JP2003076030A - 露光装置における光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターン形成用のマスクに設定される異なる
大きさの複数の照射エリア別に集光する露光用の光束を
生成できるようにする。 【解決手段】 露光用の光束Ｌ１を出射する光源７と、
パターン形成用のマスクＭ１，Ｍ２に設定される異なる
大きさの複数の照射エリアＭ１ａ，Ｍ２ａに対応する複
数のレンズ９ａ，９ｂを具備し、当該複数のレンズに前
記光源からの光束が個別に通過することによって該複数
の照射エリア別に集光する光束Ｌ１１，Ｌ１２を生成す
る光生成手段９とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプ
レイの製造工程において露光対象基板であるガラス基板
やカラーフィルタ等の面上にパターンを形成する露光装
置に係り、特に、パターン形成用のマスクのサイズ別に
設定される異なる大きさの複数の照射エリアに露光用の
光束を照射する光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Cry
stal Display）は、ＣＲＴ（CathodeRay Tube）に比べ
て薄型化、軽量化が可能であるため、ＣＴＶ（Color Te
levision）やＯＡ機器等のディスプレイ装置として採用
され、画面サイズも１０型以上の大型化が図られ、より
一層の高精細化及びカラー化が押し進められている。液
晶ディスプレイは、フォトリソグラフィ技術によりガラ
ス基板の表面に微細なパターンを描画して作られる。露
光装置は、フォトマスクの微細パターンをガラス基板上
に投影・転写するものである。この露光装置としては、
マスクパターンをレンズまたはミラーを用いてガラス基
板上に投影するプロジェクション方式と、フォトマスク
とガラス基板との間に微小なギャップを設けてマスクパ
ターンをガラス基板上に転写するプロキシミティ方式と
がある。

【０００３】プロキシミティ方式の露光装置は、プロジ
ェクション方式に比べてパターン解像性能が劣るもの
の、照射光学系が非常にシンプルであり、スループット
が高く、装置コストから見たコストパフォーマンスも優
れており、生産性の高い量産用装置に適したものであ
る。従来、プロキシミティ露光装置は、インライン対応
ローラコンベア方式のローダ・アンローダユニットを採
用しておて、ローラコンベアの流れに沿って、ローダユ
ニット、搬入用基板搬送ユニット、アライメントステー
ジユニット、搬出用基板搬送ユニット、アンローダユニ
ットがその順に配置されて構成されている。

【０００４】ローダユニットはガラス基板を順次供給す
るものであり、アンローダユニットは露光処理の終了し
たガラス基板を順次排出するものである。搬入用基板搬
送ユニットはローダユニット上のガラス基板をセンタリ
ング位置決めしてからアライメントステージユニットの
露光チャックに搬送する。アライメントステージユニッ
トは、露光チャック、チルティングＺステージ、ガラス
基板アライメントステージ及びマスクホルダなどで構成
される。このアライメントステージユニットには、イン
ラインの外側に設けられた露光ユニットからの露光光
（紫外線）をガラス基板上のフォトマスクに照射する照
射光学系である光照射装置などが存在する。搬出用基板
搬送ユニットは露光チャック上の露光処理後のガラス基
板をアンローダユニットに搬送する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の露光装置では、
ガラス基板を露光チャックによって吸着保持し、パター
ン形成用のフォトマスクをマスクホルダによって吸着保
持する。そして、アライメントステージユニットによっ
てフォトマスクとガラス基板とのプリアライメント、プ
ロキシミティギャップ制御及びアライメントなどを行っ
た後に、フォトマスクのパターン形成領域に光照射装置
から露光用の光束を照射することによって、当該フォト
マスクのパターン形成領域に形成されているマスクパタ
ーンをガラス基板面上に転写する。このような露光装置
では、露光処理の効率化を図るため、同一サイズのガラ
ス基板だけでなく、サイズの異なる数種類のガラス基板
についても露光処理を行えるようにすることが望まれて
いる。通常、フォトマスクには、ガラス基板のサイズに
応じたパターン形成領域が設定されるが、このパターン
形成領域の大きさはガラス基板のサイズによって異な
る。このため、サイズの異なる数種類のガラス基板につ
いて露光処理を行う場合には、ガラス基板のサイズに応
じたパターン形成領域を設定してなるフォトマスクが準
備される。この場合、フォトマスクのパターン形成領域
すなわち露光用の光束の照射エリアの大きさが異なるこ
とから、該照射エリアに光束を照射できるようにする必
要がある。そこで、光照射装置を、例えば、図３に示さ
れるように構成することが考えられる。

【０００６】図３において、光照射装置は、光源２１か
ら出射される光束Ｌを第１平面鏡２２によってフライア
イレンズ２３に反射する。フライアイレンズ２３では、
第１平面鏡２２からの光束Ｌが通過することによって、
当該光束Ｌの照射強度を均一にすると共に、フォトマス
クＭの最大の照射エリアＭａに集光する光束Ｌａを生成
する。フライアイレンズ２３を通過した光束Ｌａは、第
２平面鏡２４によって凹面鏡２５に反射される。凹面鏡
２５では、第２平面鏡２４からの光束Ｌａを平行光にし
て第３平面鏡２６に反射する。第３平面鏡２６では、凹
面鏡２５からの光束Ｌａを照射エリア制限シャッタＳの
開口部Ｓａを通してフォトマスクＭの照射エリアＭａに
照射する。この照射エリア制限シャッタＳは、開口部Ｓ
ａの大きさを自在に調整できるように構成される。従っ
て、照射エリア制限シャッタＳにおいて、開口部Ｓａを
一点鎖線で示される大きさに調整すれば、フォトマスク
Ｍの所定の照射エリアＭａ’の大きさに応じた光束Ｌ
ａ’を得ることができる。これによって、サイズの異な
る数種類のガラス基板Ｐについて露光処理を行うことが
できるようになる。

【０００７】しかしながら、上記の光照射装置において
は、光源から出射された光束をフライアイレンズによっ
てフォトマスクの最大照射エリアに集光する光束に生成
し、その光束を照射エリア制限シャッタの開口部によっ
てフォトマスクの所定の照射エリアの大きさとなるよう
に調整するので、フォトマスクの照射エリアに照射され
る光束の単位面積当たりの照度は当該照射エリアの大小
に関係なく同じものとなる。このため、フォトマスクの
照射エリアが小さくなるに従って露光用の光束の照射効
率が悪くなり、マスクパターンの転写処理に時間がかか
るという問題が生ずる。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みて為されたもの
で、パターン形成用のマスクに設定される異なる大きさ
の複数の照射エリア別に集光する露光用の光束を生成す
ることのできる光照射装置を提供しようとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光照射装置
は、パターン形成用のマスクに光を照射して露光対象基
板面上に所定のパターンを形成する露光装置において、
前記マスクのサイズ別に設定される異なる大きさの複数
の照射エリアに露光用の光束を照射するための光照射装
置であって、光源と、前記複数の照射エリアに対応する
複数のレンズを具備し、当該複数のレンズに前記光源か
らの光束が個別に通過することによって該複数の照射エ
リア別に集光する光束を生成する光生成手段とを具えた
ものである。これによれば、光束が光生成手段の複数の
レンズに個別に通過することによって複数の照射エリア
別に集光する露光用の光束を生成できる。すなわち、光
束が光生成手段の複数のレンズに個別に通過することに
よって複数の照射エリア別に照射強度の異なる光束を生
成することができるので、複数の照射エリアについてパ
ターンの露光に適した光束を得ることができる。これに
よって、マスクの照射エリアが小さい場合であっても当
該照射エリアへの光束の照射効率が良くなるので、パタ
ーンの転写処理時間の短縮化を図ることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を添付図面
に従って説明する。この実施の形態に示される光照射装
置は、一例として、フォトマスクのパターン形成領域に
露光用の光束を照射してガラス基板面上にマスクパター
ンを一括露光する露光装置に適用される。図２に、上記
の露光装置の概略構成を示す。図２では、アライメント
ステージユニットについて示し、他のユニット（ローダ
ユニット、基板搬入ユニット、基板搬出ユニット及びア
ンローダユニット）については図示を省略する。

【００１１】図２において、アライメントステージユニ
ット１は、露光チャック２、チルティングＺステージ
（図示例では、Ｚ軸基板用テーブル）３、ガラス基板ア
ライメントステージ（図示例では、Ｘ・Ｙ・θ軸基板用
テーブル）４及びマスクホルダ５などを含んで構成され
る。露光チャック２は、基板搬入ユニットから搬入され
て来たガラス基板Ｐを吸着保持する。マスクホルダ５
は、ガラス基板Ｐの上方でフォトマスクＭを吸着保持す
る。チルティングＺステージ３は、マスクホルダ５に吸
着保持されているフォトマスクＭに対して露光チャック
２を平行に昇降動する粗動ステージと、露光チャック２
上のガラス基板Ｐをチルティングしてプロキシミティギ
ャップ制御を行う３点接触型のチルト駆動モータなどを
有して構成される。ガラス基板アライメントステージ４
は、Ｘ・Ｙ・θ軸を駆動して、露光チャック２上のガラ
ス基板Ｐの搬送ずれを補正するプリアライメントと、マ
スクホルダ５に吸着保持されているフォトマスクＡと露
光チャック２上のガラス基板Ｐとを高精度に重ね合わせ
るアライメントとを行う。チルティングＺステージ３及
びガラス基板アライメントステージ４は、ＭＰＵ、ＲＯ
Ｍ及びＲＡＭなどから構成されるマイクロコンピュータ
（図示せず）を備えてなる制御部によって駆動制御され
る。

【００１２】本実施例に示される露光装置において、プ
リアライメントを行う場合、例えば、複数のエッジ検出
センサ（図示せず）を用いてガラス基板Ｐのエッジを非
接触で検出し、その検出結果から制御部でガラス基板Ｐ
の搬入ずれ量を求め、その搬入ずれ量に基づき該制御部
によってＸ・Ｙ・θ軸をＸ・Ｙ・θ方向に駆動すること
により、該搬入ずれ量を補正する。また、プロキシミテ
ィギャップ制御を行う場合、例えば、複数のギャップ検
出センサ（図示せず）を用いてフォトマスクＭとガラス
基板Ｐとの間のギャップ量を検出し、その検出されたギ
ャップ量に応じて制御部によりチルト駆動モータを駆動
して露光チャック２を上昇させることにより、フォトマ
スクＭとガラス基板Ｐとの間に所定のプロキシミティギ
ャップを設定する。また、アライメントを行う場合、例
えば、フォトマスクＭ及びガラス基板Ｐの所定の位置に
設けられたアライメントマークをＣＣＤなどを用いて検
出し、その検出されたアライメントマークのずれ量を制
御部で求め、そのずれ量に基づき該制御部によってＸ・
Ｙ・θ軸をＸ・Ｙ・θ方向に駆動することにより、該ず
れ量を補正してフォトマスクＭとガラス基板Ｐとを高精
度に重ね合わせる。このような、プリアライメント、プ
ロキシミティギャップ制御、アライメントが完了した後
に、図１に示される光照射装置６によってフォトマスク
Ｍのパターン形成領域に露光用の光束Ｌを照射すること
により、該パターン形成領域に形成されたマスクパター
ンがガラス基板面上に転写される。

【００１３】本実施例に示す露光装置では、サイズの異
なる数種類のガラス基板Ｐについて露光処理を行う場
合、ガラス基板Ｐのサイズに応じたパターン形成領域を
設定してなるフォトマスクＭが準備される。すなわち、
大版のガラス基板に露光処理を施す場合に、図１（ａ）
に示されるように、そのガラス基板Ｐ１のサイズに応じ
たフォトマスクＭ１がマスクホルダ（図示せず）に吸着
保持され、該ガラス基板Ｐ１よりもサイズの小さいガラ
ス基板Ｐ２に露光処理を施す場合には、図１（ｂ）に示
されるように、そのガラス基板Ｐ２のサイズに応じたフ
ォトマスクＭ２がマスクホルダ（図示せず）に吸着保持
される。各フォトマスクＭ１，Ｍ２には、大きさの異な
るパターン形成領域すなわち露光用の光束の照射エリア
Ｍ１ａ，Ｍ２ａが露光処理対象となるガラス基板Ｐ１，
Ｐ２のサイズに応じて設定されている。

【００１４】図１に、同図の（ａ）及び（ｂ）のフォト
マスクＭ１，Ｍ２の照射エリアＭ１ａ，Ｍ２ａの大きさ
に応じた露光用の光束Ｌ１１，Ｌ１２を生成できる光照
射装置６の概略構成を示す。図１において、光照射装置
６は、光源７と、第１平面鏡８と、光生成部材９と、リ
ニアモータなどの駆動装置１０と、第２平面鏡１１と、
凹面鏡１２と、第３平面鏡１３などを含んで構成され
る。光源７は、露光用の光束Ｌ１を出射するものであ
り、水銀ランプ７ａと、該水銀ランプ７ａの周囲に設け
られた楕円鏡７ｂなどを備える。第１平面鏡８は、光源
７から出射された光束Ｌ１を光生成部材９に反射するも
のである。光生成部材９は、フォトマスクＭ１，Ｍ２に
設定される異なる大きさの２つの照射エリアＭ１ａ，Ｍ
２ａに対応する第１及び第２のフライアイレンズ９ａ及
び９ｂを具備し、該各フライアイレンズ９ａ，９ｂに第
１平面鏡８から反射された光束Ｌ１が個別に通過するよ
うに駆動装置１０によって矢印方向に移動される。本例
では、光生成部材９は、第１のフライアイレンズ９ａが
光束Ｌ１の光路中に予め位置されている。従って、光生
成部材９は、第２のフライアイレンズ９ｂを光束Ｌ１の
光路中に位置させる場合に駆動装置１０によって移動さ
れることとなる。なお、駆動装置１０は、上述した制御
部によって駆動制御される。第１及び第２のフライアイ
レンズ９ａ及び９ｂは、それぞれ、曲率が異なってい
る。すなわち、第１のフライアイレンズ９ａは、光束Ｌ
１が通過することによってフォトマスクＭ１の照射エリ
アＭ１ａに集光する露光用の光束Ｌ１１を生成できる曲
率に形成されており、第２のフライアイレンズ９ｂは、
光束Ｌ１が通過することによってフォトマスクＭ２の照
射エリアＭ２ａに集光する露光用の光束Ｌ１２を生成で
きる曲率に形成されている。第２平面鏡１１は、光生成
部材９の各フライアイレンズ９ａ，９ｂによって生成さ
れる光束Ｌ１１，Ｌ１２を入射して凹面鏡１２に反射す
るものである。凹面鏡１２は、第２平面鏡１１で反射し
た光束Ｌ１１，Ｌ１２を平行光にして第３平面鏡１３に
反射するものである。第３平面鏡１３は、凹面鏡１２で
反射した光束Ｌ１１，Ｌ１２をフォトマスクＭ１，Ｍ２
の照射エリアＭ１ａ，Ｍ２ａに照射するものである。

【００１５】光照射装置６において、図１（ａ）に示さ
れるフォトマスクＭ１の照射エリアＭ１ａの大きさに応
じた光束Ｌ１１を生成する場合、同図に示されるよう
に、光源７は、水銀ランプ７ａから発光された露光用の
光束Ｌ１を楕円鏡７ｂによって第１平面鏡８に出射す
る。第１平面鏡８では、光源７から出射された光束Ｌ１
を光生成部材９の第１のフライアイレンズ９ａに反射す
る。フライアイレンズ９ａでは、光束Ｌ１が通過するこ
とによって当該光束Ｌ１の照射強度を均一にすると共
に、フォトマスクＭ１の照射エリアＭ１ａに集光する光
束Ｌ１１を生成する。フライアイレンズ９ａを通過した
光束Ｌ１１は、第２平面鏡１１によって凹面鏡１２に反
射される。凹面鏡１２では、第２平面鏡１１からの光束
Ｌ１１を平行光にして第３平面鏡１３に反射する。第３
平面鏡１３では、凹面鏡１２からの光束Ｌ１１をフォト
マスクＭ１の照射エリアＭ１ａに照射する。これによっ
て、フォトマスクＭ１の照射エリアＭ１ａのマスクパタ
ーンがガラス基板Ｐ１の基板面上に転写される。図１
（ｂ）に示されるフォトマスクＭ２の照射エリアＭ２ａ
の大きさに応じた光束Ｌ１２を生成する場合、同図に示
されるように、光生成部材９は、第２のフライアイレン
ズ９ｂが光束Ｌ１の光路中に位置するように駆動装置１
０によって移動される。光源７は、水銀ランプ７ａから
発光された露光用の光束Ｌ１を楕円鏡７ｂによって第１
平面鏡８に出射する。第１平面鏡８では、光源７から出
射された光束Ｌ１を光生成部材９の第２のフライアイレ
ンズ９ｂに反射する。フライアイレンズ９ｂでは、光束
Ｌ１が通過することによって当該光束Ｌ１の照射強度を
均一にすると共に、フォトマスクＭ２の照射エリアＭ２
ａに集光する光束Ｌ１２を生成する。フライアイレンズ
９ｂを通過した光束Ｌ１２は、第２平面鏡１１によって
凹面鏡１２に反射される。凹面鏡１２では、第２平面鏡
１１からの光束Ｌ１２を平行光にして第３平面鏡１３に
反射する。第３平面鏡１３では、凹面鏡１２からの光束
Ｌ１２をフォトマスクＭ２の照射エリアＭ２ａに照射す
る。これによって、フォトマスクＭ２の照射エリアＭ２
ａのマスクパターンがガラス基板Ｐ２の基板面上に転写
される。このようにして、ガラス基板Ｐ２の基板面上に
フォトマスクＭ２の照射エリアＭ２ａのマスクパターン
を転写した後に、光生成部材９は、第１のフライアイレ
ンズ９ａを光束Ｌ１の光路中に位置させるように駆動装
置１０によって移動される。これにより、図１（ａ）に
示されるフォトマスクＭ１の照射エリアＭ１ａの大きさ
に応じた光束Ｌ１１を生成することができるようにな
る。

【００１６】本実施の形態に係る光照射装置６は、光源
７が出射する露光用の光束Ｌ１が光生成部材９の第１及
び第２のフライアイレンズ９ａ，９ｂに個別に通過こと
によってサイズの異なるフォトマスクＭ１，Ｍ２の照射
エリアＭ１ａ，Ｍ２ａ別に集光する光束Ｌ１１，Ｌ１２
を生成することができる。すなわち、光束Ｌ１が光生成
部材９の第１及び第２のフライアイレンズ９ａ，９ｂに
個別に通過することによってフォトマスクＭ１，Ｍ２の
照射エリアＭ１ａ，Ｍ２ａ別に照射強度の異なる光束Ｌ
１１，Ｌ１２を生成することができるので、各照射エリ
アＭ１ａ，Ｍ２ａについてマスクパターンの露光に適し
た光束Ｌ１１，Ｌ１２を得ることができる。これによっ
て、フォトマスクの照射エリアが小さい場合であっても
当該照射エリアへの光束の照射効率が良くなるので、マ
スクパターンの転写処理時間を短縮できる。

【００１７】本実施の形態に係る光照射装置６は、一括
露光方式の露光装置だけでなく、ステップ露光方式又は
スキャン露光方式の露光装置にも適用してよい。また、
光生成部材９は、２つのフライアイレンズ９ａ及び９ｂ
を具備しているが、これに限られるものでなく、サイズ
の異なるフォトマスク別に設定される異なる大きさの複
数の照射エリアに対応する複数のフライアイレンズを具
備させてよい。

【００１８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る光
照射装置によれば、露光用の光束が光生成手段の複数の
レンズに個別に通過することによって複数の照射エリア
別に集光する光束を生成できるので、当該複数の照射エ
リアについてパターンの露光に適した光束を得ることが
できる。これによって、マスクの照射エリアが小さい場
合であっても当該照射エリアへの光束の照射効率が良く
なるので、パターンの転写処理時間を短縮できる、とい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光照射装置の一実施例を示す概
略構成図。

【図２】 図１に示される光照射装置を適用する露光装
置の一例を示す概略構成図。

【図３】 従来の光照射装置の概略構成図。

【符号の説明】

６ 光照射装置 ７ 光源 ８ 第１平面鏡 ９ 光生成部材 ９ａ，９ｂ フライアイレンズ １０ 駆動装置 １１ 第２平面鏡 １２ 凹面鏡 １３ 第３平面鏡 Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１２ 光束 Ｍ１，Ｍ２ フォトマスク Ｍ１ａ，Ｍ２ａ 照射エリア Ｐ１，Ｐ２ ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA26X FA41Z GA01 GA11 LA12 MA07 2H097 BA10 GB00 LA12 5C028 FF16 5F046 AA25 BA02 CB05 CB13 DA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン形成用のマスクに光を照射して
   露光対象基板面上に所定のパターンを形成する露光装置
   において、前記マスクのサイズ別に設定される異なる大
   きさの複数の照射エリアに露光用の光束を照射するため
   の光照射装置であって、 光源と、 前記複数の照射エリアに対応する複数のレンズを具備
   し、当該複数のレンズに前記光源からの光束が個別に通
   過することによって該複数の照射エリア別に集光する光
   束を生成する光生成手段とを具えた光照射装置。
2. 【請求項２】 前記光生成手段の複数のレンズに前記光
   源からの光束が個別に通過するように前記光生成手段を
   移動する駆動手段を更に具える請求項１に記載の光照射
   装置。
3. 【請求項３】 前記複数のレンズは、それぞれ、曲率の
   異なるフライアイレンズである請求項１又は２に記載の
   光照射装置。