曝光装置和曝光方法
阅读说明：本技术 曝光装置和曝光方法 (Exposure apparatus and exposure method ) 是由 奥山隆志 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供曝光装置和曝光方法。在曝光装置中,平滑地形成图案倾斜线。在曝光装置(10)中,矢量数据处理电路(40)将轮廓(BD0)的矢量数据变换为向±X方向(轮廓线外侧和/或在轮廓线内侧方向)移位后的轮廓线校正矢量数据(BD+),并通过交替使用原始轮廓线矢量数据(BD0)和轮廓线校正矢量数据(BD+)来执行多重曝光动作。(The invention provides an exposure apparatus and an exposure method. In an exposure apparatus, pattern-inclined lines are smoothly formed. In an exposure apparatus (10), a vector data processing circuit (40) converts vector data of a contour (BD0) into contour correction vector data (BD +) shifted in the + -X direction (the direction outside the contour and/or the direction inside the contour), and performs a multiple exposure operation by alternately using the original contour vector data (BD0) and the contour correction vector data (BD +).)
技术领域
本发明涉及使用光调制元件阵列形成图案的曝光装置，特别涉及从矢量数据(vector date)向栅格数据的数据变换处理。
背景技术
在无掩模曝光装置中，一边使搭载基板的载物台沿着扫描方向移动，一边通过DMD(Digital Micro-mirror Device，数字微镜器件)等光调制元件阵列将图案光投影到基板上。在此，对呈二维状排列的光调制元件(微镜等)进行控制，使得根据搭载在载物台上、形成有光致抗蚀剂层的基板上的投影区域(曝光区域)的位置来投影图案光。
在曝光装置中，当输入了CAD/CAM数据等矢量数据(设计数据)时，变换为能适用于光调制元件阵列的栅格数据。栅格数据是表示各微镜的曝光数据的位(bit)映射数据，微镜的投影像成为矩形。因此，当图案中包含倾斜线时，形成具有台阶的阶梯状图案。
为了减少这种情况，提出了对于表示倾斜线的曝光数据，对于每个曝光区域赋予多个级别的浓度、使倾斜线平滑的方法(参照专利文献1)。在此，对图案中心附近的曝光区域赋予最大浓度，对包含成为图案边界线的倾斜线等的台阶部分的曝光区域赋予中间浓度。而且，通过使对中间浓度的曝光区域的光强度为对最大浓度的曝光区域的光强度的一半，形成更多级别的倾斜线，提高分辨率。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2011-65223号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
对曝光数据按每个曝光区域赋予多个级别的浓度的处理与以往相比增加了数据量，需要数据处理电路的大规模化。另外，由于另外伴随栅格数据的变换处理(校正处理)，所以导致处理时间的增大、吞吐量的降低。
因此，在曝光装置中，需要平滑地形成图案倾斜线而不会使数据处理复杂化。
[用于解决问题的手段]
本发明的曝光装置具备：使多个光调制元件呈二维排列而成的光调制元件阵列；栅格数据变换处理部，其将作为图案数据的矢量数据变换为栅格数据；以及矢量数据校正处理部，其将表示图案轮廓线的矢量数据变换为使图案轮廓线沿着一个方向移位后的校正矢量数据(以下称为轮廓线校正矢量数据)。
使图案轮廓线移位的方向能够设定为各种各样，栅格数据变换处理部能够使图案轮廓线的轮廓尺寸、图案尺寸等向扩大的方向(外侧)、或者其反方向(内侧方向)移位。在基板上规定了主扫描方向、副扫描方向的情况下，栅格数据变换处理部能够使图案轮廓线向二维坐标系的一个方向移动。这里，所谓“沿一个方向移位”，例如在沿副扫描方向移位的情况下，包含正负两个方向。
在本发明的曝光装置中，根据未进行移位校正的图案轮廓线的数据(以下称为轮廓线矢量数据)和移位校正后的轮廓线校正矢量数据，进行多重曝光。例如，曝光装置可以具备以规定的间距执行多重曝光动作的曝光控制部。由于基于多重曝光后的累计曝光量的、与基板的感光材料阈值对应的边缘部分依据数据移位量，所以能够提高分辨率。
矢量数据校正处理部能够以小于等于光调制元件的投影区域尺寸的移位量，将轮廓线矢量数据依次变换为多个轮廓线校正矢量数据。例如，通过将移动量确定为与主扫描方向的分辨率(也包含外观上的分辨率)对应的移动量，通过矢量数据的移动校正，能够将副扫描方向的分辨率提高到与主扫描方向同等的分辨率。
矢量数据校正处理部能够以不同的移位量将轮廓线矢量数据依次变换为轮廓线校正矢量数据。例如，矢量数据校正处理部能够一边周期性地改变移位量一边依次将轮廓线矢量数据变换成轮廓线校正矢量数据。
矢量数据校正处理部能够将轮廓线矢量数据变换为向一个方向(这里称为正侧)移位后的正侧校正矢量数据，或向相反方向(这里称为负侧)移位后的负侧校正矢量数据，此外，能够一边将轮廓线矢量数据依次向正侧和负侧移位一边变换轮廓线矢量数据。曝光装置基于轮廓线矢量数据、正侧校正矢量数据和负侧校正矢量数据进行多重曝光。
作为本发明的另一方式的曝光方法，将作为图案数据的矢量数据变换为与光调制元件的投影区域对应的栅格数据，根据栅格数据进行多重曝光，在所述曝光方法中，将表示图案轮廓线的轮廓线矢量数据变换为使图案轮廓线沿一个方向移动后的轮廓线校正矢量数据，进行多重曝光，该多重曝光组合了基于轮廓线矢量数据的曝光和基于轮廓线校正矢量数据的曝光。利用沿着主扫描方向的小于等于光调制元件的投影区域尺寸的移动量，将轮廓线矢量数据变换为轮廓线校正矢量数据，或者，将轮廓线矢量数据变换为沿与副扫描方向对应的方向移位后的副扫描方向校正矢量数据。
[发明的效果]
根据本发明，能够在曝光装置中平滑地形成图案倾斜线。
附图说明
图1是本实施方式的曝光装置的方框图。
图2是示出对一部分图案轮廓线的矢量数据的校正处理的图。
图3是表示沿着副扫描方向Y的曝光量的图。
图4是表示图3的Y方向线的位置的图。
图5是表示经过曝光、显影等后续工序得到的图案的图。
图6是示出矢量数据的校正处理的变形例的图。
标号说明
10 曝光装置
22 DMD(光调制元件阵列)
30 控制器
40 矢量数据处理电路(矢量数据校正处理部)
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本实施方式的曝光装置的方框图。
曝光装置10是通过向涂敷或粘贴有光致抗蚀剂等感光材料的基板(曝光对象)W照射光来形成图案的无掩模曝光装置，搭载基板W的载物台12被设置成能够沿着主扫描方向移动。载物台驱动机构15使载物台12沿着主扫描方向X、副扫描方向Y移动。
曝光装置10具备DMD22、照明光学系统23、投影光学系统25，设有投影图案光的多个曝光头18(图1中仅图示1个曝光头)。光源20例如由放电灯构成，由光源驱动部21驱动。
作为图案数据的CAD/CAM数据作为矢量数据输入到曝光装置10。在曝光装置10的控制器30中，将由描绘坐标系表示的矢量数据变换到曝光装置10固有的曝光坐标系，并发送到矢量数据处理电路(矢量数据校正处理部)。曝光坐标系沿着曝光装置的主扫描方向X、副扫描方向Y被规定。
在矢量数据处理电路40中，提取与规定的曝光范围对应的(曝光坐标系的)矢量数据，并发送到栅格数据变换电路(栅格数据变换处理部)26。此外，如下所述，对一部分矢量数据进行数据校正处理。
在栅格数据变换电路26中，将矢量数据变换为栅格数据，存储在与1个微镜的投影区域(单位曝光区域，也称为单元)对应的单元(cell)尺寸(size)存储器(未图示)中，然后，变换为以小于等于单元尺寸的区域(以下称为子单元)为单位的位映射数据。按照来自控制器30的控制信号，从栅格数据变换电路26读出规定地址的位映射数据，作为曝光数据发送到DMD驱动电路24。
DMD22是使微小微镜二维地排列的光调制元件阵列，各微镜通过使姿势改变来选择性地切换光的反射方向。通过由DMD驱动电路24对各反射镜进行姿态控制，将与图案对应的光经由投影光学系统25投影(成像)到基板W的表面。
载物台驱动机构15根据来自控制器30的控制信号使载物台12移动。控制器(曝光控制部)30控制曝光装置10的动作，根据从位置检测部(未图示)送来的载物台位置信息，向载物台驱动机构15、DMD驱动电路24、矢量数据处理电路40等输出控制信号。在曝光动作过程中，载台12以固定速度移动，DMD22整体的投影区域(以下称为曝光区域)随着基板W的移动而在基板W上沿着主扫描方向X相对移动。另外，载物台12也可以间断地移动代替连续地移动。
控制器30控制矢量数据处理电路40、DMD驱动电路24等，执行多重曝光，即在与前面的曝光区域的一部分区域重叠的位置依次进行下一个曝光的重叠曝光。按照规定的间距间隔执行曝光动作，根据曝光区域的相对位置(载物台位置)调制DMD22的各微镜，从而依次投影应该在曝光区域的位置上描绘的图案的光。
各曝光头18的投影区域，即DMD22整体的投影区域(以下称为曝光区域)EA成为相对于主扫描方向X倾斜了微小角度的区域，以倾斜的状态在主扫描方向X上相对移动。由此，曝光点(曝光命中中心位置)沿着副扫描方向Y逐渐移位。
多重曝光动作的间距间隔被设定为单位曝光区域的整数倍以外的间隔，另外，沿着副扫描方向Y的移动量也比单位曝光区域小。因此，在单位曝光区域内，在主扫描方向X、副扫描方向Y上都分布有许多个曝光点，能够形成小于等于单位曝光区域的分辨率的图案。
进而，在本实施方式中，关于主扫描方向X，通过多重曝光动作的间距间隔的调整来提高外观上的分辨率，另一方面，关于副扫描方向Y，通过矢量数据的校正处理来提高外观上的分辨率。以下，对此进行详述。
图2是示出对一部分图案轮廓线的矢量数据的校正处理的图。在图2中，用曝光坐标系(X-Y)表示。
矢量数据是由图案数据(图形数据)的轮廓线的起点、终点的二维坐标来定义的矢量数据，由描绘数据的表现单位来规定(例如1μm)。这里，表示图案的一部分轮廓线BD0的矢量数据由点P1～P4的位置坐标来表示。
如上所述，在栅格数据变换电路26中，将轮廓线BD0的矢量数据变换为以子单元为单位的位映射数据即栅格数据RD。将栅格数据RD0表示为以将微镜的单元尺寸C(单位曝光区域)沿着主扫描方向X、副扫描方向Y分割为n份(n为整数，这里n＝16)而成的子单元作为单位进行排列的位映射数据，在其轮廓部分T产生阶梯状的台阶。关于主扫描方向X，通过调整曝光动作的间距间隔来实现以1/2子单元为单位的分辨率。
在多重曝光动作中，根据应该在基板W上形成的图案的矢量数据进行反复曝光，这里，将移位校正下矢量数据和原始矢量数据依次发送到栅格数据变换电路26。即，在多重曝光动作的每个曝光步骤中，交替地使用根据移位校正后的矢量数据生成的曝光数据和根据未移位的矢量数据生成的曝光数据进行曝光。
矢量数据处理电路40首先提取轮廓线BD0的矢量数据而不进行校正(步骤1)。在下一个曝光动作中，在矢量数据的提取处理之后，对轮廓线BD0的矢量数据进行坐标变换处理，以将其变换(校正)为沿着副扫描方向Y移动了规定的移动量ΔS后的轮廓线BD+的矢量数据(轮廓线校正矢量数据)。
如果用SC表示子单元尺寸，则移位量ΔS相当于沿着副扫描方向Y的1/2×SC的距离。如图2所示，轮廓线BD+是轮廓线BD0的外侧，即从图案边界线向图案外部侧平行移动后的线，轮廓线BD0与轮廓线BD+之间的距离间隔D比单元尺寸C及子单元尺寸SC小。轮廓线BD+的矢量数据由位置坐标P1'～P4'表示。由于轮廓线BD+的矢量数据被变换为栅格数据RD+，所以栅格数据RD+的阶梯状轮廓线T+也向副扫描方向Y整体移位子单元尺寸1/2×SC的量(步骤2)。
在多重曝光动作中，在相同的曝光区域按照规定的曝光次数(例如几十次)进行曝光动作，在此期间，反复进行步骤1、步骤2。不仅对图2所示的轮廓线BD0的矢量数据，而且对全部矢量数据进行该处理。但是，也可以仅对表示相对于曝光坐标系X-Y，与X方向、Y方向不平行的倾斜线/曲线的矢量数据进行该处理。
图3是表示沿着副扫描方向Y的曝光量的图。图4是表示图3的Y方向线的位置的图。但是，在图4中，为了便于说明，将子单元尺寸SC设为单元尺寸C的4分割的部分。
图3表示沿着图4的线A-B的曝光量(特别是Y方向的位置(1)和位置(2)之间)的曝光量。形成在基板W上的感光材料以阈值以上的曝光量感光，阈值以上的区域作为图案显现。如上所述，DMD22的曝光区域相对于主扫描方向X倾斜了微小角度，在多重曝光动作之间，曝光点以小于等于单元尺寸的间距间隔向副扫描方向Y移位。因此，当基于轮廓线BD0的矢量数据执行了曝光时，其曝光量M0被表示为图3中所示的线，并且以固定的斜率朝向图案的外侧减小。
另一方面，当进行了基于轮廓线BD+的矢量数据的曝光时，其曝光量M+同样成为以固定的斜率向图案外侧减小的线，成为相对于曝光量M0沿副扫描方向Y移位了1/2×SC后的线。结果，作为曝光量M0和曝光量M+的合计的曝光量M变为斜率在阈值附近固定的线，并且其斜率实质上等于曝光量M0和曝光量M+的斜率。
结果，沿着X方向的轮廓线(边缘)EL不形成在子单元的端边位置，而是形成在子单元内部，实现了1/2×SC的分辨率的图案形成。沿着副扫描方向Y的曝光间距间隔不变，外观上副扫描方向Y的分辨率为1/2×SC，与主扫描方向X的外观上的分辨率相等。
图5是表示经过曝光、显影等后续工序得到的图案的图。如图5所示，图案P的倾斜线PL以小于等于子单元尺寸SC的分辨率形成，成为抑制了台阶的线。
如上所述，根据本实施方式，在曝光装置10中，矢量数据处理电路40将轮廓线BD0的矢量数据变换为在±Y方向上(轮廓线外侧和/或轮廓线内侧的方向)移位后的轮廓线校正矢量数据BD+，交替地使用原始轮廓线矢量数据BD0和轮廓线校正矢量数据BD+来生成曝光数据，执行多重曝光动作。
通常，所形成的图案的平滑度与以子单元为单位的位映射数据的分辨率，即单元尺寸存储器的规模成比例。然而，通过上述的矢量数据的校正，可以在抑制单元尺寸存储器的规模的同时形成平滑的图案。即，能够不使电路规模复杂、大型化，通过简单的运算处理使图案的倾斜线平滑。另外，通过使原始轮廓线的矢量数据的曝光次数小于等于多重曝光次数的一半，可以使图案的边缘部分更加明确。
在本实施方式中，将轮廓线的矢量数据的移位量作为一个，与未校正的轮廓线的矢量数据交替地利用来进行多重曝光动作，但也可以利用不同的移位量生成多个移位校正矢量数据，依次利用进行多重曝光动作。此外，也可以使轮廓线的矢量数据不向副扫描方向Y的正方向(+Y)侧移动，而向反(负)方向(-Y)移动。此外，可以在正负两个方向上对一个轮廓线的矢量数据进行移位校正。
图6是示出利用多个移位量执行矢量数据校正处理的变形例的图。
这里，对于轮廓线BD0的矢量数据，生成在+Y方向上移位了1/2×SC(＝ΔS)后的轮廓线BD+的矢量数据、在+Y方向上移位了SC(＝Δ2S)后的轮廓线BD2+的矢量数据、以及在-Y方向上移位了1/2×SC(＝ΔS)后的轮廓线BD-的矢量数据。然后，依次反复使用轮廓线BD0、BD+、BD2+、BD-的矢量数据进行多重曝光动作。由此，能够形成与单元分割数1/64相当的平滑的图案。
此外，也可以对轮廓线BD0的矢量数据生成沿+Y方向移位了1/2×SC(＝ΔS)后的轮廓线BD+的矢量数据和沿-Y方向移位了1/2×SC(＝ΔS)后的轮廓线BD-的矢量数据，一边依次反复使用3个轮廓线的矢量数据，一边进行多重曝光动作。根据这种多重曝光动作，未进行校正的原始轮廓线的矢量数据被使用的次数为小于等于多重曝光次数的一半的曝光次数。
另外，在使用多个移位量的情况下，也可以将表示移位量的参照表存储在存储器等中，控制器30使用参照表来控制矢量数据处理电路40，依次变换轮廓线的矢量数据。此外，矢量数据的变换(校正)处理可以由控制器30等其他电路来进行。关于子单元尺寸SC，也可以根据单元尺寸存储器的规模，以16分割以外的分割数来分割单元尺寸C。
在本实施方式中，进行使轮廓线的矢量数据沿着副扫描方向Y移位的校正处理，但并不限定于此，也可以在能够表现矢量数据的范围内使轮廓线的矢量数据沿着规定的一个方向移位。另外，矢量数据的校正处理也可以由曝光装置以外的运算处理部等来进行。