JP2006293197A - Exposure light source using semiconductor laser - Google Patents

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健 三宅
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high-accuracy parallel light to irradiate a substrate through a photomask. <P>SOLUTION: The exposure light source U comprises a semiconductor laser 1 and an optical system 7, wherein the optical system 7 includes a first lens group 3, an optical polygonal column 4 and a second lens group 5. Light 2 emitted from the semiconductor laser 1 is converged by the first lens group 3 onto the entrance face of the optical polygonal column 4. The light whose luminance is homogenized by the optical polygonal column 4 is converted into parallel light 6 by the second lens group 5 to irradiate the substrate 11 through a photomask 8. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板の表面に形成された感光膜(フォトレジスト)に対して、フォトマスクを対向して配置させ、フォトマスクを通して光を基板に照射することによりフォトマスク上に描かれたパターンを基板表面の感光膜上に転写する露光処理に用いるための露光用光源に関する。   In the present invention, a pattern drawn on a photomask is formed by irradiating the substrate with light through a photomask by placing a photomask facing the photosensitive film (photoresist) formed on the surface of the substrate. The present invention relates to an exposure light source for use in an exposure process to be transferred onto a photosensitive film on a substrate surface.

近年、プリント回路基板等の回路パターンは高精細化が進んでおり、フォトマスクに描かれた高精細なパターンを基板に忠実に転写する露光処理が望まれている。
露光方法には、基板の表面に形成された感光膜に対してフォトマスクを密着させた状態でフォトマスクを通して光を基板に照射する、いわゆる「密着露光」と、フォトマスクと基板とを軽く接触させた状態で露光を行う、いわゆる「接触露光」と、フォトマスクと基板との間に隙間を設けて露光を行う、いわゆる「ギャップ露光(非接触露光)」とがある。密着露光や接触露光に比べてギャップ露光は、フォトマスクと基板とが互いに接触しないので、フォトマスクと基板との接触に起因する傷の発生が無く、ゴミの付着も激減する。また、ギャップ露光では、フォトマスクと基板とを密着させたり引き離したりする時間が不要となるため、処理速度が速くなる。さらに、フォトマスクと基板とを密着させる時の真空吸引に起因する位置ずれがなくなるので、フォトマスクと基板との位置合わせ精度も向上する。このようにギャップ露光は、密着露光や接触露光に比べて非常に優れた露光方法といえる。
In recent years, circuit patterns of printed circuit boards and the like have been improved in definition, and an exposure process for faithfully transferring a high-definition pattern drawn on a photomask to the substrate is desired.
The exposure method includes so-called “contact exposure” in which light is applied to the substrate through the photomask while the photomask is in close contact with the photosensitive film formed on the surface of the substrate, and the photomask and the substrate are lightly contacted. There are so-called “contact exposure” in which exposure is performed in a state in which the exposure is performed, and so-called “gap exposure (non-contact exposure)” in which exposure is performed with a gap provided between the photomask and the substrate. Compared to contact exposure and contact exposure, gap exposure does not cause the photomask and the substrate to contact each other, so there is no generation of scratches due to contact between the photomask and the substrate, and the adhesion of dust is drastically reduced. Further, the gap exposure does not require time for bringing the photomask and the substrate into close contact with each other, and thus the processing speed is increased. Furthermore, since there is no misalignment due to vacuum suction when the photomask and the substrate are brought into close contact with each other, the alignment accuracy between the photomask and the substrate is also improved. As described above, the gap exposure can be said to be an excellent exposure method compared to the contact exposure and the contact exposure.

しかしながら、高精細なパターンの転写をギャップ露光で行う場合には、フォトマスクと基板とに照射される光が、全照射領域にわたってコリメーション半角およびデクリネーション角が共に小さい高精度の平行光であり、且つ、均一な照度分布を得られるものでなくてはならない。   However, when high-definition pattern transfer is performed by gap exposure, the light irradiated to the photomask and the substrate is high-precision parallel light with a small collimation half angle and declination angle over the entire irradiation area. And a uniform illuminance distribution must be obtained.

このような高精度の照射光を得るには、幾何光学上、発光体の大きさが極めて小さいこと、および、発光体から発せられる光を、照度をも含めた光質が均一な平行光へと変換するための光学系の精度が高いこと、が必要である。また、照射される光の波長は、基板の表面に形成された感光膜(フォトレジスト)の感光波長に等しい単一波長であることが光学上望ましい。   In order to obtain such highly accurate irradiation light, the size of the illuminant is extremely small due to geometric optics, and the light emitted from the illuminant is converted into parallel light with uniform light quality including illuminance. It is necessary that the accuracy of the optical system for conversion is high. In addition, it is optically desirable that the wavelength of the irradiated light be a single wavelength equal to the photosensitive wavelength of the photosensitive film (photoresist) formed on the surface of the substrate.

しかしながら、発光体として従来用いられてきたランプのアークの長さは、大型基板(略500mm角以上)の全面を一括照射して露光を行うための高出力ランプでは5〜10mm程度であり、大変大きい。   However, the arc length of a lamp conventionally used as a light emitter is about 5 to 10 mm in a high-power lamp for performing exposure by irradiating the entire surface of a large substrate (approximately 500 mm square or more) at once. large.

また、ランプから発する光は広角度で放射されるため、ランプから発する光をまず凹面鏡によって集光させた後、レンズや反射ミラー等によって照度の均一化と平行光への変換とを行ってきたが、光学系が複雑で大型であるため、光学系の精度を高くすることは価格面からも困難であった
このように、従来のようにランプを発光体として用いると、発光体が大きいこと、および、光学系の精度も高く出来ないことから、照射される光の光質について言えば、コリメーション半角が1.0°、デクリネーション角1.0°、照度分布10%程度が限度であった。
In addition, since the light emitted from the lamp is emitted at a wide angle, the light emitted from the lamp is first condensed by a concave mirror, and then the illuminance is made uniform and converted into parallel light by a lens, a reflecting mirror, or the like. However, since the optical system is complicated and large, it is difficult to increase the accuracy of the optical system from the viewpoint of price. Thus, when a lamp is used as a light emitter as in the past, the light emitter is large. Since the accuracy of the optical system cannot be high, the light quality of the irradiated light is limited to a collimation half angle of 1.0 °, a declination angle of 1.0 °, and an illuminance distribution of about 10%. there were.

このようにあまり光質の良くない従来のランプを露光用光源として用いると、前述した密着露光では、極めて細いパターンを除いて実用上支障はなかったが、ギャップ露光においては、フォトマスク上に描かれたパターンを基板表面の感光膜上に忠実に転写することは困難だった。   When a conventional lamp with poor light quality is used as a light source for exposure, the contact exposure described above has no practical problem except for extremely thin patterns, but in gap exposure, it is drawn on a photomask. It was difficult to faithfully transfer the pattern onto the photosensitive film on the substrate surface.

本発明は、フォトマスクを通して基板に照射される光を、従来の光に比べてより高精度な平行光とすること、また、それによって、優れた露光方法であるギャップ露光をより実用可能なものとすることを課題とする。   In the present invention, light irradiated onto a substrate through a photomask is made to be parallel light with higher accuracy than conventional light, and thereby, a gap exposure which is an excellent exposure method can be more practically used. The problem is to do.

このため、本発明は、従来のランプに代えて半導体レーザを発光体として用い、これを簡素で精度の高い光学系と組み合わせることによって高精度の平行光による照射を実現して、上記課題を解決しようとするものである。   Therefore, the present invention solves the above problems by using a semiconductor laser as a light emitter instead of a conventional lamp and combining it with a simple and highly accurate optical system to achieve irradiation with high-precision parallel light. It is something to try.

半導体レーザは、その発光部分の大きさが約0.1mm以下と非常に小さいので、高精度の平行光に変換しやすく、また、発光部分から発する光の放射角度も狭いので、簡素な光学系で目的を達することが出来る。   Since the size of the light emitting part of the semiconductor laser is very small, about 0.1 mm or less, it is easy to convert it into highly accurate parallel light, and the radiation angle of the light emitted from the light emitting part is narrow, so a simple optical system You can achieve your purpose.

したがって本発明によれば、
基板の表面に形成された感光膜に対して、フォトマスクを対向して配置させ、フォトマスクを通して光を基板に照射することにより、フォトマスク上に描かれたパターンを基板表面の感光膜上に転写する露光処理に用いられる露光用光源であって、半導体レーザと光学系とを備え、これらを用いて前記半導体レーザから発する光を平行光に変換してフォトマスクと基板とに照射するようになされた露光用光源が提供される。
Therefore, according to the present invention,
A photomask is placed opposite to the photosensitive film formed on the surface of the substrate, and light is applied to the substrate through the photomask, so that the pattern drawn on the photomask is formed on the photosensitive film on the substrate surface. An exposure light source used in an exposure process for transferring, comprising a semiconductor laser and an optical system, and using these to convert light emitted from the semiconductor laser into parallel light and irradiate the photomask and the substrate An exposure light source made is provided.

前記光学系は、前記半導体レーザから基板に向かって順に配列された、第一レンズ群と、光学多角柱と、第二レンズ群とを含んで構成するものとし、前記半導体レーザから発する光を前記第一レンズ群によって前記光学多角柱の入射面に集光させ、該光学多角柱によって照度を均一化して出射させ、前記第二レンズ群によって平行光に変換するようにしてもよい。   The optical system includes a first lens group, an optical polygonal column, and a second lens group, which are arranged in order from the semiconductor laser toward the substrate, and emits light emitted from the semiconductor laser. The light may be condensed on the incident surface of the optical polygonal column by the first lens group, emitted with the illuminance uniformized by the optical polygonal column, and converted into parallel light by the second lens group.

フォトマスクと基板とに照射される前記平行光のコリメーション半角およびデクリネーション角は、共に0.5度以内となるようにすることができる。
本発明によればまた、上述したいずれかの露光用光源を複数台配列して構成し、露光すべき基板に対して相対移動しながら光を基板に照射するようにした、走査型露光用光源も提供される。
The collimation half angle and the declination angle of the parallel light applied to the photomask and the substrate can both be within 0.5 degrees.
According to the present invention, a scanning exposure light source comprising a plurality of the above-described exposure light sources arranged to irradiate the substrate with light while moving relative to the substrate to be exposed. Is also provided.

露光は、基板の表面に形成された感光膜に対してフォトマスクが任意の間隔をあけて接近して配置されている状態で行ってもよい。
あるいはまた、基板の表面に形成された感光膜に対して、フォトマスクが接触して配置されている状態で露光を行ってもよい。
The exposure may be performed in a state where a photomask is arranged close to the photosensitive film formed on the surface of the substrate with an arbitrary interval.
Alternatively, the exposure may be performed in a state where a photomask is placed in contact with the photosensitive film formed on the surface of the substrate.

添付の図面およびグラフを参照しながら、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
まず、図1に基づいて、ギャップ露光における光質と転写精度との関係を説明する。図1(a)は、ギャップ露光における光質と転写精度との関係を表す原理図であり、隙間Dをあけて互いに対向するフォトマスク8および基板11を側面図で示している。図1(b)は、基板11上の照度分布を示すグラフである。
Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings and graphs.
First, the relationship between light quality and transfer accuracy in gap exposure will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a principle diagram showing the relationship between light quality and transfer accuracy in gap exposure, and shows a photomask 8 and a substrate 11 facing each other with a gap D therebetween. FIG. 1B is a graph showing the illuminance distribution on the substrate 11.

基板11側を向いたフォトマスクの面8には、パターン幅Lを有する透光部Tの両側に非透光部9が描かれている。
光源から発した平行光12が、このフォトマスク8のパターン幅Lの透光部Tを通して、基板11上に形成された感光膜(フォトレジスト)10に照射されることにより、パターン幅Lを有する描線が感光膜10上に転写される。
On the surface 8 of the photomask facing the substrate 11 side, non-translucent portions 9 are drawn on both sides of the translucent portion T having the pattern width L.
The parallel light 12 emitted from the light source is applied to the photosensitive film (photoresist) 10 formed on the substrate 11 through the light transmitting portion T having the pattern width L of the photomask 8, thereby having the pattern width L. The drawn line is transferred onto the photosensitive film 10.

前述したように平行光12は、デクリネーション角θおよびコリメーション半角θ2で表される傾き角を持っている。デクリネーション角θは、フォトマスク8に対する平行光12の直角度で、90°−θ1で表される。一方、コリメーション半角θ2は、フォトマスク8側から見た光源の大きさに関わる角度で、平行光線12を示す線を中心線とする傾き角とみてよい。   As described above, the parallel light 12 has an inclination angle represented by the declination angle θ and the collimation half angle θ2. The declination angle θ is a square angle of the parallel light 12 with respect to the photomask 8 and is represented by 90 ° −θ1. On the other hand, the collimation half angle θ2 is an angle related to the size of the light source viewed from the photomask 8 side, and may be regarded as an inclination angle with a line indicating the parallel light beam 12 as a center line.

パターン幅Lを有する透過部Tを基板11上の感光膜10に転写する精度は、主にコリメーション半角θ2に影響される。
図示のように、理論的には、コリメーション半角θ2で感光膜10に照射された光は、C1の位置で照度がゼロであり、C2で50%、C3の位置で100%になる。この照度の分布をグラフで示すと図1(b)のようになり、C1〜C3間の領域Gはグレーゾーンと呼ばれる。このグレーゾーンGにおいては照度が不均一であるがゆえに不安定な転写が行われ、転写精度を低下させる要因になる。したがって、グレーゾーンGの値を小さくして転写精度を良くするために、コリメーション半角θ2を小さくすることが望まれる。
The accuracy of transferring the transmission part T having the pattern width L to the photosensitive film 10 on the substrate 11 is mainly influenced by the collimation half angle θ2.
As shown in the drawing, theoretically, the light irradiated to the photosensitive film 10 at the collimation half angle θ2 has zero illuminance at the position C1, 50% at C2, and 100% at the position C3. This illuminance distribution is shown in a graph as shown in FIG. 1B, and a region G between C1 and C3 is called a gray zone. In this gray zone G, since the illuminance is non-uniform, unstable transfer is performed, which causes a decrease in transfer accuracy. Accordingly, in order to reduce the value of the gray zone G and improve the transfer accuracy, it is desired to reduce the collimation half angle θ2.

具体的な数値を基に説明する。フォトマスク8と基板11との隙間Dは、フォトマスク8および基板11の平面度を考慮して、0.3mmとする。また、パターン幅Lは、一般的に50〜75μmが多く採用されているので、パターン幅Lを50μm(0.05mm)とする。この条件で、コリメーション半角θ2を従来のランプ光源の限界値である1.0°とすると、グレーゾーンGの幅は10.5μmとなる。グレーゾーンGの内、照度が70%以下の領域は、パターンの転写に寄与しないとしても、照度が70%以上となる残り30%の領域は転写精度に影響をあたえる不安定領域であり、その幅は3.1μmである。一般に許容される転写精度は±2〜5%であるが、3.1μmという値はパターン幅50μmに対して±6%であり、許容される転写精度を越える。さらに隙間D、デクリネーション角、照度分布等の誤差も影響するので、上記条件ではギャップ露光は困難であると言ってよい。   This will be described based on specific numerical values. The gap D between the photomask 8 and the substrate 11 is set to 0.3 mm in consideration of the flatness of the photomask 8 and the substrate 11. In addition, since the pattern width L is generally 50 to 75 μm, the pattern width L is set to 50 μm (0.05 mm). Under this condition, when the collimation half angle θ2 is 1.0 ° which is the limit value of the conventional lamp light source, the width of the gray zone G is 10.5 μm. In the gray zone G, an area with an illuminance of 70% or less does not contribute to pattern transfer, but the remaining 30% of an illuminance with an illuminance of 70% or more is an unstable area that affects the transfer accuracy. The width is 3.1 μm. Generally, the allowable transfer accuracy is ± 2 to 5%, but the value of 3.1 μm is ± 6% for the pattern width of 50 μm, which exceeds the allowable transfer accuracy. Further, since errors such as the gap D, declination angle, and illuminance distribution are also affected, it can be said that gap exposure is difficult under the above conditions.

次に、本発明による露光用光源に用いられる半導体レーザの場合について考察する。半導体レーザを用いた場合、コリメーション半角θ2を0.5°又はそれ以下にすることが可能である。コリメーション半角θ2を0.5°にすると、転写精度はコリメーション半角θ2が1.0°の場合の約2倍になるので、上記条件でのギャップ露光が十分可能であると言える。このように、コリメーション半角θ2を0.5°以下にすれば、一般的に多く採用されている50μm以上のパターン幅について、許容される転写精度でギャップ露光を行うことができる。   Next, the case of a semiconductor laser used for the exposure light source according to the present invention will be considered. When a semiconductor laser is used, the collimation half angle θ2 can be 0.5 ° or less. When the collimation half angle θ2 is set to 0.5 °, the transfer accuracy is about twice that when the collimation half angle θ2 is 1.0 °. Therefore, it can be said that the gap exposure under the above conditions is sufficiently possible. As described above, when the collimation half angle θ2 is 0.5 ° or less, gap exposure can be performed with an acceptable transfer accuracy for a pattern width of 50 μm or more which is generally employed.

さらに本発明によれば、コリメーション半角θ2を0.5°以下にすることができるので、パターン幅が50μm以下の高精細パターンのギャップ露光を実現することも可能である。   Furthermore, according to the present invention, since the collimation half angle θ2 can be set to 0.5 ° or less, it is also possible to realize gap exposure of a high-definition pattern having a pattern width of 50 μm or less.

しかしながら、半導体レーザの出力はランプに比べて非常に小さいので、大型基板の全面を一度に照射して露光を行うことは不可能である。
このために本発明では、半導体レーザと光学系とを組み合わせて「半導体レーザを用いた露光用光源」とし、半導体レーザから発する光を基板上の小領域に照射するようにして必要な照度を得るようにする。そして、大型基板の全面を照射して露光を行うために、半導体レーザを用いた露光用光源を複数台配列して、露光すべき基板に対して相対移動しながら光を基板に照射する、いわゆる走査型露光用光源を構成する。
However, since the output of the semiconductor laser is much smaller than that of the lamp, it is impossible to perform exposure by irradiating the entire surface of the large substrate at once.
Therefore, in the present invention, a combination of a semiconductor laser and an optical system is used as an “exposure light source using a semiconductor laser” to obtain a necessary illuminance by irradiating a small area on the substrate with light emitted from the semiconductor laser. Like that. In order to perform exposure by irradiating the entire surface of a large substrate, a plurality of exposure light sources using semiconductor lasers are arranged, and light is irradiated onto the substrate while moving relative to the substrate to be exposed. A light source for scanning exposure is configured.

半導体レーザを用いた露光用光源を複数台配列するときの配列の態様は、走査露光時に基板が均一に照射されるようなものでなければならない。すなわち、走査型露光用光源を基板に対して相対移動させながら光を基板に照射したとき、相対移動方向に直交する方向に沿った露光量が均一化されるように、各台の光源による照射領域の形状と、隣り合う照射領域どうしの重なり度合いを設定する。   The arrangement of a plurality of exposure light sources using semiconductor lasers must be such that the substrate is uniformly irradiated during scanning exposure. That is, when the substrate is irradiated with light while the scanning exposure light source is moved relative to the substrate, the irradiation by the light source of each unit is performed so that the exposure amount along the direction orthogonal to the relative movement direction is made uniform. The shape of the region and the degree of overlap between adjacent irradiation regions are set.

なお、この隣り合う照射領域の一部が重なり合って走査露光を行う場合、前述した平行光のデクリネーション角が大きいと、隣り合う照射領域の光が交叉して光質が落ち、転写精度を低下させるので、デクリネーション角はコリメーション半角と共に極力小さくすることが望ましい。   When scanning exposure is performed with a part of the adjacent irradiation areas overlapping, if the declination angle of the parallel light described above is large, the light of the adjacent irradiation areas crosses and the light quality deteriorates, and the transfer accuracy is reduced. Therefore, it is desirable to make the declination angle as small as possible along with the collimation half angle.

このようにして走査型露光用光源を構成すれば、個々の出力が小さい半導体レーザを利用して大型基板を露光することが可能になる。
半導体発光素子光源はランプに比べて多くの優れた特性をもっている。すなわち、発光源から発する光が狭い角度で放射されるので、集光するための凹面鏡も不要であり、小型で簡素な光学系との組み合わせによって高精度の光照射が可能になる。
By configuring the scanning exposure light source in this way, it becomes possible to expose a large substrate using a semiconductor laser having a small individual output.
A semiconductor light-emitting element light source has many excellent characteristics as compared with a lamp. That is, since the light emitted from the light emitting source is emitted at a narrow angle, a concave mirror for condensing light is not necessary, and high-precision light irradiation is possible by combining with a small and simple optical system.

また、半導体レーザはON,OFF制御が容易なことから、ランプに必要なシャッタを用いないで光のON,OFFが可能なので、さらに光源の構造を小型化することができる。したがって、このような小型軽量の光源を複数台配列して走査型露光用光源を構成することも容易になり、信頼性の向上と共に低価格化も図れる。   In addition, since the semiconductor laser can be easily turned on and off, the light can be turned on and off without using a shutter necessary for the lamp, so that the structure of the light source can be further downsized. Therefore, it is easy to configure a light source for scanning exposure by arranging a plurality of such small and lightweight light sources, thereby improving reliability and reducing the cost.

そのほか、半導体レーザは発熱量も非常に少ないので冷却負荷も小さく、しかも長寿命であるので、維持管理が容易であるなど多くの特長を持っている。
また、半導体レーザが発する光は、単一波長ゆえにレンズ等の光学系に対する屈折率の差異が生じないので、高精度の照射光を得るのに適している。
In addition, the semiconductor laser has many features such as a very small amount of heat generation, a small cooling load, and a long life, so that it can be easily maintained.
Further, since the light emitted from the semiconductor laser has a single wavelength, there is no difference in the refractive index with respect to the optical system such as a lens, which is suitable for obtaining highly accurate irradiation light.

仮に、小型のランプ光源を複数台用いて走査型露光用光源を構成しても、複雑で大型になり、光質も半導体レーザ光源より劣るものとなる。
図2は、本発明による、半導体レーザを用いた露光用光源Uの一実施例の概略側面図である。図示のように、露光用光源Uは、半導体レーザ1と光学系7とを備えている。光学系7は、半導体レーザ1から基板11に向かって順に配列された、第一レンズ群3と、光学多角柱4と、第二レンズ群5とを含んで構成されている。半導体レーザ1から発する光2は、第一レンズ群3によって光学多角柱4の入射面に集光され、この光学多角柱4によって光の照度を均一化されてから出射し、第二レンズ群5によって平行光6に変換されてフォトマスク8と基板11とに照射される。これによって、フォトマスク8に描かれたパターンが基板11上の感光膜10に転写される。
Even if a scanning exposure light source is configured by using a plurality of small lamp light sources, the light source is complicated and large, and the light quality is inferior to that of a semiconductor laser light source.
FIG. 2 is a schematic side view of an embodiment of an exposure light source U using a semiconductor laser according to the present invention. As illustrated, the exposure light source U includes a semiconductor laser 1 and an optical system 7. The optical system 7 includes a first lens group 3, an optical polygonal column 4, and a second lens group 5 arranged in order from the semiconductor laser 1 toward the substrate 11. The light 2 emitted from the semiconductor laser 1 is condensed on the incident surface of the optical polygonal column 4 by the first lens group 3, and is emitted after the illuminance of the light is made uniform by the optical polygonal column 4. Is converted into parallel light 6 and irradiated onto the photomask 8 and the substrate 11. As a result, the pattern drawn on the photomask 8 is transferred to the photosensitive film 10 on the substrate 11.

なお、光学多角柱4として、内面が鏡面である中空光学多角柱を用いてもよい。
図3は、大型基板の全面を照射して露光を行うために、図2に示した、半導体レーザを用いた露光用光源Uを複数台配列して構成した走査型露光用光源Sの概略平面図である。走査型露光用光源Sは、露光すべき基板に対して相対移動しながら光を基板に照射する。
As the optical polygonal column 4, a hollow optical polygonal column whose inner surface is a mirror surface may be used.
FIG. 3 is a schematic plan view of a scanning exposure light source S configured by arranging a plurality of exposure light sources U using a semiconductor laser shown in FIG. 2 in order to perform exposure by irradiating the entire surface of a large substrate. FIG. The scanning exposure light source S irradiates the substrate with light while moving relative to the substrate to be exposed.

図3には、各台の露光用光源Uがフォトマスクおよび基板に照射する光の照射領域(4角形)Rおよびその配列も併せて示されている。点線で示した円は、各露光用光源Uの光学系7を表している。照射領域Rの配列は、走査型露光用光源Sを矢印で示す走査方向に移動させながら光を基板に向けて照射したとき、相対移動方向に直交する方向に沿った露光量が均一化されるように、互いに隣り合う照射領域Rの1/2どうしが重なり合うようにする。   FIG. 3 also shows an irradiation region (quadrangle) R of light irradiated to the photomask and the substrate by each exposure light source U and its arrangement. A circle indicated by a dotted line represents the optical system 7 of each exposure light source U. In the arrangement of the irradiation regions R, when light is irradiated toward the substrate while moving the scanning exposure light source S in the scanning direction indicated by the arrow, the exposure amount along the direction orthogonal to the relative movement direction is made uniform. In this way, ½ of the irradiation regions R adjacent to each other is overlapped.

図3における符号Aは、露光量が均一な状態を維持することができる有効走査幅を示している。
なお、照射領域Rは4角形以外の形状でもよい。
A symbol A in FIG. 3 indicates an effective scanning width capable of maintaining a uniform exposure amount.
The irradiation region R may have a shape other than a quadrangle.

以上述べたように、本発明による半導体レーザを用いた露光用光源は、従来のランプによる光源では困難であった高精度な平行光を作り出すことができ、それによって、優れた露光方法であるギャップ露光を高精度パターン転写用として実現可能なものとした。   As described above, the light source for exposure using the semiconductor laser according to the present invention can produce high-precision parallel light, which is difficult with the light source of the conventional lamp, and is thus an excellent exposure method. Exposure was made feasible for high-precision pattern transfer.

なお、本発明による半導体レーザを用いた露光用光源は、プリント回路基板以外に液晶ディスプレー等に用いられるガラス基板の露光にも適している。
さらに、本発明による半導体レーザを用いた露光用光源は、密着露光において使用することもできる。
The exposure light source using the semiconductor laser according to the present invention is suitable for exposure of glass substrates used for liquid crystal displays and the like in addition to printed circuit boards.
Furthermore, the light source for exposure using the semiconductor laser according to the present invention can also be used in contact exposure.

ギャップ露光における光質と転写精度との関係を説明する図であり、(a)は原理図、(b)は、基板上の照度分布を示すグラフである。It is a figure explaining the relationship between the light quality and transfer precision in gap exposure, (a) is a principle figure, (b) is a graph which shows the illumination intensity distribution on a board | substrate. 本発明による、半導体レーザを用いた露光用光源の一実施例の概略側面図。The schematic side view of one Example of the light source for exposure using the semiconductor laser by this invention. 図2に示した、半導体レーザを用いた露光用光源を複数台配列して構成した走査型露光用光源の概略平面図。FIG. 3 is a schematic plan view of a scanning exposure light source configured by arranging a plurality of exposure light sources using a semiconductor laser shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体レーザ、2 半導体レーザからの光、3 第一レンズ群、4 光学多角柱、5 第二レンズ群、6 平行光、7 光学系、8 フォトマスク、9 非透光部、10 感光膜、11 基板、A 感光量が均一な有効走査幅、D フォトマスクと基板との間の隙間、G グレーゾーン、L パターン幅、R 照射領域、S 走査型露光用光源、T 透光部、U 半導体レーザを用いた露光用光源、θ デクリネーション角(θ=90°−θ1)、θ2 コリメーション角。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser, 2 Light from semiconductor laser, 3 1st lens group, 4 Optical polygonal column, 5 2nd lens group, 6 Parallel light, 7 Optical system, 8 Photomask, 9 Non-translucent part, 10 Photosensitive film, 11 Substrate, A Effective scanning width with uniform photosensitivity, D Gap between photomask and substrate, G gray zone, L pattern width, R irradiation area, S scanning exposure light source, T translucent part, U semiconductor Exposure light source using laser, θ declination angle (θ = 90 ° −θ1), θ2 collimation angle.

Claims (6)

基板の表面に形成された感光膜に対して、フォトマスクを対向して配置させ、フォトマスクを通して光を基板に照射することにより、フォトマスク上に描かれたパターンを基板表面の感光膜上に転写する露光処理に用いられる露光用光源であって、半導体レーザと光学系とを備え、これらを用いて前記半導体レーザから発する光を平行光に変換してフォトマスクと基板とに照射するようになされた露光用光源。 A photomask is placed opposite to the photosensitive film formed on the surface of the substrate, and light is applied to the substrate through the photomask, so that the pattern drawn on the photomask is formed on the photosensitive film on the substrate surface. An exposure light source used in an exposure process for transferring, comprising a semiconductor laser and an optical system, and using these to convert light emitted from the semiconductor laser into parallel light and irradiate the photomask and the substrate Light source for exposure made. 前記光学系が、前記半導体レーザから基板に向かって順に配列された、第一レンズ群と、光学多角柱と、第二レンズ群とを含んで構成され、前記半導体レーザから発する光を前記第一レンズ群によって前記光学多角柱の入射面に集光させ、該光学多角柱によって照度を均一化して出射させ、前記第二レンズ群によって平行光に変換するようになされている、請求項1に記載の露光用光源。 The optical system includes a first lens group, an optical polygonal column, and a second lens group, which are arranged in order from the semiconductor laser toward the substrate, and emits light emitted from the semiconductor laser. 2. The light is condensed on an incident surface of the optical polygonal column by a lens group, is emitted with the illuminance uniformized by the optical polygonal column, and is converted into parallel light by the second lens group. Light source for exposure. フォトマスクと基板とに照射される前記平行光のコリメーション半角およびデクリネーション角が共に0.5度以内となるようになされている、請求項1または2に記載の露光用光源。 3. The exposure light source according to claim 1, wherein a collimation half angle and a declination angle of the parallel light applied to the photomask and the substrate are both within 0.5 degrees. 請求項1ないし3のいずれかに記載の露光用光源を複数台配列して構成され、露光すべき基板に対して相対移動しながら光を基板に照射するようになされている、走査型露光用光源。 4. A scanning type exposure apparatus comprising a plurality of exposure light sources according to claim 1, wherein the exposure light source is irradiated with light while moving relative to the substrate to be exposed. light source. 基板の表面に形成された感光膜に対して、フォトマスクが任意の間隔をあけて接近して配置されている、請求項1ないし4のいずれかに記載の露光用光源。 The exposure light source according to claim 1, wherein a photomask is arranged close to the photosensitive film formed on the surface of the substrate at an arbitrary interval. 基板の表面に形成された感光膜に対して、フォトマスクが接触して配置されている、請求項1ないし4のいずれかに記載の露光用光源。 The exposure light source according to claim 1, wherein a photomask is disposed in contact with the photosensitive film formed on the surface of the substrate.
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