JPWO2015015749A1 - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
本発明を例示する態様の光源10は、発光素子11と、発光素子11に対応して設けられたホモジナイザ13と、を備える。発光素子11から出射した光は、ホモジナイザ13により均一な強度分布の変換光に変換されて光源10から出力される。
Description
本発明は、フォトリソグラフィ技術を利用してレチクル(フォトマスクとも称される)に形成されたパターンを基板に投影する露光装置用の光源および同光源を用いた露光装置に関する。
上記のような露光装置は、例えば基板上にMEMS(Micro Electronic Mechanical System)構造のパターンを投影する露光装置や、基板上に半導体の回路パターンを投影する露光装置などがある。これらの露光装置用光源として、水銀ランプを発光体に用いた光源が広く用いられている。
水銀ランプを発光体とする従来の露光装置900の光学系の概要構成図を図8に示す。露光装置900は、露光装置用光源910と、レチクルRを支持するレチクル支持部960と、露光装置用光源910から出力された光をレチクルRに導く照明光学系920と、露光対象物であるウェハ等の基板Wを支持する露光対象物支持部970と、レチクルRを透過した光を基板Wに投影する投影光学系950と、露光装置用光源910から出力された光をオン/オフするシャッタ940と、シャッタ940がオン状態のときにレチクルRに照射される光の光量を検出する光量検出部930と、予め設定された露光条件に基づいて露光装置用光源の作動を制御する露光制御部(不図示)とを備えて構成される。
露光装置用光源910は、波長が436nmのg線、405nmのh線、あるいは365nmのi線等を発生する水銀ランプ911と、水銀ランプ911により発生した光を集光する楕円ミラー912と、水銀ランプ911の発光を制御する発光制御部(不図示)とを備えて構成される。
照明光学系920は、輝線周囲に広がる不要な波長帯域の光を除去するためのダイクロイックミラー921、ダイクロイックミラー921により反射された光を狭帯域化するバンドパスフィルタ922、バンドパスフィルタ922を透過した光をフライアイレンズ924に入射させるインプットレンズ923、レチクルRに照射する照明光の強度分布を均一化するためのフライアイレンズ924及びコンデンサレンズ927、フライアイレンズ924を出射した光を集めるコレクタレンズ925、ミラー926などから構成される。
シャッタ940は、ビームを遮断する大径部(羽根部)とビームを通過させる小径部(ボス部)とが交互に形成されたシャッターブレード941と、シャッターブレード941を回転駆動するステッピングモータ942とを有して構成される。シャッタ940は、ステッピングモータ942によりシャッターブレード941の回転角度位置を制御することにより、露光装置用光源910から出力された光を遮断するオフ状態とレチクルRに照射するオン状態とに切り換える。すなわち、シャッターブレード941を大径部が光路上に位置する回転角度位置に設定したときに、露光装置用光源910から出力された光が大径部に遮断されてオフ状態になり、シャッターブレード941を小径部が光路上に位置する回転角度位置に設定したときに、露光装置用光源910から出力された光が小径部を通過してオン状態になる。シャッタ940の作動は露光制御部により制御される。
光量検出部930は、シャッタ940がオン状態のときにレチクルに向けて出力される光の一部(例えば1〜3%程度)を反射する部分反射鏡932、部分反射鏡932により反射された光をインテグレータ933に入射させるコレクタレンズ931、コレクタレンズ931により集められた光の積算照度を検出することによってレチクルRに照射された照明光の積算照度を検出するインテグレータ(積算照度検出器)933などから構成される。投影光学系950は、レチクルRを透過した光を所定倍率で縮小し、レチクルRに描画されたパターンを基板W上に投影する投影レンズ951を有して構成される。
このような水銀ランプ911を発光体とする従来の露光装置にあっては、水銀ランプの寿命が数ヶ月程度と短命であるという問題や、水銀ランプが発生する熱に起因した問題(例えば、耐熱性が高い高額な楕円ミラーを用いる必要があるという問題や、大型の冷却ファンや廃熱ダクトを備えた大がかりな冷却装置が必要であるという問題等)があった。このような問題を解決する手段として、水銀ランプ911に換えて複数の発光ダイオード(LED)を用いた露光装置用光源が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。
しかしながら、上記特許文献に記載されたような露光装置用光源は、個々のLEDから出射した光を所定の収束点に集めたものである。そのため、レチクルに照射する照明光の強度分布を均一化するためには、従来と同様の(あるいはより拡散性が高い)フライアイレンズやインプットレンズ等を用いる必要がある。
本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、露光装置の構成をより簡明化し得るような露光装置用光源を提供することを目的とする。また、簡明な構成の露光装置を提供することを目的とする。更には照明開口数制御(像の解像・コントラスト)を目的とする。
上記課題を解決して目的を達成するため、本発明を例示する第1の態様は光源である。この光源は、発光素子と、前記発光素子に対応して設けられたホモジナイザと、を備え、前記発光素子から出射した光が、前記ホモジナイザにより均一な強度分布の変換光に変換されて出力されるように構成される。
なお、この光源は、前記発光素子を複数有する発光素子アレイ部を備えることができる。また、前記発光素子アレイ部は、複数の前記発光素子が基板上に一体的に形成されるように構成することができる。
また、この光源は、複数の前記発光素子に各々対応して設けられた複数の前記ホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部を備えることができる。また、前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記ホモジナイザが一体的に形成されるように構成することができる。
また、この光源は、前記発光素子を複数有する発光素子アレイ部と、複数の前記発光素子に各々対応して設けられた複数の前記ホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部と、を備え、前記発光素子アレイ部及び前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記発光素子及び複数の前記ホモジナイザが基板上に一体的に形成されるように構成することができる。
前記ホモジナイザは、透過型のビームホモジナイザとすることができ、あるいは、回折型のビームホモジナイザとしても良い。
また、複数の前記発光素子から出射した光の強度を個々に検出可能に構成された光源モニタと、複数の前記発光素子の発光を個々に制御可能に構成された発光制御部とを備え、前記発光制御部が、前記光源モニタにより検出された光の強度に基づいて、前記発光素子の発光状態を制御するように構成することができる。
この場合において、前記光源モニタは、前記ホモジナイザアレイ部から出力された複数の変換光の強度を個々に検出可能に構成することができる。そして、前記発光制御部は、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて、各前記発光素子の発光強度を制御するように構成することができ、あるいは、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて、各前記発光素子の発光時間を制御するように構成することができる。
なお、上記光源は、露光装置用光源として用いられるように構成することができる。
本発明を例示する第2の態様は露光装置である。この露光装置は、上述した光源と、所定のパターンが形成されたレチクルを支持するレチクル支持部と、前記光源から出力された光を前記レチクル支持部に支持された前記レチクルに収束させるコンデンサレンズと、露光対象物を支持する露光対象物支持部と、前記レチクルを透過した光を前記露光対象物支持部に支持された前記露光対象物に照射する投影レンズと、予め設定された露光条件に基づいて前記光源の作動を制御する露光制御部とを備えて構成される。
なお、前記レチクルに照射される光の積算照度を検出するインテグレータを備え、前記露光制御部は、前記インテグレータにより検出された前記積算照度に基づいて前記光源の発光を制御するように構成しても良い。
第1の態様の光源は、発光素子と、発光素子に対応して設けられたホモジナイザと、を備え、発光素子から出射した光がホモジナイザにより均一な強度分布の変換光に変換されて出力される。すなわち、本光源から出力される光は、発光素子から出射した光(単位出力光という)が当該強度分布のまま出力されるのではなく、強度分布が均一な変換光に変換されて出力される。そのため、露光装置側では、光源から出力された光をコンデンサレンズによってレチクル上に収束させれば良く、単位出力光が不均一な強度分布を有することにより必要とされるフライアイレンズやインプットレンズ等を削除することができる。また、発光素子及びホモジナイザをアレイ状に複数配置することにより、平均化効果で個々の誤差の影響を軽減できる。従って、本態様の光源によれば、露光装置を小型化、簡明化することができる。
また、第2の態様の露光装置は、第1の態様の光源を用いて構成されるため、小型且つ簡明な構成の露光装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。本発明を適用した露光装置ESの光学系の概要構成図を図1に示す。露光装置ESは、露光装置用光源10と、露光装置用光源10から出力された光をレチクルRに導く照明光学系20と、露光装置用光源10から出力されレチクルRに照射される光を検出する光検出部30と、レチクルRを透過した光を基板Wに投影する投影光学系50と、レチクルRを支持するレチクル支持部60と、露光対象物であるウェハ等の基板Wを支持する露光対象物支持部70と、予め設定された露光条件に基づいて露光装置全体の作動を制御する露光制御部80とを備えて構成される。
露光装置用光源10は、複数の発光素子11,11,11…が設けられた発光素子アレイ部12、これらの複数の発光素子に各々対応して設けられた複数のホモジナイザ13,13,13…を有するホモジナイザアレイ部14、発光素子11を冷却するための冷却構造18、発光素子11,11,11…の発光を個々に制御可能に構成された発光制御部81などを備えて構成される。
発光素子11は、例えば、波長が水銀ランプのh線と同じ405nmの紫外光を発生するLED(発光ダイオード)、あるいは同様波長の紫外レーザ光を発生する半導体レーザ(LD)などのデバイスを好適に用いることができる。発光素子アレイ部12は、複数の発光素子11,11,11…を基板上に一体的に形成して構成することができる。このような発光素子アレイ部12は、図1におけるII〜矢視の矢視図を図2に示すように、例えば、セラミック基板等の基板15上に、発光素子11をm行×n列(m及びnはともに2以上の整数、図示する構成例においてm=n=10)マトリクス状に形成することによって製作される。なお、発光素子11の配設パターンは、同心円状や千鳥格子状、六方晶系状など適宜に設定することができる。
ホモジナイザ13は、発光素子11から出射した光(単位出力光)を、均一な強度分布の変換光に変換して出力する光学素子である。よく知られるように、LEDや半導体レーザ等の発光素子から出力される光は、光軸に直交する面内の光強度(ビームの断面強度)がガウス分布になっている。ホモジナイザ13は、このような断面強度が均一でない単位出力光を、断面強度が均一なトップハット状の強度分布を有する変換光に変換して出力する。
発光素子11から出射したガウス分布の単位出力光が、ホモジナイザ13によりトップハット状の強度分布の変換光に変換される様子をシミュレーションしたデータを図3に示す。また、図4に発光素子11から出射される単位出力光の強度分布(ガウス分布)、図5にホモジナイザ13によりトップハット状に変換された変換光の強度分布を示す。図3に例示するホモジナイザ13は、非球面レンズを用いた透過型のビームホモジナイザであり、ビーム中央部の高密度の光束及びビーム外周部の低密度の光束が等密度化される様子を示す。また、図4及び図5における横軸はビームの半径方向の距離、縦軸は最大値を1として規格化した光強度である。
ホモジナイザアレイ部14は、発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…に各々対応するホモジナイザ13,13,13…を有して構成され、各ホモジナイザ13により均一な強度分布に変換された複数の変換光がホモジナイザアレイ部14から出力される。ホモジナイザアレイ部14は、複数のホモジナイザ13,13,13…を一体的に形成して構成することができる。このようなホモジナイザアレイ部14は、例えば、所要の透過特性を有する樹脂材料を用い、注型や射出成型等の公知の手段を利用して、ホモジナイザ13をm行×n列のマトリクス状に形成することによって作製できる。ガラス材料を用い、ホットプレス等の成型手段により作製しても良い。ホモジナイザ13の配設パターンについても、発光素子11の配列パターンに合わせて、同心円状や千鳥格子状、六方晶系状等にすることができる。
なお、発光素子アレイ部12及びホモジナイザアレイ部14は、複数の発光素子11,11,11…及び対応するホモジナイザ13,13,13…を、基板15上に一体的に形成して構成しても良い。例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子におけるオンチップレンズやLEDモールド基板等のように、各発光素子(LED回路等)11に対応したホモジナイザ13を、基板15上に一体的に形成して構成しても良い。
冷却構造18は、発光素子11の発光に伴って発生する熱を除去し、発光素子11を冷却するための構造であり、発光素子アレイ部の基板15の背面側(非発光側)に設けられる。図1には、発光素子アレイ部の基板15が取り付けられるヒートシンク18aと、ヒートシンク18aに空気を送風して冷却するファン18bとからなる空冷式の冷却構造を例示する。冷却構造18は、不活性液体やクーラントなどの液体を媒体とする液冷式の形態や、ヒートパイプを媒体とした形態、あるいはこれらを複合的に用いた形態など、適宜な形態とすることができる。
照明光学系20は、露光装置用光源10から出力された光(m×n本の変換光)を集めるコレクタレンズ25、露光装置用光源10から出力された光の一部(例えば1〜3%程度)を光検出部30側に透過し、他をコンデンサレンズ27側に反射するミラー26、ミラー26により反射された光をレチクルRに収束させるコンデンサレンズ27などから構成される。なお、本実施形態では、ミラー26として高反射率鏡を用い、主光路を90度折り曲げた構成を例示するが、ミラー26として反射率が1〜3%程度の部分反射鏡を用い、主光路を直線状に構成しても良い。
光検出部30は、ミラー26を透過した光(モニタ光という)を集めるコレクタレンズ31、モニタ光を所定比率で分割するビームスプリッタ32、モニタ光の積算照度を検出するインテグレータ(積算照度検出器)33、及びモニタ光の強度分布を検出する光源モニタ35などを備えて構成される。
インテグレータ33は、m×n本の変換光の集合体であるモニタ光の積算照度を検出することにより、レチクルRに照射された照明光の積算照度を検出する。インテグレータ33はレチクルR(照明領域)と共役(物像関係)位置に配置される。インテグレータ33は、例えば、モニタ光の波長帯域の光に対して検出感度を有するフォトダイオード等を用いて構成することができる。インテグレータ33により検出された照明光の積算照度は発光制御部81に出力される。
光源モニタ35は、m×n本の変換光の強度を個々に検出可能に構成され、モニタ光の強度分布を検出することにより、m×n本の変換光の強度分布を検出可能になっている。光源モニタ35は発光素子アレイ部12と共役(物像関係)位置に配置される。光源モニタ35は、モニタ光の波長帯域の光に対して検出感度を有し、各変換光を充分に解像可能な画素ピッチ及び画素数を有するCCDやCMOS等の固体撮像素子を用いて構成することができる。光源モニタ35により検出されたモニタ光の強度分布も発光制御部81に出力される。
投影光学系50は、レチクルRを透過した光を露光対象物Wに照射する投影レンズ51を備えて構成される。レチクルRに描画された回路パターンの像は、投影レンズ51により所定の縮小倍率で露光対象物Wに投影され、露光対象物Wに回路パターンが形成される。
レチクル支持部60には、レチクルRを水平面内でX−Y方向に移動させるレチクルステージ(不図示)、露光対象物支持部70には露光対象物Wを水平面内でX−Y−Z方向に移動させる露光テーブル(不図示)が設けられている。
露光制御部80は、予め設定された露光条件に基づいて、露光装置用光源10、レチクル支持部60のレチクルステージ、露光対象物支持部70の露光テーブルなど、露光装置ESを構成する各部の作動を統括的に制御する。具体的には、露光制御部80は、露光装置用光源10の作動を直接的に制御する発光制御部81を介して露光装置用光源10の作動を制御する。これらの制御部は、制御用コンピュータ及び各部の制御基板等により構成される。以降では、露光装置用光源10の作用及び発光制御部81を主体とした露光装置用光源10の制御形態について説明する。
図6に、発光素子アレイ部12から出射した光が、ホモジナイザアレイ部14及びコンデンサレンズ27を透過し、レチクルRに照射されるまでの光路図を示す。発光素子アレイ部12とレチクルR(照明領域)はコンデンサレンズ27の物側・像側焦点位置に配置される。また、図中に付記したVIIa,VIIb,VIIcの各位置における光の強度分布、すなわち、(a)ホモジナイザアレイ部14に入射する光の強度分布、(b)コンデンサレンズ27に入射する光の強度分布、(c)レチクルRに入射する光の強度分布を、3行×3列分について、図7(a),(b),(c)に模式的に示す。
発光素子アレイ部12の各発光素子11から出射する単位出力光は、ビームの断面強度がガウス分布になっている。そのため、ホモジナイザアレイ部14に入射する光は、図7(a)に示すように、各発光素子11から出射したm×n本のガウス分布の単位出力光の集合体になる。各単位出力光は各々対応するホモジナイザ13に入射し、断面強度が均一なトップハット状の強度分布を有する変換光に変換される(既述した図3〜5及び関連説明を参照)。そのため、露光装置用光源10から出力され、コンデンサレンズ27に入射する光は、図7(b)に示すように、各ホモジナイザ13により強度分布が均一化されたm×n本の変換光の集合体になる。光検出部30に入射するモニタ光についても同様である。
コンデンサレンズ27に入射したm×n本の変換光は、このレンズによりレチクルRに収束される。すなわち各々強度分布が均一化されたm×n本の変換光がレチクル上において一体に合成される。そのため、レチクルRに入射する光すなわち照明光は、図7(c)に示すように、m×n本のトップハット状の変換光が一体に重ね合わされた光となる。従って、仮にm×n本の変換光について個々の変換光の強度が異なるような場合、例えば発光素子アレイ部12を構成する発光素子11,11,11…について発光強度にばらつきがある場合や、一部の発光素子が損傷して点灯しなかった場合などであっても、これらが重ね合わされた照明光の強度分布は均一に保持される。また発光素子アレイ部12の実発光素子数の変化により明るさと共に照明開口数も変化・制御可能で、像の解像力やコントラストも同様である。レチクルRを透過した光が投影レンズ51により露光対象物Wに投影される過程は、水銀ランプ等を発光体とする従来の露光装置と同様である。
露光装置ESにおいては、露光制御部80が光検出部30のインテグレータ33により検出された積算照度に基づいて、露光装置用光源10の発光を制御する。インテグレータ33に入射する光は、レチクルRに入射する光と同様に、ホモジナイザアレイ部14の各ホモジナイザ13により強度分布が均一化され、コレクタレンズ31により集められた光である。すなわち、インテグレータ33はモニタ光全体での積算照度(単位時間当たりの照度×照射時間)を検出し、レチクルRに照射された照明光の積算照度を検出する。そのため、インテグレータ33はフォトダイオード等の単一の受光素子を用いることができる。なお、インテグレータ33として複数画素からなる受光センサを用いることにより一様照度も検出制御することができる。
露光制御部80は、発光制御部81に発光開始の指令信号を出力して発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…を発光させ、インテグレータ33により検出される積算照度が予め露光条件として設定された露光量になったときに、発光停止の指令信号を出力して発光素子11,11,11…の発光を停止させる。なお、露光制御部80が発光開始の指令信号と露光量の指令信号を発光制御部81に出力し、インテグレータ33により検出される積算照度が指令された露光量になったときに、発光制御部81が発光素子11,11,11…の発光を停止させるように構成しても良い。
すなわち、露光装置ESにおいては、露光装置用光源10の発光を制御すること、具体的には発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…をオン/オフ制御することによって、レチクルRへの照明光の照射がオン/オフされる。このような構成によって、従来の露光装置に設けられていたシャッタ(図8を参照)を削除することができる。また、露光装置用光源10から強度分布が均一な変換光が出力されるため、従来の露光装置に設けられていたフライアイレンズを削除することができる。そのため、このような構成の露光装置ESによれば、装置構成を大幅に簡明化、小型化することができる。
さらに、水銀ランプを発光体とする従来の露光装置においては、水銀ランプの寿命が数ヶ月程度と短く、かつ水銀ランプは露光装置の稼働/非稼働を問わず常時点灯状態になるように設定されているため、無効な消費電力が多大であるという問題があったが、本構成によれば、発光素子の寿命が数年以上と長く、かつ露光時のみ発光素子が点灯する構成のため、これらの問題を解決してランニングコストを大幅に低減することができる。
次に、発光制御部81による露光装置用光源10の制御形態について説明する。露光装置ESにおいては、発光制御部81が、光源モニタ35により検出されたモニタ光の強度分布に基づいて、発光素子アレイ部12の各発光素子11の発光状態を制御する。上述したように、光源モニタ35は発光素子アレイ部12と共役位置に配置されており、光源モニタ35には発光素子アレイ部12を構成する各発光素子11の像が結像する。
発光制御部81は、光源モニタ35により検出されたm×n本の変換光の相対強度、すなわち発光素子アレイ部12を構成する各発光素子11の相対強度(及びインテグレータ33により検出される積算照度)に基づいて、発光素子アレイ部12の各発光素子11の発光状態を制御する。例えば、発光素子アレイ部12を構成する10行×10列の発光素子11を、全て発光強度が1(規格値)となる駆動電力で点灯させた場合において、2行5列の発光素子11から出射した変換光(より正確には2行5列の発光素子11から出射し対応するホモジナイザ13により変換されて出射する変換光。以下同様)の強度のみが0.8、あるいは1.2等であった場合を想定する。
このとき、発光制御部81は、2行5列の発光素子11から出射した変換光の積算照度が、他の発光素子11から出射した変換光の積算照度と同じになる(例えば、±5%程度の所定の許容幅内に収まる)ように、当該発光素子(または他の発光素子)11の発光状態を制御する。発光状態を制御する手段として、発光素子11の発光強度を調整する制御形態と、発光素子11の発光時間を調整する制御形態が例示される。
発光素子11の発光強度を調整する制御形態では、2行5列の発光素子から出射した変換光の強度が、他の発光素子から出射した変換光の強度と同じになるように、2行5列の発光素子(または他の発光素子)の駆動電流を制御する。発光素子11の発光時間を調整する制御形態では、2行5列の発光素子から出射した変換光の積算照度が、他の発光素子から出射した変換光の積算照度と同じになるように、2行5列の発光素子(または他の発光素子)の発光時間を制御する。
このような発光制御部81を備えた露光装置用光源10によれば、複数の変換光を重複することによる平均化の効果に加えて、照明光を形成する複数の変換光相互の積算照度を均一化することができ、照明光の均質度をより高めることができる。特に、発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…を円形や多角形等の任意形状、円環状や任意外形の枠状、ライン状や十字状などの発光パターンで発光させるような場合に、露光対象物Wに投影される像のコントラストや解像度を向上させることができる。
また、露光装置用光源10においては、光源モニタ35は、発光素子アレイ部12の個々の発光素子11の相対的な発光強度を検出する構成であり、検出された発光強度は、強度分布が均一化された照明光の照度に対する各発光素子の寄与度を表す。このため、発光モニタ35により検出された変換光の強度に応じて対応する発光素子を制御することにより、照度制御をより的確に行うことができる。なお、光源モニタ35の光路にレンズを挿入して共役関係を変更し、各々強度分布が均一化されたm×n本の変換光が光源モニタ35に入射するように構成してもよい。このような構成によれば、各発光素子11から出射した光のピーク強度が圧縮されて均一化されるため、光源モニタ35のダイナミックレンジを実質的に拡大することができる。
発光制御部81は、光源モニタ35により検出されたm×n本の変換光の強度分布に基づいて、ワーニングやアラーム等の警報を出力する。例えば、上記構成例において、2行5列の発光素子の駆動電流を予め設定された所定範囲で調整しても、他の発光素子と同じ発光強度にならないとき、あるいは、2行5列の発光素子の発光時間を予め設定された所定範囲で調整しても、他の発光素子と同じ積算照度にならないときに、2行5列の発光素子に異常がある旨のワーニングを出力する。また、例えば、光源モニタ35により検出されたm×n本の変換光の強度分布から、発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…が、予め設定された所定割合(例えば15%程度)以上発光していない、または発光強度が低いと判断されたときに、発光素子アレイ部12に異常がある旨のアラームを出力する。
これらのワーニングやアラーム等は、発光制御部81から露光制御部80に出力され、露光制御部80は、露光装置ESの操作パネル85に警報内容を表示し、I/Oポート86を介して外部に警報信号を出力するとともに、必要に応じて露光装置ESの作動を一次停止させるインターロックを実行する。露光装置ESのオペレータは、警報内容に応じた対応を取ることができ、例えば、ワーニングが発生した段階で発光素子アレイ部12あるいは露光装置用光源10を準備し、アラームが発生する以前の適当な時期に保守・交換作業等を的確に実施することができる。
以上説明したように、露光装置ESにおいては、露光装置用光源10は、複数の発光素子11,11,11…が設けられた発光素子アレイ部12と、発光素子アレイ部の各発光素子11に対応した複数のホモジナイザ13,13,13…を有するホモジナイザアレイ部14とを備え、各発光素子11から出射した光が各ホモジナイザ13により均一な強度分布の変換光に変換されて出力される。そのため、露光装置用光源自体を小型化できるとともに、露光装置側にはフライアイレンズ等のビーム整形手段を設ける必要がなく、露光装置を小型化、簡明化することができる。
なお、実施形態では、ホモジナイザ13として、非球面レンズを用いた透過型のビームホモジナイザを例示したが、DOEレンズを用いた回折型のビームホモジナイザとしても良い。回折型のビームホモジナイザとすれば色消し作用を持たせることができ、発光素子11の波長幅が比較的広い場合や、発光波長が異なる発光素子(例えば、h線の発光素子とi線の発光素子、あるいは、R,G,Bの3色の発光素子等)を基板上に設けた発光素子アレイとした場合等であっても、各波長域の光を効率的にレチクルRに収束させることができる。
また、発光素子アレイ部12の発光素子11,11,11…は、基本的には、発光波長が同一の場合を主体として説明したが、上記のように発光波長が異なる発光素子を所定の配列パターンで配設し、露光条件に基づいて、発光制御部81が選択的あるいは複合的に発光素子の発光を制御するように構成しても良い。
本発明は、フォトリソグラフィ技術を利用してレチクル(フォトマスクとも称される)に形成されたパターンを基板に投影する露光装置に関する。
本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、簡明な構成の露光装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決して目的を達成するため、本発明を例示する露光装置は、複数の発光素子が設けられた発光素子アレイ部と、前記複数の発光素子に各々対応して設けられ、前記複数の発光素子の各々から出射した光を均一な強度分布の変換光に変換して出力する複数のホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部と、前記複数の発光素子から出射した光の強度を個々に検出可能に構成された光源モニタと、前記複数の発光素子の発光を個々に制御可能に構成された発光制御部と、を有する露光装置用光源と、所定のパターンが形成されたレチクルを支持するレチクル支持部と、前記露光装置用光源から出力された複数の光を前記レチクル支持部に支持された前記レチクルに収束させるコンデンサレンズと、露光対象物を支持する露光対象物支持部と、前記レチクルを透過した光を前記露光対象物支持部に支持された前記露光対象物に照射する投影レンズと、前記レチクルに照射される光の積算照度を検出するインテグレータと、予め設定された露光条件に基づいて前記露光装置用光源の作動を制御するとともに、前記インテグレータにより検出された前記積算照度に基づいて前記露光装置用光源の発光を制御する露光制御部と、を備える。
また、前記発光素子アレイ部は、複数の前記発光素子が基板上に一体的に形成されるように構成することができる。
また、前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記ホモジナイザが一体的に形成されるように構成することができる。
また、前記発光素子アレイ部及び前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記発光素子及び複数の前記ホモジナイザが基板上に一体的に形成されるように構成することができる。
この場合において、前記光源モニタは、前記ホモジナイザから出力された複数の前記変換光の強度を検出可能に構成することができる。そして、前記発光制御部は、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて前記発光素子の発光強度を制御するように構成することができ、あるいは、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて前記発光素子の発光時間を制御するように構成することができる。
本発明によれば、小型且つ簡明な構成の露光装置を提供することができる。
上記課題を解決して目的を達成するため、本発明を例示する露光装置は、複数の発光素子が設けられた発光素子アレイ部と、前記複数の発光素子に各々対応して設けられ、前記複数の発光素子の各々から出射した光を均一な強度分布の変換光に変換して出力する複数のホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部と、前記複数の発光素子の発光を個々に制御可能に構成された発光制御部と、を有する露光装置用光源と、所定のパターンが形成されたレチクルを支持するレチクル支持部と、前記露光装置用光源から出力された複数の光を前記レチクル支持部に支持された前記レチクルに収束させるコンデンサレンズと、前記複数の発光素子から出射した光の強度を個々に検出可能に構成された光源モニタと、前記レチクルに照射される光の積算照度を検出するインテグレータと、を備えた光検出部と、前記露光装置用光源から出射された光の一部を前記光検出部に向けて透過させ、残りの光を前記コンデンサレンズに向けて反射させるミラーと、露光対象物を支持する露光対象物支持部と、前記レチクルを透過した光を前記露光対象物支持部に支持された前記露光対象物に照射する投影レンズと、装置全体の作動を制御する露光制御部と、を有し、前記発光制御部は、前記光検出部の前記光源モニタにより検出された前記複数の発光素子の光の強度及び前記光検出部の前記インテグレータにより検出された積算照度を用いて、前記発光素子アレイ部の前記複数の発光素子の各々が発光したときの積算照度が同一となるように、前記複数の発光素子の各発光素子から射出される光の発光強度又は発光時間を制御し、前記発光制御部は、前記複数の発光素子の発光制御を行っても、前記複数の発光素子の各発光素子から射出される光の積算照度、及び前記複数の発光素子の各発光素子から射出される光の強度のいずれかが同一とならない場合にワーニングを出力するとともに、前記複数の発光素子のうち所定の割合の発光素子が発光していない場合又は発光強度が低い場合にアラームを出力し、前記露光制御部は、前記発光制御部が出力した前記ワーニング又はアラームに基づく制御を実行する。
Claims (15)
- 発光素子と、
前記発光素子に対応して設けられたホモジナイザと、を備え、
前記発光素子から出射した光が、前記ホモジナイザにより均一な強度分布の変換光に変換されて出力される
ように構成したことを特徴とする光源。 - 請求項1に記載の光源において、
前記発光素子を複数有する発光素子アレイ部を備えたことを特徴とする光源。 - 請求項2に記載の光源において、
前記発光素子アレイ部は、複数の前記発光素子が基板上に一体的に形成されることを特徴とする光源。 - 請求項2又は請求項3に記載の光源において、
複数の前記発光素子に各々対応して設けられた複数の前記ホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部を備えたことを特徴とする光源。 - 請求項4に記載の光源において、
前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記ホモジナイザが一体的に形成されることを特徴とする光源。 - 請求項1に記載の光源において、
前記発光素子を複数有する発光素子アレイ部と、
複数の前記発光素子に各々対応して設けられた複数の前記ホモジナイザを有するホモジナイザアレイ部と、を備え、
前記発光素子アレイ部及び前記ホモジナイザアレイ部は、複数の前記発光素子及び複数の前記ホモジナイザが基板上に一体的に形成されることを特徴とする光源。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光源において、
前記ホモジナイザは、透過型のビームホモジナイザであることを特徴とする光源。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光源において、
前記ホモジナイザは、回折型のビームホモジナイザであることを特徴とする光源。 - 請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の光源において、
複数の前記発光素子から出射した光の強度を個々に検出可能に構成された光源モニタと、
複数の前記発光素子の発光を個々に制御可能に構成された発光制御部と、を備え、
前記発光制御部が、前記光源モニタにより検出された光の強度に基づいて、前記発光素子の発光状態を制御するように構成したことを特徴とする光源。 - 請求項9に記載の光源において、
前記光源モニタは、
前記ホモジナイザアレイ部から出力された複数の前記変換光の強度を個々に検出可能に構成されることを特徴とする光源。 - 請求項10に記載の光源において、
前記発光制御部は、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて、各前記発光素子の発光強度を制御することを特徴とする光源。 - 請求項10又は請求項11に記載の光源において、
前記発光制御部は、前記光源モニタにより検出された前記変換光の強度に基づいて、各前記発光素子の発光時間を制御することを特徴とする光源。 - 請求項1から請求項12に記載の光源において、
前記光源は、露光装置用光源として用いられることを特徴とする光源。 - 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の光源と、
所定のパターンが形成されたレチクルを支持するレチクル支持部と、
前記光源から出力された光を前記レチクル支持部に支持された前記レチクルに収束させるコンデンサレンズと、
露光対象物を支持する露光対象物支持部と、
前記レチクルを透過した光を前記露光対象物支持部に支持された前記露光対象物に照射する投影レンズと、
予め設定された露光条件に基づいて前記光源の作動を制御する露光制御部と、を備えた露光装置。 - 請求項14に記載の露光装置において、
前記レチクルに照射される光の積算照度を検出するインテグレータを備え、
前記露光制御部は、前記インテグレータにより検出された前記積算照度に基づいて前記光源の発光を制御することを特徴とする露光装置。
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