JP2006301624A - 多照明源露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源の出力を組み合わせるシステムを提供する。
【解決手段】システムは、複数の光源、および各光源からのビームを回転中の様々な時間に同じ方向へと反射するように、ある角度で配向された回転式折り曲げミラーを含み、投影光学システムが、ビームを基板へと案内する。回転式折り曲げミラーを空気支承部、磁気支承部または流体支承部に装着し、垂直に対して約４５°に配向させ、システムの光軸を折り曲げる任意選択の折り曲げミラーが、回転式折り曲げミラーと投影光学システムの間に配置され、ビームの方向を一定に維持するように、回転式折り曲げミラーと同期して逆回転することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばリソグラフィシステムで使用可能な多光源に関する。

液晶ディスプレイ、つまりフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造は、コンピュータチップを生産する集積回路（ＩＣ）産業で使用される製造プロセスと同様のプロセスを含む。露光システムを使用して、フォトレジストを塗布した基板を露光するように、回路パターンの像を投影する。実際の回路は、標準的なマイクロリソグラフィのプロセスを使用して露光基板を処理した後に生成される。特定のＦＰＤの設計に応じて、この露光プロセスを、１つの基板上の様々な層で何回も繰り返し、回路設計を実現することができる。所望の回路パターンが生成されるように、全ての露光およびマイクロリソグラフィ処理ステップが終了したら、基板を他の構成要素と一体化して、フラットパネルディスプレイのスクリーンを生成する。

ＦＰＤは１９８０年代後期から生産されているが、ＦＰＤにおいては、現在のサイズ要件は、対角線が最大４２インチであり、対角線が５４インチおよび６０インチが開発中である。（米国では、スクリーンの寸法は通常、ヤード・ポンド法を使用して指定され、光学的設計およびツールの寸法決定は通常、メートル法で実行されることに留意されたい。）

リソグラフィシステムでは、露光するために十分な電力を出力する光源を有することが、一般的には関心事となり、ＦＰＤ露光に使用するリソグラフィシステムでは、特に関心事である。現代のＦＰＤは、最大６０インチ（および将来はこれ以上）の対角線寸法を有し、全体的なＦＰＤ製造のスループットを最大にしたいという考えのせいで、露光面積が増大しているので、非常に大量の電力を出力する電磁放射線源が必要である。例えば、現在考察されているＦＰＤ露光システムは、比較的大きいＦＰＤを露光するために、２５０ワットもの電力出力を必要とすることがある。この目的のための光源として、通常はレーザが使用される。しかし、数百ワットの出力を生成するレーザは入手不可能であるか、極めて高価である。例えば、商業的に比較的容易に入手可能なレーザは、通常、１０から２５ワットの出力範囲である。さらに、レーザシステムの費用は、電力出力の増加とともに直線的にではなく、指数関数的に増加する傾向がある。

したがって、当技術分野には、比較的安価で、大きい電力出力を提供する露光システムに対する要求がある。

本発明は、関連技術の問題および欠点のうち１つまたは複数をほぼ回避するリソグラフィ露光システム用の多照明光源装置を指向する。

したがって、複数の光源、および各光源からのビームを回転中の様々な時間に同じ方向に向かって反射するように、ある角度に配向された回転式折り曲げミラーを含む複数の光源の出力を組み合わせるシステムが提供される。投影光学システムがビームを基板へと案内する。光源はパルスレーザまたはランプでよい。回転式折り曲げミラーは、（所望のレーザ出力、反復率および回転精度に応じて）空気支承部、磁気支承部または流体支承部に装着し、垂直に対して約４５°に配向することができる。システムの光軸を折り曲げる光学折り曲げミラー（またはプリズム回折要素）が、回転式折り曲げミラーと投影光学システムの間にある。折り曲げミラーは、ビームの方向を一定に維持するように、回転式折り曲げミラーと同期して逆回転することができる。回転式折り曲げミラーを空気支承部に装着することができ、これを空気支承部支持体に装着する。空気支承部および空気支承部支持体は、ビームが通過するための通過穴を有する。あるいは、回転式折り曲げミラーを空気支承部の下に装着することができる。

別の実施形態では、複数の光源の出力を組み合わせる方法は、複数の光源を同じ面に配置構成して、そのビームを第一ミラーに案内することと、ビームを同じ方向に案内するように、第一ミラーをその面で回転させることと、第一ミラーの回転と同期して光源からパルスを発生させることとを含む。ビームは、第一ミラーから第二逆回転ミラーへと案内することができ、第二逆回転ミラーの回転は、第一ミラーの回転によるビームの角度変位を補償する。

本発明の追加の特徴および利点について、以下の説明で述べる。本発明の利点は、特に説明書で指摘する構造によって実現され、達成される。

以上の一般的説明および以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的であり、本発明をさらに説明するために提供されるものであることを理解されたい。

次に本発明の実施形態を詳細に参照し、その例を添付図で示す。可能な限り、異なる図で同じ要素を指定するのに、同じ参照番号を使用する。

本発明は、露光中の基板へと案内される高い電力出力を達成するために、複数の電磁放射線源を使用する。したがって、１つの非常に高価な高出力電磁放射線源を使用する必要がない。商業的に入手可能な複数の光源を使用してよいからである。

図１および図２は、本発明の一実施形態を示す。図１は、基板の同じ区域を露光するために複数の光源の出力を組み合わせるシステムの上面図、図２は側面図を示す。図１および図２で示すように、照明光源１０１は支持台１０２に装着した光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃおよび１０４Ｄを含む。システムの光軸を折り曲げる折り曲げミラー２０２を回転空気支承部１０８（または磁気支承部または流体支承部）に装着し、この回転空気支承部１０８を（空気）支承部支持構造１０６に装着する。空気支承部１０８は、当技術分野で知られているような従来通りの空気支承部でよい。ミラー２０２は、その方向が光源１０４Ａ〜１０４Ｃの出力ビームと同期するように、４５°の角度で配向して、回転する。出力ビームは、図１では１１０Ａ〜１１０Ｄで示される。

図１および図２には４つの光源１０４Ａ〜１０４Ｄしか図示されていないが、本発明は特定数の光源に制限されないことに留意されたい。例えば、比較的多数（例えば数ダースまたは数百も）のこのような光源を使用してよい。さらに、図示の実施形態では光源１０４がレーザであり、好ましくは半導体レーザダイオードであるが、他のタイプの光源を使用してよいことが理解される。例えば、光源１０４はランプ、発光ダイオード、または他のタイプのレーザ、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ、ガスレーザなどでよい。このような半導体レーザから獲得可能な典型的なパルス幅は、（多少、パルス幅の定義方法に依存するが）約１００ナノ秒である。

図２には、光源１０４の出力を投影光学系２０６に案内する第二光学折り曲げミラー２０４も図示されている。投影光学系２０６は、電磁放射線を露光中の基板（図示せず）へと案内する。当業者には理解されるように、ビーム調整器、照明光学系などの他の光学要素（図示せず）を使用して、ビームを成形し、調整してもよい。

ミラー２０２が回転するにつれ、折り曲げミラー２０４上のビーム（例えば図２のビーム１１０Ａ）の位置が移動する。この影響の大きさは、パルス幅およびミラー２０２の回転速度に依存する。ミラー２０２の回転が比較的遅く、パルス幅が比較的短い場合、ミラー２０４上のビーム１１０Ａの位置変化は、比較的小さい。しかし、ミラー２０２の回転速度が上がり、パルス幅が長くなると、影響がより顕著になる。この影響は、実際的用途にとって受容可能であるかもしれない。受容可能でない場合、ミラー２０２と同様にミラー２０４を空気支承部に装着し、ミラー２０２に対して逆回転させることも可能である。ミラー２０２と２０４の回転を（反対方向に）同期させると、ミラー２０４の回転がミラー２０２の回転によるビームの角度変位を補償して、投影光学系２０６に入るビーム１１０Ａの方向が一定のままになる。

また、パルスのプロフィールが時間的にほぼ対称である場合は、パルスピーク（ｐｕｌｓｅ ｐｅａｋ）にてミラーを照明する「光源に面して」（そして４５°下方向に）ミラーを配向することが好ましい。パルスのプロフィールが非対称である場合は、パルスのエネルギを、ミラーの「光源に面する」方向に対して時間的に対称に分布させることが好ましい。

図３および図４は、ビーム貫通穴がある回転空気支承部を使用する本発明の代替実施形態を示す。図３および図４で示すように、空気支承部３０２を空気支承部支持体３１０に装着する。ミラー２０２を空気支承部３０２に装着する。ビーム（例えば光源１０４Ａからのビーム１１０Ａ）は、図１および図２の実施形態と同様に、ミラー２０２から下方向に反射する。ビームは穴３０６を貫通してミラー２０４に向かい、次に投影光学系２０６に向かう。

図３および図４の実施形態の利点の一つは、光源１０４に対するミラー２０２の位置合わせの問題を単純化することにある。

図５は、本発明の一実施形態によるシステム５００を示す。システム５００は、照明光学系５０４へと光を出力する照明光源１０１を含む。照明光学系５０４は、マスクまたはレチクル５０６を通して（またはそこから）投影光学系２０６を介して基板５０８へと光を案内する。このシステムの一つの用途は、リソグラフィシステムなどである。別の用途は、ホログラフィシステム、またはレーザ溶接システム、またはレーザ機械加工、または同様の用途、例えば武器である。というのは本発明はリソグラフィの用途に制限されず、高出力光源を必要とする他の用途に使用してもよいからである。

請求の範囲で定義されたような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細を様々な変更をしてよいことが、当業者には理解される。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれにも制限されず、請求の範囲およびその同等物によってのみ画定されるものである。

本発明の一実施形態の上面図を示す。 本発明の一実施形態の側面図を示す。 本発明の代替実施形態の上面図を示す。 本発明の代替実施形態の側面図を示す。 本発明の一実施形態によるリソグラフィシステムを示す。

符号の説明

１０１ 照明光源
１０２ 支持台
１０４ 光源
１０６ 支持構造
１０８ 空気支承部
１１０ 出力ビーム
２０２ ミラー
２０４ ミラー
２０６ 投影光学系
３０２ 空気支承部
３０６ 穴
３１０ 空気支承部支持体
５００ システム
５０４ 照明光学系
５０６ レチクル
５０８ 基板

Claims (21)

1. 複数の光源の出力を組み合わせるシステムであって、
   複数の光源と、
   各光源からのビームを、回転中の様々な時間に同じ方向に向かって反射するように、ある角度に配向された回転式折り曲げミラーと、
   ビームを基板に案内する投影光学システムとを有するシステム。
2. 複数の光源がパルスレーザを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 複数の光源がランプを有する、請求項１に記載のシステム。
4. 回転式折り曲げミラーを、空気支承部、流体支承部または磁気支承部のうち１つに装着する、請求項１に記載のシステム。
5. 回転式折り曲げミラーを、ビームの入射路に対して約４５°に配向する、請求項１に記載のシステム。
6. さらに、回転式折り曲げミラーと投影光学システムの間でシステムの光軸を折り曲げる折り曲げミラーを有する、請求項１に記載のシステム。
7. 折り曲げミラーが、ビームの方向を一定に維持するように、回転式折り曲げミラーと同期して逆回転する、請求項１に記載のシステム。
8. 回転式折り曲げミラーを空気支承部支持体に装着し、空気支承部および空気支承部支持体が、ビームを通過させる通過穴を有する、請求項１に記載のシステム。
9. 回転式折り曲げミラーを空気支承部に結合し、空気支承部の下に装着する、請求項１に記載のシステム。
10. 基板がフラットパネルディスプレイである、請求項１に記載のシステム。
11. 基板が半導体ウェハである、請求項１に記載のシステム。
12. 複数の光源の出力を組み合わせる方法であって、
    複数の光源を同じ平面に配置構成し、そのビームを第一ミラーに案内することと、
    ビームを同じ方向に案内するように、第一ミラーを前記平面内で回転させることと、
    第一ミラーの回転と同期して光源からパルスを発生することとを含む方法。
13. さらに、第一ミラーからのビームを第二逆回転ミラーへと案内することを含み、第二逆回転ミラーの回転が、第一ミラーの回転によるビームの角度変位を補償する、請求項１２に記載の方法。
14. 複数の光源がパルスレーザを有する、請求項１２に記載の方法。
15. 複数の光源がランプを有する、請求項１２に記載の方法。
16. 第一ミラーを空気支承部に装着する、請求項１２に記載の方法。
17. さらに、第一ミラーをビームの入射路に対して約４５°に配向することを含む、請求項１２に記載の方法。
18. さらに、基板をビームに露光することを含む、請求項１２に記載の方法。
19. 基板がフラットパネルディスプレイである、請求項１２に記載の方法。
20. 基板を露光する方法であって、
    複数の光源を同じ平面に配置構成し、そのビームを第一ミラーに案内することと、
    ビームを同じ方向に案内するように、第一ミラーを前記平面内で回転させることと、
    第一ミラーの回転と同期して光源からパルスを発生することと、
    露光をビームに露光することとを含む方法。
21. 複数の光源の出力を組み合わせるシステムであって、
    複数の光源と、
    各光源からのビームを、回転中の様々な時間に同じ方向へと反射するように配向された回転式プリズムと、
    ビームを基板へと案内する投影光学システムとを有するシステム。

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