接近式曝光装置用照明装置、LED单元、接近式曝光装置及接近式曝光装置的曝光方法与流程

接近式曝光装置用照明装置、led单元、接近式曝光装置及接近式曝光装置的曝光方法
技术领域
1.本发明涉及经由掩模向工件照射曝光用光的照明装置、led单元、接近式曝光装置以及接近式曝光装置的曝光方法。


背景技术：

2.以往，作为有效利用紫外线(特别是i线)的曝光装置，公知有如下曝光装置：将超高压水银灯等放电型灯作为光源，利用从该光源照射出的光将掩模的图案曝光转印到固定于载置台的工件。
3.另外，在专利文献1所记载的曝光装置中，照明装置例如具备：主光源，其由水银灯构成；辅助光源，其与该主光源的输出响应特性不同，例如由led构成；光电传感器，其检测主光源和辅助光源的射出光；以及曝光量控制部，其改变对被曝光基板照射的曝光用光的强度。对比文件1公开的曝光装置中，主光源以根据目标最小照度决定的照度发光，辅助光源发出目标照度与主光源的照度的差分的照度，通过光合成部合成从主光源和辅助光源照射出的光，在不降低装置的生产性的情况下提高光源的输出响应特性。
4.另外，专利文献2中，照明光学系统具有由水银灯、led、卤素灯等构成的第一光源部和第二光源部、以及能够对来自第一光源部的光进行遮光的滤光器。而且，专利文献2公开了一种接近式曝光装置，在使基板和掩模接近规定的间隙的状态下，通过控制滤光器的打开时机，从而在不同的时机向基板照射来自第一光源部和第二光源部的光，形成高分辨率的图案，并且提高生产率。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2015-87517号公报
8.专利文献2：日本特开2013-205613号公报


技术实现要素：

9.发明欲解决的技术问题
10.然而，水银灯等放电型灯在电源接通后到输出稳定为止需要时间，在输出改变时事实上难以在短时间内改变输出。另外，在将光源配置于远离复眼透镜的位置的情况下，需要补偿复眼透镜的入射角，因此光源的尺寸变大。而且，放电型灯存在耗电大、灯寿命短这样的问题。
11.另一方面，近年来，作为接近式曝光装置用的照明装置，也开始使用将对可变输出的响应性大致为0.1msec以下的紫外线led等以二维配置成矩阵状的光源。另外，led具有与水银灯相比耗电小的优点。因此，在已经组装有将光源部设为水银灯的照明装置的现有的曝光装置中，也期望能够将led用作光源部。特别是在将光源部从水银灯切换为led时，虽然需要实际使样品通过的符合条件的试验，但若能够并用两光源，则能够顺利地从水银灯向
led进行切换。
12.专利文献1的曝光装置使用led作为辅助光源，另外，专利文献2的曝光装置也以led为一例，选择性地将第一光源部与第二光源部组合使用，不考虑上述课题。
13.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够独立使用水银灯和led这两者作为光源部的接近式曝光装置用照明装置、led单元、接近式曝光装置以及接近式曝光装置的曝光方法。
14.用于解决问题的技术手段
15.本发明的上述目的由下述结构实现。
16.(1)一种接近式曝光装置用照明装置，其中，对与掩模隔着规定的间隙配置的工件，经由所述掩模照射曝光用光，所述照明装置具备：
17.第一光源部，所述第一光源部将水银灯作为光源；
18.复眼透镜，所述复眼透镜使来自所述第一光源部的光均匀地射出；
19.多个反射镜，多个所述反射镜分别反射来自所述第一光源部的光；以及
20.led单元，所述led单元具有将多个led元件作为光源的第二光源部和移动机构，所述移动机构使所述第二光源部在位于所述第一光源部的光路上的工作位置与远离所述第一光源部的光路的退避位置之间移动。
21.(2)一种led单元，所述led单元是(1)所述的接近式曝光装置用照明装置所使用的led单元，
22.所述移动机构设置在远离所述第一光源部的光路的位置。
23.(3)一种接近式曝光装置，具备(1)所述的接近式曝光装置用照明装置，利用来自该照明装置的曝光用光将掩模的图案曝光转印到工件。
24.(4)一种接近式曝光装置的曝光方法，使用(3)所述的接近式曝光装置，利用来自所述照明装置的曝光用光将掩模的图案曝光转印到工件。
25.发明效果
26.根据本发明的接近式曝光装置用照明装置、led单元、接近式曝光装置以及接近式曝光装置的曝光方法，能够通过1台照明装置独立地使用水银灯和led这两者。
附图说明
27.图1(a)是表示本发明所涉及的接近式曝光装置用照明装置的概略结构的侧视图，图1(b)是其俯视图。
28.图2是图1(b)所示的led单元的俯视图。
29.图3是表示第一变形例所涉及的移动机构由缸体装置构成的led单元附近的俯视图。
30.图4a是表示第二变形例所涉及的移动机构由旋转机构构成的led单元附近的立体图。
31.图4b是表示第三变形例所涉及的移动机构由旋转机构构成的led单元附近的立体图。
32.图4c是表示第四变形例所涉及的移动机构由旋转机构构成的led单元附近的立体图。
33.图5a是表示第五变形例所涉及的移动机构由多个滚珠丝杠机构构成的led单元附近的立体图。
34.图5b是表示第六变形例所涉及的移动机构由滚珠丝杠机构和旋转机构构成的led单元附近的立体图。
35.图6a是表示第七变形例所涉及的第二光源部被分割、分割光源部能够通过滚珠丝杠机构彼此独立地移动的led单元附近的立体图。
36.图6b是示出第八变形例所涉及的第二光源部被分割、分割光源部能够通过旋转机构相互独立地移动的led单元附近的立体图。
37.图6c是表示第九变形例所涉及的第二光源部被分割、各分割光源部的移动机构由滚珠丝杠机构和旋转机构构成的led单元附近的立体图。
38.符号说明
39.10 接近式曝光装置
40.20 照明装置(接近式曝光装置用照明装置)
41.30 第一光源部
42.31 水银灯
43.40，41 冷光镜(反射镜)
44.46 复眼透镜
45.50 准直镜(反射镜)
46.51 平面镜(反射镜)
47.60 led单元
48.61 第二光源部
49.62 led元件
50.70 移动机构
51.72 电动机(驱动装置)
52.73 丝杠轴
53.74 螺母
54.ap 工作位置
55.el 光路
56.m 掩模
57.w 工件
58.wp 退避位置
具体实施方式
59.以下，基于附图对本发明所涉及的接近式曝光装置用照明装置的一个实施方式进行详细说明。
60.如图1所示，本实施方式的接近式曝光装置10隔着规定的间隙配置保持于掩模台ms的掩模m和载置于工件台ws的工件w，并经由掩模m向工件w照射从接近式曝光装置用照明装置(以下，也简称为照明装置)20射出的光，将掩模m的图案曝光转印于工件w。
61.照明装置20具备：以水银灯31为光源的第一光源部30；使从第一光源部30射出的
光的红外线透过并改变光路el的朝向的一对冷光镜40、41；配设于冷光镜41的下游侧且对从第一光源部30射出的光进行开闭控制的曝光控制用快门45；配置于该曝光控制用快门45的下游侧且构成使光的强度均匀化的积分器的至少1枚复眼透镜46(在本实施方式中为3枚复眼透镜46a、46b、46c)；改变周边部的光的传播方向的场透镜49；将来自场透镜49的光作为平行光进行照射的准直镜50；以及将该平行光朝向掩模m照射的平面镜51。
62.第一光源部30例如具有多个水银灯31和对从该水银灯31射出的光进行聚光的未图示的反射器，第一光源部30二维地矩阵配置。另外，作为光源，也可以是单一的水银灯31和反射器的结构。水银灯31由于也射出红外线，因此优选设置使红外线透过的冷光镜40、41，因此要求某种程度的较长的光路长度。
63.复眼透镜46通常被设计成使得在复眼透镜46的入射面处的照度最大，以使得在工件w的曝光面处的照度与生产节拍时间匹配地达到最大照度。大、中、小的3个复眼透镜46a、46b、46c能够分别滑动而进行更换，根据所要求的曝光精度等选择使用最佳尺寸的复眼透镜46。需要说明的是，复眼透镜46的片数并不限定于3片。
64.场透镜49用于高效地使用透镜周边部的光，不一定需要场透镜49，但为了提高生产节拍时间而优选设置。
65.另外，照明装置20具备led单元60，led单元60具有以多个led元件62为光源的第二光源部61和使第二光源部61向与光路el交叉的方向移动的移动机构70。
66.还参照图2，第二光源部61中，多个(例如数百个左右)led元件(light emitting diode：发光二极管)62以二维矩阵配置并安装于基体63。第二光源部61能够通过移动机构70在位于第一光源部30的光路el上的工作位置ap与远离该光路el的退避位置wp之间移动。
67.第二光源部61的工作位置ap被设定在第一光源部30的光路el上、且在复眼透镜46与冷光镜41之间且复眼透镜46的附近。
68.另外，虽然第二光源部61的工作位置ap配置在曝光控制用快门45的上游侧，但由于led元件62的输出响应性优异，因此不需要基于曝光控制用快门45进行光的开闭控制。因此，第二光源部61的工作位置ap也可以配置在曝光控制用快门45的下游侧，配置在比复眼透镜46靠上游侧且更靠复眼透镜46的附近处。
69.另外，led元件62与水银灯31不同，不射出红外线，因此能够配置在复眼透镜46的附近。因此，至少曝光控制用快门45的下游侧的光路el在第一光源部30和第二光源部61中相同。
70.另外，由于水银灯31的阵列的尺寸比复眼透镜46的尺寸大，因此水银灯31的光学系统聚光。因此，若将led元件62的阵列设置在水银灯31的附近，则led元件62的阵列也需要设为与水银灯31的阵列相同的尺寸，但若设置在复眼透镜46的附近，则能够成为更紧凑的尺寸，能够防止装置整体的尺寸变大。
71.如图2所示，移动机构70由滚珠丝杠机构80构成，该滚珠丝杠机构具备：丝杠轴73，其被经由联轴器71连结的电动机72旋转驱动；以及螺母74，其固定安装第二光源部61的基体63，并与丝杠轴73螺合。移动机构70以不阻碍来自第一光源部30和第二光源部61的光的方式配设在远离光路el的位置(在图1(a)所示的实施例中为第二光源部61的下方)。
72.并且，通过使电动机72旋转，从而使第二光源部61在位于光路el上的工作位置ap与远离该光路el的退避位置wp之间往复移动，将照明装置20的光源切换为第一光源部30和
第二光源部61，利用来自任意一个光源部30、61的曝光用光将掩模m的图案曝光转印到工件w。
73.利用第一光源部30进行的曝光如图1所示，首先，在利用移动机构70使第二光源部61位于远离光路el的退避位置wp后，将保持于掩模台ms的掩模m和载置于工件台ws的工件w调整为几十至几百μm的间隙而接近对置配置。此时，第二光源部61的led元件62熄灭。
74.然后，用一对冷光镜40、41将从以水银灯31为光源的第一光源部30射出的曝光用的光反射，从被打开控制的曝光控制用快门45通过复眼透镜46聚光。从复眼透镜46射出的曝光用的光通过场透镜49，被准直镜50反射而成为具有规定的准直角的平行光，并通过平面镜51入射到掩模m。然后，透过了掩模m的曝光用的光使涂敷在工件w的表面的光致抗蚀剂感光而将掩模m的掩模图案曝光转印到工件w。
75.另一方面，如图2的实线所示，由输出响应性优异的led元件62构成的第二光源部61进行的曝光使电动机72旋转而使第二光源部61位于光路el上的工作位置ap。然后，点亮led元件62以使led元件62的光入射到复眼透镜46。从复眼透镜46射出的曝光用的光同样经由场透镜49、准直镜50以及平面镜51入射到掩模m。然后，透过了掩模m的曝光用的光使涂敷在工件w的表面的光致抗蚀剂感光而将掩模m的掩模图案曝光转印到工件w。
76.这样，通过使第二光源部61进入或退避到第一光源部30的光路el上，将光源切换为第一光源部30和第二光源部61来使用，从而能够利用1台接近式曝光装置用照明装置20独立地使用水银灯和led这两者作为光源部。
77.(第一变形例)
78.图3所示的第一变形例的led单元60a将移动机构70设置为缸体装置75来代替上述实施方式的滚珠丝杠机构。在该情况下，使缸体装置75的活塞杆76伸缩，使在该活塞杆76的末端固定的第二光源部61在光路el上的工作位置ap与远离该光路el的退避位置wp之间移动。
79.因此，在移动机构70为缸体装置75的情况下，移动机构70也配设在远离光路el的位置，不会阻碍来自第一光源部30及第二光源部61的光。
80.(第二变形例～第四变形例)
81.图4a～图4c表示移动机构70由旋转机构构成的第二～第四变形例的led单元60b～60d。即，在旋转机构即电动机81的旋转轴安装有安装第二光源部61的基体63。第二至第四变形例均使第二光源部61在第一光源部30的光路el上的工作位置ap与远离该光路el的退避位置wp之间旋转。
82.因此，在第二至第四变形例中，在利用第一光源部30进行曝光的情况下，第二光源部61配设于远离光路el的退避位置wp，不会阻碍来自第一光源部30的光。另外，在利用第二光源部61进行曝光的情况下，第二光源部61在工作位置ap使多个led元件62点亮。
83.其结果是，通过利用电动机81使第二光源部61旋转，能够任意地切换第一光源部30和第二光源部61进行曝光。
84.另外，电动机81的旋转轴的位置、旋转方向、退避位置wp能够任意设定。
85.(第五～第六变形例)
86.另外，在图5a所示的第五变形例的led单元60e中，移动机构70包括：第二光源部61配置于螺母74的第一滚珠丝杠机构(第一移动机构)80a；和该第一滚珠丝杠机构80a配置于
另外的螺母74的第二滚珠丝杠机构(第二移动机构)80b。
87.第一滚珠丝杠机构80a使第二光源部61向与第一光源部30的光路el正交的方向(第一方向)移动，第二滚珠丝杠机构80b使包括第二光源部61的第一滚珠丝杠机构80a向与光路el平行的方向(第二方向)移动。由此，移动机构70能够使第二光源部61在工作位置ap与退避位置wp之间以俯视时呈l字型的轨迹移动。
88.图5b所示的第六变形例的led单元60f使移动机构70包括将第二光源部61安装于旋转轴的电动机81即旋转机构(第一移动机构)、和将电动机81配置于螺母74的滚珠丝杠机构(第二移动机构)80。
89.电动机81使第二光源部61从与第一光源部30的光路el正交的姿势向成为沿着光路el的姿势的旋转方向(第一方向)旋转移动，滚珠丝杠机构80使包括第二光源部61的电动机81向与光路el正交的方向(第二方向)移动。由此，移动机构70能够使第二光源部61在工作位置ap与退避位置wp之间移动。
90.如这些第五以及第六变形例那样，移动机构70可以包括使第二光源部向第一方向移动的第一移动机构、和使第二光源部与第一移动机构一起向与第一方向不同的第二方向移动的第二移动机构。第一移动机构和第二移动机构除了滚珠丝杠机构、旋转机构以外，也可以是缸体装置。另外，第一移动机构和第二移动机构既可以同时驱动，也可以分别依次驱动。并且，退避位置wp可以在能够通过第一移动机构和第二移动机构移动的范围内适当变更。另外，移动机构70也可以组合3个以上的移动机构而构成。
91.这样的led单元60e、60f能够提高退避位置wp的自由度，另外，能够提高维护作业性。
92.(第七至第九变形例)
93.接着，图6a～图6c示出第二光源部61由分别具有多个led元件62的多个分割光源部61a、61b构成的第七～第九变形例的led单元60b～60d。
94.例如，在图6a中，第二光源部61由在一对基体63a、63b分别配置有多个led元件62的一对分割光源部61a、61b构成。移动机构70针对每个分割光源部61a、61b分别设置。在该情况下，各基体63a、63b分别安装于各滚珠丝杠机构80的螺母74。
95.并且，在利用第一光源部30进行曝光的情况下，第二光源部61的分割光源部61a、61b位于远离光路el的退避位置wp，在利用第二光源部61进行曝光时，分割光源部61a、61b位于第一光源部30的光路el上的工作位置ap。此时，一对基体63a、63b相互抵接或接近地配置。
96.另外，在图6b中，与分割光源部61a、61b对应的各移动机构70分别由电动机81构成。一对分割光源部61a、61b在工作位置ap和退避位置wp之间移动，工作位置ap是一对基体63a、63b在第一光源部30的光路el上，且相互成为同一平面的位置，退避位置wp是一对基体63a、63b被旋转驱动而远离该光路el且一对基体63a、63b变得平行的位置。
97.并且，在图6c中，与分割光源部61a、61b对应的各移动机构70分别由电动机81和滚珠丝杠机构80构成。在该情况下，在利用第一光源部30进行曝光的情况下，第二光源部61的分割光源部61a、61b位于远离光路el的退避位置wp，在利用第二光源部61进行曝光时，分割光源部61a、61b位于光路el上的工作位置ap。
98.如第七至第九变形例那样，通过分割第二光源部61，能够减小各分割光源部61a、
61b的重量，能够使各分割光源部61a、61b的移动高速化，另外，对于滚珠丝杠机构80的电动机72，能够利用输出较小的电动机。
99.另外，第二光源部61的分割数不限于上述，也可以是3分割以上，只要与各分割光源部对应地分别设置移动机构即可。另外，第二光源部61的分割不限于第七～第九变形例的左右分割，也可以是上下分割，也可以倾斜地分割。
100.在任一变形例中，其他结构及效果都与上述实施方式的照明装置相同。
101.另外，本发明并不限定于前述的一个实施方式，能够适当地进行变形、改良等。
102.例如，在本实施方式中，通过移动机构70使第二光源部61在水平方向上移动而在工作位置ap与退避位置wp之间进行切换，但也可以使第二光源部61在上下方向上移动而在工作位置ap与退避位置wp之间进行切换。
103.另外，本发明的移动机构并不限定于上述的滚珠丝杠机构、缸体装置、旋转机构，能够应用使led单元在工作位置与退避位置之间移动的任意的机构。
104.如上所述，在本说明书中公开了以下事项。
105.(1)一种接近式曝光装置用照明装置，其中，对与掩模隔着规定的间隙配置的工件，经由所述掩模照射曝光用光，所述照明装置具备：
106.第一光源部，所述第一光源部将水银灯作为光源；
107.复眼透镜，所述复眼透镜使来自所述第一光源部的光均匀地射出；
108.多个反射镜，多个所述反射镜分别反射来自所述第一光源部的光；以及
109.led单元，所述led单元具有将多个led元件作为光源的第二光源部和移动机构，所述移动机构使所述第二光源部在位于所述第一光源部的光路上的工作位置与远离所述第一光源部的光路的退避位置之间移动。
110.根据该结构，通过使第二光源部在第一光源部的光路上进入或退避，从而能够通过1台照明装置切换使用第一光源部和第二光源部。另外，在以水银灯为光源的现有的接近式曝光装置用照明装置中，能够容易地改为将led作为光源部。
111.(2)如(1)所述的接近式曝光装置用照明装置，其中，所述第二光源部的工作位置设定在所述复眼透镜与比所述复眼透镜更靠上游侧的所述反射镜之间且所述复眼透镜的附近。
112.根据该结构，通过将第二光源部的工作位置设为复眼透镜的附近，能够将从多个led元件射出的光高效地聚光于复眼透镜，因此能够紧凑地设计具有多个led元件的第二光源部以及具有第二光源部的led单元，另外，也能够容易地进行第一光源部和第二光源部的切换。
113.(3)如(1)或(2)所述的接近式曝光装置用照明装置，其中，所述移动机构由滚珠丝杆机构、缸体装置、旋转机构中的至少一者构成。
114.根据该结构，能够使第二光源部根据接近式曝光装置用照明装置而退避到适当的退避位置。
115.(4)如(1)～(3)中任一项所述的接近式曝光装置用照明装置，其中，所述移动机构包括：第一移动机构，所述第一移动机构使所述第二光源部向第一方向移动；和第二移动机构，所述第二移动机构使所述第二光源部与所述第一移动机构一起向与所述第一方向不同的第二方向移动。
116.根据该结构，能够使第二光源部根据接近式曝光装置用照明装置而退避到更适当的退避位置。
117.(5)如(1)～(4)中任一项所述的接近式曝光装置用照明装置，其中，
118.所述第二光源部包括分别具有多个led元件的多个分割光源部，
119.所述移动机构针对多个所述分割光源部一对一设置。
120.根据该结构，不需要在1处设置较大的退避位置，另外，能够紧凑地设计各移动机构。
121.(6)一种led单元，所述led单元是(1)～(5)中任一项所述的接近式曝光装置用照明装置所使用的led单元，
122.所述移动机构设置在远离所述第一光源部的光路的位置。
123.根据该结构，能够在以水银灯为光源的现有的接近式曝光装置用照明装置中适当地设置led单元。
124.(7)一种接近式曝光装置，其具备(1)～(5)中任一项所述的接近式曝光装置用照明装置，利用来自该照明装置的曝光用光将掩模的图案曝光转印到工件。
125.根据该结构，能够切换第一光源部和第二光源部，高效地对工件进行曝光。
126.(8)一种接近式曝光装置的曝光方法，其使用(7)所述的接近式曝光装置，利用来自所述照明装置的曝光用光将掩模的图案曝光转印到工件。
127.根据该结构，能够切换第一光源部和第二光源部，高效地对工件进行曝光。
128.另外，本技术基于2019年10月11日申请的日本专利申请(日本特愿2019-187715)，其内容作为参照引用于本技术中。