 복수회 실시한다.
상기 노광 방법에 의해 형성되는 본 발명의 기판에서는, 포토레지스트가, 그 단면에 있어서, 표면에 따른 방향으로 줄무늬(stripe pattern)를 형성하고 있다. 예를 들어, 포토레지스트의 노광 감도에 따른 필요 노광 에너지양이, 300mJ/cm2 이상인 기판에 대해서, 상기 노광 방법이 적용되어, 기판에 패턴이 형성된다.
본 발명에 의하면, 마스크리스 노광 장치에서, 저감도 특성의 범용 포토레지스트를 사용한 경우에도, 적절히 패턴을 형성할 수 있다.
[도 1] 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.
[도 2] 다중 노광 동작의 타이밍 차트를 도시한 도면이다.
[도 3] 복수의 노광 헤드에 의한 주사 경로를 도시한 도면이다.
[도 4] 현상(現像)한 비아부 부근의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
[도 5] 다중 노광 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
[도 6] 제2 실시 형태에서의 다중 노광 동작의 타이밍 차트를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은, 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.
노광 장치(100)는, 포토레지스트 등의 감광재료의 층을 표면에 형성한 기판(W)에 패턴을 형성하는 마스크리스(다이렉트) 노광 장치이며, 예를 들면, 솔더레지스트 잉크(Solder Resist Ink) 등의 네거형(Negative type) 포토레지스트가 도포된다. 노광 장치(100)는, 복수의 방전 램프(여기에서는 도시하지 않음)로 구성된 광원부(20)와, 기판(W)에 패턴 광을 각각 투영하는 복수의 노광 헤드(10)를 갖추고 있다. 덧붙여, 여기에서는 일계통의 광원부(20)와 노광 헤드(10) 만을 도시하고 있다.
노광 헤드(10)는, 조명 광학계(21), DMD(22), 결상 광학계(23)를 갖추고, 조명 광학계(21)는 특정 파장대역의 자외선 강도를 저감하는 광학 필터(25)를 설치하고 있다. 광원부(20)는, 자외선을 방사(放射)하는 방전 램프(도시하지 않음) 등으로 구성되고, 광원 구동부(42)에 의해 구동된다.
벡터 데이터 등으로 구성되는 CAD/CAM 데이터가 노광 장치(100)로 입력되면, 벡터 데이터가, 래스터 변환 회로(26)에서 래스터 데이터로 변환된다. 생성된 래스터 데이터는, 버퍼 메모리(도시하지 않음)에 일시적으로 저장된 후, DMD 구동 회로(24)로 보내진다.
DMD(22)는, 미소 마이크로미러를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이이며, 각 마이크로미러는, 자세를 변화시킴으로써 광의 반사 방향을 선택적으로 전환 가능하다. DMD 구동 회로(24)는, 각 마이크로미러를 ON/OFF 제어하는 노광 데이터를 출력하고, 이를 통해, 패턴에 따른 광이 결상 광학계(23)를 통해 기판(W)의 표면에 투영(결상)된다.
컨트롤러(노광 제어부)(30)는, 광원 구동부(42), 필터 구동부(44), DMD 구동 회로(24), 스테이지 구동부(29) 등을 제어하여, 노광 동작을 실행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 메모리(32)로부터 노광에 관련된 정보를 독출한다. 스테이지 구동부(29)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호에 따라, 기판(W)을 탑재한 노광 스테이지(18)를, 노광 헤드(10)에 대해서 상대 이동시킨다. 위치 검출부(27)는, 노광 스테이지 구동 기구(19)에서 보내오는 신호에 근거해, 기판(W)의 표면의 노광 위치를 산출한다. 덧붙여, 노광 스테이지(18)의 이동 경로에 따른 방향을 주(主)주사방향(X), 이 이동 경로에 따른 방향과 직교하는 방향을 부(副)주사방향(Y)으로 한다.
노광 중, 노광 스테이지(18)는, 주주사방향(X)에 따라 일정 속도로 이동한다. DMD(22) 전체에 의한 투영 에리어인 노광 에리어는, 기판(W)의 이동에 따라 기판(W) 상을 주주사방향(X)에 따라 상대 이동한다. 또, 기판(W)의 이동 방향은, DMD의 배열 방향, 즉, 노광 에리어의 주주사방향(X)에 따른 단변(端邊)에 대해 미소 경사져 있다. 덧붙여, 주주사방향(X)에 대해서 미소 경사시키지 않아도 무방하다.
컨트롤러(30)는, 노광 에리어의 상대적 위치에 따라 DMD(22)의 각 마이크로미러를 제어하여, 다중 노광 동작을 실시한다. 즉, 소정의 노광 피치에 따라 노광 동작이 실시되어, 각 마이크로미러의 미소 노광 에리어의 중심위치(노광점)의 분포가 대략 균일하게 분산되고, 패턴 광이 오버랩하여 투영된다. 노광 헤드(10)를 포함한 복수의 노광 헤드에 의해 기판(W) 전체에 대하여 다중 노광 동작을 함으로써, 기판(W) 전체에 패턴이 형성된다.
본 실시 형태에서는, 한번의 주사, 즉, 노광 에리어가 노광 대상 개소를 통과하는 동안, 적산 노광량이 감광재료의 역치를 초과하지 않는 다중 노광 동작을 실시한다. 그리고, 이 다중 노광 동작을 복수회의 주사에 걸쳐 반복한다. 이하, 이에 대하여 자세히 설명한다.
도 2는, 다중 노광 동작의 타이밍 차트를 도시한 도면이다. 도 3은, 복수의 노광 헤드에 의한 주사 경로를 도시한 도면이다. 단, 도 3에서는, 설명을 용이하게 하기 위해, 2개의 노광 헤드에 의한 노광 에리어의 이동 경로를 도시하고 있다. 또, 노광 에리어는, 주주사방향(X)에 대해 미소 경사시키지 않고 있다.
도 2에 도시한 다중 노광 동작(ME1)은, 도 3에 도시한 노광 대상 개소(SA1, SA2)를 통과하는 동안, 소정의 노광 피치로 4회의 노광 동작을 연이어 실시하는 다중 노광 동작의 타이밍을 도시하고 있다. 단, 노광 대상 개소(SA1, SA2)는, 임의의 노광 대상 개소이다.
1회의 노광(원샷 노광)에서의 조사 기간, 즉, 마이크로미러가 OFF에서 ON으로 전환되어 광을 스위프(sweep)하는 기간(광을 노광면에 조사한채 주사하는 기간)(t), 조도(I1)는, 한번의 주사에서 적산 노광량이 포토레지스트의 노광 감도, 즉, 패턴 형성에 필요한 노광량(이하, '역치'라고도 한다)을 초과하지 않도록 정해져 있다. 이하에서는, 한번의 주주사방향(X)에 따른 주사에서, 포토레지스트의 패턴 형성에 필요한 감광이 실현되고 있지 않는 불충분한 다중 노광을, 「미달 다중 노광」이라고 부른다.
도 3에 도시한 바와 같이, 노광 에리어(EA1, EA2)는, 각각, 기판(W)에 대해서 인접한 주사 밴드(SB1, SB2)와 주사 밴드(SB3, SB4)를 왕복 이동한다. 스테이지 구동부(29)는, 노광 에리어(EA1, EA2)가 주사 밴드(SB1, SB3)를 이동 종료하면, 부주사방향(Y)으로 노광 스테이지(18)를 이동시키고, 노광 에리어(EA1, EA2)를 각각 주사 밴드(SB2, SB4)에 따라서 왕로(往路)와는 반대 방향으로 이동시킨다. 노광 에리어(EA1, EA2)가 왕복 이동하면, 스테이지 구동부(29)는, 노광 에리어(EA1, EA2)를 다시 주사 밴드(SB1, SB3)를 따라서 이동시킨다.
다시, 노광 에리어(EA1, EA2)가 주사 밴드(SB1, SB3)의 노광 대상 개소(SA1, SA2)를 통과할 때, 2회째의 미달 다중 노광 동작(ME2)(도 2 참조)이 실행된다. 이 때의 원샷 노광 시간, 조도, 원샷 노광 횟수는, 1회째의 미달 다중 노광 동작(ME1)과 같고, 또한, 다음의 원샷 노광이 실행될 때까지의 노광 피치에 따른 시간 간격, 패턴 광(패턴 데이터) 및 DMD의 마이크로미러의 동작 순서(ON/OFF 제어 시퀀스)도 동일하다.
그 후, 노광 에리어(EA1)는, 주사 밴드(SB1, SB2)를 왕복 이동(주회(周回) 이동)하고, 동시에, 노광 에리어(EA2)는, 주사 밴드(SB3, SB4)를 왕복 이동(주회 이동)한다. 3회째의 주사에서 각각 노광 대상 개소(SA1, SA2)를 통과할 때, 3회째의 미달 다중 노광 동작(ME3)이 실행된다.
합계 3회에 걸쳐서 미달 다중 노광 동작(ME1, ME2, ME3)이 실행되면, 노광 대상 개소(SA1, SA2)에 대한 적산 광량이 포토레지스트의 역치를 초과한다. 그 결과, 포토레지스트에 패턴이 형성된다. 포토레지스트가 네거티브(Negative)이기 때문에, 자외선 조사 개소가 경화한다.
조도(I1), 원샷 노광 시간(t), 원샷 횟수(여기에서는 '4회')는, 미달 다중 노광 동작(ME1, ME2, ME3)에 의해 적산 광량이 포토레지스트의 역치를 초과하도록 정해져 있다. 본 실시 형태에서 사용되고 있는 포토레지스트는, 컨택트 노광 장치, 프록시미티(Proximity) 노광 장치 등에 사용되는 것을 전제로 한 감도 특성을 가지는 이른바 범용 포토레지스트이며, 패턴 형성에 필요한 노광 에너지(적산 광량)는 300~600mJ/cm2이다. 이 포토레지스트는, 마스크리스 노광 장치를 대상으로서 사용되는 고감도 포토레지스트에 비교해, 감도가 낮다(역치가 높다).
도 2에서는, 컨택트 노광 장치 혹은 프록시미티 노광 장치 등을 사용하는 경우, 포토레지스트의 역치를 초과하는데 필요한 적산 광량의 연속 조사 동작(CE0)을 점선으로 나타내고 있다. 3회에 걸쳐 실행되는 미달 다중 노광 동작(ME1, ME2, ME3)의 적산 광량은, 점선으로 나타낸 연속 조사 동작(CE0)의 적산 광량과 대략 동일하다. 컨택트 노광 장치 혹은 프록시미티 노광 장치에서 연속적인 노광에 의해 연속 조사 동작(CE0)에 의한 감광 완료에 도달하는 시간은 대략 수 초이다.
도 2에는, 노광 장치(100)에 있어서, 한번의 주사에서 포토레지스트의 역치를 초과하는 다중 노광 동작(ME0)도 함께 도시하고 있다. 미달 다중 노광 동작의 조도(I1)는, 다중 노광 동작(ME0)의 조도와 동일하지만, 미달 다중 노광 동작의 원샷 노광 시간(t)은, 다중 노광 동작(ME0)의 원샷 노광 시간(t0) 보다 짧다. 덧붙여, 원샷 노광 시간(t)을 짧게 하는 구성으로는, 마이크로미러 ON 시간을 조정해도 무방하고, 혹은, 주사 속도를 높여서 원샷 노광 시간(t)을 짧게 하도록 해도 무방하다.
노광 에리어(EA1, EA2)의 주사 속도는, 왕로(往路) 복로(復路) 모두 일정하며, 부주사방향(Y)에 따른 노광 스테이지(18)의 이동도 일정 속도로 이동한다. 이 때문에, 1회째의 미달 다중 노광 동작(ME1)으로부터 2회째의 미달 다중 노광 동작(ME2)까지의 인터벌(T1)과, 2회째의 미달 다중 노광 동작(ME2)으로부터 3회째의 미달 다중 노광 동작(ME3)까지의 인터벌(T2)은, 동일하다. 인터벌(T1, T2)은, 원샷 노광 시간(t)(수 밀리초), 노광 피치에 따른 시간 간격(PT)(수 밀리초)와 비교해 길다(수 초 ~수십 초).
노광 대상 개소(SA1, SA2)는, 기판(W)의 임의 개소로서 설정되어 있으므로, 주사 밴드(SB1 및 SB2)와 주사 밴드(SB3 및 SB4) 중 어느 하나의 노광 대상 개소에서도, 원샷 노광 시간(t), 조도(I1), 원샷 노광 횟수(4회), 노광 피치에 따른 시간 간격(PT)이 동일하고, 동일 패턴, 동일 DMD 동작(마이크로미러 작동 순서가 동일)에 의한 미달 다중 노광 동작이, 동일한 인터벌로 3회 실시된다. 이러한 다중 주사에 의한 동일 개소에 대한 동일한 미달 다중 노광 동작을 반복함으로써, 양호한 패턴을 형성할 수 있다.
도 4는, 현상한 비아부 부근의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
비아부(VP1, VP2)는, 자외선이 조사되지 않고, 현상 시에 용해 제거된 부분이다. 비아부(VP1, VP2) 주위의 포토레지스트(FR)는, 자외선이 조사되어 불용화(不溶化), 경화(硬化)하고 있다. 도 4(A)에 도시한 비아부(VP1)는, 도 2의 다중 노광 동작(ME0)에 의해 형성된 비아부이며, 도 4(B)에 도시한 비아부(VP2)는, 미달 다중 노광 동작(ME1~ME3)에 의해 형성된 비아부이다.
도 4(A)에 도시한 것처럼, 1회의 다중 노광 동작으로 비아부(VP1)를 형성한 경우, 심도(深度)를 증가할 때 마다 광중합 반응의 범위가 확산되는 것 등에 기인하여, 비아 벽면이 테이퍼상(taper shape)으로 형성되고 있다. 또한, 저감도 특성을 갖는 포토레지스트(FR)에 비해 비교적 높은 조도(I1)에 의한 원샷 노광을 실시하기 때문에, 표면 경화가 불충분함에 따른 광택, 발색(發色)의 불량이 생기고, 표면부 만 노광 과다가 되어 크랙 발생 등이 생긴다.
한편, 도 4(B)에 도시한 것처럼, 미달 다중 노광 동작(ME1~ME3)에 의해 형성되는 비아부(VP2)는, 광중합 반응이 단계적으로 복수회(3회)에 걸쳐 생겨서, 1회의 미달 다중 노광 동작에 의한 광중합 반응의 확산이 억제된다. 그 결과, 비아 벽면은 테이퍼상(taper shape)이 되지 않고 수직 벽면이 된다. 또한, 원샷 노광 시간이 짧기 때문에, 한 번의 미달 다중 노광 동작에 의한 적산 광량은 억제되므로, 레지스트 표면 외관이나 패턴 형상의 불량 등이 발생하지 않는다.
게다가, 단계적으로 광중합 반응이 생긴 이력(履歷)으로서, 포토레지스트 단면에는, 횡방향(표면 방향)을 따라 줄무늬(M)가 형성되고 있다. 이러한 줄무늬(M)가 기판 전체에 균일하게 생기기 때문에, 순환적인 왕복 주사 방식을 채용하여, 미달 다중 노광 동작을 실시하는 시간 간격을 일정하게 하고 있다.
도 5는, 다중 노광 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
노광 장치(100)는, CAD/CAM 데이터와 함께 노광 데이터 등의 노광 설정 정보를 컨트롤러(30)에 로드하고, 계속해서, 반송 장치(도 1에서는 도시하지 않음)가 기판을 노광 스테이지(18)에 적재한다(S101, S102). 조도 조정 후에, 노광 장치(100)에 의해, 얼라이먼트 마크(alignment mark) 위치의 계측이 실시되어, 기판(W)의 위치, 왜곡이 계측된다(S103, S104). 그리고, 컨트롤러(30)는, 얼라이먼트 마크 정보에 근거하여, 노광 데이터를 보정하고(S105), 스테이지 구동부(29)에 대한 구동 제어에 의해 다중 주사를 실행하고, DMD 구동 회로(24)의 제어에 의해 미달 다중 노광 동작을 반복한다(S106). 기판(W) 전체의 묘화가 종료되면, 다음 기판으로 교환(交換)한다(S107).
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 노광 장치(100)에 있어서, 조도(I1), 원샷 노광 시간(t), 원샷 횟수(4회), 패턴 광이 동일한 미달 다중 노광 동작(ME1, ME2, ME3)을, 3회의 주사에 걸쳐 간헐적으로 실행하고, 또, 동일 개소에 대해서 동일한 인터벌로 실시한다.
컨택트 노광 장치를 전제로 한 저감도의 포토레지스트에 대응한 다중 노광 동작을 실시함으로써, 저감도의 포토레지스트에 대해서도 패턴을 양호하게 형성할 수 있다. 또, 주사 속도를 높여서 다중 주사를 실시함으로써, 동일 개소에 대해 복수회 노광 동작을 실시해도, 처리량 저하를 억제할 수 있다.
노광 에리어를 인접한 주사 밴드를 따라 왕복 이동시키는 구성의 대신에, 동일 주사 밴드를 왕복 주사시켜도 무방하다. 이 경우, 복로(復路)에서는 노광 동작을 실시하지 않음으로써, 동일 인터벌에 의한 미달 다중 노광 동작을 실시할 수 있다.
원샷 노광 시간, 노광 횟수, 조도, 미달 다중 노광 동작의 횟수 등은 포토레지스트의 감도 특성 등에 따라 적당히 결정하면 무방하다. 또한, 포지형(Positive type)의 포토레지스트도 적용할 수 있다.
다음으로, 도 6을 이용하여, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태에서는, 원샷 노광 시의 조도가 억제된다.
도 6은, 제2 실시 형태에서의 다중 노광 동작의 타이밍 차트를 도시한 도면이다.
미달 다중 노광 동작(ME1'~ ME3') 각각의 원샷 노광 횟수는 제1 실시 형태와 동일한 횟수(4회)이지만, 제1 실시 형태의 조도(I1) 보다 낮은 조도(I2)로 노광이 실시된다. 조도(I2)는, 컨택트 노광 장치, 프록시미티 노광 장치 등에 설정되는 조도에 상당하고 있다. 한편, 원샷 노광 시간(t')은, 제1 실시 형태와 비교해 길다. 미달 다중 노광 동작(ME1'~ ME3')이 실시되는 인터벌(T1', T2')은 동일하다. 이와 같이, 1회 노광 시의 조도를 억제하는 것에 의해서도, 포토레지스트에 대해 단계적인 광중합 반응을 발생시킬 수 있다.
제1, 제2의 실시 형태에서는, 미달 다중 노광 동작의 횟수는, 적산 노광량이 포토레지스트의 노광 감도, 즉, 패턴이 나타나는데 필요한 노광량을 초과하도록 정해져 있다. 그렇지만, 네거형 포토레지스트의 경우, 단지 노광 감도를 초과하는 것 뿐만 아니라, 레지스트가 충분히 경화하는데 필요한 적산 노광량을 부여하는 다중 노광 동작이 요구되는 경우도 있다. 이 경우, 미달 다중 노광 동작의 횟수를, 역치를 웃도는 값에 근거해 보다 많은 횟수로 설정해도 무방하다. 게다가, 1회의 다중 노광 동작에서 노광 감도를 초과하는 경우에도, 동일 개소에 대한 복수회의 주사에 의해 다중 노광 동작을 반복해 실시하도록 구성함으로써, 레지스트의 충분한 경화를 도모할 수 있다.
10: 노광 헤드
19: 노광 스테이지 구동 기구(주사부)
22: DMD(광변조소자 어레이)
30: 컨트롤러(노광 제어부, 주사부)
100: 노광 장치

Claims (12)

  1. 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이와,
    포토레지스트층을 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 상기 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주(主)주사방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
    상기 광변조소자 어레이 및 상기 주사부를 제어하여, 상기 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 제어부
    를 갖추고,
    상기 노광 제어부가,
    한번의 주사에서 적산(積算) 노광량이 상기 포토레지스트층의 포토레지스트의 노광 감도를 초과하지 않는 미달 다중 노광을, 소정의 시간 간격을 두고 복수회 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일한 패턴으로, 미달 다중 노광을 복수회 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일 방향으로 주사시켜, 미달 다중 노광을 복수회 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 동일한 동작 제어 절차로 복수의 광변조소자를 변조하도록 상기 광변조소자 어레이를 제어하여, 각 주사의 미달 다중 노광을 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 광변조소자 어레이를 갖추고,
    상기 주사부가,
    각 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 왕로(往路)와 복로(復路)에서 상이한 주사 밴드를 통과시키는 왕복(往復) 주사를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 미달 다중 노광의 1회 노광 시간 또는 주사 속도를 조정하여, 미달 다중 노광을, 상기 포토레지스트의 노광 감도를 초과하는 횟수 만큼 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 미달 다중 노광의 1회 노광 시의 조도를 조정하여, 미달 다중 노광을, 상기 포토레지스트의 노광 감도를 초과하는 횟수 만큼 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이와,
    포토레지스트층을 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 상기 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주주사방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
    상기 광변조소자 어레이 및 상기 주사부를 제어하여, 상기 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 제어부
    를 갖추고,
    상기 노광 제어부가,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 복수회의 주사에 의해 다중 노광을 복수회 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 포토레지스트층을 표면에 형성한 노광 대상물에 대해, 복수의 광변조소자를 2차원 배열시킨 광변조소자 어레이의 노광 에리어를, 주주사방향에 따라 상대 이동시키고,
    상기 광변조소자 어레이 및 주사부를 제어하여, 상기 노광 대상물에 대하여 주주사방향에 소정의 노광 피치로 다중 노광하는 노광 방법에 있어서,
    소정의 노광 대상 개소에 대해, 한번의 주사에 의한 다중 노광을, 소정 시간 간격을 두고 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    한번의 주사에서 적산 노광량이 상기 포토레지스트층의 포토레지스트의 노광 감도를 초과하지 않는 미달 다중 노광을, 소정의 시간 간격을 두고 복수회 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 기재된 노광 방법에 의해, 표면 상의 포토레지스트층에 패턴이 형성된 기판에 있어서,
    상기 포토레지스트층이, 그 단면에 있어서, 표면에 따른 방향으로 줄무늬(stripe pattern)를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 포토레지스트층의 포토레지스트의 노광 감도에 따른 필요 노광 에너지양이, 300mJ/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 기판.
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