JP2020034619A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る露光装置10の概略的な構成の一例を示す側面図である。図2は、第1実施形態に係る露光装置10の概略的な構成の一例を示す平面図である。
ステージ4は、基板Wを保持するための部分である。ステージ4は、例えば、基台15の上に位置している。具体的には、ステージ4は、例えば、平板状の外形を有している。この場合、ステージ4は、例えば、平坦な上面の上に水平に沿った姿勢で載置された基板Wを保持することができる。ここで、例えば、ステージ4の上面に複数の吸引孔(図示省略)が存在していれば、ステージ4は、これらの複数の吸引孔に負圧(吸引圧)を形成することで、ステージ4の上面に基板Wを固定した状態で保持することができる。
ステージ駆動機構5は、例えば、ステージ4を基台15に対して移動させることができる。ステージ駆動機構5は、例えば、基台15上に位置している。ステージ駆動機構5は、例えば、回転機構51、支持プレート52および副走査機構53を有する。回転機構51は、例えば、ステージ4を回転方向(Z軸周りの回転方向(θ方向))に回転させることができる。支持プレート52は、例えば、回転機構51を介してステージ4を支持している。副走査機構53は、例えば、支持プレート52を副走査方向(X軸方向)に移動させることができる。また、ステージ駆動機構5は、例えば、ベースプレート54および主走査機構55を有する。ベースプレート54は、例えば、副走査機構53を介して支持プレート52を支持している。主走査機構55は、例えば、ベースプレート54を主走査方向(Y軸方向)に移動させることができる。
ステージ位置計測部6は、例えば、ステージ4の位置を計測することができる。ステージ位置計測部6としては、例えば、干渉式のレーザ測長器が採用される。干渉式のレーザ測長器は、例えば、ステージ4の外からステージ4に向けてレーザ光を出射するとともにその反射光を受光し、この反射光と出射光との干渉に基づいてステージ4の位置(具体的には、主走査方向に沿うY方向の位置)を計測することができる。ここでは、例えば、レーザ測長器に代えて、リニアスケールを用いても良い。
露光部8は、例えば、パターン光を形成して基板Wにそのパターン光を照射することができる。露光部8は、例えば、複数の露光ユニット800およびセンサ部850を有する。図3は、第1実施形態に係る露光ユニット800およびセンサ部850の構成を示す概略斜視図である。図4は、第1実施形態に係る露光ヘッド82およびセンサ部850の構成を示す概略側面図である。図4では、ミラー825が省略されており、空間光変調器820、第1結像光学系822、マイクロレンズアレイ部(MLA部ともいう)824、第2結像光学系826およびセンサ部850が同一の光軸上に並べられている。露光部8は、例えば、図3でそれぞれ示される複数台(ここでは、9台)の露光ユニット800を有する。ここでは、例えば、露光部8における露光ユニット800の台数は、9台でなくてもよく、1台以上であってもよい。各露光ユニット800は、例えば、露光ヘッド82を有しており、支持フレーム16によって支持されている。ここでは、支持フレーム16は、例えば、X軸方向に並んでいる複数の露光ヘッド82をそれぞれ含み且つY軸方向に並んでいる複数(例えば、2つ)の露光ヘッド82の列を支持している状態で位置している(図2および図9参照)。
光源部80は、例えば、露光部8が基板Wに照射するパターン光のもととなる光を発生させることができる。例えば、各露光ユニット800が、1つの光源部80を有していてもよいし、複数の露光ユニット800が、1つの光源部80を有していてもよい。光源部80は、例えば、レーザ発振器および照明光学系を有する。レーザ発振器は、レーザ駆動部からの駆動信号を受けてレーザ光を出力することができる。照明光学系は、レーザ発振器から出力された光(スポットビーム)を、強度分布が均一な光とすることができる。光源部80から出力された光は、露光ヘッド82に入力される。ここで、例えば、1つの光源部80から出力されるレーザ光が、複数のレーザ光に分割されて、複数の露光ヘッド82に入力される構成が採用されてもよい。
露光ヘッド82は、例えば、空間光変調器820、第1結像光学系822、MLA部824、ミラー825および第2結像光学系826を有する。また、露光ヘッド82は、例えば、測定器84を有していてもよい。第1実施形態では、例えば、図3で示されるように、空間光変調器820、第1結像光学系822およびMLA部824は、支持フレーム16の+Z方向の側に位置している。そして、例えば、第2結像光学系826および測定器84は、支持フレーム16の+Y方向の側に位置している。このような露光ヘッド82は、例えば、第1の収容ボックス(不図示)に収容されている状態で位置している。この場合には、第1の収容ボックスは、支持フレーム16の+Z方向の側において+Y方向に延び、さらに支持フレーム16の+Y方向の側において−Z方向に延びている状態で位置している。光源部80は、例えば、第1の収容ボックスの+Z方向の側に固定された状態で位置している第2の収容ボックス802内に位置している。ここでは、例えば、光源部80から−Z方向に出力された光は、ミラー804で反射して、空間光変調器820に入射する。
空間光変調器820は、例えば、デジタルミラーデバイス(DMD)を有する。このDMDは、例えば、入射光のうちの、パターンの描画に寄与させる必要光と、パターンの描画に寄与させない不要光とを、互いに異なる方向に反射させることで、入射光を空間変調することができる。DMDとしては、例えば、多数(1920個×1080個)のマイクロミラーM1がメモリセル上にマトリックス状に配列している状態で位置している空間変調素子が適用される。各マイクロミラーM1は、例えば、1辺が約10μmの正方形状の1画素を構成している。DMDは、マイクロミラーM1側から平面視した場合に、例えば、約20mm×10mmの矩形状の外形を有する。DMDでは、例えば、制御部9からの制御信号に基づいて、メモリセルにデジタル信号が書き込まれ、マイクロミラーM1のそれぞれが、対角線を中心として所要の角度に傾く。これにより、デジタル信号に応じたパターン光が形成される。換言すれば、空間光変調器820は、例えば、光源部80から入射した光の反射によって光をそれぞれ発する複数の領域(発光領域ともいう)としての複数のマイクロミラーM1を有する部分(発光部ともいう)である。
第1結像光学系822は、第1鏡筒8220および第2鏡筒8222を有する。図4で示されるように、第1鏡筒8220は、第1レンズ10Lを保持している状態にある。第2鏡筒8222は、第2レンズ12Lを保持している状態にある。第1レンズ10Lおよび第2レンズ12Lは、空間光変調器820によって形成されたパターン光の経路上に位置している。図5(a)で示されるように、例えば、第1結像光学系822の光軸822pは、Y軸方向に沿って位置している。ここで、第1レンズ10Lは、例えば、空間光変調器820の各マイクロミラーM1から出力されたパターン光をY軸方向に沿った平行光に整えて第2レンズ12Lに導くことができる。第1レンズ10Lは、例えば、1つのレンズで構成されてもよいし、複数のレンズで構成されてもよい。第2レンズ12Lは、例えば、像側テレセントリックのものであり、第1レンズ10Lからのパターン光を、第2レンズ12Lの光軸822pに対して平行な状態でMLA部824に導くことができる。ここでは、第1結像光学系822には、例えば、空間光変調器820で形成されたパターン光を、1倍を超える横倍率(例えば、約2倍)で結像する拡大光学系が適用される。この場合、例えば、第2レンズ12Lの半径は、第1レンズ10Lの半径よりも大きくなっている。第1鏡筒8220および第2鏡筒8222は、例えば、支持フレーム16に対して直接的もしくは他の部材を介して間接的に固定されている状態で位置している。他の部材には、例えば、上述した第1の収容ボックスなどが含まれ得る。
MLA部824は、マイクロレンズアレイ(MLAともいう)824aを有する。このMLA824aは、複数のマイクロレンズML1を有する。第1実施形態のMLA824aでは、複数のマイクロレンズML1が一体的に構成されている状態で位置している。複数のマイクロレンズML1は、例えば、空間光変調器820における複数の発光領域としての複数のマイクロミラーM1に対応するようにマトリックス状に配列している状態で位置している。第1実施形態では、X軸方向およびZ軸方向のそれぞれにおいて、予め設定された所定のピッチで、複数のマイクロレンズML1が位置している。そして、空間光変調器820における複数の発光領域としての複数のマイクロミラーM1のそれぞれが発する光の経路上に、マイクロレンズML1がそれぞれ位置している。これにより、複数のマイクロレンズML1のそれぞれには、マイクロミラーM1が発するビームの1画素分のスポットが形成される。
第2結像光学系826は、例えば、MLA部824における複数のマイクロレンズML1から出射される光の経路上に位置している。この第2結像光学系826は、例えば、第1鏡筒8260および第2鏡筒8262を有する。第1鏡筒8260は、例えば、第1レンズ20Lを保持している状態にある。第2鏡筒8262は、例えば、第2レンズ22Lを保持している状態にある。第1レンズ20Lおよび第2レンズ22Lは、例えば、Z軸方向に所要の間隔をあけて、支持フレーム16に対して固定されている状態にある。より具体的には、第1鏡筒8260および第2鏡筒8262は、例えば、連結部材によって一体に連結されており、これらの鏡筒間の間隔が一定に維持されている。この連結部材としては、例えば、第1鏡筒8260および第2鏡筒8262を収容する筐体が採用される。第1レンズ20Lは、1つのレンズで構成されてもよいし、複数のレンズで構成されてもよい。
上記構成を有する第1実施形態に係る露光ヘッド82によれば、空間光変調器820としてのDMDによって形成されたパターン光は、第1結像光学系822、MLA部824および第2結像光学系826を介して、基板Wに投影される。そして、DMDによって形成されるパターン光は、主走査機構55によるステージ4の移動に伴って、主走査機構55のエンコーダー信号を元に作られるリセットパルスによって連続的に変更される。これにより、パターン光が基板Wの感光材料面(投影面FL1)に照射され、ストライプ状の像が形成される(図9参照)。
センサ部850は、例えば、光学系851と、センサ852と、を有する。光学系851およびセンサ852は、例えば、空間光変調器820から発せられてMLA部824の非有効領域Ar2のうちの調整用マークMk1を含む領域を通過した光の経路上に位置することができるように配置されている。具体的には、例えば、図3および図4で示されるように、露光ヘッド82が基板Wにパターン光を照射する際に露光ヘッド82によってパターン光が投影される投影面FL1が位置する面を仮想基準面とした場合に、センサ部850は、仮想基準面を挟んで、露光ヘッド82とは逆側に位置することができる。センサ部850は、例えば、基台15上において、露光部8の直下からステージ4が退避している状態で、露光ヘッド82の直下に位置するように配置され得る。センサ部850は、例えば、基台15の上面に沿って移動可能な状態で基台15によって保持される。センサ部850は、例えば、リニアモータ、リニアガイドおよびプレートの組合せなどによって、基台15の上面に沿ってX軸方向およびY軸方向のそれぞれに移動可能な構成を有する。
図8は、第1実施形態に係る露光装置10のバス配線の一例を示すブロック図である。制御部9は、中央演算ユニット(CPU)90、読み取り専用メモリ(ROM)92、RAM(Random Access Memory)94および記憶部96を有する。CPU90は、演算回路としての機能を有する。RAM94は、CPU90の一時的なワーキングエリアとしての機能を有する。記憶部96には、例えば、不揮発性の記録媒体が適用される。
図10(a)から図11(b)は、位置関係認識部910による空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置関係の認識方法を説明するための図である。図10(a)には、第1実施形態に係る第1の調整用マークMk1aを介して第1の調整用光スポットS1rをセンサ部850による撮像で捉えた画像Im1aを示している。図10(b)には、第1実施形態に係る第1の調整用マークMk1aを捉えた画像Im2aを示している。図11(a)は、第1実施形態に係る第2の調整用マークMk1bを介して第2の調整用光スポットS1rをセンサ部850による撮像で捉えた画像Im1bを示している。図11(b)は、第1実施形態に係る第2の調整用マークMk1bを捉えた画像Im2bを示している。
例えば、センサ部850による撮像、ならびに位置関係認識部910による空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置関係の認識と、空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置関係の調整と、を交互に行うことで、空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置ずれを低減することができる。
以上のように、第1実施形態に係る露光装置10によれば、例えば、MLA部824における調整用光スポットS1rと調整用マークMk1との相対的な位置関係に係る情報を得て、この相対的な位置関係に係る情報に応じて、空間光変調器820およびMLA部824の少なくとも一方を移動させることで、空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置ずれを低減することができる。このため、例えば、MLA部824と露光対象物との間に、倍率誤差および収差などの製造上の誤差が生じ得る第2結像光学系826が存在する場合であっても、この第2結像光学系826における倍率誤差および収差などの製造上の誤差に影響されることなく、空間光変調器820とMLA部824との間における相対的な位置関係に係る情報が得られる。これにより、例えば、センサ部850に要求される位置合わせの精度を低減することができる。その結果、例えば、露光装置10における2次元のパターンに係る露光精度を容易に向上させることができる。
本発明は上述の第1実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
上記第1実施形態において、例えば、MLA部824は、MLA824aと、このMLA824aを保持しているレンズ保持部824hと、を有していてもよい。図12(a)は、第2実施形態に係る第1ユニット850の構成の一例を示す概略側面図である。図12(b)は、第2実施形態に係るMLA部824の構成の一例を示す概略正面図である。図12(a)および図12(b)の例では、レンズ保持部824hは、MLA824aのうちの有効領域Ar1を囲むように位置している外周部に沿った枠状の部分である。レンズ保持部824hの素材には、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮および銅などの熱伝導性に優れた金属が適用されてもよいし、ガラスなどの透明な素材が適用されてもよい。
上記各実施形態において、例えば、制御部9の制御によって、空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置関係の調整が自動的に行われてもよい。
上記各実施形態において、例えば、空間光変調器820とMLA部824との相対的な位置ずれがない場合に、調整用マークMk1の第2基準位置Cn2と、調整用光スポットS1rの第1基準位置Cn1とは、一致している必要はなく、相対的な位置関係が明確であれば、一致していなくてもよい。
10 露光装置
820 空間光変調器
820d 第1駆動部
824 マイクロレンズアレイ部(MLA部)
824a マイクロレンズアレイ(MLA)
824d 第2駆動部
850 センサ部
852 センサ
860 駆動部
910 位置関係認識部
911 位置調整部
Ar1 有効領域
Ar2 非有効領域
Cn1 第1基準位置
Cn1a 第1A対応基準位置
Cn1b 第1B対応基準位置
Cn2 第2基準位置
Cn2a 第2A対応基準位置
Cn2b 第2B対応基準位置
Im1a,Im1b,Im2a,Im2b 画像
M1 マイクロミラー
M1r 調整用マイクロミラー
ML1 マイクロレンズ
Mk1 調整用マーク
Mk1a 第1の調整用マーク
Mk1b 第2の調整用マーク
Mk1c 第3の調整用マーク
Mk1d 第4の調整用マーク
Pt1 パターン
S1r 調整用光スポット
Claims (6)
- 光をそれぞれ発する複数の発光領域を有する発光部と、
前記複数の発光領域のそれぞれが発する光の経路上にそれぞれ位置している複数のマイクロレンズを含む有効領域と、前記複数のマイクロレンズの光軸に垂直な方向において前記有効領域の外側に位置しており且つ調整用マークを含む非有効領域と、を有するマイクロレンズアレイ部と、
第1方向に沿って並んだ状態にある複数の受光素子と、前記第1方向と交差している第2方向に沿って並んだ状態にある複数の受光素子と、を有するセンサ部と、を備え、
該センサ部は、前記発光部から発せられて前記非有効領域のうちの前記調整用マークを含む領域を通過した光の経路上において、前記複数の発光領域のうちの調整用発光領域から発せられて前記非有効領域に照射される光が形成する調整用光スポットと、前記調整用マークと、の相対的な位置関係に係る信号を出力可能である、露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置であって、
前記マイクロレンズアレイ部は、前記複数のマイクロレンズが一体的に構成された状態にあるマイクロレンズアレイ、を含み、
該マイクロレンズアレイは、前記非有効領域を含む、露光装置。 - 請求項1または請求項2に記載の露光装置であって、
前記マイクロレンズアレイ部は、前記非有効領域にそれぞれ含まれている第1の調整用マークと第2の調整用マークとを有し、
前記センサ部は、前記複数の発光領域のうちの第1の調整用発光領域から発せられて前記非有効領域に照射される光が形成する第1の調整用光スポットと、前記第1の調整用マークと、の第1の相対的な位置関係に係る信号を出力可能であるとともに、前記複数の発光領域のうちの第2の調整用発光領域から発せられて前記非有効領域に照射される光が形成する第2の調整用光スポットと、前記第2の調整用マークと、の第2の相対的な位置関係に係る信号を出力可能である、露光装置。 - 請求項1から請求項3の何れか1つの請求項に記載の露光装置であって、
前記センサ部は、二次元的に配列された状態にある複数の受光素子を有するエリアセンサを含む、露光装置。 - 請求項1から請求項4の何れか1つの請求項に記載の露光装置であって、
前記調整用マークは、前記調整用光スポットの一部の前記センサ部に向けた光の通過を遮蔽するためのパターンを有する、露光装置。 - 請求項1から請求項5の何れか1つの請求項に記載の露光装置であって、
前記発光部および前記マイクロレンズアレイ部のうちの少なくとも一方の可動部を移動させることが可能な駆動部と、
前記相対的な位置関係に係る信号に応じて、前記駆動部によって前記少なくとも一方の可動部を移動させることで、前記複数の発光部と前記複数のマイクロレンズとの相対的な位置関係を調整する制御部と、をさらに備える、露光装置。
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