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公開番号2025176132
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2025151128,2023533111
出願日2025-09-11,2022-07-01
発明の名称露光装置、及び電子デバイスの製造方法
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人,個人
主分類G03F 7/20 20060101AFI20251126BHJP(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【課題】パターン結像状態の劣化を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置EXは、それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットILUと、空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットPLUと、複数の所定パターンのそれぞれに対応する調整情報を記憶する調整機構と、を含み、調整機構は、複数の所定パターンから選択されたパターンに対応する調整情報に基づいて、空間光変調素子に照射される照明光の入射角を設定し、投影ユニットの光軸に対する、複数のミラーの中心点を含む面の角度を調整するように空間光変調素子の角度を設定し、または、投影ユニットの光軸に対する、基板Pに投影される光の主光線の傾き量を設定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、
前記空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットと、
複数の所定パターンのそれぞれに対応する調整情報を記憶する調整機構と、を含み、
前記調整機構は、前記複数の所定パターンから選択されたパターンに対応する前記調整情報に基づいて、
前記空間光変調素子に照射される前記照明光の入射角を設定し、
前記投影ユニットの光軸に対する、前記複数のミラーの中心点を含む面の角度を調整するように前記空間光変調素子の角度を設定し、または、
前記投影ユニットの光軸に対する、前記基板に投影される前記光の主光線の傾き量を設定する、
露光装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記調整機構は、前記基板に露光される露光パターンと、選択された前記パターンと、を比較して得られた前記傾き量に関する比較情報と、選択された前記パターンに対応する前記調整情報と、に基づいて、前記設定を行う、
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記比較情報は、前記傾き量が許容範囲外となる情報を含み、
前記許容範囲は、前記露光パターンの最小線幅、または、解像力Rsに基づいて設定され、
前記解像力Rsは、Rs = k1×λ/NAiを満たし、
ここで、0＜k1≦1を満たし、λは前記照明光の波長であり、NAiは、像側の開口数である、
請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記複数の所定パターンからパターンを選択することは、前記基板に形成される電子デバイスの層ごとに行われる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記投影ユニットからの前記光が前記基板に投影されている状態で、前記基板を前記投影ユニットに対して第１方向に移動させるステージを含み、
前記露光パターンは、前記第１方向に並ぶ複数の領域を含み、前記複数の領域には、線幅またはピッチが異なるパターンが含まれ、
前記投影ユニットからの前記光が前記基板に投影されている状態で、前記ステージが前記基板を前記投影ユニットに対して前記第１方向に移動させる期間内に、前記調整機構は、前記複数の領域ごとに、前記設定を行う、
請求項２～３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記複数の所定パターンは、孤立パターン、ラインアンドスペースパターン、および、パッドパターンを含む、
請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記複数の所定パターンは、前記投影ユニットから前記基板に投影される光によって、前記基板に露光されるパターンである、
請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記調整機構は、選択された前記パターンに対応する前記調整情報に基づいて、前記傾き量を所定範囲内に設定する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、
前記空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットと、
前記投影ユニットの光軸と前記基板に投影される前記光の主光線とのなす角度を所定範囲内に設定する調整機構と、を含み、
前記所定範囲は－２．０°以上かつ２．０°以内であり、
前記照明光のピーク波長は、３４０．６５５ｎｍ～３４７．６３６ｎｍの波長範囲内にある、
露光装置。
【請求項１０】
前記調整機構は、前記基板に露光される露光パターンに基づいて、
前記空間光変調素子に照射される前記照明光の入射角を設定し、
前記投影ユニットの光軸に対する、前記複数のミラーが配列された面の角度を調整するように前記空間光変調素子の角度を設定し、または、
前記投影ユニットの光軸に対する、前記基板に投影される前記光の主光線の傾き量を設定する、
請求項９に記載の露光装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス用のパターンを露光する露光装置、及び電子デバイスの製造方法に関する。
本願は、２０２１年７月５日に出願された特願２０２１－１１１５１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
続きを表示（約 4,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、液晶や有機ＥＬによる表示パネル、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが使用されている。この種の露光装置は、ガラス基板、半導体ウェハ、プリント配線基板、樹脂フィルム等の被露光基板（以下、単に基板とも呼ぶ）の表面に塗布された感光層に電子デバイス用のマスクパターンを投影露光している。
【０００３】
そのマスクパターンを固定的に形成するマスク基板の作製には時間と経費を要する為、マスク基板の代わりに、微少変位するマイクロミラーの多数を規則的に配列したデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子（可変マスクパターン生成器）を使用した露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された露光装置では、例えば、波長３７５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）からの光と波長４０５ｎｍのＬＤからの光とをマルチモードのファイバーバンドルで混合した照明光を、デジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）に照射し、傾斜制御された多数のマイクロミラーの各々からの反射光を結像光学系、マイクロレンズアレーを介して基板に投影露光している。
【０００４】
ＤＭＤの各マイクロミラーの傾斜角度は、デジタル方式では、例えば、Ｏｆｆ時（反射光の結像光学系への非入射時）には０°で、Ｏｎ時（反射光の結像光学系への入射時）には１２°となるように設定される。多数のマイクロミラーはマトリックス状に一定ピッチ（例えば１０μｍ以下）で配置されている為、光学的な回折格子としての作用も備える。特に電子デバイス用の微細なパターンを投影露光する場合、ＤＭＤへの照明光の波長とＤＭＤの回折格子の作用（回折光の発生方向や強度分布の状態）とによって、パターンの結像状態を劣化させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－２３７４８号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットと、複数の所定パターンのそれぞれに対応する調整情報を記憶する調整機構と、を含み、前記調整機構は、前記複数の所定パターンから選択されたパターンに対応する前記調整情報に基づいて、前記空間光変調素子に照射される前記照明光の入射角を設定し、前記投影ユニットの光軸に対する、前記複数のミラーの中心点を含む面の角度を調整するように前記空間光変調素子の角度を設定し、または、前記投影ユニットの光軸に対する、前記基板に投影される前記光の主光線の傾き量を設定する、露光装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットと、前記投影ユニットの光軸と前記基板に投影される前記光の主光線とのなす角度を所定範囲内に設定する調整機構と、を含み、前記所定範囲は－２．０°以上かつ２．０°以内であり、前記照明光のピーク波長は、３４０．６５５ｎｍ～３４７．６３６ｎｍの波長範囲内にある、露光装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、電子デバイスの第１層のパターンに基づいて、複数の所定パターンから第１パターンを選択し、選択した前記第１パターンに対応する第１調整情報に基づいて設定された露光装置を用いて、基板に前記第１層のパターンを露光し、前記電子デバイスの前記第１層とは異なる第２層のパターンに基づいて、前記複数の所定パターンから第２パターンを選択し、選択した前記第２パターンに対応する第２調整情報に基づいて設定された前記露光装置を用いて、前記第１層が形成された前記基板に前記第２層のパターンを露光し、前記露光装置は、それぞれ複数の状態に個別制御可能な複数のミラーを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子からの光を基板に投影する投影ユニットと、を含み、前記第１調整情報または前記第２調整情報に基づいて、前記空間光変調素子に照射される前記照明光の入射角が設定され、前記投影ユニットの光軸に対する、前記複数のミラーが配列された面の角度を調整するように前記空間光変調素子の角度が設定され、または、前記投影ユニットの光軸に対する、前記基板に投影される前記光の傾き量が設定される、電子デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施の形態によるパターン露光装置ＥＸの外観構成の概要を示す斜視図である。
複数の露光モジュールＭＵの各々の投影ユニットＰＬＵによって基板Ｐ上に投射されるＤＭＤ１０の投影領域ＩＡｎの配置例を示す図である。
図２中の特定の４つの投影領域ＩＡ８、ＩＡ９、ＩＡ１０、ＩＡ２７の各々による継ぎ露光の状態を説明する図である。
Ｘ方向（走査露光方向）に並ぶ２つの露光モジュールＭＵ１８、ＭＵ１９の具体的な構成をＸＺ面内で見た光学配置図である。
ＤＭＤ１０と照明ユニットＰＬＵとがＸＹ面内で角度θｋだけ傾いた状態を模式的に表した図である。
投影ユニットＰＬＵによるＤＭＤ１０のマイクロミラーの結像状態を詳細に説明する図である。
オプチカルインテグレータ１０８としてのＭＦＥレンズ１０８Ａを出射面側から見た模式的な図である。
図７のＭＦＥレンズ１０８Ａのレンズ素子ＥＬの出射面側に形成される点光源ＳＰＦと光ファイバー束ＦＢｎの出射端との配置関係の一例を模式的に表した図である。
図６に示した投影ユニットＰＬの第２レンズ系１１８内の瞳Ｅｐに形成される光源像の様子を模式的に表した図である。
図６に示した第２レンズ群１１８の瞳Ｅｐから基板Ｐまでの光路の照明光（結像光束）Ｓａの振る舞いを模式的に表した図である。
ＤＭＤ１０の駆動回路への電源供給がオフの場合におけるＤＭＤ１０の一部分のマイクロミラーＭｓの状態を拡大した斜視図である。
ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓがオン状態とオフ状態となった場合のＤＭＤ１０のミラー面のうちの一部を拡大した斜視図である。
Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示し、Ｙ’方向に並ぶ一列のマイクロミラーＭｓのみがオン状態になる場合を示す図である。
図１２のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。
図１３のように孤立したマイクロミラーＭｓａからの反射光（結像光束）Ｓａの投影ユニットＰＬＵによる結像状態をＸ’Ｚ面内で模式的に表した図である。
孤立したマイクロミラーＭｓａからの正規反射光Ｓａによる瞳Ｅｐにおける回折像の点像強度分布Ｉｅａを模式的に表したグラフである。
Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示す図であり、Ｘ’方向に隣接する多数のマイクロミラーＭｓが同時にオン状態となる場合を示す図である。
図１６のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。
図１７、図１８の状態のＤＭＤ１０から発生する回折光Ｉｄｊの角度θｊの分布の一例を表すグラフである。
図１９のような回折光の発生状態のときの瞳Ｅｐでの結像光束の強度分布を模式的に表した図である。
ライン＆スペース状のパターンの投影時におけるＤＭＤ１０のミラー面の一部の状態をＸ’Ｙ’面内で見た示す図である。
図２１のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。本実施形態の分配部の変形例を示す図である。
図２１、図２２の状態のＤＭＤ１０から発生する回折光Ｉｄｊの角度θｊの分布の一例を表すグラフである。
像面上で線幅が１μｍのライン＆スペースパターンの空間像のコントラストをシミュレーションした結果を表わすグラフである。
式（２）に基づいて波長λとテレセン誤差Δθｔとの関係を求めたグラフである。
図４、又は図６に示した照明ユニットＩＬＵのうちの光ファイバー束ＦＢｎからＭＦＥ１０８Ａに至る光路の具体的な構成を示す図である。
図４、又は図６に示した照明ユニットＩＬＵのうちのＭＦＥ１０８ＡからＤＭＤ１０に至る光路の具体的な構成を示す図である。
ＭＦＥ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍをＸ’Ｚ面内で傾けた場合に、ＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される点光源ＳＰＦの状態を誇張して示す図である。
図１に示した露光装置ＥＸに付設されて、各モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）に照明光ＩＬｍを供給するビーム供給ユニットの一例の構成を示す図である。
７台のレーザ光源ＦＬ１～ＦＬ８の各々からのビームＬＢ１～ＬＢ７をビーム合成部２００で合成した後のビームＬＢｂの波長分布を模式的に表した図である。
基板Ｐ上で斜め４５°に傾いたライン＆スペース状パターンの露光時におけるＤＭＤ１０のミラー面の一部分の様子を示した図である。
本実施の形態の露光装置ＥＸに付設される露光制御装置のうち、特にテレセン誤差の調整制御に関わる部分の概略的な一例を示すブロック図である。
露光装置ＥＸによって基板Ｐ上に露光される表示パネル用の表示領域ＤＰＡと周辺領域ＰＰＡｘ、ＰＰＡｙとの配置の一例を示す図である。
投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１～２７）内に現れる表示領域ＤＰＡ中のピクセルＰＩＸの配置状態の一例を示す図である。
図１に示した露光装置ＥＸの基板ホルダ４Ｂ上の端部に付設された較正用基準部ＣＵに設けられる光学計測部の概略構成を示す図である。
第２の実施の形態によるパターン露光装置に設けられる描画モジュールの１つの概略的な構成を示す図である。
図３６のＤＭＤ１０’によって、孤立した最小線幅のパターンを投影する際のマイクロミラーＭｓの状態を誇張して示す図である。
図３７のように孤立したオン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光Ｓａの瞳Ｅｐにおける回折像の点像強度分布Ｉｅａを模式的に表したグラフである。
図３６のＤＭＤ１０’によって、大きなランド状パターンを投影する際のマイクロミラーＭｓの状態を誇張して示す図である。
図３９の状態のときの反射光Ｓａ’に含まれる０次回折光、±１次回折光の中心光線の発生方向の一例を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の態様に係るパターン露光装置（パターン形成装置）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に詳細に説明する。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。即ち、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。なお、図面及び以下の詳細な説明の全体にわたって、同じ又は同様の機能を達成する部材や構成要素については同じ参照符号が使用される。
（【００１１】以降は省略されています）

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