射束曝光裝置的制造方法
【專利摘要】在使多個光束的射束之間微小偏轉的射束曝光裝置中均勻地進行多個光束的微小偏轉。射束曝光裝置(1)具備：光出射部(2)，從多個光出射位置(2a)射出光束(Lb)；掃描部(3)；聚光光學系統(tǒng)(4)，將光束(Lb)的光斑聚光于被曝光面(Ex)；及微小偏轉部(5)，將多個光束(Lb)微小偏轉以曝光多個光束(Lb)的射束之間。聚光光學系統(tǒng)(4)具備：第1微透鏡陣列(41)，配置在光出射部(2a)與微小偏轉部(5)之間，并具備多個與光出射位置(2a)對應的微透鏡(41M)；及第2微透鏡陣列(42)，配置在微小偏轉部(5)與被曝光面(Ex)之間，并具備多個與光出射位置(2a)對應的微透鏡(42M)。
【專利說明】
射束曝光裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種射束曝光裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]作為通過將光斑直徑微細化的激光束等光束對二維平面進行曝光的方法之一，已知有通過檢流計鏡或多面鏡等射束掃描裝置沿一方向主掃描一條光束，并且使被曝光面沿與主掃描方向交叉的副掃描方向移動的射束掃描曝光。該射束掃描曝光中，當以高密度曝光大面積時，若欲縮短曝光處理時間，則需使射束掃描裝置高速旋轉，此時的驅動源或射束掃描裝置本身的振動對光學系統(tǒng)帶來惡劣影響的情況令人擔憂。
[0003]作為基于光束的二維曝光的另一方法，已知有沿一方向并排配置射出多個光束的光源陣列，并使被曝光面沿與該排列方向交叉的方向移動的多光束曝光。該多光束曝光中， 縮小多個光源的配置間隔方面也有限，因此為了進行光束之間的曝光，需進行使光源陣列沿著其排列方向位移的反復曝光，此時的光源陣列的位移需要高位置精度。
[0004]對此，已知有在所述多光束曝光中，在光源陣列本身保持固定的狀態(tài)下將多個光束微小偏轉以進行光束之間的曝光的裝置(參照下述專利文獻1)。該現(xiàn)有技術中，具備:光源部，沿一方向隔開既定間隔配置并射出多個光束;掃描部，掃描被多個光束曝光的被曝光面;成像光學系統(tǒng)，將從光源部被射出的光束成像于被曝光面;及微小偏轉部，將多個光束統(tǒng)一微小偏轉以曝光多個光束的射束之間。此處的微小偏轉部使用聲光元件或電光元件等。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2001-305449號公報
[0008]發(fā)明的概要
[0009]發(fā)明要解決的技術課題
[0010]所述具備微小偏轉部的多光束曝光裝置中，使光源固定而僅使光束微小偏轉，因此能夠避免驅動源的振動引起的惡劣影響和使光源位移時的位置精度的問題，另外，通過增加光束的數(shù)量來縮小光束之間的間隔，從而能夠縮短光束的微小偏轉距離，因此能夠相應地提高基于微小偏轉的掃描速度，對于大面積且高密度的曝光也能夠縮短曝光處理時間。[〇〇11]然而，現(xiàn)有多光束曝光裝置具備將光源的光出射位置成像于被曝光面的光學系統(tǒng)，通過直徑大的準直透鏡對沿一方向隔開既定間隔配置的多個光束進行聚光，并通過微小偏轉部引導至成像透鏡。因此，當作為微小偏轉部使用聲光元件或電光原件時，在直徑大準直透鏡的周邊部分通過的光束與在中心部分通過的光束中導致入射到微小偏轉部時的入射角上產(chǎn)生差異，在偏轉特性具有入射角依賴性的微小偏轉部中會產(chǎn)生無法使多個光束均勻地微小偏轉的問題。
[0012]本發(fā)明將解決這種問題作為課題的一例。即，本發(fā)明的目的在于，在使用聲光元件或電光元件等微小偏轉部來使多個光束的射束之間微小偏轉的射束曝光裝置中，通過均勻地進行多個光束的微小偏轉，能夠實現(xiàn)高精度的射束曝光等。
[0013]用于解決技術課題的手段
[0014]為了實現(xiàn)這種目的，基于本發(fā)明的射束曝光裝置在說明書中記載的幾種發(fā)明中具備以下結構。
[0015]—種射束曝光裝置，其特征在于，具備:光出射部，從沿一方向隔開既定間隔配置的多個光出射位置射出光束;掃描部，使被多個光束曝光的被曝光面與所述光出射部的一方或雙方朝向與所述一方向交叉的另一方向相對移動;聚光光學系統(tǒng)，將所述光出射部射出的光束的光斑聚光于被曝光面;及微小偏轉部，將多個光束微小偏轉以曝光多個光束的射束之間，所述聚光光學系統(tǒng)具備:第1微透鏡陣列，配置在所述光出射部與所述微小偏轉部之間，并具備多個與所述光出射部的光出射位置對應的微透鏡;及第2微透鏡陣列，配置在所述微小偏轉部與所述被曝光面之間，并具備多個與所述光出射部的光出射位置對應的微透鏡。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)這種射束曝光裝置，將光出射部射出的光束的光斑聚光于被曝光面的聚光光學系統(tǒng)具備具有多個與光出射部的光出射位置對應的微透鏡的第1微透鏡陣列及第2微透鏡陣列，且在第1微透鏡陣列與第2微透鏡陣列之間設有微小偏轉部，因此能夠使入射到微小偏轉部的多個光束的入射角度均勻。由此，即使在使用偏轉特性具有入射角依賴性的微小偏轉部時，也能夠使多個光束均勻地微小偏轉?！靖綀D說明】
[0018]圖1為表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的射束曝光裝置的整體結構的說明圖 (圖1(a)為側視的說明圖，圖1(b)為俯視的說明圖)。
[0019]圖2為表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的結構例的說明圖(圖2(a)為自光出射部至微小偏轉部的近前的光學系統(tǒng)，圖2(b)為自微小偏轉部至被曝光面的光學系統(tǒng))。
[0020]圖3為表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的中繼透鏡系統(tǒng)的結構例的說明圖(圖3(a)為從Y方向觀察的圖，圖3(b)為從X方向觀察的圖)。 [〇〇21]圖4為表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的射束曝光裝置的微小偏轉部的具體結構例的說明圖。[〇〇22]圖5為表示本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的具體例的說明圖。[〇〇23]圖6為表示本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的具體例的說明圖。[〇〇24]圖7為表示本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的具體例的說明圖。【具體實施方式】
[0025]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。圖1為表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的射束曝光裝置的整體結構的說明圖(圖1(a)為側視的說明圖，圖1(b)為俯視的說明圖)。 射束曝光裝置1具備光出射部2、掃描部3、聚光光學系統(tǒng)4及微小偏轉部5。
[0026]光出射部2從沿一方向(圖示的例子中為X方向)隔開既定間隔配置的多個光出射位置2a射出光束Lb，能夠由LD陣列等光源或光纖陣列、微鏡陣列等構成。
[0027]掃描部3使被多個光束Lb曝光的被曝光面Ex與光出射部2的一方或雙方朝向與光出射位置2a的排列方向(圖示的例子中為X方向)交叉的另一方向(圖示的例子中為Y方向) 相對移動。圖示的例子中，由使支承具有被曝光面Ex的基板10的基板支承部11移動的基板移動臺構成掃描部3,但并不限于此，也能夠由使光出射部2移動的光出射部移動臺構成掃描部。
[0028]聚光光學系統(tǒng)4將光出射部2射出的光束Lb的光斑Ls聚光于被曝光面Ex。聚光光學系統(tǒng)4例如包含將光出射部2的光出射位置2a的像成像于被曝光面Ex上的成像光學系統(tǒng)。
[0029]微小偏轉部5將多個光束Lb微小偏轉(參照箭頭P)以曝光多個光束Lb的射束之間。 微小偏轉部5能夠由聲光元件或電光元件等構成。微小偏轉部5通過將多個光束Lb例如向圖不的X方向微小偏轉來進行插補被曝光面Ex的多個光束Lb之間的掃描曝光。
[0030]這種射束曝光裝置1例如通過將被曝光面Ex相對于已固定的光出射部2向箭頭S方向(Y方向)移動(掃描)來平面曝光被曝光面Ex，通過多個光束Lb之間的微小偏轉(參照箭頭 P)來執(zhí)行與被曝光面Ex的移動方向(箭頭S方向)交叉的方向的光束Lb的掃描，由此能夠縮短曝光處理時間。[〇〇31]圖2為表示射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的結構例的說明圖(圖2(a)為自光出射部至微小偏轉部近前的光學系統(tǒng)，圖2(b)為自微小偏轉部至被曝光面的光學系統(tǒng))。如圖2 (a)所示，在光出射部2與微小偏轉部5之間配置有第1微透鏡陣列41。第1微透鏡陣列41具備與光出射部2的光出射位置2a對應的微透鏡41M，光出射部2的多個光出射位置2a與多個微透鏡41M以——對應的方式構成。[〇〇32]如圖2(b)所示，在微小偏轉部5與被曝光面Ex之間配置有第2微透鏡陣列42。第2微透鏡陣列42具備與光出射部2的光出射位置2a對應的微透鏡42M，并將多個光束Lb個別聚光于被曝光面Ex。此處，光出射部2的多個光出射位置2a與多個微透鏡42M以一一對應的方式構成。
[0033]另外，圖示的圖2(a)所示的例子中，在光出射部2與微小偏轉部5之間具備在第1微透鏡陣列41的后方形成光出射位置2a的像2f的投影光學系統(tǒng)43。投影光學系統(tǒng)43可以是將光出射位置2a的像2f放大形成的放大投影光學系統(tǒng)，也可以是將光出射位置2a的像2f縮小形成的縮小投影光學系統(tǒng)，還可以是等倍投影光學系統(tǒng)。圖2(a)所示的例子中，將第1微透鏡陣列41中的微透鏡41M的間隔設為大于光出射位置2a的間隔，作為投影光學系統(tǒng)43采用放大投影光學系統(tǒng)。
[0034]另外，圖示的圖2(b)所示的例子中，在微小偏轉部5與被曝光面Ex之間具備中繼透鏡系統(tǒng)44。該中繼透鏡系統(tǒng)44包含在第2微透鏡陣列42的附近形成微小偏轉部(聲光元件)5 的衍射面D的像Df?的成像光學系統(tǒng)。
[0035]具備這種聚光光學系統(tǒng)4及微小偏轉部5的射束曝光裝置1具備具有多個與光出射部2的光出射位置2a對應的微透鏡41M、42M的第1微透鏡陣列41及第2微透鏡陣列42,且在第 1微透鏡陣列41與第2微透鏡陣列42之間設有例如由聲光元件構成的微小偏轉部5,因此能夠使入射到微小偏轉部5的多個光束Lb的入射角度均勻。由此，即使在使用偏轉特性具有入射角依賴性的微小偏轉部5時，也能夠使多個光束Lb均勻地微小偏轉。[〇〇36]另外，聚光光學系統(tǒng)4具備在第1微透鏡陣列41的后方形成光出射位置2a的像2f的投影光學系統(tǒng)43,因此即使在光出射部2的光出射位置2a的間距與微透鏡41M的間距不同時，也能夠通過放大或縮小投影光學系統(tǒng)43的倍率來以良好的精度對準兩個間距。由此，能夠緩和制造第1微透鏡陣列41時的尺寸上的限制。[〇〇37]第1微透鏡陣列41優(yōu)選例如為將從該陣列射出的光設為平行光并入射到微小偏轉部5的準直透鏡。通過將多個光束Lb設為平行光并入射到微小偏轉部5,能夠使微小偏轉部5 的偏轉功能均勻，并能夠消除曝光位置的變形等。此時，通過在微透鏡41M的焦點位置形成光出射位置2a的像2f，能夠從微透鏡41M射出平行光，通過使用所述投影光學系統(tǒng)43,能夠以良好的精度將像2f的位置與微透鏡41M的焦點位置對準。
[0038]另外，聚光光學系統(tǒng)4具備在第2微透鏡陣列42的附近形成例如由聲光元件構成的微小偏轉部5的衍射面D的像Df的中繼透鏡系統(tǒng)44,因此即使在微小偏轉部5的偏轉角較大時，也能夠通過使像Df的位置靠近各微透鏡42M來有效地將已偏轉的光引入微透鏡42M內。 由此，能夠以較低的損失將從光出射位置2a射出的光束Lb聚光于被曝光面Ex上。
[0039]圖3為表示聚光光學系統(tǒng)的中繼透鏡系統(tǒng)的結構例的說明圖(圖3(a)為從Y方向觀察的圖，圖3(b)為從X方向觀察的圖)。此處，使用在不同焦距的兩個透鏡44a、44b之間插入有透鏡曲率在正交方向上不同的無焦透鏡系統(tǒng)44c的變形中繼透鏡。此處所示的中繼透鏡系統(tǒng)44整體的倍率能夠根據(jù)各個透鏡的焦距(透鏡面的曲率)適當設定。圖示的例子中，由4 個單透鏡構成中繼透鏡系統(tǒng)44，但也可將中繼透鏡系統(tǒng)44設為由4個以上的多個透鏡構成的光學系統(tǒng)。通過如圖示的例子那樣插入無焦透鏡系統(tǒng)44c，能夠獨立調整光束Lb的掃描方向(圖示的X方向)及與其正交的方向(圖示的Y方向)的光斑位置。如此處所示的變形透鏡系統(tǒng)也可以在所述投影光學系統(tǒng)43中采用。
[0040]圖4為表示微小偏轉部的具體結構例的說明圖。圖示的例子中，通過設為使聲光元件即微小偏轉部5的光出射面5B相對于光入射面5A傾斜的棱鏡結構，使朝向微小偏轉部5的入射光L1與出射光(一次衍射光)L2平行。通過設為這種微小偏轉部5的結構，無需使中繼透鏡系統(tǒng)44的光軸相對于入射光L1傾斜，就能夠簡單地進行裝置整體的組裝或調整。[〇〇41]圖5為表示本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的具體例的說明圖。對于與所述說明共同的部位標注相同符號并省略重復說明。圖示的例子中，在光出射部2的前段配置投影光學系統(tǒng)43和第1微透鏡陣列41，透射第1微透鏡陣列41的光束Lb入射到微小偏轉部5。另外，在微小偏轉部5的前段配置中繼透鏡系統(tǒng)44和第2微透鏡陣列42， 使通過第2微透鏡陣列42聚光的射束光斑Ls形成于被曝光面Ex上。[〇〇42] 此處，投影光學系統(tǒng)43由光圈43s及投影透鏡43a構成，且將光出射部2的各光出射位置2a的像2f形成于第1微透鏡陣列41的各個微透鏡41M的焦點位置。微透鏡41M為準直透鏡，且將從該透鏡射出的平行光入射到微小偏轉部5。[〇〇43]中繼透鏡系統(tǒng)44由透鏡44a、44b及插入在它們之間的光圈44s構成，且將聲光元件即微小偏轉部5的衍射面D的像Df形成于第2透鏡陣列42的附近。圖中，用實線表示透射微小偏轉部5的光，用虛線表示中繼透鏡系統(tǒng)44的共輒關系。通過微小偏轉部5的衍射面D上的一點而向不同角度射出的光在形成于第2微透鏡陣列42附近的像Df上相交于一點，并從此處又以不同角度入射到微透鏡42M。
[0044]圖6表示圖5所示的例子的改良例。對于與所述說明共同的部位標注相同符號并部分省略重復說明。圖5所示的例子中，使用聲光元件作為微小偏轉部5,且有可能產(chǎn)生衍射面 D的像Df相對于第2微透鏡陣列42的光軸42x成為傾斜狀態(tài)的情況。這樣，當衍射面D的像Df 相對于第2微透鏡陣列42的光軸42x傾斜時，形成于像Df上的光束的偏轉支點與第2微透鏡 42M之間的距離在各個第2微透鏡42M的每一個中不同，當射束偏轉的振幅較大時，可能會產(chǎn)生一部分射束不進入第2微透鏡42M的情況、或產(chǎn)生通過第2微透鏡42M之后的射束的角度在各個第2微透鏡42M的每一個中不同的情況。
[0045]對此，圖6所示的改良例中，在微小偏轉部5與中繼透鏡系統(tǒng)44之間配置有衍射面D 的像Dfe與第2微透鏡陣列42的光軸42x垂直的校正光學元件6。該校正光學元件6能夠由具有相對于第2微透鏡陣列42的排列方向傾斜的光出射面的棱鏡構成。通過配備這種校正光學元件6,能夠使偏轉射束無損失地入射到第2微透鏡42M，并且能夠使射束光斑Ls均勻。
[0046]圖7為表示本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置的聚光光學系統(tǒng)的具體例的說明圖。對于與所述說明共同的部位標注相同符號并省略重復說明。圖示的例子中，使用電光元件作為微小偏轉部5。當使用電光元件作為微小偏轉部5時，能夠以施加零電壓(零偏轉角)為中心進行射束偏轉，由于射束的偏轉角微小，因此不使用所述校正光學元件6就能夠有效地將偏轉射束入射到第2微透鏡42M。[〇〇47]以上說明的本發(fā)明的實施方式所涉及的射束曝光裝置1中，通過曝光多個光束Lb 及其光束Lb之間的微小偏轉，能夠縮短曝光處理時間，且能夠使用聲光元件均勻地進行此時的微小偏轉，因此能夠進行高精度的二維曝光。
[0048]以上，參照附圖詳述了本發(fā)明的實施方式，但具體結構并不限于這些，即使有不脫離本發(fā)明主旨范圍的設計變更等，也包含于本發(fā)明。另外，只要其目的和結構等中沒有特別的矛盾或問題，則上述各實施方式能夠移用彼此的技術并進行組合。
[0049]符號說明
[0050]1-射束曝光裝置，2-光出射部，2a_光出射位置，2f_(光出射位置的)像，3-掃描部， 4-聚光光學系統(tǒng)，41-第1微透鏡陣列，41M-微透鏡，42-第2微透鏡陣列，42M-微透鏡，43-投影光學系統(tǒng)，43a-投影透鏡，43s-光圈，44-中繼透鏡系統(tǒng)，44a、44b-透鏡，44c-無焦透鏡系統(tǒng)，44s-光圈，44x-光軸，5-微小偏轉部，D-衍射面，Df、Dfe-(衍射面的)像，6-校正光學元件，10-基板，11 -基板支承部，Lb-光束，Ls-光斑，Ex-被曝光面。
【主權項】
1.一種射束曝光裝置，其特征在于，具備:光出射部，從沿一方向隔開既定間隔配置的多個光出射位置射出光束；掃描部，使被多個光束曝光的被曝光面與所述光出射部的一方或雙方朝向與所述一方 向交叉的另一方向相對移動；聚光光學系統(tǒng)，將所述光出射部射出的光束的光斑聚光于被曝光面;及微小偏轉部，將多個光束微小偏轉以曝光多個光束的射束之間，所述聚光光學系統(tǒng)具備:第1微透鏡陣列，配置在所述光出射部與所述微小偏轉部之間，并具備多個與所述光出 射部的光出射位置對應的微透鏡;及第2微透鏡陣列，配置在所述微小偏轉部與所述被曝光面之間，并具備多個與所述光出 射部的光出射位置對應的微透鏡。2.根據(jù)權利要求1所述的射束曝光裝置，其特征在于，所述第1微透鏡陣列將所述多個光束分別設為平行光并入射于所述微小偏轉部，所述第2微透鏡陣列將所述多個光束個別聚光于所述被曝光面。3.根據(jù)權利要求1或2所述的射束曝光裝置，其特征在于，所述射束曝光裝置具備在所述第1微透鏡陣列的后方形成所述光出射部的光出射位置 的像的投影光學系統(tǒng)。4.根據(jù)權利要求3所述的射束曝光裝置，其特征在于，所述投影光學系統(tǒng)為放大投影光學系統(tǒng)。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的射束曝光裝置，其特征在于，所述微小偏轉部由聲光元件構成。6.根據(jù)權利要求5所述的射束曝光裝置，其特征在于，所述射束曝光裝置具備在所述第2微透鏡陣列的附近形成所述微小偏轉部的衍射面的 像的中繼透鏡系統(tǒng)。7.根據(jù)權利要求6所述的射束曝光裝置，其特征在于，在所述微小偏轉部與所述中繼透鏡系統(tǒng)之間配置有所述衍射面的像與所述第2微透鏡 陣列的光軸垂直的校正光學元件。
【文檔編號】G03G15/04GK105980933SQ201580007561
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月26日
【發(fā)明人】梶山康, 梶山康一, 石川晉, 佐藤敬行, 橋本和重
【申請人】株式會社V技術