JP2008275718A - 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、紫外線を照射する光源と、光源からの光束を平行光に形成する照明光学系と、照明光学系からの平行光中に配置され、第1光束と第2光束とに分岐する第1窓と第2窓とを有するアパーチャー部材と、アパーチャー部材で分岐された平行光の第1光束及び第2光束を導く第1導光手段37−1〜37−8及び第2導光手段と、第1導光手段及び第2導光手段で導かれた第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、この第1及び第2空間光変調手段で空間変調された第1光束と第2光束とを被露光体に導く第1及び第2投影光学系と、を備える。
【選択図】図1
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、露光描画装置は、照明光学系の平行光の光束にアパーチャー部材を配置し、第1光束と第2光束とを形成する。アパーチャー部材20の入射側と出射側の光束の関係は、ヘルムホルツ・ラグランジェの不変式に関係なく、倍率が変わらない像を所望の4本の光学系として、効率よく得ることができる。
この構成により、アパーチャー部材の第1窓及び第2窓は第1及び第2空間光変調手段反射面の矩形形状と相似形である。従って、各空間光変調手段の表面に効率よく光束を照射することができ、空間光変調手段の表面以外の部分に無駄な光束を照射することがない。このため、空間光変調手段の精度又は動作に影響するような空間光変調手段の基台の温度変化等の原因となりにくい。
少ない反射光学素子を使うため、光量が減衰することなく、第1及び第2空間光変調手段に光を導くことができる。
第4の観点の露光描画装置は、アパーチャー部材により1つの光束を第1及び第2光束に分岐する。そのため光量差が第1及び第2光束に生じてしまった場合に、絞り調整部で調整する。この絞り調整部には熱が溜まりやすいので、放熱部材で温度上昇を抑えている。
この構成により、アパーチャー部材の第1窓及び第2窓は扇形であるので、照明光学系から照明される円形断面の光束を効率よく分けて第1光束及び第2光束にすることができる。
この構成により、扇形のアパーチャー部材の第1窓及び第2窓から、矩形形状の第1及び第2空間光変調手段に光ファイバーで効率よく露光光を導くことができる。一般的に光ファイバーは露光光が散乱光になり、全反射ミラーと比べて光量が減衰するが、円形の照明光学系の光量をほとんど無駄にしないため、効率が良い。
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、照明光学系30と、導光光学系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系統の照明光学系30−1及び導光光学系30−2を備えている。露光描画装置100の照明光学系30−1及び導光光学系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2つ有している。なお、本実施例では、複数の同じ系統の光学系などを有しているため、特に区別して説明する際に符号の後に「−1」、「−2」などを付す。
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。
ここでアパーチャー部材20が照明光学系30の平行光の位置に配置されている。アパーチャー部材20の開口矩形窓21が、ヘルムホルツ・ラグランジェの不変の定理に合致しない位置に配置されていることを説明する。
一般的に一定の像を投影する照明光学系で、レンズなどの光学素子を通過した光束は入射側の像の高さPAと入射距離LAと結像する高さPBと結像する距離LBとが、
PA・LA=PB・LB
なる関係式で決まる(ヘルムホルツ・ラグランジェの不変式)。
図3は、第1の導光光学系37、DMD素子41及び投影光学系60を示した斜視図である。
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1の導光光学系37を経由してDMD素子41に導かれる。
図4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IL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、モータ等で駆動して設定する。透過光量を測定して、所定の光量になるような開口となるように固定した絞りでもかまわない。
図5に示すように、反射光学素子22−1及び反射光学素子22−2の中央部には、孔部又は遮蔽物のない透過部22Aが設けられる。そして、透過部22Aの下には、第1光量センサSS1及び第2光量センサSS2が配置される。第1光量センサSS1及び第2光量センサSS2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の光量を測定する。
図6は、各種アパーチャー部材20を示した図である。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100は、1系統の照明光学系30と4系統のDMD素子41及び投影光学系60との組み合わせで構成されている。そこで、アパーチャー部材20は、図6に示すように、一点差線で示す露光光ILの光束IL中に4系統に分岐する矩形窓21を有している。
図6(c)は、Y軸方向に4つの矩形窓21を有し、Y軸から離れた位置に検出窓29を1つ設けているアパーチャー部材20−Cを示したものである。
図7は、第2の導光光学系である複数分岐型光ファイバー137、DMD素子41及び投影光学系60を示した斜視図である。図8は、第2導光光学系137のY−Z断面を示した図である。図3又は図4で示した部材と同じ部材には同じ符号を付している。
図9は、第2のアパーチャー部材120を示した図である。第2のアパーチャー部材120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。上述したように、光ファイバー束137は多数の細い光ファイバーを束ねたものであるため、第2のアパーチャー部材120の開口窓の形状をいろいろな形状にすることができる。図9(a)では、第2のアパーチャー部材120−Aは4つの扇形状の窓121−Aを有しており、扇形状の光ファイバー束の入射端側に合わせてある。4つの扇形状の窓121を合わせるとフライアイレンズ32を経由してコンデンサーレンズ33−1で集光した光束の円形照明と合致する。
図10(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11は、露光描画のフローチャートある。
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2センサSS12で確認する。不図示の電源制御部は、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、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R16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R17において、露光領域SP1ないし露光領域SP8が被露光体CBの端部に到達すると、シャッタ13が露光光ILを遮蔽する。この状態で、被露光体CBの半分が露光済み領域EXとなる。
ステップR19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R20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R21において、再び、露光領域SP1ないし露光領域SP8が被露光体CBの端部に到達すると、シャッタ13が露光光ILを遮蔽する。この状態で、被露光体CBの全面が露光済み領域EXとなる。
20; 第1のアパーチャー部材,120; 第2のアパーチャー部材
21: 矩形窓, 29; 検出窓,121; 扇形窓
22; 反射光学素子
23; 全反射ミラー
30; 照明光学系, 35; 絞り調整部 37; 第1の導光光学系、137; 光ファイバー束(第2の導光光学系)
41; DMD素子,
60; 投影光学系
90; 被露光体テーブル
CB; 被露光体
IL; 露光光
SS11; 第1光量センサ,SS12; 第2光量センサ
Claims (6)
- 紫外線を照射する光源と、
前記光源からの光束を平行光に形成する照明光学系と、
前記照明光学系からの平行光中に配置され、第1光束と第2光束とに分岐する第1窓と第2窓とを有するアパーチャー部材と、
前記アパーチャー部材で分岐された平行光の第1光束及び第2光束を導く第1導光手段及び第2導光手段と、
前記第1導光手段及び第2導光手段で導かれた第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、
この第1及び第2空間光変調手段で空間変調された第1光束と第2光束とを被露光体に導く第1及び第2投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光描画装置。 - 前記第1及び第2空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、
前記第1窓と第2窓とは前記反射面と相似形の矩形形状であ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導光手段及び第2導光手段は、1枚以上2枚以内の全反射光学素子を含むことを特徴とする請求項2に記載の露光描画装置。
- 前記第1導光手段及び第2導光手段は、開口面積を可変して透過する光量を調整する絞り調整部を有し、
この絞り調整部は放熱部材を有していることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の露光描画装置。 - 前記第1及び第2空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、
前記第1窓と第2窓とは扇形状であ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導光手段及び第2導光手段は、前記アパーチャー部材側が扇形状であり前記第1及び第2空間光変調手段側が矩形形状である光ファイバー束を含むことを特徴とする請求項5に記載の露光描画装置。
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