JPH11338162A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マスクサイズに応じてマスクステージを交換し
たり照明光学系を交換する必要がない露光装置を提供す
る。 【解決手段】例えば、光源１とその照射光を集光する凹
面鏡２とインテグレータ４と光路を反転させるミラー
３，５とを組み合わせてなる、被露光材Ｗに対し平行光
を照射するパターン露光用の照明光学系６Ａと、被露光
材Ｗを保持するワークステージ７と、マスクパターンを
有するマスクＭを保持するマスクステージ８とを備えて
マスクパターンを被露光材に転写する露光装置であり、
前記照明光学系６Ａは前記インテグレータ４の切り替え
機構１０を備え、前記マスクステージ８はマスク保持部
の駆動機構を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶基板、
液晶ディスプレイ用カラーフィルタなどのような基板に
マスクのパターンを焼き付けるのに用いる露光装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の露光装置としては、例え
ば図６に示すように、表面に感光剤を塗布した透光性の
被露光材であるワークＷに対し平行光を照射するパター
ン露光用の照明光学系６と、ワークＷを保持するワーク
ステージ７と、マスクパターンを有するマスクＭを保持
するマスクステージ８とを備えたものが知られている。
図示の照明光学系６は、例えば、水銀灯など紫外線照射
用の光源１，その照射光を集光する凹面鏡例えば楕円ミ
ラー２，光路反転用の平面ミラー３，平面ミラーの反射
光を集光して照度を均一化するオプチカルインテグレー
タ（フライアイレンズ）４，オプチカルインテグレータ
の射出光路を反転させると共に平行光をつくる球面ミラ
ー５等を組み合わせて構成されている。この露光装置で
ワークＷに所定のパターンを露光する場合は、そのワー
クステージ７にワークＷを保持し、所定のマスクパター
ンを有するマスクＭが保持されたマスクステージ８をそ
の上に重ねて、露光用の照明光学系６から平行光Ｌを照
射する。

【０００３】上記照明光学系６に設置されているオプチ
カルインテグレータ４は、図７に示すように、光の入射
面４１と射出面４２とが所定の曲率半径Ｒを有する曲面
とされた角柱状のレンズ４４を、縦横に複数本ずつ積層
して透過した光の照度を均一化するように構成されてお
り、その曲率半径Ｒの違いで射出角度が異なる。一つの
照明光学系６には、ある特定の曲率半径Ｒを有する１個
のオプチカルインテグレータ４が配設され、その平行光
Ｌの適切な露光照射範囲を規定する有効露光領域Ｌ_H も
決まっている。また、上記マスクステージ８は、そのマ
スクＭを吸着保持する固定式のマスクホルダを有してお
り、マスクＭのサイズ毎に複数種のものが別途に用意さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ワークＷのサイズが異
なると、使用するマスクＭのサイズおよび有効露光領域
Ｌ_H もそれに応じて変更する必要がある。しかるに、従
来の露光装置の場合は、一つのマスクステージ８は一つ
のマスクサイズにしか対応できないし、特定の有効露光
領域Ｌ_H を有する照明光学系６は、当該特定有効露光領
域Ｌ_H 以内の範囲の露光にしか対応できない。したがっ
て、マスクＭのサイズの変更に伴い、次のような問題点
が生じている。

【０００５】マスクステージについては、マスクサイ
ズに応じて、マスクステージ８を対応する他のサイズ用
のものに交換するので、その交換作業に時間がかかり露
光工程の所要時間が長くなる。且つ複数種のマスクホル
ダを予め用意しなければならないので、設備費が高くな
る。

【０００６】照明光学系６については、交換後のマス
クサイズが小さくなる場合には、交換前の有効露光領域
Ｌ_H をそのまま使用することができるが、しかし照射領
域の使用効率が悪く、照度が専用のオプチカルインテグ
レータを用いた場合に比べて大幅に低下してしまう。反
対に、交換後のマスクサイズが大きくなる場合は、交換
前の有効露光領域Ｌ_H をそのまま使用することは不可能
となり、照明光学系６の全体を対応する有効露光領域Ｌ
_H を備えた他のものに交換しなければならないので、そ
の交換作業に時間がかかり、且つ設備費が高くなる。

【０００７】本発明は、このような従来技術の未解決の
課題を解決するためになされたものであり、マスクサイ
ズに応じてマスクステージを交換したり照明光学系を交
換する必要がない露光装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る本発明は、被露光材に対し平行光
を照射する光路内にオプチカルインテグレータを備えた
パターン露光用の照明光学系と、、被露光材を保持する
ワークステージと、マスクパターンを有するマスクを保
持するマスクステージとを備えてマスクパターンを被露
光材に転写する露光装置において、前記照明光学系は前
記オプチカルインテグレータの切り替え機構を備え、前
記マスクステージはマスク保持部の駆動機構を備えてい
ることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。本発明の露光装置は、図１〜図
３に示す照明光学系６Ａと、図４に示すマスクステージ
２０とを備えている。なお、従来と同一または相当部分
には同じ符号を付し、その重複する説明は省略する。ま
ず、照明光学系６Ａの構成について説明すると、この実
施形態の近接露光装置の構成概略図である図１に示すよ
うに、光源１，楕円ミラー２，平面ミラー３，オプチカ
ルインテグレータ４，球面ミラー５を組み合わせて光路
が構成されている。しかしてそのオプチカルインテグレ
ータ４は、射出角がそれぞれ異なる二種類のオプチカル
インテグレータ４ａ，４ｂを備えている。各オプチカル
インテグレータ４ａ，４ｂは、その側面図である図２に
示すように、レンズ面の曲率半径は、一方のオプチカル
インテグレータ４ａがＲ1 、他方のオプチカルインテグ
レータ４ｂの方はそれより小さいＲ2 とされている。

【００１０】上記二種類のオプチカルインテグレータ４
ａ，４ｂは、図３に示すようなオプチカルインテグレー
タ切り替え機構１０により切り替え可能である。すなわ
ち、２種類のオプチカルインテグレータ４ａ，４ｂはそ
れぞれ支持部１１ａ，１１ｂを介して交換用ステージ１
２に固定されており、該交換用ステージ１２はガイドレ
ール１３１とスライダ１３２とよりなる直動案内装置
（リニアガイド）１３のスライダ１３２に固定されてい
る。交換用ステージ１２の一端には、交換用ステージ移
動のための把手１２１が設けられている。図３では、オ
プチカルインテグレータ４ａの中心が照明光学系６Ａの
光軸ＬＡと一致するように交換用ステージ１２が位置決
めされているが、交換用ステージ１２をリニアガイド１
３のガイドレール１３１の方向に沿って移動させること
により、オプチカルインテグレータ４ｂの中心を照明光
学系６Ａの光軸ＬＡと一致するように位置決めできる。
このように交換用ステージ１２を移動することにより、
両オプチカルインテグレータ４ａ，４ｂのうち所望の方
を選択して、照明光学系６Ａの光軸ＬＡ上に位置決めす
ることが可能である。

【００１１】続いて、マスクステージ２０の構成につい
て説明する。図４は、本実施形態の可動のマスク保持部
付きマスクステージ２０の平面図で、当該可動のマスク
保持部の前進位置を示す上半分と、後退位置を示す下半
分とを合成した図である。図において、符号２１は固定
部であるマスクステージベースで、４か所に設けた取り
付けフランジ部２１１を図外の基台上にボルト止めして
固定支持される。そのマスクステージベース２１の中央
部には開口２１２を設けてあり、その開口２１２を取り
囲んでマスク保持部としてのＸ方向可動の２枚のマスク
保持枠２２Ｘ₁，２２Ｘ₂ 及びＹ方向可動の２枚のマス
ク保持枠２２Ｙ₁ ，２２Ｙ₂ が、それぞれリニアガイド
２３を介して移動可能に装着されている。

【００１２】すなわち、Ｘ方向可動の一対のマスク保持
枠２２Ｘ₁ ，２２Ｘ₂ は、開口２１２を挟んで（左右）
両側に対向配置されており、各保持枠毎にそれぞれ、Ｘ
軸に沿ってマスクステージベース２１上に平行に配設し
た例えば３台のリニアガイド２３の案内レール２３１に
取り付けてあるスライダ２３２に固定支持されている。
また、マスクステージベース２１上には、Ｘ方向の可動
マスク保持部の駆動機構としてのシリンダ装置２４Ｘを
配設している。このシリンダ装置２４Ｘは、一方のマス
ク保持枠２２Ｘ₁ の最前進位置ＦＸと最後退位置ＢＸと
の２通りの設定位置に合わせて移動距離が決められるス
ライダ２４１と、そのスライダ２４１を駆動するための
シリンダ２４２を有しており、当該スライダ２４１とマ
スク保持枠２２Ｘ₁ とが連結されている。なお、他方の
マスク保持枠２２Ｘ₂ の方のエアシリンダ装置２４Ｘに
ついては、図示を省略している。

【００１３】一方、Ｙ方向可動の一対のマスク保持枠２
２Ｙ₁ ，２２Ｙ₂ は、同じく開口２１２を挟んで（上
下）両側に対向配置されており、各保持枠毎にそれぞ
れ、Ｙ軸に沿ってマスクステージベース２１上に平行に
配設した３台のリニアガイド２３の案内レール２３１に
取り付けてあるスライダ２３２に固定支持されている。
また、マスクステージベース２１上には、Ｙ方向のマス
ク保持部駆動手段としてのシリンダ装置２４Ｙを配設し
ている。このシリンダ装置２４Ｙは、一方のマスク保持
枠２２Ｙ₁ の最前進位置ＦＹと最後退位置ＢＹとの２通
りの設定位置に合わせて移動距離が決められるスライダ
２４１と、そのスライダ２４１を駆動するためのシリン
ダ２４２を有しており、当該スライダ２４１とマスク保
持枠２２Ｙ₁とが連結されている。なお、他方のマスク
保持枠２２Ｙ₂ の方のエアシリンダ装置２４Ｙについて
は、図示を省略している。

【００１４】上記の各マスク保持枠２２Ｘ₁ ，２２Ｘ₂
及び２２Ｙ₁ ，２２Ｙ₂ は、図示しないがその前進方向
の先端部に、マスクＭを吸着保持するマスク保持手段を
備えている。そして、各マスク保持枠２２Ｘ₁ ，２２Ｘ
₂ 及び２２Ｙ₁ ，２２Ｙ₂ の最前進位置ＦＸ，ＦＹと最
後退位置ＢＸ，ＢＹは、使用されるマスクＭのサイズに
応じて予め設定される。

【００１５】次に、本実施形態の作用を述べる。マスク
サイズが大小２種類のマスクＭを切り換えて使用する場
合について説明する。例えば初めに、サイズの大きい方
のマスクＭを用いてワークＷの感光剤塗布面に所定のマ
スクパターンを露光するなら、マスクステージ２０の各
マスク保持枠２２Ｘ₁ ，２２Ｘ₂ 及び２２Ｙ₁ ，２２Ｙ
₂ はいずれも最後退位置ＢＸ，ＢＹまで下げておく。そ
のとき、マスクステージベース２１の開口２１２の開口
面積は最大である。その可動マスク保持枠２２Ｘ₁ ，２
２Ｘ₂ ，２２Ｙ₁ ，２２Ｙ ₂ に、所定のマスクパターン
が描かれている大きい方のマスクＭを、パターン面を下
にして図外の真空式吸着装置により吸着保持させる。

【００１６】マスクステージ２０に保持したマスクＭに
対向させて、ワークステージ７にはワークＷを感光剤塗
布面を上に向けて取り付ける。そのワークＷの感光剤塗
布面に照明光学系６Ａを用いて平行光線Ｌを照射し、マ
スクＭのパターンを露光する。この場合の照明光学系６
Ａには、レンズ面の曲率半径Ｒ1 が比較的大きい方のオ
プチカルインテグレータ４ａをセットしておく。光源の
水銀灯１から出た光は、楕円ミラー２で集光された後に
平面ミラー３で反射されてオプチカルインテグレータ４
ａに入射し、照度が均一化されて射出される。その射出
角は比較的大きいから、その後の球面ミラー５で反射さ
れて得られた平行光Ｌの有効露光領域Ｌ _H は広い。した
がって、大きい方のマスクＭのパターン面を全面的に通
過してワークＷの感光剤を露光させることができる。

【００１７】次いで、ワークステージ７を操作してワー
クＷを移動させた後、よりサイズの小さいマスクＭのパ
ターンの露光を行う。その場合、マスクステージ２０の
真空を一旦解除して、初めに使用したサイズの大きい方
のマスクＭをマスク保持枠２２から外す。その後、マス
ク保持部駆動機構であるシリンダ装置２４Ｘ及び２４Ｙ
を作動させて、そのスライダ２４１を最前進位置まで前
進させる。これにより、最後退位置ＢＸに位置していた
Ｘ方向可動部である一対のマスク保持枠２２Ｘ ₁ ，２２
Ｘ₂ がリニアガイド２３に案内されつつ最前進位置ＦＸ
まで前進移動する。同時に、Ｙ方向可動部である一対の
マスク保持枠２２Ｙ₁ ，２２Ｙ₂ も、同様にして最前進
位置ＦＸまで前進移動する。かくして、マスクステージ
ベース２１の開口２１２の開口面積が最小になる。その
可動マスク保持枠２２の下面に、小さい方のマスクＭ
を、パターン面を下にして吸着保持させる。

【００１８】照明光学系６Ａの方は、そのオプチカルイ
ンテグレータ切り替え機構１０を操作することにより、
比較的小さい曲率半径Ｒ2 を有するオプチカルインテグ
レータ４ｂに切り替える。その切り替え操作は、オプチ
カルインテグレータ４ｂの中心が照明光学系６Ａの光軸
ＬＡと一致する位置まで、交換用ステージ１２をガイド
レール１３１に沿って手で動かすことにより行う。この
オプチカルインテグレータ４ｂの射出角は比較的小さい
から、その後の球面ミラー５で反射されて得られた平行
光Ｌの有効露光領域Ｌ_H ’はより狭くなり、小さい方の
マスクＭのパターンのサイズに適合する。

【００１９】このように、本実施形態によれば、マスク
サイズが変わっても、それに応じてマスクステージ２０
を対応するサイズ用のものに容易に変換するので、従来
のようにマスクステージの交換作業に時間がかかること
がなく、したがって露光工程の所要時間が短くて済む。
また複数種のマスクホルダを予め用意する必要もないの
で、設備費を低減できる。

【００２０】照明光学系についても、マスクサイズの変
更に応じてオプチカルインテグレータを自動的に交換す
ることにより、有効露光領域を適合させることができる
から、照射領域の使用効率が良く、且つ照度も常に適正
に維持できる。また、従来のように、照明光学系の全体
を対応する有効露光領域を備えた他のものに交換する必
要がないから、その交換作業に時間がかかるとか、複数
の照明光学系のため設備費が高くなるということがな
い。

【００２１】次に、本発明の露光装置におけるオプチカ
ルインテグレータ切り替え機構の他の実施の形態につい
て、図５を参照して説明する。この例では、４種類のオ
プチカルインテグレータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから回
転式の切り換え機構により一つを選択するようになって
いる。

【００２２】すなわち、このオプチカルインテグレータ
切り替え機構１０Ａは、４種類のオプチカルインテグレ
ータ４ａ〜４ｄを保持する回転ホルダ１５と、不図示の
照明光学系の本体に固定され前記回転ホルダ１５を回転
位置決め可能な回転駆動モータ１６とを備えている。図
５では、オプチカルインテグレータ４ａが照明光学系６
Ａの光軸ＬＡと一致するようになっているが、マスクサ
イズの変更に応じて回転駆動モータ１６を回転させて、
回転ホルダ１５を位置決めすることにより、他のオプチ
カルインテグレータ４ｂ〜４ｄのうち所望のものと切り
替えることができる。この実施の形態では、オプチカル
インテグレータを４種類としているが、これに限らず、
マスクサイズの種類に応じて変更すればよい。

【００２３】なお、上記各実施の形態では、図３または
図５のオプチカルインテグレータ切り替え機構と図４等
のマスクステージとの両方を用いた露光装置について説
明したが、いずれか一方を用いたものであってもよく、
その場合であっても従来の露光装置に比べると有利にな
る利点がある。

【００２４】また、オプチカルインテグレータ以外の照
明光学系の構成については、上記の実施形態に必ずしも
限定されない。例えばミラー等の配置としては、平面ミ
ラー３と球面ミラー５とを組み合わせて光路の反転と平
行光線とを得る構成を示したが、その他、例えば一組の
反転ミラーとコンデンサレンズとの組み合わせにより光
路の反転と平行光線とを得る構成などでも良い。

【００２５】また、本発明の露光装置は、露光装置，近
接露光装置やソウトコンタクトタイプの露光装置等、要
は被露光材に対し光を照射する光路内にオプチカルイン
テグレータを備えたパターン露光用の照明光学系を有す
るものであれば適用可能である。

【００２６】また、本発明のマスクステージの可動部の
駆動機構としては、シリンダ装置に代えて、例えばボー
ルねじとモータとの組み合わせた駆動装置とか電動シリ
ンダ装置等のその他の構成であってもよい。このように
構成すると、最前進位置と最後退位置とに限らずに、そ
の中間の任意の位置に可動部を位置決めできるので、よ
りフレキシビリティが増すという利点がある。その場
合、これによって３種類以上のマスクサイズに対応可能
となるので、第１の実施形態のオプチカルインテグレー
タ切り替え機構１０にあっても、マスクサイズの種類の
増加に対応して増加するするオプチカルインテグレータ
の数（２個以上）に対応できるものとする。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、露光用の照明光学系にオプチカルインテグ
レータの切り替え機構を設けたため、マスクサイズの変
更に応じて最適なオプチカルインテグレータに自動的に
交換することが可能になり、照射領域の使用効率が良
く、且つ照度も常に適正に維持でき、しかも、照明光学
系の全体を交換する必要がないから、交換作業が迅速で
且つ照明光学系の設備費が低減できるという効果を奏す
る。

【００２８】また、マスクステージにマスク保持部の駆
動機構を設けたため、マスクサイズの変更に応じてマス
クステージを適応するサイズ用のものに容易に変換する
ことができて、マスクステージの交換作業が迅速化され
露光工程の所要時間が短縮できると共に、複数種のマス
クホルダを予め用意する必要もないので設備費を低減で
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の照明光学系の概略図であ
る。

【図２】その二種のオプチカルインテグレータの側面図
である。

【図３】オプチカルインテグレータ切り替え機構の一実
施の形態の概略図である。

【図４】本発明の露光装置のマスクステージの平面図で
ある。

【図５】オプチカルインテグレータ切り替え機構の他の
実施の形態の概略図である。

【図６】従来の露光装置の照明光学系の概略図である。

【図７】図６のオプチカルインテグレータの側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 凹面鏡 ３ ミラー ４ オプチカルインテグレータ ５ 球面ミラー ６ 照明光学系 ６Ａ 照明光学系 ７ ワークステージ １０ オプチカルインテグレータ切り替え機構 １０Ａ オプチカルインテグレータ切り替え機構 ２０ マスクステージ ２４Ｘ マスク保持部駆動機構 ２４Ｙ マスク保持部駆動機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光材に対し平行光を照射する光路内
   にオプチカルインテグレータを備えたパターン露光用の
   照明光学系と、被露光材を保持するワークステージと、
   マスクパターンを有するマスクを保持するマスクステー
   ジとを備えてマスクパターンを被露光材に転写する露光
   装置において、 前記照明光学系は前記オプチカルインテグレータの切り
   替え機構を備え、前記マスクステージはマスク保持部の
   駆動機構を備えていることを特徴とする露光装置。