JP2013025041A

JP2013025041A - 露光装置

Info

Publication number: JP2013025041A
Application number: JP2011159198A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shibata; 靖裕柴田; Jun Ando; 準安藤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-02-04

Abstract

【課題】複数の露光ヘッドを備える露光装置において、構成を簡単にし、小型化を可能とする。
【解決手段】単一のレーザー光源と、このレーザー光源からの光を略等分に分割して複数の露光ヘッドに導光する光学路とを備えることにより、各露光ヘッドの被露光基板への照度（露光量）のばらつきが抑えられ、被露光基板上にパターンを露光むらが少ない状態で露光することが可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置に関するものであり、より詳細には、複数の露光ヘッドにより露光パターンを被露光基板上に露光する露光装置に関する。

従来から、表示装置に用いられるカラーフィルタの製造などにおけるフォトリソグラフィー工程では、原寸大の露光マスクを用いて、一括露光をする方式が採られてきた。しかし、近年の表示装置などの大型化に伴い、一括露光方式の露光マスクが大きなものとなり、作成する費用が膨大なものとなるという問題が生じた。

この問題を解決するため、小型露光マスクを備えた露光ヘッドを複数個搭載し千鳥状に配置し、それぞれの露光ヘッドを走査させながら露光を行い、つなぎ合わせることで連続的に大きなパターンを繰り返し転写してスキャン露光を行う、小型マスク連続露光方式が開発されている。

また、この小型マスク連続露光方式と画像検出ユニットとを組み合わせ、基板上の第１層のパターンを画像検出ユニットによりリアルタイムで読み取りながら、露光位置を制御するＥＧＩＳ（ＥｘｐｏｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍＧｕｉｄｅｄｂｙＩｍａｇｅＳｅｎｓｏｒ）露光方式が開発されている。（例えば、特許文献１〜７参照）

特開２００６−２９２９５５号公報特開２００６-３３０６２２号公報特開２００７−４１４４７号公報特開２００８−９０８３号公報特開２００８−９９１５８号公報特開２０１０−２５６６８４号公報国際公開第２００９／１４５０３２号

このような複数の露光ヘッドを有する従来の露光装置では、光源に点滅フラッシュ光源であるＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｉｕｍＧａｒｎｅｔ）レーザーを、各露光ヘッドごとに搭載していた。ここで、ＹＡＧレーザーでは、ネオジム（Ｎｄ）を添加したＹＡＧ結晶からなるＹＡＧロッドを発振器とし、レーザー光を発振させる。

しかしながら、個々のＹＡＧロッドは固有値を持ち最高出力にばらつきがあり、また、経時劣化による出力減衰が異なるものであり、これが各露光ヘッドの出力に影響を与える。各露光ヘッドの出力がばらつくと、被露光基板上の照度（露光量）が変わり、露光むらが生ずる。また、複数の発振器の中の１個の発振が止まると、該当する露光ヘッドのおける露光処理ができなくなり、直ちに生産がストップするという不都合があった。

本発明の目的は、各露光ヘッドのばらつきを抑えて露光むらを防止できる露光装置を提供することである。

本発明にかかる露光装置は、被露光基板を連続して移動させながら、光源からの光を用いて複数の露光ヘッドによって被露光基板上に所定幅の露光を行う露光装置において、ひとつのレーザー光源を共通とし、このレーザー光源からの光を略等分に分割して複数の露光ヘッドに導光する光学路とを備える。

本発明によれば、従来のように複数の露光ヘッドにそれぞれＹＡＧロッドを搭載する代わりに、共通のＹＡＧロッドから各露光ヘッドへ露光光が供給される為、従来のような複数のＹＡＧロッドのもちうる固有値に起因する照度（露光量）バラツキがなく、露光ヘッド間での露光むらが少ない状態でパターン転写が可能となり、被露光基板へのパターン転写ばらつきが抑えられる。

本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の要部の概略構成図本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の要部の概略構成図本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す斜視図本発明の第２の実施形態にかかる露光装置の要部の概略構成図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１〜３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る露光装置１について説明する。図１は、本実施形態の露光装置１の光学系を示す概略構成図、図２は図１の構成を見やすく展開した概略構成図である。また、図３は、露光装置１を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態のレーザー発振器３としてはＹＡＧレーザー（３５５ｎｍ）を用いた。レーザー発振器はＹＡＧに限定されず、Ｎｄ：ＹＶＯ₄やＮｄ：ＹＬＦなどを用いてもよく、レーザー波長についてもそれぞれの材料・用途に応じ適宜選択することができる。

図１に示すように、本実施形態の露光装置１の光学系は、露光ヘッド２とレーザー発振器３と光学路４とから構成され、レーザー発振器３からの出射光は光学路４により各露光ヘッド２に分配供給される。そして、本実施形態の露光装置１は、上述した光学系に加え、図３に示すように露光ステージ５と被露光基板６とを備えている。

露光ヘッド２は、被露光基板６の上方に配設されている。被露光基板６は露光ステージ５上に載置され、露光ステージ５により矢印方向に搬送される。被露光基板６上には感光性樹脂からなるレジストが塗布されている。被露光基板６は露光ステージ５により矢印方向に移動されながら、露光ヘッド２により所定のパターンがスキャン露光される。以下、矢印と平行な方向をスキャン方向、矢印と直交する方向をクロススキャン方向という。

図３に示すように、露光ヘッド２はＡ列、Ｂ列の２列に４個ずつ合計８個が、クロススキャン方向に等間隔に並設されている。Ａ列露光ヘッド２ＡとＢ列の露光ヘッド２Ｂは、クロススキャン方向にずれ、千鳥状に配置されている。また、各露光ヘッド２は、図示しない露光マスクを備え、この露光マスクには露光する部分に対応する所定の露光パターンを有している。光学路４から供給された光により露光マスクが照射され、露光マスクにより遮光されていないパターンが露光パターンとして被露光基板６に転写される。

被露光基板６は、まず、Ａ列の露光ヘッド２ＡおよびＢ列の露光ヘッド２Ｂによってこれら被露光機版６に所定のパターンが露光転写される。Ａ列とＢ列の露光ヘッド２によりそれぞれ露光されたパターンはクロススキャン方向おいてにつなぎ合わされるよう設計されている為、被露光基板６の略全幅の大きさとなる被露光領域が露光ヘッド２によって露光され、大きなパターンが転写される。

次に、図１及び図２を用いて、露光ヘッド２とレーザー発振器３とこれらを結ぶ光学路４の構成と動作について説明する。本実施形態の光学路４は、ハーフミラー（ビームスプリッター）７と全反射ミラー８とＮＤフィルタ９とを備えている。図１において、白塗りの斜めの四角形がハーフミラー（ビームスプリッター）７、黒塗りの斜めの四角形が全反射ミラー８であり、点線で囲まれハッチングが施された四角形がＮＤフィルタ９である。本実施形態のハーフミラー（ビームスプリッター）７の反射率は５０パーセントであり、入射光の半分は反射され、残りの半分は透過する。また、光の光量の変化を線の太さや種類を変え模式的に示している。

図１に示すように、レーザー発振器３から出射された出射光はハーフミラー（ビームスプリッター）７ａに入射し、反射光と透過光に二分割され、このとき光量は半分となる。ハーフミラー（ビームスプリッター）７ａを透過した光はハーフミラー（ビームスプリッター）７ｂに入射し、二分割され、このとき光量は元の出射光の四分の一となる。ハーフミラー（ビームスプリッター）７ｂに反射された光はハーフミラー（ビームスプリッター）７ｃに入射し、二分割され、このとき光量は元の出射光の八分の一となる。ハーフミラー（ビームスプリッター）７ｃを透過した光はＡ１の露光ヘッド２に入射し、反射した光は全反射ミラー８ａを経てＡ２の露光ヘッド２に入射する。同様にして、他の露光ヘッド２にも光が入射する。このようにして、各露光ヘッド２には、元の出射光の八分の一の略均等な光量に分割された光が供給される。

図１に示すように、本実施形態では、入射光が各露光ヘッド２に入射される前の位置に、ＮＤ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）フィルタ９が装着可能にされている。すなわち、露光装置１は、図示しないＮＤフィルタ取り付け部を、各露光ヘッド２毎に有している。ＮＤフィルタ９は、必要に応じて装着すればよいものであり、すべての露光ヘッド２の前にＮＤフィルタを装着する必要はなく、まったく装着しなくてもよい。入射光の光量が他と比較して多い露光ヘッド２の前にのみＮＤフィルタ９を入れて減光を行い調光すればよい。ＮＤフィルタ９を装着することにより、より精密に、均一な光量の入射光を各露光ヘッド２に供給できる。

図２は、図１で示す光学路４を分かり易く展開した図である。光の光量の変化を線の太さや種類を変え模式的に示している。図２からも分かるように、レーザー発振器３から出射された出射光は八分割され、各露光ヘッド２にそれぞれ略均等な光量で供給される。

以上のように、本実施形態によれば、一つのレーザー発振器３からの光学路４により略等分に分光しているので、ばらつきが少なく均一な入射光を、各露光ヘッド２へ供給することができる。これにより、各露光ヘッド２の被露光基板６への照度（露光量）にばらつきが抑えられ、被露光基板６上にパターンを露光むらが少ない状態で露光することが可能となる。

また、一つのレーザー発振器３の出射光を、ハーフミラー（ビームスプリッター）７などで均等に分光したので、複数のレーザー発振器３を個々の露光ヘッドに搭載する必要がなくなる為、従来方法に比べて露光ヘッドも簡単な構成となり、露光装置１も小型化することが可能となる。

また、複数のレーザー発振器３の設置は不要となるので、設置スペースの制限が解消され、レーザー出力やレーザー光源（波長など）についての自由度が向上する。

また、露光ヘッド２のそれぞれにレーザー発振器３を設けなくてよいので、露光ヘッド２の小型化が可能となる。

また、ＮＤフィルタ９を装着可能に構成することによって、各露光ヘッド２に入光する入射光の光量の精密な調整を簡単に行うことが可能となる。ＮＤフィルタ取り付け部を備えることにより、光学路４のハーフミラー（ビームスプリッター）７などを調整のため所定の反射率のものに交換したりすることをせずに、必要に応じ後からＮＤフィルタ９を装着することが可能となる。そして、調整後はＮＤフィルタ９を露光装置１にそのまま固定させておけばよいので、取り扱いが複雑になるということもない。

なお、本実施形態のハーフミラー（ビームスプリッター）７は、反射率が５０パーセントのものを用いたが、これに限定されない。例えば、反射率が３３パーセントのハーフミラー（ビームスプリッター）７を用いて、光を１：２に分割し、更にこの透過光を５０パーセントの反射率のハーフミラー（ビームスプリッター）で二分することにより、光を三分割することができる。このように、所定の反射率のハーフミラー（ビームスプリッター）７を用いることにより、任意の個数の露光ヘッド２に、略均等に光を供給することが可能となる。

（第２の実施形態）
図４を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態でも、基本的な露光装置１の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同じ構成要素には同一符号を付して説明を簡略化し、異なっている部分のみを主に説明する。

図４に示すように、この実施形態では、光学路４としてレーザー分配ユニット１０と光ファイバー１１とを備える。太い破線が光ファイバー１１を示す。レーザー発振器３から出射された出射光は、レーザー発振器３と光学的に結合されたレーザー分配ユニット１０に入光する。レーザー分配ユニット１０と各露光ヘッド２とはそれぞれ光ファイバー１１により連結され、各露光ヘッド２には光ファイバー１１を経て略均等な光量の光が供給される。

また、図４において、ＮＤフィルタを装着可能に構成することにより、光ファイバー１１と各露光ヘッド２との間に図示しないＮＤフィルタ９を設けて、より精密に光量を調節した入射光を各露光ヘッド２へ供給するように構成してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、一つのレーザー発振器３からの出射光をレーザー分配ユニット１０により略等分に分光しているので、ばらつきなく均一な入射光を、各露光ヘッド２へ供給することができる。これにより、各露光ヘッド２の被露光基板６への照度（露光量）にばらつきが抑えられ、被露光基板６上にパターンを露光むらが少ない状態で露光することが可能となる。

また、光学路４としてレーザー分配ユニット１０と光ファイバー１１とを備えることにより、光ファイバー１１により連結して光を分配する各露光ヘッド２の個数や、配置に対して、柔軟に対応することが可能となる。

なお、本発明の露光装置は、その細部が上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態の露光ヘッド２は２列に４個ずつ合計８個のものであったが、これに限定されず、３列以上のものであってもよいし、１列の露光ヘッド２の数も増減させてもよい。また、それぞれの列によって、露光ヘッド２の個数の異なる構成としてもよい。

本発明は、複数の露光ヘッドを備える露光装置において、光源を単一のレーザー光源として共通とすることができるので、従来のように複数の露光ヘッドにそれぞれＹＡＧロッドを搭載する代わりに、共通のＹＡＧロッドから各露光ヘッドへ露光光が供給される。この為、従来のような複数のＹＡＧロッドのもちうる固有値に起因する照度（露光量）バラツキがなく、露光ヘッド間での露光むらが少ない状態でパターン転写が可能となり、被露光基板へのパターン転写ばらつきが抑えられる。以上より、被露光基板に対してパターンの転写を施す露光装置に適用することができる。

１露光装置
２露光ヘッド
３レーザー発振器
４光学路
５露光ステージ
６被露光基板
７ハーフミラー（ビームスプリッター）
８全反射ミラー
９ＮＤフィルタ
１０レーザー分配ユニット
１１光ファイバー

Claims

被露光基板を連続して移動させながら、同一光源からの光を用いて複数の露光ヘッドによって該被露光基板上に所定パターン転写を行うための露光を行う露光装置において、
単一のレーザー光源と、
前記レーザー光源からの光を略等分に分割して前記複数の露光ヘッドに導光する光学路とを備えることを特徴とする、露光装置。
前記光学路は、
所定の反射率を有するハーフミラーもしくはビームスプリッターと、
全反射ミラーとを含むことを特徴とする、請求項１記載の露光装置。
前記光学路には、ＮＤフィルタが設けられることを特徴とする、請求項２記載の露光装置。
前記光学路は、
前記レーザー光源からの光を略等分に分割して複数の光束として出射するレーザー分配ユニットと、
前記レーザー分配ユニットから出射された光束のそれぞれを前記複数の露光ヘッドに導光する光ファイバーとを含むことを特徴とする、請求項１記載の露光装置。