TWI833033B - 曝光裝置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

提供一種可均勻地分散曝光點之嶄新多重曝光。

在曝光裝置10中，進行由依據下述公式(1)之上述節距間隔P所做之多重曝光動作。藉設定單位曝光區域內中之基準曝光點之位置，在複數曝光點線條之間，依序移動曝光點，藉此，同時分散曝光點在主掃瞄方向X與副掃瞄方向Y。然而，將既定之節距間隔當作P，將光調變元件之單位曝光區域當作C，使m為2以上之整數，使n為任意之整數，使u為小於m之整數，使a為小於C之值時，P=(n+u/m)C+a

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，且特別有關於一種多重曝光。

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。

在微米等級之圖案解析度中，必須以微鏡等之投影尺寸（單元尺寸）以下，形成圖案，所以，進行一邊疊加曝光區域，一邊重複曝光之多重曝光（例如參照專利文獻1、2）。在此，配置光調變元件陣列或基板搭載桌台，使得不使曝光動作之節距間隔為單元尺寸之整數倍地，曝光區相對於主掃瞄方向而言微小傾斜。

當將多重曝光中之節距間隔當作P，將微鏡之單位曝光區域（一個鏡像之區）之尺寸當作C時，遵從節距間隔P＝A＋a（A係任意之整數、C＞a），進行多重曝光。藉此，多數曝光點（拍攝中心位置），係二維性地分散到單位曝光區域（一個鏡像之區）（參照專利文獻3）。 [專利文獻]

［專利文獻1］日本專利第4203649號公報 ［專利文獻2］日本特表2004－514280號公報 ［專利文獻3］日本專利第4728536號公報

近年來，光阻劑之更加高感度化，又，隨著光源輸出之增大、光學系之性能提高、及通過量提高等，而對於單位曝光區域所進行之拍攝數，有減少之傾向。因此，單位曝光區域內中之曝光點係不分散，而成為不均勻，有圖案線寬度或輪廓無法達到期望精度之虞。

因此，尋求一種可均勻地分散曝光點之嶄新之多重曝光。

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；掃瞄部，使相對於主掃瞄方向而言，以既定之傾斜角度傾斜之該光調變元件陣列的曝光區，相對於被描繪體而言，在主掃瞄方向上相對移動；以及曝光控制部，以既定之節距間隔，調變該複數光調變元件，進行多重曝光動作。

在本發明中，該曝光控制部係在既定之單位曝光區域中，於沿著該傾斜角度之複數曝光點線條之間，在每個曝光動作時，切換決定曝光點之曝光點線條。「既定單位曝光區域」，係表示自基板上觀看時，具有相當於一個光調變元件的投影區域之尺寸之區域。又，「曝光點線條」，係表示當以既定之節距間隔，進行多重曝光動作後，自基板上觀看時，沿著傾斜角度方向以連結曝光點之線條，彼此平行之複數曝光點線條，係在基板上被界定。曝光控制部係在每個曝光動作時，切換曝光點線條，藉此，曝光點係切換到處於順序不同之曝光點線條上之曝光點。

曝光控制部係在鄰接並列之複數曝光點線條之間，可依序切換曝光點線條。又，曝光控制部係可使在下一曝光動作時，曝光點移動到該既定之單位曝光區域內之曝光點線條，切換為在下一曝光動作時，曝光點自該既定之單位曝光區域離開之曝光點線條。

曝光控制部係可以以各曝光點線條之曝光點間隔成為相等之節距間隔，進行多重曝光動作。或者，曝光控制部係也可以以鄰接之曝光點線條之沿著主掃瞄方向之曝光點位置偏移之節距間隔，進行多重曝光動作。例如曝光控制部係在該既定之單位曝光區域內，於第2k-1(k=1、2…)個之曝光點線條與第2k個之曝光點線條之間，交替地切換曝光點線條。

另外，曝光控制部係可以以鄰接之曝光點線條之沿著主掃瞄方向之曝光點位置相同之節距間隔，進行多重曝光動作。例如曝光控制部係在該既定之單位曝光區域內，於第3k-2(k=1、2…)個之曝光點線條、第3k-1個之曝光點線條與第3k個之曝光點線條之間，依序切換曝光點線條。

上述多重曝光動作之節距間隔，係例如當將節距間隔當作P，將光調變元件之單位曝光區域當作C，將m當作2以上之整數，將n當作任意之整數，將u當做小於m之整數，將a當作小於C之值時，可以以下之公式表示 P=(n+u/m)C+a。

本發明之做為一態樣之曝光方法，配置二維排列複數光調變元件之光調變元件陣列，與使該光調變元件陣列的曝光區，相對於主掃瞄方向而言，以既定之傾斜角度傾斜，以使該曝光區對於被描繪體，在主掃瞄方向上相對移動之掃瞄部，以既定之節距間隔，調變該複數光調變元件，進行多重曝光動作，其特徵在於：在既定之單位曝光區域中，於沿著該傾斜角度之複數曝光點線條之間，在每個曝光動作時，切換決定曝光點之曝光點線條。

當依據本發明時，在曝光裝置中，可形成高解析之圖案。

以下，參照圖面以說明本發明之實施形態。

圖1係做為第1實施形態之曝光裝置之方塊圖。圖2係表示相對於桌台之曝光頭之配置之圖。

曝光裝置10係照射光，往塗佈或黏貼有光阻劑等之感光材料之基板（曝光對象）W，藉此，形成圖案之無遮罩曝光裝置，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。

在曝光裝置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）。如圖2所示，複數曝光頭18係沿著副掃瞄方向Y，成交錯排列。光源20係由例如放電燈（未圖示）所構成，被光源驅動部21所驅動。

當以向量數據等所構成之CAD／CAM數據，往曝光裝置10輸入時，向量數據係被傳送到柵格轉換電路26，向量數據被轉換為柵格數據。所生成之柵格數據，係暫時性地記憶於緩衝記憶體（未圖示）後，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，各反射鏡係被控制姿勢，藉此，對應圖案之光，係透過投影光學系25以投影（成像）到基板W的表面。藉此，圖案像係被形成於基板W。

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，依據自位置檢出部27所送出之桌台位置資訊，輸出控制訊號往桌台驅動機構15、及DMD驅動電路24。

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）EA，係伴隨著基板W之移動，沿著主掃瞄方向X，在基板W上相對移動。如圖2所示，複數曝光頭18，係沿著其副掃瞄方向Y之排列方向，不與副掃瞄方向Y一致，僅傾斜既定角度α。因此，當桌台12在箭頭A所示之方向上移動時，曝光區EA係成為相對於主掃瞄方向X而言，傾斜既定角度α之區域，在傾斜之狀態下，在主掃瞄方向X上相對移動。而且，在圖2中，係誇張描繪傾斜角度α。

控制器30係執行多重曝光，亦即，執行在重疊於先前曝光區的局部區域之位置，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進行，使DMD22的各微鏡對應曝光區之相對位置（桌台位置）以調變，藉此，必須描繪在曝光區之位置之圖案之光係被依序投影。藉複數曝光頭18描繪基板W全體，藉此，在基板W全體形成圖案。而且，桌台12係也可以取代連續性移動，而為間歇移動。

如上所述，曝光區EA係相對於主掃瞄方向X而言傾斜，所以，使各微鏡以既定之節距間隔調變後之曝光中心點（拍攝中心位置，以下，稱做曝光點），係當視基板為基準時，位於沿著其傾斜角度之線條上。在本實施形態中，係一邊選擇性地切換這種線條（以下，稱做曝光點線條），一邊進行多重曝光動作。以下，針對此做詳述。

圖3係局部性表示被投影於基板W上之圖案之圖。主掃瞄方向X及副掃瞄方向Y，係界定基板W上中之描繪座標系。

DMD22的由一個微鏡所做之圖案，係遵照正方形微鏡，成為寬度C之方形圖案。例如C係成為10μm以下。在必須疊加曝光之多重曝光動作中，曝光動作係以非C之整數倍之節距間隔，被重複。

當將形成圖案S1之曝光點N1當作曝光開始點時，下一曝光點N2，係僅以相對於曝光區EA之主掃瞄方向X之傾斜角度α，往副掃瞄方向Y移位到上方。在圖3中，係表示接連被曝光之圖案Sl與圖案S2。DMD22係微鏡沿著對應副掃瞄方向Y之縱向、及對應主掃瞄方向X之橫向，既定數量並列（例如3840×2160）構造，圖案S1,S2係藉在沿著主掃瞄方向X之橫向上並列之微鏡，而被曝光。當以一定節距間隔，重複進行曝光動作時，之後之曝光點，係被定位於自曝光點N1，沿著傾斜角度α延伸之曝光點線條L1上之位置。

另外，因為在DMD22之橫向，並列有多數微鏡，所以，在比曝光開始點還要靠近主掃瞄方向X的相反側（－X方向），也可形成下一圖案。在圖3中，係表示成為曝光開始點之曝光點N3之圖案S3，與下一曝光點N4之圖案S4。圖案S4之曝光點N4，係位於與自曝光點N3，沿著傾斜角度α延伸之曝光點線條L2不同之曝光點線條L3上。

而且，當將相當於一個微鏡之投影區域之大小之基板上之區域，當作單位曝光區域時，為了使曝光之圖案解析度，為單位曝光區域之尺寸以下，必須以單位曝光區域以下之節距多重曝光，以分散曝光點，但是，某單位曝光區域內中之最初之曝光點（以下，基準曝光點），並不必定侷限於位於單位曝光區域的端部，而可任意設定其位置。

例如也可以取代如先前所示，基準曝光點N5係成為正方形區域端點之單位曝光區域El地，定義將正方形區域的中間點當作基準曝光點N6之單位曝光區域E2。如此一來，藉調整曝光節距，可決定基準曝光點N6之下一曝光點，不在自基準曝光點N6往傾斜角度α之方向延伸之曝光點線條L4，而在與其平行，且曝光點集中於單位曝光區域E2內之曝光點線條L5。

在曝光區EA相對移動期間，如果位於單位曝光區域內之曝光點（拍攝中心位置），係在各曝光時點，處於任一曝光點線條時，可一邊依序改變曝光點線條，一邊重複曝光動作。其係與節距間隔為一定之主掃瞄方向X不同，可使副掃瞄方向Y之鄰接之曝光點間隔較窄。

在本實施形態中，曝光動作之節距間隔，係藉以下之公式定義。然而，將節距間隔當作P，將光調變元件之單位曝光區域之尺寸（寬度）當作C，使m為2以上之整數，使n為任意之整數，使u為小於m之整數。又，a係表示小於C之值。 P＝（n＋u／m）C＋a…（1）

圖4係表示使用複數曝光點線條之多重曝光動作一例之圖。

在此，將使單位曝光區域E的端邊，在主掃瞄方向X上兩等分後之中間點，當作基準曝光點N1。而且，以節距間隔P進行曝光動作，使得在鄰接之兩條曝光點線條之間，曝光點交替地過渡。具體說來，在公式（1）中，係被決定為m＝2、u＝l。

當在基準曝光點N1進行曝光動作（參照圖4（A）），以僅前進節距間隔P時，在自基準曝光點N1，於主掃瞄方向X的相反側，離開單位曝光區域E的端邊僅距離a之位置，設定新的曝光點N2。在不位於曝光點N1之曝光點線條L1上之曝光點N2，進行下一曝光動作。在曝光點線條L1上，不調變微鏡地不曝光（參照圖4（B））。

當僅更加前進節距距離間隔P時，在處於曝光點線條L11上之曝光點N3中，進行曝光動作（參照圖4（C））。在每次前進節距間隔P時，重複此情事，藉此，在曝光點線條L1與L2之間，交替地過渡曝光點。在圖4（D）中，係表示按時間順序地依序決定曝光點N1～N9。

曝光點線條L1中之曝光點N5，係位於單位曝光區域E的端，曝光點線條L1上之下一曝光點，係脫離單位曝光區域E。與此同時地，曝光點N7係分佈於單位曝光區域E的另一端。而且，在其後之曝光動作中，自曝光點N7延伸之曝光點線條L3，係與曝光點線條L1替換，在曝光點線條L2與曝光點線條L3之間，進行曝光點交替地移動之曝光動作。各曝光點線條上之曝光點，係以距離間隔2a進行曝光動作，所以，在主掃瞄方向X上，僅以距離間隔2a彼此遠離。

如此一來，在單位曝光區域E內，從下開始，於第2k－1個（k係1以上之整數）之曝光點線條與第2k個之曝光點線條之間，一邊交替地切換曝光點線條，一邊進行曝光動作，結果，在鄰接之曝光點線條，沿著主掃瞄方向X之曝光點位置係彼此偏移，又，沿著副掃瞄方向Y，可進行曝光點分佈於較多位置之多重曝光動作。因此，成為可一邊抑制單位曝光區域E內之曝光次數（曝光點分佈數），一邊形成均勻地分散曝光量之圖案。

圖5係表示使用複數曝光點線條之多重曝光動作之另一例之圖。

在此，將使單位曝光區域E的端邊，在主掃瞄方向X上三等分後之一個分割點，當作基準曝光點N1。而且，在鄰接並列之三個曝光點線條之間，以曝光點交替地過渡之節距間隔P，進行曝光動作。具體說來，係對於公式（1），決定為m＝3、u＝1。

在基準曝光點N1中，進行曝光動作（參照圖5（A）），當僅前進節距間隔P時，在自三等分另一個單位曝光區域E的端邊後之分割位置，於主掃瞄方向X上，僅分離距離a之位置，曝光點N2係被設定於單位曝光區域E內。在此曝光點N2，進行下一曝光動作（參照圖5（B））。曝光點N2係不位於曝光點N1之曝光點線條L1上地，在曝光點線條L1上，不進行曝光動作。

當更加僅前進節距間隔P時，於自單位曝光區域E的端，在主掃瞄方向X上，僅分離距離a之位置，設定曝光點N3。在此曝光點N3中，進行曝光動作（參照圖5（C））。在曝光點線條L1及曝光點線條L2，不進行曝光動作。在曝光點線條L1～L3之間，重複移動曝光點往這種順序不同之曝光點線條之曝光動作。在圖5（D）中，係表示按時間順序地依序被決定之曝光點N1～N9。

曝光點線條L1中之曝光點N5，係位於單位曝光區域E的端，曝光點線條L1上之下一曝光點，係脫離單位曝光區域E。另外，當僅前進兩節距間隔P後，曝光點N8係分佈於單位曝光區域E的另一邊之端。在其後之曝光動作中，自曝光點N8延伸之曝光點線條L4，係與曝光點線條L1替換，在曝光點線條L2～曝光點線條L3之間，進行曝光點依序過渡之曝光動作。位於沿著各曝光點線條上之位置之曝光點，皆係僅分離距離間隔3a而為相同。

如此一來，在單位曝光區域E內，第3k－2個之曝光點線條、第3k－1個之曝光點線條與第3k個之曝光點線條之間，進行依序切換曝光點線條之曝光動作，結果，成為沿著副掃瞄方向Y，曝光點分佈於較多之位置，可進行曝光量無偏差之多重曝光動作。

圖6係表示圖5所示之多重曝光動作之變形例之圖。

在此，於公式（1）中，以決定為m＝3、u＝2之節距間隔P，進行曝光動作。如圖5（A）所示，基準曝光點N1係位於三等分單位曝光區域E的端邊後之主掃瞄方向X側。而且，在僅前進節距間隔P時，曝光點N2及曝光點N3係被設定於單位曝光區域E內。在此，也可獲得與圖5相同之曝光點分佈。u係當存在有三個以上之曝光點線條時，表示基準曝光點之位置。

如此一來，當依據本實施形態時，在曝光裝置10中，係進行由依據上述公式（1）之上述節距間隔P所做之多重曝光動作。藉設定單位曝光區域內中之基準曝光點之位置，在複數曝光點線條之間，依序移動曝光點，藉此，成為可分散曝光點到主掃瞄方向X與副掃瞄方向Y。

上述之所謂基準曝光點，係可以設定不同之基準曝光點，也可以在四個以上之鄰接並列之曝光點線條之間，過渡曝光點。而且，也可以在不鄰接之曝光點線條間，過渡曝光點。

曝光裝置10係可為由單一曝光頭所做之構造，又，也可以藉控制器30以外之控制構造，進行多重曝光動作。也可以藉微鏡以外之光調變元件，形成圖案。

10:曝光裝置 22:DMD（光調變元件陣列） 30:控制器（曝光控制部）

〔圖1〕係本實施形態之曝光裝置之方塊圖。 〔圖2〕係表示對於桌台之曝光頭之配置之圖。 〔圖3〕係局部性表示被描繪於基板W上之圖案之圖。 〔圖4〕係表示使用複數曝光點線條之多重曝光動作一例之圖。 〔圖5〕係表示使用複數曝光點線條多重曝光動作之另一例之圖。 〔圖6〕係表示圖5所示之多量曝光動作之變形例之圖。

E:單位曝光區域

L1,L2:曝光點線條

N1~N9:曝光點

P:節距間隔

2a:距離間隔

Claims (9)

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；掃瞄部，使相對於主掃瞄方向而言，以既定傾斜角度傾斜之該光調變元件陣列的曝光區，相對於被描繪體而言，在主掃瞄方向上相對移動；以及曝光控制部，以既定節距間隔調變該複數光調變元件，進行多重曝光動作，該曝光控制部係在既定之單位曝光區域中，於沿著該傾斜角度之複數曝光點線條之間，在每個曝光動作，切換決定曝光點之曝光點線條，其中當將該既定之節距間隔當作P，將光調變元件之單位曝光區域當作C，使m為2以上之整數，使n為任意之整數，使u為小於m之整數，使a為小於C之值時，P係表示為以下之公式P=(n+u/m)C+a。
2. 如請求項1之曝光裝置，其中該曝光控制部係在鄰接並列之複數曝光點線條之間，依序切換曝光點線條。
3. 如請求項2之曝光裝置，其中該曝光控制部，係使在下一曝光動作時，曝光點移動到該既定之單位曝光區域內之曝光點線條，切換為在下一曝光動作時，曝光點自該既定之單位曝光區域離開之曝光點線條。
4. 如請求項3之曝光裝置，其中該曝光控制部，係以各曝光點線條之曝光點間隔成為相等之節距間隔，進行多重曝光動作。
5. 如請求項4之曝光裝置，其中該曝光控制部，係以鄰接之曝光點線條之沿著主掃瞄方向之曝光點位置係偏移之節距間隔，進行多重曝光動作。
6. 如請求項5之曝光裝置，其中該曝光控制部係在該既定之單位曝光區域內，於第2k-1(k=1、2…)個之曝光點線條與第2k個之曝光點線 條之間，交替地切換曝光點線條。
7. 如請求項4之曝光裝置，其中該曝光控制部，係鄰接之曝光點線條之沿著主掃瞄方向之曝光點位置，以相同之節距間隔，進行多重曝光動作。
8. 如請求項7之曝光裝置，其中該曝光控制部，係在該既定之單位曝光區域內，於第3k-2(k=1、2…)個之曝光點線條、第3k-1個之曝光點線條與第3k個之曝光點線條之間，依序切換曝光點線條。
9. 一種曝光方法，配置二維排列複數光調變元件之光調變元件陣列，與使該光調變元件陣列的曝光區，相對於主掃瞄方向而言，以既定之傾斜角度傾斜，以使該曝光區對於被描繪體，在主掃瞄方向上相對移動之掃瞄部，以既定之節距間隔，調變該複數光調變元件，進行多重曝光動作，其特徵在於：在既定之單位曝光區域中，於沿著該傾斜角度之複數曝光點線條之間，在每個曝光動作時，切換決定曝光點之曝光點線條，其中當將該既定之節距間隔當作P，將光調變元件之單位曝光區域當作C，使m為2以上之整數，使n為任意之整數，使u為小於m之整數，使a為小於C之值時，P係表示為以下之公式P=(n+u/m)C+a。

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