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  • 特許-露光装置および露光方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-07
(45)【発行日】2024-02-16
(54)【発明の名称】露光装置および露光方法
(51)【国際特許分類】
   G03F 7/20 20060101AFI20240208BHJP
【FI】
G03F7/20 501
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2020055610
(22)【出願日】2020-03-26
(65)【公開番号】P2021157000
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2022-12-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000128496
【氏名又は名称】株式会社オーク製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100156199
【弁理士】
【氏名又は名称】神崎 真
(74)【代理人】
【識別番号】100090169
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100124497
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 洋樹
(72)【発明者】
【氏名】奥山 隆志
【審査官】藤本 加代子
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-081153(JP,A)
【文献】特開2001-042544(JP,A)
【文献】特開2009-290119(JP,A)
【文献】特開平07-240361(JP,A)
【文献】米国特許第06425669(US,B1)
【文献】米国特許出願公開第2002/0171047(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03F 7/20-7/24
G03F 9/00-9/02
G02B 6/35
G02B 26/00-26/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光変調素子を2次元配列させた光変調素子アレイと、
パターンデータであるベクタデータを、ラスタデータに変換するラスタデータ変換処理部と、
パターン輪郭線を表すベクタデータを、パターン輪郭線を一方向に沿ってシフトさせた輪郭線補正ベクタデータに変換するベクタデータ補正処理部とを備え、
輪郭線ベクタデータと、輪郭線補正ベクタデータとに基づいて、多重露光を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項2】
前記ベクタデータ補正処理部が、異なるシフト量で、輪郭線ベクタデータを輪郭線補正ベクタデータに順次変換することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
【請求項3】
前記ベクタデータ補正処理部が、輪郭線ベクタデータを、定められたシフト量で一方向の正側へシフトした第1正側補正ベクタデータと、上記シフト量とは異なるシフト量で一方向の正側へシフトした第2正側補正ベクタデータと、上記シフト量で一方向の負側へシフトした負側補正ベクタデータとに順次変換し、
輪郭線ベクタデータと、第1正側補正ベクタデータと、第2正側補正ベクタデータと、負側補正ベクタデータとに基づいて、多重露光を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。
【請求項4】
前記ベクタデータ補正処理部が、輪郭線ベクタデータを、一方向の正側へシフトした正側補正ベクタデータと、前記一方向の負側へシフトした負側補正ベクタデータとに順次変換し、
輪郭線ベクタデータと、正側補正ベクタデータと、負側補正ベクタデータとに基づいて、多重露光を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。
【請求項5】
前記ベクタデータ補正処理部が、光変調素子の投影エリアサイズ以下のシフト量で、輪郭線ベクタデータを、複数の輪郭線補正ベクタデータに順次変換することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の露光装置。
【請求項6】
前記シフト量が、主走査方向の分解能に応じたシフト量であることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
【請求項7】
前記ベクタデータ補正処理部が、輪郭線ベクタデータを、副走査方向に応じた方向にシフトした副走査方向補正ベクタデータに変換することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の露光装置。
【請求項8】
パターンデータであるベクタデータを、光変調素子の投影エリアに対応するラスタデータに変換し、
ラスタデータに基づいて多重露光を行う露光方法であって、
パターン輪郭線を表す輪郭線ベクタデータを、パターン輪郭線を一方向にシフトさせた輪郭線補正ベクタデータに変換し、
輪郭線ベクタデータに基づく露光と、輪郭線補正ベクタデータに基づく露光とを組み合わせた多重露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項9】
主走査方向に沿った光変調素子の投影エリアサイズ以下のシフト量によって、輪郭線ベクタデータを輪郭線補正ベクタデータに変換することを特徴とする請求項8に記載の露光方法。
【請求項10】
輪郭線ベクタデータを、副走査方向に応じた方向にシフトした副走査方向補正ベクタデータに変換することを特徴とする請求項8または9に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光変調素子アレイを用いてパターンを形成する露光装置に関し、特に、ベクタデータ(ベクトルデータともいう)からラスタデータへのデータ変換処理に関する。
【背景技術】
【0002】
マスクレス露光装置では、基板が搭載されるステージを走査方向に沿って移動させながら、DMD(Digital Micro-mirror Device)などの光変調素子アレイによってパターン光を基板に投影する。そこでは、ステージに搭載され、フォトレジスト層を形成した基板上での投影エリア(露光エリア)の位置に応じてパターン光を投影するように、2次元状に配列された光変調素子(マイクロミラーなど)を制御する。
【0003】
露光装置では、CAD/CAMデータなどのベクタデータ(設計データ)が入力されると、光変調素子アレイに適用可能なラスタデータに変換する。ラスタデータは、各マイクロミラーの露光データを表すビットマップデータであり、マイクロミラーの投影像は矩形状になる。そのため、パターンに傾斜ラインが含まれる場合、段差のある階段状パターンが形成される。
【0004】
これを低減するため、傾斜ラインを表す露光データに対し、露光領域ごとに多段階の濃度を付与し、傾斜ラインを滑らかにする方法が提案されている(特許文献1参照)。そこでは、パターン中心付近の露光領域に対して最大濃度を付与し、パターン境界線となる傾斜ラインなどを含む段差部分の露光領域に対して中間濃度を付与する。そして、中間濃度の露光領域に対する光強度を、最大濃度の露光領域に対する光強度の半分にすることによって、より多段階の傾斜ラインを形成して分解能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2011-65223号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
露光データに対して露光領域ごとに多段階の濃度を付与する処理は、従来と比べてデータ量を増加させ、データ処理回路の大規模化が必要となる。また、ラスタデータの変換処理(補正処理)を別途伴うため、処理時間の増大、スループットの低下を招く。
【0007】
したがって、露光装置において、データ処理を煩雑化せずにパターン傾斜線を滑らかに形成することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の露光装置は、複数の光変調素子を2次元配列させた光変調素子アレイと、パターンデータであるベクタデータを、ラスタデータに変換するラスタデータ変換処理部と、パターン輪郭線を表すベクタデータを、パターン輪郭線を一方向に沿ってシフトさせた補正ベクタデータ(以下、輪郭線補正ベクタデータという)に変換するベクタデータ補正処理部とを備える。
【0009】
パターン輪郭線をシフトさせる方向は様々に設定可能であり、ラスタデータ変換処理部は、パターン輪郭線の輪郭サイズ、パターンサイズなどが拡大する方向(外側)、あるいはその逆方向(内側方向)へシフトさせることが可能である。基板上において主走査方向、副走査方向が規定されている場合、ラスタデータ変換処理部は、パターン輪郭線を2次元座標系の一方向へシフトさせることが可能である。ここで、「一方向に沿ってシフトさせる」とは、例えば、副走査方向にシフトさせる場合、正負の方両方向を含む。
【0010】
本発明の露光装置では、シフト補正されていないパターン輪郭線のデータ(以下、輪郭線ベクタデータという)と、シフト補正された輪郭線補正ベクタデータとに基づいて、多重露光を行う。例えば露光装置は、所定のピッチで多重露光動作を実行する露光制御部を備えることが可能である。多重露光後の積算露光量に基づく基板の感光材閾値に応じたエッジ部分は、データシフト量に従うため、分解能を高めることが可能となる。
【0011】
ベクタデータ補正処理部は、光変調素子の投影エリアサイズ以下のシフト量で、輪郭線ベクタデータを、複数の輪郭線補正ベクタデータに順次変換することが可能である。例えば、シフト量を、主走査方向の分解能(見かけ上の分解能も含む)に応じたシフト量に定めることによって、副走査方向の分解能をベクタデータのシフト補正によって、副走査方向の分解能を主走査方向と同等の分解能に高めることが可能である。
【0012】
ベクタデータ補正処理部は、異なるシフト量で、輪郭線ベクタデータを輪郭線補正ベクタデータに順次変換することが可能である。例えばベクタデータ補正処理部は、シフト量を周期的に変えながら、輪郭線ベクタデータを輪郭線補正ベクタデータに順次変換することができる。
【0013】
ベクタデータ補正処理部は、輪郭線ベクタデータを、一方向(ここでは、正側という)へシフトした正側補正ベクタデータ、あるいは一方向の逆(ここでは、負側という)へシフトした負側補正ベクタデータに変換することが可能であり、また、正側、負側へ順にシフトさせながら輪郭線ベクタデータを変換することが可能である。露光装置は、輪郭線ベクタデータと、正側補正ベクタデータと、負側補正ベクタデータとに基づいて、多重露光を行う。
【0014】
本発明の他の態様である露光方法は、パターンデータであるベクタデータを、光変調素子の投影エリアに対応するラスタデータに変換し、ラスタデータに基づいて多重露光を行う露光方法であって、パターン輪郭線を表す輪郭線ベクタデータを、パターン輪郭線を一方向にシフトさせた輪郭線補正ベクタデータに変換し、輪郭線ベクタデータに基づく露光と、輪郭線補正ベクタデータに基づく露光とを組み合わせた多重露光を行う。主走査方向に沿った光変調素子の投影エリアサイズ以下のシフト量によって、輪郭線ベクタデータを輪郭線補正ベクタデータに変換し、あるいは、輪郭線ベクタデータを、副走査方向に応じた方向にシフトした副走査方向補正ベクタデータに変換することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、露光装置において、パターン傾斜線を滑らかに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本実施形態である露光装置のブロック図である。
図2】一部のパターン輪郭線に対するベクタデータの補正処理を示した図である。
図3】副走査方向Yに沿った露光量を示した図である。
図4図3のY方向ラインの位置を示した図である。
図5】露光、現像などの後工程を経て得られたパターンを示した図である。
図6】ベクタデータの補正処理の変形例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0018】
図1は、本実施形態である露光装置のブロック図である。
【0019】
露光装置10は、フォトレジストなどの感光材料を塗布、あるいは貼り付けた基板(露光対象)Wへ光を照射することによってパターンを形成するマスクレス露光装置であり、基板Wを搭載するステージ12が主走査方向に沿って移動可能に設置されている。ステージ駆動機構15は、ステージ12を主走査方向X、副走査方向Yに沿って移動させる。
【0020】
露光装置10は、DMD22、照明光学系23、投影光学系25とを備え、パターン光を投影する複数の露光ヘッド18が設けられている(図1では1つの露光ヘッドのみ図示)。光源20は、例えば放電ランプによって構成され、光源駆動部21によって駆動される。
【0021】
パターンデータであるCAD/CAMデータは、ベクタデータとして露光装置10へ入力される。露光装置10のコントローラ30では、描画座標系によって表されるベクタデータが、露光装置10に固有の露光座標系に変換され、ベクタデータ処理回路(ベクタデータ補正処理部)に送られる。露光座標系は、露光装置の主走査方向X、副走査方向Yに沿って規定されている。
【0022】
ベクタデータ処理回路40では、所定の露光範囲に応じた(露光座標系の)ベクタデータが抽出され、ラスタデータ変換回路(ラスタデータ変換処理部)26へ送信される。また、後述するように、一部のベクタデータに対してデータ補正処理が行われる。
【0023】
ラスタデータ変換回路26では、ベクタデータがラスタデータに変換され、1つのマイクロミラーの投影領域(単位露光領域、セルともいう)に応じたセルサイズメモリ(図示せず)に格納され、そして、セルサイズ以下のエリア(以下、サブセルという)単位のビットマップデータに変換される。コントローラ30からの制御信号に従って所定アドレスのビットマップデータがラスタデータ変換回路26から読み出され、露光データとしてDMD駆動回路24へ送られる。
【0024】
DMD22は、微小マイクロミラーを2次元配列させた光変調素子アレイであり、各マイクロミラーは、姿勢を変化させることによって光の反射方向を選択的に切り替える。DMD駆動回路24によって各ミラーが姿勢制御されることにより、パターンに応じた光が、投影光学系25を介して基板Wの表面に投影(結像)される。
【0025】
ステージ駆動機構15は、コントローラ30からの制御信号に従い、ステージ12を移動させる。コントローラ(露光制御部)30は、露光装置10の動作を制御し、位置検出部(図示せず)から送られてくるステージ位置情報に基づいて、ステージ駆動機構15、DMD駆動回路24、ベクタデータ処理回路40などへの制御信号を出力する。露光動作中、ステージ12は一定速度で移動し、DMD22全体の投影エリア(以下、露光エリアという)は、基板Wの移動に伴って基板Wの上を主走査方向Xに沿って相対移動する。なお、ステージ12は、連続的移動の代わりに間欠移動してもよい。
【0026】
コントローラ30は、ベクタデータ処理回路40、DMD駆動回路24などを制御し、多重露光、すなわち、前の露光エリアの一部領域と重なる位置で次の露光を順次行うオーバーラップ露光を実行する。露光動作は所定のピッチ間隔に従って実行され、DMD22の各マイクロミラーを露光エリアの相対位置(ステージ位置)に応じて変調することにより、露光エリアの位置に描くべきパターンの光が順次投影される。
【0027】
各露光ヘッド18による投影エリア、すなわちDMD22全体の投影エリア(以下、露光エリアという)EAは、主走査方向Xに対して微小角度だけ傾斜した領域となり、傾斜した状態で主走査方向Xに相対移動させる。これによって、露光点(露光ショット中心位置)が副走査方向Yに沿って徐々にシフトしていく。
【0028】
多重露光動作のピッチ間隔は、単位露光領域の整数倍から外れるように設定され、また、副走査方向Yに沿ったシフト量も単位露光領域よりも小さい。そのため、単位露光領域内では主走査方向X、副走査方向Yいずれにも多数の露光点が分布し、単位露光領域以下の分解能によるパターン形成が可能となる。
【0029】
さらに本実施形態では、主走査方向Xに関し、多重露光動作のピッチ間隔の調整によって見かけ上の分解能を向上させる一方、副走査方向Yに関しては、ベクタデータの補正処理によって、見かけ上の分解能を向上させている。以下、これについて詳述する。
【0030】
図2は、一部のパターン輪郭線に対するベクタデータの補正処理を示した図である。図2では、露光座標系(X-Y)によって表している。
【0031】
ベクタデータは、パターンデータ(図形データ)の輪郭線の始点、終点の2次元座標によって定義されるベクトルデータであり、描画データの表現単位で規定される(例えば1μm)。ここでは、パターンの一部輪郭線BD0を表すベクタデータが、点P1~P4の位置座標によって表されている。
【0032】
上述したように、ラスタデータ変換回路26では、輪郭線BD0のベクタデータが、サブセル単位のビットマップデータであるラスタデータRDに変換される。ラスタデータRD0は、マイクロミラーのセルサイズC(単位露光領域)を主走査方向X、副走査方向Yに沿ってn分割(nは整数、ここではn=16)したサブセルを単位として配列したビットマップデータとして表され、その輪郭部分Tには階段状の段差が生じている。主走査方向Xに関しては、露光動作のピッチ間隔を調整することによって1/2サブセル単位の分解能を実現している。
【0033】
多重露光動作では、基板W上に形成すべきパターンのベクタデータに基づいて繰り返し露光を行うが、ここでは、シフト補正下ベクタデータと、元のベクタデータを順次ラスタデータ変換回路26へ送る。すなわち、多重露光動作の露光ステップごとに、シフト補正したベクタデータを基に作成された露光データと、シフトされていないベクタデータを基に作成された露光データとを交互に用いて露光する。
【0034】
ベクタデータ処理回路40では、まず、輪郭線BD0のベクタデータを補正せずに抽出する(Step1)。次の露光動作では、ベクタデータの抽出処理後、輪郭線BD0のベクタデータに対して座標変換処理を行い、副走査方向Yに沿って所定のシフト量ΔSだけシフトさせた輪郭線BD+のベクタデータ(輪郭線補正ベクタデータ)に変換(補正)する。
【0035】
サブセルサイズをSCで表すと、シフト量ΔSは、副走査方向Yに沿って1/2×SCの距離に相当する。図2に示すように、輪郭線BD+は、輪郭線BD0の外側、すなわちパターン境界ラインからパターン外部側へ平行に移動させたラインであり、輪郭線BD0と輪郭線BD+との距離間隔Dは、セルサイズCおよびサブセルサイズSCよりも小さい。輪郭線BD+のベクタデータは、位置座標P1’~P4’によって表される。輪郭線BD+のベクタデータがラスタデータRD+に変換されるため、ラスタデータRD+の階段状輪郭線T+も、サブセルサイズ1/2×SC分だけ副走査方向Yへ全体的にシフトしている(Step2)。
【0036】
多重露光動作では、同じ露光領域に所定の露光回数(例えば数十回)に従って露光動作が行われるが、その間、Step1、Step2が繰り返し行われる。この処理は、図2に示した輪郭線BD0のベクタデータだけでなく、全ベクタデータに対して行われる。ただし、露光座標系X-Yに対してX方向、Y方向に平行でない傾斜線・曲線を表すベクタデータに対してのみ行うようにしてもよい。
【0037】
図3は、副走査方向Yに沿った露光量を示した図である。図4は、図3のY方向ラインの位置を示した図である。ただし、図4では、説明のために便宜上サブセルサイズSCをセルサイズCの4分割としている。
【0038】
図3には、図4のラインA-Bに沿った露光量(特に、Y方向の位置(1)と位置(2)との間)の露光量を示している。基板Wの上に形成された感光材料は、閾値以上の露光量で感光し、閾値以上の領域がパターンとして現れる。上述したように、DMD22の露光エリアは主走査方向Xに対して微小角度傾斜し、多重露光動作の間、露光点がセルサイズ以下のピッチ間隔で副走査方向Yへシフトする。そのため、輪郭線BD0のベクタデータに基づいて露光が行われると、その露光量M0は図3に示すラインとして表され、一定の傾きをもってパターン外側に向けて減少していく。
【0039】
一方、輪郭線BD+のベクタデータに基づいた露光が行われると、その露光量M+は、同様に一定の傾きをもってパターン外側に向けて減少するラインとなり、露光量M0に対して副走査方向Yに1/2×SCだけシフトしたラインとなる。その結果、露光量M0と露光量M+とを合わせた露光量Mは、閾値近傍で傾きが一定のラインとなり、その傾きは、露光量M0および露光量M+の傾きと実質的に等しい。
【0040】
その結果、X方向に沿った輪郭線(エッジ)ELは、サブセルの端辺位置ではなくサブセル内部に形成され、1/2×SCの分解能によるパターン形成が実現される。副走査方向Yに沿った露光ピッチ間隔は変更せずに、見かけ上副走査方向Yの分解能が1/2×SCとなり、主走査方向Xの見かけ上分解能と等しい。
【0041】
図5は、露光、現像などの後工程を経て得られたパターンを示した図である。図5に示すように、パターンPの傾斜ラインPLは、サブセルサイズSC以下の分解能で形成され、段差が抑えられたラインとなる。
【0042】
このように本実施形態によれば、露光装置10において、ベクタデータ処理回路40が、輪郭線BD0のベクタデータを、±Y方向(輪郭線外側、および/または輪郭線内側方向)へシフトさせた輪郭線補正ベクタデータBD+に変換し、元の輪郭線ベクタデータBD0と輪郭線補正ベクタデータBD+を交互に用いて露光データを作成し、多重露光動作を行う。
【0043】
一般的に、形成するパターンの滑らかさは、サブセル単位のビットマップデータの分解能、すなわちセルサイズメモリの規模に比例する。しかしながら、上述したベクタデータの補正により、セルサイズメモリの規模を抑えながら、滑らかなパターン形成が可能となる。すなわち、回路規模を複雑、大型化することなく、簡易な演算処理によってパターンの傾斜線を滑らかにすることができる。なお、元の輪郭線のベクタデータの露光回数を、多重露光回数の半分以下にすることによって、パターンのエッジ部分をより明確にすることができる。
【0044】
本実施形態では、輪郭線のベクタデータのシフト量を1つとして、補正しない輪郭線のベクタデータと交互に利用して多重露光動作を行っているが、異なるシフト量で複数のシフト補正ベクタデータを作成し、順に利用して多重露光動作を行ってもよい。また、輪郭線のベクタデータを副走査方向Yの正方向(+Y)側でなく、逆(負)方向(-Y)へシフトさせてもよい。さらには、1つの輪郭線のベクタデータを、正負両方向にシフト補正させてもよい。
【0045】
図6は、複数のシフト量でベクタデータ補正処理を行う変形例を示した図である。
【0046】
ここでは、輪郭線BD0のベクタデータに対し、1/2×SC(=ΔS)だけ+Y方向にシフトさせた輪郭線BD+のベクタデータ、SC(=Δ2S)だけ+Y方向にシフトさせた輪郭線BD2+のベクタデータ、1/2×SC(=ΔS)だけ-Y方向にシフトさせた輪郭線BD-のベクタデータを生成する。そして、輪郭線BD0、BD+、BD2+、BD-のベクタデータを順に繰り返し用いて多重露光動作を行う。これによって、セル分割数1/64相当の滑らかさのパターンを形成することができる。
【0047】
また、輪郭線BD0のベクタデータに対し、1/2×SC(=ΔS)だけ+Y方向にシフトさせた輪郭線BD+のベクタデータと、1/2×SC(=ΔS)だけ-Y方向にシフトさせた輪郭線BD-のベクタデータを生成し、3つの輪郭線のベクタデータを順に繰り返し用いながら多重露光動作を行うようにしてもよい。このような多重露光動作によれば、補正しない元の輪郭線のベクタデータは、多重露光回数の半分以下の露光回数分使用されることになる。
【0048】
なお、複数のシフト量を用いる場合、シフト量を表す参照テーブルをメモリなどに記憶し、コントローラ30が参照テーブルを用いてベクタデータ処理回路40を制御して順次輪郭線のベクタデータを変換するようにしてもよい。また、ベクタデータの変換(補正)処理は、コントローラ30など他の回路で行ってもよい。サブセルサイズSCについても、セルサイズメモリの規模に合わせ、セルサイズCを16分割以外の分割数で分割してもよい。
【0049】
本実施形態では、輪郭線のベクタデータを副走査方向Yに沿ってシフトさせる補正処理をおこなっているが、これに限定されるものではなく、ベクタデータの表現可能な範囲で所定の一方向に沿ってシフトさせるようにしてもよい。また、ベクタデータの補正処理は、露光装置以外の演算処理部などで行うように構成してもよい。
【符号の説明】
【0050】
10 露光装置
22 DMD(光変調素子アレイ)
30 コントローラ
40 ベクタデータ処理回路(ベクタデータ補正処理部)


図1
図2
図3
図4
図5
図6