TW202137039A - 曝光裝置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

在曝光裝置中，平滑地形成圖案傾斜線。 在曝光裝置10中，向量數據處理電路40係使輪廓線BD0的向量數據，轉換為往±X方向（輪廓線外側、及／或輪廓線內側方向）移位後之輪廓線校正向量數據BD＋，交替地使用原來之輪廓線向量數據BD0與輪廓線校正向量數據BD＋，以進行多重曝光動作。

Description

曝光裝置及曝光方法

本發明係關於一種使用光調變元件陣列，以形成圖案之曝光裝置，且特別有關於一種由向量數據轉換成柵格數據之數據轉換處理。

在無遮罩曝光裝置中，係一邊使搭載有基板之桌台，沿著掃瞄方向移動，一邊藉DMD（Digital Micro-mirror Device）等之光調變元件陣列，投影圖案光到基板。在此，控制成二維狀排列之光調變元件（微鏡等），使得對應在被搭載於桌台，形成有光阻劑層之基板上之投影區（曝光區）之位置，投影圖案光。

在曝光裝置中，當CAD／CAM數據等之向量數據（設計數據）被輸入時，係轉換為可適用於光調變元件陣列之柵格數據。柵格數據係表示各微鏡之曝光數據之點陣圖數據，微鏡之投影像係成為矩形。因此，當在圖案包含有傾斜線條時，係形成具有落差之階梯狀圖案。

為了減少此情事，係提案有一種對於表示傾斜線條之曝光數據，賦予多階段之濃度到各曝光區域，使傾斜線條平滑化之方法（參照專利文獻1）。在此，係對於圖案中心附近的曝光區域，賦予最大濃度，對於包含成為圖案邊界線之傾斜線條等之落差部分的曝光區域，賦予中間濃度。而且，使對於中間濃度之曝光區域之光強度，成為對於最大濃度之曝光區域之光強度之一半，藉此，形成更多階段之傾斜線條，以提高解析度。 ［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開2011－65223號公報

對於曝光數據，賦予多階段之濃度到各曝光區域之處理，係與先前者相比較下，必須增加數據量，而大規模化數據處理電路。又，另外伴隨著柵格數據之轉換處理（校正處理），所以，導致處理時間增加及通過量降低。

因此，被要求一種不使數據處理煩雜化地，平滑地形成圖案傾斜線之曝光裝置。

本發明之曝光裝置係包括：光調變元件陣列，二維排列複數光調變元件；柵格數據轉換處理部，轉換做為圖案數據之向量數據為柵格數據；以及向量數據校正處理部，使表示圖案輪廓線之向量數據，轉換為使圖案輪廓線沿著單向移位之校正向量數據（以下，稱做輪廓線校正向量數據）。

移位圖案輪廓線之方向，係可做種種設定，柵格數據轉換處理部係可往圖案輪廓線之輪廓尺寸、圖案尺寸等擴大之方向（外側）移位，或者，往其反方向（內側方向）移位。在基板上，當界定有主掃瞄方向、及副掃瞄方向時，柵格數據轉換處理部係可使圖案輪廓線，往二維座標系之單向移位。在此，所謂「沿著單向移位」，係指例如當在副掃瞄方向上移位時，係包含正負之兩方向。

在本發明之曝光裝置中，係依據未被移位校正之圖案輪廓線之數據（以下，稱做輪廓線向量數據），與被移位校正後之輪廓線校正向量數據，進行多重曝光。例如曝光裝置係可包括以既定之節距，執行多重曝光動作之曝光控制部。對應依據多重曝光後之累計曝光量之基板之感光材門檻值之邊緣部分，係遵從數據移位量，所以，成為可提高解析度。

向量數據校正處理部，係可以光調變元件之投影區尺寸以下之移位量，使輪廓線向量數據依序轉換為複數輪廓線校正向量數據。例如藉決定移位量，為對應主掃瞄方向之解析度（也包含表觀之解析度）之移位量，可使副掃瞄方向之解析度，藉向量數據之移位校正，而提高副掃瞄方向之解析度為與主掃瞄方向同等之解析度。

向量數據校正處理部係可以不同之移位量，依序轉換輪廓線向量數據為輪廓線校正向量數據。例如向量數據校正處理部，係可一邊周期性地改變移位量，一邊依序轉換輪廓線向量數據為輪廓線校正向量數據。

向量數據校正處理部係可使輪廓線向量數據，轉換為往單向（在此，稱做正側）移位之正側校正向量數據，或者，往單向之反方向（在此，稱做負側）移位之負側校正向量數據，又，可一邊依序往正側及負側移位，一邊轉換輪廓線向量數據。曝光裝置係依據輪廓線向量數據、正側校正向量數據、及負側校正向量數據，進行多重曝光。

本發明之另一態樣之曝光方法，係一種曝光方法，轉換做為圖案數據之向量數據，為對應光調變元件的投影區之柵格數據，依據柵格數據以進行多重曝光，其特徵在於：轉換表示圖案輪廓線之輪廓線向量數據，為使圖案輪廓線在單向上移位後之輪廓線校正向量數據，進行組合依據輪廓線向量數據之曝光，與依據輪廓線校正向量數據之曝光後之多重曝光。藉沿著主掃瞄方向之光調變元件之投影區尺寸以下之移位量，可轉換輪廓線向量數據，為輪廓線校正向量數據，或者，可轉換輪廓線向量數據，為在對應副掃瞄方向之方向上移位後之副掃瞄方向校正向量數據。 ［發明效果］

當依據本發明時，在曝光裝置中，係可平滑地形成圖案傾斜線。

以下，參照圖面，說明本發明之實施形態。

圖1係本實施形態之曝光裝置之方塊圖。

曝光裝置10係照射光往塗佈或黏貼有光阻劑等感光材料之基板（曝光對象）W，藉此，形成圖案之無遮罩曝光裝置，其被設置成搭載基板W之桌台12，可沿著主掃瞄方向移動。桌台驅動機構15係使桌台12沿著主掃瞄方向X、及副掃瞄方向Y移動。

曝光裝置10係包括DMD22、照明光學系23及投影光學系25，其設有投影圖案光之複數曝光頭18（在圖1中，係僅圖示一個曝光頭）。光源20係藉例如放電燈所構成，其被光源驅動部21所驅動。

做為圖案數據之CAD／CAM數據，係當作向量數據，以被輸入到曝光裝置10。在曝光裝置10的控制器30中，藉描繪座標系所表示之向量數據，係被轉換為曝光裝置10固有之曝光座標系，被傳送到向量數據處理電路（向量數據校正處理部）。曝光座標系係被界定為沿著曝光裝置之主掃瞄方向X及副掃瞄方向Y。

在向量數據處理電路40中，係對應既定之曝光範圍之（曝光座標系之）向量數據被抽出，被傳送到柵格數據轉換電路（柵格數據轉換處理部）26。又，如下所述，係對於一部份之向量數據，進行數據校正處理。

在柵格數據轉換電路26中，向量數據係被轉換為柵格數據，被記憶到對應一個微鏡的投影區域（單位曝光區域，也稱做細胞）之單元尺寸記憶體（未圖示），而且，被轉換為單元尺寸以下之區（以下，稱做副細胞）單位之點陣數據。遵照來自控制器30之控制訊號，既定位址之點陣數據係自柵格數據轉換電路26被讀出，當作曝光數據而被傳送到DMD驅動電路24。

DMD22係二維排列微小微鏡之光調變元件陣列，各微鏡係藉改變姿勢，選擇性地切換光之反射方向。藉DMD驅動電路24，各反射鏡之姿勢係被控制，藉此，對應圖案之光，係透過投影光學系25，被投影（成像）到基板W的表面。

桌台驅動機構15係遵照來自控制器30之控制訊號，移動桌台12。控制器（曝光控制部）30係控制曝光裝置10之動作，依據來自位置檢出部（未圖示）之桌台位置資訊，輸出控制訊號往桌台驅動機構15、DMD驅動電路24、及向量數據處理電路40等。在曝光動作中，桌台12係以一定速度移動，DMD22全體的投影區（以下，稱做曝光區），係伴隨著基板W之移動，沿著主掃瞄方向X，相對移動在基板W上。而且，桌台12也可以取代連續性移動，而為間歇移動。

控制器30係控制向量數據處理電路40、DMD驅動電路24等，執行多重曝光，亦即，執行在重疊於前一曝光區的一部份區域之位置，依序進行下一曝光之疊加曝光。曝光動作係遵照既定之節距間隔以被執行，藉使DMD22的各微鏡，對應曝光區之相對位置（桌台位置）以調變，必須描繪於曝光區之位置之圖案之光，係被依序投影。

由各曝光頭18所做之投影區，亦即，DMD22全體的投影區（以下，稱做曝光區）EA，係相對於主掃瞄方向X而言，成為僅傾斜微小角度之區域，在傾斜之狀態下，於主掃瞄方向X上相對移動。藉此，曝光點（曝光拍攝中心位置）係沿著副掃瞄方向Y，慢慢地移位。

多重曝光動作之節距間隔係被設定，使得偏離單位曝光區域之整數倍，又，沿著副掃瞄方向Y之移位量，也小於單位曝光區域。因此，在單位曝光區域內，於主掃瞄方向X及副掃瞄方向Y，皆分佈多數之曝光點，成為可形成由單位曝光區域以下之解析度所做之圖案。

而且，在本實施形態中，關於主掃瞄方向X，係藉調整多重曝光動作之節距間隔，以提高表觀之解析度，另外，關於副掃瞄方向Y，係藉向量數據之校正處理，提高表觀之解析度。以下，針對此做詳述。

圖2係表示對於一部份之圖案輪廓線之向量數據之校正處理之圖。在圖2中，係藉曝光座標系（X－Y）表示。

向量數據係由圖案數據（圖形數據）的輪廓線的起點、終點之二維座標所定義之向量數據，以描繪數據之表現單位界定（例如1μm）。在此，表示圖案的一部份輪廓線BD0之向量數據，係藉點P1～P4之位置座標表示。

如上所述，在柵格數據轉換電路26中，輪廓線BD0之向量數據，係被轉換為副細胞單位之做為點陣數據之柵格數據RD。柵格數據RD0係被表示為當作將使微鏡之單元尺寸C（單位曝光區域），沿著主掃瞄方向X及副掃瞄方向Y，做n分割（n係整數，在此，n＝16）之副細胞，做為單位以排列之點陣數據，在其輪廓部分T產生有階梯狀之落差。關於主掃瞄方向X，係藉調整曝光動作之節距間隔，實現1／2副細胞單位之解析度。

在多重曝光動作中，係依據必須形成於基板W上之圖案之向量數據，進行重複曝光，但是，在此，係使移位校正下之向量數據與原來之向量數據，依序傳送往柵格數據轉換電路26。亦即，在多重曝光動作之各曝光步驟，交替地使用以移位校正過之向量數據為基礎，所做成之曝光數據，與以未移位之向量數據為基礎，所做成之曝光數據以曝光。

在向量數據處理電路40中，首先，係不校正輪廓線BD0之向量數據地抽出（步驟l）。在下一曝光動作中，係在抽出處理向量數據後，對於輪廓線BD0之向量數據，進行座標轉換處理，轉換（校正）為沿著副掃瞄方向Y，僅移位既定之移位量ΔS後之輪廓線BD＋之向量數據（輪廓線校正向量數據）。

當使副單元尺寸以SC表示時，移位量ΔS係相當於沿著副掃瞄方向Y，1／2×SC之距離。如圖2所示，輪廓線BD＋係往輪廓線BD0之外側，亦即，自圖案邊界線條往圖案外部側平行移動後之線條，輪廓線BD0與輪廓線BD＋之距離間隔D，係小於單元尺寸C及副單元尺寸SC。輪廓線BD＋之向量數據，係藉位置座標P1’～P4’表示。輪廓線BD＋之向量數據係被轉換為柵格數據RD＋，所以，柵格數據RD＋的階梯狀輪廓線T＋，也全體性地往副掃瞄方向Y，僅移位副單元尺寸1／2×SC（步驟2）。

在多重曝光動作中，雖然在相同之曝光區域，遵照既定之曝光次數（例如數十次），進行曝光動作，但是，在此期間，係重複進行步驟1及步驟2。此處理係不僅對於圖2所示之輪廓線BD0之向量數據，而對於全部之向量數據進行。然而，也可以僅對於表示相對於曝光座標系X－Y而言，在X方向、Y方向上不平行之傾斜線．曲線之向量數據進行。

圖3係表示沿著副掃瞄方向Y之曝光量之圖。圖4係表示圖3之Y方向線條之位置之圖。然而，在圖4中，為了方便說明，而使副單元尺寸SC為單元尺寸C之四分割。

在圖3中，係表示沿著圖4的線條A－B之曝光量（尤其，在Y方向之位置（1）與位置（2）之間）之曝光量。被形成於基板W上之感光材料，係以門檻值以上之曝光量感光，門檻值以上之區域係做為圖案而出現。如上所述，DMD22的曝光區係相對於主掃瞄方向X而言，傾斜微小角度，在多重曝光動作之期間，曝光點係以單元尺寸以下之節距間隔，往副掃瞄方向Y移位。因此，當依據輪廓線BD0之向量數據進行曝光時，其曝光量M0係以圖3所示之線條表示，具有一定之傾斜，而往圖案外側減少。

另外，當進行依據輪廓線BD＋之向量數據之曝光時，其曝光量M＋係同樣地具有一定之傾斜，成為往圖案外側減少之線條，而成為相對於曝光量M0而言，在副掃瞄方向Y上，僅移位1／2×SC後之線條。結果，組合曝光量M0與曝光量M＋後之曝光量M，係成為在門檻值附近，傾斜為一定之線條，其傾斜係實質上等於曝光量M0及曝光量M＋之傾斜。

結果，沿著X方向之輪廓線（邊緣）EL，係不被形成於副細胞之端邊位置，而被形成於副細胞內部，實現由1／2×SC之解析度所做之圖案形成。沿著副掃瞄方向Y之曝光節距間隔係不變更地，在表觀上，成為副掃瞄方向Y之解析度係1／2×SC，其與主掃瞄方向X之表觀上之解析度相等。

圖5係表示經過曝光、顯影等之後工序，所得之圖案之圖。如圖5所示，圖案P的傾斜線條PL，係以副單元尺寸SC以下之解析度形成，成為落差被抑制後之線條。

如此一來，當依據本實施形態時，在曝光裝置10中，向量數據處理電路40係使輪廓線BD0之向量數據，轉換為往±Y方向（輪廓線外側、及／或輪廓線內側方向）移位後之輪廓線校正向量數據BD＋，交替地使用原來之輪廓線向量數據BD0與輪廓線校正向量數據BD＋，以做成曝光數據，進行多重曝光動作。

一般說來，形成之圖案之平滑度，係與副細胞單位之點陣數據之解析度，亦即，與單元尺寸記憶體之規模成比例。但是，藉上述之向量數據之校正，可一邊抑制單元尺寸記憶體之規模，一邊形成平滑之圖案。亦即，不複雜及大型化電路規模地，藉簡易之運算處理，可使圖案之傾斜線平滑。而且，使原來之輪廓線之向量數據之曝光次數，在多重曝光次數之一半以下，藉此，可使圖案之邊緣部分更加明確。

在本實施形態中，係使輪廓線之向量數據之移位量為一個，而與未校正之輪廓線之向量數據交替地利用，以進行多重曝光動作，但是，也可以以不同之移位量，做成複數移位校正向量數據，依序利用以進行多重曝光動作。又，也可以使輪廓線之向量數據，不往副掃瞄方向Y之正方向（＋Y）側移位，而往反（負）方向（－Y）移位。而且，也可以使一個輪廓線之向量數據，在正負兩方向上，移位校正。

圖6係表示以複數移位量，進行向量數據校正處理之變形例之圖。

在此，對於輪廓線BD0之向量數據，生成往＋Y方向僅移位1／2×SC（＝ΔS）後之輪廓線BD＋之向量數據、往＋Y方向也僅移位SC（＝Δ2S）後之輪廓線BD2＋之向量數據、及往－Y方向僅移位1／2×SC（＝ΔS）後之輪廓線BD－之向量數據。而且，依序重複使用輪廓線BD0、BD＋、BD2＋、BD－之向量數據，以進行多重曝光動作。藉此，可形成相當於細胞分割數1／64之平滑度之圖案。

又，也可以對於輪廓線BD0之向量數據，生成往＋Y方向僅移位1／2×SC（＝ΔS）後之輪廓線BD＋之向量數據、及往－Y方向僅移位1／2×SC（＝ΔS）後之輪廓線BD－之向量數據，一邊依序重複使用三個輪廓線之向量數據，一邊進行多重曝光動作。當依據這種多重曝光動作時，未校正之原來之輪廓線之向量數據，係成為被使用多重曝光次數之一半以下之曝光次數。

而且，當使用複數移位量時，也可以記憶表示移位量之參照表到記憶體等，控制器30係使用參照表以控制向量數據處理電路40，依序轉換輪廓線之向量數據。又，向量數據之轉換（校正）處理，也可以藉控制器30等之其他電路進行。關於副單元尺寸SC，係也可以配合單元尺寸記憶體之規模，以16分割以外之分割數，分割單元尺寸C。

在本實施形態中，係進行使輪廓線之向量數據，沿著副掃瞄方向Y移位之校正處理，但是，本發明並不侷限於此，也可以在向量數據之可表現之範圍內，沿著既定之單向移位。又，向量數據之校正處理之構造，也可以係以曝光裝置以外之運算處理部等進行。

10:曝光裝置 22:DMD（光調變元件陣列） 30:控制器 40:向量數據處理電路（向量數據校正處理部）

〔圖1〕係本實施形態之曝光裝置之方塊圖。 〔圖2〕係表示對於一部份圖案輪廓線之向量數據之校正處理之圖。 〔圖3〕係表示沿著副掃瞄方向Y之曝光量之圖。 〔圖4〕係表示圖3的Y方向線條之位置之圖。 〔圖5〕係表示經過曝光、顯影等之後工序，所得之圖案之圖。 〔圖6〕係表示向量數據之校正處理之變形例之圖。

Claims (10)

1. 一種曝光裝置，其包括： 光調變元件陣列，二維排列複數光調變元件； 柵格數據轉換處理部，使做為圖案數據之向量數據轉換為柵格數據；以及 向量數據校正處理部，使表示圖案輪廓線之向量數據，轉換為使圖案輪廓線沿著單向移位之輪廓線校正向量數據， 依據輪廓線向量數據與輪廓線校正向量數據，進行多重曝光。
2. 如請求項1之曝光裝置，其中該向量數據校正處理部係以不同之移位量，依序轉換輪廓線向量數據為輪廓線校正向量數據。
3. 如請求項2之曝光裝置，其中該向量數據校正處理部，係一邊周期性地改變移位量，一邊依序轉換輪廓線向量數據為輪廓線校正向量數據。
4. 如請求項3之曝光裝置，其中該向量數據校正處理部係使輪廓線向量數據，依序轉換為往單向之正側移位後之正側校正向量數據、及往該單向之負側移位後之負側校正向量數據， 依據輪廓線向量數據、正側校正向量數據及負側校正向量數據，進行多重曝光。
5. 如請求項4之曝光裝置，其中該向量數據校正處理部，係以光調變元件之投影區尺寸以下之移位量，依序轉換輪廓線向量數據為複數輪廓線校正向量數據。
6. 如請求項5之曝光裝置，其中該移位量係對應主掃瞄方向之解析度之移位量。
7. 如請求項1～6中任一項之曝光裝置，其中該向量數據校正處理部係使輪廓線向量數據，轉換為在對應副掃瞄方向之方向上移位後之副掃瞄方向校正向量數據。
8. 一種曝光方法，使做為圖案數據之向量數據，轉換為對應光調變元件的投影區之柵格數據， 依據柵格數據，進行多重曝光，其特徵在於： 使表示圖案輪廓線之輪廓線向量數據，轉換為使圖案輪廓線在單向上移位後之輪廓線校正向量數據， 進行組合依據輪廓線向量數據之曝光，與依據輪廓線校正向量數據之曝光後之多重曝光。
9. 如請求項8之曝光方法，其中藉沿著主掃瞄方向之光調變元件之投影區尺寸以下之移位量，轉換輪廓線向量數據為輪廓線校正向量數據。
10. 如請求項8或9之曝光方法，其中轉換輪廓線向量數據，為在對應副掃瞄方向之方向上移位後之副掃瞄方向校正向量數據。

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