WO2016133103A1 - 走査露光装置 - Google Patents

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峰征 松本
敏成 新井
田中　茂樹
敬太 片寄
鈴木　英幸
神戸　誠
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Definitions

  • the present invention relates to a scanning exposure apparatus.
  • a scanning exposure apparatus is an apparatus that exposes a substrate while relatively moving a light source unit and a stage that supports the substrate, and exposes a mask pattern (see Patent Document 1 below) or exposure for photo-alignment (Patent Document below). 2).
  • the scanning exposure apparatus includes a light source unit extending along one direction of the substrate plane, a direction intersecting the extending direction of the light source unit is defined as a scanning direction, and a light irradiation region of the light source unit is defined along the scanning direction.
  • a uniform exposure is performed on a relatively large substrate by moving the substrate relative to the light irradiation region while realizing uniform exposure in the limited area.
  • the illuminance of the light source and the scanning speed are increased in order to improve the tact time of the exposure process (or improve the throughput).
  • the light source is turned on in advance before the substrate enters the light irradiation region.
  • the substrate supported on the stage is provided with a gap between the stage surface and the substrate by pin support or the like in order to avoid the influence of static electricity on the stage surface.
  • the present invention is an example of a problem to deal with such a problem.
  • the illuminance of the light source is increased and the scanning speed is increased, it is possible to prevent exposure unevenness from occurring near the edge of the substrate. Is the object of the present invention.
  • a scanning exposure apparatus comprises the following arrangement.
  • a stage that supports the substrate by providing a gap between the surface of the stage, a light source unit that irradiates light to a light irradiation region that extends along one direction on the substrate, and one of the stage and the light source unit Or a scanning device that relatively moves both along a scanning direction that intersects the one direction, and the scanning device moves the stage and the light source unit from a position where the stage and the light source unit are stationary to the light irradiation region.
  • the scanning exposure apparatus is characterized in that an acceleration section is provided until a substrate supported by the substrate enters, and the stage includes a light-shielding body that covers a gap between the stage surface and the substrate at an end of the stage. .
  • the scanning exposure apparatus of the present invention having such a feature is provided with a light shielding provided at the end of the stage, even if the light emitted from the light source unit becomes stray light and enters the gap between the stage surface and the substrate in the acceleration section. Since the body shields this, it is possible to avoid a phenomenon in which the edge of the substrate is exposed from the back side of the substrate. As a result, the occurrence of uneven exposure near the edge of the substrate can be prevented, and uniform scanning exposure can be realized over the entire surface of the substrate.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing functions of a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention ((a) is an explanatory diagram showing functions of the present invention, and (b) is an explanatory diagram showing problems of the prior art). It is explanatory drawing which showed an example of the light source unit of the scanning exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention ((a) is an explanatory view in side view, and (b) is an explanatory view in plan view).
  • the scanning exposure apparatus 1 includes a stage 2, a light source unit 3, and a scanning device 4.
  • the orthogonal directions in the plane along the substrate W are defined as the X and Y directions, and the direction orthogonal to the plane along the substrate W is defined as the Z direction.
  • the stage 2 supports the substrate W by providing a gap 2S between the stage surface 2A.
  • the gap 2S is formed by supporting the substrate W on the upper end of the pin 2P standing on the stage surface 2A.
  • the present invention is not limited to this.
  • the gap 2S is formed by air support or the like. May be.
  • the light source unit 3 irradiates light to a light irradiation region 3L extending along one direction (X direction in the drawing) on the substrate W.
  • a light source 30, a reflection member 31 that reflects light emitted from the light source 30, and a polarizing plate 32 such as a wire grid are provided.
  • the light irradiation region 3L extends in the X direction and has a width L limited to the Y direction.
  • the scanning device 4 relatively moves one or both of the stage 2 and the light source unit 3 along a scanning direction S (Y direction in the drawing) intersecting one direction (X direction).
  • a scanning direction S (Y direction in the drawing) intersecting one direction (X direction).
  • the light source unit 3 is fixed and the stage 2 is moved along the scanning direction S.
  • the stage 2 is fixed and the light source unit 3 is moved along the scanning direction S. It may be moved.
  • the scanning device 4 is provided with an acceleration section F from the position where the stage 2 and the light source unit 3 are stationary until the substrate W supported by the stage 2 enters the light irradiation region 3L.
  • This acceleration section F is necessary to obtain a constant scanning speed from the time when one end of the substrate W in the Y direction enters the light irradiation region 3L until the other end of the substrate W in the Y direction exits from the light irradiation region 3L. Since there is a limit to increasing the acceleration, if the scanning speed is set high, the acceleration section F must be set longer.
  • the stage 2 is provided with a light shielding body 20 covering the gap 2S between the stage surface 2A and the substrate W at the end of the stage 2.
  • the light shielding bodies 20 are provided at both ends of the stage 2 that intersect the scanning direction S. However, of the both ends that intersect the scanning direction S, only the end on the side that enters the light irradiation region 3L.
  • a light shield 20 may be provided. Further, the light shielding body 20 may be provided at the end of the stage 2 along the scanning direction S so that the entire circumference of the stage 2 is surrounded by the light shielding body 20.
  • FIG. 2 shows an operation example of the scanning exposure apparatus 1 when scanning exposure is performed by moving the stage 2 (with the light source unit 3 stationary).
  • the substrate W is carried into the stage 2 at a position away from the light irradiation region 3L of the light source unit 3 only in the acceleration section F, and the scanning speed (stage moving speed) while moving the stage 2 only in the acceleration section F. Is increased to the set speed Sa.
  • the moving distance (L + W1) until the entire substrate W having the length W1 along the scanning direction S passes through the light irradiation region 3L having the width L.
  • a constant scanning speed is maintained, and during that time, uniform scanning exposure is performed on the substrate W.
  • the stage 2 is stopped when the substrate W is separated from the light irradiation region 3L by the acceleration section F, and the substrate W is unloaded.
  • the light source 30 of the light source unit 3 since the light source 30 of the light source unit 3 is already lit while the stage 2 is moving in the acceleration section F, the light emitted from the light source 30 is reflected by the floor surface 5 and the stray light R is generated. The light is irradiated toward the substrate W. At this time, if the light blocking body 20 as in the embodiment of the present invention is not provided, the stray light R enters the gap 2S between the stage surface 2A and the substrate W as shown in FIG. Occurs from the back side. Further, the light emitted from the light source 30 is reflected by the floor surface 5 and the like, passes through the vicinity of the end of the substrate W, and is multiple-reflected by structures around the stage 2, and the substrate W is reflected from above the substrate W.
  • the phenomenon of exposure occurs. When such a phenomenon occurs, unnecessary additional exposure is performed near the edge of the substrate W or near the center of the substrate W, and no matter how uniform the exposure in the regular light irradiation region 3L is, the upper surface of the substrate W is exposed. Therefore, uneven exposure occurs partially.
  • a light shield 20 is provided at the end of the stage 2, and the light shield 20 provides a gap 2 ⁇ / b> S between the stage surface 2 ⁇ / b> A and the substrate W. Since it is covered, even when stray light R as shown in the figure is generated, it can be prevented from entering the gap 2S. Further, stray light that passes through the vicinity of the end of the substrate W and is subjected to multiple reflections by structures around the stage 2 to expose the substrate W from above the substrate W can be prevented. Thereby, the exposure of the substrate W is limited to only the scanning exposure within the regular light irradiation region 3L, and the above-described exposure unevenness can be avoided.
  • Such a scanning exposure apparatus 1 can be used for a photo-alignment process in which the light source unit 3 irradiates ultraviolet rays and a photo-alignment material layer is formed on the substrate W, and an effective uniform alignment film on the substrate W. Can be formed. That is, by providing the light shielding body 20 at the end of the stage 2, the reaction of the photo-alignment material layer before the substrate W enters the light irradiation region 3L can be suppressed, so that the light source unit 3 is not changed. This makes it possible to apply more sensitive materials. Further, not only the acceleration section F but also a partial reaction when the substrate W is carried onto the stage 2 can be suppressed.
  • the acceleration section F can be increased while realizing uniform exposure, the illuminance of the light source unit 3 can be increased and exposure can be performed at a higher scanning speed.
  • the tact time can be improved and the throughput can be improved.
  • the light source unit 3 is continuously turned on and the plurality of substrates W are successively exposed with stable emitted light, uniform exposure can be performed on each substrate W, and at that time, it is necessary to provide a light source shutter. Since there is no problem, problems such as particle generation due to opening and closing of the shutter and thermal deformation of the light source shutter itself do not occur.
  • the light source unit 3 only needs to irradiate light onto the light irradiation region 3L extending along one direction on the substrate W (direction intersecting the scanning direction S).
  • the light irradiation region 3 ⁇ / b> L is formed by arranging a plurality of light sources 30 ⁇ / b> A extending along the scanning direction S in the direction intersecting the scanning direction S, as shown in FIG. 4. You may do.

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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

走査露光装置
　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。
特開２００９－２９５９５０号公報 特開２０１４－１７４３５２号公報
　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。
　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。
本発明の実施形態に係る走査露光装置の説明図（（ａ）が側面視の説明図であり、（ｂ）が平面視の説明図）である。 本発明の実施形態に係る走査露光装置の動作例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る走査露光装置の機能を示した説明図（（ａ）が本発明の機能を示した説明図、（ｂ）が従来技術の問題点を示した説明図）である。 本発明の実施形態に係る走査露光装置の光源ユニットの一例を示した説明図である。
　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

Claims (4)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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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