CN106687866A

CN106687866A - 曝光装置用反射镜单元及曝光装置

Info

Publication number: CN106687866A
Application number: CN201580020327.8A
Authority: CN
Inventors: 林慎郎; 林慎一郎
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: JP6484853B2; JP2015212811A; KR20160144385A; CN106687866B; WO2015159989A1

Abstract

曝光装置用反射镜单元包括：对来自光源(61)的曝光的光进行反射的平面镜(68)；分别安装在平面镜(68)的背面并支承平面镜(68)的多个支承部件(73)；以及分别驱动多个支承部件(73)的多个驱动器(74)。在曝光装置用反射镜单元中，还设置有保持板(82)，该保持板(82)安装于多个支承部件(73)，对在该多个支承部件(73)的中间位置安装在平面镜(68)的背面的中间衬垫(72a)进行保持。由此，即使在为了能够使反射镜弯曲而采用了较薄的反射镜的情况下，也能够抑制反射镜的自重挠曲的影响，能够确保光源的性能。

Description

曝光装置用反射镜单元及曝光装置

技术领域

本发明涉及曝光装置用反射镜单元及曝光装置，更详细而言，涉及用于半导体用、平板显示器用的曝光装置；以及能够控制反射镜的挠曲的曝光装置用反射镜单元及曝光装置。

背景技术

以往，发明了如下方案：在工件扭曲的情况下，为了能够根据工件的被曝光区域将掩模的图案精度良好地曝光转印，利用多个支承部件来支承平面镜的背面，并利用驱动装置来驱动支承部件，从而使平面镜弯曲(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011－028122号公报

发明内容

本发明欲解决的技术问题

不过，在使平面镜弯曲时，为了增大弯曲量，需要减薄平面镜。但是，当减薄平面镜时，自重挠曲的影响变大，难以确保光源的性能。另外，在专利文献1中，能够通过增加支承部件的数量来进行对应，但是，存在成本升高并且重量增加这种问题。

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种曝光装置用反射镜单元，即使在为了能够使反射镜能够弯曲而采用了较薄的反射镜的情况下，也能够抑制反射镜的自重挠曲的影响而确保光源的性能。

用于解决问题的技术方案

本发明的上述目的由下述的构成来达成。

(1)一种曝光装置用反射镜单元，包括：

反射镜，其反射来自光源的曝光的光；

多个支承部件，其分别安装在该反射镜的背面，支承所述反射镜；以及

多个驱动装置，其分别驱动所述多个支承部件，

所述曝光装置用反射镜单元通过利用所述各驱动装置驱动所述各支承部件，从而使所述反射镜的反射面变形，其特征在于，

所述曝光装置用反射镜单元设置有保持部件，所述保持部件安装于至少两个所述支承部件，对在该至少两个支承部件的中间位置安装在所述反射镜的背面的中间衬垫进行保持。

(2)如(1)所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，

所述保持部件是安装于所述多个支承部件的单一的保持板，

所述保持板与被该保持板保持的所述中间衬垫的距离构成为能够调整。

(3)技术方案2所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，

所述保持板在将所述支承部件和所述中间衬垫连接的连接部分以外的部分具有减薄部。

(4)如(2)或(3)所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，

所述多个支承部件构成为分别包括球面接头(ball joint)，

所述保持板在比球面接头(ball joint)靠所述反射镜侧安装于所述多个支承部件。

(5)一种曝光装置，其特征在于，包括：

支承工件的工件支承部；支承掩模的掩模支承部；以及照明光学系统，所述照明光学系统包括对来自光源的曝光的光进行反射的(1)～(4)的任一项所述的反射镜单元，将所述来自光源的曝光的光隔着所述掩模照射到所述工件而将所述掩模的图案转印到所述工件。

发明效果

根据本发明的曝光装置用反射镜单元，设置有保持部件，该保持部件安装于至少两个支承部件，对在该至少两个支承部件的中间位置安装在反射镜的背面的中间衬垫进行保持，因此，即使在为了能够使反射镜弯曲而采用了较薄的反射镜的情况下，能够抑制反射镜的自重挠曲的影响，能够确保光源的性能。

附图说明

图1是本发明的曝光装置的主视图。

图2是示出曝光装置的照明光学系统及曲率校正量检测系统的图。

图3(a)是示出照明光学系统的曝光装置用反射镜单元的俯视图，(b)是沿着(a)的III－III线的剖视图，(c)是沿着(a)的III′－III′线的剖视图。

图4是示出图3的曝光装置用反射镜单元的主要部分放大图。

图5(a)是示出照明光学系统的曝光装置用反射镜单元的变形例的俯视图，(b)是沿着(a)的V－V线的剖视图，(c)是沿着(a)的V′－V′线的剖视图。

图6是示出照明光学系统的曝光装置用反射镜单元的其他变形例的剖视图。

图7(a)、(b)是示出照明光学系统的曝光装置用反射镜单元的又一其他变形例的剖视图。

附图标记说明

1 掩模台(掩模支承部)

2 工作台(工件支承部)

3 照明光学系统

61 高压水银灯(光源)

68 平面镜(反射镜)

72 衬垫

72a 中间衬垫

73 支承部件

74 驱动器(驱动装置)

76 球面接头(ball joint)

82 保持板

82b 减薄部

85 高度调整机构

M 掩模

PE 接近曝光装置

W 工件

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的曝光装置的一个实施方式。图1是示出本发明的曝光装置的图。

如图1所示，接近曝光装置PE使用比作为被曝光件的工件W小的掩模M，用掩模台1保持掩模M，并且，用工作台(工件支承部)2保持工件W，使掩模M与工件W接近并以预定的曝光间隙对置配置，在该状态下，从照明光学系统3朝向掩模M照射图案曝光用的光，从而将掩模M的图案曝光转印到工件W上。另外，使工作台2相对于掩模M在X轴方向和Y轴方向这两个轴向步进移动，在每步进行曝光转印。

为了使工作台2在X轴方向步进移动，在装置底座4上，设置有使X轴输送台5a在X轴方向步进移动的X轴台输送机构5。在X轴台输送机构5的X轴输送台5a上，为了使工作台2在Y轴方向步进移动，设置有使Y轴输送台6a在Y轴方向步进移动的Y轴台输送机构6。在Y轴台输送机构6的Y轴输送台6a上，设置有工作台2。在工作台2的上表面，工件W在被工件卡盘等真空吸引的状态下被保持。另外，在工作台2的侧部，配置有用于测量掩模M的下表面高度的基板侧变位传感器15。因此，基板侧变位传感器15能够与工作台2一起在X、Y轴方向移动。

在装置底座4上，在X轴方向配置有多条(在图所示的实施方式在为4条)X轴直线导轨的导轨51，在各个导轨51上，架设有被固定在X轴输送台5a的下表面的滑块52。由此，X轴输送台5a由X轴台输送机构5的第1直线马达20驱动，能够沿着导轨51在X轴方向往复移动。另外，在X轴输送台5a上，在Y轴方向配置有多个Y轴直线导轨的导轨53，在各个导轨53上架设有被固定在Y轴输送台6a的下表面的滑块54。由此，Y轴输送台6a由Y轴台输送机构6的第2直线马达21驱动，能够沿着导轨53在Y轴方向往复移动。

在Y轴台输送机构6与工作台2之间，为了使工作台2在上下方向移动，设置有：上下粗动装置7，其比较而言定位分辨率较低但移动行程及移动速度较大；以及上下微动装置8，其与上下粗动装置7相比能够进行高分辨率的定位，使工作台2在上下微动以将掩模M与工件W的对置面间的间隙微调整为预定量。

上下粗动装置7利用设置于下述的微动台6b的适当的驱动机构来使工作台2相对于微动台6b上下移动。在工作台2的底面的4个部位固定的台粗动轴14与固定于微动台6b的直动轴承14a卡合，被相对于微动台6b在上下方向引导。此外，上下粗动装置7优选即使分辨率较低，重复定位精度也较高。

上下微动装置8包括：固定台9，其被固定于Y轴输送台6a；以及直线导轨的引导轨道10，其以其内端侧向斜下方倾斜的状态安装于固定台9，在经由架设于该引导轨道10的滑块11沿着引导轨道10往复移动的滑动体12上，连结有滚珠丝杠的螺母(未图示)，并且，滑动体12的上端面相对于固定于微动台6b的凸缘12a在水平方向滑动自如地接触。

而且，当利用安装于固定台9的马达17将滚珠丝杠的螺纹轴旋转驱动时，螺母、滑块11及滑动体12成为一体地沿着引导轨道10在倾斜方向移动，由此，凸缘12a上下微动。

此外，上下微动装置8也可以不利用马达17和滚珠丝杠来驱动滑动体12，作为代替，利用直线马达来驱动滑动体12。

该上下微动装置8在Z轴输送台6a的Y轴方向的一端侧(图1的左端侧)设置有1台，在另一端侧设置有2台，合计设置有3台，分别独立地被驱动控制。由此，上下微动装置8基于由构成后述的掩模侧变位传感器27的间隙传感器在多个部位得到的掩模M与工件W的间隙量的计测结果，独立地微调整3处凸缘12a的高度来微调整工作台2的高度及倾斜。

此外，在能够利用上下微动装置8充分调整工作台2的高度的情况下，也可以省略上下粗动装置7。

另外，在Y轴输送台6a上设置有：条形镜19，其与检测工作台2的Y方向的位置的Y轴激光干涉仪18对置；以及条形镜(都未图示)，其与检测工作台2的X轴方向的位置的X轴激光干涉仪对置。与Y轴激光干涉仪18对置的条形镜19在Y轴输送台6a的一侧沿着X轴方向配置，与X轴激光干涉仪对置的条形镜在Y轴输送台6a的一端侧沿着Y轴方向配置。

Y轴激光干涉仪18及X轴激光干涉仪分别以始终与所对应的条形镜对置的方式配置并被装置底座4支承。此外，Y轴激光干涉仪18在X轴方向分离地设置有2台。利用2台Y轴激光干涉仪18，借助条形镜19检测Y轴输送台6a、乃至工作台2的Y轴方向的位置及偏转误差。另外，利用X轴激光干涉仪，借助对置的条形镜检测X轴输送台5a、乃至工作台2的X轴方向的位置。

掩模台1包括：掩模基框24，其由大致长方形状的框体构成；以及掩模框架25，其隔着间隙插入在该掩模基框24的中央部开口并被支承为能够在X、Y、θ方向(X、Y平面内)移动，掩模基框24由从装置底座4突设的支柱4a保持在工作台2的上方的恒定位置。

在掩模框架25的中央部开口的下表面，设置有框状的掩模保持架(掩模支承部)26。即，在掩模框架25的下表面，设置有与未图示的真空式吸附装置连接的多个掩模保持架吸附槽，掩模保持架26借助多个掩模保持架吸附槽被吸附保持于掩模框架25。

在掩模保持架26的下表面，开设有用于对掩模M的未描绘有掩模图案的周缘部进行吸附的多个掩模吸附槽(未图示)，掩模M经由掩模吸附槽由未图示的真空式吸附装置拆装自如到保持在掩模保持架26的下表面。

如图2所示，本实施方式的曝光装置PE的照明光学系统3包括：组合灯单元60，其分别包括作为紫外线照射用的光源的例如高压水银灯61、及将从该高压水银灯61照射的光聚光的反射体62；平面镜63，其用于改变光路EL的朝向；曝光控制用快门单元64，其对照射光路进行开闭控制；光学积分器65，其配置在曝光控制用快门单元64的下游侧，将由反射体62聚光后的光以在照射区域中尽可能达到均匀的照度分布的方式射出；平面镜66，其用于改变从光学积分器65射出的光路EL的朝向；准直镜67，其使来自高压水银灯61的光成为平行光而进行照射；以及平面镜68，其将该平行光向掩模M照射。此外，在光学积分器65与曝光面之间，也可以配置有DUV截止滤光器、偏光滤光器、带通滤光器。另外，光源的高压水银灯可以是单一的灯，或者，也可以由LED构成。

而且，当曝光时该曝光控制用快门单元64被进行开控制时，从组合灯单元60照射的光经由平面镜63、光学积分器65、平面镜66、准直镜67、平面镜68，作为图案曝光用的光而被照射到被掩模保持架26保持的掩模M、进而是工件W的表面，将掩模M的曝光图案曝光转印到工件W上。

此处，如图3所示，平面镜68由被形成为主视矩形状的玻璃材料构成。平面镜68由设置在平面镜68的背面侧的多个镜变形单元70支承于镜变形单元保持框71。

各镜变形单元70包括：衬垫72，其由粘接剂固定在平面镜68的背面；支承部件73，其一端被固定于衬垫72；以及驱动器74，其是驱动支承部件73的驱动装置。

在支承部件73上，在相对于保持框71而言更接近衬垫72的位置，设置有容许±0.5deg以上的弯曲的作为弯曲机构的球面接头(ball joint)76，在相对于保持框71为反对侧的另一端安装有驱动器74。

并且，在将曝光的光向掩模侧的对准标记(未图示)的位置反射的平面镜68的各位置的背面，安装有多个接触式传感器81。

由此，对于平面镜68，通过一边利用接触式传感器81探测平面镜68的变位量，一边利用各镜变形单元70的驱动器74驱动支承部件73，从而各支承部件73利用长度的不同来局部地校正平面镜68的曲率，能够校正平面镜68的偏角。

此时，由于在各镜变形单元70中设置有球面接头(ball joint)76，所以能够使得支承部侧的部分能够三维地转动，能够使各衬垫72沿着平面镜68的表面倾斜。因此，防止各衬垫72与平面镜68的粘接剥离，并且，抑制移动量不同的各衬垫72间的平面镜68的应力，即使在由平均破坏应力值较小的玻璃材料构成的情况下，在局部地校正平面镜68的曲率时，也不会破损平面镜68，能够以10mm数量级来弯曲平面镜68，能够大幅变更曲率。

另外，在平面镜68的背面中，在多个支承部件73的中间位置、具体而言是以在平面镜68的正交的2边的方向分别相邻并构成四边形的方式配置的每4个支承部件73的各中心位置，利用粘接剂固定有多个中间衬垫72a。另外，在多个支承部件73上，在比球面接头(ball joint)76靠平面镜68侧的位置，安装有保持多个中间衬垫72a的单一的保持板82。即，保持板82安装于至少两个支承部件73，保持配置在至少两个支承部件73的中间位置的中间衬垫72a。

在各中间衬垫72a上，在平面镜68的相反侧形成有外螺纹部83，通过将位于保持板82的两侧的2个螺母84从两侧连结到外螺纹部83，从而将保持板82固定，并且，构成对保持板82与中间衬垫72a的距离进行调整的高度调整机构85。

另外，保持板82的材质只要是能够追随平面镜68的变形的材料就是任意的，例如可以由铝材构成。或者，保持板82也可以由纵弹性系数与构成平面镜68的玻璃材料大致相等的材料构成。

另外，如图4所示，保持板82具有与各支承部件73嵌合的多个圆孔82c，另一方面，为了容易追随平面镜68的弯曲，具有相对于各外螺纹部83具有余隙的多个圆孔82d。另外，为了防止将镜变形单元70的驱动器74的推力浪费地消耗，保持板82的板厚被设定为平面镜68的板厚的大致一半。

即，本实施方式的平面镜68；具有多个衬垫72、多个支承部件73、多个驱动器74、及多个球面接头(ball joint)76的镜变形单元70；多个中间衬垫72a；多个高度调整机构85和保持板82构成本发明的曝光装置用反射镜单元。

因此，在考虑镜变形单元70所带来的挠曲性而使平面镜68为薄壁的情况下，支承部件73间的中间部分有可能因自重而挠曲，但是，通过利用保持板82保持该中间部分，从而抑制自重挠曲的影响，能够确保光源的性能。另外，通过利用外螺纹部83和2个螺母84构成高度调整机构85，从而能够进一步任意调整保持板82与中间衬垫72a的距离。

另外，如图3所示，保持板82具有以中间衬垫72a为中心向以构成四边形的方式配置在四角的4个支承部件73分别延伸的连接部分82a，并且，在将支承部件73和衬垫72a连接的连接部分以外的部分，具有减薄部82b。即，保持板82被形成为网眼状，实现了轻量化。

返回到图2，在本实施方式中，设置有曲率校正量检测系统90，该曲率校正量检测系统90用于在校正了平面镜68的曲率时，判断是否进行了工件W的应变量所对应的平面镜68的曲率校正。曲率校正量检测系统90具有：作为激光源的多个(在本实施方式中为4个)激光指示器91，其照射激光L，作为在曝光的光的光束的光路EL中从比平面镜68靠曝光面侧(在本实施方式中，是掩模附近)朝向平面镜68地具有指向性的光；反射板92，其在光学积分器65的附近，能够从曝光的光的光束的光路EL退避地配置；作为拍摄单元的照相机93，其经由平面镜68对映入到反射板92的激光L进行拍摄；以及控制部94，其设置在照相机93与平面镜68的镜变形单元70的驱动器74之间，对在校正了平面镜68的曲率时拍摄的激光L的变位量进行检测，控制镜变形单元70的驱动器74，使得该变位量与算出的应变量对应。

激光指示器91安装在用于检测对准的、例如未图示的CCD照相机的上部，随着CCD照相机向能够分辨掩模侧的对准标记的位置的进退而同步地移动。

反射板92配置在由于被准直镜67反射而成为最聚光的光的积分器附近，因此，能够利用面积比较小的反射板92来捕捉由平面镜68、准直镜67、平面镜66反射后的来自4个激光指示器91的激光L。另外，反射板92被配置为：在通常的曝光时，在将来自光源的曝光的光的光束向掩模M照射时，能够利用未图示的驱动机构从该光束的光路EL退避。并且，反射板92通过做成为低反射率的反射面，从而能够提高照相机93中的激光L的可视性。

照相机93为了不给曝光的光的光束带来影响，配置在从来自光源的该光束的光路EL上离开的位置。

另外，控制部94将由照相机93拍摄的激光L的位置作为曲率校正前与曲率校正后的变位量进行检测，确认该变位量是否与工件W的应变量对应，对平面镜68的镜变形单元70的驱动器74给出控制信号。

如以上说明的那样，根据本实施方式的曝光装置用反射镜单元，设置有保持板82，该保持板82安装于多个支承部件73，在该多个支承部件73的各中间位置保持对安装在平面镜68的背面的多个中间衬垫72a进行保持。由此，即使在为了能够使平面镜68弯曲而采用了较薄的平面镜68的情况下，也能够抑制平面镜68的自重挠曲的影响而确保光源的性能。

另外，保持板82是安装在所有的支承部件73上的单一部件，构成为保持板82与被该保持板82保持的中间衬垫72a的距离能够调整，因此，能够用简单的构成且在2个支承部件73的中间位置调整为任意的挠曲量。

另外，保持板82在将支承部件73和衬垫72a连接的连接部分82a以外的部分具有减薄部82b，因此，能够实现反射镜单元的轻量化。

并且，多个支承部件73分别包括球面接头(ball joint)76，保持板82在比球面接头(ball joint)76靠平面镜68侧安装于多个支承部件73，因此，能够抑制给驱动器74的推力带来的影响,另外，能够使保持板82沿着平面镜68的变形而变形。

此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。

例如，也可以如图5所示的变形例那样，多个中间衬垫72a配置在平面镜68的一边的方向相邻的2个支承部件73的中间位置的每一处，单一的保持板82保持这些中间衬垫72a。因此，在保持板82上，在由与该一边正交的正交方向并列的2个支承部件73和2个中间衬垫72a呈矩形状包围的区域中，分别形成有大致矩形的减薄部82b。

另外，本实施方式的保持板82安装于所有的支承部件73，对分别设置在预定的两个支承部件73的中间位置的中间衬垫72a进行保持。但是，本发明的保持板82不限于此，也可以是安装于至少两个支承部件73，对在该至少两个支承部件73的中间位置安装在平面镜68的背面的中间衬垫72a进行保持。即，也可以使用多个保持板82来保持各中间衬垫72a。

另外，也可以如图6所示的其他变形例那样，保持部件在将支承部件73和中间衬垫72a连接的连接部分设置有弹簧等弹性部件88。

另外，在上述实施方式中，平面镜68的周缘部由支承部件73支承，在两个支承部件73的中间位置设置有中间衬垫72a，但是，在平面镜68的周缘部位于比支承部件73靠外侧的位置的情况下，也可以在平面镜68的周缘部另行设置衬垫，利用保持板82进行保持。

另外，在上述实施方式中，保持板82与中间衬垫72a的距离调整是通过对安装于中间衬垫72a的具有外螺纹部83的螺栓从保持板82的两侧拧紧2个螺母84从而进行的。

另一方面，也可以如图7(a)、(b)所示的变形例那样，螺母84仅在保持板82的从中间衬垫72a远离的一侧与螺栓的外螺纹部83拧合。在此情况下，保持板82的中间衬垫72a侧未设置螺母84，因此，能够更简单地进行距离调整，另外，能够抑制保持板82挠曲的情况下的应力集中的发生。因此，能够提高平面镜68挠曲时的保持精度，能够确保光源的性能。

另外，如图7(a)所示，螺栓的外螺纹部83可以具有余隙地插通在保持板82的圆孔82d中，或者，也可以如图7(b)所示，与在保持板82上代替圆孔82d而形成的内螺纹孔82e拧合。此外，通过在保持板82的内螺纹孔82e中拧合外螺纹部83，从而即使在平面镜68挠曲时，保持板82也不会偏移，能够进一步提高平面镜68挠曲时的保持精度，能够确保光源的性能。

并且，本发明的反射镜不限定于平面镜68，也可以是凸面镜、凹面镜。

本申请基于2014年4月17日申请的日本专利申请2014－85770号、及2015年4月13日申请的日本专利申请2015－82005号，其内容作为参照被援引于此。

Claims

1.一种曝光装置用反射镜单元，包括：

反射镜，其反射来自光源的曝光的光；

多个驱动装置，其分别驱动所述多个支承部件，

所述曝光装置用反射镜单元通过利用各所述驱动装置驱动各所述支承部件，从而使所述反射镜的反射面变形，其特征在于，

2.如权利要求1所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，

所述保持部件是安装于所述多个支承部件的单一的保持板，

3.如权利要求2所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，

4.如权利要求2或3所述的曝光装置用反射镜单元，其特征在于，所述多个支承部件分别包括球面接头，

所述保持板在比球面接头靠所述反射镜侧安装于所述多个支承部件。

5.一种曝光装置，其特征在于，包括：

支承工件的工件支承部；

支承掩模的掩模支承部；以及

照明光学系统，所述照明光学系统包括对来自光源的曝光的光进行反射的权利要求1～4的任一项所述的反射镜单元，

将所述来自光源的曝光的光隔着所述掩模照射到所述工件而将所述掩模的图案转印到所述工件。