TWI762714B - 圖案曝光方法及圖案曝光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種圖案曝光方法及圖案曝光裝置，該圖案曝光方法中，藉由抑制無遮罩曝光的曝光圖像資料中平面角部上的邊緣誤差，以良好的精度形成被微細化之圖案。於曝光面上劃分光束的最小曝光單位，以最小曝光單位的集合特定曝光圖像資料中校正所需要的光束的接通區域，按接通區域內的最小曝光單位累積光束的強度分佈，並求出接通區域內的累積強度分佈，對累積強度分佈與所設定之閾值進行比較而求出於曝光面上連結累積強度分佈與閾值一致之點而成之輪廓來作為累積強度輪廓(AIP)，於接通區域的外側按最小曝光單位設定接通光束之接通單位來校正曝光圖像資料，以使被接通區域的外緣和累積強度輪廓包圍之差分面積變小。

Description

圖案曝光方法及圖案曝光裝置
本發明係有關圖案曝光方法及圖案曝光裝置者。
關於於光刻等微細圖案加工中所使用之圖案曝光，已知一種基於曝光圖像資料，於基板表面對被接通或斷開控制之光束(包括電子束)進行掃描，並於基板上直接描繪圖案之無遮罩曝光。無遮罩曝光中的光束的接通或斷開控制中使用能夠進行DMD(Digital Micro-mirror Device：數字微鏡裝置)、LD或LED陣列等光調製元件陣列、光源陣列或灰階的控制之GLV(Grating light Valve：柵狀光閥)等(例如，參閱下述專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2007-94227號公報
前述之以往的圖案曝光(無遮罩曝光)中，按光束的掃描間距或光調製元件陣列等陣列間隔確定能夠控制之曝光的最小單位，但於各個光束中存在強度分佈(例如，高斯分佈)，因此於曝光圖像資料的邊緣(接通區域與 斷開區域的邊界)中，所累積之曝光量不得不逐漸變低，於曝光圖像資料的邊緣線與實際顯影後得到之圖案的邊緣線之間產生小於前述之最小單位的尺寸誤差，該情況會成為問題。
圖1(a)中，以網格線表示曝光的最小單位，且粗線表示曝光圖像資料的邊緣。於圖示的例中，將用粗線描繪之斷開區域的內側設為光束的接通區域，將用粗線描繪之斷開區域的外側設為光束的斷開區域而形成了斷開區域的圖案，但該圖案依據抗蝕劑是負型還是正型而成為點圖案和孔圖案。從而，將斷開區域的內側設為接通區域並將外側設為斷開區域，或者將斷開區域的內側設為斷開區域並將外側設為接通區域是依據所使用之抗蝕劑和欲得到之凹凸圖案而適當確定，因此本質上無問題。
當以該等曝光圖像資料進行圖案曝光時，圖1(a)的A1-A2之間的光束的累積強度分佈成為圖1(b)般，若累積僅A1-A2的線上的光束的強度，則成為如P1~P7的分佈，但當累積了照射於其周邊全部之光束時，成為以Pf表示之強度分佈。此時，若將強度Et設為抗蝕劑的顯影閾值，則藉由顯影得到之圖案的邊緣成為被強度Et劃分之S1，且在與曝光顯影資料中邊緣S0之間產生誤差me。如圖1(a)所示，該等邊緣的誤差me於曝光圖像資料的圖案中的平面角部尤其明顯。此外，在此所述之角部當然不僅包括凸狀圖案的角部還包括凹狀圖案的角部。
本發明係為了解決該等問題而提出者。亦即，本發明的課題為藉由 抑制無遮罩曝光的曝光圖像資料中平面角部上的邊緣誤差，以良好的精度形成被微細化之圖案等。
為了解決該等課題，本發明具備以下構成。
一種圖案曝光方法，基於曝光圖像資料對光束進行接通或斷開控制之同時進行掃描，並於曝光面上描繪圖案，該圖案曝光方法的特徵為，具備如下步驟：於前述曝光面上劃分光束的最小曝光單位，以前述最小曝光單位的集合特定前述曝光圖像資料中校正所需要的光束的接通區域；按前述接通區域內的最小曝光單位累積前述光束的強度分佈，並求出前述接通區域內的累積強度分佈；對前述累積強度分佈與所設定之閾值進行比較而求出於前述曝光面上連結前述累積強度分佈與前述閾值一致之點而成之輪廓來作為累積強度輪廓；及於前述接通區域的外側按前述最小曝光單位設定接通光束之接通單位來校正前述曝光圖像資料，以使被前述接通區域的外緣和前述累積強度輪廓包圍之差分面積變小。
一種圖案曝光裝置，基於曝光圖像資料，對光束進行接通或斷開控制之同時進行掃描，並於曝光面上描繪圖案，該圖案曝光裝置的特徵為，具備校正前述曝光圖像資料之資料校正部，該資料校正部具備如下運算處理部：於前述曝光面上劃分光束的最小曝光單位，以前述最小曝光單位的集合特定前述曝光圖像資料中校正所需要的光束的接通區域；按前述接通區域內的最小曝光單位累積前述光束的強度分佈，並求出前述接通區域內 的累積強度分佈；對前述累積強度分佈與所設定之閾值進行比較而求出於前述曝光面上連結前述累積強度分佈與前述閾值一致之點而成之輪廓來作為累積強度輪廓；及於前述接通區域的外側按前述最小曝光單位設定接通光束之接通單位來校正前述曝光圖像資料，以使被前述接通區域的外緣和前述累積強度輪廓包圍之差分面積變小。
1:圖案曝光裝置
2:光照射部
3:掃描部
4:平台
5:控制部
6:資料校正部
AIP:累積強度輪廓
D:差分面積
e:最小曝光單位
G1,G2,G3:接通單位
h:突出量
L:最短距離
Lmax:最大值
me:誤差
S1,S0:邊緣
t:點
W:工件
圖1係對本發明的課題進行說明之說明圖(圖1(a)表示曝光的最小單位和曝光圖像資料的邊緣，圖1(b)表示圖1(a)的A1-A2之間的光束的強度分佈。)。
圖2係對本發明的實施形態之圖案曝光方法進行說明之說明圖。
圖3係對本發明的實施形態之圖案曝光方法進行說明之說明圖。
圖4係對本發明的實施形態之圖案曝光方法進行說明之說明圖。
圖5係表示本發明的實施形態之圖案曝光方法的處理算法之流程圖。
圖6係表示本發明的實施形態之圖案曝光裝置之說明圖。
以下，參閱圖式對本發明的實施形態進行說明。圖2中示出圖案曝光方法，該圖案曝光方法中，基於曝光圖像資料對光束進行接通或斷開控制之同時進行掃描，並於曝光面上描繪圖案。
圖示的網格線劃分能夠控制的光束的最小曝光單位e。此處的最小曝光單位e依據掃描間距或光調製陣列、光源陣列的陣列間隔而適當設定。 曝光圖像資料能夠以最小曝光單位的集合特定光束的接通區域，於圖示的例中，粗線的內側成為依據曝光圖像資料特定之光束的接通區域，圖示的粗線的外側成為光束的斷開區域。
如圖2所示，當作為最小曝光單位的集合而特定於曝光圖像資料中校正所需要的光束的接通區域時，若按接通區域內的最小曝光單位e累積光束的強度分佈，並求出接通區域內的累積強度分佈，則能夠得到如圖1(b)所示的累積強度分佈。
而且，相對於該累積強度分佈，如圖1(b)所示，設定特定的閾值Et，並對累積強度分佈與所設定之閾值Et進行比較而求出於曝光面上連結累積強度分佈與閾值Et一致之點而成之輪廓來作為累積強度輪廓(Accumulated Intensity Profile，AIP)。關於累積強度輪廓，若將閾值Et設為抗蝕劑的顯影閾值，則成為模擬顯影圖案的輪廓。
本發明的實施形態之圖案曝光方法中，導入前述之累積強度輪廓的概念來校正曝光圖像資料，以使累積強度輪廓接近曝光圖像資料的輪廓。具體而言，於接通區域的外側按最小曝光單位e設定接通光束之接通單位，以使被曝光圖像資料中接通區域的外緣(圖2的粗線)和累積強度輪廓(圖2的單點虛線)包圍之差分面積D變小之方式。
如圖2所示，當於曝光圖像資料中平面角部的附近設定了接通單位G1時，若於附加了接通單位G1之接通區域求出累積強度分佈，且從該累積 強度分佈求出累積強度輪廓，則累積強度輪廓會接近校正前的曝光圖像資料的輪廓，且差分面積D會減少。
以下，對於曝光圖像資料中接通區域的外側的哪一位置設定接通單位之具體的步驟進行說明。
首先，於曝光面上特定X-Y坐標，並求出曝光圖像資料的輪廓上的坐標(X0、Y0)和累積強度輪廓上的坐標(X1、Y1)。而且，求出曝光圖像資料的輪廓上的1點至累積強度輪廓上的任意的點為止的距離中的最短距離L。而且，於需要校正之範圍內任意移動曝光圖像資料的輪廓上的點，於各點求出至累積強度輪廓為止的最短距離L，並特定該最短距離L成為最大值Lmax之曝光圖像資料的輪廓上的點t。如圖2所示，當曝光圖像資料具有平面角部時，如前述進行了特定之曝光圖像資料的輪廓上的點t成為平面角部的頂點。
於如此求出之曝光圖像資料的輪廓上的點t的外側附近設定前述之接通單位。此時，臨時設定接通單位，並僅於臨時設定之接通單位所影響之區域重新求出累積強度輪廓，當相對於臨時設定接通單位之前的累積強度輪廓中的差分面積D，臨時設定之後的差分面積D變小時，確定臨時設定之接通單位的設定。如圖3所示，將接通單位依序設定為G1、G2、G3時，於接通單位的位置的臨時設定中確定差分面積D變小，當差分面積D未變小時，不進行設定而於其他位置進行臨時設定。
又，如圖4所示，將接通單位依序設定為G1、G2、G3時，前述之差分面積D變小，但有時累積強度輪廓突出於初始的接通區域的外緣的外側。當欲積極避免該突出時，藉由計算求出累積強度輪廓突出於初始的接通區域的外緣的外側之突出量h，從而還能夠臨時設定接通單位的位置，以便抑制該突出量h。
圖5中示出按照前述之步驟進行曝光圖像資料的校正之處理算法的一例。於開始之後的步驟S1中，獲取所輸入之曝光圖像資料。於下一步驟S2中，如前述，求出曝光圖像資料的接通區域的累積強度分佈。於下一步驟S3中，如前述，特定閾值Et，並求出校正對象區域的累積強度輪廓。於下一步驟S4中，如前述，於需要校正之範圍內任意移動曝光圖像資料的輪廓上的點，於各點求出至累積強度輪廓為止的最短距離L，並特定該最短距離L成為最大值Lmax之曝光圖像資料的輪廓上的點t。
於下一步驟S5中，於曝光圖像資料的輪廓上的點t的外側附近臨時設定前述之接通單位。而且於下一步驟S6中，將臨時設定之接通單位附加於曝光圖像資料的接通區域，並重新求出校正對象區域的累積強度輪廓。
而且，於之後的步驟S7中，對從臨時設定接通單位之前的累積強度輪廓求出之差分面積D與從臨時設定接通單位之後重新求出之累積強度輪廓求出之差分面積D進行比較，從而進行從重新求出之累積強度輪廓求出之差分面積D是否變小之判斷。當未變小時(當為“否”時)，取消臨時設定而進入到步驟S10，並進行是否臨時設定其他的接通單位之判斷。
當於步驟S7中，從重新求出之累積強度輪廓求出之差分面積D變得比之前的差分面積D小時(當為“是”時)，接著進行基於重新求出之累積強度輪廓的前述之突出量h是否係容許範圍之判斷(能夠設定此處的容許範圍係零之情況。)。而且，當突出量h超出容許範圍時(當為“否”時)，取消臨時設定而進入到步驟S10，並進行是否臨時設定其他的接通單位之判斷。
而且，當於步驟S8中，基於重新求出之累積強度輪廓的突出量h係容許範圍時(當為“是”時)，於步驟S9中，確定之前臨時設定之接通單位的設定而進入到步驟S10，並進行是否臨時設定其他的接通單位之判斷。
於步驟10中，當臨時設定其他的接通單位時(當為“是”時)，返回到步驟S5，於點t的附近臨時設定新的接通單位，並如前述依序執行步驟S6以後的處理。於步驟10中，當未臨時設定其他的接通單位時(當為“否”時)，進行將至此所確定之所有的接通單位附加於曝光圖像資料的接通區域之曝光圖像資料的校正，並結束處理。
於步驟10中，是否臨時設定其他的接通單位之判斷中，對之前求出之差分面積D充分變小(例如，成為某一設定值以下)之情況、步驟S7中的“否”多次連續等，無法發現減小之前求出之差分面積D之接通單位之情況等進行“否”的判斷。
此外，圖5的例中，特定點t時示出求出Lmax之例，但並不限定於此， 亦可以首先特定曝光圖像資料的輪廓上的任意的點，並執行步驟S5至S10，之後(當步驟S10為“否”時)，依序移動點而進行相同的處理。
圖6中示出執行前述之圖案曝光方法之圖案曝光裝置的構成例。圖案曝光裝置1具備於工件W的曝光面上照射光束Lb之光照射部2、沿特定方向對支撐工件W之平台4進行掃描之掃描部3及控制光照射部2及掃描部3之控制部5。而且，向控制部5輸入曝光圖像資料時，設置資料校正部6，且將經由該資料校正部6而校正之曝光圖像資料輸入到控制部5。
控制部5進行如下控制，亦即基於經校正之曝光圖像資料對光束Lb進行接通或斷開控制之同時進行掃描，並於工件W的曝光面上描繪圖案。在此，圖示了對工件W進行掃描之掃描部3，但亦可以固定平台4而設置對光照射部2進行掃描之掃描部。
資料校正部6具備用於進行前述之圖案曝光方法中的曝光圖像資料的校正之運算處理部。於曝光處理之前進行該等曝光圖像資料的校正，藉此於無遮罩曝光中，能夠以良好的精度形成被微細化之圖案。
AIP:累積強度輪廓
D:差分面積
e:最小曝光單位
G1:接通單位
L:最短距離
Lmax:最大值

Claims (6)

  1. 一種圖案曝光方法，其特徵在於，其係基於曝光圖像資料對光束進行接通或斷開控制並進行掃描，而於曝光面上描繪圖案者，且具備如下步驟： 於前述曝光面上劃分光束的最小曝光單位，以前述最小曝光單位的集合，特定出前述曝光圖像資料中之校正所需光束的接通區域； 按前述接通區域內的最小曝光單位累積前述光束的強度分佈，求出前述接通區域內的累積強度分佈； 對前述累積強度分佈與所設定之閾值進行比較，求出於前述曝光面上將前述累積強度分佈與前述閾值一致之點連成之輪廓作為累積強度輪廓；及 於前述接通區域的外側按前述最小曝光單位設定接通光束之接通單位來校正前述曝光圖像數據，以使被前述接通區域的外緣和前述累積強度輪廓包圍之差分面積變小。
  2. 如請求項1之圖案曝光方法，其中 將前述接通單位設定在前述曝光圖像資料中之平面角部的附近。
  3. 如請求項1之圖案曝光方法，其中 臨時設定前述接通單位，僅於臨時設定之前述接通單位所影響之區域新求出前述累積強度輪廓，當前述差分面積變小之情形時，確定臨時設定之前述接通單位的設定。
  4. 如請求項2之圖案曝光方法，其中 臨時設定前述接通單位，僅於臨時設定之前述接通單位所影響之區域新求出前述累積強度輪廓，當前述差分面積變小之情形時，確定臨時設定之前述接通單位的設定。
  5. 如請求項1至4中任一項之圖案曝光方法，其中 前述接通單位係設定成抑制前述累積強度輪廓突出於前述接通區域的外緣的外側之突出量。
  6. 一種圖案曝光裝置，其特徵在於，其係基於曝光圖像資料對光束進行接通或斷開控制並進行掃描，而於曝光面上描繪圖案者，且 具備校正前述曝光圖像資料之資料校正部， 該資料校正部具備如下之運算處理部： 於前述曝光面上劃分光束的最小曝光單位，以前述最小曝光單位的集合，特定出前述曝光圖像資料中之校正所需光束的接通區域； 按前述接通區域內的最小曝光單位累積前述光束的強度分佈，求出前述接通區域內的累積強度分佈； 對前述累積強度分佈與所設定之閾值進行比較，求出於前述曝光面上將前述累積強度分佈與前述閾值一致之點連成之輪廓作為累積強度輪廓；及 於前述接通區域的外側按前述最小曝光單位設定接通光束之接通單位來校正前述曝光圖像數據，以使被前述接通區域的外緣和前述累積強度輪廓包圍之差分面積變小。
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