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KR-20260061012-A - LIGHT SOURCE APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD

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Abstract

원판의 패턴의 상을 기판에 투영하는 노광 장치에 사용되는 광원 장치이며, 제1 파장의 광을 사출하는 제1 LED군과, 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 광을 사출하는 제2 LED군과, 상기 제1 LED군으로부터의 광과 상기 제2 LED군으로부터의 광을 합성하는 다이크로익 미러를 갖고, 상기 다이크로익 미러에 의해 합성된 광이 상기 원판에 조사될 때, 상기 다이크로익 미러와 상기 원판 사이의 결상면에 있어서의 단위 면적당 조도가 1000mW/cm 2 이상이다.

Inventors

  • 핫코 마나부
  • 도요다 가즈키

Assignees

  • 캐논 가부시끼가이샤

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251016
Priority Date
20241025

Claims (17)

  1. 원판의 패턴의 상을 기판에 투영하는 노광 장치에 사용되는 광원 장치이며, 제1 파장의 광을 사출하는 제1 LED군과, 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 광을 사출하는 제2 LED군과, 상기 제1 LED군으로부터의 광과 상기 제2 LED군으로부터의 광을 합성하는 다이크로익 미러를 갖고, 상기 다이크로익 미러에 의해 합성된 광이 상기 원판에 조사될 때, 상기 다이크로익 미러와 상기 원판 사이의 결상면에 있어서의 단위 면적당 조도가 1000mW/cm 2 이상이며, 상기 다이크로익 미러는 긴 변이 500mm 이상이고, 또한 면적이 200000mm 2 이상인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 파장은, 상기 제2 파장보다 짧고, 상기 제1 LED군은 중력 방향에 대하여 수직으로 배치되고, 상기 제2 LED군은 중력 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 파장은, 365nm를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 파장은, 405nm를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군과 상기 제2 LED군 사이의 간격은, 3mm 이상 15mm 이하인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군의 LED의 수와 상기 제2 LED군의 LED의 수의 합은 140개 이상인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군 또는 상기 제2 LED군을 보유 지지하는 지지대를 더 갖고, 상기 지지대는, 면적비 5％ 이상의 절결 부분을 갖는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군 또는 상기 제2 LED군은, 냉각된 냉매가 흐르는 냉각부와 접촉하는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 냉각부에 있어서의 냉매는, 상기 제1 LED군 또는 상기 제2 LED군에 대응하는 위치에 있어서, 중력 방향에 대하여 반대의 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군으로부터의 광을 집광하는 제1 마이크로렌즈 어레이와, 상기 제2 LED군으로부터의 광을 집광하는 제2 마이크로렌즈 어레이를 갖고, 상기 제1 LED군과 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리는 0.1mm 이상 1.0mm 이하이고, 상기 제2 LED군과 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리는 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  11. 제10항에 있어서, 제1 마이크로렌즈 어레이에는, 상기 제1 LED군으로부터의 광이 직진하는 방향으로 이격되어, 상기 제1 LED군으로부터의 광이 통과하는 순으로 제1 렌즈와 제2 렌즈가 배치되고, 제2 마이크로렌즈 어레이에는, 상기 제2 LED군으로부터의 광이 직진하는 방향으로 이격되어, 상기 제2 LED군으로부터의 광이 통과하는 순으로 제3 렌즈와 제4 렌즈가 배치되고, 상기 제1 렌즈에 있어서, 상기 제1 LED군에 가까운 면은 평면이며, 상기 제3 렌즈에 있어서, 상기 제2 LED군에 가까운 면은 평면인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 LED군 또는 상기 제2 LED군의 LED의 1개당 걸리는 전압은 2V 이상 6V 이하이고, 상기 제1 LED군 또는 상기 제2 LED군의 LED의 1개당 흐르는 전류는 220mA 이상 3000mA 이하인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  13. 원판의 패턴의 상을 기판에 투영하는 노광 장치에 사용되는 광원 장치이며, 제1 파장의 광을 사출하는 제1 LED군과, 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 광을 사출하는 제2 LED군과, 상기 제1 LED군으로부터의 광과 상기 제2 LED군으로부터의 광을 합성하는 다이크로익 미러를 갖고, 상기 제1 LED군의 LED의 수를 N1개, 상기 제2 LED군의 LED의 수를 N2개로 할 때, 상기 다이크로익 미러에 의해 합성된 광이 상기 원판에 조사될 때, 상기 다이크로익 미러와 상기 원판 사이의 결상면에 있어서의 단위 면적당 조도가 7×(N1+N2)mW/cm 2 이상인 것을 특징으로 하는, 광원 장치.
  14. 제1항, 제2항, 제3항 및 제13항 중 어느 한 항에 기재된 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터의 광을 원판에 조명하는 조명 광학계와, 상기 원판의 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 조명 광학계는, 해당 조명 광학계의 퓨필면의 위치에 배치되는 조리개를 갖고, 상기 조리개는 복수의 조리개에서 하나의 조리개를 선택할 수 있는 구성인 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 조명 광학계는, 퓨필면에 있어서의 광 강도 분포에 대하여 상기 원판의 면에 있어서의 광 강도 분포를 등배 이상으로 확대시키는 확대 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
  17. 제14항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하여, 노광 기판을 얻는 노광 공정과, 상기 노광 기판을 현상하여, 현상 기판을 얻는 현상 공정을 포함하고, 상기 현상 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.

Description

광원 장치, 노광 장치, 및 물품의 제조 방법{LIGHT SOURCE APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD} 본 발명은 광원 장치, 노광 장치, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 노광 장치는, 반도체 디바이스나 액정 표시 장치 등의 제조 공정인 리소그래피 공정에 있어서, 원판(레티클 또는 마스크)의 패턴을, 투영 광학계를 통해 감광성의 기판(표면에 레지스트층이 형성된 웨이퍼나 유리 플레이트 등)에 전사하는 장치이다. 예를 들어, 액정 표시 장치에 패턴을 전사하는 투영 노광 장치에서는, 근년, 마스크 상의 보다 큰 면적 패턴을 기판 상에 일괄 노광할 것이 요구되고 있다. 이 요구에 대응하기 위해, 고해상력이 얻어지고, 또한 대화면을 노광할 수 있는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치가 제안되어 있다. 이 주사형 노광 장치는, 슬릿 광속에 의해 조명된 패턴을, 투영 광학계를 통해 스캔 동작에 의해 기판 상에 전사한다. 노광 장치의 광원으로서, 예를 들어 수은 램프가 사용되고 있지만, 근년, 수은 램프 대신에, 고체 발광 소자인 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)로 치환하는 것이 기대되고 있다. LED는 발광을 제어하는 기판 회로에 전류를 흐르게 하고 나서, 광의 출력이 안정될 때까지의 시간이 짧고, 수은 램프와 같이 상시 발광시킬 필요가 없기 때문에, 에너지 절약 또한 장수명이라고 하는 장점이 있다. 특허문헌 1에는, 노광 장치에 사용되는 LED 광원에 관한 내용이 개시되어 있다. 도 1은 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 2는 조명 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 광원 장치의 단면도이다. 도 4는 광원 장치의 위에서 본 도면이다. 도 5는 LED 기판의 회로를 나타내는 도면이다. 도 6은 복수의 LED 기판을 나타내는 도면이다. 도 7은 광원 장치의 단면도이다. 도 8은 LED 기판의 회로를 나타내는 도면이다. 도 9는 광원 장치의 사시도이다. 도 10은 물품의 제조 방법의 흐름도이다. 이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부의 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다. <제1 실시 형태> 도 1은 본 실시 형태에 있어서의 노광 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 노광 장치(100)는, 피조사면인 마스크(7)(원판)에 광을 조명하는 조명 광학계(8)와, 마스크(7)와 광학적으로 공액의 위치인 피조사면(4)에 배치된 기판(5)에 마스크(7)에 형성되어 있는 패턴의 상을 투영하는 투영 광학계(101)를 갖는다. 조명 광학계(8)는, 예를 들어 투영 배율 2배의 확대 배율을 갖는 결상 광학계(슬릿면 조명광 분포를 마스크면 조명광 분포로 결상하는 광학계)를 갖고 있어도 된다. 이 결상 광학계가 있는 경우에는, 보다 큰 영역을 일괄 노광하는 능력이 향상된다. 투영 광학계(101)는, 미러(1, 2, 3, 2, 1)의 순으로 광을 반사시키는 반사 광학계이며, 마스크(7)의 패턴의 상을 피조사면(4)에 배치된 기판(5)에 투영한다. 도 1에 나타낸 투영 광학계(101)는 반사 광학계임으로써, 광원(1)으로부터의 광의 색수차가 굴절 광학계에 비하여 작아지는 광학계이며, 브로드밴드 조명에 호적하다. 기판(5)은, 이동 가능한 스테이지(6)에 의해 지지되어 있다. 투영 광학계(101)는 반사 광학계에 한정되지 않고, 반사 굴절 광학계나 굴절 광학계여도 되지만, 그 경우에는 사용 파장에 대한 색수차의 보정을 고려할 필요가 생긴다. 또한, 도 1에서는 투영 광학계(101)는 하나의 투영 광학계이지만, 복수의 투영 광학계(101)가 배치되는 형태여도 된다. 도 2는 차광용의 하우징(9)에 둘러싸인 조명 광학계(8)의 구성을 나타내는 도면이다. 조명 광학계(8)는, LED 어레이 광원(11)과 다이크로익 미러(16)를 조합한 광원 유닛(10)(광원 장치)을 구비한다. LED 어레이 광원(11)은 예를 들어 11a, 11b의 2개의 상이한 LED 어레이 광원으로 구성된다. LED 어레이 광원(11a)은 제1 파장 특성 λ1을 갖는 제1 LED 소자를 복수 포함하고, LED 어레이 광원(11b)은 제1 파장 특성과 다른 제2 파장 특성 λ2를 갖는 제2 LED 소자를 복수 포함한다. 제1 파장 특성 λ1을 갖는 제1 LED 소자는, 예를 들어 피크 파장이 365nm로 발광하는 LED 소자이며, 제2 파장 특성 λ2를 갖는 제2 LED 소자는 예를 들어 피크 파장이 405nm로 발광하는 LED 소자이다. 제1 LED 소자로부터 사출되는 광은, 365nm의 파장을 포함한다. 제2 LED 소자로부터 사출되는 광은, 405nm의 파장을 포함한다. 본 실시 형태에서는, LED 어레이 광원(11a)을 제1 LED군이라고도 칭한다. 또한, LED 어레이 광원(11b)을 제2 LED군이라고도 칭한다. 파장의 차이를 구별하지 않는 경우에는, 양자를 단순히 LED 어레이 광원이라고도 칭한다. 각각의 LED 어레이 광원으로부터 방사되는 파장 특성이 상이한 광을, 파장 합성부(16)에서 합성하여, 콘덴서 렌즈(12)로 유도한다. 파장 합성부(16)는 예를 들어 다이크로익 미러이며, 파장 365nm의 광을 많이 반사시키고, 파장 405nm의 광을 많이 투과시키는 광학 박막을 형성한 유리 기판이다. 상기에서는, LED 어레이 광원(11a)에는 예로서 365nm인 하나의 파장의 LED를 탑재한 경우에 대하여 기재했지만, 다이크로익 미러를 반사하는 발광 파장을 갖는 것이라면, 복수의 상이한 발광 파장의 LED를 LED 어레이 광원(11a)에 혼재해도 된다. LED 어레이 광원(11b)에 관해서도 마찬가지로 다이크로익 미러를 투과하는 발광 파장을 갖는 것이라면, 복수의 상이한 발광 파장의 LED를 LED 어레이 광원(11b)에 혼재해도 된다. 또한, 짧은 파장역을 포함하는 LED 어레이 광원(11a)은, 도 2에 있어서의 xy 평면(중력에 대하여 수직인 면)에 있는 것이 바람직하다. 짧은 파장역의 광은, 보유 지지 부재에 부여하는 대미지가 크고, 중력에 대하여 넓은 면으로 보유 지지하는 것이 바람직하다. 또한, 많은 경우, 다이크로익 미러의 반사막 특성은, 짧은 파장을 반사시키고, 긴 파장을 투과시키는 편이 광 이용 효율이 높다. 이러한 이유에서, xy 평면에 배치되는 LED 어레이 광원(11a)의 파장이, xz 평면에 배치되는 LED 어레이 광원(11b)의 파장보다 짧은 편이 바람직하다. 그러나 이것은 필수적인 조건은 아니고, 변경해도 본 발명의 범위 내이다. 위치 관계로서는, 콘덴서 렌즈(12)의 전방측 초점 위치의 근방에 LED 어레이 광원(11a 및 11b)의 사출면이 위치하고, 콘덴서 렌즈(12)의 후방측 초점 위치의 근방에 옵티컬 인터그레이터(13)의 입사면이 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, LED 어레이 광원(11a 및 11b)의 사출면이나 옵티컬 인터그레이터(13)의 입사면은, 콘덴서 렌즈(12)의 초점 위치에 완전히 일치할 필요는 없고, 예를 들어 초점 거리의 ±10％ 어긋난 점에 위치되어도 효과를 손상시키지 않는다. 옵티컬 인터그레이터(13)는 예를 들어 플라이 아이 렌즈이며, 다수의 렌즈 엘리먼트로 구성된다. 옵티컬 인터그레이터(13)는 입사면 상의 광을 파면 분할하고, 그 사출면에서 LED 어레이 광원(11a 및 11b)의 다중 광원상을 형성한다. 환언하면, 옵티컬 인터그레이터(13)를 구성하는 다수의 렌즈 엘리먼트의 하나하나의 사출면에, LED 어레이 광원(11)의 광학상이 형성되고, 이것이 2차 광원이 된다. 옵티컬 인터그레이터(13)의 사출면 근방에 배치되는 개구 조리개(14)(조리개)는, 마스크(7)를 조사하는 광의 각도 분포를 제어한다. 이 개구 조리개(14)에, 예를 들어 윤대(輪帶) 형상의 투과 영역이나 사중극 형상의 투과 영역을 마련함으로써, 윤대나 사중극 등의 변형 조명을 형성 가능하다. 그리고, 제2 콘덴서 렌즈(15)에 의해 개구 조리개(14)를 투과한 광을 집광하여, 조명광으로서 마스크(7)를 조사한다. 또한, 개구 조리개(14)는 복수의 조리개에서 하나의 조리개를 선택할 수 있는 구성일 수 있다. 다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 LED 어레이 광원(11)의 구성에 대하여 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다. LED 어레이 광원(11a, 11b)의 구성은 상기와 같이 파장 특성이 상이한 것을 제외하면 마찬가지의 구성이어도 된다. LED 어레이 광원은, 노광 장치에 자주 사용되고 있는 고압 수은 램프에 비하여, 광원 1개당(LED 칩 1개당) 방사 강도가 작기 때문에, 충분한 방사 강도를 얻기 위해 복수개(수십 내지 수천)를 사용하는 것이 필요하게 된다. 도 3은 기판(17)에 복수의 LED 소자(18)를 실장한 LED 어레이 광원(11)을 나타내고 있다. 도 4는 도 3의 위에서 본 도면이며, LED 소자(18)가 기판(17) 위에 2차원적으로 배열되는 모습을 나타내고 있다. 도 3에 있어서, LED 소자로부터 방사되는 광은 방사 각도가 반각으로 60 내지 70도이며, 일반적인 FPD에 적합한 투영 광학계의 개구수 NA가 0.1 전후(반각으로 5.7도 전후)인 것을 생각하면 매우 큰 각도 분포이다. 이 때문에, LED 소자로부터 방사되는 광의 방사 각도를 작게 하기 위해, 각 LED 소자(18)의 바로 위에 방사 광속을 대략 평행하게 하는 집광 렌즈(19)를 마련한다. 복수의 집광 렌즈를 통합하여 마이크로렌즈 어레이라고 칭하는 경우가 있다. 마이크로렌즈 어레이에 의해, LED 소자로부터의 방사 광속을 보다 많이 하류의 광학계에서 도입할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 LED군으로부터의 광을 집광하는 마이크로렌즈 어레이를 제1 마이크로렌즈 어레이라고도 칭하고, 제2 LED군으로부터의 광을 집광하는 마이크로렌즈 어레이를 제2 마이크로렌즈 어레이라고도 칭한다. 또한, 제1 마이크로렌즈 어레이에는, 제1 LED군으로부터의 광이 통과하는 순으로 제1 렌즈와 제2 렌즈가 배치된