曝光光學系統(tǒng)、曝光裝置以及曝光方法
【專利摘要】提供一種根據(jù)微透鏡的孔徑形狀而通過開口陣列來抑制主波束周邊的旁瓣，進行高精細曝光的曝光裝置以及曝光方法。通過在微透鏡(64a)的射出側設置遮光部(66b)，使在微透鏡(64a)的焦點位置附近的旁瓣(Bb)的位置進行移動。在通過第二開口陣列(68)之前主波束(Ba)收斂為左右，此外，旁瓣(Bb)在離主波束(Ba)的中心的的范圍中與現(xiàn)有例相比相對強度大約抑制為1/10左右。在通過第二開口陣列(68)集中激光(B)的結果，能夠作為具有能夠忽略主波束(Ba)的周圍的旁瓣(Bb)的光強度分布的激光(B)。
【專利說明】曝光光學系統(tǒng)、曝光裝置以及曝光方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及曝光光學系統(tǒng)、曝光裝置以及曝光方法，尤其，涉及使用了空間光調制 元件和在微透鏡射出側具有限制開口形狀的開口陣列的微透鏡陣列的曝光光學系統(tǒng)、曝光 裝置以及曝光方法。

【背景技術】
[0002] 已知具有曝光頭且通過該曝光頭在感光材料上曝光期望的圖案的圖像曝光裝置。 這種圖像曝光裝置的曝光頭基本上包括：光源；空間光調制元件，由根據(jù)控制信號對從該 光源照射的光分別獨立地進行調制的多個像素部進行排列而構成；以及成像光學系統(tǒng)，將 通過該空間光調制元件調制的光所產(chǎn)生的像在感光材料上成像。
[0003] 作為上述圖像曝光裝置的曝光頭的結構例，示出包括如下的結構：數(shù)字微反射鏡 器件，作為包括光源和多個微反射鏡的光調制元件（以下，稱為"DMD"）；以及微透鏡陣列， 排列有對通過該多個微反射鏡調制的多個光線束的各個光線束分別進行聚光的多個微透 鏡（例如，參照（日本）特開2004 - 1244號公報）。
[0004] 根據(jù)使用了這樣的微透鏡陣列的結構，即使對在感光材料上曝光的圖像的尺寸進 行放大等，也因來自空間光調制元件的各像素部的光線束通過微透鏡陣列的各微透鏡進行 聚光，所以感光材料上的曝光圖像的像素尺寸（=各光線的圓點尺寸）被集中而保持得較 小，具有能夠將圖像的清晰度保持得較高的優(yōu)點。
[0005] 專利文獻1中表示的曝光頭還在上述微透鏡陣列的射出側具有開口陣列，在開口 陣列中排列有分別限制上述多個光線束的各個光線束的多個開口。通過該開口陣列的作 用，各光線束被整形為感光材料上的像素尺寸成為一定的大小，且防止在相鄰的像素間的 串擾（cross talk)。


【發(fā)明內容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 但是，作為在圖像曝光裝置中降低曝光圖像的清晰度的其他要因，也有產(chǎn)生由空 間光調制元件或周邊光所引起的雜散光，該雜散光到達感光材料的要因。如上述專利文獻 1所記載，若在微透鏡陣列的射出側按每個微透鏡設置一個開口陣列，則除了能夠除去該雜 散光之外還能夠確保高的全體消光比（全部像素部開啟狀態(tài)時與全部像素部斷開狀態(tài)時 的光量比），但為了只通過在微透鏡陣列的射出側配置的第一開口陣列而達到除去雜散光 的目的，需要配合通過微透鏡陣列進行聚光的各光線束的成像成分的直徑而極其嚴格地確 定各開口的大小以及第一開口陣列的位置，存在對準的調整以及維持困難的問題。
[0008] 本發(fā)明考慮上述事實，將提供一種根據(jù)微透鏡的孔徑形狀而通過開口陣列來抑制 主波束周邊的旁瓣，進行高精細曝光的曝光光學系統(tǒng)、曝光裝置以及曝光方法作為課題。
[0009] 用于解決課題的技術方案
[0010] 本發(fā)明的第一方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，包括：空間光調制兀件，排列有對來自 光源的光進行調制的像素部；微透鏡陣列，排列有對通過所述空間光調制元件調制的光進 行聚光的微透鏡；第一開口陣列，在所述微透鏡的射出側具有限制光的透過的開口形狀的 開口部；掩模，以所述微透鏡的光軸為中心，設置在所述第一開口陣列的所述開口部，以外 形與所述開口部的開口形狀相似的形狀，對透過所述開口部的光進行遮光；第一成像光學 系統(tǒng)，將通過所述空間光調制元件調制的光在所述微透鏡陣列上成像；第二成像光學系統(tǒng)， 將通過所述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像；以及第二開口陣列，在所述微透鏡陣 列的聚光位置排列有對從各個所述微透鏡陣列射出的光進行集中的開口。
[0011] 根據(jù)上述發(fā)明，通過在第一開口陣列中設置的掩模，將通過第二開口陣列集中的 波束的無用光（旁瓣）擴散為大于第二開口陣列開口徑，從而能夠有效地除去無用光。
[0012] 本發(fā)明的第二方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，包括：透過部，以所述微透鏡的光軸為 中心，設置在所述掩模的中心，且形狀與所述掩模相似。
[0013] 根據(jù)上述發(fā)明，通過將包括作為掩模的中心的光軸的部分設為透過部，能夠有效 地除去無用光而不會降低主波束的光量。
[0014] 本發(fā)明的第三方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述掩模是以所述微透鏡的光軸為中 心的同心圓環(huán)狀。
[0015] 根據(jù)上述發(fā)明，在微透鏡的形狀是以光軸為中心的圓形的情況下，能夠設為通過 相對于周向的不均勻少的光量分布的波束進行曝光的曝光光學系統(tǒng)。
[0016] 本發(fā)明的第四方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述掩模是以所述微透鏡的光軸為中 心的同心矩形狀。
[0017] 根據(jù)上述發(fā)明，在微透鏡的形狀是以光軸為中心的矩形的情況下，能夠設為通過 不均勻少的光量分布的波束進行曝光的曝光光學系統(tǒng)。
[0018] 本發(fā)明的第五方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述掩模和所述透過部由粘貼在所述 微透鏡的射出側的膜的、不透明部分以及透明部分構成。
[0019] 根據(jù)上述發(fā)明，通過將透明的膜的一部分作為不透明而形成掩模，能夠以少的工 時來進行準確的掩模加工。
[0020] 本發(fā)明的第六方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述掩模是在所述微透鏡射出側形成 的鉻掩模。
[0021] 根據(jù)上述發(fā)明，通過由鉻構成的遮光膜來形成掩模，能夠設為包括獲得遺漏少且 高的光學濃度的掩模的曝光光學系統(tǒng)。
[0022] 本發(fā)明的第七方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述第一開口陣列的開口部的外周部 分是不透明部分。
[0023] 根據(jù)上述發(fā)明，通過將開口部的外周部分設為不透明的遮光部分，能夠通過掩模 來規(guī)定微透鏡的透過部分的形狀，能夠削減零件數(shù)和工時。
[0024] 本發(fā)明的第八方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，所述光源是半導體激光器（LD)。
[0025] 根據(jù)上述發(fā)明，通過使用單色的激光，容易控制光量分布，能夠設為高可靠性且高 照度的曝光光學系統(tǒng)。
[0026] 本發(fā)明的第九方式提供一種曝光光學系統(tǒng)，包括：透鏡，對來自光源的光進行聚 光；第一開口，在所述透鏡的射出側具有限制光的透過的開口形狀的開口部；掩模，以所述 透鏡的光軸為中心，設置在所述第一開口的所述開口部，以外形與所述開口部的開口形狀 相似的形狀，對透過所述開口部的光進行遮光；第一成像光學系統(tǒng)，將所述光在所述透鏡上 成像；第二成像光學系統(tǒng)，將通過所述透鏡聚光的光在感光材料上成像；以及第二開口，在 所述透鏡的聚光位置排列有對從所述透鏡射出的光進行集中的開口。
[0027] 根據(jù)上述發(fā)明，通過在第一開口中設置的掩模，將通過第二開口集中的波束的無 用光（旁瓣）擴散為大于第二開口的徑，從而能夠有效地除去無用光。
[0028] 本發(fā)明的第十方式提供一種曝光裝置，使用第一至第九方式中的任一方式提供的 曝光光學系統(tǒng)在感光材料上曝光預定的圖案。
[0029] 根據(jù)上述發(fā)明，通過掩模將通過第二開口陣列或者開口集中的波束的無用光（旁 瓣）擴散為大于第二開口徑，從而能夠有效地除去無用光而不會降低主波束的光量。
[0030] 本發(fā)明的第i 方式提供一種曝光方法，使用第十方式提供的曝光裝置在感光材 料上曝光預定的圖案。
[0031] 根據(jù)上述發(fā)明，通過掩模將通過第二開口陣列或者開口集中的波束的無用光（旁 瓣）擴散為大于第二開口徑，從而能夠有效地除去無用光而不會降低主波束的光量。
[0032] 發(fā)明效果
[0033] 由于本發(fā)明設為上述結構，所以根據(jù)微透鏡的孔徑形狀而通過開口陣列來抑制主 波束周邊的旁瓣，能夠進行高精細曝光。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是表示本發(fā)明的實施方式的曝光裝置的主要部分的概念圖。
[0035] 圖2是表示本發(fā)明的實施方式的曝光頭的主要部分的立體圖。
[0036] 圖3是表示本發(fā)明的實施方式的DMD的例子的立體圖。
[0037] 圖4是表示本發(fā)明的實施方式的DMD的開啟斷開狀態(tài)的立體圖。
[0038] 圖5是表示本發(fā)明的實施方式的DMD以后的光學系統(tǒng)配置的概念圖。
[0039] 圖6是表示現(xiàn)有的微透鏡聚光位置中的光量分布的概念圖。
[0040] 圖7是表示本發(fā)明的實施方式的光學系統(tǒng)的偏差原因的概念圖。
[0041] 圖8是表不現(xiàn)有的第一開口陣列與光量分布的關系的概念圖。
[0042] 圖9是表不本發(fā)明的實施方式的第一開口陣列與光量分布的關系的概念圖。
[0043] 圖10是表不本發(fā)明的實施方式的第一開口陣列與光量分布、以及第二開口陣列 與光量分布的關系的概念圖。
[0044] 圖11是表不本發(fā)明的實施方式的第一開口陣列對光量分布產(chǎn)生的影響的概念 圖。
[0045] 圖12是表示本發(fā)明的其他實施方式的第一開口陣列的開口形狀的概念圖。
[0046] 圖13是表示本發(fā)明的實施方式的第一開口陣列的開口形狀與微透鏡的焦點面中 的光強度的關系的概念圖以及數(shù)學式。
[0047] 圖14是表示本發(fā)明的實施方式的第一開口陣列的開口形狀與微透鏡的焦點面中 的光強度的關系的概念圖以及數(shù)學式。

【具體實施方式】
[0048] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式的一例。
[0049] <整體結構>
[0050] 如圖1、2所示，本實施方式的曝光裝置10包括將片材狀的感光材料P吸附在表面 而保持的平板狀的移動臺14。在由多個（例如四個）腿部16支撐的厚板狀的設置臺18的 上表面，設置有沿著臺移動方向而延伸的兩個導向部20。移動臺14配置為其長度方向朝向 臺移動方向，且支撐為能夠沿著導向部20進行往返移動。另外，在該曝光裝置10中，設置 有將作為副掃描單元的移動臺14沿著導向部20驅動的臺驅動裝置（未圖示）。
[0051] 在設置臺18的中央部，以橫跨移動臺14的移動路徑的方式設置有跨線橋形狀的 門22。門22的各個端部固定在設置臺18的兩側各面。夾著該門22而在一側設置有掃描 儀24,在另一側設置有檢測感光材料P的前端以及后端的多個（例如兩個）傳感器26。掃 描儀24以及傳感器26分別安裝到門22,固定配置在移動臺14的移動路徑的上游。另外， 掃描儀24以及傳感器26連接到控制它們的未圖示的控制器。
[0052] 掃描儀24包括作為一例而排列為m行η列的大致矩形狀的多個（圖中為14個） 曝光頭28。各曝光頭28的曝光區(qū)域30是將副掃描方向作為短邊的矩形狀。因此，隨著移 動臺14的移動，在感光材料Ρ中按每個曝光頭28形成帶狀的曝光完畢區(qū)域31。
[0053] 多個曝光頭28包括例如射出波長400nm的激光的未圖示的光源（作為一例為半 導體激光器（LD)等）以及例如圖3所示的DMD34作為將從光源射出的激光根據(jù)圖像數(shù)據(jù) 按每個像素部進行調制的空間光調制元件。該DMD34連接到包括數(shù)據(jù)處理部和反射鏡驅動 控制部的未圖示的控制器。在控制器的數(shù)據(jù)處理部中，基于所輸入的圖像數(shù)據(jù)，按每個曝光 頭28生成對DMD34上的使用區(qū)域內的各微反射鏡74 (后述）進行驅動控制的控制信號。 此外，在反射鏡驅動控制部中，基于在圖像數(shù)據(jù)處理部中生成的控制信號，按每個曝光頭28 控制DMD34的各微反射鏡74的反射面的角度。
[0054] 圖5通過概念圖表示DMD34以后的光學系統(tǒng)。在DMD34的光反射側（出射偵彳、射 出側），配置有將通過DMD34反射的激光B在感光材料P上成像的主光學系統(tǒng)。該主光學系 統(tǒng)由將通過DMD34調制的波束放大的第一成像光學系統(tǒng)52、使波束在感光材料P上成像的 第二成像光學系統(tǒng)58、插入這些成像光學系統(tǒng)之間的微透鏡陣列64、配置在最接近微透鏡 陣列64的出射側的第一開口陣列66、配置在微透鏡陣列64的焦點位置的第二開口陣列68 構成。
[0055] 第一成像光學系統(tǒng)52例如由入射側的透鏡52A、出射側的透鏡52B構成，DMD34配 置在透鏡52A的焦點面上。透鏡52A和透鏡52B的焦點面一致，進一步，在透鏡52B的出射 側的焦點面上配置有微透鏡陣列64。第二成像光學系統(tǒng)58也例如由入射側的透鏡58A、出 射側的透鏡58B構成，透鏡58A和透鏡58B的焦點面一致，進一步，配置有第二開口陣列68 的微透鏡陣列64的焦點位置是透鏡58A的焦點面。在透鏡58B的出射側的焦點面配置有 感光材料P。
[0056] 上述第一成像光學系統(tǒng)52將DMD34的像進行放大并在微透鏡陣列64上成像。進 一步，第二成像光學系統(tǒng)58將經(jīng)由微透鏡陣列64的像在感光材料P上成像、投影。此外， 第一成像光學系統(tǒng)52以及第二成像光學系統(tǒng)58都使來自DMD34的多個光線束作為相互大 致平行的光線束而出射。
[0057] 如圖3所示，在本實施方式中使用的DMD34是在SRAM單元（存儲單元）72上構成 各個像素（Pixel)的多個（例如1024個X 768個）微小反射鏡（微反射鏡74)以格子狀 排列的反射鏡器件。在各像素中，在最上部設置有由支柱支撐的矩形的微反射鏡74,在微反 射鏡74的表面蒸鍍了例如鋁等的反射率高的材料。
[0058] 若對DMD34的SRAM單元72寫入數(shù)字信號，則由支柱支撐的各微反射鏡74相對于 以對角線為中心配置了 DMD34的基板側以土 α度中的任一個傾斜。圖4(A)表示微反射鏡 74為開啟狀態(tài)的以+α°傾斜的狀態(tài)，圖4(B)表示微反射鏡74為斷開狀態(tài)的以一 α°傾 斜的狀態(tài)。因此，根據(jù)圖像信號，如圖4所示那樣控制DMD34的各像素中的微反射鏡74的 斜率，從而入射到DMD34的激光Β反射到各個微反射鏡74的斜率方向。
[0059] 另外，在圖4中，表示放大DMD34的一部分（一個微反射鏡部分），微反射鏡74被 控制為+ α°或者一 α°的狀態(tài)的一例。各個微反射鏡74的開啟斷開控制由連接到DMD34 的未圖示的控制器進行。
[0060] <微透鏡陣列>
[0061] 在微透鏡陣列64中，與DMD34上的各微反射鏡74對應的多個微透鏡64a例如以 例如1024個X 768個左右的二維狀排列。在本實施方式中，作為一例，各微透鏡64a使用 入射面為平面、出射面為凸面的平凸透鏡并且是焦距為ΙΟΟμπι的由石英玻璃形成的平凸 透鏡。另外，并不限定于上述例，也可以使用雙凸透鏡等。此外，也可以將各微透鏡64a和 將它們以陣列狀連接的連接部分由同一材料一體成型而設為微透鏡陣列64,或者也可以在 設置了與各個微反射鏡74對應的多個開口的底座的、各個開口中嵌入各微透鏡64a。
[0062] 由于上述第一開口陣列66以及第二開口陣列68是設置了與各微透鏡64a對應的 多個開口的陣列，所以第一開口陣列66配置在最接近微透鏡陣列64的出射側（也可以貼 著微透鏡64a)，第二開口陣列68在空間上遠離微透鏡陣列64而配置。
[0063] 在本實施方式中，第一開口陣列66也可以在微透鏡64a的出射側面的開口部以 外的部位設置鉻掩模（由鉻而成的遮光膜），或者也可以實施透過性/半透過性的鍍膜 (coating)而成為掩模，或者也可以不直接接觸到微透鏡64a，而在出射面的附近在透明的 掩模板上設置遮光膜。作為一例，第二開口陣列68通過在由石英玻璃而成的透明支持部材 上，以空孔狀實施例如由鉻而成的遮光膜而構成。
[0064] <主波束和無用光>
[0065] 如前所述，在本方式的圖像曝光裝置中，在通過微透鏡而聚光的主波束的周邊產(chǎn) 生的旁瓣成為降低曝光圖像的清晰度的一個原因。旁瓣除了通過包括光調制元件的微透鏡 上游的光學系統(tǒng)像差而產(chǎn)生之外，還通過微透鏡開口其本身的存在而在原理上產(chǎn)生。以下， 說明由微透鏡開口引起的旁瓣的產(chǎn)生過程以及其減輕方法。
[0066] 在第一開口陣列66的開口形狀為簡單的形狀（例如圓形）的情況下，圖6A中R 所示的微透鏡64a的焦點位置附近的光強度分布一般成為如圖6B所示的、對第一開口陣列 66的開口形狀進行了傅里葉變換的形狀。此時，在光強度強的主波束Ba(中央）的周圍，產(chǎn) 生強度小于主波束Ba的無用光（旁瓣Bb)。
[0067] 除了圖6所示的例之外，還考慮第一開口陣列66的開口形狀為矩形的情況等各種 情況，但無論是哪種情況，微透鏡64a的焦點位置附近的光強度分布都成為第一開口陣列 66的開口形狀的傅里葉變換。通常，若第一開口陣列66的開口尺寸、微透鏡64a的焦距以 及激光B的波長被確定，則該主波束Ba與旁瓣Bb的位置關系、強度比被唯一地確定。
[0068] 以下，使用圖13、14,說明第一開口陣列66的開口形狀與微透鏡64a的焦點面中的 光強度的關系。
[0069] 若將如圖13所示那樣表示第一開口陣列66的形狀的函數(shù)設為V( ξ、η)，則 ν(ξ、Π ) = 1(開口內部，無遮蔽），ν(ξ、η) =0(開口的外側，遮蔽），微透鏡64a的焦 點面（x、y)中的光的強度如圖13的式1所表示那樣成為第一開口陣列66的開口形狀的傅 里葉變換。
[0070] 此時，若第一開口陣列66的開口形狀為圓形，則能夠簡化上述式1。S卩，在將微 透鏡64a開口面離z軸（光軸）的距離設為R、將開口的半徑設為Rmax時，V⑵=1(|R| < Rmax), V(R) = 0(|R| > Rmax),若以在微透鏡64a的焦點面（=第二開口陣列68)離z 軸的距離r的距離將光強度設為|U(r) |2,則焦點面中的光強度如式2那樣表示。
[0071] 這里，如圖14所示，考慮如本實施方式那樣在微透鏡64a的開口面，設置了與開口 形狀（Rmax)相似的形狀的環(huán)狀的n個光圈的情況。若將Rm-1 < R < Rm時的透過率設為 Tm (-定），則焦點面的光強度如式3那樣表不。
[0072] 由此，通過適當?shù)卦O定{Rl...Rn}(光圈的半徑）以及{Tl...Tn}(透過率），能夠 將圖6B所示的旁瓣Bb (無用光）在微透鏡64a的焦點面、即第二開口陣列68上從光軸（z 軸）向外側移動，能夠在第二開口陣列68中除去無用光。若將{Tl...Tn}設為復數(shù)，則能 夠進行除了使用透過率變化之外還使用光的相位成分的變更效果的旁瓣改善。
[0073] S卩，在設為T1 = 1(透過）、T2 = 0(遮蔽）、T3 = 1(透過）、微透鏡64a的焦距f為 100 μ m時，如圖9A所不那樣，導出第一開口陣列66的開口部66a、遮光部66b、透過部分66c 的各尺寸，使得成為 R〇 = 〇、（Rl/f) = 〇· 09535 (半徑 R1 = 9. 535 μ m、Φ 1 = 19. 07 μ m)、 (R2/f) = 0· 1277 (R2 = 12. 77 μ m、Φ 2 = 25. 54 μ m)、（R3/f) = 0· 15 (R3 = 15 μ m、Φ 3 = 30 μ m)。這些數(shù)值是從上述數(shù)學式導出的，其目的、成立條件等與現(xiàn)有技術存在的具有圓環(huán) 狀光圈的光學系統(tǒng)不同。
[0074] 本實施例是由微透鏡開口引起的旁瓣減輕例，但關于通過由在微透鏡的上游的 光學系統(tǒng)、例如DMD等的光調制元件引起的軸對照像差而產(chǎn)生的旁瓣，通過適當?shù)剡x擇 {Rl...Rn}(光圈的半徑）以及{Tl...Tn}，也能夠與開口的影響同時減輕其影響。
[0075] 另一方面，由于以下的理由，優(yōu)選能夠盡可能抑制相對于主波束Ba的旁瓣Bb部分 的相對強度比。即，一般在對于高感光度的感光材料的曝光時，感光材料通過旁瓣光Bb進 行感光（覆蓋），存在實際的描畫線寬度變粗（分辨率降低）的可能性。此外，在使用了如 DMD34那樣的二維光調制元件的曝光裝置的高精細曝光時，由于相鄰的描畫波束間隔接近， 所以0N波束（描畫時）的光強度分布變寬（激光B變粗），能夠忽略成為對相鄰的描畫線 產(chǎn)生影響的要因的、旁瓣Bb的影響。
[0076] 相對于此，優(yōu)選充分減小在微透鏡陣列64的焦點位置附近配置的第二開口陣列 68的開口，從而能夠只除去旁瓣Bb而留下主波束Ba，但由于以下的理由，高精度地只除去 旁瓣Bb成分是困難的。
[0077] 即，如圖7所示，因制造偏差而存在在各個微透鏡64a中透鏡光軸與第二開口陣列 68的各開口中心發(fā)生偏移的顧慮。此外，由于第一成像光學系統(tǒng)52、第二成像光學系統(tǒng)58 的制造偏差（遠心性偏差），從各個微透鏡64a射出的主波束Ba的位置從第二開口陣列68 的各開口中心平行地發(fā)生偏移。因此，開口陣列68的開口中心與主波束Ba的中心發(fā)生偏 移，存在主波束Ba被集中而光量不足的顧慮。
[0078] 根據(jù)如上述理由，若在通過第二開口陣列68未充分地除去旁瓣Bb之后，減小第二 開口陣列68的開口徑而過于集中激光B全體，則主波束Ba的一部分也通過第二開口陣列 68而被除去，產(chǎn)生在各微透鏡64a的聚光波束間發(fā)生強度不均勻的不良情況。
[0079] 因此，在本實施方式中，通過在第一開口陣列66中設置形狀與開口形狀相似的掩 模而集中激光B，從而使微透鏡陣列64的焦點位置中的旁瓣Bb的位置沿著從主波束Ba離 去的方向（從光軸遠去的方向）偏移，且通過在第二開口陣列68集中主波束Ba以外的波 束，所以能夠留下主波束Ba的同時只有效地削減旁瓣Bb，能夠較細地保持曝光時的描畫線 的同時防止相鄰的波束間的串擾，并且，能夠防止光量降低。
[0080] 使用圖8?11，以下進行模型說明。這里，在微透鏡陣列64 (微透鏡64a)的透鏡 面通過鉻掩模等設置了遮光部66b的陣列設為第一開口陣列66的模型，但為了提高光利用 效率，也可以通過在微透鏡64a中賦予透過性/半透過性的鍍膜而實現(xiàn)。此外，也可以不直 接在透鏡出射面中賦予第一開口陣列66,而是在透鏡出射面附近單獨賦予。這里介紹的掩 模的結構是代表例，也可以增加后述的遮光部66b的輪環(huán)數(shù)等。
[0081] 在如圖8A所示的現(xiàn)有的結構中，在微透鏡64a的焦點位置附近，主波束Ba與旁瓣 Bb的相對強度以及位置關系成為圖8B那樣。即，在離主波束Ba的中心的4 μ m左右的范圍 中存在旁瓣Bb，這成為如前所述那樣產(chǎn)生各種問題的原因。
[0082] 在圖9A所示的本實施方式中，通過在微透鏡64a的射出側設置遮光部66b，移動微 透鏡64a的焦點位置附近的旁瓣Bb的位置。
[0083] 遮光部66b在第一開口陣列66的開口部66a中設置了形狀與開口部66a相似的 遮光部66b，若開口部66a為圓形則遮光部66b也是形狀與其相似的圓形，也可以在中央部， 如圖9A所示，進一步設置形狀與開口部66a相似的透過部分66c。該透過部分66c的存在 不是必須的，但為了有效利用激光B(主波束Ba)的光量，優(yōu)選存在透過部分66c。
[0084] 具體而言，將微透鏡64a設為焦距100 μ m的平凸透鏡，將開口部66a設為 Φ 30 μ m，將遮光部66b的外徑設為Φ 25. 54 μ m，將透過部分66c的徑設為Φ 19. 07 μ m，使 用了波長λ = 400nm的激光。
[0085] 如圖9?11所示，在該模型例中，在將主波束Ba的寬度設為Φ4μπκ旁瓣Bb離主 波束Ba的中心為Φ 7.2 μ m，與現(xiàn)有技術相比抑制為1/10,將第二開口陣列68的開口徑設 為Φ5.6μπι。若是這個結構，則即使是主波束Ba的中心與第二開口陣列66的開口中心因 前述的制造偏差影響而偏移了例如±0. 8μπι的情況下，也能夠通過第二開口陣列68高精 度地只抑制旁瓣Bb。
[0086] S卩，如圖10A所示的微透鏡64a、第一開口陣列66 (開口部66a、遮光部66b)的配 置中的激光B的光強度分布中，在通過第二開口陣列68之前，如圖10B所示那樣，主波束Ba 收斂在Φ4μπι左右，此外旁瓣Bb在離主波束Ba的中心為Φ7.2μπι的范圍中，與圖8所示 的現(xiàn)有例相比，相對強度大約抑制為1/10左右（圖11)。
[0087] 在通過第二開口陣列68 ( Φ 5. 6 μ m)集中了這樣的光強度分布的激光Β的結果，如 圖10C、圖11所示那樣，能夠作為具有能夠忽略主波束Ba的周圍的旁瓣Bb的光強度分布的 激光B。
[0088] 此外，相對于旁瓣Bb的強度比現(xiàn)有例相對強度大約抑制為1/10左右的范圍為 Φ 7. 2 μ m，因第二開口陣列68的開口徑為Φ 5. 6 μ m，所以即使如前所述那樣由微透鏡64a 的制造偏差所引起的光軸與第二開口陣列68的軸偏離、通過第一成像光學系統(tǒng)52的制造 偏差所引起的遠心性的不一致而產(chǎn)生的聚光位置的偏離存在±0. 8 μ m，也能夠通過第二開 口陣列68高精度地只除去旁瓣Bb。
[0089]〈遮光部的形狀〉
[0090] 在上述實施方式中，例示了第一開口陣列66的開口形狀為圓形的情況，但并不限 定于此，本發(fā)明也能夠應用于其他的形狀。
[0091] 即，如圖12所示，在第一開口陣列66的開口形狀為矩形的情況下，能夠將遮光部 66b也設為矩形，使微透鏡64a的焦點位置中的旁瓣Bb的位置偏移到遠離主波束Ba的地 點。此外，在遮光部66b的中央設置透過部分66c的情況下，也設為形狀與開口形狀相似。
[0092] 此外，遮光部66b不需要將激光B完全遮斷，也可以作為旋轉對稱的形狀的遮光部 66b，具有濃度梯度（分級（gradation))而使激光B階段性地透過。除此之外，也可以將ND 濾波器等具有預定的光學濃度的元素作為遮光部66b。
[0093] < 其他 >
[0094] 以上，記載了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不限定于上述實施例，在不脫離本發(fā)明 的主旨的范圍內能夠以各種方式實施是理所當然的。
[0095] 例如，在上述實施方式中，舉出通過激光來曝光的曝光裝置的結構為例，但并不限 定于此，例如也可以使用通常的可見光或者紫外線等?；蛘?，除了曝光裝置以外，還能夠應 用于使用圓點光的各種結構。
[0096] 此外，在本實施方式中，使用作為反射型的空間調制元件的DMD34來進行了說明， 但除此之外，也可以使用例如使用了液晶的透過型的空間調制元件。
[0097] 日本申請2012 - 011050的公開通過參照其全體而引用到本說明書中。在本說明 書中記載的全部文獻、專利申請以及技術標準以與在具體且單獨記載了通過參照而引用各 個文獻、專利申請以及技術標準時相同的程度，通過參照而引用到本說明書中。
[0098] 符號10是曝光裝置。
[0099] 符號14是移動臺。
[0100] 符號16是腿部。
[0101] 符號18是設置臺。
[0102] 符號20是導向部。
[0103] 符號22是門。
[0104] 符號24是掃描儀。
[0105] 符號26是傳感器。
[0106] 符號28是曝光頭。
[0107] 符號30是曝光區(qū)域。
[0108] 符號 34 是 DMD。
[0109] 符號52是第一成像光學系統(tǒng)。
[0110] 符號58是第二成像光學系統(tǒng)。
[0111] 符號64a是微透鏡。
[0112] 符號64是微透鏡陣列。
[0113] 符號66是第一開口陣列。
[0114] 符號66a是開口部。
[0115] 符號66b是遮光部。
[0116] 符號66c是透過部分。
[0117] 符號68是第二開口陣列。
[0118] 符號B是激光。
[0119] 符號Ba是主波束。
[0120] 符號Bb是旁瓣。
[0121] 符號P是感光材料。
【權利要求】
1. 一種曝光光學系統(tǒng)，包括： 空間光調制元件，排列有對來自光源的光進行調制的像素部； 微透鏡陣列，排列有對通過所述空間光調制元件調制的光進行聚光的微透鏡； 第一開口陣列，在所述微透鏡的射出側具有限制光的透過的開口形狀的開口部； 掩模，以所述微透鏡的光軸為中心，設置在所述第一開口陣列的所述開口部，以外形與 所述開口部的開口形狀相似的形狀對透過所述開口部的光進行遮光； 第一成像光學系統(tǒng)，將通過所述空間光調制元件調制的光在所述微透鏡陣列上成像； 第二成像光學系統(tǒng)，將通過所述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像；以及 第二開口陣列，在所述微透鏡陣列的聚光位置排列有對從所述微透鏡陣列的各個微透 鏡射出的光進行集中的開口。
2. 如權利要求1所述的曝光光學系統(tǒng)，其中，包括： 透過部，以所述微透鏡的光軸為中心，設置在所述掩模的中心，且形狀與所述掩模相 似。
3. 如權利要求2所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述掩模是以所述微透鏡的光軸為中心的同心圓環(huán)狀。
4. 如權利要求2所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述掩模是以所述微透鏡的光軸為中心的同心矩形狀。
5. 如權利要求2至4的任一項所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述掩模和所述透過部由粘貼在所述微透鏡的射出側的膜的不透明部分以及透明部 分構成。
6. 如權利要求1至4的任一項所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述掩模是在所述微透鏡射出側形成的鉻掩模。
7. 如權利要求1至6的任一項所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述第一開口陣列的開口部的外周部分是不透明部分。
8. 如權利要求1至7的任一項所述的曝光光學系統(tǒng)，其中， 所述光源是半導體激光器。
9. 一種曝光光學系統(tǒng)，包括： 透鏡，對來自光源的光進行聚光； 第一開口，在所述透鏡的射出側具有限制光的透過的開口形狀的開口部； 掩模，以所述透鏡的光軸為中心，設置在所述第一開口的所述開口部，以外形與所述開 口部的開口形狀相似的形狀對透過所述開口部的光進行遮光； 第一成像光學系統(tǒng)，將所述光在所述透鏡上成像； 第二成像光學系統(tǒng)，將通過所述透鏡聚光的光在感光材料上成像；以及 第二開口，在所述透鏡的聚光位置排列有對從所述透鏡射出的光進行集中的開口。
10. -種曝光裝置，使用權利要求1至9的任一項所述的圖像曝光光學系統(tǒng)在感光材料 上曝光預定的圖案。
11. 一種曝光方法，使用權利要求10所述的圖像曝光裝置在感光材料上曝光預定的圖 案。
【文檔編號】H01L21/027GK104067177SQ201280067948
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權日:2012年1月23日
【發(fā)明者】小森一樹 申請人:株式會社阿迪泰克工程