WO2004012244A1 - 導光装置 - Google Patents

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Kazuhito Kawai
Tetsuya Osajima
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Hamamatsu Photonics KK
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features

Definitions

  • the present invention relates to a light guide device used for exposure for removing unnecessary resist around a semiconductor wafer.
  • the peripheral portion of the pattern forming portion may not be exposed, and the resist may remain on the peripheral portion.
  • the resist remaining in the peripheral area may peel off and become dust adhering to the semiconductor wafer, and thus needs to be removed before moving to the next step.
  • a method of irradiating the light guided by the light guide device to the removed portion and moving the irradiation spot on the removed portion to expose the entire removed portion is known. Used.
  • the cross section of the light emitted from the light guide device is shaped so as to be rectangular, and the illuminance is uniformed over the entire cross section of the emitted light. Is required.
  • JP-A-10-74676 As a prior art of such a light guide device, for example, there is a light guide device disclosed in JP-A-10-74676.
  • an aperture member having a rectangular transmission portion provided on an irradiation head adjusts a cross section of light emitted from the light guide device into a rectangular shape.
  • An optical device is disclosed.
  • the conventional light guide device has a problem in that the light shielding portion of the aperture member shields the outer ring of light emitted from the light guide fiber, so that the amount of emitted light is reduced.
  • the light shielding portion of the aperture member shields the outer ring of light emitted from the light guide fiber, so that the amount of emitted light is reduced.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problem. Therefore, it is an object of the present invention to provide a light guide device in which the cross section of the emitted light is shaped into a rectangular shape and the illuminance is made uniform over the entire cross section of the emitted light without reducing the amount of light emitted from the light guide fiber. I do.
  • a light guide device of the present invention is a light guide device used for exposing a peripheral portion of a semiconductor wafer, and is configured by bundling a plurality of optical fibers.
  • An optical fiber bundle having a first light incidence end face and a first light emission end face; and a second light incidence end face and a second light emission end face, wherein light emitted from the first light emission end face of the optical fiber bundle is emitted.
  • the glass rod which takes in the light from the second light incident end face and guides it to the second light emitting end face, makes the illuminance uniform in the cross section of the light emitted from the second light emitting end face, and the second light incident end face of the glass rod forms the light.
  • the glass rod takes in the light emitted from the optical fiber bundle and makes the illuminance uniform over the entire cross section of the emitted light. Further, since the second light emitting end face of the glass rod is rectangular, the light emitted from the glass rod is also shaped so that the cross section becomes rectangular. Therefore, it is not necessary to apply an aperture member to shield and shape the outer ring of the cross section of the emitted light. As a result, it is possible to irradiate the light guided by the optical fiber bundle to the peripheral portion of the semiconductor wafer without reducing the amount of light.
  • the glass opening satisfies the relational expressions represented by the following expressions (1) and (2).
  • ⁇ ' Refraction angle when light emitted from the optical fiber at the maximum emission angle is incident on the second light incident end face
  • the maximum emission angle component of the light emitted from the optical fiber that enters the glass rod from the central axis is at least once at the boundary surface of the glass rod. Total reflection at the interface between the glass rod and the clad or outside air). Therefore, the outgoing light from each optical fiber is totally reflected and mixed at the boundary surface of the glass rod, so that the unevenness of the illuminance on the first light emitting end face of the optical fiber bundle is satisfactorily uniform.
  • the light guide device of the present invention includes a slip member that covers the front end portion of the optical fiber bundle on the light emitting end surface side, and the glass opening holding member is formed as a slip member. Preferably, it is detachably attached.
  • a plurality of optical fibers are bonded to each other with an adhesive at a light emitting end face side end of the optical fiber bundle.
  • the optical fibers are adhered to each other with an adhesive at the light emitting end face side tip of the optical fiber bundle, so that the shape of the light emitting end face side tip is maintained regardless of the shape of the optical fiber bundle.
  • the density of the core end face at the first light emitting end face of the optical fiber pandle is increased, and the dark portion (the portion other than the core end face) is reduced. Therefore, the light quantity density at the first light emitting end face increases.
  • the first light emitting end face of the optical fiber bundle and the second light incident end face of the glass rod face each other with a gap therebetween. is there. Since there is a gap between the second light incidence end face of the glass rod and the first light emission end face of the optical fiber bundle, the second light incidence end face and the first light emission end face have a V, It can be prevented from being damaged by contact with the surface.
  • the light guide device of the present invention includes a sleeve member covering the light emitting end face side end of the optical fiber bundle, and a part near the light emitting end face side end of the optical fiber bundle. It is preferable that the optical fiber bundle further includes a bending portion holding member that holds the optical fiber bundle in a curved state near the distal end portion by being fixed to the one-piece member.
  • the optical fiber bundle Since the optical fiber bundle is held in a curved state near the light emitting end face side tip by the bending portion holding member having a strong structure, the optical fiber bundle occupies near the light emitting end face side tip. Space can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of the light guide device 1.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of region X of light guide device 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a light emitting end face of the light guide cable 10.
  • FIG. 4 is a diagram showing a light emitting end face of the irradiation head 4. As shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an end face of the first light incidence section.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which the light emitting end face side end of the optical fiber bundle 16 is fitted to the slip member 13.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state in which light is totally reflected and propagated in a cross section along the length direction of the glass rod 40 (a cross section including a diagonal line of the light emitting end face 40o). You.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a semiconductor wafer peripheral exposure device 5 to which the light guide device 1 is applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of the light guide device 1.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a region X of the light guide device 1 shown in FIG.
  • the light guide device 1 is a light guide cable configured by covering an optical fiber bundle 16 that bundles a plurality of optical fiber cores (quartz fiber cores for UV transmission) on a light emitting end face side with a PVC coating 17. 10 is provided.
  • the light guide cable 10 branches into a light guide cable 20 and a light guide cable 30 on the light incident end face side.
  • the number of cores in the light guide cable 20 and the light guide cable 30 is almost the same, and the optical fiber bundles 16 of the light guide cable 10 are constructed by staggering the optical fiber core wires constituting each at the branch. You.
  • the branch portion of the light guide cable is covered with a branch portion outer periphery 11.
  • FIG. 3 is a diagram showing a light emitting end face of the light guide cable 10.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the tip end of the optical fiber bundle 16 on the light emitting end face side is fitted to the sleeve member 13. The shape of the optical fiber bundle 16 is fixed by bonding the optical fiber core wires together with an adhesive at the light emitting end face side tip (a portion corresponding to the region Y shown in FIG. 6).
  • the cross-sectional shape of the light emitting end face side tip is shaped into a rectangle having a width of 8.0 mm and a length of 4.0 mm. Further, it is desirable that the arrangement of the optical fibers at the light emitting end face side end is as random as possible with respect to the arrangement of the optical fibers at other portions. The random arrangement of the optical fiber cores at the light emitting end face side tip in this way contributes to uniformity in the variation in the amount of light emitted from each optical fiber core.
  • the sleeve member 13 has an overall shape. Is a cylindrical member having an elliptical column shape.
  • the hollow portion of the sleeve member 13 has a rectangular shape with a cross section of 8.0 mm in width and 4.0 mm in length, and a step 13 a is formed by slightly projecting the side wall at one opening. Have been.
  • the thickness of the step 13a is adjusted to a predetermined length g.
  • the optical fiber bundle 16 whose light emitting end face side tip is fixed with an adhesive is fitted into the sleeve member 13 by being inserted into the hollow portion.
  • the step 13 a locks the light emitting end face 16 o of the optical fiber bundle 16, and a gap of a distance g is formed between the bottom face of the sleeve member 13 and the light emitting end face 16 o. it can.
  • the shape of the light emitting end face side end portion is maintained regardless of the change in the shape of the optical fiber bundle 16.
  • the shape of the core end face at the light emitting end face 16 o is increased by shaping the tip end of the light emitting end face side with an adhesive, and the density of the core end face at the light emitting end face 16 o is increased, so that dark portions (parts other than the core end face) are reduced. Less. Therefore, the light intensity density at the light emitting end face 16 o increases.
  • the slip member 13 is a cylindrical member having an overall shape of an elliptic cylinder, and the emission portion outer periphery 14 having an elliptical hollow is formed of a sleeve member 1. 3 is mounted such that the bottom surface of 3 and the bottom surface of the outer periphery 14 of the emission section are located on the same plane. The front end of the optical fiber bundle 16 on the light emitting end face side is covered with the emitting portion outer periphery 14 and the P CV coating 17.
  • an irradiation head 4 is detachably attached to the light emitting end face side end of the optical fiber bundle 16.
  • the irradiation head 4 includes a glass rod holding member 42, a glass rod 40 housed in the glass rod holding member 42, and a positioning pin 44 for fixing the glass rod 40.
  • the fiber bundle 16 is installed so as to face the light emitting end face 16 o.
  • FIG. 4 is a diagram showing a light emitting end face of the irradiating head 4.
  • the glass rod 40 has a rectangular shape with a bottom surface of 8.0 mm in width and 4.0 mm in height, and a length (height) of 40.0 mm. Make a shape.
  • One bottom surface of the glass rod 40 is a light incident end surface 40 i, and the other bottom surface is a light output end surface 40 o.
  • the glass opening holding member 42 has a cylindrical shape, and both the inner and outer circumferences of the cross section at the tip end (glass rod receiving portion) are elliptical. Has become.
  • the inner and outer peripheries of the cross section at the end portion (the mounting part around the emission part) are also oval, but the inner diameter at the mounting part around the emission part is larger than the inner diameter at the glass rod housing part.
  • the major axis of the inner circumference of the cross section is longer than 8.0 mm (the length of the side of the light emitting end face 40 o of the glass rod 40), and the minor axis is: It is set to be longer than 4.0 mm (the length of the vertical side of the light emitting end face 40o of the glass rod 40).
  • the length of the hollow portion is set to 40. O mm (the length of the glass rod 40).
  • Two 4a are formed on the distal end side and the distal end side, respectively.
  • the glass rod 40 When inserted into the glass rod housing, the glass rod 40 is housed with a degree of freedom, but the positioning pin 44 inserted into the positioning pin insertion hole 42a fixes the position of the glass rod 40.
  • a screw groove may be formed on the side surface of the positioning pin ⁇ insertion hole 42 a, and a positioning screw may be screwed into the positioning pin ⁇ insertion hole 42 a instead of the positioning pin 44.
  • the shape and size of the inner circumference of the cross section of the emission unit outer circumference mounting portion are the same as the outer circumference of the emission unit outer circumference 14, and the emission unit outer circumference 14 is It is set to fit in the hollow part.
  • the irradiation head 4 is removably attached to the emission part surrounding 14 by fitting the emission part surrounding 14 into the hollow part of the emission part surrounding mounting part. That is, the irradiation head 4 is detachably attached to the sleeve member 13 via the irradiation part outer periphery 14. Since the irradiation head 4 is detachable, the replacement and cleaning of the glass rod 40 is facilitated.
  • the inner peripheral diameter of the emission unit outer periphery mounting part is Because the diameter is larger than the inner diameter, there is a step 42 b at the boundary between the two.
  • the step 42 b locks the bottom surface of the emission part outer circumference 14.
  • the glass rod 40 when the glass rod 40 is inserted into the glass rod accommodating portion, the glass rod 40 has a light incident end face 40 i with a step 42 b (the outer periphery of the emission part 14 and the bottom surface of the sleeve member 13). It is fixed so that it is located on the same plane.
  • the glass rod 40 has its light incident end face 40i through the gap of the distance g.
  • the optical fiber bundle 16 is fixed so as to face the light emitting end face 16 o of the optical fiber bundle 16. Further, by shifting the position of the positioning pins 44, the posture of the glass rod 40 is adjusted so that the light incident end face 40i can pick up the light emitted from the light emitting end face 16o without leakage.
  • the light guide cable 10 is bent in a right angle direction near the distal end, and the shape is held by the bent portion holding member 12.
  • the bending portion holding member 12 is provided with a ring 122, a ring 124, a fixing plate 126 and a screw 128.
  • the ring 122 is fixed to a portion near the distal end of the light guide cable 10.
  • the ring 124 is fixed to the outer peripheral surface of the outer periphery 14 of the emission part. That is, the ring 124 is fixed to the sleeve member 13 via the emission part outer periphery 14.
  • Both ends of the fixing plate 1 26 are attached to the ring 122 and the ring 124, respectively, and after being screwed with the screw 128, they are fixed with an epoxy adhesive.
  • the bending portion holding member 12 configured as described above, the light guide cable 1 Since a force acts to attract the portion near the leading end of the light guide cable 13 to the sleep member 13, the curved state near the leading end of the light guide cable 1 ° is maintained.
  • the optical fiber bundles 16 are twisted with each other so that the optical fiber bundle 16 has a bending-resistant structure in the bending portion. For example, a sub-bundle is formed by twisting about 20 ° optical fibers, and an optical fiber bundle is formed by twisting seven sub-bundles.
  • the light guide cable 10 is bent in the right-angle direction near the distal end portion and the shape is held by the bent portion holding member 12, it is possible to maintain the vertical falling state of the emitted light satisfactorily. It is possible to prevent damage due to the repeated bending of the fiber bundle 16 and to prevent damage due to contact with the peripheral portion inside the device due to the fact that the distal end of the light guide cable 10 is in a floating state when attached to the exposure apparatus. You.
  • FIG. 5 is a diagram showing an end face of the first light incidence section. As shown in FIG. 5, the distal end surface (light incident end surface 26 i) of the optical fiber bundle constituting the light guide cable 20 is exposed from the incident portion outer periphery 24. The light incident end face 26 i has a circular shape.
  • the light guide cable 20 is bent near the distal end, and the bent state is held by the bent portion holding member 22.
  • the light guide cable 30 has a second light incident portion at the distal end, and the bent state is held by the bent portion holding member 32.
  • a light source is connected to the first incident portion, and light for exposing the periphery of the semiconductor wafer is taken into the optical fiber bundle from the light incident end face 26i of the first light incident portion. If a larger amount of light is required, another light source is also connected to the second light input section.
  • the light from the light source is guided by the optical fiber bundle and is emitted from the light emitting end face 16o.
  • the light emitted from the light emitting end face 16o enters the light incident end face 40i of the glass rod 40.
  • Light incident on the light incident end face 40 i propagates through the glass rod 40 and exits from the light exit end face 40 o.
  • Outgoing force In the process, the illuminance in the cross section of the outgoing light is made uniform and the cross-sectional shape of the outgoing light is shaped.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which light is totally reflected and propagated in a cross section along the length direction of the glass rod 40 (a cross section including a diagonal line of the light emitting end face 40o).
  • the length d of this diagonal is 8.94 mm as shown in equation (3).
  • d W h Wi «8.9 small .- (3)
  • the light constituting the optical fiber bundle 16 in the present embodiment The maximum emission angle 0 (the maximum angle between the optical axis of the optical fiber core and the emitted light) of the optical fiber bundle in the air is: 11.5 °.
  • the angle 0 between the light of the maximum angle component and the optical axis (the central axis of the glass rod 40) is expressed by the following equation: As shown in equation (4) derived from 2), it becomes 7.768 °.
  • the length of the glass rod 40 of the present embodiment is 40 mm, which satisfies the above condition. Therefore, the light emitted from each optical fiber core is totally reflected and mixed at the interface between the glass rod 40 and the air, so that the uneven illuminance on the light emitting end face 16 o of the optical fiber bundle 16 is made uniform. Is done. That is, the bending loss of the guided light is different for each optical fiber core, and there is a cladding region on the light emitting end surface 16o where light does not propagate. Irradiation unevenness occurs on 16 o. However, by applying the glass rod 40 of the present embodiment and mixing the light emitted from each optical fiber core, it is possible to make the illuminance uneven.
  • the cross section of the light emitted from the light emitting end face 40o is shaped into a rectangular shape. Therefore, there is no need to apply an aperture member to shield the outer ring of the outgoing light in a shaded manner. As a result, the light guided by the optical fiber bundle can be applied to the periphery of the semiconductor wafer without a decrease in the amount of light.
  • the shape of the light emitting end face of the optical fiber bundle and the shape of the light incident end face of the glass rod need not be rectangular. Even in this case, as long as the light emitting end face of the glass rod has a rectangular shape, the cross section of light emitted from the light emitting end face of the glass rod is shaped into a rectangular shape.
  • FIG. 8 is a schematic view of a semiconductor wafer peripheral exposure device 5 to which the light guide device 1 is applied.
  • the semiconductor wafer peripheral exposure device 5 includes a housing 52, and a peripheral portion (resist removed portion) of the semiconductor wafer 6 is exposed inside the housing 52.
  • the semiconductor radiator 6 is set on a rotation support plate 54.
  • An irradiation head moving device 56 supports the irradiation head 4 and controls the position of the irradiation head 4.
  • the irradiation head 4 irradiates a point on the periphery (resist removal portion) of the semiconductor wafer 6, and the semiconductor support 6
  • the peripheral portion (resist removed portion) of the semiconductor wafer 6 is uniformly exposed.
  • the optical axis of the light guide cable 10 is oriented vertically at the tip end on the light emitting end face side, but the light guide cable 10 is oriented such that the optical axis is oriented horizontally near the tip end. Since it is curved, the size of the housing 52 in the vertical direction can be reduced. Also, the storage space when the irradiation head 4 is moved to the storage position can be reduced.
  • the cross section of the outgoing light is shaped into a rectangular shape without reducing the amount of light emitted from the light guide fiber, and the cross section of the outgoing light is It is possible to provide a light guide device that makes the illuminance uniform over the whole.
  • the present invention can be applied to, for example, the manufacture of a semiconductor integrated circuit.

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Abstract

光ファイババンドル１６の光出射端面側先端部がスリーブ部材１３及び出射部外囲１４に覆われている。出射部外囲１４に、ガラスロッド４０を保持するガラスロッド保持部材４２が取り付けられる。ガラスロッド４０は位置決めピン４４によりガラスロッド保持部材４２に固定され、その光入射端面４０ｉが光ファイババンドル１６の光出射端面１６ｏと対向している。ガラスロッド４０の光出射端面４０ｏは矩形状になっている。光出射端面４０ｏから出射する光は、ガラスロッド４０の境界面で全反射しつつ伝播する過程で、断面全体にわたって照度が均一化されると共に断面が矩形状に整形される。

Description

明細書 技術分野
【0 0 0 1】 本発明は、 半導体ウェハ周辺部の不要レジストを除去するための 露光に用いられる導光装置に関する。
背景技術
【0 0 0 2】 半導体ウェハのフォトリソグラフィーを用いたパターン形成過程 において、 パターン形成部の周辺部が露光されず、 当該周辺部にレジストが残る ことがある。 周辺部に残存したレジストは剥離して半導体ウェハに付着するダス トとなるおそれがあるので、 次の工程に移る前に除去される必要がある。 半導体 ウェハ周辺部の不要レジストを除去す'るために、 導光装置により導かれた光を除 去部分に照射し、 除去部分上の照射スポットを移動させて除去部分全体を露光す る方法が用いられる。 かかる露光方法においては、 除去部分全体にわたって均一 に露光するために、 導光装置からの出射光の断面が矩形状になるように整形され 、 かつ出射光の断面全体にわたって照度が均一化されることが要求される。
【0 0 0 3】 かかる導光装置の従来技術としては、 例えば特開平 10-74676に開 示される導光装置がある。 特開平 10- 74676の導光装置では、 照射へッドに設置さ れた矩形状の透過部を有するアパーチャ部材が、 導光装置からの出射光の断面を 矩开状に整开$する。 また、 United States Patent No. 4, 964, 692には、 光フアイ ババンドルの光出射端面から出射した光を均一化するコア 'クラッド構造の茎状 部卞才 (a clad cane element) を備えた導光装置が開示されている。
発明の開示
【0 0 0 4】 しかしながら、 従来の導光装置には、 アパーチャ部材の遮光部が 導光フアイバから出射する光の外輪を遮光するので、 出射光の光量が減少してし まうという問題があった。
【0 0 0 5】 そこで、 本発明は、 上記問題を解決するためになされたものであ り、 導光ファイバから出射する光の光量を減少させることなく、 出射光の断面を 矩形状に整形し、 かつ出射光の断面全体にわたって照度を均一化する導光装置を 提供することを目的とする。
【0 0 0 6】 上記目的を達成するために、 本発明の導光装置は、 半導体ウェハ 周辺部の露光に用いられる導光装置であって、 複数の光ファイバを束ねることに より構成され、 第 1光入射端面と第 1光出射端面とを有する光ファイババンドル と、 第 2光入射端面と第 2光出射端面とを有し、 光ファイババンドルの第 1光出 射端面から出射した光を第 2光入射端面から取り入れて第 2光出射端面に導くこ とにより、 第 2光出射端面から出射する光の断面における照度を均一化するガラ スロッドと、 ガラスロッドの第 2光入射端面が光ファイババンドルの第 1光出射 端面と対向するように、 ガラスロッドを光ファイババンドルの光出射端面側先端 部に固定するガラスロッド保持部材とを備え、 ガラスロッドの第 2光出射端面が 矩形状であることを特徴とする。
【0 0 0 7】 ガラスロッドが、 光フアイババンドルから出射した光を取り入れ て出射光の断面全体にわたって照度を均一化させる。 また、 ガラスロッドの第 2 光出射端面が矩形状であるので、 ガラスロッドからの出射光も断面が矩形状にな るように整形される。 そのため、 アパーチャ部材を適用し出射光の断面外輪を遮 光して整形する必要がない。 その結果、 光ファイババンドルによって導光された 光を光量の減少なく半導体ウェハ周辺部に照射することができる。
【0 0 0 8】 また、 本発明の導光装置は、 ガラス口ッドが、 下記式 （ 1 ) 及び ( 2 ) で表される関係式を満たすものであることが好適である。
2 t ff
n s 9 = »'sm (9'- - - (2)
L [m m] ： ガラスロッドの長さ
d [mml：ガラスロッドの第 2光出射端面における対角線の長さ n ：空気の屈折率
n ' ： ガラス口ッ ドの屈折率
Θ ：光ファイバから空気中への最大出射角度
Θ ' ：光ファイバから最大出射角度で出射した光が第 2光入射端面に入射したと きの屈折角
【0 0 0 9】 ガラスロッドが上記の条件を充足することにより、 中心軸からガ ラスロッドに入射する光ファィバからの出射光のうち最大出射角成分が、 少なく とも 1回ガラスロッドの境界面 （ガラスロッドとクラッド又は外気との界面） で 全反射する。 そのため、 各光ファイバからの出射光がガラスロッドの境界面で全 反射して混合することにより、 光ファイババンドルの第 1光出射端面上における 照度のむらが良好に均一化される。
【0 0 1 0】 また、 本宪明の導光装置は、 光ファイババンドルの光出射端面側 先端部を覆ぅスリ一プ部材を備え、 ガラス口ッド保持部材が、 スリ一ブ部材に着 脱可能に取り付けられたことが好適である。
【0 0 1 1】 ガラスロッド保持部材をスリーブ部材から取り外すことができる ので、 ガラスロッ ドの交換、 洗浄が容易になる。
【0 0 1 2】 また、 本発明の導光装置は、 光ファイババンドルの光出射端面側 先端部において複数の光ファイバが互いに接着剤で接着されたことが好適である。 【0 0 1 3】 光ファイババンドルの光出射端面側先端部において光ファイバが 互いに接着剤で接着されることにより、 光ファイババンドルの形状に関わらず光 出射端面側先端部の形状が維持される。 また、 光ファイバパンドルの第 1光出射 端面におけるコア端面の密度が高くなり暗部 （コア端面以外の部分） が少なくな る。 そのため、 第 1光出射端面における光量密度が高くなる。
【0 0 1 4】 また、 本発明の導光装置は、 光ファイババンドルの第 1光出射端 面と、 ガラスロッ ドの第 2光入射端面とが隙間を介して対向していることが好適 である。 【0 0 1 5】 ガラスロッドの第 2光入射端面と光ファイババンドルの第 1光出 射端面との間に隙間があることにより、 第 2光入射端面及び第 1光出射端面が互 V、に接触することにより損傷するのを防止できる。
【0 0 1 6】 また、 本発明の導光装置は、 光ファイババンドルの光出射端面側 先端部を覆ぅスリ一ブ部材と、 光フアイババンドルの光出射端面側先端部近傍の 部位とスリ一ブ部材とに固定されることにより光フアイババンドルが先端部近傍 で湾曲した状態を保持する湾曲部保持部材とを備えたことが好適である。
【0 0 1 7】 力かる構造の湾曲部保持部材により光ファイババンドルが光出射 端面側先端部近傍で湾曲した状態が保持されるので、 光出射端面側先端部近傍に おける光ファイババンドルの占めるスペースを小さくすることができる。
図面の簡単な説明
【0 0 1 8】 図 1は、 導光装置 1の外観を示す図である。
【0 0 1 9】 図 2は、 導光装置 1の図 1に示す領域 Xを拡大した部分断面図で ある。
【0 0 2 0】 図 3は、 導光ケーブル 1 0の光出射端面を示す図である。
【0 0 2 1】 図 4は、 照射ヘッド 4の光出射端面を示す図である。
【0 0 2 2】 図 5は、 第 1光入射部の端面を示す図である。
【0 0 2 3】 図 6は、 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端部がスリ一 プ部材 1 3に嵌合される様子を示す図である。
【0 0 2 4】 図 7は、 ガラスロッド 4 0の長さ方向に沿った断面 （光出射端面 4 0 oの対角線を含む断面） において光が全反射して伝播する様子を示す図であ る。
【0 0 2 5】 図 8は、 導光装置 1が適用された半導体ウェハ周辺部露光装置 5 の概略図である。
発明を実施するための最良の形態
【0 0 2 6】 以下、 添付図面を参照して、 本発明の導光装置の好適な実施形態 について詳細に説明する。なお、各図面において同一要素には同一の符号を付し、 重複する説明を省略する。
【0 0 2 7】 まず、 本実施形態の導光装置 1の構造を説明する。 図 1は、 導光 装置 1の外観を示す図である。 図 2は、 導光装置 1の図 1に示す領域 Xを拡大し た部分断面図である。導光装置 1は、光出射端面側に、複数の光ファイバ心線（U V透過用石英ファイバ心線） を束ねた光ファイババンドル 1 6が P V C被覆 1 7 で覆われることにより構成された導光ケーブル 1 0を備える。 導光ケーブル 1 0 は、 光入射端面側で、 導光ケーブル 2 0と導光ケーブル 3 0とに分岐する。 導光 ケーブル 2 0と導光ケーブル 3 0における心数はほほ同数であり、 それぞれを構 成する光ファイバ心線を分岐部で蹉り合わせることにより導光ケーブル 1 0の光 ファイババンドル 1 6が構成される。 この導光ケーブルの分岐部は、 分岐部外囲 1 1で覆われている。
【0 0 2 8】 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端部は、 断面が矩形状 になるように光ファイバ心線同士が接着剤で接着された上、 スリーブ部材 1 3に 嵌合されている。 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端部の構造をより詳 細に説明する。図 3は、導光ケーブル 1 0の光出射端面を示す図である。図 6は、 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端部がスリ一ブ部材 1 3に嵌合される 様子を示す図である。 光ファイババンドル 1 6は、 光出射端面側先端部 （図 6に 示す領域 Yに相当する部分） において光ファイバ心線同士が接着剤で接着される ことにより、 形状が固定される。 この際、 図 3に示されるように、 光出射端面側 先端部の断面形状は、横 8 . 0 mm、縦 4 . O mmの矩形状に整形される。 また、 光出射端面側先端部における光ファィバ心線の配列は、 その他の部分における光 ファイバ心線の配列に対し、 できる限りランダムであるのが望ましい。 このよう に光出射端面側先端部における光フアイバ心線の配列をランダムにすることは、 各光フアイバ心線からの出射光の光量のばらつきを均一化するのに資する。
【0 0 2 9】 図 3及び 6に示されるように、 スリ一ブ部材 1 3は、 全体の形状 が楕円柱形状になっている筒状の部材である。 スリーブ部材 1 3の中空部は、 断 面が横 8 . O mm, 縦 4 . 0 mmの矩形状になっており、 一方の開口部において 側壁が僅かに突出することにより段差 1 3 aが形成されている。 段差 1 3 aの厚 みは、 所定の長さ gになるように調整される。 光出射端面側先端部が接着剤で固 定された光ファイババンドル 1 6は、 中空部に挿入されることにより、 スリーブ 部材 1 3に嵌合される。 嵌合されたとき、 段差 1 3 aが光ファイババンドル 1 6 の光出射端面 1 6 oを係止し、 スリーブ部材 1 3の底面と光出射端面 1 6 oとの 間に間隔 gの隙間ができる。 このように、 光ファイババンドル 1 6がスリーブ部 材 1 3に嵌合されることにより、 光ファイババンドル 1 6の形状の変化に関わら ず光出射端面側先端部の形状が維持される。 さらに、 光出射端面側先端部が接着 剤で固められることにより、 形状が更に強固に固定されると共に、 光出射端面 1 6 oにおけるコァ端面の密度が高くなり暗部 （コア端面以外の部分） が少なくな る。 そのため、 光出射端面 1 6 oにおける光量密度が高くなる。
【0 0 3 0】 スリ一プ部材 1 3は、 全体の形状が楕円柱形状になっている筒状 部材であって、 楕円柱形状の中空を有する出射部外囲 1 4が、 スリーブ部材 1 3 の底面と出射部外囲 1 4の底面とが同一平面上に位置するように、 取り付けられ る。 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端部は、 出射部外囲 1 4と P C V 被覆 1 7とにより覆われる。
【0 0 3 1】 図 2に示すように、 光ファイババンドル 1 6の光出射端面側先端 部には、 照射ヘッド 4が着脱可能に取り付けられている。 照射ヘッド 4は、 ガラ スロッド保持部材 4 2、 ガラスロッド保持部材 4 2に収容されたガラスロッド 4 0及びガラスロッド 4 0を固定する位置決めピン 4 4を備えて構成され、 ガラス ロッド 4 0が光ファイババンドル 1 6の光出射端面 1 6 oと対向して設置されて いる。 照射ヘッド 4及びガラスロッド 4 0の構造を詳細に説明する。 図 4は、 照 射ヘッド 4の光出射端面を示す図である。 ガラスロッド 4 0は、 底面が横 8 . 0 mm、 縦 4 . O mmの矩形状であり、 長さ （高さ） が 4 0 . 0 mmの四角柱の形 状をなす。 ガラスロッド 4 0の一方の底面が光入射端面 4 0 i となり、 他方の底 面が光出射端面 4 0 oとなる。
【0 0 3 2】 図 2及び 4に示すように、 ガラス口ッド保持部材 4 2は、 筒状を なし、 先端部 （ガラスロッド収容部） における断面の内周及び外周は共に楕円形 になっている。 末端部 （出射部外囲取付け部） における断面の内周及び外周も楕 円形になっているが、 出射部外囲取付け部における内周径はガラスロッド収容部 における内周径ょりも大きい。
【0 0 3 3】 ガラスロッド収容部において、断面内周の長径は、 8 . O mm (ガ ラスロッド 4 0の光出射端面 4 0 oの横辺の長さ） よりも長く、 短径は、 4 . 0 mm (ガラスロッド 4 0の光出射端面 4 0 oの縦辺の長さ） よりも長くなるよう に設定されている。 また、 中空部の長さは 4 0 . O mm (ガラスロッド 4 0の長 さ） に設定されている。 ガラスロッド収容部の側壁には、 位置決めピン揷入孔 4
2 aが、 先端部側と末端部側にそれぞれ 4個ずつ形成されている。 ガラスロッド 収容部に挿入されたときガラスロッド 4 0は自由度をもって収容されるが、 位置 決めピン揷入孔 4 2 aに揷入される位置決めピン 4 4がガラスロッド 4 0の位置 を固定する。 なお、 位置決めピン揷入孔 4 2 aの側面にネジ溝を形成し、 位置決 めピン 4 4に代えて位置決めネジを位置決めピン揷入孔 4 2 aに螺合させてもよ い。
【0 0 3 4】 出射部外囲取付け部における断面内周の形状及び大きさは、 出射 部外囲 1 4の外周と同一であり、 出射部外囲 1 4が出射部外囲取付け部の中空部 に嵌合するように設定されている。 出射部外囲 1 4を出射部外囲取付け部の中空 部に嵌合することにより、 照射へッド 4が着脱可能に出射部外囲 1 4に取り付け られる。 すなわち、 照射ヘッド 4は、 照射部外囲 1 4を介してスリーブ部材 1 3 に着脱可能に取り付けられることになる。 このように、 照射ヘッド 4が着脱可能 となっているのでガラスロッド 4 0の交換、 洗浄が容易になる。
【0 0 3 5】 出射部外囲取付け部における内周径がガラス口ッド収容部におけ る内周径よりも大きいので、 両者の境界部に段差 4 2 bができる。 出射部外囲 1 4が出射部外囲取付け部の中空部に嵌合されたとき、 この段差 4 2 bが出射部外 囲 1 4の底面を係止する。 他方、 ガラスロッド 4 0がガラスロッド収容部に揷入 されたとき、 ガラスロッド 4 0は光入射端面 4 0 iが段差 4 2 b (出射部外囲 1 4及びスリーブ部材 1 3の底面） と同一平面上に位置するように固定される。 前 述のとおり、 スリーブ部材 1 3の底面と光ファイババンドル 1 6の光出射端面 1 6 oとの間には間隔 gの隙間があるので、 ガラスロッド 4 0の光入射端面 4 0 i と光ファイババンドル 1 6の光出射端面 1 6 oとの間には間隔 gの隙間ができる ことになる。 このように、 光入射端面 4 0 iと光出射端面 1 6 oとの間に隙間が あることにより、 光入射端面 4 0 i及ぴ光出射端面 1 6 oが損傷するのを防止で きる。
【0 0 3 6】 以上のとおり、 照射へッド 4が導光ケーブル 1 0の先端部に取り 付けられたとき、 ガラスロッド 4 0は、 その光入射端面 4 0 iが間隔 gの隙間を 介して光ファイババンドル 1 6の光出射端面 1 6 oと対向するように、 固定され る。 さらに、 位置決めピン 4 4の位置をずらすことにより、 光入射端面 4 0 iが 光出射端面 1 6 oからの出射光を漏れなく拾うことができるようにガラスロッド 4 0の姿勢が調整される。
【0 0 3 7】 図 1及び 2に示すように、 導光ケーブル 1 0は先端部近傍で直角 方向に湾曲し、 その形状が湾曲部保持部材 1 2により保持されている。 湾曲部保 持部材 1 2は、 リング 1 2 2、 リング 1 2 4、 固定板 1 2 6及ぴネジ 1 2 8を備 えて構成される。 リング 1 2 2は、 導光ケーブル 1 0の先端部近傍の部位に固定 される。 また、 リング 1 2 4は、 出射部外囲 1 4の外周面に固定される。 すなわ ち、 リング 1 2 4は、 出射部外囲 1 4を介してスリーブ部材 1 3に固定されるこ とになる。 固定板 1 2 6の両端部は、 それぞれリング 1 2 2、 リング 1 2 4に取 り付けられ、 ネジ 1 2 8によるネジ締め後ェキポシ系接着剤で固定される。 この ように構成される湾曲部保持部材 1 2が適用されることにより、 導光ケーブル 1 0の先端部近傍の部位とスリープ部材 1 3とが引き合うような力が作用するので、 導光ケーブル 1◦の先端部近傍における湾曲状態が保持される。 なお、 湾曲部に おいて光フアイババンドル 1 6は耐屈曲構造となるように光フアイバ心線が撚り 合わされている。 例えば、 約 2 0◦心の光ファイバ心線が撚り合わされてサブバ ンドルが構成され、 更に 7束のサブバンドルが撚り合わされることにより、 光フ アイババンドルが構成される。 このように、 導光ケーブル 1 0が先端部近傍で直 角方向に湾曲し、 その形状が湾曲部保持部材 1 2により保持されていることで、 出射光の垂直落射状態の良好な維持や、 光ファイババンドル 1 6の度重なる湾曲 による損傷防止、 露光装置への取り付け時に導光ケーブル 1 0の先端部が浮動状 態にあることによる装置内周辺部との接触による損傷を防止することが可能とな る。
【0 0 3 8】 導光装置 1の入射部側では、 第 1光入射部を構成する導光ケープ ル 2 0の先端部が入射部外囲 2 4で覆われている。 図 5は、 第 1光入射部の端面 を示す図である。 図 5に示すように、 導光ケーブル 2 0を構成する光ファイババ ンドルの先端面 （光入射端面 2 6 i ) が入射部外囲 2 4から露出している。 光入 射端面 2 6 iは円形状をなす。 導光ケーブル 2 0は先端部近傍において湾曲し、 湾曲部保持部材 2 2により湾曲状態が保持されている。 導光ケーブル 2 0におけ ると同様に、 導光ケーブル 3 0は先端部に第 2光入射部を備え、 また湾曲部保持 部材 3 2により湾曲状態が保持されている。 光源が第 1入射部に接続され、 半導 体ウェハ周辺部を露光するための光が第 1光入射部の光入射端面 2 6 iから光フ アイババンドルに取り込まれる。 更に大きい光量が要求される場合には第 2光入 射部にも別の光源が接続される。
【0 0 3 9】 次に、 導光装置 1の作用 '効果を説明する。 光源の光は、 光ファ ィババンドルにより導光され、 光出射端面 1 6 oから出射する。 光出射端面 1 6 oからの出射光は、 ガラスロッド 4 0の光入射端面 4 0 iに入射する。 光入射端 面 4 0 iに入射した光は、 ガラスロッド 4 0内を伝播して光出射端面 4 0 oから 出射する力 その過程で出射光の断面における照度が均一化されると共に出射光 の断面形状が整形される。
【0 04 0】 ガラスロッド 4 0において出射光の断面における照度が均一化さ れると共に出射光の断面形状が整形される過程を詳細に説明する。 図 7は、 ガラ スロッド 4 0の長さ方向に沿った断面 （光出射端面 40 oの対角線を含む断面） において光が全反射して伝播する様子を示す図である。 この対角線の長さ dは、 式 （3) に表されるように 8. 94mmである。 d = Wh Wi «8.9小.-(3) wh：光出射端面 4 0 oの横辺の長さ = 8. Omm
Wl：光出射端面 4 0 oの縦辺の長さ = 4. 0 mm
【0 04 1】 本実施形態において光ファイババンドル 1 6を構成する光： バ心線の空気中への最大出射角度 0 (光ファイバ心線の光軸と出射光とがなす最 大角度） は 1 1. 5° である。 このような最大角度成分の光が、 光入射端面 4 0 iからガラスロッド 4 0に入射すると、 最大角度成分の光と光軸 （ガラスロッド 40の中心軸） とがなす角度 0 は、 式 (2) から導かれる式 （4) に表される ように 7. 7 6 8° になる。
wsin^ = «'sin<9'---(2) θ= sin— 1 (― sin ^)«7.768··· (4)
n' n ：空気の屈折率 = 1
11 ' ：ガラスロッド 4 0の屈折率 = 1. 4 7 5
【0 04 2】 ここで、 上記の最大角度成分の光 （中心軸上からガラスロッド 4 0に入射したと仮定する。）が少なくとも 1回ガラスロッド 4 0と空気との界面で 全反射するためのガラスロッド 40の長さの条件は、 式 （1) に表される。 ^ J_…ひ）
2 tan 6·'
L [mm]：ガラスロッド 4 0の長さ
【0 0 4 3】 本実施形態のガラスロッド 4 0の長さは 4 0 . O mmであり、 上 記の条件を充足する。 そのため、 各光ファイバ心線からの出射光がガラスロッド 4 0と空気との界面で全反射して混合することにより、 光ファイババンドル 1 6 の光出射端面 1 6 o上における照度のむらが均一化される。 すなわち、 各光ファ ィバ心線ごとに導光される光の曲げ損失が異なること、 光出射端面 1 6 o上には 光が伝播しないクラッドの領域があることなどの原因により、 光出射端面 1 6 o 上において照度のむらが生じる。 しカゝし、 本実施形態のガラスロッド 4 0を適用 して、 各光ファイバ心線からの出射光を混合させることにより、 照度のむらを均 一化することができる。
【0 0 4 4】 また、 ガラスロッド 4 0の光出射端面 4 0 oが矩形状になってい るので、 光出射端面 4 0 oから出射する光の断面が矩形状に整形される。 そのた め、 アパーチャ部材を適用し出射光の断面外輪を遮光して整形する必要がない。 その結果、 光ファイババンドルによって導光された光を光量の減少なく半導体ゥ ェハ周辺部に照射することができる。 なお、 光ファイババンドルの光出射端面及 びガラスロッドの光入射端面の形状は、 矩形状でなくてもよい。 この場合でも、 ガラスロッドの光出射端面が矩形状になっている限り、 ガラスロッドの光出射端 面から出射する光の断面が矩形状に整形される。
【0 0 4 5】 図 8は、 導光装置 1が適用された半導体ウェハ周辺部露光装置 5 の概略図である。 半導体ウェハ周辺部露光装置 5は筐体 5 2を備え、 筐体 5 2の 内部で半導体ウェハ 6の周辺部 （レジスト除去部分） が露光される。 半導体ゥュ ノヽ 6は、 回転支持板 5 4上に設置される。 照射ヘッド移動装置 5 6が、 照射へッ ド 4を支持し、 照射へッド 4の位置を制御する。 照射へッド 4は半導体ウェハ 6 の周辺部 (レジスト除去部分) の一点を照射し、 回転支持板 5 4による半導体ゥ ェハ 6の回転と、 照射へッド移動装置 5 6による照射へッド 4の照射スポットの 移動とにより半導体ウェハ 6の周辺部 (レジスト除去部分) が満遍なく露光され る。
【0 0 4 6】 光出射端面側の先端部において導光ケーブル 1 0の光軸は鉛直方 向を向いているが、 導光ケーブル 1 0は同先端部近傍で光軸が水平方向を向くよ うに湾曲しているので、 鉛直方向における筐体 5 2の大きさを小型化させること ができる。 また、 照射ヘッド 4を収納位置に移動させたときの収納スペースを小 さくすることができる。
【0 0 4 7】 以上説明したように、 本発明によれば、 導光ファイバから出射す る光の光量を減少させることなく、 出射光の断面を矩形状に整形し、 かつ出射光 の断面全体にわたつて照度を均一化する導光装置を提供することが可能となる。 産業上の利用可能性
【0 0 4 8】 本発明は、 例えば半導体集積回路の製造に適用できる。

Claims

言青求の範函
1 . 半導体ウェハ周辺部の露光に用いられる導光装置であって、
複数の光ファィバを束ねることにより構成され、 第 1光入射端面と第 1光出射 端面とを有する光ファイババンドルと、
第 2光入射端面と第 2光出射端面とを有し、 前記光ファイババンドルの第 1光 出射端面から出射した光を前記第 2光入射端面から取り入れて前記第 2光出射端 面に導くことにより、 前記第 2光出射端面から出射する光の断面における照度を 均一化するガラスロッドと、
前記ガラス口ッドの第 2光入射端面が前記光ファイババンドルの第 1光出射端 面と対向するように、 前記ガラスロッドを前記光ファイババンドルの光出射端面 側先端部に固定するガラス口ッド保持部材とを備え、
前記ガラスロッドの第 2光出射端面が矩形状である
ことを特徴とする導光装置。
2 . 前記ガラスロッドが、 下記式 （1 ) 及び （2 ) ； L -―—— (1)
2 tan^
n s 0 = «'sm '" - (2)
L [mm]：前記ガラス口ッドの長さ
d [mm]：前記ガラスロッドの第 2光出射端面における対角線の長さ n ：空気の屈折率
n ' ：前記ガラスロッドの屈折率
Θ ：前記光ファイバから空気中への最大出射角度
Θ ' ：前記光ファイバから最大出射角度で出射した光が前記第 2光入射端面に 入射したときの屈折角
で表される関係式を満たすものである
ことを特徴とする請求項 1記載の導光装置。
3 . 刖目 : >光出射端面側先端部を覆ぅスリーブ部材を備 前記ガラスロッド保持部材が、 前記スリープ部材に着脱可能に取り付けられた ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の導光装置。
4 . 前記光ファイババンドルの光出射端面側先端部において前記複数の光フ 了ィバが互!/ヽに接着剤で接着された
ことを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれか 1項に記載の導光装置。
5 . 闘 ϋ光: 〉第 1光出射端面と、 前記ガラスロッドの第 2 光入射端面とが隙間を介して対向している
ことを特徴とする請求項 1ないし 4のいずれか 1項に記載の導光装置。
6 . 前記光ファィババンドルの光出射端面側先端部を覆ぅスリ一ブ部材と、 前記光ファィババンドルの光出射端面側先端部近傍の部位と、 前記スリーブ部 材とに固定されることにより、 前記光ファイババンドルが前記先端部近傍で湾曲 した状態を保持する湾曲部保持部材とを備えた
ことを特徴とする請求項 1ないし 5のいずれか 1項に記載の導光装置。
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