KR102439363B1 - Exposure head for exposure device and projection optical system for exposure device - Google Patents
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Abstract
패턴 상(pattern image)의 선명함을 유지하면서, 스루 풋(throughput) 향상을 실현할 수 있다.
노광 장치에서, 각각 분할 미러와 가이드 미러로 구성된 평행 평면의 조(組)인 6개의 미러 쌍을 갖춘 화상 분할 광학계(30)가, DMD(22)로부터의 패턴 상을 DMD(22)의 분할 영역(DM1~DM6)에 따라 6분할해, 6개의 분할 패턴 상(DA1~DA6)을 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 따라 서로 떨어지도록 투영 위치를 이동시킨다.It is possible to realize improvement in throughput while maintaining the sharpness of a pattern image.
In the exposure apparatus, an image segmentation optical system 30 having six mirror pairs, each of which is a pair of parallel planes composed of a segmentation mirror and a guide mirror, generates a pattern image from the DMD22 on the divided area of the DMD22. It divides into 6 according to (DM1-DM6), and moves the projection position so that six division|segmentation pattern images DA1-DA6 may be separated from each other along the main scanning direction X and the sub-scan direction Y.
Description
본 발명은, DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 광변조 소자 어레이에 의해 패턴을 직접 묘화하는 마스크리스(Maskless) 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 노광면에 패턴 상(pattern image)을 투영하는 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a maskless exposure apparatus that directly draws a pattern by means of an optical modulation element array such as a digital micro-mirror device (DMD). It's about optics.
DMD를 갖춘 마스크리스 노광 장치에서는, 광변조 소자(셀)를 매트릭스 상(matrices shape)으로 2차원 배열시킨 광변조 소자 어레이를 제어하여 노광 동작을 실시하고, 패턴을 기판의 묘화면에 직접 형성한다. 구체적으로는, 광원으로부터 방사된 조명광이 DMD로 유도되면, 투영 대상이 되는 에리어에 형성해야 할 패턴에 따라, DMD의 각 마이크로 미러가 ON/OFF 제어된다. DMD 상에서 반사한 광은 투영 광학계에 의해 결상되어, 패턴 상이 노광면에 형성된다.In a maskless exposure apparatus equipped with a DMD, the exposure operation is performed by controlling the optical modulation element array in which the optical modulation elements (cells) are two-dimensionally arranged in a matrix shape, and the pattern is directly formed on the drawing surface of the substrate. . Specifically, when the illumination light emitted from the light source is guided to the DMD, each micromirror of the DMD is controlled ON/OFF according to the pattern to be formed in the area to be projected. The light reflected on the DMD is imaged by the projection optical system, and a pattern image is formed on the exposure surface.
노광 장치에서는, 스루 풋(throughput) 향상을 위해, DMD에서 반사한 광(패턴 광)을 분할해, 복수의 분할 패턴 상을 투영하는 것이 가능하다. 예를 들면, 기판과 DMD와의 사이에서의 공역면(결상면)에 분할 광학계를 배치하고, 공역면 상에서 패턴 상을 부주사(副走査) 방향에 따라 분할한다. 공역면 상에서 분할된 패턴 상은, 주주사(主走査) 방향에 따라 소정 간격으로 늘어서는 것과 동시에, 부주사 방향에 따라 서로 떨어진 주사 밴드의 위치에 투영된다(특허 문헌 1 참조). 또한, 결상 광학계의 출사단 측에 분할 광학계를 배치해, 패턴 상을 분할하는 것도 가능하다(특허 문헌 2 참조).In the exposure apparatus, in order to improve the throughput, it is possible to divide the light (pattern light) reflected by the DMD and project it onto a plurality of divided patterns. For example, a division optical system is arranged on the conjugate plane (image-forming plane) between the substrate and the DMD, and the pattern image is divided along the sub-scan direction on the conjugate plane. The pattern images divided on the conjugate plane are arranged at predetermined intervals along the main scanning direction, and are projected at positions of scan bands separated from each other along the sub-scan direction (see Patent Document 1). It is also possible to divide the pattern image by arranging the splitting optical system on the exit end side of the imaging optical system (see Patent Document 2).
공역면 상에서 패턴 상 전체를 분할하는 경우, 복수의 평행 평면(미러)을 조입한 광학계를 배치하는 구성이 되어, 복잡한 미러 배치의 광학계가 된다. 그 때문에, 패턴 상을 다수(예를 들면, 4 분할 이상)에 분할하려고 해도, 인접하는 미러가 간섭해, 광량 로스(loss)로 이어진다. 또한, 결상 광학계의 출사단 측에서 패턴 상을 다수 분할하는 경우, 공역면에서 패턴 상을 분할하지 않기 때문에, 광속(光束)의 확산에 의한 광량 로스가 크다.When dividing the whole pattern image on the conjugate plane, it becomes the structure which arrange|positions the optical system which assembled the several parallel plane (mirror), and it becomes an optical system of complicated mirror arrangement|positioning. Therefore, even if it tries to divide a pattern image into many (for example, 4 division|segmentation or more), the adjacent mirror interferes and it leads to light quantity loss. Further, when a plurality of pattern images are divided on the exit end side of the imaging optical system, since the pattern images are not divided in the conjugate plane, the light quantity loss due to the diffusion of the light flux is large.
따라서, 패턴 상을 보다 많이 분할 함과 동시에, 각 분할 패턴 상을 충분한 해상도로 노광면에 형성하는 노광 장치용의 광학계가 필요하게 된다.Accordingly, an optical system for an exposure apparatus that divides more pattern images and forms each divided pattern image on an exposure surface with sufficient resolution is required.
본 발명의 노광 장치용 노광 헤드는, 마스크리스 노광 장치에 적용 가능하며, 복수의 광변조 소자를 2차원 배열시킨 광변조 소자 어레이와, 상기 광변조 소자 어레이에서 반사한 광을, 피묘화체의 노광면에 결상시키는 투영 광학계를 갖추고, 상기 투영 광학계는, 제1 광학계와, 화상 분할 광학계와, 제2 광학계를 갖춘다.The exposure head for an exposure apparatus of the present invention is applicable to a maskless exposure apparatus, and includes an optical modulation element array in which a plurality of optical modulation elements are two-dimensionally arranged, and the light reflected by the optical modulation element array, to the image of an object. A projection optical system for forming an image on an exposure surface is provided, wherein the projection optical system includes a first optical system, an image division optical system, and a second optical system.
제1 광학계는, 상기 광변조 소자 어레이에서 반사한 패턴 상의 광을, 제1 결상면에 결상시킨다. 화상 분할 광학계는, 분할 영역에 따라 상기 제1 결상면에 형성되는 (중간상으로서의) 패턴 상을 분할하고, 복수의 분할 패턴 상을 형성하는 복수의 미러 쌍을 갖춘다.The first optical system forms the light on the pattern reflected by the optical modulation element array on the first imaging plane. The image division optical system divides the pattern image (as an intermediate image) formed on the first imaging plane according to the division area, and is provided with a plurality of mirror pairs that form a plurality of divided pattern images.
복수의 미러 쌍의 배치는 분할 영역에 따르고 있다. 예를 들면 분할 영역은, 광변조 소자 어레이의 수광면 상에서 규정된다. 제2 광학계는, 화상 분할 광학계에 의해 형성된 복수의 분할 패턴 상의 광을, 노광면에 결상시킨다.The arrangement of the plurality of mirror pairs is in accordance with the division area. For example, the division area is defined on the light-receiving surface of the optical modulation element array. The second optical system forms the light on the plurality of division patterns formed by the image division optical system onto the exposure surface.
본 발명에서는, 복수의 미러 쌍 각각은, 제1 결상면과 교차하도록 배치되는 분할 미러와, 상기 분할 미러와 평행이며 상기 분할 미러로부터의 광을 상기 제2 광학계로 유도하는 가이드 미러를 가진다. 화상 분할 광학계는, 분할 미러에 의해 제1 결상면 근방에서 패턴 상을 분할한다. 즉, 조정 가능한 초점 심도의 범위에서 허용되는 패턴 해상도를 얻을 수 있는 제1 결상면 수직 방향에 따른 제1 결상면 부근의 광축 방향에 따른 레인지(range)에서, 패턴 상을 분할한다.In the present invention, each of the plurality of mirror pairs has a split mirror arranged to intersect the first imaging plane, and a guide mirror parallel to the split mirror and guide light from the split mirror to the second optical system. The image division optical system divides the pattern image in the vicinity of the first image forming plane by the dividing mirror. That is, the pattern image is divided in a range along the optical axis direction in the vicinity of the first imaging plane in the vertical direction of the first imaging plane in which the pattern resolution allowed in the range of the adjustable depth of focus can be obtained.
그리고, 복수의 분할 패턴 상이 주주사 방향 및 부주사 방향에 따라 서로 떨어져 투영되도록, 복수의 분할 미러가 제1 결상면에 대해 각각 소정의 각도로 경사져 있다. 여기서, 「제1 결상면에 대해 경사져 있다」란, 분할 미러의 반사면 법선 방향이, 제1 결상면의 법선 방향에 대해 경사져 있는 것을 나타낸다.The plurality of split mirrors are each inclined at a predetermined angle with respect to the first imaging plane so that the plurality of split pattern images are projected apart from each other in the main scanning direction and the sub-scan direction. Here, "it is inclined with respect to the first imaging plane" means that the normal direction of the reflective surface of the split mirror is inclined with respect to the normal direction of the first imaging plane.
이 경우, 반사면의 각 변을 제1 결상면에 정사영(正射影)했을 때에 규정되는 투영선은, 주주사 방향, 부주사 방향 중 적어도 하나의 방향에 대해 경사지거나, 혹은 주주사 방향, 부주사 방향 모두에 평행해지는 경우 양쪽 모두에 포함된다. 예를 들면, 반사면이 구형상(矩形狀)이면, 반사면의 각 변의 투영선은 주주사 방향 및 부주사 방향에 대해 평행해지거나, 혹은 모두에 경사지는 상태가 된다.In this case, the projection line defined when each side of the reflective surface is orthogonally projected onto the first imaging plane is inclined with respect to at least one of the main scanning direction and the sub-scan direction, or both the main scanning direction and the sub-scan direction If it is parallel to , it is included in both. For example, if the reflective surface is spherical, the projection lines on each side of the reflective surface are parallel to the main scanning direction and the sub-scan direction, or are inclined to both.
주주사 방향, 부주사 방향에 따라 서로 떨어져 분할 패턴 상을 투영 함으로써, 복수의 주사 밴드 각각에 패턴 상을 투영하는 것이 가능해지고, 1회로 주사 가능한 에리어가 분할 패턴 상의 수만큼 확대되어, 스루 풋이 향상된다.By projecting the divided pattern images apart from each other in the main and sub-scan directions, it becomes possible to project the pattern image on each of a plurality of scanning bands, and the area that can be scanned at one time is enlarged by the number of divided pattern images, and the throughput is improved do.
복수의 분할 미러의 배치에 대해서는, 복수의 분할 패턴 상이 노광면에서 링 상(ring shape)으로 투영되도록, 각각 경사지게 하는 것이 가능하다. 여기서, 링 상의 투영이란, 종래와 같이 비스듬히 일렬 방향에 따라 분할 패턴 상을 투영하는 것이 아니라, 그 한편으로 랜덤한 투영도 아니고, 복수의 분할 패턴 상을 추적했을 때의 궤적이 대략 고리(輪)의 형상(원, 타원 어느 것도 무방하고, 고무밴드와 같이 형상이 무너져 있어도 무방하다)이 되는 상(像)의 패턴 배치에 의해 특징 지워지는 투영을 의미한다. 이 경우, 분할 패턴 상의 길이 방향의 선이 되는 라인이 부주사 방향에 따라 늘어서도록 투영하는 것이 좋다.As for the arrangement of the plurality of split mirrors, it is possible to incline each of the plurality of split pattern images so as to be projected in a ring shape on the exposure surface. Here, the projection on the ring is not the projection of the divided pattern image diagonally along the line direction as in the prior art, and on the other hand, it is not a random projection, and the trajectory when tracing on the plurality of division patterns is approximately circular. It means the projection characterized by the pattern arrangement of the image which becomes a shape (either a circle or an ellipse may be sufficient, and the shape may be collapsed like a rubber band). In this case, it is preferable to project so that the lines that become the lines in the longitudinal direction on the division pattern line up along the sub-scan direction.
예를 들면, 노광면 투영 중심에 따라 규정되는 4개의 상한(象限) 내 각각에 적어도 1개의 분할 패턴이 노광면에 투영하도록, 복수의 분할 미러가 각각의 각도로 경사져 있다. 여기서, 노광면 투영 중심이란, 패턴 상의 중심에 위치하는 광선이 화상 분할 광학계에 의해 분할(반사)되지 않고 피묘화체(기판(W))의 노광면에 도달했다고 가정할 때의 가상의 점을 나타낸다. 또한, 광변조 소자 어레이가 결상 광학계의 광학 중심에 위치 맞춤 되고 있는 경우, 결상 광학계의 광축과 노광면과의 교차하는 점을 투영 중심이라고 간주할 수 있다.For example, the plurality of split mirrors are inclined at respective angles so that at least one split pattern is projected onto the exposure surface in each of the four upper limits defined by the exposure surface projection center. Here, the exposure surface projection center refers to an imaginary point assuming that the light beam located at the center on the pattern has reached the exposure surface of the object (substrate W) without being split (reflected) by the image segmentation optical system. indicates. Further, when the optical modulator array is positioned at the optical center of the imaging optical system, the point where the optical axis of the imaging optical system and the exposure surface intersect can be regarded as the projection center.
가능한 한 인접한 분할 패턴 상의 거리를 두기 위해, 예를 들면, 중심측에 위치하는 중심측 분할 미러는, 노광면 투영 중심으로부터의 거리가 주주사 방향보다 부주사 방향에 따라 떨어진 위치에 분할 패턴 상이 투영되도록, 경사지는 구성으로 하는 것이 좋다. 또한, 중심측 분할 미러와 인접하는 분할 미러가, 노광면 투영 중심으로부터의 거리가 부주사 방향보다 주주사 방향에 따라 떨어진 위치에 분할 패턴 상이 투영되도록, 경사지는 구성으로 해도 무방하다.In order to place the distance on the division pattern as close as possible, for example, the center side division mirror located on the center side is such that the division pattern image is projected at a position away from the exposure surface projection center along the sub-scan direction than the main scanning direction. , it is better to have a sloping configuration. Further, the split mirror adjacent to the center-side split mirror may be inclined so that the split pattern image is projected at a position away from the exposure surface projection center along the main scanning direction from the sub-scan direction.
묘화 데이터의 타이밍 조정 등을 고려하면, 복수의 분할 미러는, 패턴 상의 일방의 절반의 영역에 따른 분할 패턴 상과, 타방의 절반의 영역에 따른 분할 패턴 상이 노광면 투영 중심에 관해 점대칭적 관계가 되도록, 각각 경사져 있는 것이 바람직하다.In consideration of timing adjustment of drawing data, etc., in the plurality of split mirrors, the split pattern image along one half area on the pattern and the split pattern image along the other half area on the pattern have a point symmetrical relationship with respect to the exposure surface projection center. It is preferable to incline each as much as possible.
각 분할 패턴 상의 선명함의 불균일을 방지하는 것을 고려하면, 복수의 가이드 미러는, 상기 복수의 분할 미러로부터 노광면까지의 각각의 광로 길이가 동일해지도록, 배치되는 구성으로 하는 것이 좋다.In consideration of preventing non-uniformity of sharpness on each split pattern, it is preferable that the plurality of guide mirrors be arranged so that the respective optical path lengths from the plurality of split mirrors to the exposure surface are the same.
패턴 상을 가능한 한 선명히 하는 것을 고려하면, 복수의 분할 미러가, 제1 결상면에 대해, 상기 투영 광학계의 초점 심도에 따른 각도로 경사져 있는 것이 좋다. 즉, 허용되는 패턴 상의 선명함에 따른 초점 심도의 범위 내에 반사면이 들어가는 경사 각도로 하면 좋다. 예를 들면, 복수의 분할 미러가, 제1 결상면에 대해 45°이하로 경사지는 구성으로 하는 것이 가능하며, 보다 바람직하게는, 30°이하, 15°이하로 경사지게 하는 것이 좋다.In consideration of making the pattern image as clear as possible, it is preferable that the plurality of split mirrors be inclined at an angle corresponding to the depth of focus of the projection optical system with respect to the first imaging plane. That is, what is necessary is just to set it as the inclination angle which the reflective surface enters within the range of the depth of focus according to the sharpness of the pattern image allowed. For example, it is possible to configure the plurality of split mirrors to be inclined at 45 degrees or less with respect to the first imaging plane, and more preferably, they are inclined at 30 degrees or less and 15 degrees or less.
본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치용 투영 광학계는, 복수의 광변조 소자를 2차원 배열시킨 광변조 소자 어레이에서 반사한 광을, 제1 결상면에 결상시키는 제1 결상 광학계와, 분할 영역에 따라 상기 제1 결상면에 형성되는 패턴 상을 제1 결상면 근방에서 적어도 4개로 분할 함으로써, 적어도 4개의 분할 패턴 상을 형성하는 화상 분할 광학계와, 적어도 4개의 분할 패턴 상의 광을 상기 노광면에 결상시키는 제2 결상 광학계를 갖추고, 상기 화상 분할 광학계가, 복수의 분할 패턴 상이 주주사 방향 및 부주사 방향에 따라 서로 떨어져 투영되도록, 적어도 4개의 분할 패턴 상을 형성한다.A projection optical system for an exposure apparatus according to another aspect of the present invention comprises: a first imaging optical system for imaging on a first imaging plane light reflected by an optical modulation element array in which a plurality of optical modulation elements are two-dimensionally arranged; an image division optical system for forming at least four divided pattern images by dividing the pattern image formed on the first imaging plane into at least four in the vicinity of the first imaging plane; A second imaging optical system for forming an image is provided, wherein the image segmentation optical system forms at least four segmented pattern images such that the plurality of segmented pattern images are projected apart from each other along the main and sub-scan directions.
본 발명에 의하면, 패턴 상의 선명함을 유지하면서, 스루 풋 향상을 실현할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a through-put improvement can be implement|achieved while maintaining the vividness of a pattern.
도 1은 본 실시 형태인 노광 장치를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 노광 헤드의 내부 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 DMD에서의 패턴 상의 분할 영역을 나타낸 도면이다.
도 4는 기판의 노광면에 투영되는 6개의 분할 패턴 상의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 중심측 분할 영역에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다.
도 6은 중간 분할 영역에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다.
도 7은 외측 분할 영역에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다.
도 8은 분할 미러의 공역면에 대한 배치를 나타낸 도면이다.
도 9는 분할 미러의 배치 각도를 나타낸 도면이다.
도 10은 3개의 분할 미러 및 가이드 미러의 배치 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 3개의 분할 미러를 나타낸 사시도이다.
도 12는 가이드 미러의 배치를 나타낸 도면이다.
도 13은 묘화 장치에 설치된 묘화 제어부의 블록도이다.
도 14는 홀수로 분할할 때의 DMD에서의 분할 영역을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view which showed typically the exposure apparatus which is this embodiment.
2 is a diagram schematically showing the internal configuration of an exposure head.
3 is a diagram illustrating a divided region on a pattern in a DMD.
4 is a view showing positions on six divided patterns projected on an exposure surface of a substrate.
Fig. 5 is a view showing the arrangement of mirror pairs along the center-side divided area;
6 is a diagram illustrating an arrangement of a mirror pair according to an intermediate divided area.
7 is a view showing the arrangement of mirror pairs according to the outer division area.
Fig. 8 is a diagram showing the arrangement of the split mirror with respect to the conjugate plane.
9 is a diagram illustrating an arrangement angle of a split mirror.
10 is a view showing the arrangement relationship of three split mirrors and a guide mirror.
11 is a perspective view showing three split mirrors.
12 is a view showing the arrangement of the guide mirror.
13 is a block diagram of a drawing control unit provided in the drawing apparatus.
Fig. 14 is a diagram showing a divided area in the DMD when dividing by odd numbers.
이하에서는, 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.
도 1은, 본 실시 형태인 노광 장치를 모식적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing an exposure apparatus according to the present embodiment.
노광 장치(10)는, 포토레지스트(photo-resist) 등의 감광 재료를 도포한(혹은 붙인) 기판(W)에 패턴 광을 직접 조사하는 마스크리스 노광 장치이며, 게이트 상(gate shape) 구조체(12), 기대(14)를 갖춘다. 기대(14)에는, 묘화 테이블(18)을 지지하는 X-Y 스테이지 기구(56)가 탑재되어 묘화 테이블(18) 상에 기판(W)이 설치된다.The
게이트 상 구조체(12)에는 광원(20a, 20b)이 구비되고, 또한, 패턴 형성용의 노광 헤드(201, 202)가 기판(W)의 상방에 나란히 배설되어 있다. 노광 헤드(201)는, DMD(Digital Micro-mirror Device), 투영 광학계(여기에서는 도시하지 않음)를 갖추고, 광원(20a)으로부터 방사되는 광에 근거해 패턴 상을 기판(W)에 투영한다. 노광 헤드(202)도 같은 구성이며, 광원(20b)의 광에 의해 패턴 상을 투영한다.
구형상의 기판(W)은, 예를 들면 프린트 기판, 드라이 필름, 유리 기판 등의 전자 회로용 기판이며, 프리베이크(pre-bake) 처리, 감광 재료의 도포/붙이기 처리 등이 실시된 블랭크(blanks) 상태로 묘화 테이블(18)에 탑재된다. 기판(W)(묘화 테이블(18))에는, 서로 직교하는 X-Y-Z 좌표계가 규정되어 있고, 묘화 테이블(18)은 X, Y방향에 따라 이동 가능하고, 게다가 Z축 주위로 회전 가능하다. 여기에서는, X방향을 주주사 방향, Y방향을 부주사 방향으로 규정한다.The spherical substrate W is, for example, a substrate for electronic circuits such as a printed circuit board, a dry film, and a glass substrate, and is a blank to which a pre-bake process, a photosensitive material application/pasting process, etc. have been performed. ) in the state of being mounted on the drawing table 18 . An X-Y-Z coordinate system orthogonal to each other is defined in the substrate W (the drawing table 18), and the drawing table 18 is movable along the X and Y directions, and is also rotatable about the Z axis. Here, the X direction is defined as the main scanning direction, and the Y direction is defined as the sub scanning direction.
노광 장치(10)는, 노광 동작을 제어하는 묘화 제어부(여기에서는 도시하지 않음)를 갖춘다. 묘화 제어부에는, 여기에 도시하지 않은 모니터, 키보드 등이 접속되어 있고, 오퍼레이터의 조작에 따라 묘화 처리에 관한 셋팅이 수행된다. 돌출부(31)에 설치된 CCD 센서(19)는, 기판(W)의 변형 상태를 검출하고, 얼라이먼트가 조정된 후에 노광 동작이 수행된다.The
도 2는, 노광 헤드(201)의 내부 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 노광 헤드(202)도 같은 내부 구성으로 되어 있다.FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the exposure head 20 1 . The exposure head 202 also has the same internal structure.
도 1에 나타내는 광원(20a, 20b)로부터 방사된 조명광은, 조명 광학계(도시하지 않음)를 통해 DMD(22)로 유도된다. DMD(22)는, 수㎛~수십㎛의 미소(微小) 구형상 마이크로 미러를 매트릭스 상으로 2차원 배열시킨 광변조 디바이스이며, 예를 들면, 1024×768의 마이크로 미러에 의해 구성된다.The illumination light emitted from the
DMD(22)에서는, 메모리 셀에 격납되는 제어 신호(노광 데이터)에 근거해, 각 마이크로 미러가 각각 선택적으로 ON/OFF 제어된다. ON 상태의 마이크로 미러에서 반사한 광은 투영해야 하는 패턴에 따른 광속이며, 미러(도시하지 않음)를 통해 투영 광학계(24)로 유도된다.In the
투영 광학계(24)는, DMD(22)로부터의 광을 기판(W)의 노광면에 결상시키는 광학계로서, 제1 결상 광학계(25), 제2 결상 광학계(26), 그리고 화상 분할 광학계(30)를 갖춘다. 제1 결상 광학계(25)는, DMD(22)로부터의 패턴에 따른 광을 초점 위치에 있는 결상면(제1 결상면)에 결상시키는 것과 동시에, 패턴 상 전체를 소정 배율로 확대한다.The projection
화상 분할 광학계(30)는, 제1 결상 광학계(25)의 결상면에 형성되는 패턴 상을 6분할하고, 6개의 부분적 패턴 상(이하, 분할 패턴 상이라고 한다)을 형성한다. 화상 분할 광학계(30)에 의해 형성된 6개의 분할 패턴 상은, 제2 결상 광학계(26)에 의해 기판(W)의 노광면에 형성된다.The image division optical system 30 divides the pattern image formed on the imaging plane of the first imaging
상(像) 형성에 관해 말하면, 화상 분할 광학계(30)는 제2 결상 광학계(26)에 조입된 광학계로 간주할 수 있고, 제2 결상 광학계(26)의 전측(前側) 초점 위치에 있는 결상면은 제1 결상 광학계(25)의 결상면(초점 위치)에 일치하고, 또한, 후측 초점 위치에 있는 결상면은, 기판(W)의 노광면과 일치한다. 이하에서는, 제1 결상 광학계(25)의 결상면을 공역면이라고도 한다.Speaking of image formation, the image segmentation optical system 30 can be regarded as an optical system incorporated into the second imaging
기판(W)이 주주사 방향(X)에 따라 이동 함에 따라, DMD(22)에 의한 투영 에리어(노광 에리어)는 기판(W)에 대해 상대적으로 이동한다. 투영 에리어의 위치에 따른 패턴 광을 조사하도록 노광 동작이 정해진 노광 피치에 따라 실행된다. 이에 따라, 패턴이 주주사 방향에 따라 형성된다.As the substrate W moves along the main scanning direction X, the projection area (exposure area) by the
다른 노광 헤드(202)도 마찬가지이며, 래스터 주사를 하면서 노광 동작이 수행되어, 기판 전체에 패턴이 형성된다. 묘화 처리가 종료하면, 현상 처리, 에칭 또는 도금, 레지스트 박리 처리 등이 실시되어, 패턴이 형성된 기판이 제조된다.The same is true for the other exposure heads 202 , and an exposure operation is performed while raster scanning is performed to form a pattern on the entire substrate. When the drawing process is finished, a developing process, etching or plating, a resist stripping process, etc. are performed, and the board|substrate on which the pattern was formed is manufactured.
여기에서는 기판(W)의 이동 방향을 주주사 방향에 일치시키고 있지만, 기판(W)을 주주사 방향(X)에 대해 미소 경사진 상태에서 묘화 테이블(18)에 배치해도 무방하다. 이 경우, 묘화 테이블(18)이 주주사 방향(X)에 따라 이동할 때, 노광 에리어는 기판(W)의 길이 방향(X방향)에 대해 경사진 상태에서 상대 이동한다.Although the moving direction of the board|substrate W is made to correspond to the main scanning direction here, you may arrange|position the board|substrate W on the drawing table 18 in the state with a slight inclination with respect to the main scanning direction X. In this case, when the drawing table 18 moves along the main scanning direction X, the exposure area moves relative to the longitudinal direction (X direction) of the board|substrate W in the inclined state.
노광 방식으로서는, 스텝&리피트 방식 혹은 연속 이동 방식에 의한 다중 노광 방식이 적용 가능하다. 스텝&리피트 방식에서는, 묘화 테이블(18)은 간헐적으로 X방향에 따라 이동하고, 그에 맞춰 각 마이크로 미러가 ON/OFF 제어된다. 한편, 연속 이동 방식에서는, 묘화 테이블(18)이 연속적으로 이동하면서 노광 피치에 따라 각 마이크로 미러가 ON/OFF 제어된다. 여기에서는, 연속 이동 방식이 적용되고 있다.As the exposure method, a step-and-repeat method or a multiple exposure method using a continuous movement method is applicable. In the step-and-repeat method, the drawing table 18 intermittently moves along the X direction, and each micromirror is controlled ON/OFF accordingly. On the other hand, in the continuous movement method, each micromirror is controlled ON/OFF according to the exposure pitch while the drawing table 18 moves continuously. Here, the continuous movement method is applied.
다음으로, 도 3~12를 이용해, 패턴 상의 분할 및 투영 위치에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 패턴 상을 분할하지 않을 때(분할 광학계를 갖추지 않을 때)의 노광 에리어의 중심점, 즉 DMD의 중심 위치의 투영점을, X-Y-Z 좌표계의 원점으로 정해 설명한다.Next, the division|segmentation and projection position on a pattern are demonstrated using FIGS. In addition, below, the center point of the exposure area when a pattern image is not divided|segmented (when a division|segmentation optical system is not provided), ie, the projection point of the center position of DMD, is set and demonstrated as the origin of an X-Y-Z coordinate system.
도 3은, DMD에서의 패턴 상의 분할 영역을 나타낸 도면이다. 도 4는, 기판의 노광면에 투영되는 6개의 분할 패턴 상의 위치를 나타낸 도면이다.Fig. 3 is a diagram showing a divided region on a pattern in the DMD. Fig. 4 is a diagram showing positions on six divided patterns projected on an exposure surface of a substrate.
도 3에 나타낸 바와 같이, DMD(22)의 반사면에는, 주주사 방향에 따른 횡방향으로 등분할된 부분 영역(DM1~DM6)(이하, 분할 영역이라고 한다)이 정해진다. DMD(22) 전체에 의해 형성되는 패턴 상의 광은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화상 분할 광학계(30)에 의해 부분 영역(DM1~DM6) 마다 서로 다른 위치로 투영된다. 투영된 분할 패턴 상(DA1~DA6)은, 각각 분할 영역(DM1~DM6)의 패턴 광에 의해 형성된다.As shown in FIG. 3 , on the reflective surface of the
도 4에 나타낸 바와 같이, 6개의 분할 패턴 상(DA1~DA6)은, 주주사 방향(X)에 따라 서로 소정 간격 떨어져 투영되고, 또한, 부주사 방향(Y)에 따라 겹치지 않게 떨어져 있고, 서로 인접하는 주사 밴드(SB1~SB6)의 위치에 맞춰 투영된다. 즉, 만일 주주사 방향(X)에 관해 분할 패턴 상(DA1~DA6)을 같은 위치에 늘어놓으면, 부주사 방향(Y)에 관해 이어진 1개의 상이 된다.As shown in Fig. 4 , the six division pattern images DA1 to DA6 are projected at a predetermined distance apart from each other along the main scanning direction X, and are spaced apart from each other so as not to overlap along the sub-scanning direction Y, and are adjacent to each other. It is projected in accordance with the positions of the scanning bands SB1 to SB6 to That is, if the divided pattern images DA1 to DA6 are arranged at the same position in the main scanning direction X, it becomes one continuous image in the sub scanning direction Y. As shown in FIG.
이 때의 부주사 방향(Y)에 따른 패턴 상의 정렬 순서는, 위로부터 분할 패턴 상(DA1, DA6, DA2, DA5, DA3, DA4)의 순서로 늘어선다. 즉, DMD(22)의 중심측에 위치하는 분할 영역(DM1, DM4)에 따른 분할 패턴 상(DA1, DA4)이 부주사 방향(Y)에 따라 원점에서 먼 위치에 투영되고, 그 옆의 분할 영역(DM2, DM5)의 분할 패턴 상(DA2, DA5)이, 분할 패턴 상(DA1, DA4)과 각각 같은 상한 내에서 부주사 방향(Y)에 따라 원점에서 보다 가까운 위치에 투영된다.The arrangement order of the pattern image along the sub-scan direction Y at this time is arranged in the order of division pattern image DA1, DA6, DA2, DA5, DA3, DA4 from the top. That is, the division pattern images DA1 and DA4 along the division areas DM1 and DM4 located on the center side of the
한편, 분할 영역(DM3, DM6)의 분할 패턴 상(DA3, DA6)은, 분할 패턴 상(DA1, DA4), 분할 패턴 상(DA2, DA5)과는 다른 상한 내에 투영되고, 분할 패턴 상(DA2, DA4), 분할 패턴 상(DA1, DA5)의 중간 부근의 위치에 각각 투영된다.On the other hand, division pattern images DA3 and DA6 of division areas DM3 and DM6 are projected within an upper limit different from division pattern images DA1 and DA4 and division pattern images DA2 and DA5, and divided pattern image DA2 .
그 결과, 분할 패턴 상(DA1~DA6)의 투영 위치는, 부주사 방향(Y)에 관해 점대칭인 투영 위치 관계를 가진다. 즉, 분할 패턴 상(DA1, DA4), 분할 패턴 상(DA2, DA5), 분할 패턴 상(DA3, DA6)은, 원점에 관해 대칭인 위치 관계에 있다. 또한, DMD(22)의 오른쪽 절반의 부분 영역(DM1~DM3), 왼쪽 절반의 부분 영역(DM4~DM6)의 사이에 교대로 분할 패턴 상을 부주사 방향에 따라 투영하고 있으므로, 분할 패턴 상(DA1~DA3), 분할 패턴 상(DA4~DA6)은, 서로 보완하는 상보적인 관계에 있다.As a result, the projection positions on the division pattern images DA1 to DA6 have a point-symmetrical projection positional relationship with respect to the sub-scan direction Y. That is, division pattern images DA1, DA4, division pattern images DA2, DA5, and division pattern images DA3, DA6 exist in a symmetrical positional relationship with respect to the origin. In addition, since the divided pattern image is alternately projected along the sub-scan direction between the right half partial areas DM1 to DM3 and the left half partial areas DM4 to DM6 of the
한편, 각 분할 패턴 상의 원점으로부터의 거리(투영 중심 위치까지의 거리)(XL)는 일치하지 않는다. 여기서 말하는 투영 중심이란, DMD(22)에 의한 패턴 상의 중심에 위치하는 광선이 화상 분할 광학계에 의해 분할(반사)되지 않고 피묘화체(기판 W)의 노광면에 도달했다고 가정할 때의 가상의 점이다. 또한, DMD(22)가 투영 광학계(24)의 광학 중심에 위치 맞춤 되고 있는 경우, 제1 결상 광학계(25), 제2 결상 광학계(26)의 광축과 노광면과의 교차하는 점을 투영 중심이라고 볼 수 있다.On the other hand, the distance from the origin (distance to the projection center position) XL on each division pattern does not match. The projection center as used herein is an imaginary when it is assumed that the light beam located at the center on the pattern by the
이와 같이, 화상 분할 광학계(30)는, 분할 패턴 상(DA1~DA6)을, 종래와 같은 비스듬히 일렬 방향이 아니라, 모든 상한 내에 분포하도록 대체로 링 상으로 투영시킨다. 여기서 링 상에는, 원형 만이 아니라, 비원형의 고리나 다각형의 의미를 포함한다. 분할 패턴 상(DA1~DA6)은 이러한 도형 윤곽에 따라 배치되지만, 분할 패턴 상(DA1~DA6)의 방향은 링 접선 방향에 얽매이지 않고, 소정의 각도로 배치된다. 또한, 분할 패턴 상의 배치가 링을 상기시킬 필요는 없으며, 예를 들면 분할 패턴 상이 4개였다고 해도, 링 상으로 간주한다.In this way, the image segmentation optical system 30 projects the segmented pattern images DA1 to DA6 in a substantially ring form so as to be distributed within all upper limits, not in the diagonal line direction as in the prior art. Here, on the ring, not only the circle but also the meaning of a non-circular ring or polygon is included. The divided pattern images DA1 to DA6 are arranged according to such a figure outline, but the direction of the divided pattern images DA1 to DA6 is not bound to the ring tangential direction and is arranged at a predetermined angle. In addition, it is not necessary for the arrangement|positioning on the division|segmentation pattern to remind a ring, for example, even if the division|segmentation pattern image was four, it is regarded as ring shape.
링 상 투영을 실현시키는 화상 분할 광학계(30)는, DMD(22)의 분할 영역(DM1~DM6)에 따라 6개의 미러 쌍을 갖추고, 각 미러 쌍은 평행 평면의 조(組)로서 구성된다. 이하, 미러 쌍에 대해 설명한다.The image segmentation optical system 30 for realizing ring-like projection is provided with six mirror pairs according to the division areas DM1 to DM6 of the
도 5는, 분할 영역(DM1)에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다. 도 6은, 분할 영역(DM2)에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다. 도 7은, 분할 영역(DM3)에 따른 미러 쌍의 배치를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the arrangement of mirror pairs along the divided area DM1. 6 is a diagram showing the arrangement of mirror pairs along the divided area DM2. 7 is a diagram showing the arrangement of mirror pairs along the divided area DM3.
도 5~7에 나타낸 바와 같이, 미러 쌍(32, 34, 36)은, 분할 영역(DM1, DM2, DM3)으로부터의 반사광을, 각각 분할 패턴 상(DA1, DA2, DA3)의 투영 위치(도 4 참조)로 유도하는 미러이며, 구형상의 분할 미러(32A, 34A, 36A)와 구형상 가이드 미러(32B, 34B, 36B)로 구성된다. 다만, 도 5~7에 도시한 각 미러의 사이즈는, 여기서는 설명을 용이하게 하기 위해 DMD(22)의 각 분할 영역에 맞춘 사이즈로 그려져 있다.5 to 7, the mirror pairs 32, 34, and 36 project the reflected light from the divided areas DM1, DM2, and DM3 onto the divided patterns DA1, DA2, and DA3 respectively at the projection positions (Fig. 4), and is composed of spherical split mirrors 32A, 34A, and 36A and spherical guide mirrors 32B, 34B, and 36B. However, the size of each mirror shown in Figs. 5 to 7 is drawn to fit each divided region of the
분할 미러(32A)는, 그 반사면 전체가 공역면(CS)과 평행하지 않고, 공역면(CS)과 교차한다. 즉, 그 법선 방향이 공역면(CS)의 법선 방향과 평행이 아니라, 경사지도록 배치되어 있다. 따라서, 공역면(CS)에 대해 수직인 Z축 방향에 따라 공역면(CS)으로부터의 거리는, 분할 미러(32A)의 장소에 따라 다르다.In the
또한, 분할 미러(32A)의 구형상인 반사면은, 경사 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y) 및 각각 소정의 각도로 경사져 있다. 즉, 분할 미러 반사면 각 변을 공역면(CS)에 투영했을 때에 규정되는 투영선은, X축, Y축에 대해 각각 평행이 아니라, 경사져 있다. 여기에서는, 이러한 분할 미러(32A)의 공역면(CS)에 대한 배치를 「공역면(CS) 근방에서의 경사 배치」라고 한다.Further, the spherical reflection surface of the
주주사 방향(X), 부주사 방향(Y) 및 Z축에 대한 경사 각도는, 도 4에 나타내는 분할 패턴 상(DA1)의 투영 위치에 따라 정해진다. 도 4에서는, 분할 미러(32A), 가이드 미러(32B)에 의해, 2.5 주사 밴드의 거리만큼 분할 패턴 상(DA1)을 부주사 방향(Y)으로 쉬프트 시키고 있다.The inclination angles with respect to the main scanning direction X, the sub scanning direction Y, and the Z axis are determined according to the projection position of the division pattern image DA1 shown in FIG. In Fig. 4, the divided pattern image DA1 is shifted in the sub-scan direction Y by a distance of 2.5 scanning bands by the
주주사 방향(X)보다 부주사 방향(Y)에 관해 원점으로부터 떨어진 위치에 분할 패턴 상(DA1)를 투영시키는 것으로부터, X축에 대한 경사 각도가 Y축에 대한 경사 각도보다 크다. 또한, 그 반사면의 법선 방향은 +Y방향, +X방향을 향하고 있다. 분할 미러(32A)와 평행 평면의 관계에 있는 가이드 미러(32B)는, 분할 미러(32A)로부터의 광을 제2 광학계(26)로 유도한다.Since the division pattern image DA1 is projected at a position away from the origin with respect to the sub-scan direction Y rather than the main scanning direction X, the inclination angle with respect to the X-axis is larger than the inclination angle with respect to the Y-axis. In addition, the normal direction of the reflection surface faces the +Y direction and the +X direction. The
도 6에 도시한 미러 쌍(34)의 분할 미러(34A)도, 공역면(CS)과 교차하도록 배치되어 있고, 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 대해 각각 다른 각도로 경사져 있다. 부주사 방향(Y)보다 주주사 방향(X)에 관해 원점으로부터 떨어진 위치에 분할 패턴 상(DA2)을 투영시키므로, Y축에 대한 경사 각도가 X축에 대한 경사 각도보다 크다. 또한, 분할 미러(32A)에 반사한 광과 간섭하지 않도록, 그 반사면의 법선 방향이 분할 미러(32A)에 보다 크고 +X측을 향하도록 경사져 있다. 도 6에서는, 분할 미러(34A), 가이드 미러(34B)에 의해, 0.5 주사 밴드분 만큼 부주사 방향(Y)으로 쉬프트 시키고 있다.The split mirrors 34A of the
게다가, 도 7에 도시한 미러 쌍(36)의 분할 미러(36A)도, 공역면(CS)과 교차하도록 배치되어 있고, 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 대해 각각 다른 각도로 경사져 있다. 여기에서는, 분할 패턴 상(DA1)을 제4 상한에 투영시키기 위해, 그 반사면의 법선 방향은 -X, -Y방향을 향하고 있다. 도 7에서는, 분할 미러(36A), 가이드 미러(36A)에 의해, 1.5 주사 밴드분 만큼 부주사 방향(Y)의 마이너스 방향으로 쉬프트 시키고 있다.In addition, the
도 8은, 분할 미러(36A)의 공역면(CS)에 대한 배치를 나타낸 도면이다. 도 9는, 분할 미러(36A)의 배치 각도를 나타낸 도면이다.Fig. 8 is a diagram showing the arrangement of the
분할 미러(36A)는, 그 중심이 공역면(CS) 상에 위치하도록 경사져 있고, 공역면(CS)과 교차하는 라인(36AC)을 사이에 두고 공역면(CS)으로부터 상측(-Z방향)의 영역과 하측의 영역(+Z방향)으로 나누어진다. 분할 미러(36A)의 변(邊)(이하, 분할 변이라고 한다)(36AL)의 공역면(CS)에 대한 경사 각도는, 인설(隣設)하는 분할 미러(34A)(도 6 참조)의 분할 변의 경사 각도와는 상이하고, X축 방향에서 보면 서로의 변은 교차한다. 분할 미러(36A), 가이드 미러(36B)에 의해 투영 패턴 상(DA3)이 원점으로부터 +X방향, -Y방향으로 이동하고 있는 것으로부터 분명한 것처럼, 교차 라인(36AC)은 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 대해 경사져 있다.The
도 9에 도시한 분할 미러(36A)의 공역면(CS)에 대한 경사 각도(α)는, 가능한 한 미러 양 선(36AE)이 공역면(CS)으로부터 떨어지지 않는 각도로 정해진다. 예를 들면, 30°이하, 15°이하로 정해진다. 경사 각도(α)를 미소 각도로 하는 것에 의해, 인접하는 분할 미러와의 간섭을 피할 수 있다. 다른 분할 미러(32A, 34A)도, 똑같이 정해진다.The inclination angle α of the
또한, 투영 광학계(24)의 초점 심도는, 분할 패턴 상이 각각 합초(合焦) 범위에 들어가는 초점 심도이다. 각 분할 미러의 공역면(CS)에 대한 경사 각도는, 분할 패턴 상에 요구되는 선명함을 유지하기 위한 초점 심도의 범위 내에 들어가도록 정해진다. 초점 심도의 범위는, 요구되는 패턴의 해상도, 투영 광학계(24)의 광학 특성 등에 따른다. 예를 들면, 분할 미러(36)의 경사 각도는, 적어도 45°, 30°, 혹은 15°이하로 정하면 좋다.In addition, the depth of focus of the projection
도 10은, 3개의 분할 미러 및 가이드 미러의 배치 관계를 나타낸 도면이다. 도 11은, 3개의 분할 미러를 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 12는, 가이드 미러의 배치를 나타낸 도면이다.Fig. 10 is a diagram showing the arrangement relationship of three split mirrors and a guide mirror. 11 is a perspective view showing three split mirrors. And FIG. 12 is a figure which showed arrangement|positioning of a guide mirror.
상술한 것처럼, 분할 패턴 상(DA1, DA2, DA3)은, 일조(一組)의 평행 평면으로 구성되는 미러 쌍(32A, 32B)(32), 미러 쌍(34A, 34B)(34), 미러 쌍(36A, 36B)(36)에 의해 도 10에 나타내는 위치에 투영된다. 분할 미러(32A, 34A, 36A), 및 가이드 미러(32B, 34B, 36B)의 사이즈는, DMD(22)의 각 분할 영역에 따른 공역면(CS) 상에서의 투영 영역보다 크다.As described above, the division pattern images DA1, DA2, DA3 are a pair of
특히, 가이드 미러(32B, 34B, 36B)는, 분할 미러(32A, 34A, 36A)가 결상면인 공역면(CS)에 대해 경사져 있으므로, 분할 패턴 상의 광속의 확산을 고려한 사이즈로 정해져 있다. 또한, 도 5~7, 10에는, 분할 패턴 상(DA1~DA3)의 광속의 확대 범위(LM)를 나타내고 있다.In particular, since the guide mirrors 32B, 34B, and 36B are inclined with respect to the conjugate plane CS, which is the imaging plane, the split mirrors 32A, 34A, and 36A are sized in consideration of the diffusion of the light flux on the split pattern. In addition, in FIGS. 5-7, 10, the expanded range LM of the light beam on division|segmentation pattern image DA1-DA3 is shown.
또한, 가이드 미러(32B, 34B, 36B)는, -Z방향에 따른 임의의 X-Y평면으로부터의 거리(미러 중심 위치까지의 거리)가 동일해지도록 배치되고 있다. 도 12에서는, 각 가이드 미러로부터 공역면(CS)까지의 거리 Z0가 동일한 것을 나타내고 있다. 또한, 분할 미러(32A, 34A, 36A)로부터 분할 패턴 상(DA1~DA3)이 투영되는 노광면까지의 광로 길이가 모두 같아지도록, 가이드 미러(32B)가 배치되고 있다.In addition, the guide mirrors 32B, 34B, and 36B are arranged so that the distance from any X-Y plane along the -Z direction (distance to the mirror center position) becomes the same. In FIG. 12, it has shown that the distance Z0 from each guide mirror to the conjugate surface CS is the same. Moreover, the
DMD(22)의 분할 영역(DM4~DM6)에 맞춰 배치되는 3개의 미러 쌍(도시하지 않음)도, 같은 배치가 되고, 6개의 분할 미러가 서로 이웃하면서, 각각 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 따라 다른 각도로 경사져 있다. 분할 영역(DM4, DM5, DM6)에 따른 분할 미러의 경사 각도는, 각각, 분할 미러(32A, 34A, 36A)에 대칭적인 각도이며, 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)의 정부(正負)가 역(逆)이 된다. 또한, 6개의 분할 미러로부터 분할 패턴 상(DA1~DA6)까지의 광로 길이는, 모두 동일하다.The three mirror pairs (not shown) arranged in accordance with the divided areas DM4 to DM6 of the
도 13은, 묘화 장치에 설치된 묘화 제어부의 블록도이다.13 is a block diagram of a drawing control unit provided in the drawing apparatus.
묘화 제어부(50)는, 외부의 워크스테이션(도시하지 않음)과 접속되어, 모니터(50B), 키보드(50C)가 접속되는 노광 제어부(52)를 갖춘다. 노광 제어부(52)는, 노광 동작 처리를 제어하고, 노광 데이터 생성부(76), 타이밍 컨트롤 회로(73), 묘화 테이블 제어 회로(53), 광원 제어부(61) 등의 회로에 제어 신호를 출력한다. 노광 동작 처리를 제어하는 프로그램은, 노광 제어부(52) 내의 ROM(도시하지 않음)에 격납되고 있다.The
워크스테이션(도시하지 않음)으로부터 노광 제어부(52)에 입력되는 패턴 데이터는, 묘화 패턴의 위치 정보(윤곽 위치 정보)를 가지는 벡터 데이터(CAD/CAM 데이터)로서, X-Y좌표계에 근거한 위치 좌표 데이터로서 나타내진다.The pattern data input from the workstation (not shown) to the
제1~ 제6 래스터 데이터 생성부(721~726)는, 벡터 데이터를 변환하고, 각각, 주사 밴드(SB1, SB2, SB3)에 묘화해야 하는 패턴의 래스터 데이터를 순차 생성한다. 생성된 래스터 데이터는, 각각 제1~ 제6 버퍼 메모리(741~746)에 일시적으로 격납된다.The first to sixth raster data generation units 72 1 to 72 6 convert vector data and sequentially generate raster data of a pattern to be drawn on the scan bands SB1, SB2, and SB3, respectively. The generated raster data is temporarily stored in the first to sixth buffer memories 74 1 to 74 6 , respectively.
각 버퍼 메모리에 일시적으로 격납되는 래스터 데이터는, 노광 피치에 맞춰 출력된다. 즉, 노광 피치분 만큼 부분 투영 에리어가 이동하여 다음의 노광 동작을 실행 가능해졌을 때, 래스터 데이터 출력이 수행된다. 제1~ 제6 래스터 데이터 생성부(721~726)에서의 래스터 데이터의 출력 제어는, 노광 제어부(52)에 설치된 어드레스 제어 회로(도시하지 않음)에서 출력되는 제어 신호에 근거해 수행된다.The raster data temporarily stored in each buffer memory is output according to the exposure pitch. That is, when the partial projection area moves by the exposure pitch and the next exposure operation becomes executable, raster data output is performed. The raster data output control in the first to sixth raster data generating units 72 1 to 72 6 is performed based on a control signal output from an address control circuit (not shown) provided in the
래스터 데이터가 노광 데이터 생성부(76)에 보내지면, 노광 데이터 생성부(76)에서는, 분할 패턴 상(DA1~DA6)의 각 투영 에리어의 위치에 따른 래스터 데이터가 통합되어, DMD(22)의 각 마이크로 미러를 ON/OFF 제어하는 신호가, DMD(22) 전체에 대한 하나의 노광 데이터로서 생성된다. DMD(22)에서는, 노광 데이터 생성부(76)로부터 출력되는 노광 데이터에 근거해, 마이크로 미러가 ON/OFF 제어된다.When the raster data is sent to the exposure
타이밍 컨트롤 회로(73)는, 버퍼 메모리(741~746), 노광 데이터 생성부(76) 등에 대해, 타이밍 조정을 위해 클록 펄스 신호를 동기 신호로서 출력한다. 또한, CCD 센서(19)로부터 출력되는 화상 신호에 근거해, 화상 처리부(62)는 기판(W)에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치를 검출한다.The
묘화 테이블 제어 회로(53)는, 구동 회로(54)를 통해 모터(도시하지 않음)를 갖춘 X-Y 스테이지 기구(56)를 제어하고, 이에 따라 묘화 테이블(18)의 이동 속도, 기판 이송 방향 등이 제어된다. 위치 검출 센서(55)는, 묘화 테이블(18)의 위치, 즉 부분 패턴 상(DA1~DA6)의 투영 위치에 대해, 묘화 테이블(18)에 대한 상대적 위치를 검출한다.The drawing
노광 헤드(202)에 대해서도, 마찬가지로 래스터 데이터 변환 처리, DMD 구동 처리 등에 관한 회로(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 같은 노광 동작 처리가 수행된다.Similarly to the
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 각각 분할 미러와 가이드 미러로 구성된 평행 평면의 조인 6개의 미러 쌍을 갖춘 화상 분할 광학계(30)가, DMD(22)로부터의 패턴 상을 DMD(22)의 분할 영역(DM1~DM6)에 따라 6분할하고, 6개의 분할 패턴 상(DA1~DA6)을 주주사 방향(X), 부주사 방향(Y)에 따라 서로 떨어지도록 투영 위치를 이동시킨다. 이에 따라, 스루 풋 향상을 도모할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the image division optical system 30 provided with six mirror pairs in parallel planes each composed of a division mirror and a guide mirror divides the pattern image from the
평행 평면 관계에 있는 미러 쌍을 복수 배치하는 것에 의해 패턴 상을 분할 함으로써, 간이(簡易)한 광학계를 구성하는 것이 가능해지고, 4개 혹은 그 이상의 수만큼 패턴 상을 분할할 수 있다. 특히, 중심측의 분할 패턴 상을 부주사 방향에 관해 가장 떨어진 위치에 투영시키기 때문에, 분할 패턴 상의 거리 간격을 넓힐 수 있다.By dividing the pattern image by arranging a plurality of mirror pairs in parallel plane relationship, it becomes possible to constitute a simple optical system, and it is possible to divide the pattern image by four or more. In particular, since the image of the division pattern on the center side is projected at the most distant position with respect to the sub-scan direction, the distance interval on the division pattern can be widened.
그리고, 중심측의 분할 미러에 인접하는 중간 위치의 분할 미러에 대해서는, 주주사 방향에 대해 가장 떨어진 위치에 분할 패턴 상을 투영하고, 인접 분할 미러 사이에서의 분할 패턴 상의 투영 위치 거리 간격을 길게 한다. 이에 따라, 인접하는 미러 사이에서의 간섭을 피할 수 있다. 특히, 패턴 상의 우측 절반, 좌측 절반의 분할 패턴 상을 부주사 방향에 따라 교대로 늘어놓는 것에 의해, 보다 큰 투영 위치의 거리 간격을 취할 수 있다. 또한, 인접하는 미러 사이에서의 광의 간섭이 없도록 분할 미러의 경사 각도를 억제 함으로써, 광량 로스를 억제해 필요한 해상도를 얻을 수 있다.Then, for the split mirror at an intermediate position adjacent to the split mirror on the center side, the split pattern image is projected at the position furthest away from the main scanning direction, and the distance between the projection positions on the split pattern between adjacent split mirrors is increased. Accordingly, interference between adjacent mirrors can be avoided. In particular, by arranging the divided pattern images of the right half and the left half on the pattern alternately along the sub-scan direction, a larger distance interval of the projection position can be taken. In addition, by suppressing the inclination angle of the split mirrors so that there is no interference of light between adjacent mirrors, loss of light quantity can be suppressed and required resolution can be obtained.
게다가, 분할 패턴 상(DA1~DA6)의 투영 위치가, 그 중심에 관해 점대칭적인 위치 관계에 있고, 패턴 상의 좌측 절반, 우측 절반의 분할 패턴 상이 상보적인 위치 관계에 있으므로, 묘화 처리에서의 묘화 타이밍의 조정 등을 용이하게 설정할 수 있다. 그리고, 분할 패턴 상(DA1~DA)을 링 상으로 배치함과 동시에, 분할 패턴 상(DA1~DA6)이 투영되는 노광면까지의 전 광로 길이가 동일해지도록 분할 미러 쌍(각 가이드 미러)을 배치 함으로써, 각 분할 패턴 상의 선명함이 균일해진다.Furthermore, since the projection positions on the division pattern images DA1 to DA6 have a point-symmetric positional relationship with respect to the center thereof, and the left half and right half division pattern images on the pattern have a complementary positional relationship, the writing timing in the writing process can be easily adjusted. Then, while arranging the split pattern images DA1 to DA in a ring shape, the split mirror pair (each guide mirror) is set so that the total optical path length to the exposure surface on which the split pattern images DA1 to DA6 is projected becomes the same. By arranging, the sharpness on each division pattern becomes uniform.
패턴 상의 분할 수는 임의이며, 임의의 짝수로 분할할 수 있다. 이 경우, 분할 수에 맞춰 미러 쌍을 배치하면 좋다. 또한, 패턴 상을 홀수로 분할하는 것도 가능하다.The number of divisions on the pattern is arbitrary, and divisions can be made by any even number. In this case, what is necessary is just to arrange|position a mirror pair according to the division|segmentation number. It is also possible to divide the pattern image into odd numbers.
도 14는, 홀수로 분할할 때의 DMD에서의 분할 영역을 나타낸 도면이다. DMD(22')의 반사면을 5등분 함에 따라 정해지는 5개의 분할 영역(DM1~DM5)에 맞춰 5개의 미러 쌍이 배치된다. 분할 미러의 경사 각도에 대해서는, 짝수의 분할 시와 마찬가지로 정해진다.Fig. 14 is a diagram showing a divided area in the DMD when dividing by odd numbers. Five mirror pairs are arranged in accordance with the five division areas DM1 to DM5 determined by dividing the reflective surface of the DMD 22' into 5 equal parts. The inclination angle of the split mirror is determined in the same manner as in the case of even-numbered splits.
본 실시 형태에서는, 분할 패턴 상은 투영 중심으로부터 X, Y방향 각각 떨어지도록 분할 미러의 경사 각도가 설정되어 있지만, 예를 들면 중지측(中止側) 분할 미러(32A)의 변을 정사영(正射影) 했을 때의 투영선이 X방향, Y방향에 따라 평행해지도록 경사지게 해도 무방하다.In this embodiment, the inclination angle of the split mirror is set so that the split pattern image is separated from the projection center in the X and Y directions, respectively. For example, the side of the
10: 묘화 장치(노광 장치)
22: DMD(광변조 소자 어레이)
24: 투영 광학계
25: 제1 결상 광학계(제1 광학계)
26: 제2 결상 광학계(제2 광학계)
30: 화상 분할 광학계
32, 34, 36: 미러 쌍
32A, 34A, 36A 분할 미러
32B, 34B, 36B 가이드 미러10: drawing apparatus (exposure apparatus)
22: DMD (optical modulation element array)
24: projection optical system
25: first imaging optical system (first optical system)
26: second imaging optical system (second optical system)
30: image segmentation optical system
32, 34, 36: mirror pair
32A, 34A, 36A split mirror
32B, 34B, 36B guide mirror
Claims (10)
상기 광변조 소자 어레이에서 반사한 광을, 피묘화체의 노광면에 결상시키는 투영 광학계를 갖추고,
상기 투영 광학계가,
상기 광변조 소자 어레이로부터의 패턴 상의 광을, 제1 결상면에 결상시키는 제1 광학계와,
분할 영역에 따라 상기 제1 결상면에 형성되는 패턴 상을 분할해, 복수의 분할 패턴 상을 형성하는 복수의 미러 쌍을 가지는 화상 분할 광학계와,
상기 복수의 분할 패턴 상의 광을 상기 노광면에 결상시키는 제2 광학계를 가지고,
상기 복수의 미러 쌍 각각이, 제1 결상면과 교차하도록 배치되는 분할 미러와, 상기 분할 미러와 평행이며 상기 분할 미러로부터의 광을 상기 제2 광학계로 유도하는 가이드 미러를 가지고,
복수의 분할 미러가, 부주사 방향에 따라 늘어서 있는 주사 밴드의 위치에 맞추어, 복수의 분할 패턴 상이 노광면 상에서 서로 간격을 두고 투영되도록, 제1 결상면에 대해 각각 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.an optical modulation element array in which a plurality of optical modulation elements are arranged in two dimensions;
and a projection optical system for imaging the light reflected by the light modulator array on an exposure surface of an object to be drawn;
The projection optical system,
a first optical system for imaging the patterned light from the optical modulation element array on a first imaging plane;
an image segmentation optical system having a plurality of mirror pairs that divide a pattern image formed on the first imaging plane according to a divided area to form a plurality of divided pattern images;
a second optical system for imaging the light on the plurality of split patterns on the exposure surface;
Each of the plurality of mirror pairs has a split mirror disposed to intersect a first imaging plane, and a guide mirror parallel to the split mirror and guide light from the split mirror to the second optical system,
An exposure apparatus characterized in that a plurality of split mirrors are respectively inclined with respect to the first imaging plane so that the plurality of split pattern images are projected on the exposure surface at intervals from each other in accordance with the positions of the scan bands arranged in the sub-scan direction. For exposure head.
상기 복수의 분할 미러가, 복수의 분할 패턴 상이 노광면에서 링 상으로 투영되도록, 각각 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.According to claim 1,
An exposure head for an exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of split mirrors are each inclined so that the plurality of split pattern images are projected on the ring from the exposure surface.
상기 복수의 분할 미러가, 노광면 투영 중심에 따라 규정되는 4개의 상한 내 각각에 적어도 1개의 분할 패턴이 노광면에 투영하도록, 각각 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.According to claim 1,
The exposure head for an exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of split mirrors are each inclined so that at least one split pattern is projected onto the exposure surface within each of four upper limits defined by an exposure surface projection center.
중심측에 위치하는 중심측 분할 미러가, 노광면 투영 중심으로부터의 거리가 주주사 방향보다 부주사 방향에 따라 떨어진 위치에 분할 패턴 상이 투영되도록, 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
An exposure head for an exposure apparatus, characterized in that the center-side split mirror positioned on the center side is inclined so that the split pattern image is projected at a position away from the exposure surface projection center along the sub-scan direction rather than the main-scan direction.
중심측에 위치하는 중심측 분할 미러와 인접하는 분할 미러가, 노광면 투영 중심으로부터의 거리가 부주사 방향보다 주주사 방향에 따라 떨어진 위치에 분할 패턴 상이 투영되도록, 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
An exposure apparatus characterized in that the center-side split mirror positioned on the center side and the adjacent split mirror are inclined so that the split pattern image is projected at a position away from the exposure surface projection center along the main scanning direction rather than the sub-scan direction. exposure head.
상기 복수의 분할 미러가, 패턴 상의 일방의 절반의 영역에 따른 분할 패턴 상과, 타방의 절반의 영역에 따른 분할 패턴 상이 노광면 투영 중심에 관해 점대칭적 관계가 되도록, 각각 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of split mirrors is inclined so that the split pattern image along one half region of the pattern and the split pattern image along the other half region have a point-symmetric relationship with respect to the exposure surface projection center. An exposure head for an exposure apparatus.
상기 복수의 가이드 미러가, 상기 복수의 분할 미러로부터 노광면까지의 각각의 광로 길이가 동일해지도록, 제1 결상면 수직 방향에 따라 그 중심이 같은 위치에 배치되고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.7. The method of claim 6,
The plurality of guide mirrors are arranged at the same center in the vertical direction of the first image forming plane so that the respective optical path lengths from the plurality of split mirrors to the exposure surface are the same. exposure head.
상기 복수의 분할 미러가, 제1 결상면에 대해, 상기 투영 광학계의 초점 심도에 따른 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 노광 헤드.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
An exposure head for an exposure apparatus, wherein the plurality of split mirrors are inclined at an angle corresponding to the depth of focus of the projection optical system with respect to the first imaging plane.
분할 영역에 따라 상기 제1 결상면에 형성되는 패턴 상을 제1 결상면 근방에서 적어도 4개로 분할 함으로써, 적어도 4개의 분할 패턴 상을 형성하는 화상 분할 광학계와,
적어도 4개의 분할 패턴 상의 광을 피묘화체의 노광면에 결상시키는 제2 결상 광학계를 갖추고,
상기 화상 분할 광학계가, 부주사 방향에 따라 늘어서 있는 주사 밴드의 위치에 맞추어, 적어도 4개의 분할 패턴 상이 노광면 상에서 서로 간격을 두고 투영되도록, 적어도 4개의 분할 패턴 상을 형성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 투영 광학계.a first imaging optical system for imaging a patterned light from an optical modulation element array in which a plurality of optical modulation elements are arranged two-dimensionally on a first imaging plane;
an image segmentation optical system for forming at least four segmented pattern images by dividing the pattern image formed on the first image plane into at least four in the vicinity of the first image plane according to the segmented area;
a second imaging optical system for imaging the light on at least four divided patterns on the exposure surface of the object to be drawn;
Exposure characterized in that the image segmentation optical system forms at least four segmented pattern images so that at least four segmented pattern images are projected on the exposure surface at intervals from each other in accordance with the positions of the scan bands lined up along the sub-scan direction. Projection optics for the device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |