JP4880511B2 - 露光描画装置 - Google Patents
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Description
その一方で、多品種少量を短期間での生産する要求が強くなっている。従来の露光装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でも、パターン形成のためにはマスクが必要であり、そのマスクの準備、管理及び維持の面で要求に応えにくくなってきている。
この構成により、露光描画装置は、1つの光源をアパーチャー部材で多数の光束に分岐し、それを多数の空間光変調素子で露光描画することができる。従って、高い稼働率を確保することができる。
この構成により、アパーチャー部材で第1光束と第2光束とを分岐することにより、光路長が異なった状態で第1及び第2空間光変調手段に光束を導くことができるため、第1及び第2投影光学系が一直線上に形成できる。従って、組み立て又は保守点検が容易に行える。
一般的に光を導く手段としては光ファイバーを経路に使う方法があるが、この方法では、光が散乱光になり、さらに光ファイバーでは光量が減衰する。一方、本発明は、少ない反射光学素子を使うため、光量が減衰することなく、第1及び第2空間光変調手段に光を導くことができる。
第4の観点の露光描画装置は、アパーチャー部材により1つの光束を第1及び第2光束に分岐する。そのため光量差が第1及び第2光束に生じてしまった場合に、絞り調整部で調整する。この絞り調整部には熱が溜まりやすいので、放熱部材で温度上昇を抑えている。
この構成により、露光描画装置は、冷媒を吹き付けるノズルを有しているので温度上昇を抑えることができ、安定した露光描画を行うことができる。
この構成により、光源から射出される光線が楕円鏡にて反射されるので、光は円形になる。従って円形の光線を矩形に整形して、効率よく使うには4つの矩形窓が好ましい。また、この4つの矩形窓からの光束を反射光学素子に導くためには、矩形の辺に対して45度方向、135度方向、225度方向及び315度方向に配置することが好ましい。
この構成により、露光描画装置は、各部材の温度管理を行い、上限温度に近づいたら弁を開放して、多くの冷媒が部材に当たるようにする。従って、温度上昇による不良製品の発生を未然に防止し、安定した露光描画を行うことができる。
この構成により、露光描画装置は、適切な波長で露光描画を行うことができる。
この構成により、1往復又は数往復で、大きな被露光体、例えばプリント基板の全面を露光することができるため、生産性を向上させることができる。
図1は、露光描画装置100を示す概略斜視図である。露光描画装置100は、大別して、第1照明光学系30と、第2照明光学系37と、空間光変調部41と、投影光学系60と、被露光体テーブル90とを有している。本実施形態では、大きな面積の被露光体CBを露光することができるように、2系統の第1照明光学系30−1及び第2照明光学系30−2を備えている。露光描画装置100の第1照明光学系30−1及び第2照明光学系30−2は、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2(図2参照)を2つ有している。
第1高圧水銀ランプ10−1は、楕円ミラー11−1の第1焦点位置に配置される。楕円ミラー11−1は、高圧水銀ランプ10から照射されるUV光を効果的に第2焦点位置の方向に反射する。高圧水銀ランプの他、キセノンランプ、又はフラッシュランプを用いてもよい。
図3に示す波長調整フィルタ15は、回転する軸17Aと枠板17Bとを備えている。枠板17Bの周囲に接する駆動モータ16が接している。そのため、波長調整フィルタ15は、駆動モータ16の回転によって回転する。
図4は、第2照明光学系37、DMD素子41及び投影光学系60を示した斜視図である。また、図5は、Y方向から見た反射光学素子22−1及び22−2、並びに全反射ミラー23−1ないし全反射ミラー23−8を示した図である。
図6は、各種アパーチャー部材20を示した図である。アパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2は、金属又はセラミックスなどの低蓄熱性で且つ熱膨張係数の小さい素材で形成される。露光光ILの一部がアパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2に照射されるため、熱が蓄積しやすいからである。また、熱膨張によりアパーチャー部材20−1及びアパーチャー部材20−2の大きさが変形しないようにアバーチャー部材に放熱部材を設けても良い。
本実施例の露光描画装置100は、1系統の第1照明光学系30と4系統のDMD素子41及び投影光学系60との組み合わせで構成されている。そこで、アパーチャー部材20は、図6に示すように、一点差線で示す露光光ILの光束IL中に4系統に分岐する矩形窓21を有している。
図6(c)は、Y軸方向に4つの矩形窓21を有し、Y軸から離れた位置に検出窓29を1つ設けているアパーチャー部材20−Cを示したものである。
図7は、第2照明光学系37の1系統のY−Z断面を示した図である。
アパーチャー部材20、反射光学素子22及び全反射ミラー23で反射された光束ILは、レンズなどの光学素子及び絞り調整部35から構成される第2照明光学系37を経由してDMD素子41に導かれる。
図7に示すように、絞り調整部35は、光軸に直交する位置に絞り窓を設けて、4分岐された各光束ILが被露光体CBに照射する光量を均一になるようにこの絞り窓の面積を設定する。この絞り部の面積の設定は、モータ等で駆動して設定する。透過光量を測定して、所定の光量になるような開口となるように固定した絞りでもかまわない。
図8は、第2照明光学系37の1系統のX−Y断面を示した図である。
本実施例の露光描画装置100は、高圧水銀ランプ10などの高光量の光源を使用する。このため熱対策が必要である。高圧水銀ランプ10の電極部など複数個所に冷却ノズル25が取り付けられており、冷却ノズル25から冷媒又は圧縮空気を吹き付けている。
図7及び図8に示すように、冷却ノズル25は、アパーチャー部材20に圧縮空気などを吹き付ける。特にアパーチャー部材20は、4つのDMD素子41に合わせて光束を4つに分岐するとともに、DMD素子41の光反射面に合わせて矩形形状にする。このためアパーチャー部材20は光束を遮光する面積が大きいため、冷却を十分にしないとアパーチャー部材20が熱変形することになる。本実施例は、また、冷却ノズル25は、アパーチャー部材20からDMD素子41に至る光学素子及び絞り調整部35も冷却するため、冷媒を吹き付ける。アパーチャー部材からDMD素子に至る光反射素子にも温度に冷却する。冷却ノズル25は、被露光体CB又はフォトレジストから揮発する物質が変化して、該アパーチャー部材20、その他の光学部品の表面に堆積することを防止する目的にも利用する。アパーチャー部材20とDMD素子41との光路には、圧縮空気もしくは不活性ガスの冷風を吹き付ける冷却ノズル25が複数設けられており、冷却ノズル25は、平面鏡又はプリズムの表面に、冷風を吹き付ける。DMD素子41は、設定されたパターンの情報により、DMD素子を構成するマイクロミラーMを駆動する。また、DMD素子を備える基板は、熱対策のため冷却ノズル25より冷風が吹き付けられる。
冷却ノズル25は、高圧水銀ランプ10、アパーチャー部材20、絞り調整部35及びDMD素子41の近傍に配置されている。冷却ノズル25には不図示の圧縮ポンプから冷媒が供給される。また、温度センサTSも高圧水銀ランプ10、アパーチャー部材20、絞り調整部35及びDMD素子41の近傍に配置されている。冷却ノズル25は、それぞれ流量弁26を有している。
図10(a)は、1つのDMD素子41の斜視図を示し、(b)は、マイクロミラーMの動作を示した図である。
本実施例の露光描画装置100は、8個のDMD素子41を有しており、その1つのDMD素子41の光反射面は、例えば1024×1280のマトリクス状に配列された1310720個のマイクロミラーMから構成される。DMD素子41は、X方向に沿って1024個、Y方向に沿って1280個のマイクロミラーMが配列され、例えばX方向に約12mmY方向に約14mmの光反射面を有する。個々のマイクロミラーMのサイズは、例えば11.5μm角である。
図11及び図12を参照して、露光描画装置100における描画処理について説明する。
図11(a)は被露光体テーブル90に載置された被露光体CBの描画処理の経時変化を示す図であり、図11(b)及び(c)は、スティチングを説明する図である。また、図12は、描画処理のフローチャートである。
ステップR11において、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量を第1光量センサSS11及び第2光量センサSS12で確認する。電源制御部19は、第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量をほぼ均等に制御する。第1高圧水銀ランプ10−1及び第2高圧水銀ランプ10−2の光量をほぼ均等になった後、シャッタ13が露光光ILを遮蔽する。
ステップR12において、被露光体CBのX方向Y方向サイズ及び塗布されているフォトレジストの感度条件などが入力される。
ステップR15において、被露光体テーブル90に被露光体CBが真空吸着される。
ステップR16において、シャッタ13が開放し、被露光体CBの露光描画が開始される。
ステップR17において、被露光体テーブル90がY方向に移動する。
ステップR19において、被露光体テーブル90がX方向に移動する。
ステップR20において、シャッタ13が開放し、露光体CBの露光描画が行われる。
ステップR21において、被露光体テーブル90が−Y方向に移動する。
ステップR23において、被露光体CBが真空吸着から開放され、被露光体テーブル90から被露光体CBが取り出される。
次に、スティチングについて説明する。
隣り合う露光領域SPの境目は、光量ムラ及び位置ずれにより、継ぎ目が目立ってしまう。このため、継ぎ目が目立たないように、スティチングが行われる。図11(b)は、図11(a)の露光領域SP6及び露光領域SP7を拡大し、露光領域SP6及びSP7分離した図である。露光領域SP6及び露光領域SP7は、全露光領域EX1と半露光領域EX2とが形成される。
20; アパーチャー部材, 21: 矩形窓, 29; 検出窓
22; 反射光学素子, 22H; 透過領域
23; 全反射ミラー
30; 第1照明光学系, 35; 絞り調整部 37; 第2照明光学系
41; DMD素子,
60; 投影光学系
80; 制御部, 82; 記憶回路,84; 被露光体ステージ駆動回路
90; 被露光体テーブル
CB; 被露光体
IL; 露光光
SS11; 第1光量センサ,SS12; 第2光量センサ
SP; 露光領域
Claims (9)
- 紫外線を照射する光源と、
前記光源からの光束を平行光に形成する第1照明光学系と、
前記第1照明光学系からの光束を、矩形の第1光束と矩形の第2光束とに分岐する第1矩形窓と第2矩形窓とを有するアパーチャー部材と、
前記アパーチャー部材で分岐された第1光束及び第2光束を空間変調する第1及び第2空間光変調手段と、
この第1及び第2空間光変調手段で空間変調された第1光束と第2光束とを被露光体に導く第1及び第2投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光描画装置。 - 前記アパーチャー部材で分岐された第1光束と第2光束とを、全反射させて前記第1及び第2空間光変調手段に導く反射光学素子と、
この反射光学素子で反射された第1光束及び第2光束を、互いに異なる光路長で前記第1及び第2空間光変調手段に導く第2照明光学系と、を備え、
前記第1及び第2投影光学系が一列に並んでいることを特徴とする請求項1に記載の露光描画装置。 - 前記アパーチャー部材と前記第1及び第2空間光変調手段との間に1枚以上2枚以内の反射光学素子を配置したことを特徴とする請求項2に記載の露光描画装置。
- 前記第2照明光学系は、開口面積を可変して透過する光量を調整する絞り調整部を有し、
この絞り調整部は放熱部材を有していることを特徴とする請求項2に記載の露光描画装置。 - 前記アパーチャー部材、前記第1及び第2空間光変調手段に対して、個々に冷媒を吹き付けるノズルを備えることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載の露光描画装置。
- 前記アパーチャー部材は、前記第1照明光学系からの光束を、さらに矩形の第3光束と矩形の第4光束とに分岐する第3矩形窓と第4矩形窓とを有し、
前記アパーチャー部材で分岐された第3光束及び第4光束を空間変調する第3及び第4空間光変調手段を有し、
前記アパーチャー部材は、前記第1矩形窓、第2矩形窓、第3矩形窓及び第4矩形窓を、矩形の辺に対して45度方向、135度方向、225度方向及び315度方向に4つの矩形窓が配置することを特徴とする請求項1に記載の露光描画装置。 - 前記ノズルは、冷媒流量を調整する弁を有しており、
前記アパーチャー部材、前記第1及び第2空間光変調手段に対して配置され、個々の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサで計測した温度に基づき、前記弁を制御する弁制御部と
を備えることを特徴とする請求項5に記載の露光描画装置。 - 前記第1照明光学系に配置され、複数の波長選択が可能なフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の露光描画装置。
- 紫外線を照射する第1光源及び第2光源と、
前記第1光源及び第2光源からの光束を平行光に形成する第1系統及び第2系統の照明光学系と、
前記第1系統の照明光学系からの光束を、矩形の4つの光束に分岐する4つの矩形窓を有する第1アパーチャー部材と、
前記第2系統の照明光学系からの光束を、矩形の4つの光束に分岐する4つの矩形窓を有する第2アパーチャー部材と、
前記第1アパーチャー部材で分岐した4つの光束を空間変調する第1ないし第4空間光変調手段と、
前記第2アパーチャー部材で分岐した4つの光束を空間変調する第5ないし第8空間光変調手段と、
第1方向に配置され、前記第1ないし第8空間光変調手段で空間変調された8つの光束を被露光体に導く第1ないし第8投影光学系と、
前記第1ないし第8投影光学系からの焦点面に配置される被露光体を、第1方向と直交する第2方向に移動し、次に前記第1方向に所定距離移動し、さらに、前記第2方向に移動する基板ステージと
を備えることを特徴とする露光描画装置。
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