JP4214547B2 - Beam shaping optical element and pattern writing apparatus having the same - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク(レクチル)あるいは直接プリント基板やシリコンウェハといった被描画体へ回路パターンなどの描画パターンを形成するパターン描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハやLCD(Liquid Crystal Display)、PWB(Printed Wiring Board)など被描画体の表面に、フォトリソグラフィによって回路パターンを形成する描画装置が知られており、あらかじめ作成されたパターンデータに基づき、電子ビームやレーザビームによって露光面が走査される。フォトマスクの表面上において写真感材やフォトレジストなどの感光材料が光に反応し、その結果、回路パターンが形成される。また、フォトマスクを介さずにプリント基板やシリコンウェハなどの被描画体へ直接回路パターンを形成する描画装置(露光装置)も実現されており、光の強度変調素子としてDMD(Digital Micro-mirror Device)を使用した露光装置が知られている(例えば、特開2001−168003号公報参照)。DMDを使用する場合、光源から放射された光は照明光学系を介してDMDに入射する。DMDに入射した光はマイクロミラー毎に選択的に反射され、反射光に基づき回路パターンが形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
レーザなどの光源から放射される光の光束断面形状は、一般的に円形状乃至楕円形状になる。一方、DMDなどの光変調ユニットの全体サイズは、テレビジョンの画面表示規格等に従って定められており、光束断面形状に合わせてサイズを定めていない。そのため、光束断面形状のサイズがDMDサイズに対応していない場合、照明光の一部のみがDMDに照射されることにより、光源からの光を有効に活用できず、照明効率が低下する。
【0004】
そこで本発明では、DMDなどの光変調ユニットにおける縦横のアスペクト比に関らず光源からの光を効果的に利用することができるパターン描画装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、被パターン形成体の露光面にパターンを形成する装置で、光束断面において中心を通り互いに直交する2軸方向に沿ってそれぞれ対称性のある強度分布を有する光を放出する光源を使用する描画装置である。例えば、光源は、レーザビームを放出するレーザ発振器であり、2軸方向それぞれに沿った光の強度分布がガウス分布になる光を放射する。レーザ発振器の代わりにLED(Light Emitting Diode)を使用してもよい。描画装置は、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第1の状態および露光面以外へ導く第2の状態いずれかの状態に定められる複数の光変調素子を規則的に配列した光変調ユニットと、光束断面形状を修正するビーム成形光学素子とを備える。そして、本発明のビーム成形光学素子は、該2軸方向に関するアスペクト比を光変調ユニットのアスペクト比に合わせるように、該2軸方向それぞれの強度分布の相似性を独立して維持しながら光束断面形状を修正する。その結果、光源から放射される光が実質的にすべて光変調ユニットへ照射される。光変調ユニットは、例えば、光変調素子としてマイクロミラーから構成されるDMD(Digital Micro-mirror Device)である。あるいは、LCD(Liquid Crystal Display)を適用してもよい。
【0006】
DMDなどの微小光変調素子を配列した光変調ユニットに関しては、該2軸方向に応じた縦横方向に関するアスペクト比が所定の規格に従って定められており、例えば、テレビジョンの表示規格(カラーTV標準方式、VGA、XGA、ハイビジョンなど)に従って定められる。通常、光変調ユニットが長方形状となることから光変調ユニットの縦横長さは一致しない。アスペクト比と光束断面形状の2軸方向の比とが不一致である場合において、光変調ユニットより十分大きい照明形状にすると強度の高い中心部分の光のみを利用し、強度の低い周辺部分の光はカットしなければならない。あるいは、光変調ユニットより小さい照明形状にすると、外周部の微小光変調素子には光の当たらない部分が発生して全素子を有効に使用する事ができない為にタクト(描画に掛かる時間)が長くなる。本発明では、上記ビーム成形光学素子が設けられていることにより、光源からの光を実質的にカットすることなく光変調ユニットへ導くことができる。すなわち、強度分布の相似性を維持しながら光束断面形状が修正されるため、光全体がDMDエリア内に収まるようにビーム成形される。これにより、光変調ユニットの微小な光変調素子を有効に使用しながら十分な照明光によってパターン形成することができる。
【0007】
ビーム成形をするには、簡易な光学系の構成によって光束断面形状を修正するのが望ましい。そのため、ビーム成形光学素子は、好ましくは2軸方向に沿った発散角をそれぞれ別々に設定可能な拡散板である。すなわち、光を発散させる際に2軸方向それぞれの発散角を別々に設定することにより、光束断面形状を変えることができる。2軸方向の発散角は、光変調ユニットのアスペクト比に従って定められる。例えば、拡散板として、フロスト拡散板を適用するのがよい。フロスト拡散板は、通常、液晶表示などにおいて、単に光を均等に拡散させる目的で使用されているが、本発明においては、光束断面を光変調ユニットのアスペクト比に従って発散角を定めればよい。
【0008】
本発明のパターン描画装置用ビーム成形光学素子は、被パターン形成体の露光面にパターンを形成するため、光束断面において中心を通り互いに直交する2軸方向に沿ってそれぞれ対称性のある強度分布を有する光を放出する光源と、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第1の状態および露光面以外へ導く第2の状態いずれかの状態に定められる複数の光変調素子を規則的に配列した光変調ユニットを備えたことを特徴とするパターン描画装置に設けられる光学素子であって、光源から放射される光を実質的にすべて光変調ユニットへ照射させるため、該2軸方向に関するアスペクト比を光変調ユニットのアスペクト比に合わせるように、該2軸方向それぞれの強度分布の相似性を独立して維持しながら光束断面形状を修正するビーム成形光学素子を備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【0010】
図1は、本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図であり、図2は、パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。そして、図3は、ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。本実施形態のパターン描画装置は、フォトレジストを表面に塗布したプリント基板やシリコンウェハ等の基板へ直接光を照射することによって回路パターンを形成する描画装置である。
【0011】
パターン描画装置10は、ゲート状構造体12、基台14を備えており、基台14には、X−Yステージ18を支持するX−Yステージ駆動機構19が搭載され、X−Yステージ18上には基板SWが設置されている。ゲート状構造体12には、基板SWの表面に回路パターンを形成するための露光ユニット20が設けられており、X−Yステージ18の移動に合わせて露光ユニット20が動作する。また、描画装置10は、X−Yステージ18の移動および露光ユニット20の動作を制御する描画制御部(ここでは図示せず)を備えている。
【0012】
図2に示すように、露光ユニット20は、DMD(Digital Micro-mirror Device)22、照明光学系24、結像光学系26を備えており、光源として使用されるアルゴンレーザ21とDMD22との間に照明光学系24が配置され、DMD22と基板SWとの間に結像光学系26が配置されている。アルゴンレーザ21から一定の強度で連続的に放射される光(レーザビーム)は、照明光学系24へ導かれる。
【0013】
照明光学系24は、拡散板24Aとコリメータレンズ24Bから構成されており、レーザビームLBが照明光学系24を通過すると、DMD22を全体的に照明する光束からなる光が成形される。DMD22は、オーダがμmである微小のマイクロミラーがマトリクス状に配列された光変調ユニットであり、各マイクロミラーは、静電界作用により回転変動する。本実施形態では、DMD22はM×N個のマイクロミラーがマトリクス状に配列されることによって構成されており、以下では配列(i,j)の位置に応じたマイクロミラーを“Xij”(1 ( i ( M,1 ( j ( N)と表す。
【0014】
マイクロミラーXijは、アルゴンレーザ21からの光LBを基板SWの露光面SUの方向へ反射させる第1の姿勢と、露光面SU外の方向へ反射させる第2の姿勢いずれかの姿勢で位置決めされ、描画制御部からの制御信号に従って姿勢が切り替えられる。マイクロミラーXijが第1の姿勢で位置決めされている場合、マイクロミラーXij上で反射した光は、結像光学系26の方向へ導かれる。結像光学系26は、2つの凸レンズ26A、26Cとリフレクタレンズ26Bから構成されており、結像光学系26を通った光は、露光面SUにおいて所定のスポットを照射する。一方、マイクロミラーXijが第2の姿勢で位置決めされた場合、マイクロミラーXijで反射した光は、光吸収板29の方向へ導かれ、結像光学系26から逸れることによって露光面SUには光が照射されない。以下では、マイクロミラーXijが第1の姿勢で支持されている状態をON状態、第2の姿勢で支持されている状態をOFF状態と定める。また、本実施形態では、結像光学系26の倍率は1倍に定められており、1つのマイクロミラーXijによって光が照射された投影スポットYijのサイズ(幅、高さ)は、マイクロミラーXijのサイズと一致する。
【0015】
X−Yステージ18が停止した状態ですべてのマイクロミラーがON状態である場合、露光面SU上には(M×h)×(N×l)のサイズを有する露光エリアEA全面に光が照射される。ただし、マイクロミラーXijの高さをh、幅をlで表す。DMD22ではマイクロミラーXijがそれぞれ独立してON/OFF制御されるため、DMD22全体に照射した光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束から構成される光となって分割される。その結果、露光面SUの露光エリアEAに対応するスポットには、その場所に形成すべき回路パターンに応じた光が照射される。X−Yステージ18が移動することにより、露光エリアEAは走査方向に沿って露光面SU上を相対的に移動する。これにより回路パターンが走査方向に沿って形成されていく。なお、基板SWの表面SUには、あらかじめ感光性のあるフォトレジスト層が形成されている。
【0016】
本実施形態では、ラスタ走査に従い、X−Yステージ18が走査方向に沿って一定の速度で移動する(図3参照)。DMD22のマイクロミラーXijは、回路パターンに応じたラスタデータに基づいてそれぞれ独立して制御されており、露光エリアEAに収まった投影スポットに対して所定の回路パターンが形成されるように、マイクロミラーXijが第1の姿勢もしくは第2の姿勢でそれぞれ位置決めされる。X−Yステージ18の移動に伴う露光エリアEAの相対的移動に従って、マイクロミラーXijが順次ON/OFF制御される。1ライン分の走査が終了すると、次のラインを露光できるようにX−Yステージ18が副走査方向(Y方向)へ移動し、折り返しX−Yステージ18が走査方向に沿って移動する。すべてのラインが露光されることにより、基板SW上に回路パターンが形成される。
【0017】
DMD22のサイズは、テレビジョンの表示規格に従って定められており、DMD22の走査方向(X方向)を横方向、副走査方向(Y方向)を縦方向と定義し、幅(横方向長さ)および高さ(縦方向長さ)をそれぞれ「W」、「K」で表すと、本実施形態のDMD22のアスペクト比(横縦比W:K)は3:4と定められている。
【0018】
図4は、拡散板24Aを示した平面図である。
【0019】
図4に示すように、拡散板24Aは、ガラス、フィルムあるいは樹脂などに所定の凹凸を形成配置させたフロスト型拡散板であり、後述するように、アルゴンレーザ21から放出された光の光束断面形状を修正するように、入射した光を縦横方向に沿ってそれぞれ所定の角度で発散させる。ただし、拡散板24Aの縦横方向「Z1」、「Z2」は、DMD22の高さ、幅方向(K、W)にそれぞれ相当する。また、発散角度は、凹凸形状、ピッチなどに従って定められる。本実施形態では、アルゴンレーザ21からの光を実質的にすべてDMD22全面に照射させるように、縦横方向の発散角が定められている。
【0020】
図5は、DMD22へ光が照射されるときの光束断面を示した図であり、図6は、光の強度分布のグラフを示した図である。図5、図6を用いて、拡散板24Aによる光束断面形状の修正について説明する。
【0021】
図6に示すように、アルゴンレーザ21から放射されるレーザビームLBの強度分布は、一般的にガウス分布(正規分布)に従う。すなわち、中心における光強度をI0、光束断面の有効半径を示すスポットサイズをωとした場合、光の強度は以下の式で表される。
I=I0e-2 α (α=(x/ω)2) ・・・(1)
ただし、xは光軸からの距離を示し、スポットサイズωは、I=I0×1/e2=0.135I0の強度によって規定されており、図6では、I0=1、ω=1とした場合の強度分布がグラフ化されている。
【0022】
また、アルゴンレーザ21からのレーザビームLBは、光束断面において規定される2軸方向に対し、強度分布が一致する。ここで、2軸方向は、光束断面における中心を通り、互いに直交する方向であり、拡散板24Aの縦横方向に相当する。以下では、2軸方向を符号「x」、「y」と表す。ただし、xはDMD22の横(X)方向に対応し、yはDMD22の縦(Y)方向に対応する。強度分布がx、y方向とも同じであるため、レーザビームLBの光束断面は円形状になり、スポットサイズωを径として光束断面が形成される。したがって、光束断面における2軸方向x、yに関する比(以下では、光束断面のアスペクト比という)は、実質的に1:1の関係を維持する。
【0023】
拡散板24Aを露光ユニット20内に配置しない場合、DMD22のアスペクト比と光束断面のアスペクト比が一致しない。そのため、一般的に使用される拡散レンズおよびコリメータレンズ24Bを通過する過程で拡大整形されたレーザビームLBに関し、DMD22の表面を含む平面上の光束断面を「LF0」と表すと、光束断面LF0のアスペクト比(L:H)は1:1となる。したがって、レーザビームLBの一部はDMD22のエリア内に照射されない(図5参照)。
【0024】
本実施形態では拡散板24Aが露光ユニット20内に配置されており、拡散板24Aの縦横方向の発散角は、光束断面の横縦比(アスペクト比)がDMD22のアスペクト比に対応するようにそれぞれ定められている。すなわち、レーザビームLBは、強度分布の相似関係を維持しながら縦方向および横方向へそれぞれ別々の変換率で拡大され、x方向のスポットサイズωがω’に修正される。これにより、拡散板24Aを通過したレーザビームLBの光束断面のアスペクト比(=L1/H1)は、DMD22のアスペクト比(=W/K)と実質的に等しくなり、DMD22の表面を含む平面上におけるレーザビームLBの光束断面LF1は、DMD22のエリア内にすべて収まる(図5参照)。
【0025】
図7は、DMD22に対するレーザビームLBの光束断面を示した図であり、図8は、光量変動および取得率を示すグラフを表した図である。
【0026】
図7に示すように、DMD22の幅、高さをSx、Syと表し、拡散板24Aによって修正された光束断面のx方向に沿った長さをBx、y方向に沿った長さをByとする。ただし、BxおよびByは、スポットサイズ(I0/e2)に従う。光がDMD22に実質的に入射する条件を満たす限り、Bx、Byは、DMD22の幅、高さSx、Syに応じて任意に設定可能である。
【0027】
図8では、1走査終了後のY方向移動量をSy/2としてオーバラップさせた場合において走査方向(X方向)における光量取込率を100%とした場合の副走査方向(Y方向)の照明比率による光量変動率および光量取込率が表されている。横軸はByとSyとの比(By/Sy)を示し、縦軸は光量変動率および光量取込率をパーセンテージで示す。図8に示した光量変動率を表す曲線Jからわかるように、By/Syの比がおよそ0.9の場合、光量変動率がおよそ3%になり、光量取込率が高くなる。したがって、By/Syの比が0.9となるように、拡散板24Aの縦横方向の発散角をそれぞれ定めるのがよい。
【0028】
このように本実施形態によれば、拡散板24を露光ユニット20内に設けることにより、アルゴンレーザ21から放射されるレーザビームLBの光束断面形状が修正され、レーザ21からの光を実質的にすべてDMD22の反射エリア内に収めることができる。
【0029】
本実施形態では、縦横方向のガウス分布が共に一致する(光束断面が円状)光を放出するアルゴンレーザを適用しているが、縦横それぞれ固有のガウス分布特性を有する光を放出するレーザを適用してもよい。この場合、フロスト拡散板24Aの縦横方向の発散角は、実質的にすべての光がDMD22全面に入射するように定められる。また、レーザ以外の光源(例えば、LEDなど)を適用してもよく、あるいは、ガウス分布でなくても軸に対して対称性のある強度分布特性を有する光を放射する光源を使用してもよい。なお、本実施形態では、スポットサイズωを半径として光束断面を規定しているが、すべての光を取り込むように光束断面を規定して拡散板24Aを適用する構成にしてもよい。
【0030】
DMD22のアスペクト比がテレビジョンの画面表示規格以外の規格に従って定められている場合、そのアスペクト比に従って発散角を定めればよい。
【0031】
フロスト拡散板以外の光学素子を用いて、強度分布の相似関係を維持しながら光束断面におけるアスペクト比を調整する構成にしてもよい。例えば、縦横方向に沿って等倍に拡大投影する拡散板の前に、2軸の一方向に沿って縮小投影する光学系を配置する構成にしてもよい。光変調ユニットとして、DMD22の代わりにSLM(Spatial Light Modulators)デバイスを適用してもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光変調ユニットのサイズに関らず光源からの光を効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図である。
【図2】パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。
【図3】ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。
【図4】拡散板を示した平面図である。
【図5】DMDへ光が照射されるときの光束断面を示した図である。
【図6】光の強度分布のグラフを示した図である。
【図7】DMDに対するレーザビームの光束断面を示した図である。
【図8】光量変動および取得率を示すグラフを表した図である。
【符号の説明】
10 パターン描画装置
21 アルゴンレーザ(光源)
22 DMD(光変調ユニット)
24A 拡散板(ビーム成形光学素子)
Xij マイクロミラー(光変調素子)
x、y 2軸方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern drawing apparatus for forming a drawing pattern such as a circuit pattern on a drawing object such as a photomask (rectile) or a direct printed board or a silicon wafer as an original plate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, drawing apparatuses that form circuit patterns by photolithography on the surface of an object to be drawn such as silicon wafers, LCDs (Liquid Crystal Displays), and PWBs (Printed Wiring Boards) have been known. The exposure surface is scanned with an electron beam or a laser beam. A photosensitive material such as a photographic material or a photoresist reacts with light on the surface of the photomask, and as a result, a circuit pattern is formed. In addition, a drawing device (exposure device) that directly forms a circuit pattern on a drawing object such as a printed circuit board or a silicon wafer without using a photomask has been realized, and a DMD (Digital Micro-mirror Device) is used as a light intensity modulation element. ) Is known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-168003). When the DMD is used, the light emitted from the light source enters the DMD via the illumination optical system. The light incident on the DMD is selectively reflected for each micromirror, and a circuit pattern is formed based on the reflected light.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The cross-sectional shape of a light beam emitted from a light source such as a laser is generally circular or elliptical. On the other hand, the overall size of a light modulation unit such as a DMD is determined according to a television screen display standard or the like, and the size is not determined according to the cross-sectional shape of the light beam. Therefore, when the size of the light beam cross-sectional shape does not correspond to the DMD size, only a part of the illumination light is irradiated onto the DMD, so that the light from the light source cannot be effectively used, and the illumination efficiency is lowered.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to obtain a pattern drawing apparatus that can effectively use light from a light source regardless of the aspect ratio in the vertical and horizontal directions in a light modulation unit such as a DMD.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The pattern writing apparatus of the present invention is a device for forming a pattern on the exposure surface of a pattern forming body, and emits light having symmetrical intensity distributions along two axial directions that pass through the center and are orthogonal to each other in the light beam cross section. A drawing apparatus that uses a light source to perform. For example, the light source is a laser oscillator that emits a laser beam, and emits light having a Gaussian distribution of light intensity along each of the two axial directions. An LED (Light Emitting Diode) may be used instead of the laser oscillator. The drawing apparatus includes: a light modulation unit that regularly arranges a plurality of light modulation elements each of which is in one of a first state for guiding light from a light source to an exposure surface and a second state for guiding light to other than the exposure surface; And a beam shaping optical element for correcting the cross-sectional shape of the light beam. Then, the beam shaping optical element of the present invention has a beam cross-section while maintaining the similarity of the intensity distribution in each of the two axial directions independently so that the aspect ratio in the two axial directions matches the aspect ratio of the light modulation unit. Correct the shape. As a result, substantially all of the light emitted from the light source is irradiated onto the light modulation unit. The light modulation unit is, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) composed of a micromirror as a light modulation element. Alternatively, an LCD (Liquid Crystal Display) may be applied.
[0006]
With respect to a light modulation unit in which minute light modulation elements such as DMD are arranged, the aspect ratio in the vertical and horizontal directions according to the two-axis directions is determined according to a predetermined standard. For example, a television display standard (color TV standard system) , VGA, XGA, Hi-Vision, etc.). Usually, since the light modulation unit has a rectangular shape, the length and width of the light modulation unit do not match. If the aspect ratio and the ratio of the beam cross-sectional shape in the two-axis directions do not match, if the illumination shape is sufficiently larger than the light modulation unit, only the light at the central part with high intensity is used and the light at the peripheral part with low intensity is Must be cut. Alternatively, if the illumination shape is smaller than that of the light modulation unit, a portion that does not receive light is generated in the minute light modulation element on the outer peripheral portion, and the entire element cannot be used effectively. become longer. In the present invention, since the beam shaping optical element is provided, the light from the light source can be guided to the light modulation unit without being substantially cut. In other words, since the cross-sectional shape of the light beam is corrected while maintaining the similarity of the intensity distribution, the beam is shaped so that the entire light is within the DMD area. Accordingly, it is possible to form a pattern with sufficient illumination light while effectively using the minute light modulation element of the light modulation unit.
[0007]
In order to perform beam shaping, it is desirable to correct the cross-sectional shape of the light beam with a simple optical system configuration. Therefore, the beam shaping optical element is preferably a diffusing plate in which divergence angles along two axial directions can be set separately. That is, when the light is diverged, the cross-sectional shape of the light beam can be changed by separately setting the divergence angles in the two axial directions. The divergence angle in the biaxial direction is determined according to the aspect ratio of the light modulation unit. For example, a frost diffusion plate is preferably used as the diffusion plate. The frost diffusing plate is usually used for the purpose of simply diffusing light in a liquid crystal display or the like, but in the present invention, the divergence angle may be determined according to the aspect ratio of the light modulation unit.
[0008]
Since the beam shaping optical element for a pattern writing apparatus of the present invention forms a pattern on the exposure surface of the pattern forming body, each has a symmetrical intensity distribution along two axial directions that pass through the center and are orthogonal to each other in the light beam cross section. A plurality of light modulation elements regularly arranged in either a first state for guiding light from the light source to the exposure surface or a second state for guiding light from the light source to other than the exposure surface. An optical element provided in a pattern writing apparatus comprising a light modulation unit, wherein the light modulation unit is irradiated with substantially all the light emitted from the light source. Beam shaping that corrects the cross-sectional shape of the light beam while maintaining the similarity of the intensity distribution in each of the two axial directions independently to match the aspect ratio of the light modulation unit Characterized by comprising the academic element.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a pattern drawing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a pattern drawing apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is a view schematically showing an exposure unit provided in the pattern drawing apparatus. FIG. 3 shows the movement of the exposure area accompanying the movement of the stage. The pattern drawing apparatus of this embodiment is a drawing apparatus that forms a circuit pattern by directly irradiating light onto a substrate such as a printed board or a silicon wafer coated with a photoresist.
[0011]
The
[0012]
As shown in FIG. 2, the
[0013]
The illumination
[0014]
The micromirror X ij is positioned in one of a first posture for reflecting the light LB from the
[0015]
When all the micromirrors are in the ON state with the
[0016]
In the present embodiment, the
[0017]
The size of the
[0018]
FIG. 4 is a plan view showing the
[0019]
As shown in FIG. 4, the
[0020]
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the light beam when the
[0021]
As shown in FIG. 6, the intensity distribution of the laser beam LB emitted from the
I = I 0 e −2 α (α = (x / ω) 2 ) (1)
However, x represents the distance from the optical axis, and the spot size ω is defined by the intensity of I = I 0 × 1 / e 2 = 0.135I 0. In FIG. 6, I 0 = 1, ω = The intensity distribution in the case of 1 is graphed.
[0022]
Further, the intensity distribution of the laser beam LB from the
[0023]
When the diffusing
[0024]
In this embodiment, the
[0025]
FIG. 7 is a view showing a cross section of the laser beam LB with respect to the
[0026]
As shown in FIG. 7, the width and height of the
[0027]
In FIG. 8, when the amount of movement in the Y direction after the end of one scan is overlapped with Sy / 2, the amount of light in the scanning direction (X direction) is 100%, and the sub scanning direction (Y direction) is 100%. The light quantity variation rate and the light quantity capture rate depending on the illumination ratio are shown. The horizontal axis represents the ratio of By and Sy (By / Sy), and the vertical axis represents the light quantity variation rate and the light quantity capture rate in percentage. As can be seen from the curve J representing the light quantity fluctuation rate shown in FIG. 8, when the By / Sy ratio is about 0.9, the light quantity fluctuation rate is about 3%, and the light quantity capture rate is high. Therefore, the divergence angles in the vertical and horizontal directions of the
[0028]
As described above, according to the present embodiment, by providing the
[0029]
In this embodiment, an argon laser that emits light whose Gaussian distributions in the vertical and horizontal directions match (circular beam cross section) is applied, but a laser that emits light having unique Gaussian distribution characteristics in both vertical and horizontal directions is applied. May be. In this case, the divergence angle in the vertical and horizontal directions of the
[0030]
When the aspect ratio of the
[0031]
An optical element other than the frost diffusion plate may be used to adjust the aspect ratio in the cross section of the light beam while maintaining the similarity relationship of the intensity distribution. For example, an optical system for reducing and projecting along one direction of two axes may be arranged in front of a diffuser plate that enlarges and projects at the same magnification along the vertical and horizontal directions. As the light modulation unit, an SLM (Spatial Light Modulators) device may be applied instead of the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light from the light source can be effectively used regardless of the size of the light modulation unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a pattern drawing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an exposure unit provided in the pattern drawing apparatus.
FIG. 3 is a view showing movement of an exposure area accompanying movement of a stage.
FIG. 4 is a plan view showing a diffusion plate.
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of a light beam when light is applied to a DMD.
FIG. 6 is a graph showing a light intensity distribution graph;
FIG. 7 is a diagram showing a beam cross section of a laser beam with respect to DMD.
FIG. 8 is a graph showing a light amount variation and an acquisition rate.
[Explanation of symbols]
10
22 DMD (Light Modulation Unit)
24A Diffuser (Beam shaping optical element)
Xij micromirror (light modulation element)
x, y Biaxial direction
Claims (5)
それぞれ前記光源からの光を前記露光面へ導く第1の状態および前記露光面以外へ導く第2の状態いずれかの状態に定められる複数の光変調素子を2次元に規則的に配列した光変調ユニットと、
前記光源から放射される光を実質的にすべて前記光変調ユニットへ照射させるため、該2軸方向に関するアスペクト比を前記光変調ユニットの縦横方向のアスペクト比に合わせるように、該2軸方向それぞれの強度分布の相似性を独立して維持しながら光束断面形状を修正するビーム成形光学素子とを備え、
前記光変調ユニットによる露光エリアを前記露光面に対して相対的に移動させることによって、パターンを形成することを特徴とするパターン描画装置。A light source that emits light having symmetrical intensity distributions along two axial directions that pass through the center and are orthogonal to each other in order to form a pattern on the exposure surface of the pattern forming body;
A light modulation in which a plurality of light modulation elements, each of which is set in one of a first state for guiding light from the light source to the exposure surface and a second state for guiding light other than the exposure surface, are regularly arranged in two dimensions Unit,
In order to irradiate substantially all of the light emitted from the light source to the light modulation unit, the aspect ratio in the biaxial direction is matched with the aspect ratio in the vertical and horizontal directions of the light modulation unit. A beam shaping optical element for correcting the cross-sectional shape of the light beam while maintaining the similarity of the intensity distribution independently;
A pattern drawing apparatus , wherein a pattern is formed by moving an exposure area by the light modulation unit relative to the exposure surface .
前記光変調ユニットのアスペクト比に従って前記2軸方向の発散角が定められることを特徴とする請求項1に記載のパターン描画装置。The beam shaping optical element is a diffuser plate capable of individually setting a divergence angle along the two axial directions;
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein a divergence angle in the biaxial direction is determined according to an aspect ratio of the light modulation unit.
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