CN116624812A - 曝光用光照射装置、曝光装置以及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曝光用光照射装置，能在不加长光源与复眼透镜之间的距离的前提下降低整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。利用配置有多个光源(22)的曝光用光源(12)、接收来自曝光用光源(12)的光(L)的复眼透镜(14)、以及在曝光过程中使曝光用光源(12)和复眼透镜(14)当中的至少一者沿与曝光用光源(12)的光轴(CL)正交的方向移动的移动装置(16)来构成曝光用光照射装置(10)。

Description

曝光用光照射装置、曝光装置以及曝光方法

技术领域

本发明主要涉及用于在制造半导体时的曝光的曝光用光照射装置、曝光装置以及曝光方法。

背景技术

从以往，作为半导体制造用等的曝光装置的光源，采用了例如使用1个至几个额定12kW的大型水银灯的方式。然而，在1台曝光装置中使用的水银灯的个数少的情况下，哪怕只有1个水银灯处于不点亮状态，也会立刻陷入光量不足的境地而不得不停止该曝光装置，因此使用大型水银灯的曝光装置在生产持续性上存在问题。

进一步讲，在大型水银灯万一破裂的情况下，基于其冲击的大小，连反射器、反射镜等光学系统部件也可能破损，从而产生更换费用等大量的修缮费用。

为了避免这样的问题，近年，将多个(例如，240灯)更小型的放电灯(例如300W)进行排列而成为1个光源的多灯式正在实用化。通过如此设为多灯式，即使多个放电灯成为不点亮的状态，装置整体上也能避免大的光量的下降，因此能够避免因曝光装置的停止而导致生产持续性中断。

另外，即使在小型的放电灯万一破裂的情况下，其冲击也较小，因此连光学系统部件也破损的可能性变低。

由于具有这样的优点，因此当前例如在液晶面板的滤色器的生产中所使用的曝光装置的大部分采用了多灯式的曝光装置(例如，专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-43012号公报

发明内容

发明要解决的课题

若想要如此进一步追求曝光装置的生产持续性，则为了降低光源的更换频度而谋求光源的长寿命化。

作为实现光源的长寿命化的方法之一，存在放电灯的长寿命化，能从当前的平均寿命1250小时延长至1900小时。

另外，作为实现光源的长寿命化的别的方法，考虑在光源中使用LED(发光二极管)。由于LED的平均寿命非常长，长达2万小时至3万小时，因此通过使用LED作为光源，光源的更换频度显然将大幅度降低。

然而，在采用多灯式时，随着所使用的光源的数量增加，产生了配置工件等的照射面上的照度不均的状况变多这样的问题。

具体而言，如图9所示，在曝光用光照射装置1中使用了将从多个光源2分别放射的光进行均匀化并照向照射面的复眼透镜(积分器)3。复眼透镜3是将多个小型的透镜4排列而构成的，各个透镜4具有如下功能：接收从多个光源2放射的光，并使接收到的光折射从而射向照射面。

如图2所示，在复眼透镜3的受光面，对各透镜4的受光面(单元区(cell)S)照射来自多个(在图示例中为4个)光源2的光。此时，例如，在来自1个光源2的光照射至单元区S的区域A与被照射来自相邻的光源2的光的区域A之间的间隙区域B中在照度上产生了差异，在1个单元区S内会产生照度不均。而且，从各透镜4的受光面进入的光分别透过复眼透镜3，在整个照射面上重叠透镜4的数量那么多次，因此单元区S内产生的照度不均将导致照射面整体的照度不均，成为整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。

作为降低这样的累计照度的不均的1个方法，考虑将光源与复眼透镜之间的距离设得更长。然而，若使该距离更长，则从光源放射的光偏离复眼透镜的比例会增加，其结果是可能产生照射面(曝光面)上的照度下降这样别的问题。

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供一种曝光用光照射装置、曝光装置以及曝光方法，能在不加长光源与复眼透镜之间的距离的前提下降低照射面上的累计照度的不均。

用于解决课题的技术方案

根据本发明的一形态，提供一种曝光用光照射装置，具备：

曝光用光源，配置有多个光源；

复眼透镜，接收来自所述曝光用光源的光；以及

移动装置，在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者沿与所述曝光用光源的光轴正交的方向移动。

根据本发明的另一形态，提供一种曝光用光照射装置，具备：

曝光用光源，配置有多个光源；

复眼透镜，接收来自所述曝光用光源的光；以及

旋转移动装置，在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者在与所述曝光用光源的光轴正交的平面上旋转移动。

优选地，所述曝光用光照射装置还具备照度均匀化单元，所述照度均匀化单元使得：在所述移动的前后，照向照射面的所述光的强度不变。

优选地，所述曝光用光照射装置还具备平行移动装置，所述平行移动装置在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者沿所述曝光用光源的光轴移动。

根据本发明的其他形态，提供一种曝光装置，具备上述曝光用光照射装置。

根据本发明的又一形态，提供一种曝光方法，包括如下步骤：在曝光过程中使曝光用光源和复眼透镜当中的至少一者沿与所述曝光用光源的光轴正交的方向移动，所述曝光用光源配置有多个光源，所述复眼透镜接收来自所述曝光用光源的光。

根据本发明的又一其他形态，提供一种曝光方法，包括如下步骤：在曝光过程中使曝光用光源和复眼透镜当中的至少一者在与所述曝光用光源的光轴正交的平面上旋转移动，所述曝光用光源配置有多个光源，所述复眼透镜接收来自所述曝光用光源的光。

(发明效果)

根据本发明所涉及的曝光用光照射装置、曝光装置以及曝光方法，通过在曝光过程中使曝光用光源和复眼透镜当中的至少一者移动，从而在作为构成复眼透镜的1个透镜的受光面的单元区中，对被照射来自1个光源的光的区域与被照射来自相邻的光源的光的区域之间的间隙区域照射来自该移动后的光源的光，因此，其结果是，能够降低1个单元区内的照度之差。由此能够降低整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。

附图说明

图1是表示适用本发明的曝光装置100的图。

图2是表示照射面中的被照射来自1个透镜24的光的区域(单元区)S的图。

图3是表示移动装置16所执行的移动的前后的、照射面中的被照射来自1个透镜24的光的区域(单元区)S的图。

图4是表示变形例2所涉及的曝光装置100的图。

图5是表示变形例2所涉及的旋转移动装置30所执行的移动的前后的、照射面中的被照射来自1个透镜24的光的区域(单元区)S的图。

图6是表示变形例3所涉及的曝光装置100的图。

图7是表示移动装置16所执行的移动的前后的、照度均匀化单元40中的光通过孔42与被照射光L的位置之间的关系的图。

图8是表示变形例4所涉及的平行移动装置50所执行的移动的前后的、照射面中的被照射来自1个透镜24的光的区域(单元区)S的图。

图9是表示现有的曝光用光照射装置1的图。

具体实施方式

(曝光装置100的构成)

以下，针对具备适用本发明的实施方式所涉及的曝光用光照射装置10的曝光装置100进行说明。主要在制造液晶面板等时使用的曝光装置100如图1所示，大致具备曝光用光照射装置10、光学系统组件102、工件载置台104以及工件输送装置106。

曝光用光照射装置10是用于放射光L的装置，所述光L用于对液晶面板等工件X进行曝光，大致具有曝光用光源12、复眼透镜14以及移动装置16。

曝光用光源12具有主体部件20以及配置于该主体部件20的多个光源22。光源22只要能放射工件X的曝光所需的照度以及波长的光L，就不作特别限定，例如可考虑LED、LD、放电灯、有机EL、白炽灯等。

复眼透镜14是用于接收从多个光源22放射的来自曝光用光源12的光L、且对经由光学系统组件102而照射至工件载置台104上的照射面的光L进行均匀化的部件，是将多个透镜24进行组合而构成的。

此外，将多个透镜24进行组合而一体化为大致板状的产物是透镜阵列26，本实施方式所涉及的复眼透镜14是将2片透镜阵列26彼此相隔给定的间隔进行配置而构成的。

移动装置16是使曝光用光源12移动的装置。若具体说明，则在曝光装置100对1个工件X进行曝光的曝光过程中该移动装置16使曝光用光源12沿与该曝光用光源12的光轴CL正交的方向(图1中的X方向和/或Y方向[与图1的面正交的方向])移动给定的距离。此外，曝光用光源12的光轴CL是指在将具有多个光源22的曝光用光源12视为1个光源时从该曝光用光源12整体放射的光L的中心轴。通常，光轴CL被设定为经过复眼透镜14的中心。

光学系统组件102具有将从曝光用光照射装置10的复眼透镜14放射的光L引向工件载置台104上的照射面的功能，大致具有遮光器110、平行化镜112以及反射镜114。

遮光器110是具有使从复眼透镜14放射的光L通过或者被阻断从而控制工件X的曝光时间等功能的装置。

平行化镜112是具有使经过遮光器110的光L成为平行光的功能的部件。

反射镜114是使由平行化镜112转换为平行光的光L朝工件载置台104上的照射面反射的部件。

此外，本实施方式所涉及的光学系统组件102的构成终归只是一例，基于曝光装置100整体的布局等诸条件，来决定构成该光学系统组件102的部件的数量、它们的配置位置、配置顺序。例如，考虑在光学系统组件102中不使用遮光器110的形态等。

工件载置台104是对被光L曝光的工件X进行载置的台。

工件输送装置106是使工件载置台104以及工件X沿给定的方向移动给定距离的装置，使用公知的致动器等。

(使用曝光装置100的曝光方法)

接下来，针对使用本实施方式所涉及的曝光装置100来对工件X进行曝光的过程予以说明。首先，将遮光器110设为关闭的状态，且在工件载置台104的给定位置上载置工件X。

此外，在光学系统组件102中不使用遮光器110的情况下，通过对来自曝光用光照射装置10中的曝光用光源12的光L的发光进行导通/截止，来进行曝光时间的调节。也就是，在光学系统组件102中不使用遮光器110的情况下，将本说明书中的“遮光器110的开闭”改称为“来自曝光用光源12的光L的发光的导通/截止”。

然后，由移动装置16对配置于第一位置的曝光用光源12的各光源22进行供电来开始光L的放射。此后，打开遮光器110来开始工件X的曝光。

如图2所示，在复眼透镜14的受光面，对各透镜24的受光面(单元区S)照射来自多个(在图示例中为4个)光源22的光L。此时，例如，在来自1个光源22的光L照射至单元区S的区域A与被照射来自相邻的光源22的光L的区域A之间的间隙区域B中在照度上产生了差异，在1个单元区S内会产生照度不均。而且，从各透镜24的受光面进入的光L分别透过复眼透镜14，经过光学系统组件102后，在整个照射面上重叠透镜24的数量那么多次，因此单元区S内产生的照度不均将导致照射面整体的照度不均，成为整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。

在从开始工件X的曝光起经过了给定的时间后，移动装置16使曝光用光源12沿与该曝光用光源12的光轴CL正交的方向(图1中的X方向和/或Y方向[与图1的面正交的方向])移动给定的距离而配置于第二位置。此外，在该移动之际，既可以临时关闭遮光器110，也可以将遮光器110保持打开地进行移动。另外，曝光时间优选设为0.5秒以上且10秒以下。这是由于，若将曝光时间设为小于0.5秒，则需要的照射面照度过高，因此不现实。另外，若将曝光时间设为长于10秒，则曝光工序的超时过长，作为曝光装置100的生产能力会出问题。

在移动装置16移动曝光用光源12后，根据需要打开遮光器110来继续工件X的曝光。若曝光完成，则关闭遮光器110，停止对各光源22的供电而结束光L的放射，且移动装置16使曝光用光源12返回至第一位置。

当然，可以在曝光完成后，从曝光用光源12处于第二位置的状态起开始下一工件X的曝光，在该曝光过程中移动装置16使该曝光用光源12移动至第一位置。

另外，移动装置16可以在1次曝光过程中使曝光用光源12移动2次以上。在此情况下，预先设定曝光用光源12的第三位置、第四位置、……。

如此，在曝光过程中，移动装置16使曝光用光源12的位置沿与该曝光用光源12的光轴CL正交的方向(例如，图1中的X方向)移动给定的距离，从而如图3所示，在作为构成复眼透镜14的1个透镜24的受光面的单元区S中，对被照射来自1个光源22的光L的区域A(以虚线圆显示)与被照射来自相邻的光源22的光的区域A(以虚线圆显示)之间的间隙区域B照射来自该移动后的光源22的光L(以实线圆显示)，因此其结果是，能够降低1个单元区S内的照度之差。由此能够降低整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。此外，尽管在图3中示出了沿图1中的X方向移动的例子，但也可以沿Y方向移动，另外还可以沿X以及Y方向移动。

(变形例1)

尽管在上述实施方式中移动装置16使曝光用光源12沿与该曝光用光源12的光轴CL正交的方向移动给定的距离，但也可以取代该方案，移动装置16使复眼透镜14沿与曝光用光源12的光轴CL正交的方向移动给定的距离。

另外，移动装置16可以使曝光用光源12和复眼透镜14这两者沿与曝光用光源12的光轴CL正交的方向移动给定的距离。在此情况下，曝光用光源12以及复眼透镜14的移动方向优选设为彼此不一致。

(变形例2)

尽管在上述实施方式中移动装置16使曝光用光源12沿与该曝光用光源12的光轴CL正交的方向移动给定的距离，但也可以取代移动装置16而设置旋转移动装置30，如图4所示，在曝光过程中使曝光用光源12和复眼透镜14当中的至少一者在与曝光用光源12的光轴CL正交的平面上旋转移动(在图4中，旋转移动装置30使曝光用光源12旋转)。

在曝光过程中，旋转移动装置30使曝光用光源12的位置在与该曝光用光源12的光轴CL正交的平面上旋转移动，从而如图5所示，在作为构成复眼透镜14的1个透镜24的受光面的单元区S中，对被照射来自1个光源22的光L的区域A(以虚线圆显示)与被照射来自相邻的光源22的光的区域A(以虚线圆显示)之间的间隙区域B照射来自该旋转移动后的光源22的光L(以实线圆显示)，因此其结果是，能够降低1个单元区S内的照度之差。由此能够降低整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。

此外，在旋转移动装置30使曝光用光源12和复眼透镜14这两者旋转的情况下，曝光用光源12以及复眼透镜14的旋转方向或者旋转角速度优选设为彼此不一致。

(变形例3)

可以在曝光用光照射装置10中追加照度均匀化单元40以使在移动的前后照向照射面的光L的强度不变。该照度均匀化单元40例如可考虑光圈40。光圈40是具有使来自复眼透镜14的光L通过的光通过孔42的部件，如图6所示，例如配置于复眼透镜14与光学系统组件102的遮光器110之间。

光通过孔42的大小设定为使来自复眼透镜14的光L的一部分能通过的程度。作为一例，在图7中，在移动装置16移动曝光用光源12前(例如，第一位置)存在该曝光用光源12的情况下，以“X”示出了被照射光L的位置，在移动后(例如，第二位置)存在该曝光用光源12的情况下，以“Y”示出了被照射光L的位置。此时，在移动的前后(第一位置以及第二位置)，通过光圈40的光通过孔42的光L的量相同，因此在移动的前后，照向照射面的光L的强度不变。

此外，该照度均匀化单元40的考虑方式在复眼透镜14移动的情况下或者在曝光用光源12、复眼透镜14旋转的情况下也相同。

另外，作为光圈以外的照度均匀化单元40，考虑在复眼透镜14中的、所照射的光L的照度高的区域粘贴遮光物(例如，遮光性的胶带)的单元。

(变形例4)

进而，还可以追加在曝光过程中使曝光用光源12和复眼透镜14当中的至少一者沿曝光用光源12的光轴CL移动的平行移动装置50。若加长曝光用光源12与复眼透镜14之间的距离，则如图8所示，被照射来自1个光源22的光L的区域A的面积变大(从虚线圆变为实线圆)，相应地，其与被照射来自相邻的光源22的光的区域A之间的间隙区域B的面积变窄，因此能够降低整个曝光工序中的照射面上的累计照度的不均。

但是，若加长曝光用光源12与复眼透镜14之间的距离，则照向照射面的范围外的光L的量增加从而照射强度下降，因此平行移动装置50终归优选是预备使用。

应该认为，本次公开的实施方式在全部的点上只是例示而非限制。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书的内容等同的含义以及范围内的全部的变更。

(标号说明)

10曝光用光照射装置、12曝光用光源、14复眼透镜、16移动装置

20主体部件、22光源、24透镜、26透镜阵列

30旋转移动装置

40照度均匀化单元、42光通过孔

50平行移动装置

100曝光装置、102光学系统组件、104工件载置台、106工件输送装置

110遮光器、112平行化镜、114反射镜

X工件(曝光对象物)、L(曝光用)光、S单元区、CL(曝光用光源12的)光轴。

Claims (7)

1.一种曝光用光照射装置，具备：

曝光用光源，配置有多个光源；

复眼透镜，接收来自所述曝光用光源的光；以及

移动装置，在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者沿与所述曝光用光源的光轴正交的方向移动。

2.一种曝光用光照射装置，具备：

曝光用光源，配置有多个光源；

复眼透镜，接收来自所述曝光用光源的光；以及

旋转移动装置，在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者在与所述曝光用光源的光轴正交的平面上旋转移动。

3.根据权利要求1或2所述的曝光用光照射装置，其中，

所述曝光用光照射装置还具备照度均匀化单元，所述照度均匀化单元使得：在所述移动的前后，照向照射面的所述光的强度不变。

4.根据权利要求1或2所述的曝光用光照射装置，其中，

所述曝光用光照射装置还具备平行移动装置，所述平行移动装置在曝光过程中使所述曝光用光源和所述复眼透镜当中的至少一者沿所述曝光用光源的光轴移动。

5.一种曝光装置，具备权利要求1或2所述的曝光用光照射装置。

6.一种曝光方法，包括如下步骤：在曝光过程中使曝光用光源和复眼透镜当中的至少一者沿与所述曝光用光源的光轴正交的方向移动，

所述曝光用光源配置有多个光源，所述复眼透镜接收来自所述曝光用光源的光。

7.一种曝光方法，包括如下步骤：在曝光过程中使曝光用光源和复眼透镜当中的至少一者在与所述曝光用光源的光轴正交的平面上旋转移动，

所述曝光用光源配置有多个光源，所述复眼透镜接收来自所述曝光用光源的光。