JP5352433B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置やプリント基板、液晶基板等へのパターン形成に用いる露光装置に関する。

半導体装置やプリント基板、液晶基板等へのパターン形成に用いる露光装置、特に露光量を調整するためのシャッタ機構については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１１−６７６５６号公報

従来の露光装置において、露光量を調整するために２枚の遮光板を用いてシャッタ機構を構成し、該２枚の遮光板を交互に往復運動させることにより光路の開閉を行なっている。これにより、シャッタ板の占める面積を小さくし、かつ照射面における積算露光量を等しくすることが可能となっている。

図３は従来のシャッタ機構の動作を説明するための図である。シャッタが閉まっているときは、図３（ａ）に示すように、シャッタ板１５１ａにより露光光１５４が遮光されている。シャッタを開く場合には、図３（ｂ）に示すようにシャッタ板１５１ａが上方に移動し、図３（ｃ）に示すように光照射面１５５に露光光１５４が照射される。このとき、まず照射面１５５のＢの部分に光が照射され、シャッタ板１５１ａが完全に開き終わったとき、照射面１５５のＡ部分に光が照射されることとなる。

シャッタを閉じる場合には、図３（ｄ）に示すように、シャッタ板１５１ｂが上方へ移動し、図３（ｅ）に示すようにシャッタ板１５１ｂにより露光光１５４が遮光される。このとき、まず照射面のＢ部分が遮光され、シャッタ板１５１ｂが完全に露光光１５４を遮光するとき、遮光面Ａ部分が遮光されることとなる。

次にシャッタを開閉するときには、図３（ｅ）→（ｄ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）の順序で動作させる。すなわち、図３で示したように、２枚のシャッタ板１５１ａ、１５１ｂを動作させることにより、シャッタ閉→シャッタ開→シャッタ閉の期間において照射面Ａ部分とＢ部分の積算露光量が等しくなり、照射面全体の積算露光量を等しくすることができる。

近年、基板の大型化に伴いステップ露光数が増加してきており、タクト短縮の要求が高まると考えられる。そこで、そのような要求に応えるためにシャッタの高速動作について検討を行なった。その結果、特にシャッタ板の閉動作時にシャッタ板がオーバーラップし、シャッタが一部開いて露光光が漏れることが判明した。そのため、基板の照射面上で露光量にムラが生じることが懸念された。

特許文献１には、２枚のシャッタ板のそれぞれを冷却するための冷却ノズルを有するシャッタ機構が開示されている。しかしながら、シャッタ板を高速動作させたときの課題に関する教示や示唆はない。

本発明の目的は、露光量のばらつきがなく、かつタクト短縮が可能な露光装置を提供することにある。

上記目的を達成するための一形態として、基板を載せるチャックと、前記基板に所望のパターンを転写するためのマスクを保持するマスクホルダと、露光光用の光源と、前記光源からの露光光を開閉するシャッタとを有する露光装置において、前記シャッタは、前記露光光を通過させる開シャッタ板と、前記露光光を遮断する閉シャッタ板と、を有し、前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は同一方向に移動し、移動する方向において前記閉シャッタ板は、前記開シャッタ板とオーバーラップしても露光光が漏れない寸法を有していることを特徴とする露光装置とする。

移動方向を同一方向にすることで方向による露光量のばらつきがなく、かつ従来と同じモータ容量でありながらタクトを約３割短縮可能な露光装置を提供することができる。

実施例に係る露光装置の概略構成図である。 実施例に係る露光装置のシャッタ機構の概略構成を示す外観図である。 実施例に係る露光装置のシャッタ機構の概略構成を示す外観図である。 従来のシャッタの動作説明図である。 実施例に係るシャッタの動作説明図である。

以下、実施例で詳細に説明する。

第１の実施例について、図１、図２Ａ、図２Ｂ及び図４を用いて説明する。図１は、本実施例に係る露光装置の概略構成図である。本実施例においては、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ)を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置の例を示している。

本露光装置は、ベース１０３、Ｘガイド１０４、Ｘステージ１０５、Ｙガイド１０６、Ｙステージ１０７、θステージ１０８、Ｚ−チルト機構１０９、チャック１１０、マスクホルダ１２０、及び露光光照射装置１３０を含んで構成されている。なお、本露光装置は、これらの他に、基板１０１を搬入する搬入ユニット、基板１０１を搬出する搬出ユニット、装置内の温度管理を行なう温度制御ユニット等(図示せず)を備えている。

図１において、チャック１１０は、基板１０１の露光を行なう露光位置にある。露光位置の上方には、マスクホルダ１２０によってマスク１０２が保持されている。基板１０１は、露光位置から離れた受渡し位置において、図示しない搬入ユニットによりチャック１１０へ搭載され、また図示しない搬出ユニットによりチャック１１０から回収される。

チャック１１０は、Ｚ−チルト機構１０９を介してθステージ１０８に搭載されており、θステージ１０８の下にはＹステージ１０７及びＸステージ１０５が設けられている。Ｘステージ１０５は、ベース１０３に設けられたＸガイド１０４に沿ってＸ方向(図面横方向)へ移動する。Ｘステージ１０５のＸ方向への移動によって、チャック１１０は受渡し位置と露光位置との間を移動する。Ｙステージ１０７は、Ｘステージ１０５に設けられたＹガイド１０６に沿ってＹ方向(図面奥行き方向)へ移動する。θステージ１０８はθ方向へ回転し、Ｚ−チルト機構１０９はＺ方向(図面縦方向)へ移動及びチルトする。

露光装置において、Ｘステージ１０５のＸ方向への移動、Ｙステージ１０７のＹ方向への移動、及びθステージ１０８のθ方向への回転によって、基板１０１の位置決めが行われる。また、Ｚ−チルト機構１０９のＺ方向への移動及びチルトによって、マスク１０２と基板１０１とのギャップ制御が行なわれる。

マスクホルダ１２０の上方には、露光光照射装置１３０が設けられている。露光光照射装置１３０は、ランプ１３１、集光鏡１３２、第１平面鏡１３３、レンズ１３４、シャッタ１５０、コリメータレンズ１３６、第２平面鏡１３７、電源１３８、ランプハウス１３９及び排気ファン１４０を含んで構成されている。

次に、本露光装置を用いて露光を行なう手順について説明する。まず、搬送ユニットにより運ばれてきた基板１０１は、チャック１１０へ受け渡される。次に、θステージの回転によりチャック１１０に保持された基板１０１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向くように回転される。

次に、Ｘステージ１０５とＹステージ１０７を駆動してマスク１０２の下方へ基板１０１を移動し、マスク１０２と基板１０１との位置合わせが行われる。その後、露光光照射装置１３０によりマスクパターンが基板１０１に露光される。露光時間はシャッタ１５０の開閉時間により調整される。例えば、基板１０１の領域がマスク１０２の領域の４倍であれば、基板１０１は４回露光される。所望パターン露光後、この基板は搬送ユニットによりチャック１１０から取外され、搬送される。

以上は全て制御装置（図示せず)を用いて処理される。

次に、シャッタ１５０について説明する。図２Ａ、図２Ｂは、本実施例に係るシャッタ機構の概略構成を示す外観図であり、図２Ａはシャッタ１５０が閉の状態、図２Ｂはシャッタ１５０が開の状態を示す。図２Ａ、図２Ｂにおいて、符号１５１ａ、１５１ｂはシャッタ板であり、シャッタ板１５１ａ、１５１ｂは、それぞれのシャッタ板取付け部材を介してスライダ１５２ａ、１５２ｂに取り付けられている。

スライダ１５２ａ、１５２ｂはリニアサーボモータ等から構成される移動ガイド１５３に対して移動可能に取り付けられており、シャッタ板１５１ａ、１５１ｂ及びスライダ１５２ａ、１５２ｂは図２Ａ、図２Ｂの矢印Ｌで示す範囲内で示す範囲内で移動可能である。

なお、シャッタ板１５１ｂはシャッタ板１５１ａよりも縦方向の寸法が大きい（シャッタ板が縦方向に移動する場合）。これにより、シャッタ閉の時にシャッタ板１５１ｂを高速動作させてもシャッタ板のオーバーラップによる露光光の光漏れを防ぐことができる。シャッタ板１５１ａ、１５１ｂの寸法が異なっても重量を同じにしておくことにより、同一の特性を有するリニアサーボモータを用いてシャッタ板の移動速度を調整することができる。寸法に応じてシャッタ板の重さが変わる場合には、シャッタ板１５１ａに用いるリニアサーボモータを、シャッタ板１５１ｂに用いるものよりも小型化できる。

次に、本実施例のシャッタ機構の動作を、図４（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図４（ａ）はシャッタが閉の状態を示しており、図示しない光照射源から射出される露光光１５４がシャッタ板１５１ａにより遮光されている。このときのシャッタ板１５１ａ、１５１ｂの位置関係は、距離Ｘだけ重なり合った状態（オーバーラップ）となっている。

シャッタを開くにはリニアサーボモータを駆動することによりスライダ１５２ａに接続されたシャッタ板１５１ａが移動ガイド１５３に添って上方に移動する（図４（ｂ））。シャッタ板１５１ａが移動するにつれ、光照射面１５５のＤ部からＣ部へ向けて光の照射領域が広がる。シャッタ板１５１ａの停止位置はリニアサーボモータのドライバ(図示せず)の登録座標によって決まり、シャッタ板１５１ａは図２Ｂの実線で示す位置まで移動して停止する。これにより、シャッタは開状態となり、露光光１５４がシャッタ機構を通過する（図４（ｃ））。

次いでシャッタを閉じるには、上記と同様リニアサーボモータを駆動することによりスライダ１５２ｂに接続されたシャッタ板１５１ｂが移動ガイド１５３に添って上方へ移動する（図４（ｄ））。移動距離は開シャッタ板１５１ａと同じとなるように設定される。シャッタ板１５１ｂが移動するにつれ、光照射面１５５のＤ部からＣ部へ向けて光の照射領域が狭まる。なお、シャッタ板１５１ｂは、シャッタ板１５１ａとオーバーラップして露光光が漏れない寸法を有する。露光光１５４の照射領域（光照射面１５５）ではシャッタ１５１ｂは最高速で動作する。シャッタ１５１ｂの減速区間では光照射面１５５に対する露光光を常時遮光している為、動作時間に含まれないため従来に比べタクトを約３割アップすることができる。

シャッタ板１５１ｂの上方移動により、シャッタは閉状態となり、露光光１５４はシャッタ板１５１ｂにより遮光される（図４（ｅ））。このときシャッタ板１５１ａ、１５１ｂの位置関係は、距離Ｘだけ重なり合った状態（オーバーラップ）となっており、この状態のまま初期のシャッタ閉状態（図４（ａ））へ移動する（巻き戻し動作）。なお、距離Ｘの好適な値は１５ｍｍ以上である。１５ｍｍより小さいと図４（e)から図４（a)へのシャッタ移動の際、露光光が漏れる恐れがある。

次にシャッタを開閉するには、上記と同様の手順、すなわち、図４（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）の順序でシャッタ板１５１ａ、１５１ｂを移動させる。

本実施例においては、上記のようにシャッタ板１５１ａ、１５１ｂを同一方向に移動させてシャッタの開閉を行なっているので、従来の交互シャッタ開閉に比べシャッタ板の動作方向による露光量のばらつきを抑制することができる。なお、本実施例では、シャッタ板１５１ａ、１５１ｂの移動方向を上下方向としたが、シャッタ板の移動方向は上下、左右のいずれでもよく、装置の高さ方向、横方向の制約条件により、取付け方向を適宜選択することができる。また、閉動作用シャッタ板１５１ｂはオーバーラップ分を見込んでシャッタの移動方向の寸法(上下方向の移動なら高さ方向の寸法、左右方向の移動なら横方向の寸法)を拡大することでシャッタ板を最高速で開口部を通過させることができ、シャッタ板減速区間は、開口部を通過した後になり、露光動作時間に含まれないため、従来のタクトより約３割短縮することができる。

以上、本実施例によれば、移動方向を同一にすることで方向による露光量のばらつきがなく、かつ従来と同じモータ容量でありながらタクトを約３割短縮が可能な露光装置を提供することができる。

１０１…基板、
１０２…マスク、
１０３…ベース、
１０４…Ｘガイド、
１０５…Ｘステージ、
１０６…Ｙガイド、
１０７…Ｙステージ、
１０８…θステージ、
１０９…Ｚ−チルト機構、
１１０…チャック、
１２０…マスクホルダ、
１３０…露光光照射装置、
１３１…ランプ、
１３２…集光鏡、
１３３…第１平面鏡、
１３４…レンズ、
１３６…コリメータレンズ、
１３７…第２平面鏡、
１３８…電源、
１３９…ランプハウス、
１４０…排気ファン、
１５０…シャッタ、
１５１ａ、１５１ｂ…シャッタ板、
１５２ａ、１５２ｂ…スライダ、
１５３…移動ガイド、
１５４…露光光、
１５５…光照射面。

Claims (9)

1. 基板を載せるチャックと、前記基板に所望のパターンを転写するためのマスクを保持するマスクホルダと、露光光用の光源と、前記光源からの露光光を開閉するシャッタとを有する露光装置において、
   前記シャッタは、
   前記露光光を通過させる開シャッタ板と、
   前記露光光を遮断する閉シャッタ板と、を有し、
   前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は同一方向に移動し、移動する方向において前記閉シャッタ板は、前記開シャッタ板とオーバーラップしても露光光が漏れない寸法を有していることを特徴とする露光装置。
2. 請求項１記載の露光装置において、
   前記閉シャッタ板の寸法は、前記移動する方向において前記開シャッタ板の寸法よりも大きいことを特徴とする露光装置。
3. 請求項１又は２に記載の露光装置において、
   前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は、直線的に移動することを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置において、
   前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は、垂直方向に移動することを特徴とする露光装置。
5. 請求項３に記載の露光装置において、
   前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は、水平方向に移動することを特徴とする露光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記シャッタが閉の際、前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は、部分的に重なって配置されていることを特徴とする露光装置。
7. 請求項６記載の露光装置において、
   前記シャッタの開閉後、前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は、部分的に重なって配置された状態で前記シャッタの開閉前の位置に戻るように巻き戻し動作することを特徴とする露光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記閉シャッタ板の移動距離は、前記開シャッタ板の移動距離と同じになるように設定されることを特徴とする露光装置。
9. 基板を載せるチャックと、前記基板に所望のパターンを転写するためのマスクを保持するマスクホルダと、露光光用の光源と、前記光源からの露光光を開閉するシャッタとを有する露光装置において、
   前記シャッタは、
   前記露光光を通過させる開シャッタ板と、
   前記露光光を遮断する閉シャッタ板と、を有し、
   前記開シャッタ板および前記閉シャッタ板は同一方向に移動し、移動する方向において前記閉シャッタ板は、前記開シャッタ板とオーバーラップしても露光光が漏れない寸法を有しており、
   前記閉シャッタ板は移動の際１部が前記開シャッタ板とオーバーラップするものであることを特徴とする露光装置。

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