JPH1167656A - 光照射装置のシャッタ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャッタ板の占める面積が小さく、大型のシ
ャッタ駆動機構を必要とせず、シャッタ板を効果的に冷
却できるシャッタ機構を提供すること。 【解決手段】 光照射源から射出される光はシャッタ板
１１ａにより遮光されている。シャッタを開くには、エ
アシリンダ１６ａによりシャッタ板１１ａを上方に移動
させる。このとき、冷却ノズル１４ａもシャッタ板１１
ａと共に移動し、シャッタ板１１ａの中心部は常に冷却
用エアーにより冷却される。シャッタを閉じるには、エ
アーシリンダ１６ｂによりシャッタ板１１ｂを上方に移
動させる。これにより、光はシャッタ板１１ｂにより遮
光される。冷却ノズル１４ｂはシャッタ板１１ｂと共に
移動し、シャッタ板１１ｂは常に冷却用エアーにより冷
却される。次にシャッタを開く場合には、シャッタ板１
１ｂを下方に移動させ、シャッタを閉じるには、シャッ
タ板１１ａを下方に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】半導体装置、プリント基板、
液晶基板等の生産のため露光装置が使用される。本発明
は上記露光装置等に用いられる光照射装置において、ラ
ンプから射出される光の光路を開閉するシャッタ機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は露光装置等に用いられる光照射装
置の構成の一例を示す図である。同図において、ランプ
１から放出される紫外光を含む光は、集光鏡２により集
光され、凹レンズ３を介して第１平面鏡４に入射する。
第１平面鏡４で反射した光は、照射領域での照度分布を
均一化するために設けられたインテグレータレンズ５の
入射部付近に集光する。インテグレータレンズ５から出
射した光は、シャッタ機構６、第２平面鏡７を介してコ
リメータレンズ８に入射し、コリメータレンズ８で平行
光にされて光照射面に照射される。

【０００３】上記光照射装置においては、照射面に載置
される被処理物（以下ワークという）の露光量を一定に
するため、シャッタ開（照射開始）からシャッタ閉（照
射終了）までの期間において、照射面の積算露光量が照
射領域において等しくなるようにシャッタ機構６を開閉
する必要がある。このため、従来においては、図４に示
す回転式のシャッタ機構が使用されていた。シャッタ板
６１は同図に示すように光通過部と遮光部を有し、図示
しないモータ等の駆動手段により、回転軸６２を中心と
して一定の方向に回転する。そして、シャッタ板６１が
同図（ａ）に示す位置にあるとき光が通過し、同図
（ｂ）の位置にあるとき光が遮光される。

【０００４】図４に示すシャッタ機構は、シャッタ板６
１遮光部の移動方向が一定なので、照射面における積算
露光量を一定にすることができるという特長がある（照
射領域における放射照度の分布が等しいとした場合）。
例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように１枚のシャッタ
板を往復移動させることで光路を開閉する場合、照射領
域内での照度分布が等しいとしても照射面における積算
露光量が一定にならない。すなわち、シャッタ開時、同
図（ａ）に示すようにまずＢ部分に光が照射され、シャ
ッタ板が完全に開くまでＡ部分には光が照射されない。
また、シャッタ閉時、同図（ｂ）に示すようにまずＡ部
分が遮光され、Ｂ部分はシャッタ板が完全に閉じるまで
遮光されない。このため、Ｂ部分の照射時間がＡ部分の
照射時間より常に長くなる。これに対し、図４に示す回
転式シャッタ機構の場合は、遮光部の移動方向が一定な
ので、シャッタを開閉するとき、図４における照射面の
Ａ部分の露光時間とＢ部分の露光時間が常に等しくなり
照射面における積算露光量が一定となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ワークとなる半
導体ウエハや液晶基板が大口径化・大型化し、これに伴
い、大面積の露光が可能な光照射装置が要求されるよう
になってきた。上記光照射装置においては、照射面積が
大きくなり照度が低下して露光時間が長くなることを防
ぐため、ランプの発光パワーを上げた大型のランプが使
用され、光路の径も大きくなる。例えば、照射面積が６
００ｍｍ×６００ｍｍ〜７００ｍｍ×７００ｍｍを一括
で露光する装置の場合、シャッタ部での光路の径は約φ
２７０ｍｍ、シャッタ板の遮光部の大きさは３００ｍｍ
×３００ｍｍ程度が必要となる。

【０００６】上記大面積の露光が可能な光照射装置に、
前記図４に示した回転式のシャッタ機構を使用した場
合、次のような問題が生ずる。 (a) 図４に示したシャッタ機構の場合、シャッタ板６１
の移動する面積が、照射光の光路の少なくとも４倍が必
要となり、装置が大型化する。 (b) シャッタ板の回転モーメントは半径の二乗に比例し
て大きくなるので、シャッタ板６１の遮光部／光通過部
を所定の位置で精度よく停止させるためには、回転モー
メントに応じた大型のモータが必要となり、また、回転
するシャッタを急停止させる機構が必要となる。このた
め、装置が大型化するとともに装置のコストがアップす
る。

【０００７】(c) ワークに対して照射を行わないとき、
光路にシャッタ板が挿入される（シャッタ閉）が、この
ときランプからの光はシャッタ板に照射されシャッタ板
が加熱する。特に、ランプ入力が大きくなるに従いシャ
ッタ板の加熱量は大きくなる。シャッタ閉時、光が照射
される中央部分のシャッタ温度が特に高くなり、例えば
ランプ入力８ｋＷ、シャッタ部の光路径が約φ２７０ｍ
ｍ、シャッタ板の遮光部の大きさが３００ｍｍ×３００
ｍｍの場合、中央部が２００°Ｃ以上、周辺部が約７０
〜８０°Ｃとなり、中央部と周辺部の温度差が１５０°
Ｃに達しシャッタ板が変形する等の問題が生ずる。この
ため、一般には、最も温度が高い中央部付近に対し冷却
ノズルから集中的に冷却風を吹き付け、中央部付近の温
度を低下させるスポット冷却という方法が用いられる。

【０００８】回転式シャッタに上記スポット冷却法を適
用する場合、シャッタ開時に冷却ノズルが光路を遮らな
いように冷却ノズルを配置し、シャッタ閉時、シャッタ
板の中央部に冷却風が吹き付けられるようにする必要が
あるが、光路径が大きくなると冷却ノズルとシャッタ板
との距離も大きくなり、冷却ノズルの取り付け位置、冷
却風の送風方向に微妙な調整が必要となる。このため、
調整に時間がかかり、製造段階でのコストがアップす
る。また、ランプ入力が大きくなるとシャッタ板の温度
上昇も大きくなるが、回転式シャッタに用いられる従来
のスポット冷却においては、上記冷却ノズルの取り付け
位置が固定されており、シャッタ閉時にしかシャッタ板
を冷却することができず、効率的な冷却を行うことがで
きなかった。

【０００９】本発明は上記した事情に鑑みなされたもの
であって、本発明の第１の目的は、光路径が大きくなっ
てもシャッタ板の占める面積を比較的小さくすることが
でき、大型のシャッタ駆動機構を必要とせず、しかもシ
ャツタ板を開／閉位置に精度よく停止させることができ
る光照射装置のシャッタ機構を提供することである。本
発明の第２の目的は、冷却ノズルの取り付けに微妙な調
整を必要とせず、また、シャッタを効果的に冷却するこ
とができる光照射装置のシャッタ機構を提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】光照射装置におけるシャ
ッタ機構においては、前記したように照射面における積
算露光量が一定となるようにシャッタ板（遮光板）を開
閉する必要がある。前記図４に示した回転式シャッタ機
構の場合には、遮光部の移動方向が一定なので照射面に
おける積算露光量を一定にすることが可能であるが、回
転式のためシャッタ機構が占める面積が大きくなる。一
方、シャッタ板の占める面積を小さくするため、前記図
５に示す１枚の遮光板を往復移動させるシャッタ機構を
用いた場合、照射面における積算露光量を一定にするこ
とはできない。

【００１１】そこで、本発明においては、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
に往復移動させることにより光路の開閉を行うようにし
た。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
となった。図２は本発明におけるシャッタ機構の動作を
説明する図である。シャッタ閉時は、同図（ａ）に示す
ように、シャッタ板１１ａにより光路が遮光されてい
る。シャッタを開く場合には、同図（ｂ）に示すように
シャッタ板１１ａが上方に移動し、同図（ｃ）に示すよ
うに照射面に光が照射される。このとき、まず照射面の
Ｂ部分に光が照射され、シャッタ板１１ａが完全に開き
終わったとき、照射面のＡ部分に光が照射されることと
なる。

【００１２】シャッタ閉じる場合には、同図（ｄ）に示
すように、シャッタ板１１ｂが上方に移動し、同図
（ｅ）に示すようにシャッタ板１１ｂにより光路が遮光
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１１ｂが完全に光を遮光するとき照射面の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、同図（ｅ）→（ｄ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）
の順序で動作させる。すなわち、図２のように２枚のシ
ャッタ板１１ａ，１１ｂ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
のＡ部分とＢ部分の積算露光量は等しくなり、照射面全
体の積算露光量を等しくすることができる。なお、図２
ではシャッタ板１１ａ，１１ｂの一方の動作が完了して
から、他方のシャッタ板を動作させるようにしている
が、シャッタ開時間が短い場合には、シャッタ板１１
ａ，１１ｂの動作を一部オーバラップさせてもよい。

【００１３】また、本発明において上記シャッタ板１１
ａ，１１ｂの冷却は次のように行われる。上記２枚のシ
ャッタ板に、図２（ａ）に示すように冷却手段６ａ，６
ｂを取り付け、上記冷却手段が上記２枚のシャッタ板１
１ａ，１１ｂとともに移動するように構成する。そし
て、冷却手段６ａ，６ｂによりシャッタ板１１ａ，１１
ｂを送風冷却する。これにより、冷却ノズルを取り付け
る際の微妙な調整が不必要となり、また、シャッタ開時
にも遮光板を冷却することができ、効率的な冷却が可能
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例のシャッタ
機構の構成を示す図である。同図において、１１ａ，１
１ｂはシャッタ板であり、シャッタ板１１ａ，１１ｂ
は、それぞれシャッタ板取り付け部材１２ａ，１２ｂに
取り付けられている。シャッタ板取り付け部材１２ａ，
１２ｂはレールとボールベアリング等から構成される移
動ガイド（図示せず）を介してベース部材１３に対して
移動可能に取り付けられており、シャッタ板１１ａ，１
１ｂおよびシャッタ板取り付け部材１２ａ，１２ｂは同
図の矢印Ｌで示す範囲内で移動可能である。

【００１５】シャッタ板取り付け部材１２ａ，１２ｂに
は、それぞれ冷却ノズル１４ａ，１４ｂが取り付けら
れ、冷却ノズル１４ａ，１４ｂはシャッタ板取り付け部
材１２ａ，１２ｂと共に移動する。冷却ノズル１４ａ，
１４ｂは同図に示すようにＬ字型に曲げられており、冷
却ノズル１４ａ，１４ｂの冷却用エア−吹き出し口は、
シャッタ板１１ａ，１１ｂの光照射領域Ｍの中心部と対
向しており、冷却用エア−吹き出し口とシャッタ板１１
ａ，１１ｂ面は僅かに離間している。

【００１６】また、冷却ノズル１４ａ，１４ｂには、テ
フロンチューブ等の可撓性の配管１５ａ，１５ｂが接続
され、配管１５ａ，１５ｂの他端は図示しない冷却用エ
アー供給源に接続され、冷却用エアー供給源から約４．
５ＭＰａの冷却用エアーが供給されている。このため、
冷却用エアーがシャッタ板１１ａ，１１ｂの光照射領域
Ｍの中心部に吹き付けられ、シャッタ板１１ａ，１１ｂ
が冷却される。上記配管１５ａ，１５ｂの長さは、シャ
ッタ板１１ａ，１１ｂの移動距離を考慮して余裕を持た
せてあり、シャッタ板１１ａ，１１ｂが移動しても、移
動による位置の変化は配管１５ａ，１５ｂの撓みにより
吸収される。１６ａ，１６ｂはエアシリンダであり、エ
アシリンダ１６ａ，１６ｂのピストン軸１７ａ，１７ｂ
はシャッタ板１１ａ，１１ｂに取り付けられており、エ
アシリンダ１６ａ，１６ｂを駆動することにより、シャ
ッタ板１１ａ，１１ｂは同図の矢印に示すように移動す
る。

【００１７】次に本実施例のシャッタ機構の動作を前記
図２を参照しながら説明する。図１はシャッタ閉の状態
を示しており、図示しない光照射源から射出される光Ｌ
はシャッタ板１１ａにより遮光されている〔図２
（ａ）〕。また、配管１５ａ，１５ｂから冷却用エアー
が冷却ノズル１４ａ，１４ｂに供給されており、冷却ノ
ズル１４ａ，１４ｂから吹き出す冷却用エアーにより、
シャッタ板１１ａ，１１ｂの光照射領域の中心部は冷却
されている。

【００１８】シャッタを開くには、エアシリンダ１６ａ
に駆動用エアーを供給する。これによりピストン棒１７
ａに接続されたシャッタ板１１ａが移動ガイドに添って
上方に移動する〔図２（ｂ）〕。シャッタ板１１ａの停
止位置は、エアシリンダー１６ａのストロークエンドに
よって決まり、シャッタ板１１ａは同図の点線に示す位
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、光Ｌがシャッタ機構を通過する〔図２
（ｃ）〕。シャッタ板１１ａが移動すると、冷却ノズル
１４ａもシャッタ板１１ａと共に移動し、シャッタ板１
１ａの光照射領域Ｍの中心部は常に冷却用エアーにより
冷却される。

【００１９】ついで、シャッタを閉じるには、上記と同
様、エアーシリンダ１６ｂに駆動用エアーを供給して、
エアシリンダ１６ｂによりシャッタ板１１ｂをシャッタ
板１１ａがあった位置まで上方に移動させる〔図２
（ｄ）〕。これにより、シャッタは閉状態となり、光Ｌ
はシャッタ板１１ｂにより遮光される〔図２（ｅ）〕。
シャッタ板１１ｂが移動すると、前記したように冷却ノ
ズル１４ｂもシャッタ板１１ｂと共に移動し、シャッタ
板１１ｂの光照射領域の中心部は常に冷却用エアーによ
り冷却される。次にシャッタを開閉するには、前記図２
で説明したように、上記と逆の順序でシャッタ板１１
ａ，１１ｂを移動させる（図２において、（ｅ）→
（ｄ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）の順序）。

【００２０】本実施例においては、上記のように２枚の
シャッタ板１１ａ，１１ｂを交互に移動させてシャッタ
の開閉を行っているので、シャッタ機構が占める面積を
従来の回転式シャッタに比べ減少させることができ、ま
た、前記図２で説明したように、照射面全体の積算露光
量を等しくすることができる。さらに、冷却ノズル１４
ａ，１４ｂがシャッタ板１１ａ，１１ｂと共に移動し
て、シャッタ板１１ａ，１１ｂの光照射領域Ｍの中心部
に常に冷却用エアーを吹き付けているので、シャッタ板
１１ａ，１１ｂを常に冷却することができる。このた
め、シャッタ開時にもシャッタ板１１ａ，１１ｂを冷却
することができ、シャッタ板１１ａ，１１ｂの温度上昇
を抑えることができる。なお、上記実施例では、シャッ
タ板１１ａ，１１ｂ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、取り付け方
向を適宜選定することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 （１）２枚のシャッタ板を交互に往復移動させるように
したので、シャッタ板の移動を考慮してもシャッタ板の
占める面積が光路の約３倍ですみ、従来の回転式シャッ
タに比して小型化を図ることができる。また、シャッタ
板の移動方向が直線方向であり、装置の制約条件に応じ
て移動方向を上下、左右のいずれの方向にも選定できる
ので、光照射装置に容易に組み込むことができる。 （２）シャッタ板が直線方向に移動するので、シャッタ
板の駆動手段としてエアーシリンダ等の直線駆動手段を
用いることができる。そして、シャッタ板の停止位置を
エアーシリンダのストロークエンドになるように選定し
ておけば、シャッタ板を所定の停止位置に停止させるこ
とができる。

【００２２】（３）シャッタ板を冷却する冷却ノズルを
シャッタ板と共に移動させるようにしたので、光路を妨
げることなくシャッタの直近に冷却ノズルの冷却用エア
ー吹き出し口を配置することができる。このため、冷却
ノズルに微妙な位置調整・角度調整を行うことなく、シ
ャッタ板の中央部を容易にスポット冷却することができ
る。 （４）シャッタ開時にも、冷却用エアーを吹きつけるこ
とができ、シャッタ板を効果的に冷却することができ
る。このため、シャッタ板に生ずる温度分布を小さくす
ることができ、シャッタ板の熱変形を小さくすることが
できる。 その結果、熱によるシャッタ板の変形を防ぐためにシャ
ッタ板を頑丈な構造にする必要がなくなり、シャッタ機
構の軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシャッタ機構の構成を示す図
である。

【図２】本発明のシャッタ機構の動作を説明する図であ
る。

【図３】光照射装置の構成の一例を示す図である。

【図４】従来用いられていた回転式シャッタを示す図で
ある。

【図５】１枚のシャッタ板から構成されるシャッタ機構
の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ ランプ ２ 集光鏡 ３ 凹レンズ ４ 第１平面鏡 ５ インテグレータレンズ ６ シャッタ機構 ６ａ，６ｂ 冷却手段 ７ 第２平面鏡 ８ コリメータレンズ １１ａ，１１ｂ シャッタ板 １２ａ，１２ｂ シャッタ板取り付け部材 １３ ベース部材 １４ａ，１４ｂ 冷却ノズル １５ａ，１５ｂ 配管 １６ａ，１６ｂ エアーシリンダ １７ａ，１７ｂ ピストン棒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショートアーク型の放電ランプと、該放
   電ランプからの光を投影する光学機構と、該光学機構の
   内部に配置され、上記放電ランプからの光を遮光するシ
   ャッタ機構とを有する光照射装置のシャッタ機構であっ
   て、 上記シャッタ機構は、往復移動する２枚の遮光板からな
   り、該２枚の遮光板が交互に光を遮光することを特徴と
   する光照射装置のシャッタ機構。
2. 【請求項２】 上記２枚の遮光板に、該２枚の遮光板を
   送風冷却するための冷却手段が設けられており、 上記冷却手段は上記２枚の遮光板とともに移動すること
   を特徴とする請求項１の光照射装置のシャッタ機構。