专利名称：曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用DMD(Digital Micro-mirror Device 数字微镜装置)等空间光调制元件直接描画图案的无掩膜曝光装置，尤其涉及多重曝光动作。
背景技术：
在具有DMD等的无掩膜曝光装置中，控制调制装置来进行曝光动作，在基板的被描画面上直接形成图案，该调制装置是将微镜等光调制元件排列成二维矩阵状而成的。根据基于图案数据的二维排列的光栅数据(raster data)，控制DMD的各个微镜的ON/OFF。由此，向基板照射与图案像对应的光。并且，为了形成高精度的二维图案，进行使各个微镜的曝光相互重叠的多重曝光动作(例如，参照专利文献1)。因此，使曝光间距(曝光间隔)偏离一个微镜的照射区(单位曝光区)尺寸的整数倍，使曝光时的投影位置(拍摄位置)沿着扫描方向重叠。与此同时，在使基板或者DMD的排列方向相对于扫描方向相对略微倾斜的状态下进行扫描。由此，关于副扫描方向，曝光时的拍摄位置也是重叠着缓慢位移。通过这种关于两个方向相互重叠的多重曝光处理，能够使针对基板的照射对象区域的曝光量均勻，能够形成高分辨率的图案。曝光间距和倾斜角度是根据重叠间隔、曝光动作的累计次数等确定的。专利文献1日本特开2003-57836号公报由于曝光装置的结构上的问题或者曝光条件等原因，有时不使用微镜整体区域而将其一部分区域作为有效区域来进行曝光动作。在这种情况下，如果按照根据微镜的排列整体而设定的曝光间距执行多重曝光动作，则曝光命中位置相对于同一对象区域出现偏差，使得曝光产生不均。
发明内容
本发明的曝光装置是直接形成图案的曝光装置，具有光调制元件阵列，其是二维排列微镜等对来自光源的光进行调制的多个光调制元件而成的；扫描单元，其使由光调制元件阵列规定的投影区(以下称作曝光区)相对于被描画体相对移动；以及曝光动作处理单元，其根据曝光数据，按照预定的曝光间距控制多个光调制元件，执行重叠曝光。DMD、IXD等光调制元件阵列将来自光源的照明光按照图案引导至被描画体，由微镜、液晶元件等将照明光有选择地向被描画体或者被描画体外部引导的多个光调制元件构成。扫描单元例如能够采用使曝光区间歇地相对移动的步进重复(st印andrepeat)方式、 或者使曝光区连续移动的步进扫描(step and scan)方式(连续移动方式)等。曝光区以相对于主扫描方向相对倾斜的状态相对移动。例如，扫描单元能够在沿着主扫描方向的光调制元件排列方向使基板等被描画体沿着倾斜方向相对移动，或者能够相对于主扫描方向倾斜配置光调制元件排列方向，使被描画体沿着主扫描方向相对移动。曝光动作处理单元按照预定的曝光定时执行曝光动作，以使光调制元件的照射位置(在此是指曝光命中位置)沿着主扫描方向重叠。通过使曝光区相对于主扫描方向倾斜， 各个微镜的曝光命中位置沿着副扫描方向重叠并且位移。并且，本发明的曝光装置具有曝光间距调整单元，该曝光间距调整单元根据光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。 其中，有效区域表示在曝光时进行控制的光调制元件的区域。例如，在不利用光调制元件阵列的周围区域的情况下，根据所利用的中心部的光调制元件组计算曝光间距。由此，调整并修改将要重叠的曝光命中位置的配置间隔，并且， 从照射对象区域整体观察，关于主扫描方向、副扫描方向，曝光分布均勻。只要考虑曝光区整体来计算曝光间距即可，例如，曝光间距调整单元将相当于有效区域的有效曝光区的主扫描方向长度除以曝光累计次数，由此能够计算曝光间距。本发明的曝光间距调整装置的特征在于，该曝光间距调整装置具有设定单元，其设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域；以及曝光间距计算单元，其根据光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。本发明的曝光间距调整方法的特征在于，在该曝光间距调整方法中，设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域，根据光调制元件阵列的有效区域， 计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。本发明的程序的特征在于，使曝光装置作为以下单元发挥作用设定单元，其设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域；以及曝光间距计算单元，其根据光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。根据本发明，能够进行没有曝光不均的重叠曝光，形成高精度的图案。
图1是示意地示出本实施方式的描画装置的立体图。图2是示出曝光头的内部结构的图。图3是设于描画装置的描画控制部的框图。图4是示出曝光区相对于主扫描方向的倾斜的图。图5是示出与单位曝光区相同尺寸的照射对象区域的曝光分布的图。图6是示出设定变更微镜的使用区域时的曝光分布的图。图7是示出设定变更微镜的使用区域时的曝光分布的图。图8是示出调整曝光间距后的曝光点分布的图。图9是在曝光控制部中执行的曝光间距计算的流程图。标号说明10曝光装置(描画装置)；24DMD (光调制元件阵列)；EA曝光区；SW基板(被描画体)；PP曝光间距。
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。
4
图1是示意地示出本实施方式的曝光装置(描画装置)的立体图。图2是示出光源灯、曝光头的内部结构的图。曝光装置10是在涂敷或者粘贴了光致抗蚀剂等感光材料的基板SW上直接形成图案的无掩膜曝光装置，具有门型构造体12和基座14。在曝光装置10中，由描画控制部(在此未图示)执行并控制曝光动作。描画控制部与监视器、键盘等输入装置(在此未图示) 连接，按照操作者的操作进行描画处理。在门型构造体12配置有光源灯20a、20b和曝光头2(^2%。隔开预定间隔配置的曝光头2(V202根据来自光源灯20a、20b的光，照射基板SW，在基板SW的表面形成图案。曝光头201具有01 M1 (参照图2)，曝光头202也是相同结构。在门型构造体12的引导器31 中设置的观察单元AC (CCD摄像机等)拍摄形成于基板SW的对准标记，以便检测基板变形。在基座14上安装有支撑描画台18的X-Y载物台机构56，在描画台18上设置有基板SW。基板SW例如是硅晶片、玻璃基板、电子电路用基板，在此，采用矩形状的电子电路用基板。基板SW以被实施了预烤(pre-bake)处理、光致抗蚀剂的涂敷或干式薄膜的粘贴等处理后的空白(blanks)的状态被安装在描画台18上。在描画台18上规定了相互正交的X-Y-Z坐标系，描画台18能够沿X、Y方向移动。 并且，描画台18能够围绕Z轴旋转，调整基板给进方向。在此，将X方向规定为主扫描方向 (扫描方向)，将Y方向规定为副扫描方向。如图2所示，光源灯20a具有放射紫外光等照明光的放电灯21，由反射器22放射的光被引导到照明光学系统23。通过照明光学系统23成形为平行光的照明光经由平面镜 25、半透半反镜27被引导到DMD 2410 DMD 24工是将几μ m 几十μ m的微小矩形状微镜二维排列成矩阵状而成的光调制元件阵列，在此由10MX768个微镜构成。在DMD 21中，根据曝光数据有选择地分别控制各个微镜0N/0FF。在ON状态的微镜中反射的光通过半透半反镜27被引导到投影光学系统洲。然后，由来自ON状态的微镜的反射光形成的光束即图案像的光照射到基板SW。随着基板SW沿主扫描方向(X方向)移动，由DMD 24工规定的投影区域(以下称作曝光区)相对于基板SW相对移动。在此，曝光方式采用多重曝光方式，在描画台18移动的期间，按照诸如重叠曝光那样的曝光间距控制微镜0N/0FF。并且，基板SW以朝向相对于主扫描方向(X方向)倾斜微小角度的方向的状态配置在描画台18上。因此，在描画台18沿扫描方向移动时，曝光区在相对于基板SW的长度方向倾斜的方向相对移动。使基板SW在副扫描方向(Y方向)位移，同时沿着扫描方向(X方向)持续进行曝光头2(^2 的曝光动作，由此在基板整体上形成图案。在描画处理结束后，实施显影处理、 蚀刻或者镀覆、抗蚀剂剥离处理等后处理，制造出形成了图案的基板。图3是设于描画装置的描画控制部的框图。描画控制部50与外部的工作站(未图示)连接，具有曝光控制部52。曝光控制部52根据来自键盘50C的操作信号控制整个描画处理，向DMD驱动电路59、地址控制电路 57、描画台控制电路53、控制光源20a、20b的发光的光源控制电路61等电路输出控制信号。 控制描画处理的程序被预先存储在曝光控制部52内的R0M(未图示)中。从工作站(未图示)输入到曝光控制部52的图案数据是具有描画图案的位置信息的矢量数据(vector data) (CAD/CAM数据)，被表现为基于在基板SW上规定的X-Y坐标系的位置坐标数据。输入到光栅变换部51的矢量数据被变换为二维点数据(0N/0FF数据) 即光栅数据。生成的光栅数据被存储在缓冲存储器58中。按照来自地址控制电路57的控制信号读出临时存储的光栅数据，发送给DMD驱动电路59。DMD驱动电路59根据作为曝光数据发送来的光栅数据，按照来自曝光控制部52的定时信号，对DMD 24”242的各个微镜进行0N/0FF控制。在描画台18移动的期间，按照与曝光区的相对位置对应的光栅数据控制DMD 24”242。描画台控制电路53通过驱动电路M控制具有电机(未图示)的X-Y载物台机构 56，由此控制描画台18的移动速度、基板给进方向等。位置检测传感器55检测描画台18 的位置、即基板SW中的曝光区的相对位置。由CXD传感器AC得到的图像信号在图像处理部62中被实施图像处理，然后发送给曝光控制部52。曝光控制部52根据图像信号检测对准标记的位置。观察单元控制部60 驱动CXD传感器AC。下面，使用图4 9说明重叠曝光时的曝光分布和曝光间距计算。图4是示出曝光区相对于主扫描方向的倾斜的图。曝光区EA以倾斜微小角度θ的状态沿着主扫描方向(X方向)在基板上相对移动。但是，在图4中夸大描画了倾斜角度。随着基板SW移动，曝光区EA相对移动。在此期间，按照与曝光区EA的尺寸相比极其微小的距离间隔的曝光间距ΡΡ，执行曝光动作。曝光区EA由各个微镜的照射区域(以下称作单位曝光区)EUA构成。单位曝光区 EUA的排列方向相对于主扫描方向倾斜，因而不仅相同列的微镜而且跨越多个列的微镜对应的单位曝光区EUA也通过同一扫描线上。由此，各个微镜的照射位置(曝光命中位置) 沿着主扫描方向、副扫描方向相互重叠。基板SW的倾斜角度是根据关于副扫描方向(Y方向)重叠何种程度而确定的。设曝光区的扫描方向长度为“L”，设在通过与单位曝光区EUA相同尺寸的照射对象区域时重叠的照射区数量为“A”，利用A/L表示倾斜角度θ。图5是示出与单位曝光区相同尺寸的照射对象区域的曝光分布的图。使用图5说明基于重叠曝光的均勻的曝光分布。通过使曝光间距PP小于单位曝光区尺寸，实现主扫描方向的重叠间隔。每当进行曝光动作时，有助于图案形成的微镜的曝光命中位置缓慢位移，曝光点C(曝光动作时的单位曝光区的中心位置)沿着扫描方向散布在照射对象区域CA中。另一方面，由于曝光区相对于主扫描方向倾斜，因而每当进行曝光动作时，曝光命中位置沿着副扫描方向缓慢位移。结果，全部曝光区EA通过了照射对象区域CA时，曝光点 C分布在照射对象区域CA全体上。在图5中示出了从基板的照射对象区域上观察时的曝光分布。在此，16X16 = 256 个曝光点C以在主扫描方向、副扫描方向均勻分散的状态分布到作为正方形区域的照射对象区域CA(ABXAB)。曝光点C的距离间隔P沿着主扫描方向、副扫描方向大致固定，并且邻接曝光点之间的沿着副扫描方向的距离Q也大致固定。确定倾斜角度θ和曝光间距ΡΡ，以便实现这种16X16 = 256的曝光点排列。
图6、7是示出设定变更微镜的使用区域时的曝光分布的图。在图5中示出了使用微镜整体时的曝光点分布，倾斜角度θ和曝光间距PP也是以使用全部微镜为前提而计算的。但是，在根据曝光条件等将微镜的使用区域确定为部分区域的情况下，产生曝光点分布不均勻的情况。在图6中示出了相对于照射对象区域CA的不均勻的曝光点分布。为了防止曝光点由于图4示出的重叠数量调整、倾斜角度变更等原因而从照射对象区域CA内溢出(曝光点偏移到邻接的照射对象区域中)，对微镜的使用区域进行部分限制。具体地讲，不利用沿着微镜的列方向(扫描方向)处于最末尾的方形区域中的微镜组。结果，如图7所示，照射对象区域CA内的曝光点分布由于一部分区域Z中不存在曝光点，因而成为没有均勻分散的分布状态。因此，在本实施方式中，按照微镜的有效区域来计算使曝光点分布均勻的曝光间距。图8是示出调整曝光间距后的曝光点分布的图。在图8中图示了调整曝光间距后的曝光点分布。根据曝光点C’的配置以及将曝光点之间的距离P变为P’，曝光点C’的分布状态变化，曝光点分布沿着扫描方向成为交错分布。但是，在从照射对象区域CA整体进行观察时，曝光点C’是实质上均勻分散的密度均一的分布。图9是在曝光控制部中执行的曝光间距计算的流程图。首先，根据曝光条件等设定利用微镜的DMD有效区域(Si)。例如，根据操作者的输入操作等，执行DMD有效区域的设定。随之，计算有效区域的曝光区(有效曝光区)沿着主扫描方向的长度(S》。有效曝光区的长度是根据DMD的有效区域沿着主扫描方向的长度 L0、以及投影光学系统观的投影倍率m而确定的。在计算出有效曝光区的长度L后，利用下式求出曝光间距PP(S3)。其中，N表示累计曝光次数。PP= (m X L0)/N ......(1)曝光间距PP是曝光动作距离间隔，因而能够通过将有效曝光区的长度除以曝光次数来求出。在设定曝光间距PP后(S4)，据此执行重叠曝光动作处理。这样，根据本实施方式，当在使曝光区沿主扫描方向倾斜的状态下执行重叠曝光动作时，伴随DMD的有效区域的设定来计算曝光间距。由于能够调整曝光间距，因而即使产生曝光条件、曝光装置机构的问题等时，也能够成为使曝光点分布均勻分散的分布状态，能够形成没有曝光不均的高精度的图案。DMD的有效曝光区域的设定也能够利用除了从最末尾侧起的几个微镜组之外的方法，也可以设定除了 DMD的周围区域的微镜组之外的有效区域。并且，也可以按照投影倍率变更来设定照射对象区域，使曝光点分布在该区域内均勻。
权利要求
1.一种曝光装置，其特征在于，该曝光装置具有光调制元件阵列，其是二维排列多个光调制元件而成的；扫描单元，其使由所述光调制元件阵列形成的曝光区在相对于主扫描方向倾斜预定角度的状态下，沿着主扫描方向相对移动；曝光动作处理单元，其根据曝光数据，按照预定的曝光间距控制所述多个光调制元件， 关于主扫描方向、副扫描方向执行重叠曝光；以及曝光间距调整单元，其根据所述光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光间距调整单元将与所述有效区域相当的有效曝光区的主扫描方向长度除以曝光累计次数，由此计算曝光间距。
3.一种曝光间距调整装置，其特征在于，该曝光间距调整装置具有设定单元，其设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域；以及曝光间距计算单元，其根据所述光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。
4.一种曝光间距调整方法，其特征在于，在该曝光间距调整方法中，设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域，根据所述光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。
5.一种程序，其特征在于，该程序使曝光装置作为以下单元发挥作用设定单元，其设定二维排列多个光调制元件而成的光调制元件阵列的有效区域；以及曝光间距计算单元，其根据所述光调制元件阵列的有效区域，计算使针对曝光对象区域的曝光命中位置均勻分散的曝光间距。
全文摘要
一种曝光装置，能够进行没有曝光不均的重叠曝光，形成高精度的图案。在使曝光区向主扫描方向倾斜的状态下执行重叠曝光动作时，伴随DMD的有效区域的设定来计算曝光间距。由于能够调整曝光间距，因而即使产生曝光条件、曝光装置机构的问题等，也能够成为使曝光点分布均匀分散的分布状态，能够形成没有曝光不均的高精度的图案。
文档编号G03F7/20GK102385256SQ201110240580
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月19日 优先权日2010年8月30日
发明者奥山隆志, 鹫山裕之 申请人:株式会社Orc制作所