JP2009244913A - プロキシミティ露光装置及びこのプロキシミティ露光装置を用いた露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平行度を向上し、かつ熱の発生を抑えながら照射光の照度を上げることにより、近年の大型化した処理基板に対応するための、大型化したプロキシミティ露光装置及びこのプロキシミティ露光装置を用いた露光方法を提供する。
【解決手段】光源のエキシマレーザ１から出射されたパルス状のレーザは、ビーム整形レンズ２に入射し、平行なレーザに変換される。その平行なレーザは、フライアイレンズ３に入射し、均一化されたレーザとして出射さる。その均一化されたレーザは、コリメーションミラー４で反射されて平行光となり、垂直にマスク７及びＸＹ駆動ステージ５上に露光される。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶基板等にマスクパターンを転写するためのプロキシミティ露光装置及びこのプロキシミティ露光装置を用いた露光方法に関する。

近年、液晶用ＴＦＴ、カラーフィルタ、ＰＤＰ等、パネルサイズの大型化、多面付けによる生産効率の向上により、処理基板のサイズが大型化している。そのため、その主たるプロセス装置である露光装置も大型化の必要がある。従来の水銀灯を用いた装置では、露光装置の大型化に伴いスループットが低下してしまう。スループットを向上する手段の一つとして、照射光の照度を上げる方法がある。例えば、特許文献１には、露光機の光源として十分な出力を備えた光源が開示されている。

特開平８−３３４８０３号公報

しかしながら、水銀灯のアークが大きくなるため、水銀灯を試用する限りは、平行度の高い光を得ることが困難で、微細なパターンを正確に転写することができないといった問題点があった。
また、水銀灯からの出力には、長波長側の出力が存在するため、照射光の照度を上げるために水銀灯を大型化すると、長波長側の出力も増加して熱の発生量も増加し、装置の温度が上昇するといった問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、平行度を向上し、かつ熱の発生を抑えながら照射光の照度を上げることにより、近年の大型化した処理基板に対応するための、大型化したプロキシミティ露光装置及びこのプロキシミティ露光装置を用いた露光方法を提供することを目的とする。

この発明に係るプロキシミティ露光装置は、マスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置であって、複数のＹＡＧレーザと、複数のＹＡＧレーザから出射されたレーザの強度を均一化するレーザ均一化部材と、レーザ均一化部材から出射されたレーザを、基板へ平行かつ垂直に入射させる露光部材とから構成され、複数のＹＡＧレーザを、少なくとも２つのＹＡＧレーザから構成される複数のグループに分け、各グループを構成する各ＹＡＧレーザから出射されるレーザの位相を同期させて発光する。
ＹＡＧレーザそれぞれから出射されるレーザを光ファイバーが伝送し、光ファイバーの出力端を束ねることによって、レーザを集光して出射するようにしてもよい。
ＹＡＧレーザの光源は、基本波波長１０６４ｎｍの固体レーザの第３高調波であることが好ましい。
露光部材が基板へ出射させるレーザのコリメーション半角が０．５°以下であることを特徴とする。
さらに、紫外線パルスレーザ発振器からのレーザと、水銀灯からの光が重畳してレーザ均一化部材に入射されるようにしてもよい。

この発明に係るプロキシミティ露光装置を用いて、マスクのパターンを基板に転写することができる。

この発明に係るプロキシミティ露光装置及びこのプロキシミティ露光装置を用いた露光方法によれば、光源に複数のＹＡＧレーザを用いることによって、平行度を上げ、かつ熱の発生を抑えながら照度を上げることによって、プロキシミティ露光装置の大型化を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係るプロキシミティ露光装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２に係るプロキシミティ露光装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係るプロキシミティ露光装置を示す構成図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の構成図である。
このプロキシミティ露光装置は、光源に、紫外線パルスレーザを出射するエキシマレーザ１を使用し、凸レンズとシリンドリカルレンズを組み合わせることによって構成されたビーム整形レンズ２、多数のレンズ素子の集合体で構成されるフライアイレンズ３、湾曲した形状のコリメーションミラー４、及び被露光材を載置するためのＸＹ駆動ステージ５から構成される。ここで、エキシマレーザ１は紫外線パルスレーザ発振器を、ビーム整形レンズ２及びフライアイレンズ３はレーザ均一化部材を、コリメーションミラー４は露光部材を構成する。

次に、この実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の動作について説明する。
エキシマレーザ１から出射されるレーザの仕様は、表１に記載された条件が適用され、使用される感光材料の種類によって、適宜選択することができる。
エキシマレーザ１から出射されたパルス状のレーザは、ビーム整形レンズ２に入射し、平行なレーザに変換される。その平行なレーザは、フライアイレンズ３に入射し、均一化されたレーザとして出射さる。その均一化されたレーザは、コリメーションミラー４で反射されて平行光となり、垂直にマスク７及びＸＹ駆動ステージ５上に露光される。

ＸＹ駆動ステージ５上には、上面に感光材料が塗布された処理基板６が載置されている。パターンが形成されたマスク７が、処理基板６の上に所定のギャップをもって配置されており、コリメーションミラー４で反射されたレーザを露光させて、処理基板６上にパターンを転写して現像する。この工程を繰り返すことによって、液晶基板等が製造される。

このように、紫外線パルスレーザ発振器であるエキシマレーザ１を光源として使用すると、レーザスペクトルの幅が非常に狭いため、長波長側の出力による熱の発生を防止すると共に照度を上げることができ、露光効果を高めることができる。
また、フライアイレンズ３の径を、水銀灯使用時と比べ、約１／１０程度にコンパクト化することができる。それにより、コリメーション半角が、水銀灯使用時の２〜２．５°から０．５°以下にすることができ、解像度を高めることができる。
さらに、水銀灯使用時には、露光のＯＮ／ＯＦＦを、フライアイレンズ３に設けられたシャッターを開閉することによって行っていた。この場合、シャッターの開閉時間による影響が存在した。しかしながら、光源に、エキシマレーザ１を使用すると、レーザの発振をＯＮ／ＯＦＦすることにより、露光のＯＮ／ＯＦＦが可能となり、シャッター開閉時間による影響をなくすことができる。

この実施の形態において、紫外線パルスレーザ発振器としてエキシマレーザ１を用いたが、ＹＡＧレーザを用いてもよい。この場合、ＹＡＧレーザの光源は、基本波波長１０６４ｎｍの固体レーザの第３高調波（３５５ｎｍ）であることが好ましい。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るプロキシミティ露光装置を、図２に基づいて説明する。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
このプロキシミティ露光装置は、実施の形態１に係る装置において、光源に、複数のＹＡＧレーザ１０を用いたものである。８個のＹＡＧレーザ１０を並列に並べ、それぞれに光ファイバー１１の一端が接続されている。光ファイバー１１の他端は束ねられ、ビーム整形レンズ２にレーザを入射できるように配置されている。

次に、この実施の形態に係るレーザ露光装置の動作について説明する。
ＹＡＧレーザ１０は、基本波波長１０６４ｎｍの固体レーザであり、第３高調波（３５５ｎｍ）を１０Ｗの出力でパルスレーザを出射する。それぞれのＹＡＧレーザ１０から出射されたレーザは、光ファイバー１１を介して集光され、ビーム整形レンズ２に入射される。ビーム整形レンズ２から出射された平行なレーザは、実施の形態１と同様に、フライアイレンズ３及びコリメーションミラー４を介して、ＸＹ駆動ステージ５上の基板に露光される。

複数のＹＡＧレーザ１０を使用すると、それぞれのＹＡＧレーザ１０から出射されたパルスは干渉しあう。それぞれのパルスの位相が互いに一致しないようにすれば、１つ１つのパルスの強度は同じであるが、パルス間隔が短くなる。一方、互いの位相を一致させると、１つ１つのパルスの強度が増加する。両者のパルスレーザは、レーザ全体の平均エネルギーは同じであるが、１つ１つのパルスの強度や間隔が異なるため、異なった露光効果が得られる。
前者の場合、１つ１つのパルス強度は変わらないため、露光装置内部の光学系の光損傷を防ぐことができる。一方、後者の場合は、瞬間的に高強度のパルスレーザが出射されるため、露光効果を高めることができるものの、強度が高すぎると、露光装置内部の光学系の光損傷を引き起こしてしまう可能性がある。このような場合には、露光効果を最大限に引き出すために、全てのパルスレーザの位相を一致させるのではなく、いくつかのパルスのグループをつくり、そのグループの中でパルスの位相を一致させるようにするとよい。

このように、ＹＡＧレーザ１０の数は、この実施の形態の８個に限定されるものではなく、適宜設計が可能である。従来の水銀灯では３０ｍＷ／ｃｍ^２程度の照度であったのに対し、ＹＡＧレーザ１０の数を変えることによって、５０ｍＷ／ｃｍ^２以上の照度を得ることも可能である。さらに、それぞれのパルスレーザの位相を調節することで、照度上昇に伴う露光装置内部の光学系の光損傷を防ぐこともできる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るプロキシミティ露光装置を図３に基づいて説明する。
このプロキシミティ露光装置は、光源に、複数のＹＡＧレーザ１０と共に、水銀灯２０を併用し、ビーム整形レンズ２、貫通する穴２２を有する平面ミラー２１、フライアイレンズ３、コリメーションミラー４、平面ミラー２４、及びＸＹ駆動ステージ５から構成される。この実施の形態では、ＹＡＧレーザ１０を３個使用しているが、３個に限定されるものではなく、適宜設計が可能である。

次に、この実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の動作について説明する。
実施の形態２と同様に、それぞれのＹＡＧレーザ１０から出射されたパルスレーザは、光ファイバー１１を介して集光され、ビーム整形レンズ２に入射される。ビーム整形レンズ２から出射されたレーザは、平面ミラー２１に空けられた穴２２を通り、フライアイレンズ３に入射する。一方、水銀灯２０には楕円ミラー２３が設けられ、水銀灯２０から出射された光は楕円ミラー２３によって反射され、さらに平面ミラー２１によって反射されてフライアイレンズ３に入射する。
フライアイレンズ３からは、均一化されたレーザが出射され、コリメーションミラー４に反射され、さらに平面ミラー２４に反射されて、ＸＹ駆動ステージ５に露光される。

このように、照射光の照度を上げるために、必要な数のＹＡＧレーザ１０を追加するように構成したため、ＹＡＧレーザ１０の個数を少なくでき、コストの上昇を抑えることができる。

１ エキシマレーザ、２ ビーム整形レンズ、３ フライアイレンズ、４ コリメーションミラー、５ ＸＹ駆動ステージ、６ 基板、７ マスク、１０ ＹＡＧレーザ、１１ 光ファイバー、２０ 水銀灯。

Claims (6)

1. マスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置であって、
   複数のＹＡＧレーザと、
   該複数のＹＡＧレーザから出射されたレーザの強度を均一化するレーザ均一化部材と、
   前記レーザ均一化部材から出射されたレーザを、前記基板へ平行かつ垂直に入射させる露光部材と
   から構成され、
   前記複数のＹＡＧレーザを、少なくとも２つのＹＡＧレーザから構成される複数のグループに分け、各グループを構成する各ＹＡＧレーザから出射される前記レーザの位相を同期させて発光することを特徴とするプロキシミティ露光装置。
2. 前記ＹＡＧレーザそれぞれから出射されるレーザを光ファイバーが伝送し、
   前記光ファイバーの出力端を束ねることによって、前記レーザを集光して出射することを特徴とする、請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
3. 前記ＹＡＧレーザの光源が、基本波波長１０６４ｎｍの固体レーザの第３高調波であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロキシミティ露光装置。
4. 前記露光部材が前記基板へ出射させるレーザのコリメーション半角が０．５°以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。
5. 前記紫外線パルスレーザ発振器からのレーザと、水銀灯からの光が重畳して前記レーザ均一化部材に入射されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて、マスクのパターンを基板に転写する露光方法。

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