特許ウォッチ

公開番号2024113029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-21
出願番号2024090159,2022559455
出願日2024-06-03,2021-11-02
発明の名称パターン露光装置
出願人株式会社ニコン
代理人弁理士法人桐朋
主分類G03F 7/20 20060101AFI20240814BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【解決手段】パターン露光装置は、第1ビームを出射する第1の光源装置と、第2ビームを出射する第2の光源装置と、第1ビーム及び第2ビームを直列に通す複数の音響光学変調素子と、第1ビーム及び第2ビームの回折ビームであるスポット光を一次元走査して基板上にパターンを描画する複数の描画ユニットと、初段の音響光学変調素子内で所定の交差角で第1ビームと第2ビームとが交わって通るように第1ビームと第2ビームとを合成する合成光学系とを備え、第1ビームによる第1のスポット光と第2ビームによる第2のスポット光とは複数の描画ユニットの各々から基板上において互いに異なる位置に投射される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
パターン露光装置であって、
第１ビームを出射する第１の光源装置と、
第２ビームを出射する第２の光源装置と、
前記第１ビーム及び前記第２ビームを直列に通す複数の音響光学変調素子と、
前記複数の音響光学変調素子から発生する前記第１ビーム及び前記第２ビームの回折ビームをスポット光とし、前記スポット光を一次元走査して基板上にパターンを描画する複数の描画ユニットと、
前記複数の音響光学変調素子のうちの初段の音響光学変調素子内で、所定の交差角で前記第１ビームと前記第２ビームとが交わって通るように、前記第１の光源装置からの前記第１ビームと前記第２の光源装置からの前記第２ビームとを合成する合成光学系と、
を備え、
前記第１ビームによる第１のスポット光と前記第２ビームによる第２のスポット光とは、前記複数の描画ユニットの各々から、前記基板上において互いに異なる位置に投射されるパターン露光装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のパターン露光装置であって、
前記複数の描画ユニットの各々は前記回折ビームを偏向する回転ポリゴンミラーを有し、前記回転ポリゴンミラーで偏向された前記回折ビームを前記スポット光にして前記一次元走査を行う、パターン露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターン露光装置であって、
前記複数の音響光学変調素子の各々を光学的に共役関係にするように、前記音響光学変調素子間の光路中に配置されるリレー光学系を備える、パターン露光装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のパターン露光装置であって、
前記合成光学系は、前記複数の音響光学変調素子のうちの初段の音響光学変調素子内で、前記回折ビームが発生する回折方向と直交した非回折方向に関して前記所定の交差角で前記第１ビームと前記第２ビームとが交わって通るように、前記第１の光源装置からの前記第１ビームと前記第２の光源装置からの前記第２ビームとを合成する、パターン露光装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のパターン露光装置であって、
前記一次元走査を主走査としたとき、前記主走査の方向と直交する方向に前記スポット光の副走査が行われ、
前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射される前記第１ビームによる前記第１のスポット光と前記第２ビームによる前記第２のスポット光とが、前記副走査の方向に中心間隔ΔＸＳで位置するように、前記合成光学系による前記第１ビームと前記第２ビームの前記交差角が設定される、パターン露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載のパターン露光装置であって、
前記第１のスポット光と前記第２のスポット光の各々の実効的な直径をφｓとしたとき、前記中心間隔ΔＸＳは、ΔＸＳ≧０．５・α・φｓ（αは１以上の整数）の関係を満たすように設定される、パターン露光装置。
【請求項７】
請求項５に記載のパターン露光装置であって、
前記副走査は、前記複数の描画ユニットに対して前記基板が移動することにより行われる、パターン露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン露光装置であって、
前記副走査の方向に前記基板を移動させる回転ドラムを備える、パターン露光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に電子デバイス等のパターンを描画データに応じて変調された描画ビームによって露光するパターン露光装置に関する。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、基板上に微細な電子デバイスを製造する過程では、基板上のフォトレジスト層に電子デバイスのパターン（配線層、電極層、半導体層、絶縁層等の形状を規定するパターン）に対応した露光ビーム（光ビームや電子ビーム等）を照射する露光工程と、露光後の基板を現像して、フォトレジスト層の残膜部と除去部とによるパターンを出現させる現像工程とを含むフォトリソグラフィ処理が実施されている。その露光工程で使われる露光装置としては、露光すべきパターンが固定的に形成されたフォトマスクを用いる方式と、露光すべきパターンに応じた描画データ（ＣＡＤデータ）に基づいて露光ビームを動的に強度変調するマスクレス方式とが知られている。
【０００３】
特開２００２－１９６２７０号公報には、マスクレス方式の露光装置として、レーザ光源からのレーザ光束（ビーム）を音響光学変調器によって変調し、変調されたビームを回転するポリゴンミラーの各反射面で繰り返し一次元に偏向し、ポリゴンミラーで偏向されたビームを、ｆθレンズを含む結像光学系を介して走査対象面上でスポット光に結像しつつ、一次元走査するパターン描画装置が開示されている。さらに、特開２００２－１９６２７０号公報には、レーザ光源から射出するビームの進行方向の傾き、又は射出するビームの横ずれといった変動を計測するための光束位置検出器と、その変動によるスポット光の走査位置のずれを補正する光学部材とを設けることも開示されている。
【０００４】
特開２００２－１９６２７０号公報に記載のパターン描画装置では、１つのポリゴンミラーとｆθレンズとを含む１台の描画ユニットに対して、１台のレーザ光源からのビームを供給しているが、スポット光の主走査による描画ライン（走査線）で描画されるパターンが主走査の方向に継ぎ露光されるように複数の描画ユニットを並べたマルチ描画ヘッドタイプの露光装置では、複数のレーザ光源を用いることがある。その場合、複数のレーザ光源の各々から射出されるビームの個別の変動によるパターンの露光位置のずれ以外に、複数のレーザ光源の各々からのビームの相対的な位置や傾きの変動による継ぎ誤差の発生を低減させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００２－１９６２７０号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様は、第１光源装置からの第１ビームによって基板上にパターンを描画する第１描画ユニットと、第２光源装置からの第２ビームによって前記基板上にパターンを描画する第２描画ユニットと、を備えたパターン露光装置であって、前記第１光源装置から前記第１描画ユニットまでの間の前記第１ビームの光路中に設けられて、前記第１ビームの一部を第１の計測用ビームとして分割する第１光分割器と、前記第２光源装置から前記第２描画ユニットまでの間の前記第２ビームの光路中に設けられて、前記第２ビームの一部を第２の計測用ビームとして分割する第２光分割器と、前記第１の計測用ビームと前記第２の計測用ビームとを受光し、前記第１ビームと前記第２ビームとの相対的な位置変動又は相対的な傾き変動を検出する変動検出光学ユニットと、前記第１光分割器から前記変動検出光学ユニットまでの前記第１の計測用ビームによる光路を形成する第１の導光系と、前記第２光分割器から前記変動検出光学ユニットまでの前記第２の計測用ビームによる光路を形成する第２の導光系と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の態様は、パターン露光装置であって、第１ビームを出射する第１の光源装置と、第２ビームを出射する第２の光源装置と、前記第１ビーム及び前記第２ビームを直列に通す複数の音響光学変調素子と、前記複数の音響光学変調素子から発生する前記第１ビーム及び前記第２ビームの回折ビームをスポット光とし、前記スポット光を一次元走査して基板上にパターンを描画する複数の描画ユニットと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施の形態によるパターン露光装置の概略的な全体構成を示す正面図である。
図１に示した描画ユニットＭＵ１～ＭＵ６のうち、代表して描画ユニットＭＵ１の概略的な内部構成を示す斜視図である。
図１に示した回転ドラムＤＲに支持されるシート基板Ｐ上に設定される描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の配置と、アライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ５）の配置とを示す斜視図である。
図１に示したビームスイッチング部ＢＤＵ内の光学構成をＸＹ面と平行な面内で見た上面図である。
図４に示したレーザ光源１０Ｂから、スイッチング用の最初の音響変調光学素子（ＡＯＭ）ＡＭ６に至る光路付近の各光学部材の配置を表した斜視図である。
図４に示した三角ミラー３３と検出ユニット３４の具体的な配置関係を示す斜視図である。
図６に示した第１の撮像素子３４Ｃの撮像面に投射されるビームＭＢａ、ＭＢｂの状態を模式的に表した図である。
図６に示した第２の撮像素子３４Ｇの撮像面に投射されるビームＭＢａ、ＭＢｂのスポット光の状態を模式的に表した図である。
図４、図５に示した補正光学系１１Ｂの具体的な光学構成の一例を示す斜視図である。
図５に示したレーザ光源１０Ｂから初段の音響光学変調素子ＡＭ６までの光路におけるビームＬＢｂの平行シフトの様子を説明する斜視図である。
レーザ光源１０ＢからのビームＬＢｂが－Ｙ方向に平行シフトしたときに、偶数番の描画ユニットＭＵ２、ＭＵ４、ＭＵ６の各々に向かう描画用のビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の状態を誇張して示した図である。
レーザ光源１０ＢからのビームＬＢｂが＋Ｚ方向に平行シフトしたときに、偶数番の描画ユニットＭＵ２、ＭＵ４、ＭＵ６の各々に向かう描画用のビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の状態を誇張して示した図である。
初段の音響光学変調素子ＡＭ６に入射するビームＬＢｂが傾いているときに、偶数番の描画ユニットＭＵ２、ＭＵ４、ＭＵ６の各々に向かう描画用のビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の状態を誇張して示した図である。
初段の音響光学変調素子ＡＭ６に入射するビームＬＢｂが、図１３で説明した方向と直交した方向に傾いているときに、偶数番の描画ユニットＭＵ２、ＭＵ４、ＭＵ６の各々に向かう描画用のビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の状態を誇張して示した図である。
図１５Ａ～図１５Ｃは、ビームスイッチング部ＢＤＵの初段の音響光学変調素子ＡＭ６に入射するレーザ光源１０ＢからのビームＬＢｂの入射状態と回折効率を説明する図であり、図１５Ａは、音響光学変調素子ＡＭ６を直交座標系ＸＹＺのＸＺ面内で見た図、図１５Ｂは、音響光学変調素子ＡＭ６を直交座標系ＸＹＺのＸＹ面内で見た図、図１５Ｃは、音響光学変調素子ＡＭ６に入射するビームＬＢｂの回折方向の入射角θｚ、並びに非回折方向の入射角θｙに対するビームＬＢ６（１次回折ビーム）の強度の変化を模式的に表したグラフである。
第２の実施の形態によるビームスイッチング部ＢＤＵの初段の音響光学変調素子ＡＭ６から落射ミラーＩＭ６までの光路における２本のビームの状態を示す斜視図である。
図１６に示した落射ミラーＩＭ６から光路調整部ＢＶ６を通って描画ユニットＭＵ６内のレンズＬＧａに至る光路を通る２本のビームＬＢ６ａ、ＬＢ６ｂの状態を誇張して表した図である。
第２の実施の形態に適用される４つのレーザ光源１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２の各々からのビームを初段の音響光学変調素子ＡＭ６、ＡＭ１に導く光路の一例を示す図である。
図１６～図１８に示した第２の実施の形態において、シート基板Ｐ上に投射される２つのスポット光ＳＰａ、ＳＰｂの走査の様子を模式的に示す図である。
図２に示した描画ユニットＭＵ１（ＭＵ２～ＭＵ６も同様）の変形例を示す斜視図である。
図１７に示した光路調整部ＢＶ６の一部の変形例を示す斜視図である。
４台のレーザ光源を用いる場合の４本の計測用ビームの光路を模式的に表した変形例の図である。
図２２の変形例の場合の変動光学検出系（三角ミラー３３’と検出ユニット３４）の配置関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の態様に係るパターン露光装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態によるパターン露光装置の概略的な全体構成を示す図である。本実施の形態のパターン露光装置は、図１に示すように、フレキシブルな長尺のシート基板Ｐ（以下、単に基板Ｐとも言う）上に塗工された感光層に、電子デバイス（表示デバイス、配線デバイス、センサーデバイス等）に対応した各種のパターンをスポット光の走査によりマスクレス方式で露光する。このようなパターン露光装置は、例えば、国際公開第２０１５／１５２２１８号、国際公開第２０１５／１６６９１０号、国際公開第２０１６／１５２７５８号、国際公開第２０１７／０５７４１５号等に開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許