特開 2024-64295 光源装置、それを含む露光装置、および、照度低下原因確認方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064295

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】光源装置、それを含む露光装置、および、照度低下原因確認方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240507BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240507BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20240507BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240507BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G01J1/02 S

F21S2/00 311

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172781

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】510138741

【氏名又は名称】フェニックス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147706

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 加名

(72)【発明者】

【氏名】池田 富彦

【テーマコード（参考）】

2G065

2H197

【Ｆターム（参考）】

2G065AA03

2G065AB27

2G065AB28

2G065BB11

2G065BB22

2G065CA29

2G065DA03

2G065DA05

2H197BA02

2H197BA03

2H197BA10

2H197CA03

2H197CA04

2H197CA05

2H197DB06

2H197DC02

2H197DC14

2H197DC18

2H197HA00

(57)【要約】

【課題】汚れによる照度計の劣化が少ないことにより、正確な照度の測定を長期間続けることができるとともに、照度の低下の原因を特定しやすい光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１２を、光源１６と、光源１６から放射された光Ｌを受けてより均一化された光Ｌを放射するインテグレータレンズ２０と、インテグレータレンズ２０からの光Ｌを反射させて露光面Ａに導く一つ以上の反射鏡３４，３６を有する光学系２２と、照度計２４とで構成する。そして、少なくとも一つの反射鏡３４，３６の表側の反射領域３８に反射鏡３４，３６の表裏側を連通する貫通孔４０を形成し、貫通孔４０の裏面側に配置した照度計２４で貫通孔４０を通過してきた光Ｌの一部の照度を測定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源から放射された光を受けて、より均一化された光を放射するインテグレータレンズと、
前記インテグレータレンズからの光を反射させて露光面に導く一つ以上の反射鏡を有する光学系と、
照度計とを備えており、
少なくとも一つの前記反射鏡の表側の反射領域には、前記反射鏡の表裏側を連通する貫通孔が形成されており、
前記照度計は、前記貫通孔の裏面側に配置されており、前記貫通孔を通過してきた前記光の一部を受けて照度を測定する
光源装置。

【請求項2】

前記貫通孔は、前記光学系における光学中心からずれている
請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

少なくとも一つの前記反射鏡において、複数の前記貫通孔が形成されている
請求項１に記載の光源装置。

【請求項4】

前記貫通孔は、前記反射鏡における表側の径よりも、前記照度計が配置された裏側の径の方が大きく形成されている
請求項１に記載の光源装置。

【請求項5】

前記露光面付近に配置された露光面照度計を更に備えている
請求項１に記載の光源装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に係る光源装置を備える
露光装置。

【請求項7】

光源から放射された光を受けて、より均一化された光を放射するインテグレータレンズからの光を反射させて露光面に導く光学系を構成する一つ以上の反射鏡のうち、少なくとも一つの前記反射鏡の表側の反射領域に、前記反射鏡の表裏側を連通する貫通孔を形成し、
前記貫通孔の裏面側に照度計を配置するとともに、露光面付近に露光面照度計を配置し、
前記照度計および前記露光面照度計でそれぞれ測定された照度を比較する
照度低下原因確認方法。

【請求項8】

前記露光面照度計で測定された露光面照度値を前記照度計で測定された照度値で除した数値が、予め測定しておいた初期状態における前記数値よりも小さければ、前記照度計が配置された前記反射鏡の問題と判断し、
前記照度計で測定された照度と、前記露光面照度計で測定された照度との間に大きな差がなく、かつ、両照度が予め設定した値よりも小さい場合、前記光源の問題と判断する
請求項７に記載の照度低下原因確認方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源から放射される光の照度を測定する照度計を含む光源装置、それを含む露光装置、および照度低下原因確認方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従前より、多種多様な光源が開発されており、この光源から放射される光の照度を測定する照度計を含む光源装置についても同様である。

【0003】

例えば、露光装置に用いられる照度測定機構の場合、当該露光装置による露光面の近傍に照度計を配置し、この照度計で露光面を照射する光の照度を測定するようになっていた。

【0004】

より具体的に説明すると、照度計は、ワークの露光中においては露光面から外れた位置で待機するようになっており、露光面にワーク等が存在しない非露光時に当該照度計が露光面に移動して、路光面を照射する光の照度を測定していた（例えば、特許文献１）。

【0005】

照度測定の結果、照度が適切でないと判断される場合、光源に送られる電力量等を増減させることで、露光面における適切な照度管理がなされていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１－２６０７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、露光面付近はレジストが塗布されたワークからの浮遊物が多く、照度測定を常時行っていると照度計の受光部が急速に汚れていき、正確な照度が測定できなくなるおそれがあった。

【0008】

加えて、このように照度計の受光部が汚れていくと実際の照度は同じであるにも係わらず照度計で測定される照度は低下していく。このため、照度計で測定される照度が低下したとき、それが受光部の汚れに起因するものなのか、それとも、光源の劣化等の理由により、当該光源から放射される光の照度が低下したことに起因するものなのかを特定するのが困難であった。

【0009】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚れによる照度計の劣化が少ないことにより、正確な照度の測定を長期間続けることができるとともに、照度の低下の原因を特定しやすい光源装置、それを含む露光装置、および、照度低下原因確認方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一局面によれば、
光源と、
前記光源から放射された光を受けて、より均一化された光を放射するインテグレータレンズと、
前記インテグレータレンズからの光を反射させて露光面に導く一つ以上の反射鏡を有する光学系と、
照度計とを備えており、
少なくとも一つの前記反射鏡の表側の反射領域には、前記反射鏡の表裏側を連通する貫通孔が形成されており、
前記照度計は、前記貫通孔の裏面側に配置されており、前記貫通孔を通過してきた前記光の一部を受けて照度を測定する
光源装置が提供される。

【0011】

好適には、
前記貫通孔は、前記光学系における光学中心からずれている。

【0012】

好適には、
少なくとも一つの前記反射鏡において、複数の前記貫通孔が形成されている。

【0013】

好適には、
前記貫通孔は、前記反射鏡における表側の径よりも、前記照度計が配置された裏側の径の方が大きく形成されている。

【0014】

好適には、
前記露光面付近に配置された露光面照度計を更に備えている。

【0015】

本発明の他の局面によれば、
上述した光源装置を備える露光装置が提供される。

【0016】

本発明の別の局面によれば、
光源から放射された光を受けて、より均一化された光を放射するインテグレータレンズからの光を反射させて露光面に導く光学系を構成する一つ以上の反射鏡のうち、少なくとも一つの前記反射鏡の表側の反射領域に、前記反射鏡の表裏側を連通する貫通孔を形成し、
前記貫通孔の裏面側に照度計を配置するとともに、露光面付近に露光面照度計を配置し、
前記照度計および前記露光面照度計でそれぞれ測定された照度を比較する
照度低下原因確認方法が提供される。

【0017】

好適には、
前記露光面照度計で測定された露光面照度値を前記照度計で測定された照度値で除した数値が、予め測定しておいた初期状態における前記数値よりも小さければ、前記照度計が配置された前記反射鏡の問題と判断し、
前記照度計で測定された照度と、前記露光面照度計で測定された照度との間に大きな差がなく、かつ、両照度が予め設定した値よりも小さい場合、前記光源の問題と判断する。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る光源装置によれば、従来のように露光面付近ではなく、光学系を構成する反射鏡の裏側に照度計を配置するので、ワークからの浮遊物等に起因する汚れによる照度計の劣化が少ないことにより、正確な照度の測定を長期間続けることができるとともに、照度の低下の原因を特定しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る露光装置１０を示す図である。

【図2】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８における貫通孔４０の位置を示す図である。

【図3】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８に貫通孔４０を２つ形成した場合（ａ）、および、３つ形成した場合（ｂ）を示す図である。

【図4】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８に形成される貫通孔４０の断面形状の一例を示す図である。

【図5】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８に形成される貫通孔４０の断面形状の別の例を示す図である。

【図6】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８に形成される貫通孔４０の断面形状の別の例を示す図である。

【図7】反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８に形成される貫通孔４０の断面形状の別の例を示す図である。

【図8】貫通孔４０が単なる平行な孔である場合について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（露光装置１０の構成）
本実施形態に係る露光装置１０は、図１に示すように、大略、光源装置１２と、搬送装置１４とを備えている。

【0021】

光源装置１２は、搬送装置１４における露光面Ａに光Ｌを照射するための装置であり、大略、光源１６と、導光反射鏡１８と、インテグレータレンズ２０と、光学系２２と、照度計２４と、露光面照度計２６とを有している。

【0022】

光源１６は、露光面Ａに照射する光Ｌを放射するものであり、例えば、ＬＥＤ、高圧放電灯、有機ＥＬ、白熱灯等の発光素子が使用される。光源１６はひとつの発光素子で構成されてもよいし、複数の発光素子を並べてひとつの光源１６を構成してもよい。

【0023】

導光反射鏡１８は、光源１６から放射された光Ｌをインテグレータレンズ２０に導く役割を有しており、ひとつの反射鏡で構成されてもよいし、複数の反射鏡で構成されてもよい。本実施形態では、２つの反射鏡（第１導光反射鏡３０および第２導光反射鏡３２）で導光反射鏡１８が構成されている。

【0024】

なお、導光反射鏡１８は、本発明の必須の構成要素ではなく、例えば、光源１６からの光Ｌが直接インテグレータレンズ２０を照射するように光源装置１２を構成してもよい。

【0025】

インテグレータレンズ２０は、光源１６から放射された光Ｌを受けて、より均一化された光Ｌを放射する役割を有する部材である。

【0026】

光学系２２は、インテグレータレンズ２０からの光Ｌを反射させて露光面Ａに導く役割を有しており、一つ以上の反射鏡（本実施形態では、凹面鏡３４および最終鏡３６）で構成されている。なお、最終鏡３６は、平面鏡である。また、光学系２２を構成する反射鏡の数は実施形態に限定されるものではなく、３枚以上であってもよい。また、１枚の反射鏡で光学系２２を構成してもよい。

【0027】

光学系２２を構成する少なくとも一つの反射鏡（本実施形態では、最終鏡３６）の表側には反射領域３８が形成されており、かつ、当該反射領域３８には、最終鏡３６の表側と裏側とを連通する貫通孔４０が形成されている。

【0028】

貫通孔４０の位置は特に限定されるものではないが、図２に示すように、反射鏡（最終鏡３６）の反射領域３８における、光学系２２における光学中心Ｃからずれた位置（光学中心Ｃとは異なる位置）に形成するのが好適である。なお、「光学系２２の光学中心Ｃ」とは、インテグレータレンズ２０から放射される光全体で見たときの光軸ＣＬと反射領域３８との交点を意味する。

【0029】

貫通孔４０を光学系２２における光学中心Ｃからずれた位置に形成することで、光源装置１２の光軸調整を行う際に例えばレーザー光線を光軸ＣＬに一致させて調整を行うが、その際、貫通孔４０が光学中心Ｃの位置に形成されているとレーザー光線が貫通孔４０に入ってしまい、光軸調整が困難になるからである。

【0030】

また、一つの反射鏡に形成される貫通孔４０の数についても特に限定されるものではなく、一つでもよいし、図３に示すように、２つ、あるいは３つ以上であってもよい。貫通孔４０を複数形成することにより、反射鏡の後側に配置できる照度計２４の数を増加させることができるので、光Ｌに含まれる複数の波長光の照度を同時に測定できる点で好適である。

【0031】

さらに、貫通孔４０の形状は、反射鏡における表側の径と裏側の径とを一致させてもよいが、反射鏡における表側の径よりも、裏側の径の方を大きく形成するのが好適である。

【0032】

「反射鏡における表側の径よりも、裏側の径の方が大きい貫通孔４０」の例としては、図４に示すような、反射鏡（最終鏡３６）の断面において、表側から裏側に向けて単純にテーパー状に広がっていくような形状が考えられる。

【0033】

また、図５に示すように、貫通孔４０の形状が、表側から裏側方向に向けて少しだけ平行な孔である平行孔部４２を有しており、そこから裏側まではテーパー状に広がっていくテーパー部４４を有しているような場合も考えられる。

【0034】

さらに、図６に示すように、貫通孔４０の形状が、表側から裏側方向に向けて少しだけ平行な孔である平行孔部４２を有しており、そこから急激に孔径が広くなり、そこから裏側までは平行な孔である大径平行孔部４６を有しているような場合も考えられる。

【0035】

また、図７に示すように、表側から裏側方向に向けて少しだけ平行な孔である平行孔部４２を有しており、そこから急激に孔径が広くなり、そこから裏側まではテーパー状に広がっていく台形状テーパー部４８を有しているような場合も考えられる。

【0036】

いずれの形状であっても、「反射鏡における表側の径よりも、裏側の径の方が大きい貫通孔４０」であれば以下のようなメリットがある。

【0037】

すなわち、貫通孔４０が、表側の径と裏側の径とが一致した単なる平行な孔である場合、図８に示すように、インテグレータレンズ２０からの光Ｌの一部が貫通孔４０の内周壁に当たってしまい、照度計２４まで届かない可能性がある。

【0038】

もちろん、貫通孔４０の径を大きくすれば、貫通孔４０の内周壁に当たる光Ｌの量を低減することはできるが、その代わりとして、貫通孔４０の径を大きくした分、反射鏡における反射領域３８の面積が減少するため、露光面Ａを照射する光量が少なくなってしまう。

【0039】

あるいは、貫通孔４０の軸が光Ｌの光軸ＣＬに一致するように形成できればよいが、このような貫通孔４０を形成するのは孔加工の難易度が高く、かつ、光源装置１２ごとに貫通孔４０の形成角度を適正化させることが必要となるといった問題がある。

【0040】

これに対して、「反射鏡における表側の径よりも、裏側の径の方が大きい貫通孔４０」であれば、図４に示すように、反射鏡の表側における反射領域３８の面積減少を最小限に抑えつつ、光Ｌの一部が貫通孔４０の内周壁に当たる可能性を低減することができる。

【0041】

照度計２４は、反射鏡に形成された貫通孔４０の裏面側に配置されており、当該貫通孔４０を通過してきた光Ｌの少なくとも一部を受けて照度を測定するものである。

【0042】

図４に示すように、照度計２４は、光源１６からの光Ｌが垂直に入射するようにして、反射鏡の裏側に配置されている。これにより、入射する光Ｌの照度の最大値を測定することができる。もちろん、入射する光Ｌの照度の最大値を測定する必要がなければ、照度計２４の反射鏡や光Ｌに対する配置角度はこれに限定されるものではない。

【0043】

露光面照度計２６は、光源１６から放射された光Ｌのうち、露光面Ａを照射する光Ｌの照度を測定するものである。なお、この露光面照度計２６は、光源装置１２に常設する必要はなく、後述するように、光学系の劣化原因を確認する際にのみ露光面付近に配置すればよい。

【0044】

図１に戻り、搬送装置１４は、光源装置１２からの光Ｌで露光するワークを搬送するものであり、当該搬送装置１４の特定位置が露光面Ａとなっている。

【0045】

（照度低下原因確認方法）
次に、上述した光源装置１２を用いて露光作業を行っている場合において、露光面Ａに照射される光Ｌの照度が低下した原因を確認する方法について説明する。

【0046】

先ず、露光面Ａ付近に露光面照度計２６を配置し、光源１６からの光Ｌの照度を照度計２４および露光面照度計２６でそれぞれ測定する。

【0047】

例えば、露光面照度計２６で測定された露光面照度値を照度計２４で測定された照度値で除した数値が、予め測定しておいた初期状態（光学系２２を構成する各反射鏡の反射領域に光学劣化や汚れが無い状態）における当該数値よりも小さければ、照度計２４が配置された反射鏡の問題（例えば、当該反射鏡の反射領域３８が汚れている、あるいは破損している）と判断し、照度計２４で測定された照度と、露光面照度計２６で測定された照度との間に大きな差がなく、かつ、両照度が予め設定した値よりも小さい場合、光源１６の問題と判断する。

【0048】

（変形例１）
上述の実施形態に係る光源装置１２では、光学系２２を構成する最終鏡３６に貫通孔４０が形成され、当該貫通孔４０を通過してきた光Ｌを受ける照度計２４が配置されていたが、これに代えて、凹面鏡３４に貫通孔４０を形成し、当該凹面鏡３４の裏側に照度計２４を配置してもよい。

【0049】

この場合、露光面照度計２６で測定された露光面照度値を凹面鏡３４に配置された照度計２４で測定された照度値で除した数値が、予め測定しておいた初期状態（光学系２２を構成する各反射鏡の反射領域に光学劣化や汚れが無い状態）における当該数値よりも小さければ、凹面鏡３４および最終鏡３６のどちらか一方、あるいは、両方の反射領域３８が汚れている（あるいは破損している）と判断される。

【0050】

また、インテグレータレンズ２０以後の光学系２２を構成するすべての反射鏡に照度計を配置して、各照度計および露光面照度計２６での照度を比較することにより、どの反射鏡に問題があるかを知ることができる。

【0051】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0052】

１０…露光装置、１２…光源装置、１４…搬送装置、１６…光源、１８…導光反射鏡、２０…インテグレータレンズ、２２…光学系、２４…照度計、２６…露光面照度計
３０…第１導光反射鏡、３２…第２導光反射鏡、３４…凹面鏡、３６…最終鏡、３８…反射領域、４０…貫通孔、４２…平行孔部、４４…テーパー部、４６…大径平行孔部、４８…台形状テーパー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】