KR20090031977A - Maskless exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

A maskless exposure apparatus is provided to control the location of the projection lens by the movement of the wedge glass and to expose the pattern of the uniform width in the surface of the work piece. The side of the first wedge glass(717) is perpendicularly arranged about the optical axis of the second projection lens(67). The side of the second wedge glass(727) is arranged in the incidence side or the output side of the second projection lens. In the substrate thickness direction of each wedge glasses, one surface is inclined as the angle theta to the other surface. If the imaging location of the optical axial of the second projection lens crosses each other from the surface of the exposure substrate, the second wedge glass is moved as the angle theta to position the image formation face of the second projection lens at the surface of the exposure substrate.

Description

마스크레스 노광 장치 {MASKLESS EXPOSURE APPARATUS}Maskless exposure device {MASKLESS EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 마스크를 사용하지 않고 노광 기판에 패턴을 노광하는 마스크레스(maskless) 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a maskless exposure apparatus that exposes a pattern to an exposure substrate without using a mask.

프린트 기판에 배선 패턴 등을 형성하기 위하여, 종래에는 패턴을 미리 마스크에 형성하여 두고, 마스크 노광기를 사용하여 이 마스크 패턴을 투영 노광하거나, 밀착 또는 프록시미티(proximity) 노광에 의해 노광 기판에 패턴을 노광하고 있었다. 최근 마스크를 사용하지 않고 직접 노광 기판에 노광하는 기술이 개발되어, 산업적인 활용이 시작되고 있다(하기 특허 문헌 참조). 그리고, 이와 같은 마스크레스 노광 장치에 의해, 예를 들면, 패턴폭이 20㎛의 프린트 기판을 제작할 수 있다.In order to form a wiring pattern on a printed board, a pattern is conventionally formed in a mask, and this mask pattern is projected and exposed using a mask exposure machine, or the pattern is exposed to the exposed substrate by close or proximity exposure. It was exposing. In recent years, a technique of directly exposing to an exposure substrate without using a mask has been developed, and industrial utilization has begun (see the following patent document). And with such a maskless exposure apparatus, the printed circuit board of 20 micrometers of pattern widths can be produced, for example.

[특허 문헌] 일본국 특개 2004-39871호 공보[Patent Document] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-39871

전자 부품 등의 실장 밀도를 보다 향상시키기 위해, 패턴폭을 10㎛ 이하까지 가늘게 하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 10㎛ 이하의 패턴을 노광시키는 경우, 초점 심도의 폭이 좁으므로, 노광 기판에 휘어진 상태나 두께 불균일이 있으면 패턴의 폭을 균일하게 하는 것이 곤란하게 된다.In order to further improve the mounting density of electronic components and the like, it is required to reduce the pattern width to 10 μm or less. However, when exposing a pattern of 10 µm or less, the width of the depth of focus is narrow. Therefore, if there is a bent state or thickness irregularity in the exposure substrate, it becomes difficult to make the width of the pattern uniform.

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하고, 공작물에 휘어진 상태나 두께 불균일이 있는 경우라도, 공작물의 표면에 균일한 폭의 패턴을 노광할 수 있는 마스크레스 노광 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a maskless exposure apparatus capable of exposing a pattern having a uniform width to the surface of a workpiece even when the workpiece is bent or has thickness irregularities.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 노광 조명광을 출력하는 노광 광원과, 2차원 공간 변조기와, 제1 투영 렌즈와, 마이크로 렌즈 어레이와, 제2 투영 렌즈 및 노광 기판을 유지하고 상기 제2 투영 렌즈의 광축과 직교하는 방향으로 이동하는 스테이지로 이루어지는 마스크레스 노광 장치에 있어서, 판두께 방향의 한쪽 면이 판두께 방향의 다른 쪽 면에 대하여 각도 θ 경사진 면인 제1 쐐기 유리 및 제2 쐐기 유리의 2개의 쐐기 유리와, 상기 쐐기 유리 중 적어도 한쪽을 이동시키는 이동 수단을 설치하고, 상기 제1 쐐기 유리의 상기 다른쪽 면을 상기 제2 투영 렌즈의 광축에 대하여 수직으로 배치하고, 상기 제2 쐐기 유리의 상기 한쪽 면을 상기 제1 쐐기 유리의 상기 한쪽 면과의 거리가 미리 정해지는 값으로 되도록 조합시켜, 상기 제2 투영 렌즈의 입사측 또는 출사측에 배치하고, 상기 제2 투영 렌즈의 상기 광축 방향의 결상 위치가 상기 노광 기판의 표면으로부터 어긋나 있는 경우에는, 상기 이동 수단에 의해 상기 쐐기 유리 중 어느 한쪽을 상기 거리를 일정하게 하여 상기 각도 θ 방향으로 이동시킴으로써 상기 제2 투영 렌즈의 결상면을 상기 노광 기판의 표면에 위치결정하는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention hold | maintains the said exposure light source which outputs exposure illumination light, a 2D space modulator, a 1st projection lens, a micro lens array, a 2nd projection lens, and an exposure substrate, In a maskless exposure apparatus comprising a stage moving in a direction orthogonal to an optical axis of a projection lens, a first wedge glass and a second wedge, in which one surface in the plate thickness direction is a surface inclined at an angle θ with respect to the other surface in the plate thickness direction. Two wedge glass of glass and a moving means for moving at least one of the said wedge glass are provided, The said other surface of the said 1st wedge glass is arrange | positioned perpendicularly to the optical axis of a said 2nd projection lens, The said 1st 2 the one side of the wedge glass is combined so that the distance from the one side of the first wedge glass becomes a predetermined value, and the mouth of the second projection lens When it is arrange | positioned at the side or an emission side, and the imaging position of the said optical-axis direction of the said 2nd projection lens is shift | deviated from the surface of the said exposure board | substrate, the said distance means makes any one of the said wedge glass constant, The imaging plane of the second projection lens is positioned on the surface of the exposure substrate by moving in the angle θ direction.

공작물에 휘어진 상태나 두께 불균일이 있어도, 공작물의 표면에 균일한 폭의 패턴을 노광할 수 있다.Even if the workpiece is bent or the thickness is uneven, a pattern having a uniform width can be exposed on the surface of the workpiece.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.

[실시예 1]Example 1

도 1은 본 발명에 관한 제1 마스크레스 노광 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a first maskless exposure apparatus according to the present invention.

7개의 광축으로 이루어지는 노광 조명계(11~17)는 대략 같은 구조이다. 그리고, 도면의 번잡함을 피하기 위하여, 동 도면에서는 7개의 광축계 중 표시하기 쉬운 부분에만 번호나 신호선(점선)이 표시되어 있지만, 모든 광축에 동일하게 번호나 신호선이 있다. 이하, 노광 조명계(11~17) 중 노광 조명계(17)에 대하여 설명한다.The exposure illumination systems 11-17 which consist of seven optical axes are substantially the same structure. Incidentally, in order to avoid the complexity of the figure, the numbers and signal lines (dotted lines) are displayed only in the parts of the seven optical axes that are easy to display, but the numbers and signal lines are the same on all the optical axes. Hereinafter, the exposure illumination system 17 among the exposure illumination systems 11-17 is demonstrated.

노광 조명계(17)로부터 출사한 노광 조명광은 리턴 미러(27)에 의해 위쪽에 있는 2차원 공간 변조기(37)에 조사(照射)된다. 여기서는, 2차원 공간 변조기로서 디지털 미러 디바이스(이하, 「DMD」라고 함)(37)를 사용하고 있다.The exposure illumination light emitted from the exposure illumination system 17 is irradiated to the two-dimensional space modulator 37 located above by the return mirror 27. Here, a digital mirror device (hereinafter referred to as "DMD") 37 is used as the two-dimensional spatial modulator.

DMD(37)에는 xy면 내에 다수의 가동 마이크로 미러가 매트릭스형으로 배치되 어 있다. 제어 장치(9)로부터 각 마이크로 미러에 ON/OFF 신호가 보내지면, ON 신호를 받은 마이크로 미러는 일정 각도 경사져, 입사한 노광 조명광을 반사시켜 제1 투영 렌즈(47)에 입사시킨다. 또한, OFF 상태의 마이크로 미러에 의해 반사된 노광 조명광은 제1 투영 렌즈(47)에는 입사하지 않아, 노광에는 기여하지 않는다. 투영 렌즈(47)을 투과한 노광 조명광은 마이크로 렌즈 어레이(57)에 입사한다. DMD(37)의 마이크로 미러의 확대상(또는 축소상)이 형성되는 마이크로 렌즈 어레이(57)의 위치에는 각각 마이크로 렌즈가 배치되어 있다.In the DMD 37, a plurality of movable micro mirrors are arranged in a matrix in the xy plane. When the ON / OFF signal is sent from the control apparatus 9 to each micromirror, the micromirror which received the ON signal is inclined at an angle and reflects the incident exposure illumination light to enter the first projection lens 47. The exposure illumination light reflected by the micromirror in the OFF state does not enter the first projection lens 47 and does not contribute to the exposure. The exposure illumination light that has passed through the projection lens 47 is incident on the micro lens array 57. Microlenses are disposed at positions of the microlens arrays 57 where the enlarged image (or reduced image) of the micromirror of the DMD 37 is formed.

마이크로 렌즈 어레이(57)에 배치된 각 마이크로 렌즈는 초점 거리가 fм의 볼록 렌즈이며, 각 마이크로 렌즈에 대략 수직으로 입사하는 노광 조명광(ON 상태의 마이크로 미러로부터 온 노광 조명광)은 각 마이크로 렌즈로부터 대체로 fм의 위치에 미소한 스폿을 형성한다.Each micro lens disposed in the micro lens array 57 is a convex lens having a focal length of fм, and the exposure illumination light (exposure illumination light from the micromirror in the ON state) that is incident approximately perpendicular to each micro lens is generally from each micro lens. A micro spot is formed at the position of fм.

그리고, 이 스폿 형성 위치에 스폿 직경과 같은 개구 직경을 가지는 핀홀 어레이를 배치해도 된다. 핀홀 어레이를 배치함으로써, 여분(불필요)의 광을 차광할 수 있다.A pinhole array having an opening diameter equal to the spot diameter may be arranged at this spot formation position. By arranging the pinhole array, it is possible to shield extra (unnecessary) light.

마이크로 렌즈의 하방 fм의 위치에 생긴 스폿 패턴은 제2 투영 렌즈(67)에 입사하고, 제2 투영 렌즈(67)를 출사한 노광 조명광은 쐐기 유리(717)와 쐐기 유리(727)로 이루어지는 쐐기 유리 유닛(GU7)을 투과하여, 노광 기판(8) 상에 배율 Μ의 스폿 패턴 배열상(配列像)을 형성한다.The spot pattern generated at the position fmi below the microlens is incident on the second projection lens 67, and the exposure illumination light exiting the second projection lens 67 is a wedge composed of wedge glass 717 and wedge glass 727. It penetrates through glass unit GU7, and the spot pattern arrangement | positioning image of magnification (mu) is formed on the exposure board | substrate 8.

다음에, 쐐기 유리 유닛(GU7)에 대하여 설명한다. Next, the wedge glass unit GU7 is demonstrated.

도 2는 쐐기 유리 유닛(GU7)의 주요부 사시도이며, 도 3은 도 2의 K에서 바 라본 도면이다. FIG. 2 is a perspective view of an essential part of the wedge glass unit GU7, and FIG. 3 is a view as viewed in K of FIG. 2.

쐐기 유리(717)는, 판두께 방향의 한쪽 면(717b)이 판두께 방향의 다른 쪽 면(717a)에 대하여 각도 θ 경사진 면이다. 또한, 쐐기 유리(727)는, 판두께 방향의 한쪽 면(727b)이 판두께 방향의 다른 쪽 면(727a)에 대하여 각도 θ 경사진 면이다. 그리고, 면(717a)은 제2 투영 렌즈(67)의 광축에 대하여 수직으로 배치되어 있다. 한편, 쐐기 유리(727)는 면(727b)이 면(717b)에 대하여 거리(간격) δ로 되도록 조합되어 배치되어 있다. 그리고, 이 실시예에 있어서는, 쐐기 유리(727)와 쐐기 유리(717)의 xy 방향의 크기는 각각 같으며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 양자가 z 방향으로부터 보아, 정확히 겹칠 때(이하, 이 경우의 양자의 위치를 「쐐기 유리의 기준 위치」라고 함)의 면(717a)으로부터 면(727a)까지의 거리는 t이다. 이하, 거리 t를 쐐기 유리의 「토탈 두께」라고 한다. 기준 위치에서의 토탈 두께 t는 4 ~ 7mm로 설정된다. 또한, 거리 δ는 0.01 ~ 0.3mm 사이의 일정값이다. 그리고, 거리 δ의 최소값을 O.O1mm보다 작게 해도 되지만, 후술하는 이동 기구의 제작의 용이함을 고려하면, 거리 δ의 최소값을 0.05mm정도로 하는 것이 실용적이다. 또한, 거리 δ의 최대값을 O.3mm로 하는 것은, 거리 δ이 0.3mm을 넘으면 수차가 커지기 때문이다.The wedge glass 717 is a surface in which one surface 717b in the plate thickness direction is inclined at an angle θ with respect to the other surface 717a in the plate thickness direction. In addition, the wedge glass 727 is a surface in which one surface 727b in the plate thickness direction is inclined at an angle θ with respect to the other surface 727a in the plate thickness direction. The surface 717a is disposed perpendicular to the optical axis of the second projection lens 67. On the other hand, the wedge glass 727 is arrange | positioned and arrange | positioned so that surface 727b may become distance (interval) (delta) with respect to the surface 717b. Incidentally, in this embodiment, the sizes of the wedge glass 727 and the wedge glass 717 are the same in the xy direction, respectively, and as shown in FIG. The distance from both surfaces 717a of "the reference position of wedge glass" to the surface 727a of t in the case is t. Hereinafter, distance t is called "total thickness" of wedge glass. The total thickness t at the reference position is set to 4-7 mm. The distance δ is a constant value between 0.01 and 0.3 mm. And although the minimum value of distance (delta) may be made smaller than 0.1 mm, it is practical to consider the minimum value of distance (delta) to be about 0.05 mm, considering the ease of manufacture of the moving mechanism mentioned later. The maximum value of the distance δ is 0.3 mm because the aberration increases when the distance δ exceeds 0.3 mm.

도시하지 않은 이동 기구는, 쐐기 유리(727)(또는 쐐기 유리(717) 중 어느 한쪽)을 면(727b)을 따라(엄밀하게 말하면, 경사면의 법선에 직교하고 경사면에 평행한 벡터의 방향을 따라) 쐐기 유리(727)를 이동시킨다. 이 이동 기구는 제어 회로(9)에 의해 제어된다.A moving mechanism, not shown, follows the wedge glass 727 (or any of the wedge glass 717) along the face 727b (strictly speaking, along the direction of the vector perpendicular to the normal of the slope and parallel to the slope). ) The wedge glass 727 is moved. This moving mechanism is controlled by the control circuit 9.

이제, 쐐기 유리(727)를 상기 경사면을 따라 y 방향으로 +Δy 이동시키면, 투영 렌즈(2)의 광축과 평행한 방향의 유리의 토탈 두께 변화 Δt는 하기의 식 1에 의해 주어진다.Now, when the wedge glass 727 is moved + Δy in the y direction along the inclined surface, the total thickness change Δt of the glass in the direction parallel to the optical axis of the projection lens 2 is given by Equation 1 below.

Δt = -Δyㆍ tanθ … (식 1)Δt = -Δy tan θ... (Equation 1)

여기서, 쐐기 유리(717, 727)의 굴절률을 n이라고 한다. 그러면, 토탈 두께가 Δt 변화함으로써, 제2 투영 렌즈(727)의 초점 위치의 변화량 Δz는 하기의 식 2로 표현된다(그리고, 위쪽이 플러스이다).Here, the refractive index of the wedge glass 717,727 is n. Then, since the total thickness changes Δt, the change amount Δz of the focal position of the second projection lens 727 is expressed by the following expression (2, and the upper side is positive).

Δz = -Δtㆍ(n-1)/nΔz = −Δt · (n−1) / n

= Δyㆍtanθㆍ(n-1)/n … (식 2)    = Δy · tanθ · (n−1) / n... (Equation 2)

즉, 쐐기 유리 유닛(GU7)은 초점 맞춤 장치이다.That is, the wedge glass unit GU7 is a focusing device.

그래서, 노광 기판(8) 상의 레지스트면 또는 레지스트가 실려 있는 면의 높이 h(x, y)가 미리 측정되어 있는 경우는, 다음과 같이 하여 스폿의 상을 레지스트면 상에 위치결정할 수 있다. 즉, 높이 h(x, y)의 데이터를 제어 회로(9)에 넣어 두는 동시에, 쐐기 유리(717, 727)를 기준 위치에 배치하고, 제2 투영 렌즈(67)의 결상면(結像面)이 노광 기판(8)의 설계 상의 표면 높이와 일치하도록 해 둔다. 그리고, 제어 회로(9)에 기억되어 있는 데이터에 따라 투영 렌즈가 노광하는 영역의 평균 높이 hm를 구하고, 식 2에 있어서의 Δz가 hm의 높이가 되도록(Δz= hm) 쐐기 유리(72)를 Δy 이동시켜, 노광한다. 이와 같이 하면, 정밀도가 우수한 노광을 행할 수 있다.Therefore, when the height h (x, y) of the resist surface on the exposure substrate 8 or the surface on which the resist is loaded is measured in advance, the spot image can be positioned on the resist surface as follows. That is, the data of height h (x, y) is put in the control circuit 9, and the wedge glass 717, 727 is arrange | positioned at a reference position, and the imaging surface of the 2nd projection lens 67 is taken. ) Corresponds to the design surface height of the exposure substrate 8. And the average height hm of the area | region exposed by the projection lens is calculated | required according to the data memorize | stored in the control circuit 9, and the wedge glass 72 is made so that (DELTA) z in Formula (2) may become the height of hm ((DELTA) z = hm). ? Y is moved and exposed. In this way, exposure with excellent precision can be performed.

그런데, 종래의 마스크레스 노광 장치에서는 노광 기판의 표면이 평탄한 것 으로 가정(假定)하여, 제2 투영 렌즈(61~67)의 결상면이 가정한 노광 기판의 표면과 일치하도록 하여 제2 투영 렌즈(61~67)를 z 방향으로 위치결정하고 있었다.By the way, in the conventional maskless exposure apparatus, the surface of an exposure substrate is assumed to be flat, and the 2nd projection lens is made so that the imaging surface of 2nd projection lenses 61-67 may match with the surface of the exposure substrate which assumed. (61 to 67) were positioned in the z direction.

그러나, 예를 들면, 다층 프린트 기판의 경우, 장소에 따라 판두께가 상이하게 되어 있을 뿐아니라, 기판의 적층화에 따른 기판면의 휘어진 상태나 불균일 등 때문에 노광면이 평탄한 경우는 거의 없다. 그러므로, 예를 들면, 패턴의 폭을 균일하게 하는 것이 곤란했었다.However, for example, in the case of a multilayer printed circuit board, not only the plate thickness differs depending on the place, but also the exposure surface is hardly flat due to the warped state or unevenness of the substrate surface due to the stacking of the substrates. Therefore, for example, it was difficult to make the width of a pattern uniform.

다음에, 노광 기판의 표면에 요철이 있는 경우나, 휘어진 상태가 있는 경우라도 정밀도가 우수한 노광을 행할 수 있는 마스크레스 노광 장치에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a maskless exposure apparatus capable of performing exposure with excellent accuracy even when there are irregularities on the surface of the exposure substrate or when there is a curved state.

그리고, 쐐기 유리 유닛(GU7)은 제2 투영 렌즈(67)의 입구측(즉, 마이크로 렌즈 어레이(57)와 제2 투영 렌즈(67) 사이)에 배치해도 된다.And wedge glass unit GU7 may be arrange | positioned at the entrance side of the 2nd projection lens 67 (namely, between the micro lens array 57 and the 2nd projection lens 67).

[실시예 2]Example 2

도 4는 본 발명에 관한 마스크레스 노광 장치의 구성도이며, 도 1과 같은 것은 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도 5는 높이 검출기의 구성도이다.FIG. 4 is a configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 5 is a block diagram of a height detector.

스테이지(80)의 위쪽에 배치된 제2 투영 렌즈군(제2 투영 렌즈(61~67)의 y 방향의 한쪽(도시한 경우는 바로 앞쪽)에는, 다수의 높이 검출기(600)가 x 방향으로 배열되어 배치된 멀티 높이 검출기(600U)가 설치되어 있다. 각각의 높이 검출기(600)는 노광 기판(8)의 레지스트 표면 또는 레지스트 아래의 노광 기판 그 자체의 표면 높이를 검출한다.A plurality of height detectors 600 are arranged in the x direction on one side of the second projection lens group (the second projection lens 61 to 67 in the y direction (right in front of the illustrated case)) disposed above the stage 80. An array of multi height detectors 600U is provided, arranged in. Each height detector 600 detects the surface of the resist surface of the exposure substrate 8 or the surface height of the exposure substrate itself under the resist.

다음에, 높이 검출기(600)의 구조에 대하여 설명한다. Next, the structure of the height detector 600 is demonstrated.

도 5에 나타낸 바와 같이, 높이 검출기(600)는, 발광체(601)와, 렌즈(602)와, 렌즈(603)와, 포지션 센서(604)로 구성되어 있다. 발광체(601)는, 발광 다이오드(LED) 또는 레지스트를 감광시키지 않는 적색광을 출력하는 반도체 레이저(LD)이다. 렌즈(602)는 발광체(601)로부터 출사한 광을 노광 기판(8)의 표면에 집광한다. 렌즈(603)는 기판 표면에서 반사된 광을 집광하고, 포지션 센서(604) 상에 기판의 반사부로서 결상시킨다.As shown in FIG. 5, the height detector 600 includes a light emitter 601, a lens 602, a lens 603, and a position sensor 604. The light emitter 601 is a semiconductor laser LD that outputs red light that does not expose the light emitting diode (LED) or the resist. The lens 602 condenses the light emitted from the light emitter 601 on the surface of the exposure substrate 8. The lens 603 collects the light reflected from the substrate surface and forms an image on the position sensor 604 as a reflecting portion of the substrate.

이상과 같은 구성이므로, 노광 기판(8)의 높이가 가공 프로그램에 설정한 높이(노광 기판(8)의 복수 개소의 높이를 실측하여 얻은 평균 높이 또는 설계 상의 높이. 이하, 「설정 높이」라고 함)와 다른 경우, 설정 높이로부터의 어긋남의 크기에 따라 포지션 센서 상의 결상 위치가 변화한다. 그래서, 이 변화량을 판독함으로써 실제의 노광 기판(8)의 높이를 검출할 수 있다.Since it is the structure as mentioned above, the height of the exposure board | substrate 8 set to the processing program (average height obtained by actually measuring the height of several places of the exposure board 8 or design height. Hereinafter, it is called "setting height". ), The imaging position on the position sensor changes depending on the magnitude of the deviation from the set height. Therefore, the height of the actual exposure substrate 8 can be detected by reading this amount of change.

다음에, 본 발명의 실시예의 동작에 대하여 설명한다. Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

도 4에 있어서의 바로 앞쪽으로부터 내측을 향하여, 노광 기판(8)을 탑재한 스테이지(80)를 감광 재료의 감도에 따른 일정한 속도 v로 y 방향으로 이동시킨다. 각 높이 검출기(600)는 일정 시간마다, 노광 기판(8)의 표면 높이를 검출한다. 검출된 표면 높이는 노광 기판(8)의 위치 정보(측정한 개소의 xy 좌표값)와 함께 제어 회로(9)의 기억부에 기억된다. 높이가 검출된 개소는 속도 v로 정해지는 시간이 경과하면 노광 위치(87)(DMD(37)와 상사(相似)인 직사각형임)에 도달한다. 제어 회로(9)는, 노광 위치(87)에 도달한 노광 기판(8)의 표면 높이를 기억부로부터 호출하고, 이 정보에 따라 쐐기 유리(727)를 y 방향으로 이동시키고, 제2 투영 렌즈(67)의 결상면을 노광 기판(8)의 표면과 일치시킨다.4, the stage 80 on which the exposure substrate 8 is mounted is moved in the y direction at a constant speed v in accordance with the sensitivity of the photosensitive material. Each height detector 600 detects the surface height of the exposure board | substrate 8 every fixed time. The detected surface height is stored in the storage unit of the control circuit 9 together with the positional information (measured xy coordinate value of the location) of the exposure substrate 8. The location where the height is detected reaches the exposure position 87 (a rectangle that is similar to the DMD 37) when the time determined by the speed v elapses. The control circuit 9 calls the surface height of the exposure substrate 8 which reached the exposure position 87 from a memory | storage part, moves the wedge glass 727 to ay direction according to this information, and 2nd projection lens The imaging surface of 67 is matched with the surface of the exposure substrate 8.

도 6은 노광 기판(8)의 단면도이며, 노광 기판(8)을 x 방향으로 단면한 경우의 표면 근방을 모식적으로 나타낸 도면이다.FIG. 6: is sectional drawing of the exposure board | substrate 8, and is a figure which shows typically the surface vicinity in the case where the exposure board | substrate 8 is cross-sectioned in the x direction.

동 도면에 있어서, 노광 기판(8)의 표면은 실선으로 나타내고 있다. 또한, 면(700)(Σex0)은 설정 높이이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 노광 위치(87) 내의 높이는 장소에 따라 각각 상이하다. 여기서는, 검출기(600)가 각 노광 위치의 양단에 배치되어 있으므로, 각 노광 위치의 양단 높이의 평균값으로, 점선으로 나타낸 제2 투영 렌즈의 결상면을 위치결정한다. 그리고, 검출기(600)의 배치 간격을 좁게 함으로써, 실제의 노광 기판(8)의 표면과 투영 렌즈의 결상면의 차이의 불균일을 작게 할 수 있다.In the same figure, the surface of the exposure substrate 8 is shown by the solid line. In addition, the surface 700 (Σex0) is a set height. As shown in the same figure, the height in the exposure position 87 changes with each place. Since the detector 600 is arrange | positioned at the both ends of each exposure position here, the imaging surface of the 2nd projection lens shown by the dotted line is positioned by the average value of the height of both ends of each exposure position. And by narrowing the arrangement | positioning space of the detector 600, the nonuniformity of the difference of the surface of the actual exposure substrate 8 and the imaging surface of a projection lens can be made small.

또한, 여기서는 x 방향의 단면에 대하여 설명하였으나, y 방향으로도 마찬가지의 것이라고 할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 노광 위치(87)의 y 방향의 길이가 y1, x 방향의 길이가 x1인 것으로 하면, 제2 투영 렌즈의 결상면의 높이를, 영역 y1×x1 내에서 측정한 높이의 평균값에 맞추도록 하는 것이 실제적이다. 그리고, 다른 노광 위치(81~86)에 대해서도 마찬가지이다.In addition, although the cross section of the x direction was demonstrated here, it can be said that it is the same also in the y direction. Therefore, for example, if the length in the y direction of the exposure position 87 is y1 and the length in the x direction is x1, the height of the image plane of the second projection lens is measured within the area y1 × x1. It is practical to try to average. The same applies to the other exposure positions 81 to 86.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 노광 시에 노광 기판의 표면 높이의 계측과 결상면의 높이 방향의 위치 조정을 병행하여 행하므로, 노광 기판의 전체면에 걸쳐 결상면을 대략 노광 기판의 표면에 맞출 수 있다. 이 결과, 패턴폭은 균일하게 된다.As described above, in the present embodiment, since the measurement of the surface height of the exposure substrate and the position adjustment in the height direction of the imaging surface are performed in parallel with the exposure, the imaging surface is approximately the surface of the exposure substrate over the entire surface of the exposure substrate. Can fit in. As a result, the pattern width becomes uniform.

다음에, 검출기(600)에 의한 노광 기판 표면의 높이 검출 정밀도를 보다 향상시키는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of further improving the height detection accuracy of the exposure substrate surface by the detector 600 will be described.

도 5에서 설명한 발광체(607)로부터 출력되는 측정광을 P 편광으로 하고, 주광선(主光線)(B11)의 입사각을 노광 기판(8)의 표면에 배치된 감광층의 굴절률에 의해 정해지는 브류스터각(Brewster angle) θв로서 입사시킨다. 이와 같이 하면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모든 입사광은 감광층(81)을 통과하여(즉, 감광층 표면에서는 반사되지 않음), 베이스부의 기판면에 도달한다. 또한, 베이스부의 기판면에서 반사하여 위쪽으로 돌아오는 광은, 대략 P 편광인 채 감광층의 표면에서 반사되지 않고 그대로 위쪽으로 복귀하고, 검출광(D11)으로서 감광층으로부터 출사하여 포지션 센서(604)에 입사한다. 즉, 검출시에 노이즈로 되는 감광층 표면에서 반사하는 도면의 점선으로 나타낸 노이즈광(D11n)은 0으로 된다. 또한, 포지션 센서(604)에 입사하는 입사광은 거의 감쇄되지 않는다. 따라서, 정밀도가 우수한 검출(측정)을 행할 수 있다.The Brewster whose measurement light output from the light-emitting body 607 described in FIG. 5 is P-polarized light and the incident angle of the chief ray B11 is determined by the refractive index of the photosensitive layer disposed on the surface of the exposure substrate 8 Incident as the Brester angle θв. In this way, as shown in Fig. 7, all incident light passes through the photosensitive layer 81 (i.e., is not reflected on the surface of the photosensitive layer) and reaches the substrate surface of the base portion. Further, the light reflected from the substrate surface of the base portion and returned upward is not reflected at the surface of the photosensitive layer while being substantially P polarized, and returns upward as it is, and exits from the photosensitive layer as the detection light D11 to position sensor 604. ). That is, the noise light D11n indicated by the dotted line in the figure reflected by the surface of the photosensitive layer, which becomes noise at the time of detection, becomes zero. Incident light incident on the position sensor 604 is hardly attenuated. Therefore, detection (measurement) with excellent precision can be performed.

또한, 검출기(600U)로 측정한 결과를 제어 회로(9)에 보존하므로, 예를 들면, 제2 투영 광학계의 초점 심도를 초과하는 것 같은 휘어진 상태가 있는 경우라도, 휘어진 상태가 있는 위치를 용이하게 특정할 수 있다. 따라서, 이와 같은 기판 상의 위치를 미리 표시하거나, 노광 후에 이 부분이 불량해질 위험성이 높은 것을 경고 표시하거나, 데이터로서 보존하여 두는 것이 가능하다.In addition, since the result measured by the detector 600U is stored in the control circuit 9, even if there is a bent state, for example, exceeding the depth of focus of the second projection optical system, the position with the bent state is easy. Can be specified. Therefore, it is possible to display such a position on a board | substrate in advance, or to warn that the part has a high risk of becoming bad after exposure, or to save it as data.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 마스크레스 노광 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

도 2는 본 발명에 관한 쐐기 유리 유닛의 주요부 사시도이다.It is a principal part perspective view of the wedge glass unit which concerns on this invention.

도 3은 도 2의 K에서 바라본 도면이다.3 is a view seen from K of FIG.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 마스크레스 노광 장치의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

도 5는 높이 검출기의 구성도이다.5 is a configuration diagram of the height detector.

도 6은 노광 기판의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the exposure substrate.

도 7은 본 발명에 관한 계측광의 설명도이다. 7 is an explanatory diagram of measurement light according to the present invention.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

(8) 노광 기판 (8) exposure substrate

(67) 제2 투영 렌즈(67) second projection lens

(717) 제1 쐐기 유리717 first wedge glass

(727) 제2 쐐기 유리727 second wedge glass

(717u) 제1 쐐기 유리의 면(717u) face of first wedge glass

(727u) 제2 쐐기 유리의 면(727u) face of second wedge glass

θ: 쐐기 유리(717, 727)의 경사면의 각도 θ: angle of the inclined surfaces of the wedge glass 717, 727

δ: 면(717u)과 면(727u)의 거리δ: distance between plane 717u and plane 727u

Claims (3)

노광 조명광을 출력하는 노광 광원과, 2차원 공간 변조기와, 제1 투영 렌즈와, 마이크로 렌즈 어레이와, 제2 투영 렌즈 및 노광 기판을 유지하고 상기 제2 투영 렌즈의 광축과 직교하는 방향으로 이동하는 스테이지로 이루어지는 마스크레스(maskless) 노광 장치에 있어서,An exposure light source for outputting exposure illumination light, a two-dimensional spatial modulator, a first projection lens, a micro lens array, a second projection lens, and an exposure substrate, and moving in a direction perpendicular to the optical axis of the second projection lens; In a maskless exposure apparatus comprising a stage, 판두께 방향의 한쪽 면이 판두께 방향의 다른 쪽 면에 대하여 각도 θ 경사진 면인 제1 쐐기 유리 및 제2 쐐기 유리의 2개의 쐐기 유리와, 상기 2개의 쐐기 유리 중 적어도 한쪽을 이동시키는 이동 수단을 설치하고,Two wedge glass of the 1st wedge glass and the 2nd wedge glass whose one surface in the plate | board thickness direction is the surface which inclined angle (theta) with respect to the other surface of the plate | board thickness direction, and the moving means which moves at least one of the said 2 wedge glass. Install it, 상기 제1 쐐기 유리의 상기 다른쪽 면을 상기 제2 투영 렌즈의 광축에 대하여 수직으로 배치하고, 상기 제2 쐐기 유리의 상기 한쪽 면을 상기 제1 쐐기 유리의 상기 한쪽 면과의 거리가 미리 정해지는 값으로 되도록 조합시켜, 상기 제2 투영 렌즈의 입사측 또는 출사측에 배치하고,The other surface of the first wedge glass is disposed perpendicular to the optical axis of the second projection lens, and the one surface of the second wedge glass is predetermined in distance from the one surface of the first wedge glass. Combination is performed so as to be a losing value, and is disposed on the incident side or the exit side of the second projection lens, 상기 제2 투영 렌즈의 상기 광축 방향의 결상(結像) 위치가 상기 노광 기판의 표면으로부터 어긋나 있는 경우에는, 상기 이동 수단에 의해 상기 쐐기 유리 중 어느 한쪽을 상기 거리를 일정하게 하여 상기 각도 θ 방향으로 이동시킴으로써 상기 제2 투영 렌즈의 결상면을 상기 노광 기판의 표면에 위치결정하는, 마스크레스 노광 장치.When the imaging position of the said 2nd projection lens in the said optical axis direction is shift | deviated from the surface of the said exposure board | substrate, the said distance means makes any one of the said wedge glass constant, and the said angle (theta) direction The maskless exposure apparatus which positions the imaging surface of the said 2nd projection lens on the surface of the said exposure substrate by moving to. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노광 기판의 표면 높이를 측정하는 측정 수단을 더 구비하고,Further comprising measuring means for measuring the surface height of the exposure substrate, 노광에 앞서 상기 노광 기판의 표면 높이를 측정하는, 마스크레스 노광 장치.The maskless exposure apparatus which measures the surface height of the said exposure board | substrate before exposure. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 측정 수단은, 상기 노광 기판 상의 감광층을 감광시키지 않는 측정광을 출력하는 광원과, 상기 노광 기판으로부터 반사된 상기 측정광을 수광하는 수광 수단과, 상기 수광 수단이 수광한 위치에 따라 반사부의 높이를 연산하는 포지션 센서를 구비하고,The measuring means includes a light source for outputting measurement light that does not expose the photosensitive layer on the exposure substrate, light receiving means for receiving the measurement light reflected from the exposure substrate, and a reflecting portion according to a position received by the light receiving means. Equipped with a position sensor for calculating the height, 상기 광원은 P 편광의 상기 측정광을 상기 감광층의 굴절률로 정해지는 브류스터각(Brewster angle)으로 상기 감광층에 조사(照射)하는, 마스크레스 노광 장치.And the light source irradiates the photosensitive layer to the photosensitive layer at a Brewster angle determined by the refractive index of the photosensitive layer.
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