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JP7054167B2 - Exposure device - Google Patents

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JP7054167B2
JP7054167B2 JP2017220843A JP2017220843A JP7054167B2 JP 7054167 B2 JP7054167 B2 JP 7054167B2 JP 2017220843 A JP2017220843 A JP 2017220843A JP 2017220843 A JP2017220843 A JP 2017220843A JP 7054167 B2 JP7054167 B2 JP 7054167B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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特許法第30条第2項適用 発行日:2017年10月16日 刊行物:Optics & Photonics Japan 2017講演予稿集,第310頁,一般社団法人日本光学会Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law Publication date: October 16, 2017 Publication: Optics & Photonics Japan 2017 Lecture Proceedings, p. 310, Optical Society of Japan

本発明は、露光対象物の外表面を露光するための露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus for exposing the outer surface of an object to be exposed.

半導体等の製造に用いられる光露光技術(フォトリソグラフィ)は主に2次元の回路パターン形成が主な応用であったが、1990年代より微小光学素子、アクチュエータ、センサ、導波路、プリンタヘッド、各種MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などの3次元の立体的形状を有するマイクロデバイスの加工へも応用されている。フォトリソグラフィ工程における主な露光装置としては、フォトマスクと露光基板を近接させて一括露光を行うマスクアライナーが使用される。より微細な加工領域における露光装置としては、投影光学系によりマスクパターンを露光基板上に等倍又は縮小して露光を行い、XYステージによるステップアンドリピート操作によって露光エリアの拡大を行うステッパが使用されている。 The main application of light exposure technology (photolithography) used in the manufacture of semiconductors is the formation of two-dimensional circuit patterns, but since the 1990s, microoptical elements, actuators, sensors, waveguides, printer heads, and various types have been used. It is also applied to the processing of microdevices having a three-dimensional three-dimensional shape such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). As a main exposure apparatus in the photolithography process, a mask aligner that performs batch exposure by bringing a photomask and an exposure substrate close to each other is used. As an exposure device in a finer processed area, a stepper is used in which a mask pattern is exposed on an exposure substrate at the same magnification or reduced by a projection optical system, and an exposure area is expanded by a step-and-repeat operation by an XY stage. ing.

通常のリソグラフィ加工では、マスクパターンの露光基板への転写においては、露光光を露光基板に対して垂直に照射している。 In ordinary lithography processing, when the mask pattern is transferred to the exposure substrate, the exposure light is irradiated perpendicularly to the exposure substrate.

近年、MEMS等の3次元構造体への露光形成では高段差構造の側面にパターン形成することが行われている。また、立体的な回路デバイスにおいては、基板の水平面内における省スペース化の要請から、基板側面にパターンを露光形成することが行われている。しかし、露光基板に対して露光光を垂直に照射する露光装置では、3次元構造体の形状や配置によってはパターンが形成できない領域が生じる問題、水平面パターンと側面パターンとで露光光の強度が異なるため露光不均一が生じる問題などがあった。 In recent years, in exposure formation to a three-dimensional structure such as MEMS, a pattern is formed on the side surface of a high step structure. Further, in a three-dimensional circuit device, a pattern is exposed and formed on the side surface of the substrate in order to save space in the horizontal plane of the substrate. However, in an exposure device that irradiates an exposure substrate vertically with exposure light, there is a problem that a pattern cannot be formed depending on the shape and arrangement of the three-dimensional structure, and the intensity of the exposure light differs between the horizontal plane pattern and the side surface pattern. Therefore, there is a problem that non-uniform exposure occurs.

このような問題を解消すべく、特許文献1には、立体的形状を有する3次元パターンの露光において、露光光を基板面の法線方向に対して傾斜して露光を行う方法が記載されている。この露光方法によれば、立体サンプルの水平面と斜面との露光条件を近づけることが可能である。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 describes a method of inclining the exposure light with respect to the normal direction of the substrate surface in the exposure of a three-dimensional pattern having a three-dimensional shape. There is. According to this exposure method, it is possible to bring the exposure conditions of the horizontal plane and the slope of the three-dimensional sample close to each other.

特許文献2には、投影光学系を使用した露光方式において、投影レンズを通過した露光光を回折格子、ミラー等により光路変更して露光対象物の側面を露光する方法が記載されている。従来からの側面パターン露光の実施例は、特許文献1を含めアライナーによるものが大半であり、マスクと露光基板とのギャップに伴う露光パターン像の劣化が大きい。特許文献2は投影光学系による露光方法を示すものであり、一般的に焦点深度の深い良好なパターン像の形成が可能である。また、露光方法の実施に当たっては、基板ステージを傾けたり、照明光学系を傾斜させる必要はなく、通常の露光装置の構造に対して大幅な変更・改造を加える必要がない。 Patent Document 2 describes a method of exposing the side surface of an exposure object by changing the optical path of the exposure light passing through the projection lens by a diffraction grating, a mirror, or the like in an exposure method using a projection optical system. Most of the conventional examples of side pattern exposure are those by an aligner including Patent Document 1, and the deterioration of the exposure pattern image due to the gap between the mask and the exposure substrate is large. Patent Document 2 shows an exposure method using a projection optical system, and can generally form a good pattern image with a deep depth of focus. Further, in implementing the exposure method, it is not necessary to tilt the substrate stage or the illumination optical system, and it is not necessary to make major changes or modifications to the structure of a normal exposure apparatus.

また、傾斜をもった露光基板面への結像として、シャインプルーフの原理(像面とレンズの主面とがある1つの直線で交わるとき、物面もまた同じ直線で交わるという原理)に基づいて設計されたシャインプルーフカメラが知られている。 In addition, as an image formation on an exposed substrate surface with an inclination, it is based on the Scheimpflug principle (the principle that when the image plane and the main surface of the lens intersect on one straight line, the object surface also intersects on the same straight line). The Shineproof camera designed by the company is known.

特開2008-091793号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-091793 特開2014-066818号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-066818

特許文献1に示された斜め露光を実施するためには、光源や照明光学系を傾けたり、露光光に対して露光基板を傾斜させる必要がある。光学系を傾ける場合には、光学性能の不安定化を招きやすい。また、露光基板を傾斜させる場合には、基板ステージへの回転機構付加に伴う構造の複雑化により、剛性低下、性能劣化を引き起こし易い。 In order to carry out the oblique exposure shown in Patent Document 1, it is necessary to tilt the light source and the illumination optical system, or to tilt the exposure substrate with respect to the exposure light. When the optical system is tilted, it tends to cause destabilization of optical performance. Further, when the exposed substrate is tilted, the structure is complicated due to the addition of the rotation mechanism to the substrate stage, which tends to cause a decrease in rigidity and a deterioration in performance.

特許文献2に示す立体サンプル側面への露光の実施においては、投影光学系と立体的サンプルの間に光路変更素子を導入する必要があり、立体的サンプルの構造及び配置に制約を与える。また、光路変更素子は回折格子、マイクロミラー等で構成されるため、素子の導入に伴い露光装置の構成に制約を与えると共に高コストとなってしまう。 In carrying out the exposure to the side surface of the three-dimensional sample shown in Patent Document 2, it is necessary to introduce an optical path changing element between the projection optical system and the three-dimensional sample, which imposes restrictions on the structure and arrangement of the three-dimensional sample. Further, since the optical path changing element is composed of a diffraction grating, a micromirror, or the like, the introduction of the element imposes restrictions on the configuration of the exposure apparatus and increases the cost.

一方、シャインプルーフの原理を用いる手法は原理的に優れているが、マスク面を含めた傾斜機構が必要であり実用的とは言えない。 On the other hand, although the method using the Scheimpflug principle is excellent in principle, it cannot be said to be practical because it requires an inclination mechanism including a mask surface.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、露光光学系や露光基板を傾斜させることなく、また、露光光学系から露光基板至る光路内に新たに回折格子、ミラー、プリズム等の光路変更手段を導入することもなく、照明光学系を傾斜照明とすることにより、簡易に露光対象物の外表面にマスクパターンを露光することが可能な露光装置を提供することを目的とする。露光対象物としては、例えば、シリコン、水晶、ガラス、フィルムなどの材料により板状に加工された基板、基板上に加工形成された3次元構造体、及び単体の3次元構造体が含まれる。 The present invention has been made in view of the above problems, and a diffraction grid, a mirror, a prism, etc. are newly provided in the optical path from the exposure optical system to the exposure substrate without tilting the exposure optical system or the exposure substrate. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of easily exposing a mask pattern to the outer surface of an exposure object by using tilted illumination as an illumination optical system without introducing an optical path changing means. The exposed object includes, for example, a substrate processed into a plate shape from a material such as silicon, crystal, glass, or film, a three-dimensional structure processed and formed on the substrate, and a single three-dimensional structure.

なお、本発明においては、マスクパターンに対して傾斜角度を有する照明を「傾斜照明」、光軸外にアパーチャを設けることで傾斜照明を実現する開口絞りを「傾斜照明用開口絞り」、光軸外アパーチャ等の傾斜照明を実現する手段を「傾斜照明手段」と称する。 In the present invention, the illumination having an inclination angle with respect to the mask pattern is "tilted illumination", and the aperture diaphragm that realizes inclined illumination by providing an aperture outside the optical axis is "opening diaphragm for inclined illumination", and the optical axis. Means for realizing tilted lighting such as an outer aperture are referred to as "tilted lighting means".

上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、マスクパターンを露光対象物の外表面に露光する露光装置であって、光源、照明光学系、投影光学系を備え、前記照明光学系が傾斜照明手段を有する。 In order to achieve the above object, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that exposes a mask pattern to the outer surface of an object to be exposed, and includes a light source, an illumination optical system, and a projection optical system. It has tilted lighting means.

上記構成からなる本発明の露光装置では、光源から出射された露光光は、照明光学系において、光軸外に設定された開口絞りを透過後、マスクパターンに対して傾斜照明を行う。傾斜照明されたマスクパターンの像は、投影光学系を透過後、傾斜角度を持った光束により露光対象物の外表面に露光パターンとして転写される。 In the exposure apparatus of the present invention having the above configuration, the exposure light emitted from the light source passes through the aperture diaphragm set outside the optical axis in the illumination optical system, and then tilts the mask pattern. The image of the mask pattern illuminated by the tilt is transmitted through the projection optical system and then transferred as an exposure pattern to the outer surface of the object to be exposed by a luminous flux having a tilt angle.

本発明の露光装置によれば、照明光学系において、開口絞りの位置と光軸の間隔を変えることで照明の傾斜角度を変更することが可能である。照明系の傾斜角度に対応して投影光学系透過後の露光光束の傾斜角度も変更可能となり、露光対象物の3次元形状に応じた側面への露光パターンの形成が可能となる。また、傾斜照明の実現手段としては、通常の照明光学系に標準的に装備される垂直照明用の開口絞りを傾斜照明対応に変更するのみであり、上述した特許文献1及び2に記載される基板ステージや光学系の傾斜等の機構の追加・変更は不要であり、投影光学系の前後に光路変更用の回折格子、ミラー、プリズム等の新たな光学素子の追加も不要である。 According to the exposure apparatus of the present invention, in the illumination optical system, it is possible to change the tilt angle of the illumination by changing the position of the aperture stop and the distance between the optical axes. The tilt angle of the exposure light flux after transmission through the projection optical system can be changed according to the tilt angle of the illumination system, and it is possible to form an exposure pattern on the side surface according to the three-dimensional shape of the exposure target. Further, as a means for realizing tilted lighting, only the aperture diaphragm for vertical lighting, which is standard equipment in a normal illumination optical system, is changed to support tilted lighting, which is described in Patent Documents 1 and 2 described above. It is not necessary to add or change the mechanism such as the substrate stage or the tilt of the optical system, and it is not necessary to add new optical elements such as a diffraction grid, a mirror, and a prism for changing the optical path before and after the projection optical system.

したがって、本発明によれば、既存の露光装置の仕様、露光対象物の立体形状に応じて、傾斜照明用の開口絞りを光軸外の所定位置に配置することで、既存の露光装置を用いた露光対象物の側面露光が可能となる。本発明では、露光対象物へのパターン転写は投影光学系を使用して行われるため、従来のアライナーを使用したパターン転写に比べて、焦点深度の深い良好なパターン像の形成が可能となる。また、本発明の構成は、既存のアライナーや投影光学系を用いた露光装置に対して、傾斜露光のための改造・変更をすることなく、また、マスクから投影光学系を介して露光対象物に至る光路内に新たな光学素子を付加することなく側面露光を行うことが出来るため、上述した従来の諸問題を全て解決することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, the existing exposure apparatus can be used by arranging the aperture diaphragm for tilted illumination at a predetermined position off the optical axis according to the specifications of the existing exposure apparatus and the three-dimensional shape of the object to be exposed. Side exposure of the exposed object becomes possible. In the present invention, since the pattern transfer to the exposed object is performed by using the projection optical system, it is possible to form a good pattern image with a deep depth of focus as compared with the pattern transfer using the conventional aligner. Further, the configuration of the present invention is an exposure object using an existing aligner or a projection optical system without modification or modification for inclined exposure, and from a mask to an exposure object via a projection optical system. Since side exposure can be performed without adding a new optical element in the optical path leading to the above, it is possible to solve all the above-mentioned conventional problems.

好ましくは、前記開口絞りに替えて、照明光を所定の角度で反射させる多数の可動式マイクロミラーを配列したデジタルマイクロミラーデバイス等の2次元アレイで構成された光路選択素子を使用することが可能である。 Preferably, instead of the aperture diaphragm, it is possible to use an optical path selection element composed of a two-dimensional array such as a digital micromirror device in which a large number of movable micromirrors that reflect illumination light at a predetermined angle are arranged. Is.

本発明によれば、照明光学系において、開口絞りの位置と光軸の間隔を変えることで照明の傾斜角度を変更することが可能であるが、様々な傾斜角度に対応して様々な形状を持った複数の開口絞りが必要となる。 According to the present invention, in the illumination optical system, it is possible to change the tilt angle of the illumination by changing the position of the aperture diaphragm and the distance between the optical axes. It is necessary to have multiple apertures.

そこで、デジタルマイクロミラーデバイス等の2次元アレイで構成された光路選択素子を使用し、所定領域のミラー素子を電気的にON/OFF制御することにより、ON領域で反射された光を開口絞りからの光束として扱うことで、露光対象物の立体的形状に応じた大きさ、位置を任意に設定可能である。 Therefore, by using an optical path selection element composed of a two-dimensional array such as a digital micromirror device and electrically controlling ON / OFF of the mirror element in a predetermined region, the light reflected in the ON region is transmitted from the aperture stop. By treating it as the luminous flux of, the size and position can be arbitrarily set according to the three-dimensional shape of the object to be exposed.

好ましくは、露光対象物の側面の向きと、照明光学系の開口絞りの配置は、光軸を中心として対向する構成にするとよい。露光対象物において、2以上の異なる向きをもった側面を露光する場合においても、各側面の向きと、対応する開口絞りの配置は、光軸を中心として対向する構成にするとよい。 Preferably, the orientation of the side surface of the exposed object and the arrangement of the aperture diaphragm of the illumination optical system are configured to face each other with the optical axis as the center. Even when two or more side surfaces having different orientations are exposed in the object to be exposed, the orientation of each side surface and the arrangement of the corresponding aperture diaphragms may be configured to face each other with the optical axis as the center.

本発明によれば、露光対象物の側面への露光においては、側面の向きに対応した投影光学系からの傾斜光束が必要であり、投影光学系の傾斜光束に対応したマスク面を照射する照明光学系からの傾斜照明が必要である。 According to the present invention, in the exposure to the side surface of the object to be exposed, a gradient light flux from the projection optical system corresponding to the direction of the side surface is required, and the illumination that irradiates the mask surface corresponding to the gradient light flux of the projection optical system. Inclined illumination from the optical system is required.

そこで、複数の異なる側面を露光する場合において、各側面の向きと、対応する開口絞りの配置を、光軸を中心として対向する構成とすることにより、任意の向きをもった複数の側面への露光が可能となる。 Therefore, when exposing a plurality of different sides, the orientation of each side and the arrangement of the corresponding aperture diaphragms are configured to face each other with the optical axis as the center, so that the orientations can be directed to the plurality of sides. Exposure is possible.

好ましくは、露光対象物の側面に露光された側面露光パターンの横幅wが下記式(1)、縦長lが下記式(2)を充足するように、マスクパターンの横幅W、縦長Lを設定した構成にするとよい。
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ-δ) (2)
但し、βは投影光学系の投影倍率、θは投影光学系の投影光の入射角度、δは露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度である。なお、投影光学系の投影光の入射角度θは、投影光学系透過後の露光対象物に対する露光光速の傾斜角度に対応する。
Preferably, the width W and the portrait L of the mask pattern are set so that the width w of the side exposure pattern exposed on the side surface of the object to be exposed satisfies the following formula (1) and the portrait l satisfies the formula (2) below. It is good to configure it.
w = β ・ W (1)
l = β ・ L ・ cosθ / cos (θ-δ) (2)
However, β is the projection magnification of the projection optical system, θ is the incident angle of the projected light of the projection optical system, and δ is the inclination angle of the side surface of the exposed object from the horizontal plane. The incident angle θ of the projected light of the projection optical system corresponds to the inclination angle of the exposure light speed with respect to the exposed object after the transmission of the projection optical system.

本発明によれば、形成される露光パターンの大きさについては、マスクパターンの横幅W、縦長Lは投影レンズの倍率βにより変化し、さらに、縦長Lは投影光学系の投影光の入射角度θ及び露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度δにより変化する。 According to the present invention, regarding the size of the formed exposure pattern, the width W and the vertically long L of the mask pattern change depending on the magnification β of the projection lens, and the vertically long L is the incident angle θ of the projected light of the projection optical system. And it changes depending on the inclination angle δ from the horizontal plane of the side surface of the exposed object.

そこで、露光対象物の側面に投影される側面露光パターンの横幅wが上記式(1)、縦長lが上記式(2)を充足するように、マスクパターンの横幅W、縦長Lを設定することで、側面のレジスト膜に所望する寸法形状の側面露光パターンを投影することができ、垂直を含む任意角度の側面を自由に加工することが可能となる。 Therefore, the width W and the height L of the mask pattern are set so that the width w of the side exposure pattern projected on the side surface of the object to be exposed satisfies the above formula (1) and the vertically long l satisfies the above formula (2). Therefore, it is possible to project a side surface exposure pattern having a desired size and shape on the resist film on the side surface, and it is possible to freely process the side surface at an arbitrary angle including vertical.

好ましくは、露光基板面上に露光対象物が2以上配置される場合において、最小配置間隔D、露光対象物の上面から側面露光パターンの下端までの鉛直方向の距離Hにおいて、投影光学系の投影光の入射角度θを下記式(3)が充足する構成にするとよい。
tanθ ≦ D/H (3)
Preferably, when two or more exposure objects are arranged on the surface of the exposure substrate, the projection of the projection optical system is performed at the minimum arrangement interval D and the vertical distance H from the upper surface of the exposure object to the lower end of the side exposure pattern. It is preferable that the incident angle θ of the light is satisfied by the following equation (3).
tanθ ≤ D / H (3)

本発明によれば、複数の露光対象物が存在する場合において、露光対象物の配置間隔や側面露光パターンの上面から下端までの距離によっては、傾斜角度をもった露光光束が遮られてしまう。 According to the present invention, when there are a plurality of exposure objects, the exposure light flux having an inclination angle is blocked depending on the arrangement interval of the exposure objects and the distance from the upper surface to the lower end of the side exposure pattern.

そこで、複数の露光対象物の最小配置間隔D、露光対象物の上面から側面露光パターンの下端までの距離Hに対応して、上記式(3)を充足する投影光学系の投影光の入射角度θを設定することにより、露光光束が遮られることなく露光対象物の側面へ所定のパターン形成が可能である。 Therefore, the incident angle of the projected light of the projection optical system satisfying the above equation (3) corresponding to the minimum arrangement interval D of the plurality of exposed objects and the distance H from the upper surface of the exposed object to the lower end of the side exposure pattern. By setting θ, it is possible to form a predetermined pattern on the side surface of the exposed object without blocking the exposed light beam.

好ましくは、2以上のマスクパターンであって、露光装置の投影光学系では解像しない微細遮光ドットパターンを異なる密度分布で配置することにより、2以上のマスクパターンについて異なる透過率分布を設定することが可能である。 Preferably, different transmittance distributions are set for two or more mask patterns by arranging fine light-shielding dot patterns which are two or more mask patterns and which are not resolved by the projection optical system of the exposure apparatus with different density distributions. Is possible.

本発明において、露光対象物のパターン照射面における光強度(単位面積あたりの光量)は、側面露光パターンでは傾斜角度に応じて光強度が変化するため、水平面露光パターンと側面露光パターンでは照射面の光強度が異なる。また、通常使用されるレジストコータ(レジスト塗布機)では、立体的パターンを有する露光対象物にレジストを塗布する場合において、パターンの水平面エリアと側面エリアではレジスト膜厚が異なる場合が多く、水平面露光パターンと側面露光パターンとでは必要な露光エネルギーが異なったものとなる。 In the present invention, the light intensity (the amount of light per unit area) on the pattern irradiation surface of the exposed object changes depending on the tilt angle in the side exposure pattern, and therefore, in the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern, the light intensity of the irradiation surface is changed. The light intensity is different. Further, in a resist coater (resist coating machine) that is usually used, when a resist is applied to an exposed object having a three-dimensional pattern, the resist film thickness is often different between the horizontal surface area and the side surface area of the pattern, and the horizontal surface exposure is performed. The required exposure energy differs between the pattern and the side exposure pattern.

そこで、水平面露光パターンと側面露光パターンの露光形成における投影光学系からの露光強度の差、及びレジスト膜厚の差に対応して、マスク上のパターン面内に前記微細遮光ドットパターンを導入し、水平面露光パターンと側面露光パターンとで異なる透過率をもたせることにより、露光対象物の外表面における水平面露光パターンと側面露光パターンの各々について最適な露光量とすることが可能である。 Therefore, in response to the difference in exposure intensity from the projection optical system and the difference in resist film thickness in the exposure formation of the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern, the fine light-shielding dot pattern is introduced in the pattern surface on the mask. By giving different transmission rates to the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern, it is possible to obtain the optimum exposure amount for each of the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern on the outer surface of the exposed object.

本発明において、露光対象物の水平面と側面に露光パターンを形成する場合において、水平面露光パターンでは投影光学系からの入射光束のフォーカス位置はパターン面内で同一であるが、側面露光パターンでは入射光束のフォーカス位置は光軸方向のパターン面内で異なっており、水平面露光パターンに比べて、側面露光パターンの面内露光強度分布は不均一になりやすい。 In the present invention, when an exposure pattern is formed on the horizontal plane and the side surface of an exposed object, the focus position of the incident light flux from the projection optical system is the same in the pattern plane in the horizontal plane exposure pattern, but the incident light flux is the same in the side exposure pattern. The focus position is different in the pattern plane in the optical axis direction, and the in-plane exposure intensity distribution of the side exposure pattern tends to be non-uniform as compared with the horizontal plane exposure pattern.

そこで、露光対象物に投影されたパターン面内の不均一な露光強度分布に対応して、マスクパターン面内に前記微細遮光ドットパターンを導入し、該微細遮光ドットパターンの密度分布を制御することにより該露光強度分布の不均一を相殺する透過率分布を形成し、露光現像後に得られるパターンを一様適正なものとすることが可能である。 Therefore, in response to the non-uniform exposure intensity distribution in the pattern surface projected on the exposed object, the fine light-shielding dot pattern is introduced in the mask pattern surface to control the density distribution of the fine light-shielding dot pattern. It is possible to form a transmittance distribution that cancels out the non-uniformity of the exposure intensity distribution, and to make the pattern obtained after exposure development uniform and appropriate.

好ましくは、照明光学系において形状・配置の異なる開口絞りを選択可能とする絞り選択機構、マスクパターン内における特定エリアのみを露光可能とするマスクブラインド機構、露光対象物を水平面内に移動可能とするXYステージ機構及び露光対象物を上下方向に移動可能とするZステージ機構を有し、露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンを異なる露光条件により個別に露光することが可能である。 Preferably, the aperture selection mechanism that allows selection of aperture apertures having different shapes and arrangements in the illumination optical system, the mask blind mechanism that allows exposure to only a specific area in the mask pattern, and the ability to move the exposed object in a horizontal plane. It has an XY stage mechanism and a Z stage mechanism that allows the exposed object to move in the vertical direction, and it is possible to individually expose the horizontal plane exposure pattern and the side surface exposure pattern of the exposed object under different exposure conditions.

本発明において、露光対象物の水平面露光パターンにおける最適露光条件と側面露光パターンにおける最適露光条件について、解像性能に影響する開口絞りの形状・配置の差異、パターン面の高さの違いに伴うベストフォーカス位置の差異、前記最適露光量の差異が存在する。 In the present invention, regarding the optimum exposure condition in the horizontal plane exposure pattern and the optimum exposure condition in the side exposure pattern of the object to be exposed, the best due to the difference in the shape and arrangement of the aperture diaphragm that affects the resolution performance and the difference in the height of the pattern surface. There is a difference in the focus position and a difference in the optimum exposure amount.

そこで、本発明の構成によれば、露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンとを個別に露光することにより、両パターンに最適な露光条件による露光が可能である。 Therefore, according to the configuration of the present invention, by individually exposing the horizontal plane exposure pattern and the side surface exposure pattern of the object to be exposed, it is possible to expose under the optimum exposure conditions for both patterns.

具体的には、水平面露光パターンについて、下記1乃至5に示す設定にて露光を行う。
1.マスクブラインド機構により、側面露光パターンに対応するマスクパターンを遮光し、マスクへの照射を水平面露光パターンに対応するマスクパターンに限定する。
2.XYステージ機構により、前記1.で限定されたマスクパターンに対して、露光対象物の水平面露光パターンを位置決めする。
3.絞り選択機構により、水平面露光パターンに最適な開口絞りを選択する。
4.Zステージ機構により、水平面露光パターンに対してベストフォーカス位置決めを行う。
5.露光量を水平面露光パターンの最適値に設定して露光を実施する。
Specifically, the horizontal surface exposure pattern is exposed with the settings shown in 1 to 5 below.
1. 1. The mask blind mechanism shields the mask pattern corresponding to the side exposure pattern from light, and limits the irradiation of the mask to the mask pattern corresponding to the horizontal surface exposure pattern.
2. 2. By the XY stage mechanism, the above 1. The horizontal surface exposure pattern of the exposed object is positioned with respect to the mask pattern limited by.
3. 3. The aperture selection mechanism selects the optimum aperture aperture for the horizontal plane exposure pattern.
4. The Z stage mechanism performs best focus positioning with respect to the horizontal surface exposure pattern.
5. The exposure is performed by setting the exposure amount to the optimum value of the horizontal plane exposure pattern.

具体的には、側面露光パターンについて、下記6乃至10に示す設定にて露光を行う。
6.マスクブラインド機構により、水平面露光パターンに対応するマスクパターンを遮光し、マスクへの照射を側面露光パターンに対応するマスクパターンに限定する。
7.XYステージ機構により、前記6.で限定されたマスクパターンに対して、露光対象物の側面露光パターンを位置決めする。
8.絞り選択機構により、側面露光パターンに最適な開口絞りを選択する。
9.Zステージ機構により、側面露光パターンに対してベストフォーカス位置決めを行う。
10.露光量を側面露光パターンの最適値に設定して露光を実施する。
Specifically, the side exposure pattern is exposed with the settings shown in 6 to 10 below.
6. The mask blind mechanism shields the mask pattern corresponding to the horizontal surface exposure pattern from light, and limits the irradiation of the mask to the mask pattern corresponding to the side surface exposure pattern.
7. With the XY stage mechanism, the above 6. The side exposure pattern of the exposed object is positioned with respect to the mask pattern limited by.
8. The aperture selection mechanism selects the optimum aperture aperture for the side exposure pattern.
9. The Z stage mechanism performs best focus positioning with respect to the side exposure pattern.
10. The exposure is performed by setting the exposure amount to the optimum value of the side exposure pattern.

上記に示す水平面露光パターンと側面露光パターンの個別露光により、両パターンについて最適な露光条件による露光が可能となり、両パターンを同時に露光した場合に比べて、水平面露光パターンと側面露光パターン共に、より良好なパターン形成が可能となる。 The individual exposure of the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern shown above enables exposure under the optimum exposure conditions for both patterns, and both the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern are better than the case where both patterns are exposed at the same time. It is possible to form various patterns.

上述した本発明の露光装置によれば、3次元の立体的形状を有する微小光学素子、アクチュエータ、センサー、導波路、プリンタヘッド、各種MEMSなどのマイクロデバイスを構成する側面を加工することが可能となり、垂直を含む任意角度の側面に、光学的、機械的又は電気的な構造を持たせることができる。 According to the exposure apparatus of the present invention described above, it is possible to process the side surfaces constituting microdevices such as micro optical elements, actuators, sensors, waveguides, printer heads, and various MEMS having a three-dimensional three-dimensional shape. An optical, mechanical or electrical structure can be provided on the side surface at any angle including vertical.

また、本発明の露光装置によれば、既存の露光装置に対して傾斜露光のための改造・変更をすることなく、また、露光光学系から露光対象物に至る光路内に新たな光路変更手段を導入することもなく、露光装置の照明光学系に傾斜照明手段を備えるだけで、露光対象物の側面に露光することができ、垂直を含む任意角度の側面を自由に加工することが可能となる。 Further, according to the exposure apparatus of the present invention, there is no need to modify or change the existing exposure apparatus for inclined exposure, and a new optical path changing means in the optical path from the exposure optical system to the exposed object. It is possible to expose the side surface of the object to be exposed by simply equipping the illumination optical system of the exposure device with tilted lighting means without introducing the above, and it is possible to freely process the side surface at any angle including vertical. Become.

3次元形状を有する露光対象物の配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the arrangement of the exposure object which has a three-dimensional shape. 露光対象物の水平面及び側面に露光されたパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the pattern exposed on the horizontal plane and the side surface of the object to be exposed. 側面露光パターンの露光に係る光学原理を示すものであり、(a)はアライナー方式の概略図、(b)は投影露光方式の概略図である。The optical principle relating to the exposure of the side exposure pattern is shown, (a) is a schematic diagram of an aligner method, and (b) is a schematic diagram of a projection exposure method. 一般的な投影型露光装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the general projection type exposure apparatus. 本発明の実施形態に係る側面露光パターンの露光に対応する投影型露光装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the projection type exposure apparatus corresponding to the exposure of the side exposure pattern which concerns on embodiment of this invention. (a)、(b)、(c)は、本発明の実施形態に係る側面露光パターンの投影露光を説明するための概略図である。(A), (b), and (c) are schematic views for explaining the projection exposure of the side exposure pattern according to the embodiment of the present invention. 本発明に係る露光対象物の露光パターンと対応する照明光学系開口絞りの関係を示すものであり、(a)は露光パターンの平面図、(b)は開口絞りの平面図である。The relationship between the exposure pattern of the exposed object and the aperture diaphragm of the illumination optical system according to the present invention is shown, (a) is a plan view of the exposure pattern, and (b) is a plan view of the aperture diaphragm. (a)、(b)、(c)は、本発明の実施形態に係る側面露光パターンの露光に対応する投影型露光装置、マスクパターンの形状、露光対象物の側面露光パターンの形状を示す概略図である。(A), (b), and (c) are outlines showing a projection type exposure apparatus corresponding to the exposure of the side exposure pattern according to the embodiment of the present invention, the shape of the mask pattern, and the shape of the side exposure pattern of the exposed object. It is a figure. 本発明の実施形態に係る露光対象物の3次元形状と投影光学系の傾斜投影角度の関係を示す端面図である。It is an end view which shows the relationship between the three-dimensional shape of the exposure object which concerns on embodiment of this invention, and the oblique projection angle of a projection optical system. 本発明の第1実施形態に係るレボルバー方式の照明系開口絞りを示すものであり、(a)は端面図、(b)は平面図である。It shows the revolver type lighting system aperture diaphragm which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is an end view, (b) is a plan view. 本発明の第2実施形態に係るデジタルマイクロミラーデバイスで構成された照明系開口絞りを示すものであり、(a)は端面図、(b)、(c)は概略図である。A lighting system aperture diaphragm configured by the digital micromirror device according to the second embodiment of the present invention is shown, where (a) is an end view and (b) and (c) are schematic views. (a)、(b)、(c)は、本発明の第3実施形態に係るマスクパターンの平面図と露光対象物の端面図である。(A), (b), and (c) are a plan view of a mask pattern and an end view of an exposed object according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るマスクパターンの平面図を示すものであり、(a)は透過率補正を施さない通常のパターン、(b)は透過率補正のために微細遮光ドットパターンを一様に配置したパターン、(c)は透過率補正のために微細遮光ドットパターンを乱数配置したパターンを示す。The plan view of the mask pattern which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is a normal pattern which does not perform transmittance correction, (b) is a fine shading dot pattern for transmittance correction. (C) shows a pattern in which fine shading dot patterns are randomly arranged for transmittance correction. 本発明の第4実施形態に係る水平な露光基板に露光光束が垂直に入射する場合の露光パターンの光強度分布を示すものであり、(a)は投影光学系の配置図、(b)はフォーカス位置を変えたときの光学シミュレーションによる2次元光強度分布を示す図である。It shows the light intensity distribution of the exposure pattern when the exposure light flux is vertically incident on the horizontal exposure substrate which concerns on 4th Embodiment of this invention, (a) is the arrangement diagram of the projection optical system, (b) is It is a figure which shows the two-dimensional light intensity distribution by the optical simulation when the focus position is changed. 本発明の第4実施形態に係る露光対象物の側面に露光光束が傾きをもって入射する場合の露光パターンの光強度分布を示すものであり、(a)は投影光学系の配置図、(b)はフォーカス位置を変えたときの光学シミュレーションによる2次元光強度分布を示す図である。It shows the light intensity distribution of the exposure pattern when the exposure light flux is incident on the side surface of the exposure object according to the 4th embodiment of the present invention with an inclination, (a) is an arrangement diagram of a projection optical system, (b). Is a diagram showing a two-dimensional light intensity distribution by optical simulation when the focus position is changed. 本発明の第4実施形態に係る露光パターンとマスクパターンの平面図を示すものであり、(a)は不均一な光強度分布をもった露光パターン、(b)は露光パターンの強度分布不均一を微細遮光ドットパターンの密度制御により補正したマスクパターンを示す。The plan view of the exposure pattern and the mask pattern which concerns on 4th Embodiment of this invention is shown. FIG. The mask pattern corrected by the density control of the fine light-shielding dot pattern is shown. 本発明の第5実施形態に係るマスクブラインド機構を示すものであり、同図(a)はマスクブラインド機構が組み込まれた投影型露光機を示す正面図、同図(b)はマスクブラインド機構の平面図である。The mask blind mechanism according to the 5th Embodiment of this invention is shown, the figure (a) is a front view which shows the projection type exposure machine which incorporated the mask blind mechanism, and the figure (b) is a mask blind mechanism. It is a plan view. 本発明の第5実施形態に係る露光方法を説明するための図であり、(a)は露光対象物のパターン平面図、(b)は通常の水平面露光パターンと側面露光パターンを1回の露光で形成する場合に使用するマスクパターン平面図、(c)は第5実施形態に係る水平面露光パターンと側面露光パターンとを別々に露光する場合に使用されるマスクパターン平面図を示す。It is a figure for demonstrating the exposure method which concerns on 5th Embodiment of this invention. The mask pattern plan view used in the case of forming in the above, (c) shows the mask pattern plan view used in the case of separately exposing the horizontal plane exposure pattern and the side surface exposure pattern according to the fifth embodiment. 本発明の第5実施形態に係る水平面露光パターンと側面露光パターンとを別々の露光で形成する場合におけるマスクパターンとマスクブラインド設定の関係を示す概略図であり、(a)は側面パターンの露光に対応するマスクブラインド設定、(b)は水平面パターンの露光に対応するマスクブラインド設定を示す。It is a schematic diagram showing the relationship between the mask pattern and the mask blind setting in the case where the horizontal plane exposure pattern and the side surface exposure pattern according to the fifth embodiment of the present invention are formed by different exposures, and FIG. Corresponding mask blind setting, (b) shows the mask blind setting corresponding to the exposure of the horizontal plane pattern.

以下、本発明に係る露光装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施対象物>
まず、本実施形態の露光装置の露光対象物について、図1を参照しつつ説明する。露光基板100の上に形成された3次元構造体101を図1に例示する。露光対象物は、3次元構造体101の上面とその周りの側面、及び露光基板100の基板面である。3次元構造体101と露光基板100の表面全体にはレジスト膜が塗布してある。本実施形態の露光装置は、3次元構造体101の上面、側面及び露光基板100の面上を加工するものである。
<Object to be implemented>
First, the exposed object of the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 illustrates a three-dimensional structure 101 formed on the exposed substrate 100. The objects to be exposed are the upper surface of the three-dimensional structure 101, the side surfaces around the upper surface, and the substrate surface of the exposed substrate 100. A resist film is applied to the entire surface of the three-dimensional structure 101 and the exposure substrate 100. The exposure apparatus of the present embodiment processes the upper surface, the side surface, and the surface of the exposure substrate 100 of the three-dimensional structure 101.

この3次元構造物101を4個取り出した上面図を図2に示す。本実施形態の露光装置により露光形成されたパターンを矩形形状の灰色領域で示す。各露光パターンは、3次元構造体101の上面に形成された上面露光パターン102E、側面に形成された側面露光パターン102A,102B,102C,102D、及び露光基板100の面上に形成された底面露光パターン102Fである。 FIG. 2 shows a top view of four of the three-dimensional structures 101 taken out. The pattern exposed and formed by the exposure apparatus of the present embodiment is shown by a rectangular gray region. Each exposure pattern includes a top exposure pattern 102E formed on the upper surface of the three-dimensional structure 101, side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D formed on the side surface, and a bottom exposure formed on the surface of the exposure substrate 100. It is a pattern 102F.

なお、図1及び図2に示す3次元構造物101の形状は、露光する側面の態様を説明するための便宜的な例示に過ぎず、以下に述べる本実施形態の露光装置、露光方法は、あらゆる形状の露光対象物の側面の加工に適用することが可能である。また、本実施形態の露光装置は、図2に示す側面露光パターン102A,102B,102C,102Dが形成されたような傾斜面に限らず、垂直面を含む任意の傾斜面、曲面、段差面などを露光することができる。さらに、露光対象物に塗布するレジスト膜は、露光された部分が現像で無くなるポジレジスト又は露光された部分が現像で残るネガレジストのいずれでもよい。 The shape of the three-dimensional structure 101 shown in FIGS. 1 and 2 is merely a convenient example for explaining the aspect of the side surface to be exposed. It can be applied to the processing of the side surface of an exposed object of any shape. Further, the exposure apparatus of the present embodiment is not limited to an inclined surface such that the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D shown in FIG. 2 are formed, but an arbitrary inclined surface including a vertical surface, a curved surface, a stepped surface, etc. Can be exposed. Further, the resist film applied to the exposed object may be either a positive resist in which the exposed portion disappears in development or a negative resist in which the exposed portion remains in development.

<露光装置及び露光方法の概要>
次に、3次元構造体101の側面への露光に係る露光装置及び露光方法について、一般的に使用されるアライナー方式と本発明の実施形態である投影光学方式の差異を、図3を参照しつつ説明する。図3(a)はアライナー方式における傾斜照明により、マスク20に形成されたマスクパターンを露光対象物103の側面103aに転写露光したものである。図3(b)は投影光学方式における傾斜照明により、マスク20に形成されたマスクパターンを露光対象物103の側面103aに転写露光したものである。
<Overview of exposure equipment and exposure method>
Next, with respect to the exposure apparatus and the exposure method relating to the exposure to the side surface of the three-dimensional structure 101, the difference between the generally used aligner method and the projection optical method according to the embodiment of the present invention is shown with reference to FIG. I will explain while. FIG. 3A shows a mask pattern formed on the mask 20 transferred and exposed on the side surface 103a of the exposure object 103 by tilted illumination in the aligner method. FIG. 3B shows a mask pattern formed on the mask 20 transferred and exposed on the side surface 103a of the exposure object 103 by tilted illumination in the projection optical method.

マスク20は、ガラス又は石英などの透明基板に、クロム薄膜の遮光領域21及び透過光領域22が形成され、両者の組み合わせにより様々なマスクパターン23が形成される。 In the mask 20, a light-shielding region 21 and a transmitted light region 22 of a chromium thin film are formed on a transparent substrate such as glass or quartz, and various mask patterns 23 are formed by combining both.

図3(a)、(b)のいずれにおいても、傾斜照明によって照射されたマスクパターン23からは、図3(a)、(b)の右下方向へ回折光が発生する。図中太い線で示される光束は直進する0次回折光であり、その周辺にマスクパターン23の形状に応じた±1次回折光、±2次回折光、±3次回折光・・・が生じる。 In any of FIGS. 3A and 3B, diffracted light is generated in the lower right direction of FIGS. 3A and 3B from the mask pattern 23 irradiated by the inclined illumination. The luminous flux shown by the thick line in the figure is the 0th-order diffracted light traveling straight, and ± 1st-order diffracted light, ± 2nd-order diffracted light, ± 3rd-order diffracted light, and the like are generated around the light flux according to the shape of the mask pattern 23.

図3(a)に示すアライナー方式においては、露光対象物103はマスク20に近接して設置され、露光対象物103の側面103aへ転写されるマスクパターン23の像は回折光の広がりによってボケたものとなる。一方、図3(b)に示す投影光学方式においては、マスク20からの回折光は、投影光学系50の開口内に取り込まれ、露光対象物103の側面103aに向けて集光される。そのため、投影光学系方式においては、マスクパターン23の像は露光対象物103の側面103aにシャープに転写される。また、露光対象物103が図3において左右方向に位置誤差を有する場合は、図3(a)に示すアライナー方式より、図3(b)に示す投影光学方式の方が像のボケが少ない。側面への露光パターンとしてμm~数10μmレベルの微細なパターンが要求される場合は、解像性能、焦点深度と共に、本発明の実施形態に係る投影光学方式が有利である。 In the aligner method shown in FIG. 3A, the exposed object 103 is placed close to the mask 20, and the image of the mask pattern 23 transferred to the side surface 103a of the exposed object 103 is blurred due to the spread of diffracted light. It becomes a thing. On the other hand, in the projection optical method shown in FIG. 3B, the diffracted light from the mask 20 is taken into the opening of the projection optical system 50 and focused toward the side surface 103a of the exposure object 103. Therefore, in the projection optical system method, the image of the mask pattern 23 is sharply transferred to the side surface 103a of the exposed object 103. Further, when the exposed object 103 has a position error in the left-right direction in FIG. 3, the projection optical method shown in FIG. 3 (b) has less blurring of the image than the aligner method shown in FIG. 3 (a). When a fine pattern of μm to several tens of μm is required as the exposure pattern on the side surface, the projection optical method according to the embodiment of the present invention is advantageous in addition to the resolution performance and the depth of focus.

本発明の実施形態に係る投影光学系方式において、通常の露光機で使用される露光対象物に対して垂直に照射する構成を図4に示す。同図において、光源31Aと、照明系視野絞り32、照明系開口絞り33などで構成される照明光学系30と、マスク20と、投影系開口絞り55などで構成される投影光学系50と、露光基板100を備えている。 FIG. 4 shows a configuration in which the projection optical system method according to the embodiment of the present invention irradiates an exposed object vertically, which is used in a normal exposure machine. In the figure, the illumination optical system 30 including the light source 31A, the illumination system field diaphragm 32, the illumination system aperture diaphragm 33, and the projection optical system 50 composed of the mask 20 and the projection system aperture diaphragm 55 and the like. The exposure substrate 100 is provided.

図4において、光源31Aによるマスク20への照射領域は、光源の像が形成される2次光源31Bの直後に配置される照明系視野絞り32で規定される。マスク20を照射する光束の集光度合いを示す照明系のNA(Numerical Aperture 開口数)は、照明系開口絞り33により規定される。図4に示すように、照明系開口絞り33は光軸に対して左右対称に開いているため、マスク20へ向かう光束も対称であり、マスク20に対して垂直な照明光束となる。照射されたマスクパターン23から発生する回折光は、投影光学系50に取り込まれ、投影光学系50からの集光された光束により露光基板100にパターン像が転写される。投影光学系50から露光基板100へ向かう光束の集光度合いを示す投影系のNAは、投影系開口絞り55により規定される。 In FIG. 4, the irradiation region of the mask 20 by the light source 31A is defined by the illumination system field diaphragm 32 arranged immediately after the secondary light source 31B on which the image of the light source is formed. The NA (numerical aperture numerical aperture) of the illumination system, which indicates the degree of light collection of the light beam irradiating the mask 20, is defined by the illumination system aperture diaphragm 33. As shown in FIG. 4, since the illumination system aperture diaphragm 33 is open symmetrically with respect to the optical axis, the luminous flux toward the mask 20 is also symmetrical, and the illumination flux is perpendicular to the mask 20. The diffracted light generated from the irradiated mask pattern 23 is taken into the projection optical system 50, and the pattern image is transferred to the exposure substrate 100 by the focused light flux from the projection optical system 50. The NA of the projection system, which indicates the degree of light flux collected from the projection optical system 50 toward the exposure substrate 100, is defined by the projection system aperture stop 55.

図4及びそれ以降の図に示す照明光学系30及び投影光学系50は、光学系の態様を説明するために2枚の凸レンズで示しているが、便宜的な例示に過ぎず、数枚から数10枚のレンズやミラーで構成される光学系も含まれる。また、同様に図4及びそれ以降の図に示す照明光学系30と投影光学系50において、光学系自体のNAは共に等しく、倍率は共に1倍として示しているが、便宜的な例示に過ぎず、任意のNA、倍率が含まれる。 The illumination optical system 30 and the projection optical system 50 shown in FIGS. 4 and the following are shown by two convex lenses for explaining the aspect of the optical system, but they are merely examples for convenience, and from several lenses. It also includes an optical system composed of dozens of lenses and mirrors. Similarly, in the illumination optical system 30 and the projection optical system 50 shown in FIGS. 4 and the following, the NAs of the optical systems themselves are both equal and the magnifications are both shown as 1x, but this is just an example for convenience. However, any NA and magnification are included.

光源31Aは、露光基板100上のレジスト膜を露光するための露光光を放出する。光源31Aとしては、例えば、半導体レーザー、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、エキシマレーザーなどの露光光を用いることができる。また、光源として、極端紫外線(EUV)などのX線、電子線等波長を問わず適用可能であり本発明の効果を得ることが出来る。 The light source 31A emits exposure light for exposing the resist film on the exposure substrate 100. As the light source 31A, for example, exposure light such as a semiconductor laser, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, or an excimer laser can be used. Further, as a light source, it can be applied regardless of wavelengths such as X-rays such as extreme ultraviolet rays (EUV) and electron beams, and the effect of the present invention can be obtained.

次に、本発明の実施形態に係る投影光学系方式において、傾斜照明により露光対象物の側面を露光する構成を図5に示す。同図においては、照明系開口絞り33が光軸外に設置され、照明光学系30からマスク20へ向かう光束は傾斜角度を有し、傾斜照明となる。照射されたマスクパターン23からは傾斜角度を持った回折光が発生し、投影光学系50に取り込まれ、投影光学系50からの集光した光束により露光対象物103の側面103aにパターン像が転写される。図5に示す傾斜照明系の構成は、図4に示す一般的な投影光学系において、照明系開口絞り33を変更するだけで対応可能となる。図5は、光軸上の側面を模式的に示している。実際のレンズ径は露光エリアより十分に大きい。そのため、同図に示す照明光学系30及び投影光学系50の構成においては、マスク20に向かう光束の傾斜角度はマスク20上の任意の照明場所で同じであり、露光対象物103に向かう光束の傾斜角度も任意の露光場所で同じである。本発明の実施形態では図5以降に示した図についても同様である。 Next, in the projection optical system method according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a configuration in which the side surface of the exposed object is exposed by tilted illumination. In the figure, the illumination system aperture diaphragm 33 is installed outside the optical axis, and the luminous flux from the illumination optical system 30 toward the mask 20 has an inclination angle, and becomes inclined illumination. Diffracted light having an inclination angle is generated from the irradiated mask pattern 23, is taken into the projection optical system 50, and the pattern image is transferred to the side surface 103a of the exposed object 103 by the condensed light flux from the projection optical system 50. Will be done. The configuration of the tilted illumination system shown in FIG. 5 can be accommodated only by changing the illumination system aperture diaphragm 33 in the general projection optical system shown in FIG. FIG. 5 schematically shows a side surface on the optical axis. The actual lens diameter is sufficiently larger than the exposure area. Therefore, in the configuration of the illumination optical system 30 and the projection optical system 50 shown in the figure, the inclination angle of the light flux toward the mask 20 is the same at any illumination location on the mask 20, and the light flux toward the exposure object 103 is the same. The tilt angle is the same at any exposure location. In the embodiment of the present invention, the same applies to the figures shown in FIGS. 5 and later.

本発明の実施形態に係る傾斜照明によるマスクパターン23を露光対象物103の側面103aに転写する場合について、図6を参照しつつ説明する。図6(a)は、傾斜照明によりマスクパターン23の右端が照射され、投影光学系50を介して露光対象物103の側面103aに転写される様子を示したものである。図6(b)は、同様に、マスクパターン23の左端が照射され、露光対象物103の側面103aに転写される様子を示したものである。マスク20上の左右方向のパターン幅に応じて、パターンの左エッジは右エッジよりも露光対象物103の側面103aにおいて、より下方に転写される。図6(c)は、露光対象物103の側面103aに露光されたパターンを露光対象物の右側から見た図である。マスクパターン23に対応して、露光対象物103の側面103aに垂直面露光パターン102Gが形成される。 A case where the mask pattern 23 by inclined illumination according to the embodiment of the present invention is transferred to the side surface 103a of the exposed object 103 will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows how the right end of the mask pattern 23 is illuminated by tilted illumination and transferred to the side surface 103a of the exposed object 103 via the projection optical system 50. FIG. 6B also shows how the left end of the mask pattern 23 is irradiated and transferred to the side surface 103a of the exposed object 103. Depending on the pattern width in the left-right direction on the mask 20, the left edge of the pattern is transferred lower than the right edge on the side surface 103a of the exposed object 103. FIG. 6C is a view of the pattern exposed on the side surface 103a of the exposure object 103 as viewed from the right side of the exposure object. A vertical surface exposure pattern 102G is formed on the side surface 103a of the exposure object 103 corresponding to the mask pattern 23.

<側面パターンの向きと照明系開口絞りの関係>
本発明に係る露光対象物103の側面103aの向きと照明系開口絞り33の関係について、図5を用いて説明する。同図においては、光軸外に配置された照明系開口絞り33は光軸に対して左側にあり、露光される側面露光パターンの向きは対向する右側である。2以上の異なる向きをもった側面を露光する場合においても、各側面の向きと、対応する開口絞りの配置は、光軸を中心として対向する構成にするとよい。
<Relationship between the orientation of the side pattern and the aperture stop of the lighting system>
The relationship between the orientation of the side surface 103a of the exposed object 103 according to the present invention and the illumination system aperture stop 33 will be described with reference to FIG. In the figure, the illumination system aperture diaphragm 33 arranged outside the optical axis is on the left side with respect to the optical axis, and the direction of the side exposure pattern to be exposed is on the opposite right side. Even when two or more side surfaces having different orientations are exposed, the orientation of each side surface and the arrangement of the corresponding aperture diaphragms may be configured to face each other with the optical axis as the center.

図7は、側面露光パターンの向きと照明系開口絞りの配置について具体例を示すものである。図7(a)に示す側面露光パターン102A、102B、102C、102Dは、各々図7(b)に示す側面用の照明系開口絞り33A、33B、33C、33Dを使用した傾斜照明による露光によって得られる。また、図7(a)に示す上面露光パターン102E及び底面露光パターン102Fは、図7(b)に示す水平面用の照明系開口絞り33EFを使用した通常照明による露光によって得られる。水平面露光パターンについては、通常照明で使用される水平面用の照明系開口絞り33EFだけでなく、側面用の照明用開口絞り33A,33B,33C,33Dによる露光によって得ることもできる。 FIG. 7 shows a specific example of the direction of the side exposure pattern and the arrangement of the illumination system aperture diaphragm. The side exposure patterns 102A, 102B, 102C, and 102D shown in FIG. 7A are obtained by exposure by tilted illumination using the side illumination system aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, and 33D shown in FIG. 7B, respectively. Be done. Further, the top exposure pattern 102E and the bottom exposure pattern 102F shown in FIG. 7A are obtained by exposure by normal illumination using the illumination system aperture stop 33EF for the horizontal plane shown in FIG. 7B. The horizontal surface exposure pattern can be obtained by exposure not only with the horizontal aperture stop 33EF used for normal lighting but also with the side illumination aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, 33D.

<マスクパターンと露光パターンの形状の関係>
本発明に係るマスクパターンと露光対象物の側面に露光されたパターンとの幾何学的形状の関係について、図8を用いて説明する。図8(a)は、投影光学系50による傾斜照明によって、3次元構造体からなる露光対象物104の右側の側面104aに側面露光パターン102Hを投影露光したものである。同図において、θは投影光学系からの投影光の入射角度であり、δは露光対象物104の側面104aの水平面からの傾斜角度である。図8(b)はマスクパターン23の形状を示すものであり、マスクパターン23は、横幅W、縦長Lを有する。図8(c)は前記露光対象物104の側面104aに投影露光された側面露光パターン102Hについてパターン面の法線方向から見た形状を示すものであり、側面露光パターン102Hは、横幅w、縦長lを有する。マスクパターン23の横幅Wは、下式(2)で示されるように、投影光学系の投影倍率βだけ伸縮され、側面露光パターン102Hではwとなる。マスクパターン23の縦長Lは、下式(3)に示されるように、投影光学系の投影倍率βだけ伸縮されると共に、投影光学系の投影光の入射角度θと露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度δにより、cosθ/cos(θ-δ)だけ伸縮され、側面露光パターン102Hではlとなる。
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ-δ) (2)
<Relationship between mask pattern and exposure pattern shape>
The relationship between the mask pattern according to the present invention and the pattern exposed on the side surface of the exposed object will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows a side exposure pattern 102H projected and exposed on the right side surface 104a of the exposed object 104 made of a three-dimensional structure by tilted illumination by the projection optical system 50. In the figure, θ is the angle of incidence of the projected light from the projection optical system, and δ is the angle of inclination of the side surface 104a of the exposed object 104 from the horizontal plane. FIG. 8B shows the shape of the mask pattern 23, and the mask pattern 23 has a horizontal width W and a vertically long L. FIG. 8C shows the shape of the side surface exposure pattern 102H projected and exposed on the side surface 104a of the exposure object 104 as viewed from the normal direction of the pattern surface, and the side surface exposure pattern 102H has a width w and a vertical length. Have l. As shown by the following equation (2), the width W of the mask pattern 23 is expanded and contracted by the projection magnification β of the projection optical system, and becomes w in the side exposure pattern 102H. As shown in the following equation (3), the vertically long L of the mask pattern 23 is expanded and contracted by the projection magnification β of the projection optical system, and the incident angle θ of the projected light of the projection optical system and the horizontal plane of the side surface of the exposed object. Depending on the inclination angle δ from, the expansion and contraction is performed by cos θ / cos (θ − δ), and becomes l in the side exposure pattern 102H.
w = β ・ W (1)
l = β ・ L ・ cosθ / cos (θ-δ) (2)

すなわち、本実施形態では、最初に側面露光パターン102Hの横幅w、縦長lを決定し、その後、上記式(1)、(2)の関係に基づいて、横幅w、縦長lの値からマスク20に形成するマスクパターン23の横幅W、縦長Lを逆算しているのである。このような横幅W、縦長Lのマスクパターン23を用いることにより、露光対象物104の側面104aに所望する横幅w、縦長lの側面露光パターン102Hを転写することが可能となる。 That is, in the present embodiment, the width w and the portrait l of the side exposure pattern 102H are first determined, and then the mask 20 is obtained from the values of the width w and the portrait l based on the relationships of the above equations (1) and (2). The horizontal width W and the vertically long L of the mask pattern 23 formed in the above are calculated back. By using the mask pattern 23 having a horizontal width W and a vertical length L, it is possible to transfer the desired horizontal width w and vertically long side surface exposure pattern 102H to the side surface 104a of the exposed object 104.

<露光対象物の3次元形状と投影光学系の傾斜投影角度の関係>
本発明に係る複数の露光対象物の3次元形状と投影光学系の傾斜投影角度の関係について、図9を用いて説明する。同図に示す複数の露光対象物105、106、107においては、最小配置換間隔は、露光対象物105と106との間隔Dである。露光対象物105の側面露光パターン102Iについては、露光対象物105の上面から側面露光パターン102Iの下端までの距離がHの場合、側面露光パターンの上下全域を露光するためには、下端に入射する光束が同図の右側に示す露光対象物106の上端により遮られることなく到達することが求められる。そのため、投影光学系の投影光の入射角度θは下式(3)を満たす必要がある。
tanθ ≦ D/H (3)
<Relationship between the 3D shape of the exposed object and the oblique projection angle of the projection optical system>
The relationship between the three-dimensional shape of a plurality of exposed objects and the oblique projection angle of the projection optical system according to the present invention will be described with reference to FIG. In the plurality of exposed objects 105, 106, and 107 shown in the figure, the minimum allocation replacement interval is the interval D between the exposed objects 105 and 106. Regarding the side exposure pattern 102I of the exposure object 105, when the distance from the upper surface of the exposure object 105 to the lower end of the side exposure pattern 102I is H, it is incident on the lower end in order to expose the entire upper and lower sides of the side exposure pattern. It is required that the luminous flux reaches without being blocked by the upper end of the exposed object 106 shown on the right side of the figure. Therefore, the incident angle θ of the projected light of the projection optical system needs to satisfy the following equation (3).
tanθ ≤ D / H (3)

図8(a)は、本発明の実施形態に係る側面露光パターンの露光に対応する投影型露光装置を示すものである。投影光学系50の投影光の入射角度θは、マスク20を照射する照明光学系30の傾斜照明角度に対応している。また、傾斜照明角度は照明系開口絞り33における開口と光軸との距離に対応している。開口と光軸との距離が大きいほど傾斜照明角度は大きくなり、露光対象物104の側面104aを露光する投影光学系50の投影光の入射角度θも大きくなる。すなわち、本実施形態では、図9に示すように、最初に露光対象物105の3次元形状の最小配置間隔D、側面露光パターン102Iの下端までの距離Hを決定し、その後、上記式(3)の関係に基づいて、投影光の入射角度θを逆算し、照明系開口絞り33の光軸からの配置を決定しているのである。このような投影光の入射角度θを用いることにより、露光対象物105の側面105aに所望とする側面露光パターン102Iの露光が可能となる。 FIG. 8A shows a projection type exposure apparatus corresponding to the exposure of the side exposure pattern according to the embodiment of the present invention. The incident angle θ of the projected light of the projection optical system 50 corresponds to the tilted illumination angle of the illumination optical system 30 that irradiates the mask 20. Further, the tilted illumination angle corresponds to the distance between the aperture and the optical axis in the illumination system aperture diaphragm 33. The larger the distance between the aperture and the optical axis, the larger the tilted illumination angle, and the larger the incident angle θ of the projected light of the projection optical system 50 that exposes the side surface 104a of the exposure object 104. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, first, the minimum arrangement interval D of the three-dimensional shape of the exposed object 105 and the distance H to the lower end of the side exposure pattern 102I are determined, and then the above equation (3). ), The incident angle θ of the projected light is calculated back, and the arrangement of the illumination system aperture diaphragm 33 from the optical axis is determined. By using such an incident angle θ of the projected light, it is possible to expose the desired side exposure pattern 102I on the side surface 105a of the exposure target 105.

<第1実施形態>
次に、本発明の第1実施形態に係る露光装置について、図10を参照しつつ説明する。本実施形態は、図5に示す露光装置の照明系開口絞り33の具体的構成を例示するものであり、投影光学系50、投影系開口絞り55及び露光対象物103の図示は省略する。
<First Embodiment>
Next, the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment illustrates a specific configuration of the illumination system aperture diaphragm 33 of the exposure apparatus shown in FIG. 5, and the illustration of the projection optical system 50, the projection system aperture diaphragm 55, and the exposure object 103 is omitted.

本実施形態では、図10(a)において、照明光学系30の光軸外に回転ピボット35を有するターンテーブル34が構成され、図10(b)に示すターンテーブル34上の設置された複数の照明系開口絞り33A、33B、33C、33D、33AC、33BD、33G、33EFをレボルバー方式により選択可能な構成としている。 In the present embodiment, in FIG. 10A, a turntable 34 having a rotating pivot 35 outside the optical axis of the illumination optical system 30 is configured, and a plurality of installed turntables 34 on the turntable 34 shown in FIG. 10B. The lighting system aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, 33D, 33AC, 33BD, 33G, and 33EF are configured to be selectable by the revolver method.

図10(b)に示す開口絞り33A,33B,33C,33Dは、図7(b)に示す開口絞り33A,33B,33C,33Dに対応しており、図7(a)に示す側面露光パターン102A,102B,102C,102Dの露光形成に対応するものである。同様に、図10(b)に示す開口絞り33EFは、図7(b)に示す開口絞り33EF、及び図7(a)に示す上面露光パターン102E及び底面露光パターン102Fにそれぞれ対応する。また、図10(b)に示す開口絞り33ACは、図10(b)及び図7(b)に示す開口絞り33Aと33Cを一つの開口絞り内に有るものであり、図7(a)に示す側面露光パターン102Aと102Cを同時に露光形成するものである。同様に、図10(b)に示す開口絞り33BDは、図10(b)及び図7(b)に示す照明系開口絞り33Bと33Dを一つの開口絞り内に有るものであり、図7(a)に示す側面露光パターン102Bと102Dを同時に露光形成するものである。図10(b)に示す照明系開口絞り33Gは、図10(b)及び図7(b)に示す照明系開口絞り33A,33B,33C,33Dを一つの開口絞り内に有るものであり、図7(a)に示す側面露光パターン102A,102B,102C,102Dを同時に露光形成するものである。水平面露光パターンについては、通常照明で使用される水平面用の照明系開口絞り33EFだけでなく、側面用の照明用開口絞り33A,33B,33C,33D,33AC,33BD,33Gによる露光によって得ることもできる。そのため、図10(b)に示すいずれの側面露光パターン用の開口絞りを用いても、同時に水平面露光パターンの露光形成は可能である。 The aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, 33D shown in FIG. 10B correspond to the aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, 33D shown in FIG. 7B, and the side exposure pattern shown in FIG. 7A. It corresponds to the exposure formation of 102A, 102B, 102C, 102D. Similarly, the aperture stop 33EF shown in FIG. 10 (b) corresponds to the aperture stop 33EF shown in FIG. 7 (b), and the top exposure pattern 102E and the bottom exposure pattern 102F shown in FIG. 7 (a), respectively. Further, the aperture diaphragm 33AC shown in FIG. 10 (b) has the aperture diaphragms 33A and 33C shown in FIGS. 10 (b) and 7 (b) in one aperture diaphragm, and is shown in FIG. 7 (a). The side exposure patterns 102A and 102C shown are simultaneously exposed and formed. Similarly, the aperture diaphragm 33BD shown in FIG. 10 (b) has the illumination system aperture diaphragms 33B and 33D shown in FIGS. 10 (b) and 7 (b) in one aperture diaphragm, and is shown in FIG. 7 (b). The side exposure patterns 102B and 102D shown in a) are simultaneously exposed and formed. The lighting system aperture diaphragm 33G shown in FIG. 10B has the lighting system aperture diaphragms 33A, 33B, 33C, 33D shown in FIGS. 10B and 7B in one aperture diaphragm. The side exposure patterns 102A, 102B, 102C, and 102D shown in FIG. 7A are simultaneously exposed and formed. The horizontal surface exposure pattern can be obtained not only by exposure with the horizontal aperture stop 33EF used for normal lighting, but also by exposure with the side aperture apertures 33A, 33B, 33C, 33D, 33AC, 33BD, 33G. can. Therefore, it is possible to form an exposure of a horizontal surface exposure pattern at the same time by using an aperture diaphragm for any of the side exposure patterns shown in FIG. 10 (b).

このような本実施形態の露光装置によれば、側面露光パターンの露光要請に対して、照明光学系外にレボルバー方式の開口絞り機構を設置することにより、通常の露光装置の照明光学系を変更することなく側面露光パターンの露光が可能となる。また、露光対象物の変更に伴う側面露光パターンの傾斜、配置等の露光仕様の変更に対しても、ターンテーブル上の開口絞りを交換することで容易に露光仕様変更に対応可能である。そのため、量産工程において異なる立体的構造・仕様を有する露光対象物を扱う場合に、照明光学系変更等に伴う工程停止時間を少なくし、量産工程において問題となる生産性の低下を抑えることが可能となる。 According to the exposure apparatus of the present embodiment, the illumination optical system of a normal exposure apparatus is changed by installing a revolver type aperture stop mechanism outside the illumination optical system in response to an exposure request of a side exposure pattern. It is possible to expose the side exposure pattern without doing this. Further, even when the exposure specifications such as the inclination and arrangement of the side exposure pattern are changed due to the change of the exposure target, the exposure specifications can be easily changed by exchanging the aperture stop on the turntable. Therefore, when dealing with exposed objects having different three-dimensional structures and specifications in the mass production process, it is possible to reduce the process downtime due to changes in the illumination optical system, etc., and suppress the decrease in productivity that becomes a problem in the mass production process. It becomes.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る露光装置について、図11を参照しつつ説明する。本実施形態は、図5に示した露光装置の照明系開口絞り33を、デジタルマイクロミラーデバイスにより構成し、電子的制御により任意の開口絞りに切り替え可能とする具体的構成を例示するものである。図11においては、図5に示した投影光学系50、投影系開口絞り55及び露光対象物103の図示は省略する。なお、本実施形態においては、デジタルマイクロミラーデバイスに替えて、2次元マトリックス状に配列された光学素子であって、各々の素子に付随するアクチュエータを電気的制御可能な構成としたものであってもよい。同様に、2次元マトリックス状に配置された素子であって、各々の素子が電気的制御によって透過機能と遮蔽機能を切り替えることにより、透過エリアを開口絞りとする構成としてもよい。
<Second Embodiment>
Next, the exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment illustrates a specific configuration in which the illumination system aperture diaphragm 33 of the exposure apparatus shown in FIG. 5 is configured by a digital micromirror device and can be switched to an arbitrary aperture diaphragm by electronic control. .. In FIG. 11, the projection optical system 50, the projection system aperture diaphragm 55, and the exposure object 103 shown in FIG. 5 are not shown. In the present embodiment, instead of the digital micromirror device, the optical elements are arranged in a two-dimensional matrix, and the actuator attached to each element is electrically controllable. May be good. Similarly, the elements may be arranged in a two-dimensional matrix, and each element may be configured to have a transmission area as an aperture stop by switching between a transmission function and a shielding function by electrical control.

本実施形態では、図11(a)において、照明光学系30内の照明系開口絞りに替えてデジタルマイクロミラーデバイス36が設置され、光源31Aより照明系視野絞り32を介して入射する照明光束は、デジタルマイクロミラーデバイス36が未制御状態においては、下方へ折り曲げられる。図11(b)はデジタルマイクロミラーデバイス36の平面図を示したものであり、小四角で示される多数の可動マイクロミラー36aがマトリックス状に配列された構成となる。同図において破線で示した円形の2次光源31Bの内側が、照明光学系30の最大光束に対応する。同図においては、7行7列の配列からなる49個の可動マイクロミラー36aで示しているが、便宜的な例示に過ぎず、一つのミラーのサイズは10μm前後であり、数10万個から数100万のマイクロミラーで構成される。 In the present embodiment, in FIG. 11A, a digital micromirror device 36 is installed in place of the illumination system aperture diaphragm in the illumination optical system 30, and the illumination luminous flux incident from the light source 31A via the illumination system field diaphragm 32 is , When the digital micromirror device 36 is in an uncontrolled state, it is bent downward. FIG. 11B shows a plan view of the digital micromirror device 36, and has a configuration in which a large number of movable micromirrors 36a shown by small squares are arranged in a matrix. The inside of the circular secondary light source 31B shown by the broken line in the figure corresponds to the maximum luminous flux of the illumination optical system 30. In the figure, 49 movable micromirrors 36a consisting of an array of 7 rows and 7 columns are shown, but this is just an example for convenience, and the size of one mirror is around 10 μm, from several hundred thousand. It consists of millions of micromirrors.

各可動マイクロミラー36aは、それぞれが図示しない電極と支軸とを有しており、個別に電圧を印加することで、所定の角度に傾斜動作することが可能である。図11(a)では、電圧の非印加時(制御OFF)は、可動マイクロミラー36aは動作せず、左方向から入射する照明光束は下方へ反射し、照明光学系30を介してマスク20を照射する。電圧印加時(制御ON)は、各可動マイクロミラー36aは所定の角度に傾斜動作し、左方向から入射する照明光束は下方45°方向に反射し、照明光学系30の外部へ導かれる。そのため、電圧が印加されなかったミラー面からの光束のみが照明光学系30を通過し、マスク20を傾斜照明することになる。 Each movable micromirror 36a has an electrode and a support shaft (not shown), and can be tilted at a predetermined angle by individually applying a voltage. In FIG. 11A, when the voltage is not applied (control is OFF), the movable micromirror 36a does not operate, the illumination light flux incident from the left direction is reflected downward, and the mask 20 is attached via the illumination optical system 30. Irradiate. When a voltage is applied (control ON), each movable micromirror 36a tilts at a predetermined angle, and the illumination flux incident from the left direction is reflected downward 45 ° and guided to the outside of the illumination optical system 30. Therefore, only the light flux from the mirror surface to which no voltage is applied passes through the illumination optical system 30 and tilts the mask 20.

図11(c)は、デジタルマイクロミラーデバイス36のミラー面内において、灰色で示す特定の可動マイクロミラー36aを制御オフとし、灰色領域の光束のみ照明光学系30を透過させるものである。灰色領域で反射される光束が、図4、5、6、8、10に示す照明系開口絞り33を透過する光束と同様な機能を有し、灰色で示した選択領域の光束が照明光学系30を透過後に傾斜照明としてマスク面を照射する。図11(c)においては、1個~数個のミラーで構成される灰色で示した四角の領域が選択されているが、便宜的な例示に過ぎず、実際のデジタルマイクロミラーデバイスは、前記の通り、数10万個から数100万個のマイクロミラーで構成されるため、図4、5、6、8、10に示す照明系開口絞り33と同様に、円形を含む任意の形状を選択可能である。 In FIG. 11C, the specific movable micromirror 36a shown in gray is controlled off in the mirror surface of the digital micromirror device 36, and only the light flux in the gray region is transmitted through the illumination optical system 30. The luminous flux reflected in the gray region has the same function as the luminous flux transmitted through the illumination system aperture diaphragm 33 shown in FIGS. 4, 5, 6, 8 and 10, and the luminous flux in the selection region shown in gray is the illumination optical system. After passing through 30, the mask surface is irradiated as inclined illumination. In FIG. 11C, a gray square area composed of one to several mirrors is selected, but this is merely an example for convenience, and the actual digital micromirror device is described above. As shown above, since it is composed of hundreds of thousands to millions of micromirrors, any shape including a circular shape can be selected as in the lighting system aperture diaphragm 33 shown in FIGS. 4, 5, 6, 8 and 10. It is possible.

図11(c)に示した8種類の灰色で示した四角の領域を有するデジタルマイクロミラーデバイス36は、側面用の照明光束エリア36C、36G、36BD、36AC、36D、36B、36Aが、光束選択機能として図10(b)に示した側面用の照明系開口絞り33C、33G、33BD、33AC、33D、33B、33Aにそれぞれ対応し、図11(c)に示した水平面用の照明光束エリア36EFが、図10(b)で示した水平面用の照明系開口絞り33EFに対応する。 In the digital micromirror device 36 having the eight types of gray square areas shown in FIG. 11 (c), the luminous flux areas 36C, 36G, 36BD, 36AC, 36D, 36B, and 36A for the side surface select the luminous flux. As a function, it corresponds to the side illumination system aperture diaphragms 33C, 33G, 33BD, 33AC, 33D, 33B, 33A shown in FIG. 10B, respectively, and the illumination light flux area 36EF for the horizontal plane shown in FIG. 11C. Corresponds to the illumination system opening diaphragm 33EF for the horizontal plane shown in FIG. 10 (b).

本実施形態の露光装置によれば、側面露光パターンの露光要請に対して、照明光学系30内に本デジタルマイクロミラーデバイス36を設置することにより、照明光束を電気的制御により選択することで容易に対応可能である。また、露光対象物の変更に伴う側面露光パターンの傾斜、配置等の露光仕様の変更に対しても、電気的制御により高速で容易に露光仕様変更に対応可能である。そのため、量産工程において異なる立体的構造・仕様を有する露光対象物を扱う場合に、照明光学系の変更等に伴う工程停止時間を少なくし、量産工程において問題となる生産性の低下を抑えることが可能となる。 According to the exposure apparatus of the present embodiment, it is easy to select the illumination luminous flux by electrical control by installing the digital micromirror device 36 in the illumination optical system 30 in response to the exposure request of the side exposure pattern. It is possible to correspond to. Further, even if the exposure specifications such as the inclination and arrangement of the side exposure pattern are changed due to the change of the exposure target, the exposure specifications can be easily changed at high speed by electrical control. Therefore, when dealing with exposed objects having different three-dimensional structures and specifications in the mass production process, it is possible to reduce the process downtime due to changes in the illumination optical system and suppress the decrease in productivity that is a problem in the mass production process. It will be possible.

本発明におけるデジタルマイクロミラーデバイス36は、電気的制御によるマイクロミラー選択に要する応答時間が数ミリ秒から数10ミリ秒である。一枚の露光基板を小領域に分割して、ステップアンドリピート方式で繰り返し露光を行う露光機(ステッパ)においては、通常、露光小領域毎の露光時間は1秒前後が要求されるが、デジタルマイクロミラーデバイス36のON/OFF制御により、露光小領域毎に傾斜照明の角度、配置等を変更可能である。これにより、一枚の露光基板内に複数種の構造をもったデバイスを生産する場合の生産性を高めることが可能である。 The digital micromirror device 36 in the present invention has a response time of several milliseconds to several tens of milliseconds for selecting a micromirror by electrical control. In an exposure machine (stepper) that divides one exposure substrate into small areas and repeatedly exposes them by a step-and-repeat method, the exposure time for each small exposure area is usually required to be around 1 second, but it is digital. By controlling ON / OFF of the micromirror device 36, it is possible to change the angle, arrangement, etc. of the inclined illumination for each small exposure area. This makes it possible to increase the productivity when producing a device having a plurality of types of structures in one exposure substrate.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るマスクパターンと露光対象物への露光量の関係について、図12を参照しつつ説明する。図12(a)は3次元構造体からなる露光対象物108の水平面露光パターン102Kに対応するマスクパターン23Fを示しており、図12(b)は露光対象物108の側面露光パターン102Lに対応するマスクパターン23Gを示している。便宜的に両者のマスク面上での形状・面積は同一としている。
<Third Embodiment>
Next, the relationship between the mask pattern and the exposure amount to the exposed object according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12A shows the mask pattern 23F corresponding to the horizontal plane exposure pattern 102K of the exposure object 108 made of the three-dimensional structure, and FIG. 12B corresponds to the side exposure pattern 102L of the exposure object 108. The mask pattern 23G is shown. For convenience, both masks have the same shape and area on the mask surface.

露光対象物108のパターン照射面における光強度(単位面積あたりの光量)は、図12(c)に示すように、水平面露光パターン102Kに対して水平面の光強度I1、側面露光パターン102Lに対して側面の光強度I2であるが、側面の光強度I2は側面露光パターンの傾斜角度に応じて変化する。露光対象物108におけるレジスト(感光剤)膜厚は、図12(c)に示すように、水平面領域のレジスト110の膜厚T1、側面領域のレジスト111の膜厚T2であるが、レジストコーティング手段に応じて、一般的に水平面領域と側面領域とで膜厚が異なる。 As shown in FIG. 12 (c), the light intensity (light amount per unit area) of the exposed object 108 on the pattern irradiation surface is the light intensity I1 of the horizontal plane and the light intensity I1 of the side surface exposure pattern 102L with respect to the horizontal plane exposure pattern 102K. The light intensity I2 on the side surface is the light intensity I2 on the side surface, and the light intensity I2 on the side surface changes according to the inclination angle of the side surface exposure pattern. As shown in FIG. 12 (c), the resist (photosensitive) film thickness in the exposed object 108 is the film thickness T1 of the resist 110 in the horizontal plane region and the film thickness T2 of the resist 111 in the side surface region. Generally, the film thickness differs between the horizontal plane region and the side surface region.

レジスト露光においては、現像後に所望のパターン形状を確保すべく最適な露光量が存在するが、最適露光量は、パターン照射面における光強度(単位面積当たりの光量)とレジスト膜厚により決定される。図12(a)で示したマスクパターン23Fと、図12(b)で示したマスクパターン23Gとが同一形状・同一面積の場合、マスクパターン透過後の光束は両パターン共に同一である。しかし、図12(c)に示したように、露光対象物108の水平面露光パターン102Kに対する光強度I1と側面露光パターン102Lに対する光強度I2は異なる。レジスト膜厚は、図12(c)に示したように、水平面領域のレジスト110の膜厚T1と側面領域のレジスト111の膜厚T2は異なる。そのため、露光対象物108における水平面露光パターン102Kと側面露光パターン102Lについては、各々の最適な露光量を与えることが出来ない。 In resist exposure, there is an optimum exposure amount to secure a desired pattern shape after development, but the optimum exposure amount is determined by the light intensity (light amount per unit area) on the pattern irradiation surface and the resist film thickness. .. When the mask pattern 23F shown in FIG. 12A and the mask pattern 23G shown in FIG. 12B have the same shape and the same area, the luminous flux after passing through the mask pattern is the same for both patterns. However, as shown in FIG. 12 (c), the light intensity I1 for the horizontal surface exposure pattern 102K and the light intensity I2 for the side surface exposure pattern 102L of the exposed object 108 are different. As shown in FIG. 12 (c), the resist film thickness T1 of the resist 110 in the horizontal plane region and the film thickness T2 of the resist 111 in the side surface region are different. Therefore, it is not possible to give the optimum exposure amount for each of the horizontal surface exposure pattern 102K and the side surface exposure pattern 102L in the exposure object 108.

露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンで最適な露光量が異なる場合に、マスク上の対応するマスクパターンの透過率を変更・補正することにより、各々のパターンに必要な最適露光量を確保することが可能である。図13は、マスク20に形成される種々のマスクパターンを示している。図13(a)はマスク20の透過光領域22Hが一般的なガラスパターンによるマスクパターン23を示しており、図13(b)(c)は、各マスク20の透過光領域22I、22Jが微細遮光ドットパターンによるマスクパターン23を示している。 When the optimum exposure amount differs between the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern of the object to be exposed, the optimum exposure amount required for each pattern is secured by changing / correcting the transmittance of the corresponding mask pattern on the mask. It is possible to do. FIG. 13 shows various mask patterns formed on the mask 20. FIG. 13A shows a mask pattern 23 in which the transmitted light region 22H of the mask 20 is a general glass pattern, and FIGS. 13B and 13C show fine transmitted light regions 22I and 22J of each mask 20. The mask pattern 23 by the light-shielding dot pattern is shown.

前記微細遮光ドットパターンは、マスク20に遮光領域21に使用されるクロムパターンを微細化したものであり、投影光学系の限界解像力以下のサイズのドットパターンが使用される。便宜的な例示としては、投影光学系のNA(開口数)0.15、波長0.365μmの場合、限界解像力はほぼ1.5μmであるため、投影光学系の倍率が1倍であれば、マスク上のドットサイズは0.5μm×0.5μm~1μm×1μm程度の大きさとなる。本ドットパターンは投影光学系の限界解像力より小さいため、露光対象物にはドットの形状が転写・結像されず、露光対象物における本来のパターン形状に対して影響を与えない。 The fine light-shielding dot pattern is a miniaturized chrome pattern used for the light-shielding region 21 on the mask 20, and a dot pattern having a size equal to or smaller than the limit resolution of the projection optical system is used. As a convenient example, when the NA (numerical aperture) of the projection optical system is 0.15 and the wavelength is 0.365 μm, the limit resolution is approximately 1.5 μm. Therefore, if the magnification of the projection optical system is 1 times, The dot size on the mask is about 0.5 μm × 0.5 μm to 1 μm × 1 μm. Since this dot pattern is smaller than the limit resolution of the projection optical system, the shape of the dots is not transferred or imaged on the exposed object, and the original pattern shape of the exposed object is not affected.

マスクパターン23内に配置された微細遮光ドットパターンは、ドットの面積に応じてマスク20への照射光を遮光するため、マスクパターン23から投影光学系に向かう光量を低下させることが可能である。マスクパターン23におけるドットの個数を増減させることで、マスクパターン23の透過光量を変更・補正することが可能である。図13(b)の透過光領域22Iは、透過率補正に必要な個数の微細遮光ドットパターンを一様に配置したものである。図13(c)の透過光領域22Jは、透過率補正に必要な個数の微細遮光ドットパターンを乱数によりランダム配置したものである。透過光領域22Iでは、均等配置によるパターン周期性により回折光が発生する場合がある。それ故、回折光による不要なパターン転写等を避けるためにはランダム配置による透過光領域22Jが有効である。 Since the fine light-shielding dot pattern arranged in the mask pattern 23 blocks the irradiation light to the mask 20 according to the area of the dots, it is possible to reduce the amount of light from the mask pattern 23 toward the projection optical system. By increasing or decreasing the number of dots in the mask pattern 23, it is possible to change or correct the amount of transmitted light in the mask pattern 23. In the transmitted light region 22I of FIG. 13B, the number of fine light-shielding dot patterns required for transmittance correction is uniformly arranged. The transmitted light region 22J in FIG. 13C is a random number of fine light-shielding dot patterns required for transmittance correction. In the transmitted light region 22I, diffracted light may be generated due to the pattern periodicity due to the even arrangement. Therefore, in order to avoid unnecessary pattern transfer due to diffracted light, the transmitted light region 22J by random arrangement is effective.

このような実施形態の露光装置によれば、水平面露光パターンと側面露光パターンの露光条件が異なる場合においても、対応するマスクパターンに微細遮光ドットパターンを配置し、ドットの密度を制御することにより透過率を補正し、各々の露光パターンにとって最適な露光量を確保できる。そのため、露光・現像後に良好な露光パターンを形成可能である。一般的に使用されるマスク描画装置においては、0.5μm前後のドットパターンの形成・配置は標準的な仕様であり、本実施形態のように透過率を補正したマスクは簡便に入手可能である。 According to the exposure apparatus of such an embodiment, even when the exposure conditions of the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern are different, the fine light-shielding dot pattern is arranged in the corresponding mask pattern and the dot density is controlled to transmit the light. The rate can be corrected and the optimum exposure amount for each exposure pattern can be secured. Therefore, it is possible to form a good exposure pattern after exposure and development. In a commonly used mask drawing device, the formation and arrangement of a dot pattern of about 0.5 μm is a standard specification, and a mask with corrected transmittance as in the present embodiment is easily available. ..

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る露光装置を図14及び図15を参照しつつ説明する。同図には投影光学系からの入射光束の投影角度と露光パターンの面内における光強度分布(露光ムラ)が示されている。図14(a)は、通常の垂直照明による水平面露光パターンの露光に対応する投影光学系50の配置を示しており、図14(b)は、マスク20上の矩形パターンを、投影光学系50により露光基板100に転写・結像したときのパターン像の2次元光強度分布を示している。図14(b)の各図は、露光基板100のフォーカス位置を上下に-250μm~+250μmまでシフトしたときの各々における2次元光強度分布に対応している。図15(a)は、傾斜照明による側面露光パターンの露光に対応する投影光学系50の配置を示しており、図15(b)は、マスク20上の矩形パターンを、投影光学系50により露光対象物103の側面103aに転写・結像したときのパターン像の2次元光強度分布を示している。図15(b)の各図は、露光対象物103の側面103aのフォーカス位置を左右に-250μm~+250μmまでシフトしたときの各々における2次元光強度分布に対応している。なお、2次元光強度分布の計算に当たっては、CYBERNET社の光学計算ソフトウエア「CODE V」を使用した。
<Fourth Embodiment>
Next, the exposure apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15. The figure shows the projection angle of the incident luminous flux from the projection optical system and the in-plane light intensity distribution (exposure unevenness) of the exposure pattern. FIG. 14 (a) shows the arrangement of the projection optical system 50 corresponding to the exposure of the horizontal plane exposure pattern by ordinary vertical illumination, and FIG. 14 (b) shows the rectangular pattern on the mask 20 as the projection optical system 50. The two-dimensional light intensity distribution of the pattern image when transferred and imaged on the exposure substrate 100 is shown. Each figure of FIG. 14B corresponds to the two-dimensional light intensity distribution in each when the focus position of the exposure substrate 100 is shifted up and down from −250 μm to +250 μm. FIG. 15A shows the arrangement of the projection optical system 50 corresponding to the exposure of the side exposure pattern by the inclined illumination, and FIG. 15B shows the rectangular pattern on the mask 20 exposed by the projection optical system 50. The two-dimensional light intensity distribution of the pattern image when transferred and imaged on the side surface 103a of the object 103 is shown. Each figure of FIG. 15B corresponds to the two-dimensional light intensity distribution in each of the cases where the focus position of the side surface 103a of the exposed object 103 is shifted to the left and right from −250 μm to +250 μm. In calculating the two-dimensional light intensity distribution, CYBERNET's optical calculation software "CODE V" was used.

図14(b)に示される水平面露光パターンにおいては、デフォーカスに伴うパターン像の光強度分布は面内でほぼ一様であり、デフォーカスに伴う変化も少ない。図15(b)で示される側面露光パターンについては、ベストフォーカス付近での光強度分布はほぼ一様であるが、デフォーカスに伴う面内不均一性の拡大が顕著である。水平面露光パターンと側面露光パターンを同時に露光する場合、投影光学系50のベストフォーカス位置を水平面に合わせる場合には、側面露光パターンは上下方向に形成されるため、必然的にデフォーカスの影響を受けることになる。そのため、側面露光パターンに対して、水平面露光パターンと同様な均一性が求められる場合には、露光・現像後の側面露光パターンの解像性能が問題となる。 In the horizontal plane exposure pattern shown in FIG. 14B, the light intensity distribution of the pattern image due to defocus is substantially uniform in the plane, and there is little change due to defocus. Regarding the side exposure pattern shown in FIG. 15B, the light intensity distribution near the best focus is almost uniform, but the in-plane non-uniformity is remarkably expanded due to defocus. When the horizontal exposure pattern and the side exposure pattern are exposed at the same time, when the best focus position of the projection optical system 50 is aligned with the horizontal plane, the side exposure pattern is formed in the vertical direction and is inevitably affected by defocus. It will be. Therefore, when the side exposure pattern is required to have the same uniformity as the horizontal surface exposure pattern, the resolution performance of the side exposure pattern after exposure and development becomes a problem.

露光パターンの面内強度分布の不均一に対して、対応するマスクパターン内に微細遮光ドットパターンを配置することにより、不均一性を補正する方法について、図16を参照しつつ説明する。図16(a)は、所定のデフォーカス位置における露光側面パターン102Jの露光面内強度分布を示しており、図16(b)は対応するマスクパターン23の透過光領域22kに配置した微細遮光ドットパターンを示している。側面露光パターン102J内の光強度が大きいエリアに対して、マスクパターン23内の対応エリアの微細遮光ドットパターンの個数を増やすことにより、マスクパターン23の透過率が低減する。 A method of correcting the non-uniformity of the in-plane intensity distribution of the exposure pattern by arranging the fine light-shielding dot pattern in the corresponding mask pattern will be described with reference to FIG. FIG. 16A shows the in-exposure surface intensity distribution of the exposed side surface pattern 102J at a predetermined defocus position, and FIG. 16B shows fine shading dots arranged in the transmitted light region 22k of the corresponding mask pattern 23. Shows the pattern. The transmittance of the mask pattern 23 is reduced by increasing the number of fine light-shielding dot patterns in the corresponding area in the mask pattern 23 with respect to the area having a high light intensity in the side exposure pattern 102J.

このような本実施形態の露光装置によれば、露光パターンに面内強度分布に不均一が存在する場合に、対応するマスクパターンの面内に微細遮光ドットパターンを配置し、ドットの密度分布を制御することにより透過率を補正し、面内不均一性を改善することにより良好な露光パターン形成が可能となる。本補正は、側面露光パターンに限定することなく、面内不均一が存在する任意の露光パターンについて適用可能であり、面内不均一性を改善し、良好なパターン形成が可能となる。 According to the exposure apparatus of the present embodiment, when the in-plane intensity distribution is non-uniform in the exposure pattern, the fine light-shielding dot pattern is arranged in the plane of the corresponding mask pattern to obtain the dot density distribution. By controlling the transmittance, the transmittance is corrected and the in-plane non-uniformity is improved, so that a good exposure pattern can be formed. This correction is not limited to the side exposure pattern, and can be applied to any exposure pattern in which in-plane non-uniformity exists, the in-plane non-uniformity is improved, and good pattern formation becomes possible.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンを各々の最適な露光条件により別個に露光する露光方法について、図17、図18、及び図19を参照しつつ説明する。水平面露光パターンを露光する際の最適露光条件と側面露光パターンを露光する際の最適露光条件については、以下に示す差異が存在する。
(1)最適開口絞りの形状・配置の差異
(2)パターン面の高さの違いに伴うベストフォーカス位置の差異
(3)最適露光量の差異
<Fifth Embodiment>
Next, see FIGS. 17, 18, and 19 for an exposure method for separately exposing the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern of the exposed object according to the fifth embodiment of the present invention under the respective optimum exposure conditions. I will explain while doing it. There are the following differences between the optimum exposure conditions for exposing the horizontal surface exposure pattern and the optimum exposure conditions for exposing the side surface exposure pattern.
(1) Difference in shape and arrangement of optimum aperture diaphragm (2) Difference in best focus position due to difference in height of pattern surface (3) Difference in optimum exposure amount

露光条件の差異に対しては、水平面露光パターンと側面露光パターンを別個に露光することにより対応可能である。図17には水平面露光パターンあるいは側面露光パターンを別個に露光可能とするため、マスク20上に設けられるマスクブラインド機構25が示される。図17(a)は投影型露光装置の側面図であり、マスク20の直上にマスクブラインド機構25が設置される。図17(b)はマスクブラインド機構25のみを取り出した平面図である。同図において、マスク20は破線で表示され、マスク20の直上にX方向(同図の左右方向)に駆動可能な2枚の遮光ブレード25XL、25XRが設置される。X方向の遮光ブレード25XL、25XRの直上にY方向(同の上下方向)に駆動可能な2枚の遮光ブレード25YU、25YDが設置される。4枚の遮光ブレードは各々独立に駆動可能である。 Differences in exposure conditions can be dealt with by separately exposing the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern. FIG. 17 shows a mask blind mechanism 25 provided on the mask 20 so that the horizontal surface exposure pattern or the side surface exposure pattern can be exposed separately. FIG. 17A is a side view of the projection type exposure apparatus, in which the mask blind mechanism 25 is installed directly above the mask 20. FIG. 17B is a plan view in which only the mask blind mechanism 25 is taken out. In the figure, the mask 20 is indicated by a broken line, and two light-shielding blades 25XL and 25XR that can be driven in the X direction (left-right direction in the figure) are installed directly above the mask 20. Two light-shielding blades 25YU and 25YD that can be driven in the Y direction (the same vertical direction) are installed directly above the light-shielding blades 25XL and 25XR in the X direction. Each of the four light-shielding blades can be driven independently.

マスクブラインド機構25は、投影型露光機においては一般的に組み込まれる機構である。通常は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路)等の露光において、1素子内に露光条件の異なる複数のマスクパターンを露光する場合に利用される。そのため、本発明に示す投影型露光による3次元構造体の露光においても、マスクブラインド機構25を利用することに伴う露光機の大幅な変更・改造等は不要である。 The mask blind mechanism 25 is a mechanism generally incorporated in a projection type exposure machine. Usually, it is used when a plurality of mask patterns having different exposure conditions are exposed in one element in an exposure such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Therefore, even in the exposure of the three-dimensional structure by the projection type exposure shown in the present invention, it is not necessary to significantly change or modify the exposure machine due to the use of the mask blind mechanism 25.

図18(a)は、露光対象物の平面図であり、上面露光パターン102E及び側面露光パターン102A,102B,102C,102Dで構成される。図18(b)は、一回の露光で上面露光パターンと側面露光パターンを同時に露光する場合におけるマスク20の平面図あり、マスクパターン22E1が上面露光パターン102Eに対応し、マスクパターン22A1,22B1,22C1,22D1が側面露光パターン102A,102B,102C,102Dにそれぞれ対応する。図18(c)は、上面露光パターンと側面露光パターンを別個に露光する場合におけるマスク20の平面図であり、マスクパターン22E2が上面露光パターン102Eに対応し、マスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2が側面露光パターン102A,102B,102C,102Dにそれぞれ対応する。 FIG. 18A is a plan view of the object to be exposed, and is composed of a top surface exposure pattern 102E and a side surface exposure pattern 102A, 102B, 102C, 102D. FIG. 18B is a plan view of the mask 20 when the top surface exposure pattern and the side surface exposure pattern are simultaneously exposed in one exposure. The mask pattern 22E1 corresponds to the top surface exposure pattern 102E, and the mask patterns 22A1,22B1 22C1,2D1 correspond to the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D, respectively. FIG. 18C is a plan view of the mask 20 when the top surface exposure pattern and the side surface exposure pattern are separately exposed. The mask pattern 22E2 corresponds to the top surface exposure pattern 102E, and the mask patterns 22A2, 22B2, 22C2, 22D2. Corresponds to the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D, respectively.

図19を参照しつつ、前記上面露光パターン102Eと側面露光パターン102A,102B,102C,102Dを別個に露光する手法について説明する。先ず、上面露光パターンについて、下記1乃至5に示す設定にて露光を行う。
1.マスクブラインド機構25の遮光ブレード25YUをY-方向(同図の下方向)に駆動することにより、マスク20上のマスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2を遮光し、露光照射をマスクパターン22E2に限定する。
2.XYステージ機構により、マスクパターン22E2に対して、露光対象物の上面露光パターン102Eを位置決めする。
3.絞り選択機構により、上面露光パターン102Eに最適な開口絞りを選択する。
4.Zステージ機構により、上面露光パターン102Eに対してベストフォーカス位置決めを行う。
5.露光量を上面露光パターン102Eの最適値に設定して露光を実施する。
A method of separately exposing the top surface exposure pattern 102E and the side surface exposure patterns 102A, 102B, 102C, and 102D will be described with reference to FIG. First, the top surface exposure pattern is exposed with the settings shown in 1 to 5 below.
1. 1. By driving the light-shielding blade 25YU of the mask blind mechanism 25 in the Y-direction (lower direction in the figure), the mask patterns 22A2, 22B2, 22C2, 22D2 on the mask 20 are shielded from light, and the exposure irradiation is limited to the mask pattern 22E2. do.
2. 2. The top surface exposure pattern 102E of the exposure target is positioned with respect to the mask pattern 22E2 by the XY stage mechanism.
3. 3. The aperture selection mechanism selects the optimum aperture aperture for the top exposure pattern 102E.
4. The Z stage mechanism performs best focus positioning with respect to the top exposure pattern 102E.
5. The exposure is performed by setting the exposure amount to the optimum value of the top surface exposure pattern 102E.

次に、側面露光パターンについて、下記6乃至10に示す設定にて露光を行う。
6.マスクブラインド機構25の遮光ブレード25YDをY+(同図の上方向)に駆動することにより、マスク20上のマスクパターン22E2を遮光し、露光照射をマスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2に限定する。
7.XYステージ機構により、マスクパターン22A2,22B2,22C2,22D2に対して、露光対象物の側面露光パターン102A,102B,102C,102Dをそれぞれ位置決めする。
8.絞り選択機構により、側面露光パターン102A,102B,102C,102Dに最適な開口絞りを選択する。
9.Zステージ機構により、側面露光パターン102A,102B,102C,102Dに対してベストフォーカス位置決めを行う。
10.露光量を側面露光パターン102A,102B,102C,102Dの最適値に設定して露光を実施する。
Next, the side exposure pattern is exposed with the settings shown in 6 to 10 below.
6. By driving the light-shielding blade 25YD of the mask blind mechanism 25 in Y + (upward in the figure), the mask pattern 22E2 on the mask 20 is shielded from light, and the exposure irradiation is limited to the mask patterns 22A2, 22B2, 22C2, 22D2.
7. The side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D of the exposure target are positioned with respect to the mask patterns 22A2, 22B2, 22C2, 22D2 by the XY stage mechanism, respectively.
8. The aperture selection mechanism selects the optimum aperture aperture for the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D.
9. The Z stage mechanism performs best focus positioning on the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D.
10. The exposure amount is set to the optimum value of the side exposure patterns 102A, 102B, 102C, 102D, and the exposure is performed.

このような本実施形態の露光装置によれば、露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンとを個別に露光することにより、両パターンについて最適な露光条件による露光が可能となる。そのため、両パターンを同時に露光した場合に比べて、水平面露光パターンと側面露光パターン共に、より良好なパターン形成が可能となる。 According to the exposure apparatus of the present embodiment as described above, by individually exposing the horizontal plane exposure pattern and the side surface exposure pattern of the object to be exposed, it is possible to expose both patterns under the optimum exposure conditions. Therefore, better pattern formation is possible for both the horizontal surface exposure pattern and the side surface exposure pattern as compared with the case where both patterns are exposed at the same time.

露光対象物の水平面露光パターンと側面露光パターンを個別に露光することにより、両パターンについて最適な露光が可能となるため、本発明の第3実施形態、及び第4実施形態に示すようなマスク上の水平面パターンと側面パターンに微細遮光ドットパターンを配置し両パターンの透過率を補正する必要はない。 By individually exposing the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern of the object to be exposed, optimum exposure can be performed for both patterns. Therefore, on a mask as shown in the third and fourth embodiments of the present invention. It is not necessary to arrange fine light-shielding dot patterns on the horizontal plane pattern and the side surface pattern to correct the transmittance of both patterns.

20 マスク
21 遮光領域
22 透過光領域
22A1,22B1,22C1,22D1 側面露光用のマスクパターン
22E1 上面露光用のマスクパターン
22A2,22B2,22C2,22D2 側面露光用のマスクパターン
22E2 上面露光用のマスクパターン
22H 透過光領域
22I 透過光領域
22J 透過光領域
22K 透過光領域
23 マスクパターン
23F マスクパターン
23G マスクパターン
25 マスクブラインド機構
25XL,25XR X方向の遮光ブレード
25YU,25YD Y方向の遮光ブレード
30 照明光学系
31A 光源
31B 2次光源
32 照明系視野絞り
33 照明系開口絞り
33EF 水平面用の照明系開口絞り
33A,33B,33C,33D,33AC,33BD,33G 側面用の照明系開口絞り
34 ターンテーブル
35 回転ピボット
36 デジタルマイクロミラーデバイス
36a 可動マイクロミラー
36EF 水平面用の照明光束エリア
36A,36B,36C,36D,36AC,36BD,36G 側面用の照明光束エリア
50 投影光学系
55 投影系開口絞り
100 露光基板
101 3次元構造体
102A,102B,102C,102D 側面露光パターン
102E 上面露光パターン
102F 底面露光パターン
102G 垂直面露光パターン
102H 側面露光パターン
102I 側面露光パターン
102J 側面露光パターン
102K 上面露光パターン
102L 側面露光パターン
103,104,105,106,107,108 露光対象物
103a,104a,105a 露光対象物の側面
110 水平面領域のレジスト
111 側面領域のレジスト
β 投影光学系の投影倍率
θ 投影光学系の投影光の入射角度
δ 露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度
L マスクパターンの縦長
W マスクパターンの横幅
l 露光パターンの縦長
w 露光パターンの横幅
H 露光対象物の上面から側面露光パターンの下端までの距離
D 露光対象物の最小配置間隔
I1 水平面の光強度
I2 側面の光強度
T1 水平面のレジスト膜厚
T2 側面のレジスト膜厚
20 Mask 21 Light-shielding area 22 Transmitted light area 22A1,22B1,22C1,22D1 Mask pattern for side exposure 22E1 Mask pattern for top exposure 22A2, 22B2, 22C2, 22D2 Mask pattern for side exposure 22E2 Mask pattern for top exposure 22H Transmitted light area 22I Transmitted light area 22J Transmitted light area 22K Transmitted light area 23 Mask pattern 23F Mask pattern 23G Mask pattern 25 Mask blind mechanism 25XL, 25XR Light-shielding blade in X direction 25YU, 25YDY Light-shielding blade in Y direction 30 Illumination optical system 31A Light source 31B Secondary light source 32 Lighting system field aperture 33 Lighting system opening aperture 33EF Lighting system opening aperture for horizontal plane 33A, 33B, 33C, 33D, 33AC, 33BD, 33G Side illumination system opening aperture 34 Turntable 35 Rotating pivot 36 Digital Micromirror device 36a Movable micromirror 36EF Illuminated light beam area for horizontal plane 36A, 36B, 36C, 36D, 36AC, 36BD, 36G Illuminated light beam area for side surface 50 Projection optical system 55 Projection system Opening aperture 100 Exposure substrate 101 Three-dimensional structure 102A, 102B, 102C, 102D Side exposure pattern 102E Top exposure pattern 102F Bottom exposure pattern 102G Vertical surface exposure pattern 102H Side exposure pattern 102I Side exposure pattern 102J Side exposure pattern 102K Top surface exposure pattern 102L Side exposure pattern 103, 104, 105, 106 , 107, 108 Exposed object 103a, 104a, 105a Side surface of the exposed object 110 Resistor in the horizontal plane region 111 Resistor in the side surface region β Projection magnification of the projection optical system θ Incident angle of the projected light of the projection optical system δ Side surface of the exposure object Inclination angle from the horizontal plane L Vertical length of the mask pattern W Horizontal width of the mask pattern l Vertical length of the exposure pattern w Horizontal width of the exposure pattern H Distance from the upper surface of the exposure object to the lower end of the side exposure pattern D Minimum placement interval of the exposure object I1 Light intensity on the horizontal plane I2 Light intensity on the side surface T1 Resist film thickness on the horizontal plane T2 Resist film thickness on the side surface

Claims (9)

光源と、
照明系開口絞り及び照明レンズを有する照明光学系と、
マスクパターンを有するマスクと、
投影系開口絞りおよび投影レンズを有する投影光学系と、を備え、
前記光源の光軸から外れた位置に前記照明系開口絞りを設置し、
前記照明系開口絞りを通過した光束に、前記照明系開口絞りと前記マスクとの間に設置された前記照明レンズによって傾斜角度を持たせ、
前記傾斜角度を持った前記光束を前記マスクに照射させて前記マスクパターンから回折光を発生させ、
前記回折光を前記投影系開口絞り及び前記投影レンズによって集光させて前記光軸を中心として前記照明系開口絞りと対向する側から光軸側に向かう光束とし、露光対象物の側面に露光する露光装置。
Light source and
Illumination system Illumination optics with aperture diaphragm and illumination lens,
A mask with a mask pattern and
Projection system with aperture aperture and projection optics with projection lens,
The lighting system aperture diaphragm is installed at a position off the optical axis of the light source.
The luminous flux that has passed through the illumination system aperture diaphragm is provided with an inclination angle by the illumination lens installed between the illumination system aperture diaphragm and the mask.
The mask is irradiated with the luminous flux having the inclination angle to generate diffracted light from the mask pattern.
The diffracted light is condensed by the projection system aperture diaphragm and the projection lens to form a light beam directed from the side facing the illumination system aperture diaphragm around the optical axis toward the optical axis side, and is exposed to the side surface of the exposure object. Exposure device.
前記投影系開口絞り及び前記投影レンズによって集光された光束は、光軸に対して傾斜している請求項1に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light flux collected by the projection system aperture diaphragm and the projection lens is inclined with respect to the optical axis. 前記照明光学系は、前記照明光学系の開口絞りの配置位置に照明光を所定の角度で反射させる多数の可動式マイクロミラーが配列されたデジタルマイクロミラーデバイスを配置し、該デジタルマイクロミラーデバイスを前記照明系開口絞りとする、請求項1又は2に記載の露光装置。 The illumination optical system arranges a digital micromirror device in which a large number of movable micromirrors that reflect illumination light at a predetermined angle are arranged at an arrangement position of an aperture diaphragm of the illumination optical system, and the digital micromirror device is used. The exposure apparatus according to claim 1 or 2, which is the illumination system aperture diaphragm. 前記露光対象物の少なくとも側面に露光された側面露光パターンの横幅w、縦長lに対し、前記マスクパターンの横幅Wが下記式(1)、縦長Lが下記式(2)により設定される、請求項1に記載の露光装置。
w=β・W (1)
l=β・L・cosθ/cos(θ-δ) (2)
但し、βは前記投影光学系の投影倍率、θは前記投影光学系の投影光の入射角度、δは前記露光対象物の側面の水平面からの傾斜角度である。
A claim that the horizontal width W of the mask pattern is set by the following formula (1) and the vertical length L is set by the following formula (2) with respect to the horizontal width w and the vertical length l of the side exposure pattern exposed to at least the side surface of the exposure object. Item 1. The exposure apparatus according to Item 1.
w = β ・ W (1)
l = β ・ L ・ cosθ / cos (θ-δ) (2)
However, β is the projection magnification of the projection optical system, θ is the incident angle of the projected light of the projection optical system, and δ is the inclination angle of the side surface of the exposed object from the horizontal plane.
前記露光対象物の側面に露光された露光パターンの光強度分布に対応して、前記マスクパターン内に前記微細遮光ドットパターンが配置される、請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 4 , wherein the fine light-shielding dot pattern is arranged in the mask pattern corresponding to the light intensity distribution of the exposure pattern exposed on the side surface of the exposure object. 前記マスクパターンを2以上有し、各マスクパターンに配置される微細遮光ドットパターンの密度がマスクパターン毎に異なる、請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the exposure apparatus has two or more mask patterns, and the density of the fine light-shielding dot patterns arranged in each mask pattern is different for each mask pattern. 前記微細遮光ドットパターンは、マスクパターン内で異なる密度で配置される、請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the fine shading dot patterns are arranged at different densities in the mask pattern. 前記微細遮光ドットパターンは投影光学系では解像しないパターンからなる、請求項乃至のいずれかに記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 5 to 7 , wherein the fine light-shielding dot pattern is a pattern that cannot be resolved by a projection optical system. 前記照明系開口絞りの形状・配置を選択可能とする絞り選択機構、前記マスクパターン内の特定エリアのみを露光可能とするマスクブラインド機構、前記露光対象物を水平面内に移動可能とするXYステージ機構及び前記露光対象物を上下方向に移動可能とするZステージ機構を備え、前記露光対象物の側面に露光された水平面露光パターンと側面露光パターンとが個別に露光される、請求項1に記載の露光装置。 A diaphragm selection mechanism that allows the shape and arrangement of the illumination system opening diaphragm to be selected, a mask blind mechanism that allows exposure to only a specific area in the mask pattern, and an XY stage mechanism that allows the exposure object to be moved in a horizontal plane. The first aspect of the invention, wherein the Z stage mechanism for moving the exposed object in the vertical direction is provided, and the horizontal plane exposure pattern and the side exposure pattern exposed on the side surface of the exposed object are individually exposed. Exposure device.
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