(57)【要約】【課題】  簡易な作業により非球面コリメートミラーを理想的な放物面に加工することが可能な非球面コリメートミラーおよび非球面コリメートミラーの調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】  非球面コリメートミラー１は、ベース部材１１と、可撓性を有するミラー部材１２と、点対称に配置された１３個の支持部材１３とを備える。ベース部材１１とミラー部材１２とは、支持部材１３により連結されている。ここで、ミラー部材１２は、そこに応力を付与しない状態においては球面形状を有する、通常の球面ミラーが使用される。この非球面コリメートミラー１においては、点対称に配置された１３個の支持部材１３の各々について、ベース部材１１に固定された第１固定部とミラー部材１２の裏面に固定された第２固定部との間隔を変更することにより、ミラー部材１２の形状を任意に変更することが可能となる。【選択図】        図２
2006011051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
可撓性を有するミラー部材と、
前記ベース部材に固定された第１固定部と、前記ミラー部材の裏面に固定された第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を変更可能な状態で前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部とを備えた複数の支持部材と、
を備えたことを特徴とする非球面コリメートミラー。
【請求項２】
請求項１に記載の非球面コリメートミラーにおいて、
前記支持部材における前記連結部と前記第１固定部とは、球面軸受を介して接続される非球面コリメートミラー。
【請求項３】
請求項１に記載の非球面コリメートミラーにおいて、
前記支持部材における前記連結部と前記第２固定部とは、球面軸受を介して接続される非球面コリメートミラー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の非球面コリメートミラーにおいて、
前記連結部は、
前記第１固定部または前記第２固定部の一方に接続された雄ねじと、
前記雄ねじと螺合するとともに、前記第１固定部または前記第２固定部の他方に接続された雌ねじと、
を備える非球面コリメートミラー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面コリメートミラーにおいて、
前記ミラー部材は球面ミラーから構成される非球面コリメートミラー。
【請求項６】
光の出射部から出射された光を非球面コリメートミラーにより平行光として照射面に照射する露光装置において、前記非球面コリメートミラーの表面形状を調整する非球面コリメートミラーの調整方法であって、
ベース部材と、可撓性を有するミラー部材と、前記ベース部材に固定された第１固定部と、前記ミラー部材の裏面に固定された第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を変更可能な状態で前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部とを備えた複数の支持部材とを備えた非球面コリメートミラーを、前記出射部と前記照射面との間の光路中に配置する非球面コリメートミラー配置工程と、
その基準面に対して法線方向にレーザビームを出射可能な複数個のレーザ出射器を、その基準面が前記照射面と一致する状態で、互いに離隔した位置に配置するレーザ出射器配置工程と、
前記複数のレーザ出射器から出射され、前記非球面コリメートミラーで反射されたレーザビームが、前記出射部に設けられたターゲットを照射するように、前記非球面コリメートミラーにおける前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を調整する間隔調整工程と、
を備えたことを特徴とする非球面コリメートミラーの調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載の非球面コリメートミラーの調整方法において、
前記間隔調整工程の後に、その基準面に対して法線方向にレーザビームを出射可能なレーザ出射器を、その基準面が前記照射面と一致する状態で前記照射面に沿って移動させ、そのときの前記レーザ出射器から出射されたレーザビームが前記出射部を照射する照射位置を確認する確認工程をさらに備える非球面コリメートミラーの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非球面コリメートミラーおよび非球面コリメートミラーの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板、液晶表示パネル用ガラス基板、半導体製造装置用マスク基板等の製造工程において、基板の焼付に使用される露光装置においては、基板全体に均一な照度分布を得た上で高精度の露光を行うため、超高圧水銀灯等の光源から出射された光を、フライアイレンズと呼称される複合レンズを通過させた後、コリメートミラーにより平行光となるようにコリメートして基板上に照射する構成が採用されている。このような光学系においては、複合レンズを通過した光が互いに重畳する領域に基板を配置せしめることにより、基板において均一な照度分布を得ることができる。
【０００３】
ところで、このような露光装置において使用されるコリメートミラーとしては、一般的に球面鏡が使用される。このため、基板に照射される光は理想的な平行光とはならないことから、基板の焼付精度には限界が生じている。
【０００４】
このような問題を解決するためには、コリメートミラーの形状を軸外し放物面とすることが好ましい。しかしながら、ミラーを放物面に非球面加工することは困難であり、その製造コストも極めて高いものとなる。
【０００５】
このため、特許文献１においては、球面状のコリメートミラーを使用し、このコリメートミラーを支持する支持部材に対し、支持力やコリメートミラーの自重を作用させることにより、球面状のコリメートミラーを軸外しの放物面に近い近い形に変形させる照明光学系が開示されている。
【特許文献１】特開平９−３０４９４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された照明光学系においては、コリメートミラーを自由に変形させることができないことから、コリメートミラーを理想の放物面に加工することが困難である。また、コリメートミラーをどのように変形させれば、コリメートミラーが理想の放物面となるのかについては検討されていないことから、コリメートミラーの変形作業は試行錯誤的なものにならざるを得ず、その調整に極めて長い時間を要する。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な作業により非球面コリメートミラーを理想的な放物面に加工することが可能な非球面コリメートミラーおよび非球面コリメートミラーの調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ベース部材と、可撓性を有するミラー部材と、前記ベース部材に固定された第１固定部と、前記ミラー部材の裏面に固定された第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を変更可能な状態で前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部とを備えた複数の支持部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持部材における前記連結部と前記第１固定部とは、球面軸受を介して接続される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持部材における前記連結部と前記第２固定部とは、球面軸受を介して接続される。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記連結部は、前記第１固定部または前記第２固定部の一方に接続された雄ねじと、前記雄ねじと螺合するとともに、前記第１固定部または前記第２固定部の他方に接続された雌ねじとを備えている。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ミラー部材は球面ミラーから構成されている。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、光の出射部から出射された光を非球面コリメートミラーにより平行光として照射面に照射する露光装置において、前記非球面コリメートミラーの表面形状を調整する非球面コリメートミラーの調整方法であって、ベース部材と、可撓性を有するミラー部材と、前記ベース部材に固定された第１固定部と、前記ミラー部材の裏面に固定された第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を変更可能な状態で前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部とを備えた複数の支持部材とを備えた非球面コリメートミラーを、前記出射部と前記照射面との間の光路中に配置する非球面コリメートミラー配置工程と、その基準面に対して法線方向にレーザビームを出射可能な複数個のレーザ出射器を、その基準面が前記照射面と一致する状態で、互いに離隔した位置に配置するレーザ出射器配置工程と、前記複数のレーザ出射器から出射され、前記非球面コリメートミラーで反射されたレーザビームが、前記出射部に設けられたターゲットを照射するように、前記非球面コリメートミラーにおける前記第１固定部と前記第２固定部との間隔を調整する間隔調整工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記間隔調整工程の後に、その基準面に対して法線方向にレーザビームを出射可能なレーザ出射器を、その基準面が前記照射面と一致する状態で前記照射面に沿って移動させ、そのときの前記レーザ出射器から出射されたレーザビームが前記出射部を照射する照射位置を確認する確認工程をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、各支持部材における第１固定部と第２固定部の間隔を変更することにより、ミラー部材を理想的な放物面に加工することが可能となる。
【００１６】
請求項２および請求項３に記載の発明によれば、ある支持部材における第１固定部と第２固定部の間隔を変更が、他の支持部材に対応する位置におけるミラー部材の形状に与える影響を最小のものとすることが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、簡易な構成により、各支持部材における第１固定部と第２固定部の間隔を変更することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、比較的安価な球面ミラーを利用して非球面コリメートミラーを作成することが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、簡易な作業により、ミラー部材を理想的な放物面に加工することが可能となる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、ミラー部材が実際に理想的な放物面となっているか確認することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る非球面コリメートミラーを使用した露光装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る非球面コリメートミラー１を使用した露光装置１００を模式的に示す斜視図である。
【００２２】
この露光装置１００は、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板、液晶表示パネル用ガラス基板または半導体製造装置用マスク基板等の基板２に対して、マスク３のパターンを露光するためのものであり、超高圧水銀灯等の光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ（複合レンズ）７と、この発明に係る非球面コリメートミラー１とを備える。
【００２３】
この露光装置１００においては、光源４から出射された光は、集光ミラー５により集光されてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６においては、そこに入射した光のうち、露光に必要な波長の光のみがフライアイレンズ７に向けて反射される。そして、フライアイレンズ７を通過した光は、非球面コリメートミラー７によりコリメートされて平行光となり、マスク３を介して基板２に照射される。このとき、マスク３および基板２は、複合レンズを通過した光が互いに重畳する領域に配置されており、均一な照度分布によりパターン露光を実行することが可能となる。
【００２４】
このような露光装置１００においては、基板２とマスク３とは、プロキシミティーギャップと呼称されるわずかな隙間を介して配置される。このため、パターン露光に使用される光は、完全にコリメートされた平行光となっていることが好ましい。以下、これを可能とする非球面コリメートミラー１の構成について説明する。
【００２５】
図２は、非球面コリメートミラー１を示す説明図である。なお、図２（ａ）は非球面コリメートミラー１の平面図であり、図２（ｂ）は非球面コリメートミラー１の縦断面図である。
【００２６】
この非球面コリメートミラー１は、ベース部材１１と、可撓性を有するミラー部材１２と、点対称に配置された１３個の支持部材１３とを備える。ベース部材１１とミラー部材１２とは、支持部材１３により連結されている。ここで、ミラー部材１２は、そこに応力を付与しない状態においては、球面形状を有する通常の球面ミラーが使用される。
【００２７】
図３は、支持部材１３を拡大して示す説明図である。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）とは、支持部材１３を互いに直交する方向から見た図となっている。
【００２８】
この支持部材１３は、第１固定部２１と、第２固定部２２と、連結部２３とから構成される。第１固定部１１は、複数のねじ２４によりベース部材１１に固定されている。また、第２固定部２２は、接着剤によりミラー部材１２の裏面に固定されている。そして、第１固定部２１と第２固定部２２とが、連結部２３により連結される構成となっている。
【００２９】
連結部２３は、第１固定部２１と球面軸受２７を介して接続される雄ねじ２５と、この雄ねじ２５と螺合するとともに第２固定部２２と球面軸受２８を介して接続された雌ねじ２６とを有する。このため、連結部２３と、第１固定部２１または第２固定部２２とは、互いに傾動可能に接続されることになる。そして、雄ねじ２５に対して雌ねじ２６を回転させることで、連結部２３の実質的な長さが変更される。このため、雄ねじ２５に対して雌ねじ２６を回転させることで、第１固定部２１と第２固定部２２との間隔が変更可能となる。
【００３０】
雄ねじ２５には面取り部２９が形成されており、この面取り部２９の表面には目盛が表示されている。この面取り部２９に形成された目盛を利用することにより、第１固定部２１と第２固定部２２との間隔の変更量を測定することが可能となる。
【００３１】
以上のような構成を有する非球面コリメートミラー１においては、点対称に配置された１３個の支持部材１３の各々について、第１固定部２１と第２固定部２２との間隔を変更することにより、ミラー部材１２の形状を任意に変更することが可能となる。このとき、連結部２３と第１固定部２１または第２固定部２２とが、球面軸受２７、２８により互いに傾動可能に接続されていることから、ある支持部材１３における第１固定部２１と第２固定部２２の間隔を変更が、他の支持部材１３に対応する位置におけるミラー部材１２の形状に与える影響を最小のものとすることが可能となる。
【００３２】
次に、この発明に係る非球面コリメートミラーの調整方法に使用するレーザ出射器の構成について説明する。図４および図５は、非球面コリメートミラー１の調整方法に使用するレーザ出射器３１の構成を示す縦断面図である。
【００３３】
このレーザ出射器３１は、基準面となる底面３２に対して法線方向にレーザビームを出射するためのものであり、基台３３と、基台３３に対して微小角度傾斜可能に配設された傾斜板３４と、傾斜板３４に対して傾斜板３４の傾斜方向と直交する方向に微小角度傾斜可能に構成された傾斜板３５と、傾斜板３５に支持されたレーザ光源３６と、天板３７と、天板３７と基台３３とを連結するその一部を省略して図示した連結部材３８とを備える。このレーザ出射器３１においては、レーザ光源３６は、基準面となる底面３２に対して略法線方向を向く状態で、傾斜板３５に支持されている。
【００３４】
基台３３の上面と傾斜板３４の下面には一対の凹部が形成されており、これらの凹部には各々鋼球４１が配設されている。傾斜板３４は、これらの鋼球４１を中心に、基台３３に対して微小角度傾斜可能となっている。また、図５に示すように、基台３３と傾斜板３４の一端は固定ねじ４２により連結されており、基台３３と傾斜板３４の他端は調整ねじ４３により連結されている。そして、調整ねじ４３と基台３３の間には、バネ４４が配設されている。このため、調整ねじ４３の回転角度を調整することにより、傾斜板３４の基台３３に対する傾斜角度を調整することが可能となる。
【００３５】
同様に、傾斜板３４の上面と傾斜板３５の下面には一対の凹部が形成されており、これらの凹部には各々鋼球４５が配設されている。傾斜板３５は、これらの鋼球４５を中心に、傾斜板３４に対して微小角度傾斜可能となっている。また、図４に示すように、傾斜板３４と傾斜板３５の一端は固定ねじ４６により連結されており、傾斜板３４と傾斜板３５の他端は調整ねじ４７により連結されている。そして、調整ねじ４７と傾斜板３５の間には、バネ４８が配設されている。このため、調整ねじ４７の回転角度を調整することにより、傾斜板３５の傾斜板３４に対する傾斜角度を調整することが可能となる。
【００３６】
このような構成を有するレーザ出射器３１においては、調整ねじ４３、４７を回転させて傾斜板３４、３５の傾斜角度を調整することにより、レーザ光源３６から出射されるレーザビームの出射角度を、基準面となる底面３２に対して調整することが可能となる。そして、次に述べる調整工程を実行することにより、基準面となる底面３２に対して法線方向に正確にレーザビームを出射させることが可能となる。
【００３７】
次に、このレーザ出射器３１から出射されるレーザビームの出射角度を調整する調整工程について説明する。図６は、この調整行程を示す説明図である。
【００３８】
この図に示すように、レーザ出射器３１から出射されるレーザビームの出射角度を調整するときには、レーザ出射器３１を定盤５１上に載置する。この状態においては、レーザ光源３６は、定盤５１の表面に対して略法線方向を向いている。この状態でレーザ光源３６を点灯し、レーザビームを平面５２に照射する。この平面５２は、定盤５１上に載置されたレーザ出射器３１におけるレーザビームの出射端から距離Ｌだけ離れた位置に設置されている。そして、レーザ出射器３１を、その基準面となる底面３２を定盤５１の表面に当接させたままの状態で、レーザ光源３６を中心として回転させる。
【００３９】
このとき、レーザ出射器３１から出射されるレーザビームの出射方向が完全に法線方向と一致していない場合には、平面５２に照射されたレーザビームの像の軌跡は半径ａの円を描く。このため、調整ねじ４３、４７を回転させて調整して傾斜板３４、３５の傾斜角度を調整することにより、基準面となる底面３２に対してレーザ光源３６から出射されるレーザビームの出射角度を調整し、この円の半径ａが最小となるようにする。これにより、レーザ出射器３１から出射されるレーザビームの出射方向を法線方向に一致させることが可能となる。このときのレーザビームの出射方向の精度は、半径ａと距離Ｌとの逆正接である［ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｌ）］となる。
【００４０】
次に、この発明に係る非球面コリメートミラー１の調整方法について説明する。
【００４１】
この発明に係る非球面コリメートミラー１を使用した露光装置１００は、上述したように、基板２に対してマスク３のパターンを露光するためのものであり、光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ７と、非球面コリメートミラー１とを備え、フライアイレンズ７から出射した光をマスク３を介して基板２上に照射するものである。このため、フライアイレンズ７は光の出射部として機能する。そして、非球面コリメートミラー１は、光の出射部としてのフライアイレンズ７と光の照射面としてのマスク３との間に配置されていることになる。
【００４２】
この状態において、最初に、図７に示すようにフライアイレンズ７の中央にターゲット板５４を装着する。このフライアイレンズ７は、５行５列のレンズユニットを組み合わせた複合レンズであるが、この中央のレンズユニットに対し、ターゲット板５４を装着する。このターゲット板５４には、その中央部にターゲットが表示されている。
【００４３】
次に、図１に示すマスク３をダミーガラス５３と交換する。そして、図８に示すように、ダミーガラス５３上に、先に出射角度を調整したレーザ出射器３１を複数個（この実施形態においては５個）載置し、各レーザ出射器３１におけるレーザ光源３６を点灯する。この状態においては、レーザ出射器３１における基準面となる底面３２が、照射面に相当するダミーガラス５３の表面と一致する状態となっている。なお、マスク３とダミーガラス５３とを交換するのは、マスクの損傷を防止するためである。
【００４４】
この状態において、非球面コリメートミラー１におけるミラー部材１２の形状が、マスク３（ダミーガラス５３）に対して平行光を照射し得るような放物線となっている場合には、各レーザ出射器３１から出射されるレーザビームは、ターゲット板５４の中心に集光するはずである。しかしながら、ミラー部材１２の形状が球面であった場合等の理想的な放物線ではない場合には、各レーザ出射器３１から出射されるレーザビームはターゲット板５４の中心には集光しないことになる。
【００４５】
このため、オペレータは、フライアイレンズ７に照射されるレーザビームの位置を確認しながら、図２および図３に示す支持部材１３を使用してミラー部材１２の形状を微妙に変更する。より詳細には、支持部材１３において、雄ねじ２５に対して雌ねじ２６を回転させることにより連結部２３の実質的な長さを変更する。これにより、ベース部材１１に対してミラー部材１２が近接または離隔し、ミラー部材１２の形状が変更される。
【００４６】
オペレータが、フライアイレンズ７に照射されるレーザビームの位置を確認しながら支持部材１３を使用してミラー部材１２の形状を微妙に変更することにより、各レーザ出射器３１から出射されるレーザビームをターゲット板５４の中心に集光させることができれば、一つのレーザ出射器３１を残し、他のレーザ出射器３１をダミーガラス５３上から取り除く。そして、残されたレーザ出射器３１を、その基準面となる底面３２と照射面に相当するダミーガラス５３の表面とを当接させたまま、ダミーガラス５３の表面に沿って移動させる。
【００４７】
この時に、レーザ出射器３１から出射されるレーザビームが、レーザ出射器３１の位置にかかわらずターゲット板５４の中心に照射されれば、非球面コリメートミラー１におけるミラー部材１２の形状が、マスク３（ダミーガラス５３）に対して平行光を照射しうるような放物線となっていることになる。この場合には、ダミーガラス５３をマスク３と再交換して、露光作業を実行する。一方、レーザ出射器３１の位置により、レーザ出射器３１から出射されるレーザビームがターゲット板５４の中心に照射されない場合には、上述した調整作業を繰り返し実行する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明に係る非球面コリメートミラー１を使用した露光装置１００を模式的に示す斜視図である。
【図２】非球面コリメートミラー１を示す説明図である。
【図３】支持部材１３を拡大して示す説明図である。
【図４】レーザ出射器３１の構成を示す縦断面図である。
【図５】レーザ出射器３１の構成を示す縦断面図である。
【図６】レーザビームの出射角度を調整する調整行程を示す説明図である。
【図７】フライアイレンズ７の中央にターゲット板５４を装着した状態を示す説明図である。
【図８】ダミーガラス５３上にレーザ出射器３１を載置した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      非球面コリメートミラー
２      基板
３      マスク
４      光源
５      集光ミラー
６      ダイクロイックミラー
７      フライアイレンズ
１１    ベース部材
１２    ミラー部材
１３    支持部材
２１    第１固定部
２２    第２固定部
２３    連結部
２４    ねじ
２５    雄ねじ
２６    雌ねじ
２７    球面軸受
２８    球面軸受
２９    面取り部
３１    レーザ出射器
３２    底面
３３    基台
３４    傾斜板
３５    傾斜板
３６    レーザ光源
４１    鋼球
４３    調整ねじ
４４    バネ
４５    鋼球
４７    調整ねじ
４８    バネ
１００  露光装置
【図１】
2006011051.tif 000003
【図２】
2006011051.tif 000004
【図３】
2006011051.tif 000005
【図４】
2006011051.tif 000006
【図５】
2006011051.tif 000007
【図６】
2006011051.tif 000008
【図７】
2006011051.tif 000009
【図８】
2006011051.tif 000010