JP6652618B2 - Illuminance ratio changing method and exposure method - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

この発明は、プリント基板、半導体ウェハ、液晶ディスプレイなどフォトリソグラフィ法による露光工程で用いられる直接描画方法に用いるのに適した光源装置及び露光装置に関する。   The present invention relates to a light source device and an exposure apparatus suitable for use in a direct drawing method used in an exposure step by a photolithography method, such as a printed circuit board, a semiconductor wafer, and a liquid crystal display.

従来、フォトリソグラフィ法を用いた回路パターニング、いわゆる露光工程にはフォトマスクを用いた密着式露光装置が広く使われてきたが、近年、回路の高精細、高密度化に合わせるため、フォトマスクを用いないDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス, digital micro mirror device)等の光変調素子を用いて光を変調して露光する直描式露光装置が用いられるようになってきている(特許文献1)。
しかし、この直描式露光装置に用いられる光源は、高精細なパターニングを可能にするため単波長の場合が多い。一方、露光されるレジストには広波長域の感度を有するものがあり、単波長では十分に硬化しない場合や露光時間が長くなる場合もあった。
そのため、特許文献2に示すように複数の異なる波長特性を有する光源を用いて、レンズにより集光する構成の光源装置が提案されている。
In the past, contact-type exposure devices using photomasks have been widely used for circuit patterning using photolithography, so-called exposure processes, but in recent years, photomasks have been used to meet the demands for higher definition and higher density of circuits. A direct-writing type exposure apparatus that modulates light using a light modulation element such as a DMD (digital micromirror device) that does not use light and exposes the light has been used (Patent Document 1). .
However, the light source used in this direct exposure apparatus often has a single wavelength in order to enable high-definition patterning. On the other hand, some resists to be exposed have sensitivity in a wide wavelength range, and in some cases, curing is not sufficiently performed at a single wavelength, and the exposure time may be long.
Therefore, as shown in Patent Document 2, there has been proposed a light source device configured to collect light by a lens using a plurality of light sources having different wavelength characteristics.

特開2006−267719号公報JP 2006-267719 A 特開2012−063390号公報JP 2012-063390 A 特開2004−146793号公報JP-A-2004-146793 特開2008−256765号公報JP 2008-256765 A 特開2005−316409号公報JP 2005-316409 A 特開2009−080364号公報JP 2009-080364 A

しかし、異なる波長の複数の光源とレンズを用いる構成の場合、光源を所定の配列で厳密に配置した光源アレイとレンズアレイが必要であり、装置が複雑化する問題がある。
本発明はこのような従来技術の欠点を解決することを目的とする。
However, in the case of a configuration using a plurality of light sources and lenses having different wavelengths, a light source array and a lens array in which light sources are strictly arranged in a predetermined arrangement are required, and there is a problem that the apparatus becomes complicated.
The present invention aims at overcoming such disadvantages of the prior art.

上記目的を達成するために、本発明は、
第一の波長特性を有するレーザ光を出射する1のレーザダイオードと、
前記第一の波長特性と異なる第二の波長特性を有するレーザ光を出射する他のレーザダイオードと、
前記1のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する1の第1光ファイバと、前記他のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する他の第1光ファイバと、前記1と他の第1光ファイバの出射光を集積する第2光ファイバと、を有し、前記1の第1光ファイバと前記他の第1光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、該1と他の第1光ファイバの出射光を集積して前記第2光ファイバの入射端に入光させる、複数の第1ファイババンドルと、
前記第2光ファイバの出射光を集積する第3光ファイバを有し、前記複数の第1ファイババンドル部の複数の第2光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、各第2光ファイバの出射光を集積して前記第3光ファイバの入射端に入光させる、第2ファイババンドルと、
前記第3光ファイバの出力端と接続し、外部に出力するための出力部と、
前記各レーザダイオードを制御する制御装置と
を有する光源装置において、波長毎の照度割合を変更する照度割合変更方法であって、
前記レーザダイオードは、前記第一の波長特性を有する1のレーザダイオードのグループと、前記第二の波長特性有する他のレーザダイオードのグループに分かれており、
前記制御装置を用いて、グループごとに点灯、非点灯の制御をすることで波長毎の照度割合を変更することを特徴とする。
更に本発明の露光装置は、光源装置から発せられた光を、各々独立に変調する多数の画素部が配列された空間光変調素子によって変調し、その変調された光により感光材料を露光させる露光装置であって、上記光源装置を用いることを特徴とし、上記照度割合変更方法を実施して照度割合を変更して行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
One laser diode that emits laser light having a first wavelength characteristic;
Another laser diode that emits laser light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic,
One first optical fiber that emits light from the one laser diode at the input end and emits light at the output end, and output light from the other laser diode enters at the input end and emits at the output end. And a second optical fiber that integrates outgoing light of the first and other first optical fibers, and an outgoing light of the first first optical fiber and the other first optical fiber. A plurality of first fiber bundles that bundle the end sides in a predetermined arrangement, integrate the outgoing light of the first and other first optical fibers and enter the incident end of the second optical fiber,
A third optical fiber for integrating the output light of the second optical fiber, and the output end sides of the plurality of second optical fibers of the plurality of first fiber bundles are bundled in a predetermined arrangement; A second fiber bundle that integrates outgoing light from the first optical fiber and enters the incident end of the third optical fiber;
An output unit connected to the output end of the third optical fiber and outputting to the outside;
In a light source device having a control device that controls each of the laser diodes, an illuminance ratio changing method of changing an illuminance ratio for each wavelength,
The laser diode is divided into one laser diode group having the first wavelength characteristic and another laser diode group having the second wavelength characteristic,
The control device controls lighting and non-lighting for each group to change the illuminance ratio for each wavelength.
Further, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that modulates light emitted from a light source device by a spatial light modulation element in which a large number of pixel sections each independently modulating are arranged, and exposes a photosensitive material with the modulated light. An apparatus, wherein the light source device is used, and the illuminance ratio is changed by performing the illuminance ratio changing method.

本発明の照度割合変更方法及び露光方法によれば、複数の波長を混合した露光波長の光源となるため、幅広いレジストに対応可能となる。また、光源を所定の配列で厳密に配置する必要がなく、またレンズアレイも不要であり、装置を簡略化できる。また、レーザダイオードの増設が簡単に行え、高照度化が簡単に行える。
更に制御装置を設けてレーザダイオードの点灯制御を行うので、波長毎の照度割合を変更でき、最適な露光条件を提供できる、などの効果がある。
According to the illuminance ratio changing method and the exposure method of the present invention, since the light source has an exposure wavelength obtained by mixing a plurality of wavelengths, it is possible to cope with a wide range of resists. Further, it is not necessary to arrange the light sources strictly in a predetermined arrangement, and a lens array is not required, so that the apparatus can be simplified. In addition, laser diodes can be easily added, and high illuminance can be easily achieved.
Furthermore, since the control of the lighting of the laser diode is performed by providing a control device, it is possible to change the illuminance ratio for each wavelength and to provide an optimum exposure condition.

本発明の実施形態の方法で使用される光源装置を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a light source device used in the method of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の方法で使用される露光装置を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing an exposure apparatus used in the method according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の方法で使用される露光装置における、露光ヘッドの構成を概略的に示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an exposure head in an exposure apparatus used in a method according to an embodiment of the present invention.

以下本発明の実施の形態を説明する。
この光源装置は、基本的に複数の異なった波長のレーザダイオードから出射される光を集光して光ファイバに導入し、個々に導いた後にその光路途中で数本を束にし、それより太い光ファイバにコネクタで接続して混合する構成になっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This light source device basically collects light emitted from a plurality of laser diodes of different wavelengths, introduces the light into an optical fiber, and after guiding the light individually, bundles several light beams in the middle of the optical path. The optical fiber is connected to the optical fiber with a connector and mixed.

以下図1乃至3に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、光源装置Aは複数のLDモジュール1,2を備えている。各LDモジュール1,2は1つのレーザダイオード(LD:laser diode)と集光レンズを備えている。LDモジュール1とLDモジュール2は異なる波長(波長A、波長B)のレーザを出射するLDを備えており、この実施形態では波長AのLDモジュール1を3個と波長BのLDモジュール2を1個とを1組とし、合計3組、12個のLDモジュール1,2を備えており、各LDモジュール1,2をLD光ファイバ3でコネクタ4に導いている。
This will be described in detail below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the light source device A includes a plurality of LD modules 1 and 2. Each of the LD modules 1 and 2 includes one laser diode (LD) and a condenser lens. The LD module 1 and the LD module 2 include LDs that emit laser beams of different wavelengths (wavelengths A and B). In this embodiment, three LD modules 1 of the wavelength A and one LD module 2 of the wavelength B are used. A total of 12 sets of LD modules 1 and 2 are provided, and each LD module 1 and 2 is guided to the connector 4 by the LD optical fiber 3.

またLDモジュール1,2のLDの波長は190〜530nmの範囲の波長特性を有するものとするのが望ましい。
この実施形態では、LDモジュール1のLDの波長Aは、375nm付近にピークを有する波長特性を有しており、LDモジュール2のLDの波長Bは405nm付近にピークを有する波長特性を有している。
Further, it is desirable that the LDs of the LD modules 1 and 2 have wavelength characteristics in the range of 190 to 530 nm.
In this embodiment, the wavelength A of the LD of the LD module 1 has a wavelength characteristic having a peak near 375 nm, and the wavelength B of the LD of the LD module 2 has a wavelength characteristic having a peak near 405 nm. I have.

各LDモジュール1,2のLDは制御装置99により制御されており、その点灯、非点灯及びその出力(照度)を制御されるように構成されている。LDモジュール1,2の各LDは制御装置99により個々に制御されるように構成しても良いし、グループごとに制御されるように構成することも可能である。   The LD of each of the LD modules 1 and 2 is controlled by the control device 99, and is configured to control its lighting, non-lighting, and its output (illuminance). Each LD of the LD modules 1 and 2 may be configured to be individually controlled by the control device 99, or may be configured to be controlled for each group.

各コネクタ4には第1ファイババンドル部b1の第1光ファイバ5が接続し、LDモジュール1,2のLDからの出射光を第1光ファイバ5の入射端で入光し、更にその出射端で出射させるように構成されている。第1ファイババンドル部b1は該第1光ファイバ5と第1コネクタ6及び第2光ファイバ7を備えている。   The first optical fiber 5 of the first fiber bundle portion b1 is connected to each connector 4, and the outgoing light from the LDs of the LD modules 1 and 2 enters at the input end of the first optical fiber 5, and further the outgoing end thereof. Is configured to emit light. The first fiber bundle portion b1 includes the first optical fiber 5, the first connector 6, and the second optical fiber 7.

第1ファイババンドル部b1には前記3個のLDモジュール1と1個のLDモジュール2の出射光が入力しており、4本の前記第1光ファイバ5を介して第1コネクタ6を経由して、1本の第2光ファイバ7に集積するように構成されている。
各LDモジュール1,2の第1光ファイバ5はその出射端側が所定の配列で束ねられており、第1コネクタ6を介して1個の第2光ファイバ7に接続している。
The outgoing light of the three LD modules 1 and one LD module 2 is input to the first fiber bundle part b1 and passes through the first connector 6 via the four first optical fibers 5. Thus, it is configured to be integrated on one second optical fiber 7.
The first optical fibers 5 of the LD modules 1 and 2 are bundled in a predetermined arrangement on the emission end side, and are connected to one second optical fiber 7 via the first connector 6.

第2光ファイバ7は第1光ファイバ5を4本束ねた状態での光出射領域と同等以上の大きさのコアを有しており、前述したように4つのLDモジュール1,2からの光を1本の第2光ファイバ7に集積している。
この実施形態では、3個の第1ファイババンドル部b1を備えており、合計12個のLDモジュール1,2を3個の第1ファイババンドル部b1において、3本の第2光ファイバ7に集積している。
The second optical fiber 7 has a core having a size equal to or larger than the light emitting area in a state where four first optical fibers 5 are bundled, and the light from the four LD modules 1 and 2 is provided as described above. Are integrated in one second optical fiber 7.
In this embodiment, three first fiber bundles b1 are provided, and a total of 12 LD modules 1 and 2 are integrated into three second optical fibers 7 in the three first fiber bundles b1. are doing.

この第2光ファイバ7は、マルチモード光ファイバであり、ファイバ内での光の干渉やモード間の相互作用により均一化するように構成されている。   The second optical fiber 7 is a multi-mode optical fiber, and is configured to be uniform by light interference and interaction between modes in the fiber.

3本の第2光ファイバ7は更に第2ファイババンドル部b2に導かれ、その出射端側が後述する露光ヘッド18内のDMD56への光照射領域の形状に応じた配列パターンで束ねられ第3光ファイバ9となっている。   The three second optical fibers 7 are further guided to the second fiber bundle portion b2, and the emitting ends of the three optical fibers 7 are bundled in an array pattern according to the shape of a light irradiation area on the DMD 56 in the exposure head 18, which will be described later. Fiber 9 is provided.

この3本の第2光ファイバ7が束ねられた第3光ファイバ9はその出射端側が第2コネクタ10を介して入射光学系40に接続し、レーザ光を露光装置Bの露光ヘッド18に導くように構成されている。
なお上記実施形態では2種類の波長のレーザ光を使用した例を示したが、さらに複数の波長であってもよく、また適宜レーザモジュール1,2を増設することで装置の高出力化も可能である。
The output end of the third optical fiber 9 in which the three second optical fibers 7 are bundled is connected to the incident optical system 40 via the second connector 10, and the laser light is guided to the exposure head 18 of the exposure apparatus B. It is configured as follows.
In the above embodiment, an example in which laser beams of two types of wavelengths are used is shown. However, a plurality of wavelengths may be used, and the output of the device can be increased by appropriately adding laser modules 1 and 2. It is.

以上説明した光源装置Aは、第1光ファイバ5、第2光ファイバ7の出射端側を束ねて、LDモジュール1,2からのレーザ光を合成しているため、LDモジュール1,2を所定の位置に配列する必要がなく、各LDモジュール1,2は独立的に配置することができる。そのためLDモジュール1,2の設置の自由度が向上する。
また制御装置99によりLDモジュール1,2のLDの点灯個数や出力を制御することにより、波長毎の照度割合を変更可能であり、必要とされる最適な露光条件を提供することが出来る。
In the light source device A described above, the emission ends of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 7 are bundled to combine the laser beams from the LD modules 1 and 2, so that the LD modules 1 and 2 , And the LD modules 1 and 2 can be independently arranged. Therefore, the degree of freedom in installing the LD modules 1 and 2 is improved.
Further, by controlling the number of lit LDs and outputs of the LD modules 1 and 2 by the control device 99, the illuminance ratio for each wavelength can be changed, and the necessary optimal exposure conditions can be provided.

図2により、上記光源装置Aを使用したデジタル露光装置(画像露光装置)Bの構成を説明する。
露光装置Bは略長方形の平板に形成され、水平配置されるベース11と、このベース11にスライド自在に取り付けられ、露光対象となる基板12を表面に吸着保持する移動ステージ13と、この移動ステージ13に保持された基板12に対して露光を行う露光部14とを備えている。
A configuration of a digital exposure apparatus (image exposure apparatus) B using the light source apparatus A will be described with reference to FIG.
The exposure apparatus B is formed in a substantially rectangular flat plate, and has a base 11 that is horizontally arranged, a movable stage 13 that is slidably mounted on the base 11, and that holds a substrate 12 to be exposed by suction on a surface thereof; And an exposure unit 14 for exposing the substrate 12 held by the exposure unit 13 to light.

基板12は、例えば、表面に感光材料が塗布又は貼着されたプリント配線基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などである。このデジタル露光装置Bは、前述のような基板12に対して露光を行うことにより、例えば、配線パターンなどを基板12の感光材料にマスクレス
で記録する。なお、本実施形態では、移動ステージ13の移動方向をY方向、水平面上でY方向と直交する方向をX方向(基板12の幅方向)、水平面に直交する鉛直方向をZ方向として説明する。ベース11は、Y方向に長く形成されている。
The substrate 12 is, for example, a printed wiring board or a glass substrate for a flat panel display having a surface coated or adhered with a photosensitive material. The digital exposure apparatus B exposes the substrate 12 as described above to record, for example, a wiring pattern on a photosensitive material of the substrate 12 without a mask. In the present embodiment, the moving direction of the moving stage 13 is described as a Y direction, a direction perpendicular to the Y direction on a horizontal plane is defined as an X direction (width direction of the substrate 12), and a vertical direction perpendicular to the horizontal plane is defined as a Z direction. The base 11 is formed to be long in the Y direction.

ベース11は、四隅のそれぞれに取り付けられた脚部115によって支持されている。ベース11の上面11aには、Y方向に略平行な2本のガイドレール16が設けられている。移動ステージ13は、これらの各ガイドレール16を介してY方向にスライド自在にベース11に取り付けられている。また、移動ステージ13には、リニアモータなどによって構成される駆動機構(図示は省略)が接続されており、この駆動機構の駆動に応じてY方向に移動する。   The base 11 is supported by legs 115 attached to each of the four corners. On the upper surface 11a of the base 11, two guide rails 16 substantially parallel to the Y direction are provided. The moving stage 13 is slidably mounted in the Y direction via the guide rails 16 on the base 11. A drive mechanism (not shown) constituted by a linear motor or the like is connected to the movement stage 13, and moves in the Y direction according to the drive of the drive mechanism.

露光部14は、ベース11のY方向中央部に1対の支柱17を介して取り付けられている。各支柱17は、ベース11のX方向両端部に固定されている。各支柱17は、移動ステージ13がY方向に移動した際に、露光部14の下を通過するように、ベース11の上面11aから所定の距離離して露光部14を保持する。露光部14は、16個の露光ヘッド18を有している。これらの各露光ヘッド18は、下を通過する基板12に対して光を照射する。   The exposure unit 14 is attached to the center of the base 11 in the Y direction via a pair of columns 17. Each support 17 is fixed to both ends of the base 11 in the X direction. Each support 17 holds the exposure unit 14 at a predetermined distance from the upper surface 11a of the base 11 so as to pass below the exposure unit 14 when the moving stage 13 moves in the Y direction. The exposure section 14 has 16 exposure heads 18. Each of these exposure heads 18 irradiates the substrate 12 passing therethrough with light.

各露光ヘッド18は、X方向に8個ずつ2列で配列されている。2列目の各露光ヘッド18は、それぞれの中心が1列目の各露光ヘッド18の隣接するもの同士の中央付近に位置するように、1列目の各露光ヘッド18に対してX方向に1/2ピッチずらして配置されている。このようにずらして配置することにより、1列目の各露光ヘッド18によって露光できない部分が2列目の各露光ヘッド18によって露光され、基板12のX方向に隙間なく露光記録が行われる。なお、露光部14に設けられる露光ヘッド18の数や配列の仕方は、基板12のサイズなどに応じて適宜変更してよい。   Each exposure head 18 is arranged in two rows of eight in the X direction. Each of the exposure heads 18 in the second row is moved in the X direction with respect to each of the exposure heads 18 in the first row so that the center of each is located near the center between adjacent ones of the exposure heads 18 in the first row. They are displaced by ピ ッ チ pitch. By arranging in this manner, a portion that cannot be exposed by each of the exposure heads 18 in the first row is exposed by each of the exposure heads 18 in the second row, and exposure recording is performed without any gap in the X direction of the substrate 12. Note that the number and arrangement of the exposure heads 18 provided in the exposure unit 14 may be appropriately changed according to the size of the substrate 12 and the like.

画像処理ユニット21には、基板12に記録する配線パターンなどに応じた画像データ(画像情報)が入力される。画像処理ユニット21は、入力された画像データを基に各露光ヘッド18毎のフレームデータを作成する。そして、画像処理ユニット21は、信号ケーブル22を介して各露光ヘッド18にフレームデータを入力する。フレームデータは、例えば、画像を構成する各画素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータである。   Image data (image information) corresponding to a wiring pattern or the like recorded on the substrate 12 is input to the image processing unit 21. The image processing unit 21 creates frame data for each exposure head 18 based on the input image data. Then, the image processing unit 21 inputs the frame data to each exposure head 18 via the signal cable 22. The frame data is, for example, data expressing the density of each pixel constituting an image in binary (presence or absence of dot printing).

各露光ヘッド18は、光源装置Aから入射されるレーザ光をフレームデータに基づいて変調し、移動ステージ13によって搬送される基板12に変調した光を投影する。これにより、画像処理ユニット21に入力された画像データに応じた画像が基板12に露光記録される。   Each exposure head 18 modulates the laser light incident from the light source device A based on the frame data, and projects the modulated light on the substrate 12 transported by the moving stage 13. Thus, an image corresponding to the image data input to the image processing unit 21 is exposed and recorded on the substrate 12.

ベース11には、さらに、略コの字型に形成されたゲート23と、Y方向の一端部に取り付けられた一対の測長器24とが設けられている。ゲート23は、各ガイドレール16を跨ぐようにX方向と略平行にベース11に取り付けられている。ゲート23には、3台のカメラ25が取り付けられている。各カメラ25は、デジタル露光装置10全体を統括的に制御するコントローラ(図示は省略)に接続されている。   The base 11 is further provided with a gate 23 formed in a substantially U shape and a pair of length measuring devices 24 attached to one end in the Y direction. The gate 23 is attached to the base 11 substantially in parallel with the X direction so as to straddle each guide rail 16. The gate 23 is provided with three cameras 25. Each camera 25 is connected to a controller (not shown) that controls the entire digital exposure apparatus 10.

各カメラ25は、ゲート23を通過する移動ステージ13を撮影し、取得した画像データをコントローラに出力する。コントローラは、各カメラ25が取得した画像データを基に、移動ステージ13上の適正位置に対する基板12のX方向、Y方向、及びθ方向(Z方向を軸とした回転)のズレ量を算出する。算出されたズレ量は、画像処理ユニット21に入力され、フレームデータの補正に用いられる。なお、カメラ25の台数や配置間隔などは、基板12のサイズなどに応じて適宜変更してよい。また、ズレ量の算出は、周知の画像処理によって行えばよい。この際、ズレ量を算出し易いように、基板12にアライメントマークなどを設けることが好ましい。   Each camera 25 photographs the moving stage 13 passing through the gate 23 and outputs the acquired image data to the controller. The controller calculates, based on the image data acquired by each camera 25, the amount of deviation of the substrate 12 from the appropriate position on the moving stage 13 in the X direction, the Y direction, and the θ direction (rotation about the Z direction). . The calculated shift amount is input to the image processing unit 21 and used for correcting frame data. Note that the number of cameras 25, the arrangement interval, and the like may be appropriately changed according to the size of the substrate 12, and the like. Further, the calculation of the shift amount may be performed by well-known image processing. At this time, it is preferable to provide an alignment mark or the like on the substrate 12 so that the displacement amount can be easily calculated.

各測長器24は、各カメラ25と同様に、コントローラに接続されている。各測長器24は、移動ステージ13の側端面にレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、移動ステージ13の位置を測定する。そして、各測長器24は、測定した移動ステージ13の位置をコントローラに出力する。なお、本実施形態では、いわゆるレーザ干渉式の測長器24を示したが、これに限ることなく、例えば、超音波やステレオカメラを用いるものなど、移動ステージ13の位置を測定できるものであれば、他の如何なるものを用いてもよい。   Each length measuring device 24 is connected to the controller similarly to each camera 25. Each length measuring device 24 measures the position of the moving stage 13 by irradiating the side end surface of the moving stage 13 with a laser beam and receiving the reflected light. Then, each length measuring device 24 outputs the measured position of the moving stage 13 to the controller. In the present embodiment, the so-called laser interference type length measuring device 24 has been described. Any other material may be used.

上記構成の露光装置Bの露光ヘッド18と光源装置Aの接続部分の詳細を図3により説明する。
露光ヘッド18は、入射光学系40と、光変調部41と、第1結像光学系42と、マイクロレンズアレイ(MLA:micro lens array)43と、アパーチャアレイ(APA:aperture array)44と、第2結像光学系(投影光学系)45とからなる。入射光学系40は、第2コネクタ10を介して光ファイバ9の出射端部と対面して配置される。この入射光学系40は、光ファイバ9から出射されたレーザ光(LB:laser beam)を集光する集光レンズ50と、集光レンズ50を通過したレーザ光LBの光路上に配置されたロッド状のオプティカルインテグレータ(optical integrator)51と、オプティカルインテグレータ51を通過したレーザ光LBを結像させる結像レンズ52と、結像レンズ52によって結像されたレーザ光LBを反射させて光変調部41に入射させるミラー53とを備えている。
Details of a connection portion between the exposure head 18 of the exposure apparatus B having the above configuration and the light source device A will be described with reference to FIG.
The exposure head 18 includes an incident optical system 40, a light modulation unit 41, a first imaging optical system 42, a micro lens array (MLA) 43, an aperture array (APA) 44, A second imaging optical system (projection optical system) 45. The incident optical system 40 is arranged to face the emission end of the optical fiber 9 via the second connector 10. The incident optical system 40 includes a condenser lens 50 that collects laser light (LB: laser beam) emitted from the optical fiber 9, and a rod disposed on the optical path of the laser light LB that has passed through the condenser lens 50. Optical integrator 51, an imaging lens 52 that forms an image of the laser light LB that has passed through the optical integrator 51, and a light modulator 41 that reflects the laser light LB that is formed by the imaging lens 52. And a mirror 53 for making the light incident on the mirror 53.

オプティカルインテグレータ51は、例えば、四角柱状に形成された透光性ロッドである。オプティカルインテグレータ51は、全反射しながら内部を進行するレーザ光LBを、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束にする。これにより、照明光強度のばらつきのない高精細な画像が、基板12に露光されるようになる。なお、オプティカルインテグレータ51の入射端面、及び出射端面には、透光率を高めるために、反射防止膜をコーティングすることが好ましい。   The optical integrator 51 is, for example, a light-transmitting rod formed in a quadrangular prism shape. The optical integrator 51 converts the laser beam LB traveling inside while undergoing total reflection into a light beam that is close to parallel light and has uniform intensity in a beam cross section. As a result, a high-definition image having no variation in illumination light intensity is exposed on the substrate 12. In addition, it is preferable that the incident end face and the output end face of the optical integrator 51 are coated with an anti-reflection film in order to increase the light transmittance.

光変調部41は、TIR(全反射:total internal reflection)プリズム55と、空間光変調素子であるDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス:digital micro mirror device)56とを備えている。TIRプリズム55は、ミラー53を介して入射したレーザ光LBをDMD56に向けて反射させる。DMD56は、二次元的に配列されたSRAM(Static Random Access Memory)セル上に、画素を構成するマイクロミラーが支柱に支えられて傾斜自在に設けられてなるミラーデバイスである。   The light modulator 41 includes a TIR (total internal reflection) prism 55 and a DMD (digital micro mirror device) 56 that is a spatial light modulator. The TIR prism 55 reflects the laser light LB incident via the mirror 53 toward the DMD 56. The DMD 56 is a mirror device in which a micromirror constituting a pixel is supported on a support and is tiltably provided on a two-dimensionally arranged SRAM (Static Random Access Memory) cell.

DMD56は、SRAMセルに書き込またデジタル信号に応じて、照射されたレーザ光LBが第1結像光学系42に向けて反射する状態と、照射されたレーザ光LBが図示を省略した光吸収体に向けて反射する状態とに、マイクロミラーの傾斜角度を変化させる。光変調部41は、画像処理ユニット21から入力されるフレームデータに応じてDMD56の各画素のマイクロミラーの傾きを制御することにより、フレームデータに応じた画像光を生成する。   The DMD 56 has a state in which the irradiated laser light LB is reflected toward the first imaging optical system 42 in accordance with the digital signal written in the SRAM cell, and a state in which the irradiated laser light LB is a light absorber not shown. The inclination angle of the micromirror is changed so that the light is reflected toward the micromirror. The light modulation unit 41 controls the inclination of the micro mirror of each pixel of the DMD 56 according to the frame data input from the image processing unit 21 to generate image light corresponding to the frame data.

第1結像光学系42は、レンズ57、58からなり、光変調部41によって生成された画像光を所定の倍率に拡大してMLA43上に結像する。   The first imaging optical system 42 includes lenses 57 and 58, and enlarges the image light generated by the light modulator 41 to a predetermined magnification to form an image on the MLA 43.

MLA43は、例えば、石英ガラスによって略長方形の平板状に形成されている。また、MLA43には、DMD56の各画素に対応して二次元的に配列された複数のマイクロレンズ43aが形成されている。各マイクロレンズ43aは、上面が平面、下面が凸面の平凸レンズである。各マイクロレンズ43aは、DMD56の各マイクロミラーからの画像光をそれぞれ個別に結像し、第1結像光学系42で拡大された画像光を鮮鋭化する。なお、各マイクロレンズ43aの形状は、平凸レンズに限ることなく、例えば、両凸レンズなどでもよい。   The MLA 43 is, for example, formed in a substantially rectangular flat plate shape using quartz glass. Further, the MLA 43 has a plurality of microlenses 43a two-dimensionally arranged corresponding to each pixel of the DMD 56. Each micro lens 43a is a plano-convex lens having a flat upper surface and a lower convex surface. Each micro lens 43a individually forms an image of the image light from each micro mirror of the DMD 56, and sharpens the image light enlarged by the first imaging optical system 42. The shape of each micro lens 43a is not limited to a plano-convex lens, but may be, for example, a biconvex lens.

APA44は、遮光性を有しており、画像光を通過させるためのアパーチャ44aが複数形成されている。各アパーチャ44aは、各マイクロレンズ43aと同様に、DMD56の各画素に対応して二次元的に配列されている。APA44は、各アパーチャ44aを各マイクロレンズ43aに対面させて配置され、各マイクロレンズ43aによって結像された画像光を、それぞれ個別に対応する各アパーチャ44aを通過させる。APA44は、DMD56の各マイクロミラーのチャタリングなどによって生じる不要光が通過することを防止し、露光画像の鮮鋭度をさらに向上させる。   The APA 44 has a light-shielding property, and is provided with a plurality of apertures 44a for transmitting image light. Each aperture 44a is two-dimensionally arranged corresponding to each pixel of the DMD 56 similarly to each micro lens 43a. The APA 44 is arranged with the apertures 44a facing the microlenses 43a, and allows the image light formed by the microlenses 43a to pass through the corresponding apertures 44a. The APA 44 prevents unnecessary light generated by chattering of each micro mirror of the DMD 56 from passing through, and further improves the sharpness of an exposed image.

第2結像光学系45は、レンズ60、61と、プリズムペア62とを備え、APA44を通過した画像光を基板12に投影する。各レンズ60、61は、APA44を通過した画像光を所定の倍率に拡大するか、あるいは等倍率でプリズムペア62に入射させる。プリズムペア62は、上下方向に移動自在に設けられており、上下に移動することによって、基板12上における画像光のピントを調節する。   The second imaging optical system 45 includes lenses 60 and 61 and a prism pair 62, and projects image light that has passed through the APA 44 onto the substrate 12. Each of the lenses 60 and 61 enlarges the image light having passed through the APA 44 to a predetermined magnification, or makes the image light enter the prism pair 62 at the same magnification. The prism pair 62 is provided movably in the up-down direction, and adjusts the focus of the image light on the substrate 12 by moving up and down.

また、上記実施形態では、空間光変調素子としてDMD56を示したが、空間光変調素子は、これに限ることなく、例えば、液晶光シャッタなどであってもよい。さらに、上記実施形態では、露光対象として感光材料が塗布又は貼着された基板12を示したが、露光対象は、これに限ることなく、例えば、写真フイルムや印画紙などであってもよい。   Further, in the above embodiment, the DMD 56 is shown as the spatial light modulator, but the spatial light modulator is not limited to this, and may be, for example, a liquid crystal light shutter. Further, in the above embodiment, the substrate 12 on which the photosensitive material is applied or stuck is shown as the exposure target, but the exposure target is not limited to this, and may be, for example, a photographic film or a photographic paper.

1 LDモジュール
2 LDモジュール
3 LD光ファイバ
4 コネクタ
5 第1光ファイバ
6 第1コネクタ
7 第2光ファイバ
9 第3光ファイバ
10 第2コネクタ
12 基板(露光対象)
14 露光部
18 露光ヘッド
19 光源ユニット
40 入射光学系
41 光変調部
42 第1結像光学系
43 マイクロレンズアレイ
43a マイクロレンズ
44 アパーチャアレイ
44a アパーチャ
45 第2結像光学系(投影光学系)
56 DMD(空間光変調素子)
99 制御装置
b1 第1ファイババンドル部
b2 第2ファイババンドル部
A 光源装置
B 露光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LD module 2 LD module 3 LD optical fiber 4 connector 5 1st optical fiber 6 1st connector 7 2nd optical fiber 9 3rd optical fiber 10 2nd connector 12 Substrate (exposure object)
14 Exposure Unit 18 Exposure Head 19 Light Source Unit 40 Incident Optical System 41 Light Modulation Unit 42 First Imaging Optical System 43 Microlens Array 43a Microlens 44 Aperture Array 44a Aperture 45 Second Imaging Optical System (Projection Optical System)
56 DMD (Spatial Light Modulator)
99 control device b1 first fiber bundle portion b2 second fiber bundle portion A light source device B exposure device

Claims (6)

第一の波長特性を有するレーザ光を出射する1のレーザダイオードと、
前記第一の波長特性と異なる第二の波長特性を有するレーザ光を出射する他のレーザダイオードと、
前記1のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する1の第1光ファイバと、前記他のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する他の第1光ファイバと、前記1と他の第1光ファイバの出射光を集積する第2光ファイバと、を有し、前記1の第1光ファイバと前記他の第1光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、該1と他の第1光ファイバの出射光を集積して前記第2光ファイバの入射端に入光させる、複数の第1ファイババンドルと、
前記第2光ファイバの出射光を集積する第3光ファイバを有し、前記複数の第1ファイババンドルの複数の第2光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、各第2光ファイバの出射光を集積して前記第3光ファイバの入射端に入光させる、第2ファイババンドルと、
前記第3光ファイバの出力端と接続し、外部に出力するための出力部と、
前記各レーザダイオードを制御する制御装置と
を有する光源装置において、波長毎の照度割合を変更する照度割合変更方法であって、
前記レーザダイオードは、前記第一の波長特性を有する1のレーザダイオードのグループと、前記第二の波長特性有する他のレーザダイオードのグループに分かれており、
前記制御装置を用いて、グループごとに点灯、非点灯の制御をすることで波長毎の照度割合を変更することを特徴とする照度割合変更方法。
One laser diode that emits laser light having a first wavelength characteristic;
Another laser diode that emits laser light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic,
One first optical fiber that emits light from the one laser diode at the input end and emits light at the output end, and output light from the other laser diode enters at the input end and emits at the output end. And a second optical fiber that integrates outgoing light of the first and other first optical fibers, and an outgoing light of the first first optical fiber and the other first optical fiber. A plurality of first fiber bundles that bundle the end sides in a predetermined arrangement, integrate the outgoing light of the first and other first optical fibers and enter the incident end of the second optical fiber,
A third optical fiber that integrates the output light of the second optical fiber, and the output end sides of the plurality of second optical fibers of the plurality of first fiber bundles are bundled in a predetermined arrangement; A second fiber bundle that integrates outgoing light and enters the incident end of the third optical fiber;
An output unit connected to the output end of the third optical fiber and outputting to the outside;
In a light source device having a control device that controls each of the laser diodes, an illuminance ratio changing method of changing an illuminance ratio for each wavelength,
The laser diode is divided into one laser diode group having the first wavelength characteristic and another laser diode group having the second wavelength characteristic,
An illuminance ratio changing method, wherein the illuminance ratio for each wavelength is changed by controlling lighting and non-lighting for each group using the control device.
前記第一の波長特性及び前記第二の波長特性における前記各レーザダイオードの出射波長は、190nm〜530nmの波長域に含まれていることを特徴とする請求項1記載の照度割合変更方法。   The illuminance ratio changing method according to claim 1, wherein the emission wavelength of each of the laser diodes in the first wavelength characteristic and the second wavelength characteristic is included in a wavelength range of 190 nm to 530 nm. 前記1のレーザダイオードは375nm付近にピークを有する波長特性を有し、前記他のレーザダイオードは405nm付近にピークを有する波長特性を有することを特徴とする請求項2記載の照度割合変更方法。   3. The illuminance ratio changing method according to claim 2, wherein the one laser diode has a wavelength characteristic having a peak near 375 nm, and the other laser diode has a wavelength characteristic having a peak near 405 nm. 光源装置から発せられた光を、各々独立に変調する多数の画素部が配列された空間光変調素子によって変調し、その変調された光により感光材料を露光させる露光装置を使用した露光方法であって、
露光装置は、
第一の波長特性を有するレーザ光を出射する1のレーザダイオードと、
前記第一の波長特性と異なる第二の波長特性を有するレーザ光を出射する他のレーザダイオードと、
前記1のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する1の第1光ファイバと、前記他のレーザダイオードからの出射光を入射端で入光し出射端で出射する他の第1光ファイバと、前記1と他の第1光ファイバの出射光を集積する第2光ファイバと、を有し、前記1の第1光ファイバと前記他の第1光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、該1と他の第1光ファイバの出射光を集積して前記第2光ファイバの入射端に入光させる、複数の第1ファイババンドルと、
前記第2光ファイバの出射光を集積する第3光ファイバを有し、前記複数の第1ファイババンドルの複数の第2光ファイバの出射端側を所定の配列で束ね、各第2光ファイバの出射光を集積して前記第3光ファイバの入射端に入光させる、第2ファイババンドルと、
前記第3光ファイバの出力端と接続し、外部に出力するための出力部と、
前記各レーザダイオードを制御する制御装置と
を有する光源装置を備えており、
請求項1乃至3いずれかに記載の照度割合変更方法を実施して照度割合を変更して行うことを特徴とする露光方法。
An exposure method using an exposure device that modulates light emitted from a light source device with a spatial light modulation element in which a number of pixel portions that independently modulate are arranged, and exposes a photosensitive material with the modulated light. hand,
The exposure device is
One laser diode that emits laser light having a first wavelength characteristic;
Another laser diode that emits laser light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic,
One first optical fiber that emits light from the one laser diode at the input end and emits light at the output end, and output light from the other laser diode enters at the input end and emits at the output end. And a second optical fiber that integrates outgoing light of the first and other first optical fibers, and an outgoing light of the first first optical fiber and the other first optical fiber. A plurality of first fiber bundles that bundle the end sides in a predetermined arrangement, integrate the outgoing light of the first and other first optical fibers and enter the incident end of the second optical fiber,
A third optical fiber that integrates the output light of the second optical fiber, and the output end sides of the plurality of second optical fibers of the plurality of first fiber bundles are bundled in a predetermined arrangement; A second fiber bundle that integrates outgoing light and enters the incident end of the third optical fiber;
An output unit connected to the output end of the third optical fiber and outputting to the outside;
A light source device having a control device for controlling each of the laser diodes,
An exposure method, wherein the illuminance ratio is changed by performing the illuminance ratio changing method according to any one of claims 1 to 3.
前記露光装置は、前記多数の画素部により変調された多数の光線束を各々個別に集光する多数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを備えており、この露光装置を使用して露光を行うことを特徴とする請求項4記載の露光方法。   The exposure apparatus includes a microlens array in which a large number of microlenses for individually condensing a large number of light beams modulated by the large number of pixel units are arranged, and exposure is performed using this exposure apparatus. The exposure method according to claim 4, wherein the exposure is performed. 前記光源装置は、光変調素子を用いて光を変調して露光する直接描画用であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の照度割合変更方法。  The illuminance ratio changing method according to claim 1, wherein the light source device is for direct drawing in which light is exposed by modulating light using a light modulation element.
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