TW202427068A - 曝光裝置、元件製造方法及控制方法 - Google Patents
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Abstract
曝光裝置包含:複數個模組,其包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束入射至基板;控制單元,針對每個所述模組而保存對所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及調整機構,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
Description
本發明係關於一種對電子元件用之圖案進行曝光之曝光裝置、使用此種曝光裝置之元件製造方法及控制方法。
本申請案係基於2022年12月26日提出申請之日本專利申請案2022-208554號並主張其優先權,將其內容引用至本文。
習知,於製造包含液晶或有機EL之顯示面板、半導體元件(積體電路等)等之電子元件(微型元件)之微影步驟中,使用步進重複方式之投影曝光裝置(所謂之步進器)或者步進掃描方式之投影曝光裝置(所謂之掃描步進器(亦稱作掃描器))等。此種曝光裝置將電子元件用之遮罩圖案投影曝光至塗佈於玻璃基板、半導體晶圓、印刷配線基板、樹脂薄膜等被曝光基板(以下亦簡稱作基板)之表面之感光層。
固定地形成該遮罩圖案之遮罩基板之製作需要時間和經費,因此已知有取代遮罩基板而使用將多個微小位移之微鏡有規則地排列而成之數位微鏡元件(DMD)等空間光調變元件(可變遮罩圖案生成器)之曝光裝置(例如參照專利文獻1)。專利文獻1所揭示之曝光裝置中,例如將使來自波長375 nm之雷射二極體(LD)之光與來自波長405 nm之LD之光以多模之光纖束予以混合之照明光照射至數位微鏡元件(DMD),將來自經傾斜控制之多個微鏡各自之反射光經由成像光學系統、微透鏡陣列而投影曝光至基板。
DMD之各微鏡之傾斜角度於數位方式中例如被設定為,於關閉時(反射光朝向成像光學系統之非入射時)為0°,於開啟時(反射光朝向成像光學系統之入射時)為12°。多個微鏡係以固定間距(例如10 μm以下)配置成矩陣狀,因此亦具備作為光學繞射光柵之作用。
尤其於對電子元件用之微細圖案進行投影曝光之情形時,根據朝向DMD之照明光之波長與DMD之繞射光柵之作用(繞射光之產生方向或強度分布之狀態),有時會使圖案之成像狀態發生劣化。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2019-23748號公報
根據本發明之第1形態,曝光裝置包含:複數個模組,其包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束入射至基板;控制單元,針對每個所述模組而保存對所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及調整機構,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
根據本發明之第2形態,元件製造方法包含下述階段:特定對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布狀態而產生之所述成像光束之遠心誤差、或因開啟狀態之微鏡之驅動誤差而產生之所述成像光束之光量變動誤差;以及所述修正資訊包含基於所述光量變動誤差來修正所述成像光束之狀態之資訊,當使用如上述第1形態所述之曝光裝置將所述成像光束入射至所述基板時,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述空間光調變元件之設置狀態。
根據本發明之第3形態,元件製造方法包含:使用上述第1形態所述之曝光裝置對所述基板進行曝光。
根據本發明之第4形態,控制方法係曝光裝置之控制方法,所述曝光裝置包含模組,所述模組包含照明單元與投影單元,所述照明單元對包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射至基板,將與所述描繪資料對應之元件圖案投影至所述基板,其包含:調整基於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布所產生之所述成像光束之角度變化;以及藉由修正所述描繪資料來調整因調整所述角度變化而產生之所述元件圖案之線寬變化。
根據本發明之第5形態,曝光裝置包含:模組,包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束投影至基板;控制單元,保存照度關聯資訊,所述照度關聯資訊包含對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與開啟狀態之微鏡之傾斜角之角度誤差而產生之所述成像光束之照度差;以及調整機構,於基於所述描繪資料驅動所述空間光調變元件而將所述成像光束投影至所述基板時,對應於所述照度關聯資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
關於本發明之態樣之圖案曝光裝置(圖案形成裝置),揭示較佳之實施形態,參照附圖並於以下進行詳細說明。再者,本發明之態樣並不限定於該等實施形態,亦包括施加多種變更或改良而成者。即,以下所記載之構成要素中包括發明所屬領域中具有通常知識者可容易地假定者、實質上相同者,以下所記載之構成要素可適當組合。又,可於不脫離本發明之要旨之範圍內進行構成要素之各種省略、置換或變更。再者,於圖式及以下之詳細說明之整體中,關於達成相同或同樣之功能之構件或構成要素,使用相同之參照符號。
〔圖案曝光裝置之整體構成〕
圖1係表示本實施形態之圖案曝光裝置(以下亦簡稱為曝光裝置)EX之外觀構成之概要之立體圖。曝光裝置EX係將藉由空間光調變元件(數位微鏡元件:digital mirror device,DMD)動態調變空間內之強度分布之曝光之光成像投影至被曝光基板之裝置。於特定之實施形態中,曝光裝置EX係以顯示裝置(平板顯示器)等所使用之矩形(方型)之玻璃基板作為曝光對象物之步進掃描方式之投影曝光裝置(掃描器)。該玻璃基板設為至少一邊之長度、或對角長為500 mm以上且厚度為1 mm以下之平板顯示器用之基板P。曝光裝置EX將利用DMD製作之圖案之投影像曝光於在基板P之表面以一定之厚度形成之感光層(光阻劑)。將於曝光後自曝光裝置EX搬出之基板P於顯影步驟之後送至既定之製程步驟(成膜步驟、蝕刻步驟、鍍敷步驟等)。
曝光裝置EX具備平台裝置,該平台裝置係由載置於主動防振單元1a、1b、1c、1d(未圖示1d)上之底座2、載置於底座2上之壓盤3、於壓盤3上能夠二維移動之XY平台4A、於XY平台4A上將基板P吸附保持於平面上之基板保持器4B、及對基板保持器4B(基板P)之二維之移動位置進行計測之雷射測長干涉儀(以下亦簡稱為干涉儀)IFX、IFY1~IFY4所構成。此種平台裝置例如揭示於美國專利公開第2010/0018950號、美國專利公開第2012/0057140號中。
於圖1中,正交座標系XYZ之XY面被設定為平行於平台裝置之壓盤3之平坦之表面,XY平台4A被設定為能夠於XY面內平移。又,於本實施形態中,將與座標系XYZ之X軸平行之方向設定為掃描曝光時之基板P(XY平台4A)之掃描移動方向。基板P之X軸方向之移動位置係利用干涉儀IFX逐次測量,Y軸方向之移動位置係藉由4個干涉儀IFY1~IFY4中之至少1個(較佳為2個)以上逐次測量。基板保持器4B以相對於XY平台4A而能夠沿與XY面垂直之Z軸之方向微少移動、且相對於XY面而能夠沿任意方向微少傾斜之方式構成,並主動進行基板P之表面與所投影之圖案之成像面之聚焦調整及調平(平行度)調整。進而,基板保持器4B為了主動調整XY面內之基板P之傾斜,而以能夠繞著與Z軸平行之軸線微少旋轉(θz旋轉)之方式構成。
曝光裝置EX進而具備保持複數個曝光(描繪)模組MU(A)、MU(B)、MU(C)之光學壓盤5、及自底座2支承光學壓盤5之主柱6a、6b、6c、6d(6d未圖示)。複數個曝光模組MU(A)、MU(B)、MU(C)分別包括安裝於光學壓盤5之+Z方向側併入射來自光纖單元FBU之照明光之照明單元ILU、及安裝於光學壓盤5之-Z方向側且具有與Z軸平行之光軸之投影單元PLU。進而,曝光模組MU(A)、MU(B)、MU(C)分別具備使來自照明單元ILU之照明光向-Z方向反射並使其入射至投影單元PLU之作為光調變部之數位微鏡元件(DMD)10。下文對由照明單元ILU、DMD10、投影單元PLU構成之曝光模組群之詳細構成進行說明。
於曝光裝置EX之光學壓盤5之-Z方向側安裝有檢測形成於基板P上之既定之複數個位置的對準標記之複數個對準系統(顯微鏡)ALG。為進行該對準系統ALG各自之檢測視野於XY面內的相對位置關係之確認(校正)、自曝光模組MU(A)、MU(B)、MU(C)各自之投影單元PLU投射之圖案像之各投影位置與對準系統ALG各自之檢測視野之位置的基線誤差之確認(校正)、或自投影單元PLU投射之圖案像之位置或像質之確認,而於基板保持器4B上之-X方向之端部設置有校正用基準部CU。再者,於圖1中設一部分未圖示,但於本實施形態中,曝光模組MU(A)、MU(B)、MU(C)分別作為一例而沿Y方向以一定間隔排列9個模組,但其模組數可少於9個,亦可多於9個。
圖2係表示藉由曝光模組MU(A)、MU(B)、MU(C)各自之投影單元PLU投射至基板P上之數位微鏡元件(DMD)10之投影區域IAn的配置例之圖,正交座標系XYZ設定為與圖1相同。於本實施形態中,沿X方向分離配置之第1列曝光模組MU(A)、第2列曝光模組MU(B)、第3列曝光模組MU(C)分別由沿Y方向排列之9個模組構成。曝光模組MU(A)由沿+Y方向配置之9個模組MU1~MU9構成,曝光模組MU(B)由沿-Y方向配置之9個模組MU10~MU18構成,曝光模組MU(C)由沿+Y方向配置之9個模組MU19~MU27構成。模組MU1~MU27全部為相同之構成,於使曝光模組MU(A)與曝光模組MU(B)成為關於X方向而相向之關係時,曝光模組MU(B)與曝光模組MU(C)成為關於X方向而背對背之關係。
於圖2中,作為一例,模組MU1~MU27各自之投影區域IA1、IA2、IA3、…、IA27(將n設為1~27,亦有時表示為IAn)之形狀成為大致具有1:2之縱橫比並沿Y方向延伸之長方形。於本實施形態中,伴隨基板P之+X方向之掃描移動,第1列投影區域IA1~IA9各自之-Y方向之端部與第2列投影區域IA10~IA18各自之+Y方向之端部中進行拼接曝光。並且,第1列與第2列投影區域IA1~IA18各自中未經曝光之基板P上之區域藉由第3列之各投影區域IA19~IA27進行拼接曝光。第1列投影區域IA1~IA9各自之中心點位於與Y軸平行之線k1上,第2列投影區域IA10~IA18各自之中心點位於與Y軸平行之線k2上,第3列投影區域IA19~IA27各自之中心點位於與Y軸平行之線k3上。將線k1與線k2之X方向之間隔設定為距離XL1,將線k2與線k3之X方向之間隔設定為距離XL2。
此處,藉由圖3對於將投影區域IA9之-Y方向之端部與投影區域IA10之+Y方向之端部之拼接部設為OLa、將投影區域IA10之-Y方向之端部與投影區域IA27之+Y方向之端部之拼接部設為OLb、並且將投影區域IA8之+Y方向之端部與投影區域IA27之-Y方向之端部之拼接部設為OLc時該聯合曝光之狀態進行說明。於圖3中,正交座標系XYZ設定為與圖1、圖2相同,以投影區域IA8、IA9、IA10、IA27(及其他全部投影區域IAn)內之座標系X'Y'相對於正交座標系XYZ之X軸、Y軸(線k1~k3)傾斜角度θk之方式進行設定。即,以DMD10之複數個微鏡之二維之排列成為座標系X'Y'之方式,將DMD10之整體於XY面內傾斜角度θk。
圖3中包含各投影區域IA8、IA9、IA10、IA27(及其他全部投影區域IAn亦相同)之圓形之區域表示投影單元PLU之圓形像場PLf'。於拼接部OLa中,以沿投影區域IA9之-Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像與沿投影區域IA10之+Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像重疊之方式設定。又,於拼接部OLb中,以沿投影區域IA10之-Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像與沿投影區域IA27之+Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像重疊之方式設定。同樣地,於拼接部OLc中,以沿投影區域IA8之+Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像與沿投影區域IA27之-Y'方向之端部之斜向(角度θk)排列之微鏡之投影像重疊之方式設定。
〔照明單元之構成〕
圖4係於XZ面內觀察圖1、圖2所示之曝光模組MU(B)中之模組MU18與曝光模組MU(C)中之模組MU19之具體構成的光學配置圖。圖4之正交座標系XYZ設定為與圖1~圖3之正交座標系XYZ相同。又,根據圖2所示之各模組之XY面內之配置可知,模組MU18相對於模組MU19而於+Y方向錯開一定間隔,並且以互相背對背之關係設置。模組MU18內之各光學構件與模組MU19內之各光學構件分別由相同材料以相同方式構成,因此,此處主要對模組MU18之光學構成進行詳細說明。再者,圖1所示之光纖單元FBU對應於圖2所示之27個模組MU1~MU27之各者,由27根光纖束FB1~FB27所構成。
模組MU18之照明單元ILU係由將自光纖束FB18之射出端向-Z方向前進之照明光ILm反射之鏡100、將來自鏡100之照明光ILm向-Z方向反射之鏡102、作為準直透鏡發揮作用之輸入透鏡系統104、照度調整濾光片106、包含微複眼(MFE)透鏡或場透鏡等之光學積分器108、聚焦透鏡系統110、及將來自聚焦透鏡系統110之照明光ILm朝向DMD10反射之傾斜鏡112所構成。鏡102、輸入透鏡系統104、光學積分器108、聚焦透鏡系統110、及傾斜鏡112係沿與Z軸平行之光軸AXc配置。
光纖束FB18係將1根光纖線、或複數根光纖線束集所構成。自光纖束FB18(各光纖線)之射出端照射之照明光ILm被設定為不會被後段之輸入透鏡系統104排斥而入射之數值孔徑(亦稱為NA、擴展角)。輸入透鏡系統104之前側焦點之位置於設計上被設定為與光纖束FB18之射出端之位置相同。進而,輸入透鏡系統104之後側焦點之位置係以使來自於光纖束FB18之射出端形成之單個或複數個點光源之照明光ILm於光學積分器108之MFE透鏡108A之入射面側重疊之方式設定。因此,MFE透鏡108A之入射面係藉由來自光纖束FB18之射出端之照明光ILm進行柯勒照明。再者,於初始狀態下,光纖束FB18之射出端之XY面內的幾何學上之中心點位於光軸AXc上,來自光纖束之射出端之點光源的照明光ILm之主光線(中心線)設為與光軸AXc平行(或同軸)。
來自輸入透鏡系統104之照明光ILm利用照度調整濾光片106以0%~90%之範圍之任意值使照度衰減後,通過光學積分器108(MFE透鏡108A、場透鏡等)入射至聚焦透鏡系統110。MFE透鏡108A係將數十μm見方之矩形之微透鏡二維排列複數個而成者,以其整體之形狀於XY面內與DMD10之鏡面整體之形狀(縱橫比約為1:2)大致相似之方式設定。又,聚焦透鏡系統110之前側焦點之位置係以與MFE透鏡108A之射出面之位置大致相同之方式設定。因此,來自於MFE透鏡108A之複數個微透鏡之各射出側形成之點光源的照明光分別藉由聚焦透鏡系統110而轉換為大致平行之光束,被傾斜鏡112反射後,於DMD10上重疊而成為均勻之照度分布。於MFE透鏡108A之射出面生成複數個點光源(聚光點)二維地密集排列之面光源,因此作為面光源化構件發揮功能。
於圖4所示之模組MU18內,通過聚焦透鏡系統110之與Z軸平行之光軸AXc被傾斜鏡112彎折而到達DMD10,將傾斜鏡112與DMD10之間之光軸設為光軸AXb。於本實施形態中,包含DMD10之複數個微鏡各自之中心點之中立面設定為與XY面平行。因此,該中立面之法線(與Z軸平行)與光軸AXb所形成之角度成為照明光ILm相對於DMD10之入射角θα。DMD10安裝於固設於照明單元ILU之支承柱之裝配部10M之下側。為對DMD10之位置或姿勢進行微調,而於裝配部10M設置例如國際公開專利2006/120927號所揭示之將並聯機構與能夠伸縮之壓電元件組合而成之微動平台。
對DMD10之微鏡中之開啟狀態之微鏡照射之照明光ILm以朝向投影單元PLU之方式被反射至XZ面內之X方向。另一方面,對DMD10之微鏡中之關閉狀態之微鏡照射之照明光ILm以不朝向投影單元PLU之方式被反射至YZ面內之Y方向。下文進行詳細說明,本實施形態中之DMD10設為藉由微鏡之翻滾方向傾斜與俯仰方向傾斜切換開啟狀態與關閉狀態之翻滾&俯仰驅動方式。
於DMD10至投影單元PLU之間之光路中,以可拔插之方式設置有用以於非曝光期間中遮蔽來自DMD10之反射光之可動擋板114。可動擋板114如模組MU19側所圖示,於曝光期間中轉動至自光路退避之角度位置,於非曝光期間中如模組MU18側所圖示,轉動至傾斜插入光路中之角度位置。於可動擋板114之DMD10側形成反射面,因此,所反射之來自DMD10之光被照射至光吸收體115。光吸收體115將紫外波段(400 nm以下之波長)之光能吸收並將其轉換為熱能,而不使其再反射。因此,於光吸收體115亦設置放熱機構(散熱片或冷卻機構)。再者,圖4中雖然未圖示,但來自曝光期間中成為關閉狀態之DMD10之微鏡的反射光被相對於DMD10與投影單元PLU之間之光路而沿Y方向(圖4之與紙面正交之方向)設置之同樣之光吸收體(圖4中未圖示)所吸收。
〔投影單元之構成〕
安裝於光學壓盤5之下側之投影單元PLU係作為由沿與Z軸平行之光軸AXa配置之第1透鏡組116與第2透鏡組118所構成之兩側遠心之成像投影透鏡系統所構成。第1透鏡組116與第2透鏡組118係以分別相對於固設於光學壓盤5之下側之支承柱而於沿Z軸(光軸AXa)之方向藉由微動致動器進行平移之方式構成。包含第1透鏡組116與第2透鏡組118之成像投影透鏡系統之投影倍率Mp係根據DMD10上之微鏡之排列間距Pd與投影至基板P上之投影區域IAn(n=1~27)內之圖案的最小線寬(最小畫素尺寸)Pg之關係所決定。
作為一例,於所需之最小線寬(最小畫素尺寸)Pg為1 μm且微鏡之排列間距Pd為5.4 μm之情形時,亦考慮上文之圖3中說明之投影區域IAn(DMD10)之XY面內之傾斜角θk,而將投影倍率Mp設定為約1/6。包含透鏡組116、118之成像投影透鏡系統使DMD10之鏡面整體之縮小像倒立/反轉而於基板P上之投影區域IA18(IAn)成像。
投影單元PLU之第1透鏡組116為對投影倍率Mp進行微調(±數十ppm左右)而可藉由致動器沿光軸AXa方向微動,第2透鏡組118為進行聚焦之高速調整而可藉由致動器沿光軸AXa方向微動。進而,為以次微米以下之精度測量基板P之表面之Z軸方向之位置變化,而於光學壓盤5之下側設置有複數個斜入射光式之聚焦感測器120。複數個聚焦感測器120對基板P之整體性之Z軸方向之位置變化、對應於各投影區域IAn(n=1~27)之基板P上之部分區域的Z軸方向之位置變化、或基板P之部分傾斜變化等進行測量。
如以上之照明單元ILU與投影單元PLU如上文之圖3所說明般,於XY面內投影區域IAn需要傾斜角度θk,因此圖4中之DMD10與照明單元PLU(至少沿光軸AXc之鏡102~鏡112之光路部分)以整體於XY面內傾斜角度θk之方式配置。
圖5係於XY面內示意性地表示DMD10與照明單元PLU於XY面內傾斜角度θk之狀態之圖。於圖5中,正交座標系XYZ與上文之圖1~圖4之各座標系XYZ相同,DMD10之微鏡Ms之排列座標系X'Y'與圖3所示之座標系X'Y'相同。內包DMD10之圓係投影單元PLU之物面側之像場PLf,光軸AXa位於其中心。另一方面,若於XY面內觀察穿過照明單元ILU之聚焦透鏡系統110之光軸AXc因傾斜鏡112彎折而成之光軸AXb,則為以相對於與X軸平行之線Lu傾斜角度θk之方式配置。
〔由DMD所形成之成像光路〕
繼而,參照圖6,對由投影單元PLU(成像投影透鏡系統)所形成之DMD10之微鏡Ms之成像狀態進行詳細說明。圖6之正交座標系X'Y'Z與上文之圖3、圖5所示之座標系X'Y'Z相同,圖6中圖示出照明單元ILU之聚焦透鏡系統110至基板P之光路。來自聚焦透鏡系統110之照明光ILm沿光軸AXc前進,被傾斜鏡112全反射並沿光軸AXb到達DMD10之鏡面。此處,將位於DMD10之中心之微鏡Ms設為Msc,將位於周邊之微鏡Ms設為Msp,且設該等微鏡Msc、Msp為開啟狀態。
微鏡Ms為開啟狀態時之傾斜角若相對於X'Y'面(XY面)而例如設為17.5°作為標準值,則為使來自微鏡Msc、Msp各自之反射光Sac、Sap之各主光線與投影單元PLU之光軸AXa平行,而將照射至DMD10之照明光ILm之入射角(光軸AXb相對於光軸AXa之角度)θα設定為35.0°。因此,於該情形時,傾斜鏡112之反射面亦以相對於X'Y'面(XY面)傾斜17.5°(=θα/2)之方式配置。來自微鏡Msc之反射光Sac之主光線Lc與光軸AXa同軸,來自微鏡Msp之反射光Sap之主光線La與光軸AXa平行,反射光Sac、Sap伴隨既定之數值孔徑(NA)入射至投影單元PLU。
藉由反射光Sac,於基板P上,以投影單元PLU之投影倍率Mp縮小之微鏡Msc之縮小像ic以遠心之狀態成像於光軸AXa之位置。同樣地,藉由反射光Sap,於基板P上,以投影單元PLU之投影倍率Mp縮小之微鏡Msp之縮小像ia以遠心之狀態成像於相對於縮小像ic而向+X'方向偏離之位置。作為一例,投影單元PLU之第1透鏡組116係由2個透鏡組G1、G2所構成,第2透鏡組118係由3個透鏡組G3、G4、G5所構成。於第1透鏡組116與第2透鏡組118之間設定射出光瞳(亦簡稱為光瞳)Ep。於該光瞳Ep之位置形成照明光ILm之光源像(於MFE透鏡108A之射出面側形成之多個點光源之集合),而成為柯勒照明之構成。光瞳Ep亦稱為投影單元PLU之開口,該開口之大小(直徑)成為規定投影單元PLU之解析度之1個因素。
來自DMD10之開啟狀態之微鏡Ms的正反射光係以不會被光瞳Ep之最大口徑(直徑)遮擋而通過之方式設定,藉由光瞳Ep之最大口徑與投影單元PLU(作為成像投影透鏡系統之透鏡組G1~G5)之後側(像側)焦點之距離決定表示解析度R之式即R=k1・(λ/NAi)中之像側(基板P側)之數值孔徑NAi。又,投影單元PLU(透鏡組G1~G5)之物面(DMD10)側之數值孔徑NAo係以投影倍率Mp與數值孔徑NAi之積表示,於投影倍率Mp為1/6之情形時,為NAo=NAi/6。
於以上之圖6、及圖4所示之照明單元ILU與投影單元PLU之構成中,連接於各模組MUn(n=1~27)之光纖束FBn(n=1~27)之射出端藉由輸入透鏡系統104而設定為與光學積分器108之MFE透鏡108A之射出端側光學共軛之關係,MFE透鏡108A之入射端側藉由聚焦透鏡系統110而設定為與DMD10之鏡面(中立面)之中央光學共軛之關係。藉此,對DMD10之鏡面整體照射之照明光ILm藉由光學積分器108之作用而成為均勻之照度分布(例如±1%以內之強度不均)。又,MFE透鏡108A之射出端側與投影單元PLU之光瞳Ep之面藉由聚焦透鏡系統110與投影單元PLU之透鏡組G1~G3而設定為光學共軛之關係。
圖7係自射出面側觀察光學積分器108之MFE透鏡108A之示意性之圖。MFE透鏡108A係將剖面形狀與DMD10之鏡面整體(圖像形成區域)之形狀相似且具有沿X'Y'面內之Y'方向延伸之長方形之剖面的多個透鏡元件EL沿X'方向與Y'方向密集排列而構成。來自圖4所示之輸入透鏡系統104之照明光ILm成為大致圓形之照射區域Ef而照射至MFE透鏡108A之入射面側。照射區域Ef係與圖4中之光纖束FB18(FBn)之單個或複數個光纖線之各射出端相似之形狀,設計上成為以光軸AXc作為中心之圓形區域。
於MFE透鏡108A之複數個透鏡元件EL中位於照射區域Ef內之透鏡元件EL之各射出面側,由來自光纖束FB18(FBn)之射出端之照明光ILm形成之點光源SPF密集分布於大致圓形之區域內。又,圖7中之圓形區域APh表示於MFE透鏡108A之射出面側設有可變孔徑光闌之情形時的開口範圍。實際之照明光ILm係由散布於圓形區域APh內之多個點光源SPF所形成,來自圓形區域APh之外側之點光源SPF之光被遮蔽。
圖8(A)、(B)、(C)係示意性地表示於圖7之MFE透鏡108A之透鏡元件EL之射出面側形成之點光源SPF與光纖束FBn之射出端之配置關係之一例的圖。圖8(A)、(B)、(C)各自中之座標系X'Y'與圖7中所設定之座標系X'Y'相同。圖8(A)表示將光纖束FBn設為單個之光纖線之情形,圖8(B)表示作為光纖束FBn而沿X'方向排列2根光纖線之情形,圖8(C)表示作為光纖束FBn而沿X'方向排列3根光纖線之情形。
光纖束FBn之射出端與MFE透鏡108A(透鏡元件EL)之射出面被設定為光學共軛之關係(成像關係),因此於光纖束FBn為單個光纖線時,如圖8(A)般,單個點光源SPF形成於透鏡元件EL之射出面側之中心位置。於作為光纖束FBn而沿X'方向束集2根光纖線時,如圖8(B)般,以2個點光源SPF之幾何中心成為透鏡元件EL之射出面側之中心位置之方式形成。同樣地,於作為光纖束FBn而沿X'方向束集3根光纖線時,如圖8(C)般,以3個點光源SPF之幾何中心成為透鏡元件EL之射出面側之中心位置之方式形成。
再者,來自光纖束FBn之照明光ILm之功率較大,若點光源SPF聚焦於作為面光源化構件或光學積分器之MFE透鏡108A之透鏡元件EL各自之射出面,則有時會對各透鏡元件EL造成損傷(污點或燒蝕等)。於該情形時,可將點光源SPF之聚焦位置設定為自MFE透鏡108A之出射面(透鏡元件EL之射出面)向外側若干偏離之空間中。如此,於使用複眼透鏡之照明系統中使點光源(聚光點)之位置偏向透鏡元件之外側之構成例如揭示於美國專利第4,939,630號公報中。
圖9係示意性地表示將DMD10之鏡面整體視為1塊平面鏡而假定使該平面鏡以與圖6中之傾斜鏡112平行之方式傾斜角度θα/2時,於圖6之投影單元PL之第2透鏡組118內之光瞳Ep處形成之光源像Ips之情況之圖。圖9所示之光源像Ips係將於MFE透鏡108A之射出面側形成之複數個點光源SPF(成為集合為大致圓形之面光源)再成像而成者。於該情形時,不會自取代DMD10所配置之1塊平面鏡產生繞射光或散射光,於光瞳Ep內之中心以與光軸AXa同軸之方式僅生成僅由正反射光(0次光)形成之光源像Ips。
於圖9中,於將與光瞳Ep之最大口徑相對應之半徑設為re,將與作為面光源之光源像Ips之有效直徑相對應之半徑設為ri時,表示相對於光瞳Ep之大小(面積)之光源像Ips之大小(面積)的σ值成為σ=ri/re。為改善所投影曝光之圖案之線寬或密集度、或者焦深(DOF)等,有時適當變更σ值。σ值可藉由於MFE透鏡108A之射出面側之位置或第2透鏡組118內之光瞳Ep之位置設置可變孔徑光闌(圖7中之圓形區域APh)而變更。
於此種曝光裝置EX中,多直接以最大口徑來使用第2透鏡組118內之光瞳Ep,因此σ值之變更主要利用設於MFE透鏡108A之射出面側之可變孔徑光闌來進行。於該情形時,光源像Ips之半徑ri係由圖7中之圓形區域APh之半徑所規定。當然,亦可於投影單元PLU之光瞳Ep設置可變孔徑光闌,而調整σ值或焦深(DOF)。
〔投影曝光時之遠心誤差〕
繼而,對如本實施形態般於使用DMD10之曝光裝置EX之情形時可能產生之遠心誤差進行說明,但於說明之前使用圖10對遠心誤差之產生要因之一進行簡單說明。圖10(A)、圖10(B)係示意性地表示自圖6所示之第2透鏡組118之光瞳Ep直至基板P為止之光路之照明光(成像光束)Sa之行為之圖。圖10(A)、圖10(B)中之正交座標系X'Y'Z與圖6之座標系X'Y'Z相同。為使說明變得簡單,此處假定以DMD10之鏡面整體作為1塊平面鏡而與圖6中之傾斜鏡112平行地傾斜角度θα/2之情形。於圖10(A)、圖10(B)中,於光瞳Ep與基板P之間沿光軸AXa配置透鏡組G4、G5,如圖11般於光瞳Ep內形成圓形之光源像(面光源像)Ips。再者,將穿過光源像(面光源像)Ips之X'方向之周邊部之1點併入射至透鏡組G4、G5之反射光(成像光束)Sa之主光線設為La。
圖10(A)表示光源像(面光源像)Ips之中心(或重心)準確地位於光瞳Ep之中心時之反射光(成像光束)Sa之行為,朝向基板P上之投影區域IAn內之任意1點的反射光(成像光束)Sa之主光線La均與光軸AXa平行,投射至投影區域IAn之成像光束成為遠心之狀態、即遠心誤差為零之狀態。與此相對,圖10(B)表示光源像(面光源像)Ips自光瞳Ep之中心向X'方向橫向偏移ΔDx時之反射光(成像光束)Sa之行為。於該情形時,朝向基板P上之投影區域IAn內之任意1點的反射光(成像光束)Sa之主光線La均相對於光軸AXa傾斜Δθt。伴隨其傾斜量Δθt成為遠心誤差,傾斜量Δθt(即橫向偏移量ΔDx)變得大於既定之容許值,投影至投影區域IAn之圖案像之成像狀態降低。
〔DMD之構成〕
如上文所說明般,本實施形態中所使用之DMD10係設為翻滾&俯仰驅動方式,參照圖11、圖12對其具體之構成進行說明。圖11與圖12係將DMD10之鏡面中之一部分放大之立體圖。此處,正交座標系X'Y'Z亦與上文之圖6中之座標系X'Y'Z相同。圖11表示對設於DMD10之各微鏡Ms下層之驅動電路之電源供給關閉時之狀態。於電源為關閉之狀態時,各微鏡Ms之反射面設定為與X'Y'面平行。此處,將各微鏡Ms之X'方向之排列間距設為Pdx(μm),將Y'方向之排列間距設為Pdy(μm),但實用上設定為Pdx=Pdy。
圖12表示對驅動電路之電源供給開啟而開啟狀態之微鏡Msa與關閉狀態之微鏡Msb混合存在之情況。於本實施形態中,開啟狀態之微鏡Msa以繞著與Y'軸平行之線而自X'Y'面傾斜角度θd(=θα/2)之方式被驅動,關閉狀態之微鏡Msb以繞著與X'軸平行之線而自X'Y'面傾斜角度θd(=θα/2)之方式被驅動。照明光ILm沿與X'Z面平行之主光線Lp(與圖6所示之光軸AXb平行)照射至各微鏡Msa、Msb。再者,圖11中之線Lx'係將主光線Lp映照於X'Y'面而成者,與X'軸平行。
照明光ILm對DMD10之入射角θα係相對於X'Z面內之Z軸之傾斜角,就幾何光學性之觀點而言,自沿X'方向傾斜角度θα/2之開啟狀態之微鏡Msa沿-Z方向產生與Z軸大致平行地前進之反射光(成像光束)Sa。另一方面,被關閉狀態之微鏡Msb反射之反射光Sg由於微鏡Msb向Y'方向傾斜,故而以與Z軸不平行之狀態沿-Z方向產生。於圖12中,若將線Lv設為與Z軸(光軸AXa)平行之線,設線Lh為反射光Sg之主光線朝向X'Y'面之映照,則反射光Sg於包含線Lv與線Lh之面內沿傾斜之方向前進。
〔藉由DMD之成像狀態〕
於使用DMD10之投影曝光中,藉由圖12所示之動作基於圖案資料(描繪資料)將複數個微鏡Ms分別高速切換為開啟狀態之傾斜與關閉狀態之傾斜,並且以與其切換速度相對應之速度使基板P沿X方向掃描移動而進行圖案曝光。然而,根據所投影之圖案之微細度或密集度、或者週期性,存在自投影單元PLU(第1透鏡組116與第2透鏡組118)投射至基板P之成像光束之遠心之狀態(telecentricity)發生變化之情況。其原因在於,根據DMD10之複數個微鏡Ms與圖案相應之傾斜狀態,DMD10之鏡面作為反射型之繞射光柵(閃耀式繞射光柵)而發揮作用。
圖13係表示於X'Y'面內觀察之DMD10之鏡面之一部分的圖,圖14係於X'Z面內觀察圖13之DMD10之鏡面之a-a'箭視部的圖。於圖13中,多個微鏡Ms中的、僅沿Y'方向排列之一列微鏡Ms成為開啟狀態之微鏡Msa,其他微鏡Ms成為關閉狀態之微鏡Msb。如圖13之微鏡Ms之傾斜狀態出現於投影解析極限之線寬(例如1 μm左右)之孤立線圖案之情形。於X'Y'面內,來自開啟狀態之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa沿-Z方向而與Z軸平行地產生,來自關閉狀態之微鏡Msb之反射光Sg為-Z方向,但向沿圖11中之線Lh之方向傾斜產生。
於該情形時,如圖14所示,僅沿X'方向排列之複數個微鏡Ms中之1個成為相對於中立面Pcc(與包含全部微鏡Ms之中心點之X'Y'面平行之面)而繞著與Y'軸平行之線傾斜角度θd(=θα/2)之開啟狀態之微鏡Msa。因此,若於X'Z面內觀察,則自開啟狀態之微鏡Msa產生之反射光(成像光束)Sa成為不包含1次以上之繞射光之簡單之標準反射光,其主光線La與光軸AXa平行併入射至投影單元PLU。來自其他關閉狀態之微鏡Msb之反射光Sg不入射至投影單元PLU。再者,於開啟狀態之微鏡Msa為關於X'方向而孤立之1個(或沿Y'方向排列之1列)之情形時,反射光(成像光束)Sa之主光線La不論照明光ILm之波長λ如何,於設計上均與光軸AXa平行。
圖15係於X'Z面內示意性地表示如圖14之來自孤立之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa的利用投影單元PLU之成像狀態之圖。於圖15中,對功能與上文之圖6所說明之構件相同之構件標註相同之符號。投影單元PLU(透鏡組G1~G5)係兩側遠心之縮小投影系統,因此若來自孤立之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa之主光線La與光軸AXa平行,則成像為縮小像ia之反射光(成像光束)Sa之主光線La亦與基板P之表面之垂線(光軸AXa)平行,不會產生遠心誤差。再者,圖15所示之投影單元PLU之物面側(DMD10)側之反射光(成像光束)Sa的數值孔徑NAo與照明光ILm之數值孔徑相同。
如上文之圖9、圖10(A)中所說明般,於將DMD10設為1塊較大之平面鏡並傾斜角度θα/2之情形時,於投影單元PLU之光瞳Ep形成之圓形之光源像(面光源像)Ips之中心位置通過光軸AXa。與此同樣,於僅來自DMD10之鏡面中之孤立之微鏡Msa的標準反射光Sa入射至投影單元PLU之情形時,該標準反射光Sa之光瞳Ep之位置(傅立葉變換面)處的光束Isa之點像強度分布係微鏡Ms之反射面為微細之矩形(正方形),因此以將光軸AXa設為中心之sinc2函數(方形開口之點像強度分布)表示。
圖16係示意性地表示由來自關於X'方向而孤立之1列(或單個)微鏡Msa之反射光Sa形成之於光瞳Ep中之光束(此處為0次繞射光)Isa的理論上之點像強度分布Iea(由來自圖7、圖8所示之1個點光源SPF之光束所形成之分布)之圖表。於圖16之圖表中,橫軸表示設為光軸AXa之位置之X'(或Y')方向之座標位置,縱軸表示光強度Ie。點像強度分布Iea係由以下之式(1)所表示。
[數1]
Ie=Io・sinc
2(X')=Io・sin
2(X')/(X')
2…(1)
於該式(1)中,Io表示光強度Ie之峰值,來自孤立之1列(或單個)微鏡Msa之反射光Sa的峰值Io之位置與X'(或Y')方向之原點0、即光軸AXa之位置一致。
又,點像強度分布Iea之光強度Ie自原點0最開始成為最小值(0)之第1暗線之X'(或Y')方向之位置±ra大致對應於上文之圖9中所說明之光源像Ips之半徑ri之位置。再者,光瞳Ep中之實際之強度分布係將點像強度分布Iea於圖9所示之光源像Ips之擴展範圍(σ值)內進行折積積分(卷積運算),成為大致同樣之強度。
繼而,參照圖17、圖18對所投影之圖案之X'方向(X方向)之寬度充分大之情形進行說明。圖17係表示於X'Y'面內觀察之DMD10之鏡面之一部分的圖,圖18係於X'Z面內觀察圖17之DMD10之鏡面之a-a'箭視部的圖。圖17表示上文之圖13中所示之多個微鏡Ms全部成為開啟狀態之微鏡Msa之情形。於圖17中,僅示出沿X'方向之9個、沿Y'方向之10個微鏡Ms之排列,亦存在以其以上之個數鄰接之微鏡Ms(或亦可為DMD10上之全部微鏡Ms)成為開啟狀態之情況。
如圖17、圖18般自沿X'方向鄰接地排列之開啟狀態之多個微鏡Msa以藉由繞射作用而反射光Sa'自光軸AXa稍微傾斜之狀態產生。若考慮圖18之狀態下之DMD10之鏡面作為沿中立面Pcc於X'方向以間距Pdx排列之繞射光柵,則將j設為次數(j=0、1、2、3、…),將λ設為波長,並且將照明光ILm之入射角設為θα時,該繞射光之產生角度θj係如以下之式(2)般表示。
[數2]
sinθj=j(λ/Pdx)-sinθα…(2)
圖19係作為一例而表示將照明光ILm之入射角θα(照明光ILm之主光線Lp相對於光軸AXa之傾斜角)設為35.0°、將開啟狀態之微鏡Msa之傾斜角度θd設為17.5°、將微鏡Msa之間距Pdx設為5.4 μm、將波長λ設為355.0 nm所計算之繞射光Idj之角度θj之分布之圖表。如圖19所示,照明光ILm之入射角θα為35°,因此0次繞射光Id0(j=0)相對於光軸AXa而傾斜為+35°,伴隨繞射次數變大,相對於0次繞射光Id0之角度θj變大。圖19之下段所示之數值表示括號內之次數j與各次數之繞射光Idj相對於光軸AXa之傾斜角。
於圖19之數值條件之情形時,9次繞射光Id9相對於光軸AXa之傾斜角為最小,為約-1.04°。因此,於DMD10之微鏡Ms如圖17、圖18般密集成為開啟狀態之情形時,投影單元PLU之光瞳EP內之成像光束(Sa')的強度分布之中心偏向自光軸AXa之位置橫向偏移相當於角度-1.04°之量之位置(相當於上文之圖10(B)中所示之橫向偏移量ΔDx)。實際之成像光束於光瞳Ep內之分布係藉由利用式(1)所表示之sinc2函數將式(2)所表示之繞射光分布進行卷積積分(卷積運算)而求出。
圖20係示意性地表示如圖19之繞射光之產生狀態時的光瞳Ep中之成像光束Sa'之強度分布之圖。圖20中之橫軸表示於將投影單元PLU之投影倍率Mp設為1/6時將繞射光Idj之角度θj換算為物面(DMD10)側之數值孔徑NAo與像面(基板P)側之數值孔徑NAi所得之值。又,將投影單元PLU之像面側之數值孔徑NAi假定為0.3(物面側數值孔徑NAo=0.05)。於該情形時,解析度(最小解析線寬)Rs係使用製程常數k1(0<k1≦1)而以Rs=k1(λ/NAi)表示。
因此,波長λ=355.0 nm、k1=0.7時之解析度Rs成為約0.83 μm。微鏡Ms之間距Pdx(Pdy)於像面(基板P)側以投影倍率Mp=1/6縮小而成為0.9 μm。因此,若為像面側數值孔徑NAi為0.3(物面側數值孔徑NAo為0.05)以上之投影單元PLU,則可使開啟狀態之微鏡Msa之1個投影像以較高之對比度成像。
於圖20中,作為投影單元PLU之光瞳Ep之最大口徑的物面側之數值孔徑NAo=0.05之X'方向上之相對於光軸AXa之角度θe根據NAo=sinθe而成為θe≒±2.87°。如上文之圖19所示,若將9次繞射光Id9之傾斜角-1.04°(準確而言為-1.037°)換算為物面側之數值孔徑NAo,則成為約0.018,光瞳Ep中之成像光束Sa'(標準反射光成分)之強度分布Hpa自光源像Ips(半徑ri)之原來之位置起向X'方向以偏移量ΔDx位移。再者,於光瞳Ep內之+X'方向之周邊亦出現8次繞射光Id8之強度分布Hpb之一部分,但其峰強度較低。進而,物面側之10次繞射光Id10之相對於光軸AXa之傾斜角為4.81°而較大,因此其強度分布分布於光瞳Ep之外,而不會通過投影單元PLU。
如上文之圖10(B)中亦說明般,因強度分布Hpa之中心之偏移量ΔDx所產生之像面側之遠心誤差Δθt於圖19、圖20所示之條件之情形時,成為Δθt=-6.22°(≒-1.037°/投影倍率Mp)。如此,於如DMD10之多個微鏡Ms中之多個密集地成為開啟狀態之較大圖案之曝光時,朝向基板P之成像光束(Sa')之主光線相對於光軸AXa而傾斜6°以上。此種遠心誤差Δθt亦成為一個原因,導致有時會降低投影像之成像品質(對比度特性、失真特性、對稱性等)之情況。
繼而,參照圖21、圖22對所投影之圖案於X'方向(X方向)上具有一定之間距之線與空間圖案之情形進行說明。圖21係表示於X'Y'面內觀察之DMD10之鏡面之一部分的圖,圖22係於X'Z面內觀察圖21之DMD10之鏡面之a-a'箭視部的圖。圖21表示上文之圖13中所示之多個微鏡Ms中的沿X'方向排列之微鏡Ms之奇數號成為開啟狀態之微鏡Msa、偶數號成為關閉狀態之微鏡Msb之情形。設X'方向之奇數號之微鏡Ms中沿Y'方向排列之一列全部為開啟狀態,偶數號之微鏡Ms中沿Y'方向排列之一列全部為關閉狀態。
如圖22所示,於關於X'方向而為開啟狀態之微鏡Msa每隔1個地排列之情形時,自DMD10產生之繞射光之產生角度θj係考慮DMD10之鏡面作為沿中立面Pcc於X'方向以間距2・Pdx排列之繞射光柵,而以與上文之式(2)同樣之以下之式(3)表示。
[數3]
sinθj=j(λ/2Pdx)-sinθα…(3)
圖23與圖19之情形同樣,為表示將照明光ILm之入射角θα(照明光ILm之主光線Lp相對於光軸AXa之傾斜角)設為35.0°、將開啟狀態之微鏡Msa之傾斜角度θd設為17.5°、將微鏡Msa之間距2Pdx設為10.8 μm、將波長λ設為355.0 nm所計算之繞射光Idj之角度θj之分布之圖表。如圖23所示,照明光ILm之入射角θα為35°,因此0次繞射光Id0(j=0)相對於光軸AXa而傾斜為+35°,隨著繞射次數變大,相對於0次繞射光Id0之角度θj變大。圖23之下段所示之數值表示括號內之次數j與各次數之繞射光Idj相對於光軸AXa之傾斜角。
於圖23之數值條件之情形時,17次繞射光Id17相對於光軸AXa之傾斜角為最小,為約0.85°。進而,亦產生相對於光軸AXa之傾斜角為-1.04°之18次繞射光Id18。因此,於DMD10之微鏡Ms如圖21、圖22般以最微細之線與空間狀成為開啟狀態之情形時,投影單元PLU之光瞳EP內之成像光束(Sa')的強度分布之中心偏向自光軸AXa之位置橫向偏移相當於角度0.85°或-1.04°之量之位置。實際之成像光束(Sa')於光瞳Ep內之分布係藉由利用式(1)所表示之sinc2函數將式(3)所表示之繞射光分布進行卷積積分(卷積運算)而求出。
圖23之情形亦與上文之圖20同樣,光瞳Ep中之成像光束(標準反射光成分)之強度分布Hpa與17次繞射光Id17之傾斜角0.85°及18次繞射光Id18之傾斜角-1.04°分別對應地,自光源像Ips(半徑ri)之原來之位置向X'方向位移而顯現。於如圖23般之繞射光分布之情形時,形成於17次繞射光Id17之方向之強度分布Hpa與形成於18次繞射光Id18之方向之強度分布Hpa中之其中1個強度大而另1個強度低,因此因強度分布Hpa之偏移而產生之像面側之遠心誤差Δθt大致處於Δθt=5.1°與Δθt=-6.22°之範圍內。
該範圍與如上文之圖17、圖18般多個微鏡Ms鄰接成為開啟狀態之微鏡Msa之情形時的9次繞射光Id9(參照圖19)之產生方向即遠心誤差Δθt=-6.22°稍有不同。進而,若與如上文之圖13、圖14般多個微鏡Ms中之1列(或單獨之1個)孤立地成為開啟狀態之微鏡Msa之情形時之遠心誤差Δθt=0°相比,則大不相同。再者,藉由投影單元PLU投影至基板P上之實際之圖案像係藉由包含可吸收至投影單元PLU內之來自DMD10之繞射光的反射光Sa'之干涉所形成。再者,式(3)可藉由將n設為實數之以下之式(4)而特定排列間距或線寬為Pdx(5.4 μm)之n倍之線與空間狀之圖案中的繞射光之產生狀態。
[數4]
sinθj=j(λ/(n・Pdx))-sinθα…(4)
如此,於如DMD10之多個微鏡Ms中之多個以線與空間狀成為開啟狀態之情形時,亦存在朝向基板P之成像光束之主光線相對於光軸AXa而大幅傾斜之情況,從而存在顯著降低投影像之成像品質(對比度特性、失真特性等)之情況。因此,參照圖24來說明因遠心誤差Δθt之產生所造成之成像品質之變化之一例。圖24係表示於像面上對線寬為1 μm、X'方向之間距為2 μm之線與空間圖案之空間像進行模擬之結果之圖表。圖24之橫軸表示像面上之X'方向之位置(μm),縱軸表示將照明光(入射光)之強度規格化為1之相對強度值。
圖24之圖表中,將投影單元PLU之像側之數值孔徑NAi設為0.25,將照明光ILm之σ值設為0.6,且設為投影單元PLU之光瞳Ep中之成像光束(Sa')相對於光軸AXa朝X'方向偏心而像面側之遠心誤差Δθt成為50 mrad(≒2.865°)而進行模擬。於圖24之圖表中,虛線所示之特性Q1係投影單元PLU之最佳聚焦面(最佳成像面)上之對比度特性,實線所示之特性Q2係自最佳聚焦面朝光軸AXa之方向失焦了3 μm之面上之對比度特性。再者,圖24中,設線寬1 μm之暗線形成於位置0、±2 μm、±4 μm之共計5處。
典型的是,因失焦而特性Q2之對比度(強度振幅)較特性Q1下降,但判明,因遠心誤差Δθt之影響,+5 μm附近之特性與-5 μm附近之特性之對稱性發生了劣化。基於此,於如像面側之遠心誤差Δθt超過容許範圍(例如±2°)般之圖案之情形時,即,於DMD10之多個微鏡Ms中的、為開啟狀態之微鏡Msa以較廣之範圍密集或具備週期性地排列之情形時,與所曝光之圖案之邊緣部分對應之抗蝕劑像之邊緣位置之精度有損,作為結果,圖案之線寬或尺寸產生誤差。即,藉由來自DMD10之反射光(成像光束)Sa'形成於投影單元PLU之光瞳Ep之強度分布(繞射光之分布)偏離了以光軸AXa為中心之等向性之狀態或對稱性之狀態,藉此,所投影之圖案像之非對稱性增大。
〔遠心誤差之波長依存性〕
根據上文之式(2)或式(3)可知,以上所說明之遠心誤差Δθt依存於波長λ而發生變化。例如,於式(2)所表示之圖17、圖18之狀態之情形時,為使像面側之遠心誤差Δθt成為零,只要設為如圖19、圖20所示之9次繞射光Id9相對於光軸AXa之傾斜角-1.04°(準確而言為-1.037°)成為零之波長λ即可。
圖25係基於上文之式(2)求出中心波長λ與遠心誤差Δθt之關係之圖表,橫軸表示中心波長λ(nm),縱軸表示像面側之遠心誤差Δθt(deg)。於將DMD10之微鏡Ms之間距Pdx(Pdy)設為5.4 μm,將微鏡Ms之傾斜角θd設為17.5°,將照明光ILm之入射角θα設為35°,微鏡Ms如圖17、圖18般密集地成為開啟狀態之情形時,於中心波長λ為約344.146 nm時,遠心誤差Δθt於理論上成為零。像面側之遠心誤差Δθt較理想為儘量設為零,但可考慮應投影之圖案之最小線寬(或解析度Rs)而使其具備容許範圍。
例如,於如圖25般將像面側之遠心誤差Δθt之容許範圍設定為±0.6°以內(10 mrad左右)之情形時,只要中心波長λ為343.098 nm~345.193 nm之範圍(範圍為2.095 nm)即可。又,於將像面側之遠心誤差Δθt之容許範圍設定為±2.0°以內之情形時,只要中心波長λ為340.655 nm~347.636 nm之範圍(範圍為6.98 nm)即可。
如此,因DMD10之成為開啟狀態之微鏡Msa之排列(週期性)或密集度即分布密度之大小所產生之遠心誤差Δθt亦具有波長依存性。一般而言,DMD10之微鏡Ms之間距Pdx(Pdy)或傾斜角度θd等之規格係作為現有產品(例如德州儀器(Texas Instruments)公司製造之支援紫外線之DMD)而唯一地設定,因此以適配其規格之方式設定照明光ILm之波長λ。本實施形態之DMD10係將微鏡Ms之間距Pdx(Pdy)設為5.4 μm,將傾斜角度θd設為17.5°,因此作為對光纖束FBn(n=1~27)各自供給照明光ILm之光源,可使用產生高亮度之紫外脈衝光之光纖放大雷射光源。
光纖放大雷射光源例如如日本專利第6428675號公報所揭示般,由產生紅外波段之種光之半導體雷射元件、種光之高速開關元件(電光元件等)、藉由泵浦光將經開關之種光(脈衝光)放大之光纖、及將經放大之紅外波段之光轉換為諧波(紫外波段)之脈衝光之波長轉換元件等所構成。於此種光纖放大雷射光源之情形時,可藉由可獲得之半導體雷射元件、光纖、波長轉換元件之組合提高產生效率(轉換效率)之紫外線之峰值波長為343.333 nm。於該峰值波長之情形時,於圖17之狀態時可能產生之最大之像面側遠心誤差Δθt(圖19、圖20中之9次繞射光Id9於像面側之傾斜角)成為約0.466°(約8.13 mrad)。
基於以上所述,於如習知之專利文獻1所揭示般,使峰值波長相差較大之2個光(波長375 nm與405 nm)合成作為照明光ILm之情形時,遠心誤差Δθt有可能根據應投影之圖案之形態(孤立狀圖案、線與空間狀圖案或者較大之焊盤狀圖案(land pattern))而大幅變化。本實施形態中,作為對各模組MUn(n=1~27)供給之照明光ILm,使用將來自於容許波長依存之遠心誤差Δθt之範圍內使峰值波長稍微偏離之複數個光纖放大雷射光源之光合成所得者。如此,藉由使用將峰值波長稍微偏離之複數個光合成之照明光ILm,可抑制因照明光ILm之可相干性而於DMD10之微鏡Ms上(以及基板P上)產生之散斑(或干涉條紋)之對比度。關於其詳細將後述。
〔遠心調整機構〕
如以上所說明般,於DMD10之多個微鏡Ms中的、根據應曝光於基板P之圖案成為開啟狀態之微鏡Msa沿X'方向與Y'方向密集排列之情形時,或於沿X'方向(或Y'方向)具有週期性地排列之情形時,雖然程度有大有小,但自投影單元PLU投影之成像光束(Sa、Sa')產生遠心誤差(角度變化)Δθt。由於DMD10之多個微鏡Ms分別以10 KHz左右之響應速度切換為開啟狀態與關閉狀態,故而DMD10所生成之圖案像亦根據描繪資料而高速變化。因此,於對顯示面板等之圖案進行掃描曝光期間,自各模組MUn(n=1~27)投影之圖案像之形狀瞬間變化為孤立之線狀或點狀之圖案、線與空間狀之圖案、或較大之焊盤狀之圖案等。
通常之電視用之顯示面板(液晶型、有機EL型)係以於基板P上使200~300 μm見方左右之畫素部成為2:1或16:9等既定之縱橫比之方式,由排列為矩陣狀之圖像顯示區域、及配置於其周邊之周邊電路部(引出配線、連接墊等)所構成。於各畫素部內形成開關用或電流驅動用之薄膜電晶體(TFT),TFT用之圖案(閘極層、汲極/源極層、半導體層等之圖案)或者閘極配線或驅動配線之大小(線寬)充分小於畫素部之排列間距(200~300 μm)。因此,於將圖像顯示區域內之圖案曝光之情形時,自DMD10投影之圖案像幾乎成為孤立者,因此不會產生遠心誤差Δθt。
然而,根據各畫素部之亮燈驅動電路(TFT電路)之構成,存在以較畫素部之排列間距更小之間距形成沿X方向或Y方向排列之線與空間狀之配線的情況。於該情形時,於將圖像顯示區域內之圖案進行曝光時,自DMD10投影之圖案像具有週期性。因此,根據其週期性之程度,會產生遠心誤差Δθt。又,於圖像顯示區域之曝光時,亦存在將大小與畫素部大致相同、或大小為畫素部之面積之一半以上之矩形狀的圖案同樣地曝光之情形。於該情形時,將圖像顯示區域進行曝光之過程中之DMD10的多個微鏡Ms之一半以上以大致密集之狀態成為開啟狀態。因此,可能產生相對較大之遠心誤差Δθt。
遠心誤差Δθt之產生狀態可基於藉由複數個模組MUn(n=1~27)分別曝光之顯示面板用之圖案之描繪資料,於曝光前進行推定。於本實施形態中,以可微調之方式構成模組MUn內之若干光學構件各自之位置或姿勢,該等光學構件中,可根據所推定之遠心誤差Δθt之大小,選擇可調整之光學構件而修正遠心誤差Δθt。
圖26表示上文之圖4、或圖6所示之模組MUn之照明單元ILU中之光纖束FBn至MFE透鏡108A之光路之具體構成,圖27表示照明單元ILU中之MFE透鏡108A至DMD10之光路之具體構成。於圖26、圖27中,將正交座標系X'Y'Z設定為與圖4(圖6)之座標系X'Y'Z相同,對功能與圖4所示之構件相同之構件標註相同之符號。
圖4中省略了圖示,但於圖26中,於光纖束FBn之射出端之正後方配置聚光透鏡101,對來自射出端之照明光ILm之擴展加以抑制。將聚光透鏡101之光軸設定為與Z軸平行,自光纖束FBn以既定之數值孔徑前進之照明光ILm被鏡100反射,而與X'軸平行地前進,被鏡102向-Z方向反射。於鏡102至MFE透鏡108A之光路中配置之聚焦透鏡系統104'係由沿光軸AXc互相隔開間隔之3個透鏡組104A、104B、104C所構成。
照度調整濾光片106係由藉由驅動機構106B而平移之保持構件106A所支承,配置於透鏡組104A與透鏡組104B之間。作為照度調整濾光片106之一例,例如如日本專利特開11-195587號公報所揭示,為於石英等透射板上使密度逐漸變化而形成微細之遮光性點圖案而成者、或形成有多行細長之遮光性之楔狀圖案而成者,藉由使石英板平行移動,可使照明光ILm之透過率於既定範圍內連續變化。
第1遠心調整機構係由對將來自光纖束FBn之照明光ILm反射之鏡100之二維傾斜(繞著X'軸及繞著Y'軸之旋轉角度)進行微調之傾斜機構100A、使鏡100於與光軸AXc垂直之X'Y'面內二維地微動之平移機構100B、及利用分開驅動傾斜機構100A與平移機構100B各機構之微頭或壓電致動器等之驅動部100C所構成。
藉由調整鏡100之傾斜,可將入射至聚焦透鏡系統104'之照明光ILm之中心光線(主光線)調整為與光軸AXc同軸之狀態。又,光纖束FBn之射出端係配置於聚焦透鏡系統104'之前側焦點之位置,因此若使鏡100沿X'方向微少移動,則入射至聚焦透鏡系統104'之照明光ILm之中心光線(主光線)相對於光軸AXc而沿X'方向平行偏移。藉此,自聚焦透鏡系統104'射出之照明光ILm之中心光線(主光線)相對於光軸AXc稍微傾斜而前進。因此,入射至MFE透鏡108A之照明光ILm於X'Z面內整體稍微傾斜。
圖28係於使入射至MFE透鏡108A之照明光ILm於X'Z面內傾斜之情形時將於MFE透鏡108A之射出面側形成之點光源SPF之狀態誇張表示之圖。於照明光ILm之中心光線(主光線)與光軸AXc平行之情形時,聚光於MFE透鏡108A之各透鏡元件EL之射出面側之點光源SPF如圖28中之白圓所示,位於關於X'方向之中央。若照明光ILm於X'Z面內相對於光軸AXc而傾斜,則聚光於透鏡元件EL各自之射出面側之點光源SPF如圖28中之黑圓所示,自中央之位置向X'方向偏心Δxs。於該情形時,如上文之圖7~圖9所說明般,由於MFE透鏡108A之射出面側形成之多個點光源SPF之集合體形成之面光源整體向X'方向橫向偏移Δxs。MFE透鏡108A之各透鏡元件EL之X'Y'面內之剖面尺寸較小,因此作為面光源之朝向X'方向之偏心量Δxs亦為少量。
如圖26所示,於MFE透鏡108A之射出面側,設有可變孔徑光闌(σ值之調整光圈)108B,MFE透鏡108A與可變孔徑光闌108B一體地安裝於保持部108C。保持部108C(MFE108A)以可藉由包含微頭或壓電馬達等之微動機構108D微調X'Y'面內之位置之方式而設。於本實施形態中,使MFE透鏡108A於X'Y'面內二維地微動之微動機構108D作為第2遠心調整機構發揮功能。
於MFE透鏡108A之正後方設置相對於光軸AXc傾斜約45°之平板型之分束器109A。分束器109A使來自MFE透鏡108A之照明光ILm之大部分光量透射,使其餘光量(例如數%左右)朝向聚光透鏡109B反射。經聚光透鏡109B聚光之一部分照明光ILm被光纖束109C導向光電元件109D。光電元件109D係作為監視照明光ILm之強度並測量投射至基板P之成像光束之曝光量之整合感測器(累計監視器)使用。
如圖27所示,來自MFE透鏡108A之射出面側之面光源(點光源SPF之集合體)的照明光ILm透射分束器109A而入射至聚焦透鏡系統110。聚焦透鏡系統110係由隔開間隔配置之前組透鏡系統110A與後組透鏡系統110B所構成,可藉由利用微頭或壓電馬達等之微動機構110C微調X'Y'面內之二維位置。即,可藉由微動機構110C進行聚焦透鏡系統110之偏心調整。於本實施形態中,使聚焦透鏡系統110於X'Y'面內二維地微動之微動機構110C係作為第3遠心調整機構發揮功能。再者,第1遠心調整機構、第2遠心調整機構、及第3遠心調整機構均對於MFE透鏡108A之射出面側生成之面光源(或被限制於可變孔徑光闌108B之圓形開口內之面光源)與聚焦透鏡系統110之關於偏心方向之相對位置關係進行調整。
聚焦透鏡系統110之前側焦點被設定於MFE透鏡108A之射出面側之面光源(點光源SPF之集合體)之位置,自聚焦透鏡系統110起經由傾斜鏡112以遠心之狀態前進之照明光ILm對DMD10進行柯勒照明。如上文之圖28所說明般,若由於MFE透鏡108A之射出面側形成之多個點光源SPF之集合體形成之面光源整體向X'方向橫向偏移Δxs,則照射至DMD10之照明光ILm之主光線(中心光線)成為相對於圖27中之光軸AXb稍微傾斜之狀態。即,藉由利用第1遠心調整機構有意地對照明光ILm賦予遠心誤差,可使上文之圖6、圖14、圖18、圖22所說明之照明光ILm之入射角θα於X'Z面內相對於初始之設定角度(35.0°)稍微變化。
又,若藉由圖26所示之作為第2遠心調整機構之微動機構108D使MFE透鏡108A與可變孔徑光闌108B於X'Y'面內一體地向X'方向位移,則可變孔徑光闌108B之圓形開口(圖7中之圓形區域APh)相對於光軸AXc而偏心。藉此,於圓形開口(圓形區域APh)內形成之面光源亦整體向X'方向偏移。於該情形時,亦可使照射至DMD10之照明光ILm之主光線(中心光線)相對於圖27中之光軸AXb而於X'Z面內傾斜,即,可使照明光ILm對DMD10之入射角θα於X'Z面內相對於初始之設定角度(35.0°)發生變化。再者,設為如藉由微動機構108D而僅使可變孔徑光闌108B單獨於X'Y'面內微動之構成,亦可同樣地使入射角θα發生變化。
如此,為使MFE透鏡108A與可變孔徑光闌108B一體地相對大幅地位移,需要擴展自聚焦透鏡系統104'照射至MFE透鏡108A之照明光ILm之光束寬度(照射範圍之直徑)。進而,亦有效的是設置與該位移之量連動而使照射至MFE透鏡108A之照明光ILm於X'Y'面內橫向偏移之偏移機構。該偏移機構可由使光纖束FBn之射出端之朝向傾斜之機構、或使配置於MFE透鏡108A之近側之平行平面板(石英板)傾斜之機構等所構成。
第1遠心調整機構(驅動部100C等)與第2遠心調整機構(微動機構108D等)均可調整照明光ILm對DMD10之入射角θα,但關於其調整量,可區分地將第1遠心調整機構用作微調用,將第2遠心調整機構用作粗調用。於實際之調整時,可根據應投影曝光之圖案之形態(遠心誤差Δθt之量或修正量)適當選擇使用第1遠心調整機構與第2遠心調整機構之兩者、抑或使用其中任一者。
進而,作為使聚焦透鏡系統110於X'Y'面內偏心之第3遠心調整機構的微動機構110C具有與藉由第2遠心調整機構使由MFE透鏡108A與可變孔徑光闌108B所規定之面光源之位置相對偏心之情形同等之效果。但若使聚焦透鏡系統110沿X'方向(或Y'方向)偏心,則投射至DMD10之照明光ILm之照射區域亦橫向偏移,因此亦預估其橫向偏移量,將照射區域設定為大於DMD10之鏡面整體之尺寸。包含微動機構110C之第3遠心調整機構亦可與第2遠心調整機構同樣地區分用作粗調用。
〔其他遠心調整機構〕
遠心誤差之調整(修正)亦可藉由利用微動機構使圖4、圖26所示之光纖束FBn(n=1~27)各自之射出端於X'Y'面內之位置橫向偏移而實現。於該情形時,與上文之第1遠心調整機構(驅動機構100C等)同樣,可對形成於MFE透鏡108A之射出面側之面光源(多個點光源SPF之集合)之位置進行微調。
遠心誤差之修正亦可藉由利用微頭或壓電致動器等微動機構來調整圖4、圖6、圖27所示之傾斜鏡112之原來之角度並對照明光ILm朝向DMD10之入射角θα(例如於設計上為35.0°)進行微調而實現。
或者,亦可藉由將圖4、圖27所示之裝配部10M之並聯機構與壓電元件組合而成之微動平台來微調DMD10之鏡面(中立面Pcc)之傾斜以修正遠心誤差。但是,關於傾斜鏡112或DMD10之角度調整,由於反射光係以其調整角度之倍角而傾斜,因此係作為粗調用而使用。進而,於DMD10之角度調整中,會產生投影至基板P上之中立面Pcc之共軛面(最佳聚焦面)相對於與光軸AXa垂直之面而朝掃描曝光之方向(X'方向或X方向)傾斜之像面傾斜。
於像面傾斜之方向為掃描曝光之方向之情形時,由於係於傾斜之像面之平均之像面位置進行掃描曝光,因此所曝光之圖案像之對比度之下降輕微。因而,使DMD10朝掃描曝光方向(X'方向或X方向)傾斜而修正遠心誤差Δθt之功能亦可在所曝光之圖案像之對比度下降可忽略之範圍內活用。於使DMD10以對比度下降無法忽略之程度傾斜之情形時,將於投影單元PLU內設置某些像面傾斜修正系統(2片楔狀之偏角稜鏡等)。或者,為修正遠心誤差Δθt,亦可設置使投影單元PLU內之特定之透鏡組或透鏡相對於光軸AXa而偏心之機構。再者,傾斜修正系統(2片楔狀之偏角稜鏡等)亦可設於照明單元ILU。
〔光束供給單元〕
繼而,參照圖29來說明附設於上文之圖1所示之曝光裝置EX而對各模組MUn(n=1~27)供給照明光ILm之光束供給單元之一例。為方便,圖29中之正交座標系XYZ係設定為與圖1中之座標系XYZ相同。圖29之光束供給單元中,來自4台雷射光源(光纖放大雷射光源)FL1~FL4各自之光束LB1~LB4(光束直徑1 mm以下)由光束合成部200合成為1束光束LBa。雷射光源FL1~FL4各自將基本峰值波長設為343.333 nm,而振盪產生分別相差既定波長之峰值波長(光譜寬度為0.05 nm左右)且數十皮秒級之發光持續時間(duration time)之脈衝光。
4台雷射光源FL1~FL4各自響應共同之時脈訊號(例如頻率200 KHz)之時脈脈衝而以既定之時機同步振盪產生脈衝光。4台雷射光源FL1~FL4各自之脈衝振盪之時機既可同步於時脈訊號而完全相同,亦可具備發光持續時間(duration time)程度之時間差(延遲)而依次振盪。藉由如此般使發光時機具備時間差(延遲),亦可降低照射至DMD10之照明光ILm之相干性。
由光束合成部200所合成之光束LBa入射至分割為光束光路長度不同之複數個光路路徑並使其巡迴後予以合成之延遲器部202。延遲器部202降低因原本之光束LB1~LB4之相干性(時間性與空間性之可相干性)高所造成之散斑之產生,因此射出在生成光束波面於時間上延遲之複數個光束後予以合成之光束LBb。為此,延遲器部202具有:複數個延遲光路部202A,被設定為互不相同的光路長度;以及分割合成部202B,進行所入射之光束LBa向各延遲光路部202A之分割與來自各延遲光路部202A之返回光束之合成。此種延遲器部202之原理構成例如於日本專利公開第2007-227973號公報中有所揭示。
經延遲器部202降低了時間性之可相干性之光束LBb入射至光束開關部204。於光束開關部204,設有高速旋轉之旋轉多面鏡PM,光束LBb藉由旋轉多面鏡PM之各反射面呈扇狀偏向。於旋轉多面鏡PM之反射面上之距光束LBb之入射位置大致等距離之位置,9個光纖束FB1~FB9各自之入射端FB1a~FB9a以使光束LBb入射之方向呈圓弧狀地以一定角度而排列。
光纖束FB1~FB9各自如上文之圖8中所說明般,係單根光纖線或將複數根光纖線束集而成者。再者,圖29中省略了圖示,但於旋轉多面鏡PM之正後方設有覆蓋光束LBb之扇狀之偏向範圍之f-θ透鏡(非遠心),進而,於光纖束FB1~FB9之入射端FB1a~FB9a之各者之前,設有將來自旋轉多面鏡PM之光束LBb聚光為小光點之小透鏡。又,光束LBb係由雷射光源FL1~FL4各自響應共同之時脈訊號而脈衝振盪產生,且進行時脈訊號之週期與旋轉多面鏡PM之轉速(角度相位)之同步控制,以使光束LBb對應於其每1脈衝光而依序入射至光纖束FB1~FB9之入射端FB1a~FB9a。
本實施形態中,與圖29為相同構成之光束供給單元另設有2組,其1組將光束LBb切換供給至模組MU10~MU18各自之光纖束FB10~FB18,另1組將光束LBb切換供給至模組MU19~MU27各自之光纖束FB19~FB27。又,於圖29之光束供給單元中,係使用4台雷射光源FL1~FL4,但亦可為3台以下之雷射光源,還可設置更多之雷射光源而利用光束合成部200來合成5個以上之光束。
又,如上文所說明般,來自複數台雷射光源FLn(n=1、2、3…)之光束LBn(n=1、2、3…)各自之峰值波長亦可彼此相差一定之波長以降低散斑。圖30係作為一例而示意性地表示將來自7台雷射光源FL1~FL7各自之光束LB1~LB7以光束合成部200予以合成後之光束LBb之波長分布之圖。於圖30中,橫軸表示波長(nm),縱軸表示將光束LB1~LB7之峰值強度標準化為1之值。7台雷射光源FL1~FL7為實質上相同之構成,但使各自之種光之波長逐個相差一定值,最終輸出之光束LB1~LB7之各峰值波長(中心波長)被設定為偏離30 pm(0.03 nm)左右。
此種紫外波段之光纖放大雷射光源由於使用波長轉換元件,因此振盪波長之光譜寬度亦窄,例如如圖30所示,於峰值強度之1/e2之強度中為約50 pm(0.05 nm)。於圖30之情形時,來自雷射光源FL4之光束LB4之中心波長被設定為343.333 nm,來自雷射光源FL3之光束LB3之中心波長被設定為343.303 nm,來自雷射光源FL2之光束LB2之中心波長被設定為343.273 nm,來自雷射光源FL1之光束LB1之中心波長被設定為343.243 nm。進而,來自雷射光源FL5之光束LB5之中心波長被設定為343.363 nm,來自雷射光源FL6之光束LB6之中心波長被設定為343.393 nm,來自雷射光源FL7之光束LB7之中心波長被設定為343.423 nm。
因而,將光束LB1~LB7合成之光束LBb之波長光譜寬度若以峰值波長之間隔觀察則為約180 pm(0.18 nm),若以1/e2之強度下之間隔(343.218 nm~343.448 nm)觀察則為約230 pm(0.23 nm)。如此,於擴展光束LBb即DMD10之照明光ILm之光譜寬度而降低散斑之情形時,亦會產生與此相應之遠心誤差Δθt,但設定為其影響處於容許範圍內之光譜寬度。於上述光譜寬度之例示中,關於峰值波長343.243 nm與峰值波長343.423 nm包含於照明光ILm中而可能產生較大之遠心誤差Δθt之上文之圖17、圖18般之情形,嘗試利用圖19中說明之式(2)進行試算。
於該試算中,若將照明光ILm之入射角θα設為35.0°,將開啟狀態之微鏡Msa之傾斜角θd設為17.5°,將投影倍率Mp設為1/6,則於照明光ILm之峰值波長為343.243 nm之情形時所產生之9次繞射光Id9於物面側(DMD10側)之遠心誤差亦為約0.086°(像面側遠心誤差Δθt≒0.517°)。同樣,於照明光ILm之峰值波長為343.423 nm之情形時所產生之9次繞射光Id9於物面側(DMD10側)之遠心誤差為約0.069°(像面側遠心誤差Δθt≒0.414°)。因而,作為照明光ILm之光譜寬度,只要處於峰值波長343.243 nm~343.423 nm之間,則於波長光譜寬度之擴展中可能產生之像面側之遠心誤差Δθt例如被抑制為圖25中所說明之容許範圍±2°以內(更理想為容許範圍±1°以內)。
於使照明光ILm具備光譜寬度(寬帶化)以降低散斑之情形時,只要考慮因波長之差異所產生之像面側之遠心誤差Δθt之容許範圍(例如±2°以內)來設定短波長值與長波長值之界限即可。因而,雷射光源FLn之台數並不限定於7台,又,來自各雷射光源之光束LBn之中心波長之錯開程度亦不限定於30 pm。
圖31係表示於基板P上傾斜為斜向45°之線與空間狀圖案之曝光時之DMD10之鏡面之一部分之情況之圖。於圖31中,與上文之圖13、圖17、圖21同樣,來自開啟狀態之微鏡Msa各自之反射光Sa朝-Z方向反射,來自關閉狀態之微鏡Msb各自之反射光Sg於X'Y'面內朝斜向方向反射。為開啟狀態之微鏡Msa係配置為,沿斜向45°方向鄰接者排列成列狀,該列構成繞射光柵。因此,自開啟狀態之全部微鏡Msa產生之反射光(成像光束)Sa'因繞射現象之影響產生遠心誤差Δθt。
於如上文之圖21般之線與空間圖案之情形時,遠心誤差Δθt係僅於X'方向產生,但於如圖31般之線與空間圖案之情形時,遠心誤差Δθt係於X'方向與Y'方向產生。因而,於如圖31般之以斜向45°或者30°~60°之角度傾斜之線與空間圖案之情形時,可能產生之遠心誤差Δθt於X'方向與Y'方向之任一方向超過容許範圍時,亦可藉由上文之圖26、圖27中說明之遠心誤差之若干調整機構進行修正。
〔遠心誤差修正之控制系統〕
圖32係表示附設於本實施形態之曝光裝置EX之曝光控制裝置中的、尤其與遠心誤差之調整控制相關之部分之概略性之一例之方塊圖。圖32所示之遠心誤差之調整控制系統TEC係適用於圖26、圖27中所說明之第1遠心調整機構(驅動部100C等)、第2遠心調整機構(微動機構108D等)及第3遠心調整機構(微動機構110C等)之全部或者至少1個可藉由馬達等致動器來電性驅動之情形。
圖32中,於上文之圖2所示之27個模組MU1~MU27各自之DMD10中,設有送出圖案曝光用之描繪資料MD1~MD27之描繪資料存儲部(以下亦簡稱作存儲部)300。描繪資料MD1~MD27各自於曝光動作之前被送至角度變化特定部(以下,亦稱作遠心誤差特定部)302。
遠心誤差特定部302具有:資料分析部302A,基於描繪資料MD1~MD27之各者,對在基板P上之投影區域IA1~IA27(參照圖2、圖3)之各者中所曝光之圖案之形態(孤立、線與空間、墊等)與基板P上之位置進行分析;以及遠心誤差計算部302B,算出與跟所分析之圖案之形態相應之遠心誤差Δθt相關之資訊SDT。
此處,參照圖33、圖34來說明角度變化特定部(遠心誤差特定部)302之主要功能之一例。圖33表示藉由圖1、圖2所示之曝光裝置EX曝光至基板P上之顯示面板用之顯示區域DPA與周邊區域PPAx、PPAy之配置之一例,外緣之最大曝光區域EXA表示於曝光裝置EX之1次掃描曝光中可藉由模組MU1~MU27來曝光之範圍。顯示區域DPA係由沿X方向與Y方向以一定間距排列之多個畫素所構成,作為整體具有16:9、2:1等縱橫尺寸比。再者,此處將顯示區域DPA之長邊方向設為X方向。
作為一例,對藉由圖2中所示之模組MU7、MU10各自之投影區域IA7、IA10來掃描曝光之區域DA7、DA10進行說明。實際之投影區域IA7、IA10如上文之圖3所示,相對於XY座標系而傾斜了角度θk。於區域DA7內,於-X方向(或+X方向)之端部包含X方向之寬度窄之周邊區域PPAx,但大部分被沿X方向(掃描曝光方向)延伸之顯示區域DPA佔據。於顯示區域DPA內,作為一例,沿XY方向排列有200 μm~300 μm見方左右之畫素,但於畫素內曝光之圖案於製造製程上之每個步驟中為孤立狀圖案,或為線與空間狀圖案,或者為較大之焊盤狀圖案。
圖33係表示於1個投影區域IAn(n=1~27)內顯現之顯示區域DPA中之畫素PIX之配置狀態之一例之圖。如上文中作為數值例而列舉般,將DMD10之微鏡Ms之排列間距Pd設為5.4 μm,且設該微鏡Ms各沿X'方向排列有2160個、沿Y'方向排列有3840個。此時,縱橫尺寸比為16:9(=3840:2160),DMD10之鏡面之X'方向之實際尺寸為11.664 mm,Y'方向之實際尺寸為20.736 mm。於投影單元PLU之投影倍率Mp為1/6之情形時,基板P上之投影區域IAn之X'方向之尺寸為1944 μm,Y'方向之尺寸為3456 μm。又,開啟狀態之單個微鏡Msa之投影像於基板P上為約0.9 μm見方之尺寸。
當將基板P上之畫素PIX之X'方向與Y'方向之間距設為300 μm時,於投影區域IAn內,於X'方向顯現約6個、於Y'方向顯現約11個畫素PIX。於畫素PIX內曝光之圖案對應於每一層為孤立狀之圖案PA1、線與空間狀之圖案PA2、焊盤狀之圖案PA3。於圖34中,為了說明,匯總表示了3種圖案PA1、PA2、PA3,但於圖案PA1之曝光時,於投影區域IAn內所含之全部畫素PIX內顯現圖案PA1,於圖案PA2之曝光時,於投影區域IAn內所含之全部畫素PIX內顯現圖案PA2,並且於圖案PA3之曝光時,於投影區域IAn內所含之全部畫素PIX內顯現圖案PA3。
再者,圖34中,為方便說明,使投影區域IAn內之畫素PIX之縱橫排列與X'Y'座標一致,但實際上如圖3、圖5中所說明般,畫素PIX之縱橫排列被設定為,相對於X'Y'座標而傾斜角度θk,從而與基板P之移動座標即XY座標系一致地顯現。
如圖34般,對於顯示區域DPA內之所有畫素PIX之、孤立狀圖案PA1之曝光例如係於形成TFT之半導體層或電極層或者導通孔等之步驟中進行。
於此種情形時,如上文之圖13~圖16中所說明般,不會產生容許範圍以上之遠心誤差Δθt。即,若為關於利用開啟狀態之單個微鏡Msa所投影之孤立狀圖案之投影像進行了遠心調整之照明單元ILU與投影單元PLU,則不會產生容許範圍以上之遠心誤差Δθt。然而,於即便為孤立狀之圖案,但如智慧電話用之顯示面板般於基板P上以數十μm左右之畫素尺寸曝光孤立狀圖案之情形時,於DMD10上沿X'方向與Y'方向密集地排列有數十個左右之開啟狀態之微鏡Msa。因此,即便為孤立狀圖案,根據其大小(圖案尺寸),亦有可能產生遠心誤差Δθt。
又,於圖33所示之區域DA7內之周邊區域PPAx,形成為主要沿X方向(X'方向)延伸之配線沿Y方向(Y'方向)以一定之間隔配置之格柵狀。因而,與X'方向相關之繞射現象之影響小,即便產生了遠心誤差Δθt,仍處於容許範圍內。
又,如圖34般,對於顯示區域DPA內之所有畫素PIX之、線與空間狀圖案PA2之曝光例如係於形成連接TFT之電極層之配線、電源線、接地線、訊號線、選擇線等之步驟中進行。於此種情形時,如上文之圖21~圖23中所說明般,根據線與空間之間距或線寬,亦有可能產生容許範圍以上之遠心誤差Δθt。進而,如圖34般,對於顯示區域DPA內之所有畫素PIX之、焊盤狀圖案PA3之曝光例如係於形成畫素PIX之發光部之堤堰或電極層等之步驟中進行。焊盤狀圖案PA3多為畫素PIX之面積(約300 μm見方)之一半以上(視情形接近90%),於此種情形時,如上文之圖18~圖20中所說明般,產生容許範圍以上之遠心誤差Δθt之可能性高。
又,於圖33所示之區域DA7內之周邊區域PPAx,形成為主要沿X方向(X'方向)延伸之配線沿Y方向(Y'方向)以一定之間隔配置之格柵狀。因而,與X'方向相關之繞射現象之影響小,即便產生了遠心誤差Δθt,仍處於容許範圍內。但如上文之圖31中所說明般之、於周邊區域PPAx內形成有相對於X'方向與Y'方向之任一方向而傾斜之線與空間狀之配線之情形時,有可能產生遠心誤差Δθt。
基於以上所述,圖32之角度變化特定部(遠心誤差特定部)302之資料分析部302A對被送出至模組MU7之區域DA7整體之描繪資料MD7進行分析,生成將區域DA7關於X方向分割為複數個局部區域之各局部區域之位置資訊與於該局部區域內顯現之圖案之形態為圖34中所示般之孤立狀圖案PA1、線與空間狀圖案PA2、焊盤狀圖案PA3之哪一種之形態資訊。圖32之角度變化特定部(遠心誤差特定部)302之遠心誤差計算部302B於局部區域內顯現之圖案之形態資訊為線與空間狀圖案PA2之情形時,估算對應於該線寬或間距等而產生之遠心誤差Δθt,於局部區域內顯現之圖案之形態資訊為焊盤狀圖案PA3之情形時,估算對應於其大小等而產生之遠心誤差Δθt。
再者,遠心誤差計算部302B對遠心誤差Δθt之估算亦可對於將區域DA7沿X方向分割之複數個局部區域之每一個,求出於該局部區域內曝光用光照射至基板P上之面積相對於局部區域整體之面積之比率,並根據該比率來預估遠心誤差Δθt,以作為簡易計算。該比率可設為DMD10之所有微鏡Ms中的、在對局部區域進行曝光之期間成為開啟狀態之微鏡Msa之平均密度。因而,於該密度為規定值例如50%以上之情形時,只要根據該密度來預估遠心誤差Δθt即可。
如以上般之動作對於圖33所示之區域DA10亦同樣地進行,圖32之角度變化特定部(遠心誤差特定部)302基於來自存儲部300之描繪資料MD10,估算模組MU10對投影區域IA10之圖案曝光時每個局部區域可能產生之遠心誤差Δθt。圖33所示之區域DA10大量包含周邊區域PPAy之圖案。於周邊區域PPAy中,包含主要沿Y方向(Y'方向)延伸之配線沿X方向(X'方向)以一定間距排列之線與空間狀圖案,因此有可能產生容許範圍以上之遠心誤差Δθt。
此外,圖32之角度變化特定部(遠心誤差特定部)302關於模組MU1~MU27之各者而生成與如以上般估算(推測)之遠心誤差Δθt相關之資訊SDT(亦包含掃描曝光方向之位置資訊),並送出至遠心誤差修正部304。遠心誤差修正部304基於針對模組MU1~MU27之各者之與遠心誤差Δθt相關之資訊SDT,選擇圖26、圖27中所說明之第1遠心調整機構(驅動部100C等)、第2遠心調整機構(微動機構108D等)及第3遠心調整機構(微動機構110C等)中的、符合調整量或調整精度之機構之至少1個,對模組MU1~MU27之每一個輸出調整指令資訊AS1~AS27。
來自遠心誤差修正部304之調整指令資訊AS1~AS27於模組MU1~MU27之各者實際進行曝光動作時被送至對應之遠心調整機構,即時地進行遠心誤差Δθt之修正。曝光控制部(定序器)306與基板P之掃描曝光(移動位置)同步地控制來自存儲部300之描繪資料MD1~MD27向模組MU1~MU27之送出與來自遠心誤差修正部304之調整指令資訊AS1~AS27之送出。
根據如以上般之本實施形態,在具備具有基於描繪資料MDn(n=1~27)而選擇性地被驅動之多個微鏡Ms之作為空間光調變元件之DMD10、以既定之入射角θα對DMD10照射照明光ILm之照明單元ILU、以及使來自DMD10之被選擇之開啟狀態之微鏡Msa之反射光Sa(成像光束)入射而投影至基板P之投影單元PLU,並將與描繪資料MDn對應之圖案投影曝光至基板P之圖案曝光裝置中,設置根據DMD10之成為開啟狀態之微鏡Msa之分布狀態(密集度或週期性)來預先特定(推測)於圖案之投影曝光時自投影單元PLU投射至基板P之反射光Sa中產生之遠心性之誤差(遠心誤差)Δθt之角度變化特定部(遠心誤差特定部)302、以及根據預先特定之遠心誤差Δθt來調整照明單元ILU內或投影單元PLU內之一部分光學構件(鏡100、孔徑光闌108B、聚焦透鏡系統110等)之位置之調整機構(驅動部100C、微動機構108D、微動機構110C等),藉此,可將DMD10之多個微鏡Ms成為開啟狀態時之因繞射作用所產生之反射光(成像光束)Sa'之遠心誤差Δθt始終抑制於容許範圍內。
〔變形例1〕
如上文所說明般,根據DMD10之開啟狀態之微鏡Msa之分布狀態,被DMD10反射之反射光(成像光束)Sa'產生遠心誤差,由於投影單元PLU為縮小投影系統,因此像面側之遠心誤差Δθt以投影倍率Mp之倒數倍被放大。實際產生之遠心誤差Δθt之大小根據由DMD10所生成之圖案之形態而變化,因此可預先地事先測量若干個圖案之每種形態中產生何種程度之遠心誤差Δθt。
圖35係表示於附設於圖1所示之曝光裝置EX之基板保持器4B上之端部之校正用基準部CU中所設之光學測量部之概略構成之圖。圖35中,設來自DMD10之反射光(成像光束)Sa通過投影單元PLU之像面側之透鏡組G4、G5而成像於最佳聚焦面(最佳成像面)IPo,反射光Sa之主光線La與光軸AXa變得平行。第1光學測量部係由被安裝於校正用基準部CU之上表面之石英板320、對自投影單元PLU經由石英板320而投影之DMD10之圖案像進行放大成像之成像系統322(物鏡322a與透鏡組322b)、反射鏡324、以及對經放大之圖案像進行拍攝之包含CCD或CMOS之拍攝元件326所構成。再者,石英板320之表面與拍攝元件326之拍攝面成共軛關係。
第2光學測量部係由被安裝於校正用基準部CU之上表面之針孔板340、使自投影單元PLU所投影之來自DMD10之反射光(成像光束)Sa經由針孔板340入射而形成投影單元PLU之光瞳Ep之像(光瞳Ep內之成像光束或光源像之強度分布)之物鏡342、以及對光瞳Ep之像進行拍攝之包含CCD或CMOS之拍攝元件344所構成。即,第2光學測量部之拍攝元件344之拍攝面與投影單元PLU之光瞳Ep之位置成共軛關係。
基板保持器4B(校正用基準部CU)可藉由XY平台4A而於XY面內二維移動,因此將第1光學測量部之石英板320或第2光學測量部之針孔板340配置於欲測量之模組MU1~MU27之任一者之投影單元PLU之正下方,利用DMD10生成與測量用之各種測試圖案對應之反射光Sa。於第1光學測量部對遠心誤差之測量中,使基板保持器4B(校正用基準部CU)或者投影單元PLU之整體或透鏡組G4、G5上下移動,以使石英板320之表面相對於最佳聚焦面IPo而朝+Z方向與-Z方向各自失焦一定量。
並且,可基於在+Z方向失焦時與-Z方向失焦時分別藉由拍攝元件326所拍攝之測試圖案之像之橫向偏離量與失焦量(±Z之微動範圍)來測量遠心誤差Δθt。第1光學測量部之拍攝元件326將經由投影單元PLU來拍攝DMD10之鏡面,因此亦可被利用於確認DMD10之多個微鏡Ms中之、造成動作不良之微鏡Ms。又,亦可利用DMD10生成可能產生遠心誤差Δθt之典型之若干個測試圖案(屬於孤立狀、線與空間狀、焊盤狀之任一種之圖案),並藉由第1光學測量部之拍攝元件326來測量測試圖案之投影像之強度分布之非對稱性(如上文之圖24般之分布)。
〔變形例2〕
又,於第2光學測量部對遠心誤差之測量中,藉由拍攝元件344來測量於測試圖案之投影時形成於投影單元PLU之光瞳Ep之成像光束(Sa、Sa')於光瞳Ep內之強度分布之偏心等。此時,可基於光瞳Ep內之強度分布之偏心量與投影單元PLU之像面側之焦距等來測量遠心誤差Δθt。又,如上文之圖13~圖15中所說明般,將DMD10之多個微鏡Ms中的、僅特定之單個微鏡Ms設為開啟狀態,藉由第2光學測量部之拍攝元件344來測量形成於光瞳Ep之強度分布之重心與光軸AXa之位置關係。於該位置關係產生了偏離之情形時,判明特定之開啟狀態之微鏡Msa之傾斜角度θd距規格上之值(例如17.5°)具備誤差。
儘管需要測量時間,但藉由如此般將DMD10之所有微鏡Ms逐個地設為開啟狀態而利用拍攝元件344進行測量,亦可求出各微鏡Ms之傾斜角度θd之誤差(驅動誤差)。各個微鏡Ms之傾斜角度θd之誤差為DMD10固有之特性,因此無法調整或修正,但於傾斜角θd之誤差大之微鏡Ms平均分布之情形時,亦可能產生因該傾斜角度θd之誤差量造成之遠心誤差。
例如,於DMD10之微鏡Ms之傾斜角度θd之標稱值(規格值)為17.5°、該角度之驅動誤差為±0.5°之情形時,若照明光ILm朝向DMD10之入射角θα為35.0°,則投影單元PLU之物面側(DMD10側)之遠心誤差最大為±1°。因而,於投影單元PLU之投影倍率Mp為1/6之情形時,因微鏡Ms之驅動誤差引起之像面側之遠心誤差Δθt最大為±6°。根據本變形例,亦可測量因DMD10固有之微鏡Ms之傾斜角度θd之驅動誤差所引起之遠心誤差Δθt,因此可於實際圖案之曝光前預先進行調整(校正)以修正該遠心誤差Δθt。
〔變形例3〕
如上文之變形例1中所說明般,於基板P上曝光實際圖案之前,使用第1光學測量部(拍攝元件326)或第2光學測量部(拍攝元件344)來事先測量實際圖案中所含之若干個典型圖案形態(尤其是線與空間狀圖案和墊狀圖案)中可能產生之遠心誤差Δθt。並且,例如亦可使圖32所示之曝光控制部306將所測量出之遠心誤差Δθt與圖案形態之關聯作為資料庫進行學習(存儲)。
通常,此種曝光裝置EX接收與形成於基板P上之電子元件(顯示面板等)之每層之實際之曝光圖案相關之各種曝光條件、驅動部之設定條件、動作參數或者動作序列等資訊來作為配方資訊而進行一連串的曝光動作。於如圖1~圖6所示之曝光裝置EX般,複數個描繪用之模組MU1~MU27各自藉由DMD10形成動態變化之圖案像之無遮罩方式中,對各DMD10之多個微鏡Ms之動作進行控制之描繪資料MD1~MD27(參照圖32)各自亦有時被包含作為配方資訊之一。此種配方資訊多由對曝光裝置EX之整體進行統括控制之主控制單元(電腦)來保存、管理。
因此,圖32中所說明之調整控制系統TEC之資料分析部302A與遠心誤差計算部302B對各描繪資料MD1~MD27與事先學習(存儲)之資料庫中之圖案形態進行比較,新生成與遠心誤差Δθt成為容許範圍以上之部分(例如,圖33之區域DA7或DA10內之X方向之局部區域)之掃描曝光位置相關之資訊(修正位置資訊)、以及與遠心誤差Δθt即成像光束(包含繞射光之反射光Sa')相對於遠心狀態之角度變化相關之資訊(與傾斜方向或傾斜量、或者傾斜之修正量相關之資訊),以作為配方資訊之一(相當於圖32中之資訊STD)。再者,若藉由各投影區域IAn(n=1~27)所曝光之基板P上之各區域DAn(n=1~27)內之整個區域中之圖案形態無變化,則未必需要與掃描曝光位置相關之資訊(修正位置資訊)。
又,自配方資訊中所含之與實際曝光圖案相關之描繪資料中,提取線寬精度、位置精度或重合精度之規格值高之重要之圖案部分,將其作為遠心誤差測量用之測試圖案而預先登記於配方資訊中。並且,於切換為該配方資訊而開始實際曝光之前,亦可藉由DMD10來投影所登記之測試圖案之像,使用第1光學測量部(拍攝元件326)或第2光學測量部(拍攝元件344)測量遠心誤差Δθt,並生成調整(修正)資訊。
基於以上所述,根據本變形例,在具備對具有基於描繪資料MDn切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡Ms之作為空間光調變元件之DMD10照射照明光ILm之照明單元ILU、以及使來自DMD10之成為開啟狀態之微鏡Msa之反射光作為成像光束(Sa')而入射並將與描繪資料MDn對應之圖案之像投影至基板P之投影單元PLU之圖案曝光裝置中,設置將與對應於DMD10之開啟狀態之微鏡Msa之分布密度而產生之成像光束(Sa')之角度變化(遠心誤差Δθt)相關之資訊跟描繪資料MDn一同保存為配方資訊之控制單元、以及在基於配方資訊來驅動DMD10而於基板P上曝光圖案時根據與角度變化(Δθt)相關之資訊來調整照明單元ILU(或投影單元PLU)內之至少1個光學構件(鏡100、112、孔徑光闌108B、聚焦透鏡系統110或DMD10等)之位置或角度之調整機構(驅動部100C、微動機構108D、微動機構110C等),藉此,可將DMD10之多個微鏡Ms成為開啟狀態時之因繞射作用所產生之成像光束(Sa')之角度變化(遠心誤差)抑制於容許範圍內。
〔變形例4〕
如上文之變形例3中所說明般,於利用DMD10來投影與配方資訊中所含之重要之圖案部分對應之測試圖案之像,並利用第1光學測量部(拍攝元件326)進行測量時,第1光學測量部(拍攝元件326)測量出所投影之測試圖案之像之強度分布。因此,如上文之圖24所示般,例如藉由圖32所示之曝光控制部306等對像之對稱性之劣化(非對稱性)之程度進行圖像分析。並且,亦可控制照明單元ILU內之遠心誤差之調整機構(驅動部100C、微動機構108D、微動機構110C等)或投影單元PLU內之透鏡組或透鏡元件之偏心微動機構,以降低像之非對稱性。
此時,例如藉由將利用遠心誤差之調整機構或偏心微動機構進行既定量之調整並利用第1光學測量部(拍攝元件326)測量測試圖案之像之非對稱性之程度之操作反覆複數次之學習,可降低像之非對稱性。因而,若將所投影之圖案像之非對稱性之程度與用於降低其之遠心誤差之調整機構或偏心微動機構之調整量預先關聯而資料庫化,則亦可不定量地求出遠心誤差Δθt或利用該資訊。
基於以上所述,根據本變形例,在具備對具有基於描繪資料MDn切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡Ms之作為空間光調變元件之DMD10照射照明光ILm之照明單元ILU、以及使來自DMD10之成為開啟狀態之微鏡Msa之反射光作為成像光束(Sa')而入射並將與描繪資料MDn對應之圖案之像投影至基板P之投影單元PLU之圖案曝光裝置中,設置對根據對應於DMD10之開啟狀態之微鏡Msa之分布密度所產生之成像光束(Sa')之遠心誤差而產生之圖案之像之非對稱性之程度進行測量之測量部(拍攝元件326)、以及於基於配方資訊來驅動DMD10而於基板P上曝光圖案時調整照明單元ILU(或投影單元PLU)內之至少1個光學構件(鏡100、112、孔徑光闌108B、聚焦透鏡系統110或DMD10等)之位置或角度以降低所測量出之非對稱性之調整機構(驅動部100C、微動機構108D、微動機構110C等),藉此,可降低因DMD10之多個微鏡Ms成為開啟狀態時之因繞射作用所產生之成像光束(Sa')之遠心誤差而產生之圖案像之非對稱性。
於以上之第1實施形態或各變形例之說明中,作為圖案形態之孤立狀圖案未必僅限於DMD10之所有微鏡Ms中的單個或一列成為開啟狀態之微鏡Msa之情形。例如,2個、3個(1×3)、4個(2×2)、6個(2×3)、8個(2×4)或9個(3×3)開啟狀態之微鏡Msa密集地排列且其周圍之微鏡Ms於X'方向與Y'方向例如有10個以上為關閉狀態之微鏡Msb之情形亦可視為孤立狀圖案。與此相反地,2個、3個(1×3)、4個(2×2)、6個(2×3)、8個(2×4)或9個(3×3)關閉狀態之微鏡Msb密集地排列且其周圍之微鏡Ms於X'方向與Y'方向例如遍及數個以上(對應於孤立狀圖案之數倍以上之尺寸)而密集地成為開啟狀態之微鏡Msa之情形亦可視為焊盤狀圖案。
又,作為圖案形態之線與空間狀圖案未必限定於將1列開啟狀態之微鏡Msa與1列關閉狀態之微鏡Msb交替地反覆排列之、如圖21般之形態。例如亦可為將2列開啟狀態之微鏡Msa與2列關閉狀態之微鏡Msb交替地反覆排列之形態、將3列開啟狀態之微鏡Msa與3列關閉狀態之微鏡Msb交替地反覆排列之形態、或者將2列開啟狀態之微鏡Msa與4列關閉狀態之微鏡Msb交替地反覆排列之形態。於任一圖案形態之情形時,只要已知DMD10之所有微鏡Ms中的每單位面積(例如100×100個微鏡Ms之排列區域)中之開啟狀態之微鏡Ms之分布狀態(密度或密集度),則亦可藉由模擬等來容易地特定遠心誤差Δθt或非對稱性之程度。
〔第2實施形態〕
圖36係表示第2實施形態之圖案曝光裝置中所設之描繪模組之1個之概略構成之圖。圖36中之正交座標系X'Y'Z例如被設定為與上文之圖6之座標系X'Y'Z相同。本實施形態中,自照明單元ILU對作為空間光調變元件之數位微鏡元件(DMD)10'照射之照明光ILm係經由作為分光器之立方體型之偏光分束器PBS而落射照明。於圖36中,DMD10'之中立面Pcc被設定為與兩側遠心之投影單元PLU之光軸AXa垂直,偏光分束器PBS被配置於DMD10'與投影單元PLU之間之光路中。偏光分束器PBS之偏光分割面被配置為繞與Y'軸平行之線而自X'Y'面旋轉45°,以使其以45°與光軸AXa交叉。
經由照明單元ILU之反射鏡112'與聚焦透鏡系統110'入射至偏光分束器PBS之側面之照明光ILm被設定為沿圖36中之Y'方向成為直線偏光之S偏光,利用偏光分束器PBS之偏光分割面將95%以上之光量反射向+Z方向。自偏光分束器PBS朝+Z方向前進之照明光ILm透射過1/4波長板QP成為圓偏光而以均勻之照度分布照射DMD10'。
本實施形態中之DMD10'之微鏡Ms之反射面被設定為,於使反射光入射至投影單元PLU之開啟狀態時成為與中立面Pcc平行之平坦姿勢,於不使反射光入射至投影單元PLU之關閉狀態時,相對於中立面Pcc而以一定之角度θd傾斜。因而,於DMD10'不曝光任何圖案之非曝光期間,成為所有微鏡Ms以角度θd傾斜之初始狀態。因此,與上文之圖11、圖12所示之形態不同,開啟狀態之微鏡Msa成為與中立面Pcc平行之姿勢,關閉狀態之微鏡Msb成為自中立面Pcc傾斜了角度θd之姿勢。
又,於圖36之構成中,來自於照明單元ILU內之複眼(MFE)透鏡108A之射出面側所形成之面光源像(點光源SPF之集合體)之照明光ILm亦對DMD10'進行柯勒照明,並且投影單元PLU之光瞳Ep亦與MFE透鏡108A之射出面側之面光源像設定為共軛關係。來自DMD10'之開啟狀態之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa'沿1/4波長板QP反向推進而轉換為X'方向之直線偏光(P偏光)並透射過偏光分束器PBS之偏光分割面而入射至投影單元PLU。本實施形態中,照明光ILm之主光線被設定為與DMD10'之中立面Pcc垂直,因此來自開啟狀態之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa'之主光線在幾何光學上與光軸AXa平行,可認為不會產生較大之遠心誤差Δθt。
然而,由於DMD10'之微鏡Ms之驅動角度可能產生既定之誤差,因此有時會產生由此導致之遠心誤差Δθt。圖37係誇張地表示藉由DMD10'來投影孤立之最小線寬之圖案時之微鏡Ms之狀態之圖。於圖37中,於X'Z面內觀察之關閉狀態之微鏡Msb係以初始狀態之角度θd而傾斜,照明光ILm之照射所產生之反射光Sg相對於光軸AXa而以成倍之角度2θd反射。另一方面,開啟狀態之微鏡Msa被驅動,以自初始狀態之姿勢傾斜角度θd而反射面變得與中立面Pcc平行。此時,若存在驅動誤差Δθd,則開啟狀態之微鏡Msa自初始狀態之姿勢傾斜θd+Δθd。
因此,來自孤立之開啟狀態之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa之主光線係相對於光軸AXa傾斜成倍之角度2・Δθd而產生。如上文之實施形態中所例示般,將DMD10'之微鏡Ms之間距Pdx、Pdy設為5.4 μm,將初始狀態之角度θd設為17.5°,將投影單元PLU之投影倍率Mp設為1/6,驅動誤差Δθd最大設為±0.5°。於該情形時,反射光(成像光束)Sa於物面側之遠心誤差最大為±1°,像面側之遠心誤差Δθt最大為±6°。一般而言,DMD10'之多個微鏡Ms之每一個中驅動誤差Δθd產生偏差之情況少,多為平均地成為最大誤差範圍中之特定之值(平均值)。由於驅動誤差Δθd之最大值(±0.5°)處於DMD10'之產品規格上之容許範圍,因此亦可自若干個製造批次中篩選開啟狀態之微鏡Msa之平均性之驅動誤差Δθd例如為±0.25°以下者。總之,因驅動誤差Δθd之影響而投影單元PLU之光瞳Ep中之反射光(成像光束)Sa之點像強度分布成為上文之圖16所示般之sinc2函數之分布。
圖38係示意性地表示來自如圖37般孤立之開啟狀態之微鏡Msa之反射光Sa於光瞳Ep中之繞射像之點像強度分布Iea之圖表。如圖38所示,假設點像強度分布Iea之中心位置於光瞳Ep內自光軸AXa之位置朝X'方向橫向偏移了ΔDx。橫向偏移ΔDx係對應於開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd之大小者。因此,利用上文之圖35中所說明之第1光學測量部(拍攝元件326)或第2光學測量部(拍攝元件344)來測量因實際之DMD10'之開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所產生之遠心誤差Δθt並藉由遠心誤差之調整機構進行修正,藉此可抑制因驅動誤差Δθd所造成之遠心誤差Δθt。
此種因微鏡Ms之驅動誤差Δθd所引起之遠心誤差Δθt於上文之第1實施形態中之DMD10之情形時亦同樣會產生。例如,於上文之圖13、圖14中說明之孤立狀圖案之投影時,不會產生因繞射作用造成之遠心誤差Δθd,但可能產生因驅動誤差Δθd所引起之遠心誤差Δθt。因而,於第1實施形態之DMD10所進行之孤立狀圖案之投影時,亦可理想地控制遠心誤差之調整機構,以使因驅動誤差Δθd所引起之像面側之遠心誤差Δθt降低至容許範圍內(例如±2°以內,理想為±1°以內)。
繼而,參照圖39來說明DMD10'之多數微鏡Ms密集地成為開啟狀態之微鏡Msa之情形。圖39係誇張地表示藉由DMD10'來投影大的焊盤狀圖案時之微鏡Ms之狀態之圖。於圖39中,於X'Z面內觀察之開啟狀態之微鏡Msa理想的是作為沿X'方向以間距Pdx排列之平面繞射光柵發揮作用。假設於該情形時,開啟狀態之微鏡Msa各自亦存在驅動誤差Δθd。
於圖39之情形時,亦可基於如上文之圖19中所說明般之式(2)來求出j次繞射光Idj之繞射角θj。
[數5]
sinθj=j(λ/Pdx)-sinθα…(2)
若將開啟狀態之微鏡Msa之間距Pdx設為5.4 μm,將波長λ設為343.333 nm,將照明光ILm之入射角θα設為0°,則來自DMD10'之反射光(成像光束)Sa'中所含之0次繞射光Id0之繞射角θ0(相對於光軸AXa之角度)當然為0°。進而,反射光(成像光束)Sa'中所含之±1次繞射光(-Id1、+Id1)之繞射角θ1於投影單元PLU之物面側夾著光軸AXa而為約±3.645°。
圖40係於投影單元PLU之光瞳Ep之面上示意性地表示於圖39之狀態時反射光(成像光束)Sa'中所含之0次繞射光Id0、±1次繞射光(-Id1、+Id1)之中心光線之產生方向之一例之圖。與上文之圖38同樣,因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd,點像強度分布Iea自光軸AXa橫向偏移ΔDx。形成於光瞳Ep之0次繞射光Id0、±1次繞射光(-Id1、+Id1)之實際之強度分布係考慮可能形成於光瞳Ep之面光源(上文之圖9所示之光源像Ips)之大小(σ值),而藉由橫向偏移了ΔDx之點像強度分布Iea(sinc2函數)與式(2)之卷積積分(卷積運算)來求出。
如圖40所示般,點像強度分布Iea自光軸AXa橫向偏移了ΔDx,但0次繞射光Id0與光軸AXa平行,±1次繞射光(-Id1、+Id1)係相對於0次繞射光Id0而對稱地產生。其結果,藉由卷積積分所獲得之0次繞射光Id0之實際之強度分布位於光瞳Ep之中心,因此不會產生遠心誤差Δθt。然而,0次繞射光Id0之實際之強度分布(大致圓形)之峰值將自點像強度分布Iea之峰值Io下降。又,±1次繞射光(-Id1、+Id1)各自之實際之強度分布(大致圓形)之峰值亦大幅降低。0次繞射光Id0或±1次繞射光(-Id1、+Id1)之光量變化既可藉由模擬而特定,亦可藉由利用圖35所示之第1光學測量部(拍攝元件326)來測量測試圖案等之投影像而特定。
物面側之±1次繞射光(-Id1、+Id1)之繞射角±θ1(≒3.645°)於像面側之繞射角±θ1'為投影倍率Mp(1/6)之倒數倍,達到θ1'=θ1/Mp≒±21.87°。該角度θ1'若換算為投影單元PLU之像面側之數值孔徑NAi,則相當於約0.37。若像面側之數值孔徑NAi為例如NAi=0.30左右,則±1次繞射光(-Id1、+Id1)各自之實際之強度分布(圓形狀)之一半左右將不會透射過光瞳Ep。進而,於投影單元PLU之像面側之數值孔徑NAi為0.25左右之情形時,±1次繞射光(-Id1、+Id1)之實際之強度分布幾乎全部位於光瞳Ep之開口之外側,投射至基板P之反射光(成像光束)Sa'僅為0次繞射光Id0之成分。
以上,如本實施形態般之落射照明方式中,於DMD10'之多個微鏡Ms中的、與大的焊盤狀圖案對應地開啟狀態之多個微鏡Msa密集之情形時,不會產生因繞射作用所造成之像面側之顯著之遠心誤差Δθt。但成為焊盤狀圖案之反射光(成像光束)Sa'之光量將根據開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd(橫向偏移ΔDx)之大小而降低。若該光量降低變大,則會發生於基板P之顯影後所顯現之焊盤狀圖案之抗蝕劑像之尺寸誤差增大或者脫落惡化等不良。
因而,於如圖39般,開啟狀態之多個微鏡Msa密集之焊盤狀圖案之曝光時,只要以修正因驅動誤差Δθd所造成之反射光(成像光束)Sa'之光量下降之目的而非修正遠心誤差Δθt之目的來調整照明單元ILU內之遠心誤差之調整機構(驅動部100C、微動機構108D、微動機構110C等),對照明光ILm朝向DMD10'之入射角θα(設計上為0°)進行微調即可。
此種因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所引起之反射光(成像光束)Sa'之光量變動誤差於如上文之第1實施形態般之以傾斜照明方式對DMD10照射照明光ILm之情形時亦可能同樣地發生,因此亦考慮驅動誤差Δθd來修正遠心誤差Δθt為佳。又,於因遠心誤差Δθt之修正而反射光(成像光束)Sa'之光量變動誤差變得處於容許範圍(例如10%)以上之情形時,亦可調整上文之圖26所示之照度調整濾光片106而以提高照明光ILm之透射率之方式進行調整。因而,可亦生成與因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所引起之反射光(成像光束)Sa'之光量變動誤差相關之資訊來作為配方資訊之一並使其存儲於主控制單元(電腦)中,以便進行該調整。
又,由於反射光(成像光束)Sa'之光量變動誤差係朝下降之方向產生,因此藉由對圖29中所說明之來自各雷射光源FL1~FL4之光束LB1~LB4進行功率提昇亦能應對。然而,為使生產性(節拍)最大化,於大多之情形時,各雷射光源FL1~FL4係以大致全功率振盪產生光束LB1~LB4,有時無法期望更高之功率提昇。對於照度調整濾光片106亦同樣,有時無法將透射率提高至更高。於此種情形時,藉由使掃描曝光時之基板P朝向X方向之掃描速度(圖1中之XY平台4A之移動速度)下降,可彌補對基板P之抗蝕劑層所給予之曝光量(劑量)之下降。此時,DMD10'(或DMD10)之微鏡之關閉狀態/開啟狀態之開關週期(頻率)亦對應於基板P之掃描速度進行調整。
進而,亦可特定投影至基板P之反射光(成像光束)Sa'之遠心誤差Δθt、因該遠心誤差Δθt所產生之圖案像之非對稱性誤差(參照圖24)、或者因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所引起之反射光(成像光束)Sa'之光量變動誤差中之、尤其呈現顯著誤差之至少1個誤差,並調整照明單元ILU內、或投影單元PLU內之光學構件之至少1個或者DMD10'(或DMD10)之二維傾斜,以降低該誤差。
如根據圖40之狀態所明確般,Sinc2函數之分布上之相當於0次光之繞射光Id0之橫向偏移量不僅依存於因驅動誤差Δθd所造成之影響,亦依存於因基於圖案形態(孤立狀、線與空間狀、焊盤狀等)之繞射現象所產生之遠心誤差Δθt而變動,從而導致繞射光Id0之強度下降。此時,即便調整照明光學系統內之調整構件或者DMD10'或DMD10之姿勢(傾斜)等以使包含驅動誤差Δθd之遠心誤差Δθt變為零,繞射光Id0之強度仍會下降。因此,可事先預測運算(模擬)可能伴隨與所曝光之圖案形態相應之遠心誤差Δθt所產生之總光量變動(主要是照度下降),或者利用第1光學測量部(拍攝元件326)來實測測試圖案之投影狀態,理想的是於實際曝光時進行照度修正。
以上,根據本實施形態,於將來自照明單元ILU之照明光ILm照射至具有基於描繪資料MDn而切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡Ms之作為空間光調變元件之DMD10'(或DMD10),藉由使來自DMD10'(或DMD10)之成為開啟狀態之微鏡Msa之反射光作為成像光束(Sa')而入射之投影單元PLU將與描繪資料MDn對應之元件圖案之像投影至基板P,藉此於基板P上形成元件圖案之元件製造方法中,實施下述階段,即:特定對應於DMD10'(或DMD10)之開啟狀態之微鏡Msa之分布狀態而產生之成像光束(Sa')之遠心誤差、或因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所產生之成像光束(Sa')之光量變化;以及於基於配方資訊(描繪資料MDn)來驅動DMD10'(或DMD10)以於基板P上曝光元件圖案時,調整照明單元ILU(或投影單元PLU)內之至少1個光學構件(亦可為鏡100、112、孔徑光闌108B、聚焦透鏡系統110、照度調整濾光片106或者DMD10、DMD10')之設置狀態(位置或角度),以降低所特定之遠心誤差或光量變化,藉此,可獲得使因DMD10'(或DMD10)之微鏡Ms成為開啟狀態時之繞射作用或驅動誤差Δθd所產生之遠心誤差或者光量變化降低而形成基於描繪資料之忠實圖案之元件製造方法。
進而,根據本實施形態,於將來自照明單元ILU之照明光ILm照射至具有基於描繪資料MDn而切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡Ms之作為空間光調變元件之DMD10'(DMD10),藉由使來自DMD10'(DMD10)之成為開啟狀態之微鏡Msa之反射光Sa'作為成像光束而入射之投影單元PLU,將與描繪資料MDn對應之電子元件之圖案像投影至基板P而於基板P上形成電子元件之元件製造方法中,實施特定因與DMD10'(DMD10)之開啟狀態之微鏡Msa之分布狀態相應之繞射作用而產生之反射光(成像光束)Sa'之遠心誤差Δθt、因該遠心誤差Δθt所產生之圖案像之非對稱性誤差、或者因開啟狀態之微鏡Msa之驅動誤差Δθd所產生之反射光(成像光束)Sa'之遠心誤差或光量變動誤差中的、尤其呈現顯著誤差之至少1個誤差或複合性地產生之2個誤差(例如遠心誤差與光量變動誤差、或者遠心誤差與非對稱性誤差)之階段,且實施於驅動DMD10'(DMD10)而於基板P上曝光圖案像時調整照明單元ILU或投影單元PLU內之至少1個光學構件之設置狀態(位置或角度)以降低所特定之至少1個誤差之階段,藉此,可獲得可使因DMD10'(或DMD10)之微鏡Ms成為開啟狀態時之繞射作用或驅動誤差Δθd所產生之遠心誤差、非對稱性之誤差或光量變動之誤差而實現基於描繪資料之忠實之圖案形成之元件製造方法。
〔成像狀態之校正〕
如上所述,於使用DMD10之投影曝光中,將DMD10所具備之多個微鏡Ms之各者基於圖案資料(描繪資料)而高速切換為開啟狀態之傾斜與關閉狀態之傾斜,且以與該切換速度對應之速度使基板P沿X方向掃描移動而進行圖案曝光。此時,根據所投影之圖案之微細度或密集度或者週期性,自投影單元PLU投射至基板P之成像光束之遠心狀態有時會發生變化。其原因在於,根據DMD10之多個微鏡Ms之傾斜狀態,DMD10之鏡面作為反射型之繞射光柵(炫耀繞射光柵)發揮作用。
於以下之說明中,將DMD10之鏡面作為炫耀繞射光柵發揮作用之結果所產生之繞射光亦簡稱作炫耀繞射光。
DMD10之炫耀繞射光之狀態(即,基板P上之成像狀態)係由DMD10之微鏡Ms之橫搖角/傾斜角、開啟狀態之微鏡Ms間之距離(即,間距)、用於微調DMD10之位置或姿勢之微動平台之傾斜角等所決定。
本實施形態之曝光裝置EX例如圖2所示般具備複數個模組MU。各模組MU分別具備照明單元ILU、DMD10、投影單元PLU。即,曝光裝置EX針對每個模組MU而具備DMD10。
由於因DMD10之製造製程所引起之產品偏差、DMD10向模組MU之安裝狀態之偏差、每個模組MU之動作環境之偏差等各種因素,於模組MU彼此間,炫耀繞射光之狀態有時會產生偏差。
因此,於如本實施形態之曝光裝置EX般具備複數個模組MU之情形時,理想的是,可針對每個模組MU而修正因炫耀繞射光之狀態之偏差所引起之基板P上之成像狀態之偏差。
本實施形態之曝光裝置EX藉由針對每個模組MU而修正炫耀繞射光之狀態,從而可使複數個模組MU彼此間之成像狀態一致。以下,對曝光裝置EX之每個模組MU之炫耀繞射光之狀態修正進行說明。再者,於以下之說明中,將炫耀繞射光之狀態修正亦稱作成像狀態之校正。
本實施形態之曝光裝置EX係藉由修正強度分布Hpa之中心之偏移量ΔDx(參照圖10等)與基板P上之照明光之照度而進行成像狀態之校正。於以下之說明中,將強度分布Hpa之中心亦稱作照明光之重心(或簡稱作重心)。
如參照圖26等所說明般,曝光裝置EX例如藉由上述之光學測量部來分別測量照明光之重心之偏移量ΔDx與照明光之照度。曝光裝置EX基於照明光之重心及照度之測量結果來分別調整重心與照度,藉此進行成像狀態之校正。
具體而言,曝光裝置EX藉由調整照明單元ILU內之MFE透鏡108A之位置而調整照明光之重心之偏移量ΔDx。曝光裝置EX藉由調整照度調整濾光片106之透射率而調整基板P上之照明光之照度。該些成像狀態之校正可考慮各種方式。
以下,對本實施形態之曝光裝置EX所具備之曝光控制裝置(例如圖32所示之曝光控制裝置)所進行之校正程序之具體例進行說明。
再者,本實施形態之曝光控制裝置除了重心之誤差(上述遠心誤差)以外,對於照度之誤差亦能進行修正。
(1)基於基準照明圖案之校正方式
(步驟S11)曝光控制裝置針對每個模組MU而自存儲部300獲取配方資訊。曝光控制裝置針對每個模組MU,獲取所獲取之配方資訊所表示之DMD10之微鏡Ms之開啟狀態/關閉狀態來作為DMD10之特定圖案。此處所述之特定圖案係指孤立狀圖案、線與空間狀圖案、大的焊盤狀圖案等。
(步驟S12)曝光控制裝置針對每個模組MU測量DMD10於基準照明圖案中之重心及照度。作為一例,此處所述之基準照明圖案係指DMD10之全部微鏡Ms為開啟狀態(即,全開啟(ALL-On))之圖案。再者,基準照明圖案只要是可成為重心及照度之修正基準之圖案,則為任何圖案皆可,並不限於上述全開啟圖案。
(步驟S13)曝光控制裝置針對每個模組MU修正重心及照度,以使基準照明圖案中之重心及照度均成為既定之值。如上所述,重心之修正係藉由調整MFE透鏡108A之位置而進行。照度之修正係藉由調整照度調整濾光片106之透射率而進行。
其結果,於曝光裝置EX所具備之所有模組MU間,基準照明圖案中之重心及照度一致。即,基準照明圖案中之、模組MU間之重心及照度之偏差得以降低。
(步驟S14)曝光控制裝置藉由進行基於預先測量出之DMD10之微鏡Ms之橫搖角/傾斜角之模擬運算(或者實驗值),從而算出基於在步驟S11中所獲取之特定圖案之重心及照度。
即,曝光控制裝置基於模擬運算(或者實驗值)掌握微鏡Ms之橫搖角/傾斜角與重心及照度之關係,藉此算出重心及照度之修正量。
(步驟S15)曝光控制裝置根據在步驟S14中所算出之基於特定圖案之重心及照度來修正重心及照度,以使特定圖案中之重心及照度均成為既定之狀態。
於基於上述基準照明圖案之校正方式之情形時,係在基準照明圖案中之模組MU間之重心及照度之偏差已降低之狀態下,對基準照明圖案與特定圖案之間之炫耀繞射光之狀態之差異進行微修正。
即,根據基於基準照明圖案之校正方式,可將修正程序分為包含步驟S10至步驟S13之使基準照明圖案中之模組MU間之重心及照度之偏差降低之修正(即,粗修正)、與包含步驟S14及步驟S15之使特定圖案中之模組MU間之重心及照度之偏差降低之修正(即,微修正)。
根據如此般構成之校正方式,可使粗修正之作業頻率(例如1週1次等)較微修正之作業頻率(例如每當變更配方等)減少。因此,根據如此般構成之校正方式,可降低粗修正之作業頻率,從而可提高生產性。
再者,DMD10之微鏡Ms之角度有時會發生經年變化。於該情形時,亦可對應於經年變化而更新被用於上述步驟S14中之模擬運算之模擬條件。
(2)基於既定圖案之校正方式
(步驟S21)曝光控制裝置針對每個模組MU而自存儲部300獲取配方資訊。曝光控制裝置針對每個模組MU,獲取所獲取之配方資訊所表示之DMD10之微鏡Ms之開啟狀態/關閉狀態作為DMD10之特定圖案。
(步驟S22)曝光控制裝置針對每個模組MU,基於在步驟S21中所獲取之特定圖案來選擇用於校正之既定圖案。此處所述之既定圖案係指作為於基於配方資訊之特定圖案中常見之圖案而預先準備之圖案(例如孤立狀圖案、線與空間狀圖案、大的焊盤狀圖案等)。
再者,既定圖案亦可為於步驟S21中所獲取之、基於配方資訊之特定圖案其自身。
(步驟S23)曝光控制裝置針對每個模組MU,算出基於在步驟S22中所選擇之既定圖案之重心及照度。
(步驟S24)曝光控制裝置基於在步驟S24中所算出之基於既定圖案之重心及照度來修正重心及照度,以使既定圖案中之重心及照度均成為既定之狀態。
於基於上述既定圖案之校正方式之情形時,係以1階段而非上述之包含粗修正與微修正之2階段進行修正,因此可簡化構成,並且可降低修正之所需時間而提高生產性。
(變形例)
再者,曝光控制裝置亦可於上述步驟S15及步驟S24中之重心及照度之修正中給予複數個互不相同的特定圖案,掌握每個特定圖案之重心及照度之變化。例如,曝光控制裝置於特定圖案為線與空間狀圖案之情形時,亦可使線之週期(間距)進行各種變化以掌握重心及照度之變化。
藉由如此般構成,曝光控制裝置可更精密地掌握重心及照度之偏差程度,從而可提高修正之精度。
又,曝光控制裝置亦可沿基板P之X方向與Y方向分別各地地進行重心及照度之修正。
又,曝光控制裝置亦可規定修正順序而進行重心及照度之修正,以於第1階段進行重心之修正,於繼而之第2階段進行照度之修正。藉由如此般構成,曝光控制裝置可區分光瞳位置處之重心之偏離所造成之光束之暗角與照度不足而進行修正。
又,基於配方資訊之特定圖案有時為開啟狀態之微鏡Ms之數量與關閉狀態之微鏡Ms之數量相比而極少之圖案。於如此般開啟狀態之微鏡Ms之數量極少之情形時,有時會造成照度不足而導致重心及照度之測量精度下降。
於此種情形時,曝光控制裝置對於開啟狀態之微鏡Ms之數量極少之特定圖案,亦可於時間或者空間上進行分割曝光(所謂之多重曝光),藉此,以消除照度不足之方式進行動作而提高測量精度。
又,曝光控制裝置亦可於對基板P進行掃描曝光之情形時,針對每次掃描,進行與各掃描中之實際曝光圖案對應之重心及照度之修正。如上所述,基板P之X軸方向之移動位置及Y軸方向之移動位置係藉由干涉儀IFY(例如干涉儀IFY1~4)進行測量。因此,根據本實施形態之曝光控制裝置,即便於針對每次掃描進行重心及照度之修正之情形時,亦可藉由干涉儀之精度實現曝光之對位。
又,如上所述,曝光控制裝置自配方資訊中所含之與實際曝光圖案相關之描繪資料中,提取線寬精度、位置精度或重合精度之規格值高之重要之圖案部分,將其作為測試圖案而預先登記於配方資訊中。
曝光控制裝置亦可於各掃描中,於登記於配方資訊中之實際曝光圖案驟變之部分(例如液晶型顯示面板中之、框圈部分與畫素部分之邊界)切換測試圖案,藉此進行與實際曝光圖案對應之重心及照度之修正。
又,亦可於基板P上,於登記於配方資訊中之測試圖案混合存在之部分,對於每個測試圖案之重心及照度之修正量,將各測試圖案之修正量設為統計性地運算之值(例如平均值)而修正重心及照度。
再者,於上文中,設為曝光控制裝置藉由調整照度調整濾光片106之透射率來進行照度修正而進行了說明,但並不限於此。曝光控制裝置亦可取代照度調整濾光片106之調整(或者除此以外),而對投影至基板P上之實際曝光圖案之線寬進行變更,藉此修正基板P上之實質上之照度。
又,曝光控制裝置亦可基於由曝光量測量裝置(例如光電元件109D)所測量出之結果來測量基板P上之實際曝光圖案之線寬,藉此進行重心及照度之修正。
又,曝光控制裝置亦可預先存儲實際曝光圖案中之照度與基板P上之線寬之關係,一面基於照度測量之結果來推測實際曝光圖案之線寬,一面修正基板P上之線寬。
又,曝光控制裝置亦可將對應於驅動誤差Δθd(角度誤差)所產生之、基於成像光束之圖案之照度差作為與照度相關之資訊而與描繪資料一同保存為配方資訊。
曝光控制裝置於基於配方資訊來驅動空間光調變元件(DMD)而於基板P上曝光圖案時,對應於與照度相關之資訊來控制對照明單元或投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者空間光調變元件之角度進行調整之調整機構。
又,曝光控制裝置亦可具備:測量對應於空間光調變元件(DMD)之開啟狀態之微鏡之分布密度與微鏡之傾斜之驅動誤差Δθd(角度誤差)所產生之基於成像光束之圖案之複數個模組之照度差,並作為與照度相關之資訊予以存儲之機構;以及於根據所測量出之照度差而基於配方資訊來驅動空間光調變元件以於基板P上曝光圖案時,根據所存儲之與照度相關之資訊來調整照明單元或投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度或者空間光調變元件之角度,以調整照度之機構。
又,曝光控制裝置亦可具備圖案線寬修正運算單元,該圖案線寬修正運算單元實質上求出對應於空間光調變元件(DMD)之開啟狀態之微鏡之分布密度與微鏡之傾斜之驅動誤差Δθd(角度誤差)所產生之基於成像光束之圖案之複數個模組之照度差及因成像狀態而於曝光時所產生之線寬誤差,於將圖案曝光至基板P上時,實質上對描繪資料之線寬施加修正。
以上,根據本實施形態,於具備包含作為空間光調變元件之DMD10之複數個模組MU之圖案曝光裝置中,針對每個模組MU而修正與曝光圖案對應之成像光束之狀態,藉此,可針對每個模組MU而使遠心誤差或者光量變化降低,以形成基於描繪資料之忠實圖案。
以上,參照圖式詳細說明了本發明之實施形態,但上述實施形態中之構成為一例,可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種設計變更等。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備複數個模組之圖案曝光裝置,所述模組包含:照明單元,對具有基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件照射照明光;以及投影單元,使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射,將與所述描繪資料對應之圖案之像投影至基板。圖案曝光裝置具備:控制單元,針對每個所述模組,將對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之與所述成像光束之角度變化相關之資訊跟所述描繪資料一同保存為配方資訊,並且針對每個所述模組而保存對與所述圖案對應之所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及調整機構,於基於所述配方資訊來驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光圖案時,基於與所述角度變化相關之資訊與所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,所述投影單元具有使所述成像光束以既定之孔徑通過之射出瞳,所述調整機構進行調整,以降低由與所述角度變化相關之資訊所規定之所述成像光束於所述射出瞳內之分布之偏心狀態。
於一例中,圖案曝光裝置更具備於所述投影單元之像面側支承所述基板而移動之平台裝置,所述平台裝置具有對於所述投影單元之所述射出瞳內所形成之所述成像光束之分布進行測量之光學測量部。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料生成與所述角度變化相關之資訊以作為遠心誤差量,事先判定所述遠心誤差量是否為對應於所述開啟狀態之微鏡之所述分布密度而規定之既定容許範圍以上,所述調整機構於所述遠心誤差量成為所述既定容許範圍以上之圖案曝光時進行調整動作。
於一例中,所述控制單元保存與所述遠心誤差量可能成為所述既定容許範圍以上之圖案形態對應之測試圖案用之描繪資料,所述光學測量部測量來自藉由所述測試圖案用之描繪資料被驅動之所述空間光調變元件之所述成像光束於所述射出瞳內之分布,以確認所述遠心誤差量。
於一例中,所述照明單元包含使來自光源裝置之光束入射之光學積分器、及將來自由所述光學積分器所生成之面光源之照明光朝向所述空間光調變元件之鏡面進行柯勒照明之聚焦透鏡系統,所述投影單元具有與由所述光學積分器所生成之面光源之位置處於光學共軛關係之射出瞳,將利用所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡所生成之圖案之像進行縮小投影。
於一例中,所述調整機構係由對入射至所述光學積分器之所述光束之入射位置或入射角進行調整以變更照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角之調整機構、或對所述光學積分器與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係進行調整之調整機構所構成。
於一例中,所述控制單元進而保存與對應於所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之密度分布而產生之所述成像光束之照度變動相關之資訊,以作為所述配方資訊之一。
於一例中,所述照明單元具備使照射至所述空間光調變元件之所述照明光之照度發生變化之照度調整濾光片,所述調整機構進而具備基於與所述照度變動相關之資訊來控制所述照度調整濾光片之機構。
於一例中,所述控制單元進而保存與對應於所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之密度分布而產生之所述成像光束之照度變動相關之資訊以作為所述配方資訊之一,所述平台裝置基於與所述照度變動相關之資訊,來調整所述投影單元對利用所述開啟狀態之微鏡所生成之圖案之投影像被掃描曝光至所述基板上時之移動速度。
於一例中,所述投影單元包含:複數個透鏡,配置於所述射出瞳之前後;以及光學構件,對藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度時所產生之像面傾斜進行修正。
於一例中,所述投影單元具有配置於所述射出瞳之前後之複數個透鏡,朝偏心方向對所述複數個透鏡之一部分進行位置調整,以修正在藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度時所產生之像面傾斜。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備多個模組且將與描繪資料對應之圖案投影曝光至基板之圖案曝光裝置,所述模組包含:空間光調變元件,具有基於所述描繪資料而選擇性地被驅動之多個微鏡;照明單元,以既定之入射角對所述空間光調變元件照射照明光;以及投影單元,使來自所述空間光調變元件之被選擇之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射以投影至所述基板。圖案曝光裝置具備:控制單元,針對每個所述模組而保存對與所述圖案對應之所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊,以及調整機構,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元之一部分光學構件之位置或角度。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料,對應於所述圖案來分析所述開啟狀態之微鏡之密度以判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料,於所述空間光調變元件之所有所述微鏡中的半數以上成為所述開啟狀態之微鏡之情形時判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述空間光調變元件之所述多個微鏡於將非驅動時呈平坦之反射面設為中立面時,沿著所述中立面內之彼此正交之第1方向與第2方向之各者呈二維配置,所述控制單元基於所述描繪資料,於在所述第1方向與所述第2方向之兩者鄰接之數個以上之所述微鏡成為所述開啟狀態之微鏡之情形時判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料,於應曝光之圖案為線與空間狀圖案時,基於所述空間光調變元件之微鏡中之所述開啟狀態之微鏡之排列之週期性與週期方向來判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述調整機構於由所述控制單元所判定之遠心誤差之大小超過既定容許範圍之情形時調整所述光學構件之位置或角度。
於一例中,所述既定容許範圍係作為自所述投影單元朝向所述基板之所述成像光束之主光線相對於光軸之傾斜角而設定為±2°以內。
於一例中,所述照明單元包含:面光源化構件,使來自雷射光源裝置之光束入射,生成所述照明光之面光源;以及聚焦透鏡系統,使來自所述面光源之所述照明光入射,對所述空間光調變元件之反射面進行柯勒照明,所述調整機構調整所述面光源與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係。
於一例中,所述調整機構包含使入射至所述面光源化構件之來自所述雷射光源裝置之光束之位置朝偏心方向偏移之第1遠心調整機構。
於一例中,所述調整機構包含使所述面光源化構件之位置相對於來自所述雷射光源裝置之光束而朝偏心方向偏移之第2遠心調整機構。
於一例中,所述調整機構包含使所述聚焦透鏡系統之位置相對於由所述面光源化構件所生成之所述面光源之位置而朝偏心方向偏移之第3遠心調整機構。
於一例中,所述照明單元包含使所述照明光以既定之角度反射之鏡以作為所述光學構件,所述調整機構變更所述鏡之角度以調整照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角。
於一例中,當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd>0°)時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα於設計上成為θα=2・θd之傾斜照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
於一例中,圖案曝光裝置具備被配置於所述空間光調變元件與所述投影單元之間之光路中之分光器,當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上設定為角度θd=0°時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光經由所述分光器而以入射角θα=0°照射至所述空間光調變元件之落射照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備照明單元與投影單元之圖案曝光裝置,所述照明單元對具有基於用於圖案曝光之描繪資料而切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射,將與所述描繪資料對應之圖案像投影至基板。圖案曝光裝置具備:測量因對應於所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之所述成像光束之遠心誤差而產生的、所述圖案像之非對稱性之程度;以及調整機構,於基於所述描繪資料來驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光所述圖案像時,調整所述照明單元或所述投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度,以降低所述測量出之非對稱性。
於一例中,圖案曝光裝置進而具備於所述投影單元之像面側支承所述基板而可沿著所述像面移動之平台裝置,所述測量部被設於所述平台裝置之一部分,測量所述圖案像之強度分布以測量所述非對稱性之程度。
於一例中,所述調整機構調整所述照明單元內之至少1個光學構件之位置或角度,以變更照射至所述所述空間光調變元件之所述照明光之入射角。
於一例中,所述照明單元包含:面光源化構件,使來自光源裝置之光束入射,生成所述照明光之面光源;以及聚焦透鏡系統,使來自所述面光源之所述照明光入射,對所述空間光調變元件之反射面進行柯勒照明,所述調整機構調整所述面光源與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係。
於一例中,所述面光源化構件具有於二維地排列之多個透鏡元件之射出面側形成所述面光源之複眼透鏡與配置於所述複眼透鏡之射出面側之孔徑光闌,所述調整機構調整所述孔徑光闌之開口與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係。
於一例中,所述面光源化構件具有於二維地排列之多個透鏡元件之射出面側形成所述面光源之複眼透鏡,所述調整機構調整來自所述光源裝置之所述光束朝向所述複眼透鏡之入射角。
於一例中,所述投影單元係由複數個透鏡構成,將由所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡所生成之圖案之縮小像投影至所述基板之縮小投影光學系統,於藉由所述調整機構來調整所述空間光調變元件之角度時,朝偏心方向調整所述縮小投影光學系統之一部分透鏡之位置,以修正所述縮小投影光學系統之像面之傾斜。
於一例中,於所述描繪資料中,包含所述開啟狀態之微鏡以使所述成像光束產生遠心誤差之分布密度排列之測試圖案之資料,所述測量部測量所述投影單元對由所述空間光調變元件所生成之所述測試圖案之投影像之所述非對稱性。
於一例中,所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面被設定為相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd>0°),且設定為來自所述照明單元之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα於設計上成為θα=2・θd之傾斜照明方式,所述調整機構調整所述入射角θα。
於一例中,圖案曝光裝置具備被配置於所述空間光調變元件與所述投影單元之間之分光器,所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上設定為角度θd=0°,且設定為經由所述分光器照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角θα於設計上成為θα=0°之落射照明方式,所述調整機構調整所述入射角θα。
一實施形態的元件製造方法係將來自照明單元之照明光照射至具有基於描繪資料而切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件,藉由使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射之投影單元,將與所述描繪資料對應之元件圖案之像投影至基板而於所述基板上形成元件圖案之元件製造方法。元件製造方法包含下述階段:特定對應於所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之分布狀態而產生之所述成像光束之遠心誤差、或因所述開啟狀態之微鏡之驅動誤差而產生之所述成像光束之光量變動誤差;針對包含所述照明單元、所述空間光調變元件及所述投影單元之每個模組,保存基於所述光量變動誤差來修正與所述圖案對應之所述成像光束之狀態之修正資訊;以及於基於所述描繪資料來驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光所述元件圖案之像時,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述空間光調變元件之設置狀態。
於一例中,所述特定階段係基於對應於所述開啟狀態之微鏡之1個或排列之數個獨立或成列地排列之孤立狀圖案、所述開啟狀態之微鏡以所述孤立狀圖案以一定之週期排列之方式而排列之線與空間狀圖案、或者所述開啟狀態之微鏡以成為較所述孤立狀圖案大數倍以上之尺寸之方式密集地排列之焊盤狀圖案之各者中之所述分布狀態而規定之繞射光之產生狀態,來特定所述成像光束之所述遠心誤差或所述光量變動誤差。
於一例中,為一種元件製造方法,其中,所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面被設定為相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd≧0°),來自所述照明單元之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα被設定為於設計上成為θα=2・θd。
於一例中,當將所述微鏡之排列間距設為Pdx,將n設為實數,將所述照明光之波長設為λ,將所述繞射光之每個次數j(j=0、1、2、…)之角度設為θj時,所述成像光束之所述遠心誤差係以由sinθj=j・(λ/(n・Pdx))-sinθα所規定之複數次繞射光中的、相對於所述投影單元之光軸之傾斜小之j次繞射光之角度所規定。
於一例中,所述調整階段係調整所述照明單元內之光學構件之位置或角度、或所述空間光調變元件之角度以調整所述照明光之所述入射角θα,以使所述j次繞射光相對於所述投影單元之光軸之傾斜角處於既定容許範圍內。
於一例中,於所述特定階段,於相對於所述傾斜角θd而包含±Δθd之角度誤差作為所述開啟狀態之微鏡之所述驅動誤差之情形時,基於來自所述開啟狀態之單個微鏡之反射光於所述投影單元之射出瞳中之點像強度分布對應於所述角度誤差±Δθd而偏心之程度來特定所述成像光束之所述光量變動誤差。
於一例中,於所述調整階段,對應於所述特定之光量變動誤差而進行來自作為所述照明光之來源之光源裝置之光束強度之調整、或設於所述照明單元之照度調整濾光片對所述照明光之透射率之調整。
一實施形態的元件製造方法係將來自照明單元之照明光照射至具有基於描繪資料而切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件,藉由使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射之投影單元,將與所述描繪資料對應之電子元件之圖案像投影至基板以於所述基板上形成電子元件之元件製造方法。元件製造方法包含下述階段:針對包含所述照明單元、所述空間光調變元件及所述投影單元之每個模組,保存對與所述圖案對應之所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及於驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光所述圖案像時,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,所述修正資訊係藉由變更被投影至所述基板上之實際曝光圖案之線寬而修正所述基板上之實質上之照度者。
於一例中,包含特定階段,即,基於對應於所述開啟狀態之微鏡之1個或排列之數個獨立或成列地排列之孤立狀圖案、所述開啟狀態之微鏡以所述孤立狀圖案以一定之週期排列之方式而排列之線與空間狀圖案、或者所述開啟狀態之微鏡以成為較所述孤立狀圖案大數倍以上之尺寸之方式密集地排列之焊盤狀圖案之各者中之分布狀態而規定之繞射光之產生狀態,來特定遠心誤差、非對稱性誤差或光量變動誤差。
於一例中,所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面被設定為相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd≧0°),並且包含±Δθd之角度誤差以作為所述開啟狀態之微鏡之驅動誤差,來自所述照明單元之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα被設定為於設計上成為θα=2・θd。
於一例中,於所述特定階段,將所述開啟狀態之微鏡生成所述孤立狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差特定為所述角度誤差±Δθd。
於一例中,當將所述微鏡之排列間距設為Pdx,將n設為實數,將所述照明光之波長設為λ,將所述繞射光之每個次數j(j=0、1、2、…)之角度設為θj時,於所述特定階段,以由sinθj=j・(λ/(n・Pdx))-sinθα所規定之複數次繞射光中的、相對於所述投影單元之光軸之傾斜小之j次繞射光之角度來規定所述開啟狀態之微鏡生成所述焊盤狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差。
於一例中,於所述特定階段,基於來自所述開啟狀態之單個微鏡之反射光於所述投影單元之射出瞳中之點像強度分布對應於所述角度誤差±Δθd而偏心之程度來特定所述成像光束之所述光量變動誤差。
於一例中,於所述特定階段,利用所述空間光調變元件生成屬於所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種之測試圖案,基於經由所述投影單元而投影之所述測試圖案之投影像之強度分布來特定所述非對稱性誤差。
於一例中,於所述特定階段,於利用所述投影單元來投影與由所述空間光調變元件所生成之所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種對應之所述成像光束之狀態下,測量於所述投影單元之射出瞳所形成之所述成像光束之強度分布之偏離而特定所述遠心誤差。
一實施形態的控制方法係曝光裝置之控制方法,所述曝光裝置具備:照明單元,對具有基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡之空間光調變元件照射照明光;以及投影單元,使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射以對基板進行投影。控制方法包含:調整基於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布所產生之所述成像光束之角度變化;以及藉由修正所述描繪資料來調整因所述調整而產生之曝光圖案之線寬變化。
於一例中,調整所述角度變化係藉由所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度之調整而進行。
於一例中,具有包含所述空間光調變元件、所述照明單元及所述投影單元之複數個模組,調整所述角度變化之動作與調整所述線寬變化之動作係針對所述複數個模組之每個模組而進行。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備照明單元與投影單元之圖案曝光裝置,所述照明單元對具有基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射,將與所述描繪資料對應之圖案之像投影至基板。圖案曝光裝置具備:控制單元,將對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與微鏡之傾斜之角度誤差而產生之、基於所述成像光束之圖案之照度差作為與照度相關之資訊而與所述描繪資料一同保存為配方資訊;以及調整機構,於基於所述配方資訊來驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光圖案時,對應於與所述照度相關之資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備照明單元與投影單元之圖案曝光裝置,所述照明單元對具有基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射,將與所述描繪資料對應之圖案之像投影至基板。圖案曝光裝置具有複數個所述空間光調變元件、所述照明單元及所述投影單元,且具備:測量對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與微鏡之傾斜之角度誤差所產生之、基於所述成像光束之圖案之複數個模組之照度差之機構;以及於基於包含表示測量出之所述照度差之與照度相關之資訊之配方資訊來驅動所述空間光調變元件而於所述基板上曝光圖案時,對應於與所述照度相關之資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之至少1個光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度以調整照度之機構。
一實施形態的圖案曝光裝置係具備照明單元與投影單元之圖案曝光裝置,所述照明單元對具有基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之多個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元使來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射,將與所述描繪資料對應之圖案之像投影至基板。圖案曝光裝置具有複數個所述空間光調變元件、所述照明單元及所述投影單元,且具備圖案線寬修正運算單元,該圖案線寬修正運算單元實質上求出對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與微鏡之傾斜之角度誤差所產生之基於所述成像光束之圖案之複數個模組之照度差及因成像狀態而於曝光時所產生之線寬誤差,於將圖案曝光至所述基板上時,實質上對描繪資料之線寬施加修正。
一實施形態的曝光裝置包含:複數個模組,其包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束入射至基板;控制單元,針對每個所述模組而保存對所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及調整機構,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,所述控制單元針對每個所述模組而保存與對應於所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之所述成像光束之角度變化相關之資訊,所述調整機構基於所述修正資訊及與所述角度變化相關之資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,曝光裝置包含測量部,所述測量部測量因對應於所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之所述成像光束之遠心誤差而產生的、與向所述基板投影之所述描繪資料對應之元件圖案之非對稱性之程度,所述調整機構對應於每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度,以降低所述非對稱性。
於一例中,所述投影單元包含對使所述成像光束以既定之孔徑通過之射出瞳進行設定之孔徑光闌,所述調整機構進行調整,以降低由與所述角度變化相關之資訊所規定的、所述射出瞳中之所述成像光束之強度分布之偏心。
於一例中,曝光裝置進而包含於所述投影單元之像面側支承所述基板而移動之平台裝置,所述平台裝置包含測量所述強度分布之光學測量部。
於一例中,與所述角度變化相關之資訊包含基於所述描繪資料而生成之遠心誤差,所述控制單元判定所述遠心誤差超過容許範圍,所述調整機構基於所述遠心誤差進行調整。
於一例中,所述控制單元保存與所述遠心誤差超過所述容許範圍之圖案形態對應之測試圖案用之描繪資料,所述光學測量部對來自基於所述測試圖案用之描繪資料被驅動之所述空間光調變元件之所述成像光束於所述射出瞳中之強度分布進行測量,藉此確認所述遠心誤差。
於一例中,所述照明單元包含來自光源裝置之光束所入射之光學積分器、及將來自由所述光學積分器所生成之面光源之光朝向所述空間光調變元件之鏡面進行柯勒照明之聚焦透鏡系統,所述面光源與所述射出瞳係光學共軛,所述投影單元將由所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡所生成之圖案進行縮小投影。
於一例中,所述調整機構包含:調整入射至所述光學積分器之所述光束之入射位置或入射角以變更照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角之調整機構、或者調整所述光學積分器與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係之調整機構。
於一例中,所述控制單元保存與對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之密度分布所產生的所述成像光束之照度變動相關之資訊。
於一例中,所述照明單元包含使照射至所述空間光調變元件之所述照明光之照度發生變化之照度調整濾光片,所述調整機構包含基於與所述照度變動相關之資訊來控制所述照度調整濾光片之機構。
於一例中,所述控制單元保存與對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之密度分布所產生的所述成像光束之照度變動相關之資訊,將所述成像光束投影至所述基板時之所述平台裝置之移動速度係基於與所述照度變動相關之資訊而調整。
於一例中,所述投影單元包含被配置於所述射出瞳之前後之複數個透鏡、及對藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度而產生之像面傾斜進行修正之光學構件。
於一例中,所述投影單元包含配置於所述射出瞳之前後之複數個透鏡,朝偏心方向對所述複數個透鏡之一部分進行位置調整,以修正在藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度時所產生之像面傾斜。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料,於所述空間光調變元件之所有所述微鏡中之半數以上成為開啟狀態之情形時判定所述成像光束之遠心誤差之大小。
於一例中,所述空間光調變元件之所述複數個微鏡於將非驅動時呈平坦之反射面設為中立面時,沿著所述中立面內之彼此正交之第1方向與第2方向之各者呈二維配置,所述控制單元基於所述描繪資料,於在所述第1方向與所述第2方向之兩者鄰接之數個以上之所述微鏡成為所述開啟狀態之微鏡之情形時判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述控制單元基於所述描繪資料,於應曝光之圖案為線與空間狀圖案時,基於所述空間光調變元件之微鏡中之開啟狀態之微鏡之排列之週期性與週期方向來判定遠心誤差之大小。
於一例中,所述調整機構於由所述控制單元所判定之遠心誤差之大小超過容許範圍之情形時調整所述光學構件之位置或角度。
於一例中,所述容許範圍係作為自所述投影單元朝向所述基板之所述成像光束之主光線相對於光軸之傾斜角而設定為±2°以內。
於一例中,所述照明單元包含:面光源化構件,使來自雷射光源裝置之光束入射,生成所述照明光之面光源;以及聚焦透鏡系統,使來自所述面光源之所述照明光入射,對所述空間光調變元件之反射面進行柯勒照明,所述調整機構調整所述面光源與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係。
於一例中,所述調整機構包含:第1遠心調整機構,使入射至所述面光源化構件之、來自所述雷射光源裝置之光束之位置朝所述偏心方向偏移;第2遠心調整機構,使所述面光源化構件之位置相對於來自所述雷射光源裝置之光束而朝所述偏心方向偏移;以及第3遠心調整機構,使所述聚焦透鏡系統之位置相對於由所述面光源化構件所生成之所述面光源之位置而朝所述偏心方向偏移。
於一例中,所述照明單元包含使所述照明光以既定之角度反射之鏡以作為所述光學構件,所述調整機構變更所述鏡之角度以調整照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角。
於一例中,當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd>0°)時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα於設計上成為θα=2・θd之傾斜照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
於一例中,曝光裝置具備被配置於所述空間光調變元件與所述投影單元之間之光路中之分光器,當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上設定為角度θd=0°時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光經由所述分光器而以入射角θα=0°照射至所述空間光調變元件之落射照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
一實施形態的元件製造方法包含下述階段:特定對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布狀態而產生之所述成像光束之遠心誤差、或因開啟狀態之微鏡之驅動誤差而產生之所述成像光束之光量變動誤差;以及所述修正資訊包含基於所述光量變動誤差來修正所述成像光束之狀態之資訊,當使用上述曝光裝置將所述成像光束入射至所述基板時,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述空間光調變元件之設置狀態。
一實施形態的元件製造方法包含:使用上述曝光裝置對所述基板進行曝光。
於一例中,所述修正資訊係藉由變更被投影至所述基板上之實際曝光圖案之線寬而修正所述基板上之實質上之照度者。
於一例中,元件製造方法包含特定階段,即,基於對應於所述開啟狀態之微鏡之1個或排列之數個獨立或成列地排列之孤立狀圖案、所述開啟狀態之微鏡以所述孤立狀圖案以一定之週期排列之方式而排列之線與空間狀圖案、或者所述開啟狀態之微鏡以成為較所述孤立狀圖案大數倍以上之尺寸之方式密集地排列之焊盤狀圖案之各者中之分布狀態而規定之繞射光之產生狀態,來特定遠心誤差、非對稱性誤差或光量變動誤差,所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面被設定為相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd≧0°),並且包含±Δθd之角度誤差以作為所述開啟狀態之微鏡之驅動誤差,來自所述照明單元之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα被設定為於設計上成為θα=2・θd。
於一例中,於所述特定階段,將所述開啟狀態之微鏡生成所述孤立狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差特定為所述角度誤差±Δθd。
於一例中,當將所述微鏡之排列間距設為Pdx,將n設為實數,將所述照明光之波長設為λ,將所述繞射光之每個次數j(j=0、1、2、…)之角度設為θj時,於所述特定階段,以由sinθj=j・(λ/(n・Pdx))-sinθα所規定之複數次繞射光中的、相對於所述投影單元之光軸之傾斜小之j次繞射光之角度,來規定所述開啟狀態之微鏡生成所述焊盤狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差。
於一例中,於所述特定階段,基於來自所述開啟狀態之單個微鏡之反射光於所述投影單元之射出瞳上之點像強度分布對應於所述角度誤差±Δθd而偏心之程度,來特定所述成像光束之所述光量變動誤差,利用所述空間光調變元件生成屬於所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種之測試圖案,基於經由所述投影單元而投影之所述測試圖案之投影像之強度分布來特定所述非對稱性誤差,於利用所述投影單元來投影與由所述空間光調變元件所生成之所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種對應之所述成像光束之狀態下,測量於所述投影單元之射出瞳所形成之所述成像光束之強度分布之偏離而特定所述遠心誤差。
一實施形態的控制方法係曝光裝置之控制方法,所述曝光裝置包含模組,所述模組包含照明單元與投影單元,所述照明單元對包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射至基板,將與所述描繪資料對應之元件圖案投影至所述基板。控制方法包含:調整基於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布所產生之所述成像光束之角度變化;以及藉由修正所述描繪資料來調整因調整所述角度變化而產生之所述元件圖案之線寬變化。
於一例中,調整所述角度變化之動作包含:調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,修正所述描繪資料之動作包含:修正所述描繪資料中所含之圖案資料之線寬。
於一例中,包含複數個所述模組,調整所述角度變化之動作與調整所述線寬變化之動作係針對每個所述模組而進行。
一實施形態的曝光裝置包含:模組,包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束投影至基板;控制單元,保存照度關聯資訊,所述照度關聯資訊包含對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與開啟狀態之微鏡之傾斜角之角度誤差而產生之所述成像光束之照度差;以及調整機構,於基於所述描繪資料驅動所述空間光調變元件而將所述成像光束投影至所述基板時,對應於所述照度關聯資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
於一例中,曝光裝置包含:複數個所述模組;以及測量機構,測量對應於所述分布密度與所述角度誤差而產生之所述成像光束之所述複數個模組之間之照度差,於將所述成像光束投影至所述基板時,所述調整機構對應於包含測量出之所述照度差之所述照度關聯資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度,且調整所述成像光束之照度。
於一例中,曝光裝置包含:複數個所述模組;以及運算單元,實質上求出對應於所述分布密度與所述角度誤差而產生之所述成像光束之所述複數個模組之間之照度差及因所述成像光束之成像狀態而產生之線寬誤差,對所述描繪資料之線寬施加修正。
1a、1b、1c:主動防振單元
2:底座
3:壓盤
4A:XY平台
4B:基板保持器
5:光學壓盤
6a、6b、6c:主柱
10、10':DMD
10M:裝配部
100:鏡
100A:傾斜機構
100B:平移機構
100C:驅動部
101:聚光透鏡
102:鏡
104:輸入透鏡系統
104':聚焦透鏡系統
104A、104B、104C:透鏡組
106:照度調整濾光片
106A:保持構件
106B:驅動機構
108:光學積分器
108A:MFE透鏡
108B:可變孔徑光闌
108C:保持部
108D:微動機構
109A:分束器
109B:聚光透鏡
109C:光纖束
109D:光電元件
110:聚焦透鏡系統
110':聚焦透鏡系統
110A:前組透鏡系統
110B:後組透鏡系統
110C:微動機構
112:傾斜鏡
112':反射鏡
114:可動擋板
115:光吸收體
116:第1透鏡組
118:第2透鏡組
120:聚焦感測器
200:光束合成部
202:延遲器部
202A:延遲光路部
202B:分割合成部
204:光束開關部
300:描繪資料存儲部
302:遠心誤差特定部
302A:資料分析部
304:遠心誤差修正部
306:曝光控制部(定序器)
320:石英板
320B:遠心誤差計算部
322:成像系統
322a:物鏡
322b:透鏡組
324:反射鏡
326:拍攝元件
340:針孔板
342:物鏡
344:拍攝元件
ALG:對準系統
APh:圓形區域
AS1~AS27:調整指令資訊
AXa、AXb、AXc:光軸
CU:校正用基準部
DPA:顯示區域
Ef:照射區域
EL:透鏡元件
Ep:光瞳
EX:曝光裝置
EXA:最大曝光區域
FB1~FB27:光纖束
FB1a~FB9a:入射端
FBU:光纖單元
FL1~FL7:雷射光源
G1~G5:透鏡組
ia、ic:縮小像
IA1~IA27:投影區域
IFX、IFY1、IFY2、IFY3、IFY4:干涉儀
ILm:照明光
ILU:照明單元
IPo:最佳聚焦面
Ips:光源像
LB1~LB7、LBa、LBb:光束
Lp:主光線
Ms、Msa、Msb、Msc、Msp:微鏡
MU1~MU27:模組
MU(A)、MU(B)、MU(C):曝光模組
NAi、NAo:物面側
OLa、OLb、OLc:拼接部
P:基板
PA1~PA3:圖案
PBS:偏光分束器
Pcc:中立面
PLf、PLf':像場
PLU:投影單元
PPAx、PPAy:周邊區域
PIX:畫素
QP:1/4波長板
Sa':反射光
SDT:資訊
Sg:反射光
SPF:點光源
TEC:調整控制系統
[圖1]係表示本實施形態之圖案曝光裝置EX之外觀構成之概要的立體圖。
[圖2]係表示藉由複數個曝光模組MU之各投影單元PLU投射至基板P上之DMD10之投影區域IAn之配置例的圖。
[圖3]係對圖2中之特定之4個投影區域IA8、IA9、IA10、IA27各自的拼接曝光之狀態進行說明之圖。
[圖4]係於XZ面內觀察沿著X方向(掃描曝光方向)排列之2個曝光模組MU18、MU19之具體構成的光學配置圖。
[圖5]係示意性地表示DMD10與投影單元PLU於XY面內傾斜角度θk之狀態之圖。
[圖6]係對利用投影單元PLU之DMD10之微鏡之成像狀態進行詳細說明之圖。
[圖7]係自射出面側觀察作為光學積分器108之MFE透鏡108A之示意性之圖。
[圖8]係示意性地表示於圖7之MFE透鏡108A之透鏡元件EL之射出面側形成之點光源SPF與光纖束FBn之射出端之配置關係之一例的圖。
[圖9]係示意性地表示於圖6所示之投影單元PLU之第2透鏡組118內之光瞳Ep形成的光源像之情況之圖。
[圖10]係示意性地表示自圖6所示之第2透鏡組118之光瞳Ep直至基板P為止之光路之照明光(成像光束)Sa之行為之圖。
[圖11]係將對DMD10之驅動電路之電源供給關閉之情形時之DMD10之一部分微鏡Ms之狀態放大之立體圖。
[圖12]係將DMD10之微鏡Ms成為開啟狀態與關閉狀態之情形時之DMD10之鏡面中之一部分放大之立體圖。
[圖13]表示於X'Y'面內觀察之DMD10之鏡面之一部分,為表示僅沿Y'方向排列之一列微鏡Ms成為開啟狀態之情形之圖。
[圖14]係於X'Z面內觀察圖12之DMD10之鏡面之a-a'箭視部之圖。
[圖15]係於X'Z面內示意性地表示來自如圖13般孤立之微鏡Msa之反射光(成像光束)Sa之藉由投影單元PLU之成像狀態之圖。
[圖16]係示意性地表示來自孤立之微鏡Msa之標準反射光Sa於光瞳Ep中之繞射像之點像強度分布Iea之圖表。
[圖17]係表示於X'Y'面內觀察之DMD10之鏡面之一部分之圖,為表示於X'方向鄰接之多個微鏡Ms同時成為開啟狀態之情形之圖。
[圖18]係於X'Z面內觀察圖16之DMD10之鏡面之a-a'箭視部之圖。
[圖19]係表示自圖17、圖18之狀態之DMD10產生之繞射光Idj之角度θj之分布之一例之圖。
[圖20]係示意性地表示如圖19之繞射光之產生狀態時之光瞳Ep處之成像光束之強度分布之圖。
[圖21]係表示於X'Y'面內觀察線與空間狀之圖案之投影時的DMD10之鏡面之一部分之狀態之圖。
[圖22]係於X'Z面內觀察圖21之DMD10之鏡面之a-a'箭視部之圖,係表示本實施形態之分配部之變形例之圖。
[圖23]係表示自圖21、圖22之狀態之DMD10產生之繞射光Idj之角度θj的分布之一例之圖表。
[圖24]係表示於像面上對線寬為1 μm之線與空間圖案之空間像之對比度進行模擬之結果之圖表。
[圖25]係基於式(2)求出波長λ與遠心誤差Δθt之關係之圖表。
[圖26]係表示圖4或圖6所示之照明單元ILU中之光纖束FBn至MFE透鏡108A之光路之具體構成之圖。
[圖27]係表示圖4或圖6所示之照明單元ILU中之MFE透鏡108A至DMD10之光路之具體構成之圖。
[圖28]係誇張地表示於使入射至MFE透鏡108A之照明光ILm於X'Z面內傾斜之情形時形成於MFE透鏡108A之射出面側之點光源SPF之狀態之圖。
[圖29]係表示附設於圖1所示之曝光裝置EX,對各模組MUn(n=1~27)供給照明光ILm之光束供給單元之一例之構成之圖。
[圖30]係示意性地表示將來自7台雷射光源FL1~FL7之各者之光束LB1~LB7以光束合成部200予以合成後之光束LBb之波長分布之圖。
[圖31]係表示於基板P上斜向地傾斜為45°之線與空間狀圖案之曝光時之DMD10之鏡面之一部分之情況之圖。
[圖32]係表示附設於本實施形態之曝光裝置EX之曝光控制裝置中的、尤其與遠心誤差之調整控制相關之部分之概略性之一例之方塊圖。
[圖33]係表示藉由曝光裝置EX而於基板P上曝光之顯示面板用之顯示區域DPA與周邊區域PPAx、PPAy之配置之一例之圖。
[圖34]係表示於投影區域IAn(n=1~27)內顯現之顯示區域DPA中之畫素PIX之配置狀態之一例之圖。
[圖35]係表示於附設於圖1所示之曝光裝置EX之基板保持器4B上之端部之校正用基準部CU中所設之光學測量部之概略構成之圖。
[圖36]係表示第2實施形態之圖案曝光裝置中所設之描繪模組之1個之概略構成之圖。
[圖37]係誇張地表示藉由圖36之DMD10'來投影孤立之最小線寬之圖案時之微鏡Ms之狀態之圖。
[圖38]係示意性地表示來自如圖37般孤立之開啟狀態之微鏡Msa之反射光Sa於光瞳Ep中之繞射像之點像強度分布Iea之圖表。
[圖39]係誇張地表示藉由圖36之DMD10'來投影大的焊盤狀圖案時之微鏡Ms之狀態之圖。
[圖40]係示意性地表示圖39之狀態時之反射光Sa'中所含之0次繞射光、±1次繞射光之中心光線之產生方向之一例之圖。
1a、1b、1c:主動防振單元
2:底座
3:壓盤
4A:XY平台
4B:基板保持器
5:光學壓盤
6a、6b、6c:主柱
10:DMD
ALG:對準系統
CU:校正用基準部
EX:曝光裝置
FBU:光纖單元
IFX、IFY1、IFY2、IFY3、IFY4:干涉儀
ILU:照明單元
MU(A)、MU(B)、MU(C):曝光模組
P:基板
PLU:投影單元
Claims (38)
- 一種曝光裝置,其包含: 複數個模組,其包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束入射至基板; 控制單元,針對每個所述模組而保存對所述成像光束之狀態進行修正之修正資訊;以及 調整機構,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
- 如請求項1之曝光裝置,其中, 所述控制單元針對每個所述模組而保存與對應於所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之所述成像光束之角度變化相關之資訊; 所述調整機構基於所述修正資訊及與所述角度變化相關之資訊,針對每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
- 如請求項1之曝光裝置,其包含: 測量部,測量因對應於所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之分布密度所產生之所述成像光束之遠心誤差而產生的、與向所述基板投影之所述描繪資料對應之元件圖案之非對稱性之程度; 所述調整機構對應於每個所述模組而調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度,以降低所述非對稱性。
- 如請求項2之曝光裝置,其中, 所述投影單元包含對使所述成像光束以既定之孔徑通過之射出瞳進行設定之孔徑光闌; 所述調整機構進行調整,以降低由與所述角度變化相關之資訊所規定的、所述射出瞳中之所述成像光束之強度分布之偏心。
- 如請求項4之曝光裝置,更包含: 平台裝置,於所述投影單元之像面側支承所述基板而移動; 所述平台裝置包含測量所述強度分布之光學測量部。
- 如請求項5之曝光裝置,其中, 與所述角度變化相關之資訊包含基於所述描繪資料而生成之遠心誤差; 所述控制單元判定所述遠心誤差超過容許範圍; 所述調整機構基於所述遠心誤差進行調整。
- 如請求項6之曝光裝置,其中, 所述控制單元保存與所述遠心誤差超過所述容許範圍之圖案形態對應之測試圖案用之描繪資料; 所述光學測量部對來自基於所述測試圖案用之描繪資料被驅動之所述空間光調變元件之所述成像光束於所述射出瞳中之強度分布進行測量,藉此確認所述遠心誤差。
- 如請求項3至6中任一項之曝光裝置,其中, 所述照明單元包含來自光源裝置之光束所入射之光學積分器、及將來自由所述光學積分器所生成之面光源之光朝向所述空間光調變元件之鏡面進行柯勒照明之聚焦透鏡系統; 所述面光源與所述射出瞳係光學共軛; 所述投影單元將由所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡所生成之圖案進行縮小投影。
- 如請求項8之曝光裝置,其中, 所述調整機構包含:調整入射至所述光學積分器之所述光束之入射位置或入射角以變更照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角之調整機構、或者調整所述光學積分器與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係之調整機構。
- 如請求項1至9中任一項之曝光裝置,其中, 所述控制單元保存與對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之密度分布所產生的所述成像光束之照度變動相關之資訊。
- 如請求項10之曝光裝置,其中, 所述照明單元包含使照射至所述空間光調變元件之所述照明光之照度發生變化之照度調整濾光片; 所述調整機構包含基於與所述照度變動相關之資訊來控制所述照度調整濾光片之機構。
- 如請求項5之曝光裝置,其中, 所述控制單元保存與對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之密度分布所產生的所述成像光束之照度變動相關之資訊; 將所述成像光束投影至所述基板時之所述平台裝置之移動速度係基於與所述照度變動相關之資訊而調整。
- 如請求項3至6中任一項之曝光裝置,其中, 所述投影單元包含被配置於所述射出瞳之前後之複數個透鏡、及對藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度而產生之像面傾斜進行修正之光學構件。
- 如請求項3至6中任一項之曝光裝置,其中, 所述投影單元包含配置於所述射出瞳之前後之複數個透鏡; 朝偏心方向對所述複數個透鏡之一部分進行位置調整,以修正在藉由所述調整機構調整所述空間光調變元件之角度時所產生之像面傾斜。
- 如請求項1至14中任一項之曝光裝置,其中, 所述控制單元基於所述描繪資料,於所述空間光調變元件之所有所述微鏡中之半數以上成為開啟狀態之情形時判定所述成像光束之遠心誤差之大小。
- 如請求項1至14中任一項之曝光裝置,其中, 所述空間光調變元件之所述複數個微鏡於將非驅動時呈平坦之反射面設為中立面時,沿著所述中立面內之彼此正交之第1方向與第2方向之各者呈二維配置; 所述控制單元基於所述描繪資料,於在所述第1方向與所述第2方向之兩者鄰接之數個以上之所述微鏡成為所述開啟狀態之微鏡之情形時判定遠心誤差之大小。
- 如請求項1至14中任一項之曝光裝置,其中, 所述控制單元基於所述描繪資料,於應曝光之圖案為線與空間狀圖案時,基於所述空間光調變元件之微鏡中之開啟狀態之微鏡之排列之週期性與週期方向來判定遠心誤差之大小。
- 如請求項15至17中任一項之曝光裝置,其中, 所述調整機構於由所述控制單元所判定之遠心誤差之大小超過容許範圍之情形時調整所述光學構件之位置或角度。
- 如請求項18之曝光裝置,其中, 所述容許範圍係作為自所述投影單元朝向所述基板之所述成像光束之主光線相對於光軸之傾斜角而設定為±2°以內。
- 如請求項1至3、15至19中任一項之曝光裝置,其中, 所述照明單元包含:面光源化構件,使來自雷射光源裝置之光束入射,生成所述照明光之面光源;以及聚焦透鏡系統,使來自所述面光源之所述照明光入射,對所述空間光調變元件之反射面進行柯勒照明; 所述調整機構調整所述面光源與所述聚焦透鏡系統之關於偏心方向之相對位置關係。
- 如請求項20之曝光裝置,其中, 所述調整機構包含:第1遠心調整機構,使入射至所述面光源化構件之、來自所述雷射光源裝置之光束之位置朝所述偏心方向偏移;第2遠心調整機構,使所述面光源化構件之位置相對於來自所述雷射光源裝置之光束而朝所述偏心方向偏移;以及第3遠心調整機構,使所述聚焦透鏡系統之位置相對於由所述面光源化構件所生成之所述面光源之位置而朝所述偏心方向偏移。
- 如請求項20之曝光裝置,其中, 所述照明單元包含使所述照明光以既定之角度反射之鏡以作為所述光學構件; 所述調整機構變更所述鏡之角度以調整照射至所述空間光調變元件之所述照明光之入射角。
- 如請求項20之曝光裝置,其中, 當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd>0°)時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα於設計上成為θα=2・θd之傾斜照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
- 如請求項20之曝光裝置,其具備: 分光器,配置於所述空間光調變元件與所述投影單元之間之光路中; 當所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上設定為角度θd=0°時,所述照明單元被設定為來自所述聚焦透鏡系統之所述照明光經由所述分光器而以入射角θα=0°照射至所述空間光調變元件之落射照明方式,藉由所述調整機構來調整所述入射角θα。
- 一種元件製造方法,包含下述階段: 特定對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布狀態而產生之所述成像光束之遠心誤差、或因開啟狀態之微鏡之驅動誤差而產生之所述成像光束之光量變動誤差;以及 所述修正資訊包含基於所述光量變動誤差來修正所述成像光束之狀態之資訊,當使用如請求項1至24中任一項所述之曝光裝置將所述成像光束入射至所述基板時,基於所述修正資訊,針對每個所述模組而調整所述空間光調變元件之設置狀態。
- 一種元件製造方法,包含: 使用如請求項1至24中任一項所述之曝光裝置對所述基板進行曝光。
- 如請求項25或26之元件製造方法,其中, 所述修正資訊係藉由變更被投影至所述基板上之實際曝光圖案之線寬而修正所述基板上之實質上之照度者。
- 如請求項25或26之元件製造方法,其包含: 特定階段,基於對應於所述開啟狀態之微鏡之1個或排列之數個獨立或成列地排列之孤立狀圖案、所述開啟狀態之微鏡以所述孤立狀圖案以一定之週期排列之方式而排列之線與空間狀圖案、或者所述開啟狀態之微鏡以成為較所述孤立狀圖案大數倍以上之尺寸之方式而密集地排列之焊盤狀圖案之各者中之分布狀態而規定之繞射光之產生狀態,來特定遠心誤差、非對稱性誤差或光量變動誤差; 所述空間光調變元件之所述開啟狀態之微鏡之反射面被設定為相對於與所述投影單元之光軸垂直之面而於設計上傾斜角度θd(θd≧0°),並且包含±Δθd之角度誤差以作為所述開啟狀態之微鏡之驅動誤差; 來自所述照明單元之所述照明光朝向所述空間光調變元件之入射角θα被設定為於設計上為θα=2・θd。
- 如請求項28之元件製造方法,其中, 於所述特定階段, 將所述開啟狀態之微鏡生成所述孤立狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差特定為所述角度誤差±Δθd。
- 如請求項28之元件製造方法,其中, 當將所述微鏡之排列間距設為Pdx,將n設為實數,將所述照明光之波長設為λ,將所述繞射光之每個次數j(j=0、1、2、…)之角度設為θj時,於所述特定階段, 以由 sinθj=j・(λ/(n・Pdx))-sinθα 所規定之複數次繞射光中的、相對於所述投影單元之光軸之傾斜小之j次繞射光之角度,來規定所述開啟狀態之微鏡生成所述焊盤狀圖案時之所述成像光束之所述遠心誤差。
- 如請求項28至30中任一項之元件製造方法,其中, 於所述特定階段, 基於來自所述開啟狀態之單個微鏡之反射光於所述投影單元之射出瞳上之點像強度分布對應於所述角度誤差±Δθd而偏心之程度,來特定所述成像光束之所述光量變動誤差; 利用所述空間光調變元件生成屬於所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種之測試圖案,基於經由所述投影單元而投影之所述測試圖案之投影像之強度分布來特定所述非對稱性誤差; 於利用所述投影單元來投影與由所述空間光調變元件所生成之所述孤立狀圖案、所述線與空間狀圖案或所述焊盤狀圖案中之任一種對應之所述成像光束之狀態下,測量於所述投影單元之射出瞳所形成之所述成像光束之強度分布之偏離而特定所述遠心誤差。
- 一種控制方法,係曝光裝置之控制方法,所述曝光裝置包含模組,所述模組包含照明單元與投影單元,所述照明單元對包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡之空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件之成為開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束而入射至基板,將與所述描繪資料對應之元件圖案投影至所述基板,其包含: 調整基於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布所產生之所述成像光束之角度變化;以及 藉由修正所述描繪資料來調整因調整所述角度變化而產生之所述元件圖案之線寬變化。
- 如請求項32之控制方法,其中, 調整所述角度變化之動作包含:調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
- 如請求項32或33之控制方法,其中, 修正所述描繪資料之動作包含:修正所述描繪資料中所含之圖案資料之線寬。
- 如請求項32至34中任一項之控制方法,其中, 包含複數個所述模組; 調整所述角度變化之動作與調整所述線寬變化之動作係針對每個所述模組而進行。
- 一種曝光裝置,其包含: 模組,包含空間光調變元件、照明單元及投影單元,所述空間光調變元件包含基於描繪資料被驅動以切換為開啟狀態與關閉狀態之複數個微鏡,所述照明單元對所述空間光調變元件照射照明光,所述投影單元將來自所述空間光調變元件中之開啟狀態之微鏡之反射光作為成像光束投影至基板; 控制單元,保存照度關聯資訊,所述照度關聯資訊包含對應於所述空間光調變元件之開啟狀態之微鏡之分布密度與開啟狀態之微鏡之傾斜角之角度誤差而產生之所述成像光束之照度差;以及 調整機構,於基於所述描繪資料驅動所述空間光調變元件而將所述成像光束投影至所述基板時,對應於所述照度關聯資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度。
- 如請求項36之曝光裝置,其包含: 複數個所述模組;以及 測量機構,測量對應於所述分布密度與所述角度誤差而產生之所述成像光束之所述複數個模組之間之照度差; 於將所述成像光束投影至所述基板時,所述調整機構對應於包含測量出之所述照度差之所述照度關聯資訊來調整所述照明單元或所述投影單元內之光學構件之位置或角度、或者所述空間光調變元件之角度,且調整所述成像光束之照度。
- 如請求項36之曝光裝置,其包含: 複數個所述模組;以及 運算單元,實質上求出對應於所述分布密度與所述角度誤差而產生之所述成像光束之所述複數個模組之間之照度差及因所述成像光束之成像狀態而產生之線寬誤差,對所述描繪資料之線寬施加修正。
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