KR20200060345A - 노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

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요시유키 에노모토
히로노리 가와시마
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가부시키가이샤 브이 테크놀로지
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Abstract

인테그레이터부 (90) 는, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 를 구비하고, 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 가 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 을 변경한다. 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 은, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되어, 미러 굽힘에 의한 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정한다. 미러 굽힘에서 기인하는 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정함으로써, 택트 타임의 편차를 억제할 수 있는 노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법을 제공한다.

Description

노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법
본 발명은 노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 노광 패턴 보정을 위해 실시되는 미러 굽힘에서 기인하는 평균 조도의 변화를 보정할 수 있는 노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.
종래의 노광 장치에서는, 반사경의 곡률을 보정하는 곡률 보정 기구가 조명 장치에 형성된 것이 있으며, 반사경을 만곡시켜 반사경의 데클리네이션각을 변화시킴으로써, 노광 패턴의 형상을 보정하고, 고정밀도의 노광 결과를 얻는 것이 고안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또, 특허문헌 2 에는, 조명 광학계의 광축과 교차하는 면내에 배열되는 복수의 제 1 단위 파면 (波面) 분할면을 갖는 제 1 옵티컬 인테그레이터와, 복수의 제 1 단위 파면 분할면에 개별 대응하는 제 2 단위 파면 분할면을 갖는 제 2 옵티컬 인테그레이터와, 제 1 및 제 2 옵티컬 인테그레이터 사이의 간격을 변경시키기 위해, 제 2 단위 파면 분할면의 분할 인테그레이터를 광축 방향으로 이동시키는 이동 기구를 구비하고, 피조사면에서의 광 강도 분포를 독립적으로 조정하도록 한 조명 광학계 및 노광 장치가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2012-155086호 일본 특허공보 제5453804호
그런데, 노광 패턴의 보정량은 미러의 굽힘량에 의존하고, 보정 형상은 미러 형상에 의존하고 있기 때문에, 곡률 보정 기구 (미러 굽힘 기구) 에 의해 반사경의 곡률을 보정하면, 반사경의 반사면이 외측 (볼록면상) 으로 굽혀질 때에는, 반사광이 확산되어 조도가 저하되고 (어두워지고), 반사경의 반사면이 내측 (오목면상) 으로 굽혀질 때에는, 반사광이 수렴되어 조도가 높아져 (밝아져), 노광면에서의 조도 분포나 평균 조도값이 변화된다. 평균 조도값의 변화는, 노광량에 영향을 미쳐 노광 시간, 나아가서는 택트 타임에 영향을 미친다. 한편, 노광량에 따라, 노광 시간이나 택트 타임을 변경하는 것은, 제어가 매우 번잡하였다.
특허문헌 2 의 조명 광학계 및 노광 장치에서는, 그 눈동자 강도 분포 계측 장치로부터의 검출 신호에 기초하여 산출된 계측 결과, 즉 레티클의 조명 영역 내의 각 점에 대응하는 각 눈동자 강도 분포에 기초하여 분할 인테그레이터를 Y 축 방향을 따라 각각 이동시켜, 각 눈동자 강도 분포가 원하는 분포가 되도록 조정하고 있기 때문에, 복잡한 기구와 제어 장치가 필요하게 되어, 조명 장치의 비용이 커져 버린다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 미러 굽힘에서 기인하는 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정함으로써, 택트 타임의 편차를 억제할 수 있는 노광용 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 하기 구성에 의해 달성된다.
(1) 광원과,
매트릭스상으로 배열된 복수의 렌즈 소자를 각각 갖는 2 장의 플라이아이 렌즈를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광의 조도 분포를 균일화하는 인테그레이터부와,
반사면의 형상을 변경 가능한 미러 굽힘 기구를 구비하고, 상기 인테그레이터부로부터 출사된 상기 광을 반사하는 반사경을 구비하고,
노광 패턴이 형성된 마스크를 통해 상기 광원으로부터의 노광광을 워크 상에 조사하여 상기 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하기 위한 노광용 조명 장치로서,
상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격을 변경 가능한 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구를 구비하고,
상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 노광용 조명 장치.
(2) 상기 인테그레이터부로부터 출사된 상기 광을 반사하는 복수의 반사경을 구비하고,
상기 미러 굽힘 기구는, 상기 복수의 반사경 중, 상기 광을 마지막에 반사하는 평면경에 형성되는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 노광용 조명 장치.
(3) 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상과, 상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 상기 광축 방향의 간격의 관계를 나타내는 테이블을 구비하고,
상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 그 테이블을 사용하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 노광용 조명 장치.
(4) 상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경 전과 형상 변형 후의 상기 노광면에서 취득된 평균 조도값에 따라, 변경되는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 노광용 조명 장치.
(5) 마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
워크를 지지하는 워크 지지부와,
상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 노광용 조명 장치를 구비하고,
상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통해 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
(6) (5) 에 기재된 노광 장치를 사용하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통해 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
본 발명의 노광용 조명 장치에 의하면, 인테그레이터부가, 2 장의 플라이아이 렌즈를 구비하고, 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구가 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격을 변경한다. 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 미러 굽힘 기구에 의한 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되기 때문에, 미러 굽힘에 의한 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정할 수 있다. 이로써, 노광 시간이나 택트 타임의 편차를 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에 의하면, 마스크를 지지하는 마스크 지지부와, 워크를 지지하는 워크 지지부와, 미러 굽힘 기구에 의한 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라, 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격을 변경 가능한 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구를 구비하는 노광용 조명 장치를 구비하기 때문에, 미러 굽힘에서 기인하는 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정함으로써, 노광 시간이나 택트 타임의 편차를 억제할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 노광용 조명 장치가 적용되는 노광 장치의 정면도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 노광용 조명 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3 의 (a) 는, 노광용 조명 장치의 반사경 지지 구조를 나타내는 평면도이고, (b) 는 (a) 의 III-III 선을 따른 단면도이며, (c) 는, (a) 의 III'-III' 선을 따른 단면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 노광 장치의 일 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 근접 노광 장치 (PE) 는, 피노광재로서의 워크 (W) 보다 작은 마스크 (M) 를 사용하고, 마스크 (M) 를 마스크 스테이지 (마스크 지지부) (1) 에서 유지함과 함께, 워크 (W) 를 워크 스테이지 (워크 지지부) (2) 에서 유지한다. 그리고, 마스크 (M) 와 워크 (W) 를 근접시켜 소정의 노광 갭으로 대향 배치한 상태에서, 노광용 조명 장치 (3) 로부터 패턴 노광용의 광을 마스크 (M) 를 향해 조사함으로써, 마스크 (M) 의 패턴이 워크 (W) 상에 노광 전사된다. 또, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 (M) 에 대해 X 축 방향과 Y 축 방향의 2 축 방향으로 스텝 이동시켜, 스텝마다 노광 전사가 실시된다.
워크 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 스텝 이동시키기 위해, 장치 베이스 (4) 상에는, X 축 이송대 (5a) 를 X 축 방향으로 스텝 이동시키는 X 축 스테이지 이송 기구 (5) 가 설치되어 있다. X 축 스테이지 이송 기구 (5) 의 X 축 이송대 (5a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 를 Y 축 방향으로 스텝 이동시키기 위해, Y 축 이송대 (6a) 를 Y 축 방향으로 스텝 이동시키는 Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 가 설치되어 있다. Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 의 Y 축 이송대 (6a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 가 설치되어 있다. 워크 스테이지 (2) 의 상면에는, 워크 (W) 가 워크 척 등에 의해 진공 흡인된 상태로 유지된다. 또, 워크 스테이지 (2) 의 측부에는, 마스크 (M) 의 하면 높이를 측정하기 위한 기판측 변위 센서 (15) 가 배치 형성되어 있다. 따라서, 기판측 변위 센서 (15) 는, 워크 스테이지 (2) 와 함께 X, Y 축 방향으로 이동 가능하다.
장치 베이스 (4) 상에는, 복수 (도면에 나타내는 실시형태에서는 4 개) 의 X 축 리니어 가이드의 가이드 레일 (51) 이 X 축 방향으로 배치되고, 각각의 가이드 레일 (51) 에는, X 축 이송대 (5a) 의 하면에 고정된 슬라이더 (52) 가 걸쳐서 가설되어 있다. 이로써, X 축 이송대 (5a) 는, X 축 스테이지 이송 기구 (5) 의 제 1 리니어 모터 (20) 에 의해 구동되고, 가이드 레일 (51) 을 따라 X 축 방향으로 왕복 이동 가능하다. 또, X 축 이송대 (5a) 상에는, 복수의 Y 축 리니어 가이드의 가이드 레일 (53) 이 Y 축 방향으로 배치되고, 각각의 가이드 레일 (53) 에는, Y 축 이송대 (6a) 의 하면에 고정된 슬라이더 (54) 가 걸쳐서 가설되어 있다. 이로써, Y 축 이송대 (6a) 는, Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 의 제 2 리니어 모터 (21) 에 의해 구동되고, 가이드 레일 (53) 을 따라 Y 축 방향으로 왕복 이동 가능하다.
Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 와 워크 스테이지 (2) 사이에는, 워크 스테이지 (2) 를 상하 방향으로 이동시키기 위해, 비교적 위치 결정 분해능은 낮지만 이동 스트로크 및 이동 속도가 큰 상하 조동 (粗動) 장치 (7) 와, 상하 조동 장치 (7) 와 비교하여 고분해능에 의한 위치 결정이 가능하고 워크 스테이지 (2) 를 상하로 미동 (微動) 시켜 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 대향면 간의 갭을 소정량으로 미조정 (微調整) 하는 상하 미동 장치 (8) 가 설치되어 있다.
상하 조동 장치 (7) 는 후술하는 미동 스테이지 (6b) 에 형성된 적절한 구동 기구에 의해 워크 스테이지 (2) 를 미동 스테이지 (6b) 에 대해 상하동시킨다. 워크 스테이지 (2) 의 바닥면의 4 개 지점에 고정된 스테이지 조동축 (14) 은, 미동 스테이지 (6b) 에 고정된 직동 베어링 (14a) 에 걸어맞춰져, 미동 스테이지 (6b) 에 대해 상하 방향으로 안내된다. 또한, 상하 조동 장치 (7) 는, 분해능이 낮아도, 반복 위치 결정 정밀도가 높은 것이 바람직하다.
상하 미동 장치 (8) 는, Y 축 이송대 (6a) 에 고정된 고정대 (9) 와, 고정대 (9) 에 그 내단측을 기울어진 하방으로 경사시킨 상태로 장착된 리니어 가이드의 안내 레일 (10) 을 구비하고 있고, 그 안내 레일 (10) 에 걸쳐서 가설된 슬라이더 (11) 를 통해서 안내 레일 (10) 을 따라 왕복 이동하는 슬라이드체 (12) 에 볼 나사의 너트 (도시 생략) 가 연결됨과 함께, 슬라이드체 (12) 의 상단면은 미동 스테이지 (6b) 에 고정된 플랜지 (12a) 에 대해 수평 방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 접하고 있다.
그리고, 고정대 (9) 에 장착된 모터 (17) 에 의해 볼 나사의 나사축을 회전 구동시키면, 너트, 슬라이더 (11) 및 슬라이드체 (12) 가 일체가 되어 안내 레일 (10) 을 따라 기울어진 방향으로 이동하고, 이로써, 플랜지 (12a) 가 상하 미동한다.
또한, 상하 미동 장치 (8) 는, 모터 (17) 와 볼 나사에 의해 슬라이드체 (12) 를 구동하는 대신에, 리니어 모터에 의해 슬라이드체 (12) 를 구동하도록 해도 된다.
이 상하 미동 장치 (8) 는, Z 축 이송대 (6a) 의 Y 축 방향의 일단측 (도 1 의 좌단측) 에 1 대, 타단측에 2 대, 합계 3 대 설치되고 각각이 독립적으로 구동 제어되게 되어 있다. 이로써, 상하 미동 장치 (8) 는, 갭 센서 (27) 에 의한 복수 지점에서의 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 갭량의 계측 결과에 기초하여, 3 개 지점의 플랜지 (12a) 의 높이를 독립적으로 미조정하여 워크 스테이지 (2) 의 높이 및 기울기를 미조정한다.
또한, 상하 미동 장치 (8) 에 의해 워크 스테이지 (2) 의 높이를 충분히 조정할 수 있는 경우에는, 상하 조동 장치 (7) 를 생략해도 된다.
또, Y 축 이송대 (6a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 의 Y 방향의 위치를 검출하는 Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 대향하는 바 미러 (19) 와, 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향의 위치를 검출하는 X 축 레이저 간섭계에 대향하는 바 미러 (모두 도시 생략) 가 설치되어 있다. Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 대향하는 바 미러 (19) 는, Y 축 이송대 (6a) 의 일측에서 X 축 방향을 따라 배치되어 있고, X 축 레이저 간섭계에 대향하는 바 미러는, Y 축 이송대 (6a) 의 일단측에서 Y 축 방향을 따라 배치되어 있다.
Y 축 레이저 간섭계 (18) 및 X 축 레이저 간섭계는, 각각 항상 대응하는 바 미러에 대향하도록 배치되어 장치 베이스 (4) 에 지지되어 있다. 또한, Y 축 레이저 간섭계 (18) 는, X 축 방향으로 이간되어 2 대 설치되어 있다. 2 대의 Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 의해, 바 미러 (19) 를 통해서 Y 축 이송대 (6a), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 의 Y 축 방향의 위치 및 요잉 오차를 검출한다. 또, X 축 레이저 간섭계에 의해, 대향하는 바 미러를 통해서 X 축 이송대 (5a), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향의 위치를 검출한다.
마스크 스테이지 (1) 는, 대략 장방 형상의 프레임체로 이루어지는 마스크 베이스 프레임 (24) 과, 그 마스크 베이스 프레임 (24) 의 중앙부 개구에 갭을 통해 삽입되고 X, Y, θ 방향 (X, Y 평면 내) 으로 이동 가능하게 지지된 마스크 프레임 (25) 을 구비하고 있고, 마스크 베이스 프레임 (24) 은 장치 베이스 (4) 로부터 돌출 형성된 지주 (4a) 에 의해 워크 스테이지 (2) 의 상방의 정위치 (定位置) 에 유지되어 있다.
마스크 프레임 (25) 의 중앙부 개구의 하면에는, 프레임상의 마스크 홀더 (26) 가 형성되어 있다. 즉, 마스크 프레임 (25) 의 하면에는, 도시하지 않은 진공식 흡착 장치에 접속되는 복수의 마스크 홀더 흡착홈이 형성되어 있고, 마스크 홀더 (26) 가 복수의 마스크 홀더 흡착홈을 통해서 마스크 프레임 (25) 에 흡착 유지된다.
마스크 홀더 (26) 의 하면에는, 마스크 (M) 의 마스크 패턴이 그려져 있지 않은 주연부를 흡착하기 위한 복수의 마스크 흡착홈 (도시 생략) 이 형성되어 있고, 마스크 (M) 는, 마스크 흡착홈을 통해서 도시하지 않은 진공식 흡착 장치에 의해 마스크 홀더 (26) 의 하면에 자유롭게 착탈할 수 있게 유지된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 노광용 조명 장치 (3) 는, 자외선 조사용의 광원으로서의 램프 유닛 (60) 과, 광로 (EL) 의 방향을 바꾸기 위한 평면 미러 (63, 64) 와, 광로 (EL) 를 개폐 제어하는 노광 제어용 셔터 유닛 (65) 과, 노광 제어용 셔터 유닛 (65) 의 하류측에 배치되고, 램프 유닛 (60) 으로부터의 광을 균일하게 하여 출사하는 인테그레이터부 (90) 와, 인테그레이터부 (90) 로부터 출사된 광을 평행광으로서 조사하는 콜리메이션 미러 (67) 와, 그 평행광을 마스크 (M) 를 향해 조사하는 평면 미러 (68) 를 구비한다.
램프 유닛 (60) 은, 고압 수은 램프와 리플렉터를 대응시켜 복수 구비한 유닛 부품을 매트릭스상으로 배치함으로써 구성된다. 또한, 광원으로는, 단일의 고압 수은 램프와 리플렉터의 구성이어도 되고, 혹은, LED 에 의해 구성되어도 된다.
인테그레이터부 (90) 는, 매트릭스상으로 배열된 복수의 렌즈 소자 (93A, 93B) 를 각각 갖는 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 를 구비하고, 램프 유닛 (60) 으로부터의 광을, 조사 영역에 있어서 가능한 한 균일한 조도 분포가 되도록 하여 출사한다. 플라이아이 렌즈 (91) 의 렌즈 소자 (93A) 와 플라이아이 렌즈 (92) 의 렌즈 소자 (93B) 는 동수이며, 렌즈 소자 (93A) 와 렌즈 소자 (93B) 가 1 대 1 로 대응하고 있다. 즉, 서로 대향하는 플라이아이 렌즈 (91) 의 렌즈 소자 (93A) 와 플라이아이 렌즈 (92) 의 렌즈 소자 (93B) 가, 인테그레이터부 (90) 의 1 개의 단위 렌즈를 구성한다.
또한, 각 플라이아이 렌즈 (91, 92) 는, 세로 방향으로 3 개 이상 15 개 이하, 가로 방향으로 3 개 이상 15 개 이하로 나란하게 배치되는 것이 바람직하다. 각 플라이아이 렌즈 (91, 92) 는, 눈의 개수를 늘리면, 조도 분포가 향상되지만, 조도는 어두워지고, 한편, 눈의 개수를 줄이면, 조도 분포는 저하되지만, 조도는 밝아지는 점에서, 눈의 개수는, 10 개 × 10 개 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.
플라이아이 렌즈 (91) 의 각 렌즈 소자 (93A) 는, 램프 유닛 (60) 측으로 볼록하게 한 평볼록 렌즈로 함과 함께, 플라이아이 렌즈 (92) 의 각 렌즈 소자 (93B) 는, 노광면측으로 볼록하게 한 평볼록 렌즈로 하면 된다. 즉, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 는, 일방의 면이 플라이아이 구조이고, 타방의 면이 평면이며, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 평면은, 대향시켜 나란하게 하는 것이 바람직하다.
또, 인테그레이터부 (90) 는, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경하기 위한 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 를 구비한다. 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 는, 예를 들어, 캠 기구, 랙 앤드 피니언 등, 임의의 기구로 구성 가능하며, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 어느 일방, 또는 양방을 광축을 따라 상대 이동시켜 간격 (d) 을 변경한다.
플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 는, 후술하는 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경을 제어하는 제어부 (80) 로부터의 지령에 의해 작동한다. 즉, 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 는, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 따라 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경한다.
플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경함으로써, 인테그레이터부 (90) 의 단위 렌즈의 초점 거리 (즉, 1 쌍의 렌즈 소자 (93A, 93B) 의 합성 초점 거리) (f) 가 변화된다. 플라이아이 렌즈 (91) 와 플라이아이 렌즈 (92) 의 간격 (d) 이 짧을 때에는, 초점 거리 (f) 가 짧아짐으로써, 저 NA 이며 또한 큰 시야의 조명이 실현된다. 한편, 플라이아이 렌즈 (91) 와 플라이아이 렌즈 (92) 의 간격 (d) 이 길 때에는, 초점 거리 (f) 가 길어짐으로써, 고 NA 이며 또한 작은 시야의 조명이 실현된다.
또, 노광용 조명 장치 (3) 에서는, 인테그레이터부 (90) 와 노광면 사이에, DUV 컷 필터, 편광 필터, 밴드 패스 필터 등이 배치되어도 된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 평면 미러 (68) 는, 정면에서 보아 사각 형상으로 형성된 유리 소재로 이루어진다. 평면 미러 (68) 는, 평면 미러 (68) 의 이면측에 형성된 복수의 미러 굽힘 기구 (70) 에 의해 유지 프레임 (71) 에 지지되어 있다.
각 미러 굽힘 기구 (70) 는, 평면 미러 (68) 의 이면에 접착제에 의해 고정되는 패드 (72) 와, 일단이 패드 (72) 에 고정된 지지 부재 (73) 와, 지지 부재 (73) 를 구동시키는 액추에이터 (74) 를 구비한다.
지지 부재 (73) 에는, 유지 프레임 (71) 에 대해 패드 (72) 근처의 위치에,± 0.5 deg 이상의 굴곡을 허용하는 굴곡 기구로서의 볼 조인트 (76) 가 형성되어 있고, 유지 프레임 (71) 에 대해 반대측이 되는 타단에는, 액추에이터 (74) 가 장착되어 있다.
또한, 마스크측의 얼라인먼트 마크 (도시 생략) 의 위치에 노광광을 반사하는 평면 미러 (68) 의 각 위치의 이면에는, 복수의 접촉식 센서 (77) 가 장착되어 있다.
이로써, 평면 미러 (68) 는, 신호선 (81) 에 의해 각 액추에이터 (74) 에 접속된 제어부 (80) 로부터의 지령에 기초하여 (도 2 참조), 접촉식 센서 (77) 에 의해 평면 미러 (68) 의 변위량을 센싱하면서, 각 미러 굽힘 기구 (70) 의 액추에이터 (74) 를 구동시키고, 각 지지 부재 (73) 의 길이를 변경함으로써, 평면 미러 (68) 의 형상을 변경하고, 반사면의 곡률을 변경함으로써, 평면 미러 (68) 의 데클리네이션각을 보정할 수 있다.
그 때, 각 미러 굽힘 기구 (70) 에는, 볼 조인트 (76) 가 형성되어 있기 때문에, 지지부측의 부분을 삼차원적으로 회동 (回動) 가능하게 할 수 있고, 각 패드 (72) 를 평면 미러 (68) 의 표면을 따라 경사시킬 수 있다. 이 때문에, 각 패드 (72) 와 평면 미러 (68) 의 접착 박리를 방지함과 함께, 이동량이 상이한 각 패드 (72) 간에 있어서의 평면 미러 (68) 의 응력이 억제되어, 평균 파괴 응력값이 작은 유리 소재로 이루어지는 경우라도, 평면 미러 (68) 의 형상을 국부적으로 변경할 때, 평면 미러 (68) 를 파손하지 않고, 10 ㎜ 오더로 평면 미러 (68) 를 굽힐 수 있어, 곡률을 크게 변경할 수 있다.
또, 제어부 (80) 는, 미러 굽힘 기구 (70) 가 평면 미러 (68) 의 반사면의 곡률을 변경했을 때, 각 패턴에 따라, 노광 에어리어 내의 복수 점 (예를 들어, 5 점 × 5 점) 에서의 조도값을 미리 측정 또는 시뮬레이션하여, 평균 조도값을 구하고, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상과 평균 조도값의 관계를 나타내는 테이블을 구비한다. 또, 제어부 (80) 는, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경했을 때의 평균 조도값을 미리 측정 또는 시뮬레이션하여, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 과 평균 조도값의 관계를 부여하는 테이블을 구비해 둔다.
또, 상기 관계로부터, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 미러 굽힘량 (평면 미러 (68) 의 반사면의 형상) 과 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 연관시킨 테이블을 구성해도 된다.
특히, 노광면에 있어서의 조사 영역의 크기를 변경하는 패턴 보정의 경우, 반사면 전체가 균일한 곡률의 오목면상, 또는 볼록면상이 되도록 변경해도 되고, 이와 같은 경우의 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 (이 경우, 반사면의 곡률) 과 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 연관시킨 테이블을 준비해도 된다.
또한, 도 2 에 나타내는 실시형태에서는, 광로 (EL) 의 마지막에 배치된 평면 미러 (68) 에 미러 굽힘 기구 (70) 를 배치 형성했지만, 평면 미러 (68) 에 한정되지 않고, 미러 굽힘 기구 (70) 를 다른 미러에 배치 형성할 수도 있다. 단, 광로 (EL) 의 마지막에 배치된 평면 미러 (68) (최종 미러) 에 미러 굽힘 기구 (70) 를 배치 형성하면, 미러 굽힘량의 계산이나, 미러 굽힘량 (평면 미러 (68) 의 반사면의 형상) 과 평균 조도값의 관계, 및 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 과 평균 조도값의 관계를 부여하는 테이블 설계가 용이해진다.
이와 같이 구성된 노광 장치 (PE) 에서는, 노광용 조명 장치 (3) 에 있어서, 노광시에 노광 제어용 셔터 유닛 (65) 이 열림 제어되면, 램프 유닛 (60) 으로부터 조사된 광이, 평면 미러 (63, 64) 에서 반사되어 인테그레이터부 (90) 의 입사면에 입사된다. 그리고, 인테그레이터부 (90) 의 출사면으로부터 발해진 광은, 콜리메이션 미러 (67), 및 평면 미러 (68) 에 의해 그 진행 방향이 변경됨과 함께 평행광으로 변환된다. 그리고, 이 평행광은, 마스크 스테이지 (1) 에 유지되는 마스크 (M), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 에 유지되는 워크 (W) 의 표면에 대해 대략 수직으로 패턴 노광용의 광으로서 조사되고, 마스크 (M) 의 패턴이 워크 (W) 상에 노광 전사된다.
여기서, 도 2 도 참조하여, 워크 (W) 의 노광 완료 패턴에 대응하여 워크 (W) 상에 노광 전사되는 마스크 (M) 의 패턴을 보정하기 위해, 제어부 (80) 로부터 평면 미러 (68) 의 각 액추에이터 (74) 에 대해 구동 신호를 전달하면, 각 미러 굽힘 기구 (70) 의 액추에이터 (74) 는, 각 지지 부재 (73) 의 길이를 변경하고, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상을 변경하여, 평면 미러 (68) 의 데클리네이션각을 보정한다.
이 때, 평면 미러 (68) 의 형상 변경에 의해, 마스크 (M) 에 조사되는 노광광의 조도도 변화된다. 구체적으로는, 액추에이터 (74) 에 의해 평면 미러 (68) 가 이면으로부터 눌려, 평면 미러 (68) 의 반사면이 볼록면상이 되면, 반사광이 확산되어, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면 상태 (변경 전) 일 때와 비교하여 조사 영역이 넓어지고, 노광면에서의 평균 조도값이 저하된다 (어두워진다). 또, 액추에이터 (74) 에 의해 평면 미러 (68) 의 이면이 당겨져, 평면 미러 (68) 의 반사면이 오목면상이 되면, 반사광이 수렴되어, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면 상태 (변경 전) 일 때와 비교하여 조사 영역이 좁아지고, 노광면에서의 평균 조도값이 높아진다 (밝아진다).
노광면에서의 평균 조도값의 변화는, 노광 시간에 영향을 미치기 때문에, 택트 타임의 편차가 되어 나타나므로 생산 효율상 바람직하지 않다. 그래서, 평균 조도값을 변경 전의 값 (평면 미러 (68) 의 반사면이 평면일 때의 값) 으로 보정하기 위해, 상기 서술한 테이블에 기초하여, 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 에 의해 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경한다. 구체적으로는, 평면 미러 (68) 의 반사면이 볼록면상으로 변경되었을 때에는, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 넓혀 인테그레이터부 (90) 의 단위 렌즈의 초점 거리 (f) 를 길게 하여, 노광면에서의 평균 조도값을 높인다. 또, 평면 미러 (68) 의 반사면이 오목면상으로 변경되었을 때에는, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 좁혀 인테그레이터부 (90) 의 단위 렌즈의 초점 거리 (f) 를 짧게 하여, 노광면에서의 평균 조도값을 저하시킨다.
이로써, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 상관없이, 평균 조도값을 대략 일정하게 할 수 있고, 노광 시간이 일정해져 택트 타임의 편차를 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광용 조명 장치 (3) 에 의하면, 인테그레이터부 (90) 가, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 를 구비하고, 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구 (95) 가 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 을 변경한다. 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 은, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되기 때문에, 미러 굽힘에 의한 노광면에서의 평균 조도값의 변화를 보정할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 노광면에서의 평균 조도값을, 평면 미러 (68) 의 반사면이 변경되기 전의 평균 조도값 (표준 평균 조도값) 에 근사하도록 보정함으로써, 노광 시간을 대략 일정하게 할 수 있어, 택트 타임의 편차를 억제할 수 있다.
또, 인테그레이터부로부터 출사된 광을 반사하는 복수의 반사경 (67, 68) 을 구비하고, 미러 굽힘 기구 (70) 는, 복수의 반사경 (67, 68) 중, 광로 (EL) 의 마지막에 배치된 평면 미러 (68) 에 형성되기 때문에, 미러 굽힘량의 계산이나, 미러 굽힘량과 평균 조도값의 관계, 및 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 과 평균 조도값의 관계를 부여하는 테이블 설계를 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상과, 노광면에서의 평균 조도값의 관계, 및 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 과, 노광면에서의 평균 조도값의 관계에 기초하여, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상과, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 의 관계를 나타내는 테이블을 구비한다. 그리고, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 은, 그 테이블을 사용하여, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되기 때문에, 실제의 평균 조도값을 취득하지 않고, 노광면에서의 평균 조도값을 대략 일정하게 할 수 있다. 단, 상기 수법에 의해, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 을 조정하는 경우에, 노광면에서의 평균 조도값을 취득하고 있어도 된다.
여기서, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의해 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상을 변경한 경우, 노광면에서의 평균 조도값이 대략 일정해지도록, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 변경하여 조도 보정한 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다. 시뮬레이션 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 여기서는, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경은, 국부적인 변경이 아닌, 전체를 균일한 곡률로 변경하는 경우에 대해 설명한다. 또, 표 1 에서는, 가동하는 일방의 플라이아이 렌즈 (91) 의 좌표를 나타내고 있고, 평면 미러 (79) 의 반사면이 평면인 상태에서, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 이 소정값이 될 때의, 플라이아이 렌즈 (91) 의 좌표를 0 (㎜) 으로 하고 있다.
Figure pct00001
표 1 에 나타내는 바와 같이, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면 (표준 상태) 이고, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 이 소정값 (일방의 플라이아이 렌즈 (91) 의 좌표가 0 (㎜)) 일 때의 평균 조도값은, 54.7 ㎽/㎠ 이다. 여기서, 평면 미러 (68) 의 반사면을 내측 굽힘 (오목면상) 하면 노광면에서의 평균 조도값이 높아지고, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 이 소정값인 경우, 평균 조도값이 57.4 ㎽/㎠ 로 상승한다. 이 때문에, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 소정값으로부터 2.6 ㎜ 좁히면, 평균 조도값이 54.6 ㎽/㎠ 로 저하되어, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면일 때의 값에 근사한다.
마찬가지로, 평면 미러 (68) 의 반사면을 외측 굽힘 (볼록면상) 하면 노광면에서의 평균 조도값이 저하되고, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 이 소정값인 경우, 평균 조도값이 52.1 ㎽/㎠ 로 저하된다. 이 때문에, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 소정값으로부터 2.5 ㎜ 넓히면, 평균 조도값이 54.6 ㎽/㎠ 로 상승하여, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면일 때의 값에 근사한다.
또한, 평면 미러 (68) 의 반사면을 세로 방향으로만 외측 굽힘 (볼록면상) 하면, 노광면에서의 평균 조도값이 상승하고, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 이 소정값인 경우, 평균 조도값이 55.2 ㎽/㎠ 로 상승한다. 여기서, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을 소정값으로부터 2 ㎜ 넓히면, 평균 조도값이 54.6 ㎽/㎠ 로 저하되어, 평면 미러 (68) 의 반사면이 평면일 때의 값에 근사한다.
이로써, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 수반하는 노광면에서의 평균 조도값의 변화는, 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 간격 (d) 을, 평면 미러 (68) 의 반사면의 형상 변경에 따라 조정함으로써 보정할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다.
상기 서술한 실시형태에서는, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 반사경의 반사면의 형상과, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 의 관계를 나타내는 테이블에 의해, 실제의 평균 조도값을 취득하지 않고, 반사경의 반사면의 형상으로부터, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 을 조정하고 있다.
단, 미러 굽힘 기구 (70) 에 의한 반사경의 반사면의 형상 변경 전과 형상 변경 후의, 실제의 노광면에서의 평균 조도값을 도시하지 않은 조도계에 의해 취득한 후에, 형상 변경 후의 노광면에서의 평균 조도값이 형상 변경 전의 노광면에서의 평균 조도값이 되도록, 2 장의 플라이아이 렌즈 (91, 92) 의 광축 방향의 간격 (d) 을 조정해도 된다.
본 출원은 2017년 9월 22일에 출원된 일본 특허출원 2017-182803호에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
3 : 노광용 조명 장치
60 : 램프 유닛 (광원)
67 : 콜리메이션 미러 (반사경)
68 : 평면 미러 (반사경)
70 : 미러 굽힘 기구
90 : 인테그레이터부
91, 92 : 플라이아이 렌즈
93A, 93B : 렌즈 소자
95 : 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구
d : 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격
M : 마스크
W : 워크

Claims (6)

  1. 광원과,
    매트릭스상으로 배열된 복수의 렌즈 소자를 각각 갖는 2 장의 플라이아이 렌즈를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광의 조도 분포를 균일화하는 인테그레이터부와,
    반사면의 형상을 변경 가능한 미러 굽힘 기구를 구비하고, 상기 인테그레이터부로부터 출사된 상기 광을 반사하는 반사경을 구비하고,
    노광 패턴이 형성된 마스크를 통해 상기 광원으로부터의 노광광을 워크 상에 조사하여 상기 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하기 위한 노광용 조명 장치로서,
    상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격을 변경 가능한 플라이아이 렌즈 간격 조정 기구를 구비하고,
    상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 노광용 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인테그레이터부로부터 출사된 상기 광을 반사하는 복수의 반사경을 구비하고,
    상기 미러 굽힘 기구는, 상기 복수의 반사경 중, 광로의 마지막에 배치된 평면 미러에 형성되는 것을 특징으로 하는 노광용 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상과, 상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 상기 광축 방향의 간격의 관계를 나타내는 테이블을 구비하고,
    상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 그 테이블을 사용하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 노광용 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 장의 플라이아이 렌즈의 광축 방향의 간격은, 상기 미러 굽힘 기구에 의한 상기 반사경의 반사면의 형상 변경 전과 형상 변형 후의 상기 노광면에서 취득된 평균 조도값에 따라, 변경되는 것을 특징으로 하는 노광용 조명 장치.
  5. 마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
    워크를 지지하는 워크 지지부와,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 노광용 조명 장치를 구비하고,
    상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통해 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 5 항에 기재된 노광 장치를 사용하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통해 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 노광 패턴을 상기 워크에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
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