JP6755472B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光照射装置に関する。

特許文献１には、ランプから放出される光を楕円集光鏡で集光し、インプットレンズ、偏光素子、インテグレータレンズ、コリメータレンズ等を通過させ、コリメータレンズが出射する平行光をマスクを介してワークに照射して、分割画素毎に光配向を行う光照射装置が開示されている。

特許文献２には、ワークに光を照射する光源と、光源からワークへ照射される光を偏光成分に応じて分岐させる偏光素子と、光源と偏光素子との間に設けられて、光源から入射した光の光強度分布を均一にする第１の均一化部と、第１の均一化部と偏光素子との間に設けられて、第１の均一化部によって光強度分布が均一にされた光を平行光にする第１の平行化部と、第１の平行化部と偏光素子との間に設けられて、第１の平行化部によって平行光にされた均一な光強度分布の光を受け、偏光素子に対する各入射点に入射する光の入射角を均一にするために、各入射点に集束する複数の入射光の光強度を均一にする第２の均一化部と、第２の均一化部と偏光素子との間に設けられて、第２の均一化部によって複数の入射光の光強度が均一にされた光を平行光にする第２の平行化部と、を備える露光装置が開示されている。第１の均一化部及び第２の均一化部にはフライアイレンズが用いられ、第１の平行化部及び第２の平行化部にはコンデンサレンズが用いられる。

特開平１１−１９４３４５号公報 特開２０１３−１６７８３２号公報

特許文献１に記載の光照射装置では、楕円集光鏡で集光された光の強度分布が均一ではなく、コリメータレンズを通過した光が厳密に平行光とならず、光軸に対して傾いた光がワークに照射される。図１７は、光軸に対して傾いた光が照射されたときの露光パターンの位置ずれについて説明する図である。光軸に対して傾いた光Ｌ２がフォトマスク１１１のマスクパターンの開口部１１１ａを通過すると、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置Ｐ２が、本来形成されるべき位置Ｐ１（光軸と平行な光Ｌ１が開口部１１１ａを通過したときに、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置）に対してずれてしまう。特に、高精細ディスプレイ用の基板に対して光配向を行うときには、たとえ露光パターンの位置ズレが小さかったとしても不具合が発生してしまう。

特許文献２に記載の発明では、第１の均一化部、第１の平行化部、第２の均一化部及び第２の平行化部を用いて光の強度分布を均一化し、ワークに平行光を照射するため、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる。しかしながら、特許文献２に記載の発明では、均一化部（フライアイレンズ）を２個用いる必要があるため、装置が大型化してしまううえ、製造コストも増加してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、１組の均一化部及び平行化部のみで、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる光照射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光照射装置は、例えば、基板の第１方向に沿って帯状に露光パターンを形成する光照射装置であって、光を出射する光源と、前記第１方向に沿った帯状の光透過領域が光軸と交差しない位置に形成されたマスクと、前記光源から出射された光を平行光にして前記マスクに照射するコリメート手段と、前記光源と前記コリメート手段との間に配設され、前記マスクに照射される光の強度分布を均一にするフライアイレンズと、を備え、前記第１方向と略直交する第２方向において、前記光透過領域と前記光軸との距離は、前記光透過領域を通過した光により前記基板に形成される露光パターンと前記光軸との距離のＡ（Ａは１以上の数）倍であることを特徴とする。

本発明に係る光照射装置によれば、帯状の露光パターンに沿った第１方向と略直交する第２方向において、マスクに形成された光透過領域と光軸との距離は、光透過領域を通過した光により基板に形成される露光パターンの位置と光軸との距離のＡ（Ａは１以上の数）倍である。これにより、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる。また、このようなマスクを用いることで、１組のフライアイレンズ及びコンデンサレンズでよく、装置の大型化を防ぐとともに、製造コストを下げることができる。

ここで、前記基板を載置するステージと、前記マスクを、前記ステージの上面と略直交する方向に沿って移動させるマスク移動部と、を備えてもよい。これにより、マスクと基板との距離が異なる場合でも、同じマスクでシフト量分だけ露光パターンの位置をずらすことができる。

ここで、前記光源は、光を出射するランプと、前記ランプの背面側に設けられた反射鏡と、を有し、前記ランプを前記光軸に沿って移動させるランプ移動部を備えてもよい。これにより、効率よく露光パターンの位置をずらすことができる。

本発明によれば、１組の均一化部及び平行化部のみで、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる。

第１の実施の形態に係る偏光光照射装置１の概略を示す斜視図である。 偏光光照射装置１の概略を示す正面図であり、一部を拡大した図である。 フライアイレンズ２１４を光軸Ａｘと略直交する方向からみたときの概略図である。 マスク３２に形成された光透過領域を説明する図であり、マスク３２を平面視したときの概略図である。 偏光光照射装置１の電気的な構成を示すブロック図である。 フライアイレンズ２１４に入射する光の強さＳ１を示すグラフであり、フライアイレンズ２１４のｙｗ平面上の位置と光の強さとの関係を示したものである。 図６に示す光の強さＳ１を、フライアイレンズ２１４のｙ方向の位置毎に、ｗ方向に延びる線に沿って光量を加算した結果（光の強さＳ２）である。 表１におけるワークＷの位置が１２５の場合において、光透過領域３２ａを通過した理想的な入射光と、表１に示す実際の入射光とを比較した図である。 ワークＷのｙ方向の位置とシフト量との関係を示すグラフである。 （Ａ）は、従来のマスク３２’（露光パターンを形成したい位置と光透過領域の位置とが光軸方向に略沿っている）を用いた場合における、光透過領域３２ａと露光パターンの位置との関係を模式的に示す図であり、（Ｂ）は、従来のマスク３２’をＡ倍に拡大したマスク３２を用いた場合における、光透過領域３２ａと露光パターンの位置との関係を模式的に示す図である。 ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を変化させたときの照度及び均一度を示す図である。 デクリネーション角とワークＷの位置との関係を示す図である。 デクリネーション角を考慮したときの、ワークＷのｙ方向の位置とシフト量との関係を示すグラフである。 マスク３２Ａを用いた場合における、ワークＷとマスク３２との関係を模式的に示す図である。 フライアイレンズ１１２へ平行光が入射する場合における理想的な光の経路を説明する図である。 フライアイレンズ１１２へ平行光が入射する場合における実際の光の経路を説明する図である。 光軸に対して傾いた光が照射されたときの露光パターンの位置ずれについて説明する図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下、光源から出射された光を、光の強度分布を均一にするフライアイレンズ、フライアイレンズを通過した光を平行光にするコリメート手段、偏光子等を通過させて、露光対象物であるワークＷ（例えば、表面に配向材料膜が形成されたガラス基板）の被露光面に偏光光を照射して光配向処理を行い、液晶パネル等の配向膜を生成する偏光光照射装置を例示して説明する。光配向処理とは、直線偏光紫外線を高分子膜上に照射して、膜内の分子の再配列や異方的な化学反応を誘起することで、膜に異方性を持たせる処理である。

＜光学系の特性＞
まず、偏光光照射装置における光学系の特性について説明する。図１５は、フライアイレンズ１１２へ平行光が入射する場合における理想的な光の経路を説明する図である。説明のため、フライアイレンズ１１２は、３個のレンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから構成されるものとする。フライアイレンズ１１２とコンデンサレンズ１１６は、ｆ値が同一となるように、すなわち、フライアイレンズ１１２の後側焦点位置とコンデンサレンズ１１６の前側焦点位置とが一致するように配置される。

入射光は、レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃにそれぞれ入射する。レンズ１１２ａを通過した光１１３と、レンズ１１２ｂを通過した光１１４と、レンズ１１２ｃを通過した光１１５は、レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃごとに集光され、コンデンサレンズ１１６を介してワークＷに照射される。

レンズ１１２ａの上端を通過する光１１３ａと、レンズ１１２ｂの上端を通過する光１１４ａと、レンズ１１２ｃの上端を通過する光１１５ａとは、それぞれワークＷの露光エリアの下端の点Ｗａに入射される。レンズ１１２ａの中央を通過する光１１３ｂと、レンズ１１２ｂの中央を通過する光１１４ｂと、レンズ１１２ｃの中央を通過する光１１５ｂとは、それぞれワークＷの露光エリアの中央の点Ｗｂに入射される。レンズ１１２ａの下端を通過する光１１３ｃと、レンズ１１２ｂの下端を通過する光１１４ｃと、レンズ１１２ｃの下端を通過する光１１５ｃとは、それぞれワークＷの露光エリアの上端の点Ｗｃに入射される。

レンズ１１２ｂの中心は光軸Ａｘと略一致するため、レンズ１１２ｂからの出射する光１１４は、光軸Ａｘに対して平行に点Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃに入射する。光１１３と光１１４とのなす角度θ、光１１４と光１１５とのなす角度θは、コリメーション半角である。

図１５において、点Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃに入射する光の重心位置とその光の向きを光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃとして示す。図１５に示す理想的な光の経路においては、光１１３、１１４、１１５の強さは略同一である。したがって、光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、光１１４と同様、光軸Ａｘと略平行である。

しかしながら、実際には、レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに入射する光の光強度分布が均一でなく、入射光は、端近傍（レンズ１１２ａの上端及びレンズ１１２ｃの下端の近傍）では弱く、光軸Ａｘに近づくにつれて強くなる。図１６は、フライアイレンズ１１２へ光強度分布が均一でない光が入射する場合における実際の光の経路を説明する図である。図１６において、強い光を実線で示し、弱い光を破線で示す。

図１６において、点Ｗａ、Ｗｃに入射する光の重心位置とその光の向きを光Ｌａ’、Ｌｃ’として示す。点Ｗａへ入射する光のうち、光１１３ａは弱く、光１１５ａは強い。また、点Ｗｃに入射する光のうち、光１１３ｃは強く、光１１５ｃは弱い。つまり、点Ｗａ、Ｗｃに照射される光のうち、外向きの光は弱く、内向きの光は強い。したがって、光Ｌａ’、Ｌｃ’は、見かけ上光軸Ａｘに対して傾く。

光Ｌａ’、Ｌｃ’が光軸Ａｘに対して傾くことで、光Ｌａ’、Ｌｃ’によって露光される露光パターンの位置は、それぞれ点Ｗａ、Ｗｃよりも光軸Ａｘ側にシフト量Ｓだけ移動する。本発明は、シフト量分だけ露光パターンの位置をずらし、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置を本来形成されるべき位置と略一致させるものである。

＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係る偏光光照射装置１の概略を示す斜視図である。以下、ワークＷの搬送方向（すなわち、走査方向）Ｆをｘ方向とし、搬送方向Ｆに直交する方向をｙ方向とし、鉛直方向をｚ方向とする。

偏光光照射装置１は、主として、ワークＷを搬送する搬送部１０と、露光光を出射する光照射部２０と、マスクユニット３０と、を備える。

搬送部１０は、主として、上面１１ａにワークＷが載置されるステージ１１と、ステージを駆動する駆動部１２（図５参照）と、ステージ１１の位置を測定する位置検出部１３（図５参照）と、を有する。

駆動部１２は、ステージ１１を水平方向に移動させる水平駆動部１２ａ（図５参照）と、ステージ１１を回転させる回転駆動部１２ｂ（図５参照）と、を有する。水平駆動部１２ａは、図示しないアクチュエータおよび駆動機構を有し、ステージ１１を搬送方向Ｆに沿って移動させる。回転駆動部１２ｂは、図示しないアクチュエータおよび駆動機構を有し、ステージ１１を略１８０°回転させる。ステージ１１は、回転駆動部１２ｂにより、光照射部２１（後に詳述）と光照射部２２（後に詳述）との間で略１８０°回転される。

位置検出部１３は、例えばセンサやカメラである。ステージ１１が搬送方向Ｆに移動する際には、位置検出部１３によりステージ１１の位置が検出される。

光照射部２０は、ワークＷに光を照射する。光照射部２０は、主として、ｘ方向に沿って設けられる２つの光照射部２１、２２を有する。

図２は、偏光光照射装置１の概略を示す正面図であり、一部を拡大した図である。図２においては、光照射部２１の要部を透視している。光照射部２１と光照射部２２とは同一の構成であるため、光照射部２２についての説明を省略する。

光照射部２１は、主として、光源２１１と、ミラー２１２、２１３と、フライアイレンズ２１４と、コンデンサレンズ２１５と、偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter、ＰＢＳ）２１６と、を有する。光照射部２１は、ステージ１１の上面１１ａに対して斜め方向（ｚ方向に対して傾いた（例えば、略５０度から略７０度傾いた）方向）からワークＷへ偏光光を照射する。

光源２１１は、主として、ランプ２１１ａと、ランプ２１１ａの背面側に設けられた反射鏡２１１ｂと、を有する。ランプ２１１ａは、例えば水銀灯であり、偏光していない光（例えば、紫外光）を出射する。なお、ランプ２１１ａには、キセノンランプ、エキシマランプ、紫外ＬＥＤ等を用いることもできる。反射鏡２１１ｂは、例えば楕円反射鏡であり、ランプ２１１ａの光を前方に反射させる。

ランプ２１１ａから照射された光は、反射鏡２１１ｂで反射され、ミラー２１２、２１３で向きが変えられて、フライアイレンズ２１４へ導かれる。図２における二点鎖線は光の経路を示し、矢印は光の進行方向を示す。ランプ２１１ａから照射され、フライアイレンズ２１４へ導かれる光は、光軸を含む中心部の光の強度が周縁部よりも強い（後に詳述）帯状の光であるが、図２においては光軸Ａｘの位置のみを示す。

フライアイレンズ２１４は、光入射側レンズアレイ２１４ａと光出射側レンズアレイ２１４ｂとが対向して設けられる。光入射側レンズアレイ２１４ａと光出射側レンズアレイ２１４ｂとは、それぞれ、複数の小さなレンズ（単位レンズ）を有する。

図３は、フライアイレンズ２１４を光軸Ａｘと略直交する方向からみたときの概略図である。図３において、上向きが＋ｙ方向であり、ｙ方向と略直交する方向をｗ方向とする。図３の右側に示す数値は、フライアイレンズ２１４のｙ方向の位置を示し、光軸Ａｘと重なる位置を０とする。ｙｗ平面は、光軸Ａｘと略直交する平面である。

単位レンズ２１４ｃは、略矩形形状であり、長手方向がｙ方向と略平行である。単位レンズ２１４ｃは、ｙｗ平面に沿ってマトリクス状に配置される。ｙ方向に並べられた単位レンズ２１４ｃの数は４個であり、ｗ方向に並べられた単位レンズ２１４ｃの数は５個以上（例えば１０個）である。

以下、ｗ方向の任意の位置（ここでは、最も−ｗ側）にある単位レンズ２１４ｃを、＋ｙ側から順にレンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４とする。

図３においては、光入射側レンズアレイ２１４ａの単位レンズ２１４ｃのみを図示するが、光出射側レンズアレイ２１４ｂの単位レンズは、紙面奥側の単位レンズ２１４ｃと重なる位置に設けられる。

コンデンサレンズ２１５は、複数のレンズを組み合わせて構成されたものであり、光を集光させるためのレンズである。フライアイレンズ２１４を通過した光は、コンデンサレンズ２１５で集光されて、ＰＢＳ２１６に導かれる。

ＰＢＳ２１６は、入射光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する光学素子であり、Ｓ偏光を反射させ（図２点線矢印参照）、Ｐ偏光を透過させる。

マスクユニット３０は、光照射部２１、２２からワークＷへ照射される偏光光の光路上にそれぞれ設けられる。光照射部２１、２２からワークＷへ偏光光が照射されるときに、マスクユニット３０と上面１１ａとが隣接する。

マスクユニット３０は、主として、マスク３２と、マスク保持部３５と、を有する。マスク３２は、略板状の部材であり、平面視が略矩形形状である。マスク３２は、マスク保持部３５により上面１１ａと略平行に保持される。また、マスク３２は、マスク保持部３５により、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ方向にそれぞれ駆動される。

図４は、マスク３２を平面視したときの概略図である。マスク３２は、ｘ方向に沿った帯状の光透過領域３２ａと、ｘ方向に沿った帯状の遮光領域３２ｂと、を有する。光透過領域３２ａと遮光領域３２ｂとは、ｘ方向と略直交する方向（ｙ方向）に沿って交互に設けられる。ＰＢＳ２１６を透過したＰ偏光は、光透過領域３２ａを透過してワークＷに照射される。

図５は、偏光光照射装置１の電気的な構成を示すブロック図である。偏光光照射装置１は、主として、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、出力部１０４を含んで構成される。

制御部１０１は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプログラム制御デバイスであり、記憶部１０２に格納されたプログラムにしたがって動作する。本実施の形態では、制御部１０１は、ランプ２１１ａの点灯や消灯を制御する光源制御部１０１ａ、駆動部１２を制御してステージ１１を移動又は回転させる駆動制御部１０１ｂ、位置検出部１３における測定結果を取得してステージ１１やステージ１１に載置されたワークＷの位置を求める位置決定部１０１ｃ等として機能する。なお、ステージ１１の移動及び位置決めは、すでに公知の技術であるため、説明を省略する。

記憶部１０２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ等であり、制御部１０１によって実行されるプログラム等を保持するとともに、制御部１０１のワークメモリとして動作する。

入力部１０３は、キーボードやマウス等の入力デバイスを含む。出力部１０４は、ディスプレイ等である。

次に、このように構成された偏光光照射装置１の動作について、図１を用いて説明する。駆動制御部１０１ｂは、水平駆動部１２ａを介してステージ１１を搬送方向Ｆ（＋ｘ方向）に沿って移動させる。

位置決定部１０１ｃにより、光照射部２１からのＰ偏光が照射される領域（光照射領域ＥＡ１）にワークＷが差し掛かったことが求められると、光源制御部１０１ａは、光照射部２１のランプ２１１ａを点灯する。その状態のまま、駆動制御部１０１ｂはステージ１１を搬送方向Ｆに移動させる。これにより、光照射部２１からの光（Ｐ偏光）が連続的にワークＷに照射される。このとき、偏光光は、ワークＷ上に帯状に照射される。

位置決定部１０１ｃによりワークＷが光照射領域ＥＡ１を通り過ぎたことが求められると、光源制御部１０１ａは、光照射部２１のランプ２１１ａを消灯する。その状態のまま、駆動制御部１０１ｂはステージ１１を搬送方向Ｆに移動させる。

位置決定部１０１ｃによりステージ１１の位置が光照射部２１と光照射部２２との間にあることが求められると、駆動制御部１０１ｂは、回転駆動部１２ｂを介してステージ１１を略１８０度回転させる（図１の矢印Ｒ参照）。

ステージ１１の回転後、駆動制御部１０１ｂはステージ１１を搬送方向Ｆに移動させる。位置決定部１０１ｃにより、光照射部２２からのＰ偏光が照射される領域（光照射領域ＥＡ２）にワークＷが差し掛かったことが求められると、光源制御部１０１ａは、光照射部２２のランプ２１１ａを点灯する。その状態のまま、駆動制御部１０１ｂはステージ１１を搬送方向Ｆに移動させる。これにより、光照射部２２からの光（Ｐ偏光）が連続的にワークＷに帯状に照射される。このとき光が照射される領域は、光照射部２１からの光が照射されなかった領域である。

位置決定部１０１ｃによりワークＷが光照射領域ＥＡ２を通り過ぎたことが求められると、光源制御部１０１ａは、光照射部２１のランプ２１１ａを消灯する。その後、制御部１０１は一連の処理を終了する。

偏光光照射装置１は、光照射領域ＥＡ１、ＥＡ２においてワークＷに光を照射するときに、シフト量分だけ露光パターンの位置をずらし、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置を本来形成されるべき位置と略一致させる点に特徴がある。以下、この点について詳細に説明する。

図６は、フライアイレンズ２１４に入射する光の強さＳ１を示すグラフであり、フライアイレンズ２１４のｙｗ平面上の位置と光の強さとの関係を示したものである。図６において、縦方向が光の強さを示し、下側の矩形がフライアイレンズ２１４の位置を模式的に示す。下側の数値は光軸Ａｘを中心としたｗ方向の位置であり、右側の数値は光軸Ａｘを中心としたｙ方向の位置である。

光は、フライアイレンズ２１４の全面に入射する。フライアイレンズ２１４へ導かれる光は、中心部の光の強度が、周縁部よりも強い。

図７は、図６に示す光の強さＳ１を、フライアイレンズ２１４のｙ方向の位置毎に、ｗ方向に延びる線に沿って光量を加算した結果（光の強さＳ２）である。図７において、横軸はフライアイレンズ２１４のｙ方向の位置（図３右側の数値に相当）を示し、縦軸は光量を加算した結果（光の強さ）を示す。

図７に示す光の強さＳ２は、偏光光照射装置１においてワークＷが搬送方向Ｆに移動されながら光照射領域ＥＡ１、ＥＡ２を通過する間に、レンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４（図３参照）に入射する光の総量とｙ方向の位置との関係を示す。

レンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４に入射する入射光は、ｙ方向の両端近傍は弱く、光軸Ａｘ（ｙ＝０）に近づくにつれて光が強くなる。したがって、光軸Ａｘ上の位置以外の位置では、ワークＷへ入射する光のうち、外向きの光は弱く、内向きの光は強い（図１５参照）。その結果、ワークＷの各位置に入射する光の重心の向きが光軸Ａｘに対して傾き、露光位置がシフト量だけずれる（図１５参照）。

表１は、フライアイレンズ２１４の位置及び光の強さと、ワークＷのｙ方向の位置と、シフト量と、の関係を説明する図である。

表１について説明する。「位置」は、レンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４（図３参照）におけるｙ方向の位置を示し、１が＋ｙ側、１３が−ｙ側である。「光量」は、レンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４の各位置１〜１３における総入射光量を示す。「照射位置オフセット」は、ワークＷとマスク３２との隙間が２００μｍ（マイクロメートル）のときの、コリメーション半角（図１５参照）による露光位置のｙ方向のズレを示すものである。

「ワークＷの位置」は、レンズＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４の各位置１〜１３における光が、ワークＷのどの位置（ｙ方向の位置）に入射するかを示す。「シフト量」は、ワークＷの位置毎のシフト量を示し、数式（１）により求められる。

［数１］
シフト量＝（ＦＥ１の光量×ＦＥ１の照射位置オフセット＋ＦＥ２の光量×ＦＥ２の照射位置オフセット＋ＦＥ３の光量×ＦＥ３の照射位置オフセット＋ＦＥ４の光量×ＦＥ４の照射位置オフセット）／（ＦＥ１の光量＋ＦＥ２の光量＋ＦＥ３の光量＋ＦＥ４の光量） ・・・（１）

ワークＷ上の任意の位置（位置Ｐとする）におけるシフト量は、位置Ｐの光量とシフト量との積をＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４毎に算出してこれらを加算したものを、位置ＰにおけるＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４の光量の和で除算することにより算出される。シフト量は、光軸Ａｚ上（表１において、ワークＷの位置＝０のとき）で０であり、ワークＷの端に行くにつれて（表１においてワークＷの位置として示す値の絶対値が大きくなるにつれて）大きくなる。

図８は、表１におけるワークＷの位置が１２５の場合において、光透過領域３２ａを通過した理想的な入射光と、実際の入射光とを比較した図である。図８の横軸は、ｙ方向の位置であり、ワークＷの位置が１２５の位置を０とし、右側に行くにつれて光軸Ａｘに近くなり、左側に行くにつれて光軸Ａｘから遠ざかる。図８の縦軸は、最も光が強いところの光の強さを１としたときの光の強さを相対値で示す。

図８において実線で示す理想的な入射光の重心（図８におけるｙ＝０）に対し、図８において点線で示す実際の入射光の重心（図８の一点鎖線参照）は、光軸Ａｘのほうへシフト量だけずれている（図８の矢印参照）。

なお、図８において実線で示す理想的な入射光の位置は、マスク３２の光透過領域３２ａの位置と同じである。

本実施の形態では、シフト量だけ露光パターンの位置をずらすように、マスク３２に設ける光透過領域３２ａの位置を調整する。具体的には理想的な入射光の重心と、実際の入射光の重心とを一致させるためには、光透過領域３２ａの位置を、シフト量の絶対値だけ光軸Ａｘから遠ざかる方向へ平行移動させる。例えば、図８において、光透過領域３２ａをシフト量だけ−ｙ方向に移動させると、実際の入射光の重心（図８の一点鎖線参照）の位置がシフト量だけ−ｙ方向に移動してｙ＝０と重なる。

その結果、シフト量だけ露光パターンの位置がずれ、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置が本来形成されるべき位置と略一致する。

図９は、ワークＷのｙ方向の位置とシフト量との関係を示すグラフである。横軸は表１における「ワークＷの位置」であり、縦軸は表１における「シフト量」である。

図９に示すように、ワークＷのｙ方向の位置とシフト量とは比例関係にある。光透過領域３２ａをシフト量の絶対値だけ光軸Ａｘから遠ざかる方向へ平行移動させると、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離は、その光透過領域３２ａを通過した光が形成する露光パターンの位置と光軸Ａｘとの距離のＡ（Ａは１以上の数）倍となる。言い換えると、マスク３２の大きさは、ワークＷの露光領域の大きさのＡ倍である。図９に示す場合（ワークＷとマスク３２との隙間が２００μｍ）は、グラフの傾きが−０．００６４であるため、Ａは１．００６４（１＋０．００６４）となる。

図１０（Ａ）は、従来のマスク３２’（本来形成されるはずの露光パターンＷ１、Ｗ２、Ｗ３と光透過領域３２ａとが光軸方向に略沿っている）を用いた場合における、光透過領域３２ａと露光パターンの位置との関係を模式的に示す図であり、図１０（Ｂ）は、従来のマスク３２’をＡ倍に拡大したマスク３２を用いた場合における、光透過領域３２ａと露光パターンの位置との関係を模式的に示す図である。図１０では、入射光を矢印で示す。また、図１０において、紙面左右方向がｙ方向である。

図１０（Ａ）に示す場合は、本来形成されるはずの露光パターンＷ１、Ｗ２、Ｗ３と、光透過領域３２ａのｙ方向の位置が略一致しているため、ワークＷ上に露光される露光パターンの位置がシフト量だけずれている。

それに対し、図１０（Ｂ）では、光透過領域３２ａの位置が、本来形成されるはずの露光パターンＷ１、Ｗ２、Ｗ３の位置より外側（光軸Ａｘからの距離が遠い）にあり、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離は、露光パターンＷ１、Ｗ２、Ｗ３と光軸Ａｘとの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３のＡ倍である。したがって、露光パターンＷ１、Ｗ２、Ｗ３が本来の位置に形成される。

本実施の形態によれば、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離を、その光透過領域３２ａを通過した光により形成される露光パターンと光軸Ａｘとの距離のＡ倍とすることで、シフト量だけ露光パターンの位置をずらし、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる。特に、本実施の形態は、単位レンズの搬送方向に略直交する方向（ｙ方向）の配設数が少ない（ここでは、４個）場合に効果的である。

また、本実施の形態によれば、光透過領域３２ａの位置を調整することで、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させるため、フライアイレンズ及びコンデンサレンズが１組でよく、装置の大型化を防ぐとともに、製造コストを下げることができる。

なお、本実施の形態では、マスク３２の大きさはワークＷの露光領域の大きさのＡ倍であるが、Ａは固定値ではなく、マスク３２とワークＷとの距離に依存する値である。つまり、Ａは、マスク３２とワークＷとの距離（以下、ギャップという）が大きくなると大きくなり、ギャップが小さくなると小さくなる。ただし、Ａは１以下にはならない。

また、同じマスク３２を用いたとしても、ギャップを変化させると、シフト量が変化する。したがって、ワークＷの露光領域の大きさより大きいマスク３２を用い、かつ、マスク保持部３５によりマスク３２をｚ方向に移動させることで、シフト量分だけ露光パターンの位置をずらしてもよい。これにより、ギャップが異なる場合でも、同じマスク３２でシフト量分だけ露光パターンの位置をずらすことができる。

また、本実施の形態では、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離が、その光透過領域３２ａを通過した光が形成する露光パターンと光軸Ａｘとの距離のＡ倍となるマスク３２を用いてシフト量分だけ露光パターンの位置をずらしたが、フライアイレンズ２１４に入射する光の強度分布を均一に近づけることで露光パターンの位置をずらす方法も考えられる。

この場合には、ランプ２１１ａを光軸Ａｘに沿って移動させる図示しないランプ移動部を有する。ランプ移動部は、公知の移動機構とアクチュエータとを有する。

図１１は、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を変化させたときの照度及び均一度を示す図である。図１１において、ランプ位置は、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離であり、照度は、ランプ位置が基準位置にあるときのフライアイレンズ２１４に入射する光の総量を１００％としたときの、フライアイレンズ２１４に入射する光の総量であり、均一度は、フライアイレンズ２１４に入射する光の最も強い光と最も弱い光との比である。また、図１１において、強度分布は、反射鏡２１１ｂから出射する光の強度分布を示すグラフであり、このグラフの中央部分の領域がフライアイレンズ２１４に入射する。

標準位置は、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離が図２に示す位置にある場合であり、図６に示すグラフは、図１１の基準位置における強度分布のグラフの中央部分を拡大したものである。

ランプ位置が＋１ｍｍ、＋３ｍｍ、−１ｍｍ、−３ｍｍの場合とは、それぞれ、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を１ｍｍ遠ざけた場合、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を３ｍｍ遠ざけた場合、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を１ｍｍ近づけた場合、ランプ２１１ａと反射鏡２１１ｂとの距離を３ｍｍ近づけた場合である。ランプ位置を＋３ｍｍ、−３ｍｍとすることで、フライアイレンズ２１４に入射する光の強度分布が均一に近づく。

しかしながら、ランプ位置が＋３ｍｍ、−３ｍｍの場合は、それぞれ、ランプ位置が基準位置にあるときの７１％以下、５８％以下の光しか使うことができない。したがって、ランプ２１１ａを移動させるよりも、光透過領域３２ａの位置を調節することでシフト量だけ露光パターンの位置をずらすことが望ましい。ただし、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離が、その光透過領域３２ａを通過した光が形成する露光パターンと光軸Ａｘとの距離より大きいマスクを用いつつ、ランプ２１１ａを光軸方向に移動させてもよい。２つの方法を併用することで、効率よく露光パターンの位置をずらすことができる。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態は、光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離は、その光透過領域３２ａを通過した光が形成する露光パターンと光軸Ａｘとの距離のＡ倍であったが、光透過領域３２ａの配置はこれに限られない。

第２の実施の形態は、デクリネーション角を考慮したマスクを用いる形態である。以下、第２の実施の形態に係る偏光光照射装置について説明する。なお、第１の実施の形態に係る偏光光照射装置１とは、マスク以外同一であるため、以下、第２の実施の形態に係る偏光光照射装置で用いられるマスク３２Ａについてのみ説明する。

まず、デクリネーション角について説明する。デクリネーション角とは、コンデンサレンズ２１５の球面収差によりコンデンサレンズ２１５の周辺部を通過した光が光軸に対して傾くときの、これらのなす角度である。デクリネーション角は、照射領域の最周縁部で最大となるとは限られず、その大きさ及び発生状況はレンズの特性によって決まる。

図１２は、デクリネーション角とワークＷの位置との関係を示す図である。図１２において、横軸がワークＷのｙ方向の位置であり、縦軸がデクリネーション角である。図３は、デクリネーション角は、照射領域の中心部で小さく周縁部で大きくなっている。そして、デクリネーション角が最大となるのは、最周縁部から僅かに内側に入った領域においてである。

なお、デクリネーション角はレンズに依存するため、図１２に示すデクリネーション角は一例であり、コンデンサレンズ２１５の形状等が異なれば図１２に示すグラフも変化する。

図１３は、デクリネーション角を考慮したときの、ワークＷのｙ方向の位置とシフト量との関係を示すグラフである。図１３のグラフは、図９に示すグラフに、図１２に示すデクリネーション角によるシフト量を加算することにより求められる。

図１４は、マスク３２Ａを用いた場合における、光透過領域３２ａと露光パターンの位置との関係を模式的に示す図である。図１４に示すように、マスク３２Ａにおける光透過領域３２ａと光軸Ａｘとの距離は、その光透過領域３２ａを通過した光が本来形成するはずの露光パターンと光軸Ａｘとの距離に、その露光パターンの位置における図１３に示すシフト量を加算した距離となる。

本実施の形態によれば、デクリネーション角による影響が無視できない場合においても、本来露光パターンが形成されるべき位置と、実際に露光される露光パターンの位置と、を一致させることができる。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、偏光光照射装置に限らず、様々な種類の光照射装置に適用することができる。例えば、偏光素子は必須ではなく、偏光していない光をワークＷに照射する装置も本発明に含まれる。また、本実施の形態では２つの光照射部２１、２２を有したが、光照射部は１つでもよい。

また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略平行、略直交とは、厳密に平行、直交の場合には限られない。また、例えば、単に平行、直交等と表現する場合においても、厳密に平行、直交等の場合のみでなく、略平行、略直交等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、例えばＡの近傍であるときに、Ａの近くであって、Ａを含んでも含まなくてもよいことを示す概念である。

１ ：偏光光照射装置
１０ ：搬送部
１１ ：ステージ
１１ａ ：上面
１２ ：駆動部
１２ａ ：水平駆動部
１２ｂ ：回転駆動部
１３ ：位置検出部
２０、２１、２２ ：光照射部
３０ ：マスクユニット
３２、３２Ａ、３２’ ：マスク
３２ａ ：光透過領域
３２ｂ ：遮光領域
３５ ：マスク保持部
１０１ ：制御部
１０１ａ ：光源制御部
１０１ｂ ：駆動制御部
１０１ｃ ：位置決定部
１０２ ：記憶部
１０３ ：入力部
１０４ ：出力部
１１１ ：フォトマスク
１１１ａ ：開口部
１１２ ：フライアイレンズ
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ ：レンズ
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ：光
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ：光
１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ：光
１１６ ：コンデンサレンズ
２１１ ：光源
２１１ａ ：ランプ
２１１ｂ ：反射鏡
２１２、２１３ ：ミラー
２１４ ：フライアイレンズ
２１４ａ ：光入射側レンズアレイ
２１４ｂ ：光出射側レンズアレイ
２１４ｃ ：単位レンズ
２１５ ：コンデンサレンズ
２１６ ：ＰＢＳ

Claims (4)

1. 基板の走査方向である第１方向に沿って帯状に露光パターンを形成する光照射装置であって、
   光を出射する光源と、
   前記第１方向に沿った帯状の光透過領域と前記第１方向に沿った帯状の遮光領域とが前記第１方向と略直交する第２方向に沿って交互に設けられたマスクと、
   前記光源から出射された光を平行光にして前記マスクに照射するコリメート手段と、
   前記光源と前記コリメート手段との間に配設され、前記マスクに照射される光の強度分布を均一にするフライアイレンズと、
   を備え、
   前記第２方向において、前記光透過領域の位置を、光軸上で０であり、前記基板の端に行くにつれて大きくなるシフト量の絶対値だけ前記光軸から遠ざかる方向へ平行移動させる
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 前記基板を載置するステージと、
   前記マスクを、前記ステージの上面と略直交する方向に沿って移動させるマスク移動部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記光源は、光を出射するランプと、前記ランプの背面側に設けられた反射鏡と、を有し、
   前記ランプを前記光軸に沿って移動させるランプ移動部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
4. 前記フライアイレンズは、マトリクス状に配置された複数の単位レンズを有し、
   前記基板の任意の位置における前記シフト量は、前記任意の位置における光量と、前記単位レンズの端近傍の入射光が弱いことで光の重心の向きが傾くことによる露光位置のズレとの積を前記単位レンズ毎に算出してこれらを加算したものを、前記任意の位置における前記単位レンズの光量の和で除算することにより算出される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射装置。

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