KR20100138805A - 노광 헤드 및 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

초점 거리가 같은 광빔으로 다중 초점 노광을 행함으로써 높은 해상도를 유지하고 또한 깊은 초점 심도를 얻을 수 있는 노광 헤드 및 노광 장치를 제공한다. 노광 장치는 광을 조사하는 광원(66)과, 2차원 형상으로 배열된 복수의 마이크로미러를 구동해서 복수의 광빔을 생성하는 미러 디바이스(50)와, 미러 디바이스(50)에 의해 생성된 복수의 광빔 각각을 집광하는 집광 광학계와, 집광 광학계에 의해 집광된 복수의 광빔 각각을 감광 재료 상에 결상시키는 결상 광학계(80,82)와, 집광 광학계와 결상 광학계 사이의 복수의 광빔의 광로 상에 광축과 직교하도록 배치된 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판(10)을 구비한 복수의 노광 헤드를 갖는다. 이들 복수의 노광 헤드를 감광 재료에 대하여 소정 방향으로 상대 이동시켜서 감광 재료의 대략 동일 위치를 초점 위치가 다른 광빔으로 중첩해서 노광한다.

Description

노광 헤드 및 노광 장치{EXPOSURE HEAD AND EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 노광 헤드 및 노광 장치에 관한 것이다.
종래, 화상 데이터에 의거하여 공간 광변조 소자에 의해 변조된 광을 이용하여 감광 재료를 노광하는 노광 헤드, 및 상기 노광 헤드를 주사시켜서 상기 감광 재료 상에 화상 패턴을 형성하는 노광 장치가 여러 가지 알려져 있다. 공간 광변조 소자는 조사된 광을 각각 제어 신호에 따라서 변조하는 다수의 화소부가 병설되어 이루어지는 것이다. 공간 광변조 소자의 일례로서 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD : 등록상표)를 들 수 있다. DMD는 제어 신호에 따라서 반사면의 각도를 변화시키는 다수의 마이크로미러가 규소 등의 반도체 기판 상에 2차원 형상으로 배열되어 이루어지는 미러 디바이스이다.
일본 특허공개 2007-33973호 공보에는 조사된 광을 각각 제어 신호에 따라서 변조하는 화소부가 다수 병설되어 이루어지는 공간 광변조 소자를 구비하고, 감광 재료에 대하여 상대 이동해서 상기 감광 재료의 동일 위치를 복수의 상기 화소부로부터의 광에 의해 다중 노광하는 노광 헤드에 있어서, 상기 공간 광변조 소자와 상기 감광 재료 사이의 광로에 상기 공간 광변조 소자의 각 화소부로부터의 광을 각각 집광하는 마이크로렌즈가 어레이 형상으로 배치되어 이루어지는 마이크로렌즈 어레이가 배치되고, 상기 동일 위치의 다중 노광에 사용되는 상기 마이크로렌즈 중 적어도 2개의 마이크로렌즈의 초점 거리가 다른 것을 특징으로 하는 노광 헤드가 기재되어 있다.
일본 특허공개 2007-33973호 공보 및 일본 특허공개 평6-331942호 공보에 기재된 발명은 모두 초점 심도의 확대를 도모하는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나, 일본 특허공개 2007-33973호 공보에 기재된 노광 헤드 등은 초점 거리가 다른 2종류 이상의 마이크로렌즈를 사용하고 있으므로 다중 노광에 사용하는 광빔의 수속 각도가 다르고, 빔 웨이스트 지름도 다르다. 이 때문에, 일본 특허공개 2007-33973호 공보에 기재된 노광 헤드 등은 해상도가 높아질수록 초점 심도의 확대를 도모하는 것이 어려워져 고정세한 노광에는 적합하지 않다.
또한, 일본 특허공개 평6-331942호 공보에는 회절 광학 소자를 적어도 1매 포함하는 투영 렌즈계에 있어서 상기 회절 광학 소자 중의 1매는 복수의 존으로 이루어지고, 상기 복수의 존을 투과하는 광속(光束)이 광축 방향의 약간 다른 적어도 2점의 위치에서 결상하도록 상기 복수의 존이 서로 다른 결상 작용을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 렌즈계가 기재되어 있다.
일본 특허공개 평6-331942호 공보에 기재된 투영 렌즈계는 회절 광학 소자를 이용하여 복수의 위치에 결상되는 광빔을 얻고 있고, 얻어지는 광빔의 광축 방향이 다르므로 고정세한 다중 노광에는 적합하지 않다. 또한, 복수의 존으로 이루어지는 특수한 구조의 회절 광학 소자가 필요하게 된다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 초점 거리가 동일한 광빔으로 다중 초점 노광을 행함으로써 높은 해상도를 유지하고 또한 깊은 초점 심도를 얻을 수 있는 노광 헤드 및 노광 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 노광 헤드는 광을 조사하는 광원과, 2차원 형상으로 배열된 복수의 화소부를 구비해서 구성되고, 상기 복수의 화소부 각각이 상기 광원으로부터 조사된 광을 화상 데이터에 따라서 변조해서 복수의 화소부 각각에 대응한 복수의 광빔을 생성하는 공간 광변조 소자와, 상기 공간 광변조 소자에 의해 생성된 복수의 광빔 각각을 집광하는 집광 광학계와, 상기 집광 광학계에 의해 집광된 복수의 광빔 각각을 감광 재료 상에 결상시키는 결상 광학계와, 상기 집광 광학계와 상기 결상 광학계 사이에 배치됨과 아울러 상기 공간 광변조 소자에 의해 생성된 복수의 광빔의 광로 상에 광축과 교차하도록 배치되어 초점 위치가 다른 복수의 광빔을 생성하도록 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 노광 헤드 및 노광 장치에 있어서, 상기 평행 평판의 복수의 부분은 상기 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 저하되는 특성을 가질 경우에는 이면측으로부터 순차적으로 노광되는 배열이 되고, 상기 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 증가하는 특성을 가질 경우에는 표면측으로부터 순차적으로 노광되는 배열이 되도록 상기 미리 정한 방향으로는 단계적으로 다른 두께로 형성된 것으로 해도 된다.
상기 노광 헤드 및 노광 장치에 있어서, 상기 공간 광변조 소자로서는 마이크로미러를 화소부로서 구비한 반사형의 공간 광변조 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 두께가 단계적으로 변화하는 판 형상 부재인 것이 바람직하다. 상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 두꺼워지거나, 또는 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아질 수 있다.
상기 평행 평판은 광입사면에 있어서 한쪽의 평행면이 같은 높이로 배치되는 평면이고, 광출사면에 있어서 다른쪽의 평행면이 계단 형상으로 배치되는 요철면인 것이어도 된다.
또한, 상기 평행 평판은 상기 광빔의 광축과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성될 수도 있다. 그때는, 상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 두꺼워지는 판 형상 부재와 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아지는 판 형상 부재가 배열되도록 연결되는 것이 좋다.
또한, 상기 평행 평판은 상기 평행 평판의 광입사면에 애퍼쳐 어레이가 부가되어 있을 수 있다.
본 발명의 노광 장치는 본 발명의 복수의 노광 헤드와, 상기 노광 헤드를 상기 감광 재료에 대하여 미리 정한 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단과, 상기 이동 수단에 의한 미리 정한 방향으로의 상대 이동에 의해 상기 감광 재료가 상기 감광 재료에 대하여 초점 거리가 같고 또한 초점 위치가 다른 복수의 광빔에 의해 다중 노광되도록 상기 공간 광변조 소자 및 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 평행 평판의 복수의 부분은 상기 미리 정한 방향에서는 다른 초점 위치를 갖도록 다른 두께로 형성됨과 아울러 상기 미리 정한 방향과 교차하는 방향에서는 초점 위치가 일정해지도록 일정한 두께로 형성된 것이 바람직하다.
도 1은 제 1 실시형태의 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 스캐너의 구성을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3의 (A)는 감광 재료에 노광이 완료된 영역이 형성되는 형상을 나타내는 평면도이고, (B)는 각 노광 헤드에 의한 노광 에리어의 배열을 나타내는 모식도이다.
도 4는 노광 헤드의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 미러 디바이스의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (A)는 마이크로미러가 온 상태인 +α도로 경사진 상태를 나타내고, (B)는 마이크로미러가 오프 상태인 -α도로 경사진 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 노광 헤드의 구성을 상세하게 설명하기 위한 광축을 따른 단면도이다.
도 8은 평행 평판의 형상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 9의 (A)~(C)는 다중 초점 노광에 의해 초점 심도가 확대되는 이유를 설명하는 모식도이다.
도 10은 1개의 미러 디바이스에 의해 얻어지는 2차원 상(像)인 노광 에리어 및 노광 에리어에 있어서의 블록 영역을 나타내는 모식도이다.
도 11의 (A)~(C)는 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광의 시간 경과 변화의 모양을 나타내는 개략도이다.
도 12는 제 2 실시형태에 의한 노광 헤드의 구성을 상세하게 설명하기 위한 광축을 따른 단면도이다.
도 13의 (A)~(C)는 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광의 시간 경과 변화의 모양을 나타내는 개략도이다.
도 14의 (A)~(C)는 평행 평판의 형상 및 배치의 변형예를 나타내는 광축을 따른 단면도이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 단차 기판에의 적용예를 나타내는 개략도이다.
도 16은 평행 평판을 이동 가능하게 한 변형예를 나타내는 광축을 따른 단면도이다.
도 17은 애퍼쳐 어레이를 부가한 평행 평판을 사용한 변형예를 나타내는 광축을 따른 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 의한 노광 헤드 및 노광 장치에 대하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
(노광 장치의 전체 구성)
우선, 본 실시형태의 노광 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 본 실시형태의 노광 장치(100)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)를 표면에 흡착해서 유지하는 평판 형상의 이동 수단으로서의 스테이지(152)를 구비하고 있다. 그리고, 4개의 다리부(154)로 지지된 두꺼운 판 형상의 설치대(156)의 상면에는 스테이지 이동 방향을 따라 연장된 2개의 가이드(158)가 설치되어 있다. 스테이지(152)는 그 길이 방향이 스테이지 이동 방향을 향하도록 배치됨과 아울러 가이드(158)에 의해 왕복 이동할 수 있게 지지되어 있다. 또한, 이 노광 장치에는 부주사 수단으로서의 스테이지(152)를 가이드(158)를 따라 구동하는 도시하지 않은 스테이지 구동 장치가 설치되어 있다.
설치대(156)의 중앙부에는 스테이지(152)의 이동 경로에 걸쳐지도록 コ자 형상의 게이트(160)가 설치되어 있다. コ자 형상 게이트(160) 단부의 각각은 설치대(156)의 양 측면에 고정되어 있다. 이 게이트(160)를 사이에 두고 한쪽측에는 주사 노광부인 스캐너(162)가 설치되어 있다. 또한, 게이트(160)를 사이에 두고 다른쪽측에는 감광 재료(150)의 선단 및 후단을 검지하는 복수(예를 들면 2개)의 센서(164)가 설치되어 있다. 스캐너(162) 및 센서(164)는 게이트(160)에 각각 장착되고, 스테이지(152)의 이동 경로의 상방에 고정 배치되어 있다. 따라서, 스테이지(152)의 이동에 따라 감광 재료(150)에 대하여 스캐너(162) 및 센서(164)는 상대적으로 이동한다. 또한, 스테이지 구동 장치(도시 생략), 스캐너(162) 및 센서(164)는 이들을 제어하는 도시하지 않은 콘트롤러에 각각 접속되어 있다.
(주사 노광부의 구성)
이어서, 노광 장치의 주사 노광부인 스캐너의 구성을 설명한다.
도 2는 스캐너의 구성을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3(A)는 감광 재료에 노광이 완료된 영역이 형성되는 모양을 나타내는 평면도이고, 도 3(B)는 각 노광 헤드에 의한 노광 에리어의 배열을 나타내는 모식도이다. 스캐너(162)는, 도 2 및 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 복수의 노광 헤드(166)를 구비하고 있다. 복수의 노광 헤드(166)는 m행 n열의 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 또한, 이하에서는 m행째의 n열째에 배열된 개개의 노광 헤드를 구별해서 나타내는 경우에는 노광 헤드(166mn)로 표기하고, 구별할 필요가 없을 경우에는 노광 헤드(166)로 총칭한다. 본 실시형태에서는 원통 형상의 하우징을 구비한 8개의 노광 헤드(16611~16624)가 2행 4열로 배열된 일례를 도시하고 있다.
노광 헤드(166)에 의해 노광되는 영역인 노광 에리어(168)는 도 2에 나타내는 바와 같이 단변이 부주사 방향을 따른 직사각형상이고, 부주사 방향에 대하여 소정의 경사각(θ)으로 경사져 있다. 또한, 후술하는 미러 디바이스(50)를 경사 배치함으로써 노광 에리어(168)를 경사지게 하고 있다. 스테이지(152)의 이동에 따라서 노광 에리어(168)도 이동하고, 감광 재료(150)에는 노광 헤드(166)마다 띠 형상의 노광 완료 영역(170)이 형성된다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 부주사 방향은 스테이지 이동 방향과는 반대 방향이 된다. 또한, 이하에서는 m행째의 n열째에 배열된 개개의 노광 헤드에 의한 노광 에리어를 구별해서 나타내는 경우에는 노광 에리어(168mn)로 표기하고, 구별할 필요가 없는 경우에는 노광 에리어(168)로 총칭한다.
또한, 도 3(A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, 띠 형상의 노광 완료 영역(170)의 각각이 인접하는 노광 완료 영역(170)과 부분적으로 중첩되도록 라인 형상으로 배열된 각 행의 노광 헤드(166)의 각각은 그 배열 방향으로 소정 간격 어긋나게 해서 배치되어 있다. 이 노광 헤드의 배치에 의해 1행째의 노광 에리어(16811)와 노광 에리어(16812) 사이에 존재하는 노광할 수 없는 부분은 2행째의 노광 에리어(16821)에 의해 노광된다.
(노광 헤드의 개략 구성)
이어서, 각 노광 헤드의 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 노광 헤드의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 노광 헤드(166)의 하우징 내에는 노광 헤드(166)를 구성하는 복수의 부재가 수납되어 있다. 노광 헤드(166)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 입사된 광빔을 화상 데이터에 따라서 각 화소부마다 변조하는 공간 광변조 소자로서 DMD(등록상표)로 대표되는 마이크로미러를 구비한 반사형의 공간 광변조 소자(이하, 「미러 디바이스」라고 한다)(50)를 구비하고 있다. 공간 광변조 소자로서는 액정셔터 등의 투과형 공간 광변조 소자도 사용할 수 있지만, 복수의 화소부 각각에 대응한 복수의 광빔을 생성하는 것(변조)이 용이한 점에서 마이크로미러를 화소부로서 구비한 반사형 공간 광변조 소자가 적합하다.
미러 디바이스(50)는 데이터 처리부와 미러 구동 제어부를 구비한 도시하지 않은 콘트롤러에 접속되어 있다. 이 콘트롤러의 데이터 처리부에서는 입력된 화상 데이터에 의거하여 각 노광 헤드(166)마다 미러 디바이스(50)의 제어해야 할 영역 내의 각 마이크로미러를 구동 제어하는 제어 신호를 생성한다. 또한, 미러 구동 제어부에서는 화상 데이터 처리부에서 생성한 제어 신호에 의거하여 각 노광 헤드(166)마다 미러 디바이스(50)의 각 마이크로미러의 반사면의 각도를 구동 제어한다.
여기에서, 도 5 및 도 6을 참조하여 미러 디바이스(50)의 구성 및 동작에 대해서 간단하게 설명한다. 미러 디바이스(50)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판에 제작된 SRAM셀(메모리셀)(60) 상에 각각 화소부(픽셀)를 구성하는 다수(예를 들면 1024개×768개)의 마이크로미러(62)가 격자 형상으로 배열되어 이루어지는 미러 디바이스이다. 각 픽셀에 있어서, 최상부에는 지주에 지지된 마이크로미러(62)가 설치되어 있고, 마이크로미러(62)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다.
SRAM셀(60)에 디지털 신호가 기록되면 마이크로미러(62)가 기판측에 대하여 ±α도(예를 들면 ±12도)의 범위에서 경사지게 된다. 도 6(A)는 마이크로미러(62)가 온 상태인 +α도로 경사진 상태를 나타내고, 도 6(B)는 마이크로미러(62)가 오프 상태인 -α도로 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상 신호에 따라서 미러 디바이스(50)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로미러(62)의 경사를 도 5에 나타내는 바와 같이 온오프 제어함으로써, 미러 디바이스(50)에 입사된 레이저광(B)은 각각의 마이크로미러(62)의 경사 방향으로 반사된다. 또한, 오프 상태의 마이크로미러(62)에 의해 반사된 레이저광(B)이 진행하는 방향에는 광흡수체(도시 생략)가 배치되어 있다.
이하, 도 4로 돌아가 설명한다. 미러 디바이스(50)의 광입사측에는 파이버 어레이 광원(66), 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 보정해서 DMD 상으로 집광시키는 렌즈계(67), 렌즈계(67)를 투과한 레이저광을 미러 디바이스(50)를 향해서 반사하는 미러(69)가 이 순서로 배치되어 있다. 파이버 어레이 광원(66)은 광파이버의 출사 단부(발광점)가 노광 에리어(168)의 장변 방향과 대응하는 방향을 따라서 일렬로 배열된 레이저 출사부(68)를 구비하고 있다. 상기 렌즈계(67)로부터 출사된 레이저광은 미러(69)에 의해 반사되어 미러 디바이스(50)에 조사된다.
한편, 미러 디바이스(50)의 광반사측에는 미러 디바이스(50)에 의해 반사된 레이저광을 감광 재료(150) 상에 결상하는 결상 광학계(51)가 배치되어 있다. 이 결상 광학계(51)에 의해 미러 디바이스(50)에 의해 공간적으로 변조된 레이저광이 감광 재료(150) 상의 노광 에리어(168)에 조사된다. 그리고, 노광 헤드(166)에 대하여 감광 재료(150)가 이동함으로써 감광 재료(150) 상에 띠 형상의 노광 완료 영역(170)이 형성된다.
(다중 초점 노광용 광학계)
도 7은 노광 헤드의 구성을 상세하게 설명하기 위한 광축을 따른 단면도이다. 도 4에 도시한 구성은 개략적인 것이고, 본 실시형태의 노광 헤드(166)는 다중 초점 노광을 행하기 때문에 미러 디바이스(50) 하류측의 결상 광학계(51)가 복잡한 구성을 구비하고 있다. 여기에서, 다중 초점 노광이란 감광 재료(150)의 대략 동일 위치가 초점 거리가 같고 또한 초점 위치가 다른 복수의 광빔으로 중첩되어 노광되는 것을 말한다. 또한, 초점 위치란 감광 재료(150)를 노광하는 광빔이 초점을 맺는 감광 재료(150)의 표면 근방의 위치이다. 또한, 다중 초점 노광의 구체적인 방법에 대해서는 후술한다. 그때, 감광 재료의 「표면 근방」의 범위, 즉 위치 어긋남의 허용 범위에 대해서도 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 미러 디바이스(50)의 광입사측에는 파이버 어레이 광원(66) 및 집광 렌즈계(67)가 배치되어 있다. 미러 디바이스(50)는 유지 기판(92) 상의 소정 위치에 유지되어 있다. 렌즈계(67)로부터 출사된 레이저광은 미러 디바이스(50)에 조사된다. 미러 디바이스(50)는 광조사에 의해 고온이 된다. 이 때문에, 유지 기판(92)의 이면측에는 방열을 위한 히트싱크(52)가 부착되어 있다.
미러 디바이스(50)의 광반사측에는 도 4에 나타내는 결상 광학계(51)로서 1쌍의 렌즈(72,74), 다수의 마이크로렌즈(76)가 2차원 형상으로 배열된 마이크로렌즈 어레이(78), 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판(10) 및 1쌍의 렌즈(80,82) 각각이 미러 디바이스(50)측으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 평행 평판(10)은 서로 대향하는 평행면이 광축과 직교하도록 고정 배치되어 있다. 또한, 여기에서는 평행 평판(10)의 평행면이 광축과 직교하는 배치에 대하여 설명하지만, 후술하는 바와 같이 초점 거리가 같고 또한 초점 위치가 다른 복수의 광빔이 얻어지는 한 평행 평판(10)을 평행면이 광축과 교차하도록 평행 평판(10)을 소정 각도 경사지게 해서 배치할 수도 있다.
본 실시형태에서는 1쌍의 렌즈(72,74)와 마이크로렌즈 어레이(78)로 미러 디바이스(50)에서 반사된 레이저광을 집광시키는 집광 광학계가 구성되어 있다. 1쌍의 렌즈(72,74)로 이루어지는 광학계는 미러 디바이스(50)에 의한 상(像)을 확대해서 마이크로렌즈 어레이(78) 상에 결상하는 빔 익스팬더로서 기능한다.
마이크로렌즈 어레이(78)는 미러 디바이스(50)의 각 화소부에 대응하고, 각 화소부로부터의 광을 각각 집광하는 다수의 마이크로렌즈(76)가 2차원 형상으로 배열되어 이루어지는 것이다. 각 마이크로렌즈(76)는 각각 대응하는 마이크로미러(62)로부터의 레이저광이 입사하는 위치에 있어서, 렌즈(72,74)로 이루어지는 광학계에 의한 마이크로미러(62)의 결상 위치 근방에 배치되어 있다. 후술하는 바와 같이 미러 디바이스(50)를 스테이지 이동 방향에 대하여 경사 배치할 경우에는 마이크로렌즈 어레이(78)도 마찬가지로 경사 배치된다.
또한, 본 실시형태에서는 마이크로렌즈 어레이(78)를 생략하고 집광 광학계를 구성해도 된다. 또는, 각 마이크로렌즈(76)에 대응하는 다수의 애퍼쳐(개구)가 형성된 애퍼쳐 어레이를 마이크로렌즈 어레이(78)의 광출사측에 배치해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는 평행 평판(10)과 1쌍의 렌즈(80,82)로 집광 광학계에 의해 집광된 레이저광의 각각을 결상시키는 결상 광학계가 구성되어 있다. 광로 길이는 광이 굴절률 n의 물질 중을 거리 d만큼 나아가는 동안에 진공 중을 진행하는 거리 Δ이고, Δ=nd로 나타내어진다. 따라서, 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판(10)은 레이저광이 통과하는 부분에 따라서 광로 길이를 변경함으로써 초점 거리를 일정하게 유지한 상태에서 통과하는 레이저광의 초점 위치를 변화시킨다. 여기에서 「초점 거리를 일정하게 유지한다」란, 렌즈(82)의 렌즈 중심으로부터 초점까지의 거리를 일정하게 하는 것이 아니고, 결상 광학계에 의해 결상되는 복수의 광빔의 수속 각도가 일정하다고 하는 의미이다.
도 8은 평행 평판의 형상을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 평행 평판(10)은 스테이지 이동 방향을 향해서 두께가 단계적으로 변화하는 판 형상 부재이고, 두께가 다른 복수의 부분을 갖고 있다. 또한, 여기에서는 평면으로 볼 때 대략 직사각형상의 평행 평판(10)의 1변이 스테이지 이동 방향과 평행하게 배치되는 예를 도시하지만, 후술하는 바와 같이 미러 디바이스(50)를 스테이지 이동 방향에 대하여 경사 배치할 경우에는 평행 평판(10)도 마찬가지로 경사 배치된다.
본 실시형태에서는 평행 평판(10)은 도 8에 나타내는 바와 같이 두께(d1)의 장척상의 평판 부분(101), 두께(d2)의 장척상의 평판 부분(102) 및 두께(d3)의 장척상의 평판 부분(103)이 일체로 형성된 판 형상 부재이다. 두께(d2)의 값은 두께(d1)의 값보다 크고, 두께(d3)의 값은 두께(d2)의 값보다 크다. 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)은 스테이지 이동 방향을 향해서 이 순서로 배치되어 있고, 스테이지 이동 방향을 향해서 단계적으로 두꺼워지도록 형성되어 있다.
이 예에서는 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)은 한쪽의 평행면이 같은 높이로 배치됨으로써 평행 평판(10)의 광입사면이 평면이 된다. 또한, 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)은 다른쪽의 평행면이 계단 형상으로 배치됨으로써 평행 평판(10)의 광출사면이 요철면이 된다. 또한, 평행 평판(10)의 광입사면을 평면으로 하고 또한 광출사면을 요철면으로 해도 되고, 평행 평판(10)의 광입사면 및 광출사면 양쪽을 요철면으로 해도 된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 두께(d2)의 평행 평판(102)을 통과한 레이저광이 초점을 맺는 위치를 기준 초점 위치(56)라고 한다. 이 경우, 두께(d2)보다 얇은 두께(d1)의 평판 부분(101)을 통과하는 레이저광은 기준 초점 위치(56)의 바로 앞에서 초점을 맺고, 두께(d2)보다 두꺼운 두께(d3)의 평판 부분(103)을 통과하는 레이저광은 기준 초점 위치(56)의 뒤에서 초점을 맺는다.
도 9(A)~(C)는 다중 초점 노광에 의해 초점 심도가 확대되는 이유를 설명하는 모식도이다. 여기에서는, 감광 재료(150)는 반도체 기판(151) 상에 형성된 포토레지스트막이다. 「초점 위치」를 렌즈(82)의 광출사면(82A)으로부터 초점 위치까지의 광축을 따른 거리(Ln)로 나타낸다. n은 1, 2 또는 3이고, 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)의 각각에 대응하고 있다. 기준 초점 위치(56)의 바로 앞에서 초점을 맺을 경우의 거리를 L1, 기준 초점 위치(56)에 초점을 맺을 경우의 거리를 L2, 기준 초점 위치(56)의 뒤에서 초점을 맺을 경우의 거리를 L3이라고 한다. 거리(L2)의 값은 거리(L1)의 값보다 δ만큼 크고, 거리(L3)의 값은 거리(L2)의 값보다 δ만큼 크다.
도 9(B)에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)의 표면이 기준 초점 위치(56)에 있을 경우(어긋남량 Z=0의 경우)에는 초점 위치까지의 거리(L2)의 레이저광이 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺는다. 또한, 도 9(A)에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)의 표면이 기준 초점 위치(56)보다 바로 앞에 있을 경우(어긋남량 Z=-δ의 경우)에는 초점 위치까지의 거리(L1)의 레이저광이 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺는다. 또한, 도 9(C)에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)의 표면이 기준 초점 위치(56)보다 뒤에 있을 경우(어긋남량 Z=+δ의 경우)에는 초점 위치까지의 거리(L3)의 레이저광이 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺는다.
초점 위치에서는 광 파워 밀도가 높고, 초점 위치로부터 이격됨에 따라서 광 파워 밀도는 작아진다. 따라서, 초점 위치에 있어서의 광 파워 밀도로 감광 재료가 감광되어 패턴 형성되도록 노광량을 설정해 두면, 감광 재료(150)의 표면에서 초점을 맺은 레이저광만에 의해 패턴 형성되고, 초점을 맺고 있지 않은 레이저광에 의해서는 패턴 형성되지 않는다.
따라서, 감광 재료(150)의 대략 동일 위치를 초점 위치가 다른 복수의 레이저광으로 중첩해서 노광함으로써 감광 재료(150)의 표면이 기준 초점 위치(56)로부터 광축 방향으로 위치 어긋남되었다고 하더라도, 어느 하나의 레이저광이 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺어 실효적인 초점 심도가 확대된다. 상기한 바와 같이, 예를 들면 초점 위치까지의 거리(L1), 초점 위치까지의 거리(L2), 초점 위치까지의 거리(L3)라고 하는 초점 위치가 다른 3종류의 레이저광으로 감광 재료(150)의 대략 동일 위치를 중첩해서 노광함으로써 어긋남량 Z=-δ~+δ의 범위 내에서 감광 재료(150)의 광축 방향으로의 위치 어긋남이 허용된다. 본 실시형태에서는, 예를 들면 어긋남량(Z)이 ±100㎛ 정도의 경우를 허용 범위로 상정하고 있다.
또한, 다중 노광의 노광 횟수가 많을 경우에는 초점을 맺고 있지 않은 레이저광에 의한 노광의 적산량이 감광 재료가 감광되어서 패턴 형성되는 감광 역치를 초과해 버려 해상도가 열화될 가능성이 발생한다. 이러한 경우에는 노광해야 할 점에 있어서 초점을 맺고 있지 않은 레이저광에 의한 노광의 적산량으로는 감광 역치를 초과하지 않고, 또한 초점을 맺는 레이저광 및 초점을 맺고 있지 않은 레이저광에 의한 노광의 적산량이 감광 역치를 초과하도록 노광량을 설정한다. 이것에 의해, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어진다.
또한, 평행 평판(10)에 의해 레이저광의 광로 길이를 변경함으로써 통과하는 레이저광의 초점 위치를 변화시키므로, 초점 위치가 다른 레이저광의 초점 거리(환언하면, 레이저광의 수속 각도)는 대략 동일하다. 이 때문에, 초점 거리가 다른 렌즈를 이용하여 다중 초점 노광을 행할 경우에 비하여 광축 방향으로의 위치 어긋남이 허용되는 범위가 넓어진다. 또한, 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺을 경우의 빔 웨이스트 지름(스폿 지름)은 대략 일정하게 되어, 고정세한 다중 초점 노광이 가능해진다. 즉, 높은 해상도를 유지하고 또한 깊은 초점 심도를 얻을 수 있어 노광 품질을 유지할 수 있다.
평행 평판(10)의 재료로서는, 노광광의 파장에 따라서 상기 노광광에 투명인 재료를 적당하게 선택할 수 있다. 평행 평판(10)의 재료에는 유리 등의 무기 재료 이외에 광학 용도에 사용되는 수지 등의 유기 재료도 사용할 수 있다. 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트에 회로 패턴을 프린팅할 경우, 통상 포토레지스트에 청색광이나 자외광이 조사된다. 노광광이 청색광이나 자외광일 경우에는 평행 평판(10)의 재료로서는 내광성이 우수한 석영 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 평행 평판(10)의 재질이 합성 석영(굴절률 n=1.47)이라고 가정하면 평행 평판(10)의 후단에 배치되는 1쌍의 렌즈(80,82)의 광학 배율이 1배일 때, 어긋남량 Z=|100㎛|를 허용하기 위해서는 평행 평판(10)에 213㎛[=100㎛/(1.47-1)]의 단차를 형성하면 된다. 도 8에 나타내는 예에서는, 평판 부분(102)의 두께(d2)를 평판 부분(101)의 두께(d1)보다 213㎛만큼 두껍게 하고, 평판 부분(103)의 두께(d3)를 평판 부분(102)의 두께(d2)보다 213㎛만큼 두껍게 한다.
(다중 초점 노광의 방법)
도 10은 1개의 미러 디바이스에 의해 얻어지는 2차원 상인 노광 에리어 및 노광 에리어에 있어서의 블록 영역을 나타내는 모식도이다. 여기에서 미러 디바이스(50)는 각각이 L행×M열의 마이크로미러(62)를 갖는 K개의 블록 영역으로 이루어진다고 상정된다. 이 예에서는, 간명화를 위하여 행렬수를 적게 해서 나타내고 있고, L=6, M=6, K=36으로 하고, 3개의 블록 영역을 A, B, C로 해서 나타내고 있다. 블록 영역 A, B, C의 각각은 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)의 각각에 대응하고 있다. 이 때문에, 감광 재료(150) 상의 노광 에리어(168)에는 초점 위치가 다른 3종류의 레이저광이 조사된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 노광 에리어(168)가 부주사 방향에 대하여 θ=±tan-1(k/L)의 경사각(θ)으로 경사지도록 미러 디바이스(50)는 경사져서 배치되어 있다. 여기에서, k는 L에 대하여 서로소인 자연수 또는 L과 같은 수이다. 이렇게 노광 에리어(168)를 경사지게 함으로써 각 마이크로미러(62)에 의한 노광 빔의 주사 궤적(주사선)의 피치가 노광 에리어(168)를 경사지게 하지 않는 경우의 주사선의 피치보다 좁아져 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이 화살표로 나타낸 동일 주사선 상을 복수의 마이크로미러(62)에 의해 반사된(또한, 집광되어 결상된) 레이저광이 주사하게 된다. 예를 들면, 주사선(L1)에 착안하면 이 주사선(L1) 상을 검은 원으로 나타내는 합계 3개의 반사광 상(노광 빔 12A, 12B, 12C)이 주사하고 있다. 즉, 감광 재료(150)에 대하여 노광 헤드(166)가 상대 이동(부주사)하는데 따라 감광 재료(150) 상의 동일 위치를 초점 위치가 다른 레이저광(노광 빔 12A, 12B, 12C)에 의해 다중 노광하고 있다.
예를 들면, 경과 시간을 t초, 노광 타이밍을 1회/a초라고 하면 t=0의 노광 에리어(168)에 있어서의 반사광 상은 노광 빔(12A)(t=0), 노광 빔(12B)(t=0), 노광 빔(12C)(t=0)이다. 또한, t=a(a초 후)의 반사광 상은 노광 빔(12A)(t=a), 노광 빔(12B)(t=a), 노광 빔(12C)(t=a)이다. 또한, t=-a(a초 전)의 반사광 상은 노광 빔(12A)(t=-a), 노광 빔(12B)(t=-a), 노광 빔(12C)(t=-a)이다. t=a에서는 노광 빔(12C)(t=a)과 노광 빔(12B)(t=0)과 노광 빔(12A)(t=-a)에 의해 동일 위치가 다중 노광되고, 노광 빔(12B)(t=a)과 노광 빔(12C)(t=0)에 의해 동일 위치가 다중 노광된다.
(감광 재료의 특성에 따른 노광 방법)
상기에서는 감광 재료(150)의 표면이 기준 초점 위치(56)로부터 광축 방향으로 위치 어긋났다고 하여도, 어느 하나의 레이저광이 감광 재료(150)의 표면에 초점을 맺어 실효적인 초점 심도가 확대되는 예에 대하여 설명했지만, 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광에 의하면 두꺼운 감광 재료의 노광도 가능하게 된다.
감광 재료(150)(포토레지스트막) 자체가 상당한 두께를 갖고 있는 경우가 있다. 예를 들면, 패키지 용도의 세미애더티브(semiadditive) 공법에서는 두께 25㎛의 포토레지스트막이 형성된다. 또한, MEMS 용도에서는 두께 100㎛의 포토레지스트막이 형성된다. 이렇게 두꺼운 포토레지스트막을 균일하게 노광하는데 있어서 다중 초점 노광은 유효한 수단이다.
또한, 감광 재료(150)의 감광 특성에 따라서 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광을 행할 수도 있다. 도 11(A)~(C)는 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광의 시간 경과 변화의 모양을 나타내는 개략도이다. 경과 시간을 t초, 노광 타이밍을 1회/a초로 하고, 도 11(A)는 t=0인 경우, 도 11(B)는 t=a인 경우, 도 11(C)는 t=2a인 경우이다. 감광 재료(150)에 대하여 노광 헤드(166)가 상대 이동(부주사)하는데 따라 감광 재료(150)가 화살표 방향으로 상대 이동해서 감광 재료(150) 상의 동일 위치가 초점 위치가 다른 레이저광(노광 빔 12A, 12B, 12C)에 의해 다중 노광된다.
본 실시형태에서는 기판(151) 상에 형성된 포토레지스트막인 감광 재료(150)에 초점 위치까지의 거리(L3)의 레이저광(노광 빔 12C), 초점 위치까지의 거리(L2)의 레이저광(노광 빔 12B), 및 초점 위치까지의 거리(L1)의 레이저광(노광 빔 12A)이 이 순서로 조사된다. 거리(L3)>거리(L2)>거리(L1)이다.
도 11(A)~(C)에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)는 기판(151)에 가까운 안측으로부터, 즉 이면(150R)측으로부터 표면(150S)측을 향해서 초점을 맺는 레이저광으로 순서대로 노광되게 된다. 레이저광과의 반응 후에 광투과율이 저하되는 감광 재료(150)에서는 이면(150R)측으로부터 표면(150S)측을 향해서 순서대로 노광함으로써 투과율 저하의 영향을 받지 않고 노광을 행할 수 있다.
<제 2 실시형태>
제 2 실시형태에 의한 노광 장치는 화살표로 도시한 스테이지 이동 방향에 대하여 평행 평판을 배치하는 방향을 반대 방향으로 한 이외는 제 1 실시형태와 같은 구성이기 때문에 동일 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 도 12는 제 2 실시형태에 의한 노광 헤드의 구성을 상세하게 설명하기 위한 광축을 따른 단면도이다. 평행 평판을 배치하는 방향을 반대 방향으로 한 이외는 제 1 실시형태와 같은 구성이기 때문에 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 단, 반대 방향으로 배치된 평행 평판은 평행 평판(10A)으로 해서 제 1 실시형태의 평행 평판(10)과 구별한다.
평행 평판(10A)은 제 1 실시형태의 평행 평판(10)과 마찬가지로 두께(d1)의 장척상의 평판 부분(101), 두께(d2)의 장척상의 평판 부분(102) 및 두께(d3)의 장척상의 평판 부분(103)이 일체로 형성된 판 형상 부재이다. 두께(d2)의 값은 두께(d1)의 값보다 크고, 두께(d3)의 값은 두께(d2)의 값보다 크다. 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)은 스테이지 이동 방향과는 반대 방향을 향해서 이 순서로 배치되어 있고, 스테이지 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아지도록 형성되어 있다.
도 13(A)~(C)는 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 다중 노광의 시간 경과 변화의 모양을 나타내는 개략도이다. 경과 시간을 t초로 하고, 도 13(A)는 t=0인 경우, 도 13(B)는 t=a인 경우, 도 13(C)는 t=2a인 경우이다. 감광 재료(150)에 대하여 노광 헤드(166)가 상대 이동(부주사)하는데 따라 감광 재료(150)가 화살표 방향으로 상대 이동하여 감광 재료(150) 상의 동일 위치가 초점 위치가 다른 레이저광(노광 빔 12A, 12B, 12C)에 의해 다중 노광된다.
본 실시형태에서는 기판(151) 상에 형성된 포토레지스트막인 감광 재료(150)에 초점 위치까지의 거리(L1)의 레이저광(노광 빔 12A), 초점 위치까지의 거리(L2)의 레이저광(노광 빔 12B), 및 초점 위치까지의 거리(L3)의 레이저광(노광 빔 12C)이 이 순서로 조사된다. 거리(L3)>거리(L2)>거리(L1)이다.
도 13(A)~(C)에 나타내는 바와 같이, 감광 재료(150)는 기판(151)에 가까운 안측으로부터, 즉 표면(150S)측으로부터 이면(150R)측을 향해서 초점을 맺는 레이저광으로 순서대로 노광되게 된다. 레이저광과의 반응 후에 광투과율이 향상되는 감광 재료(150)에서는 표면(150S)측으로부터 이면(150R)측을 향해서 순서대로 노광함으로써 투과율 향상의 효과를 이용해서 효율적으로 노광을 행할 수 있다.
<기타 실시형태>
(평행 평판의 형상 및 배치의 변형예)
상술한 바와 같이, 상기 노광 헤드 및 노광 장치에 있어서는 평행 평판의 복수의 부분은 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 저하되는 특성을 갖는 경우에는 이면측으로부터 순서대로 노광되는 배열이 되도록, 미리 정한 방향으로는 단계적으로 다른 두께로 형성된 것으로 할 수 있다. 또한, 평행 평판의 복수의 부분은 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 증가하는 특성을 갖는 경우에는 표면측으로부터 순서대로 노광되는 배열이 되도록, 미리 정한 방향으로는 단계적으로 다른 두께로 형성된 것으로 할 수 있다.
이렇게, 감광 재료의 특성에 따라서 부주사 방향으로의 복수의 초점 위치를 설정함으로써, 감광 재료에 적합한 광량을 부여해서 다중 초점 노광을 행할 수 있다. 즉, 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 저하되는 특성을 가질 경우에는 이면측으로부터 순서대로 노광되고, 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 증가하는 특성을 가질 경우에는 표면측으로부터 순서대로 노광된다.
또한, 상기 실시형태에서는 노광 전후에 투과율이 크게 변화하는 감광 재료의 감광 특성에 따라서 초점 위치가 다른 레이저광을 조사하는 순서를 변경하여 최적 노광을 행하는 예에 대하여 설명했지만, 투과율 변화가 적은 감광 특성을 갖는 감광 재료의 경우에는 두께 방향의 중앙 부분으로부터 노광을 개시하여, 표면(150S)측 및 이면(150R)측에 프리노광 효과를 부여하는 것이 좋은 경우도 있다. 따라서, 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판(10)의 형상 및 배치는 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 예시한 것에는 한정되지 않는다.
도 14(A)~(C)는 평행 평판(10)의 형상 및 배치의 변형예를 나타내는 광축을 따른 단면도이다. 또한, 스테이지 이동 방향을 화살표로 병기한다. 예를 들면, 도 14(A)에 나타내는 바와 같이 평행 평판(10B)은 제 1 실시형태의 평행 평판(10)과 마찬가지로 두께(d1)의 평판 부분(101), 두께(d2)의 평판 부분(102) 및 두께(d3)의 평판 부분(103)을 구비하고 있고[두께(d3)>두께(d2)>두께(d1)], 스테이지 이동 방향을 향해서 일단 얇아진 후에 다시 두꺼워지도록 형성해도 된다.
또한, 도 14(B)에 나타내는 바와 같이 평행 평판(10C)은 마찬가지로 평판 부분(101), 평판 부분(102) 및 평판 부분(103)을 구비하고 있고, 스테이지 이동 방향을 향해서 일단 두꺼워진 후에 다시 얇아지도록 형성해도 된다. 또한, 도 14(C)에 나타내는 바와 같이 보다 다단계(도면에서는 5단계)에 걸쳐 단차를 형성해도 된다. 이 예에서는, 평행 평판(10D)은 마찬가지로 평판 부분(101), 평판 부분(102), 평판 부분(103), 평판 부분(104) 및 평판 부분(105)을 구비하고 있고, 스테이지 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아지도록 형성되어 있다.
(단차 기판에의 적용)
도 15(A) 및 (B)는 단차 기판에의 적용예를 나타내는 개략도이다. 또한, 상기 실시형태에서는 일정 두께의 감광 재료를 노광하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명에서는 다중 초점 노광에 의해 실효적인 초점 심도가 확대되므로 반도체 장치의 제조 과정에서 포토리소그래피를 행할 경우의 포토레지스트의 노광 공정과 같이, 표면에 단차가 있는 포토레지스트막을 노광할 경우에도 본 발명의 노광 장치는 유효하다. 마찬가지로, 굴곡이나 휘어짐이 있는 감광 재료를 노광할 경우에도 본 발명의 노광 장치는 유효하다.
예를 들면, 도 15(A)에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(151) 상에 형성된 감광 재료(150)가 단차 형상으로 형성된 포토레지스트일 경우라도, 감광 재료(150)의 대략 동일 위치를 초점 위치가 다른 레이저광(도면에서는 노광 빔 12A, 12B, 12C)으로 중첩하여 노광함으로써 어느 하나의 레이저광이 감광 재료(150) 표면, 이면 또는 내부에서 초점을 맺어 감광 재료(150)의 노광이 가능해진다. 마찬가지로 해서, 도 15(B)에 나타내는 바와 같이, 단차를 갖는 반도체 기판(151) 상에 같은 두께로 형성된 감광 재료(포토레지스트)(150)를 어느 하나의 레이저광으로 노광할 수 있다.
(평행 평판을 이동 가능하게 한 변형예)
또한, 상기 실시형태에서는 평행 평판이 서로 대향하는 평행면이 광축과 직교하도록 고정 배치되어 있는 예에 대하여 설명했지만, 평행 평판을 광축과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성하고, 초점 위치가 다른 레이저광에 의한 노광 순서를 적당하게 변경해도 된다. 예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 평행 평판을 제 1 실시형태의 평행 평판(10)과 제 2 실시형태의 평행 평판(10A)을 광축과 직교하는 방향(화살표A 방향)으로 배열되도록 연결된 구조로 한다. 그리고, 레이저광과의 반응 후에 광투과율이 저하되는 감광 재료(150)인 경우에는 평행 평판(10)이 광로 상에 배치되고, 레이저광과의 반응 후에 광투과율이 증가하는 감광 재료(150)인 경우에는 평행 평판(10A)이 광로 상에 배치되도록, 도시하지 않은 구동 장치에 의해 평행 평판을 이동시켜서 스위칭 가능하게 구성할 수 있다.
(애퍼쳐 어레이를 부가한 평행 평판)
또한, 상기 실시형태에서는 각 마이크로렌즈에 대응하는 다수의 애퍼쳐가 형성된 애퍼쳐 어레이를 마이크로렌즈 어레이의 광출사측에 배치한 변형예를 예시했지만, 애퍼쳐 어레이를 평행 평판의 광입사면에 형성해도 된다.
도 17은 애퍼쳐 어레이를 부가한 평행 평판을 사용한 변형예를 나타내는 광축을 따른 단면도이다. 애퍼쳐 어레이를 부가한 평행 평판을 사용한 이외는 제 1 실시형태와 같은 구성이기 때문에, 같은 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 평행 평판(10)의 광입사면에는 애퍼쳐 어레이(14)가 부가되어 있다. 애퍼쳐 어레이(14)는 마이크로렌즈 어레이(78)의 각 마이크로렌즈(76)에 대응하는 다수의 애퍼쳐(개구)(16)가 평행 평판(10)의 광입사면에 성막된 금속 등의 차광막에 형성되어 이루어지는 것이다. 애퍼쳐 어레이(14)에 의해 확산광이 컷트되므로 불필요한 노광이 저감된다.
10 : 평행 평판 10A~D : 평행 평판
12A~C : 노광 빔 14 : 애퍼쳐 어레이
16 : 애퍼쳐(개구) 50 : 미러 디바이스
51 : 결상 광학계 52 : 히트싱크
56 : 기준 초점 위치 60 : SRAM셀
62 : 마이크로미러 66 : 파이버 어레이 광원
67 : 렌즈계 68 : 레이저 출사부
69 : 미러 72 : 렌즈
76 : 마이크로렌즈 78 : 마이크로렌즈 어레이
80 : 렌즈 82 : 렌즈
82A : 광출사면 92 : 유지 기판
100 : 노광 장치 101~103 : 평판 부분
150 : 감광 재료 150S : 표면
150R : 이면 151 : 기판(반도체 기판)
152 : 스테이지 154 : 다리부
156 : 설치대 158 : 가이드
160 : 게이트 162 : 스캐너
164 : 센서 166 : 노광 헤드
168 : 노광 에리어 170 : 노광 완료 영역

Claims (13)

  1. 광을 조사하는 광원;
    2차원 형상으로 배열된 복수의 화소부를 구비해서 구성되고, 상기 복수의 화소부 각각이 상기 광원으로부터 조사된 광을 화상 데이터에 따라서 변조해서 복수의 화소부 각각에 대응한 복수의 광빔을 생성하는 공간 광변조 소자;
    상기 공간 광변조 소자에 의해 생성된 복수의 광빔 각각을 집광하는 집광 광학계;
    상기 집광 광학계에 의해 집광된 복수의 광빔 각각을 감광 재료 상에 결상시키는 결상 광학계; 및
    상기 집광 광학계와 상기 결상 광학계 사이에 배치됨과 아울러 상기 공간 광변조 소자에 의해 생성된 복수의 광빔의 광로 상에 광축과 교차하도록 배치되어 초점 위치가 다른 복수의 광빔을 생성하도록 두께가 다른 복수의 부분을 갖는 평행 평판을 구비한 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 저하되는 특성을 가질 경우에는 이면측으로부터 순서대로 노광되는 배열이 되도록 미리 정한 방향으로 단계적으로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료가 노광에 의해 광투과율이 증가하는 특성을 가질 경우에는 표면측으로부터 순서대로 노광되는 배열이 되도록 미리 정한 방향으로 단계적으로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광변조 소자는 마이크로미러를 화소부로서 구비한 반사형의 공간 광변조 소자를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 두께가 단계적으로 변화하는 판 형상 부재인 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아지는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 광입사면에 있어서 한쪽의 평행면이 같은 높이로 배치되는 평면이고, 광출사면에 있어서 다른쪽의 평행면이 계단 형상으로 배치되는 요철면인 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 광빔의 광축과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 두꺼워지는 판 형상 부재와 상기 감광 재료의 이동 방향을 향해서 단계적으로 얇아지는 판 형상 부재가 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행 평판은 상기 평행 평판의 광입사면에 애퍼쳐 어레이가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 헤드.
  12. 제 1 항에 기재된 복수의 노광 헤드;
    상기 노광 헤드를 상기 감광 재료에 대하여 미리 정한 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단; 및
    상기 이동 수단에 의한 미리 정한 방향으로의 상대 이동에 의해 상기 감광 재료가 상기 감광 재료에 대하여 초점 거리가 같고 또한 초점 위치가 다른 복수의 광빔에 의해 다중 노광되도록 상기 공간 광변조 소자 및 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 평행 평판의 복수의 부분은 상기 미리 정한 방향에서는 다른 초점 위치를 갖도록 다른 두께로 형성됨과 아울러 상기 미리 정한 방향과 교차하는 방향에서는 초점 위치가 일정해지도록 일정 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076752A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende Optik
WO2014033118A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 Micronic Mydata AB Maskless writing in different focal planes
US10149390B2 (en) 2012-08-27 2018-12-04 Mycronic AB Maskless writing of a workpiece using a plurality of exposures having different focal planes using multiple DMDs
WO2019082727A1 (ja) * 2017-10-24 2019-05-02 キヤノン株式会社 露光装置および物品の製造方法
JP2019079029A (ja) * 2017-10-24 2019-05-23 キヤノン株式会社 露光装置および物品の製造方法
JP6929549B2 (ja) * 2018-02-14 2021-09-01 株式会社ピーエムティー 露光装置及び露光方法
CN114280895B (zh) * 2021-12-24 2024-01-05 深圳市先地图像科技有限公司 一种激光成像过程中像素行分配方法、系统及相关设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07297117A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Canon Inc 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
JP2008203556A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Fujifilm Corp デジタル露光装置
JP2008249958A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Fujifilm Corp 基準位置計測装置及び方法、並びに描画装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02281725A (ja) * 1989-04-24 1990-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投影露光装置
JPH05102005A (ja) * 1991-10-11 1993-04-23 Nikon Corp 投影露光装置
JPH09246177A (ja) * 1996-03-11 1997-09-19 Canon Inc 投影露光装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07297117A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Canon Inc 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
JP2008203556A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Fujifilm Corp デジタル露光装置
JP2008249958A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Fujifilm Corp 基準位置計測装置及び方法、並びに描画装置

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