專利名稱：無掩模曝光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不使用掩模、在曝光基板上曝光圖案的無掩模曝光裝置。
技術(shù)背景為了在印刷基板上形成布線圖案等，以往，事先在掩模上形成圖案，使用 掩模曝光機將該掩模圖案投影曝光，利用密接或接近式曝光，在曝光基板上 曝光圖案。近幾年開發(fā)了不使用掩模、直接在曝光基板上曝光的技術(shù)，開始 了產(chǎn)業(yè)上的活用(專利文獻1)。通過這樣的無掩模曝光裝置，能夠制作例如圖案寬度為20 n m的印刷基板。專利文獻1特開2004-39871號公報 發(fā)明內(nèi)容為了進一步提高電子部件等的安裝密度，人們希望圖案寬度細到10ym 以下。但是，曝光10jum以下的圖案時，由于聚焦深度的幅度窄，如果曝光 基板上有彎度和厚度不均等，就難以使圖案寬度均勻。本發(fā)明的目的在于，解決上述課題，提供工件上有彎曲和厚度不均時、也 能夠在工件表面上曝光寬度均勻的圖案的無掩模曝光裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明，由輸出曝光照明光的曝光光源、2維空間調(diào) 制器、第l投影透鏡、微透鏡陣列、第2投影透鏡、支撐曝光基板并向垂直于 上述第2投影透鏡光軸的方向移動的載物臺構(gòu)成，其特征在于，設(shè)置第1和第2兩個楔形玻璃和使上述楔形玻璃中的至少一個移動的移動 裝置，其中，上述第1和第2兩個楔形玻璃的板厚方向的一面相對于板厚方向 的另一面是角度為6的傾斜面；使上述第1楔形玻璃的上述另一面與上述第2投影透鏡的光軸垂直，并且 將組合成上述第2楔形玻璃的上述一面與上述第1楔形玻璃的上述一面的距離 為預(yù)定值的上述第1楔形玻璃和上述第2楔形玻璃設(shè)置在上述第2投影透鏡的 入射側(cè)或出射側(cè)；
上述第2投影透鏡的上述光軸方向的成像位置從上述曝光基板表面錯開時，上述移動裝置以使上述距離不變的方式向上述角度e方向移動上述楔形玻璃中的任意一個，以將上述第2投影透鏡的成像面定位在上述曝光基板表面。 工件上即使有彎曲和厚度不均，也能夠在工件表面上曝光寬度均勻的圖案。


圖1是涉及本發(fā)明實施例1的無掩模曝光裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是涉及本發(fā)明的楔形玻璃單元的主要部分立體圖。圖3是圖2的從K方向看過去的圖。圖4是涉及本發(fā)明實施例2的無掩模曝光裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖5是高度檢測器的結(jié)構(gòu)圖。圖6是曝光基板的剖面圖。圖7是涉及本發(fā)明的檢測光的說明圖。 符號說明8曝光基板67第2投影透鏡717第1楔形玻璃727第2楔形玻璃717u第1楔形玻璃的面727u笫2楔形玻璃的面6楔形玻璃717、 727的傾斜面的角度5面717u與面727u的距離具體實施方式
下面詳細說明本發(fā)明。 實施例1圖1為涉及本發(fā)明的第1無掩模曝光裝置的結(jié)構(gòu)圖。由7個光軸構(gòu)成的曝光照明系統(tǒng)11 17結(jié)構(gòu)基本相同。為了避免圖面的復(fù) 雜，該圖中只在7個光軸系統(tǒng)中容易表示的部分上示出了編號和信號線(虛 線)，但所有光軸具有同樣的編號和信號線。下面說明曝光照明系統(tǒng)11 17中 的曝光照明系統(tǒng)17。從曝光照明系統(tǒng)17中射出的曝光照明光，由折返鏡27射到上方的2維空 間調(diào)制器37。這里，2維空間調(diào)制器使用數(shù)字微鏡器件(以下稱為"DMD，，) 37。在DMD37的xy面內(nèi)矩陣狀地設(shè)置了多個可動微鏡。若從控制裝置9向 各微鏡發(fā)送ON/OFF信號，則接收到ON信號的微鏡傾斜一定角度地反射入 射的曝光照明光后使其入射到第l投影透鏡47。另外，由OFF狀態(tài)的微鏡反 射的曝光照明光，沒有入射到第l投影透鏡47，不參與曝光。透過投影透鏡 47的曝光照明光入射到微透鏡陣列57。在形成DMD37的微鏡的放大圖像(或 縮小圖像)的微透鏡陣列57的位置，分別設(shè)有微透鏡。設(shè)置在微透鏡陣列57上的各微透鏡是焦距為fM的凸透鏡，幾乎垂直于各 微透鏡地入射的曝光照明光(來自O(shè)N狀態(tài)的微鏡的曝光照明光)，在距離各微透鏡約fM的位置上，形成微小的光點。也可以在該光點形成位置上設(shè)置具有與光點直徑相同的開口直徑的針孔 陣列。通過設(shè)置針孔陣列，能夠遮住多余(不要)的光。在微透鏡下方fM位置上產(chǎn)生的光點圖案入射到第2投影透鏡67,從第2 投影透鏡67射出的曝光照明光，透過由楔形玻璃717和楔形玻璃727構(gòu)成的 楔形玻璃單元GU7,在曝光基板8上形成倍率M的光點圖案排列圖像。接著說明楔形玻璃單元GU7。圖2為楔形玻璃單元GU7的主要部分立體圖，圖3為圖2的從K方向看 過去的圖。在楔形玻璃717中，4反厚方向的一面717b相對于4反厚方向另一面717a 是角度為6的傾斜面。另外，在楔形玻璃727中，板厚方向的一面727b相對 于板厚方向另一面727a是角度為6的傾斜面。面717a相對于第2投影透鏡 67的光軸垂直設(shè)置。將楔形玻璃727組合成面727b與面717b的距離(間隔) 為5后進行設(shè)置。在本實施方式中，楔形玻璃727和楔形玻璃717在xy方向 的大小分別相同，如圖3所示，從z方向來看，兩者完全重合時(以下，將 這時兩者的位置稱為"楔形玻璃的基準(zhǔn)位置"。)的面717a到面727a的距離為 t。以下，將距離t稱為楔形玻璃的"總厚度"。將基準(zhǔn)位置中的總厚度t設(shè)定
為4 7mm。另夕卜，距離5為0.01~0.3mm間的一定值。距離5的最小值可以 小于0.01mm,但考慮到后述移動裝置制作上的容易性，距離5的最小值為 0.05mm左右比較實用。將距離5的最大值設(shè)為0.3mm是因為距離5大于 0.3mm時象差變大。省略了圖示的移動裝置，將楔形玻璃727(或楔形玻璃717 )沿面727b(嚴(yán) 格來說，沿垂直于斜面法線、平行于斜面的矢量方向)移動楔形玻璃727。該 移動裝置由控制電路9控制?，F(xiàn)在，若將楔形玻璃727沿上述斜面在y方向移動+Ay，則與投影透鏡2 的光軸平行的方向的玻璃總厚度變化At由下面的式1求出?！?t--Ay tan 6 ……(式1)這里，楔形玻璃717、 727的折射率為n。于是，總厚度由At變化，第2 投影透鏡727的焦點位置的變化量Az由下面的式2表示(上方為正)。△ z=-A " ( n-l ) /n=Ay tan6 (n-l ) /n……(式2) 即，楔形玻璃單元GU7為對焦裝置。因此，事先檢測曝光基板8上的光刻膠面或載有光刻膠的面的高度h ( x、 y)時，如下述，能夠?qū)⒐恻c的像定位在光刻膠面上。即，事先將高度h(x、 y)的數(shù)據(jù)輸入到控制電路9中，同時將楔形玻璃717、 727設(shè)置在基準(zhǔn)位置 上，使第2投影透鏡67的成像面與曝光基板8的設(shè)計上的表面高度一致。然 后根據(jù)控制電路9中存儲的數(shù)據(jù)，求出投影透鏡曝光的區(qū)域的平均高度hm， 將楔形玻璃72移動Ay,使式2中的Az為k的高度(Az=hm),然后曝光。 這樣，能夠進行高精度的曝光。但是，以往的無掩模曝光裝置中，假設(shè)曝光基板表面平坦，并使第2投影 透鏡61 ~ 67的成像面與假設(shè)的曝光基板表面一致后，在z方向上進行第2投 影透鏡61~67的定位。但是，例如多層印刷基板時，不僅是各部位的板厚不同，由于伴隨基板疊 層化的基板面的彎曲和起伏等，幾乎沒有曝光面平坦的情況。因此，例如使 圖案寬度均勻是很困難的。下面說明曝光基板表面有凹凸時和有彎曲時也能夠進行精度較好的曝光的無掩模曝光裝置。楔形玻璃單元GU7也可以設(shè)置在第2投影透鏡67的入口側(cè)(即微透鏡陣 列57與第2投影透鏡67之間)。 實施例2圖4為涉及本發(fā)明的無掩模曝光裝置的結(jié)構(gòu)圖，與圖l相同的部分用相同 的符號表示，省略重復(fù)說明。圖5是高度檢測器的結(jié)構(gòu)圖。設(shè)置在載物臺80上方的第2投影透鏡群(第2投影透鏡61 ~ 67 )的y方 向的一側(cè)(圖示中為面前側(cè))，設(shè)置了多個高度;f企測器600在x方向上排列的 多高度檢測器600U。各高度檢測器600檢測曝光基板8的光刻膠表面或光刻 膠下的曝光基板自身的表面高度。下面說明高度檢測器600的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，高度檢測器600具有發(fā)光體601、透鏡602、透鏡603、 位置傳感器604。發(fā)光體601是發(fā)光二極管(LED)或輸出不使光刻膠感光的 紅光的半導(dǎo)體激光器(LD)。透鏡602將發(fā)光體601射出的光聚光到曝光基板 8表面。透鏡603使基板表面反射的光聚光，在位置傳感器604上作為基板反 射部成像。由上述結(jié)構(gòu)，曝光基板8的高度與加工工序中設(shè)定的高度(實際檢測曝光 基板8的多處高度得到的平均高度或者設(shè)計上的高度。以下稱為"設(shè)計高度"。) 不同時，在位置傳感器上的成像位置隨與設(shè)計高度的偏差的大小發(fā)生變化。 因此，通過讀取該變化量，能夠檢測出實際曝光基板8的高度。下面說明該實施方式的動作。從圖4的面前向里側(cè)，搭載了曝光基板8的載物臺80，以與感光材料的 靈敏度對應(yīng)的一定速度v，向y方向移動。各高度檢測器600每隔一定時間， 檢測曝光基板8的表面高度。檢測出的表面高度與曝光基板8的位置信息(檢 測出的部位的xy坐標(biāo)值) 一起被存儲到控制電路9的存儲部。檢測出高度的 部位，經(jīng)過由速度v決定的時間后到達曝光位置87 (與DMD37相似的矩形。)。 控制電路9,從存儲部中讀出到達曝光位置87的曝光基板8的表面高度，根 據(jù)該信息，使楔形玻璃727向y方向移動，使第2投影透鏡67的成像面與曝 光基板8的表面一致。
圖6是曝光基板8的剖面圖，示意性地表示在x方向切斷曝光基板8時的 表面附近。在該圖中，曝光基板8的表面由實線表示。面700 ( ￡exO)為設(shè)定高度。 如該圖所示，曝光位置87的各部位的高度不同。這里，檢測器600設(shè)置在各 曝光位置兩端，將由虛線所示的第2投影透鏡的成像面定位在各曝光位置兩 端高度的平均值上。并且，通過使檢測器600的設(shè)置間隔變窄，能夠減小實 際的曝光基板8表面與投影透鏡成像面的差的偏差。這里說明的是x方向的剖面，y方向也是一樣。因此，例如曝光位置87 的y方向長度為yl、 x方向長度為xl時，實際上使第2投影透鏡的成像面高 度與在區(qū)域yl x xl內(nèi)檢測的高度平均值一致。對于其他曝光位置81 ~ 86也 是一樣。如上述說明，本實施方式中，曝光時同時進行曝光基板的表面高度檢測和 成像面高度方向的位置調(diào)整，所以在曝光基板的整個面上，成像面基本上能 夠與曝光基板表面吻合。其結(jié)果，圖案寬度是均勻的。下面說明進一步提高由檢測器600檢測的曝光基板表面高度的檢測精度 的方法。圖5說明的發(fā)光體607輸出的檢測光為P偏振光，以由設(shè)置在曝光基板8 表面的感光層的折射率所決定的布魯斯特角68作為主光線Bll的入射角來入 射。這樣，如圖7所示，所有入射光通過感光層81 (即在感光層表面不反射)， 到達底層基板面。由底層基板面反射后返回到上方的光，幾乎保持為P偏振 光、不被感光層表面反射，直接返回上方，作為檢測光Dll從感光層射出， 入射到位置傳感器604。即，檢測時，作為雜光的、由感光層表面反射的、圖 中虛線所示的雜光Dlln為0。并且，入射到位置傳感器604的入射光幾乎不 衰減。因此，能夠進行精度好的檢測(檢測)。另外，由檢測器600U檢測的結(jié)果保存在控制電路9,所以，例如即使有超過第2投影光學(xué)系統(tǒng)的聚焦深度的彎曲時，也能夠容易地確定彎曲位置。 因此，能夠事先顯示這樣的基板上的位置，或者警告顯示曝光后該部分不合 格的可能性較高，能夠作為數(shù)據(jù)事先保存。
權(quán)利要求
1. 一種無掩模曝光裝置，由輸出曝光照明光的曝光光源、2維空間調(diào)制器、第1投影透鏡、微透鏡陣列、第2投影透鏡、支撐曝光基板并向垂直于上述第2投影透鏡光軸的方向移動的載物臺構(gòu)成，其特征在于，設(shè)置第1和第2兩個楔形玻璃和使上述楔形玻璃中的至少一個移動的移動裝置，其中，上述第1和第2兩個楔形玻璃的板厚方向的一面相對于板厚方向的另一面是角度為θ的傾斜面；使上述第1楔形玻璃的上述另一面與上述第2投影透鏡的光軸垂直，并且將組合成上述第2楔形玻璃的上述一面與上述第1楔形玻璃的上述一面的距離為預(yù)定值的上述第1楔形玻璃和上述第2楔形玻璃設(shè)置在上述第2投影透鏡的入射側(cè)或出射側(cè)；上述第2投影透鏡的上述光軸方向的成像位置從上述曝光基板表面錯開時，上述移動裝置以使上述距離不變的方式向上述角度θ方向移動上述楔形玻璃中的任意一個，以將上述第2投影透鏡的成像面定位在上述曝光基板表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無掩模曝光裝置，其特征在于，具有檢測上述 曝光基板表面高度的檢測裝置；曝光之前，先檢測上述曝光基板的表面高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無掩模曝光裝置，其特征在于，上述4全測裝置 具有輸出不使上述曝光基板上的感光層感光的檢測光的光源，接收從上述曝 光基板反射的上述檢測光的受光裝置，并根據(jù)受光裝置受光的位置來計算反射 部高度的位置傳感器，其中上述光源以取決于上述感光層的折射率的布魯斯特角將P偏振光的上述 ^r測光照射到上述感光層。
全文摘要
本發(fā)明提供工件上有彎曲和厚度不均時、也能夠在工件表面上曝光均勻?qū)挾鹊膱D案的無掩模曝光裝置。設(shè)置板厚方向一面相對于板厚方向另一面是角度為θ的傾斜面的第1和第2兩個楔形玻璃(717、727)，和使楔形玻璃(717、727)中至少一個移動的移動裝置，使楔形玻璃(717)的面(717u)與第2投影透鏡(67)的光軸垂直設(shè)置、并且將組合成楔形玻璃(727)的面(727u)與(717u)面的距離為預(yù)定值δ的第1和第2兩個楔形玻璃(717、727)設(shè)置在第2投影透鏡(67)的入射側(cè)或出射側(cè)，第2投影透鏡(67)的光軸方向的成像位置與曝光基板(8)表面錯開時，通過以使間隔δ不變的方式將楔形玻璃(717)向角度θ方向移動，使第2投影透鏡(67)的成像面定位在曝光基板(8)表面。
文檔編號G03F7/20GK101398631SQ200810144948
公開日2009年4月1日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者小林和夫, 押田良忠 申請人:日立比亞機械股份有限公司