JP2014107473A - Exposure device, and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空間光変調器によって変調した光を露光対象に照射することで、露光対象を露光する露光技術に関する。 The present invention relates to an exposure technique for exposing an exposure target by irradiating the exposure target with light modulated by a spatial light modulator.
従来、光源から射出された光をパターン状に露光対象に照射して、露光対象にパターンを形成する露光装置が知られている。例えば、特許文献1の露光装置(パターン描画装置)では、レーザ駆動部およびレーザ発振器で構成された光源から射出された光が、マスクを介して露光対象(基板)に照射される。マスクにはパターンに応じた形状の投光部が形成されており、投光部を通過した光がパターン状に露光対象に照射されることで、露光対象にパターンが形成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an exposure apparatus that irradiates an exposure target with light emitted from a light source in a pattern and forms a pattern on the exposure target is known. For example, in the exposure apparatus (pattern drawing apparatus) of Patent Document 1, light emitted from a light source composed of a laser drive unit and a laser oscillator is irradiated to an exposure target (substrate) through a mask. The mask has a light projecting portion having a shape corresponding to the pattern, and the light that has passed through the light projecting portion is irradiated onto the exposure target in a pattern, whereby a pattern is formed on the exposure target.
そして、このような露光装置では、光路が通過する雰囲気において温度変化が発生すると、光路が変動してしまい、露光対象の所望の位置に光を照射できない場合があった。これに対して、特許文献1では、モータ等の熱源を動作させるタイミングを調整することで、雰囲気の温度変化を抑制して、露光対象への光の照射位置を安定させている。 In such an exposure apparatus, when a temperature change occurs in the atmosphere through which the optical path passes, the optical path may fluctuate, and light may not be irradiated to a desired position to be exposed. On the other hand, in patent document 1, the temperature change of an atmosphere is suppressed by adjusting the timing which operates heat sources, such as a motor, and the irradiation position of the light to exposure object is stabilized.
ところで、上述のようなマスクに代えて、例えばGLV(Grating Light Valve、登録商標)などで構成された空間光変調器を用いて、露光対象に対して光をパターン状に照射することができる。つまり、空間光変調器は照射された光をパターンに応じて変調して射出するものであり、空間光変調器によって変調された光を露光対象に照射することで、露光対象に光をパターン状に照射できる。 By the way, instead of the mask as described above, for example, a spatial light modulator constituted by GLV (Grating Light Valve (registered trademark)) or the like can be used to irradiate the exposure target with light in a pattern. In other words, the spatial light modulator modulates the emitted light according to the pattern and emits the light. By irradiating the exposure target with the light modulated by the spatial light modulator, the light is patterned into the exposure target. Can be irradiated.
ただし、空間光変調器を用いて基板を適切に露光するためには、空間光変調器への光の入射位置および露光対象への光の照射位置の両方を的確に制御することが求められる。つまり、空間光変調器に対する光の入射位置が変動すると、空間光変調器による変調光の強度が変動してしまう場合があり、その結果、露光対象を露光する光の強度を適切に制御できないおそれがある。また、空間光変調器で変調された光の露光対象への照射位置が変動すると、露光対象の所望の位置に光を照射することができなくなる。 However, in order to appropriately expose the substrate using the spatial light modulator, it is required to accurately control both the light incident position on the spatial light modulator and the light irradiation position on the exposure target. In other words, if the incident position of light on the spatial light modulator fluctuates, the intensity of light modulated by the spatial light modulator may fluctuate, and as a result, the intensity of light that exposes the exposure target may not be appropriately controlled. There is. Further, when the irradiation position of the light modulated by the spatial light modulator to the exposure target fluctuates, it becomes impossible to irradiate the desired position of the exposure target with light.
これに対して、上述の雰囲気の温度変化はあらゆる場所で発生し得るため、光路中における空間光変調器の前後の両方において、雰囲気の温度変化に起因した光路の変動が起こり得る。そして、空間光変調器の前で光路変動が起きると、露光対象に照射される光の強度が変動し、空間光変調器の後で光路変動が起きると、露光対象に照射される光の位置が変動するため、いずれにしても露光対象を適切に露光できないおそれがあった。 On the other hand, since the temperature change of the atmosphere described above can occur in any place, the optical path can be changed due to the temperature change of the atmosphere both before and after the spatial light modulator in the optical path. When the optical path variation occurs in front of the spatial light modulator, the intensity of light irradiated to the exposure target varies, and when the optical path variation occurs after the spatial light modulator, the position of the light irradiated to the exposure target. In any case, the exposure target may not be properly exposed.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器への光の入射位置および露光対象への光の照射位置を的確に制御して、露光対象の適切な露光を実現可能とする技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and accurately controls the light incident position on the spatial light modulator and the light irradiation position on the exposure target regardless of the temperature change of the atmosphere. An object of the present invention is to provide a technique capable of realizing appropriate exposure.
この発明にかかる露光装置は、上記目的を達成するために、光を射出する光源と、光源から射出された光を変調することで露光対象に照射される変調光を射出する空間光変調器と、光源から空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて照明系での光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を調整する照明光路制御手段と、空間光変調器から露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて投影系での光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を調整する投影光路制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention includes: a light source that emits light; and a spatial light modulator that emits modulated light emitted to an exposure target by modulating light emitted from the light source. An illumination optical path control means for adjusting the incident position of the light to the spatial light modulator by correcting the optical path in the illumination system based on the result of detecting the light traveling through the illumination system from the light source to the spatial light modulator And a projection optical path control means for adjusting the light irradiation position on the exposure target by correcting the optical path in the projection system based on the result of detecting the light traveling through the projection system reaching the exposure target from the spatial light modulator It is characterized by comprising.
この発明にかかる露光方法は、上記目的を達成するために、光源から射出された光を空間光変調器で変調することで得られる変調光を露光対象に照射して前記露光対象を露光する露光方法において、光源から空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて照明系での光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を調整する工程と、空間光変調器から露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて投影系での光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure method according to the present invention exposes an exposure object by irradiating the exposure object with modulated light obtained by modulating light emitted from a light source with a spatial light modulator. Adjusting a light incident position on the spatial light modulator by correcting a light path in the illumination system based on a result of detecting light traveling through the illumination system from the light source to the spatial light modulator. Adjusting the light irradiation position on the exposure target by correcting the optical path in the projection system based on the result of detecting the light traveling through the projection system from the spatial light modulator to the exposure target. It is characterized by that.
このように構成された発明(露光装置、露光方法)は、光源から空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて照明系での光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を調整する。したがって、空間光変調器より前(つまり、照明系)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を的確に調整できる。また、空間光変調器から露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて投影系での光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を調整する。したがって、空間光変調器より後(つまり、投影系)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を的確に調整できる。こうして、この発明では、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器への光の入射位置および露光対象への光の照射位置を的確に制御して、露光対象の適切な露光を実現することが可能となっている。 The invention thus configured (exposure apparatus, exposure method) corrects the light path in the illumination system based on the result of detecting the light that travels through the illumination system from the light source to the spatial light modulator. Adjust the position of light incident on the modulator. Therefore, even if an ambient temperature change occurs before the spatial light modulator (that is, the illumination system), a change in the optical path due to the temperature change is detected, and the optical path is corrected based on the detection result. The light incident position on the spatial light modulator can be adjusted accurately. Further, the irradiation position of the light to the exposure target is adjusted by correcting the optical path in the projection system based on the result of detecting the light traveling through the projection system reaching the exposure target from the spatial light modulator. Therefore, even if the ambient temperature changes after the spatial light modulator (that is, the projection system), the variation in the optical path due to the temperature change is detected, and the optical path is corrected based on the detection result. Thus, the light irradiation position on the exposure target can be adjusted accurately. Thus, according to the present invention, appropriate exposure of the exposure target is realized by accurately controlling the light incident position on the spatial light modulator and the light irradiation position on the exposure target regardless of the temperature change of the atmosphere. Is possible.
また、照明光路制御手段は、照明系中の照明光路検出箇所を通過する光の位置を検出する照明光路検出器と、照明系中の照明光路補正箇所を通過する光の光路を補正する照明光路補正器とを有し、照明光路検出器の検出結果に基づいて照明光路補正器を制御することで、空間光変調器への光の入射位置を調整するように、露光装置を構成しても良い。このような構成では、照明光路検出箇所を通過する光の位置を検出することで、温度変化に起因した光路の変動を検出できる。そして、この検出結果に基づいて照明光路補正箇所を通過する光の光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を的確に調整することが可能となっている。 The illumination optical path control means includes an illumination optical path detector that detects the position of light passing through the illumination optical path detection location in the illumination system, and an illumination optical path that corrects the optical path of light passing through the illumination optical path correction location in the illumination system. The exposure apparatus may be configured to adjust the incident position of the light to the spatial light modulator by controlling the illumination optical path corrector based on the detection result of the illumination optical path detector. good. In such a configuration, by detecting the position of the light passing through the illumination optical path detection location, it is possible to detect a change in the optical path caused by a temperature change. Then, by correcting the optical path of the light passing through the illumination optical path correction location based on the detection result, it is possible to accurately adjust the incident position of the light to the spatial light modulator.
また、照明光路検出器は、複数の照明光路検出箇所のそれぞれで光の位置を検出し、照明光路補正器は、複数の照明光路補正箇所のそれぞれで通過する光の光路を補正するように、露光装置を構成しても良い。このように照明光路検出箇所および照明光路補正箇所をそれぞれ複数ずつ設けることで、空間光変調器への光の入射位置をより高精度に制御することが可能となる。 Further, the illumination optical path detector detects the position of the light at each of the plurality of illumination optical path detection points, and the illumination optical path corrector corrects the optical path of the light passing through each of the plurality of illumination optical path correction points, An exposure apparatus may be configured. By providing a plurality of illumination light path detection points and illumination light path correction points in this manner, the light incident position on the spatial light modulator can be controlled with higher accuracy.
具体的には、照明光路制御手段は、照明光路検出器が複数の照明光路検出箇所のそれぞれで光の位置を検出した結果に基づいて、照明光路補正器による複数の照明光路補正箇所それぞれでの光路の補正を制御することで、照明系の光軸に直交する方向における光路の位置および照明系の光軸に対する光路の角度を調整して、空間光変調器への光の入射位置を調整するように、露光装置を構成しても良い。このような構成は、光路の位置および角度のそれぞれを適切化することができ、空間光変調器への光の入射位置を高精度に制御するにあたって好適となる。 Specifically, the illumination optical path control means is configured to detect the position of light at each of the plurality of illumination optical path detection points by the illumination optical path detector at each of the plurality of illumination optical path correction points by the illumination light path correction unit. By controlling the correction of the optical path, the position of the optical path in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination system and the angle of the optical path with respect to the optical axis of the illumination system are adjusted to adjust the incident position of the light to the spatial light modulator. Thus, an exposure apparatus may be configured. Such a configuration can optimize the position and angle of the optical path, and is suitable for controlling the incident position of light on the spatial light modulator with high accuracy.
また、投影光路制御手段は、投影系中の投影光路検出箇所を通過する光の位置を検出する投影光路検出器と、投影系中の投影光路補正箇所を通過する光の光路を補正する投影光路補正器とを有し、投影光路検出器の検出結果に基づいて投影光路補正器を制御することで、露光対象への光の照射位置を調整するように、露光装置を構成しても良い。このような構成では、投影光路検出箇所を通過する光の位置を検出することで、温度変化に起因した光路の変動を検出できる。そして、この検出結果に基づいて投影光路補正箇所を通過する光の光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を的確に調整することが可能となっている。 Further, the projection optical path control means includes a projection optical path detector for detecting the position of light passing through the projection optical path detection location in the projection system, and a projection optical path for correcting the optical path of light passing through the projection optical path correction location in the projection system. The exposure apparatus may be configured to adjust the irradiation position of the light to the exposure target by controlling the projection optical path corrector based on the detection result of the projection optical path detector. In such a configuration, by detecting the position of the light passing through the projection optical path detection location, it is possible to detect a change in the optical path due to a temperature change. Then, by correcting the optical path of the light passing through the projection optical path correction location based on the detection result, it is possible to accurately adjust the light irradiation position on the exposure target.
また、投影光路検出器は、複数の投影光路検出箇所のそれぞれで光の位置を検出し、投影光路補正器は、複数の投影光路補正箇所のそれぞれで通過する光の光路を補正するように、露光装置を構成しても良い。このように投影光路検出箇所および投影光路補正箇所をそれぞれ複数ずつ設けることで、露光対象への光の照射位置をより高精度に制御することが可能となる。 Further, the projection optical path detector detects the position of the light at each of the plurality of projection optical path detection points, and the projection optical path corrector corrects the optical path of the light passing through each of the plurality of projection optical path correction points, An exposure apparatus may be configured. By providing a plurality of projection optical path detection points and projection optical path correction points in this way, it becomes possible to control the irradiation position of light to the exposure target with higher accuracy.
具体的には、投影光路制御手段は、投影光路検出器が複数の投影光路検出箇所のそれぞれで光の位置を検出した結果に基づいて、投影光路補正器による複数の投影光路補正箇所それぞれでの光路の補正を制御することで、投影系の光軸に直交する方向における光路の位置および投影系の光軸に対する光路の角度を調整して、露光対象への光の照射位置を調整するように、露光装置を構成しても良い。このような構成は、光路の位置および角度のそれぞれを適切化することができ、露光対象への光の照射位置を高精度に制御するにあたって好適となる。 Specifically, the projection optical path control means is configured to detect the position of the light at each of the plurality of projection optical path detection points by the projection optical path detector at each of the plurality of projection optical path correction points by the projection optical path correction unit. By controlling the correction of the optical path, the position of the optical path in the direction orthogonal to the optical axis of the projection system and the angle of the optical path with respect to the optical axis of the projection system are adjusted to adjust the irradiation position of the light to the exposure target. An exposure apparatus may be configured. Such a configuration can optimize the position and angle of the optical path, and is suitable for controlling the irradiation position of the light to the exposure target with high accuracy.
本発明によれば、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器への光の入射位置および露光対象への光の照射位置を的確に制御して、露光対象の適切な露光が可能となる。 According to the present invention, it is possible to appropriately control the exposure target by accurately controlling the light incident position on the spatial light modulator and the light irradiation position on the exposure target regardless of the temperature change of the atmosphere. .
図1は、本発明を適用可能なパターン描画装置の概略構成を模式的に示す正面図である。また、図2は図1のパターン描画装置の概略構成を模式的に示す平面図である。パターン描画装置100は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板Wの上面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板Wは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板の上面に形成された下層パターンに重ねて上層パターンが描画される。
FIG. 1 is a front view schematically showing a schematic configuration of a pattern drawing apparatus to which the present invention is applicable. FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic configuration of the pattern drawing apparatus of FIG. The
パターン描画装置100は、本体フレーム101で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル(図示省略)が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム101の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。
The
パターン描画装置100の本体内部は、処理領域102と受け渡し領域103とに区分されている。これらの領域のうち処理領域102には、主として、ステージ10、ステージ移動機構20、ステージ位置計測部30、光学ユニットU、アライメントユニット60が配置される。一方、受け渡し領域103には、処理領域102に対する基板Wの搬出入を行う搬送ロボットなどの搬送装置70が配置される。
The main body of the
また、パターン描画装置100の本体外部には、アライメントユニット60に照明光を供給する照明ユニット61が配置される。また、同本体には、パターン描画装置100が備える装置各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部90が配置される。
Further, an
なお、パターン描画装置100の本体外部で、受け渡し領域103に隣接する位置には、カセットCを載置するためのカセット載置部104が配置される。また、カセット載置部104に対応し、本体内部の受け渡し領域103に配置された搬送装置70は、カセット載置部104に載置されたカセットCに収容された未処理の基板Wを取り出して処理領域102に搬入(ローディング)するとともに、処理領域102から処理済みに基板Wを搬出(アンローディング)してカセットCに収容する。カセット載置部104に対するカセットCの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。この未処理基板Wのローディング処理および処理済基板Wのアンローディング処理は制御部90からの指示に応じて搬送装置70が動作することで行われる。
In addition, a
ステージ10は、平板状の外形を有し、その上面に基板Wを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ10の上面には、複数の吸引孔(図示省略)が形成されており、この吸引孔に負圧(吸引圧)を付与することによって、ステージ10上に載置された基板Wをステージ10の上面に固定保持することができるようになっている。そして、ステージ10はステージ移動機構20により移動させられる。
The
ステージ移動機構20は、ステージ10を主走査方向(Y軸方向)、副走査方向(X軸方向)、及び回転方向(Z軸周りの回転方向(θ軸方向))に移動させる機構である。ステージ移動機構20は、ステージ10を回転可能に支持する支持プレート22を支持するベースプレート24と、支持プレート22を副走査方向に移動させる副走査機構23と、ベースプレート24を主走査方向に移動させる主走査機構25とを備える。副走査機構23および主走査機構25は、制御部90からの指示に応じてステージ10を移動させる。
The
副走査機構23は、支持プレート22の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート24の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ23aを有している。また、支持プレート22とベースプレート24との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部23bが設けられている。このため、リニアモータ23aを動作させると、ベースプレート24上のガイド部23bに沿って支持プレート22が副走査方向Xに移動する。
The
主走査機構25は、ベースプレート24の下面に取り付けられた移動子とパターン描画装置100の基台106上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモ−タ25aを有している。また、ベースプレート24と基台106との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部25bが設けられている。このため、リニアモータ25aを動作させると、基台106上のガイド部25bに沿ってベースプレート24が主走査方向Yに移動する。
The
ステージ位置計測部30は、ステージ10の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部30は、制御部90と電気的に接続されており、制御部90からの指示に応じてステージ10の位置を計測する。ステージ位置計測部30は、例えばステージ10に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ10の位置を計測する機構により構成されているが、その構成動作はこれに限定されるものではない。ここでは、ステージ位置計測部30は、レーザ光を出射する出射部31と、ビームスプリッタ32と、ビームベンダ33と、第1干渉計34と、第2干渉計35とを備える。これら出射部31、各干渉計34、35は、制御部90と電気的に接続されており、制御部90からの指示に応じてステージ10の位置を計測する。
The stage
出射部31から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ32に入射し、ビームベンダ33に向かう第1分岐光と、第2干渉計35に向かう第2分岐光とに分岐される。第1分岐光は、ビームベンダ33により反射され、第1干渉計34に入射するとともに、第1干渉計34からステージ10の第1の部位に照射される。そして、第1の部位で反射した第1分岐光が、再び第1干渉計34へと入射する。第1干渉計34は、ステージ10の第1の部位に向かう第1分岐光と第1の部位で反射された第1分岐光との干渉に基づいて第1の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。
The laser light emitted from the
一方、第2分岐光は、第2干渉計35に入射するとともに、第2干渉計35からステージ10の第2の部位(ただし、第2の部位は、第1の部位とは異なる位置である。)に照射される。そして、第2の部位で反射した第2分岐光が、再び第2干渉計35へ入射する。第2干渉計35は、ステージ10の第2の部位に向かう第2分岐光とステージ10の第2の部位で反射された第2分岐光との干渉に基づいて第2の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。
On the other hand, the second branched light is incident on the
制御部90は、第1干渉計34および第2干渉計35の各々から、ステージ10の第1の部位の位置に対応した位置パラメータ及びステージ10の第2の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、ステージ10の位置を算出する。
The
アライメントユニット60は、基板Wの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット60は、鏡筒、対物レンズ、およびCCDイメージセンサを有するアライメントカメラ601を備える。アライメントカメラ601が備えるCCDイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ(二次元イメージセンサ)により構成される。また、アライメントユニット60は、図示しない昇降機構によって所定の範囲内で昇降可能に支持されている。
The
照明ユニット61は、鏡筒とファイバ601を介して接続され、アライメントユニット60に対して照明用の光を供給する。照明ユニット61から延びるファイバ601によって導かれる光は、アライメントカメラ601の鏡筒を介して基板Wの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してCCDイメージセンサで受光される。これによって、基板Wの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。アライメントカメラ601は制御部90の画像処理部と電気的に接続されており、制御部90からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部90に送信する。
The
アライメントカメラ601から与えられる撮像データに基づき制御部90は、基板Wの基準位置に設けられた基準マークを検出して光学ユニットUと基板Wとの相対位置を位置決めするアライメント処理を行う。そして、光学ユニットUから描画パターンに応じて変調されたレーザ光を基板Wの所定位置に照射することでパターン描画を行う。
Based on the imaging data provided from the
光学ユニットUは、描画パターンに対応するストリップデータに基づいてレーザ光を変調する光学ヘッド4を、X軸方向に沿って2台並べた概略構成を具備する。なお、光学ヘッド4の台数はこれに限られない。また、これら光学ヘッド4は互いに同様の構成を具備するので、以下では1台の光学ヘッド4に関連する構成について説明を行う。
The optical unit U has a schematic configuration in which two
光学ユニットUには、光学ヘッド4に対してレーザ光を照射する光照射部5が設けられている。光照射部5は、レーザ駆動部51、レーザ発振器52および照明光学系53を有する。そして、レーザ駆動部51の作動によりレーザ発振器52から射出されたレーザ光が、照明光学系53を介して光学ヘッド4へと入射する。光学ヘッド4では、光照射部5から照射されたレーザ光が空間光変調器によって変調されて、投影光学系43を介して基板Wに照射される。これによって、未処理の基板Wに形成されていた下層パターンに対して、上層パターン(描画パターン)が重ねて露光される。
The optical unit U is provided with a
なお、光学ヘッド4の空間光変調器は、例えば特開2012−169549号公報に記載されたGLVなどと同様の構成を具備する回折光学素子410を用いてレーザ光を変調するものである(図3)。ここで、図3は、回折光学素子が備える構成の一例を模式的に示す図である。回折光学素子410はOFF状態とON状態とを取ることができ、同図では、OFF状態にある回折光学素子410が上欄に示され、ON状態にある回折光学素子410が下欄に示されている。
Note that the spatial light modulator of the
図3に示すように、回折光学素子410は、固定リボン412(固定部材)および可動リボン413(可動部材)を平板状のボトム電極411(基準電極)の表面に対向させつつ、当該表面に平行な方向へ交互に並べた概略構成を備える。固定リボン412および可動リボン413は、平面に仕上げられて光を反射する反射面412s、413sを有している。固定リボン412は、ボトム電極411に対して一定間隔を空けて固定されている一方、可動リボン413は、ボトム電極411に対して移動自在に設けられている。そして、回折光学素子410のOFF状態では、可動リボン413がボトム電極411から離れて、固定リボン412の反射面412sと可動リボン413の反射面413sとが面一となる。一方、回折光学素子410のON状態では、可動リボン413がボトム電極411に近づいて、固定リボン412の反射面412sと可動リボン413の反射面413sとの間に段差が生じる。
As shown in FIG. 3, the diffractive
このような可動リボン413の動作は、可動リボン413に電圧を印加することで制御される。つまり、可動リボン413に印圧電圧が与えられると、可動リボン413とボトム電極411との間の電位差に応じた静電気力が可動リボン413に働く。この静電気力は、可動リボン413の機械的な弾性力に抗して可動リボン413を変形させつつ、可動リボン413をボトム電極411へと引き付ける。その結果、固定リボン412に対して可動リボン413がボトム電極411側へ変位して、図3に示すON状態が実現される。一方、可動リボン413への電圧の印加が停止されると、可動リボン413とボトム電極411との間の静電気力が消失するため、可動リボン413はその弾性力によって固定リボン412と並ぶ位置まで変位して、図3に示すOFF状態が実現される。
The operation of the
そして、OFF状態では、各リボン412、413の反射面412s、413sが面一に並ぶため、回折光学素子410への入射光Liは反射面412s、413sで正反射されて、回折光学素子410からは0次回折光(正反射光)Loが射出される。一方、ON状態では、各リボン412、413の反射面412s、413sの間に段差が生じるため、反射面412sでの反射光と反射面413sでの反射光との間に光路差が生じる。その結果、隣接して並ぶ固定リボン412と可動リボン413によって回折格子が形成されて、回折光学素子410からは1次以上の回折光Lgが射出される。この際、可動リボン413は静電気力と弾性力とが釣り合った位置で停止する。したがって、可動リボン413への印加電圧の値を制御することで、可動リボン413の位置(換言すれば、回折格子の深さ)を変えて、回折光学素子410からの正反射光量(0次回折光量)を調整することができる。
In the OFF state, the reflecting surfaces 412 s and 413 s of the
かかる制御は、画素単位で実行される。例えば、隣接して並ぶ3個の固定リボン412と3個の可動リボン413とで1画素を構成して、1画素単位で可動リボン413への印加電圧が制御される。その結果、正反射光量(0次回折光量)の調整は、1画素単位で実行される。
Such control is executed in units of pixels. For example, three fixed
ちなみに、レーザ発振器52から射出されるレーザ光の光量は完全に一様とは限らず、若干の分布を有する場合がある。そこで、レーザ発振器52から射出されたレーザ光の光量分布を打ち消すように、可動リボン413にオフセットを与えることで(具体的には、オフセット電圧を印加することで)、空間光変調器へのデータ(描画データ)の入力がない状態で、回折光学素子410から射出されるレーザ光の光量が均一化されるように初期設定が実行される。具体的には、初期設定で可動リボン413に印加する電圧を示す初期設定値が制御部90に記憶される。そして、制御部90は、初期設定値が示すオフセット電圧(直流電圧)を可動リボン413へ印加する。したがって、データに基づいて可動リボン413を駆動する際には、データに応じて変調された電圧(交流電圧)とオフセット電圧を加算した印加電圧が可動リボン413に与えられることとなる。
Incidentally, the amount of laser light emitted from the
このように、光学ユニットUでは、レーザ駆動部51およびレーザ発振器52からなる光源(以下、光源51、52と適宜称する)から射出されたレーザ光が回折光学素子410によって変調される。そして、回折光学素子410で変調されたレーザ光が露光対象である基板Wに照射される。続いては、このような光学ユニットUの具体的な構成例について詳述する。
As described above, in the optical unit U, the laser light emitted from the light source (hereinafter, appropriately referred to as the
A.光学ユニットの第1構成例
図4は、光学ユニットの第1構成例を模式的に示す図である。図4に示すように、光学ユニットUでは、回折光学素子410を有する空間光変調器41が設けられている。かかる光学ユニットUの構成は、光源51、52から回折光学素子410までの照明系S5と、回折光学素子410から基板Wまでの投影系S4に大別される。
A. First Configuration Example of Optical Unit FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a first configuration example of the optical unit. As shown in FIG. 4, the optical unit U is provided with a spatial
照明系S5では、光源51、52から射出されたレーザ光を拡大するエキスパンダーとして機能するレンズ53a、53bと、レンズ53a、53bから射出されたレーザ光を収束させるレンズ53cと、レンズ53cから射出されたレーザ光を反射して回折光学素子410に導く反射ミラー42とが配置されている。そして、レンズ53a〜53cおよび反射ミラー42によって照明光学系53(図1)が構成されている。
In the illumination system S5, the
図4に示すように、レンズ53bからレンズ53cに到る区間では、コリメートされたレーザ光(平行光)が進行する。そして、レンズ53cがレーザ光を回折光学素子410に収束させることで、レーザ光が回折光学素子410に入射する。これによって、強度分布の均一な線状のレーザ光(光束断面が線状のレーザ光)が、回折光学素子410の有効領域に照射される。ここで、有効領域は、回折光学素子410が入射光に対する変調を実行可能な領域である。
As shown in FIG. 4, collimated laser light (parallel light) travels in a section from the
投影系S4では、回折光学素子410で反射されたレーザ光をコリメートするレンズ43bと、レンズ43bから射出されたレーザ光を収束させるレンズ43dとが設けられている。さらに、投影系S4では、回折光学素子410からレンズ43bに到る区間に配置されたアパーチャ43aと、レンズ43bからレンズ43dに到る区間に配置された絞り43cとが設けられている。そして、アパーチャ43a、絞り43cおよびレンズ43b、43dで投影光学系43(図1)が構成されている。
In the projection system S4, a
図4に示すように、回折光学素子410で反射されたレーザ光は、アパーチャ43aで不要光を遮光されてからレンズ43bに入射する。アパーチャ43aは、図4紙面に垂直な方向においてレーザ光をカットするものであり、回折光学素子410で反射されたレーザ光のうち、0次回折光のみを通過させて1次以上の高次回折光を遮断する機能を担う。したがって、レンズ43bには、0次回折光のみが入射して、1次以上の高次回折光は入射しない。レンズ43bからレンズ43dに到る区間では、コリメートされたレーザ光(平行光)が進行する。そして、レンズ43dがレーザ光を基板Wに収束させることで、レーザ光が基板Wに照射される。なお、投影系S4にはズーム機構を備えるようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the laser light reflected by the diffractive
図4から判るように、回折光学素子410と基板Wとが光学的に共役となるように投影系S4は構成されている。したがって、回折光学素子410の各画素から反射された0次回折光の像が基板Wに投影される。また、上述のとおり、可動リボン413への印加電圧の値を制御することで、回折格子の深さを変えて、回折光学素子410からの回折光量を調整することができる。したがって、制御部90は、可動リボン413への印加電圧の値を画素毎に制御することで、基板Wに照射されるレーザ光量を画素毎に調整することができる。
As can be seen from FIG. 4, the projection system S4 is configured such that the diffractive
ところで、このような光学ユニットUでは、照明系S5で温度変化に起因した光路の揺らぎが発生すると、空間光変調器41に対するレーザ光の入射位置が変動して、空間光変調器41による変調レーザ光の強度が変動してしまう場合があり、その結果、基板Wを露光するレーザ光の強度を適切に制御できないおそれがある。この原因は、状況に応じて種々のものが考えられるが、例えば次のようなものが挙げられる。
By the way, in such an optical unit U, when the fluctuation of the optical path due to the temperature change occurs in the illumination system S5, the incident position of the laser light on the spatial
つまり、回折光学素子410の有効領域にレーザ光を収束させる上記構成では、回折光学素子410の有効領域に対してレーザ光の入射位置がずれると、有効領域の端部に照射されるレーザ光量が著しく低下して、十分な光量で露光できない領域が基板Wに発生するおそれがある。あるいは、上述のように、光源51、52からのレーザ光の光量分布を打ち消すように初期設定を行った場合には、空間光変調器41に入射するレーザ光の位置が変動すると、初期設定で調整した光量分布と可動リボン413のオフセットの関係が崩れてしまって、空間光変調器41からのレーザ光の光量が不適切にずれてしまう。
That is, in the above-described configuration in which the laser beam is focused on the effective region of the diffractive
また、このような光路の揺らぎの問題は、照明系S5のみならず投影系S4においても問題となる。つまり、投影系S4で温度変化に起因した光路の揺らぎが発生すると、空間光変調器41で変調されたレーザ光の基板Wへの照射位置が変動して、基板Wの所望の位置にレーザ光を照射できなくなる。
Such a problem of fluctuation of the optical path becomes a problem not only in the illumination system S5 but also in the projection system S4. That is, when the fluctuation of the optical path due to the temperature change occurs in the projection system S4, the irradiation position of the laser light modulated by the spatial
したがって、照明系S5および投影系S4では、それぞれの雰囲気(空気)の温度変化によらず光路を安定させて、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置や、基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に制御することが求められる。そこで、第1構成例にかかる光学ユニットUの照明系S5および投影系S4のそれぞれは、レーザ光の光路を補正する以下の構成を具備する。
Therefore, in the illumination system S5 and the projection system S4, the optical path is stabilized regardless of the temperature change of each atmosphere (air), and the incident position of the laser light on the diffractive
図4に示すように、照明系S5の光軸OA上の配設箇所P11、P13のそれぞれには、ピエゾミラーMが配置されている。配設箇所P11、P13は、レンズ53bからレンズ53cに到る区間に存在しており、配設箇所P11のピエゾミラーMは、レンズ53bからのレーザ光を配設箇所P13のピエゾミラーMへ向けて反射し、配設箇所P13のピエゾミラーMは、配設箇所P11のピエゾミラーMからのレーザ光をレンズ53cへ向けて反射する。そして、ピエゾミラーMの回転を制御することで、配設箇所P11、P13のぞれぞれでレーザ光の光路を補正することが可能となっている。
As shown in FIG. 4, a piezo mirror M is disposed at each of the locations P11 and P13 on the optical axis OA of the illumination system S5. The arrangement places P11 and P13 exist in the section from the
なお、ピエゾミラーMは、ピエゾを用いてミラーを駆動する構成を具備するものであり、例えば、異なる2軸を中心として回転自在に構成されたミラーをピエゾで駆動して各軸回りで回転させる構成を具備する。後述するピエゾミラーMも同様の構成を具備する。 The piezo mirror M is configured to drive a mirror using a piezo. For example, a mirror configured to be rotatable about two different axes is driven by the piezo to rotate around each axis. It has a configuration. A piezo mirror M to be described later has the same configuration.
また、照明系S5の光軸OA上の配設箇所P12、P14のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。さらに、配設箇所P12、P14のそれぞれには、光センサDが対向して配置されている。配設箇所P12のビームスプリッタBSは、配設箇所P11、P13のピエゾミラーMの間に配置されており、配設箇所P11からのレーザ光の一部を配設箇所P13へ透過する一方、配設箇所P11からのレーザ光の一部を配設箇所P12に対向する光センサDへ反射する。配設箇所P14のビームスプリッタBSは、配設箇所P13のピエゾミラーとレンズ53cの間に配置されており、配設箇所P13からのレーザ光の一部をレンズ53cへ透過する一方、配設箇所P13からのレーザ光の一部を配設箇所P14に対向する光センサDへ反射する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P12、P14を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
A beam splitter BS is disposed at each of the placement locations P12 and P14 on the optical axis OA of the illumination system S5. Further, a photosensor D is arranged to face each of the arrangement places P12 and P14. The beam splitter BS at the arrangement place P12 is arranged between the piezo mirrors M at the arrangement places P11 and P13, and transmits a part of the laser beam from the arrangement place P11 to the arrangement place P13, while the arrangement is made. Part of the laser beam from the installation location P11 is reflected to the optical sensor D facing the installation location P12. The beam splitter BS at the location P14 is disposed between the piezo mirror at the location P13 and the
なお、光センサDとしては、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ、あるいはPSD(半導体位置検出器)で構成されたものを用いることができる。後述する光センサDも同様の構成を具備する。 As the optical sensor D, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or a PSD (semiconductor position detector) can be used. The optical sensor D to be described later has the same configuration.
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P11、P13それぞれのピエゾミラーMの回転を制御する。これによって、照明系S5のレーザ光の光路が補正されて、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置が調整される。
Then, the
図4に示すように、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P15、P17のそれぞれには、ピエゾミラーMが配置されている。配設箇所P15は、回折光学素子410からアパーチャ43aに到る区間に存在しており、配設箇所P15のピエゾミラーMは、回折光学素子410からのレーザ光をアパーチャ43aへ向けて反射する。また、配設箇所P17は、絞り43cからレンズ43dに到る区間に存在しており、配設箇所P17のピエゾミラーMは、絞り43cからのレーザ光をレンズ43dへ向けて反射する。そして、ピエゾミラーMの回転を制御することで、配設箇所P15、P17のそれぞれでレーザ光の光路を補正することが可能となっている。
As shown in FIG. 4, a piezo mirror M is disposed at each of the locations P15 and P17 on the optical axis OA of the projection system S4. The arrangement place P15 exists in a section from the diffractive
また、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P16、P18のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。さらに、配設箇所P16、P18のそれぞれには、光センサDが対向して配置されている。配設箇所P16のビームスプリッタBSは、配設箇所P15のピエゾミラーMとアパーチャ43aとの間に配置されており、配設箇所P15からのレーザ光の一部をアパーチャ43aに透過する一方、配設箇所P15からのレーザ光の一部を配設箇所P16に対向する光センサDへ反射する。配設箇所P18のビームスプリッタBSは、配設箇所P17のピエゾミラーMとレンズ43dの間に配置されており、配設箇所P17からのレーザ光の一部をレンズ43dに透過する一方、配設箇所P17からのレーザ光の一部を配設箇所P18に対向する光センサDへ反射する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P16、P18を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P16、P18を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
In addition, a beam splitter BS is arranged at each of the arrangement places P16 and P18 on the optical axis OA of the projection system S4. Further, the optical sensor D is arranged to face each of the arrangement places P16 and P18. The beam splitter BS at the location P16 is disposed between the piezo mirror M at the location P15 and the
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から配設箇所P16、P18を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P15、P17それぞれのピエゾミラーMの回転を制御する。これによって、投影系S4のレーザ光の光路が補正されて、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。
Then, the
このように、照明系S5および投影系S4のそれぞれで、レーザ光を検出した結果に基づいてレーザ光の光路を補正することが可能となっている。そして、この実施形態では、基板Wへのパターン描画を実行しながら、レーザ光の光路を動的に補正することで、基板Wへの適切なパターン描画を実行可能としている。続いては、この点について詳述する。 As described above, it is possible to correct the optical path of the laser light based on the result of detecting the laser light in each of the illumination system S5 and the projection system S4. In this embodiment, appropriate pattern drawing on the substrate W can be executed by dynamically correcting the optical path of the laser beam while executing pattern drawing on the substrate W. Next, this point will be described in detail.
図5は、パターン描画と並行してレーザ光の光路補正を動的に行う動作の一例を示すフローチャートである。図6は、図5のフローチャートを実行する構成を模式的に示すブロック図である。つまり、図5のフローチャートは、制御部90に構成された画像取得部91、画像処理部93、PID制御部95およびピエゾ駆動部97によって実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation for dynamically performing optical path correction of laser light in parallel with pattern drawing. FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration for executing the flowchart of FIG. That is, the flowchart of FIG. 5 is executed by the
制御部90は、基板Wへのパターン描画の開始に先立って、各ピエゾミラーMのピエゾの駆動量を初期値に設定する(ステップS101)。この初期値は、照明系S5および投影系S4内で揺らぎが発生しないときに、空間光変調器41(の回折光学素子41)および露光対象である基板W上の適切な位置に露光ビーム(レーザ光)が導かれる状態を実現する値である。そして、ピエゾ駆動部97は設定された初期値に従って各ピエゾミラーMのピエゾPZを駆動する。これによって、各ピエゾミラーMの回転量が適切化されて、パターン描画の開始準備が整う。続くステップS102では、基板Wへのパターン描画が開始される。具体的には、制御部90は、描画パターンに対応する描画データに応じた印加電圧を回折光学素子410の各可動リボン413に印加して、回折光学素子410によって変調されたレーザ光を基板Wに照射することで、基板Wへパターンを描画する。
Prior to the start of pattern drawing on the substrate W, the
ステップS102でのパターン描画の開始をトリガーとして、ステップS103〜S109が開始される。なお、ステップS103〜S109の動作は、照明系S5および投影系S4のそれぞれで独立して実行される。ただし、各系S5、S4での動作の内容は略同様であるので、ここでは照明系S5での動作について詳述し、投影系S4での動作については差異点を中心に後述することとする。 Steps S103 to S109 are started with the start of pattern drawing in step S102 as a trigger. Note that the operations in steps S103 to S109 are performed independently in each of the illumination system S5 and the projection system S4. However, since the contents of the operations in the systems S5 and S4 are substantially the same, the operations in the illumination system S5 will be described in detail here, and the operations in the projection system S4 will be described later with a focus on the differences. .
ステップS103では、画像取得部91は各光センサDの検出したレーザ光の画像(図7)の取得を開始する。ここで、図7は光センサが検出するレーザ光の画像の例を示す図である。図7では、光センサDの各画素の輝度が明暗で示されている。同図に示すように、光センサDが検出するレーザ光の画像は、輝度の分布を有する。制御部90は、光センサDが対向する各配設箇所P12、P14でのレーザ光の通過位置を、輝度分布を有する画像から正確に求めるために、レーザ光の画像の重心位置を画像処理部93に求めさせる(ステップS104)。具体的には、画像処理部93は、閾値以上の輝度を有する画素を選出し、選出された画素の位置ベクトルを当該画素の輝度で重み付けした、位置ベクトルの加重平均を重心位置として算出する。こうして、配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置が、レーザ光の重心位置Ga、Gbとして求められる。
In step S103, the
続く、ステップS105では、ステップS104で求めたレーザ光の重心位置に基づいて、PID制御部95が各ピエゾミラーMのピエゾPZの移動量を求めるための演算を行う。具体的には、PID制御部95は、光軸OAに直交する直交方向Rにおける光路の位置と、光軸OAに対する光路の角度とを算出する(図8)。ここで、図8は、光路の位置および角度の算出手法を説明するための図である。同図では、レーザ発振器52のレーザ光の射出口を原点として、横軸に光軸OAを縦軸に直交方向Rをそれぞれとって、照明系S5での光路Qが示されている。この光路Qは、光軸OAに対する直交方向Rへ距離rの位置ずれを起こしているとともに、光軸OAに対して角度θの角度ずれを起こしている。
Subsequently, in step S105, the
原点Oから配設箇所P12までの距離laと、配設箇所P12から配設箇所P14までの距離lbはそれぞれ既知である。また、配設箇所P12、P14それぞれにおけるレーザ光の重心位置Ga、Gbは、ステップS104で算出済みであり既知である。したがって、光路Qを示す方程式は、2点(la、Ga)(la+lb、Gb)を通る直線の式で表される。そこで、かかる関係を用いて、PID制御部95は既知の値la、lb、Ga、Gbから、直交方向Rにおける光路Qの位置rおよび光軸OAに対する光路Qの角度θを算出する。
The distance la from the origin O to the placement location P12 and the distance lb from the placement location P12 to the placement location P14 are known. Further, the barycentric positions Ga and Gb of the laser light at the respective arrangement locations P12 and P14 have been calculated in step S104 and are already known. Therefore, the equation indicating the optical path Q is expressed by a straight line passing through two points (la, Ga) (la + lb, Gb). Therefore, using this relationship, the
PID制御部95は、かかる算出結果に基づいて、位置rおよび角度θのそれぞれをゼロにするピエゾミラーMの回転量と、現在のピエゾミラーMの回転量との偏差Δを算出する。この偏差Δは、配設箇所P11、P13それぞれのピエゾミラーMについて算出される。そして、PID制御部95は、配設箇所P11、P13それぞれのピエゾミラーMを偏差Δだけ回転させるために必要となる各ピエゾPZの移動量を次の関係式に基づいて算出する。
(移動量)=Δ×Cp+(Δold−Δ)×Cd+Δav×Ci、
Δold:1回前のステップS105で算出された偏差Δ、
Δav:現在までに実行された所定回数αのステップS105で算出された偏差Δの平均値、
Cp:比例ゲイン、
Cd:微分ゲイン、
Ci:積分ゲイン。
The
(Movement amount) = Δ × Cp + (Δold−Δ) × Cd + Δav × Ci,
Δold: the deviation Δ calculated in the previous step S105,
Δav: average value of the deviation Δ calculated in step S105 for the predetermined number of times α executed so far,
Cp: proportional gain,
Cd: differential gain,
Ci: integral gain.
こうして、ステップS105では、配設箇所P11、P12のピエゾミラーMのピエゾPZのそれぞれについて、移動量が算出される。続く、ステップS106では、ステップS105で求めたピエゾPZの移動量が所定量以内であるか判断される。そして、所定量以内でない場合には、ステップS107に進んで、ピエゾPZの移動量を所定量以内に変更した上で、ステップS108に進む。一方、所定量以内である場合には、そのままステップS108に進む。ステップS108では、ピエゾ駆動部97が設定された移動量だけ各ピエゾPZを駆動することで、配設箇所P11、P13のそれぞれでピエゾミラーMが回転する。こうして、照明系S5では、配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置を検出した結果に基づいて、配設箇所P11、P13のそれぞれでピエゾミラーMが回転して、レーザ光の光路が補正される。そして、ステップS103〜S108は、パターン描画が終了するまで、繰り返し実行される(ステップS109)。
Thus, in step S105, the movement amount is calculated for each of the piezo mirrors PZ of the piezo mirrors M at the locations P11 and P12. In subsequent step S106, it is determined whether or not the movement amount of the piezo PZ obtained in step S105 is within a predetermined amount. If it is not within the predetermined amount, the process proceeds to step S107, the movement amount of the piezo PZ is changed within the predetermined amount, and then the process proceeds to step S108. On the other hand, if it is within the predetermined amount, the process directly proceeds to step S108. In step S108, the piezo mirror M is rotated at each of the placement locations P11 and P13 by driving each piezo PZ by the set amount of movement by the
なお、投影系S4についても、同様にしてレーザ光の光路が補正される。具体的には、図8の原点Oを回折光学素子410にとって、配設箇所P12、P14を配設箇所P16、P18に置き換えて上述と同様の制御を行えば良い。これによって、投影系S4においても、配設箇所P16、P18を通過するレーザ光の位置を検出した結果に基づいて、配設箇所P15、P17のそれぞれでピエゾミラーMが回転して、レーザ光の光路が補正される。
Note that the optical path of the laser beam is similarly corrected for the projection system S4. Specifically, the origin O in FIG. 8 may be set to the diffractive
以上に説明したように、第1構成例では、光源51、52から空間光変調器41に到る照明系S5を進むレーザ光を検出した結果に基づいて照明系S5での光路が補正されて、空間光変調器41への光の入射位置が調整される。したがって、空間光変調器41より前(つまり、照明系S5)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、空間光変調器41への光の入射位置を的確に調整できる。また、空間光変調器41から基板Wに到る投影系S4を進むレーザ光を検出した結果に基づいて投影系S4での光路が補正されて、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。したがって、空間光変調器41より後(つまり、投影系S4)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に調整できる。こうして、この実施形態では、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置および基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に制御して、露光対象である基板Wの適切な露光を実現することが可能となっている。
As described above, in the first configuration example, the optical path in the illumination system S5 is corrected based on the result of detecting the laser light traveling through the illumination system S5 from the
また、第1構成例では、照明系S5中の配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置を検出する光センサDと、照明系S5中の配設箇所P11、P13を通過するレーザ光の光路を補正するピエゾミラーMとが設けられている。そして、光センサDの検出結果に基づいてピエゾミラーMを制御することで、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置を調整できる。このような構成では、配設箇所P12、P14を通過するレーザ光の位置を検出することで、温度変化に起因した光路の変動を検出できる。そして、この検出結果に基づいて配設箇所P11、P13を通過するレーザ光の光路を補正することで、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置を的確に調整することが可能となる。
Further, in the first configuration example, the optical sensor D that detects the position of the laser beam passing through the places P12 and P14 in the illumination system S5 and the laser light that passes through the places P11 and P13 in the illumination system S5. And a piezo mirror M for correcting the optical path. And the incident position of the laser beam to the spatial
また、第1構成例の照明系S5では、複数の配設箇所P12、P14のそれぞれでレーザ光の位置を検出した結果に基づいて、複数の配設箇所P11、P13のそれぞれで通過するレーザ光の光路が補正される。このようにレーザ光の位置を検出する検出箇所P12、P14と、レーザ光の光路を補正する補正箇所P11、P13をそれぞれ複数ずつ設けることで、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置をより高精度に制御することが可能となる。特に、第1構成例では、光路の位置rおよび角度θのそれぞれを適切化できるよう構成されており、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置を高精度に制御するにあたって好適である。
Further, in the illumination system S5 of the first configuration example, the laser light that passes through each of the plurality of arrangement places P11 and P13 based on the result of detecting the position of the laser beam at each of the plurality of arrangement places P12 and P14. Is corrected. Thus, by providing a plurality of detection points P12 and P14 for detecting the position of the laser beam and correction points P11 and P13 for correcting the optical path of the laser beam, the incident position of the laser beam on the spatial
また、第1構成例では、投影系S4中の配設箇所P16、P18を通過するレーザ光の位置を検出する光センサDと、投影系S4中の配設箇所P15、P17を通過するレーザ光の光路を補正するピエゾミラーMとが設けられている。そして、光センサDの検出結果に基づいてピエゾミラーMを制御することで、基板Wへのレーザ光の照射位置を調整できる。このような構成では、配設箇所P16、P18を通過するレーザ光の位置を検出することで、温度変化に起因した光路の変動を検出できる。そして、この検出結果に基づいて配設箇所P15、P17を通過するレーザ光の光路を補正することで、基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に調整することが可能となる。 In the first configuration example, the optical sensor D for detecting the position of the laser beam passing through the placement points P16 and P18 in the projection system S4 and the laser light passing through the placement points P15 and P17 in the projection system S4. And a piezo mirror M for correcting the optical path. And the irradiation position of the laser beam to the board | substrate W can be adjusted by controlling the piezo mirror M based on the detection result of the optical sensor D. FIG. In such a configuration, by detecting the position of the laser beam that passes through the arrangement places P16 and P18, it is possible to detect a change in the optical path caused by a temperature change. Then, by correcting the optical path of the laser light that passes through the placement locations P15 and P17 based on the detection result, the irradiation position of the laser light on the substrate W can be adjusted accurately.
また、第1構成例の投影系S4では、複数の配設箇所P16、P18のそれぞれでレーザ光の位置を検出した結果に基づいて、複数の配設箇所P15、P17のそれぞれで通過するレーザ光の光路が補正される。このようにレーザ光の位置を検出する検出箇所P16、P18と、レーザ光の光路を補正する補正箇所P15、P17をそれぞれ複数ずつ設けることで、基板Wへのレーザ光の照射位置をより高精度に制御することが可能となる。特に、第1構成例では、光路の位置rおよび角度θのそれぞれを適切化できるよう構成されており、基板Wへのレーザ光の照射位置を高精度に制御するにあたって好適である。 Further, in the projection system S4 of the first configuration example, the laser beam that passes through each of the plurality of arrangement locations P15 and P17 based on the result of detecting the position of the laser beam at each of the plurality of arrangement locations P16 and P18. Is corrected. Thus, by providing a plurality of detection points P16 and P18 for detecting the position of the laser beam and a plurality of correction points P15 and P17 for correcting the optical path of the laser beam, the irradiation position of the laser beam on the substrate W can be more accurately determined. It becomes possible to control to. In particular, the first configuration example is configured so that each of the position r and the angle θ of the optical path can be optimized, and is suitable for controlling the irradiation position of the laser beam on the substrate W with high accuracy.
このように第1構成例では、パターン描画装置100が本発明の「露光装置」に相当し、制御部90が本発明の「照明光路制御手段」「投影光路制御手段」として機能する。照明系S5においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「照明光路検出器」として機能し、配設箇所P12、P14が本発明の「照明光路検出箇所」に相当し、ピエゾミラーMが本発明の「照明光路補正器」として機能し、配設箇所P11、P13が本発明の「照明光路補正箇所」に相当する。投影系S4においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「投影光路検出器」として機能し、配設箇所P16、P18が本発明の「投影光路検出箇所」に相当し、ピエゾミラーMが本発明の「投影光路補正器」として機能し、配設箇所P15、P17が本発明の「投影光路補正箇所」に相当する。
Thus, in the first configuration example, the
B.光学ユニットの第2構成例
図9は、光学ユニットの第2構成例を模式的に示す図である。第2構成例が第1構成例と異なるのは、光路補正に関する構成であり、その他の構成は基本的に共通する。したがって、以下では、第1構成例との差異点を中心に説明することとし、共通する構成については適宜説明を省略する。ただし、第2構成例においても第1構成例と共通する構成を具備することで、第1構成例と同様の効果が奏される点は言うまでもない。
B. Second Configuration Example of Optical Unit FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a second configuration example of the optical unit. The second configuration example is different from the first configuration example in the configuration related to optical path correction, and other configurations are basically common. Therefore, hereinafter, the description will focus on differences from the first configuration example, and description of common configurations will be omitted as appropriate. However, it goes without saying that the second configuration example also has the same configuration as the first configuration example, so that the same effect as the first configuration example is achieved.
図9に示すように、照明系S5の光軸OA上の配設箇所P21、P22のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。配設箇所P21、P22は、レンズ53bからレンズ53cに到る区間に存在しており、配設箇所P21のビームスプリッタBSは、レンズ53bからのレーザ光の一部を配設箇所P22のビームスプリッタBSへ向けて反射し、配設箇所P22のビームスプリッタBSは、配設箇所P21からのレーザ光の一部をレンズ53cへ向けて反射する。配設箇所P21、P22それぞれのビームスプリッタBSは、ピエゾPZからの駆動力を受けて回転自在に構成されてピエゾミラーMとしての機能も備えており、ビームスプリッタBSの回転を制御することで、配設箇所P21、P22のそれぞれでレーザ光の光路を補正することが可能となっている。
As shown in FIG. 9, a beam splitter BS is arranged at each of the arrangement locations P21 and P22 on the optical axis OA of the illumination system S5. The arrangement places P21 and P22 exist in a section from the
さらに、配設箇所P21、P22のそれぞれに対しては、光センサDが対向して配置されている。そして、配設箇所P21のビームスプリッタBSは、レンズ53bからのレーザ光の一部を配設箇所P21に対向する光センサDへ透過し、配設箇所P22のビームスプリッタBSは、配設箇所P21からのレーザ光の一部を配設箇所P22に対向する光センサDへ透過する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P21、P22を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P21、P22を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
Further, the optical sensor D is arranged to face each of the arrangement places P21 and P22. The beam splitter BS at the location P21 transmits part of the laser light from the
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から、配設箇所P21、P22を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P21、P22それぞれのビームスプリッタBSの回転を制御する。これによって、照明系S5のレーザ光の光路が補正されて、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置が調整される。具体的には、第1構成例での詳述内容と同様の制御を行うことができ、異なる2箇所P21、P22でのレーザ光の位置を検出した結果から、レーザ光の光路の位置rおよび角度θを求めて、これら位置rおよび角度θのずれを抑制するようにビームスプリッタBSの回転量を制御することで、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置が調整される。
Then, the
また、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P23、P24のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。配設箇所P23は、回折光学系410からアパーチャ43aに到る区間に存在しており、配設箇所P23のビームスプリッタBSは、回折光学系410からのレーザ光の一部をアパーチャ43aへ向けて反射する。また、配設箇所P24は、絞り43cからレンズ43dに到る区間に存在しており、配設箇所P24のビームスプリッタBSは、絞り43cからのレーザ光の一部をレンズ43dへ向けて反射する。配設箇所P23、P24それぞれのビームスプリッタBSは、ピエゾPZからの駆動力を受けて回転自在に構成されてピエゾミラーMとしての機能も備えており、ビームスプリッタBSの回転を制御することで、配設箇所P23、P24のそれぞれでレーザ光の光路を補正することが可能となっている。
A beam splitter BS is arranged at each of the arrangement places P23 and P24 on the optical axis OA of the projection system S4. The arrangement place P23 exists in a section from the diffractive
さらに、配設箇所P23、P24のそれぞれに対しては、光センサDが対向して配置されている。そして、配設箇所P23のビームスプリッタBSは、回折光学素子410からのレーザ光の一部を配設箇所P23に対向する光センサDへ透過し、配設箇所P24のビームスプリッタBSは、絞り43cからのレーザ光の一部を配設箇所P24に対向する光センサDへ透過する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P23、P24を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P23、P24を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
Further, the optical sensor D is arranged to face each of the arrangement places P23 and P24. The beam splitter BS at the location P23 transmits a part of the laser light from the diffractive
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から、配設箇所P23、P24を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P23、P24それぞれのビームスプリッタBSの回転を制御する。これによって、投影系S4のレーザ光の光路が補正されて、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。具体的には、第1構成例での詳述内容と同様の制御を行うことができ、異なる2箇所P23、P24でのレーザ光の位置を検出した結果から、レーザ光の光路の位置rおよび角度θを求めて、これら位置rおよび角度θのずれを抑制するようにビームスプリッタBSの回転量を制御することで、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。
Then, the
このように、第2構成例においても、空間光変調器41より前(つまり、照明系S5)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、空間光変調器41への光の入射位置を的確に調整できる。また、空間光変調器41より後(つまり、投影系S4)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に調整できる。その結果、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置および基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に制御して、露光対象である基板Wの適切な露光を実現することが可能となっている。
As described above, even in the second configuration example, even if the temperature change of the atmosphere occurs before the spatial light modulator 41 (that is, the illumination system S5), the change in the optical path due to the temperature change is detected. By correcting the optical path based on the detection result, the incident position of the light to the spatial
このように第2構成例では、パターン描画装置100が本発明の「露光装置」に相当し、制御部90が本発明の「照明光路制御手段」「投影光路制御手段」として機能する。照明系S5においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「照明光路検出器」として機能し、配設箇所P21、P22が本発明の「照明光路検出箇所」に相当し、ビームスプリッタBSが本発明の「照明光路補正器」として機能し、配設箇所P21、P22が本発明の「照明光路補正箇所」に相当する。投影系S4においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「投影光路検出器」として機能し、配設箇所P23、P24が本発明の「投影光路検出箇所」に相当し、ビームスプリッタBSが本発明の「投影光路補正器」として機能し、配設箇所P23、P24が本発明の「投影光路補正箇所」に相当する。
Thus, in the second configuration example, the
C.光学ユニットの第3構成例
図10は、光学ユニットの第3構成例を模式的に示す図である。第3構成例が第1構成例と異なるのは、光路補正に関する構成であり、その他の構成は基本的に共通する。したがって、以下では、第1構成例との差異点を中心に説明することとし、共通する構成については適宜説明を省略する。ただし、第3構成例においても第1構成例と共通する構成を具備することで、第1構成例と同様の効果が奏される点は言うまでもない。
C. Third Configuration Example of Optical Unit FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a third configuration example of the optical unit. The third configuration example is different from the first configuration example in the configuration related to optical path correction, and other configurations are basically common. Therefore, hereinafter, the description will focus on differences from the first configuration example, and description of common configurations will be omitted as appropriate. However, it goes without saying that the third configuration example also has the same configuration as the first configuration example, so that the same effect as the first configuration example is achieved.
図10に示すように、照明系S5の光軸OA上の配設箇所P31、P32には、ピエゾミラーM、平行平板Bがそれぞれ設けられている。配設箇所P31、P32は、レンズ53bからレンズ53cに到る区間に存在しており、配設箇所P31のピエゾミラーMは、レンズ53bからのレーザ光を配設箇所P32の平行平板Bへ向けて反射し、配設箇所P32の平行平板Bは、配設箇所P31のピエゾミラーMからのレーザ光をレンズ53cへ向けて透過する。平行平板Bは、ガラスなどで構成された光透過性の平板であり、平行平板Bの一方主面がレーザ光の入射面となり、平行平板Bの他方主面がレーザ光の射出面となる。さらに、平行平板Bは制御部90の制御を受けて回転自在に構成されており、平行平板Bを一方主面から他方主面へ透過するレーザ光の直交方向Rへの位置は、平行平板Bの回転角に応じて変化する。つまり、平行平板Bは、レーザ光の光軸OAに対する角度に影響を与えることなく、レーザ光の光路を直交方向Rへ変位させる機能を有する。
As shown in FIG. 10, a piezo mirror M and a parallel plate B are provided at locations P31 and P32 on the optical axis OA of the illumination system S5. The disposition locations P31 and P32 exist in the section from the
このような構成を具備する照明系S5では、配設箇所P31のピエゾミラーMを回転させることで、光軸OAに対するレーザ光の光路の角度を調整することができる。また、配設箇所P32の平行平板Bを回転させることで、直交方向Rにおけるレーザ光の光路の位置を調整することができる。つまり、レーザ光の光路の位置rと角度θの調整を分離して、ピエゾミラーMと平行平板Bにそれぞれ担わせることができる。 In the illumination system S5 having such a configuration, the angle of the optical path of the laser beam with respect to the optical axis OA can be adjusted by rotating the piezo mirror M at the location P31. Moreover, the position of the optical path of the laser beam in the orthogonal direction R can be adjusted by rotating the parallel flat plate B of the arrangement place P32. That is, the adjustment of the position r and the angle θ of the optical path of the laser beam can be separated and can be carried by the piezo mirror M and the parallel plate B, respectively.
また、照明系S5の光軸OA上の配設箇所P33、P34のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。さらに、配設箇所P33、P34のそれぞれには、光センサDが対向して配置されている。配設箇所P33、P34は、平行平板Bとレンズ53cの間に存在している。そして、配設箇所P33のビームスプリッタBSは、平行平板Bからのレーザ光の一部を配設箇所P34のビームスプリッタBSに透過させる一方、平行平板Bからのレーザ光の一部を配設箇所P33に対向する光センサDへ反射する。また、配設箇所P34のビームスプリッタBSは、配設箇所P33のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部をレンズ53cに透過させる一方、配設箇所P33のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部を配設箇所P34に対向する光センサDへ反射する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P33、P34を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P33、P34を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
In addition, a beam splitter BS is arranged at each of the arrangement places P33 and P34 on the optical axis OA of the illumination system S5. Further, the optical sensor D is arranged to face each of the arrangement places P33 and P34. The arrangement places P33 and P34 exist between the parallel plate B and the
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から、配設箇所P33、P34を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P31、P32のピエゾミラーM、平行平板Bそれぞれの回転を制御する。これによって、照明系S5のレーザ光の光路が補正されて、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置が調整される。具体的には、第1構成例での詳述内容と同様の制御を行うことができ、異なる2箇所P21、P22でのレーザ光の位置を検出した結果から、レーザ光の光路の位置rおよび角度θを求めて、これら位置rおよび角度θのずれを抑制するようにビームスプリッタBSおよび平行平板Bの回転量を制御することで、回折光学素子410へのレーザ光の入射位置が調整される。特に、第3構成例では、レーザ光の光路の位置rと角度θの調整を分離して、ピエゾミラーMと平行平板Bにそれぞれ担わせることができるため、角度θだけピエゾミラーMを回転させるとともに、位置rに相当する角度だけ平行平板Bを回転させるだけで、レーザ光の光路を適切に補正でき、制御の簡素化が図られている。
Then, the
また、図10に示すように、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P35、P36には、ピエゾミラーM、平行平板Bがそれぞれ設けられている。配設箇所P35、P36は、回折光学素子410からアパーチャ43aに到る区間に存在しており、配設箇所P35のピエゾミラーMは、回折光学素子410からのレーザ光を配設箇所P36の平行平板Bへ向けて反射し、配設箇所P36の平行平板Bは、配設箇所P35のピエゾミラーMからのレーザ光をアパーチャ43aへ向けて透過する。なお、平行平板Bの具体的構成や機能は、先の照明系S5と同様である。
Further, as shown in FIG. 10, a piezo mirror M and a parallel plate B are provided at locations P35 and P36 on the optical axis OA of the projection system S4. The disposition locations P35 and P36 exist in a section from the diffractive
このような構成を具備する投影系S4では、配設箇所P35のピエゾミラーMを回転させることで、光軸OAに対するレーザ光の光路の角度を調整することができる。また、配設箇所P36の平行平板Bを回転させることで、直交方向Rにおけるレーザ光の光路の位置を調整することができる。つまり、レーザ光の光路の位置rと角度θの調整を分離して、ピエゾミラーMと平行平板Bにそれぞれ担わせることができる。 In the projection system S4 having such a configuration, the angle of the optical path of the laser beam with respect to the optical axis OA can be adjusted by rotating the piezo mirror M at the arrangement location P35. Moreover, the position of the optical path of the laser beam in the orthogonal direction R can be adjusted by rotating the parallel plate B of the arrangement place P36. That is, the adjustment of the position r and the angle θ of the optical path of the laser beam can be separated and can be carried by the piezo mirror M and the parallel plate B, respectively.
また、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P35、P36のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。さらに、配設箇所P35、P36のそれぞれには、光センサDが対向して配置されている。配設箇所P35、P36は、絞り43cとレンズ43dの間に存在している。そして、配設箇所P37のビームスプリッタBSは、絞り43cからのレーザ光の一部を配設箇所P38のビームスプリッタBSに透過させる一方、絞り43cからのレーザ光の一部を配設箇所P37に対向する光センサDへ反射する。また、配設箇所P38のビームスプリッタBSは、配設箇所P37のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部をレンズ43dに透過させる一方、配設箇所P37のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部を配設箇所P38に対向する光センサDへ反射する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P37、P38を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P37、P38を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
A beam splitter BS is arranged at each of the arrangement places P35 and P36 on the optical axis OA of the projection system S4. Furthermore, the optical sensor D is arranged facing each of the arrangement places P35 and P36. The disposition locations P35 and P36 exist between the
そして、制御部90は、光センサDの検出結果から、配設箇所P37、P38を通過するレーザ光の位置を求めた結果に基づいて、配設箇所P35、P36のピエゾミラーM、平行平板Bそれぞれの回転を制御する。これによって、投影系S4のレーザ光の光路が補正されて、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。具体的には、第1構成例での詳述内容と同様の制御を行うことができ、異なる2箇所P37、P38でのレーザ光の位置を検出した結果から、レーザ光の光路の位置rおよび角度θを求めて、これら位置rおよび角度θのずれを抑制するようにビームスプリッタBSおよび平行平板Bの回転量を制御することで、基板Wへのレーザ光の照射位置が調整される。特に、第3構成例では、レーザ光の光路の位置rと角度θの調整を分離して、ピエゾミラーMと平行平板Bにそれぞれ担わせることができるため、角度θだけピエゾミラーMを回転させるとともに、位置rに相当する角度だけ平行平板Bを回転させるだけで、レーザ光の光路を適切に補正でき、制御の簡素化が図られている。
And the
このように、第3構成例においても、空間光変調器41より前(つまり、照明系S5)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、空間光変調器41への光の入射位置を的確に調整できる。また、空間光変調器41より後(つまり、投影系S4)で雰囲気の温度変化が生じたとしても、温度変化に起因した光路の変動を検出して、この検出結果に基づいて光路を補正することで、基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に調整できる。その結果、雰囲気の温度変化によらず、空間光変調器41へのレーザ光の入射位置および基板Wへのレーザ光の照射位置を的確に制御して、露光対象である基板Wの適切な露光を実現することが可能となっている。
As described above, even in the third configuration example, even if the temperature change of the atmosphere occurs before the spatial light modulator 41 (that is, the illumination system S5), the change in the optical path caused by the temperature change is detected. By correcting the optical path based on the detection result, the incident position of the light to the spatial
このように第3構成例では、パターン描画装置100が本発明の「露光装置」に相当し、制御部90が本発明の「照明光路制御手段」「投影光路制御手段」として機能する。照明系S5においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「照明光路検出器」として機能し、配設箇所P33、P34が本発明の「照明光路検出箇所」に相当し、ピエゾミラーM、平行平板Bが本発明の「照明光路補正器」として機能し、配設箇所P31、P32が本発明の「照明光路補正箇所」に相当する。投影系S4においては、ビームスプリッタBSと光センサDとが協働して本発明の「投影光路検出器」として機能し、配設箇所P37、P38が本発明の「投影光路検出箇所」に相当し、ピエゾミラーM、平行平板Bが本発明の「投影光路補正器」として機能し、配設箇所P35、P36が本発明の「投影光路補正箇所」に相当する。
Thus, in the third configuration example, the
D.その他
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、照明系S5や投影系S4において、レーザ光の検出が2箇所で実行されていた。しかしながら、レーザ光の検出を行う箇所数はこれに限られず、1あるいは3以上であっても良い。また、照明系S5や投影系S4において、光路を補正するための光路補正部材(ピエゾミラーM、ビームスプリッタBS、平行平板Bなど)を配置する個数も上記のものに限られない。
D. Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, laser light detection is performed at two places in the illumination system S5 and the projection system S4. However, the number of locations where laser light is detected is not limited to this, and may be 1 or 3 or more. In the illumination system S5 and the projection system S4, the number of optical path correction members (piezo mirror M, beam splitter BS, parallel plate B, etc.) for correcting the optical path is not limited to the above.
また、上記実施形態では、光センサDの配置の詳細については特に言及しなかった。しかしながら、光センサDの配置態様についても種々の変形を行うことができる。具体的な変形例について、説明すると次のとおりである。なお、ここでは、第1構成例を用いて説明するが、他の構成例についても同様の変形が可能である。 Moreover, in the said embodiment, the detail of arrangement | positioning of the optical sensor D was not mentioned in particular. However, various modifications can be made to the arrangement of the optical sensor D. A specific modification will be described as follows. In addition, although demonstrated using a 1st structural example here, the same deformation | transformation is possible also about another structural example.
第1構成例の照明系S5では、光センサDによりレーザ光の検出を行う検出箇所P12、P14が光軸OAに沿って並んでいた。この際、これら検出箇所P12、P14のうち最後段の検出箇所P14に対向する光センサDについて、検出箇所P14から当該光センサDまでの距離と、検出箇所P14から回折光学素子410までの距離とを等しくしておけば、当該光センサDは回折光学素子410へのレーザ光の入射位置そのものを検出できる。したがって、回折光学素子410のレーザ光の入射位置の制御にとって極めて好適となる。
In the illumination system S5 of the first configuration example, the detection points P12 and P14 where the laser beam is detected by the optical sensor D are arranged along the optical axis OA. At this time, for the photosensor D facing the last detection location P14 among the detection locations P12 and P14, the distance from the detection location P14 to the photosensor D, the distance from the detection location P14 to the diffractive
あるいは、第1構成例の投影系S4では、光センサDによりレーザ光の検出を行う検出箇所P16、P18が光軸OAに沿って並んでいた。この際、これら検出箇所P16、P18のうち最後段の検出箇所P18に対向する光センサDについて、検出箇所P18から当該光センサDまでの距離と、検出箇所P18から回折光学素子410までの距離とを等しくしておけば、当該光センサDは露光対象である基板Wへのレーザ光の照射位置そのものを検出できる。したがって、基板Wへのレーザ光の照射位置の制御にとって極めて好適となる。
Alternatively, in the projection system S4 of the first configuration example, the detection points P16 and P18 where the laser light is detected by the optical sensor D are arranged along the optical axis OA. At this time, for the photosensor D facing the last detection location P18 among the detection locations P16 and P18, the distance from the detection location P18 to the photosensor D, the distance from the detection location P18 to the diffractive
また、上記実施形態では、光センサDは、レーザ光の二次元像(換言すれば、ビームスプリッタBSに投影された二次元像)を検出するものであった。しかしながら、光センサDとしては、一次元の像を検出するラインセンサを用いることもできる。この場合においても、少なくともラインセンサの長軸方向において、レーザ光の位置を検出することができる。あるいは、2本のラインセンサを直交して配置すれば、レーザ光の位置を二次元で検出することも可能である。このようなラインセンサを用いた場合には、レーザ光の検出を短い時間間隔で検出することができ、光路の揺らぎに対して光路の補正を迅速に行うことが可能となる。 In the above embodiment, the optical sensor D detects a two-dimensional image of the laser light (in other words, a two-dimensional image projected on the beam splitter BS). However, a line sensor that detects a one-dimensional image can also be used as the optical sensor D. Even in this case, the position of the laser beam can be detected at least in the long axis direction of the line sensor. Alternatively, if two line sensors are arranged orthogonally, the position of the laser beam can be detected in two dimensions. When such a line sensor is used, laser light can be detected at short time intervals, and the optical path can be quickly corrected for fluctuations in the optical path.
また、上記実施形態では、ビームスプリッタBSで分割されたレーザ光が光センサDに直接入射する構成となっていた。しかしながら、ビームスプリッタBSと光センサDとの間に、レーザ光の像を拡大・縮小する例えばエキシパンダのような光学素子を設けても良い。要するに、光センサDが対向する箇所でのレーザ光の位置を光センサDにより検出できれば足りる。 In the above embodiment, the laser beam split by the beam splitter BS is directly incident on the optical sensor D. However, an optical element such as an expander for enlarging / reducing the image of the laser beam may be provided between the beam splitter BS and the optical sensor D. In short, it is sufficient if the position of the laser beam at the location where the optical sensor D faces can be detected by the optical sensor D.
また、上記実施形態では、空間光変調器41は、回折光学素子410を用いてレーザ光を変調する構成を具備していた。しかしながら、回折光学素子410以外の変調素子を用いてレーザ光を変調する空間光変調器41を用いることもできる。
In the above embodiment, the spatial
また、上記実施形態では、光路を補正するために設けられたピエゾミラーMやビームスプリッタBSをピエゾPZで駆動していた。しかしながら、駆動手段は、もちろんピエゾPZに限られず、例えばモータであっても良い。 In the above embodiment, the piezo mirror M and the beam splitter BS provided for correcting the optical path are driven by the piezo PZ. However, the drive means is not limited to the piezo PZ, and may be a motor, for example.
また、光センサDに基づいて、レーザ光の位置を算出する具体的手法や、光路の位置rや角度θを算出する具体的手法も上述の内容に限られない。さらに、光路の位置rや角度θを光センサDの検出結果から抽出分離する構成も必須ではない。例えば、光センサDの検出値と、ピエゾミラーMなどの光路補正部材の移動量との関係を示すテーブルや関数を用意しておき、当該関係に光センサDの検出結果を当てはめて、光路補正部材を移動させることで、光路を補正する構成でも構わない。 Further, the specific method for calculating the position of the laser light based on the optical sensor D and the specific method for calculating the position r and the angle θ of the optical path are not limited to the above-described contents. Further, a configuration for extracting and separating the optical path position r and angle θ from the detection result of the optical sensor D is not essential. For example, a table or function indicating the relationship between the detection value of the optical sensor D and the amount of movement of the optical path correction member such as the piezo mirror M is prepared, and the detection result of the optical sensor D is applied to the relationship to correct the optical path. It may be configured to correct the optical path by moving the member.
また、上記実施形態のパターン描画装置100では、0次のレーザ光で露光を行うものであった。しかしながら、1次以上の高次のレーザ光で露光を行うパターン描画装置100に対して本発明を適用することもできる。
Moreover, in the
本発明は、光源から射出された光を空間光変調器で変調して露光対象に照射する技術全般に適用することができ、特に空間光変調器で変調された光で基板にパターン描画を行うパターン描画装置に好適である。処理対象となる基板としては、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板など各種のものを用いることが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all techniques for modulating light emitted from a light source with a spatial light modulator and irradiating an exposure target. In particular, pattern drawing is performed on a substrate with light modulated by the spatial light modulator. It is suitable for a pattern drawing apparatus. As a substrate to be processed, various substrates such as a semiconductor substrate, a printed substrate, a color filter substrate, a glass substrate for a flat panel display provided in a liquid crystal display device or a plasma display device, and an optical disk substrate can be used. is there.
100…パターン描画装置(露光装置)
90…制御部(照明光路制御手段、投影光路制御手段)
S5…照明系
S4…投影系
W…基板(露光対象)
M…ピエゾミラー(照明光路補正器、投影光路補正器)
BS…ビームスプリッタ(照明光路検出器、投影光路検出器、照明光路補正器、投影光路補正器)
B…平行平板(照明光路補正器、投影光路補正器)
D…光センサ(照明光路検出器、投影光路検出器)
P12、P14…配設箇所(照明光路検出箇所)
P11、P13…配設箇所(照明光路補正箇所)
P16、P18…配設箇所(投影光路検出箇所)
P15、P17…配設箇所(投影光路補正箇所)
P21、P22…配設箇所(照明光路検出箇所、照明光路補正箇所)
P23、P24…配設箇所(投影光路検出箇所、投影光路補正箇所)
P33、P34…配設箇所(照明光路検出箇所)
P31、P32…配設箇所(照明光路補正箇所)
P37、P38…配設箇所(投影光路検出箇所)
P35、P36…配設箇所(投影光路補正箇所)
100: Pattern drawing device (exposure device)
90... Control unit (illumination optical path control means, projection optical path control means)
S5 ... Illumination system S4 ... Projection system W ... Substrate (exposure target)
M ... Piezo mirror (illumination optical path corrector, projection optical path corrector)
BS ... Beam splitter (illumination optical path detector, projection optical path detector, illumination optical path corrector, projection optical path corrector)
B ... Parallel plate (illumination optical path corrector, projection optical path corrector)
D ... Optical sensor (illumination optical path detector, projection optical path detector)
P12, P14: Location (illumination optical path detection location)
P11, P13 ... Installation location (illumination optical path correction location)
P16, P18 ... installation location (projection optical path detection location)
P15, P17: Arrangement location (projection optical path correction location)
P21, P22 ... installation location (illumination optical path detection location, illumination optical path correction location)
P23, P24 ... arrangement location (projection optical path detection location, projection optical path correction location)
P33, P34 ... Installation location (illumination optical path detection location)
P31, P32 ... installation location (illumination optical path correction location)
P37, P38 ... Arrangement location (projection optical path detection location)
P35, P36: Arrangement location (projection optical path correction location)
この発明にかかる露光方法は、上記目的を達成するために、光源から射出された光を空間光変調器で変調することで得られる変調光を露光対象に照射して露光対象を露光する露光方法において、光源から空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて照明系での光路を補正することで、空間光変調器への光の入射位置を調整する工程と、空間光変調器から露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて投影系での光路を補正することで、露光対象への光の照射位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする。 The exposure method according to the present invention, in order to achieve the above object, the exposure of the modulated light obtained by modulating the light emitted from the light source by the spatial light modulator is irradiated to the exposure target is exposed to exposure light object Adjusting a light incident position on the spatial light modulator by correcting a light path in the illumination system based on a result of detecting light traveling through the illumination system from the light source to the spatial light modulator. Adjusting the light irradiation position on the exposure target by correcting the optical path in the projection system based on the result of detecting the light traveling through the projection system from the spatial light modulator to the exposure target. It is characterized by that.
なお、パターン描画装置100の本体外部で、受け渡し領域103に隣接する位置には、カセットCを載置するためのカセット載置部104が配置される。また、カセット載置部104に対応し、本体内部の受け渡し領域103に配置された搬送装置70は、カセット載置部104に載置されたカセットCに収容された未処理の基板Wを取り出して処理領域102に搬入(ローディング)するとともに、処理領域102から処理済みの基板Wを搬出(アンローディング)してカセットCに収容する。カセット載置部104に対するカセットCの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。この未処理基板Wのローディング処理および処理済基板Wのアンローディング処理は制御部90からの指示に応じて搬送装置70が動作することで行われる。
In addition, a
また、投影系S4の光軸OA上の配設箇所P37、P38のそれぞれには、ビームスプリッタBSが配置されている。さらに、配設箇所P37、P38のそれぞれには、光センサDが対向して配置されている。配設箇所P37、P38は、絞り43cとレンズ43dの間に存在している。そして、配設箇所P37のビームスプリッタBSは、絞り43cからのレーザ光の一部を配設箇所P38のビームスプリッタBSに透過させる一方、絞り43cからのレーザ光の一部を配設箇所P37に対向する光センサDへ反射する。また、配設箇所P38のビームスプリッタBSは、配設箇所P37のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部をレンズ43dに透過させる一方、配設箇所P37のビームスプリッタBSからのレーザ光の一部を配設箇所P38に対向する光センサDへ反射する。各光センサDに光ビームが到達する位置は、配設箇所P37、P38を通過する光ビームの位置に応じて変化する。したがって、各光センサDは、対応する配設箇所P37、P38を通過するレーザ光の位置を検出することとなる。
In addition, a beam splitter BS is arranged at each of the arrangement places P37 and P38 on the optical axis OA of the projection system S4. Further, the optical sensor D is arranged to face each of the arrangement places P37 and P38 . The arrangement places P37 and P38 exist between the
Claims (8)
前記光源から射出された光を変調することで露光対象に照射される変調光を射出する空間光変調器と、
前記光源から前記空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて前記照明系での光路を補正することで、前記空間光変調器への光の入射位置を調整する照明光路制御手段と、
前記空間光変調器から前記露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて前記投影系での光路を補正することで、前記露光対象への光の照射位置を調整する投影光路制御手段と
を備えた露光装置。 A light source that emits light;
A spatial light modulator that emits modulated light that is irradiated onto an exposure target by modulating light emitted from the light source;
Illumination that adjusts the incident position of light to the spatial light modulator by correcting the light path in the illumination system based on the detection result of light traveling through the illumination system from the light source to the spatial light modulator Optical path control means;
A projection optical path that adjusts the irradiation position of the light to the exposure target by correcting the optical path in the projection system based on a result of detecting light traveling through the projection system reaching the exposure target from the spatial light modulator An exposure apparatus comprising a control means.
前記光源から前記空間光変調器に到る照明系を進む光を検出した結果に基づいて前記照明系での光路を補正することで、前記空間光変調器への光の入射位置を調整する工程と、
前記空間光変調器から前記露光対象に到る投影系を進む光を検出した結果に基づいて前記投影系での光路を補正することで、前記露光対象への光の照射位置を調整する工程と
を備えた露光方法。
In an exposure method of exposing the exposure target by irradiating the exposure target with modulated light obtained by modulating light emitted from the light source with a spatial light modulator,
Adjusting the incident position of the light to the spatial light modulator by correcting the light path in the illumination system based on the result of detecting the light traveling through the illumination system from the light source to the spatial light modulator When,
Adjusting the light irradiation position on the exposure target by correcting the light path in the projection system based on the result of detecting the light traveling through the projection system reaching the exposure target from the spatial light modulator; An exposure method comprising:
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