JPWO2016133103A1 - 走査露光装置 - Google Patents
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Abstract
走査露光装置のタクトタイム改善、スループット向上を図るために、光源の高照度化と走査速度の高速度化を進めるに際して、基板の端部付近の露光ムラを防止する。走査露光装置１は、ステージ表面２Ａとの間に間隙２Ｓを設けて基板Ｗを支持するステージ２と、基板Ｗ上の一方向に沿って延設される光照射領域３Ｌに光を照射する光源ユニット３と、ステージ２と光源ユニット３の一方又は両方を、一方向に交差する走査方向Ｓに沿って相対的に移動させる走査装置４とを備え、走査装置４には、ステージ２及び光源ユニット３が静止した位置から光照射領域３Ｌにステージ２に支持された基板Ｗが入るまでの加速区間Ｆが設けられ、ステージ２は、ステージ表面２Ａと基板Ｗとの間の間隙２Ｓを覆う遮光体２０をステージ２の端部に備える。
Description
本発明は、走査露光装置に関するものである。
走査露光装置は、光源ユニットと基板を支持するステージとを相対的に移動させながら基板を露光する装置であり、マスクパターンの露光（下記特許文献１参照）や光配向用の露光（下記特許文献２参照）などに用いられている。この走査露光装置は、基板平面の一方向に沿って延設された光源ユニットを備え、光源ユニットの延設方向に交差する方向を走査方向とし、走査方向に沿って光源ユニットの光照射領域を限定してその中での均一露光を実現しながら、その光照射領域に対して基板を相対的に移動させることで、比較的大きい基板に対して均一露光を行うものである。
このような走査露光装置は、露光処理のタクトタイムの改善（或いはスループットの向上）を図るために、光源の高照度化と走査速度の高速化が進められている。この際、均一露光を得るためには、光源ユニットの光照射領域に基板が入ってから基板が光照射領域を脱けるまでの間は、一定の走査速度を維持することが必要であり、走査速度の高速化を実現するには、ステージ又は光源ユニットが停止した状態から一定の高い走査速度に達するまでの加速区間（助走区間）を設けることが必要になる。また、光照射領域に基板が入る時点では、光源の照射光が安定していることが必要になるので、光照射領域に基板が入る前に予め光源を点灯しておくことがなされている。
一方、ステージ上に支持される基板は、ステージ表面の静電気などの影響を避けるために、ピン支持などでステージ表面と基板との間に間隙を設けることがなされている。この際、前述した加速区間で光源ユニットが照射した高照度の光が、床面などで反射して迷光となり、ステージ表面と基板との間隙に入り込んで、基板を背面側から露光する現象が確認されている。このような現象が起きると、透明な基板の端部付近では、本来の基板表面になされる露光に加えて迷光による基板背面からの露光がなされることになり、そこに露光ムラが生じる問題があった。
このような迷光対策として、光源ユニットにシャッターを設けることが考えられるが、シャッター開閉によるパーティクル発生の問題や、光源光（例えば、ＵＶ光）の近距離照射によってシャッターが熱変形するといった問題が解決されておらず、シャッター設置による迷光対策は実現していないのが現状である。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、走査露光装置のタクトタイム改善、スループット向上を図るために、光源の高照度化と走査速度の高速度化を進めるに際して、基板の端部付近に露光ムラが発生するのを防止すること、が本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明による走査露光装置は、以下の構成を具備するものである。
ステージ表面との間に間隙を設けて基板を支持するステージと、前記基板上の一方向に沿って延設される光照射領域に光を照射する光源ユニットと、前記ステージと前記光源ユニットの一方又は両方を、前記一方向に交差する走査方向に沿って相対的に移動させる走査装置とを備え、前記走査装置には、前記ステージ及び前記光源ユニットが静止した位置から前記光照射領域に前記ステージに支持された基板が入るまでの加速区間が設けられ、前記ステージは、前記ステージ表面と前記基板との間の間隙を覆う遮光体を当該ステージの端部に備えることを特徴とする走査露光装置。
ステージ表面との間に間隙を設けて基板を支持するステージと、前記基板上の一方向に沿って延設される光照射領域に光を照射する光源ユニットと、前記ステージと前記光源ユニットの一方又は両方を、前記一方向に交差する走査方向に沿って相対的に移動させる走査装置とを備え、前記走査装置には、前記ステージ及び前記光源ユニットが静止した位置から前記光照射領域に前記ステージに支持された基板が入るまでの加速区間が設けられ、前記ステージは、前記ステージ表面と前記基板との間の間隙を覆う遮光体を当該ステージの端部に備えることを特徴とする走査露光装置。
このような特徴を有する本発明の走査露光装置は、加速区間で光源ユニットから照射される光が迷光となってステージ表面と基板との間隙に入射しようとしても、ステージの端部に設けた遮光体がこれを遮光するので、基板の背面側から基板の端部が露光される現象を回避することができる。これによって、基板の端部付近の露光ムラ発生を防ぎ、基板全面で均一な走査露光を実現できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る走査露光装置を示している（（ａ）が側面視の説明図であり、（ｂ）が平面視の説明図）。走査露光装置１は、ステージ２、光源ユニット３、走査装置４を備えている。図においては、基板Ｗに沿った平面内の直交する方向をＸ，Ｙ方向として、基板Ｗに沿った平面に直交する方向をＺ方向としている。
ステージ２は、ステージ表面２Ａとの間に間隙２Ｓを設けて基板Ｗを支持している。図示の例では、ステージ表面２Ａに立設されたピン２Ｐの上端に基板Ｗを支持することで間隙２Ｓを形成しているが、これに限らず、例えば、エア支持などで間隙２Ｓを形成してもよい。
光源ユニット３は、基板Ｗ上の一方向（図示Ｘ方向）に沿って延設される光照射領域３Ｌに光を照射するものである。図示の例では、光源３０と光源３０から出射した光を反射する反射部材３１とワイヤーグリッドなどの偏光板３２を備えている。光照射領域３ＬはＸ方向に延設され、Ｙ方向に限定された幅Ｌを備えている。
走査装置４は、ステージ２と光源ユニット３の一方又は両方を、一方向（Ｘ方向）に交差する走査方向Ｓ（図示Ｙ方向）に沿って相対的に移動させるものである。ここでは、光源ユニット３を固定して、ステージ２を走査方向Ｓに沿って移動させる例を示しているが、その逆に、ステージ２を固定して、光源ユニット３を走査方向Ｓに沿って移動させるものであってもよい。
走査装置４には、ステージ２及び光源ユニット３が静止した位置から光照射領域３Ｌにステージ２に支持された基板Ｗが入るまでの加速区間Ｆが設けられている。この加速区間Ｆは、光照射領域３Ｌに基板ＷのＹ方向一端が入ってから、光照射領域３Ｌから基板ＷのＹ方向他端が出るまでの間、一定速度の走査速度を得るために必要となる区間であり、加速度を高めることには限界があるので、走査速度を高く設定しようとすると加速区間Ｆを長く設定せざるを得なくなる。
そして、ステージ２には、ステージ表面２Ａと基板Ｗとの間の間隙２Ｓを覆う遮光体２０が、ステージ２の端部に設けられている。図示の例では、ステージ２における走査方向Ｓに交差する両端部に遮光体２０を設けているが、走査方向Ｓに交差する両端部のうち、光照射領域３Ｌに進入する側の端部のみに遮光体２０を設けてもよい。また、ステージ２の走査方向Ｓに沿った端部にも遮光体２０を設けて、ステージ２の全周を遮光体２０で囲むようにしてもよい。
図２は、ステージ２を移動させて（光源ユニット３を静止させて）走査露光を行う場合の走査露光装置１の動作例を示している。ここでは、加速区間Ｆだけ光源ユニット３の光照射領域３Ｌから離れた位置でステージ２への基板Ｗの搬入を行い、加速区間Ｆだけステージ２を移動させる間に走査速度（ステージの移動速度）を設定された速度Ｓａまで上昇させる。
そして、光源ユニット３の光照射領域３Ｌに基板Ｗが進入すると、走査方向Ｓに沿った長さがＷ１の基板Ｗの全体が幅Ｌの光照射領域３Ｌを通過するまでの移動距離（Ｌ＋Ｗ１）の間一定の走査速度が維持され、その間、基板Ｗ上に均一な走査露光が行われる。その後、基板Ｗの全体が光照射領域３Ｌを通過すると、徐々に減速して加速区間Ｆだけ光照射領域３Ｌから基板Ｗが離れたところでステージ２を停止させて基板Ｗの搬出を行う。
ここで、加速区間Ｆをステージ２が移動している間には、既に光源ユニット３は光源３０が点灯しているので、光源３０から出射した光が床面５などで反射して迷光Ｒが基板Ｗに向かって照射されることになる。この際、本発明の実施形態のような遮光体２０を設けていないと、図３（ｂ）に示すように、ステージ表面２Ａと基板Ｗとの間隙２Ｓに迷光Ｒが入り込み、透明な基板Ｗを背面側から露光する現象が生じる。また、光源３０から出射した光が床面５などで反射し、基板Ｗの端部付近を通過して、ステージ２周囲の構造物などで多重反射して、基板Ｗの上方から基板Ｗ上を露光する現象が生じる。このような現象が生じると、基板Ｗの端部付近や基板Ｗの中央付近で不要な追加露光がなされて、正規な光照射領域３Ｌ内での露光を如何に均一にしても、基板Ｗ上に部分的に露光ムラが生じることになる。
これに対して、本発明の実施形態は、図３（ａ）に示すように、ステージ２の端部に遮光体２０を設けて、ステージ表面２Ａと基板Ｗとの間隙２Ｓを遮光体２０で覆っているので、図示のような迷光Ｒが生じた場合にも、これが間隙２Ｓに入り込むのを防ぐことができる。また、基板Ｗの端部付近を通過して、ステージ２周囲の構造物などで多重反射して基板Ｗの上方から基板Ｗを露光する迷光の発生を防ぐことができる。これにより、基板Ｗの露光を正規な光照射領域３Ｌ内での走査露光のみに限定し、前述した露光ムラを回避することができる。
このような走査露光装置１は、光源ユニット３が紫外線を照射し、基板Ｗ上に光配向材料層が形成された光配向処理に用いることができ、効果的に基板Ｗ上に均一な配向膜を形成することができる。すなわち、ステージ２の端部に遮光体２０を設けることで、基板Ｗが光照射領域３Ｌに進入する前の光配向材料層の反応を抑制することができるので、光源ユニット３を変更すること無く、より高感度材料の適用が可能になる。また、加速区間Ｆだけでなく、基板Ｗをステージ２上に搬入する際における部分的な反応も抑制することができる。
本発明の実施形態に係る走査露光装置１によると、均一露光を実現しながら加速区間Ｆを大きくすることができるので、光源ユニット３の照度を高めてより高い走査速度で露光することができるようになり、タクトタイムの改善、スループットの向上が可能になる。
また、光源ユニット３を連続点灯させて、安定した出射光で複数の基板Ｗを次々露光処理する場合にも、各基板Ｗで均一な露光が可能であり、その際、光源シャッターを設ける必要が無いので、シャッター開閉によるパーティクル発生の問題や、光源シャッター自体の熱変形の問題などによる不具合も生じない。
光源ユニット３については、基板Ｗ上の一方向（走査方向Ｓに交差する方向）に沿って延設される光照射領域３Ｌに光を照射するものであればよく、光源３０自体を走査方向Ｓに交差する方向に延設させるものに限らず、図４に示すように、走査方向にＳに沿って延設した光源３０Ａを走査方向Ｓに交差する方向に複数個並べて光照射領域３Ｌを形成するものであってもよい。その際、図４（ａ）に示すように、単列で光源３０Ａを並べた光源ユニット３や、図４（ｂ）に示すように、複数列で千鳥状に光源３０Ａを配列した光源ユニット３などを採用することができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
１：走査露光装置，２：ステージ，２Ａ：ステージ表面，２Ｐ：ピン，
２Ｓ：間隙，２０：遮光体，
３：光源ユニット，３Ｌ：光照射領域，
３０，３０Ａ：光源，３１：反射部材，３２：偏光板，
４：走査装置，５：床面，
Ｓ：走査方向，Ｗ：基板，Ｒ：迷光
２Ｓ：間隙，２０：遮光体，
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３０，３０Ａ：光源，３１：反射部材，３２：偏光板，
４：走査装置，５：床面，
Ｓ：走査方向，Ｗ：基板，Ｒ：迷光
Claims (4)
- ステージ表面との間に間隙を設けて基板を支持するステージと、
前記基板上の一方向に沿って延設される光照射領域に光を照射する光源ユニットと、
前記ステージと前記光源ユニットの一方又は両方を、前記一方向に交差する走査方向に沿って相対的に移動させる走査装置とを備え、
前記走査装置には、前記ステージ及び前記光源ユニットが静止した位置から前記光照射領域に前記ステージに支持された基板が入るまでの加速区間が設けられ、
前記ステージは、前記ステージ表面と前記基板との間の間隙を覆う遮光体を当該ステージの端部に備えることを特徴とする走査露光装置。 - 前記ステージは、前記ステージ表面に立設された複数のピンの上端で前記基板を支持することを特徴とする請求項１記載の走査露光装置。
- 前記光源ユニットは紫外線を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の走査露光装置。
- 前記基板上には、光配向材料層が形成されていることを特徴とする請求項３記載の走査露光装置。
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