曝光用的光源装置、曝光装置及曝光方法

文档序号:144389 发布日期:2021-10-22 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 曝光用的光源装置、曝光装置及曝光方法 (Light source device for exposure, exposure device and exposure method ) 是由 松坂昌明 榎本芳幸 高濑和博 矢部俊一 松下智恒 于 2020-03-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种曝光用的光源装置,使用该光源装置的曝光装置以及曝光方法,其能够将具有不同的峰值波长的多个LED元件的光合成,且紧凑地构成。具备:第一LED阵列(71),其具有发出第一峰值波长的光的多个第一LED元件(72);第二LED阵列(75),其具有发出与所述第一峰值波长不同的第二峰值波长的光的第二LED元件(76);光合成元件(80),其具有使特定的波段的光透过且使其他的波段的光反射的两个分色膜(81)且将第一和第二LED阵列(71、75)的光合成;以及复眼透镜(65),其被通过所述合成元件(80)而合成的光入射。(The invention provides a light source device for exposure, an exposure device using the light source device and an exposure method, which can synthesize light of a plurality of LED elements with different peak wavelengths and have compact structure. The disclosed device is provided with: a first LED array (71) having a plurality of first LED elements (72) that emit light at a first peak wavelength; a second LED array (75) having second LED elements (76) that emit light at a second peak wavelength that is different from the first peak wavelength; a light combining element (80) that combines light from the first and second LED arrays (71, 75), and that has two dichroic films (81) that transmit light in a specific wavelength band and reflect light in other wavelength bands; and a fly-eye lens (65) to which the light synthesized by the synthesizing element (80) is incident.)

曝光用的光源装置、曝光装置及曝光方法

技术领域

本发明涉及曝光用的光源装置、曝光装置以及曝光方法,更详细而言,涉及将从LED元件照射出的光作为光源的曝光用的光源装置、曝光装置以及曝光方法。

背景技术

在平板显示器、印刷基板以及半导体元件等的光刻中使用的曝光装置中,以往使用汞灯作为UV光源。但是,近年来,对于水银的使用的限制变得严格,正在要求UV光源的LED化。

在此,在直接使用与水银灯的波段匹配的以往的抗蚀剂的情况下,单波长的LED元件与水银灯相比波段较窄。因此,已知将相当于高压水银灯中输出较强的水银灯的g线(436nm)、h线(405nm)、i线(365nm)的多个波长的LED元件组合作为UV光源的技术(例如,参照专利文献1及2)。

在专利文献1中记载了一种光源装置,其使用X字型的分色镜对从照射相当于高压水银灯中的输出较强的g线(436nm)、h线(405nm)、i线(365nm)的波长的光的多个LED元件照射的UV光进行合波。另外,在专利文献2中记载了一种LED型紫外线照射器,其具备:在360nm~380nm、390nm~410nm、420nm~450nm的波段分别发出UV光的多个LED光源;以及相对于各个LED光源配置的多个分色镜。此外,在专利文献2中,记载了使用以小于300nm的波长、例如名义上240nm的波长发射的UV LED光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-10294号公报

专利文献2:日本特开2010-263218号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

另外,对于UV光源的设定波长,能够高效地使抗蚀剂感光的波长的LED光源的消耗电力少,另外,能够减少因光源的发热而引起的冷却的工夫,因此是优选的。在曝光装置中,一般为了减少部件数、有效利用装置内的空间、以及轻量化,需要使UV光源紧凑化。虽然在各个LED元件上带有聚光透镜,但如果不特别地另外使用凸透镜等光学部件,则从LED阵列发出的光会不平行,有扩散的倾向。因此,缩短光路长度,使光源装置紧凑化的必要性高。特别是,在面向显示器的曝光装置中,需要一次性曝光大的面积,因此光源尺寸也变大,紧凑化的必要性高。

专利文献1所记载的光源装置使用X字型的分色镜来实现设置面积的降低,但还有进一步紧凑化的余地。另外,专利文献2中记载的LED型紫外线照射器串联使用3个以上的分色镜,作为紧凑的LED光源,还存在改善的余地。

另外,发明人使用以往的抗蚀剂进行了试验,结果发现了比i线(365nm)波长更短的条件下的曝光灵敏度高的抗蚀剂。这被认为是因为:抗蚀剂的聚合引发剂不仅对吸收峰值波长进行吸收,而且也吸收周边的波长,但若吸收的波段延伸至可见光范围,则有时会因抗蚀剂的用途而产生问题,因此,特意将吸收峰值波长设定为比水银灯的g线、h线、i线短的波长。作为这样的用途,例如可以举出显示器、图像传感器的彩色滤光片用的抗蚀剂。因此,还期望一种使这样的抗蚀剂更高效地感光的光源装置。

本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供一种对具有不同峰值波长的多个LED元件的光进行合成且紧凑地构成的曝光用的光源装置、使用该光源装置的曝光装置以及曝光方法。

用于解决问题的技术手段

本发明的上述目的通过下述结构实现。

(1)一种曝光用的光源装置,具备:

第一LED阵列,所述第一LED阵列具有发出第一峰值波长的光的多个第一LED元件;

第二LED阵列,所述第二LED阵列具有发出与第一峰值波长不同的第二峰值波长的光的多个第二LED元件;

光合成元件,所述光合成元件将所述第一LED阵列和所述第二LED阵列的光合成;以及

复眼透镜,所述复眼透镜被通过所述光合成元件而合成的光入射,

所述曝光用的光源装置中,

所述光合成元件具备两个分色膜,两个所述分色膜使特定的波段的光透过,且使其他的波段的光反射,两个所述分色膜以相对于从所述光合成元件朝向所述复眼透镜的光轴方向倾斜,且在所述复眼透镜侧紧贴的方式配置成大致V字形,

所述第一LED阵列在所述光轴方向上相对于所述光合成元件配置在所述复眼透镜的相反侧,

所述第二LED阵列与所述光轴方向交叉而配置在所述光合成元件的侧方。

(2)如(1)所述的曝光用的光源装置,其中,

从所述第一LED元件和所述第二LED元件中的任意一者照射出的光的峰值波长为360~380nm,

从所述第一LED元件和所述第二LED元件中的另一者照射的光的峰值波长的300~355nm或385~410nm,

所述第一LED元件和所述第二LED元件的各峰值波长相差20nm以上。

(3)如(1)或(2)所述的曝光用的光源装置,其中,

在所述光合成元件的侧方配置的所述第二LED阵列的长度比相对于所述光合成元件在所述复眼透镜的相反侧配置的所述第一LED阵列的长度短。

(4)如(1)~(3)中任一项所述的曝光用的光源装置,其中,

所述光合成元件是两个分色镜或分色棱镜。

(5)如(1)所述的曝光用的光源装置,其中,

所述光合成元件是分别具有所述分色膜的两片分色镜,

各所述分色镜的端部与所述光轴方向平行地被切断。

(6)如(5)所述的曝光用的光源装置,其中,

还具备两个分色镜固定框,两个所述分色镜固定框将所述分色镜分别固定,且两个所述分色镜固定框在两片所述分色镜紧贴的一侧敞开,

所述分色镜固定框的所述复眼透镜侧的前端与所述光轴方向成直角地被切断。

(7)如(1)~(6)中任一项所述的曝光用的光源装置,其中,

所述第二LED阵列具有两个种类的两个第二LED阵列,两个种类的两个所述第二LED阵列在与所述光轴方向正交的平面上以90°的间隔交替地配置。

(8)一种曝光装置,具备:

照明装置,所述照明装置具有如(1)~(7)中任一项所述的曝光用的光源装置;

工件支承部,所述工件支承部支承工件;以及

掩模支承部,所述掩模支承部支承掩模;

所述曝光装置使从所述照明装置照射出的光经由所述掩模向所述工件照射而将所述掩模的图案转印到所述工件。

(9)一种曝光方法,

使用(8)所述的曝光装置,使从所述照明装置照射的光经由所述掩模向所述工件照射而将所述掩模的图案转印到所述工件。

(10)一种曝光用的光源装置,具备:

多个第一LED元件,所述多个第一LED元件在与在基板设置的感光材料的聚合引发剂的感光波长对应的360~380nm的范围内发出第一峰值波长的光;以及多个第二LED元件,所述多个第二LED元件在与在基板设置的感光材料的聚合引发剂的感光波长对应的300~355nm的范围内发出第二峰值波长的光,

所述第一LED元件的光和所述第二LED元件的光混合并向复眼透镜射出。

(11)如(10)所述的曝光用的光源装置,其中,

具有将所述第一LED元件和所述第二LED元件混合配置的LED阵列。

(12)如(10)所述的曝光用的光源装置,其中,具备:

第一LED阵列,所述第一LED阵列具有所述多个第一LED元件;

第二LED阵列,所述第二LED阵列具有所述多个第二LED元件;以及

光合成元件,所述光合成元件将该第一LED阵列的光和所述第二LED阵列的光合成,

所述光合成元件使分色膜相对于从所述光合成元件朝向所述复眼透镜的光轴方向倾斜地配置,所述分色膜使特定的波段的光透过,且使其他的波段的光反射,

所述第一LED阵列和所述第二LED阵列中的任意一者在所述光轴方向上相对于所述光合成元件配置于所述复眼透镜的相反侧,

所述第一LED阵列和所述第二LED阵列中的另一者与所述光轴方向交叉而配置在所述光合成元件的侧方。

(13)一种曝光装置,所述曝光装置的特征在于,具备:

照明装置,所述照明装置具有如(10)~(12)中任一项所述的曝光用的光源装置;

工件支承部,所述工件支承部支承工件;以及

掩模支承部,所述掩模支承部支承掩模;

所述曝光装置使从所述照明装置照射出的光经由所述掩模向所述工件照射而将所述掩模的图案转印到所述工件。

(14)一种曝光方法,其中,使用(13)所述的曝光装置,使从所述照明装置照射出的光经由所述掩模向所述工件照射而将所述掩模的图案转印到所述工件。

发明效果

根据本发明的曝光用的光源装置、使用该光源装置的曝光装置以及曝光方法,能够紧凑地构成能够将从峰值波长不同的多个LED元件发出的光合成的光源装置,并且能够利用该合成光高效地使感光材料感光,能够提高曝光作业效率。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的曝光装置的主视图。

图2是表示图1所示的照明装置的结构的图。

图3是第一实施方式的光源装置的概略结构图。

图4(a)是表示作为一例的分色镜的透过率的图表,(b)是(a)的IV部的放大图。

图5(a)是表示图4的分色镜的反射率的图表,(b)是(a)的V部的放大图。

图6是第二实施方式的光源装置的概略结构图。

图7(a)是表示作为第三实施方式的光源装置的分色镜的安装状态的侧视图,(b)是从(a)的A方向观察的向视图。

图8(a)是表示作为第三实施方式的变形例的光源装置的分色镜的其他安装状态的侧视图,(b)是从(a)的B方向观察的向视图。

图9是表示在作为第四实施方式的光源装置的情况下,在与光轴方向垂直的平面上配置的两种第二LED阵列和两个分色镜的概略俯视图。

图10是使用了分色棱镜的本发明的变形例所涉及的光源装置的概略结构图。

图11是作为本发明的另一变形例所涉及的光源装置的LED阵列的主视图。

图12是作为本发明的又一变形例所涉及的光源装置的LED阵列的主视图。

符号说明

65复眼透镜

70,70A,70B光源装置

71第一LED阵列

72第一LED元件

75,75A,75B第二LED阵列

76,76A,76B第二LED元件

78LED阵列(光源装置)

80,80A,80B光合成元件(分色镜)

81分色膜

83端部

85分色镜固定框

180光合成元件(分色棱镜)

M掩模

PE接近曝光装置

W工件(基板)

L1第一LED阵列的长度

L2第二LED阵列的长度

具体实施方式

(第一实施方式)

以下,基于附图对本发明所涉及的曝光装置的第一实施方式进行详细说明。如图1所示,接近曝光装置PE使用比作为被曝光材料的工件W小的掩模M,利用掩模载台(掩模支承部)1保持掩模M,并且利用工件载台(工件支承部)2保持工件W,在使掩模M与工件W接近而以规定的曝光间隙对置配置的状态下,从照明装置3朝向掩模M照射图案曝光用的光,由此将掩模M的图案曝光转印到工件W上。另外,使工件载台2相对于掩模M在X轴方向和Y轴方向这两个轴方向上步进移动,对每个步进进行曝光转印。

为了使工件载台2沿X轴方向步进移动,在装置基座4上设置有使X轴进给台5a沿X轴方向步进移动的X轴载台进给机构5。为了使工件载台2沿Y轴方向步进移动,在X轴载台进给机构5的X轴进给台5a上设置有使Y轴进给台6a在Y轴方向上步进移动的Y轴载台进给机构6。在Y轴载台进给机构6的Y轴进给台6a上设置有工件载台2。在工件载台2的上表面以利用工件卡盘等真空吸引的状态保持工件W。另外,在工件载台2的侧部配设有用于测定掩模M的下表面高度的基板侧位移传感器15。因此,基板侧位移传感器15能够与工件载台2一起沿X、Y轴方向移动。

在装置基座4上,沿X轴方向配置有多根(在图示的实施方式中为4根)X轴线性引导件的导轨51,在各个导轨51跨架有固定于X轴进给台5a的下表面的滑块52。由此,X轴进给台5a由X轴载台进给机构5的第一线性电动机20驱动,能够沿着导轨51在X轴方向上往复移动。另外,在X轴进给台5a上沿Y轴方向配置有多个Y轴线性引导件的导轨53,在各个导轨53跨架有固定于Y轴进给台6a的下表面的滑块54。由此,Y轴进给台6a由Y轴载台进给机构6的第二线性电动机21驱动,能够沿着导轨53在Y轴方向上往复移动。

为了使工件载台2在上下方向上移动,在Y轴载台进给机构6与工件载台2之间设置有上下粗调装置7和上下微调装置8,上下粗调装置7的定位分辨率较粗但移动行程及移动速度大,上下微调装置8与上下粗调装置7相比能够以高分辨率进行定位并使工件载台上下微动而将掩模M与工件W的对置面之间的间隙微调整为规定量。

上下粗调装置7通过在后述的微动载台6b设置的适当的驱动机构使工件载台2相对于微动载台6b上下移动。在工件载台2的底面的4个部位固定的载台粗调轴14与在微动载台6b固定的直动轴承14a卡合,并相对于微动载台6b沿上下方向被引导。另外,上下粗调装置7即使分辨率低,也希望反复定位精度高。

上下微调装置8具备固定于Y轴进给台6a的固定台9和以其内端侧向斜下方倾斜的状态安装于固定台9的线性引导件的导轨10,滚珠丝杠的螺母(未图示)经由跨架于该导轨10的滑块11而与沿着导轨10往复移动的滑动体12连结,并且滑动体12的上端面相对于在微动载台6b固定的凸缘12a沿水平方向滑动自如地接触。

并且,若利用安装于固定台9的电动机17使滚珠丝杠的丝杠轴旋转驱动,则螺母、滑块11以及滑动体12成一体地沿着导轨10向斜方向移动,由此,凸缘12a上下微动。

另外,上下微调装置8也可以利用线性电动机来驱动滑动体12,来代替通过电动机17和滚珠丝杠来驱动滑动体12。

该上下微调装置8在Z轴进给台6a的Y轴方向的一端侧(图1的左端侧)设置1台,在另一端侧设置两台,合计设置3台,且各自独立地被驱动控制。由此,上下微调装置8基于间隙传感器27的多个部位处的掩模M与工件W的间隙量的计测结果,独立地微调3个部位的凸缘12a的高度,对工件载台2的高度及倾斜进行微调。

另外,在通过上下微调装置8能够充分地调整工件载台2的高度的情况下,也可以省略上下粗调装置7。

另外,在Y轴进给台6a上设置有与对工件载台2的Y方向的位置进行检测的Y轴激光干涉仪18对置的条状镜19和与对工件载台2的X轴方向的位置进行检测的X轴激光干涉仪对置的条状镜(均未图示)。与Y轴激光干涉仪18对置的条状镜19在Y轴进给台6a的一侧沿着X轴方向配置,与X轴激光干涉仪对置的条状镜在Y轴进给台6a的一端侧沿着Y轴方向配置。

Y轴激光干涉仪18及X轴激光干涉仪分别以始终与对应的条状镜对置的方式配置并被装置基座4支承。另外,Y轴激光干涉仪18在X轴方向上分离地设置有两台。通过两台Y轴激光干涉仪18,经由条状镜19检测Y轴进给台6a、进而检测工件载台2的Y轴方向的位置以及偏转误差。另外,通过X轴激光干涉仪,经由对置的条状镜检测X轴进给台5a,进而检测工件载台2的X轴方向的位置。

掩模载台1具备:由大致长方形状的框体构成的掩模基框24;以及掩模框架25,其隔着间隙插入该掩模基框24的中央部开口而被支承为能够在X、Y、θ方向(X、Y平面内)移动,掩模基框24通过从装置基座4突出设置的支柱4a保持在工件载台2的上方的固定位置。

在掩模框架25的中央部开口的下表面设置有框状的掩模保持架26。即,在掩模框架25的下表面设置有与未图示的真空式吸附装置连接的多个掩模保持架吸附槽,掩模保持架26经由多个掩模保持架吸附槽被吸附保持于掩模框架25。

在掩模保持架26的下表面开设有用于吸附掩模M的未绘制掩模图案的周缘部的多个掩模吸附槽(未图示),掩模M经由掩模吸附槽通过未图示的真空式吸附装置装卸自如地保持于掩模保持架26的下表面。

如图2所示,本实施方式的曝光装置PE的照明装置3具备:紫外线照射用的光源装置70;平面镜66,其用于改变从光源装置70的复眼透镜65射出的光路EL的朝向;准直镜67,其将来自光源装置70的光作为平行光进行照射;以及平面镜68,其朝向掩模M照射该平行光。

在照明装置3中,从光源装置70照射出的光入射到复眼透镜65的入射面。复眼透镜65用于使入射的光在照射面上成为尽可能均匀的照度分布。然后,从复眼透镜65的出射面发出的光被平面镜66、准直镜67以及平面镜68改变其行进方向,并且被变换为平行光。然后,该平行光作为图案曝光用的光相对于被保持在掩模载台1上的掩模M、进而相对于被保持在工件载台2上的工件W的表面大致垂直地照射,掩模M的图案被曝光转印到工件W上。

接着,参照图3对光源装置70进行详细说明。本实施方式的光源装置70具备:第一及第二LED阵列71、75,其彼此照射峰值波长不同的光;分色镜80(80A、80B),其是将从该第一及第二LED阵列71、75照射的峰值波长不同的光合成的光合成元件;以及复眼透镜65,其具备排列成矩阵状的多个透镜元件65a。

第一LED阵列71二维地排列配置有多个第一LED元件72。多个第一LED元件72例如照射具有360~380nm中任意值的峰值波长(第一峰值波长)的UV光。另外,第一LED元件72的峰值波长优选为360~370nm,更优选为365nm。

第二LED阵列75二维地排列配置有多个第二LED元件76。多个第二LED元件76例如照射具有300~355nm或385~410nm中任意值的峰值波长(第二峰值波长)的UV光。另外,第二LED元件76的峰值波长优选为300~355nm,更优选为325~355nm,进一步优选为335nm。

另外,第一LED元件72和第二LED元件76被选定为各自的光的峰值波长相差20nm以上。第一LED元件72和第二LED元件76的光的峰值波长相差20nm以上的理由在于,分色镜80由于其性能而使得合成的两个波长需要相差20nm以上。

另外,在第一LED元件72的峰值波长例如设定为365nm的情况下,第二LED元件76的峰值波长可以设定为345nm以下,或者也可以设定为385nm以上。

作为光合成元件的分色镜80是具有如下特性的光学元件:在玻璃、塑料等板状的透明介质82上形成电介质的多层膜等薄膜(分色膜)81,反射特定波段的光,且使其以外的波段的光透过。

分色镜80的大致相等的长度L3的2片分色镜80A、80B(两个分色膜81)以相对于从分色镜80朝向复眼透镜65的光轴方向L(即,沿着光路EL的方向)倾斜且在复眼透镜侧紧贴的方式配置为大致V字形。另外,在本实施方式中,两个分色镜80A、80B以大致90°的角度组合。

并且,在V字形的2片分色镜80A、80B的开口侧(光轴方向L上,相对于分色镜80而与复眼透镜65相反的一侧,在图3中为左侧)对置地配置有第一LED阵列71。另外,与光轴方向L交叉(在本实施方式中为正交),在V字形的2片分色镜80A、80B的两侧方(在图3中为上下)分别配置有第二LED阵列75。由此,第一LED阵列71及第二LED阵列75均相对于V字形的分色镜80A、或80B以大致45°的角度对置。

另外,在本实施方式中,第二LED阵列75相对于光轴方向L正交不仅包括严格地正交的情况,还包括以从第二LED阵列75入射到复眼透镜65的光的方向性被容许的程度正交的情况。

另外,第二LED阵列75的第二LED元件76的数量是第一LED阵列71的第一LED元件72的数量的1/2。即,第二LED阵列75的长度L2是第一LED阵列71的长度L1的大致1/2的长度,是分色镜80A或80B的长度L3的1/√2。由此,从第一LED阵列71照射出的所有光透过分色镜80A或80B,并且从两个第二LED阵列75照射出的所有光被分色镜80A或80B反射,从第一LED阵列71照射出的光和从第二LED阵列75照射出的光被合成,入射到复眼透镜65的入射面。

这样,将2片分色镜80A、80B以在复眼透镜65侧紧贴的方式配置成大致V字形,在光轴方向L上将第一LED阵列71相对于V字形的分色镜80A、80B配置在复眼透镜65的相反侧,将第二LED阵列75相对于光轴方向L正交地分割配置在V字形的分色镜80A、80B的两侧方,从而能够缩短从第一LED阵列71到复眼透镜65的长度,能够紧凑地构成光源装置70。另外,通过使第一LED阵列71与复眼透镜65接近配置,提高了光学效率。

另外,在图3中,将第一LED阵列71设为在360~380nm中的任意值具有峰值波长的主波长,将第二LED阵列75设为例如在300~355nm或385~410nm中的任意值具有峰值波长的副波长。然而,在本实施方式中,并不限定于此,也可以将第一LED阵列71设为例如在300~355nm或385~410nm中的任意值具有峰值波长的副波长,将第二LED阵列75设为在360~380nm中的任意值具有峰值波长的主波长。

另外,被分色镜80A、80B反射的反射光的光学效率比透过光的光学效率高,因此能够根据所使用的抗蚀剂的感光灵敏度而适当选择。另外,第一LED阵列71、第二LED阵列75以及分色镜80A、80B的长度也能够根据规格而变更。

第二LED阵列75的光在反射时通过分色镜80的界面1次,与此相对,第一LED阵列71的光通过分色镜80的界面2次。另外,第二LED阵列75的光被分色镜80反射,但分色镜80的膜厚与反射波长成比例,因此被反射的光的波长短的情况下能够使膜厚变薄,生产变得容易。因此,在使用分色镜80的情况下,优选对第一LED阵列71应用峰值波长相对较长的LED阵列,对第二LED阵列75应用峰值波长相对较短的LED阵列。

具体而言,作为第一LED阵列71的峰值波长和第二LED阵列75的峰值波长的优选组合,可举出以下两个组合(A)、(B)。

(A)第一LED阵列71的峰值波长:360~380nm

第二LED阵列75的峰值波长:300~355nm

(B)第一LED阵列71的峰值波长:385~410nm

第二LED阵列75的峰值波长:360~380nm

另外,一般而言,对于使吸收峰值波段与i线(365nm)一致的彩色抗蚀剂,通过试验确认使用具有各峰值波长的LED元件进行曝光的情况下的曝光灵敏度,结果得到表1所示的灵敏度差。需要说明的是,表1以365nm为基准。

[表1]

波长[n m] 330 340 365 380 386
曝光灵敏度比 3.1 2.5 1 0.6 0.25

由表1可知,例如,相对于365nm的波长的光,330nm的波长的光的曝光灵敏度为3倍,因此输出为30%左右就能得到与365nm的LED元件的输出同等的性能。因此,通过与抗蚀剂的吸收峰值波段相匹配地组合两种LED元件,从而能够实现曝光时间的缩短所带来的曝光工序的高效化。

作为一个例子,在将第二LED元件76设为作为主波长的365nm,将第一LED元件72设为副波长的385nm的情况下,长波段(385nm)的LED元件与365nm的LED元件相比,虽然曝光灵敏度低,但输出高,另外,波长越长,透过率高。具体而言,如图4所示,在第一LED阵列71配置的385nm的LED元件的透过率约为98%,如图5所示,在第二LED阵列75配置的365nm的LED元件的反射率为大致100%,整体仅约为2%的损失。另外,图4是表示作为一例的分色镜80的透过率的图表,图5是表示图4的分色镜80的反射率的图表。各图表中,表示从各LED元件72、76射出的光通过聚光透镜,相对于分色镜80A、80B的表面以实质上42°~48°的角度θ1、θ2(参照图3)的范围入射到分色镜80A、80B的情况下,θ1、θ2=42°、45°、48°时的透过率、反射率。

这样,通过组合上述两种LED元件,从而能够缩短曝光时间。另外,作为两种LED元件的组合,可以使用峰值波长为365nm的LED元件和峰值波长为330nm的LED元件,作为同一输出,能够缩短曝光时间。

进而,通过组合成为主波长的LED元件和具有比主波长长的波长的LED元件,从而能够实现要形成的图案的稳定化。

例如,在仅使用峰值波长为365nm的单波长的LED元件进行曝光的情况下,通过抗蚀剂而形成的图案的固化弱,在显影工序中容易引起图案的剥离。剥离容易在图案的端部产生,由通过掩模的图案的漏光和抗蚀剂的聚合引发剂引起。通常,为了抑制剥离,需要增加曝光时间、或者调整前后工序,但如本例那样,通过组合使用具有385nm的波长的LED元件,能够实现图案的稳定化,该具有385nm的波长的LED元件由于输出高并且波长较长因而相应地相对于抗蚀剂的透过率高、光容易到达抗蚀剂深部。

(第二实施方式)

接着,参照图6对第二实施方式的光源装置70进行说明。如图6所示,本实施方式的光源装置70中,两个分色镜80A、80B的两端部83与从分色镜80朝向复眼透镜65的光轴方向L平行地被切割。由此,2片分色镜80A、80B的彼此的分色膜81在V字形的顶部接触,因此分色镜80A、80B使从第一LED阵列71照射出的光在分色镜80的宽度方向(与光轴方向L正交的方向)上整个区域均匀地透过,并且能够将从第二LED阵列75照射出的光在较宽的范围内反射,提高了效率。

此外,在该情况下,第一LED阵列71和第二LED阵列75也能够调换相对于两个分色镜80A、80B的位置来配置。

关于其他的结构及作用,与本发明的第一实施方式的结构及作用相同。

(第三实施方式)

接着,参照图7对第三实施方式的光源装置70进行说明。如图7所示,本实施方式使用两个分色镜固定框85,对上述实施方式中说明的2片分色镜80A、80B的固定方法进行说明。

分色镜固定框85具有以下的形状:将矩形形状的分色镜80A、80B的4边中的3边覆盖的3个框体85a、85b、85c组合成大致“コ”字形,将分色镜80A、80B的彼此对置的一侧的侧面敞开。而且,分色镜80A及80B的一侧面与在大致コ字形的分色镜固定框85的框体85a形成的槽86嵌合,分色镜80A及80B的上表面经由缓冲件88而被在框体85c设置的按压螺钉87朝向框体85b按压而固定于分色镜固定框85。

另外,在图7中,与第二实施方式对应地,V字形地抵碰的2片分色镜80A、80B的前端部83以及分别固定有分色镜80A、80B的分色镜固定框85(框85b、85c)的前端部85d与从分色镜80朝向复眼透镜65的光轴方向L平行地被切割,且以无间隙的方式紧贴,优选以无间隙的方式粘接。

进而,V字形组合的分色镜固定框85(框85b、85c)的复眼透镜侧的前端部85d与从分色镜80朝向复眼透镜65的光轴方向L成直角地被切割,形成彼此为同一平面的平面。由此,能够使2张分色镜80A、80B进一步向复眼透镜65接近分色镜固定框85的被切割的长度的量,能够提高效率,并且能够使光源装置70紧凑。另外,在支承分色镜80A、80B的分色镜固定框85(框体85a、85b、85c)的图7(b)中,箭头的外侧的范围配置在曝光光的光路的外侧,分色镜固定框85不会成为曝光的障碍。

另外,作为本实施方式的变形例,如图8所示,分色镜固定框85也可以在3个框体85a、85b、85c上分别形成有槽86,分色镜80A、80B的各边(3边)与该3个槽86嵌合,并利用粘接剂进行固定。另外,与图7所示的情况同样地,2片分色镜80A、80B的前端部83和两个分色镜固定框85的前端部85d以无间隙的方式紧贴,优选以无间隙的方式粘接。

(第四实施方式)

接着,参照图9对第四实施方式的光源装置70进行说明。如图9所示,在本实施方式中,在V字形的2片分色镜80A、80B的侧方,在与光轴方向L垂直的平面上配置有两个种类的两个第二LED阵列75A、75B。另外,一方的两个第二LED阵列75A、75A和另一方的两个第二LED阵列75B、75B在该平面上以90°间隔交替配置。

例如,第一LED阵列71使用峰值波长为365nm的LED元件72,一方的第二LED阵列75A使用峰值波长为385nm的LED元件76A,另一方的第二LED阵列75B使用峰值波长为330nm的LED元件76B。而且,在使用第一LED阵列71和一方的第二LED阵列75A的情况以及使用第一LED阵列71和另一方的第二LED阵列75B的情况下,切换使用不同的两种分色镜80、90。因此,分色镜80、90以能够改变安装姿势而装卸的方式配置于未图示的镜安装部。

另外,分色镜90与上述实施方式1~3所记载的分色镜80相同,由2枚分色镜90A、90B构成。但是,在本实施方式中,分色镜80、90与两个第二LED元件76A、76B相匹配地对特性的波段进行反射的特性不同。

在切换第二LED阵列75A、75B的使用时,使用第一LED阵列71和一方的第二LED阵列75A时的分色镜80以及使用第一LED阵列71和另一方的第二LED阵列75B时的分色镜90成为分色镜80A、80B、90A、90B的排列方向在该平面上相互正交的配置。

由此,在光源装置为能够切换两种第二LED元件76A、76B而进行曝光的规格时,仅更换分色镜80、90,不需要更换第二LED阵列75A、75B,不需要进行更换第二LED阵列75A、75B的情况下的电气系统、冷却系统的更换作业。

另外,作为本实施方式的变形例,在两种第二LED阵列75A、75B的峰值波长相同的情况下,也可以构成为能够使分色镜80旋转。而且,在分别使用LED阵列75A、75B时,根据所使用的LED阵列75A、75B,使分色镜80的朝向旋转。

另外,本发明并不限定于上述的各实施方式,能够适当地进行变形、改良等。

例如,在上述实施方式中,说明了通过分色镜合成峰值波长不同的光,但本发明的光合成元件并不限定于此,也可以是分色棱镜。

如图10所示,分色棱镜180是将玻璃、塑料等具有高透过率的材料即3个直角棱镜181、182、183结合而成的。各棱镜181、182、183在侧视时具有大致直角等腰三角形形状,棱镜181使用比棱镜182、183大的棱镜。分色棱镜180具有将棱镜181的斜边以外的边与棱镜182、183的斜边经由未图示的分色膜结合而成的侧视长方形形状。另外,配置有分色膜的棱镜181、182的界面184与棱镜181、183的界面185相对于光轴方向L以大致45°倾斜,两个界面184、185以90°交叉的方式形成。由此,两个分色膜以在复眼透镜侧紧贴的方式配置成大致V字形。

分色棱镜180能够使来自第一LED阵列71和第二LED阵列75的光通过界面181a、182a、182b、183a、183b、184、185(包括入光面和出光面)的次数相等。另外,通过使用分色棱镜180,从而不需要用于使2片分色镜紧贴的结构。

另外,在上述实施方式中,使用配置为V字形的分色镜,将从两个LED阵列射出的光经由分色镜向复眼透镜65射出。另一方面,作为本发明的其他光学装置70A,如图11所示,也可以不具有分色镜80A、80B而仅由1个LED阵列78构成,该LED阵列78与复眼透镜65直接对置配置。

在该情况下,LED阵列78混合排列配置有第一LED元件72和第二LED元件76。因此,从LED阵列78照射出的光中,第一LED元件72的光和第二LED元件76的光混合并向复眼透镜65射出。

从第二LED元件76照射出的光的峰值波长与感光材料的聚合引发剂的峰值波长(感光波长)灵敏度一致,成为300~355nm的任意波长,从第一LED元件72照射出的光的峰值波长与该聚合引发剂的吸收的下摆的部分灵敏度一致,成为360~380nm的范围的任意波长。具体而言,从第二LED元件76照射出的光的峰值波长例如设定为335nm,从第一LED元件72照射出的光的峰值波长例如设定为365nm。

由此,能够高效地使抗蚀剂感光,并且不需要用于合成光的分色镜等光合成元件,另外,能够将LED阵列78接近配置于复眼透镜65,提高了效率。另外,也不需要使第一及第二LED元件72、76的光的波长相差20nm以上的限制,能够配合感光材料的灵敏度而自由地设定峰值波长。

另外,如图12所示的又一变形例那样,光源装置70B也可以由1枚分色镜80代替配置成V字形的2片分色镜80A、80B而构成。在该情况下,具有多个第一LED元件72的第一LED阵列71和具有多个第二LED元件76的第二LED阵列75正交配置,使分色镜80相对于第一LED阵列71及第二LED阵列75倾斜45°而配置。

由此,从第一LED阵列71照射出的光透过分色镜80入射到复眼透镜65,从第二LED阵列75照射出的光被分色镜80反射,与从第一LED阵列71照射出的光合成而入射到复眼透镜65。

需要说明的是,滤色片抗蚀剂是将聚合引发剂、颜料、聚合性单体、聚合物、溶剂混合而制成的,作为在300~355nm的范围具有吸收峰值的聚合引发剂,可以举出以下的(1)~(10)的例子。这些聚合引发剂中,优选高灵敏度的(9)Irgacure OXE01和(10)IrgacureOXE02。

(1)名称:Omnirad184(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone:1-羟基环己基-苯基酮)。

[化学式1]

(2)名称:Omnirad 1173(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropanone:2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮)。

[化学式2]

(3)名称:Omnirad651(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone:2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮)。

[化学式3]

(4)名称:Omnirad2959(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(1-[4-(2-hydroxyethoxyl)-phenyl]-2-hydroxy-methylpropanone:1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-甲基丙酮)。

[化学式4]

(5)名称:Omnirad127(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(2-hydroxy-1-(4-(4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl)phenyl)-2-met hylpropan-1-one:2-羟基-1-(4-(4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基)苯基)-2-甲基丙-1-酮)。

[化学式5]

(6)名称:Omnirad 369(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(2-benzyl-2-(dimethylamino)-4′-morpholinobutyrophenone:2-苄基-2(二甲氨基)-4′-吗啉丁苯酮)。

[化学式6]

(7)名称:Omnirad379EG(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one:2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-丁酮)。

[化学式7]

(8)名称:Omnirad MBF(注册商标),由IGM Resins B.V.生产(Methylbenzoylformate:苯甲酰甲酸甲酯)。

[化学式8]

(9)名称:Irgacure OXE01(注册商标),由BASFジャパン株式会社生产(1,2-Octanedione,1-[4-(phenylthio)phenyl]-,2-(o-benzoyloxime):1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(苯甲酰肟))。

[化学式9]

(10)名称:Irgacure OXE02(注册商标),由BASFジャパン株式会社生产(乙酮,1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-,1-(O-乙酰肟:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)。

[化学式10]

另外,本申请基于2019年3月4日申请的日本专利申请(日本特愿2019-038939),其内容作为参照引用于本申请中。

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