JP7299748B2 - SHUTTER DEVICE, EXPOSURE DEVICE, FILM FORMING DEVICE, AND PRODUCT MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、シャッター装置、露光装置、膜形成装置および物品製造方法に関する。 The present invention relates to a shutter device, an exposure device, a film forming device, and an article manufacturing method.
原版を介して基板を露光する露光装置、および、基板の上の組成物と型とを接触させ該組成物を光の照射によって硬化させる膜形成装置などの製造装置において、光路を開閉するためにシャッター装置が使用されうる。特許文献1には、シャッター羽根をアルミニウム等の高伝熱材により形成し、光の入射側にはアルミニウムを蒸着し、その反対側を黒色の塗料で塗装することが記載されている。
For opening and closing an optical path in a manufacturing apparatus such as an exposure apparatus that exposes a substrate through an original, and a film forming apparatus that contacts a composition on a substrate with a mold and cures the composition by light irradiation. A shutter device can be used.
露光装置および膜形成装置等の製造装置において、スループットを向上させるためにシャッター羽根の速度を向上させる必要がある。そのためには、シャッター羽根の重量を小さくしつつ強度を高める必要がある。 2. Description of the Related Art In manufacturing apparatuses such as exposure apparatuses and film forming apparatuses, it is necessary to increase the speed of shutter blades in order to improve throughput. For that purpose, it is necessary to increase the strength while reducing the weight of the shutter blade.
本発明は、シャッター羽根の重量を小さくしつつ強度を高めるために有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an advantageous technique for increasing strength while reducing the weight of shutter blades.
本発明の1つの側面は、光の光路をシャッター羽根によって開閉するシャッター装置に係り、前記シャッター羽根は、前記光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、前記補助部材の熱膨張率は、前記ベース部材の熱膨張率と異なり、前記光によって発生する熱によって前記シャッター羽根に反りが与えられる。One aspect of the present invention relates to a shutter device that opens and closes an optical path of light with a shutter blade, the shutter blade having a first surface on which the light is incident and a second surface opposite to the first surface. A base member and an auxiliary member coupled to the second surface, wherein the thermal expansion coefficient of the auxiliary member is different from that of the base member, and the heat generated by the light causes the shutter blade to warp. is given.
本発明によれば、シャッター羽根の重量を小さくしつつ強度を高めるために有利な技術が提供される。 The present invention provides an advantageous technique for reducing the weight and increasing the strength of shutter blades.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1には、第1実施形態のシャッター装置1の構成例が示されている。シャッター装置1は、シャッター羽根2を備え、露光光4の光路をシャッター羽根2によって開閉するように構成されうる。シャッター装置1は、シャッター羽根2を駆動する駆動機構、例えば、シャッター羽根2を回転軸RAの周りで回転させる回転機構3を備えうる。回転軸RAは、例えば、露光光4の光軸(主光線)と平行でありうる。なお、シャッター羽根2の駆動方向は、直線方向であってもよい。以下では、露光光4の光軸に平行な方向をZ方向とするXYZ座標系によって方向が説明されうる。
FIG. 1 shows a configuration example of the
図2には、第1実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の構成例が示されている。図2に示された例では、ハブHBに対して2枚のシャッター羽根2が設けられている。シャッター羽根2の個数は、任意に定められうる。シャッター羽根2は、露光光4が入射する第1面S1と第1面S1の反対側の第2面S2とを有するベース部材21と、第2面S2に結合された補助部材22とを含みうる。ベース部材21は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属によって構成されうるが、他の材料によって構成されてもよい。補助部材22は、例えば、接着剤23によってベース部材21に固定されうる。接着剤23の熱伝導率は、ベース部材21の熱伝導率より高いことが好ましい。他の例において、補助部材22は、例えば、ネジ等の締結具によってベース部材21に固定されてもよいし、溶接によってベース部材21に固定されてもよいし、他の方法によってベース部材21に固定されてもよい。
FIG. 2 shows a configuration example of the
補助部材22は、ベース部材21の第2面S2に沿って広がった板状部分を含みうる。補助部材22の熱膨張率は、ベース部材21の熱膨張率と異なり、露光光4によって発生する熱によってシャッター羽根2に反りが与えられうる。この反りによってシャッター羽根2の剛性、例えば、Z方向に関する剛性が向上しうる。これは、シャッター羽根2の高速駆動に有利である。
The
補助部材22の熱伝導率は、ベース部材21の熱伝導率より高いことが好ましい。これは、露光光4の照射によるシャッター羽根2の温度上昇を抑えるために有利である。補助部材22の密度は、ベース部材21の密度より小さいことが好ましい。これは、シャッター羽根2を軽量化しシャッター羽根2を高速に駆動するために有利である。補助部材22の反射率は、ベース部材21の反射率より小さいことが好ましい。これは、多重反射によって補助部材22に入射しうる露光光4の反射を防止し、これによりシャッター装置1から露光光が露光対象物の側に漏れることを防止するために有利である。
It is preferable that the thermal conductivity of the
補助部材22は、例えば、グラファイトで構成されうる。あるいは、補助部材22は、炭素繊維で構成され、該炭素繊維の方向は、回転軸RAの周りの周方向Cに沿っていることが好ましい。露光光4によって発生する熱によってシャッター羽根2が反った状態になりうる。これは、補助部材22の熱膨張率とベース部材21の熱膨張率との差によって与えられうる。このような状態において、回転軸RAの周りの周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量(回転軸RAに平行な方向における変位量)は、回転軸RAを中心とする半径方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量より大きいことが好ましい。これは、回転機構3によって回転駆動されるシャッター羽根2の剛性の向上に寄与しうる。
The
図3には、第2実施形態のシャッター装置1の構成例が示されている。第2実施形態として言及しない事項は、第1実施形態に従いうる。補助部材22は、1又は複数のストライプ部STを含みうる。1又は複数のストライプ部STは、周方向Cにおける寸法が半径方向Rにおける寸法よりも大きい。ストライプSTは、例えば、円弧形状を有しうる。露光光4によって発生する熱によってシャッター羽根2が反った状になりうる。このような状態において、1又は複数のストライプ部STは、回転軸RAの周りの周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量が回転軸RAを中心とする半径方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量より大きくなるように作用しうる。図3の例では、回転軸RAとシャッター羽根2の最外周端との間のストライプ部STの数は、3個であるが、この数は、2、3、4、5・・・等のように任意に決定されうる。
FIG. 3 shows a configuration example of the
図8には、第2実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の解析例が示されている。この例では、ベース部材21をアルミニウム合金で構成し、補助部材22をグラファイトで構成した。シャッター羽根2は、23℃のときに反りが発生しないように設計された。図8には、シャッター羽根2の温度が23℃から80℃に上昇したときのシャッター羽根2の変形が示されている。図8において、横軸は周方向Rの位置であり、縦軸は露光光4の光軸方向(Z方向)における位置である。R=0mmは、回転軸RAからの距離がr+0mmの周上における変形量、R=3mmは、回転軸RAからの距離がr+30mmの円の周上における変形量、R=60mmは、回転軸RAからの距離がr+60mmの円の周上における変形量を示している。rは、シャッター羽根2を支持するハブHBの半径である。換言すると、R=0mmは、回転軸RAからの距離がr+0mmの円の周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量(Z方向への変位量)である。また、R=30mmは、回転軸RAからの距離がr+30mmの円の周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量(Z方向への変位量)である。また、R=60mmは、回転軸RAからの距離がr+60mmの円の周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量(Z方向への変位量)である。図8中の「反り量」は、回転軸RAの周りの周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量の最大値を示している。このような反りによって、シャッター羽根2の断面2次モーメントが増加し、剛性が向上する。解析例では、露光光4によって発生する熱による変形前(23℃)のシャッター羽根2の固有振動数に対して、露光光4によって発生する熱による変形後(80℃)のシャッター羽根2の固有振動数は、1.26倍となった。つまり、熱によって与えられる反りによって、シャッター羽根2の剛性が向上した。
FIG. 8 shows an analysis example of the
図4には、第3実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の構成例が示されている。第3実施形態とし言及しない事項は、第1又は第2実施形態に従いうる。補助部材22は、ベース部材21の第2面S2に沿って広がった板状部分PTを含み、板状部分PTは、1又は複数の溝Tを有しうる。一例において、1又は複数の溝Tは、周方向Cにおける寸法が半径方向Rにおける寸法よりも大きい。露光光4によって発生する熱によってシャッター羽根2が反った状態になりうる。このような状態において、1又は複数の溝Tは、回転軸RAの周りの周方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量が回転軸RAを中心とする半径方向に沿った断面におけるシャッター羽根2の反り量より大きくなるように作用しうる。第3実施形態においても、1又は複数の溝Tによって規定される板状部分PTは、1又は複数のストライプ部STを有するものとしても理解されうる。
FIG. 4 shows a configuration example of the
図5には、第4実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の構成例が示されている。第4実施形態は、第3実施形態の変形例であり、第4実施形態として言及しない事項は、第3実施形態に従いうる。補助部材22は、ベース部材21の第2面S2に沿って広がった板状部分PTを含み、板状部分PTは、1又は複数の溝Tを有しうる。一例において、1又は複数の溝Tは、周方向Cにおける寸法が半径方向Rにおける寸法よりも大きい。
FIG. 5 shows a configuration example of the
図6には、第5実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の構成例が示されている。第5実施形態とし言及しない事項は、第1乃至第4実施形態に従いうる。第5実施形態においても、補助部材22は、1又は複数のストライプ部ST、および/または、1又は複数の溝Tを有する。1又は複数のストライプ部STは、矩形形状を有しうる。
FIG. 6 shows a configuration example of the
図7には、第6実施形態のシャッター装置1のシャッター羽根2の構成例が示されている。第6実施形態とし言及しない事項は、第1乃至第5実施形態に従いうる。第6実施形態においても、補助部材22は、1又は複数のストライプ部ST、および/または、1又は複数の溝Tを有する。また、第6実施形態では、補助部材22は、複数のストライプ部STを接続する接続部CNを含みうる。
FIG. 7 shows a configuration example of the
図9には、第1乃至第6実施形態として例示されるシャッター装置1が組み込まれた露光装置100が例示されている。露光装置100は、感光材PRが塗布された基板Sに原版Rを介して露光光を照射することによって感光材PRを露光する。露光装置100は、原版Rを照明する照明光学系110を備え、照明光学系110にシャッター装置1が組み込まれている。
FIG. 9 illustrates an
露光装置100は、半導体デバイス等の物品の製造に利用されうる。一実施形態の物品製造方法は、基板Sに感光材を塗布する塗布工程と、該塗布工程を経た基板Sを露光装置100によって露光する露光工程と、該露光工程を経た基板Sの感光材を現像する現像工程と、該現像工程を経た基板Sを処理する処理工程とを含みうる。該処理工程は、例えば、イオン注入工程、エッチング工程等でありうる。該物品製造方法は、このような工程を経た基板Sから物品を製造しうる。
The
図10には、第1乃至第6実施形態として例示されるシャッター装置1が組み込まれた膜形成装置200が例示されている。膜形成装置200は、基板Sの上の組成物IMに型Mを接触させ露光光4の照射によって組成物IMを硬化させることによって基板Sの上に組成物IMの硬化物からなる膜を形成する。膜形成装置200は、組成物IMに露光光4を照射する光学系210を備え、光学系210にシャッター装置1が組み込まれている。膜形成装置200は、例えば、基板Sの上に組成物IMの硬化物からなるパターンを形成するインプリント装置、または、基板Sの上に組成物IMの硬化物からなる平坦化膜を形成する平坦化装置として構成されうる。
FIG. 10 illustrates a
膜形成装置200は、半導体デバイス等の物品の製造に利用されうる。一実施形態の物品製造方法は、基板Sに膜形成装置200によって膜を形成する膜形成工程と、該膜形成工程を経た基板Sを処理する処理工程と、を含み、このような工程を経た基板Sから物品を製造しうる。
The
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof.
1:シャッター装置、2:シャッター羽根、3:回転機構、4:露光光、21:ベース部材、22:補助部材、ST:ストライプ部、T:溝、PT:板状部材 1: shutter device, 2: shutter blade, 3: rotation mechanism, 4: exposure light, 21: base member, 22: auxiliary member, ST: stripe portion, T: groove, PT: plate member
Claims (32)
前記シャッター羽根は、前記光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、
前記補助部材の熱膨張率は、前記ベース部材の熱膨張率と異なり、前記光によって発生する熱によって前記シャッター羽根に反りが与えられる、
ことを特徴とするシャッター装置。 A shutter device that opens and closes an optical path of light with a shutter blade,
the shutter blade includes a base member having a first surface on which the light is incident and a second surface opposite to the first surface; and an auxiliary member coupled to the second surface;
The thermal expansion coefficient of the auxiliary member is different from that of the base member, and the heat generated by the light causes the shutter blade to warp.
A shutter device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のシャッター装置。 further comprising a rotation mechanism that rotates the shutter blades around a rotation axis;
2. The shutter device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項2に記載のシャッター装置。 In a state in which the shutter blades are warped by the heat, the amount of warpage of the shutter blades in a cross section along the circumferential direction around the rotation axis is determined by the amount of warpage of the shutter blades in a cross section along the radial direction around the rotation axis. greater than the amount of warpage of
3. The shutter device according to claim 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項3に記載のシャッター装置。 The auxiliary member includes one or more stripes, and the one or more stripes have a dimension in the circumferential direction larger than a dimension in the radial direction.
4. The shutter device according to claim 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項4に記載のシャッター装置。 The auxiliary member further includes a connecting portion that connects the plurality of stripe portions,
5. The shutter device according to claim 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のシャッター装置。 The one or more stripes have an arc shape,
6. The shutter device according to claim 4 or 5, characterized in that:
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のシャッター装置。 The one or more stripes have a rectangular shape,
6. The shutter device according to claim 4 or 5, characterized in that:
ことを特徴とする請求項3に記載のシャッター装置。 wherein the auxiliary member includes a plate-like portion extending along the second surface of the base member, the plate-like portion having one or more grooves;
4. The shutter device according to claim 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項8に記載のシャッター装置。 The one or more grooves have an arc shape,
9. The shutter device according to claim 8, characterized in that:
ことを特徴とする請求項8に記載のシャッター装置。 the one or more grooves have a rectangular shape;
9. The shutter device according to claim 8, characterized in that:
ことを特徴とする請求項3乃至10のいずれか1項に記載のシャッター装置。 The auxiliary member is made of carbon fiber, and the direction of the carbon fiber is along the circumferential direction.
11. The shutter device according to any one of claims 3 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシャッター装置。 The auxiliary member is made of graphite,
The shutter device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシャッター装置。 The thermal conductivity of the auxiliary member is higher than the thermal conductivity of the base member,
The shutter device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシャッター装置。 the density of the auxiliary member is less than the density of the base member;
The shutter device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシャッター装置。 the reflectance of the auxiliary member is smaller than the reflectance of the base member;
The shutter device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のシャッター装置。 16. The shutter device according to any one of claims 1 to 15, characterized in that:
前記シャッター羽根は、光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、
前記補助部材は、1又は複数のストライプ部を含み、前記1又は複数のストライプ部は、前記回転軸の周りの周方向における寸法が前記回転軸を中心とする半径方向における寸法よりも大きい、
ことを特徴とするシャッター装置。 A shutter device comprising a shutter blade that opens and closes an optical path of light , and a rotation mechanism that rotates the shutter blade around a rotation axis,
the shutter blade includes a base member having a first surface on which light is incident and a second surface opposite to the first surface; and an auxiliary member coupled to the second surface;
The auxiliary member includes one or more stripes, and the one or more stripes have a dimension in a circumferential direction around the rotation axis greater than a dimension in a radial direction about the rotation axis.
A shutter device characterized by:
ことを特徴とする請求項17に記載のシャッター装置。 The auxiliary member further includes a connecting portion that connects the plurality of stripe portions,
18. The shutter device according to claim 17 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項17又は18に記載のシャッター装置。 The one or more stripes have an arc shape,
19. The shutter device according to claim 17 or 18 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項17又は18に記載のシャッター装置。 The one or more stripes have a rectangular shape,
19. The shutter device according to claim 17 or 18 , characterized in that:
前記シャッター羽根は、光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、
前記補助部材は、前記ベース部材の前記第2面に沿って広がった板状部分を含み、前記板状部分は、1又は複数の溝を有し、前記1又は複数の溝は、前記回転軸の周りの周方向における寸法が前記回転軸を中心とする半径方向における寸法よりも大きい、
ことを特徴とするシャッター装置。 A shutter device comprising a shutter blade that opens and closes an optical path of light , and a rotation mechanism that rotates the shutter blade around a rotation axis,
the shutter blade includes a base member having a first surface on which light is incident and a second surface opposite to the first surface; and an auxiliary member coupled to the second surface;
The auxiliary member includes a plate-like portion extending along the second surface of the base member, the plate-like portion having one or more grooves, the one or more grooves extending along the rotation axis. is greater than the dimension in the radial direction about the axis of rotation;
A shutter device characterized by:
ことを特徴とする請求項21に記載のシャッター装置。 The one or more grooves have an arc shape,
22. The shutter device according to claim 21 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項21に記載のシャッター装置。 the one or more grooves have a rectangular shape;
22. The shutter device according to claim 21 , characterized in that:
前記シャッター羽根は、前記光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、
前記補助部材の熱伝導率は、前記ベース部材の熱伝導率より高く、
前記補助部材は、炭素繊維で構成され、前記炭素繊維の方向は、前記シャッター羽根を回転させる回転軸の周りの周方向に沿っている、
ことを特徴とするシャッター装置。 A shutter device that opens and closes an optical path of light with a shutter blade,
the shutter blade includes a base member having a first surface on which the light is incident and a second surface opposite to the first surface; and an auxiliary member coupled to the second surface;
Thermal conductivity of the auxiliary member is higher than thermal conductivity of the base member,
The auxiliary member is made of carbon fiber, and the direction of the carbon fiber is along the circumferential direction around the rotation axis that rotates the shutter blade.
A shutter device characterized by:
前記シャッター羽根は、前記光が入射する第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するベース部材と、前記第2面に結合された補助部材と、を含み、
前記補助部材の熱伝導率は、前記ベース部材の熱伝導率より高く、
前記補助部材は、グラファイトで構成されている、
ことを特徴とするシャッター装置。 A shutter device that opens and closes an optical path of light with a shutter blade,
the shutter blade includes a base member having a first surface on which the light is incident and a second surface opposite to the first surface; and an auxiliary member coupled to the second surface;
Thermal conductivity of the auxiliary member is higher than thermal conductivity of the base member,
The auxiliary member is made of graphite,
A shutter device characterized by:
ことを特徴とする請求項24又は25に記載のシャッター装置。 wherein the auxiliary member is fixed to the base member by an adhesive;
26. The shutter device according to claim 24 or 25, characterized in that:
ことを特徴とする請求項26に記載のシャッター装置。 The thermal conductivity of the adhesive is higher than the thermal conductivity of the base member,
27. The shutter device according to claim 26 , characterized in that:
前記光によって発生する熱による変形後の前記シャッター羽根の剛性は、前記光によって発生する熱による変形前の前記シャッター羽根の剛性より向上する、 the rigidity of the shutter blade after being deformed by the heat generated by the light is higher than the rigidity of the shutter blade before being deformed by the heat generated by the light;
ことを特徴とする請求項24乃至27のいずれか1項に記載のシャッター装置。 28. The shutter device according to any one of claims 24 to 27, characterized in that:
前記原版を照明する照明光学系において光の光路を開閉するように配置された請求項1乃至28のいずれか1項に記載のシャッター装置を備える、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure device that exposes a photosensitive material by irradiating a substrate coated with the photosensitive material with light through an original plate,
The shutter device according to any one of claims 1 to 28 arranged to open and close an optical path of light in an illumination optical system that illuminates the original,
An exposure apparatus characterized by:
前記塗布工程を経た前記基板を請求項29に記載の露光装置によって露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、
前記現像工程を経た前記基板を処理する処理工程と、を含み、
前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。 a coating step of coating a photosensitive material on a substrate;
an exposure step of exposing the substrate that has undergone the coating step with an exposure apparatus according to claim 29 ;
a developing step of developing the photosensitive material of the substrate that has undergone the exposure step;
and a processing step of processing the substrate that has undergone the developing step,
A method for manufacturing an article, comprising manufacturing an article from the substrate.
該組成物に光を照射する光学系において光の光路を開閉するように配置された請求項1乃至28のいずれか1項に記載のシャッター装置を備える、
ことを特徴とする膜形成装置。 A film forming apparatus for forming a film of a cured product of the composition on a substrate by bringing a mold into contact with the composition on the substrate and curing the composition by light irradiation,
The shutter device according to any one of claims 1 to 28 arranged to open and close the optical path of light in an optical system for irradiating the composition with light,
A film forming apparatus characterized by:
前記膜形成工程を経た前記基板を処理する処理工程と、を含み、
前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。 a film forming step of forming a film on a substrate by the film forming apparatus according to claim 31 ;
a processing step of processing the substrate that has undergone the film forming step;
A method for manufacturing an article, comprising manufacturing an article from the substrate.
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