JP2023140777A - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板等の基板にパターンを描画するために基板を露光する技術に関する。 The present invention relates to a technique for exposing a substrate, such as a semiconductor substrate, a printed wiring board, a glass substrate, etc., to draw a pattern on the substrate.
半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板に配線パターン等のパターンを形成する技術として、基板表面に形成された感光層に、露光データに応じて変調された光ビームを入射し、感光層を露光させるものがある。例えば特許文献１には、扁平形状のビームスポットを有するレーザー光ビーム（ラインビーム）を光変調器により変調して基板に入射させることで基板に描画を行う描画装置が開示されている。この技術では、均一な強度分布を有する高強度のラインビームを発生させるために、複数のレーザー光源（レーザーダイオード）から出射されるレーザー光が合成されて単一のラインビームが生成される。
As a technology for forming patterns such as wiring patterns on various substrates such as semiconductor substrates, printed wiring boards, and glass substrates, a light beam modulated according to exposure data is applied to a photosensitive layer formed on the surface of the substrate. Some expose layers. For example,
特許文献１には複数の光源から均一な強度分布のラインビームを得るための照明光学系の構成が記載されている。しかしながら、各光源において起こり得るレーザー光の経時的変動への対応については考慮されていない。例えば部品の発熱や機械的振動に起因して、いずれかの光源においてレーザー光の出射方向にずれが生じる場合がある。このような場合には、基板表面における露光ビームのスポット径が大きくなるため、描画における分解能の低下につながる。また、いずれかの光源において光量が低下しあるいは点灯しなくなった場合には露光不足を生じることがある。
このように、光源が出射するレーザー光の経時的変動は、描画により形成されるパターンに不良を生じさせ、基板の生産性を低下させるおそれがある。このことから、上記従来技術には、描画中に生じ得る光源の経時的な変動に対処するという点において改善の余地が残されていたということができる。 As described above, variations over time in the laser light emitted by the light source may cause defects in the pattern formed by drawing, which may reduce the productivity of the substrate. From this, it can be said that the above-mentioned conventional technology leaves room for improvement in terms of dealing with temporal fluctuations in the light source that may occur during drawing.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の光源を用いて生成されたレーザー光ビームで基板を露光し描画する技術において、描画中に生じ得る光源の経時的な変動にも適切に対処することのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a technique for exposing and drawing a substrate with a laser beam generated using multiple light sources. The purpose is to provide technology that can deal with such problems.
この発明に係る露光装置の一の態様は、複数のレーザー光源を有し、前記複数のレーザー光源から出射されるレーザー光を合成して単一のレーザー光ビームを生成し、前記レーザー光ビームを露光データに基づき変調し露光ビームとして露光対象の基板に照射して描画する露光部と、前記レーザー光ビームの光路上で前記レーザー光ビームを検出する検出部と、前記基板に対する露光条件を制御する制御部とを備えている。ここで、前記制御部は、前記描画の実行中に前記検出部により検出された前記レーザー光ビームのスポットサイズが所定の適正範囲から外れたとき所定のエラー処理を実行する。 One aspect of the exposure apparatus according to the present invention includes a plurality of laser light sources, combines laser light emitted from the plurality of laser light sources to generate a single laser light beam, and generates a single laser light beam. an exposure unit that modulates the exposure beam based on exposure data and irradiates the substrate to be exposed as an exposure beam to draw a pattern; a detection unit that detects the laser beam on the optical path of the laser beam; and a detection unit that controls exposure conditions for the substrate. It is equipped with a control section. Here, the control section executes a predetermined error process when the spot size of the laser beam detected by the detection section during execution of the drawing is out of a predetermined appropriate range.
また、この発明に係る露光方法一の態様は、複数のレーザー光源から出射されるレーザー光を合成して単一のレーザー光ビームを生成し、前記レーザー光ビームを露光データに基づき変調し露光ビームとして露光対象の基板に照射して描画する露光方法であって、前記レーザー光ビームの光路上で前記レーザー光ビームを検出し、前記描画の実行中に検出された前記レーザー光ビームのスポットサイズが所定の適正範囲から外れたとき所定のエラー処理を実行する。 Further, in a first aspect of the exposure method according to the present invention, laser beams emitted from a plurality of laser light sources are combined to generate a single laser beam, and the laser beam is modulated based on exposure data to produce an exposure beam. An exposure method in which the laser light beam is detected on the optical path of the laser light beam, and the spot size of the laser light beam detected during the execution of the drawing is A predetermined error process is executed when the error falls outside of a predetermined appropriate range.
このように構成された発明では、複数のレーザー光源のそれぞれから出射されるレーザー光が合成されてなるレーザー光ビームの光路上で、レーザー光ビームのスポットサイズが検出される。いずれかのレーザー光源の光軸がずれたり光量が増加した場合にはスポットサイズが大きくなる一方、いずれかのレーザー光源の光量が低下したり消灯したりした場合にはスポットサイズが小さくなる。したがって、スポットサイズが適正範囲から外れたことが検出されるとエラー処理を実行するようにすることで、描画中に生じ得る光源の経時的な変動に対応して、適切な措置を講じることが可能となる。 In the invention configured in this way, the spot size of the laser light beam is detected on the optical path of the laser light beam formed by combining the laser lights emitted from each of the plurality of laser light sources. If the optical axis of any laser light source shifts or the light intensity increases, the spot size will increase, while if the light intensity of any laser light source decreases or goes out, the spot size will decrease. Therefore, by executing error handling when it is detected that the spot size is out of the appropriate range, it is possible to take appropriate measures in response to changes in the light source over time that may occur during drawing. It becomes possible.
上記のように、本発明によれば、レーザー光ビームの光路上におけるスポットサイズの変動を検出することで、複数のレーザー光源のいずれかが正しく動作しなくなった場合でも適切に対応して、そのまま描画動作を継続した場合に生じ得る生産性の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, by detecting fluctuations in the spot size on the optical path of a laser light beam, even if one of the plurality of laser light sources stops working correctly, it can be appropriately responded to and remain as it is. It is possible to suppress a decrease in productivity that may occur if the drawing operation is continued.
図１は本発明にかかる露光装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、図２は図１の露光装置が備える電気的構成の一例を示すブロック図である。図１および以下の図では、水平方向であるＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向であるＹ方向、鉛直方向であるＺ方向およびＺ方向に平行な回転軸を中心とする回転方向θを適宜示す。 FIG. 1 is a front view schematically showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of an electrical configuration included in the exposure apparatus of FIG. 1. In FIG. 1 and the following figures, the horizontal direction (X direction), the horizontal direction (Y direction orthogonal to the X direction), the vertical direction (Z direction), and the rotation direction θ about the rotation axis parallel to the Z direction are indicated as appropriate. show.
露光装置１は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板Ｓ（露光対象基板）に所定のパターンのレーザー光を照射することで、感光材料にパターンを描画する。基板Ｓとしては、例えばプリント配線基板、各種表示装置用のガラス基板、半導体基板などの各種基板を適用可能である。
The
露光装置１は本体１１を備え、本体１１は、本体フレーム１１１と、本体フレーム１１１に取り付けられたカバーパネル（図示省略）とで構成される。そして、本体１１の内部と外部とのそれぞれに、露光装置１の各種の構成要素が配置されている。
The
露光装置１の本体１１の内部は、処理領域１１２と受け渡し領域１１３とに区分されている。処理領域１１２には、主として、ステージ２、ステージ駆動機構３、露光ユニット４およびアライメントユニット５が配置される。また、本体１１の外部には、アライメントユニット５に照明光を供給する照明ユニット６が配置されている。受け渡し領域１１３には、処理領域１１２に対して基板Ｓの搬出入を行う搬送ロボット等の搬送装置７が配置される。さらに、本体１１の内部には制御部９が配置されており、制御部９は、露光装置１の各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する。
The interior of the
本体１１の内部の受け渡し領域１１３に配置された搬送装置７は、図示しない外部の搬送装置または基板保管装置から未処理の基板Ｓを受け取って処理領域１１２に搬入（ローディング）するとともに、処理領域１１２から処理済みの基板Ｓを搬出（アンローディング）し外部へ払い出す。未処理基板Ｓのローディングおよび処理済基板Ｓのアンローディングは制御部９からの指示に応じて搬送装置７により実行される。
The
ステージ２は、平板状の外形を有し、その上面に載置された基板Ｓを水平姿勢に保持する。ステージ２の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を付与することによって、ステージ２上に載置された基板Ｓをステージ２の上面に固定する。このステージ２はステージ駆動機構３により駆動される。
The
ステージ駆動機構３は、ステージ２をＹ方向（主走査方向）、Ｘ方向（副走査方向）、Ｚ方向および回転方向θ（ヨー方向）に移動させるＸ－Ｙ－Ｚ－θ駆動機構である。ステージ駆動機構３は、Ｙ方向に延設された単軸ロボットであるＹ軸ロボット３１と、Ｙ軸ロボット３１によってＹ方向に駆動されるテーブル３２と、テーブル３２の上面においてＸ方向に延設された単軸ロボットであるＸ軸ロボット３３と、Ｘ軸ロボット３３によってＸ方向に駆動されるテーブル３４と、テーブル３４の上面に支持されたステージ２をテーブル３４に対して回転方向θに駆動するθ軸ロボット３５とを有する。
The
したがって、ステージ駆動機構３は、Ｙ軸ロボット３１が有するＹ軸サーボモーターによってステージ２をＹ方向に駆動し、Ｘ軸ロボット３３が有するＸ軸サーボモーターによってステージ２をＸ方向に駆動し、θ軸ロボット３５が有するθ軸サーボモーターによってステージ２を回転方向θに駆動することができる。これらのサーボモーターについては図示を省略する。また、ステージ駆動機構３は、図１では図示を省略するＺ軸ロボット３７によってステージ２をＺ方向に駆動することができる。かかるステージ駆動機構３は、制御部９からの指令に応じて、Ｙ軸ロボット３１、Ｘ軸ロボット３３、θ軸ロボット３５およびＺ軸ロボット３７を動作させることで、ステージ２に載置された基板Ｓを移動させる。
Therefore, the
露光ユニット４は、ステージ２上の基板Ｓより上方に配置された露光ヘッド４１と、光源駆動部４２、レーザー出射部４３および照明光学系４４を含み露光ヘッド４１に対してレーザー光を照射する光照射部４０とを有する。露光ユニット４は、Ｘ方向に位置を異ならせて複数設けられてもよい。
The
光源駆動部４２の作動によりレーザー出射部４３から射出されたレーザー光が、照明光学系４４を介して露光ヘッド４１へと照射される。露光ヘッド４１は、光照射部から照射されたレーザー光を空間光変調器によって変調して、その直下を移動する基板Ｓに対して落射する。こうして基板Ｓをレーザー光ビームによって露光することで、パターンが基板Ｓに描画される（露光動作）。
Laser light emitted from the
アライメントユニット５は、ステージ２上の基板Ｓより上方に配置されたアライメントカメラ５１を有する。このアライメントカメラ５１は、鏡筒、対物レンズおよびＣＣＤイメージセンサを有し、その直下を移動する基板Ｓの上面に設けられたアライメントマークを撮像する。アライメントカメラ５１が備えるＣＣＤイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。
The
照明ユニット６は、アライメントカメラ５１の鏡筒と光ファイバー６１を介して接続され、アライメントカメラ５１に対して照明光を供給する。照明ユニット６から延びる光ファイバー６１によって導かれる照明光は、アライメントカメラ５１の鏡筒を介して基板Ｓの上面に導かれ、基板Ｓでの反射光が、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサに入射する。これによって、基板Ｓの上面が撮像されて撮像画像が取得されることになる。アライメントカメラ５１は制御部９と電気的に接続されており、制御部９からの指示に応じて撮像画像を取得して、この撮像画像を制御部９に送信する。
The
制御部９は、アライメントカメラ５１により撮像された撮像画像が示すアライメントマークの位置を取得する。また制御部９は、アライメントマークの位置に基づき露光ユニット４を制御することで、露光動作において露光ヘッド４１から基板Ｓに照射するレーザー光のパターンを調整する。そして、制御部９は、描画すべきパターンに応じて変調されたレーザー光を露光ヘッド４１から基板Ｓに照射させることで、基板Ｓにパターンを描画する。
The
制御部９は、上記した各ユニットの動作を制御することで各種の処理を実現する。この目的のために、制御部９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、メモリー９２、ストレージ９３、入力９４、表示部９５およびインターフェース部９６などを備えている。ＣＰＵ９１は、予めストレージ９３に記憶されている制御プログラム９３１を読み出して実行し、後述する各種の動作を実行する。メモリー９２はＣＰＵ９１による演算処理に用いられ、あるいは演算処理の結果として生成されるデータを短期的に記憶する。ストレージ９３は各種のデータや制御プログラムを長期的に記憶する。具体的には、ストレージ９３は、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラム９３１の他に例えば、描画すべきパターンの内容を表す設計データであるＣＡＤ（Computer Aided Design）データ９３２を記憶している。
The
入力部９４は、ユーザーからの操作入力を受け付け、この目的のために、キーボード、マウス、タッチパネル等の適宜の入力デバイス（図示省略）を有している。表示部９５は、各種の情報を表示出力することでユーザーに報知し、この目的のために適宜の表示デバイスを有している。インターフェース部９６は外部装置との間の通信を司る。例えば、この露光装置１が制御プログラム９３１およびＣＡＤデータ９３２を外部から受け取る際に、インターフェース部９６が機能する。この目的のために、インターフェース部９６は、外部記録媒体からデータを読み出すための機能を備えていてもよい。
The
ＣＰＵ９１は、制御プログラム９３１を実行することにより、露光データ生成部９１１、露光制御部９１２、フォーカス制御部９１３、ステージ制御部９１４などの機能ブロックをソフトウェア的に実現する。なお、これらの機能ブロックのそれぞれは、少なくとも一部が専用ハードウェアにより実現されてもよい。
By executing the
露光データ生成部９１１は、ストレージ９３から読み出されたＣＡＤデータ９３２に基づき、光ビームをパターンに応じて変調するための露光データ９１１を生成する。基板Ｓに歪み等の変形がある場合には、露光データ生成部９１１は、基板Ｓの歪み量に応じて露光データを修正することで、基板Ｓの形状に合わせた描画が可能となる。露光データは露光ヘッド４１に送られ、該露光データに応じて露光ヘッド４１が、光照射部４０から出射されるレーザー光を変調する。こうしてパターンに応じて変調された変調光ビームが基板Ｓに照射され、基板Ｓ表面が部分的に露光されてパターンが描画される。
The exposure
露光制御部９１２は、光照射部４０を制御して、所定のパワーおよびスポットサイズを有するレーザー光ビームを出射させる。フォーカス制御部９１３は、露光ヘッド４１に設けられた投影光学系（後述）を制御してレーザー光ビームを基板Ｓの表面に収束させる。
The
ステージ制御部９１４はステージ駆動機構３を制御して、アライメント調整のためのステージ２の移動および露光時の走査移動のためのステージ２の移動を実現する。アライメント調整においては、ステージ２に載置された基板Ｓと露光ヘッド４１との間における露光開始時の相対的な位置関係が予め定められた関係となるように、ステージ２の位置がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびθ方向に調整される。一方、走査移動においては、ステージ２を一定速度でＹ方向に移動させることで基板Ｓを露光ヘッド４１の下方を通過させる主走査移動と、一定ピッチでのＸ方向へのステップ送り（副走査移動）とが組み合わせられる。
The
図３は光照射部の構成を示す図である。図３（ａ）は光照射部４０のうちレーザー出射部４３および照明光学系４４の主要構成を模式的に示す上面図であり、図３（ｂ）はその側面図である。また、図３（ｃ）は光照射部４０から出射されるレーザー光ビームの強度分布を例示する図である。なお、以下に示す光照射部４０の基本的な構造は、特許文献１に記載されているものと共通である。このため、詳しい構造やその動作原理等については特許文献１を参照することとして、ここでは主要な構成を簡単に説明するに留める。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the light irradiation section. FIG. 3(a) is a top view schematically showing the main components of the
図３（ａ）に示すように、レーザー出射部４３は、複数の光源ユニット４３０を備えている。ここでは５組の光源ユニット４３０が用いられているが、光源ユニットの配設数はこれに限定されず任意である。
As shown in FIG. 3A, the
各光源ユニット４３０は、レーザー光を出射するレーザー光源４３１と、コリメーターレンズ４３２と、シャッター４３３とを有している。レーザー光源４３１は所定波長のレーザー光を出力する、例えばレーザーダイオードである。コリメーターレンズ４３２はレーザー光源４３１から出射されるレーザー光をコリメート光に変換する。
Each
シャッター４３３は、光源駆動部４２により制御されて、コリメート光の光路を機械的に開閉する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、シャッター４３３は図示しない開閉機構により、コリメート光の光路を遮る遮蔽位置（点線）と、コリメート光の光路から退避してコリメート光を通過させる通過位置（実線）との間を移動する。この例では、シャッター４３３は上下方向（Ｚ方向）に移動する。詳しくは後述するが、通常の使用状態ではシャッター４３３は通過位置に位置決めされる。
The
各光源ユニット４３０は、二点鎖線で示される各光源ユニット４３０の光軸が同一の水平面（ＸＹ平面）に含まれるように、Ｘ方向に並べて配置される。各光源ユニット４３０の光軸は一点で交わっている。
Each
この交点に相当する位置に、照明光学系４４の分割レンズ４４１が配置されている。分割レンズ４４１は、Ｘ方向のみにパワーを有する複数の要素レンズが配列された、いわゆるシリンドリカルレンズアレイ（またはシリンドリカルフライアイレンズ）である。特許文献１に記載されているように、分割レンズ部４４１は、その（－Ｙ）側端面に各光源ユニット４３０から入射するレーザー光をＸ方向に広がりを有する光ビームとして（＋Ｙ）側端面から出力する。これにより、複数のレーザー光源４３１のそれぞれから出射されるレーザー光は合成され、単一のレーザー光ビームとして出力される。これにより、高強度の露光ビームを得ることができる。
A
合成されたレーザー光ビームは２つのシリンドリカルレンズ、具体的には、Ｘ方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ４４２と、Ｚ方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ４４３とをこの順番で通過する。これにより、レーザー光ビームＬは、Ｘ方向に広くＺ方向に狭い扁平なビームスポット形状を有する光ビーム、いわゆるラインビームに整形される。
The combined laser beam passes through two cylindrical lenses, specifically, a
仮に、図３（ａ）に破線で示す位置に受光面を配置したとすると、右上図に示すように、該受光面にはＸ方向に長くＺ方向に短いビームスポットが現れる。このときの受光面における光強度Ｉは、図３（ｃ）に示すように、Ｚ方向に狭く、かつ、Ｘ方向には幅広く均一な分布を有していることが望ましい。 If the light receiving surface is placed at the position indicated by the broken line in FIG. 3(a), a beam spot that is long in the X direction and short in the Z direction will appear on the light receiving surface, as shown in the upper right figure. At this time, it is desirable that the light intensity I on the light receiving surface has a narrow distribution in the Z direction and a wide uniform distribution in the X direction, as shown in FIG. 3(c).
レーザー光ビームＬの強度を検出するために、その光路上に検出部４４０が設けられる。検出部４４０は、光の進行方向において分割レンズ４４１の直前に設けられたビームスプリッター４４４と、ビームスプリッター４４４によりレーザー光ビームＬから分岐された光を受光する光検出器４４５とを備えている。
In order to detect the intensity of the laser beam L, a
なお、検出部４４０の配設位置はこの例に限定されず、レーザー光ビームＬの強度を検出可能である限りにおいて、その光路上の適宜の位置に配置することができる。すなわち、各光源ユニット４３０からのレーザー光が合成されて以後、後述する光変調器による変調を受ける前の光路上の任意の位置に配置可能である。例えば、光の進行方向において分割レンズ４４１よりも後方に設けられてもよい。ただし、基板Ｓの被露光面において鮮明な像を得るためには、各種の光学素子によるビーム整形を受ける前の光路上に置かれることがより好ましい。
Note that the arrangement position of the
このため、本実施形態では、各光源ユニット４３０から出射される光が全て検出部４４０に入射するとの前提の下で、分割レンズ４４１の直前に検出部４４０が配置されている。この位置では必ずしも全ての光源ユニット４３０からの光が完全に合成されているとは言えないが、ここで検出される光量と合成後の光量との対応関係を予め求めておくことで、十分な精度で検出を行うことが可能である。例えば光源と検出部４４０との距離をより大きくすれば、各光源ユニット４３０からの光は全体として平行光に近づくため検出精度は向上するが、光照射部４０の寸法が大きくなってしまうという問題が生じ得る点に注意を要する。
Therefore, in this embodiment, the
検出部４４０は、レーザー光ビームＬのビームスポットにおける短軸方向、すなわちＺ方向のビーム幅Ｗｓ（図３（ｃ））を検出する目的で設けられる。例えば、ビームスプリッター４４４で分岐された光を光検出器４４５としての二次元イメージセンサで受光し、ビームスポットの二次元像を取得することができる。検出位置におけるビームスポット形状と整形後のビームスポット形状との対応関係を予め求めておくことで、取得された二次元像からスポット幅Ｗｓを求めることができる。例えば、光強度Ｉに対して所定の閾値を定めておき、検出された光強度Ｉが閾値を超える部分の幅を求めればよい。
The
この実施形態では、各光源ユニット４３０から出射されるレーザー光をそれぞれＸ方向に広げてラインビームを得ており、また特許文献２にも記載された照明光学系４４を用いることで、Ｘ方向における光強度Ｉの均一性が確保されている。このことから、Ｘ方向の適宜の位置で代表的にスポット幅Ｗｓを検出することも可能である。その意味においては、Ｚ方向を長手方向とする一次元イメージセンサを光検出器４４５として用いることもできる。
In this embodiment, the laser beams emitted from each
また、ここではレーザー光ビームＬをビームスプリッター４４４で分岐させて光検出器４４５に導き光検出を行っているが、露光動作中にもリアルタイムで光検出を行うことのできる構成であればよく、上記事例に限定されるものではない。
Further, here, the laser light beam L is split by the
このように、光照射部４０は、Ｘ方向に長く延びて強度が均一であり、Ｚ方向には短い扁平のスポット形状を有する高強度のレーザー光ビーム（ラインビーム）Ｌを生成し、これを次に説明する露光ヘッド４１に案内する。このときのレーザー光ビームＬの進行方向は（＋Ｙ）方向である。
In this way, the
図４は露光ヘッドが備える詳細構成の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、露光ヘッド４１では、回折光学素子４１１を有する空間光変調器４１０が設けられている。具体的には、露光ヘッド４１に上下方向（Ｚ方向）に延設された支柱４００の上部に取り付けられた空間光変調器４１０は、回折光学素子４１１の反射面を下方に向けた状態で、可動ステージ４１２を介して支柱４００に支持されている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a detailed configuration of the exposure head. As shown in FIG. 4, the
露光ヘッド４１において、回折光学素子４１１は、その反射面の法線が入射光ビームＬの進行方向に対して傾斜して配置されており、照明光学系５３から射出された光は、支柱４００の開口を通してミラー４１３に入射し、ミラー４１３によって反射された後に回折光学素子４１１に照射される。そして、回折光学素子４１１の各チャンネルの状態が露光データに応じて制御部９によって切り換えられて、回折光学素子４１１に入射したレーザー光ビームＬが変調される。
In the
そして、回折光学素子４１１から０次回折光として反射されたレーザー光が投影光学系４１４のレンズへ入射する一方、回折光学素子４１１から１次以上の回折光として反射されたレーザー光は投影光学系４１４のレンズへ入射しない。つまり、基本的には回折光学素子４１１で反射された０次回折光のみが投影光学系４１４へ入射するように構成されている。０次回折光が（－Ｚ）方向へ出射されるように、回折光学素子４１１は配置されている。
The laser beam reflected from the diffractive
投影光学系４１４のレンズを通過した光は、フォーカシングレンズ４１５により収束され、（－Ｚ）方向を進行方向とする、つまり下向きの露光ビームとして所定の倍率にて基板Ｓ上へ導かれる。投影光学系４１４は縮小光学系を構成している。このフォーカシングレンズ４１５はフォーカス駆動機構４１６に取り付けられている。そして、制御部９のフォーカス制御部９１３からの制御指令に応じてフォーカス駆動機構４１６がフォーカシングレンズ４１５を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させることで、フォーカシングレンズ４１５から射出された露光ビームの収束位置が基板Ｓの上面に調整される。
The light that has passed through the lens of the projection
図４に一点鎖線で示されるレーザー光ビームＬの光路に沿って示すように、光照射部４０から露光ヘッド４１へ案内されるレーザー光ビームＬは、Ｘ方向を長軸方向、Ｚ方向を短軸方向としてＸ方向に均一に細長く延びるビームスポット形状を有している。一方、光変調器４１０により変調された後の変調レーザー光ビームＬｍは、Ｘ方向を長軸方向、Ｙ方向を短軸方向としており、しかも、Ｘ方向の各位置における強度が露光データに応じて変調されている。さらに、投影光学系４１４から基板Ｓに向けて出射される露光ビームＬｅは、変調されたレーザー光ビームＬｍをＸ方向およびＹ方向に縮小したものとなっている。このようにスポットサイズが絞り込まれた露光ビームＬｅを基板Ｓの被露光面に入射させることで、基板Ｓの表面に微細なパターンを描画することができる。
As shown along the optical path of the laser beam L shown by the dashed line in FIG. 4, the laser beam L guided from the
露光データに応じて変調された露光ビームＬｅを基板Ｓに入射させながら、露光ヘッド４１と基板ＳとをＹ方向に相対移動させることで、基板Ｓのうち、露光ビームＬｅのＸ方向におけるスポットサイズと同等の幅を有しＹ方向に延びる帯状の領域を露光することができる。Ｘ方向における露光ヘッド４１と基板Ｓとの相対位置を順次変更しながら露光を繰り返し行うことで、最終的には基板Ｓの全体を露光することができる。
By relatively moving the
このように、露光ヘッド４１と基板Ｓとの間で、Ｙ方向への走査移動とＸ方向への走査移動とを組み合わせることで、基板Ｓの全体に描画を行うことができる。本明細書では、Ｙ方向への走査移動を「主走査移動」と称し、Ｙ方向を「主走査方向Ｄｍ」と称する。一方、Ｘ方向への走査移動を「副走査移動」と称し、Ｙ方向を「副走査方向Ｄｓ」と称する。この実施形態では、固定された露光ヘッド４１に対し基板Ｓを支持するステージ２が移動することで、これらの走査移動が実現される。
In this way, by combining the scanning movement in the Y direction and the scanning movement in the X direction between the
上記のような構成を有する露光ユニット４については、Ｘ方向に位置を異ならせて複数設けることが可能である。この実施形態では、互いに同一の構成を有する露光ユニット４が５組設けられており、これらが並列的に露光ビームＬｅを出射し描画を行うことで、描画処理のスループット向上が図られている。なお、これらの露光ユニット４は互いに独立して動作し得るが、構造上、基板Ｓに対する走査移動については画一的である。
A plurality of
図５は上記のように構成された露光装置により実行される処理を示すフローチャートである。この動作は、制御部９のＣＰＵ９１がストレージ９３に予め記録された制御プログラム９３１を実行し、上記した装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing executed by the exposure apparatus configured as described above. This operation is realized by the
露光対象となる基板Ｓがステージ２にセットされると（ステップＳ１０１）、ステージ２上における基板Ｓの姿勢と描画パターンとの位置を合わせるためのアライメント調整が行われる（ステップＳ１０２）。アライメント調整の方法については多くの公知技術があるため、ここでは説明を省略する。
When the substrate S to be exposed is set on the stage 2 (step S101), alignment adjustment is performed to align the posture of the substrate S on the
アライメント調整後、ステージ２が所定の描画開始位置に位置決めされ（ステップＳ１０３）、検出部４４０による光検出が開始される（ステップＳ１０４）。そして、露光ヘッド４１に対し基板Ｓを主走査方向に移動させながら露光ヘッド４１から露光ビームＬｅを基板Ｓに照射して描画を行う（露光動作、ステップＳ１０５）。１回の主走査移動で露光される領域を、ここでは「ストライプ」と称する。また、１枚の基板Ｓに対する一連の処理を、１つの「ジョブ」と称する。
After alignment adjustment, the
１ストライプ分の露光が終了するまで（ステップＳ１０６においてＮＯ）、露光動作は継続される。１ストライプ分の露光が終了すると（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、１ジョブ分の処理が終了したか否かが判断される（ステップＳ１０７）。処理が終了していなければ（ステップＳ１０７においてＮＯ）、つまり未露光の領域が残っていれば、ステージＳが副走査方向（Ｘ方向）へ所定のピッチだけステップ送りされる（副走査移動、ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０５に戻って次の１ストライプ分の露光動作が行われる。 The exposure operation continues until exposure for one stripe is completed (NO in step S106). When the exposure for one stripe is completed (YES in step S106), it is determined whether the processing for one job is completed (step S107). If the processing has not been completed (NO in step S107), that is, if an unexposed area remains, the stage S is moved step by step in the sub-scanning direction (X direction) by a predetermined pitch (sub-scanning movement, step S108). Then, the process returns to step S105 and the exposure operation for the next one stripe is performed.
１ジョブ分の処理が終了していれば（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、検出部４４０による光検出が終了され（ステップＳ１０９）、当該ジョブの処理結果をユーザーに報知して（ステップＳ１１０）、基板Ｓは搬出される（ステップＳ１１１）。これにより、１枚の基板Ｓに対する処理が完了する。ジョブが正常に終了した場合、ステップＳ１１０ではその旨の報知がなされる。
If the processing for one job has been completed (YES in step S107), the light detection by the
図６は複数の露光ヘッドを設けた場合のジョブを説明する模式図である。図６（ａ）に示すように、露光ヘッド４１がＸ方向に複数（この例では符号４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅで区別される５組）並べて配置されている場合には、基板Ｓ表面のうち露光対象となる露光領域Ｒｅがこれらの露光ヘッド４１ａ～４１ｅに対応して５つの領域に区分される。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a job when a plurality of exposure heads are provided. As shown in FIG. 6(a), when a plurality of exposure heads 41 are arranged in the X direction (in this example, five sets distinguished by the
図６（ｂ）に示すように、基板Ｓの１回の主走査方向Ｄｍへの走査移動で、各露光ヘッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅはそれぞれ１ストライプ分の領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ，Ｒ１ｄ，Ｒ１ｅを露光する。基板Ｓが副走査方向Ｄｓへ１ステップ分移動した後、次の主走査移動で新たに１ストライプ分の領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃ，Ｒ２ｄ，Ｒ２ｅがそれぞれ露光される。これを繰り返して露光領域Ｒｅが全て露光されると、１つのジョブが完了する。 As shown in FIG. 6(b), by one scanning movement of the substrate S in the main scanning direction Dm, each of the exposure heads 41a, 41b, 41c, 41d, and 41e has an area R1a, R1b, and R1c corresponding to one stripe, respectively. , R1d, and R1e. After the substrate S moves by one step in the sub-scanning direction Ds, in the next main-scanning movement, regions R2a, R2b, R2c, R2d, and R2e each corresponding to one stripe are newly exposed. When this is repeated and the entire exposure area Re is exposed, one job is completed.
このように、本実施形態の露光装置１では、複数の露光ユニット４を用いて並列的に露光動作を実行し、個々の露光ユニット４の各々は、露光ビームＬｅの光源として複数のレーザー光源４３１をそれぞれ有している。これらのレーザー光源４３１のいずれかが露光動作中に異常を来たすおそれがある。
In this way, the
例えば、装置の温度変化や振動等により、いずれかのレーザー光源４３１の光軸が僅かにずれてしまうことがあり得る。この場合、露光ビームＬｅの広がりが大きくなり（スポットサイズの増加）、描画の分解能が低下してしまうおそれがある。また、いずれかのレーザー光源４３１が劣化して光量が低下したり、点灯しなくなったりすることがあり得る。この場合、合成されたレーザー光ビームＬにおける光強度Ｉが低下し（スポットサイズの減少）、露光不良を招くおそれがある。このように、スポットサイズの変動は描画処理の結果品質に大きな影響を及ぼす。
For example, the optical axis of one of the
これらの変動は、露光動作中のレーザー光ビームＬのスポットサイズをリアルタイムで監視しておくことにより検知可能である。この実施形態では、検出部４４０からの出力を制御部９の露光制御部９１２が常時受信して（ステップＳ１０４からＳ１０９まで）、レーザー光ビームＬのスポット幅Ｗｓが予め定められた適正範囲内に収まっているか否かを監視している。そして、スポット幅Ｗｓが適正範囲を外れたことが検知されると、いずれかのレーザー光源４３１に異常が発生している蓋然性が高いため、エラー状態と判定し、次に説明するエラー処理を割り込み処理として実行する。
These fluctuations can be detected by monitoring the spot size of the laser beam L during the exposure operation in real time. In this embodiment, the
まず、エラー処理の考え方を示すために、露光ユニット４が１組だけ設けられている場合について説明する。いずれかのレーザー光源４３１に異常が発生したとき、エラー処理として最も簡単なのは装置の動作を止めることである。このことは当然に生産性の低下を招くから、動作停止期間を最小限に留め、また可能な限り自動的に処理を再開することが求められる。次に説明するエラー処理は、このようなニーズに対応するものである。
First, in order to show the concept of error handling, a case where only one set of
図７はエラー処理の第１の態様を示すフローチャートである。この処理は、制御部９が露光動作の実行中に、検出部４４０が検出するレーザー光ビームＬのスポット幅Ｗｓが所定の適正範囲から外れていることを検知したとき、割り込み処理として実行される。エラー処理の内容は、制御プログラム９３１として予めストレージ９３に記憶しておくことができる。
FIG. 7 is a flowchart showing a first aspect of error processing. This process is executed as an interrupt process when the
最初に、ビームスポット幅の変動があった旨のエラーログが記録される（ステップＳ２０１）。これにより、オペレーターが装置の動作状況を事後的に把握することが可能になる。また、露光ビームＬｅに異常がある状態で露光動作を継続する意義がないため、実行中の露光動作が中断されて、描画は停止される（ステップＳ２０２）。描画の停止は、基板Ｓへの露光ビームＬｅの照射およびステージ２による基板Ｓの移動を停止させることにより実現される。
First, an error log indicating that there has been a change in beam spot width is recorded (step S201). This allows the operator to grasp the operating status of the device after the fact. Further, since there is no point in continuing the exposure operation in a state where there is an abnormality in the exposure beam Le, the exposure operation in progress is interrupted and the drawing is stopped (step S202). Stopping the drawing is realized by stopping the irradiation of the exposure beam Le onto the substrate S and stopping the movement of the substrate S by the
エラー処理として直ちに動作を止める場合には、ここまでの処理を行えばよい。この状態で、例えばオペレーターによる確認・保守作業が可能となる。一方、以下の処理は、そのときの状況に応じて描画が可能となるように露光条件を整えて、動作をできるだけ早く再開させることを可能とするための処理である。その基本的な考え方は、ビームスポット幅の変動の原因となった光源ユニット（ここでは「異常光源」と称する）を除外し、正常な光源ユニットだけを用いて露光ビームＬｅを形成することで、露光の再開を可能とする、というものである。 If you want to immediately stop the operation as an error process, you can perform the processing up to this point. In this state, for example, an operator can perform confirmation and maintenance work. On the other hand, the following process is a process for arranging exposure conditions so that drawing is possible according to the situation at that time, and making it possible to restart the operation as soon as possible. The basic idea is to exclude the light source unit that caused the beam spot width fluctuation (referred to as the "abnormal light source" here) and to form the exposure beam Le using only normal light source units. This makes it possible to restart exposure.
まず、異常光源を特定するための処理が行われる（ステップＳ２０３）。前記したように、スポット幅Ｗｓの変動は、複数の光源ユニット４３０のいずれかの異常（光軸ずれ、出力光量の変動など）を原因として生じ得る。どの光源ユニット４３０が異常光源であるかが特定される。
First, processing for identifying an abnormal light source is performed (step S203). As described above, variations in the spot width Ws may occur due to an abnormality in any of the plurality of light source units 430 (optical axis shift, variation in output light amount, etc.). Which
具体的には、レーザー駆動部４２から全光源ユニット４３０のレーザー光源４３１を点灯させるための電力を供給した状態で、シャッター４３３の開閉により、１つの光源ユニット４３０からの光のみが検出部４４０に入射するようにする。各光源ユニット４３０のシャッター４３３の開閉状態の組み合わせを変えることで、レーザー光源４３１から出射される光を光源ユニット４３０ごとに個別に検出することが可能である。
Specifically, while power is being supplied from the
検出される光量、位置、スポットサイズ等が規定値を満たしている光源ユニット４３０については「正常」、これらのいずれかが規定値を満たさない光源ユニット４３０については、当該光源ユニット４３０を「異常光源」と判定することができる。このようにして、異常光源が特定される。
A
次に、正常な光源ユニット４３０についてはシャッター４３３を通過位置に位置決めすることでレーザー光源４３１から出射されるレーザー光を通過させる一方、異常光源と判定された光源ユニット４３０についてはシャッター４３３を遮蔽位置に位置決めしてレーザー光を遮蔽する（ステップＳ２０４）。これにより、異常光源が除外され、正常な光源ユニット４３０から出射されるレーザー光のみが合成されてレーザー光ビームＬが形成されることになる。
Next, for the normal
この場合、光源の構成が変化することで、合成されたレーザー光ビームの強度およびその均一性が変動してしまう。このうち均一性の変動については、空間光変調器４１０のキャリブレーションを行うことにより対応する（ステップＳ２０５）。このキャリブレーションでは、空間光変調器４１０の動作パラメーターを操作して、回折光学素子４１１から出射される回折光の強度を位置ごとに調整することにより、Ｘ方向におけるビーム強度の均一化が図られる。例えば、空間光変調器を構成する光変調素子に印加する電圧を、操作対象の動作パラメーターとすることができる。
In this case, the intensity and uniformity of the combined laser beam vary due to changes in the configuration of the light source. Among these, variations in uniformity are dealt with by calibrating the spatial light modulator 410 (step S205). In this calibration, the beam intensity in the X direction is made uniform by manipulating the operating parameters of the spatial
この場合のキャリブレーション処理としては、例えば本願出願人が先に開示した特開２０１６－１３９０７４号公報に記載されたものを適用することが可能である。また、これに限定されず、正常な光源ユニット４３０のみを用いて短軸方向に狭く長軸方向に強度が均一なラインビームを生成することが可能な各種の調整方法を適用することができる。そのため、ここではキャリブレーション処理の内容についての説明は省略する。
As the calibration process in this case, it is possible to apply, for example, the one described in Japanese Patent Application Publication No. 2016-139074 previously disclosed by the applicant of the present application. Furthermore, the present invention is not limited to this, and various adjustment methods that can generate a line beam that is narrow in the short axis direction and uniform in intensity in the long axis direction using only the normal
また、使用される光源ユニット４３０の数が減少することによる光強度の低下に対しては、主走査速度の変更により対応する（ステップＳ２０６）。すなわち、露光ビームＬｅにおける全体的な光量低下は基板Ｓにおける露光不足の原因となるから、主走査速度を低下させることにより、必要な露光量を確保する。具体的には、光量と露光時間との積が一定となるように、変更後の光量に応じて主走査速度を変更設定すればよい。
Furthermore, a decrease in light intensity due to a decrease in the number of
こうして露光条件の再設定（光量および主走査速度の調整）を行うことで、新たな露光条件で描画を再開することができる（ステップＳ２０７）。このときの露光動作を、通常の動作モードと区別するため、ここでは「生産継続モード」と称することとする。生産継続モードでは、主走査速度が通常より遅くなっているため描画に要する時間は長くなる。このため生産性は幾らか低下するが、描画の品質については通常動作と同程度を確保することができる。 By resetting the exposure conditions (adjusting the light amount and main scanning speed) in this way, drawing can be restarted under the new exposure conditions (step S207). In order to distinguish the exposure operation at this time from the normal operation mode, it will be referred to as "production continuation mode" here. In the production continuation mode, the main scanning speed is slower than usual, so the time required for drawing becomes longer. For this reason, although productivity decreases to some extent, the quality of drawing can be maintained at the same level as in normal operation.
ジョブの途中でこのような異常が発生しエラー処理が行われた場合、ステップＳ１１０（図５）ではその旨の報知が行われる。この際の報知の内容としては、ジョブ実行中に異常が発生したという事実のほかに例えば、異常が発生した基板Ｓ上の位置、特定された異常光源に関する情報、変更された露光条件に関する情報等を、記録されたエラーログに基づき適宜含めることができる。 If such an abnormality occurs during the job and error handling is performed, a notification to that effect is provided in step S110 (FIG. 5). In addition to the fact that an abnormality occurred during job execution, the content of the notification at this time includes, for example, the position on the board S where the abnormality occurred, information regarding the identified abnormal light source, information regarding the changed exposure conditions, etc. may be included as appropriate based on the recorded error log.
ここまで、１組の露光ユニット４のみに着目した場合のエラー処理について説明した。一方、複数の露光ユニット４を用いて並列的に描画を行う構成においていずれかの露光ユニット４に異常が発生した場合、異常の発生していない露光ユニット４についても描画を停止してしまうことは必ずしも好ましくない。正常に描画が行われているにもかかわらず動作が停止されることで、描画途中の基板が不良品となってしまうからである。
Up to this point, error processing when focusing only on one set of
例えば、異常の発生した露光ユニット４については露光動作を停止し、他の露光ユニット４についてはそのまま通常の露光動作を継続するという対応が考えられる。この場合、基板Ｓの表面のうち、異常の発生した露光ユニット４が露光動作を担った露光領域については、異常が発生して以降の領域は露光されていない無効領域となる。一方、正常な露光ユニット４が露光動作を担う領域については、その全体において正常に描画が完了する。
For example, a possible response may be to stop the exposure operation of the
これに対して、異常の発生した露光ユニット４についても、第１の態様のエラー処理と同様に、露光条件の変更により描画を再開することが望まれる場合がある。こうすることで、基板の損失を最小限に抑えることができるからである。次に説明するエラー処理の第２の態様は、この点を考慮したものである。
On the other hand, in the
図８はエラー処理の第２の態様を示すフローチャートである。エラー処理の基本的な考え方は第１の態様と同様であるが、複数の露光ユニット４が並列的に動作していることに起因して、一部の処理が変更されている。このエラー処理は、複数の露光ユニット４のうち少なくとも１つにおいてビームスポット幅の異常が検知されたときに、割り込み処理として実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing a second aspect of error processing. The basic concept of error processing is the same as in the first embodiment, but some processing has been changed due to the fact that a plurality of
いずれかの露光ユニット４においてビームスポット幅の異常が検知されたとき、まずエラーログが記録される点は第１の態様と同じである（ステップＳ３０１）。ただし、他の露光ユニット４では異常は検知されていないため、直ちに動作を停止させることはせず、まず異常が生じた露光ユニット４について異常光源を特定するための処理を開始する（ステップＳ３０２）。描画処理は、異常の発生後、１つのストライプまたはジョブが終了した時点で停止される（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）。
As in the first embodiment, when an abnormality in the beam spot width is detected in any of the
１つのストライプの処理中に動作を停止させた場合、露光ユニット４に異常がなくても描画結果は無効となる。１つのストライプ分の処理が終了した後、または１つのジョブが終了した後に描画を停止するようにすれば、このように描画結果が無効となることを回避することができる。また、処理の再開時には新たなストライプの先頭部分から描画を行うことができる。したがって、異常の発生していない露光ユニット４においては、当該露光ユニット４が露光すべき露光領域の全体について適切に描画を行うことが可能である。
If the operation is stopped during processing of one stripe, the drawing result becomes invalid even if there is no abnormality in the
異常が発生した露光ユニット４については、第１の態様と同様に、異常光源の特定（ステップＳ３０２）、異常光源を遮蔽してのキャリブレーション（ステップＳ３０５、Ｓ３０６）および主走査速度の変更が行われる（ステップＳ３０７）。これにより、露光条件を変更した「生産継続モード」での描画処理が実行可能な状態となる。
Regarding the
一方、主走査速度が変更されたことに伴って、正常な露光ユニット４のそれぞれについてもキャリブレーションが行われる（ステップＳ３０８）。すなわち、新たに設定された主走査速度に応じて出力光量を低減することで、速度変更の前後で同じ露光量が確保されるようにする。こうして各露光ユニット４のキャリブレーションが実行され、新たな主走査速度が設定されることで、主走査速度を落とした生産継続モードでの描画を再開することができる（ステップＳ３０９）。
On the other hand, as the main scanning speed is changed, calibration is also performed for each of the normal exposure units 4 (step S308). That is, by reducing the output light amount according to the newly set main scanning speed, the same amount of exposure is ensured before and after changing the speed. In this way, the calibration of each
このように露光条件を変更して描画を再開することで、動作停止期間を短くして生産性の低下を最小限に抑えることができる。また、基板Ｓのうち正常に露光できず無効となる領域についても、必要最小限に抑えられる。 By changing the exposure conditions and restarting drawing in this way, it is possible to shorten the operation stop period and minimize the decrease in productivity. Moreover, the area of the substrate S that cannot be exposed normally and becomes ineffective can also be suppressed to the necessary minimum.
描画再開後のステップＳ１１０（図５）では、第１の態様のエラー処理と同様に、ジョブ実行中に異常が発生したという事実、異常が発生した露光ユニットに関する情報、異常が発生した基板上の位置、特定された異常光源に関する情報、変更された露光条件に関する情報等を、適宜含めることができる。 In step S110 (FIG. 5) after resuming drawing, similar to the error processing in the first aspect, the fact that an abnormality has occurred during job execution, information regarding the exposure unit in which the abnormality has occurred, information on the board in which the abnormality has occurred, etc. Information regarding the position, identified abnormal light source, changed exposure conditions, etc. can be included as appropriate.
また、異常が発生していない露光ユニット４についても、当該露光ユニット４が露光動作を担った露光領域のうち、通常動作モードで露光された部分と生産継続モードで露光された部分とが判別可能となるような報知がなされると便宜である。いずれも規定の露光量で露光されているものの、露光条件の変化が描画品質に何らかの影響を与えた可能性がないとは言えないからである。例えば次のようなＧＵＩ（Graphical User Interface）画面を用いて、このような報知を行うことができる。
Furthermore, even for
図９は異常発生後のＧＵＩ画面の例を示す図である。図は基板Ｓの表面を模式的に示しており、通常の動作モードで露光された領域、生産継続モードで露光された領域、および、正しく露光されなかった無効領域を識別可能なように塗り分けたものである。ここでは、５組設けられた露光ユニット４のうち、露光ヘッド４１ａを含む１つの露光ユニット４において、（－Ｙ）方向への主走査移動による描画途中に異常が発生した場合を想定する。また、副走査移動は（＋Ｘ）方向に行われたものとする。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a GUI screen after an abnormality occurs. The figure schematically shows the surface of the substrate S, and the areas exposed in the normal operation mode, the areas exposed in the production continuity mode, and the invalid areas that were not exposed correctly are colored differently so that they can be identified. It is something that Here, it is assumed that an abnormality occurs in one of the five
図９（ａ）は、異常の発生した露光ユニット４のみ露光を停止させ、正常な露光ユニット４については露光条件を変えることなく描画を継続した場合の事例を示している。基板Ｓの表面のうち、異常が発生した露光ユニット４の露光ヘッド４１ａにより露光された露光領域Ｒ３ａでは、異常が発生したときの露光位置が「×」印で示され、それ以前に正常な状態で露光された領域と、それ以降の露光されなかった、あるいは正しく露光されなかった無効領域とが塗り分けられている。一方、他の正常な露光ユニット４が露光を担った露光領域Ｒ３ｂ～Ｒ３ｅについては、全体が正常な状態で露光された領域であることが示される。
FIG. 9A shows an example in which only the
図９（ｂ）は、描画途中で通常動作モードから生産継続モードに切り替わった事例を示している。１つのストライプの処理中に「×」印の位置で異常が発生すると、当該ストライプのうち異常発生位置以降は無効領域となる。ただし、露光条件の再調整が行われ生産継続モードで描画が再開された次のストライプ以降については、生産継続モードで露光されたことを示す塗り分けが施される。 FIG. 9B shows an example in which the normal operation mode is switched to the production continuation mode in the middle of drawing. If an abnormality occurs at the position marked with an "x" while processing one stripe, the area after the abnormality position in the stripe becomes an invalid area. However, the next stripe and subsequent stripes after the exposure conditions are readjusted and drawing is restarted in the production continuation mode are colored differently to indicate that they were exposed in the production continuation mode.
他の露光ユニット４が露光を担った露光領域Ｒ３ｂ～Ｒ３ｅでは、異常が発生したストライプの処理が終了するまでは描画が継続されるため、当該ストライプの全体およびそれ以前に露光されたストライプが正常に露光された領域として示される。一方、キャリブレーション実行後、生産継続モードで露光された領域については、その旨を示す塗り分けが施される。
In the exposure areas R3b to R3e where
ジョブ終了後の報知（図５のステップＳ１１０）において、このようなＧＵＩ画面が例えば表示部９５に表示されることで、オペレーターは、基板Ｓがどのような条件で描画されたかを容易に視認することが可能となる。
In notification after the job is completed (step S110 in FIG. 5), such a GUI screen is displayed on the
以上説明したように、本実施形態の露光装置１においては、光源ユニット４３０のレーザー光源４３１が本発明の「レーザー光源」として機能する一方、空間光変調器４１０が本発明の「光変調器」として機能している。そして、露光ユニット４が本発明の「露光部」に相当している。また、光検出器４４５が本発明の「受光器」として機能しており、これとビームスプリッター４４４とを有する検出部４４０が、本発明の「検出部」として機能している。
As explained above, in the
また、制御部９が本発明の「制御部」として機能している。また、本実施形態ではステージ２が本発明の「ステージ」として機能しており、ステージ移動機構３が本発明の「移動部」として機能している。
Further, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、各光源ユニット４３０に機械的に動作するシャッター４３３が設けられており、異常が発生した光源ユニット４３０については光路上にシャッター４３３を配置することで光を遮蔽する。これにより、当該光源ユニット４３０は以後の動作から除外されることになる。しかしながら、異常が発生した光源ユニットを除外する方法はこれに限定されず、例えば光学的に光路を曲げることにより、出射光を照明光学系４４に入射させないようにしてもよい。また、レーザー光源４３１への電力供給を遮断して消灯させることも考えられる。ただし、このことが他の光源ユニットに温度変動を生じさせ、それらの動作が不安定になるおそれがあることから、レーザー光源の駆動については継続したまま、出射光が照明光学系４４に入射しないような手法が取られることがより好ましい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes other than those described above can be made without departing from the spirit thereof. For example, in the embodiment described above, each
また例えば、上記実施形態の説明ではエラー処理として、直ちに動作を停止するものも含めたいくつかの態様について記述した。これらは目的に応じたいずれかが予め選択されて採用されてもよく、またこれら複数の態様からユーザーの操作入力により選択させ実行するようにしてもよい。 Further, for example, in the description of the above embodiment, several aspects including one in which the operation is stopped immediately are described as error handling. Any one of these methods may be selected in advance and adopted depending on the purpose, or may be selected and executed from a plurality of these methods by user's operation input.
また例えば、上記実施形態におけるエラー処理の第２の態様では、主走査速度の変更に伴い、正常な露光ユニット４についてもキャリブレーションを実行している。この場合、正常な露光ユニット４においては単に走査速度が変更されるだけであるから、例えば空間光変調器４１０の動作パラメーターの最適値と走査速度との関係を予め求めておけば、キャリブレーションを行うことなくパラメーター変更のみで生産継続モードを実行することが可能となる。
For example, in the second aspect of error processing in the embodiment described above, calibration is also executed for the
また上記実施形態では、エラー処理によって露光条件の再調整が可能となることを前提としているが、場合によっては露光条件を変更しても適切な描画を行える状態とならないこともあり得る。このような場合には描画の再開を断念し、その旨を報知するような態様であってもよい。 Further, in the above embodiment, it is assumed that the exposure conditions can be readjusted by error processing, but depending on the case, even if the exposure conditions are changed, it may not be possible to perform appropriate drawing. In such a case, it may be possible to give up on resuming drawing and notify that fact.
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る露光装置および露光方法において、例えば検出部は、光路上に設けられてレーザー光ビームの一部を分岐させるビームスプリッターと、レーザー光ビームからの分岐光を受光する受光器とを有するものであってもよい。このような構成によれば、レーザー光ビームの変動をリアルタイムに検出することができ、変動があった場合には直ちにエラー処理を実行することができる。 As described above by illustrating specific embodiments, in the exposure apparatus and exposure method according to the present invention, for example, the detection section is a beam splitter that is provided on the optical path and splits a part of the laser light beam. and a light receiver that receives branched light from the laser beam. According to such a configuration, fluctuations in the laser beam can be detected in real time, and if there is a fluctuation, error processing can be immediately executed.
また例えば、エラー処理において、露光部に、複数のレーザー光源のうちエラーが発生したものを除く他のレーザー光源によりレーザー光ビームを生成させるとともに、そのときのレーザー光ビームの強度に応じて露光条件を変更するように構成されてもよい。複数のレーザー光源のうちエラー状態となったものが除外されることで、全体としての光量は低下する。このため、通常の状態と同じ動作条件では適切な露光を行えなくなると考えられる。このような光量の変化に応じて露光条件を変更することで、新たな露光条件の下で露光を再開することが可能となる。 For example, in error processing, the exposure unit generates a laser light beam from a plurality of laser light sources other than the one in which the error has occurred, and also sets the exposure conditions according to the intensity of the laser light beam at that time. may be configured to change. By excluding one of the plurality of laser light sources that is in an error state, the overall amount of light decreases. For this reason, it is considered that appropriate exposure cannot be performed under the same operating conditions as the normal state. By changing the exposure conditions according to such changes in the amount of light, it becomes possible to restart exposure under new exposure conditions.
この場合のエラー処理において、例えば、検出部にレーザー光源の各々から出射されるレーザー光を個別に検出させ、その検出結果に基づきエラーが発生したレーザー光源を特定するように構成されてもよい。このような構成によれば、複数のレーザー光源からのレーザー光が合成された後の光路上でも、個々のレーザー光源からの光を個別に検出することが可能である。 In the error handling in this case, for example, the detection unit may be configured to individually detect the laser light emitted from each of the laser light sources, and the laser light source in which the error has occurred is specified based on the detection result. According to such a configuration, it is possible to individually detect the light from each laser light source even on the optical path after the laser light from a plurality of laser light sources is combined.
また例えば、基板を支持するステージと、露光部とステージとを相対移動させて基板への露光ビームの入射位置を変化させる移動部とを備える構成においては、露光条件として移動部による相対移動における移動速度を変更するようにしてもよい。このような構成によれば、光量の変化分を移動速度で補うことにより、規定の露光量を確保することが可能となる。 For example, in a configuration that includes a stage that supports the substrate and a moving section that moves the exposure section and the stage relative to each other to change the incident position of the exposure beam on the substrate, the exposure condition is that the movement in the relative movement by the moving section is The speed may also be changed. According to such a configuration, by compensating for the change in the amount of light with the moving speed, it is possible to ensure a prescribed amount of exposure.
また例えば、露光部がレーザー光ビームを露光データに基づき変調する光変調器を有する構成においては、露光条件として光変調器の動作パラメーターを変更するようにしてもよい。レーザー光ビームの強度の均一性を得るために光変調器の動作パラメーターを操作する技術は公知であり、本発明でもこの技術を適用して露光条件の調整を行うことが可能である。 For example, in a configuration in which the exposure section includes an optical modulator that modulates a laser beam based on exposure data, operating parameters of the optical modulator may be changed as the exposure condition. A technique for manipulating the operating parameters of an optical modulator in order to obtain uniformity in the intensity of a laser light beam is well known, and this technique can also be applied to the present invention to adjust exposure conditions.
また例えば、一の基板に対し互いに並列的に描画を行う複数の露光部を備える構成においては、一の露光部について露光条件の変更を行う際には、他の露光部についても露光条件を変更するようにしてもよい。このような構成によれば、例えば露光部と基板との相対移動速度のように、１つの露光部での変更による影響が他の露光部にも及ぶような露光条件についても調整対象とすることができる。 Furthermore, for example, in a configuration that includes multiple exposure sections that perform drawing on one substrate in parallel, when changing the exposure conditions for one exposure section, the exposure conditions for the other exposure sections are also changed. You may also do so. According to such a configuration, exposure conditions such as the relative movement speed between the exposure section and the substrate, in which a change in one exposure section affects other exposure sections, can also be adjusted. I can do it.
また例えば、一の基板に対し互いに並列的に描画を行う複数の露光部を備える構成においては、一の露光部についてエラー処理を行う際には、他の露光部について露光条件を変更することなく基板に対する描画を継続させるようにしてもよい。このような構成によれば、エラー状態ではない他の露光部についてそれまでと同じ処理を継続して実行することで、動作停止に伴う生産性の低下を最小限に抑えることができる。 For example, in a configuration that includes multiple exposure sections that perform drawing in parallel to one substrate, error processing for one exposure section can be performed without changing the exposure conditions for other exposure sections. Drawing on the substrate may be continued. According to such a configuration, by continuing to perform the same processing as before for other exposure units that are not in an error state, it is possible to minimize the decrease in productivity due to the stoppage of operation.
また例えば、レーザー光ビームがラインビームであり、そのスポットサイズはラインビームの短軸方向における幅として検出されてもよい。ラインビームの幅は描画における分解能に関わるパラメーターであるから、その変動を検知してエラー処理を行うことで、描画が品質の低下した状態で継続されてしまうという問題を回避することができる。 For example, the laser beam may be a line beam, and the spot size may be detected as the width of the line beam in the short axis direction. Since the width of the line beam is a parameter related to the resolution in writing, by detecting its fluctuation and performing error processing, it is possible to avoid the problem of continuing writing with degraded quality.
また、本発明に係る露光方法は、例えば、エラー処理により変更された露光条件を適用して描画を再開するように構成されてもよい。エラー状態のレーザー光源を内包した状態でも適切な露光が行えるように露光条件を変更すれば、変更後の露光条件を適用することで、描画品質の低下を抑制しつつ描画を継続することが可能である。 Further, the exposure method according to the present invention may be configured to resume drawing by applying exposure conditions changed by error processing, for example. If you change the exposure conditions so that appropriate exposure can be performed even when the laser light source is in an error state, it is possible to continue drawing while suppressing the deterioration of drawing quality by applying the changed exposure conditions. It is.
特に、レーザー光ビームを出射する露光部と基板とを相対移動させながら描画を行う場合においては、再開後の描画では露光部と基板との相対移動速度を元の速度より低下させるように構成されてもよい。エラー状態のレーザー光源が除外されることで全体の光量は低下するが、露光部と基板との相対移動速度を低下させて露光時間を長くすることで、実効的な露光量については規定値を維持することが可能となる。 In particular, when writing is performed while relatively moving the exposure section that emits the laser beam and the substrate, the configuration is such that the relative movement speed between the exposure section and the substrate is lower than the original speed in the writing after restarting. It's okay. Although the overall light intensity decreases by excluding the laser light source in the error state, by decreasing the relative movement speed between the exposure section and the substrate and lengthening the exposure time, the effective exposure amount can be reduced to the specified value. It becomes possible to maintain
この発明は、例えば半導体基板、プリント配線基板あるいはガラス基板等の基板にパターンを形成するために基板を露光する技術分野に好適である。 The present invention is suitable for the technical field of exposing a substrate, such as a semiconductor substrate, a printed wiring board, or a glass substrate, to form a pattern thereon.
１ 露光装置
２ ステージ
３ ステージ移動機構（移動部）
４ 露光ユニット（露光部）
９ 制御部
４１０ 空間光変調器（光変調器）
４３０ 光源ユニット
４３１ レーザー光源
４４０ 検出部
４４４ ビームスプリッター
４４５ 光検出器（受光器）
Ｌ レーザー光ビーム
Ｌｅ 露光ビーム
Ｓ 基板
1
4 Exposure unit (exposure section)
9
430
L Laser beam Le Exposure beam S Substrate
Claims (14)
前記レーザー光ビームの光路上で前記レーザー光ビームを検出する検出部と、
前記基板に対する露光条件を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記描画の実行中に前記検出部により検出された前記レーザー光ビームのスポットサイズが所定の適正範囲から外れたとき所定のエラー処理を実行する、露光装置。 It has a plurality of laser light sources, synthesizes laser light emitted from the plurality of laser light sources to generate a single laser light beam, modulates the laser light beam based on exposure data, and uses it as an exposure beam to generate a single laser light beam. an exposure section that irradiates the substrate to draw images;
a detection unit that detects the laser light beam on the optical path of the laser light beam;
and a control unit that controls exposure conditions for the substrate,
The control section is an exposure apparatus, wherein the control section executes predetermined error processing when the spot size of the laser beam detected by the detection section deviates from a predetermined appropriate range during execution of the drawing.
前記露光部と前記ステージとを相対移動させて前記基板への前記露光ビームの入射位置を変化させる移動部と
を備え、
前記制御部は、前記露光条件として前記移動部による前記相対移動における移動速度を変更する、請求項１ないし４のいずれかに記載の露光装置。 a stage that supports the substrate;
a moving unit that relatively moves the exposure unit and the stage to change the incident position of the exposure beam on the substrate;
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control section changes a moving speed in the relative movement by the moving section as the exposure condition.
前記制御部は、前記露光条件として前記光変調器の動作パラメーターを変更する、請求項１ないし５のいずれかに記載の露光装置。 The exposure unit includes an optical modulator that modulates the laser beam based on the exposure data,
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control section changes an operating parameter of the optical modulator as the exposure condition.
前記制御部は、一の前記露光部について前記露光条件の変更を行う際には、他の前記露光部についても前記露光条件を変更する、請求項１ないし６のいずれかに記載の露光装置。 comprising a plurality of exposure units that perform the drawing in parallel to one of the substrates;
7. The exposure apparatus according to claim 1, wherein when the control section changes the exposure conditions for one of the exposure sections, it also changes the exposure conditions for the other exposure sections.
前記制御部は、一の前記露光部について前記エラー処理を行う際には、他の前記露光部について前記露光条件を変更することなく前記基板に対する前記描画を継続させる、請求項１ないし６のいずれかに記載の露光装置。 comprising a plurality of exposure units that perform the drawing in parallel to one of the substrates;
7. The control unit, when performing the error processing for one of the exposure units, continues the drawing on the substrate without changing the exposure conditions for the other exposure units. The exposure apparatus described in the above.
前記レーザー光ビームの光路上で前記レーザー光ビームを検出し、前記描画の実行中に検出された前記レーザー光ビームのスポットサイズが所定の適正範囲から外れたとき所定のエラー処理を実行する、露光方法。 An exposure method in which laser light emitted from a plurality of laser light sources is combined to generate a single laser light beam, the laser light beam is modulated based on exposure data, and is irradiated as an exposure beam onto a substrate to be exposed for drawing. In,
exposure, detecting the laser light beam on the optical path of the laser light beam, and performing predetermined error processing when the spot size of the laser light beam detected during execution of the drawing deviates from a predetermined appropriate range; Method.
再開後の前記描画では、前記露光部と前記基板との相対移動速度を元の速度より低下させる、露光方法。 14. The exposure method according to claim 13, wherein the drawing is performed while relatively moving an exposure unit that emits the laser beam and the substrate,
In the exposure method, the relative movement speed between the exposure unit and the substrate is lowered from the original speed in the drawing after restarting.
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