JP2012058388A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズアレイを基板に対して移動させる露光装置において、マイクロレンズアレイの撓みの発生を防止することができ、マイクロレンズと基板との間のギャップを一定にすることができ、高精度のパターンを露光することができる露光装置を提供する。
【解決手段】矩形状の面に２次元的にマイクロレンズ４ａが配列されたマイクロレンズアレイ４は、その４辺でマイクロレンズアレイプレート３により支持されている。このマイクロレンズアレイプレート３はその長手方向に直交する方向に移動することにより、基板１の露光すべき領域が露光光で走査される。このマイクロレンズアレイプレートには、その少なくとも長手方向の中央を含む部分に、下方に向けて空気を吹き出す吹出部（多孔質部分５）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置に関し、特に、マイクロレンズアレイを基板上で走査する露光装置に関する。

マイクロレンズアレイを投影レンズとする露光装置としては、結像光学系のもの（特許文献１）と、近接露光系のもの（特許文献２）とがある。いずれも、マイクロレンズを２次元的に配置して形成したマイクロレンズアレイを使用し、各マイクロレンズに対応する開口を有すると共にこの開口に所定のパターンを形成したフォトマスクを前記マイクロレンズアレイの上方に配置することにより、各パターンを透過した露光光を各マイクロレンズにより基板上に結像させる。これにより、基板上の微小領域に所定のパターンを露光することができると共に、基板上の微小領域に夫々異なるパターンを露光することもできる。

これらの露光装置においては、マイクロレンズアレイを露光対象の基板の全面を覆うような大型にすることはできないために、通常、基板の１辺の長さに対応する長さを有する長尺のマイクロレンズアレイを固定しておき、基板をマイクロレンズアレイの長手方向に垂直の方向に移動させることにより、マイクロレンズアレイを透過した露光光が、基板の全面を走査するようにしている。

特開２００７−３８２９号公報 特開２００９−２７７９００号公報

しかしながら、基板を移動させる代わりに、基板とマスクを固定し、マイクロレンズアレイをこの基板とマスクとの間に配置し、このマイクロレンズアレイをその面に平行の方向であって長手方向に垂直の方向に移動させて、基板上を露光光で走査する場合、マイクロレンズアレイと、基板とのギャップを一定に維持することが困難であるという問題点がある。即ち、このマイクロレンズアレイは厚さが４ｍｍ程度、長さが１ｍ以上であるため、その長手方向に撓みやすく、マイクロレンズと基板との間のギャップが、マイクロレンズアレイの長手方向で変動してしまう。このように、マイクロレンズと基板との間のギャップが位置により変動すると、マイクロレンズによる結像位置が変動し、設計どおりの解像力が得られない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイを基板に対して移動させる露光装置において、マイクロレンズアレイの撓みの発生を防止することができ、マイクロレンズと基板との間のギャップを一定にすることができ、高精度のパターンを露光することができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置は、矩形状の面に２次元的にマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイをその４辺で支持するマイクロレンズアレイプレートと、露光対象の基板が設置される基板設置部と、この基板設置部の上方で前記マイクロレンズアレイプレートを前記マイクロレンズアレイの長手方向に直交する方向であって前記基板の表面に平行の方向に移動させる駆動装置と、前記基板設置部の上方に前記マイクロレンズアレイを間に挟んで前記基板に対向するように配置されたマスクと、を有し、前記マイクロレンズアレイプレートには、その少なくとも長手方向の中央を含む部分に、下方に向けて空気を吹き出す吹出部が設けられていることを特徴とする。

この露光装置において、例えば、前記吹出部は、前記マイクロレンズアレイプレートの少なくとも長手方向の中央を含む部分を構成する多孔質部材と、このマイクロレンズアレイプレートの内部に設けられた空気通路と、この空気通路に空気を供給して前記多孔質部材から空気を吹き出させる空気供給部材とを有する。

なお、例えば、前記マスクの前記開口には、露光パターンが形成されている。

本発明によれば、マイクロレンズアレイをその周囲で支持するマイクロレンズアレイプレートの少なくとも長手方向の中央に設けられた吹出部から、下方に向けて空気を吹き出すので、空気の吹出流が基板の表面に吹き付けられてその反力によりプレートの吹出部に対して上方の応力が印加される。このため、マイクロレンズアレイが薄くて長寸であっても、その少なくとも中央部を含む吹出部に上方の応力が印加されているので、マイクロレンズアレイがその長手方向の中央で下方に撓んでしまうことが防止される。よって、マイクロレンズアレイと基板との間のギャップがマイクロレンズアレイの長手方向に均一になり、露光光の焦点位置が基板上で均一になり、設計通りの解像力を得ることができる。

本発明の実施形態に係る露光装置を示す平面図である。 マイクロレンズアレイの移動方向に平行の縦断面図である。 マイクロレンズアレイの移動方向に垂直の方向の縦断面図である。 露光光源１１と、マスク１０と、マイクロレンズアレイ４と、基板１との配置関係を示す斜視図である。 マイクロレンズアレイプレートを下方からみた斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る露光装置を示す平面図、図２はマイクロレンズアレイの移動方向に平行の縦断面図、図３はマイクロレンズアレイの移動方向に垂直の方向の縦断面図である。また、図４は露光光源１１と、マスク１０と、マイクロレンズアレイ４と、基板１との配置関係を示す斜視図、図５はマイクロレンズアレイプレートを下方からみた斜視図である。

基板１はＸ−Ｙステージ等により所定の露光位置に搬入される。そして、この露光位置の上方に、マイクロレンズアレイ４が配置され、更にその上方にマスク１０が配置されている。マイクロレンズアレイ４は矩形をなし、特に長寸の帯状をなす透明基板の下面に、二次元的に配置されて多数のマイクロレンズ４ａが形成されている。このマイクロレンズアレイ４はその４辺でマイクロレンズアレイプレート（以下、ＭＬＡプレートという）３により支持されている。

基板１の対向する１対の辺に沿って、マイクロレンズアレイスキャンステージ（以下、ＭＬＡスキャンステージという）２ａ、２ｂが設けられている。ＭＬＡプレート３はその長手方向の両端部３ａ、３ｂが、夫々ＭＬＡスキャンステージ２ａ，２ｂに、ＭＬＡスキャンステージ２ａ，２ｂの長手方向に移動可能に支持されている。これにより、マイクロレンズアレイ４は基板１の全域を移動することができる。

マイクロレンズアレイ４の上方には、基板１の全域に対向するようにして、マスク１０が配置されている。このマスク１０には、マイクロレンズアレイ４の各マイクロレンズ４ａに対応する開口が形成されている。即ち、マスク１０には、マイクロレンズアレイ４の長手方向に関し、マイクロレンズ４ａのＭＬＡ長手方向の配列ピッチと同一ピッチで開口が形成されており、マイクロレンズアレイ４の幅方向（移動方向）に関し、マイクロレンズ４ａのＭＬＡ幅方向の配列ピッチと同一ピッチで開口が形成されている。そして、各開口には、所定の露光パターンが形成されている。

このマスク１０の上方には、露光光源１１（図４参照）が設置されており、マイクロレンズアレイ４の面の全域に対して露光光（例えば、ｉ線）を照射する。また、この露光光源１１とマイクロレンズアレイ４とは、一体となって、適宜の駆動装置により、マイクロレンズアレイ４の幅方向に移動するように駆動される。

基板１及びマスク１０はそのマイクロレンズアレイ４の長手方向の寸法が例えば１．２ｍ、マイクロレンズアレイ４の幅方向の寸法が例えば１．４ｍである。従って、マイクロレンズアレイ４の長手方向の長さは上記基板に対しては１．２ｍを超える。また、マイクロレンズアレイ４の厚さは通常４ｍｍ程度であり、マイクロレンズアレイ４の各マイクロレンズ４ａと基板１との間の間隔（ギャップ）は３００μｍである。そして、マイクロレンズアレイ４を支持するＭＬＡプレート３と基板１との間の間隔は、３０乃至５０μｍである。なお、マイクロレンズアレイ４とその上方のマスク１０との間の間隔も３００μｍ程度である。従って、基板１には、マスク１０の露光パターンと等倍の像が正立像で結像する。また、マイクロレンズ４ａの焦点深度は、通常、±５０μｍであるので、マイクロレンズアレイ４の各マイクロレンズ４ａと基板１との間の間隔（ギャップ）の変動が、±５０μｍ以内であれば、許容される。

しかしながら、従来は、長さが１．２ｍを超え、厚さが４ｍｍ程度と薄いマイクロレンズアレイ４は、厚さが同様に４ｍｍ程度のＭＬＡプレート３により支持されていても、その長手方向の中央部で撓み、この中央部が基板１に向けて接近し、マイクロレンズアレイ４の長手方向に関し、マイクロレンズ４ａと基板１との間のギャップは焦点深度を超えて変動する。

そこで、本実施形態においては、ＭＬＡプレート３の長手方向の両端部３ａ、３ｂの部分を除き、マイクロレンズアレイ４の周囲を取り囲む部分５を、多孔質材料で形成する。この多孔質材料は、例えば、カーボン又はセラミックスの多孔質材料であり、その表面にグラスコーティングが施されている。そして、この部分５の上面及び側面は、非多孔質材料で被覆されており、ＭＬＡプレート３の部分５の下面のみが、多孔質のまま露出している。そして、この部分５は内部に空気通路６（図３参照）が形成されており、この空気通路６は、一方の端部３ａに接続された配管５ａ、５ｂを介して、夫々空気の供給源及び排気源に接続されている。これにより、ＭＬＡプレート３の多孔質部分５には、配管５ａを介して圧縮空気が供給され、ＭＬＡプレート３の多孔質部分５から下方に向けて空気が吹き出されるようになっている。配管５ａ，５ｂはＭＬＡプレート３の移動と共に、移動するので、ＭＬＡプレート３の移動の間、多孔質部分５から下方に向けて空気が吹き出される。

なお、この多孔質材料で構成する部分５は、必ずしも、マイクロレンズアレイ４の４辺に沿って設ける必要はない。少なくとも、ＭＬＡプレート３の長手方向の中央部を含む部分を多孔質材料として、空気を下方に向けて吐出するようにすればよい。例えば、図５に示すように、多孔質部分５をマイクロレンズアレイ４の長辺と平行にこの長辺と同一長さに形成してもよい。

次に、上述のごとく構成された露光装置の動作について説明する。適宜のＸ−Ｙステージにより、基板１を所定の露光位置に搬入する。そして、ＭＬＡプレート３の多孔質部分５に対し、配管５ａを介して空気を供給し、配管５ｂから空気を排出する。そうすると、空気が多孔質部分５の下面から下方に吐出され、基板１に対して空気が吹き付けられる。これにより、基板１に吹き付けられる空気流の反力として、ＭＬＡプレート３には上方に応力が印加され、薄くて長寸のマイクロレンズアレイ４及びＭＬＡプレート３がその長手方向中央部分で下方に撓むことが防止される。その結果、マイクロレンズアレイ４に形成されたマイクロレンズ４ａは、その焦点位置がマイクロレンズアレイ４の長手方向についてほぼ均一になる。このマイクロレンズ４ａの焦点深度は、通常、±５０μｍ程度であるので、焦点位置がこの±５０μｍ以内で変動しても、マイクロレンズ４ａを透過した露光光は、基板１に結像する。本実施形態においては、空気流の吐出によりマイクロレンズアレイ４及びＭＬＡプレート３が上方に応力を受けているので、マイクロレンズアレイ４の長手方向の中央に配置されたマイクロレンズ４ａと、端部に配置されたマイクロレンズ４ａとは、その基板１との間のギャップの相違が、±５０μｍ以内に収まる。従って、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ４の全てのマイクロレンズ４ａを透過した露光光は、基板１に結像する。これにより、設計通りの解像力が得られる。

１：基板
２ａ，２ｂ：ＭＬＡスキャンステージ
３：マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）プレート
３ａ、３ｂ：端部
４：マイクロレンズアレイ
４ａ：マイクロレンズ
５：（多孔質）部分
５ａ、５ｂ：配管
６：空気通路
１０：マスク
１１：露光光源

Claims (3)

1. 矩形状の面に２次元的にマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイをその４辺で支持するマイクロレンズアレイプレートと、露光対象の基板が設置される基板設置部と、この基板設置部の上方で前記マイクロレンズアレイプレートを前記マイクロレンズアレイの長手方向に直交する方向であって前記基板の表面に平行の方向に移動させる駆動装置と、前記基板設置部の上方に前記マイクロレンズアレイを間に挟んで前記基板に対向するように配置されたマスクと、を有し、前記マイクロレンズアレイプレートには、その少なくとも長手方向の中央を含む部分に、下方に向けて空気を吹き出す吹出部が設けられていることを特徴とする露光装置。
2. 前記吹出部は、前記マイクロレンズアレイプレートの少なくとも長手方向の中央を含む部分を構成する多孔質部材と、このマイクロレンズアレイプレートの内部に設けられた空気通路と、この空気通路に空気を供給して前記多孔質部材から空気を吹き出させる空気供給部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスクの前記開口に、露光パターンが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。

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