CN117597629A - 曝光装置、曝光方法及平板显示器的制造方法 - Google Patents

曝光装置、曝光方法及平板显示器的制造方法 Download PDF

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Abstract

曝光装置具备:照明光学系统;空间光调制器,其由来自上述照明光学系统的光进行照明;投影光学系统,其将自上述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及平台,其供上述曝光对象载置;且上述平台使上述曝光对象在规定的扫描方向移动,由此由上述投影光学系统照射于上述曝光对象的光在上述曝光对象上进行扫描,上述空间光调制器具备多个镜,上述多个镜分别绕倾斜轴旋转,上述倾斜轴沿与上述投影光学系统的光轴方向及上述扫描方向这两方向正交的方向延伸,上述多个镜通过调整各自的相对于上述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向上述投影光学系统射出,上述曝光装置具备角度调整机构,其调整上述空间光调制器相对于上述扫描方向的倾斜角。

Description

曝光装置、曝光方法及平板显示器的制造方法
技术领域
本发明关于一种曝光装置、曝光方法及平板显示器的制造方法。
本申请基于2021年7月5日提出申请的日本专利特愿2021-111806号而主张优先权,将其内容援用于此。
背景技术
以往,作为经由光学系统向基板照射照明光的曝光装置,已知有下述曝光装置:使利用空间光调制器进行了调制的光通过投影光学系统,使由该光所得的像于涂布于基板的抗蚀剂上成像而进行曝光(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2005-266779号公报
发明内容
根据本发明的第1方案,提供一种曝光装置,其具备:照明光学系统;空间光调制器,其由来自上述照明光学系统的光照明;投影光学系统,其将自上述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及平台,其供上述曝光对象载置;通过上述平台使上述曝光对象在规定的扫描方向移动,从而由上述投影光学系统照射于上述曝光对象的光在上述曝光对象上进行扫描,上述空间光调制器具备多个镜,上述多个镜分别绕倾斜轴旋转,上述倾斜轴沿与上述投影光学系统的光轴方向及上述扫描方向这两方向正交的方向延伸,上述多个镜通过调整各自的相对于上述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向上述投影光学系统射出,上述曝光装置具备角度调整机构,该角度调整机构调整上述空间光调制器相对于上述扫描方向的倾斜角。
根据本发明的第2方案,提供一种曝光装置,其具备:照明光学系统;空间光调制器,其由来自上述照明光学系统的光照明;投影光学系统,其将自上述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及平台,其供上述曝光对象载置;通过上述平台使上述曝光对象在规定的扫描方向移动,从而由上述投影光学系统照射于上述曝光对象的光在上述曝光对象上进行扫描,上述空间光调制器具备多个镜,上述多个镜分别绕倾斜轴旋转,上述倾斜轴沿与上述投影光学系统的光轴方向及上述扫描方向这两方向正交的方向延伸,上述多个镜通过调整各自的相对于上述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向上述投影光学系统射出,上述空间光调制器相对于上述扫描方向倾斜。
根据本发明的第3方案,提供一种曝光方法,其使用上述曝光装置对上述曝光对象进行曝光,且其包含:第1步骤,其基于为了将上述多个镜中的至少一部分镜设为开状态而使上述至少一部分镜绕上述倾斜轴旋转时的上述至少一部分镜的作为目标的倾斜角、与上述至少一部分镜的实际的倾斜角的差量,使上述空间光调制器相对于上述扫描方向倾斜;及第2步骤,其在上述第1步骤之后,使用上述曝光装置对上述曝光对象进行曝光。
根据本发明的第4方案,提供一种平板显示器的制造方法,其包含:通过上述曝光方法对上述曝光对象进行曝光;及将经上述曝光的上述曝光对象进行显影。
根据本发明的第5方案,提供一种曝光装置,其具备:照明光学系统;空间光调制器,其由来自上述照明光学系统的光进行照明;投影光学系统,其将自上述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及平台,其供上述曝光对象载置,上述照明光学系统与上述空间光调制器在上述扫描方向排列配置。
根据本发明的第6方案,提供一种曝光装置,其具备:平台,其使曝光对象在扫描方向移动;空间光调制器;照明光学系统,其自上述扫描方向对上述空间光调制器进行照明;及投影光学系统,其将经上述空间光调制器的镜反射的光照射于上述曝光对象,上述空间光调制器的上述镜相对于上述扫描方向倾斜。
附图说明
[图1]是表示本实施方式的曝光装置的外观构成的概要的图。
[图2]是表示本实施方式的照明模块及投影模块的构成的概要的图。
[图3]是表示本实施方式的照明模块的构成的概要的图。
[图4]是表示本实施方式的第1例的光调制部的构成的概要的图。
[图5]是表示本实施方式的第1例的光调制部的构成的概要的图,且表示纸面中央的镜的开状态的图。
[图6]是表示本实施方式的第1例的光调制部的构成的概要的图,且表示纸面中央的镜的关状态的图。
[图7]是说明本实施方式的空间光调制器的多个镜中的一列成为开状态的情形时的光强度的分布的图。
[图8]是说明本实施方式的空间光调制器的多个镜的所有列成为开状态的情形时的光强度的分布的图。
[图9]是说明本实施方式的空间光调制器的多个镜在扫描方向一列隔一列成为开状态的情形时的光强度的分布的图。
[图10]是表示本实施方式的第2例的光调制部的构成的概要的图,且表示纸面中央的镜的开状态的图。
[图11]是表示本实施方式的第2例的光调制部的构成的概要的图,且表示纸面中央的镜的关状态的图。
[图12]是表示本实施方式的第2例的光调制部的构成的概要的侧面图,且表示纸面中央的镜的开状态且纸面两端侧的镜的关状态的图。
[图13]是表示本实施方式的空间光调制器的倾斜与投影模块的像面的倾斜的关系的图。
[图14]是表示本实施方式的校正装置的概略的功能方块图。
[图15]是说明模拟的概略的图。
[图16]是表示不使空间光调制器倾斜的情形时的仿真的结果的图表。
[图17]是表示使空间光调制器以相当于DOF的程度倾斜的情形时的仿真的结果的图表。
[图18]是表示使空间光调制器以相当于1.5倍的DOF的程度倾斜的情形时的仿真的结果的图表。
[图19]是表示设于校正用基准部CU的光学测量部的概略构成的图,上述校正用基准部CU附设于曝光装置的基板固持器的端部。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式加以说明。本发明的以下的详细说明仅为例示性,并不进行限定。在附图及以下的详细说明全体中,使用相同或同样的附图标记。
[曝光装置的构成]
图1表示本实施方式的曝光装置1的外观构成的概要的图。曝光装置1向曝光对象物照射调制光的装置。在特定的实施方式中,曝光装置1步进扫描(step and scan)方式的投影曝光装置、所谓扫描仪,以液晶显示设备(平板显示器,flat panel display)等所用的矩形(方型)的玻璃基板作为曝光对象物。作为曝光对象物的玻璃基板至少一边的长度或对角长为500mm以上,可以为平板显示器用的基板。由曝光装置1进行了曝光的曝光对象物(例如平板显示器用的基板)通过显影而用于制品。
曝光装置1的装置主体例如与美国专利申请案公开第2008/0030702号说明书所公开的装置主体同样地构成。曝光装置1将基于投入的制程(recipe)所决定的曝光图案对曝光对象物进行曝光。
曝光装置1具备底座11、防振台12、主柱(main column)13、平台14、光学平板15、照明模块16、投影模块17(投影光学系统)、光源单元18、光纤19及光调制部20(图1中未图示)。
以下,视需要使用三维正交坐标统进行说明:将与投影模块17的光轴方向平行的方向设为Z轴方向,将与Z轴正交的规定平面的方向设为X轴方向、Y轴方向,上述投影模块17将经光调制部20调制的光照射于曝光对象物。X轴方向与Y轴方向为相互正交(交叉)的方向。
底座11为曝光装置1的基台,设置于防振台12的上。底座11于X轴方向及Y轴方向可移动地支撑载置曝光对象物的平台14。
平台14支撑曝光对象物,用于在扫描曝光中,相对于经由投影模块17投影的电路图案的多个部分像而将曝光对象物高精度地定位,将曝光对象物于六自由度方向(上述X轴、Y轴及Z轴方向及作为与各轴对应的旋转方向的θx、θy及θz方向)驱动。需要说明的是,平台14在扫描曝光时在X轴方向移动,在变更曝光对象物上的曝光对象区域时在Y轴方向移动。需要说明的是,曝光对象物形成有多个曝光对象区域。曝光装置1可于一片曝光对象物上将多个曝光对象区域分别曝光。平台14的构成并无特别限定,可使用美国专利申请案公开第2012/0057140号说明书等所揭示般的所谓粗微动构成的平台装置,该粗微动构成的平台装置包含支架型(gantry type)的二维粗动平台、及相对于该二维粗动平台受到微小驱动的微动平台。在该情形时,可通过粗动平台使曝光对象物在水平面内的三自由度方向移动,且可通过微动平台使曝光对象物在六自由度方向微动。
主柱13在平台14的上部(Z轴的正方向)支撑光学平板15。光学平板15支撑照明模块16、投影模块17及光调制部20。
图2是表示本实施方式的照明模块16、投影模块17及光调制部20的构成的概要的图。
照明模块16配置于光学平板15的上部,经由光纤19连接于光源单元18。在本实施方式的一例中,照明模块16中,包含第1照明模块16A、第2照明模块16B、第3照明模块16C及第4照明模块16D。以下的说明中,在不区分第1照明模块16A~第4照明模块16D的情形时,将其等总称而记载为照明模块16。
第1照明模块16A~第4照明模块16D各自将经由光纤19的自光源单元18射出的光向第1光调制部20A、第2光调制部20B、第3光调制部20C及第4光调制部20D各自导光。照明模块16将光调制部20照明。第1照明模块16A与第1光调制部20A在扫描方向排列配置。第2照明模块16B与第2光调制部20B在扫描方向排列配置。第3照明模块16C与第3光调制部20C在扫描方向排列配置。第4照明模块16D与第4光调制部20D在扫描方向排列配置。
光调制部20将于下文中进一步详述,基于应转印至曝光对象物的电路图案受到控制,对来自照明模块16的照明光进行调制。经光调制部20调制的调制光被导引至投影模块17。第1光调制部20A~第4光调制部20D配置于XY平面上内互不相同的位置。以下的说明中,在不区分第1光调制部20A~第4光调制部20D的情形时,将其等总称而记载为光调制部20。
投影模块17配置于光学平板15的下部,将经空间光调制器201调制的调制光照射于平台14上所载置的曝光对象物。投影模块17使经光调制部20调制的光在曝光对象物上成像,对曝光对象物进行曝光。换言之,投影模块17将光调制部20上的图案投影于曝光对象物。包含将光调制部20照明的照明光的光轴及投影模块17的光轴的平面与扫描方向(X轴方向)平行地设置。本实施方式的一例中,投影模块17中,包含与上述第1照明模块16A~第4照明模块16D及第1光调制部20A~第4光调制部20D对应的第1投影模块17A~第4投影模块17D。以下的说明中,在不区分第1投影模块17A~第4投影模块17D的情形时,将其等总称而记载为投影模块17。
将由第1照明模块16A、第1光调制部20A及第1投影模块17A构成的单元称为第1曝光模块。同样地,将由第2照明模块16B、第2光调制部20B及第2投影模块17B构成的单元称为第2曝光模块。各曝光模块设于XY平面上互不相同的位置,可在平台14所载置的曝光对象物的不同位置进行图案曝光。平台14相对于曝光模块沿作为扫描方向的X轴方向相对移动,由此可对曝光对象物的全面或曝光对象区域的全面进行扫描曝光。
需要说明的是,将照明模块16也称为照明系统。照明模块16(照明系统)将光调制部20之后述的空间光调制器201(空间光调制元件)照明。
此外,投影模块17也称为投影部。投影模块17(投影部)可为将光调制部20上的图案的像等倍地投影的等倍系统,可以为放大系统或缩小系统。此外,投影模块17优选是由单一或两种玻璃材料(尤其为石英或萤石)构成。
如图1所示,光源单元18设有一对(光源单元18R、光源单元18L)。作为光源单元18,可采用:以干涉性高的激光作为光源的光源单元、使用半导体激光型的UV-LD(Ultraviolet-Laser Diode,紫外线-激光二极管)般的光源的光源单元、及利用透镜中继(lens relay)式的延迟器(retarder)的光源单元。作为光源单元18所具备的光源18a,可列举射出405nm或365nm这样波长的灯或激光二极管等。
曝光装置1除了上述各部以外,还具备由干涉计或编码器等构成的位置测量部(未图示),测量平台14相对于光学平板15的相对位置。曝光装置1除了上述各部以外,还具备测量平台14或平台14上的曝光对象物的Z轴方向的位置的AF(Auto Focus,自动对焦)部(未图示)。进而,曝光装置1具备对准部(未图示),该对准部在对已在曝光对象物上经曝光的图案重合其他图案进行曝光时,测量各图案的相对位置。AF部及/或对准部可以为经由投影模块17进行测量的TTL(Through the lens,经由透镜)的构成。
图3是表示本实施方式的曝光模块的构成的概要的图。以第1曝光模块为一例,对照明模块16、光调制部20及投影模块17的具体构成的一例加以说明。
照明模块16具备模块快门161及照明光学系统162。
模块快门161切换是否将自光纤19供给的脉冲光向照明光学系统162导光。
照明光学系统162使自光纤19供给的脉冲光经由准直透镜、复眼透镜、聚光透镜等向光调制部20射出,由此将光调制部20大致均匀地照明。复眼透镜将入射于复眼透镜的脉冲光进行波面分割,聚光透镜使经波面分割的光在光调制部上重叠。需要说明的是,照明光学系统162可以具备积分棒(rod integrator)代替复眼透镜。照明光学系统162与光调制部20在扫描方向排列配置。
光调制部20具备掩模。掩模为空间光调制器(SLM:Spatial Light Modulator)。
光调制部20具备空间光调制器201及偏离光吸收板202。空间光调制器201为数字镜组件(数字微镜组件,DMD:Digital Micromirror Device)。空间光调制器201可将照明光进行空间性且时间性调制。
图4是表示本实施方式的空间光调制器201的构成的概要的图。该图中,使用Xm轴、Ym轴、Zm轴的三维正交坐标统进行说明。空间光调制器201具备排列于XmYm平面的多个微镜203(镜)。微镜203构成空间光调制器201的元件(像素)。空间光调制器201可绕Xm轴及绕Ym轴分别变更倾斜角。例如,空间光调制器201如图5所示通过绕Ym轴倾斜而成为开状态,且如图6所示通过绕Xm轴倾斜而成为关状态。
空间光调制器201针对每个微镜203切换微镜203的倾斜方向,由此对每个元件控制将入射光反射的方向。作为一例,空间光调制器201的数字微镜组件具有4Mpixel左右的像素数,能以10kHz左右的周期切换微镜203的开状态与关状态。
空间光调制器201将多个元件以规定时间间隔分别控制。在空间光调制器201为DMD的情形时,所谓元件,为微镜203,所谓规定时间间隔,为切换微镜203的开状态与关状态的周期(例如周期10kHz)。
回到图3,偏离光吸收板202将自空间光调制器201的设为关状态的元件射出(反射)的光(偏离光)吸收。自空间光调制器201的设为开状态的元件射出的光被导光至投影模块17。
投影模块17将自空间光调制器201的设为开状态的元件射出的光投影在曝光对象物上。投影模块17具备倍率调整部171及焦点调整部172。经空间光调制器201调制的光(调制光)入射于倍率调整部171。
倍率调整部171通过将一部分透镜于光轴方向驱动,而调整自空间光调制器201射出的调制光的焦点面163、即曝光对象物的表面的像的倍率。
焦点调整部172通过将透镜群整体于光轴方向驱动,而以自空间光调制器201射出的调制光在通过上述AF部所测量的曝光对象物的表面成像的方式,调整成像位置、即焦点。
投影模块17仅将自空间光调制器201的设为开状态的元件射出的光的像投影对曝光对象物的表面。因此,投影模块17可将通过空间光调制器201的开元件所形成的图案的像,在曝光对象物的表面进行投影曝光。即,投影模块17可将经空间调制的调制光形成在曝光对象物的表面。此外,空间光调制器201如上文所述,能以规定的周期(频率)切换微镜203的开状态与关状态,故而投影模块17可将经时间调制的调制光形成在曝光对象物的表面。
即,曝光装置1于任意的曝光位置使实质的光瞳的状态变化而进行曝光。
[空间光调制器的微镜的倾斜]
图7至图9是说明空间光调制器201的状态与光强度的分布的关系的图。该等各图均包含上段、中段、下段的三个图。各图的上段表示空间光调制器201中成为开状态的微镜203的位置的图。各图的中段及下段表示像面的光强度的分布的图。该等上段、中段及下段的图以投影模块17的光轴为基准而调节纸面左右方向的位置。
如本实施方式这样,DMD这样的各微镜203倾斜的空间光调制器201被视为闪耀衍射光栅(blazed diffractive grating)。如图7的上段所示,在仅将DMD的一列微镜203设为开的情形时,空间光调制器201与整体为一个镜的情形同样地反射光。在该情形时,光强度如图7的中段及下段所示,由sinc2函数决定。该sinc2函数中,由微镜203的倾斜角决定的正反射光成为波峰位置。
另一方面,在如图8的上段所示将DMD的所有微镜203设为开的情形、或如图9的上段所示将DMD的一列隔一列的微镜203设为开的情形(即,L/S(线与间隙)般的图案)时,如图8的中段及下段、或图9的中段及下段分别所示,光强度变得离散。此时产生的衍射光的光强度在由微镜203之间距p决定的衍射角的位置处局部提高。图8及图9所示的离散的衍射光的光强度的分布基于正反射的零次光、及微镜203之间距p而决定。
此处,表示上述衍射光的光强度的sinc2函数的波峰位置依存于微镜203的倾斜角。而且,在各微镜203的倾斜度相对于目标角假设偏移δ的情形时,反射光相对于目标角偏移2δ而入射于投影模块17。如此,在空间光调制器201的各微镜203自身具有倾斜误差的情形时,作为抵消该误差的方法,可想到使照明模块16(入射光)倾斜的方策。然而,在微镜203的倾斜误差大的情形时,可调整照明系统的范围有限。因此,视情形不同,例如有时产生多个配置的照明模块16的各构成部件干涉而不并排等不良状况。
为了消除这种不良状况,本实施方式中,微镜203自身在作为扫描方向的X轴方向倾斜,空间光调制器201自身也在扫描方向倾斜。需要说明的是,微镜203的倾斜误差的测量例如可通过下述方式进行:在搭载于曝光装置1之前,向一个镜照射光并观测反射光的角度。
[光调制部的构成]
为了实现如上所述的本实施方式的构成,图4至图6所示的第1例的空间光调制器201A中,Xm轴与X轴大致成平行,Ym轴与Y轴大致成平行。由此,开状态的微镜203(绕Ym轴倾斜的微镜203)相对于作为扫描方向的X轴方向倾斜。需要说明的是,Xm轴与X轴大致成平行的情况中,包括Xm轴相对于X轴绕Zm轴旋转±5度左右的情形。Ym轴与Y轴大致成平行的情况中,同样地包括Ym轴相对于Y轴绕Zm轴旋转±5度左右的情形。根据这样配置,可提高空间光调制器201A的分辨率。然而,可以为Xm轴与X轴完全平行,且Ym轴与Y轴完全平行。
此处,以下将Ym轴也称为第1倾斜轴T1。第1例的空间光调制器201A中,多个微镜203分别绕第1倾斜轴T1(Ym轴)旋转,多个微镜203通过调整各自的相对于扫描方向的倾斜成为开状态,而使光向投影模块17射出。
需要说明的是,该第1例的空间光调制器201A中,多个微镜203在扫描方向以直线状排列,且多个微镜203在第1倾斜轴T1方向也排列。
另一方面,作为空间光调制器201,可以代替图4至图6所示的第1例的空间光调制器201A,而采用图10至图12所示的第2例的空间光调制器201B。第2例的空间光调制器201B中,微镜203可绕沿微镜203的对角线方向延伸的第1倾斜轴T1旋转。而且,通过微镜203向绕第1倾斜轴T1的第1侧(例如+侧)旋转,而微镜203成为开状态。通过微镜203向绕第1倾斜轴T1的第2侧(例如-侧)旋转,而微镜203成为关状态。
在该情形时,第1倾斜轴T1与Y轴大致平行,由此开状态的微镜203(绕第1倾斜轴T1倾斜的微镜203)相对于作为扫描方向的X轴方向倾斜。需要说明的是,第1倾斜轴T1与Y轴大致平行的情况中,包括第1倾斜轴T1相对于Y轴绕Z轴旋转±5度左右的情形。根据这样配置,可提高空间光调制器201B的分辨率。然而,第1倾斜轴T1可以与Y轴完全平行。
如以上的第2例的空间光调制器201B中,多个微镜203也分别绕第1倾斜轴T1旋转,多个微镜203通过调整各自的相对于扫描方向的倾斜成为开状态,而使光向投影模块17射出。而且,在该情形时,通过多个微镜203分别绕第1倾斜轴T1旋转,而切换开状态与关状态。
需要说明的是,该第2例的空间光调制器201B中,多个微镜在相对于扫描方向及第1倾斜轴T1方向这两方向倾斜45°的两个方向,分别以直线状排列。换言之,第2例的空间光调制器201B的微镜203相对于第1例的空间光调制器201A的微镜203,绕Z轴大致旋转45°而配置。需要说明的是,第2例的空间光调制器201B中,可以谓微镜203在扫描方向排列有多个。
以下,在不区分第1例的空间光调制器201A与第2例的空间光调制器201B的情形时,将其等总称而记载为空间光调制器201。
而且,本实施方式中,如图3所示,光调制部20还具备角度调整机构204。角度调整机构204调整空间光调制器201相对于扫描方向的倾斜角Δ。作为角度调整机构204,例如可列举以下的构成。即,可列举下述构成:角度调整机构204具备未图示的空间光调制器201用的平台14,空间光调制器201用的平台14绕第2倾斜轴T2可旋转地支撑空间光调制器201。第2倾斜轴T2在Y轴方向(第1倾斜轴T1方向)上延伸。需要说明的是,空间光调制器201用的平台14例如可以在X轴方向、Y轴方向及绕Z轴(θZ方向)可移动地支撑空间光调制器201。
如图13所示,空间光调制器201相对于扫描方向倾斜。空间光调制器201相对于XY平面倾斜。空间光调制器201在自Y轴方向(第1倾斜轴T1方向)观看曝光装置1的曝光装置1的侧面视时,相对于扫描方向倾斜。
[空间光调制器的校正(校准)]
此处,如图14所示,本实施方式中,光调制部20还具备校正装置50。校正装置50校正空间光调制器201的倾斜角Δ。
校正装置50具备装置主体60及传感器70。
装置主体60例如由个人计算机、服务器或产业用计算机等装置实现。装置主体60可以由控制曝光装置1整体的曝光装置1的控制装置兼任。
装置主体60具备经总线连接的CPU等处理器与存储器,执行程序。装置主体60通过执行程序而作为具备控制部61、通信部62、输入部63、存储部64的装置发挥功能。
更具体而言,装置主体60中,处理器读出存储于存储部64的程序,使读出的程序存储于存储器。通过处理器执行存储于存储器的程序,而装置主体60作为具备控制部61、通信部62、输入部63、存储部64的装置发挥功能。
控制部61控制空间光调制器201的动作及角度调整机构204的动作。控制部61例如由处理器及存储器构成。控制部61作为第1控制部65、计算部66及第2控制部67发挥功能。
第1控制部65控制空间光调制器201的动作。第1控制部65将用于将微镜203设为目标角的操作量发送至微镜203,使微镜203倾斜。上述目标角为将微镜203设为开状态时的微镜203的倾斜角的目标。需要说明的是,第1控制部65控制的微镜203的个数可为多个微镜203的一部分,可以为多个微镜203全部。
计算部66算出微镜203的目标角与微镜203的实际的倾斜角的差量。微镜203的实际的倾斜角为开状态的微镜203的实际的倾斜角。微镜203的实际的倾斜角由传感器70检测。
第2控制部67控制角度调整机构204的动作。第2控制部67基于计算部66所算出的差量,控制角度调整机构204的动作。第2控制部67以补正微镜203的实际的倾斜角相对于目标角的偏移(误差)的方式,控制角度调整机构204使空间光调制器201倾斜。
需要说明的是,在第1控制部65控制多个微镜203的情形时,计算部66可针对每个微镜203算出上述差量。另一方面,角度调整机构204为了使空间光调制器201整体倾斜,第2控制部67发送至角度调整机构204的操作量为一个即可。
因此,在第1控制部65控制多个微镜203的情形时,第2控制部67可使用计算部66所算出的多个上述差量的代表值来控制角度调整机构204。作为上述代表值,例如可设为多个上述差量的平均值,可以设为多个上述差量的中间值。
通信部62包含用于将装置主体60连接于外部装置的通信接口而构成。通信部62经由有线或无线与外部装置通信。外部装置例如为空间光调制器201,为角度调整机构204,为传感器70。
输入部63包含鼠标或键盘、触控面板等输入设备而构成。输入部63可以构成为用于将这些输入设备连接于装置主体60的接口。输入部63受理对装置主体60的各种信息的输入。在输入部63,例如由操作员输入校正的开始的指示。
存储部64使用磁性硬盘装置或半导体存储装置等计算机可读出的存储介质装置构成。存储部64存储与校正装置50有关的各种信息。存储部64例如存储经由通信部62或输入部63输入的信息。存储部64例如存储通过使控制部61执行处理而产生的各种信息。存储部64例如存储传感器70所检测的检测结果。存储部64例如存储将微镜203设为开状态时的微镜203的目标角。
传感器70检测微镜203的倾斜角。传感器70检测第1控制部65控制的微镜203的倾斜角。作为传感器70,可采用已知的构成。
如以上的校正装置50实施曝光对象物的曝光前的校正。
在校正时,例如首先输入部63自操作员受理开始校正的输入。然后,第1控制部65将用于将微镜203设为目标角的操作量发送至微镜203,使微镜203倾斜。此时,传感器70检测微镜203的实际的倾斜角。而且,计算部66基于存储部64存储的目标角及传感器70的检测结果,算出微镜203的目标角、与微镜203的实际的倾斜角的差量。第2控制部67基于计算部66算出的上述差量来控制角度调整机构204。
需要说明的是,校正装置50的各功能的全部或一部分可以使用ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit,特殊应用集成电路)、PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)或FPGA(Field Programmable Gate Array,场可编程门阵列)等硬件来实现。程序可以记录于计算机可读取的记录介质。所谓计算机可读取的记录介质,例如为软盘、光磁盘、ROM(Read Only Memory,只读存储器)、CD-ROM(Compact Disc-Read OnlyMemory,只读光盘)等可移动介质,内置于计算机统的硬盘等存储装置。程序可以经由电气通信回线发送。
然而,上述校正装置50的一部分或全部可以不存在。例如,可以由曝光装置1的操作员校正空间光调制器201的倾斜角Δ。
使用上述曝光装置1的曝光方法中,实施校正(第1步骤)之后,使用曝光装置1对曝光对象物进行曝光(第2步骤)。
需要说明的是,校正优选在实施复数次曝光之后重新实施。校正可以每隔一定次数的曝光而定期实施。校正可以每经过一定时间而定期实施。由此,即便产生微镜203的经年变化,微镜203的实际的倾斜角相对于目标角的差量(误差)变化的情形时,也会适当补正该差量。
在此,如图13所示,在扫描方向倾斜的空间光调制器201中,根据所谓沙姆(Scheimpflug)的关系,以满足下述式(1)的方式成像。
tanΔ'=β·tanΔ· · · (1)
Δ:空间光调制器201的倾斜角
β:投影模块17的倍率
Δ':像面的倾斜角
即,像面成为在扫描方向倾斜的状态。在该情形时,投影模块17的像面以包含对平行于扫描方向的曝光对象物的表面的最佳焦点的方式,相对于扫描方向倾斜。若这样像面倾斜,则有时像面的一部分相对对曝光对象物的表面散焦。然而,该像面的倾斜例如并非相对于Y轴方向的倾斜等,而是相对于扫描方向(X轴方向)的倾斜。因此,通过扫描曝光将像以曝光宽幅平均化,缓和散焦的影响。
在此,本实施方式中,曝光装置1具备多个曝光模块。本实施方式中,该多个曝光模块分别具备上述角度调整机构204或校正装置50。
在该情形时,优选是以多个投影模块17的扫描方向的像面的平均位置大致一致的方式,调整各曝光模块的空间光调制器201的倾斜角Δ。此外,可以由一个投影模块17(例如第1投影模块17A)与另一个投影模块17(例如第2投影模块17B)进行接连曝光。进而,可以利用一个投影模块17自身,使Y轴方向的位置不同而进行扫描曝光,由此进行接连曝光。通过这样在扫描方向取平均像面,而可抑制急遽的对比度变化,可使接连曝光部的对比度变化也平稳。
需要说明的是,上述曝光装置1可以为,可针对每个进行曝光的图案调整空间光调制器201的倾斜角。上述曝光方法中,可以针对每个进行曝光的图案调整空间光调制器201的倾斜角。以上的倾斜角的调整例如可由上述校正装置50控制角度调整机构204实施,可以由控制曝光装置1整体的曝光装置1的控制装置控制角度调整机构204实施。由此,可补正所谓远心偏移。
图7或图8、图9中记载有下述情形:由离散地产生sinc2函数的顶点的衍射间距所得的梳形函数一致。然而,在实际产生微镜203的角度偏移(误差)的情形时,sinc2函数的顶点的位置与梳形函数的位置以该角度偏移的程度偏移。由于该偏移而产生远心偏移。角度调整机构204为了补正该偏移量而调整倾斜角度。进而,对于每个制程(每个曝光图案)而言,自空间光调制器201射出的衍射光的方向不同,故而对于每个曝光图案而言,该偏移量也改变。即,对于由图7所示的孤立镜产生的角度偏移、与由图9所示的L/S产生的角度偏移而言,其偏移量产生差。如此,偏移量视曝光图案而不同,故而曝光装置1可对每个图案变更空间光调制器201的倾斜角的调整量。换言之,优选是可针对每个制程设定、调整空间光调制器201的倾斜角,以补正相对于重要的曝光图案的远心偏移。
[模拟]
图16~图18是表示对空间光调制器201的倾斜与光学空间像的关系进行模拟的结果的图。
图16~图18表示下述三个情形的模拟结果的图:(1)不使空间光调制器201倾斜的情形;(2)如图15所示,以像面以相当于投影模块17的焦点深度DOF(Depth of Focus)的程度倾斜的方式,使空间光调制器201倾斜的情形;(3)以像面以相当于1.5倍的DOF的程度倾斜的方式,使空间光调制器201倾斜的情形。
进而,模拟于上述(1)~(3)的各情形时,针对将散焦设为<1>0、<2>相当于DOF、<3>相当于1.5倍的DOF的三个情形实施。
即,模拟整体对9个情形实施。
模拟的前提条件如下。
·投影模块17的数值孔径:NA=0.243
·照明光学系统162的数值孔径/投影模块17的数值孔径:σ=0.7
·光的波长:λ=405nm
·线与间隙图案:1μmL/S(k=0.6)
·空间光调制器201的各微镜203的尺寸(一边的长度):5μm
·沿扫描方向的曝光宽幅:10mm
·投影模块17的投影倍率:1/5
·投影模块17的焦点深度:DOF=±3.43μm
上述(2)的情形时,若将微镜203的尺寸、光学倍率等设为如上述前提条件这样,则在DMD上成为相当于约1度的倾斜角的模拟。即,在该情形时,像面的倾斜角Δ'成为3.43mrad,空间光调制器201的倾斜角Δ成为像面的倾斜角Δ'的5倍的17.15mrad。17.15mrad为约0.98°。
图16表示上述(1)的结果。图17表示上述(2)的结果。图18表示上述(3)的结果。各图表中,将散焦不同的情形(上述<1>~<3>各情形)表示为实线(<1>)、虚线(<2>)、单点链线(<3>)。
由该等结果得知,相当于DOF以上的散焦也不会导致对比度降低而进行成像。而且可知,空间光调制器201的倾斜角Δ越大,像变化越明显变小。
在此,通常在通过扫描曝光形成大画面的情形的接连曝光中,在其接连部分的像的对比度变化大的情形时,大多情况下明显作为不均而辨识。相对于此,根据本实施方式的曝光装置1,相较于通常的曝光,可减小进行多个曝光模块的接连曝光的情形、或进行单一曝光模块的接连曝光的情形的像的对比度变化。因此,对于上述不均而言,成为大的优点。
需要说明的是,援用与上述实施方式所引用的曝光装置等有关的所有美国专利申请案公开说明书及美国专利说明书的公开,作为本说明书的记载的一部分。
如以上所说明,本发明的照明装置、曝光装置适于在光刻步骤中向物体照射照明光进行曝光。此外,本发明的平板显示器制造方法适于生产平板显示器。
需要说明的是,传感器70例如可以为照度传感器。这样构成的情形时,可以在照度传感器上具有针孔。在以正确角度具有微镜203的情形时,照度取正常值。然而,若微镜203的倾斜角偏移,则来自微镜203的反射光的一部分由针孔遣回(不通过针孔),检测的照度降低。可根据该降低情况算出微镜203的目标角与实际的倾斜角的差量。在采用这种照度传感器作为传感器70的情形时,作为传感器70的设置场所,例如可列举平台14。
图19是表示设于校正用基准部CU的光学测量部的概略构成的图,上述校正用基准部CU附设于曝光装置1的基板固持器上的端部。图19中,设来自空间光调制器201的反射光(成像光束)Sa通过投影单元PLU(17)的像面侧的透镜群G4、G5,在最佳焦点面(最良成像面)IPo成像,反射光Sa的主光线La与光轴AXa成平行。第1光学测量部由下述部分构成:石英板320,其安装于校正用基准部CU的上面;成像系统322(物镜322a及透镜群322b),其将自投影单元PLU经由石英板320投影的由空间光调制器201所得的图案像放大成像;反射镜324;及摄像元件326,其利用CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合组件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体),拍摄经放大的图案像。需要说明的是,石英板320的表面与摄像元件326的摄像面成为共轭关系。
第2光学测量部由下述部分构成:针孔板340,其安装于校正用基准部CU的上面;物镜342,其将自投影单元PLU投影的来自空间光调制器201的反射光(成像光束)Sa经由针孔板340入射,形成投影单元PLU的光瞳Ep的像(光瞳Ep内的成像光束或光源像的强度分布);及摄像元件344,其利用CCD或CMOS,拍摄光瞳Ep的像。即,第2光学测量部的摄像元件344的摄像面与投影单元PLU的光瞳Ep的位置成为共轭的关系。
基板固持器(校正用基准部CU)可通过平台14在XY面内二维移动,故而在欲测量的任一投影单元PLU的正下方,配置第1光学测量部的石英板320或第2光学测量部的针孔板340,利用空间光调制器201生成与测量用的各种测试图案对应的反射光Sa。由第1光学测量部进行的测量中,以石英板320的表面相对于最佳焦点面IPo于+Z方向及-Z方向分别以一定量散焦的方式,使基板固持器(校正用基准部CU)、或者投影单元PLU整体或透镜群G4、G5上下移动。
然后,可基于+Z方向散焦时与-Z方向散焦时分别通过摄像元件326拍摄的测试图案的像的横移量、及散焦量(±Z的微动范围),算出微镜203的目标角与实际的倾斜角的差量。第1光学测量部的摄像元件326经由投影单元PLU拍摄空间光调制器201的镜面,故而可用于确认空间光调制器201的多数个微镜203中成为动作不良的微镜203。此外,在由第2光学测量部进行的测量中,通过摄像元件344来测量在测试图案的投影时形成于投影单元PLU的光瞳Ep的成像光束(Sa)在光瞳Ep内的强度分布的偏心等。在该情形时,可基于光瞳Ep内的强度分布的偏心量及投影单元PLU的像面侧的焦点距离等,算出微镜203的目标角与实际的倾斜角的差量。此外,仅将空间光调制器201的多数个微镜203中特定的单一的微镜203设为开状态,通过第2光学测量部的摄像元件344测量形成于光瞳Ep的强度分布的重心与光轴AXa的位置关系。在该位置关系产生偏移的情形时,得知特定的开状态的微镜203a的倾斜角度θd与规格上的值(例如17.5°)相比具有误差。
虽然需要测量时间,但通过这样将空间光调制器201的所有微镜203逐一设为开状态并利用摄像元件344进行测量,从而可以求出各微镜203的倾斜角度θd的误差(驱动误差)。
以上,参照附图对本发明的一实施方式进行了详细说明,但具体构成不限于上述内容,可在不偏离本发明主旨的范围内进行各种设计变更等。
在一实施方式中,曝光装置(1)具备:照明光学系统(16、162);空间光调制器(201),其由来自上述照明光学系统(16、162)的光进行照明;投影光学系统(17),其将自上述空间光调制器(201)射出的光照射于曝光对象;及平台(14),其供上述曝光对象载置。上述平台(14)使上述曝光对象在规定的扫描方向移动,由此,由上述投影光学系统(17)照射于上述曝光对象的光在上述曝光对象上进行扫描。上述空间光调制器(201)具备多个镜(203)。上述多个镜(203)分别绕倾斜轴旋转,上述倾斜轴沿与上述投影光学系统(17)的光轴方向及上述扫描方向这两方向正交的方向延伸,上述多个镜(203)通过调整各自的相对于上述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向上述投影光学系统(17)射出,上述曝光装置(1)具备:角度调整机构(204),其调整上述空间光调制器(201)相对于上述扫描方向的倾斜角。
在一例中,曝光装置(1)还具备:校正装置(50),其校正上述空间光调制器(201)的倾斜角。上述校正装置(50)具备:存储部(64),其存储将上述多个镜(203)中的至少一部分镜设为开状态时的上述至少一部分镜的目标角;第1控制部(65),其将用于将上述至少一部分镜设为上述目标角的操作量发送至上述至少一部分镜,使上述至少一部分镜倾斜;传感器(70),其检测上述至少一部分镜的倾斜角;计算部(66),其基于上述存储部(64)存储的上述目标角及上述传感器的检测结果,算出上述至少一部分镜的上述目标角、与上述至少一部分镜的实际的倾斜角的差量;及第2控制部(67),基于上述计算部(66)算出的上述差量控制上述角度调整机构(204)。
在一实施方式中,曝光装置(1)具备:照明光学系统(16、162);空间光调制器(201),其由来自上述照明光学系统(16、162)的光进行照明;投影光学系统(17),其将自上述空间光调制器(201)射出的光照射于曝光对象;及平台(14),其供上述曝光对象载置。上述平台(14)使上述曝光对象在规定的扫描方向移动,由此,由上述投影光学系统(17)照射于上述曝光对象的光在上述曝光对象上进行扫描。上述空间光调制器(201)具备多个镜(203)。上述多个镜(203)分别绕倾斜轴旋转,上述倾斜轴沿与上述投影光学系统(17)的光轴方向及上述扫描方向这两方向正交的方向延伸,上述多个镜(203)通过调整各自的相对于上述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向上述投影光学系统(17)射出。上述空间光调制器(201)相对于上述扫描方向倾斜。
在一例中,上述投影光学系统(17)的像面以包含相对于上述曝光对象的表面的最佳焦点的方式,相对于上述扫描方向倾斜。
在一例中,可针对每个进行曝光的制程调整上述空间光调制器(201)的倾斜角。
在一实施方式中,曝光方法使用上述曝光装置(1)对上述曝光对象进行曝光。曝光方法包含:第1步骤,其基于为了将上述多个镜(203)中的至少一部分镜设为开状态而使上述至少一部分镜绕上述倾斜轴旋转时的上述至少一部分镜的作为目标的倾斜角、与上述至少一部分镜的实际的倾斜角的差量,使上述空间光调制器(201)相对于上述扫描方向倾斜;及第2步骤,其在上述第1步骤之后,使用上述曝光装置(1)对上述曝光对象进行曝光。
在一例中,实施复数次上述第2步骤之后,重新实施上述第1步骤。
在一实施方式中,平板显示器的制造方法包含:通过上述曝光方法对上述曝光对象进行曝光;及将经上述曝光的上述曝光对象进行显影。
在一实施方式中,曝光装置(1)一边使曝光对象在扫描方向移动一边对上述曝光对象进行曝光。曝光装置(1)具备:照明光学系统(16、162);空间光调制器(201),其由来自上述照明光学系统(16、162)的光进行照明;投影光学系统(17),其将自上述空间光调制器(201)射出的光照射于曝光对象;及平台(14),其供上述曝光对象载置并于上述扫描方向移动。上述照明光学系统(16、162)与上述空间光调制器(201)在扫描方向排列配置。
在一实施方式中,曝光装置(1)具备:平台(14),其使曝光对象在扫描方向移动;空间光调制器(201);照明光学系统(16、162),其将上述空间光调制器(201)照明;及投影光学系统(17),其将经上述空间光调制器(201)的镜(203)反射的光照射于上述曝光对象;且包含将上述空间光调制器(201)照明的照明光的光轴及上述投影光学系统(17)的光轴的平面与上述扫描方向平行地设置。
在一例中,上述空间光调制器(201)的上述镜(203)相对于上述扫描方向倾斜。
【附图标记的说明】
1:曝光装置
14:平台
17:投影模块(投影光学系统)
50:校正装置
61:控制部
64:存储部
65:第1控制部
66:计算部
67:第2控制部
70:传感器
162:照明光学系统
201、201A、201B:空间光调制器
203:微镜(镜)
204:角度调整机构

Claims (11)

1.一种曝光装置,其具备:
照明光学系统;
空间光调制器,其由来自所述照明光学系统的光照明;
投影光学系统,其将自所述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及
平台,其供所述曝光对象载置,
所述平台使所述曝光对象在规定的扫描方向移动,由此,由所述投影光学系统照射于所述曝光对象的光在所述曝光对象上进行扫描;
所述空间光调制器具备多个镜;
所述多个镜分别绕倾斜轴旋转,所述倾斜轴沿与所述投影光学系统的光轴方向及所述扫描方向这两方向正交的方向延伸,所述多个镜通过调整各自的相对于所述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向所述投影光学系统射出;
所述曝光装置具备角度调整机构,该角度调整机构调整所述空间光调制器相对于所述扫描方向的倾斜角。
2.根据权利要求1所述的曝光装置,其中,
还具备校正装置,其校正所述空间光调制器的倾斜角;
所述校正装置具备:
存储部,其存储将所述多个镜中的至少一部分镜设为开状态时的所述至少一部分镜的目标角;
第1控制部,其将用于将所述至少一部分镜设为所述目标角的操作量发送至所述至少一部分镜,使所述至少一部分镜倾斜;
传感器,其检测所述至少一部分镜的倾斜角;
计算部,其基于所述存储部存储的所述目标角及所述传感器的检测结果,算出所述至少一部分镜的所述目标角、与所述至少一部分镜的实际的倾斜角的差量;及
第2控制部,其基于所述计算部算出的所述差量来控制所述角度调整机构。
3.一种曝光装置,其具备:
照明光学系统;
空间光调制器,其由来自所述照明光学系统的光照明;
投影光学系统,其将自所述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及
平台,其供所述曝光对象载置,
所述平台使所述曝光对象在规定的扫描方向移动,由此,由所述投影光学系统照射于所述曝光对象的光在所述曝光对象上进行扫描;
所述空间光调制器具备多个镜;
所述多个镜分别绕倾斜轴旋转,所述倾斜轴沿与所述投影光学系统的光轴方向及所述扫描方向这两方向正交的方向延伸,所述多个镜通过调整各自的相对于所述扫描方向的倾斜成为开状态,从而使光向所述投影光学系统射出;
所述空间光调制器相对于所述扫描方向倾斜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的曝光装置,其中,
所述投影光学系统的像面以包含相对于所述曝光对象的表面的最佳焦点的方式,相对于所述扫描方向倾斜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的曝光装置,其中,
能够针对每个进行曝光的制程调整所述空间光调制器的倾斜角。
6.一种曝光方法,其使用权利要求1至5中任一项所述的曝光装置对所述曝光对象进行曝光,且其包含:
第1步骤,其基于为了将所述多个镜中的至少一部分镜设为开状态而使所述至少一部分镜绕所述倾斜轴旋转时的所述至少一部分镜的作为目标的倾斜角、与所述至少一部分镜的实际的倾斜角的差量,使所述空间光调制器相对于所述扫描方向倾斜;及
第2步骤,其在所述第1步骤之后,使用所述曝光装置对所述曝光对象进行曝光。
7.根据权利要求6所述的曝光方法,其中,
在实施多次所述第2步骤之后,重新实施所述第1步骤。
8.一种平板显示器的制造方法,其包含:
通过权利要求6或7所述的曝光方法对所述曝光对象进行曝光;及
将经所述曝光的所述曝光对象进行显影。
9.一种曝光装置,其一边使曝光对象在扫描方向移动一边对所述曝光对象进行曝光,所述曝光装置具备:
照明光学系统;
空间光调制器,其由来自所述照明光学系统的光照明;
投影光学系统,其将自所述空间光调制器射出的光照射于曝光对象;及
平台,其供所述曝光对象载置并在所述扫描方向移动,
所述照明光学系统与所述空间光调制器在扫描方向排列配置。
10.一种曝光装置,其具备:
平台,其使曝光对象在扫描方向移动;
空间光调制器;
照明光学系统,其对所述空间光调制器进行照明;及
投影光学系统,其将经所述空间光调制器的镜反射的光照射于所述曝光对象,
包含对所述空间光调制器进行照明的照明光的光轴及所述投影光学系统的光轴的平面与所述扫描方向平行地设置。
11.根据权利要求10所述的曝光装置,其中,
所述空间光调制器的所述镜相对于所述扫描方向倾斜。
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