JP5328512B2 - Exposure equipment - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An exposure head and exposure device are provided to maintain a high resolution and deep depth focus by performing multi focus exposure. CONSTITUTION: An exposure head comprises: a light source(66) for irradiating light; a spatial light modulator which generates a plurality of beams corresponding to every pixel part by modulating irradiated light based on image data; a light focusing optical system for focusing plural beams; an image-forming optical system(80,82) which forms the beams on photosensitive materials; and parallel flat panels(10).

Description

本発明は、露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus .

従来、画像データに基づいて空間光変調素子により変調された光を用いて感光材料を露光する露光ヘッド、及び該露光ヘッドを走査させて該感光材料上に画像パターンを形成する露光装置が種々知られている。空間光変調素子は、照射された光を各々制御信号に応じて変調する多数の画素部が並設されてなるものである。空間光変調素子の一例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD:登録商標)が挙げられる。DMDは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させる多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に2次元状に配列されてなるミラーデバイスである。   Conventionally, various exposure heads for exposing a photosensitive material using light modulated by a spatial light modulation element based on image data and exposure apparatuses for scanning the exposure head to form an image pattern on the photosensitive material are known. It has been. The spatial light modulation element is formed by arranging a large number of pixel units that modulate irradiated light according to control signals. An example of the spatial light modulation element is a digital micromirror device (DMD: registered trademark). The DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors that change the angle of a reflecting surface according to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon.

特許文献1には、照射された光を各々制御信号に応じて変調する画素部が多数並設されてなる空間光変調素子を備え、感光材料に対して相対移動して前記感光材料の同一位置を複数の前記画素部からの光により多重露光する露光ヘッドにおいて、前記空間光変調素子と前記感光材料との間の光路に、前記空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイが配置され、前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも2つのマイクロレンズの焦点距離が異なることを特徴とする露光ヘッドが記載されている。   Patent Document 1 includes a spatial light modulation element in which a large number of pixel portions that modulate irradiated light according to control signals are arranged in parallel, and is moved relative to the photosensitive material to be in the same position of the photosensitive material. In the exposure head that performs multiple exposure with light from the plurality of pixel portions, the light from each pixel portion of the spatial light modulation element is condensed on the optical path between the spatial light modulation element and the photosensitive material. An exposure head comprising: a microlens array in which microlenses are arranged in an array; and a focal length of at least two microlenses among the microlenses used for multiple exposure at the same position is different. Has been.

また、特許文献2には、回折光学素子を少なくとも1枚含む投影レンズ系において、該回折光学素子の中の1枚は複数のゾーンからなり、該複数のゾーンを透過する光束が光軸方向のわずかに異なる少なくとも2点の位置に結像するように、前記複数のゾーンが相互に異なる結像作用を有することを特徴とする投影レンズ系が記載されている。   Further, in Patent Document 2, in a projection lens system including at least one diffractive optical element, one of the diffractive optical elements is composed of a plurality of zones, and a light beam transmitted through the plurality of zones is in the optical axis direction. A projection lens system is described in which the plurality of zones have different imaging effects so as to form images at at least two slightly different positions.

特開2007−33973号公報JP 2007-33973 A 特開平6−331942号公報JP-A-6-319442

特許文献1及び特許文献2に記載された発明は、何れも焦点深度の拡大を図ることを目的としている。しかしながら、特許文献1に記載の露光ヘッド等は、焦点距離が異なる2種類以上のマイクロレンズを用いているので、多重露光に用いる光ビームの収束角度が異なり、ビームウエスト径も異なっている。このため、特許文献1に記載の露光ヘッド等は、解像度が高くなるほど焦点深度の拡大を図ることが難しくなり、高精細な露光には適していない。   The inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are all intended to increase the depth of focus. However, since the exposure head described in Patent Document 1 uses two or more types of microlenses having different focal lengths, the convergence angle of the light beam used for multiple exposure is different and the beam waist diameter is also different. For this reason, the exposure head and the like described in Patent Document 1 are not suitable for high-definition exposure because it becomes difficult to increase the depth of focus as the resolution increases.

また、特許文献2に記載の投影レンズ系は、回折光学素子を用いて複数の位置に結像する光ビームを得ており、得られる光ビームの光軸方向が異なっているので、高精細な多重露光には適していない。また、複数のゾーンからなる特殊な構造の回折光学素子が必要になる。   In addition, the projection lens system described in Patent Document 2 obtains a light beam that forms an image at a plurality of positions using a diffractive optical element, and the optical axis direction of the obtained light beam is different. Not suitable for multiple exposure. Further, a diffractive optical element having a special structure composed of a plurality of zones is required.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、焦点距離が等しい光ビームで多重焦点露光を行うことで、高い解像度を維持し且つ深い焦点深度を得ることができる露光装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to maintain a high resolution and obtain a deep depth of focus by performing multifocal exposure with a light beam having the same focal length. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform the above.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、光を照射する光源と、二次元状に配列された複数の画素部を備えて構成され、前記複数の画素部の各々が前記光源から照射された光を画像データに応じて変調して、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された複数の光ビームの各々を感光材料上に結像させる結像光学系と、前記集光光学系と前記結像光学系との間に配置されると共に、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの光路上に光軸と交差するように配置され、焦点位置の異なる複数の光ビームを生成するように厚さの異なる複数の部分を有する平行平板と、を有する複数の露光ヘッドと、主走査方向に露光する前記複数の露光ヘッドを前記感光材料に対して前記主走査方向と交差する副走査方向に相対移動させる移動手段と、前記感光材料の特性に応じて前記副走査方向での複数の焦点位置を設定することで、前記移動手段による前記副走査方向への相対移動によって、前記感光材料が該感光材料に対して焦点距離が同じで且つ焦点位置の異なる複数の光ビームで多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御する制御手段と、を備えた露光装置である。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is configured to include a light source that emits light and a plurality of pixel portions arranged in a two-dimensional manner, and each of the plurality of pixel portions is the light source. A spatial light modulator that modulates the light emitted from the light according to the image data and generates a plurality of light beams corresponding to each of the plurality of pixel units, and a plurality of light beams generated by the spatial light modulator A condensing optical system for condensing each of the plurality of light beams, an imaging optical system for forming an image of each of the plurality of light beams collected by the condensing optical system on a photosensitive material, A plurality of light beams are disposed between the image optical system and disposed on the optical path of the plurality of light beams generated by the spatial light modulation element so as to intersect the optical axis, and have different focal positions. Parallel plates having a plurality of portions having different thicknesses, and a plurality of An optical head, a moving means for relatively moving in the sub-scanning direction crossing the main scanning direction of the plurality of exposure heads relative to the photosensitive material to be exposed in the main scanning direction, in response to said characteristics of said photosensitive material sub By setting a plurality of focal positions in the scanning direction , a plurality of photosensitive materials having the same focal length and different focal positions with respect to the photosensitive material by the relative movement in the sub-scanning direction by the moving unit. An exposure apparatus comprising: control means for controlling the spatial light modulator and the moving means so that multiple exposure is performed with a light beam.

前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には、前記感光材料が裏面側から順に多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御するようにしてもよい。また、前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には、前記感光材料が表面側から順に露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御するようにしてもよい。また、前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には、前記感光材料が裏面側から順に多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御すると共に、前記感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には、前記感光材料が表面側から順に露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御するように切り替えるようにしてもよい。The control means controls the spatial light modulation element and the moving means so that the photosensitive material is subjected to multiple exposure in order from the back side when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure. You may make it do. In addition, when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance increases by exposure, the control means controls the spatial light modulator and the moving means so that the photosensitive material is sequentially exposed from the surface side. You may make it control. Further, when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure, the control unit is configured to perform the multiple exposure of the photosensitive material in order from the back side, and the spatial light modulator and the moving unit. And controlling the spatial light modulation element and the moving means so that the photosensitive material is exposed in order from the surface side when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is increased by exposure. You may make it switch as follows.

また、前記平行平板の複数の部分は、前記副走査方向では異なる焦点位置を有するように異なる厚さに形成されると共に、前記主走査方向では焦点位置が一定になるように一定の厚さに形成されていてもよい。 Further, the plurality of portions of the parallel plate are formed with different thicknesses so as to have different focal positions in the sub-scanning direction , and have a constant thickness so that the focal position is constant in the main scanning direction. It may be formed.

上記の露光装置において、前記平行平板の複数の部分は、前記感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には裏面側から順に露光される配列となり、前記感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には表面側から順に露光される配列となるように、前記副走査方向では段階的に異なる厚さに形成されたものとしてもよい。 In the above exposure apparatus, the plurality of portions of the parallel plate have an arrangement in which the photosensitive material is exposed in order from the back side when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure. In the case of having a characteristic of increasing the transmittance, it may be formed to have different thicknesses stepwise in the sub-scanning direction so that an array is sequentially exposed from the surface side.

上記の露光ヘッド及び露光装置において、前記空間光変調素子としては、マイクロミラーを画素部として備えた反射型の空間光変調素子を用いることが好ましい。   In the above exposure head and exposure apparatus, it is preferable to use a reflective spatial light modulation element having a micromirror as a pixel portion as the spatial light modulation element.

本発明によれば、焦点距離が等しい光ビームで多重焦点露光を行うことで、高い解像度を維持し且つ深い焦点深度を得ることができる露光装置を提供することができる、という効果がある。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide an exposure apparatus capable of maintaining a high resolution and obtaining a deep focal depth by performing multifocal exposure with light beams having the same focal length.

また、請求項5に係る発明によれば、露光ヘッドの相対移動方向(副走査方向)においては焦点距離が同じで且つ焦点位置の異なる複数の光ビームで多重露光されるが、副走査方向と交差する方向(主走査方向)では焦点位置が一定になるので、主走査方向においては略均一な光で露光を行うことができる、という効果がある。 According to the fifth aspect of the present invention, multiple exposure is performed with a plurality of light beams having the same focal length and different focal positions in the relative movement direction (sub-scanning direction) of the exposure head. Since the focal position is constant in the intersecting direction (main scanning direction), there is an effect that exposure can be performed with substantially uniform light in the main scanning direction.

第1の実施形態の露光装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment. スキャナの構成を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a scanner typically. (A)は感光材料に露光済み領域が形成される様子を示す平面図であり、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す模式図である。(A) is a top view which shows a mode that the exposed area | region is formed in the photosensitive material, (B) is a schematic diagram which shows the arrangement | sequence of the exposure area by each exposure head. 露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of an exposure head. ミラーデバイスの構成及び動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a structure and operation | movement of a mirror device. (A)はマイクロミラーがオン状態である+α度に傾いた状態を示し、(B)は、マイクロミラーがオフ状態である−α度に傾いた状態を示す図である。(A) shows a state tilted to + α degrees when the micromirror is on, and (B) shows a state tilted to −α degrees when the micromirror is off. 露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis for demonstrating the structure of an exposure head in detail. 平行平板の形状を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of a parallel plate typically. (A)〜(C)は多重焦点露光により焦点深度が拡大する理由を説明する模式図である。(A)-(C) are schematic diagrams explaining the reason why the depth of focus is expanded by multifocus exposure. 1つのミラーデバイスによって得られる二次元像である露光エリア及び露光エリアにおけるブロック領域を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the block area | region in the exposure area which is a two-dimensional image obtained by one mirror device, and an exposure area. (A)〜(C)は、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光の経時変化の様子を示す概略図である。(A)-(C) are the schematic which shows the mode of the time-dependent change of the multiple exposure by the laser beam from which a focus position differs. 第2の実施の形態に係る露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis for demonstrating in detail the structure of the exposure head which concerns on 2nd Embodiment. (A)〜(C)は、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光の経時変化の様子を示す概略図である。(A)-(C) are the schematic which shows the mode of the time-dependent change of the multiple exposure by the laser beam from which a focus position differs. (A)〜(C)は平行平板の形状及び配置の変形例を示す光軸に沿った断面図である。(A)-(C) are sectional drawings along the optical axis which show the modification of the shape and arrangement | positioning of a parallel plate. (A)及び(B)は段差基板への適用例を示す概略図である。(A) And (B) is the schematic which shows the example of application to a level | step difference board | substrate. 平行平板を移動可能にした変形例を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the modification which enabled the parallel plate to move. アパーチャアレイを付加した平行平板を用いた変形例を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the modification using the parallel plate which added the aperture array.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による露光ヘッド及び露光装置について説明する。   An exposure head and an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
(露光装置の全体構成)
まず、本実施形態の露光装置の全体の構成について説明する。
<First Embodiment>
(Overall configuration of exposure apparatus)
First, the overall configuration of the exposure apparatus of the present embodiment will be described.

図1は本実施形態の露光装置の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の露光装置100は、図1に示すように、感光材料150を表面に吸着して保持する平板状の移動手段としてのステージ152を備えている。そして、4本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、副走査手段としてのステージ152をガイド158に沿って駆動する図示しないステージ駆動装置が設けられている。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the exposure apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 according to the present embodiment includes a stage 152 as a flat plate-like moving unit that holds and holds a photosensitive material 150 on the surface. Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-like installation table 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. This exposure apparatus is provided with a stage driving device (not shown) that drives a stage 152 as sub-scanning means along a guide 158.

設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート160が設けられている。コの字状のゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側には、走査露光部であるスキャナ162が設けられている。また、ゲート160を挟んで他方の側には、感光材料150の先端及び後端を検知する複数(例えば2個)のセンサ164が設けられている。スキャナ162及びセンサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。よって、ステージ152の移動に伴い、感光材料150に対し、スキャナ162及びセンサ164は相対的に移動する。なお、ステージ駆動装置(図示せず)、スキャナ162及びセンサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに各々接続されている。   A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the ends of the U-shaped gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. On one side of the gate 160, a scanner 162 serving as a scanning exposure unit is provided. In addition, a plurality of (for example, two) sensors 164 that detect the front and rear ends of the photosensitive material 150 are provided on the other side of the gate 160. The scanner 162 and the sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. Therefore, as the stage 152 moves, the scanner 162 and the sensor 164 move relative to the photosensitive material 150. Note that the stage driving device (not shown), the scanner 162, and the sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.

(走査露光部の構成)
次に、露光装置の走査露光部であるスキャナの構成を説明する。
(Configuration of scanning exposure unit)
Next, the configuration of the scanner that is the scanning exposure unit of the exposure apparatus will be described.

図2はスキャナの構成を模式的に示す斜視図である。図3(A)は感光材料に露光済み領域が形成される様子を示す平面図であり、図3(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す模式図である。スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、複数の露光ヘッド166を備えている。複数の露光ヘッド166は、m行n列のマトリクス状に配列されている。なお、以下では、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを区別して示す場合には露光ヘッド166mnと表記し、区別する必要が無い場合には露光ヘッド166と総称する。本実施の形態では、円筒状の筐体を備えた8個の露光ヘッド16611〜16624が、2行4列で配列された一例を図示している。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the scanner. FIG. 3A is a plan view showing a state in which exposed regions are formed on the photosensitive material, and FIG. 3B is a schematic diagram showing an arrangement of exposure areas by each exposure head. As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of exposure heads 166. The plurality of exposure heads 166 are arranged in a matrix of m rows and n columns. Hereinafter, when the individual exposure heads arranged in the m-th row and the n-th column are distinguished from each other, they are referred to as exposure heads 166 mn, and when there is no need to distinguish them, they are collectively referred to as the exposure heads 166. In the present embodiment, an example is shown in which eight exposure heads 166 11 to 166 24 each having a cylindrical casing are arranged in two rows and four columns.

露光ヘッド166で露光される領域である露光エリア168は、図2に示すように、短辺が副走査方向に沿った矩形状であり、副走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。なお、後述するミラーデバイス50を傾斜配置することで、露光エリア168を傾斜させている。ステージ152の移動に伴って露光エリア168も移動し、感光材料150には露光ヘッド166ごとに帯状の露光済み領域170が形成される。なお、図1及び図2に示すように、副走査方向はステージ移動方向とは逆向きとなる。なお、以下では、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを区別して示す場合は、露光エリア168mnと表記し、区別する必要が無い場合には露光エリア168と総称する。 As shown in FIG. 2, the exposure area 168 that is an area exposed by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side along the sub-scanning direction, and is inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the sub-scanning direction. ing. The exposure area 168 is tilted by tilting a mirror device 50 described later. As the stage 152 moves, the exposure area 168 also moves, and a strip-shaped exposed area 170 is formed on the photosensitive material 150 for each exposure head 166. As shown in FIGS. 1 and 2, the sub-scanning direction is opposite to the stage moving direction. In the following description, when the exposure areas by the individual exposure heads arranged in the m-th row and the n-th column are distinguished from each other, they are represented as an exposure area 168 mn, and when there is no need to distinguish, the exposure area 168 is denoted. Collectively.

また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170のそれぞれが、隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド166の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。この露光ヘッドの配置により、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間に在る露光できない部分は、2行目の露光エリア16821によって露光される。 Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure heads of the respective rows arranged in a line so that each of the strip-shaped exposed areas 170 partially overlaps the adjacent exposed areas 170. Each of 166 is arranged at a predetermined interval in the arrangement direction. The arrangement of the exposure head, can not be exposed part located between the first line of the exposure area 168 11 and the exposure area 168 12 is exposed by the second row of the exposure area 168 21.

(露光ヘッドの概略構成)
次に、各露光ヘッドの構成について説明する。
(Schematic configuration of exposure head)
Next, the configuration of each exposure head will be described.

図4は露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。露光ヘッド166の筐体内には、露光ヘッド166を構成する複数の部材が収納されている。露光ヘッド166は、図4に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素部ごとに変調する空間光変調素子として、DMD(登録商標)に代表されるマイクロミラーを備えた反射型の空間光変調素子(以下、「ミラーデバイス」という)50を備えている。空間光変調素子としては、液晶シャッター等の透過型の空間光変調素子も用いることができるが、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成すること(変調)が容易な点で、マイクロミラーを画素部として備えた反射型の空間光変調素子が好適である。   FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the exposure head. A plurality of members constituting the exposure head 166 are housed in the casing of the exposure head 166. As shown in FIG. 4, the exposure head 166 includes a micromirror represented by DMD (registered trademark) as a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel unit according to image data. A reflective spatial light modulator (hereinafter referred to as “mirror device”) 50 is provided. As the spatial light modulator, a transmissive spatial light modulator such as a liquid crystal shutter can be used. However, it is easy to generate (modulate) a plurality of light beams corresponding to each of the plurality of pixel portions. A reflective spatial light modulation element provided with a micromirror as a pixel portion is suitable.

ミラーデバイス50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166ごとにミラーデバイス50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166ごとにミラーデバイス50の各マイクロミラーの反射面の角度を駆動制御する。   The mirror device 50 is connected to a controller (not shown) that includes a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the area to be controlled by the mirror device 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The mirror drive control unit drives and controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the mirror device 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the image data processing unit.

ここで、図5及び図6を参照して、ミラーデバイス50の構成及び動作について簡単に説明する。ミラーデバイス50は、図5に示すように、基板に作製されたSRAMセル(メモリセル)60上に、各々画素部(ピクセル)を構成する多数(例えば1024個×768個)のマイクロミラー62が格子状に配列されてなるミラーデバイスである。各ピクセルにおいて、最上部には支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。   Here, the configuration and operation of the mirror device 50 will be briefly described with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 5, the mirror device 50 includes a large number (for example, 1024 × 768) of micromirrors 62 each constituting a pixel portion (pixel) on an SRAM cell (memory cell) 60 formed on a substrate. This is a mirror device arranged in a lattice pattern. In each pixel, a micromirror 62 supported by a support column is provided at the top, and a material having high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62.

SRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、マイクロミラー62が基板側に対して±α度(例えば±12度)の範囲で傾けられる。図6(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図6(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ミラーデバイス50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図5に示すようにオンオフ制御することによって、ミラーデバイス50に入射したレーザ光Bはそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。なお、オフ状態のマイクロミラー62で反射したレーザ光Bが進行する方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。   When a digital signal is written in the SRAM cell 60, the micromirror 62 is tilted within a range of ± α degrees (for example, ± 12 degrees) with respect to the substrate side. 6A shows a state where the micromirror 62 is tilted to + α degrees when the micromirror 62 is in the on state, and FIG. 6B shows a state where the micromirror 62 is tilted to −α degrees when the micromirror 62 is in the off state. Therefore, by controlling on / off the inclination of the micro mirror 62 in each pixel of the mirror device 50 according to the image signal as shown in FIG. 5, the laser light B incident on the mirror device 50 is reflected on each micro mirror 62. Reflected in the tilt direction. A light absorber (not shown) is disposed in the direction in which the laser beam B reflected by the micromirror 62 in the off state travels.

以下、図4に戻って説明する。ミラーデバイス50の光入射側には、ファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をミラーデバイス50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。ファイバアレイ光源66は、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部68を備えている。上記レンズ系67から出射したレーザ光はミラー69で反射されて、ミラーデバイス50に照射される。   Hereinafter, description will be made with reference back to FIG. On the light incident side of the mirror device 50, a fiber array light source 66, a lens system 67 that corrects laser light emitted from the fiber array light source 66 and focuses it on the DMD, and laser light that has passed through the lens system 67 are mirror devices. Mirrors 69 that reflect toward 50 are arranged in this order. The fiber array light source 66 includes a laser emitting portion 68 in which emission ends (light emitting points) of optical fibers are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168. The laser light emitted from the lens system 67 is reflected by the mirror 69 and applied to the mirror device 50.

一方、ミラーデバイス50の光反射側には、ミラーデバイス50で反射されたレーザ光を、感光材料150上に結像する結像光学系51が配置されている。この結像光学系51により、ミラーデバイス50で空間的に変調されたレーザ光が、感光材料150上の露光エリア168に照射される。そして、露光ヘッド166に対し感光材料150が移動することにより、感光材料150上に帯状の露光済み領域170が形成される。   On the other hand, on the light reflection side of the mirror device 50, an imaging optical system 51 that images the laser light reflected by the mirror device 50 on the photosensitive material 150 is disposed. The imaging optical system 51 irradiates the exposure area 168 on the photosensitive material 150 with laser light spatially modulated by the mirror device 50. Then, when the photosensitive material 150 moves relative to the exposure head 166, a strip-shaped exposed area 170 is formed on the photosensitive material 150.

(多重焦点露光用の光学系)
図7は露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。図4に図示した構成は概略的なものであり、本実施の形態の露光ヘッド166は、多重焦点露光を行うために、ミラーデバイス50の下流側の結像光学系51が複雑な構成を備えている。ここで、多重焦点露光とは、感光材料150の略同じ位置が、焦点距離が同じで且つ焦点位置の異なる複数の光ビームで重ねて露光されることをいう。また、焦点位置とは、感光材料150を露光する光ビームが焦点を結ぶ、感光材料150の表面近傍の位置である。なお、多重焦点露光の具体的な方法については後述する。その際に、感光材料の「表面近傍」の範囲、即ち、位置ずれの許容範囲についても説明する。
(Optical system for multi-focus exposure)
FIG. 7 is a cross-sectional view along the optical axis for explaining the configuration of the exposure head in detail. The configuration illustrated in FIG. 4 is schematic, and the exposure head 166 of the present embodiment has a complex configuration of the imaging optical system 51 on the downstream side of the mirror device 50 in order to perform multifocal exposure. ing. Here, the multifocal exposure means that the substantially same position of the photosensitive material 150 is exposed by overlapping with a plurality of light beams having the same focal length and different focal positions. The focal position is a position near the surface of the photosensitive material 150 where the light beam for exposing the photosensitive material 150 is focused. A specific method of multifocal exposure will be described later. At this time, the range of “near the surface” of the photosensitive material, that is, the allowable range of positional deviation will be described.

図7に示すように、ミラーデバイス50の光入射側には、ファイバアレイ光源66及び集光レンズ系67が配置されている。ミラーデバイス50は、保持基板92上の所定位置に保持されている。レンズ系67から出射したレーザ光は、ミラーデバイス50に照射される。ミラーデバイス50は、光照射により高温になる。このため、保持基板92の裏側には、放熱のためのヒートシンク52が取り付けられている。   As shown in FIG. 7, a fiber array light source 66 and a condensing lens system 67 are arranged on the light incident side of the mirror device 50. The mirror device 50 is held at a predetermined position on the holding substrate 92. Laser light emitted from the lens system 67 is applied to the mirror device 50. The mirror device 50 becomes high temperature by light irradiation. For this reason, a heat sink 52 for heat dissipation is attached to the back side of the holding substrate 92.

ミラーデバイス50の光反射側には、図4に示す結像光学系51として、一対のレンズ72、74、多数のマイクロレンズ76が2次元状に配列されたマイクロレンズアレイ78、厚さの異なる複数の部分を有する平行平板10及び一対のレンズ80、82の各々が、ミラーデバイス50側からこの順に配置されている。平行平板10は、互いに対向する平行面が光軸と直交するように固定配置されている。なお、ここでは平行平板10の平行面が光軸と直交する配置について説明するが、後述する通り、焦点距離が同じで且つ焦点位置の異なる複数の光ビームが得られる限り、平行平板10を平行面が光軸と交差するように、平行平板10を所定角度傾けて配置することもできる。   On the light reflection side of the mirror device 50, as the imaging optical system 51 shown in FIG. 4, a pair of lenses 72 and 74, a microlens array 78 in which a number of microlenses 76 are two-dimensionally arranged, and the thicknesses are different. Each of the parallel plate 10 and the pair of lenses 80 and 82 having a plurality of portions is arranged in this order from the mirror device 50 side. The parallel plates 10 are fixedly arranged so that parallel planes facing each other are orthogonal to the optical axis. Here, the arrangement in which the parallel plane of the parallel plate 10 is orthogonal to the optical axis will be described. However, as will be described later, as long as a plurality of light beams having the same focal length and different focal positions can be obtained, the parallel plate 10 is parallel. The parallel plate 10 can also be disposed at a predetermined angle so that the plane intersects the optical axis.

本実施の形態では、一対のレンズ72、74とマイクロレンズアレイ78とで、ミラーデバイス50で反射されたレーザ光を集光させる集光光学系が構成されている。一対のレンズ72、74からなる光学系は、ミラーデバイス50による像を拡大してマイクロレンズアレイ78上に結像するビームエキスパンダとして機能する。   In the present embodiment, the pair of lenses 72 and 74 and the microlens array 78 constitute a condensing optical system that condenses the laser light reflected by the mirror device 50. The optical system including the pair of lenses 72 and 74 functions as a beam expander that enlarges an image formed by the mirror device 50 and forms an image on the microlens array 78.

マイクロレンズアレイ78は、ミラーデバイス50の各画素部に対応し、各画素部からの光をそれぞれ集光する多数のマイクロレンズ76が2次元状に配列されてなるものである。各マイクロレンズ76は、それぞれ対応するマイクロミラー62からのレーザ光が入射する位置において、レンズ72、74からなる光学系によるマイクロミラー62の結像位置近傍に配置されている。後述するようにミラーデバイス50をステージ移動方向に対し傾斜配置する場合には、マイクロレンズアレイ78も同様に傾斜配置される。   The microlens array 78 corresponds to each pixel portion of the mirror device 50, and is formed by two-dimensionally arranging a large number of microlenses 76 that collect the light from each pixel portion. Each microlens 76 is disposed in the vicinity of the imaging position of the micromirror 62 by the optical system including the lenses 72 and 74 at a position where the laser beam from the corresponding micromirror 62 is incident. As will be described later, when the mirror device 50 is inclined with respect to the stage moving direction, the microlens array 78 is similarly inclined.

なお、本実施の形態では、マイクロレンズアレイ78を省略して、集光光学系を構成してもよい。或いは、各マイクロレンズ76に対応する多数のアパーチャ(開口)が形成されたアパーチャアレイを、マイクロレンズアレイ78の光出射側に配置してもよい。   In the present embodiment, the condensing optical system may be configured by omitting the microlens array 78. Or you may arrange | position the aperture array in which many apertures (opening) corresponding to each micro lens 76 was formed in the light emission side of the micro lens array 78. FIG.

また、本実施の形態では、平行平板10と一対のレンズ80、82とで、集光光学系で集光されたレーザ光の各々を結像させる結像光学系が構成されている。光路長は、光が屈折率nの物質中を距離dだけ進む間に、真空中を進行する距離Δであり、Δ=ndで表される。従って、厚さの異なる複数の部分を有する平行平板10は、レーザ光が通過する部分に応じて光路長を変えることで、焦点距離を一定に維持したままで、通過するレーザ光の焦点位置を変化させる。ここで「焦点距離を一定に維持する」とは、レンズ82のレンズ中心から焦点までの距離を一定にするのではなく、結像光学系により結像される複数の光ビームの収束角度が一定であるという意味である。   In the present embodiment, the parallel plate 10 and the pair of lenses 80 and 82 constitute an image forming optical system that forms an image of each of the laser beams condensed by the condensing optical system. The optical path length is a distance Δ that travels in a vacuum while light travels through a substance having a refractive index n by a distance d, and is represented by Δ = nd. Therefore, the parallel plate 10 having a plurality of portions having different thicknesses changes the optical path length according to the portion through which the laser beam passes, thereby maintaining the focal position of the laser beam that passes through while maintaining the focal length constant. Change. Here, “maintaining the focal length constant” does not mean that the distance from the lens center of the lens 82 to the focal point is constant, but the convergence angles of a plurality of light beams imaged by the imaging optical system are constant. It means that.

図8は平行平板の形状を模式的に示す斜視図である。平行平板10は、ステージ移動方向に向って厚さが段階的に変化する板状部材であり、厚さの異なる複数の部分を有している。なお、ここでは、平面視が略矩形状の平行平板10の一辺が、ステージ移動方向と平行に配置される例を図示するが、後述するようにミラーデバイス50をステージ移動方向に対し傾斜配置する場合には、平行平板10も同様に傾斜配置される。   FIG. 8 is a perspective view schematically showing the shape of a parallel plate. The parallel plate 10 is a plate-like member whose thickness changes stepwise in the stage moving direction, and has a plurality of portions with different thicknesses. Here, an example in which one side of the parallel flat plate 10 having a substantially rectangular shape in plan view is arranged in parallel to the stage moving direction is illustrated, but the mirror device 50 is arranged to be inclined with respect to the stage moving direction as will be described later. In this case, the parallel flat plate 10 is similarly inclined.

本実施の形態では、平行平板10は、図8に示すように、厚さdの長尺状の平板部分10、厚さdの長尺状の平板部分10及び厚さdの長尺状の平板部分10が一体に形成された板状部材である。厚さdの値は厚さdの値より大きく、厚さdの値は厚さdの値より大きい。平板部分10、平板部分10及び平板部分10は、ステージ移動方向に向ってこの順に配置されており、ステージ移動方向に向って段階的に厚くなるように形成されている。 In this embodiment, the parallel plate 10, as shown in FIG. 8, the thickness d elongated flat portion 10 1 of 1, the thickness d flat portion 10 2 of the elongated 2 and the thickness d 3 flat portion 10 3 of the elongated is a plate-shaped member formed integrally. Greater thickness value of d 2 is greater than the value of the thickness d 1, the value of the thickness d 3 is the thickness d 2 values. Flat portion 10 1, the flat portion 10 2 and the flat plate portion 10 3 is disposed in this order toward the moving direction of the stage, it is formed to be stepwise thicker toward the moving direction of the stage.

この例では、平板部分10、平板部分10及び平板部分10は、一方の平行面が面一に配置されることで、平行平板10の光入射面が平面となる。また、平板部分10、平板部分10及び平板部分10は、他方の平行面が階段状に配置されることで、平行平板10の光出射面が凹凸面となる。なお、平行平板10の光入射面を平面とし且つ光出射面を凹凸面としてもよく、平行平板10の光入射面及び光出射面の両方を凹凸面としてもよい。 In this example, the flat plate portion 10 1 , the flat plate portion 10 2, and the flat plate portion 10 3 are arranged such that one parallel surface is flush with each other, so that the light incident surface of the parallel plate 10 is a flat surface. Further, the flat plate portion 10 1, the flat portion 10 2 and the flat plate portions 10 3, by the other parallel surfaces are arranged stepwise, the light emitting surface of the parallel plate 10 is uneven surface. The light incident surface of the parallel plate 10 may be a flat surface and the light exit surface may be an uneven surface, and both the light incident surface and the light exit surface of the parallel plate 10 may be an uneven surface.

図7に示すように、厚さdの平行平板10を通過したレーザ光が焦点を結ぶ位置を基準焦点位置56とする。この場合、厚さdより薄い厚さdの平板部分10を通過するレーザ光は、基準焦点位置56の手前で焦点を結び、厚さdより厚い厚さdの平板部分10を通過するレーザ光は、基準焦点位置56の先で焦点を結ぶ。 As shown in FIG. 7, the laser light passing through the thickness d 2 parallel plate 10 2 is the position reference focal position 56 the focused. In this case, the laser light is focused in front of the reference focal position 56, the flat plate portion 10 of the thickness d 2 is thicker than the thickness d 3 which passes through the flat plate portion 10 1 having a thickness d 2 than the thinner d 1 The laser beam passing through 3 is focused at the tip of the reference focal position 56.

図9(A)〜(C)は多重焦点露光により焦点深度が拡大する理由を説明する模式図である。ここでは、感光材料150は、半導体基板151上に形成されたフォトレジスト膜である。「焦点位置」をレンズ82の光出射面82Aから焦点位置までの光軸に沿った距離Lで表す。nは1、2又は3であり、平板部分10、平板部分10及び平板部分10の各々に対応している。基準焦点位置56の手前で焦点を結ぶ場合の距離をL、基準焦点位置56に焦点を結ぶ場合の距離をL、基準焦点位置56の先で焦点を結ぶ場合の距離をLとする。距離Lの値は距離Lの値よりδだけ大きく、距離Lの値は距離Lの値よりδだけ大きい。 FIGS. 9A to 9C are schematic diagrams for explaining the reason why the depth of focus is expanded by multifocus exposure. Here, the photosensitive material 150 is a photoresist film formed on the semiconductor substrate 151. The “focal position” is represented by a distance L n along the optical axis from the light exit surface 82A of the lens 82 to the focal position. n is 1, 2 or 3, the flat plate portion 10 1, and corresponds to each of the flat plate portion 10 2 and the flat plate portion 10 3. The distance when the focal point is focused before the reference focal position 56 is L 1 , the distance when the focal point is focused at the reference focal position 56 is L 2 , and the distance when the focal point is focused before the reference focal position 56 is L 3 . . The value of the distance L 2 is greater by δ than the value of the distance L 1, the value of the distance L 3 is δ only greater than the value of the distance L 2.

図9(B)に示すように、感光材料150の表面が基準焦点位置56に在る場合(ずれ量Z=0の場合)には、焦点位置までの距離Lのレーザ光が感光材料150の表面に焦点を結ぶ。また、図9(A)に示すように、感光材料150の表面が基準焦点位置56より手前に在る場合(ずれ量Z=−δの場合)には、焦点位置までの距離Lのレーザ光が感光材料150の表面に焦点を結ぶ。また、図9(C)に示すように、感光材料150の表面が基準焦点位置56より先に在る場合(ずれ量Z=+δの場合)には、焦点位置までの距離Lのレーザ光が、感光材料150の表面に焦点を結ぶ。 As shown in FIG. 9 (B), in the case where the surface of the photosensitive material 150 is in the reference focal point position 56 (when the deviation amount Z = 0), the laser beam is light-sensitive material 150 of the distance L 2 to the focus position Focus on the surface. As shown in FIG. 9A, when the surface of the photosensitive material 150 is in front of the reference focal position 56 (in the case of the shift amount Z = −δ), the laser having a distance L 1 to the focal position. The light is focused on the surface of the photosensitive material 150. Further, as shown in FIG. 9C, when the surface of the photosensitive material 150 is ahead of the reference focal position 56 (in the case of the shift amount Z = + δ), the laser beam having a distance L 3 to the focal position. Is focused on the surface of the photosensitive material 150.

焦点位置では光パワー密度が高く、焦点位置から離隔するにつれて光パワー密度は小さくなる。従って、焦点位置における光パワー密度で感光材料が感光してパターン形成されるように露光量を設定しておけば、感光材料150の表面で焦点を結んだレーザ光のみによりパターン形成され、焦点を結んでいないレーザ光によってはパターン形成されない。   The optical power density is high at the focal position, and the optical power density decreases as the distance from the focal position increases. Therefore, if the exposure amount is set so that the photosensitive material is exposed and patterned at the optical power density at the focal position, the pattern is formed only by the laser beam focused on the surface of the photosensitive material 150, and the focal point is adjusted. The pattern is not formed by the laser light that is not tied.

従って、感光材料150の略同じ位置を、焦点位置の異なる複数のレーザ光で重ねて露光することで、感光材料150の表面が基準焦点位置56から光軸方向に位置ずれしたとしても、何れかのレーザ光が感光材料150の表面に焦点を結び、実効的な焦点深度が拡大する。上記の通り、例えば、焦点位置までの距離L、焦点位置までの距離L、焦点位置までの距離Lというように焦点位置の異なる3種類のレーザ光で、感光材料150の略同じ位置を重ねて露光することで、ずれ量Z=−δ〜+δの範囲内で、感光材料150の光軸方向での位置ずれが許容される。本実施の形態では、例えば、ずれ量Zが±100μm程度の場合を、許容範囲と想定している。 Therefore, even if the surface of the photosensitive material 150 is displaced in the optical axis direction from the reference focal position 56 by overlapping and exposing the substantially same position of the photosensitive material 150 with a plurality of laser beams having different focal positions, either The laser beam is focused on the surface of the photosensitive material 150, and the effective depth of focus is expanded. As described above, for example, the distance L 1 to the focus position, the distance L 2 to the focus position, and the distance L 3 to the focus position are approximately the same position of the photosensitive material 150 with three types of laser beams having different focus positions. , The positional deviation of the photosensitive material 150 in the optical axis direction is allowed within the range of the deviation amount Z = −δ to + δ. In the present embodiment, for example, a case where the deviation amount Z is about ± 100 μm is assumed to be an allowable range.

なお、多重露光の露光回数が多い場合には、焦点を結んでいないレーザ光による露光の積算量が、感光材料が感光してパターン形成される感光閾値を越えてしまい、解像度が劣化する可能性が生じる。このような場合は、露光すべき点において、焦点を結んでいないレーザ光による露光の積算量では感光閾値を超えず、且つ、焦点を結ぶレーザ光及び焦点を結んでいないレーザ光による露光の積算量が、感光閾値を越えるように露光量を設定する。これにより、上記と同様の結果が得られる。   If the number of exposures of multiple exposure is large, the integrated amount of exposure with unfocused laser light may exceed the photosensitive threshold for patterning when the photosensitive material is exposed to light, and resolution may deteriorate. Occurs. In such a case, at the point to be exposed, the integrated amount of exposure with the laser beam not focused does not exceed the photosensitive threshold, and the integrated exposure with the focused laser beam and the unfocused laser beam. The exposure amount is set so that the amount exceeds the photosensitive threshold. Thereby, a result similar to the above is obtained.

また、平行平板10によりレーザ光の光路長を変えることで、通過するレーザ光の焦点位置を変化させるので、焦点位置の異なるレーザ光の焦点距離(換言すれば、レーザ光の収束角度)は略同じである。このため、焦点距離の異なるレンズを用いて多重焦点露光を行う場合に比べて、光軸方向での位置ずれが許容される範囲が広くなる。また、感光材料150の表面に焦点を結ぶ場合のビームウエスト径(スポット径)は略一定となり、高精細な多重焦点露光が可能となる。即ち、高い解像度を維持し且つ深い焦点深度を得ることができ、露光品質を維持することができる。   Further, since the focal position of the laser beam passing through the parallel plate 10 is changed by changing the optical path length of the laser beam, the focal length of the laser beam having a different focal position (in other words, the convergence angle of the laser beam) is approximately. The same. For this reason, compared with the case where multifocal exposure is performed using lenses having different focal lengths, the range in which the positional deviation in the optical axis direction is allowed is widened. Further, the beam waist diameter (spot diameter) when focusing on the surface of the photosensitive material 150 becomes substantially constant, and high-definition multifocal exposure is possible. That is, a high resolution can be maintained and a deep depth of focus can be obtained, and the exposure quality can be maintained.

平行平板10の材料としては、露光光の波長に応じて、該露光光に透明な材料を適宜選択することができる。平行平板10の材料には、ガラス等の無機材料の外、光学用途に使用される樹脂等の有機材料も用いることができる。半導体基板上に形成されたフォトレジストに回路パターンを焼き付ける場合、通常、フォトレジストに青色光や紫外光が照射される。露光光が青色光や紫外光の場合には、平行平板10の材料としては、耐光性に優れる石英ガラスを用いることが好ましい。   As a material of the parallel plate 10, a material transparent to the exposure light can be appropriately selected according to the wavelength of the exposure light. In addition to inorganic materials such as glass, organic materials such as resins used for optical applications can also be used as the material for the parallel plate 10. When a circuit pattern is baked on a photoresist formed on a semiconductor substrate, the photoresist is usually irradiated with blue light or ultraviolet light. When the exposure light is blue light or ultraviolet light, it is preferable to use quartz glass having excellent light resistance as the material of the parallel plate 10.

例えば、平行平板10の材質が合成石英(屈折率n=1.47)である仮定すると、平行平板10の後段に配置される一対のレンズ80、82の光学倍率が1倍のとき、ずれ量Z=|100μm|を許容するためには、平行平板10に、213μm(=100μm/(1.47−1))の段差を設ければよいことになる。図8に示す例では、平板部分10の厚さdを、平板部分10の厚さdより213μmだけ厚くし、平板部分10の厚さdを、平板部分10の厚さdより213μmだけ厚くする。 For example, assuming that the material of the parallel plate 10 is synthetic quartz (refractive index n = 1.47), when the optical magnification of the pair of lenses 80 and 82 arranged at the rear stage of the parallel plate 10 is 1, the amount of deviation In order to allow Z = | 100 μm |, the parallel plate 10 may be provided with a step of 213 μm (= 100 μm / (1.47-1)). In the example shown in FIG. 8, the thickness d 2 of the flat portion 10 2, and greater than the thickness d 1 of the plate portion 10 1 only 213Myuemu, the thickness d 3 of the planar part 10 3, the thickness of the flat portion 10 2 The thickness is made 213 μm thicker than the thickness d 2 .

(多重焦点露光の方法)
図10は1つのミラーデバイスによって得られる二次元像である露光エリア及び露光エリアにおけるブロック領域を示す模式図である。ここでミラーデバイス50は、それぞれがL行×M列のマイクロミラー62を有するK個のブロック領域からなると想定される。この例では、簡明化のために行列数を少なくして表しており、L=6、M=6、K=36とし、3つのブロック領域をA、B、Cとして示している。ブロック領域A、B、Cの各々は、平板部分10、平板部分10及び平板部分10の各々に対応している。このため、感光材料150上の露光エリア168には、焦点位置の異なる3種類のレーザ光が照射される。
(Multifocal exposure method)
FIG. 10 is a schematic diagram showing an exposure area that is a two-dimensional image obtained by one mirror device and a block area in the exposure area. Here, the mirror device 50 is assumed to be composed of K block regions each having L rows × M columns of micromirrors 62. In this example, the number of matrices is reduced for the sake of simplification, and L = 6, M = 6, K = 36, and three block areas are indicated as A, B, and C. Each of the block regions A, B, and C corresponds to each of the flat plate portion 10 1 , the flat plate portion 10 2, and the flat plate portion 10 3 . For this reason, the exposure area 168 on the photosensitive material 150 is irradiated with three types of laser beams having different focal positions.

図10に示すように、露光エリア168が副走査方向に対しθ=±tan−1(k/L)の傾斜角θで傾斜するように、ミラーデバイス50は傾けて配置されている。ここで、kはLに対し互いに素な自然数又はLと等しい数である。このように露光エリア168を傾斜させることで、各マイクロミラー62による露光ビームの走査軌跡(走査線)のピッチが、露光エリア168を傾斜させない場合の走査線のピッチより狭くなり、解像度を向上させることができる。 As shown in FIG. 10, the mirror device 50 is tilted so that the exposure area 168 is inclined at an inclination angle θ of θ = ± tan −1 (k / L) with respect to the sub-scanning direction. Here, k is a natural number that is relatively prime to L or a number equal to L. By tilting the exposure area 168 in this way, the pitch of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam by each micromirror 62 becomes narrower than the pitch of the scanning line when the exposure area 168 is not tilted, thereby improving the resolution. be able to.

また、図10に示すように、矢印で示した同一走査線上を、複数のマイクロミラー62で反射された(且つ、集光され、結像された)レーザ光が走査することになる。例えば、走査線L1に着目すると、この走査線L1上を、黒丸で示す合計3つの反射光像(露光ビーム12A、12B、12C)が走査している。即ち、感光材料150に対して露光ヘッド166が相対移動(副走査)するのに伴い、感光材料150上の同一位置を焦点位置の異なるレーザ光(露光ビーム12A、12B、12C)によって多重露光している。   In addition, as shown in FIG. 10, the laser beam reflected (and condensed and imaged) by the plurality of micromirrors 62 scans on the same scanning line indicated by the arrow. For example, focusing on the scanning line L1, a total of three reflected light images (exposure beams 12A, 12B, and 12C) indicated by black circles are scanned on the scanning line L1. That is, as the exposure head 166 moves relative to the photosensitive material 150 (sub-scan), the same position on the photosensitive material 150 is subjected to multiple exposure with laser beams (exposure beams 12A, 12B, and 12C) having different focal positions. ing.

例えば、経過時間をt秒、露光タイミングを1回/a秒とすると、t=0の露光エリア168における反射光像は、露光ビーム12A(t=0)、12B(t=0)、12C(t=0)である。また、t=a(a秒後)の反射光像は、露光ビーム12A(t=a)、12B(t=a)、12C(t=a)である。また、t=−a(a秒前)の反射光像は、露光ビーム12A(t=−a)、12B(t=−a)、12C(t=−a)である。t=aでは、露光ビーム12C(t=a)と12B(t=0)と12A(t=−a)とにより同じ位置が多重露光され、露光ビーム12B(t=a)と12C(t=0)とにより同じ位置が多重露光される。   For example, if the elapsed time is t seconds and the exposure timing is 1 time / a second, the reflected light image in the exposure area 168 at t = 0 is the exposure beams 12A (t = 0), 12B (t = 0), 12C ( t = 0). The reflected light images at t = a (after a second) are the exposure beams 12A (t = a), 12B (t = a), and 12C (t = a). The reflected light images at t = −a (a seconds before) are the exposure beams 12A (t = −a), 12B (t = −a), and 12C (t = −a). At t = a, the same position is subjected to multiple exposure by exposure beams 12C (t = a), 12B (t = 0), and 12A (t = -a), and exposure beams 12B (t = a) and 12C (t = a). 0) and multiple exposure of the same position.

(感光材料の特性に応じた露光方法)
上記では、感光材料150の表面が基準焦点位置56から光軸方向に位置ずれしたとしても、何れかのレーザ光が感光材料150の表面に焦点を結び、実効的な焦点深度が拡大する例について説明したが、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光によれば、厚い感光材料の露光も可能になる。
(Exposure method according to the characteristics of the photosensitive material)
In the above example, even if the surface of the photosensitive material 150 is displaced from the reference focal position 56 in the optical axis direction, any laser beam is focused on the surface of the photosensitive material 150 and the effective depth of focus is expanded. As described above, a thick photosensitive material can be exposed by multiple exposure using laser beams having different focal positions.

感光材料150(フォトレジスト膜)自体が、相当の厚さを有している場合がある。例えば、パッケージ用途のセミアディティブ工法では、厚さ25μmのフォトレジスト膜が形成される。また、MEMS用途では、厚さ100μmのフォトレジスト膜が形成される。このように厚いフォトレジスト膜を均一に露光する上で、多重焦点露光は有効な手段である。   The photosensitive material 150 (photoresist film) itself may have a considerable thickness. For example, in a semi-additive method for package use, a photoresist film having a thickness of 25 μm is formed. For MEMS applications, a photoresist film having a thickness of 100 μm is formed. Multifocal exposure is an effective means for uniformly exposing such a thick photoresist film.

また、感光材料150の感光特性に応じて、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光を行うことも可能である。図11(A)〜(C)は、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光の経時変化の様子を示す概略図である。経過時間をt秒、露光タイミングを1回/a秒として、図11(A)はt=0の場合、図11(B)はt=aの場合、図11(C)はt=2aの場合である。感光材料150に対して露光ヘッド166が相対移動(副走査)するのに伴い、感光材料150が矢印方向に相対移動して、感光材料150上の同一位置が、焦点位置の異なるレーザ光(露光ビーム12A、12B、12C)によって多重露光される。   Further, it is possible to perform multiple exposure with laser beams having different focal positions according to the photosensitive characteristics of the photosensitive material 150. FIGS. 11A to 11C are schematic diagrams illustrating the temporal change of multiple exposure using laser beams having different focal positions. The elapsed time is t seconds, the exposure timing is 1 time / a second, FIG. 11A shows t = 0, FIG. 11B shows t = a, and FIG. 11C shows t = 2a. Is the case. As the exposure head 166 moves relative to the photosensitive material 150 (sub-scanning), the photosensitive material 150 moves relative to the arrow direction, and the same position on the photosensitive material 150 has a laser beam (exposure) with a different focal position. Multiple exposure is performed by the beams 12A, 12B, and 12C).

本実施の形態では、基板151上に形成されたフォトレジスト膜である感光材料150に、焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12C)、焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12B)、及び焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12A)が、この順に照射される。距離L>距離L>距離Lである。 In this embodiment, the photosensitive material 150 is a photoresist film formed on the substrate 151, laser light (exposure beam 12C) of the distance L 3 to the focus position, the laser beam of the distance L 2 to the focal position ( exposure beam 12B), and the laser beam of the distance L 1 to the focal position (exposure beam 12A) is irradiated in this order. Distance L 3 > distance L 2 > distance L 1 .

図11(A)〜(C)に示すように、感光材料150は、基板151に近い奥側から、即ち、裏面150R側から表面150S側に向って、焦点を結んだレーザ光で順に露光されることになる。レーザ光との反応後に光透過率が低下する感光材料150では、裏面150R側から表面150S側に向って順に露光することで、透過率低下の影響を受けずに露光を行うことができる。   As shown in FIGS. 11A to 11C, the photosensitive material 150 is sequentially exposed with focused laser light from the back side close to the substrate 151, that is, from the back surface 150R side to the front surface 150S side. Will be. In the photosensitive material 150 whose light transmittance decreases after reaction with laser light, exposure can be performed without being affected by the decrease in transmittance by sequentially exposing from the back surface 150R side to the front surface 150S side.

<第2の実施形態>
第2の実施の形態に係る露光装置は、矢印で図示したステージ移動方向に対し、平行平板を配置する向きを逆向きにした以外は、第1の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分については説明を省略する。また、図12は第2の実施の形態に係る露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。平行平板を配置する向きを逆向きにした以外は、第1の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。但し、逆向きに配置された平行平板は、平行平板10Aとして、第1の実施の形態の平行平板10と区別する。
<Second Embodiment>
Since the exposure apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the direction in which the parallel plates are arranged is reversed with respect to the stage moving direction shown by the arrow, the same as in the first embodiment. A description of the components is omitted. FIG. 12 is a cross-sectional view along the optical axis for explaining in detail the configuration of the exposure head according to the second embodiment. Since the configuration is the same as that of the first embodiment except that the direction in which the parallel plates are arranged is reversed, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. However, the parallel plates arranged in the opposite direction are distinguished from the parallel plates 10 of the first embodiment as parallel plates 10A.

平行平板10Aは、第1の実施の形態の平行平板10と同様に、厚さdの長尺状の平板部分10、厚さdの長尺状の平板部分10及び厚さdの長尺状の平板部分10が一体に形成された板状部材である。厚さdの値は厚さdの値より大きく、厚さdの値は厚さdの値より大きい。平板部分10、平板部分10及び平板部分10は、ステージ移動方向とは逆方向に向ってこの順に配置されており、ステージ移動方向に向って段階的に薄くなるように形成されている。 Parallel plate 10A, like the parallel plate 10 of the first embodiment, the thickness d elongated flat portion 10 1 of 1, elongated flat portion 10 2 and the thickness of the thickness d 2 d elongated flat portion 10 3 of 3 is a plate-like member formed integrally. Greater thickness value of d 2 is greater than the value of the thickness d 1, the value of the thickness d 3 is the thickness d 2 values. Flat portion 10 1, the flat portion 10 2 and the flat plate portion 10 3, the stage moving direction, are disposed in this order toward the opposite direction, are formed to be stepwise thinner toward the moving direction of the stage .

図13(A)〜(C)は、焦点位置の異なるレーザ光による多重露光の経時変化の様子を示す概略図である。経過時間をt秒として、図13(A)はt=0の場合、図13(B)はt=aの場合、図13(C)はt=2aの場合である。感光材料150に対して露光ヘッド166が相対移動(副走査)するのに伴い、感光材料150が矢印方向に相対移動して、感光材料150上の同一位置が、焦点位置の異なるレーザ光(露光ビーム12A、12B、12C)によって多重露光される。   FIGS. 13A to 13C are schematic views showing the temporal change of multiple exposure using laser beams having different focal positions. The elapsed time is t seconds, FIG. 13A shows the case where t = 0, FIG. 13B shows the case where t = a, and FIG. 13C shows the case where t = 2a. As the exposure head 166 moves relative to the photosensitive material 150 (sub-scanning), the photosensitive material 150 moves relative to the arrow direction, and the same position on the photosensitive material 150 has a laser beam (exposure) with a different focal position. Multiple exposure is performed by the beams 12A, 12B, and 12C).

本実施の形態では、基板151上に形成されたフォトレジスト膜である感光材料150に、焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12A)、焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12B)、及び焦点位置までの距離Lのレーザ光(露光ビーム12C)が、この順に照射される。距離L>距離L>距離Lである。 In this embodiment, the photosensitive material 150 is a photoresist film formed on the substrate 151, laser light (exposure beam 12A) of the distance L 1 to the focal position, the laser beam of the distance L 2 to the focal position ( exposure beam 12B), and the laser beam of the distance L 3 to the focal position (exposure beam 12C) is irradiated in this order. Distance L 3 > distance L 2 > distance L 1 .

図13(A)〜(C)に示すように、感光材料150は、基板151に近い奥側から、即ち、表面150S側から裏面150R側に向って、焦点を結んだレーザ光で順に露光されることになる。レーザ光との反応後に光透過率が向上する感光材料150では、表面150S側から裏面150R側に向って順に露光することで、透過率向上の効果を利用して効率よく露光を行うことができる。   As shown in FIGS. 13A to 13C, the photosensitive material 150 is sequentially exposed with focused laser light from the back side close to the substrate 151, that is, from the front surface 150S side to the back surface 150R side. Will be. In the photosensitive material 150 in which the light transmittance is improved after the reaction with the laser light, the light can be efficiently exposed by using the effect of improving the transmittance by sequentially exposing from the front surface 150S side to the back surface 150R side. .

<他の実施の形態>
(平行平板の形状及び配置の変形例)
上述した通り、上記の露光ヘッド及び露光装置においては、平行平板の複数の部分は、感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には裏面側から順に露光される配列となるように、予め定めた方向では段階的に異なる厚さに形成されたものとすることができる。また、平行平板の複数の部分は、感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には表面側から順に露光される配列となるように、予め定めた方向では段階的に異なる厚さに形成されたものとすることができる。
<Other embodiments>
(Modification of parallel plate shape and arrangement)
As described above, in the above exposure head and exposure apparatus, the plurality of portions of the parallel plate are arranged in such a manner that the photosensitive material is exposed in order from the back side when the light-sensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure. In addition, it may be formed in different thicknesses in stages in a predetermined direction. Further, the plurality of portions of the parallel plate have different thicknesses in stages in a predetermined direction so that the light-sensitive material has a characteristic that light transmittance increases by exposure, and is arranged in order from the surface side. It may be formed at the same time.

このように、感光材料の特性に応じて副走査方向での複数の焦点位置を設定することで、感光材料に好適な光量を付与して多重焦点露光を行うことができる。即ち、感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には裏面側から順に露光され、感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には表面側から順に露光される。   In this way, by setting a plurality of focal positions in the sub-scanning direction according to the characteristics of the photosensitive material, it is possible to perform multifocal exposure by applying a suitable amount of light to the photosensitive material. That is, when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure, the light is exposed in order from the back side, and when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is increased by exposure, the light is exposed in order from the front side. .

また、上記の実施の形態では、露光前後で透過率が大きく変化する感光材料の感光特性に応じて、焦点位置の異なるレーザ光を照射する順序を変えて、最適露光を行う例について説明したが、透過率変化が小さい感光特性を有する感光材料の場合には、厚さ方向の中央部分から露光を開始して、表面150S側及び裏面150R側にプレ露光効果をもたらせるのが良い場合もある。従って、厚さの異なる複数の部分を有する平行平板10の形状及び配置は、第1の実施の形態及び第2の実施の形態に例示したものには限定されない。   In the above embodiment, the example in which the optimal exposure is performed by changing the irradiation order of the laser beams having different focal positions according to the photosensitive characteristics of the photosensitive material whose transmittance largely changes before and after the exposure has been described. In the case of a photosensitive material having a photosensitive characteristic with a small change in transmittance, it may be preferable to start the exposure from the central portion in the thickness direction and provide a pre-exposure effect on the front surface 150S side and the back surface 150R side. is there. Therefore, the shape and arrangement of the parallel plates 10 having a plurality of portions having different thicknesses are not limited to those illustrated in the first embodiment and the second embodiment.

図14(A)〜(C)は平行平板10の形状及び配置の変形例を示す光軸に沿った断面図である。なお、ステージ移動方向を矢印で併記する。例えば、図14(A)に示すように、平行平板10Bは、第1の実施の形態の平行平板10と同様に、厚さdの平板部分10、厚さdの平板部分10及び厚さdの平板部分10を備えており(厚さd>厚さd>厚さd)、ステージ移動方向に向って一旦薄くなった後に、再び厚くなるように形成してもよい。 14A to 14C are cross-sectional views along the optical axis showing a modification of the shape and arrangement of the parallel plate 10. The stage moving direction is also indicated by an arrow. For example, FIG. 14 (A), the parallel plate 10B, similarly to the parallel plate 10 of the first embodiment, the thickness of the flat plate portion 10 1 of d 1, the thickness d 2 of the flat portion 10 2 and it includes a flat plate portion 10 3 of the thickness d 3 (thickness d 3> thickness d 2> thickness d 1), after becoming once thinner toward the stage moving direction, and formed to be thicker again May be.

また、図14(B)に示すように、平行平板10Cは、同様に、平板部分10、平板部分10及び平板部分10を備えており、ステージ移動方向に向って一旦厚くなった後に、再び薄くなるように形成してもよい。また、図14(C)に示すように、より多段階(図では5段階)に亘り段差を設けてもよい。この例では、平行平板10Dは、同様に、平板部分10、平板部分10、平板部分10、平板部分10及び平板部分10を備えており、ステージ移動方向に向って段階的に薄くなるように形成されている。 Further, as shown in FIG. 14 (B), parallel plate 10C is similarly flat portion 10 1 has a flat portion 10 2 and the flat plate portions 10 3, after becoming once thicker toward the moving direction of the stage Alternatively, it may be formed to be thinner again. Further, as shown in FIG. 14C, steps may be provided over more stages (five stages in the figure). In this example, the parallel flat plate 10D is similarly provided with a flat plate portion 10 1 , a flat plate portion 10 2 , a flat plate portion 10 3 , a flat plate portion 10 4, and a flat plate portion 10 5 , stepwise toward the stage moving direction. It is formed to be thin.

(段差基板への適用)
図15(A)及び(B)は、段差基板への適用例を示す概略図である。また、上記の実施の形態では、一定の厚さの感光材料を露光する例について説明したが、本発明では多重焦点露光により実効的な焦点深度が拡大するので、半導体装置の製造過程でフォトリソグラフィを行う場合のフォトレジストの露光工程のように、表面に段差のあるフォトレジスト膜を露光する場合にも、本発明の露光装置は有効である。同様に、うねりや反りのある感光材料を露光する場合にも、本発明の露光装置は有効である。
(Application to stepped substrate)
FIGS. 15A and 15B are schematic views showing an application example to a stepped substrate. In the above-described embodiment, an example in which a photosensitive material having a constant thickness is exposed has been described. However, in the present invention, effective depth of focus is expanded by multifocal exposure. The exposure apparatus of the present invention is also effective when exposing a photoresist film having a step on the surface, as in the step of exposing a photoresist when performing the above. Similarly, the exposure apparatus of the present invention is also effective when exposing a photosensitive material with waviness or warpage.

例えば、図15(A)に示すように、半導体基板151上に形成された感光材料150が、段差状に形成されたフォトレジストである場合であっても、感光材料150の略同じ位置を、焦点位置の異なるレーザ光(図では露光ビーム12A、12B、12C)で重ねて露光することで、何れかのレーザ光が感光材料150表面、裏面又は内部で焦点を結び、感光材料150の露光が可能となる。同様にして、図15(B)に示すように、段差を有する半導体基板151上に同じ厚みで形成された感光材料(フォトレジスト)150を、何れかのレーザ光で露光することができる。   For example, as shown in FIG. 15A, even when the photosensitive material 150 formed on the semiconductor substrate 151 is a photoresist formed in a step shape, the substantially same position of the photosensitive material 150 is By overlapping and exposing with laser beams having different focal positions (in the figure, exposure beams 12A, 12B, and 12C), any laser beam is focused on the front surface, back surface, or inside of the photosensitive material 150, and the photosensitive material 150 is exposed. It becomes possible. Similarly, as shown in FIG. 15B, a photosensitive material (photoresist) 150 formed on the semiconductor substrate 151 having a step with the same thickness can be exposed with any laser beam.

(平行平板を移動可能にした変形例)
また、上記の実施の形態では、平行平板が互いに対向する平行面が光軸と直交するように固定配置されている例について説明したが、平行平板を光軸と直交する方向に移動可能に構成し、焦点位置の異なるレーザ光による露光順序を適宜変更してもよい。例えば、図16に示すように、平行平板を、第1の実施の形態の平行平板10と第2の実施の形態の平行平板10Aとを光軸と直交する方向(矢印A方向)に並ぶように連結された構造とする。そして、レーザ光との反応後に光透過率が低下する感光材料150の場合には、平行平板10が光路上に配置され、レーザ光との反応後に光透過率が増加する感光材料150の場合には、平行平板10Aが光路上に配置されるように、図示しない駆動装置により平行平板を移動させて、切り替え可能に構成することができる。
(Modified example in which parallel plate is movable)
In the above-described embodiment, the example in which the parallel plates are fixedly disposed so that the parallel planes facing each other is orthogonal to the optical axis has been described, but the parallel plates are configured to be movable in the direction orthogonal to the optical axis. However, the order of exposure with laser beams having different focal positions may be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 16, the parallel plates are arranged so that the parallel plates 10 of the first embodiment and the parallel plates 10A of the second embodiment are aligned in a direction (arrow A direction) perpendicular to the optical axis. The structure is connected to In the case of the photosensitive material 150 whose light transmittance decreases after reaction with laser light, the parallel plate 10 is disposed on the optical path, and in the case of the photosensitive material 150 whose light transmittance increases after reaction with laser light. Can be configured to be switchable by moving the parallel plate by a driving device (not shown) so that the parallel plate 10A is arranged on the optical path.

(アパーチャアレイを付加した平行平板)
また、上記の実施の形態では、各マイクロレンズに対応する多数のアパーチャが形成されたアパーチャアレイを、マイクロレンズアレイの光出射側に配置した変形例を例示したが、アパーチャアレイを平行平板の光入射面に設けてもよい。
(Parallel plate with aperture array)
Further, in the above-described embodiment, the modification example in which the aperture array in which a large number of apertures corresponding to each microlens is formed is arranged on the light emitting side of the microlens array is illustrated. However, the aperture array is a parallel plate light. You may provide in an entrance plane.

図17はアパーチャアレイを付加した平行平板を用いた変形例を示す光軸に沿った断面図である。アパーチャアレイを付加した平行平板を用いた以外は、第1の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。図17に示すように、平行平板10の光入射面には、アパーチャアレイ14が付加されている。アパーチャアレイ14は、マイクロレンズアレイ78の各マイクロレンズ76に対応する多数のアパーチャ(開口)16が、平行平板10の光入射面に成膜された金属等の遮光膜に形成されてなるものである。アパーチャアレイ14により拡散光をカットされるので、不要露光が低減される。   FIG. 17 is a cross-sectional view along the optical axis showing a modification using a parallel plate to which an aperture array is added. Since the configuration is the same as that of the first embodiment except that a parallel plate with an aperture array added is used, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 17, an aperture array 14 is added to the light incident surface of the parallel plate 10. The aperture array 14 is formed by forming a large number of apertures (openings) 16 corresponding to the respective microlenses 76 of the microlens array 78 on a light shielding film such as metal formed on the light incident surface of the parallel plate 10. is there. Since the diffused light is cut by the aperture array 14, unnecessary exposure is reduced.

10 平行平板
10A〜D 平行平板
12A〜C 露光ビーム
14 アパーチャアレイ
16 アパーチャ(開口)
50 ミラーデバイス
51 結像光学系
52 ヒートシンク
56 基準焦点位置
60 SRAMセル
62 マイクロミラー
66 ファイバアレイ光源
67 レンズ系
68 レーザ出射部
69 ミラー
72 レンズ
76 マイクロレンズ
78 マイクロレンズアレイ
80 レンズ
82 レンズ
82A 光出射面
92 保持基板
100 露光装置
10〜10平板部分
150 感光材料
150S 表面
150R 裏面
151 基板(半導体基板)
152 ステージ
154 脚部
156 設置台
158 ガイド
160 ゲート
162 スキャナ
164 センサ
166 露光ヘッド
168 露光エリア
170 露光済み領域
10 Parallel Plates 10A to D Parallel Plates 12A to C Exposure Beam 14 Aperture Array 16 Aperture (Aperture)
50 mirror device 51 imaging optical system 52 heat sink 56 reference focal position 60 SRAM cell 62 micro mirror 66 fiber array light source 67 lens system 68 laser emitting unit 69 mirror 72 lens 76 micro lens 78 micro lens array 80 lens 82 lens 82A light emitting surface 92 Holding substrate 100 Exposure apparatus 10 1 to 10 3 Flat plate portion 150 Photosensitive material 150S Front surface 150R Back surface 151 Substrate (semiconductor substrate)
152 Stage 154 Leg 156 Installation stand 158 Guide 160 Gate 162 Scanner 164 Sensor 166 Exposure head 168 Exposure area 170 Exposed area

Claims (5)

光を照射する光源と、二次元状に配列された複数の画素部を備えて構成され、前記複数の画素部の各々が前記光源から照射された光を画像データに応じて変調して、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された複数の光ビームの各々を感光材料上に結像させる結像光学系と、前記集光光学系と前記結像光学系との間に配置されると共に、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの光路上に光軸と交差するように配置され、焦点位置の異なる複数の光ビームを生成するように厚さの異なる複数の部分を有する平行平板と、を有する複数の露光ヘッドと、
主走査方向に露光する前記複数の露光ヘッドを前記感光材料に対して前記主走査方向と交差する副走査方向に相対移動させる移動手段と、
前記感光材料の特性に応じて前記副走査方向での複数の焦点位置を設定することで、前記移動手段による前記副走査方向への相対移動によって、前記感光材料が該感光材料に対して焦点距離が同じで且つ焦点位置の異なる複数の光ビームで多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御する制御手段と、
を備えた露光装置。
A light source for irradiating light and a plurality of pixel units arranged in a two-dimensional manner, each of the plurality of pixel units modulating light emitted from the light source according to image data, A spatial light modulator that generates a plurality of light beams corresponding to each of the pixel units, a condensing optical system that condenses each of the plurality of light beams generated by the spatial light modulator, and the condensing optics An imaging optical system that forms an image of each of a plurality of light beams collected by the system on a photosensitive material, and the spatial light modulation between the condensing optical system and the imaging optical system. A parallel plate arranged on the optical path of the plurality of light beams generated by the element so as to intersect the optical axis and having a plurality of portions having different thicknesses so as to generate a plurality of light beams having different focal positions; A plurality of exposure heads,
Moving means for relatively moving the plurality of exposure heads exposed in the main scanning direction in the sub-scanning direction intersecting the main scanning direction with respect to the photosensitive material;
By setting a plurality of focal positions in the sub-scanning direction according to the characteristics of the photosensitive material, the photosensitive material has a focal length with respect to the photosensitive material by the relative movement in the sub-scanning direction by the moving unit. Control means for controlling the spatial light modulation element and the moving means so that multiple exposure is performed with a plurality of light beams having the same and different focal positions;
An exposure apparatus comprising:
前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には、前記感光材料が裏面側から順に多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御する請求項1に記載の露光装置。   The control means controls the spatial light modulation element and the moving means so that the photosensitive material is subjected to multiple exposure in order from the back side when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure. The exposure apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には、前記感光材料が表面側から順に露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御する請求項1に記載の露光装置。   The control means controls the spatial light modulation element and the moving means so that the photosensitive material is sequentially exposed from the surface side when the photosensitive material has a characteristic that light transmittance increases by exposure. The exposure apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記感光材料が露光により光透過率が低下する特性を有する場合には、前記感光材料が裏面側から順に多重露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御すると共に、前記感光材料が露光により光透過率が増加する特性を有する場合には、前記感光材料が表面側から順に露光されるように、前記空間光変調素子及び前記移動手段を制御するように切り替える請求項1に記載の露光装置。   The control means controls the spatial light modulation element and the moving means so that the photosensitive material is subjected to multiple exposure in order from the back side when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is reduced by exposure. In addition, when the photosensitive material has a characteristic that the light transmittance is increased by exposure, the spatial light modulator and the moving unit are controlled so that the photosensitive material is exposed in order from the surface side. The exposure apparatus according to claim 1 to be switched. 前記平行平板の複数の部分は、前記副走査方向では異なる焦点位置を有するように異なる厚さに形成されると共に、前記主走査方向では焦点位置が一定になるように一定の厚さに形成された請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の露光装置。 The plurality of portions of the parallel plate are formed with different thicknesses so as to have different focal positions in the sub-scanning direction , and are formed with a constant thickness so that the focal positions are constant in the main scanning direction. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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