JP2010107831A

JP2010107831A - 露光装置

Info

Publication number: JP2010107831A
Application number: JP2008281242A
Authority: JP
Inventors: Satoru Togawa; 悟戸川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】最小露光量を極めて小さくできるシャッターユニットを備え、タクトタイムの短縮を図ることができる露光装置を提供することにある。
【解決手段】シャッターユニット４４は、独立に回転可能な第１及び第２のシャッター羽根７０，７１と、第１及び第２のシャッター羽根７０，７１をそれぞれ回転駆動するための複数のシャッター駆動機構７２，７３を備える。第１及び第２のシャッター羽根７０，７１は、互いに同じ方向に回転する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光する露光装置に関する。

例えば、近接露光では、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を基板ステージ上に保持すると共に、基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させ、両者を所定のギャップを例えば、数１０μｍ〜数１００μｍにした状態で両者を静止させ、次いで、マスクの基板から離間する側から照明光学系によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより、基板上にマスクに描かれた露光パターンを転写するようにしている。

このような露光装置に使用される照明光学系では、光源として一般に使用されている高圧水銀ランプは、性能安定化のために連続点灯で使用されており、基板を露光する際に高圧水銀ランプの前方に配設されたシャッターを開閉することにより基板に照射されるパターン露光用の露光量が制御されている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、従来使用されているシャッターとしては、図９に示すようなものがある。このシャッター１００は、回転軸１０１に対して２枚のシャッター羽根１０２が１８０°位相が離れた状態で一体に設けられている。
特開平１１−２３３４２３号公報

ところで、近年、基板に設けられた感光剤の感度が向上しており、例えば、ＴＦＴ基板に使用される感光剤を露光する時間の短縮が図られている。例えば、以前では、３０ｍＪ程度の最小露光量が必要であったが、高感度の感光剤を使用することにより１５ｍＪ程度の最小露光量で精度の良い露光が行なわれる。

これを図９に示すようなシャッター１００によって適用する場合、２枚のシャッター羽根１０２は１８０°位相で配置されているため、図示しないモータの回転駆動によって２枚のシャッター羽根１０２を回転駆動することでシャッターの開時間を制御することになる。また、モータを回転駆動するためには、モータの立ち上りトルクが必要になるとともに、開状態でモータを停止する際にもモータの停止トルクが必要となる。具体的に、シャッター羽根を９０°回して停止されるためには、モータは立ち上りトルクのために３０°位相、シャッター羽根を回転させるのに１２０°位相、モータを停止するのに３０°位相の計１８０°位相の回転が必要となる。このため、図９に示すシャッターでは、短時間の開制御に対して十分に対応できない場合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、最小露光量を極めて小さくできるシャッターユニットを備え、タクトタイムの短縮を図ることができる露光装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の露光装置により達成される。
（１）基板を保持可能な基板保持部と、
マスクを保持可能なマスク保持部と、
光源、及び該光源からの光を遮光するシャッターユニットを備える照明光学系と、
を備え、前記照明光学系からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクの露光パターンを前記基板に露光転写する露光装置であって、
前記シャッターユニットは、独立に同軸まわりに回転可能な複数のシャッター羽根を有することを特徴とする露光装置。
（２）前記シャッターユニットは、前記複数のシャッター羽根をそれぞれ回転駆動するための複数のシャッター駆動機構を備え、
前記複数のシャッター羽根は、互いに同じ方向に回転することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（３）前記複数のシャッター駆動機構は、前記各シャッター羽根がそれぞれ取り付けられ、それぞれ同心に配置される複数の回転軸を有することを特徴とする（２）に記載の露光装置。

本発明の接露光装置によれば、シャッターユニットは、独立に回転可能な複数のシャッター羽根を有するので、高感度の感光剤の適用に応じて、最小露光量を極めて小さくすることができ、タクトタイムの短縮を図ることができる。

以下、本発明が適用される近接露光装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、大型の基板上にマスクの露光パターンを分割して近接露光するステップ式近接露光装置ＰＥを示すものであり、露光パターンを有するマスクＭをｘ、ｙ、θ方向に移動可能に保持するマスクステージ１０と、被露光材としてのガラス基板Ｗをｘ、ｙ、ｚ方向に移動可能に保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照明光学系４０と、とから主に構成されている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれた露光パターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動可能に装着され、マスクＭを保持可能なマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させるマスク移動機構であるマスク位置調整機構１３とを備える。

マスクステージベース１１は、基板ステージ側の装置ベース５０上に立設される複数の支柱５１に支持されており、マスクステージベース１１と支柱５１との間に設けられたｚ軸粗動機構５２（図２参照）によりマスクステージベース１１は装置ベース５０に対して昇降可能である。

マスク保持枠１２には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための図示しない複数の吸引ノズルが下面に開設されており、図示しない真空吸着機構によってマスクＭを着脱自在に保持する。

マスク位置調整機構１３は、マスク保持枠１２を駆動する各種シリンダ１３ｘ、１３ｘ、１３ｙ等のアクチュエータと、マスクステージベース１１とマスク保持枠１２との間に設けられた図示しないガイド機構等により、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させる。

また、マスクステージ１０は、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の所定のギャップを測定するギャップ検出手段である複数のギャップセンサ１７（本実施形態では、８個）と、マスクＭ側の図示しないアライメントマークと基板Ｗ側の図示しないアライメントマークとを撮像して、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出する複数のアライメントカメラ１８（本実施形態では、４個）と、マスクＭを必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ１９と、をさらに備える。なお、ギャップセンサ１７とアライメントカメラ１８は、マスク保持枠１２の辺部に沿って駆動可能に配置されてもよい。また、図では、マスキングアパーチャ１９は、開口１１ａのｘ方向の両端部のみ示されているが、ｙ方向の両端部にも設けられている。

基板ステージ２０は、基板Ｗを保持可能な基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してｘ、ｙ、ｚ方向に移動する基板移動機構２２と、を備える。

基板保持部２１は、上面に基板Ｗを吸引するための図示しない複数の吸引ノズルが開設されており、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。

基板移動機構２２は、基板保持部２１の下方に、ｙ軸テーブル２３、ｙ軸送り機構２４、ｘ軸テーブル２５、ｘ軸送り機構２６、及びｚ−チルト調整機構２７を備える。

ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、転動体（図示せず）を介して装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってｙ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、ｘ軸送り機構２６もｙ軸送り機構２４と同様の構成を有し、ｘ軸テーブル２５をｙ軸テーブル２３に対してｘ方向に駆動する。また、ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をｘ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板移動機構２２は、基板保持部２１をｘ方向及びｙ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をｚ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のｘ方向側部とｙ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のｙ方向端部とｘ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定し、基板ステージの位置を検出する。

照明光学系４０は、図３に示すように、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ４１と、この高圧水銀ランプ４１から照射された光を集光する凹面鏡４２と、光路の向きを変えるための平面ミラー４３と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッターユニット４４と、露光制御用シャッターユニット４４の下流側に配置され、凹面鏡４２で集光された光を照射領域においてできるだけ均一な照度分布となるようにして出射するオプティカルインテグレータ４５と、高圧水銀ランプ４１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー４７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー４６と、を備える。

そして、露光時にその露光制御用シャッターユニット４４が開制御されると、高圧水銀ランプ４１から照射された光が、オプティカルインテグレータ４５、コリメーションミラー４７、平面ミラー４６を介して、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、ひいては基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面にパターン露光用の光として照射され、マスクＭの露光パターンが基板Ｗ上に露光転写される。

ここで、シャッターユニット４４は、図４〜図６に示すように、互いに別体に設けられる同軸まわりに回転可能な第１及び第２のシャッター羽根７０，７１と、第１及び第２のシャッター羽根７０，７１をそれぞれ回転駆動するための第１及び第２のシャッター駆動機構７２，７３を備える。第１及び第２のシャッター羽根７０，７１は、高圧水銀ランプ４１から照射された光路Ｌ全体を遮光できる大きさをそれぞれ備えている。

また、第１のシャッター駆動機構７２は、ハウジング７４に対して一対の転がり軸受７５，７５を介して回転可能な中空軸７６を有し、この中空軸７６の一端部には、第１のシャッター羽根７０が取付可能な取付アーム部７７が設けられている。また、この中空部７６の中間部には、ローラギヤカム７８の複数の従動ローラ７９が取り付けられている。

また、第２のシャッター駆動機構７３は、中空軸７６と同心に配置され、中空軸７６に対して一対の転がり軸受８０を介して回転可能な中実軸８１を有し、この中実軸８１の一端部には、第２のシャッター羽根７１が取付可能な取付アーム部８２が設けられている。また、中実軸８１の他端部には、筒状部材８３が外嵌固定されており、この筒状部材８３にローラギヤカム８４の複数の従動ローラ８５が取り付けられている。

各ローラギヤカム７８、８４は、複数の従動ローラ７９，８５と、各従動ローラ７９，８５のいずれかが噛合可能な、螺旋状に周設された複数のカム溝９０，９１をそれぞれ有するカム９２，９３と、中空軸７６及び中実軸８１と交差して配置され、カム９２，９３がそれぞれ取り付けられる駆動軸９４，９５と、を備える。駆動軸９４，９５は、それぞれ減速機９６，９７を介してモータ９８，９９によって回転駆動される。

これにより、モータ９８，９９が回転駆動されると、ローラギヤカム７８，８４を介して、中空軸７６及び中実軸８１が回転し、第１及び第２のシャッター羽根７０，７１の位相が回転割り出し可能となる。また、ローラギヤカム７８，８４は、各従動ローラ７９，８５とカム溝９０，９１とが常時接触した状態で噛合しているので、バックラッシュが除去されている。これにより、第１及び第２のシャッター羽根７０，７１は、各モータ９８，９９によって所望の方向に独立に回転可能である。

例えば、本実施形態のシャッターユニット４４による露光転写は、高圧水銀ランプ４１を連続点灯とし、図４に示すように、第１のシャッター羽根７０を光路上に位置させて光を遮光すると共に、第２のシャッター羽根７１を９０°の位相差で配置させる。そして、モータ９８，９９を回転駆動させ、第１及び第２のシャッター羽根７０、７１を同じ方向に略等しい速度で回転する。従って、第１のシャッター羽根７０が光路上を退避したタイミングから第２のシャッター羽根７１が光路上に進出するまでの時間がシャッターユニット４４の開制御による露光時間となる。なお、第１及び第２のシャッター羽根７０，７１の位相差を変更したり、モータ９８，９９の作動タイミングをずらしたりすることで所望の露光時間を得ることができる。

このため、図９に示した２枚のシャッター羽根１０２が一体に形成されたものを使用した場合には、図７（ａ）に示すように、２枚のシャッター羽根１０２が１８０°回転することで最小露光量が規定されたが、本実施形態のような独立に駆動可能な第１及び第２のシャッター羽根７０，７１を用いることで、図７（ｂ）に示すように、最小露光量を極めて小さくすることができ、タクトタイムの短縮を図ることができる。特に、基板に高感度の感光剤が適用されている場合には、感光剤に必要な最小の露光量に応じてシャッターユニット４４を駆動制御させればよい。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、シャッター羽根の形状は、上記実施形態のもののほか、図８に示すようなシャッター羽根７０，７１であってもよい。

本実施形態では、ステップ式近接露光装置について説明したが、ステップを行なわない近接露光装置や倣い露光装置等、任意の露光装置にも適用可能である。

本発明に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。本発明に係る近接露光装置の照明光学系の構成を示す斜視図である。図３の照明光学系のシャッターユニットの上面図である。図３の照明光学系のシャッターユニットの断面図である。図５のVI−VI線に沿ったローラギヤカムを示す断面図である。従来と本発明のシャッター羽根による最小露光量におけるシャッター開閉を示すグラフである。本発明の変形例のシャッター羽根を示す図である。従来のシャッター羽根を示す図である。

符号の説明

４０照明光学系
４１高圧水銀ランプ（光源）
４４露光制御用シャッターユニット
７０，７１シャッター羽根
７２，７３シャッター駆動機構
７８，８４ローラギヤカム
Ｍマスク
ＰＥ近接露光装置
Ｗ基板

Claims

基板を保持可能な基板保持部と、
マスクを保持可能なマスク保持部と、
光源、及び該光源からの光を遮光するシャッターユニットを備える照明光学系と、
を備え、前記照明光学系からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクの露光パターンを前記基板に露光転写する露光装置であって、
前記シャッターユニットは、独立に同軸まわりに回転可能な複数のシャッター羽根を有することを特徴とする露光装置。
前記シャッターユニットは、前記複数のシャッター羽根をそれぞれ回転駆動するための複数のシャッター駆動機構を備え、
前記複数のシャッター羽根は、互いに同じ方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記複数のシャッター駆動機構は、前記各シャッター羽根がそれぞれ取り付けられ、それぞれ同心に配置される複数の回転軸を有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。