特許 7198659 露光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-21

(45)【発行日】2023-01-04

(54)【発明の名称】露光装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20221222BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 521

G03F7/20 501

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018243033

(22)【出願日】2018-12-26

(65)【公開番号】P2020106603

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-10-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(72)【発明者】

【氏名】六川 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】濱脇 智大

【審査官】今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０７９６６８８２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６３５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６３３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３３９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４３２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３００７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３３２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９７７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０－７／２４、９／００－９／０２

Ｇ０２Ｂ ５／００－５／１３６

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

Ｇ０１Ｊ １／００－１／６０、１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、前記光源の光を照射する光学系を有し、
前記光学系は、
直列に配置された少なくとも２つのロッドレンズと、
前記少なくとも２つのロッドレンズを収納するロッドレンズホルダと、
前記ロッドレンズホルダの前記少なくとも２つのロッドレンズの端面同士が対向する位置の少なくとも一箇所に形成された取光口と、
前記取光口から出射した光を受光する受光部と
を備え、
前記端面同士が対向する位置に、前記端面同士が当接する側から前記取光口に向かって拡がる間隙を有する露光装置。

【請求項2】

前記間隙の拡がっている側の幅が１ｍｍ以下である請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記取光口がスリット状の開口であり、
前記開口から出射される線状光が入射され、スポット光を前記受光部に対して出射するライトガイドを備える請求項１に記載の露光装置。

【請求項4】

前記ロッドレンズホルダの照明光出射側の端部に近接して可動遮光板が配置された請求項１に記載の露光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置に適用される露光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば露光装置に使用される照明装置（光学装置）の光量をモニターし、光量変動を抑えるようにすることが知られている。光量をモニターする一つの方法として、露光ステージに光量センサの受光部を設け、基板を露光していない時に光量の測定を行うものがある。この方法では、露光時、非露光時にかかわらず光量モニターを行うことができない。光量モニターを露光時にも行うためには、特許文献１又は特許文献２に記載の光量モニターを行う照明装置を使用することが必要である。

【0003】

特許文献１は、撮像素子の製造工程における撮像素子の検査に好適な照明光学装置に関するもので、インテグレータロッド（ロッドレンズと以下称する）を有する。ロッドレンズの内部では、光入射面から入射した光が、その入射角度に応じた回数で内面反射を繰り返し、光出射面に向けて伝搬する。そして光出射面では、反射回数の異なる光が重なり、光量分布が均一化される。特許文献１の構成では、ロッドレンズの光出射面の近傍に、ロッドレンズを斜め４５度に横断するような光分岐面が設けられる。光分岐面は、ハーフミラーコートが施された平面である。光分岐面で光出射面とは異なる方向に分岐し、ロッドレンズの側面から外部に導かれ、光量モニター用の光検出器に導かれるようになされている。

【0004】

特許文献２には、検査対象物の表面を撮像して画像処理により製品検査を行う際に、光ファイバを介して検査対象物に照明光を照射するために用いられる光源装置が記載されている。照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタは、光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面から入射した光を均一化して光出射端面から出射するロッドレンズから成る導光ロッドを備えている。

【0005】

導光ロッドの光出射端面と光ファイバの光入射端面は、間隔を有して配置され、遮光ケースに収納されている。光ファイバの光入射端面に照射されると共に、反射した光を光センサが受け、その検出光量に応じて光量コントローラにより照射光量を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－１９５３４８号公報

【文献】特開２００７－１６３３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の照明装置は、撮像素子の検査用の照明装置に用いられるもので、露光装置に用いられるものではない。また、光量モニターを行うために、ハーフミラー面で光を分岐するため、光量の損失が発生する。さらに、ロッドレンズ端面のテーパー加工や、ハーフミラーコートなど、コストが高くなる問題がある。

【0008】

特許文献２に記載の照明装置は、画像処理検査装置の光源装置に用いられるもので、露光装置に用いられるものではない。また、光センサに入射する光量が少なく、測定誤差が多くなる。さらに、導光ロッドと光ファイバとの間にある程度広い間隔が必要であるため漏れ光が多く、光を効率的に利用できない問題がある。

【0009】

したがって、本発明の目的は、基板の露光中にも露光量を確認でき、露光光量の損失が少ない露光装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、光源と、光源の光を照射する光学系を有し、
光学系は、
直列に配置された少なくとも２つのロッドレンズと、
少なくとも２つのロッドレンズを収納するロッドレンズホルダと、
ロッドレンズホルダの少なくとも２つのロッドレンズの端面同士が対向する位置の少なくとも一箇所に形成された取光口と、
取光口から出射した光を受光する受光部と
を備え、
端面同士が対向する位置に、端面同士が当接する側から取光口に向かって拡がる間隙を有する露光装置である。

【発明の効果】

【0011】

少なくとも一つの実施形態によれば、ロッドレンズ間から出射した光を受光部によって受光することができ、例えば定照度制御を行うことができる。露光時でも，光量モニターが可能である。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。

【図2】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、一実施の形態における光量測定部の第１の例の断面部及び一部平面図である。

【図3】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、一実施の形態における２つのロッドレンズの配置の例を示す略線図である。

【図4】図４は、一実施の形態における光量測定部の第３の例の断面部である。

【図5】図５は、一実施の形態における光量測定部の第４の例の断面部である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。

【0014】

図１は本発明を適用することができる露光装置の概略構成図である。露光装置は、光源１と、光源１の出射光を均一な照度の照明光としてレチクル３を照明するための照明光学系２と、パターンの原版であるレチクル（フォトマスク）３と、レチクル３の像を基板Ｗに投影する投影光学系としての投影レンズ４と、基板Ｗを載置する露光ステージ５を備える。なお、図１の各要素は主要な光軸に沿った断面図で表示されており、一部を除きハッチングは省略されている。

【0015】

光源１は、ｇ、ｈ、ｉ線を含むブロードバンドな光を放射するＵＶランプである。また、楕円ミラーが設けられており、ロッドレンズ１１ａの入口に向けて光を集光する。光源１に対して駆動用の電源１８が設けられている。

【0016】

照明光学系２は、直列に配置したロッドレンズ１１ａ、１１ｂと、光量測定部を構成する光量センサ１２と、レンズ群１５（図１では省略して単レンズで表している）を備える。光量センサ１２は、例えばフォトダイオードによって構成される。

【0017】

光量センサ１２で測定した光量データは、システムコントローラ１９に送信される。システムコントローラ１９は、露光装置の全体の動作を制御するためのもので、光源１に対する電源１８の制御も行っている。システムコントローラ１９は、送信された光量データを基に露光に関する制御を行う。例えば、基板のフォトレジスト層に照射する積算光量の管理、あるいは、光源の出力変動の監視や、定照度コントロールに用いる。

【0018】

ロッドレンズ１１ａ、１１ｂのそれぞれは、多角形の断面を有する透明体であり、内面反射によってオプティカルインテグレータ（照明光均一化手段）として機能する。また、照明光学系２は、ロッドレンズ１１ｂの出射側端面の近傍に設けられた遮光板１３と遮光板移動機構１４を備えている。

【0019】

基板Ｗを移動させて順次パターンを露光するステップアンドリピート方式では、基板Ｗのステップ移動と露光とが交互に繰り返される。露光位置が基板エッジ（周辺部）にきた際に、エッジ端から所定の範囲を露光しない機能が存在する。このような基板周辺非露光機能は、ＷＥＭ（基板エッジマスキング）と称される。ＷＥＭのために、レチクル共役位置に遮光板移動機構１４によって非露光位置に位置決めされる遮光板１３が設けられる。

【0020】

レチクル３は、所定のパターンが描画された透過型のフォトマスクである。レチクル３は、不図示のレチクルステージに支持されている。

【0021】

投影レンズ４は、投影光学系を構成し、レチクル３のパターンを露光面（基板上面）に投影する。図１ではレンズ群を省略して１つの投影レンズ４のみを示しているが、実際は複数のレンズが設けられている。

【0022】

基板Ｗは、半導体ウエハ（シリコン基板）、プリント配線板（有機基板）、液晶基板（ガラス基板）等であり、基板の表面にはフォトレジスト層が形成されている。基板Ｗは、露光ステージ５に吸着保持されている。

【0023】

露光ステージ５がステージ移動機構によって、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動される。基板Ｗの表面 （二次元平面）をＸ方向及びＹ方向で規定し、回転方向をθで規定する。

【0024】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、ロッドレンズおよび光量測定部の拡大断面図及び拡大平面図である。図２（ｂ）では、光量センサ１２が省略されている。ロッドレンズホルダ１６は、少なくとも２つのロッドレンズ１１ａ及び１１ｂを所定の位置に固定する筒状ケースである。ロッドレンズホルダ１６は、複数のロッドレンズ（図２では第１のロッドレンズ１１ａおよび第２のロッドレンズ１１ｂ）を直列に配置するように保持する。ここでいう直列とは、ロッドレンズ１１ａの出射端面とロッドレンズ１１ｂの入射端面とが対向しており、ロッドレンズ１１ａの出射端面から出た光が、直接ロッドレンズ１１ｂの入射端面に入射する配置を意味する。

【0025】

ロッドレンズホルダ１６は、ロッドレンズ１１ａ及び１１ｂを所定幅の間隙（空気ギャップ）Ｇ１を隔てて配置する。すなわち、入射側のロッドレンズ１１ａの出射端面と、出射側のロッドレンズ１１ｂの入射端面が間隙Ｇ１を挟んで平行して対向するようになされている。

【0026】

ロッドレンズホルダ１６においてロッドレンズ１１ａ及び１１ｂが隣接する位置（すなわち、間隙Ｇ１の位置）に対応する上面（又は側面）の箇所に例えば円形の開口（取光口１７）が形成される。光量センサ１２は、その受光部がロッドレンズホルダ１６の取光口１７から出た光を受光可能なように位置決めされる。

【0027】

光量センサ１２は、所定の波長の光量（照度）を測定するセンサであり、例えば４３６ｎｍ （ｇ線）、４０５ｎｍ（ｈ線）、３６５ｎｍ（ｉ線）のいずれかの波長の成分の光量を測定する。

【0028】

図３は、ロッドレンズホルダ１６によって保持されるロッドレンズ１１ａ及び１１ｂを拡大した図である。なお、図３では、光量センサ１２やロッドレンズホルダ１６等は省略している。隣接するロッドレンズ１１ａ及び１１ｂの間には微小な間隔（空気ギャップ）Ｇ１が設けられる。光量センサ１２は、この間隙Ｇ１を伝わって取口光１７に到達した光を受光する。つまり、第１ロッドレンズ１１ａの出射端面と第２ロッドレンズ１１ｂの入射端面の間で多重的に反射した光を受光する。間隙Ｇ１は、広すぎれば露光に用いる光量のロスとなるので、なるべく小さい方が良い。ただし、ギャップが０では光量センサ１２に光が伝播しない。好ましくは、間隙Ｇ１の幅は，例えば０．０５ｍｍ～１ｍｍとされている。

【0029】

隣接するロッドレンズ１１ａ、１１ｂの端面は、必ずしも垂直面である必要はなく、図３（ｂ）に示すように傾斜していても良い。あるいは、隣接するロッドレンズ１１ａ、１１ｂの端面は、図３（ｃ）のように平行でなくてもよい。その場合では、ロッドレンズ１１ａの出射端面とロッドレンズ１１ｂの入射端面が一部で接触してもよい。

【0030】

図４は、光量測定部の第２の例を示す。例えば２本の光ファイバ２１ａ及び２１ｂの入射端面がロッドレンズホルダ１６の取光口１７に対して配置される。光ファイバ２１ａ及び２１ｂは、光ファイバホルダ２２によって位置決めされる。光ファイバ２１ａ及び２１ｂを通った光が光量センサ２３ａ及び２３ｂに導かれる。光量センサ２３ａ及び２３ｂは、互いに異なる波長の光の光量を検出するものである。なお、光ファイバ及び光量センサをそれぞれ一つとし、特定の波長の光量を検出するようにしてもよい。さらに、取光口と光量センサの間に切り替え式の光学的バンドパスフィルタを設け、一つの光量センサで複数の波長の光量を測定するようにしても良い。

【0031】

図５は、光量測定部の第３の例を示す。角筒状ケースのロッドレンズホルダ１６にロッドレンズ１１ａ及び１１ｂが間隙Ｇ１を介して対向配置されている。ロッドレンズホルダ１６の上面の間隔Ｇ１に対応する位置にスリット状（長穴状）の開口である取光口２４が形成される。間隙Ｇ１から出射される光は、線状をしているので、取光口２４を通じて線状光を収束して光量センサに導くことで、受光光量を増加させて光量測定の精度を高くすることができる。

【0032】

取光口２４から光を取り出して光量センサ２５の受光部２６に導くために、例えばバンドルファイバが使用される。バンドルファイバは、高い透過率の光ファイバを複数本束ねて収束ガイド部２７を構成し、収束ガイド部２７の両端に端末部を設けたライトガイドである。入射側の端末部２８は、光ファイバの結束を解いて取光口２４の形状にほぼ一致した入射端面を持つように成形される。収束ガイド部２７の出射側は、結束状態の光ファイバを光量センサ２５の受光部２６に対向又は密着するようになされる。なお、収束ガイド部２７は、反射ミラー、プリズム，レンズ等を用いて線状光をスポット光に変換する光学系でもよい。

【0033】

以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。また、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。

【0034】

例えば３個以上のロッドレンズを直列に配置するようにしてもよい。この場合、間隙を複数形成して各間隔に対応する位置に取光口を設けるようにしてもよい。複数の取光口を形成する場合、各取光口に対して感度波長の異なる複数の光量センサを設置してもよい。さらに、本発明は、半導体露光装置に限らず、照度分布均一化にロッドレンズを用いる装置に対して適用することができる。例えば、フォトマスクを基板に密着させるコンタクト露光装置や、レチクルを用いないダイレクト露光装置にて本発明を使用して光量をモニターすることができる。さらに、光源はＵＶランプに限定せず、例えばＬＥＤ光源を用いても良い。

【符号の説明】

【0035】

Ｗ・・・基板、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３・・・間隙、１・・・光源、２・・・照明光学系、
３・・・レチクル、１１ａ，１１ｂ・・・ロッドレンズ、１２・・・光量センサ、
１３・・・遮光板、１６・・・ロッドレンズホルダ、１７・・・取光口、１８・・・電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】