[发明专利]无掩模曝光装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用光调制元件阵列来形成图案的无掩模曝光装置，尤其涉及无掩模曝光装置的曝光方法。

背景技术

无掩模曝光装置通常具有将微镜进行了二维排列的DMD(Digital Micro-mirror Device：数字微镜装置)，根据图案对各微镜进行开/关控制，由此，将图案光投影到基板上。随着光调制元件阵列的投影区(曝光区)相对于基板相对移动，依次投影与该曝光区的位置对应的图案光。

无掩模曝光装置中的图案的分辨率由镜子大小、缩小投影光学系统的倍率以及NA等决定。作为提高分辨率的方法，公知有如下的移相曝光：将使一方的光束的相位偏移1/2波长而得到的两个光束同时照射到基板上(参照专利文献1)。

这里，配置两个DMD，分别向它们照射光束。此时，为了向相邻像素照射不同的光束，对各DMD的每隔一个镜子进行开/关控制。使像素间的光束的相位偏移半个波长，由此，相邻像素间的部分由于光的干涉而成为暗部。其结果为，可以得到与在掩模曝光装置中利用利文森(Levenson)型的移相掩模时相同的分辨率提高。

并且，沿着纵横两个方向使第1光束的投影像与第2光束的投影像偏移半个像素间距，也能够照射具有半个波长的相位差的两个光束。该情况下，能够利用各DMD的所有镜子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-71116号公报

发明内容

发明要解决的课题

在将移相掩模展开到无掩模曝光装置的现有的移相曝光中，以提高像素单位的分辨率为目的，在相邻像素间制造出曝光能量接近0的部分。该部分为暗部，由此提高了图案的分辨率。但是，在无掩模曝光装置的情况下，图案宽度的微细化通常并非最重要的课题。

例如，在将印刷基板等作为制造对象而使用无掩模曝光装置的情况下，较多地使用一倍左右倍率的成像透镜进行曝光，而不是形成接近曝光波长的图案的缩小投影曝光。这是由分辨率在某种程度上被微镜尺寸所限制并且在以描绘处理大型尺寸基板为目的的情况下图案宽度比曝光波长长很多等而引起的。

另一方面，从确实满足所规定的分辨率的要求的观点来看，被组装到无掩模曝光装置中的成像透镜的焦点深度比较浅。因此，如果焦点位置稍有偏移则容易产生模糊，导致图案分辨率降低。为了抑制模糊，必须提高图案像的对比度。

但是，现有的曝光方法即使能够在成像透镜的焦点位置、焦点深度内成像的状况下提高分辨率，但并不是可在偏离了成像透镜的焦点深度时确保图案的分辨率的、即维持足够的对比度的曝光方法。

因此，期望在使用光调制元件阵列的同时进行实现对比度提高的曝光。

用于解决问题的手段

本发明的曝光装置具有：光调制元件阵列，其二维地排列有能够根据姿势变化来切换光的反射方向的多个光调制元件；照明系统，其使第1光、第2光分别沿着第1方向、第2方向入射到光调制元件阵列，其中，所述第1光具有相干性，所述第2光具有相干性且相对于第1光具有相位差；成像光学系统，其使光调制元件阵列所反射的第1光和第2光成像于图案形成面；以及曝光控制部，其根据图案数据控制多个光调制元件各自的姿势。

多个光调制元件各自的姿势能够选取在第1位置和第2位置，所述第1位置使第1光向沿着成像光学系统的光轴的方向反射，所述第2位置使第2光向沿着成像光学系统的光轴的方向反射。换言之，决定相对于光调制元件阵列的第1、第2光的入射角以及成像光学系统的位置，使得在多个光调制元件以能够选取的第1位置、第2位置的姿势来定位时第1光、第2光向成像光学系统反射。

在使用DMD等作为光调制元件阵列的情况下，各光调制元件能够在第1位置、第2位置以及平面状态之间进行姿势变化，其中，所述第1位置从平面状态倾斜了朝向第1光的入射方向的规定的角度，所述第2位置从平面状态倾斜了朝向第2光的入射方向的规定的角度。特别地，能够将开状态、关状态设为第1位置、第2位置(或者为其相反)。

作为照明系统，能够应用多种结构。例如，照明系统具有照射第1光的第1光源、照射第2光的第2光源以及对第1光或者第2光进行移相的移相光学系统即可。

或者，照明系统也可以构成为具有照射照明光的光源、将照明光分割为第1光和第2光的分割光学系统以及对第1光或者第2光进行移相的移相光学系统。