JPWO2013191255A1 - Illumination apparatus, processing apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
照明装置は、長方形の第1面、内面、及び長方形の第2面を有し、前記第1面に入射した光が前記内面での多重反射を介して前記第2面から出射する、光インテグレータと、光源からの光を前記光インテグレータに導く導光部であり、前記第1面の長手方向に沿って所定の間隔で並ぶ複数の光束を前記光インテグレータに供給する、前記導光部と、前記第2面の短手方向に関して前記第2面と共役な共役面を形成し、前記第2面の短手方向に関する屈折力に比べて前記第2面の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系と、を備える。An illumination device has a rectangular first surface, an inner surface, and a rectangular second surface, and an optical integrator in which light incident on the first surface is emitted from the second surface through multiple reflection on the inner surface A light guide that guides light from the light source to the optical integrator, and supplies the light integrator with a plurality of light beams arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first surface; and An image formed by forming a conjugate plane conjugate with the second surface in the short direction of the second surface and having a small refractive power in the longitudinal direction of the second surface compared to the refractive power in the short direction of the second surface. An optical system.
Description
本発明は、照明装置、処理装置、及びデバイス製造方法に関する。
本願は、2012年6月21日の米国仮出願61/662,571号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to an illumination apparatus, a processing apparatus, and a device manufacturing method.
This application claims priority based on US Provisional Application No. 61 / 662,571, Jun. 21, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
近年、テレビなどの表示装置として、例えば有機EL表示パネル、液晶表示パネルなどのデバイスが多用されている。このような各種のデバイスは、例えば、露光処理およびエッチング技術を利用して、ガラスプレートなどの基板上に透明薄膜電極などの各種の膜パターンを形成することによって製造される。デバイスを製造する形態の1つとして、フィルム状の基板を搬送しながら、搬送経路上において基板に露光処理などの各種処理を行うロール・ツー・ロール方式の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, devices such as organic EL display panels and liquid crystal display panels are frequently used as display devices such as televisions. Such various devices are manufactured, for example, by forming various film patterns such as transparent thin film electrodes on a substrate such as a glass plate using an exposure process and an etching technique. As one form of manufacturing a device, a roll-to-roll manufacturing method has been proposed in which various processes such as an exposure process are performed on a transport path while transporting a film-shaped substrate (for example, Patent Document 1).
露光装置などの処理装置は、効率よくデバイスを製造可能にするなどの観点で、処理範囲を広げることが期待される。このような処理装置に用いられる照明装置は、被処理物の移動方向に垂直な方向の光の照射範囲を広げることが期待される。
本発明に係る態様は、処理範囲を広げることを可能にする照明装置、処理装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。A processing apparatus such as an exposure apparatus is expected to expand the processing range from the viewpoint of making it possible to manufacture devices efficiently. An illuminating device used in such a processing apparatus is expected to expand the irradiation range of light in a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece.
The aspect which concerns on this invention aims at providing the illuminating device, processing apparatus, and device manufacturing method which make it possible to extend the processing range.
本発明に係る一態様の照明装置は、長方形の第1面、内面、及び長方形の第2面を有し、前記第1面に入射した光が前記内面での多重反射を介して前記第2面から出射する、光インテグレータと、光源からの光を前記光インテグレータに導く導光部であり、前記第1面の長手方向に沿って所定の間隔で並ぶ複数の光束を前記光インテグレータに供給する、前記導光部と、前記第2面の短手方向に関して前記第2面と共役な共役面を形成し、前記第2面の短手方向に関する屈折力に比べて前記第2面の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系と、を備える。 An illumination device according to an aspect of the present invention includes a rectangular first surface, an inner surface, and a rectangular second surface, and light incident on the first surface is reflected by the second surface through multiple reflection on the inner surface. An optical integrator that emits light from a surface and a light guide unit that guides light from a light source to the optical integrator, and supplies a plurality of light beams arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first surface to the optical integrator. Forming a conjugate surface conjugate with the second surface with respect to the light guide portion and the short direction of the second surface, and the longitudinal direction of the second surface as compared with the refractive power with respect to the short direction of the second surface And an imaging optical system having a small refractive power.
本発明に係る一態様の照明装置は、長方形の第1面、内面、及び長方形の第2面を有し、前記第1面に入射した光が前記内面での多重反射によって前記第2面から出射する、光インテグレータと、光源からの光を前記光インテグレータに導く導光部であり、前記第1面の長手方向に沿って所定の間隔で並びかつ所定の角度特性を有する複数の光束を、前記光インテグレータに供給する、前記導光部と、前記第2面の短手方向に関して前記第2面と共役な共役面を形成し、前記第2面の短手方向に関する屈折力に比べて前記第2面の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系であり、前記第2面の短手方向における等倍以外の所定倍率を有する前記結像光学系と、を備える。 An illumination device according to an aspect of the present invention includes a rectangular first surface, an inner surface, and a rectangular second surface, and light incident on the first surface is reflected from the second surface by multiple reflection on the inner surface. A light integrator that emits light and a light guide unit that guides light from a light source to the light integrator, and a plurality of light beams that are arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first surface and have predetermined angle characteristics, Forming a conjugate surface conjugate with the second surface with respect to the short side direction of the second surface, and supplying the optical integrator with respect to the short direction of the second surface, and comparing the refractive power with respect to the short direction of the second surface An imaging optical system having a small refractive power in the longitudinal direction of the second surface, and the imaging optical system having a predetermined magnification other than equal magnification in the short direction of the second surface.
本発明に係る一態様の処理装置は、感応層を有する基板にマスクパターンに形成されたパターンを転写する処理装置であって、前記マスクパターンを照明する前記照明装置と、前記マスクパターンと前記基板とを、前記第2面の長手方向に垂直な方向に相対移動させる移動装置と、を備える。 A processing apparatus according to an aspect of the present invention is a processing apparatus that transfers a pattern formed on a mask pattern to a substrate having a sensitive layer, the illumination apparatus that illuminates the mask pattern, the mask pattern, and the substrate Are moved relative to each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the second surface.
本発明に係る一態様のデバイス製造方法は、前記処理装置によって、前記マスクパターンと前記基板とを相対移動させながら前記基板に前記パターンを連続的に転写することと、前記パターンが転写された前記基板の感応層の変化を利用して後続の処理を実施することと、を含む。 In the device manufacturing method according to one aspect of the present invention, the processing apparatus continuously transfers the pattern to the substrate while relatively moving the mask pattern and the substrate, and the pattern is transferred to the device. Performing subsequent processing utilizing changes in the sensitive layer of the substrate.
本発明に係る一態様の照明装置は、長方形の入射端、内面、及び長方形の出射端を有し、前記入射端から入射した光源からの光を前記内面での多重反射によって前記出射端へ導く直方体状の光インテグレータと、前記光インテグレータの入射端に入射する光を、前記入射端の長手方向に沿って所定の間隔で並ぶ複数の集光光束に形成する光源側光学系と、前記光インテグレータの出射端の短手方向に関して前記出射端と共役な共役面を形成し、前記出射端の短手方向に関する屈折力に比べて前記出射端の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系と、を備える。 An illumination device according to an aspect of the present invention has a rectangular incident end, an inner surface, and a rectangular emission end, and guides light from a light source incident from the incident end to the emission end by multiple reflection on the inner surface. A rectangular parallelepiped-shaped optical integrator, a light source side optical system for forming light incident on an incident end of the optical integrator into a plurality of condensed light beams arranged at predetermined intervals along a longitudinal direction of the incident end, and the optical integrator An imaging optical system that forms a conjugate plane conjugate with the exit end in the short direction of the exit end, and has a smaller refractive power in the longitudinal direction of the exit end than the refractive power in the transverse direction of the exit end; Is provided.
本発明に係る態様によれば、処理範囲を広げることを可能にする照明装置、処理装置、及びデバイス製造方法を提供することができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to provide an illuminating device, a processing apparatus, and a device manufacturing method that can expand a processing range.
[第1実施形態]
図1は、デバイス製造システムSYS(フレキシブル・ディスプレー製造ライン)の構成例を示す図である。ここでは、供給ロールFR1から引き出された可撓性の基板P(シート、フィルムなど)が、順次、n台の処理装置U1,U2,U3,U4,U5,・・・Unを経て、回収ロールFR2に巻き上げられるまでの例を示している。[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a device manufacturing system SYS (flexible display manufacturing line). Here, the flexible substrate P (sheet, film, etc.) drawn out from the supply roll FR1 is sequentially passed through n processing devices U1, U2, U3, U4, U5,. The example until it winds up to FR2 is shown.
図1において、XYZ直交座標系は、基板Pの表面(または裏面)がXZ面と垂直となるように設定され、基板Pの搬送方向(長尺方向)と直交する方向(幅方向)がY軸方向に設定されるものとする。Z軸方向は、例えば鉛直方向に設定され、X軸方向およびY軸方向は水平方向に設定される。なお、説明の便宜上、X軸方向(搬送方向の下流)から見た図を正面図、Y軸方向(回転中心軸の方向)から見た図を側面図、Z軸方向(鉛直方向の上方)から見た図を上面図ということがある。 In FIG. 1, the XYZ orthogonal coordinate system is set so that the front surface (or back surface) of the substrate P is perpendicular to the XZ plane, and the direction (width direction) orthogonal to the transport direction (long direction) of the substrate P is Y. It shall be set in the axial direction. For example, the Z-axis direction is set to the vertical direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction are set to the horizontal direction. For convenience of explanation, a diagram viewed from the X-axis direction (downstream of the transport direction) is a front view, a diagram viewed from the Y-axis direction (direction of the rotation center axis) is a side view, and a Z-axis direction (above the vertical direction). The view seen from above is sometimes referred to as a top view.
供給ロールFR1に巻かれている基板Pは、ニップされた駆動ローラによって引き出され、エッジポジションコントローラによってY方向に位置決めされつつ、処理装置U1に送られる。 The substrate P wound around the supply roll FR1 is pulled out by the nipped driving roller, and is sent to the processing device U1 while being positioned in the Y direction by the edge position controller.
処理装置U1は、例えば塗布装置であり、印刷方式で基板Pの表面に感光性機能液(フォトレジスト、感光性カップリング材、UV硬化樹脂液など)を、基板Pの搬送方向(長尺方向)に関して連続的または選択的に塗布する。処理装置U2は、例えば加熱装置であり、処理装置U1から搬送されてきた基板Pを所定温度(例えば、数十℃から120℃程度)まで加熱して、表面に塗布された感光性機能層を安定に定着する。 The processing device U1 is, for example, a coating device, and a photosensitive functional liquid (photoresist, photosensitive coupling material, UV curable resin liquid, etc.) is applied to the surface of the substrate P by a printing method, and the substrate P is transported in the long direction (long direction). ) Continuously or selectively. The processing device U2 is, for example, a heating device, and heats the substrate P transported from the processing device U1 to a predetermined temperature (for example, about several tens of degrees Celsius to 120 ° C.), and the photosensitive functional layer applied to the surface is formed. Stable to settle.
処理装置U3は、露光装置を含み、例えば処理装置U2から搬送されてきた基板Pの感光性機能層に対して、ディスプレイ用の回路パターンや配線パターンに対応した紫外線のパターニング光を照射する。処理装置U3において、エッジポジションコントローラEPCは、基板PのY方向(幅方向)の中心を一定位置に制御し、ニップされた駆動ローラDR1は、露光装置の露光領域(処理領域)に基板Pを搬入する。駆動ローラDR2、DR3は、基板Pに所定のたるみ(あそび)DLを与えつつ、基板Pを搬出する。 The processing device U3 includes an exposure device, and irradiates, for example, ultraviolet patterning light corresponding to the circuit pattern and wiring pattern for display onto the photosensitive functional layer of the substrate P conveyed from the processing device U2. In the processing apparatus U3, the edge position controller EPC controls the center of the substrate P in the Y direction (width direction) to a fixed position, and the nipped drive roller DR1 places the substrate P in the exposure area (processing area) of the exposure apparatus. Carry in. The drive rollers DR2 and DR3 carry out the substrate P while giving a predetermined slack (play) DL to the substrate P.
また、処理装置U3において、回転ドラムDMは、シート状のマスクパターンM(マスク基板)を保持し、回転ドラムDPは、回転ドラムDMと対向する位置に基板Pを支持する。処理装置U3において、照明装置IUは、回転ドラムDMに保持されているマスクパターンMの一部を介して基板Pに光を照射することによって、マスクパターンMに形成されているパターンを、回転ドラムDPに支持されている基板Pに転写する。処理装置U3において、アライメント顕微鏡AMは、露光(転写)されるパターンと基板Pとを相対的に位置合せ(アライメント)するために、基板Pに予め形成されたアライメントマークなどを検出する。 In the processing apparatus U3, the rotating drum DM holds a sheet-like mask pattern M (mask substrate), and the rotating drum DP supports the substrate P at a position facing the rotating drum DM. In the processing device U3, the illumination device IU irradiates the substrate P with light through a part of the mask pattern M held on the rotating drum DM, thereby changing the pattern formed on the mask pattern M to the rotating drum. Transfer to the substrate P supported by the DP. In the processing apparatus U3, the alignment microscope AM detects an alignment mark or the like formed in advance on the substrate P in order to relatively align (align) the exposed (transferred) pattern with the substrate P.
図1の処理装置U3は、いわゆるプロキシミティ方式の露光装置を含み、マスクパターンMが巻きつけられた回転ドラムDMをマスク体とし、マスク体と基板Pとを所定の間隙(例えば、数十μm以内)で近接させ、マスク体上のパターンを基板Pに転写する。処理装置U3によるパターンの転写方式は、プロキシミティ方式に限定されなく、円筒状のマスク体の外周に基板Pを巻付けるコンタクト方式であってもよいし、投影光学系によってマスクパターンMの像を基板Pに投影する方式でもよい。また、マスク体は、回転ドラムDMとマスクパターンMとがリリース可能でもよいし、リリース不能でもよい。例えば、マスク体は、透明な円筒状の石英管による回転ドラムDMの表面にマスクパターンMを形成したものでもよい。 The processing apparatus U3 in FIG. 1 includes a so-called proximity type exposure apparatus, and a rotary drum DM around which a mask pattern M is wound is used as a mask body, and a predetermined gap (for example, several tens μm) is provided between the mask body and the substrate P. The pattern on the mask body is transferred to the substrate P. The pattern transfer method by the processing apparatus U3 is not limited to the proximity method, and may be a contact method in which the substrate P is wound around the outer periphery of the cylindrical mask body, or an image of the mask pattern M is obtained by the projection optical system. A method of projecting onto the substrate P may be used. In addition, the rotary drum DM and the mask pattern M may be releasable or may not be releasable. For example, the mask body may be one in which the mask pattern M is formed on the surface of the rotary drum DM made of a transparent cylindrical quartz tube.
処理装置U4は、例えばウェット処理装置であって、処理装置U3から搬送されてきた基板Pの感光性機能層に対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理などのような各種の湿式処理の少なくとも1つを行なう。処理装置U5は、例えば加熱乾燥装置であり、処理装置U4から搬送されてきた基板Pを暖めて、湿式プロセスで湿った基板Pの水分含有量を所定値に調整する。 The processing apparatus U4 is, for example, a wet processing apparatus, and performs various types of wet processing such as wet development processing and electroless plating processing on the photosensitive functional layer of the substrate P conveyed from the processing device U3. Do at least one. The processing apparatus U5 is, for example, a heat drying apparatus, and warms the substrate P transported from the processing apparatus U4, and adjusts the moisture content of the substrate P wetted by the wet process to a predetermined value.
処理装置U1〜U5などによる処理が施された基板Pは、一連のプロセスの最後の処理装置Unを通った後に、ニップされた駆動ローラとエッジポジションコントローラとを介して回収ロールFR2に巻き上げられる。 The substrate P that has been processed by the processing devices U1 to U5 and the like passes through the last processing device Un in the series of processes, and then is wound on the collection roll FR2 via the nipped drive roller and the edge position controller.
上位制御装置CONTは、製造ラインを構成する各処理装置U1からUnの運転を統括制御するものであり、各処理装置U1からUnにおける処理状況や処理状態の監視、処理装置間での基板Pの搬送状態のモニター、事前・事後の検査・計測の結果に基づくフィードバック補正やフィードフォワード補正なども行なう。 The host control device CONT controls the operation of each processing device U1 to Un constituting the production line, and monitors the processing status and processing status in each processing device U1 to Un, and the substrate P between the processing devices. It also monitors the conveyance status, and performs feedback correction and feedforward correction based on the results of prior and subsequent inspections and measurements.
本実施形態で使用される基板Pは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼などの金属または合金からなる箔(フォイル)などである。樹脂フィルムの材質は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち1または2以上を含む。 The board | substrate P used by this embodiment is foil (foil) etc. which consist of metals or alloys, such as a resin film and stainless steel, for example. The material of the resin film is, for example, one of polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. Or two or more.
基板Pは、各種の処理工程において受ける熱による変形量が実質的に無視できるように、熱膨張係数が顕著に大きくないものを用いてもよい。熱膨張係数は、例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって、プロセス温度などに応じた閾値よりも小さく設定されていてもよい。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素などでもよい。また、基板Pは、フロート法などで製造された厚さ100μm程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上述の樹脂フィルム、箔などを貼り合わせた積層体であってもよい。また、基板Pは、予め所定の前処理によって、その表面を改質して活性化したもの、あるいは、表面に精密パターニングのための微細な隔壁構造(凹凸構造)を形成したものでもよい。 The substrate P may be a substrate whose thermal expansion coefficient is not remarkably large so that the deformation amount due to heat received in various processing steps can be substantially ignored. The thermal expansion coefficient may be set smaller than a threshold corresponding to the process temperature or the like, for example, by mixing an inorganic filler with a resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide or the like. Further, the substrate P may be a single layer of ultra-thin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by a float process or the like, or a laminate in which the above-described resin film or foil is bonded to the ultra-thin glass. It may be. In addition, the substrate P may be a substrate whose surface is modified and activated in advance by a predetermined pretreatment, or a substrate having a fine partition structure (uneven structure) for precise patterning.
図1のデバイス製造システムSYSは、デバイス(ディスプレーパネルなど)製造のための各種の処理を、基板Pに対して繰り返し、あるいは連続して実行する。各種の処理が施された基板Pは、デバイスごとに分割(ダイシング)されて、複数個のデバイスになる。基板Pの寸法は、例えば、幅方向(短尺となるY軸方向)の寸法が10cmから2m程度であり、長さ方向(長尺となるX軸方向)の寸法が10m以上である。なお、上述のデバイス製造システムSYSが備える複数の処理装置のうち少なくとも1つは、省略されることがある。 The device manufacturing system SYS of FIG. 1 repeatedly or continuously executes various processes for manufacturing a device (display panel or the like) on the substrate P. The substrate P that has been subjected to various types of processing is divided (diced) for each device to form a plurality of devices. As for the dimension of the substrate P, for example, the dimension in the width direction (short Y-axis direction) is about 10 cm to 2 m, and the dimension in the length direction (long X-axis direction) is 10 m or more. Note that at least one of the plurality of processing apparatuses included in the above-described device manufacturing system SYS may be omitted.
次に、処理装置U3(露光装置EX)について、より詳しく説明する。図2は本実施形態による露光装置EXを示す側面図、図3は露光装置EXを示す正面図である。図2の露光装置EXは、マスクパターンMの一部を照明する照明装置IUと、基板P及びマスクパターンMを移動させる移動装置10と、露光装置EXの各部を制御する制御装置11とを備える。
Next, the processing apparatus U3 (exposure apparatus EX) will be described in more detail. FIG. 2 is a side view showing the exposure apparatus EX according to the present embodiment, and FIG. 3 is a front view showing the exposure apparatus EX. The exposure apparatus EX in FIG. 2 includes an illumination apparatus IU that illuminates a part of the mask pattern M, a moving
図2の露光装置EXは、いわゆる走査露光装置であり、照明光L1によって照明されているマスクパターンMで発生する露光光L2によって基板Pを走査することにより、マスクパターンMに形成されているパターンを基板Pに転写する。 The exposure apparatus EX in FIG. 2 is a so-called scanning exposure apparatus, and a pattern formed on the mask pattern M by scanning the substrate P with the exposure light L2 generated by the mask pattern M illuminated by the illumination light L1. Is transferred to the substrate P.
図2および図3に示すように、照明装置IUは、Y軸方向に長手の照明領域IRを形成し、照明領域IRの照度分布が均一になるように照明光L1を射出する。移動装置10は、マスクパターンMの一部が照明領域IRを順に通るように、照明領域IRの長手方向(長軸方向、長軸、Y軸方向)とほぼ垂直な方向(短手方向、短軸方向、短軸、X軸方向)にマスクパターンMを移動する。このようにして、露光装置EXは、マスクパターンMのうち照明領域IRに配置されている領域に、この領域のパターンに応じた露光光L2を発生させる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the illuminating device IU forms an illumination area IR that is long in the Y-axis direction, and emits illumination light L1 so that the illuminance distribution in the illumination area IR is uniform. The moving
また、移動装置10は、マスクパターンMから露光光L2が入射する領域(露光領域PR)を基板Pが通るように、基板Pを照明領域IRの短手方向(X軸方向)に移動する。このようにして、露光装置EXは、照明領域IRの長手方向(Y軸方向)と垂直な方向(X軸方向)に、露光光L2で基板Pを走査する。
Further, the moving
次に、移動装置10についてより詳しく説明する。図2の移動装置10は、マスクパターンMを保持する回転ドラムDM、回転ドラムDMを駆動する駆動部12、基板Pを支持する回転ドラムDP、及び回転ドラムDPを駆動する駆動部13を備える。
Next, the moving
回転ドラムDMは、マスクパターンMを保持するマスク保持部材である。回転ドラムDMは、円筒面状の外周面(以下、円筒面DMaという)を有し、マスクパターンMを円筒面DMaに沿うように円筒面状に湾曲させて保持する。円筒面は、所定の中心線の回りに所定半径で湾曲した面のことであり、例えば、円柱又は円筒の外周面の少なくとも一部である。 The rotating drum DM is a mask holding member that holds the mask pattern M. The rotating drum DM has a cylindrical outer peripheral surface (hereinafter referred to as a cylindrical surface DMa), and holds the mask pattern M curved in a cylindrical surface along the cylindrical surface DMa. The cylindrical surface is a surface curved with a predetermined radius around a predetermined center line, and is, for example, at least a part of an outer peripheral surface of a column or a cylinder.
マスクパターンMは、例えばシート状に形成された透過型のマスクパターンであり、クロムなどの遮光部材で形成されたパターンを含む。回転ドラムDMは、その円筒面DMaにマスクパターンMが巻きつけられることで、マスクパターンMをリリース可能(交換可能)に保持するが、マスクパターンMをリリース不能に保持していてもよい。例えば、マスクパターンMは、石英管やガラスパイプ等による回転ドラムDMの円筒面DMaに形成されており、回転ドラムDMと一体化されていてもよい。 The mask pattern M is a transmissive mask pattern formed in a sheet shape, for example, and includes a pattern formed of a light shielding member such as chrome. The rotating drum DM holds the mask pattern M so that it can be released (replaceable) by winding the mask pattern M around the cylindrical surface DMa, but it may hold the mask pattern M so that it cannot be released. For example, the mask pattern M is formed on the cylindrical surface DMa of the rotating drum DM such as a quartz tube or a glass pipe, and may be integrated with the rotating drum DM.
回転ドラムDMは、回転中心軸AX1の周りで回転可能なように設けられており、駆動部12から供給されるトルクによって回転する。回転ドラムDMの回転位置は、エンコーダ等の検出部14によって検出され、検出部14による検出の結果に基づいて制御される。検出部14は、移動装置10の一部であってもよいし、移動装置10とは別の装置であってもよい。
The rotary drum DM is provided so as to be rotatable around the rotation center axis AX1, and rotates by torque supplied from the
回転ドラムDPは、基板Pを保持する基板保持部材である。回転ドラムDPは、円筒面状の外周面DPaを有し、外周面DPaで基板Pを支持する。回転ドラムDPは、回転中心軸AX2の周りで回転可能なように設けられており、駆動部13から供給されるトルクによって回転する。回転ドラムDPの回転中心軸AX2は、例えば回転ドラムDMの回転中心軸AX1とほぼ平行に設定される。基板Pは、回転ドラムDPが回転することで、回転ドラムDPに巻きつけられるように搬送される。
The rotating drum DP is a substrate holding member that holds the substrate P. The rotary drum DP has a cylindrical outer peripheral surface DPa, and supports the substrate P by the outer peripheral surface DPa. The rotary drum DP is provided so as to be rotatable around the rotation center axis AX2, and is rotated by torque supplied from the
回転ドラムDPの回転位置は、エンコーダ等の検出部15によって検出され、検出部15による検出の結果に基づいて制御される。検出部15は、移動装置10の一部であってもよいし、移動装置10とは別の装置でもよい。
The rotational position of the rotary drum DP is detected by a
制御装置11は、検出部14から取得した検出結果に基づいて駆動部12を制御することにより、回転ドラムDMの回転位置を制御する。このように、制御装置11は、回転ドラムDMに保持されているマスクパターンMの回転位置を制御できる。また、制御装置11は、検出部15から取得した検出結果に基づいて駆動部13を制御することにより、回転ドラムDPの回転位置を制御する。このように、制御装置11は、回転ドラムDPの回転に伴って移動する基板Pの位置を制御できる。
The control device 11 controls the rotational position of the rotary drum DM by controlling the
制御装置11は、駆動部12および駆動部13を制御することによって、マスクパターンMと基板Pとの相対位置を制御し、マスクパターンMのうち照明領域IRと重なる部分で発生した露光光L2で基板Pを走査する。露光装置EXにおいて露光光L2により基板Pが走査される走査方向は、回転中心軸AX1(Y軸方向)とほぼ垂直な方向(X軸方向)である。
The control device 11 controls the relative position between the mask pattern M and the substrate P by controlling the
なお、駆動部12は、X軸方向とY軸方向とZ軸方向の少なくとも1方向において、回転ドラムDMを移動可能であってもよい。この場合に、検出部14は、駆動部12が回転ドラムDMを移動させる方向において、回転ドラムDMの位置を検出してもよく、制御装置11は、検出部14の検出結果に基づいて駆動部12を制御することで、任意の方向のおける回転ドラムDMの位置を制御してもよい。
The
このような回転ドラムDMの位置調整は、X軸の周りの回転方向とZ軸の周りの回転方向との一方又は双方において、可能であってもよい。また、回転ドラムDMの位置調整は、回転ドラムDPに適用してもよい。露光装置EXは、回転ドラムDMと回転ドラムDPの一方または双方の位置を制御することで、回転ドラムDMと回転ドラムDPの相対位置を制御することができる。これにより、露光装置EXは、照明領域IRと基板Pとの相対位置を、走査方向以外の方向においても調整できる。 Such position adjustment of the rotating drum DM may be possible in one or both of the rotation direction around the X axis and the rotation direction around the Z axis. Further, the position adjustment of the rotary drum DM may be applied to the rotary drum DP. The exposure apparatus EX can control the relative position between the rotating drum DM and the rotating drum DP by controlling the position of one or both of the rotating drum DM and the rotating drum DP. Thereby, the exposure apparatus EX can adjust the relative position between the illumination region IR and the substrate P in directions other than the scanning direction.
次に、照明装置IUについてより詳しく説明する。図4は本実施形態による照明装置IUを示す斜視図、図5(A)は照明装置IUを示す側面図、図5(B)は照明装置IUを示す正面図である。図6は光源部(導光部、光源側光学系)20の一例を示す平面図、図7は絞り部材を示す平面図である。 Next, the lighting device IU will be described in more detail. 4 is a perspective view showing the illumination device IU according to the present embodiment, FIG. 5A is a side view showing the illumination device IU, and FIG. 5B is a front view showing the illumination device IU. 6 is a plan view showing an example of the light source unit (light guide unit, light source side optical system) 20, and FIG. 7 is a plan view showing a diaphragm member.
図4の照明装置IUは、所定の方向(Y軸方向)を長手とする照明領域IRを形成する。照明装置IUは、露光装置EX(図2参照)において、照明領域IRの長手方向が走査方向(X軸方向)とほぼ垂直になるように配置される。 The illumination device IU in FIG. 4 forms an illumination region IR having a predetermined direction (Y-axis direction) as a longitudinal direction. In the exposure apparatus EX (see FIG. 2), the illumination apparatus IU is arranged such that the longitudinal direction of the illumination area IR is substantially perpendicular to the scanning direction (X-axis direction).
照明装置IUは、光源部20、拡大光学系21、光インテグレータ22、及び結像光学系23を備える。光源部20から出射した照明光L1は、拡大光学系21を通って光インテグレータ22に入射し、光インテグレータ22から出射した後に結像光学系23を通って、照明領域IRに入射する。
The illumination device IU includes a
なお、露光用の照明光L1は、例えば、波長が300nm以上400nm以下の光、あるいは400nm以上500nm以下の光、例えば紫外域にある光が用いられる。そのため、光源部20、拡大光学系21、光インテグレータ22、結像光学系23の各々を構成する光学素子の硝材は、石英であってもよい。
The illumination light L1 for exposure is, for example, light having a wavelength of 300 nm to 400 nm, or light having a wavelength of 400 nm to 500 nm, for example, light in the ultraviolet region. Therefore, the glass material of the optical element constituting each of the
図6の光源部20は、固体光源24(光源)と、固体光源24に接続された複数の光ファイバ25とを備える。ここでは、光源部20に固体光源24が複数設けられており、光ファイバ25は、固体光源24と1対1の対応で設けられている。固体光源24は、例えば、レーザーダイオード(LD)あるいは発光ダイオード(LED)である。光源部20は、固体光源24からの光を光インテグレータ22に導く。
The
光ファイバ25(図4、図5参照)は、図6の固体光源24からの照明光L1を、拡大光学系21を介して光インテグレータ22に導く。複数の光ファイバ25のそれぞれは、照明光L1が出射する端26を有し、光ファイバ25の端26は、光インテグレータ22の入射端35の長手方向(長軸方向、長軸)に沿って所定のピッチ(所定の間隔、中心間距離)で配列されている。複数の光ファイバ25のそれぞれの端26には、光源像Im1が形成され、光源部20は、複数の光源像Im1を、照明領域IRの長手方向に対応する方向に所定のピッチで並ぶように形成し、光インテグレータ22に供給する。
The optical fiber 25 (see FIGS. 4 and 5) guides the illumination light L1 from the solid-
光ファイバ25の端26は、ほぼ円形状であり、光源部20から出射時の照明光L1の広がり角は、光ファイバ25の入射端に収斂して入射する光の角度特性(開口数)や光ファイバ25の径(φ1)などで定まる。拡大光学系21は、光インテグレータ22に入射時の照明光L1の広がり角を調整する。拡大光学系21は、光源部20と光インテグレータ22との間の光路に配置されており、光源部20が形成した光源像Im1を拡大することで照明光L1の広がり角を調整する。
The
図5(B)の拡大光学系21は、照明領域IRの長手方向に配列された複数のモジュール27を備える。複数のモジュール27の各々は、光源部20の光ファイバ25と1対1の対応で設けられており、対応関係にある光ファイバ25の光出射側の端26の像を形成する。すなわち、拡大光学系21は、光源像Im1を拡大した二次光源像Im2を形成する。なお、説明で参照する各図においては、図を見やすくするために、光源部20とモジュール27の数を適宜減らして示すことがある。
The magnifying
複数のモジュール27の各々は、二次光源像Im2を形成するレンズ28及びレンズ29と、レンズ30とを備える。レンズ30は、レンズ29を通った照明光L1を、光インテグレータ22の入射端35に収まるように集光する。レンズ28、レンズ29、及びレンズ30のそれぞれは、例えば球面レンズで構成されるが、非球面レンズまたは自由曲面レンズを含んでいてもよい。
Each of the plurality of
レンズ28及びレンズ29は、例えば、テレセントリックな光学系であり、レンズ28の前側焦点位置は、光ファイバ25の光出射側の端26に設定され、レンズ29の前側焦点位置は、レンズ28の後側焦点位置に設定される。光ファイバ25の端26の像(二次光源像Im2)は、レンズ29の後側焦点位置に形成される。レンズ30は、レンズ29と光インテグレータ22の入射端35との間の光路に配置され、例えば、その後側焦点位置が光インテグレータ22の入射端35に設定される。
The
このような設定の場合、光インテグレータ22の入射端35の位置に、光ファイバ25の端26の像(光源像)が結像(収斂)するが、これは必ずしも必要な条件ではなく、光インテグレータ22の入射端35の位置と光源像が形成される位置とを、レンズ28〜30の光軸方向にずらしておいてもよい。例えば、レンズ30の後側焦点位置は、光インテグレータ22の入射端35の位置から、入射端35の法線方向にずれていてもよい。
In such a setting, an image (light source image) of the
図5のモジュール27は、光インテグレータ22に入射時の照明光L1の広がり角を規定する絞り部材31を含む。絞り部材31は、いわゆる開口絞りであり、例えば拡大光学系21の瞳面(二次光源像Im2)の位置またはその近傍に配置される。ここでは、絞り部材31は、光ファイバ25の光出射側(固体光源24側)の端と光学的に共役な位置に配置されている。
The
図7の絞り部材31は、照明光L1が通る開口31aを有する。開口31aは、図5の複数のモジュール27の配列に対応して、照明領域IRの長手方向(Y軸方向)に複数並んでいる。開口31aは、ほぼ円形であり、絞り部材31を通った照明光L1のXZ面内の広がり角とYZ面内の広がり角とをほぼ同じに規定する。なお、絞り部材31は、適宜、省略可能である。
The
図5(B)において、拡大光学系21の複数のモジュール27は、レンズ28がY軸方向に配列されたレンズアレイ32と、レンズ29がY軸方向に配列されたレンズアレイ33と、レンズ30がY軸方向に配列されたレンズアレイ34とで構成されている。このように、拡大光学系21の少なくとも1種類のレンズをレンズアレイで構成することで、部品数を減らすことができるが、拡大光学系21の少なくとも1種類のレンズは、レンズアレイの形態でなくてもよく、複数のモジュール27で互いに独立した部品であってもよい。
5B, a plurality of
光インテグレータ22(図4参照)は、例えばロッドレンズのような直方体状の光学部材である。光インテグレータ22は、長方形の入射端(長方形の入射面、第1面)35、入射端35の長辺を含む内面36、入射端35の短辺を含む内面37、及び長方形の出射端(長方形の出射面、第2面)38を有する。入射端35は、光源部20からの照明光L1が入射する入射領域を含み、出射端38は、光インテグレータ22の内部を通った照明光L1が出射する出射領域を含む。光インテグレータ22は、入射端35に入射した照明光L1を内面36での多重反射によって出射端38に導く。
The optical integrator 22 (see FIG. 4) is a rectangular parallelepiped optical member such as a rod lens. The
光インテグレータ22において入射端35の短手方向(短軸方向、短軸)に広がる照明光L1は、後に図8(A)に示すが、短手方向の端に位置する内面36での反射回数が異なる複数の光束を含んでいる。光インテグレータ22を通る照明光L1は、反射回数が異なる複数の光束が出射端38で重なり合うことで、出射端38の短手方向の照度分布が均一になる。ここでは、照明光L1は、複数のモジュール27のいずれから出射した照明光L1であっても、内面36で反射する光束を含んでいる。
Illumination light L1 that spreads in the short direction (short axis direction, short axis) of the
光インテグレータ22において入射端35の長手方向に広がる照明光L1は、後に図8(B)に示すが、その出射元のモジュール27のY軸方向の位置に応じて、長手方向の端に位置する内面37で一部の光束が反射し、他の光束が内面37に入射しない。例えば、入射端35の長手方向の端部に配置されているモジュール27からの照明光L1は、内面37に入射して反射する光束を含むが、入射端35の長手方向の中央部に配置されているモジュール27からの照明光L1は、内面37に入射する光束を実質的に含まない。ここでは、入射端35の長手方向の中央部に配置されているモジュール27からの照明光L1のほとんどは、内面37で反射することなく光インテグレータ22の内部を通り、出射端38から出射する。
The illumination light L1 that spreads in the longitudinal direction of the
光インテグレータ22は、短手方向に対応するX軸方向(XZ面内)と長手方向に対応するY軸方向(YZ面内)のそれぞれにおける照明光L1の広がり角を、ほとんど変化させない。すなわち、光インテグレータ22における照明光L1のX軸方向の広がり角は、入射端35への入射時と出射端38からの出射時とでほとんど同じである。また、光インテグレータ22における照明光L1のY軸方向の広がり角は、入射端35への入射時と出射端38からの出射時とでほとんど同じである。光インテグレータ22から出射した照明光L1は、結像光学系23に入射する。
The
結像光学系23は、出射端38の長手方向に関する屈折力に比べて、出射端38の短手方向に関する屈折力が大きい。結像光学系23は、例えば、1対のシリンドリカルレンズ(円筒レンズ)で構成される。結像光学系23のシリンドリカルレンズの母線は、例えば、出射端38の長手方向とほぼ平行に設定される。
The imaging
結像光学系23は、光インテグレータ22の出射端38の短手方向に平行かつ長手方向に垂直な任意の面上の光束に関して結像作用を有する。結像光学系23は、光インテグレータ22の出射端38の短手方向に関して出射端38と共役な共役面23a(照明領域IR)を形成する。例えば、照明装置IUをY軸方向から見たときに、出射端38の1点(Y軸方向に平行な線)から出射した光束は、共役面23a上のほぼ1点(Y軸方向に平行な線)上に収斂する。
The imaging
以上のような構成の照明装置IUは、共役面23a(照明領域IR)がマスクパターンM(回転ドラムDMの円筒面DMa)とほぼ同じ位置になるように、配置される。光インテグレータ22の出射端38で短手方向の照度分布は、内面36での多重反射により均一化されており、結像光学系23が短手方向に関して出射端38と照明領域IRとを光学的に共役にするので、照明領域IRにおいて短手方向の照度分布が均一になる。また、照明領域IRにおいて長手方向の照度分布は、複数の光源部20のそれぞれに由来する照度分布が長手方向にずれて重なることで、均一化される。そのため、照明装置IUは、照明領域IRを均一な明るさで照明できる。
The illuminating device IU having the above-described configuration is arranged such that the
次に、照明装置IUによる照明方法についてより詳しく説明する。ここでは、各種の部材の寸法、焦点距離などの値を挙げて説明するが、これらの値は一例であって適宜変更できる。 Next, the illumination method by the illumination device IU will be described in more detail. Here, description will be made with reference to values such as dimensions and focal lengths of various members, but these values are examples and can be appropriately changed.
図6の光源部20の固体光源24は、例えばレーザーダイオードであり、照明光L1として波長が約403nm程度のレーザー光を発し、出力が約0.25W程度である。光源部20には例えば83個の固体光源24が設けられ、これら83個の固体光源24の総出力は、約20.075Wである。光ファイバ25は、例えば、固体光源24と同じ数(83個)設けられ、その径(φ1)が約0.3mmである。この例において、光源部20の光ファイバ25から出射する照明光L1の広がり角(角度特性)は、NA(開口数)に換算した値で約0.2である。
The solid-
以下の説明において、光(例えば照明光L1)の広がり角をNAに換算した値のことを、適宜、光(例えば照明光L1)のNA換算値という。また、XZ面内でX軸方向に広がる光(光束)のNA換算値をX軸方向のNA換算値、YZ面内でY軸方向に広がる光(光束)のNA換算値をY軸方向のNA換算値ということがある。 In the following description, the value obtained by converting the spread angle of light (for example, illumination light L1) into NA is appropriately referred to as the NA conversion value for light (for example, illumination light L1). Also, the NA converted value of light (light flux) spreading in the X axis direction in the XZ plane is the NA converted value in the X axis direction, and the NA converted value of light (light flux) spreading in the Y axis direction in the YZ plane is the Y converted value. It may be called NA conversion value.
照明装置IUからの出射時の照明光L1の広がり角、すなわち照明領域IRに入射時の照明光L1の広がり角は、照明装置IUの用途などに応じて設定される。例えば、露光装置EXにおいて、照明装置IUから出射時の照明光L1の広がり角は、露光装置EXの解像度(投影パターンの線幅)などに応じて選択される。ここでは、露光装置EXの解像度が数μm程度であり、照明装置IUから射出された際の照明光L1のNA換算値が0.04に設定されているものとする。 The spread angle of the illumination light L1 when emitted from the illumination device IU, that is, the spread angle of the illumination light L1 when incident on the illumination region IR is set according to the use of the illumination device IU and the like. For example, in the exposure apparatus EX, the spread angle of the illumination light L1 at the time of emission from the illumination apparatus IU is selected according to the resolution (line width of the projection pattern) of the exposure apparatus EX. Here, it is assumed that the resolution of the exposure apparatus EX is about several μm, and the NA conversion value of the illumination light L1 when emitted from the illumination apparatus IU is set to 0.04.
図5の拡大光学系21の各モジュール27は、光源部20が形成する光源像Im1をN倍(例えば5倍)に拡大する。これにより、拡大光学系21から出射時の照明光L1のNA換算値は、拡大光学系21に入射時の照明光L1のNA換算値(例えば0.2)の1/N倍(ここでは、0.2/5=0.04)になる。このようなモジュール27は、例えば、レンズ28の焦点距離(f1)を約3mm、レンズ29の焦点距離(f2)を約15mm、レンズ30の焦点距離(f3)を約18.75mmにすることで、実現できる。
Each
図8及び図9は、照明方法を説明するための図である。詳しくは、図8(A)は、光源像(二次光源像Im2)からの光束をY軸方向から見た側面図、図8(B)は光源像(二次光源像Im2)からの光束をX軸方向から見た正面図、図9は照明領域IRから光源像Im1(二次光源像Im2)を見た図である。 8 and 9 are diagrams for explaining the illumination method. Specifically, FIG. 8A is a side view of the light beam from the light source image (secondary light source image Im2) viewed from the Y-axis direction, and FIG. 8B is the light beam from the light source image (secondary light source image Im2). FIG. 9 is a view of the light source image Im1 (secondary light source image Im2) viewed from the illumination region IR.
図8の光インテグレータ22は、例えば、短手方向(X軸方向)の寸法が約2.5mm、長手方向(Y軸方向)の寸法が約250mm、短手方向および長手方向に垂直な方向(Z軸方向)の寸法が約125mmである。光インテグレータ22に入射時の照明光L1の広がり角(角度特性)は、拡大光学系21から出射時の照明光L1の広がり角とほぼ同じであり、例えばNA換算値で0.04程度である。
The
この条件において、照明光L1は、図8(A)のようにY軸方向から見ると、光インテグレータ22の内面36での反射回数が0回の光束、1回の光束、及び2回の光束を含み、これら光束は、出射端38で重ねあわされる。
Under this condition, when viewed from the Y-axis direction, as shown in FIG. 8A, the illumination light L1 is a light beam that is reflected by the
出射端38の短手方向に関する照明光L1のNA換算値(X軸方向のNA換算値)は、入射端35への入射時と出射端38からの出射時とでほぼ同じであり、例えば0.04程度である。また、出射端38の長手方向に関する照明光L1のNA換算値(Y軸方向のNA換算値)は、入射端35への入射時と出射端38からの出射時とでほぼ同じであり、例えば0.04程度である。このように、図8の例では、光インテグレータ22から出射時の照明光L1の広がり角が長手方向と短手方向とで等方的であり、結像光学系23への入射時の照明光L1の広がり角は、長手方向と短手方向とで等方的になる。
The NA converted value (NA converted value in the X-axis direction) of the illumination light L1 in the short direction of the
結像光学系23への入射時における照明光L1の広がり角がZ軸の周りで等方的である場合に、X軸方向(短手方向)に関する結像光学系23の倍率は、例えば等倍に設定される。このような結像光学系23は、例えば、1対のシリンドリカルレンズのXZ平面における焦点距離をほぼ同じ(例えば約15mm)にすることで、実現できる。
When the divergence angle of the illumination light L1 when entering the imaging
結像光学系23から出射時における照明光L1の短手方向の広がり角(X軸方向のNA換算値)は、結像光学系23の倍率が等倍であるので、結像光学系23への入射時における照明光L1の短手方向の広がり角(X軸方向のNA換算値)とほぼ同じになる。
The divergence angle of the illumination light L1 in the short direction (NA converted value in the X-axis direction) when emitted from the imaging
結像光学系23から出射時の照明光L1の、長手方向における広がり角(Y軸方向のNA換算値)は、結像光学系23がYZ平面に関して屈折率をほとんど有していないので、結像光学系23への入射時の照明光L1の、長手方向における広がり角(Y軸方向のNA換算値)とほぼ同じになる。
The divergence angle in the longitudinal direction (NA converted value in the Y-axis direction) of the illumination light L1 at the time of emission from the imaging
このように、結像光学系23から出射時の照明光L1の広がり角を等方的にすることで、照明領域IRに入射時の照明光L1の広がり角を等方的にすることができる。そのため、露光装置EXにおいては、露光パターンの線幅を、短手方向(X軸方向)と長手方向(Y軸方向)とで揃えることが容易になる。
In this way, by making the divergence angle of the illumination light L1 when emitted from the imaging
次に、照明領域IRの照度分布について説明する。以下の説明において、照明領域IRのうち、光源部20が形成する複数の光源像Im1の1つからの照明光L1が入射する入射領域を、適宜、部分照明領域という。図8(B)に示すように、部分照明領域IRaは、拡大光学系21における複数の二次光源像Im2の1つからの照明光L1が入射する入射領域と定義してもよい。ここでは、部分照明領域IRaは、図5に示した1つの光ファイバ25の射出側の端26から出射した照明光L1が入射する、共役面23a(照明領域IR)上の一部の領域に相当する。
Next, the illuminance distribution in the illumination area IR will be described. In the following description, an incident area in which the illumination light L1 from one of the plurality of light source images Im1 formed by the
拡大光学系21の絞り部材31(図5及び図7参照)は、光ファイバ25の出射側の端26と光学的に共役な位置に配置されており、絞り部材31の開口31aがほぼ円形であるので、照明光L1の光強度分布は、NA換算値で0.04に相当する広がり角においてガウス分布と考えてよい。したがって、絞り部材31(開口31a)の1点からの光束は、レンズ30の焦点面において、ガウス分布のような照度分布を形成し、例えばスポット径(φ2)が約1.5mmの範囲に広がる。なお、レンズ30の焦点面が光インテグレータ22の入射端35とほぼ同じ位置である場合に、入射端35の短手方向の寸法(ここでは約2.5mm)を、スポット径(φ2=1.5mm)以上にすることで、入射端35での‘けられ’を抑制できる。
A diaphragm member 31 (see FIGS. 5 and 7) of the magnifying
光源部20から出射して1つのモジュール27を通った照明光L1は、図8(a)に示すように、光インテグレータ22の内面36での多重反射により、出射端38において短手方向の照度分布が均一になる。ここでは、出射端38の短手方向に広がる照明光L1は、内面36での反射回数が0回の光束、+X側の内面36又は−X側の内面36での反射回数が1回の光束、+X側の内面36又は−X側の内面36での反射回数が2回の光束を含み、これら5本の光束が出射端38で重ねあわされる。
Illumination light L1 emitted from the
内面36で反射した光束は、光源像Im1の虚像Im3からの光束に相当し、出射端38の各点に入射する光束は、光源像Im1の実像からの光束と、内面36が形成する4つの虚像Im3からの光束とが重ね合わされた光束に相当する。そのため、図9に示すように、照明領域IRの1点から光源部20側を見ると、5つの光源像Im1(実像または虚像)がX軸方向に並ぶことになる。
The light beam reflected by the
なお、図9の例では、Y軸上の光源像Im1が実像であり、その他の光源像Im1が虚像Im3である。また、図8(A)では虚像Im3を模式的に示しているが、虚像Im3は、例えば、二次光源像Im2と同じ面、または二次光源像Im2と共役な面(光ファイバ25の出射側の端26と同じ面)に配置される。 In the example of FIG. 9, the light source image Im1 on the Y axis is a real image, and the other light source images Im1 are virtual images Im3. 8A schematically illustrates the virtual image Im3. The virtual image Im3 is, for example, the same surface as the secondary light source image Im2 or a surface conjugate with the secondary light source image Im2 (the emission of the optical fiber 25). On the same surface as the side edge 26).
また、光源部20から出射して1つのモジュール27を通った照明光L1は、図8(b)に示すように、入射端35の長手方向に広がりながら光インテグレータ22の内部を通り、部分照明領域IRaに入射する。部分照明領域IRaは、例えばY軸方向に長手のほぼ短冊状の領域であり、光源部20が形成する光源像Im1の実像と1対1の対応で形成される。すなわち、部分照明領域IRaは、拡大光学系21の各モジュール27が形成する二次光源像Im2と1対1の対応で形成される。
Further, the illumination light L1 emitted from the
図10は、照度分布を説明するためのグラフである。詳しくは、図10(A)は、モジュール27ごとの照明領域IR(部分照明領域IRa)の照度分布B1を示すグラフであり、横軸は短手方向の位置、縦軸は照度の相対値を示す。図10(B)は、複数の部分照明領域IRaによる照明領域IRの照度分布B2を示すグラフであり、横軸は長手方向の位置、縦軸は長手方向の各位置における短手方向の照度を平均化した値の相対値を示す。
FIG. 10 is a graph for explaining the illuminance distribution. Specifically, FIG. 10A is a graph showing the illuminance distribution B1 of the illumination area IR (partial illumination area IRa) for each
図10(A)に示すように、各部分照明領域IRaの照度分布B1は、ガウス分布のような分布である。照明領域IRにおいて、部分照明領域IRaは、それぞれが隣の部分照明領域IRaと重なり合うように、Y軸方向に配列される。図10(B)に示すように、照明領域IRの照度分布B2は、部分照明領域IRaの照度分布B1がY軸方向にずれて重なった分布となる。そのため、照明領域IRの照度分布B2は、部分照明領域IRaを所定のピッチで配置することで、いわゆるトップハット型の分布になり、Y軸方向の端部を除くとほぼ均一な照度になる。 As shown in FIG. 10A, the illuminance distribution B1 of each partial illumination region IRa is a distribution such as a Gaussian distribution. In the illumination area IR, the partial illumination areas IRa are arranged in the Y-axis direction so that each overlaps the adjacent partial illumination area IRa. As shown in FIG. 10B, the illuminance distribution B2 of the illumination area IR is a distribution in which the illuminance distribution B1 of the partial illumination area IRa is shifted and overlapped in the Y-axis direction. Therefore, the illuminance distribution B2 of the illumination area IR becomes a so-called top hat distribution by arranging the partial illumination areas IRa at a predetermined pitch, and becomes substantially uniform illuminance except for the end in the Y-axis direction.
部分照明領域IRaのY軸方向のピッチは、光源部20が形成する光源像Im1(光ファイバ25の射出側の端26)のY軸方向のピッチ(端26の中心間距離)に応じた値になる。部分照明領域IRaのY軸方向のピッチは、部分照明領域IRaの中心位置から、その隣の部分照明領域IRaの中心位置までの距離(中心間距離)であり、その他の要素のピッチも同様に定義できる。
The pitch in the Y-axis direction of the partial illumination region IRa is a value corresponding to the pitch in the Y-axis direction (distance between the centers of the ends 26) of the light source image Im1 (end 26 on the emission side of the optical fiber 25) formed by the
光源部20が形成する複数の光源像Im1のY軸方向のピッチは、共役面23a(照明領域IR)におけるY軸方向の照度分布が均一になるように、設定されている。光ファイバ25の射出側の端26、レンズ28、レンズ29、及びレンズ30のそれぞれのY軸方向のピッチは、例えば3mmである。
The pitch in the Y-axis direction of the plurality of light source images Im1 formed by the
なお、所望の寸法の照明領域IRを形成するには、光ファイバ25、及び拡大光学系21のモジュール27を、照明領域IRのY軸方向の寸法に応じた数だけY軸方向に所定のピッチで配列すればよい。
In order to form an illumination area IR having a desired size, the
この照明装置IUにおいては、結像光学系23のシリンドリカルレンズがYZ面に関して屈折力をほとんど有していないので、照明光L1は、光インテグレータ22のY軸方向の端から外側に例えば約14mm程度広がることになる。光インテグレータ22の外側に広がる照明光L1によって照らされる領域は、他の領域と照度分布が不均一になる場合があり、照明領域IRとして用いなくてもよい。
In this illumination device IU, since the cylindrical lens of the imaging
図8(B)の例では、照明領域IRの1点に入射する光束は、Y軸方向に並ぶ5つのモジュール27からの光束を重ね合わせた光束である。そのため、そのため、図9に示すように、照明領域IRの1点から光源部20側を見ると、5つの光源像Im1がY軸方向に並ぶことになる。照明領域IRのうちY軸方向の端部を除いた領域の各点には、X軸方向に5行、Y軸方向に5列の25個の光源像Im1の配列からの光束に相当する光束が入射することになる。
In the example of FIG. 8B, the light beam incident on one point in the illumination area IR is a light beam obtained by superimposing the light beams from the five
本実施形態において、照明領域IRの短手方向の照度分布は、光インテグレータ22の内面36での多重反射により均一化され、照明領域IRの長手方向の照度分布は、複数の光源像Im1からの光束がずれて重なることで均一化される。このような照明装置IUは、所定方向に並ぶ部分照明領域IRaの数を適宜調整することで、照明領域IRを所定方向において所望の長さにしつつ、照明領域IRを均一な明るさで照明することができる。
In the present embodiment, the illuminance distribution in the short direction of the illumination region IR is made uniform by multiple reflection on the
本実施形態において、露光装置EXは、走査方向に直交する方向の照明領域IRを所望の長さにすることができるので、露光処理の処理範囲を広げることができる。結果として、露光装置EXは、大型のデバイスを製造するための大型の基板、多面取り用の大型の基板などを効率よく処理することができる。 In the present embodiment, since the exposure apparatus EX can make the illumination area IR in a direction orthogonal to the scanning direction a desired length, the processing range of the exposure process can be expanded. As a result, the exposure apparatus EX can efficiently process a large substrate for manufacturing a large device, a large substrate for multi-surface processing, and the like.
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, the same configuration as that of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numeral, and the description thereof may be simplified or omitted.
図11は本実施形態による露光装置EXを示す側面図である。図11の露光装置EXは、図2に示した回転ドラムDPの代わりに基板ステージSTを備える。基板ステージSTは、基板Pを支持する基板支持部材であり、露光領域PRにおいて基板Pを平面状に保つように支持する。基板ステージSTは、例えば基板Pの裏面をエアベアリングの層で非接触に支持する。 FIG. 11 is a side view showing the exposure apparatus EX according to the present embodiment. The exposure apparatus EX of FIG. 11 includes a substrate stage ST instead of the rotating drum DP shown in FIG. The substrate stage ST is a substrate support member that supports the substrate P, and supports the substrate P so as to keep it flat in the exposure region PR. The substrate stage ST supports, for example, the back surface of the substrate P in a non-contact manner with an air bearing layer.
露光装置EXにおいて、回転ドラムDM(マスクパターンM)と基板ステージST(基板P)との間の光路には、絞り部材40が設けられている。絞り部材40は、いわゆる視野絞りであり、照明装置IUから出射してマスクパターンMを経由した光(露光光)の通過範囲を規定することによって、基板P上の光の入射範囲を規定する。露光装置EXは、絞り部材40により露光領域PRの範囲を精度よく規定できるが、絞り部材40を備えていなくてもよい。
In the exposure apparatus EX, a
図12(A)は照明装置IUを示す側面図、図12(B)は照明装置IUの正面図、図13は絞り部材31を示す平面図である。
12A is a side view showing the illumination device IU, FIG. 12B is a front view of the illumination device IU, and FIG. 13 is a plan view showing the
図12の照明装置IUにおいて、拡大光学系21が照明光L1を短手方向(X軸方向)に広げる倍率は、拡大光学系21が照明光L1を長手方向(Y軸方向)に広げる倍率よりも大きい。このような拡大光学系21は、例えば、レンズ28が球面レンズで構成され、レンズ29がシリンドリカルレンズ及び球面レンズで構成されるが、レンズ29がトーリックレンズで構成されていてもよい。
In the illuminating device IU of FIG. 12, the magnification at which the magnifying
拡大光学系21の倍率がX軸方向とY軸方向とで異なるので、光ファイバ25の端26がほぼ円形である場合に、拡大光学系21が形成する像(図13の二次光源像Im2)は、X軸方向に平行な短軸とY軸方向に平行な長軸とを有する楕円状になる。光ファイバ25の端26の径をφ1、拡大光学系21が照明光L1をX軸方向に広げる倍率をM1x、拡大光学系21が照明光L1をY軸方向に広げる倍率をM1yとすると、二次光源像Im2の短軸はM1x×φ1、二次光源像Im2の長軸はM1y×φ1になる。例えば、光ファイバ25の端26の径(φ1)が0.3mm、M1xが3倍、M1yが5倍である場合に、二次光源像Im2の短軸は0.9mm、二次光源像Im2の長軸は1.5mmになる。
Since the magnification of the magnifying
拡大光学系21によって二次光源像Im2が形成される面(瞳面41)の位置またはその近傍には、図13に示すような絞り部材31が設けられている。絞り部材31は、いわゆる開口絞りであって、例えば二次光源像Im2とほぼ相似の楕円状の開口31aを有する。開口31aは、例えば、短軸の方向が二次光源像Im2とほぼ同じに設定され、長軸の方向が二次光源像Im2とほぼ同じに設定される。ここでは、開口31aは、二次光源像Im2とほぼ同じ寸法に形成されている。なお、絞り部材31は、開口31aが二次光源像Im2よりも小さくてもよいし、省略されていてもよい。
A
二次光源像Im2からの照明光L1は、拡大光学系21のレンズ30を通って、光インテグレータ22の入射端35に入射する。入射端35に入射時における照明光L1の広がり角(角度特性)は、二次光源像Im2の形状又は絞り部材31の形状に依存する。二次光源像Im2のX軸方向の寸法(短軸)がY軸方向の寸法(長軸)よりも小さいことから、光インテグレータ22における照明光L1の広がり角は、X軸方向の広がり角がY軸方向の広がり角よりも小さくなる。すなわち、拡大光学系21(集光光学系とも呼ぶ)は、光インテグレータ22の入射端35に向かう光の入射端35の長手方向(Y方向)に関する角度特性と短手方向(X方向)に関する角度特性とを異ならせるように設定される。例えば、光インテグレータ22において、照明光L1のX軸方向のNA換算値は約0.024であり、照明光L1のY軸方向のNA換算値は0.04である。
The illumination light L1 from the secondary light source image Im2 is incident on the
光インテグレータ22において、入射端35の短手方向に広がる照明光L1(図12(A)参照)は、内面36で反射して出射端38に導かれ、内面36での多重反射により出射端38での照度が均一化される。出射端38から出射時における照明光L1の短手方向の広がり角は、入射端35への入射時とほぼ同じであり、NA換算値で例えば0.024である。
In the
なお、光インテグレータ22の入射端35の位置と、光ファイバ25の端26の像が結像する位置とは、一致していなくてもよく、例えば、拡大光学系21のレンズ30の光軸に平行な方向において所定の範囲でずれていてもよい。
Note that the position of the
また、入射端35の長手方向に広がる照明光L1(図12(B)参照)は、その少なくとも一部が内面37に入射することなく光インテグレータ22の内部を通って、出射端38から出射する。出射端38から出射時における照明光L1の短手方向の広がり角は、入射端35への入射時とほぼ同じであり、NA換算値で例えば0.04である。
Further, the illumination light L1 spreading in the longitudinal direction of the incident end 35 (see FIG. 12B) passes through the inside of the
図12の結像光学系23は、光インテグレータ22の出射端38の像を短手方向(X軸方向)に縮小して共役面23a(照明領域IR)に形成する。結像光学系23のX軸方向の倍率M2xは、拡大光学系21が照明光L1をX軸方向に広げる倍率をM1x、拡大光学系21が照明光L1をY軸方向に広げる倍率をM1yとすると、M1x/M1y倍である。例えば、M1xが3倍、M1yが5倍である場合に、結像光学系23のX軸方向の倍率は、0.6倍に設定される。そのため、照明領域IRの各点に入射する光束の短手方向のNA換算値は、光インテグレータ22からの出射時に対して、1/(M1x/M1y)倍になる。例えば、照明領域IRの各点に入射する光束の短手方向のNA換算値は、0.024/0.6となり、照明領域IRの各点に入射する光束の長手方向のNA換算値とほぼ同じ値(0.04)になる。
The imaging
本実施形態において、結像光学系23は、光インテグレータ22の出射端38の像を短手方向に縮小するので、光インテグレータ22の幅(X軸方向の寸法)に対して共役面23aの幅が狭くなる。例えば、円筒状に湾曲したマスクパターンMを用いる露光装置EXにおいて、共役面23aの幅を小さくすると、マスクパターンMの形状と共役面23aの形状のずれを減らすことができ、マスクパターンMでのデフォーカス量を減らすことができる。また、照明領域IRの幅に比べて光インテグレータ22の幅を大きくすることができ、光インテグレータ22の強度を確保することが容易になる。そのため、例えば、光インテグレータ22をY軸方向に延ばすことが容易になり、照明領域IRをY軸方向に延ばすことが容易になる。
In the present embodiment, since the imaging
なお、本実施形態の照明装置IUは、第1実施形態において説明したように、照明領域IRの照度分布が長手方向と短手方向のそれぞれにおいて均一化され、照明領域IRを所定方向において所望の長さにしつつ均一な明るさで照明することができる。 In the illumination device IU of the present embodiment, as described in the first embodiment, the illuminance distribution of the illumination area IR is uniformized in each of the longitudinal direction and the lateral direction, and the illumination area IR is desired in a predetermined direction. It is possible to illuminate with uniform brightness while keeping the length.
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態において上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, the same configuration as that of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numeral, and the description thereof may be simplified or omitted.
図14は本実施形態による露光装置EXを示す側面図、図15は照明装置IUを示す上面図である。図14の照明装置IUは、第1光学系45、第2光学系46、及び結像光学系23を備える。第1光学系45及び第2光学系46は、それぞれ照明光L1を射出し、第1光学系45及び第2光学系46からの照明光L1は、結像光学系23を介して照明領域IRに入射する。
FIG. 14 is a side view showing the exposure apparatus EX according to the present embodiment, and FIG. 15 is a top view showing the illumination apparatus IU. The illumination device IU of FIG. 14 includes a first
第1光学系45は、光源部20a(第1導光部)、拡大光学系21a、及び光インテグレータ22a(第1光インテグレータ)を備える。光源部20a及び拡大光学系21aは、例えば、第1実施形態と同様の構成であってもよい。光源部20aから出射した照明光L1は、拡大光学系21aを介して光インテグレータ22aの入射端35aに入射する。光源部20a、拡大光学系21a、及び光インテグレータ22aの各々を構成する光学素子の硝材は、例えば石英であってもよい。
The first
図14の光インテグレータ22aは、錐台状の部材であって、Y軸方向から見た側面がほぼ台形である。光インテグレータ22は、YZ面にほぼ平行な第1面47aと、第1面47aに対して非垂直(例えば約45°)に傾斜した第2面47bと、第1面47aにほぼ平行な第3面47cと、第1面47aにほぼ垂直な第4面47dとを有する。
The
光インテグレータ22aは、第1面47aの一部に光源部20aからの照明光L1が入射するように配置されており、光源部20aからの照明光L1の入射領域の少なくとも一部が入射端35aを含む。入射端35aは、第1面47aの法線方向から見て第2面47bと重なる部分の少なくとも一部を含む。図14の光インテグレータ22aにおいて、入射端35aの長手方向はY軸方向とほぼ平行であり、入射端35aの短手方向はZ軸方向とほぼ平行である。
The
入射端35aに入射した照明光L1は、第2面47bで反射して進行方向が折れ曲がり、第1面47a及び第3面47cに対応する内面で反射することで、第4面47dに導かれる。第4面47dは出射端38aを含み、光インテグレータ22aの内部を通った照明光L1は、出射端38aから出射する。図14の光インテグレータ22aにおいて、出射端38aの長手方向はY軸方向とほぼ平行であり、出射端38aの短手方向はX軸方向とほぼ平行である。
The illumination light L1 incident on the
第2光学系46は、第1光学系45と同様の構成であり、Y軸方向から見たときにYZ面に関して第1光学系45と対称的に配置されている。第2光学系46は、光源部20b(第2導光部)、拡大光学系21b、及び光インテグレータ22b(第2光インテグレータ)を備えるが、第1光学系45と共通する説明については簡略化あるいは省略する。
The second
光インテグレータ22aと光インテグレータ22bは、出射端38a(出射端38b)の短手方向(X軸方向)に隣接して配置されており、第3面47cが互いに接合されている。光インテグレータ22aと光インテグレータ22bは、例えば屈折率が1.46以下の接着剤で接合されており、それぞれの第3面47cに対応する内面で照明光L1がほぼ全反射する。
The
図15に示すように、第1光学系45の光源部20aにおいて光ファイバ25aの出射側の端26aは、入射端35aの長手方向(Y軸方向)にほぼ一定のピッチPyで配列されている。また、第2光学系46の光源部20bにおいて光ファイバ25bの出射側の端26bは、入射端35bの長手方向(Y軸方向)にほぼ一定のピッチPyで配列されている。
As shown in FIG. 15, in the
第1光学系45の光ファイバ25aの端26aは、入射端35a(入射端35b)の法線方向(X軸方向)から見たときに、第2光学系46の光ファイバ25bの端26bのいずれともY軸方向の位置が重ならないように、配置されている。第1光学系45の光ファイバ25aの端26aと第2光学系46の光ファイバ25bの端26bは、Y軸方向から見て交互に並んでおり、端26aの1つとその隣の端26bのY軸方向の位置は、端26aのピッチPy(端26bのピッチPy)の半分だけずれている。すなわち、端26aの1つとその隣の端26bとのY軸方向の位置のずれ量Δyは、ピッチPyの半分(Py/2)とほぼ同じである。
The
光源部20aにおいて複数の光ファイバ25aの端26aのそれぞれには、光源像Im1aが形成され、光源部20bにおいて複数の光ファイバ25bの端26bのそれぞれには、光源像Im1bが形成される。そのため、光源部20aによる複数の光源像Im1aは、光源部20bによる複数の光源像Im1bと、入射端35a(入射端35b)の長手方向(Y軸方向)の位置が重ならないように形成される。
In the
図14に示した光源部20aからの照明光L1は、光インテグレータ22aの内面での多重反射により、出射端38aの短手方向における照度分布が出射端38aで均一化される。また、光源部20bからの照明光L1は、光インテグレータ22bの内面での多重反射により、出射端38bの短手方向における照度分布が出射端38bで均一化される。結像光学系23は、出射端38a(出射端38b)の短手方向に関して、光インテグレータ22aの出射端38a及び光インテグレータ22bの出射端38bを含む面と共役な共役面23aを形成する。そのため、共役面23a(照明領域IR)において照明光L1の照度分布は、出射端38a(出射端38b)の短手方向に対応する方向で均一になる。
The illumination light L1 from the
また、図8を用いて説明したように、光源部20aが形成する各光源像Im1aからの光束は、光インテグレータ22aの内部をY軸方向に広がりながら伝播し、部分照明領域IRaに入射する。部分照明領域IRaは、隣の部分照明領域IRaとY軸方向の一部が重なるように、Y軸方向に配列される。このように、複数の光源像Im1aに由来する複数の光束が照明領域IRでY軸方向にずれて重なることで、照明領域IRのY軸方向の照度分布が均一になる。第2光学系46からの照明光L1についても同様に伝播し、照明領域IRのY軸方向の照度分布が均一になる。
Further, as described with reference to FIG. 8, the light beam from each light source image Im1a formed by the
次に、照明領域IRの各点に入射する光束の広がり角について説明する。図9(図8)を参照して説明したように、照明領域IRの各点に入射する光束は、X軸方向とY軸方向とに配列された光源像の実像あるいは虚像からの光束を重ねた光束に相当する。そのため、照明領域IRの各点に入射する光束の広がり角は、各点から光源部20側を見た際の光源像Im1の実像および虚像の分布により定まる。
Next, the spread angle of the light beam incident on each point in the illumination area IR will be described. As described with reference to FIG. 9 (FIG. 8), the light beam incident on each point in the illumination region IR is superimposed on the light beam from the real image or the virtual image of the light source image arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction. Corresponds to the luminous flux. Therefore, the spread angle of the light beam incident on each point in the illumination region IR is determined by the distribution of the real image and the virtual image of the light source image Im1 when the
図16は、本実施形態による照明方法を説明するための図である。図16(A)は、以下の説明で参照する照明領域IRの点Q1、点Q2の位置、及び照明領域IRの法線方向から見たときの光源像Im1のY軸方向の位置関係を示す図である。点Q1と点Q2は、光インテグレータ22aの出射端38aの短手方向(X軸方向)に並ぶ点であり、ここでは、Y軸方向の位置(座標)が光源部20aによる光源像Im1aの中心とほぼ同じであるとする。
FIG. 16 is a diagram for explaining the illumination method according to the present embodiment. FIG. 16A shows the positional relationship in the Y-axis direction of the light source image Im1 when viewed from the normal direction of the illumination region IR, and the positions of the points Q1 and Q2 of the illumination region IR referred to in the following description. FIG. Points Q1 and Q2 are points aligned in the short direction (X-axis direction) of the
光源部20aの光ファイバ25aから出射時の照明光L1の広がり角は、例えば、光ファイバ25aの径(φ1)が約0.3mmである場合に、NA換算値で0.2程度である。例えば、拡大光学系21のX軸方向に関する倍率(M1x)が5倍、拡大光学系21のX軸方向に関する倍率(M1x)が5倍である場合に、拡大光学系21が形成する二次光源像Im2は、スポット径(φ2)が約1.5mmの円形状になる。このような二次光源像Im2からの照明光L1は、光インテグレータ22aに入射時のX軸方向(XZ面内)のNA換算値が0.04程度、Y軸方向(YZ面内)のNA換算値が0.04程度になる。
For example, when the diameter (φ1) of the
図16(B)は、照明領域IR上の点Q1から光源部20aを見たときの光源像Im1aの実像および虚像の分布を示す図、図16(C)は、照明領域IR上の点Q2から光源部20bを見たときの光源像Im1bの実像および虚像の分布を示す図である。
FIG. 16B shows a distribution of real and virtual images of the light source image Im1a when the
照明領域IRから見たときの光源像Im1の実像と虚像のX軸方向における分布は、光インテグレータ22(図8参照)の内面36における照明光L1の反射回数などで定まる。内面36での照明光L1の反射回数は、光インテグレータ22に入射時の照明光L1のX軸方向の広がり角、2つの内面36のX軸方向の間隔、光インテグレータ22のZ軸方向の寸法などに依存する。
The distribution of the real image and the virtual image of the light source image Im1 when viewed from the illumination region IR in the X-axis direction is determined by the number of reflections of the illumination light L1 on the
ここで、光ファイバ25の径をφ1、光ファイバ25の端26から拡大光学系21において二次光源像Im2が形成される面(瞳面)までのXZ面に関する倍率をβ1、拡大光学系21のレンズ30のXZ面に関する焦点距離f3、結像光学系23のXZ面に関する倍率をβ2とすると、照明領域IRの各点(例えば、点Q1、点Q2)に入射する光束のX軸方向の広がり角をNAで換算した値(NAx)は、下記の式(1)で表される。
NAx=(φ1×β1×0.5/f3)×1/β2 ・・・(1)Here, the diameter of the
NAx = (φ1 × β1 × 0.5 / f3) × 1 / β2 (1)
式(1)において、例えば、光ファイバ25の径(φ1)が0.3mm、拡大光学系21のX軸方向の倍率(β1)が5倍、拡大光学系21のレンズ30の焦点距離(f3)が18.75mm、結像光学系23のX軸方向の倍率(β2)が1倍であるとすると、NAxは0.04になる。
In Expression (1), for example, the diameter (φ1) of the
また、照明領域IRから見たときの光源像Im1の実像と虚像のY軸方向における分布は、光源部20が形成する光源像Im1(光ファイバ25の端26)のY軸方向の位置、光インテグレータ22に入射時の照明光L1の広がり角、光インテグレータ22のZ軸方向の寸法などで定まる。ここで、光源部20が形成する光源像Im1のY軸方向のピッチをPy、光ファイバ25から出射時の照明光L1のY軸方向のNA換算値をNAy0、光ファイバ25の端26から拡大光学系21において二次光源像Im2が形成される面(瞳面)までのYZ面に関する倍率をβ3、拡大光学系21のレンズ30のYZ面に関する焦点距離をf4、光インテグレータ22の入射端35から照明領域IRまでの光路長をLzとすると、第1光学系45(光源部20a)から照明領域IR上の点Q1に入射する光束のY軸方向のNA換算値(NAy1)は、下記の式(2)で表される。
NAy1=(Py×2+NAy0/β3×f4)/Lz ・・・(2)Further, the distribution in the Y-axis direction of the real image and the virtual image of the light source image Im1 when viewed from the illumination region IR is the position of the light source image Im1 (the
NAy1 = (Py × 2 + NAy0 / β3 × f4) / Lz (2)
式(2)において、光ファイバ25の端26のピッチ(Py)が3mm、光ファイバの端26から出射時の照明光L1のNA換算値(NAy0)が0.2、拡大光学系21のY軸方向の倍率(β3)が5倍、拡大光学系21のレンズ30の焦点距離(f4)が18.75mm、光インテグレータ22の入射端35から照明領域IRまでの光路長(Lz)が187.5mmであるとすると、NAy1は0.036となりNAx(0.04)と異なる値になる。
In the expression (2), the pitch (Py) of the
このように、照明領域IR上の各点に入射する光束は、広がり角を規定する要因がX軸方向とY軸方向とで異なるので、広がり角がX軸方向とY軸方向とで異なることがありえる。広がり角の異方性は、照明装置IUの用途などに応じて適宜許容されるが、本実施形態においては、図15のように光源部20aと光源部20bとで、光源像Im1aと光源像Im1bとのY軸方向の位置をずらすことで、照明領域IR上の各点に入射する光束の広がり角をX軸方向とY軸方向とで等方的にしている。
As described above, the light flux incident on each point on the illumination region IR has different spread angles in the X-axis direction and the Y-axis direction because the factors that define the spread angle are different in the X-axis direction and the Y-axis direction. There can be. The anisotropy of the divergence angle is allowed as appropriate according to the use of the lighting device IU. In the present embodiment, the light source image Im1a and the light source image are formed by the
詳しくは、図16(B)および図16(C)に示すように、点Q2から光源部20bを見たときの光源像の実像および虚像は、点Q1から光源部20aを見たときの光源像の実像および虚像とY軸方向の位置がずれている。ここでは、光源部20aによる光源像Im1aと光源部20bによる光源像Im1bとでY軸方向の位置がピッチPyの半分だけずれているので、照明領域IRから見た光源像Im1の実像および虚像の位置も、光源像Im1のY軸方向のピッチ(Py)の半分だけY軸方向にずれることになる。そのため、第2光学系46(光源部20b)から照明領域IR上の点Q2に入射する光束のY軸方向のNA換算値(NAy2)は、下記の式(3)で表される。
NAy2=(Py×2+Py×0.5)/Lz ・・・(3)Specifically, as shown in FIGS. 16B and 16C, the real image and the virtual image of the light source image when the
NAy2 = (Py × 2 + Py × 0.5) / Lz (3)
式(3)において、ピッチ(Py)が3mm、光インテグレータ22の入射端35から照明領域IRまでの光路長(Lz)が187.5mmであるとすると、NAy2は0.04となる。ここで、基板P上の点は、点Q1の位置において第1光学系45からの光束で照明され、この光束のNAy1は0.036である。また、基板P上のこの点は、基板PがX軸方向に移動することで、点Q2の位置において第2光学系46からの光束で照明され、この光束のNAy1は0.04である。そのため、基板P上の点に入射する光束のY軸方向の広がり角の最大値は、NA換算値で0.04になり、X軸方向のNA換算値(NAx=0.04)とほぼ同じになる。
In Expression (3), if the pitch (Py) is 3 mm and the optical path length (Lz) from the
また、点Q2として、Y軸方向の位置(座標)が光源部20bによる光源像Im1bの中心とほぼ同じである点を選択し、この点Q2からX軸方向の位置がずれた点をQ1とした場合を想定する。この場合に、基板P上の点は、点Q1において第1光学系45からの光束で照明されるときのY軸方向のNA換算値が0.04、点Q2において第2光学系46からの光束で照明されるときのY軸方向のNA換算値が0.036になる。そのため、基板P上の点に入射する光束のY軸方向の広がり角の最大値は、NA換算値で0.04になり、X軸方向のNA換算値(NAx=0.04)とほぼ同じになる。
Further, a point where the position (coordinates) in the Y-axis direction is substantially the same as the center of the light source image Im1b by the
このように、光源部20aによる複数の光源像Im1aの長手方向における位置と、光源部20bによる複数の光源像Im1bの長手方向における位置とのずれ量(Δy)は、結像光学系23を介して共役面23a上の各点に入射する光束の広がり角が長手方向と短手方向とで等方的になるように、設定されている。
As described above, the shift amount (Δy) between the position in the longitudinal direction of the plurality of light source images Im1a by the
図17は、本実施形態の照明装置IUの構成に基づいたシミュレーションにより得られた照度分布の一例を示すグラフである。図17(A)は短手方向の照度分布を示し、縦軸が照度(単位面積あたり光線本数)、横軸が短手方向(X軸方向)の位置である。図17(B)は長手方向の照度分布を示し、縦軸が長手方向の各位置における短手方向の照度の積算値、横軸が長手方向(Y軸方向)の位置である。図17に示すように、短手方向と長手方向のそれぞれにおいて、均一な照度が得られる。 FIG. 17 is a graph illustrating an example of an illuminance distribution obtained by simulation based on the configuration of the illumination device IU of the present embodiment. FIG. 17A shows the illuminance distribution in the short direction, where the vertical axis is the illuminance (number of light rays per unit area) and the horizontal axis is the position in the short direction (X-axis direction). FIG. 17B shows the illuminance distribution in the longitudinal direction, where the vertical axis represents the integrated value of the illuminance in the lateral direction at each position in the longitudinal direction, and the horizontal axis represents the position in the longitudinal direction (Y-axis direction). As shown in FIG. 17, uniform illuminance can be obtained in each of the short side direction and the long side direction.
なお、露光装置EXにおいて、基板P上のY軸方向の各位置における露光量は、X軸方向(走査方向)の照度の積算値に応じた量になる。そのため、X軸方向の照度分布は、Y軸方向の照度分布よりも均一性が低くてもよい。また、Y軸方向の照度分布を均一化する上で、複数の固体光源24の出力のばらつきを減らすようにしてもよい。例えば、照度分布のばらつきを±3%以内に収めるために、複数の固体光源24の出力のばらつきを±3%以内に収めてもよい。
In the exposure apparatus EX, the exposure amount at each position in the Y-axis direction on the substrate P is an amount corresponding to the integrated value of illuminance in the X-axis direction (scanning direction). Therefore, the illuminance distribution in the X-axis direction may be less uniform than the illuminance distribution in the Y-axis direction. Further, in order to make the illuminance distribution in the Y-axis direction uniform, variations in the output of the plurality of solid state
複数の固体光源24の出力を均一にするには、固体光源24ごとに供給する電力を調整してもよい。例えば、複数の固体光源24のうち、所定の電力に対する出力が平均的な出力よりも小さい固体光源24に対しては、所定の電力よりも大きい電力を供給するように、固体光源24の駆動部(駆動回路)を構成してもよい。
In order to make the outputs of the plurality of solid
また、複数の固体光源24の出力を均一にするには、各固体光源24からの光の光量を調整するフィルタを用いてもよい。例えば、複数の固体光源24のうち、所定の電力に対する出力が平均的な出力よりも大きい固体光源24に対しては、この固体光源24から出射した光の一部を吸収する光学的なフィルタを設けてもよい。このフィルタは、複数のモジュール27における光学特性のばらつきを抑制することにも利用できる。このようなフィルタは、透過率が固定であってもよいし、可変であってもよい。
In order to make the outputs of the plurality of solid
ここで、照明領域IRにおける主光線の平行度について説明する。なお、X軸方向については、照明領域IRに対する主光線の傾きが変化していても、走査露光されることで平均化されるので、主光線の傾きが変化することによる影響が小さい。Y軸方向において像高の違いによる主光線の傾きのばらつきは、上記の数値の例では±4ミリラジアンに収まると見積もられる。また、照明領域IRの各点に入射する光束のNA換算値が0.03、露光パターンの線幅が10μmである場合に、線幅の誤差を±4%(±0.4μm)に収めるためには、デフォーカス量を±13μm程度の範囲に収めればよい。このような条件において、主光線の傾きのばらつきによる、基板Pにおける転写パターンのY軸方向の位置ずれ量は0.05μm程度と見積もられる。この程度の位置ずれ量であれば、線幅10μmに対して0.5%程度の誤差であり、露光の精度への影響は小さい。 Here, the parallelism of chief rays in the illumination region IR will be described. Note that in the X-axis direction, even if the chief ray inclination with respect to the illumination region IR changes, it is averaged by scanning exposure, so that the influence of the chief ray change is small. The variation in the chief ray tilt due to the difference in image height in the Y-axis direction is estimated to be within ± 4 milliradians in the above numerical example. Further, when the NA converted value of the light beam incident on each point in the illumination area IR is 0.03 and the line width of the exposure pattern is 10 μm, the error of the line width is set to ± 4% (± 0.4 μm). In this case, the defocus amount may be within a range of about ± 13 μm. Under such conditions, the amount of positional deviation in the Y-axis direction of the transfer pattern on the substrate P due to variations in the chief ray inclination is estimated to be about 0.05 μm. With this amount of misalignment, the error is about 0.5% with respect to the line width of 10 μm, and the influence on the exposure accuracy is small.
なお、本実施形態で説明した照明装置IUの諸元を用いるとともに、照明装置IUによる照明領域IRがX軸方向(走査方向)において5mm、Y軸方向(非走査方向)において250mmであるとし、照明光L1が固体光源24から出射して拡大光学系21に入射するまでの光量のロスを20%、照明光L1が拡大光学系21に入射して結像光学系23から出射するまでの光量のロスを20%とすると、照明領域IRにおける照度は、2112mW/cm2と見積もられる。In addition, while using the specifications of the illumination device IU described in the present embodiment, the illumination area IR by the illumination device IU is 5 mm in the X-axis direction (scanning direction) and 250 mm in the Y-axis direction (non-scanning direction). The loss of light amount until the illumination light L1 is emitted from the solid-
本実施形態において、照明装置IUは、光源部20aと光源部20bとで形成する光源像のY軸方向の位置が重ならないので、照明領域IRの各点に入射する光束の広がり角を等方的にすることができる。また、光源部が1つである場合と比べて、光インテグレータ22の出射端38の短手方向から見たときの光源像のピッチを狭くすることができ、Y軸方向の露光量の分布の均一性を高めることができる。また、例えば、光インテグレータ22の出射端38の短手方向から見たときの光源像のピッチを保持しつつ、各光源部が形成する光源像のピッチを広げることができる。これにより、例えば、光源部の構造の微細化を避けること等ができる。
In the present embodiment, the illuminating device IU isotropically determines the divergence angle of the light beam incident on each point in the illumination area IR because the positions of the light source images formed by the
また、図14の照明装置IUは、第1光学系45および第2光学系46における光路を照明領域IRの法線方向(Z軸方向)と交差(直交)する方向に折り曲げるので、装置サイズをコンパクトにすることができ、例えば回転ドラムDMの内側に収めやすくなる。図14の照明装置IUは、光インテグレータ22の第2面47bを利用して光路を折り曲げるので部品数を減らすこと等ができるが、光インテグレータ22とは別の折り曲げミラー等を用いて光路を折り曲げてもよい。
14 folds the optical path in the first
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。本実施形態において上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, the same configuration as that of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numeral, and the description thereof may be simplified or omitted.
図18は、本実施形態による露光装置EXを示す側面図である。図18の露光装置EXにおいて、照明装置IUは、第3実施形態で説明したような第1光学系45及び第2光学系46の2系統の光学系からの照明光L1を、結像光学系23を介して照明領域IRに照射する。
FIG. 18 is a side view showing the exposure apparatus EX according to the present embodiment. In the exposure apparatus EX of FIG. 18, the illumination apparatus IU uses the imaging optical system to generate illumination light L1 from the two optical systems of the first
第1光学系45は、光源部20a、光源部20aからの照明光L1を広げる拡大光学系21a、及び光インテグレータ49a(光インテグレータ22)を備える。拡大光学系21aの倍率は、第2実施形態で説明したように、光インテグレータ49aの入射端35aの長手方向(Y軸方向)に関する倍率が、長手方向に垂直な短手方向(X軸方向)に関する倍率よりも大きい。拡大光学系21aからの照明光L1は、光インテグレータ49aの入射端35aに入射して光インテグレータ49aの内部を通り、出射端38aにおいて、出射端38aの短手方向の照度分布が均一化される。
The first
図14に示した光インテグレータ22aは、拡大光学系21aからの照明光L1の光路を1回折り曲げる構成であるが、図18の光インテグレータ249aは、拡大光学系21aからの照明光L1の光路を2回折り曲げる構成である。図18の光インテグレータ22aは、図14の光インテグレータ22aを2つ用いて、光インテグレータ22aを互いに直交するように継いだ構造である。このように、光インテグレータ22は、照明光L1の光路を折り曲げる回数が1回、2回、3回以上のいずれでもよく、また図2の光インテグレータ22のように、照明光L1の光路を折り曲げなくてもよい。
The
第2光学系46は、第1光学系45と同様の構成であり、光源部20b、拡大光学系21b、及び光インテグレータ49b(光インテグレータ22)を備える。光源部20bからの照明光L1は、拡大光学系21bによって広げられた後に、光インテグレータ49bの入射端35bに入射し、出射端38bにおいて、出射端38bの短手方向の照度分布が均一化される。
The second
結像光学系23は、光インテグレータ49aの出射端38a及び光インテグレータ49bの出射端38bを含む面の像を、出射端38a(出射端38b)の長手方向(Y軸方向)に垂直な短手方向(X軸方向)に縮小して、共役面23a(照明領域IR)に形成する。拡大光学系21aのX軸方向に関する倍率及びY軸方向に関する倍率と、結像光学系23のX軸方向に関する倍率は、第2実施形態で説明したように、結像光学系23から出射した照明光L1の広がり角が等方的になるように、設定されている。
The imaging
図19は、照明方法を説明するための図である。図19(A)は、以下の説明で参照する照明領域IRの点Q1、点Q2の位置、及び照明領域IRの法線方向から見たときの光源像Im1のY軸方向の位置関係を示す図である。点Q1と点Q2は、光インテグレータ22の出射端38の短手方向(X軸方向)に並ぶ点であり、ここでは、Y軸方向の位置(座標)が光源部20aによる光源像Im1aの中心とほぼ同じであるとする。なお、光源部20aによる光源像Im1aのY軸方向の位置と、光源部20bによる光源像Im1bのY軸方向の位置とのずれ量(Δy)は、光源像Im1b(光源像Im1a)のピッチPyのほぼ半分(Py/2)である。
FIG. 19 is a diagram for explaining an illumination method. FIG. 19A shows the positional relationship in the Y-axis direction of the light source image Im1 when viewed from the normal direction of the illumination area IR and the positions of the points Q1 and Q2 of the illumination area IR referred to in the following description. FIG. A point Q1 and a point Q2 are points aligned in the short direction (X-axis direction) of the
図19(B)は、照明領域IR上の点Q1から光源部20aを見たときの光源像Im1aの実像および虚像の分布を示す図、図19(C)は、照明領域IR上の点Q2から光源部20bを見たときの光源像Im1bの実像および虚像の分布を示す図である。図19(B)の例は、光インテグレータ49aにおける入射端35aから出射端38aまでの光路長(後述する)が図9の例と異なっており、光源像Im1aがX軸方向に7行、Y軸方向に7列に並んでいる。また、図19(C)に示すように、光源部20bによる光源像Im1bの分布は、光源部20aによる光源像Im1aの分布をY軸方向にピッチPyの半分だけずらした分布である。
FIG. 19B is a diagram showing the distribution of the real image and the virtual image of the light source image Im1a when the
照明領域IRの各点(例えば、点Q1、点Q2)に入射する光束のX軸方向のNA換算値(NAx)は、第3実施形態で説明した式(1)で表される。式(1)において、例えば、光ファイバ25の径(φ1)が0.3mm、拡大光学系21のX軸方向の倍率(β1)が3倍、拡大光学系21のレンズ30の焦点距離(f3)が18.75mm、結像光学系23のX軸方向の倍率(β2)が0.6倍であるとすると、NAxは0.04になる。
The NA converted value (NAx) in the X-axis direction of the light beam incident on each point (for example, the point Q1 and the point Q2) in the illumination region IR is expressed by the equation (1) described in the third embodiment. In Expression (1), for example, the diameter (φ1) of the
また、第1光学系45において、光源部20aが形成する光源像Im1のY軸方向のピッチをPy、光ファイバ25aから出射時の照明光L1のY軸方向のNA換算値をNAy0、光ファイバ25aの端26aから拡大光学系21aにおいて二次光源像Im2が形成される面(瞳面)までのYZ面に関する倍率をβ3、拡大光学系21aのレンズ30のYZ面に関する焦点距離をf4、光インテグレータ49aの入射端35aから照明領域IRまでの光路長をLzとすると、第1光学系45(光源部20a)から照明領域IR上の点Q1に入射する光束のY軸方向のNA換算値(NAy1)は、下記の式(4)で表される。
NAy1=(Py×3+NAy0/β3×f4)/Lz ・・・(4)In the first
NAy1 = (Py × 3 + NAy0 / β3 × f4) / Lz (4)
式(4)において、光ファイバ25の端26のピッチ(Py)が3mm、光ファイバの端26から出射時の照明光L1のNA換算値(NAy0)が0.2、拡大光学系21のY軸方向の倍率(β3)が5倍、拡大光学系21のレンズ30の焦点距離(f4)が18.75mm、光インテグレータ22の入射端35から照明領域IRまでの光路長(Lz)が262.5mmであるとすると、NAy1は約0.037になる。
In Expression (4), the pitch (Py) of the
第2光学系46(光源部20b)から照明領域IR上の点Q2に入射する光束のY軸方向のNA換算値(NAy2)は、照明領域IRから見た光源像Im1bの分布が光源像Im1aの分布とY軸方向にずれていることによって、下記の式(5)で表される。
NAy2=(Py×3+Py×0.5)/Lz=0.04 ・・・(5)The NA-converted value (NAy2) in the Y-axis direction of the light beam incident on the point Q2 on the illumination area IR from the second optical system 46 (
NAy2 = (Py × 3 + Py × 0.5) /Lz=0.04 (5)
なお、式(3)においては、照明領域IRから見てY軸方向に並ぶ光源像の数が5個であるので、ピッチPyに乗算される係数が5/2(すなわち2.5)である。式(5)においては、Y軸方向に並ぶ光源像の数が7個であるので、ピッチPyに乗算される係数が7/2(すなわち3.5)である。 In Expression (3), since the number of light source images arranged in the Y-axis direction when viewed from the illumination area IR is 5, the coefficient multiplied by the pitch Py is 5/2 (that is, 2.5). . In Expression (5), since the number of light source images arranged in the Y-axis direction is 7, the coefficient multiplied by the pitch Py is 7/2 (that is, 3.5).
式(5)において、ピッチ(Py)が3mm、光インテグレータ49aの入射端35aから照明領域IRまでの光路長(Lz)が262.5mmであるとすると、NAy2は0.04となる。ここで、基板P上の点は、点Q1の位置において第1光学系45からの光束で照明され、この光束のNAy1は約0.037である。また、基板P上のこの点は、基板PがX軸方向に移動することで、点Q2の位置において第2光学系46からの光束で照明され、この光束のNAy1は0.04である。そのため、基板P上の点に入射する光束のY軸方向の広がり角の最大値は、NA換算値で0.04になり、X軸方向のNA換算値(NAx=0.04)とほぼ同じになる。
In Expression (5), if the pitch (Py) is 3 mm and the optical path length (Lz) from the
このように、光源部20aによる複数の光源像Im1aの長手方向における位置と、光源部20bによる複数の光源像Im1bの長手方向における位置とのずれ量は、結像光学系23を介して共役面23a上の各点に入射する光束の広がり角が長手方向と短手方向とで等方的になるように、設定されている。
As described above, the amount of deviation between the position in the longitudinal direction of the plurality of light source images Im1a by the
図20は、本実施形態の照明装置IUの構成に基づいたシミュレーションにより得られた照度分布の一例を示すグラフである。図20(A)は短手方向の照度分布を示し、縦軸が照度(単位面積あたり光線本数)、横軸が短手方向(X軸方向)の位置である。図20(B)は長手方向の照度分布を示し、縦軸が長手方向の各位置における短手方向の照度の積算値、横軸が長手方向(Y軸方向)の位置である。図20に示すように、短手方向と長手方向のそれぞれにおいて、均一な照度が得られる。 FIG. 20 is a graph illustrating an example of an illuminance distribution obtained by simulation based on the configuration of the illumination device IU of the present embodiment. FIG. 20A shows the illuminance distribution in the short direction, where the vertical axis is the illuminance (number of rays per unit area) and the horizontal axis is the position in the short direction (X-axis direction). FIG. 20B shows the illuminance distribution in the longitudinal direction, where the vertical axis represents the integrated value of the illuminance in the lateral direction at each position in the longitudinal direction, and the horizontal axis represents the position in the longitudinal direction (Y-axis direction). As shown in FIG. 20, uniform illuminance can be obtained in each of the lateral direction and the longitudinal direction.
ここで、照明領域IRにおける主光線の平行度について説明する。なお、X軸方向については、照明領域IRに対する主光線の傾きが変化していても、走査露光されることで平均化されるので、主光線の傾きが変化することによる影響が小さい。Y軸方向において像高の違いによる主光線の傾きのばらつきは、上記の数値の例では±3ミリラジアンに収まると見積もられる。また、照明領域IRの各点に入射する光束の広がり角がNAに換算した値で0.03、露光パターンの線幅が10μmである場合に、線幅の誤差を±4%(±4μm)に収めるためには、デフォーカス量を±13μm程度の範囲に収めればよい。このような条件において、主光線の傾きのばらつきによる、基板Pにおける転写パターンのY軸方向の位置ずれ量は0.04μm程度と見積もられる。この程度の位置ずれ量であれば、線幅10μmに対して0.4%程度の誤差であり、露光の精度への影響は小さい。 Here, the parallelism of chief rays in the illumination region IR will be described. Note that in the X-axis direction, even if the chief ray inclination with respect to the illumination region IR changes, it is averaged by scanning exposure, so that the influence of the chief ray change is small. The variation in the chief ray inclination due to the difference in image height in the Y-axis direction is estimated to be within ± 3 milliradians in the above numerical example. Further, when the spread angle of the light beam incident on each point in the illumination area IR is 0.03 in terms of NA and the line width of the exposure pattern is 10 μm, the error of the line width is ± 4% (± 4 μm). In order to reduce the defocus amount, the defocus amount should be within a range of about ± 13 μm. Under such conditions, the amount of positional deviation in the Y-axis direction of the transfer pattern on the substrate P due to variations in the chief ray inclination is estimated to be about 0.04 μm. With this amount of misalignment, the error is about 0.4% with respect to the line width of 10 μm, and the influence on the exposure accuracy is small.
なお、本実施形態で説明した照明装置IUの諸元を用いるとともに、照明装置IUによる照明領域IRがX軸方向(走査方向)において5mm、Y軸方向(非走査方向)において250mmであるとし、照明光L1が固体光源24から出射して拡大光学系21に入射するまでの光量のロスを20%、照明光L1が拡大光学系21に入射して結像光学系23から出射するまでの光量のロスを20%とすると、照明領域IRにおける照度は、3520mW/cm2と見積もられる。In addition, while using the specifications of the illumination device IU described in the present embodiment, the illumination area IR by the illumination device IU is 5 mm in the X-axis direction (scanning direction) and 250 mm in the Y-axis direction (non-scanning direction). The loss of light amount until the illumination light L1 is emitted from the solid-
本実施形態において、照明装置IUは、光源部20aと光源部20bとで形成する光源像のY軸方向の位置が重ならないので、照明領域IRの各点に入射する光束の広がり角を等方的にすることができる。
In the present embodiment, the illuminating device IU isotropically determines the divergence angle of the light beam incident on each point in the illumination area IR because the positions of the light source images formed by the
ところで、照明領域IRをY軸方向に細長くするほど、光インテグレータは、Y軸方向に細長い形状になり、強度が不足する可能性がある。本実施形態においては、光インテグレータ49aと光インテグレータ49bとを貼り合せているので強度を確保しやすく、また結像光学系23が出射端38a(出射端38b)の像を短手方向に縮小するので照明領域IRをY軸方向に細長くすることが容易である。
By the way, as the illumination region IR is elongated in the Y-axis direction, the optical integrator becomes elongated in the Y-axis direction, and the strength may be insufficient. In this embodiment, since the
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態で説明した要素の1つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態で説明した要素は、適宜組み合わせることができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, one or more of the elements described in the above embodiments may be omitted. The elements described in the above embodiments can be combined as appropriate.
なお、上述の各実施形態において、円筒状のマスクパターンMを用いているが、例えば、いわゆる無端ベルト状のマスクパターンMを用いてもよいし、平面状のマスクパターンMを用いてもよく、マスク保持部材の形態はマスクパターンMの形態に応じて、適宜変更できる。 In each of the above embodiments, the cylindrical mask pattern M is used. For example, a so-called endless belt-like mask pattern M may be used, or a planar mask pattern M may be used. The form of the mask holding member can be appropriately changed according to the form of the mask pattern M.
なお、上述の実施形態のいずれにおいて、基板Pを支持する基板支持部材は、第1実施形態で説明したような回転ドラムDPでもよいし、第2実施形態で説明したような基板ステージSTでもよい。 In any of the above-described embodiments, the substrate support member that supports the substrate P may be the rotary drum DP described in the first embodiment or the substrate stage ST described in the second embodiment. .
なお、上述の各実施形態において、光源部20は、固体光源24からの照明光L1を平行化するコリメータを備えていてもよい。このコリメータは、例えば、固体光源24と光ファイバ25との間に配置され、その前側焦点位置が固体光源24に設定される。
In each of the above-described embodiments, the
なお、光源部20は、固体光源24と光ファイバ25との間に、固体光源24からの照明光L1を光ファイバ25の光入射側の端に集光(収斂)するインプットレンズを備えていてもよい。このインプットレンズは、例えばコリメータと光ファイバ25との間に配置される。インプットレンズの前側焦点位置は、例えばコリメータの後側焦点位置に設定され、インプットレンズの後側焦点位置は、例えば光ファイバ25の光入射側の端に設定される。このようなインプットレンズは、その焦点距離とコリメータの焦点距離との比に応じて、照明光L1の広がり角(NA)を調整することに利用できる。
The
ところで、レーザーダイオードは、ファーフィールドで観察すると、光の広がり角(配向特性)が異方性を有することがある。この場合に、コリメータとインプットレンズの一方または双方は、焦点距離に異方性を持たせることで、光ファイバ25に入射時の照明光L1の広がり角を等方的に補正することに利用できる。
By the way, when the laser diode is observed in the far field, the light spreading angle (orientation characteristic) may have anisotropy. In this case, one or both of the collimator and the input lens can be used to isotropically correct the divergence angle of the illumination light L1 when incident on the
なお、照明装置IUは、拡大光学系21を備えていなくてもよい。この場合に、光源部20は、例えば、光インテグレータ22の入射端35に配列された複数のLEDで構成されていてもよい。また、光源部20は、固体光源24の代わりにランプ光源を含んでいてもよく、1つのランプ光源からの光を複数の光ファイバ25に分岐して光インテグレータ22に導く構成でもよい。
Note that the illumination device IU may not include the magnifying
なお、光インテグレータ22は、稠密な石英製の角柱状(平板状)ロッドでなくてもよく、例えば4枚のミラーを枠状に組み合わせた光学部材(カレードスコープ)でもよい。この光学部材において、ミラーに囲まれる光路の少なくとも一部に誘電体が配置されていてもよいし、この光路に誘電体が配置されていなくてもよい。すなわち、光インテグレータ22は、その内部の一部が空隙であってもよい。
The
なお、露光装置EXは、マルチレンズ方式、或いはマイクロレンズアレー方式の投影型露光装置であってもよく、この場合に複数の照明光学系のうち少なくとも1つに上述のような照明装置IUを適用できる。また、上述の実施形態においては、照明装置IUを露光装置EXに適用しているが、照明装置IUは、例えばアニール装置などにも適用できる。 The exposure apparatus EX may be a multi-lens or microlens array projection exposure apparatus. In this case, the above-described illumination apparatus IU is applied to at least one of a plurality of illumination optical systems. it can. In the above-described embodiment, the illumination device IU is applied to the exposure apparatus EX. However, the illumination device IU can be applied to, for example, an annealing apparatus.
例えば、紫外線を使ったアニール装置は、液晶表示デバイス製造用の大型のガラス基板や、太陽電池パネル製造用の長尺の可撓性基板を連続的に送りながら、その送り方向と直交した幅方向に細長いスリット状の紫外線照明を照射し、紫外線硬化樹脂層の硬化、半導体層の結晶化(配向)、等の処理を行なう装置である。上述の各実施形態による照明装置は、例えば、このようなアニール装置に適用可能であり、基板上に照射されるスリット状の照明光の照度均一性を高められるとともに、照射角度特性を所望の状態(等方又は非等方なNA)に調整することができる。 For example, an annealing apparatus using ultraviolet rays is a width direction orthogonal to the feeding direction while continuously feeding a large glass substrate for manufacturing a liquid crystal display device or a long flexible substrate for manufacturing a solar cell panel. This is an apparatus for irradiating a thin slit-shaped ultraviolet illumination to perform treatments such as curing of the ultraviolet curable resin layer and crystallization (orientation) of the semiconductor layer. The illumination device according to each of the above-described embodiments can be applied to, for example, such an annealing device, can improve the illuminance uniformity of slit-shaped illumination light irradiated on the substrate, and can provide an irradiation angle characteristic in a desired state. (Isotropic or anisotropic NA) can be adjusted.
なお、基板上に形成されるスリット状の照射領域の短手方向の寸法(幅)を広げる場合もあり得る。その場合、図2〜図5、図11、図14、図18で示した結像光学系23は、光インテグレータ22の射出端の短手方向に関する結像倍率を等倍以上の拡大系となるように設定される。その場合、基板上に照射される光の角度特性(NA)を等方的にするには、先の図13で示した、瞳面41(絞り部材31の位置)に形成される複数の二次光源像Im2の各々は、Y軸方向に平行な短軸とX軸方向に平行な長軸とを有する楕円状にすればよい。
Note that the dimension (width) in the short direction of the slit-shaped irradiation region formed on the substrate may be increased. In that case, the imaging
なお、光インテグレータ22の入射端35と出射端38の一方又は双方は、長方形でない態様も想定される。例えば、光インテグレータ22の入射端35と出射端38の一方又は双方は、互いに平行な1対の第1辺を有し、1対の第1辺の端を結ぶ線が第1辺に垂直でなくてもよい。この線は、直線でもよいし、折れ線を含んでいてもよいし、曲線を含んでいてもよい。すなわち、入射端35と出射端38の一方又は双方は、長方形の少なくとも1つの角を丸めた形状(長方形状)であってもよいし、台形、あるいは台形の角の少なくとも1つを丸めた形状(台形状)であってもよい。入射端35と出射端38の一方又は双方が長方形以外の形状である場合に、1対の第1辺が照明領域IRの長手方向とほぼ平行に設定されていてもよい。この場合に、入射端35の長手方向と出射端38の長手方向は、第1辺と平行な方向に設定される。
It is assumed that one or both of the
なお、複数のモジュール27からの照明光L1は、その少なくとも一部が光インテグレータ22の内面37に入射してもよいし、内面37に入射しなくてもよい。例えば、拡大光学系21(複数のモジュール27)からの照明光L1が内面37に入射しないように、複数のモジュール27は、光インテグレータ22の入射端35における長手方向の端部を避けて配置されていてもよい。内面37で反射した照明光L1は、照明に用いられてもよいし、照明に用いられなくてもよい。
Note that at least some of the illumination light L1 from the plurality of
なお、図11、図14のように、光インテグレータ22の出射端38の像を短手方向(X軸方向)に縮小する構成において、拡大光学系21が光源像Im1を拡大する倍率は、異方的であってもよいし、等方的であってもよい。例えば、図2のように拡大光学系21は、光源像Im1を等方的に拡大し、かつ図13のように楕円状の開口31aを有する絞り部材31が照明光L1の広がり角を異方的にしてもよい。これにより、照明領域IRに入射する際の照明光L1の広がり角を等方的又は異方的に調整してもよい。
11 and 14, in the configuration in which the image of the
[デバイス製造方法]
次に、デバイス製造方法について説明する。図21は、本実施形態のデバイス製造方法を示すフローチャートである。[Device manufacturing method]
Next, a device manufacturing method will be described. FIG. 21 is a flowchart showing the device manufacturing method of this embodiment.
図21に示すデバイス製造方法では、まず、例えば液晶表示パネル、有機EL表示パネルなどのデバイスの機能・性能設計を行う(ステップ201)。次いで、デバイスの設計に基づいて、マスクパターンMを製作する(ステップ202)。また、デバイスの基材である透明フィルムやシート、あるいは極薄の金属箔などの基板を、購入や製造などによって準備しておく(ステップ203)。 In the device manufacturing method shown in FIG. 21, the function / performance design of a device such as a liquid crystal display panel or an organic EL display panel is first performed (step 201). Next, a mask pattern M is manufactured based on the device design (step 202). In addition, a substrate such as a transparent film or sheet, which is a base material of the device, or an ultrathin metal foil is prepared by purchasing or manufacturing (step 203).
次いで、準備した基板をロール式、パッチ式の製造ラインに投入し、その基板上にデバイスを構成する電極や配線、絶縁膜、半導体膜などのTFTバックプレーン層や、画素部となる有機EL発光層を形成する(ステップ204)。ステップ204には、典型的には、基板上の膜の上にレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングする工程とが含まれる。レジストパターンの形成には、レジスト膜を基板表面に一様に形成する工程、上記の各実施形態に従って、マスクパターンMを経由してパターン化された露光光で基板のレジスト膜を露光する工程、その露光によってマスクパターンの潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程、が実施される。 Next, the prepared substrate is put into a roll-type or patch-type production line, and the TFT backplane layers such as electrodes, wiring, insulating film, and semiconductor film constituting the device on the substrate, and organic EL light emission that becomes the pixel portion A layer is formed (step 204). Step 204 typically includes a step of forming a resist pattern on a film on the substrate and a step of etching the film using the resist pattern as a mask. For forming the resist pattern, a step of uniformly forming a resist film on the substrate surface, a step of exposing the resist film of the substrate with exposure light patterned through the mask pattern M according to each of the above embodiments, A step of developing the resist film on which the latent image of the mask pattern is formed by the exposure is performed.
印刷技術などを併用したフレキシブル・デバイス製造の場合は、基板表面に機能性感光層(感光性シランカップリング材など)を塗布式により形成する工程、上記の各実施形態に従って、マスクパターンMを経由してパターン化された露光光を機能性感光層に照射し、機能性感光層にパターン形状に応じて親水化した部分と撥水化した部分を形成する工程、機能性感光層の親水性の高い部分にメッキ下地液などを塗工し、無電解メッキにより金属性のパターンを析出形成する工程、などが実施される。 In the case of flexible device manufacturing using printing technology together, a process of forming a functional photosensitive layer (photosensitive silane coupling material, etc.) on the substrate surface by a coating method, via the mask pattern M according to each of the above embodiments The step of irradiating the functional photosensitive layer with patterned exposure light to form a hydrophilic portion and a water-repellent portion according to the pattern shape on the functional photosensitive layer, the hydrophilicity of the functional photosensitive layer A step of applying a plating base solution or the like to a high portion and depositing and forming a metallic pattern by electroless plating is performed.
次いで、製造するデバイスに応じて、例えば、基板をダイシング、あるいはカットすることや、別工程で製造された他の基板、例えば封止機能を持ったシート状のカラーフィルターや薄いガラス基板などを貼り合せる工程が実施され、デバイスを組み立てる(ステップ205)。次いで、デバイスに検査などの後処理を行う(ステップ206)。以上のようにして、デバイスを製造することができる。 Then, depending on the device to be manufactured, for example, the substrate is diced or cut, or another substrate manufactured in a separate process, for example, a sheet-like color filter having a sealing function or a thin glass substrate is attached. The combining process is performed to assemble the device (step 205). Next, post-processing such as inspection is performed on the device (step 206). A device can be manufactured as described above.
EX・・・露光装置、IU・・・照明装置、L1・・・照明光、L2・・・露光光、M・・・マスクパターン、P・・・基板、U3・・・処理装置、10・・・移動装置、11・・・制御装置、20・・・光源部、21・・・拡大光学系、22・・・光インテグレータ、23・・・結像光学系、23a・・・共役面、24・・・固体光源、25・・・光ファイバ、32〜34・・・レンズアレイ、35・・・入射端、36、37・・・内面、38・・・出射端 EX ... exposure device, IU ... illumination device, L1 ... illumination light, L2 ... exposure light, M ... mask pattern, P ... substrate, U3 ... processing device, 10. ..Moving device, 11 ... control device, 20 ... light source, 21 ... magnifying optical system, 22 ... light integrator, 23 ... imaging optical system, 23a ... conjugate surface, 24 ... Solid light source, 25 ... Optical fiber, 32 to 34 ... Lens array, 35 ... Incident end, 36, 37 ... Inner surface, 38 ... Outlet end
Claims (19)
光源からの光を前記光インテグレータに導く導光部であり、前記第1面の長手方向に沿って所定の間隔で並ぶ複数の光束を前記光インテグレータに供給する、前記導光部と、
前記第2面の短手方向に関して前記第2面と共役な共役面を形成し、前記第2面の短手方向に関する屈折力に比べて前記第2面の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系と、を備える照明装置。An optical integrator having a rectangular first surface, an inner surface, and a rectangular second surface, wherein light incident on the first surface is emitted from the second surface via multiple reflection on the inner surface;
A light guide for guiding light from a light source to the optical integrator, and supplying the light integrator with a plurality of light beams arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first surface;
An image formed by forming a conjugate plane conjugate with the second surface in the short direction of the second surface and having a small refractive power in the longitudinal direction of the second surface compared to the refractive power in the short direction of the second surface. And an optical device.
前記所定の間隔は、前記複数の領域が部分的に互いに重なることで、前記共役面における、前記第2面の長手方向の照度分布が均一になるように、設定されている
請求項1記載の照明装置。A plurality of regions corresponding to the plurality of light beams in the conjugate plane are arranged in a longitudinal direction of the second surface,
The predetermined interval is set so that the illumination distribution in the longitudinal direction of the second surface in the conjugate plane is uniform because the plurality of regions partially overlap each other. Lighting device.
前記複数の光ファイバの複数の出射端は、前記第1面の長手方向に並んでいる
請求項1又は2記載の照明装置。The light guide unit includes a plurality of optical fibers that guide light from the solid light source as the light source to the optical integrator,
The illuminating device according to claim 1, wherein a plurality of emission ends of the plurality of optical fibers are arranged in a longitudinal direction of the first surface.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。The illuminating device according to claim 1, further comprising a magnifying optical system disposed between the light guide unit and the optical integrator.
請求項4記載の照明装置。The illumination device according to claim 4, wherein the magnifying optical system includes a lens array having a plurality of lens elements arranged in a longitudinal direction of the first surface.
請求項4または5記載の照明装置。The illumination device according to claim 4 or 5, wherein an enlargement magnification of the enlargement optical system is set so that light emitted from the imaging optical system isotropically spreads.
前記結像光学系は、前記第2面の短手方向に縮小された、前記第2面の像を前記共役面に形成する
請求項6記載の照明装置。The magnification of the magnifying optical system that extends in the short direction of the first surface is set smaller than the magnification that extends in the longitudinal direction of the first surface,
The illuminating device according to claim 6, wherein the imaging optical system forms an image of the second surface, which is reduced in a short direction of the second surface, on the conjugate surface.
前記導光部は、前記第1光インテグレータ及び前記第2光インテグレータにそれぞれ前記複数の光束を供給する第1導光部及び第2導光部を有し、
前記第1導光部からの前記複数の光束は前記第1面の長手方向に互いに重ならず、
前記第2導光部からの前記複数の光束は前記第1面の長手方向に互いに重ならず、
前記結像光学系が形成する前記共役面は、前記第2面の短手方向に関して、前記第1光インテグレータの出射面及び前記第2光インテグレータの出射面を含む面と共役である、
請求項1〜7のいずれか一項記載の照明装置。The optical integrator has a first optical integrator and a second optical integrator,
The light guide unit includes a first light guide unit and a second light guide unit that supply the plurality of light beams to the first optical integrator and the second optical integrator, respectively.
The plurality of light beams from the first light guide part do not overlap each other in the longitudinal direction of the first surface,
The plurality of light beams from the second light guide portion do not overlap each other in the longitudinal direction of the first surface,
The conjugate plane formed by the imaging optical system is conjugate with a plane including the exit surface of the first optical integrator and the exit surface of the second optical integrator with respect to the short direction of the second surface.
The illuminating device as described in any one of Claims 1-7.
請求項8記載の照明装置。The amount of deviation between the position of the plurality of light beams from the first light guide unit and the position of the plurality of light beams from the second light guide unit in the longitudinal direction of the first surface is the imaging optical system. The divergence angle of light incident on each point on the conjugate plane via is set to be isotropic in the longitudinal direction of the second surface and the lateral direction of the second surface. Item 9. The lighting device according to Item 8.
請求項8または9記載の照明装置。The lighting device according to claim 8, wherein the first optical integrator and the second optical integrator are disposed adjacent to each other in the short direction of the second surface and are joined to each other.
請求項10記載の照明装置。The imaging optical system forms an image of a surface including an emission surface of the first optical integrator and an emission surface of the second optical integrator on the conjugate surface by reducing the image in the lateral direction of the second surface. Item 11. The lighting device according to Item 10.
前記第2導光部と前記第2光インテグレータとの間に配置される第2拡大光学系と、をさらに備え、
前記第1拡大光学系の倍率と前記第2拡大光学系の倍率とは、前記結像光学系から出射した光が等方的に広がるように、設定されている
請求項11記載の照明装置。A first magnifying optical system disposed between the first light guide and the first optical integrator;
A second magnifying optical system disposed between the second light guide and the second optical integrator,
The illumination device according to claim 11, wherein the magnification of the first magnifying optical system and the magnification of the second magnifying optical system are set so that light emitted from the imaging optical system spreads isotropically.
光源からの光を前記光インテグレータに導く導光部であり、前記第1面の長手方向に沿って所定の間隔で並びかつ所定の角度特性を有する複数の光束を、前記光インテグレータに供給する、前記導光部と、
前記第2面の短手方向に関して前記第2面と共役な共役面を形成し、前記第2面の短手方向に関する屈折力に比べて前記第2面の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系であり、前記第2面の短手方向における等倍以外の所定倍率を有する前記結像光学系と、を備える照明装置。An optical integrator having a rectangular first surface, an inner surface, and a rectangular second surface, wherein light incident on the first surface is emitted from the second surface by multiple reflection on the inner surface;
A light guide unit that guides light from a light source to the optical integrator, and supplies a plurality of light beams arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first surface and having predetermined angular characteristics to the optical integrator; The light guide;
An image formed by forming a conjugate plane conjugate with the second surface in the short direction of the second surface and having a small refractive power in the longitudinal direction of the second surface compared to the refractive power in the short direction of the second surface. And an imaging optical system having a predetermined magnification other than equal magnification in the lateral direction of the second surface.
請求項13記載の照明装置。An optical system that makes the angular characteristics related to the longitudinal direction of the first surface and the angular characteristics related to the lateral direction of the first surface of the plurality of light beams traveling from the plurality of light guides to the optical integrator different from each other. In addition,
The lighting device according to claim 13.
請求項14記載の照明装置。The optical system is set such that a ratio of an angular characteristic related to the longitudinal direction of the first surface and an angular characteristic related to the lateral direction of the first surface corresponds to the predetermined magnification of the imaging optical system;
The lighting device according to claim 14.
前記マスクパターンを照明する請求項1〜15のいずれか一項記載の照明装置と、
前記マスクパターンと前記基板とを、前記第2面の長手方向に垂直な方向に相対移動させる移動装置と、を備える処理装置。A processing apparatus for transferring a pattern formed in a mask pattern onto a substrate having a sensitive layer,
The illumination device according to any one of claims 1 to 15, which illuminates the mask pattern;
A processing apparatus comprising: a moving device that relatively moves the mask pattern and the substrate in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the second surface.
請求項16記載の処理装置。The processing apparatus according to claim 16, wherein the moving device includes a mask holding member that holds the mask pattern and is rotatable around a center line parallel to a longitudinal direction of the second surface.
前記パターンが転写された前記基板の感応層の変化を利用して後続の処理を実施することと、を含むデバイス製造方法。The processing apparatus according to claim 16 or 17, continuously transferring the pattern to the substrate while relatively moving the mask pattern and the substrate;
Performing a subsequent process using a change in the sensitive layer of the substrate to which the pattern has been transferred.
前記光インテグレータの入射端に入射する光を、前記入射端の長手方向に沿って所定の間隔で並ぶ複数の集光光束に形成する光源側光学系と、
前記光インテグレータの出射端の短手方向に関して前記出射端と共役な共役面を形成し、前記出射端の短手方向に関する屈折力に比べて前記出射端の長手方向に関する屈折力が小さい結像光学系と、を備える照明装置。A rectangular parallelepiped optical integrator having a rectangular incident end, an inner surface, and a rectangular output end, and guiding light from the light source incident from the incident end to the output end by multiple reflection on the inner surface;
A light source side optical system for forming light incident on an incident end of the optical integrator into a plurality of condensed light beams arranged at predetermined intervals along a longitudinal direction of the incident end;
Imaging optics that forms a conjugate plane conjugate with the exit end in the lateral direction of the exit end of the optical integrator and has a smaller refractive power in the longitudinal direction of the exit end than in the lateral direction of the exit end And a lighting device.
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