DE102007024961A1

DE102007024961A1 - Vorrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen und Substratbelichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007024961A1
Application number: DE102007024961A
Authority: DE
Inventors: Yoshitada Ebina Oshida; Yoshitatsu Ebina Naito; Mituhiro Ebina Suzuki; Tsuyoshi Ebina Yamaguchi; Shigenobu Yokohama Maruyama
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2007-12-06
Also published as: KR20070115635A; CN101082780B; US8089614B2; JP4302716B2; JP2007322543A; KR101342473B1; CN101082780A; US20070279609A1; HK1115919A1

Abstract

Ein paralleles Glas, das Prisma mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt in einer x-y-Richtung ist, und parallele Gläser, die Prismen mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt in der x-y-Richtung sind und jeweils Nuten umfassen, die in einer Oberfläche in einer z-Richtung senkrecht zur x-y-Richtung ausgebildet sind, sind in direktem Kontakt miteinander gestapelt, so dass die Nuten auf der Innenseite liegen, und Licht, das verursacht, in die Nuten zu gelangen, wird einer Totalreflexion unterzogen, wodurch einfallende parallele Strahlen mit einem Abstand von 13 mm in austretende parallele Strahlen mit einem Abstand von 1 mm geändert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ändern eines Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen auf einen anderen gewünschten Abstand und eine maskenlose Substratbelichtungsvorrichtung, die eine Vorrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen den Achsen der Lichtstrahlen beinhaltet, die von mehreren Lichtquellen ausgegeben werden, die in einer Matrix angeordnet sind, als ihre Lichtquelle dienen.
Zum Ausbilden eines Musters auf einer gedruckten Leiterplatte, einem TFT-Substrat oder einem Farbfiltersubstrat einer Flüssigkristallanzeige oder einem Substrat einer Plasmaanzeige durch Belichtung wird im Stand der Technik eine Maske, die als ein Original für das Muster dient, erzeugt und dieses Originalmaskenmuster wird auf das vorstehend erwähnte Substrat durch Belichtung mit einer Maskenbelichtungsvorrichtung übertragen.
Substrate wurden jedoch in den letzten Jahren immer größer. Überdies wird die Zeit, die zum Entwerfen und Herstellen dieser Substrate aufgewendet wird, immer kürzer. Angesichts dessen wurden so genannte maskenlose Belichtungsverfahren, ohne dass irgendwelche Masken verwendet werden, in praktischen Gebrauch genommen. Beispiele dieser maskenlosen Belichtungsverfahren beinhalten ein Verfahren zum Erzeugen eines zweidimensionalen Musters unter Verwendung eines zweidimensionalen räumlichen Modulators wie z. B. eines Flüssigkristalls oder einer DMD (digitale Spiegelvorrichtung) und durch Unterziehen dieses zweidimensionalen Musters einer Belichtung auf dem Substrat mit einer Projektionslinse, und ein Verfahren zum Durchführen von Zeichnen und Belichtung auf einem Substrat mit Laserlicht unter Verwendung eines EO-Modulators oder AO-Modulators, während eine Abtastung unter Verwendung eines Lasers mit großer Ausgangsleistung und eines Polygonspiegels durchgeführt wird. Obwohl das erstere Verfahren das Zeichnen eines relativ feinen Musters ermöglicht, erhöht das Verfahren die Vorrichtungskosten. Obwohl das letztere Verfahren das Zeichnen eines groben Musters über einer großen Fläche ermöglicht und eine relativ kostengünstige Produktion auf Grund der einfachen Konfiguration ermöglicht, ist es andererseits schwierig, ein Zeichnen mit hoher Genauigkeit über einer großen Oberfläche durchzuführen. Ferner ist ein Laser mit großer Ausgangsleistung erforderlich, um die Durchsatzzeit kürzer zu machen, was zu hohen Vorrichtungskosten und auch hohen Betriebskosten führt.
Angesichts dessen ist eine Musterbelichtungsvorrichtung bekannt, die eine kurze Durchsatzzeit, niedrige Kosten und verringerte Betriebskosten unter Verwendung von mehreren Halbleiterlasern als Lichtquelle verwirklicht (japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-316349).
Strahlabstandsverringerungsmitteln ohne Strahldurchmesseränderung, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr.2005-316349 beschrieben sind, ist jedoch nicht nur eine große Anzahl von Teilen erforderlich, sondern auch die resultierende Struktur wird unvermeidlich teuer, wenn die Parallelität von Strahlen verbessert werden soll. Ferner ist eine sorgfältige Handhabung auf Grund der kleinen Dicke des Prismas erforderlich.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen zu schaffen, um eine leichte Bearbeitung und Handhabung und auch eine verbesserte Parallelität von Strahlen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ändern eines Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen geschaffen, mit: einem ersten transparenten Element in der Form eines Prismas, dessen Querschnitt in einer x-y-Richtung ein Parallelogramm ist; und mindestens einem zweiten transparenten Element in Form eines Prismas, dessen Querschnitt in der x-y-Richtung ein Parallelogramm ist, wobei das zweite transparente Element eine Nut umfasst, die in einer Oberfläche in einer z-Richtung senkrecht zur x-y-Richtung ausgebildet ist. Das erste transparente Element und das zweite transparente Element sind in direktem Kontakt miteinander gestapelt, wobei die Nut auf einer inneren Seite liegt, so dass Licht, das versucht, in die Nut zu gelangen, durch die Nut einer Totalreflexion unterzogen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratbelichtungsvorrichtung geschaffen, in der ein Abstand zwischen optischen Achsen von parallelen Strahlen auf einer Seite durch eine Vorrichtung zum Ändern eines Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen geändert wird, wobei die parallelen Strahlen aus mehreren Lichtquellen ausgegeben werden, die in einer Matrix angeordnet sind und optische Achsen aufweisen, die in gleichem Abstand voneinander beabstandet sind, und in der Lichtstrahlen, die aus den Lichtquellen ausgegeben werden, auf ein Zielbelichtungssubstrat abgestrahlt werden, wobei die Substratbelichtungsvorrichtung die Vorrichtung zum Ändern eines Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
Da mehrere Paare von Lichtstrahlen in der Platinendickenrichtung angeordnet werden können, selbst wenn ein erstes transparentes Element und ein zweites transparentes vorgesehen sind, werden gemäß der vorliegenden Erfindung eine verringerte Anzahl von Teilen und eine größere Bearbeitbarkeit und auch eine verbesserte Parallelität von austretenden Lichtstrahlen erreicht. Da die Dicke erhöht ist, ist die Handhabungsbetriebsfähigkeit verbessert.
Diese und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich, in denen:
1 eine Ansicht ist, die die allgemeine Konfiguration einer Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A, 2B Ansichten sind, die ein optisches Lichtquellensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
3A, 3B Ansichten sind, die die Konfiguration einer integrierten Einheit mit parallelem Glas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
4 eine Ansicht ist, die die Funktionsweise einer integrierten Einheit mit parallelem Glas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 eine Ansicht ist, die ein weiteres Anordnungsbeispiel der integrierten Einheit mit parallelem Glas zeigt;
6 eine Ansicht ist, die die Anordnung von Lichtstrahlen auf einer Belichtungsoberfläche zeigt; und
7 eine Ansicht ist, die die allgemeine Konfiguration einer weiteren Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 ist eine Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 2A und 2B sind Ansichten, die ein optisches Lichtquellensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, 3A und 3B sind Ansichten, die die Konfiguration einer integrierten Einheit 14L mit parallelem Glas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, 4 ist eine Ansicht, die die Funktionsweise einer integrierten Einheit mit parallelem Glas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 5 ist eine Ansicht, die ein weiteres Anordnungsbeispiel einer integrierten Einheit mit parallelem Glas zeigt, 6 ist eine Ansicht, die die Anordnung von Lichtstrahlen in einer Belichtungsoberfläche zeigt, und 7 ist eine Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer weiteren Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine Belichtungsvorrichtung 200 umfasst ein optisches Lichtquellensystem 1, einen Spiegel 100, eine Linse 3 mit langer Brennweite, einen Spiegel 4, einen Polygonspiegel 5, eine fθ-Linse 6, einen Rückführungsspiegel 62, eine Zylinderlinse 61, einen Tisch 7 und eine Steuerschaltung 9. Das optische Lichtquellensystem 1 umfasst eine Einheit 11 zum Erzeugen von mehreren parallelen Strahlen und eine integrierte Einheit 14 mit parallelem Glas. Ein Belichtungssubstrat 8 ist auf dem Tisch 7 befestigt.
2A ist eine Vorderansicht (wie von der Seite des Spiegels 100 gesehen; die linke Seite in der Zeichnung entspricht der Oberseite) des optischen Lichtquellensystems 1. 2B ist eine schematische Schnittdraufsicht auf das optische Lichtquellensystem 1, wie von der Seitenfläche gesehen.
Die Einheit 11 zum Erzeugen von mehreren parallelen Strahlen umfasst einen Halter 110, der aus Kupfermaterial ausgebildet ist, Halbleiterlaser (nachstehend als "LDs" bezeichnet) 12 und asphärische Linsen 13. Im Halter 110 sind 16 (8 auf der linken Seite und 8 auf der rechten Seite) LDs mit jeweils einem Außendurchmesser von 5 bis 6 mm, die an einem Gehäusebaustein in einem Abstand von 13 mm montiert sind, und 8 LDs in der x-Richtung bzw. y-Richtung angeordnet, d. h., insgesamt 128 LDs sind angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass, wie durch die gestrichelten Linien in 2A angegeben, jeder LD 12 so angeordnet ist, dass er um 13/8 mm vom LD 12 einer benachbarten Reihe verschoben ist. Ferner sind die asphärischen Linsen 13 auf den jeweiligen optischen Achsen der von den LDs 12 emittierten Lichtstrahlen angeordnet. Jeder LD 12 gibt Laserlicht mit einem vollen Winkel von Divergenz bei halbem Maximum bzw. halbem Maximalwert (Divergenzwinkel) in der x-Richtung von etwa 22 Grad und einem Divergenzwinkel in der y-Richtung von etwa 8 Grad aus.
Als nächstes wird die integrierte Einheit 14 mit parallelem Glas beschrieben.
Wie in 2B gezeigt, umfasst die integrierte Einheit 14 mit parallelem Glas parallele Gläser 1401 bis 1408 (nachstehend wird diese Gruppe von Gläsern als "integrierte Einheit 14R mit parallelem Glas" bezeichnet) und parallele Gläser 1411 bis 1418 (nachstehend wird diese Gruppe von Gläsern "integrierte Einheit 14L mit parallelem Glas" bezeichnet), die jeweils ein Parallelogramm im Querschnitt sind.
3A und 3B sind Ansichten, die die Konfiguration der integrierten Einheit 14 mit parallelem Glas auf der linken Seite in der Zeichnung darstellen, von welchen 3A eine Ansicht ist, die die ganze integrierte Einheit 14L mit parallelem Glas zeigt, und 3B eine Ansicht ist, wie vom Pfeil K in 3A gesehen. Jedes einzelne parallele Glas ist ein Parallelogramm, dessen einer Scheitelwinkel 45 Grad beträgt. Wie in 3B gezeigt, sind rechtwinklige Nuten G auf der rechten Seitenoberfläche des parallelen Glases 1411 ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist die Breite W der Nuten G 1-6 mm. Die äußeren Oberflächen des parallelen Glases 1411 sind flach. Die Nuten G sind auch auf den rechten Seitenoberflächen der parallelen Gläser 1412 bis 1417 ausgebildet (jedoch sind die Nuten G um 13/8 mm in der Höhenrichtung zueinander verschoben). Im Gegensatz dazu sind alle Oberflächen des parallelen Glases 1418 flach.
Die parallelen Gläser 1401 bis 1408 und 1411 bis 1418 werden mittels eines so genannten optischen Kontakts in direktem Kontakt miteinander gehalten. Im Ver gleich zum Fall der Verwendung eines Klebstoffs macht es die Verwendung des optischen Kontakts möglich, eine beträchtliche Verbesserung der Parallelität von parallelen Strahlen 10 zu erreichen, und beseitigt auch einen Reflexionsverlust, der sich aus einem Fehlabgleich des Brechungsindex zwischen einem Klebstoff und Glas ergibt. Ferner besteht keine Befürchtung für eine Verschlechterung eines Klebstoffs, die auftritt, wenn parallele Strahlen 10A Ultraviolettlicht oder nahes Ultraviolettlicht sind.
Als nächstes wird die Funktionsweise der integrierten Einheit 14 mit parallelem Glas beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, wird Laserlicht 10A1, das Laserlicht 10A am linken Ende entspricht, das auf das parallele Glas 1411 von dem unteren Teil der Zeichnung einfallend gemacht wird, einer Totalreflexion bei AL1 als Grenze mit Luft unterzogen und läuft nach rechts in der Zeichnung. Anschließend tritt das Laserlicht 10A1 durch die parallelen Gläser 1412 bis 1418 hindurch, wird einer Totalreflexion bei BL1 als Grenze mit Luft unterzogen, und tritt von der oberen Fläche des parallelen Glases 1418 aus. Ferner wird ein paralleler Strahl 10A2, der auf das parallele Glas 1412 von dem unteren Teil der Zeichnung einfällt und sich an zweiter Stelle von links befindet, einer Totalreflexion bei AL2 entsprechend Nuten, die im parallelen Glas 1411 ausgebildet sind, unterzogen und läuft dann nach rechts in der Zeichnung. Anschließend tritt der parallele Strahl 10A2 durch die parallelen Gläser 1413 bis 1418 hindurch, wird bei BL2 als der Grenze mit Luft einer Totalreflexion unterzogen, um in der Zeichnung nach oben zu laufen, und tritt von der oberen Fläche des parallelen Glases 1418 aus. Zu der Zeit, zu der ein weiterer paralleler Strahl 10A versucht, durch ein paralleles Glas hindurchzutreten, wird ebenso, da die Nuten G im nächsten parallelen Glas vorgesehen sind, der parallele Strahl 10A einer Totalreflexion an dieser Stelle unterzogen. Das heißt, einfallende parallele Strahlen 10A mit einem Abstand Px von 13 mm treten aus dem parallelen Glas 1418 als parallele Strahlen 10 mit einem Abstand Px' (in diesem Fall 1 mm) aus. Ebenso treten auch auf der Seite des integrierten parallelen Glases 14R einfallende parallele Strahlen 10A mit einem Abstand Px von 13 mm aus dem parallelen Glas 1408 als parallele Strahlen 10 mit einem Abstand Px' (in diesem Fall 1 mm) aus. Wie in 2A gezeigt, sind die überlappenden Abschnitte des parallelen Glases 1408 und des parallelen Glases 1418 befestigt miteinander im Eingriff Qede Kante ist in einer Kammzahnform ausgebildet und ist im Eingriff), so dass keine Befürchtung besteht, dass der optische Weg der parallelen Strahlen 10A gestört wird.
Obwohl jede Nut G in dieser Ausführungsform rechtwinklig ist, kann, da es genügt, eine Totalreflexion von Lichtstrahlen, die versuchen, in die Nuten G zu gelangen, zu verwirklichen, die Form der Nut G eine V-Form, eine U-Form oder eine andere derartige Form sein, solange ein Luftspalt, der größer ist als die Breite W, ausgebildet werden kann.
Als nächstes wird ein Abstand dp zwischen parallelen Gläsern (d. h. die Dicke der parallelen Gläser) beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, kann aus dem Abstand Px von einfallenden parallelen Strahlen 10A und dem Abstand Px' von austretenden parallelen Strahlen 10 der Abstand dp durch die folgende Gleichung bestimmt werden. dp = (Px – Px')/√2
Wenn der Abstand Px von einfallenden parallelen Strahlen 10 13 mm ist und der Abstand Px' von austretenden parallelen Strahlen 10 1 mm ist, kann der Abstand dp folglich als 8,5 mm festgelegt werden.
Um die parallelen Strahlen 10 parallel zu halten, ist es wichtig, dass die Einfallsfläche und die Austrittsfläche zueinander parallel sind (die Parallelität zwischen benachbarten Reflexionsflächen für die praktische Verwendung innerhalb 30 Sekunden, vorzugsweise 10 Sekunden liegt). In dieser Hinsicht ist es relativ leicht, die parallelen Gläser auf eine Parallelität in der Größenordnung von 1 Sekunde zu bearbeiten. Ferner ist es auch relativ leicht, die Einfallsfläche und die Austrittsfläche so zu bearbeiten, dass sie zueinander parallel sind, nachdem die parallelen Gläser zu einer Einheit integriert wurden. Ferner ist der Verlust bei der Reflexion 0, da die Reflexion eine Totalreflexion ist. Wenn eine Antireflexbeschichtung auf die Einfallsfläche und die Austrittsfläche aufgebracht wird, kann ferner, da die resultierende Reflexion eine Reflexion mit senkrechtem Einfall ist, der Verlust an diesen Oberflächen zu 0,2 % oder weniger gemacht werden.
Es sollte beachtet werden, dass, wie in 5 gezeigt, es auch möglich ist, die integrierte Einheit 14R mit parallelem Glas und die integrierte Einheit 14L mit parallelem Glas so anzuordnen, dass sie in der z-Richtung zueinander verschoben sind.
Anstatt einen direkten Kontakt zwischen den parallelen Gläsern 1401 bis 1408 und 1411 bis 1418 mittels eines optischen Kontakts zu erreichen, kann ferner ein transparenter Klebstoff verwendet werden.
Da Siliciumdioxid eine äußerst kleine Wärmeausdehnung im Vergleich zu anderen Glasmaterialien aufweist, besteht ferner, wenn Siliciumdioxidglas als Glas verwendet wird, wenn ein optischer Kontakt verwendet wird, eine geringe Befürchtung, dass die parallelen Gläser auf Grund einer Wärmeänderung aus dem optischen Kontakt gelangen, wodurch es möglich gemacht wird, eine stabile Einheit mit parallelem Glas und mit hoher Leistung zu erzeugen.
Ferner können die parallelen Gläser 1401 bis 1408 und 1411 bis 1418 aus einem anderen transparenten Material als Glas ausgebildet werden.
Die Linse 3 mit langer Brennweite umfasst Linsen 31, 32, 33 vom sphärischen Typ und eine Zylinderlinse 34 mit einer Brechkraft in der x-Richtung und mit einer Brennweite fc. Die Linsen 31, 32, 33 sind jeweils aus mehreren Linsen gebildet und die Gesamtbrennweite ist fo.
Als nächstes wird die Funktionsweise beschrieben.
Die aus den LDs 12 ausgegebenen Laserstrahlen, die auf die asphärischen Linsen 13 einfallend gemacht werden, treten aus den sphärischen Linsen 13 als zueinander parallele Strahlen 10A in einer Matrixform mit einem Abstand (Px) von 13 mm in der x-Richtung und einem Abstand (Py) von 13 mm in der y-Richtung aus. Die jeweiligen Laserstrahlen, die durch die sphärischen Linsen 13 kollimiert werden, besitzen eine elliptische Intensitätsverteilung mit einem Durchmesser von etwa 4 mm in der x-Richtung und einem Durchmesser von etwa 1,5 mm in der y-Richtung.
Die einfallenden parallelen Strahlen 10A auf der integrierten Einheit 14 mit parallelem Glas treten aus der integrierten Einheit 14 mit parallelem Glas als meh rere parallele Strahlen 10 in einer Matrixform mit Py (Abstand in der y-Richtung) von 13 mm und einem Abstand (Px') in der x-Richtung von 1 mm aus und werden auf die Linse 3 mit langer Brennweite mit einer Brennweite von etwa 20 m einfallend gemacht.
Nachdem die einfallenden parallelen Strahlen 10 mit Px' von 1 mm und Py von 13 mm, die auf die Linse 3 mit langer Brennweite einfallend gemacht worden sind aus der Linse 3 mit langer Brennweite austreten, werden die Hauptstrahlen der jeweiligen Strahlen in Bezug auf die y-Richtung durch den Spiegel 4 reflektiert, so dass sie auf einer Spiegeloberfläche des Polygonspiegels 5 konvergiert werden. Da jedoch die Brennweite mit 20 m relativ lang ist, wurden die Strahldurchmesser der jeweiligen Strahlen auf etwa 10 mm vergrößert. Andererseits werden in Bezug auf die x-Richtung auf Grund der Zylinderlinse 34 die Strahlen auf den Polygonspiegel mit einem Abstand Pxp (Pxp = Px'fc/fo) konvergiert, im Verhältnis zu dem Anordnungsabstand Px' = 1 mm der einfallenden Lichtstrahlen an der Linse mit langer Brennweite in der x-Richtung.
Der Polygonspiegel 5 dreht sich mit einer Drehzahl von etwa 5000 U/min (ωrad·s^–1 hinsichtlich der Winkelgeschwindigkeit). Reflektiertes Licht wird auf die fθ-Linse 6 einfallend gemacht und geht nach Reflexion durch den Spiegel 62 durch die Zylinderlinse 61 mit einer Brennweite fθC hindurch und bildet dann, wie in 6 gezeigt, die Bilder von Punkten 80, die durch Strahlen gebildet werden, die von den jeweiligen LDs 12 emittiert werden, auf der Belichtungsoberfläche des Belichtungssubstrats 8, das am Tisch 7 montiert ist.
Unter der Annahme, dass die Brennweite der fθ-Linse 6 fθ (mm) ist, werden, wenn sich der Polygonspiegel 5 dreht, die Punkte auf dem Substrat mit einer Geschwindigkeit von 2fθω (mm/s) in der -y-Richtung der Koordinaten auf dem Tisch, der in 1 gezeigt ist, abgetastet. Der Tisch wird einer Abtastung in der -x-Richtung synchron mit dieser Abtastung unterzogen und die jeweiligen LDs 12 werden auf der Basis von Zeichnungsdaten, die vorher in der Steuerschaltung 9 gespeichert wurden, EIN-AUS-gesteuert, was folglich die Bildung eines gewünschten Musters auf dem Belichtungssubstrat 8 durch Belichtung ermöglicht.
Unter der Annahme, dass die Strahldurchmesser in der x-y-Richtung der jeweiligen parallelen Strahlen vom optischen Lichtquellensystem jeweils Dx, Dy sind, können die Strahldurchmesser dx, dy in der x-y-Richtung auf dem Belichtungssubstrat 8 durch die folgenden Gleichungen angegeben werden. dx = Dxfcfθc/(fofθ) dy = Dyfθc/fo
Wie vorstehend erwähnt, sind Dy, Dy jeweils 4, 1,5 mm (e^–2) und die Brennweite von jeder der vorstehend erwähnten Linsen ist so bestimmt, dass dx, dy etwa 20 μm werden.
Unter der Annahme, dass die Anordnungsabstände in der Abtast- und der Unterabtastrichtung von zweidimensional angeordneten Strahlen, die auf die Linse 3 mit langer Brennweite einfallen, jeweils Px', Py sind, können ihre Anordnungsabstände PEx, PEy auf dem Belichtungssubstrat ferner jeweils folgendermaßen dargestellt werden. PEx = Px'fθ/fo PEy = Pyfθcfc/(fofθ)
7 ist eine Ansicht einer weiteren Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Einheit 11 zum Erzeugen mehrerer paralleler Strahlen beinhaltet LDs mit violettem Halbleiterlaser (407 nm). Andererseits beinhaltet eine Einheit 11' zum Erzeugen von mehreren parallelen Strahlen LDs mit Ultraviolett-Halbleiterlaser (375 nm). Parallele Laserlichtstrahlen mit einem Abstand von 13 mm in der x-y-Richtung treten aus den jeweiligen Einheiten 11, 11' zum Erzeugen von mehreren parallelen Strahlen so aus, dass sie zueinander parallel sind. Mehrere Ultraviolett-LD-Strahlen mit 375 nm werden durch einen Spiegel 15 reflektiert und treten durch einen dichroitischen Spiegel 16 hindurch. Andererseits laufen nach Reflexion durch den dichroitischen Spiegel mehrere violette LD-Strahlen mit 407 nm durch einen optischen Weg, der im Wesentlichen vollständig mit jenem der mehreren Strahlen mit 375 nm zusammenfällt. Die Anordnung der LD-Lichtquellen mit 407 nm und 375 nm kann umgekehrt werden. In diesem Fall lässt der dichroitsche Spiegel 16 natürlich die Strahlen mit 407 nm durch und reflektiert die Strahlen mit 375 nm.
Die mehreren Strahlen mit beiden Wellenlängen werden zusammen auf die Einheit 14 mit parallelem Glas einfallend gemacht, die vorstehend im Einzelnen beschrieben wurde. Wenn die einfallenden mehreren Strahlen mit einem Abstand von 13 mm in der x-Richtung durch die Einheit 14 mit parallelem Glas hindurchtreten, wird der Abstand in der x-Richtung der austretenden Strahlen auf 1 mm komprimiert. Da die Linse 3 mit langer Brennweite mit einer Apertur von etwa 120 mm im Durchmesser einer Farbkorrektur in Bezug auf beide Wellenlängen von 375 nm und 407 nm unterzogen wird, fallen die Hauptstrahlen der mehreren Strahlen beider Wellenlängen, die durch die Linse 3 mit langer Brennweite durchgelassen werden, auf dem Polygonspiegel 5 in Bezug auf die y-Richtung (horizontale Richtung) miteinander zusammen. In Bezug auf die x-Richtung ebenso werden die Strahlen auf Grund der Farbkorrektur, die in einem Abstand von 1 mm angeordnet wurden, wie vorstehend beschrieben, auf dieselbe Position auf dem Polygonspiegel für beide Wellenlängen mit einer Vergrößerung fc/fo, die durch die Brennweite fo des sphärischen Linsensystems der Linse 3 mit langer Brennweite und die Brennweite fc der farbkorrigierten Zylinderlinse entsprechend der vierten Gruppe vom Vorderende bestimmt ist, konvergiert und gebündelt.
Die Strahlen mit beiden Wellenlängen, die durch den Polygonspiegel 5 reflektiert werden, treten durch die fθ-Linse 6 hindurch. In Bezug auf die y-Richtung werden die Strahlen auf das Substrat in einer Punktgröße gebündelt, die durch die folgende Gleichung unter Verwendung der Brennweite fθ der fθ-Linse 6 und des Strahldurchmessers Dy in der y-Richtung und der Wellenlänge λ des einfallenden Lichts bestimmt ist. dy = 4fθλ/(πDy)
In Bezug auf die x-Richtung werden andererseits auf der Basis der Brennweite des sphärischen Systems der fθ-Linse 6 und der farbkorrigierten Zylinderlinse 61, die sich hinter der fθ-Linse befindet, die jeweiligen Strahlen auf das Substrat in einem Strahldurchmesser dx gebündelt, der durch die folgende Gleichung in Bezug auf den Strahldurchmesser Dx in der x-Richtung des einfallenden Lichts an der Linse mit langer Brennweite bestimmt ist: dx = Dxfcfθc/(fofθ)wobei dx, dy im Wesentlichen gleich sind.
Da die mehreren Strahlen mit beiden Wellenlängen gleichzeitig auf dieselbe Position in einer Punktgröße von etwa 20 μm gebündelt werden, wird in dieser Weise synchron mit der Drehzahl des Polygonspiegels 5 der Tisch 7, auf dem das Belichtungssubstrat 8 montiert ist, in der durch den Pfeil in 6 angegebenen Richtung bewegt. Ferner werden synchron mit der Drehung des Polygonspiegels 5 die jeweiligen LDs 12 von der Steuereinheit 9 mit einer Zeitsteuerung EIN/AUS-geschaltet, die durch die Anordnungspositionen der jeweiligen LDs und die gewünschten Zeichnungsinformationen bestimmt ist, wodurch ein gewünschtes Zeichnungsmuster auf dem Substrat 8 durch Belichtung mit zwei Wellenlängen gleichzeitig gebildet wird.
Die Belichtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht, dass eine maskenlose Belichtung gleichzeitig unter Verwendung von LDs mit Wellenlängen nahe der h-Linie und i-Linie einer Quecksilberlampe durchgeführt wird, die in der Maskenbelichtungsvorrichtung des Standes der Technik verwendet wird, und ermöglicht, dass eine Belichtung in einer zufrieden stellenden Weise unter Verwendung eines im Stand der Technik verwendeten kostengünstigen Photoresists durchgeführt wird.

Claims

Vorrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen, die umfasst: ein erstes transparentes Element in Form eines Prismas, dessen Querschnitt in einer x-y-Richtung ein Parallelogramm ist; und mindestens ein zweites transparentes Element in Form eines Prismas, dessen Querschnitt in der x-y-Richtung ein Parallelogramm ist, wobei das zweite transparente Element eine Nut aufweist, die in einer Oberfläche in einer z-Richtung senkrecht zur x-y-Richtung ausgebildet ist, wobei das erste transparente Element und das zweite transparente Element in direktem Kontakt gestapelt sind, wobei die Nut auf einer inneren Seite liegt, so dass Licht, das bestrebt ist, in die Nut zu gelangen, durch die Nut einer Totalreflexion unterworfen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der inneren Winkel des Parallelogramms 45 Grad beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste transparente Element und das zweite transparente Element aus Glas bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste transparente Element und das zweite transparente Element durch einen optischen Kontakt in direktem Kontakt stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas als Hauptkomponente Siliciumdioxid umfasst.
Substratbelichtungsvorrichtung, in der ein Abstand zwischen optischen Achsen von parallelen Strahlen auf einer Seite durch eine Vorrichtung zum Ändern eines Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen geändert wird, wobei die parallelen Strahlen von mehreren Lichtquellen ausgegeben werden, die in einer Matrix angeordnet sind und optische Achsen aufweisen, die in gleichem Abstand voneinander beabstandet sind, und wobei Lichtstrahlen, die von den Lichtquellen ausgegeben werden, auf ein Zielbelichtungssubstrat abgestrahlt werden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen Lichtstrahlachsen nach einem der Ansprüche 1 bis 5.