JP2008242173A - 露光描画装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光描画装置(100)は、光源(10)を第1光束と第2光束とに分離するための第1開口窓(21)及び第2開口窓(21)が設けられているアパーチャー部材(20)と、第1光束及び第2光束を空間変調する第1及び第2空間光変調手段(41)と、第1空間光変調手段及び第2空間光変調手段により変調された第1光束及び第2光束を被露光体に投影する投影光学系(60)と、アパーチャー部材の近傍で光源の光量を検出する第1光量センサ(SS1)と、投影光学系を透過した第1光束及び第2光束の光量を検出する第2光量センサ(SS2)と、第1光量センサの第1出力情報と第2光量センサの第2出力情報とに基づいてアパーチャー部材から被露光体に至る状況を判断する判断手段(88)と、を備える。
【選択図】図9
Description
その一方で、多品種少量を短期間での生産する要求が強くなっている。従来の露光装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でも、パターン形成のためにはマスクが必要であり、そのマスクの準備、管理及び維持の面で要求に応えにくくなってきている。
この構成により、第1の観点の露光描画装置は、光束が分岐される前の光源の光量と分岐され投影光学系を通過した光量とを把握できる。従って、判断手段がアパーチャー部材から被露光体に至る状況を判断することができる。
この構成により、投影光学系を透過した第1光束及び第2光束の光量を検出する必要がある際に、第2光量センサが、投影光学系を透過した第1光束及び第2光束の直下に進入することができる。また、露光描画の最中には、第2光量センサは退避することができる。
光源から披露光体に至るまでに複数の光学素子などが介在するので、アパーチャー部材で光束が分岐されると、分岐された第1光束と第2光束との光量を完全に一致させることは困難である。そこで第3の観点の露光描画装置では、絞り部を設けてその絞り部を調整することによって第1光束の光量と第2光束の光量とを一致させることができる。
この構成により、記憶手段は被露光面における経時変化を伴う理想的な光量データを記憶している。このため、経時変化に伴う被露光面での予想される光量と実際の光量とを比較することができる。光源が高圧水銀ランプなどの場合には、経時変化によるランプ寿命などを警告することができる。警告はランプによる警告又は音による警告を含むものである。
第1光量センサが正常な出力情報を出し、第2光量センサが正常範囲外の出力情報を出せば、アパーチャー部材から被露光体に至る稼働状況を把握することができる。
分岐した第1光束及び第2光束は、同じ光量になるはずである、しかし、第2光量センサが検出する第1光束の光量と第2光束の光量とに差異がある場合には、判断手段は、特に定期的に交換する必要のある第1又は第2空間光変調手段の稼動状況に異常があると判断して、警告させることができる。
判断手段は、第2光量センサの出力情報と第3光量センサの出力情報とに基づいて、警告部は第1及び第2空間光変調手段から被露光体に至る状況を判断する。
第2光量センサの出力情報と第3光量センサの出力情報とに基づいて、異常箇所が、空間光変調手段であるか、又は投影光学系であるかをより特定できることになる。
この構成により、第3光量センサを別途設ける必要がなくなるため、コストダウンを図ることができる。
図1は、露光描画装置100を示す概略斜視図である。露光描画装置100は、大別して、第1照明光学系30と、第2照明光学系37と、空間光変調部41と、投影光学系60と、被露光体テーブル90とを有している。本実施形態では、大きな面積の被露光体CBを露光することができるように、2系統の第1照明光学系30−1及び第1照明光学系30−2を備えている。露光描画装置100の第1照明光学系30−1及び第1照明光学系30−2は、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2(図2参照)を有している。
第1高圧水銀ランプ10−1は、楕円ミラー11−1の第1焦点位置に配置される。楕円ミラー11−1は、高圧水銀ランプ10から照射されるUV光を効果的に第2焦点位置の方向に反射する。高圧水銀ランプの他、キセノンランプ、又はフラッシュランプを用いてもよい。
第1照明光学系30−1に配置された第1高圧水銀ランプ10−1は、その光出力を所定レベルに安定させるために、露光描画装置100の電源制御部19(図9を参照)により電源が投入されてから切断されるまで、常時所定レベルの照明光を出射する。このため、被露光体CBを露光しない期間は露光光ILが遮光されるように、楕円ミラー11−1の第2焦点位置にはシャッタ13−1が配置されている。シャッタ13−1を楕円ミラー11−1の第2焦点位置に配置する理由は、高圧水銀ランプ10から射出された露光光ILが集束されているためシャッタ13−1の少ない移動量で露光光ILを遮光することができるからである。
アパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2は、金属又はセラミックスなどの低蓄熱性で且つ熱膨張係数の小さい素材で形成される。露光光ILの一部がアパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2に照射されるため、熱が蓄積しやすいからである。また、熱膨張によりアパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2の大きさが変形しないようにアバーチャー部材に放熱部材を設けても良い。
本実施例の露光描画装置は、高圧水銀ランプの光量を検出する第1光量センサSS1と、被露光体CBに照射される光量を検出する第2光量センサSS2と、DMD素子の状態を検出する第3光量センサSS3と、を有している。
第1光量センサSS11及び第1光量センサSS12は、アパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2の検出窓29の下に配置する。高圧水銀ランプ10の光量を検出するとともにできるだけDMD素子41に近い箇所に配置することで、第1照明光学系30を構成する光学素子などの減衰の影響を受けないようにしている。
図5は、第2照明光学系37の1系統の断面を示した図である。
アパーチャー部材20、反射光学素子22及び全反射ミラー23で反射された光束ILは、レンズなどの光学素子及び絞り調整部35から構成される第2照明光学系37を経由してDMD素子41に導かれる。
図5に示すように、絞り調整部35は、光軸に直交する位置に絞り窓を設けて、4分岐された各光束が被露光体CBに照射する光量を均一になるようにこの絞り窓の面積を設定する。この絞り部の面積の設定は、予め設定した固定開口しても良いが、モータ等で駆動する方式としても良い。
図6(a)は、1つのDMD素子41の斜視図を示し、(b)は、マイクロミラーMの動作を示した図である。
本実施例の露光描画装置100は、8個のDMD素子41を有しており、その1つのDMD素子41の光反射面は、例えば1024×1280のマトリクス状に配列された1310720個のマイクロミラーMから構成される。DMD素子41は、X方向に沿って1024個、Y方向に沿って1280個のマイクロミラーMが配列され、例えばX方向に約12mmY方向に約14mmの光反射面を有する。個々のマイクロミラーMのサイズは、例えば11.5μm角である。
図7及び図8を参照して、露光描画装置100における描画処理について説明する。
図7(a)は被露光体テーブル90に載置された被露光体CBの描画処理の経時変化を示す図であり、図7(b)及び(c)は、スティチングを説明する図である。また、図8は、描画処理のフローチャートである。
ステップR11において、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量を第1光量センサSS11及び第1光量センサSS12で確認する。電源制御部19は、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量をほぼ均等に制御する。第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量をほぼ均等になった後、シャッタ13が露光光ILを遮蔽する。
ステップR12において、被露光体CBのX方向Y方向サイズ及び塗布されているフォトレジストの感度条件などが入力される。
ステップR15において、被露光体テーブル90に被露光体CBが真空吸着される。
ステップR16において、シャッタ13が開放し、露光体CBの露光描画が開始される。
ステップR17において、被露光体テーブル90がY方向に移動する。
ステップR19において、被露光体テーブル90がX方向に移動する。
ステップR20において、シャッタ13が開放し、露光体CBの露光描画が行われる。
ステップR21において、被露光体テーブル90が−Y方向に移動する。
ステップR23において、被露光体CBが真空吸着から開放され、被露光体テーブル90から被露光体CBが取り出される。
次に、スティチングについて説明する。
隣り合う露光領域SPの境目は、光量ムラ及び位置ずれにより、継ぎ目が目立ってしまう。このため、継ぎ目が目立たないように、スティチングが行われる。図7(b)は、図7(a)の露光領域SP6及び露光領域SP7を拡大し、露光領域SP6及びSP7分離した図である。露光領域SP6及び露光領域SP7は、全露光領域EX1と半露光領域EX2とが形成される。
図9は、露光描画装置100の露光量調整を行い、光学系の異常を検出するブロック図である。説明の簡略化のため、8系統の第2照明光学系37から投影光学系60まで構成のうち、第2照明光学系37−1から投影光学系60−1、第2照明光学系37−2から投影光学系60−2、第2照明光学系37−5から投影光学系60−5、第2照明光学系37−6から投影光学系60−6のブロックを描いてある。
警告回路89は、露光描画装置100で異常が生じた場合に警告音又は警告ランプで警告を発する。例えば、高圧水銀ランプ10に異常をきたしたり、DMD素子41に異常をきたしたりすると、図10に示す光量線fpdのように照度が急激に落ちてしきい値thを下回る。このような場合に、判断回路88は、第1光量センサSS1、第2光量センサSS2及び第3光量センサSS3の出力に基づいて異常であると判断し、警告回路89に、警告を出力させる。
第1光量センサSS1は、第1照明光学系30を経由した高圧水銀ランプ10−1の直接の光量を検出する。第1光量センサSS1の出力情報δ1−1及びδ1−2から、第1電源制御部19−1及び第2電源制御部19−2は、高圧水銀ランプ10からアパーチャー部材20までの2系統の高圧水銀ランプ10の光量バランスを調整することができる。高圧水銀ランプ10の調整が終わると、アパーチャー部材20−1とアパーチャー部材20−2とにおいて、光量がほぼ等しくなっている。
次に第2光量センサSS2は、アパーチャー部材20及び第2照明光学系37、DMD素子41及び投影光学系60を通過した光束の光量を検出する。この場合、被露光体CBに描画をするのではないので、DMD素子41−1の1024×1280のマトリクス状に配列された1310720個のマイクロミラーMをすべて同一角度にし、光束すべてが被露光体方向に向かうように設定する。同様にDMD素子41−2からDMD素子41−8までのマイクロミラーMをすべて同一角度にする。すると、被露光体ステージ90に載置された被露光体CBと同等の面内で、第2光量センサSS2は、8系統の光束の光量をそれぞれ検出することができる。
図11のステップS31において、第1光量センサSS11とSS12とにより、高圧水銀ランプ10−1の光量の出力情報α1−1と高圧水銀ランプ10−2の光量の出力情報α1−2とを検出する。
ステップS32において、判断回路88は、光量がしきい値thを超えており、高圧水銀ランプ10−1の光量と高圧水銀ランプ10−2の光量とが同じか否かを判断する。出力情報α1−1と出力情報α1−2とが同じでない場合には、ステップS33に進む。
ステップS33では、第1電源制御部19−1及び第2電源制御部19−2の電力供給を調整して、高圧水銀ランプ10−1の光量と高圧水銀ランプ10−2とが同じ光量になるようにする。高圧水銀ランプ10の光量がほぼ同じであれば、ステップS34に進む。
ステップS35では、被露光体CBとほぼ同一面の第2光量センサSS2で、披露光面の光束SP1から光束SP8の光量α2−n(n=1〜8)を検出する。
ステップS36において、判断回路88は、光量α2−nが所定範囲pr内に入っているかいないかを判断する。光量α2−nが所定範囲prに入っていなければ、ステップS37又は点線で示すように図12のステップS41のフローへ進む。光量α2−nが所定範囲prに入っていれば、ステップS38に進む。
通常、投影光学系60の寿命が長く、DMD素子41は定期的に交換する必要がある。そのため、アパーチャー部材20から投影光学系60のどこかに異常があると判断した場合には、一律にDMD素子41が異常又は寿命であると警告回路89が警告するようにしても良い。
ステップS39では、図5に示した絞り調整部35の絞りを調整することで、すべての光束SPを均一にする。
ステップS42では、第3光量センサSS3で、DMD素子41からの直接の反射光量α3−n(n=1〜8)を検出する。
また、実施例では、高圧水銀ランプ10は2つであったが、3以上で構成してもよい。さらに、アパーチャー部材20は、1つの光束を4つの光束に分岐したが、2つ以上に分岐するアパーチャー部材であれば、分岐数に制限はない。
20; アパーチャー部材, 21: 開口窓, 29; 検出窓
22; 反射光学素子, 22H; 透過領域
23; 全反射ミラー
30; 第1照明光学系, 35; 絞り調整部 37; 第2照明光学系
41; DMD素子,
60; 投影光学系
80; 制御部, 82; 記憶回路, 83; DMD駆動回路
84; 被露光体ステージ駆動回路,85; 絞り駆動回路, 88; 判断回路,
89; 警告回路
90; 被露光体テーブル
CB; 被露光体
IL; 露光光
SS1; 第1光量センサ,SS2; 第2光量センサ,SS3; 第3光量センサ,
SP; 露光領域
Claims (8)
- 光源から照射された紫外線で被露光体ステージに載置された被露光体を描画する露光描画装置において、
前記光源を第1光束と第2光束とに分離するための第1開口窓及び第2開口窓が設けられているアパーチャー部材と、
前記第1光束及び第2光束を空間変調する第1及び第2空間光変調手段と、
前記第1空間光変調手段及び第2空間光変調手段により変調された第1光束及び第2光束を前記被露光体に投影する投影光学系と、
前記アパーチャー部材の近傍で、前記光源の光量を検出する第1光量センサと、
前記投影光学系を透過した第1光束及び第2光束の光量を検出する第2光量センサと、
前記第1光量センサの第1出力情報と前記第2光量センサの第2出力情報とに基づいて、前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る状況を判断する判断手段と
を備えることを特徴とする露光描画装置。 - 前記第2光量センサは、前記被露光体ステージに搭載され、前記投影光学系を透過した第1光束及び第2光束の直下に進入及び退避できることを特徴とする請求項1に記載の露光描画装置。
- 前記第1光束の前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る光路に設けた第1絞り部と、
前記第2光束の前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る光路に設けた第2絞り部と、を備え、
前記判断手段は、前記第2光量センサで検出する前記第1光束の第1出力情報と前記第2光束の第2出力情報とに基づいて、前記第1絞り部又は第2絞り部を調整することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の露光描画装置。 - 前記被露光面における経時変化を伴う理想的な光量データを記憶した記憶手段と、
前記第2光量センサの出力情報が前記記憶手段で記憶されている光量データから所定範囲以上外れている際に、稼動状況に関する警告を出力する警告部と
を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の露光描画装置。 - 前記第1光量センサと前記第2光量センサとの出力情報が所定関係から外れている際に、前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る稼動状況に関する警告を出力する警告部
を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の露光描画装置。 - 前記判断手段は、前記第2光量センサが検出した前記第1光束の光量と前記第2光束の光量とに基づいて、前記警告部に、前記第1又は第2空間光変調手段の稼動状況に関する警告を出力させることを特徴とする請求項5に記載の露光描画装置。
- 前記第1及び第2空間光変調手段が前記投影光学系を透過しない方向に変調した前記第1光束及び第2光束の光量を検出する第3光量センサを備え、
前記判断手段は、前記第2光量センサの出力情報と前記第3光量センサの出力情報とに基づいて、前記第1及び第2空間光変調手段から前記被露光体に至る状況を判断することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の露光描画装置。 - 前記第3光量センサは、前記第2光量センサを兼用することを特徴とする請求項7に記載の露光描画装置。
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