JP2009116081A - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査により被露光物上に露光を行う露光方法及び露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus that perform exposure on an object to be exposed by optical scanning.
従来、半導体集積回路や液晶デバイス等の製造工程では回路パターン形成のためにフォトリソグラフィ工程が多用されている。フォトリソグラフィは、所定のパターンが形成されたフォトマスクを用い、このフォトマスクを介してフォトレジストの塗布されたシリコンなどの基板上に露光することで、フォトマスクのパターンを基板上に転写してから、現像工程、エッチング工程等を経ることにより基板上にパターンを形成するものである。 Conventionally, a photolithography process is frequently used for forming a circuit pattern in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal device. Photolithography uses a photomask on which a predetermined pattern is formed, and the photomask pattern is transferred onto the substrate by exposing it onto a substrate such as silicon coated with a photoresist through the photomask. Then, a pattern is formed on the substrate through a development process, an etching process, and the like.
上述のようなフォトリソグラフィ工程の代わりに、フォトマスクを用いずに所望のパターンを基板等に直接形成するマスクレス露光(直接露光)装置が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。かかるマスクレス露光によれば、フォトマスクが不要でありコスト的に有利であり、また、高精度露光が可能であるとされている。
A maskless exposure (direct exposure) apparatus that directly forms a desired pattern on a substrate or the like without using a photomask instead of the photolithography process as described above has been proposed (for example, see
特許文献1に記載のマスクレス露光装置は、露光ヘッドの結像光学系で結像される所望の露光パターンと被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段を備え、かかる走査手段としてXYステージを用いている。また、光走査手段としては、ポリゴンミラーやガルバノミラーとレンズ光学系を用いた光走査光学系が知られている。また、かかる光走査光学系の代わりに2次元光変調素子を用いることが提案されている(例えば、下記特許文献2参照)。
上述のような従来の光走査手段による通常のレーザ光露光ではビームスポットを照射して露光を行うので、大きな領域を露光するには効率が低い。ミラー自体を回転させることで光走査軸を回転させて比較的大きな領域の露光が可能であるが、ガルバノミラー等の可動ミラーは大型であり、かかるミラー自体を回転させることは困難である。 In the ordinary laser light exposure by the conventional optical scanning means as described above, the exposure is performed by irradiating the beam spot, so that the efficiency is low for exposing a large area. Although a relatively large area can be exposed by rotating the mirror itself by rotating the mirror itself, a movable mirror such as a galvano mirror is large and it is difficult to rotate the mirror itself.
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、比較的大きな領域の露光が可能な露光方法を提供することを目的とする。また、比較的大きな領域の露光が可能で小型化が可能な露光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an exposure method capable of exposing a relatively large area in view of the above-described problems of the prior art. It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus that can expose a relatively large area and can be miniaturized.
上記目的を達成するために、本実施形態による露光方法は、光源からの光を光学素子を介して走査するとともに、前記光学素子を介することでその走査方向と略直交する方向に被露光物上で領域が拡大したパターンを被露光物上に露光するものである。 In order to achieve the above object, the exposure method according to the present embodiment scans light from a light source through an optical element, and on the object to be exposed in a direction substantially perpendicular to the scanning direction through the optical element. The pattern in which the area is enlarged is exposed on the object to be exposed.
この露光方法によれば、光源からの光を光学素子を介して走査し、光学素子を介することで、その走査方向と略直交する方向に被露光物上で領域が拡大したパターンを被露光物上に露光できるので、比較的大きな領域の露光が可能となる。 According to this exposure method, the light from the light source is scanned through the optical element, and the pattern in which the area is enlarged on the object to be exposed in the direction substantially orthogonal to the scanning direction is obtained through the optical element. Since it can be exposed upward, a relatively large area can be exposed.
上記露光方法において前記光学素子としてラインジェネレータレンズまたは回折格子を用いることが好ましい。 In the exposure method, it is preferable to use a line generator lens or a diffraction grating as the optical element.
本実施形態による露光装置は、光源と、ミラーを繰り返し傾斜させるMEMS光スキャナと、前記光源からの光を前記ミラーを介して前記被露光物上に露光する露光光学系と、を備え、前記光源からの光を光学素子を介して前記MEMS光スキャナで傾斜するミラーにより走査することで、その走査方向と略直交する方向に前記被露光物上で領域が拡大したパターンを前記被露光物上に露光するものである。 The exposure apparatus according to the present embodiment includes a light source, a MEMS optical scanner that repeatedly tilts a mirror, and an exposure optical system that exposes light from the light source onto the object to be exposed via the mirror. Is scanned with a mirror tilted by the MEMS optical scanner through an optical element, and a pattern in which the region is enlarged on the object to be exposed in a direction substantially orthogonal to the scanning direction is formed on the object to be exposed. To be exposed.
この露光装置によれば、MEMS(メムス)光スキャナによりミラーを繰り返し傾斜させて光源からの光を走査して走査光を得て、被露光物上に直接露光できる。MEMS(メムス)とは、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical Systems)の略で、機械要素部品を極小サイズで作製した小型デバイスである。MEMS光スキャナは、アクチュエータによりミラーを駆動して光を走査するMEMS(メムス)光デバイスであり、小型に構成され信頼性が高く動作が安定している。このように、MEMS光スキャナを光走査に用いることによって、装置を小型化できかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を実現できる。 According to this exposure apparatus, a mirror is repeatedly tilted by a MEMS light scanner, light from a light source is scanned to obtain scanning light, and the object to be exposed can be directly exposed. MEMS (abbreviation) is an abbreviation for micro electro mechanical systems, and is a small device in which mechanical component parts are manufactured in a minimum size. The MEMS optical scanner is a MEMS optical device that scans light by driving a mirror by an actuator, and is configured to be small in size and highly reliable and stable in operation. As described above, by using the MEMS optical scanner for optical scanning, it is possible to reduce the size of the apparatus and realize an exposure apparatus capable of maskless exposure with stable operation.
さらに、光源からの光を光学素子を介してMEMS光スキャナで駆動するミラーにより走査し、光学素子を介することで、その走査方向と略直交する方向に被露光物上で領域が拡大したパターンを被露光物上に露光できるので、比較的大きな領域の露光が可能となる。 Further, the light from the light source is scanned by the mirror driven by the MEMS optical scanner via the optical element, and the pattern in which the region is enlarged on the object to be exposed in the direction substantially orthogonal to the scanning direction is obtained via the optical element. Since exposure can be performed on an object to be exposed, a relatively large area can be exposed.
上記露光装置において前記光学素子はラインジェネレータレンズからなり、前記ラインジェネレータレンズで生成されたラインビームを前記ミラーで走査することで、比較的大きな領域を露光できる。 In the exposure apparatus, the optical element includes a line generator lens, and a relatively large area can be exposed by scanning the line beam generated by the line generator lens with the mirror.
また、前記光学素子は回折格子からなり、前記回折格子で回折された回折スポット光を前記ミラーで走査することで、比較的大きな領域でラインとスペースからなるパターンを露光できる。 Further, the optical element is composed of a diffraction grating, and by scanning the diffraction spot light diffracted by the diffraction grating with the mirror, a pattern composed of lines and spaces can be exposed in a relatively large area.
また、被露光物を載置して移動可能なステージを備え、前記ステージの移動を制御することで前記光源からの光により前記被露光物上にパターンを露光することで、所望のパターンを露光できる。 In addition, a stage that can be moved by placing an object to be exposed is provided, and a desired pattern is exposed by exposing the pattern on the object to be exposed by light from the light source by controlling the movement of the stage. it can.
なお、前記光源からの光のオンオフを制御することで前記被露光物上にパターンを露光することにより、例えば、走査方向に断続的なパターンや走査方向と直交する方向に間欠的なパターン等の所望のパターンを露光できる。 In addition, by controlling the on / off of light from the light source to expose a pattern on the object to be exposed, for example, an intermittent pattern in the scanning direction or an intermittent pattern in a direction orthogonal to the scanning direction, etc. A desired pattern can be exposed.
また、前記露光光学系が対物レンズを含み、前記対物レンズを前記被露光物に対し駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構を備えることで、露光中に自動的に合焦させることができるので、被露光物の表面に凹凸があっても高精度な露光が可能となる。 In addition, the exposure optical system includes an objective lens, and is provided with an autofocus mechanism that automatically focuses the objective lens with respect to the object to be exposed, so that it can be automatically focused during exposure. Therefore, high-precision exposure is possible even if the surface of the object to be exposed has irregularities.
本発明の露光装置によれば、小型化が可能でかつ安定した動作でマスクレス露光が可能となる。 According to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to reduce the size and perform maskless exposure with a stable operation.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図1は本実施の形態による露光装置の全体の概略的構成を示す図である。図2は図1の露光光学系を説明するための図である。図3は図2の露光光学系のMEMS光スキャナのミラーとレンズとの関係を説明するための模式図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of the entire exposure apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is a view for explaining the exposure optical system of FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the mirror and the lens of the MEMS optical scanner of the exposure optical system of FIG.
図1に示すように、露光装置10は、被露光物Aを載置し保持してXY方向に移動可能なXYステージ11と、半導体レーザからなる光源12と、光源12から光ファイバFIで導かれた光により被露光物Aに対し露光する露光光学系と、露光を行う際に露光光学系の鏡筒31内の対物レンズをXYステージ11上の被露光物Aに対し図の上下方向に駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構と、XYステージ11上の被露光物Aを観察するための観察光学系と、XYステージ11及び光源12等を制御する制御装置13と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
露光光学系は、図1〜図3のように、光源12からの光が光ファイバFIを介して導入されてコリメートレンズCで平行化されてミラーMで反射し、レンズL2,ミラー19,レンズL1,ビームスプリッタ29を介して鏡筒31内の対物レンズJでステージ11上の被露光物Aの表面A1に集光されて結像しスポット照射するようになっている。
In the exposure optical system, as shown in FIGS. 1 to 3, light from the
上述の露光光学系の内のコリメートレンズCからレンズL1までの各光学要素はハウジング20内に配置され収容されている。
Each optical element from the collimating lens C to the lens L1 in the exposure optical system described above is disposed and accommodated in the
オートフォーカス機構は、図1のように、オートフォーカス用レーザ光源22からの光がビームスプリッタ27,28,29を介して鏡筒31内の対物レンズJ(図2)でXYステージ11上の被露光物Aの表面A1に集光され、その反射光が対物レンズJ、ビームスプリッタ29,28,27,チューブレンズ32,ビームスプリッタ26を介してフォトダイオード(PD)からなる受光素子21に入射し、その入射光信号に基づいて公知のピエゾ素子からなるアクチュエータ23で鏡筒31を光軸方向に駆動して鏡筒31内の対物レンズJ(図2)を移動させて合焦させるようになっている。
As shown in FIG. 1, the autofocus mechanism is configured such that the light from the autofocus
上述のビームスプリッタ26,27,28,29及びチューブレンズ32はハウジング30内に配置され収容されている。
The above-described
観察光学系は、照明光を光導入部25から導入してXYステージ11上の被露光物Aに照射してその反射光をCCDカメラ24で撮像して被露光物Aを観察できるようになっている。
The observation optical system can observe the object A by introducing illumination light from the
図1のように、ハウジング30には、受光素子21,オートフォーカス用レーザ光源22,CCDカメラ24及び光導入部25が取り付けられており、ハウジング30の下端にアクチュエータ23が配置され、さらにアクチュエータ23の下方に鏡筒31が配置されている。
As shown in FIG. 1, a
XYステージ11には、図1のステッピングモータ15a,15bとステッピングモータ15a,15bによる各回転運動をX方向及びY方向への直線運動に変換する公知のボールねじ等から構成された直動機構とが内蔵されている。ステッピングモータ15a,15bの各等速回転によりXYステージ11は図1の横方向(X方向)及び図1の紙面垂直方向(Y方向)に等速で移動可能になっている。
The
制御装置13は、モータドライバ16を介してステッピングモータ15a,15bを制御する。また、露光装置10はXYステージ11のX方向及びY方向の各位置を検出するエンコーダ等から構成された位置検出部14を備えている。
The
制御装置13は、XYステージ11のX方向及びY方向の各移動量を制御するが、このとき、位置検出部14から入力した位置検出信号に基づいてステッピングモータ15a,15bをフィードバック制御することで、XYステージ11を高精度に制御できる。
The
また、制御装置13は、ドライバ17を介して光源12をオンオフ制御し、光源12からの光をオンオフするようになっている。なお、光源12に対し公知の電動シャッタを後置し、この電動シャッタを制御装置13が制御することにより、光源12からの光をオンオフするようにしてもよい。
In addition, the
また、制御装置13は、CPU(中央演算処理装置)を備え、CPUにより光源12及びXYステージ11を所定のシーケンスで制御し、所定パターンの露光が可能となっている。
Further, the
図1〜図3に示すミラーMは、MEMS光スキャナの一部を構成するものであるが、かかるMEMS光スキャナについて図4、図5を参照して説明する。 The mirror M shown in FIGS. 1 to 3 constitutes a part of the MEMS optical scanner. The MEMS optical scanner will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
図4は図1〜図3の露光装置で使用可能なMEMS光スキャナの基本構造及び動作原理を説明するための概略図である。図5は図1〜図3の露光装置で使用可能なMEMS光スキャナの具体例を示す上面図(a)、b-b線方向に切断してみた断面図(b)及び下面図(c)である。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the basic structure and operation principle of a MEMS optical scanner that can be used in the exposure apparatus of FIGS. FIG. 5 is a top view (a) showing a specific example of a MEMS optical scanner that can be used in the exposure apparatus of FIGS. 1 to 3, a cross-sectional view (b), and a bottom view (c) cut in the bb line direction. .
図4に示すMEMS光スキャナは、矩形状のヨークY内に矩形平面状のミラーMを一対のねじり棒T,TでヨークYと連結するように形成し、ミラーMの外周に沿って駆動コイルDを形成し、ヨークYの外側に対向するように一対の永久磁石P1,P2を配置するものであり、電磁駆動アクチュエータによりミラーを駆動する電磁駆動式の共振型である。 In the MEMS optical scanner shown in FIG. 4, a rectangular planar mirror M is formed in a rectangular yoke Y so as to be connected to the yoke Y by a pair of torsion bars T, T, and a drive coil is formed along the outer periphery of the mirror M. D is formed, and a pair of permanent magnets P1 and P2 is disposed so as to face the outside of the yoke Y, and is an electromagnetically driven resonance type in which a mirror is driven by an electromagnetically driven actuator.
MEMS光スキャナは、図4のように、永久磁石P1,P2により磁束密度Bの磁界がねじり棒T,Tに直交する方向に生じ、駆動コイルDに電流iを流すと、ローレンツ力Fによる回転トルクでねじり棒T,Tがその弾性復元力に抗して回動してミラーMが傾く。電流iを交流電流とすることにより、ねじり棒T,Tが回転方向rとその逆方向r’に共振して回動することでミラーMが共振して傾斜を繰り返す。ここで、F∝i・Bであるので、電流量を変化させることで、ミラーMの傾きを変えることができる。ミラーMは回転方向r,r’に傾斜し、ミラーMに入射して反射する光の方向を一方向において変えるので、図4のMEMS光スキャナは1次元可動タイプである。 In the MEMS optical scanner, as shown in FIG. 4, when a magnetic field having a magnetic flux density B is generated in a direction perpendicular to the torsion bars T and T by the permanent magnets P1 and P2 and a current i is supplied to the drive coil D, rotation by Lorentz force F occurs. The torsion bars T and T are rotated against the elastic restoring force by torque, and the mirror M is tilted. By making the current i an alternating current, the torsion bars T and T resonate and rotate in the rotation direction r and the opposite direction r ′, so that the mirror M resonates and repeats the inclination. Since F∝i · B, the inclination of the mirror M can be changed by changing the amount of current. Since the mirror M is inclined in the rotational directions r and r 'and changes the direction of light incident on the mirror M and reflected in one direction, the MEMS optical scanner in FIG. 4 is a one-dimensional movable type.
MEMS光スキャナ1は、具体的には、図5(a)〜(c)のように、基板6の基準面6a側にヨーク4を設け、ヨーク4の内側に永久磁石2,3を対向させて配置し、永久磁石2,3の間にシリコンチップ7を設け、ミラー5をシリコンチップ7で包囲するようにして配置し、図4のように駆動コイルを形成し、この駆動コイルにコネクタ8を介して外部から交流電流を流すことで、図5(b)、(c)のようにミラー5が回転中心軸pを中心にして回転方向r、その逆方向r’に共振して傾斜を繰り返すようになっており、1次元可動タイプの電磁駆動式共振型に構成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 5A to 5C, the MEMS
図5(a)〜(c)のMEMS光スキャナ1では、基板6の基準面6aの反対面6b側において入射光nがミラーMで反射するとき、その反射光n’の基準面6aに対する反射角度がミラー5の傾斜角に応じて変化する。なお、MEMS光スキャナ1には、図4のねじり棒Tと同様のねじり棒が回転中心軸p上に設けられている。
In the MEMS
図5(a)〜(c)のMEMS光スキャナ1は、各部品が微小に構成されており、その全体寸法が、例えば、30mm×22mm×5mm(厚さ)であり、ミラー5の平面寸法が4mm×4mmである。このようなMEMS光スキャナは、例えば、日本信号株式会社から商品名「ECO SCAN:ESS115B」として販売されている。
The MEMS
MEMS光スキャナ1は、図1〜図3のミラーMの位置に配置される。すなわち、MEMS光スキャナ1は、基板6の四隅に取付孔6cを有し、基準面6aを基準にして図1の露光装置10のハウジング20内の所定位置にミラー5がミラーMの機能を発揮するように取付孔6cで取り付けられる。また、MEMS光スキャナ1は、図1のように、制御装置13により制御される。
The MEMS
次に、図1〜図5の露光装置10による露光について説明する。まず、光源12からの光がコリメートレンズCで平行光mになって図2,図3のようにミラーMに入射する。ミラーMは、図5(a)〜(c)のMEMS光スキャナ1のミラー5に相当し、MEMS光スキャナ1に図4の駆動コイルDのように交流電流を流すことで、図4のねじり棒Tを中心に回動を繰り返し、図2,図3の光軸bに対し傾斜を繰り返す。すなわち、ミラーMは、図2,図3のように光軸bを中心にしてX方向に傾斜角α2で傾く。
Next, exposure by the
ここで、図3のように、X方向に傾斜するミラーMで反射した光m’に関し、ミラーMとレンズL2との間で次式が成立する。
tan(α2)=x2/f2
Here, as shown in FIG. 3, with respect to the light m ′ reflected by the mirror M inclined in the X direction, the following expression is established between the mirror M and the lens L2.
tan (α2) = x2 / f2
次に、ミラーMで反射した光m’は、焦点距離f2のレンズL2,ミラー19(図1),焦点距離f1のレンズL1,ビームスプリッタ29(図1)を介して焦点距離f0の対物レンズJにより図1の被露光物Aの表面A1に集光される。 Next, the light m ′ reflected by the mirror M is converted into an objective lens having a focal length f0 through a lens L2 having a focal length f2, a mirror 19 (FIG. 1), a lens L1 having a focal length f1, and a beam splitter 29 (FIG. 1). The light is condensed by J on the surface A1 of the object A to be exposed in FIG.
MEMS光スキャナ1によりミラーMは光源12からの平行光mを図3のX方向に走査し、図2の表面A1上における光軸cからのX方向への走査光の走査長さx0は、次式(1)により表すことができる。
x0=f0・(f2/f1)・tan(α2) ・・・(1)
ただし、α2:ミラーMの光軸bに対するX方向への傾斜角(振れ角)
The mirror M scans the parallel light m from the
x0 = f0 · (f2 / f1) · tan (α2) (1)
Where α2: tilt angle (runout angle) in the X direction with respect to the optical axis b of the mirror M
上述のようにして、図1のXYステージ11に載置されて保持された被露光物Aの表面A1に対し、光源12からの光をミラーMでX方向に走査長さx0で走査しながらライン照射し露光することができる。
As described above, the light from the
次に、図1〜図3の露光装置10のミラーMに前置される光学系について図6を参照して説明する。図6は、図1〜図3の露光装置10のミラーMに前置される光学系を模式に示す図(a)、その光学系から出射する光ビーム形状を模式的に示す図(b)及び被露光物の表面における露光パターンを模式に示す図(c)である。
Next, the optical system placed in front of the mirror M of the
図1の露光装置10においてミラーMに図6(a)のような光学系が前置されている。すなわち、ライン光を生成するラインジェネレータレンズLGと、コリメータレンズCCと、絞りAPとが配置され、光ファイバFIを介して導入された光源12からの光がコリメートレンズCで平行化されてラインジェネレータレンズLGに入射し、絞りAPから図6(b)のようなライン状光ビームLBが出射する。
In the
図6(a)の光学系では、ミラーMに入射する前の光をラインジェネレータレンズLGで分岐し、絞りAPで開口調整を行うことで任意に扁平な線幅のライン状光ビームLBを得ることができる。ライン状光ビームLBはそのライン方向と略直交する方向にミラーMにより走査される。 In the optical system of FIG. 6A, the light before entering the mirror M is branched by the line generator lens LG, and the aperture is adjusted by the aperture AP to obtain a line-shaped light beam LB having an arbitrarily flat line width. be able to. The line-shaped light beam LB is scanned by the mirror M in a direction substantially orthogonal to the line direction.
次に、図1〜図6の露光装置10による所定パターンの露光方法について説明する。XYステージ11上に被露光物Aを載せて保持し、MEMS光スキャナ1を駆動し、ミラーMを振動させることで、上述のように、走査光は被露光物Aの表面A1上において走査方向Xに走査される。このとき、ミラーMに入射する光は図6(b)のように走査方向Xとは略直交する方向に細長く延びたライン状光ビームLBであるため、かかるライン状光ビームLBを走査方向Xに走査することで、図6(a)のような比較的大きな略矩形状のパターンPA1を被露光物Aの表面A1上に露光できる。
Next, a method for exposing a predetermined pattern by the
また、上記露光の際に、図1のオートフォーカス機構を作動させると、レーザ光源22から光が対物レンズJ(図2)を介して被露光物Aの表面A1に集光され、その反射光が受光素子21に入射し、その入射光信号に基づいてアクチュエータ23で鏡筒31内の対物レンズJを光軸方向に駆動して自動的に合焦させる。オートフォーカス機構は、露光の間に継続して作動させることで、被露光物Aの表面A1に凹凸があっても高精度に露光を行うことができる。また、必要に応じて、CCDカメラ24で被露光物Aの表面A1を観察する。
When the autofocus mechanism shown in FIG. 1 is activated during the exposure, the light from the
以上のように、MEMS光スキャナは、電磁駆動アクチュエータによりミラーを共振させ光を走査するMEMS(メムス)光デバイスであり、小型に構成されて信頼性が高く動作が安定しているので、MEMS光スキャナを露光装置10の光走査に用いることによって、装置を小型化できかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を実現できる。
As described above, the MEMS optical scanner is a MEMS optical device that scans light by resonating a mirror by an electromagnetically driven actuator, and is configured in a small size and has high reliability and stable operation. By using the scanner for optical scanning of the
従来の光走査手段であるポリゴンミラーやガルバノミラーとレンズ光学系を用いた光走査光学系によれば、装置の全体構成が大きく、高価であり、応答性もよくなかったのに対し、本実施の形態のようにMEMS光スキャナを用いることで、安価でかつ小型化が可能となり、応答性のよい露光装置10の光走査が可能となり、さらに従来構成よりも省電力になる。また、従来の別の光走査手段である2次元光変調素子には短寿命化や誤動作発生の問題があったのに対し、MEMS光スキャナを用いることで、信頼性が高く安定した露光が可能となる。
According to the conventional optical scanning optical scanning optical system using a polygon mirror or galvano mirror and a lens optical system, the overall configuration of the apparatus is large, expensive, and responsive. By using the MEMS optical scanner as in the above embodiment, it is possible to reduce the size and size of the
また、光源12からの光をラインジェネレータレンズLGを介してMEMS光スキャナで振動するミラーMにより走査する際に、ラインジェネレータレンズLGを介することで、その走査方向Xと略直交する方向に被露光物A上で拡大した比較的大きなパターンPA1を被露光物A上に露光できるので、走査スピードが遅い場合でも比較的大きな領域の露光が可能となる。
Further, when the light from the
次に、図1〜図3の露光装置10のミラーMに前置される別の光学系について図7を参照して説明する。図7は、図1〜図3の露光装置10のミラーMに前置される別の光学系を模式に示す図(a)、その光学系から出射する光ビーム形状を模式的に示す図(b)及び被露光物の表面における露光パターンを模式に示す図(c)である。
Next, another optical system placed in front of the mirror M of the
図1の露光装置10においてミラーMに図7(a)のような光学系を前置してもよい。すなわち、回折格子DLとコリメータレンズCCとが配置され、光ファイバFIを介して導入された、光源12からの光がコリメートレンズCで平行化されて回折格子DLに入射し、その0次光、+1次光、−1次光が図7(b)のような複数のスポット光SSとなって出射する。このように、光源12からの光を光学素子(回折格子DL)で回折させることで、回折方向に光を制御することなく擬似的なマルチビーム化が可能となる。複数のスポット光SSはその点在する方向と略直交する方向にミラーMにより走査される。
In the
上述のように、MEMS光スキャナ1でミラーMを振動させることで、走査光は被露光物Aの表面A1上において走査方向Xに走査されるが、このとき、ミラーMに入射する光は図7(b)のように走査方向Xとは略直交する方向に点在した複数のスポット光SSであるため、かかるスポット光SSを走査方向Xに走査することで、図7(a)のような複数ラインLLと複数スペースSSからなる全体形状が比較的大きなパターンPA2を被露光物Aの表面A1上に高速に露光できる。
As described above, when the mirror M is vibrated by the MEMS
また、本実施の形態において、図6(c)や図7(c)のような露光パターンに加えて、XYステージ11の移動及び光源12からの光のオンオフを組み合わせて制御することで、光源12からの光により任意のパターンを被露光物Aの表面A1上に露光できる。例えば、制御装置13は、装置内部または外部のハードディスク記憶装置等の記憶装置から、所望のパターンで露光するプログラムをCPUに読み取らせ、そのプログラムに従って光源12及びXYステージ11を制御することで、露光装置10は所望のパターンによる自動露光が可能である。
In the present embodiment, in addition to the exposure patterns as shown in FIGS. 6C and 7C, the movement of the
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、被露光物Aの表面A1上における走査光のX方向の走査長さx0は、ミラーMのMEMS光スキャナ1への駆動電流を変えることによりミラー傾斜角を変えることができ、所定範囲内で調整可能である。これにより、例えば、図6(c)、図7(c)のパターンPA1,PA2の走査方向Xの長さを調整できる。また、ミラー傾斜角を変えなくとも、光源のオンオフのタイミングをミラーの傾斜に同期させれば、走査長さx0を変えることができる。
As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the scanning length x0 in the X direction of the scanning light on the surface A1 of the exposure object A can be changed within a predetermined range by changing the mirror tilt angle by changing the driving current of the mirror M to the MEMS
また、図6や図7のような光学系を用いた露光方法は、本実施の形態のMEMS光スキャナ以外に、ガルバノミラーやAODを用いて光源からの光を走査することで実行可能である。また、図6や図7の光学系におけるラインジェネレータレンズや回折格子は、これに限定されず、所定方向に光が延びまたは分割されるようなものであれば、他の光学素子であってもよい。 Further, the exposure method using the optical system as shown in FIGS. 6 and 7 can be executed by scanning light from a light source using a galvano mirror or AOD in addition to the MEMS optical scanner of the present embodiment. . Further, the line generator lens and the diffraction grating in the optical system of FIGS. 6 and 7 are not limited to this, and other optical elements may be used as long as the light extends or is divided in a predetermined direction. Good.
また、MEMS光スキャナは交流電流により変位する共振タイプから構成したが、直流電流で変位するMEMS光スキャナであってもよい。 Moreover, although the MEMS optical scanner was comprised from the resonance type displaced by an alternating current, the MEMS optical scanner displaced by a direct current may be sufficient.
また、本発明による露光装置は、光源と、ミラーを繰り返し傾斜させるMEMS光スキャナと、前記光源からの光を前記ミラーを介して被露光物上に露光する露光光学系と、を備え、前記光源からの光を前記MEMS光スキャナで傾斜するミラーにより走査して前記被露光物上に照射することで前記被露光物を露光するように構成できる。この露光装置によれば、MEMS(メムス)光スキャナによりミラーを所定範囲内で繰り返し傾斜させて光源からの光を走査して走査光を得て、被露光物上に直接露光することができる。MEMS光スキャナを光走査に用いることによって、装置を小型化できかつ安定した動作でマスクレス露光が可能な露光装置を実現できる。 An exposure apparatus according to the present invention includes a light source, a MEMS optical scanner that repeatedly tilts a mirror, and an exposure optical system that exposes light from the light source onto an object to be exposed via the mirror, the light source Then, the object to be exposed can be exposed by irradiating the object to be exposed with the MEMS optical scanner by scanning with a mirror inclined by the MEMS optical scanner. According to this exposure apparatus, it is possible to directly expose the object to be exposed by scanning the light from the light source by repeatedly tilting the mirror within a predetermined range with a MEMS light scanner to obtain the scanning light. By using the MEMS optical scanner for optical scanning, it is possible to reduce the size of the apparatus and realize an exposure apparatus capable of maskless exposure with stable operation.
1 MEMS光スキャナ
5 ミラー
10 露光装置
11 XYステージ
12 光源
13 制御装置
14 位置検出部
15a,15b ステッピングモータ
21 受光素子
22 オートフォーカス用レーザ光源
23 アクチュエータ
24 CCDカメラ
25 光導入部
26〜29 ビームスプリッタ
20,30 ハウジング
31 鏡筒
32 チューブレンズ
A 被露光物
A1 表面
B 磁束密度
C コリメートレンズ
D 駆動コイル
F ローレンツ力
FI 光ファイバ
J 対物レンズ
L1,L2 レンズ
M ミラー
P1,P2 永久磁石
PA1,PA2 露光パターン
T ねじり棒
Y ヨーク
b 光軸
c 光軸
i 電流
m 平行光
m’ 反射光
p 回転中心軸
r 回転方向
r’回転方向rの逆方向
LG ラインジェネレータレンズ
DL 回折格子
X 走査方向
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光源からの光を光学素子を介して前記MEMS光スキャナで傾斜するミラーにより走査することで、その走査方向と略直交する方向に前記被露光物上で領域が拡大したパターンを前記被露光物上に露光する露光装置。 A light source, a MEMS optical scanner that repeatedly tilts a mirror, and an exposure optical system that exposes light from the light source onto an object to be exposed via the mirror,
By scanning the light from the light source with a mirror tilted by the MEMS optical scanner through an optical element, a pattern in which the region is enlarged on the object to be exposed in a direction substantially orthogonal to the scanning direction is obtained. An exposure device that exposes the top.
前記ステージの移動を制御することで前記光源からの光により前記被露光物上にパターンを露光する請求項3乃至5のいずれか1項に記載の露光装置。 It is equipped with a stage on which an object to be exposed can be moved,
The exposure apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein a pattern is exposed on the object to be exposed by light from the light source by controlling movement of the stage.
前記対物レンズを前記被露光物に対し駆動し自動的に合焦させるオートフォーカス機構を備える請求項3乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。 The exposure optical system includes an objective lens;
The exposure apparatus according to any one of claims 3 to 6, further comprising an autofocus mechanism that drives the objective lens to the object to be exposed and automatically focuses the object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007289609A JP2009116081A (en) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Exposure method and exposure apparatus |
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- 2007-11-07 JP JP2007289609A patent/JP2009116081A/en active Pending
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