JP2001007012A

JP2001007012A - 露光装置

Info

Publication number: JP2001007012A
Application number: JP11178294A
Authority: JP
Inventors: Kenji Endo; 健次遠藤
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットの低下、重量化、大幅なコスト
アップおよび所用スペースの増加を生じさせることな
く、光の照射領域の境界部分を鮮明にすることができる
露光装置を提供する。【解決手段】最大入射角θmaxにて導光ロッド９０に
入射した光Ｌ２は、底面９３、傾斜面９４および傾斜面
９５にそれぞれ到達し、底面９３からは入射光Ｌ１と平
行な光として、傾斜面９４、９５からは屈折された光と
して出射される。そして、底面９３の端部９３ａ、傾斜
面９４の端部９４ａおよび傾斜面９５の端部９５ａから
それぞれ出射した光Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が露光を行うべき
露光対象領域の端部である位置Ｐ３に到達するように傾
斜面９４および傾斜面９５の傾き・大きさを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、フォ
トマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単
に「基板」と称する）の露光を行うべき露光領域に光を
照射して露光を行う露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記のような基板に対しては、
レジスト塗布処理、現像処理およびそれらに付随する熱
処理を順次行わせることにより一連の基板処理を達成し
ている。これらのうちレジスト塗布処理は、基板を回転
させつつフォトレジスト（以下、単に「レジスト」とい
う）を供給し、遠心力によって基板の表面全面にレジス
ト塗布を行う処理である。

【０００３】上述のようにしてレジストが塗布された基
板にはその全面にレジスト膜が形成される。しかしなが
ら、基板の端縁部に形成されたレジスト膜は基板搬送時
の機械的接触による発塵の原因になるため、端縁部に形
成されたレジスト膜は除去する必要がある。なお、基板
の端縁部においては半導体チップ等のパターンは形成さ
れないので端縁部に形成されたレジスト膜は除去しても
良い。また、基板の端縁部以外の領域においてもパター
ンが形成されない隙間等についてはレジスト膜を除去す
る場合もある。

【０００４】このため、従来より、光源からの光（一般
的には紫外線）を不要なレジスト膜に導き、そのレジス
ト膜を露光して除去することが行われてきた。光源から
の光を基板上のレジスト膜まで導いて露光を行う方式と
しては、主として以下のような２つの方式が用いられて
いる。

【０００５】まず、第１の方式としては、光源から出射
された光を石英製の四角柱形状の導光ロッドによってレ
ジスト膜に導く方式である。導光ロッドの入射面から入
射した光は、導光ロッド内部において全反射を繰り返し
てミキシングされた後、入射面とは反対側の出射面から
出射される。そして、導光ロッドの出射面を基板上のレ
ジスト膜に１ｍｍ程度にまで近接させて照射を行うこと
により、導光ロッドの出射面とほぼ同等の領域のレジス
ト膜が露光される。

【０００６】また、第２の方式としては、光源から出射
された光を上記と同様の導光ロッドによって導いた後、
さらにレンズ等の結像光学系を用いてレジスト膜上に結
像させる方式である。すなわち、導光ロッドの出射面か
ら出射された光を結像レンズによって露光すべき領域に
結像させるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方式を用いた場合には、いずれの方式を用いた
としてもそれぞれ以下のような問題が生じる。まず、導
光ロッドのみを用いる第１の方式の場合、光の利用効率
が高く、安価・軽量であるとともに、占有スペースも少
ないのであるが、露光領域（光の照射領域）の境界部分
が不鮮明になるという問題がある。すなわち、装置の部
品精度上、導光ロッドの出射面と基板とが該基板の回転
動作等によって接触しないように一定間隔を設ける必要
があり、近接露光であるために導光ロッドの出射面と基
板との間隔が大きくなるにつれてレジスト膜上の照射領
域の境界部分がぼやけるのである。このことを図１２を
用いて説明する。

【０００８】図１２は、従来の導光ロッドからの光照射
を説明するための図である。導光ロッド２には図外の入
射面から光が入射され、その光は出射面２ａから基板Ｗ
上のレジスト膜１に向けて出射される。導光ロッド２に
入射される光の最大入射角は、光源の集光特性に依存す
る値である。導光ロッド２の入射面と出射面２ａとは平
行であるため、出射面２ａから出射される光の最大出射
角は最大入射角と同じである。

【０００９】図１２に示すように、導光ロッド２の出射
面２ａの端部から例えば最大出射角２３°にて出射され
る光Ｌ１２がレジスト膜１に到達する位置Ｐ１２が導光
ロッド２の照射領域の外縁部になる。そして、当該照射
領域の外縁部に到達できる光は出射面２ａの端部から最
大出射角２３°にて出射される光のみである。

【００１０】これに対して、位置Ｐ１２よりも図中右側
の照射領域においては、導光ロッド２の出射面２ａの所
定面積から出射された光が重ね合わされることとなる。
特に、出射面２ａの端部から最大出射角２３°にて出射
される光Ｌ１３がレジスト膜１に到達する位置Ｐ１３よ
りも図中右側の照射領域においては、最大量の光が均一
に重ね合わされていることになる。従って、導光ロッド
２の照射領域のうち位置Ｐ１２から位置Ｐ１３に至る領
域においては、徐々に光の強度が強くなる。

【００１１】図１３は、従来の導光ロッドから照射され
た光の強度分布を示す図である。同図の横軸は、被照射
面上の位置（ここでは、レジスト膜１上の位置）を示し
ており、出射面２ａの端部の鉛直方向直下を０μｍとし
ている。また、縦軸は、照射される光の相対強度を示し
ており、上記の位置Ｐ１３よりも図１２中右側の照射領
域の強度を”１”としている。なお、図１３は、導光ロ
ッド２への最大入射角を２３°とし、導光ロッド２の出
射面２ａと基板Ｗ（厳密にはレジスト膜１）との間隔を
１ｍｍとしたときの強度分布である。

【００１２】図１３に示すように、導光ロッド２の照射
領域の外縁部である位置Ｐ１２から位置Ｐ１３に至る領
域ではなだらかに光の強度が上昇し、位置Ｐ１３よりも
図１２中右側の照射領域においては最高強度にて安定し
ている。このような位置Ｐ１２から位置Ｐ１３にかけて
のなだらかな光強度の上昇が導光ロッド２の照射領域の
境界部分がぼやけていることを示している。

【００１３】ここで、例えばポジレジストが図１３の相
対強度０．３以上の領域にて完全に感光・除去されると
すれば、相対強度０以上０．３未満の領域、すなわち位
置Ｐ１２から位置Ｐ１４までの約２５０μｍの領域で
は、なだらかな傾斜を有する状態にてレジストが残るこ
ととなる。このことは換言すれば、導光ロッドのみを用
いる第１の方式では、露光領域の境界部分が不鮮明であ
るため、レジストを残留させるべき部分と除去すべき部
分との境界にテーパ状のレジストが残留するという問題
を生じさせる。そして、このような残留レジストは後の
工程において、パーティクル発生等の原因となる。

【００１４】一方、導光ロッドおよび結像レンズを用い
る第２の方式の場合は、結像レンズを組み込むことによ
って光の結像性能が向上するため、露光領域の境界部分
は鮮明になる。従って、上述した第１の方式の如き残留
レジストの問題は生じないものの、レンズ等の結像光学
系やそれらのホルダーを設置しなければならないため、
第１の方式よりもコストが上昇するとともに、光学系の
配置スペースが増大して装置が大型化し、重量も増加す
る。光学系の重量増加は、その移動速度を低下させてス
ループットを低下させるとともに、光学系の駆動機構を
強化する必要が生じてさらなるコストアップにつなが
る。

【００１５】また、第２の方式において、導光ロッドか
ら出射する光の全てをレンズによって結像させるために
は、レンズの開口数（ＮＡ）を０．４程度の大きなもの
とすることが必要であるが、かかる大きな開口数のレン
ズ設計は非常に困難である。一定以上の結像性能を付与
するためには、開口数（ＮＡ）を０．２５程度にする必
要があり、このようなレンズでは導光ロッドからの光を
４０％程度しか有効に使用することができない。さら
に、レンズの表面反射や吸収によっても光のロスが発生
する。従って、第２の方式では、光源からの光の利用効
率が低く、それに伴って露光時間も長くなるという問題
がある。そしてこのことは、装置のスループット低下に
つながるのである。

【００１６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、スループットの低下、重量化、大幅なコストア
ップおよび所用スペースの増加を生じさせることなく、
光の照射領域の境界部分を鮮明にすることができる露光
装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、基板上の露光を行うべき露光対
象領域に光を照射して前記露光対象領域の露光を行う露
光装置であって、前記光の照射を行う光源と、前記光源
からの光を基板上の前記露光対象領域に向けて導くとと
もに、前記露光対象領域と対向する出射面から前記光を
出射する柱状の導光ロッドと、を備え、前記導光ロッド
の前記出射面の周辺部の少なくとも一部に、前記導光ロ
ッドを通過する光を前記露光対象領域に向けて屈曲させ
る屈曲部を設けている。

【００１８】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
にかかる露光装置において、前記屈曲部を前記出射面の
周辺部から出射される光を前記露光対象領域に向けて屈
折させる屈折部としている。

【００１９】また、請求項３の発明は、請求項２の発明
にかかる露光装置において、前記屈折部に、前記導光ロ
ッドの底面および側面の双方と鈍角をなす傾斜面を含ま
せている。

【００２０】また、請求項４の発明は、請求項３の発明
にかかる露光装置において、前記屈折部に、前記傾斜面
が多段に形成された多段傾斜面を含ませている。

【００２１】また、請求項５の発明は、請求項４の発明
にかかる露光装置において、前記光源から前記導光ロッ
ドへ最大入射角で入射された光であって、前記出射面の
うち前記多段傾斜面との境界をなす前記底面の端部から
出射された光および前記多段傾斜面を構成するそれぞれ
の傾斜面の側面側端部から出射された光が前記露光対象
領域の端部に到達するように前記多段傾斜面を形成して
いる。

【００２２】また、請求項６の発明は、請求項３から請
求項５のいずれかに記載の露光装置において、少なくと
も前記傾斜面に光の反射を防止する反射防止膜を形成し
ている。

【００２３】また、請求項７の発明は、請求項１から請
求項６のいずれかの発明にかかる露光装置において、前
記露光対象領域を基板の端縁部とし、前記屈曲部を、前
記導光ロッドの出射面の周辺部のうち前記基板の中心側
に対向する部分に設けている。

【００２４】なお、本明細書中において、「露光対象領
域」とは、光照射によって露光を行う必要があり、照射
の目標とすべき領域を意味する。また、本明細書中にお
いて、「屈曲」とは、屈折および回折の双方を含む概念
の用語である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００２６】図１は、本発明に係る露光装置の一例を示
す斜視図である。図１には、水平面をＸ−Ｙ面とし、鉛
直方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を付してい
る。以下、図１を用いてこの露光装置の機構的構成につ
いて説明する。

【００２７】この露光装置は感光性樹脂被膜、取り分け
化学増幅型レジスト膜がその面上に形成された基板の端
縁部の露光を行うのに好適な装置であって、基台１０、
基板回動部２０、Ｙ軸駆動部３０、Ｘ軸駆動部４０、露
光部５０、Ｘ軸センサ６０、Ｙ軸センサ７０、エッジセ
ンサ８０および制御部８５を備えている。

【００２８】基板回動部２０は吸着チャック２１により
基板Ｗを略水平姿勢にて吸着保持し、基板回動モータ２
２の駆動により鉛直方向を回動軸として所望の角度につ
いてその基板Ｗを回動する。

【００２９】Ｙ軸駆動部３０は、露光部５０をＹ軸方向
に並進駆動させる駆動機構である。Ｙ軸駆動部３０は、
基台１０に固設されたＹ軸モータ３１と、その回転軸に
連結されたＹ軸ボールネジ３２と、Ｙ軸リニアガイド３
３と、それに摺動自在に取り付けられるとともにＹ軸ボ
ールネジ３２により並進駆動されるＹ軸ベース３４とを
備えている。

【００３０】Ｘ軸駆動部４０は、露光部５０をＸ軸方向
に並進駆動させる駆動機構である。Ｘ軸駆動部４０は、
Ｙ軸駆動部３０のＹ軸ベース３４にＸ軸方向に沿って設
けられたＸ軸リニアガイド４１並びにＸ軸モータ４２お
よびそのＸ軸モータ４２の回動軸に掛けられるとともに
Ｘ軸方向に沿って設けられたタイミングベルト４３を備
えるＸ軸方向の駆動機構である。

【００３１】露光部５０はＸ軸駆動部４０のＸ軸リニア
ガイド４１に摺動自在に取り付けられた露光ベース５１
と、タイミングベルト４３に連結されその駆動力を露光
ベース５１に伝える駆動力伝達部材５２と、露光ベース
５１に設けられた露光ヘッド５３とを備えており、光を
基板Ｗ上に照射し、主として基板Ｗの端縁部を露光す
る。なお、露光ヘッド５３の構造についてはさらに後述
する。

【００３２】Ｘ軸センサ６０は、発光素子および受光素
子が対向してＹ軸ベース３４上に設けられたフォトセン
サであり、露光部５０のＸ軸方向における所在位置を検
出する。発光素子と受光素子との間隙は露光部５０の露
光ベース５１の下端に設けられた図示しない突起が通過
可能であり、その通過状況を検知することによって露光
部５０（厳密には露光ベース５１）のＸ軸方向における
所在位置を検出する。

【００３３】Ｙ軸センサ７０は、基台１０上に設けられ
た上記Ｘ軸センサ６０と同様のフォトセンサであり、露
光部５０のＹ軸方向における所在位置を検出する。Ｙ軸
センサ７０は、Ｙ軸ベース３４の下面に設けられた突起
を検知することによって、露光部５０（厳密には、Ｙ軸
ベース３４）のＹ軸方向における所在位置を検出する。

【００３４】エッジセンサ８０もＸ軸センサ６０および
Ｙ軸センサ７０と同様のフォトセンサであり、上下から
基板回動部２０の吸着チャック２１上に保持された基板
Ｗを挟むように発光素子と受光素子とを備えており、そ
の基板Ｗのオリエンテーションフラットまたはノッチの
検出および基板回動部２０の鉛直方向の回動軸に対する
基板Ｗの偏心量の検出を行う。

【００３５】そして、上記の各部および各センサはＣＰ
Ｕおよびメモリを備える制御部８５に接続されている。
制御部８５は、各センサからの検出結果に基づいてＹ軸
駆動部３０およびＸ軸駆動部４０に信号を伝達し、露光
部５０の位置を調整するとともに、露光部５０の動作タ
イミングを制御することによって基板Ｗの露光を行って
いく。

【００３６】次に、上記露光装置の露光部５０につい
て、図２を用いつつ、より詳細に説明する。露光部５０
の露光ヘッド５３はキセノンフラッシュランプ５４、導
光ロッド９０およびダイクロイックミラー５５を備えて
いる。

【００３７】キセノンフラッシュランプ５４は小型バル
ブ５４ａ内にキセノンガスを封入するとともに、楕円鏡
５４ｂ、電極５４ｃ、トリガープローブ（図示せず）を
備えたフラッシュランプである。このキセノンフラッシ
ュランプ５４は、図外の電源からの電力供給に伴って、
紫外域から赤外域に渡る広範囲の波長領域に渡ってパル
ス発光を行うことが可能で、とりわけ、化学増幅型レジ
ストの感度がよい２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長の光の
発光効率が良く、主に紫外線露光用光源としての使用に
適している。また、キセノンフラッシュランプ５４は制
御部８５に電気的に接続されており、制御部８５は発光
の期間、その開始タイミングおよび発光のパルス周期を
制御することができる。

【００３８】キセノンフラッシュランプ５４から発せら
れた光は楕円鏡５４ｂによって反射・集光された後、さ
らにダイクロイックミラー５５によって反射され、導光
ロッド９０に導かれる。ここで、ダイクロイックミラー
５５は、ほぼ紫外波長域、すなわち波長が約２００ｎｍ
〜３００ｎｍの領域の光のみ反射し、その他の波長の光
は透過する性質を備えており、これにより紫外光露光に
不要な波長の光はダイクロイックミラーを透過し、基板
の露光面には到達しない。そのため、熱による基板Ｗの
膨張やレジスト反応のムラを防ぐことができる。

【００３９】導光ロッド９０の部分斜示図を図３に示
す。導光ロッド９０は、柱状（本実施形態では略四角柱
形状）の石英製導光ロッドであり、その外面は全て光学
研磨されている。図２に戻り、キセノンフラッシュラン
プ５４から発せられた光は楕円鏡５４ｂにより集光さ
れ、ダイクロイックミラー５５によって選択的に反射さ
れた後、導光ロッド９０の一端面である入射面９１に入
射され、その内部において各側面９７により全反射を繰
り返す。これにより、入射面９１から入射された光は導
光ロッド９０内部でミキシングされ、他端面である出射
面９２から再び出射される。ここで、導光ロッド９０の
外面が光学研磨されていることにより、それらの面での
反射の際の散乱によるロスは、ほとんど生じないものと
なっている。

【００４０】また、図３に示すように、導光ロッド９０
の出射面９２は、底面９３と２段傾斜面９６とを備えて
おり、四角形である出射面９２の一辺に２段傾斜面９６
を設ける構成としている。さらに、２段傾斜面９６は、
２つの傾斜面９４と傾斜面９５とによって構成されてい
る。なお、底面９３および２つの傾斜面９４、９５のそ
れぞれは研磨された平滑な平面である。また、２段傾斜
面９６には誘電体の多層膜にて構成される反射防止膜が
蒸着されている。これら２段傾斜面９６や反射防止膜の
内容についてはさらに後述する。

【００４１】次に、上記構成を有する露光装置における
露光処理の手順について簡単に説明する。まず、装置外
部から搬入された基板Ｗが吸着チャック２１に略水平姿
勢にて吸着保持される。次に、制御部８５がＸ軸センサ
６０およびＹ軸センサ７０からの検出結果を参照しつ
つ、Ｙ軸駆動部３０およびＸ軸駆動部４０に信号を伝達
し、露光部５０を所定の露光位置（本実施形態では、基
板Ｗの端縁部）まで移動させる。その後、キセノンフラ
ッシュランプ５４からのパルス発光を繰り返しつつ、基
板回動モータ２２が基板Ｗを所定速度で回動させること
により、露光処理が進められる。露光部５０が基板Ｗの
端縁部に位置して発光を繰り返すとともに、基板回動モ
ータ２２が基板Ｗを所定速度で回動させるため、基板Ｗ
の外周全体に渡る端縁部が露光されることとなり、これ
によって基板Ｗの端縁部露光が実行されるのである。

【００４２】ここで、本明細書中における「露光対象領
域」について説明しておく。図４は、露光対象領域を示
す図である。本発明にかかる露光装置は、基板Ｗ上に形
成された不要なレジスト膜を露光して除去するための装
置である。不要なレジスト膜とは、簡潔に述べれば、パ
ターン形成が行われることのない部分のレジスト膜であ
る。そして、本発明にかかる露光装置では、このような
パターン形成が行われることのない不要なレジスト膜の
みに光照射を行って露光すべきであり、本明細書の「露
光対象領域」とはそのような露光すべき領域（光照射を
行いたい領域）を意味している。例えば、本実施形態の
ように、基板Ｗの端縁部露光を行うときには、図４中の
円環状の領域ＥＡ１が露光対象領域となる。

【００４３】本実施形態の露光装置においては、既述し
たように、導光ロッド９０の一部に２段傾斜面９６が形
成されている（図３参照）。このような傾斜面が形成さ
れた導光ロッド９０にキセノンフラッシュランプ５４か
らの光が入射され、基板Ｗに向けて出射されるときの光
の挙動について以下に説明する。

【００４４】図５は、導光ロッド９０の出射面９２から
出射される光の挙動を説明するための図である。なお、
同図において、基板Ｗ上にはレジスト膜１が形成されて
おり、図中左側が基板Ｗの中心側であり、図中右側が基
板Ｗの端縁側である。そして、本実施形態においては、
位置Ｐ３よりも図中右側のレジスト膜１が除去すべき不
要なレジスト膜であるとする。従って、図５では、位置
Ｐ３よりも図中右側の基板Ｗ上の領域が光照射によって
レジスト膜１の露光を行うべき露光対象領域であり、位
置Ｐ３が露光対象領域の端部（図４の領域ＥＡ１の内周
部分）である。

【００４５】キセノンフラッシュランプ５４から発せら
れた光は楕円鏡５４ｂによって反射・集光された後、ダ
イクロイックミラー５５によって反射され、導光ロッド
９０の入射面９１に入射される。このときの入射光の最
大入射角θmaxは楕円鏡５４ｂの集光特性によって決定
される値である。最大入射角θmaxにて導光ロッド９０
中に入射する入射光Ｌ１は、入射面９１で屈折され、光
Ｌ２として導光ロッド９０中を進行する。なお、このと
きの屈折角θ'₁は以下の数１を満たす値となる。

【００４６】

【数１】

【００４７】但し、”ｎ”は導光ロッド９０の屈折率で
ある。導光ロッド９０中を進行する光Ｌ２は、導光ロッ
ド９０の側面９７によって全反射が繰り返されるもの
の、均一な媒質中を進むため、底面９３に対して入射角
θ'₁にて入射する。なお、側面９７とは略四角柱形状で
ある導光ロッド９０の長手方向に平行な面であり、入射
面９１および底面９３は導光ロッド９０の長手方向に垂
直な面である。そして、底面９３に入射した光Ｌ２は、
底面９３にて屈折し、出射光Ｌ３となる。出射光Ｌ３の
出射角θ"₁は以下の数２を満たす値となる。

【００４８】

【数２】

【００４９】数１および数２から明らかなように、底面
９３からの出射光Ｌ３の出射角θ"₁は入射光Ｌ１の最大
入射角θmaxと等しい。すなわち、入射面９１と底面９
３とは相互に平行な平面であるため、最大入射角θmax
と同じ出射角θ"₁にて出射光Ｌ３は進行するのである。

【００５０】ここで、底面９３と傾斜面９４との境界を
なす底面９３の端部９３ａ（基板Ｗの中心側端部）から
出射された出射光Ｌ３は、基板Ｗ上（厳密には、基板Ｗ
に形成されたレジスト膜１上）の位置Ｐ３に到達する。
既述したように、位置Ｐ３は露光対象領域の端部であ
り、底面９３の端部９３ａから出射された出射光Ｌ３は
露光対象領域の端部に到達することとなる。逆に言え
ば、底面９３の端部９３ａから出射された出射光Ｌ３が
露光対象領域の端部に到達するように、露光部５０の位
置調整が行われるのである。

【００５１】一方、導光ロッド９０中を進行する光Ｌ２
は底面９３のみならず、傾斜面９４および傾斜面９５に
も当然到達する。光Ｌ２は傾斜面９４に対しては入射角
θ'₂にて入射する。傾斜面９４の法線と底面９３の法線
（鉛直方向）とのなす角度をθ_2Eとすると、入射角θ'₂
は以下の数３のように表される。

【００５２】

【数３】

【００５３】そして、傾斜面９４に入射した光Ｌ２は、
傾斜面９４にて屈折し、出射光Ｌ４となる。出射光Ｌ４
の出射角θ"₂は以下の数４を満たす値となる。

【００５４】

【数４】

【００５５】底面９３に対する入射角θ'₁は最大入射角
θmaxによって定まる定数であると考えられるため、数
３および数４から出射光Ｌ４の出射角θ"₂が角度θ_2Eに
よって決定されることが分かる。

【００５６】同様に、光Ｌ２は傾斜面９５に対しては入
射角θ'₃にて入射する。傾斜面９５の法線と底面９３の
法線とのなす角度をθ_3Eとすると、入射角θ'₃は以下の
数５のように表される。

【００５７】

【数５】

【００５８】そして、傾斜面９５に入射した光Ｌ２は、
傾斜面９５にて屈折し、出射光Ｌ５となる。出射光Ｌ５
の出射角θ"₃は以下の数６を満たす値となる。

【００５９】

【数６】

【００６０】上記と同様に、数５および数６から出射光
Ｌ５の出射角θ"₃が角度θ_3Eによって決定される値であ
ることが分かる。

【００６１】ここで、図５に示すように、底面９３とレ
ジスト膜１との距離をｌ₁とし、傾斜面９４の側面９７
側の端部９４ａ（ここでは、基板Ｗの中心側端部）とレ
ジスト膜１との距離をｌ₂とし、傾斜面９５の側面９７
側の端部９５ａ（ここでは、基板Ｗの中心側端部）とレ
ジスト膜１との距離をｌ₃とする。また、傾斜面９４の
端部９４ａを通過する鉛直方向の線と底面９３の端部９
３ａを通過する鉛直方向の線との間隔（簡単に言えば、
端部９４ａと端部９３ａとの水平方向の距離）をΔＷ₁
とし、傾斜面９５の端部９５ａを通過する鉛直方向の線
と傾斜面９４の端部９４ａを通過する鉛直方向の線との
間隔をΔＷ₂とする。そして、以下の数７が満たされる
ものとする。

【００６２】

【数７】

【００６３】数７が満足されるときは、傾斜面９４の端
部９４ａから出射された出射光Ｌ４が基板Ｗ上の位置Ｐ
３、すなわち底面９３の端部９３ａから出射された出射
光Ｌ３が到達する点であって、露光対象領域の端部に到
達することとなる。また、傾斜面９５の端部９５ａから
出射された出射光Ｌ５も基板Ｗ上の位置Ｐ３に到達する
こととなる。換言すると、数７を満たすように各種条件
を設定すれば、底面９３の端部９３ａから出射された出
射光Ｌ３、傾斜面９４の端部９４ａから出射された出射
光Ｌ４および傾斜面９５の端部９５ａから出射された出
射光Ｌ５のいずれもが位置Ｐ３、すなわち露光対象領域
の端部に到達することとなるのである。ここで、図５よ
り、ｌ₂＝ｌ₁＋ΔＷ₁tanθ_2Eであり、ｌ₃＝ｌ₂＋（ΔＷ
₂−ΔＷ₁）×tanθ_3E＝ｌ₁＋ΔＷ₁tanθ_2E＋（ΔＷ₂−
ΔＷ₁）×tanθ_3Eであるため、結局数７は以下の数８の
ように表される。

【００６４】

【数８】

【００６５】数８において、ｌ₁は導光ロッド９０を基
板Ｗから離間させる距離によって決まる値であり、出射
角θ"₁は最大入射角θmaxと等しく、出射角θ"₂および
出射角θ"₃はそれぞれ角度θ_2Eおよび角度θ_3Eによって
決まる値である。従って、出射光Ｌ３、出射光Ｌ４およ
び出射光Ｌ５が露光対象領域の端部（位置Ｐ３）に到達
するように傾斜面９４および傾斜面９５を形成するとき
には、数７（または数８）を満たすようにΔＷ₁とθ_2E
およびΔＷ₂とθ_3Eを設定すれば良いのである。なお、
実際の設計に際しては、数７（または数８）の左辺が定
数となるため、ΔＷ₁またはθ_2Eのいずれか一方を決定
すれば他方も決まり、ΔＷ₂またはθ_3Eのいずれか一方
を決定すれば他方も決まることとなる。

【００６６】例えば、一例として、ｌ₁＝１０００μ
ｍ、最大入射角θmax＝２３．２°、屈折率ｎ＝１．５
の条件において、θ_2E＝３０°、θ_3E＝４５°としたと
きに数７を満たすためには、ΔＷ₁＝２７６μｍ、ΔＷ₂
＝５０３μｍに決定される。図６は、この例における導
光ロッド９０から照射された光の強度分布を示す図であ
る。同図における縦軸および横軸は図１３と同じ指標で
ある。但し、図６では、底面９３の端部９３ａの鉛直方
向直下を０μｍとしている。図１３と比較すると明らか
なように、光の強度の上昇が急峻な分布となっており、
相対強度０以上０．３未満の領域、すなわちテーパ状に
レジストが残留する領域は約１１０μｍとなっている。

【００６７】このことは、導光ロッド９０の出射面９２
の周辺部に、導光ロッド９０を通過する光を露光対象領
域に向けて屈折させる屈折部を設けることによって、当
該周辺部から出射する光を周辺部以外から露光対象領域
に向けて出射する光に重ね合わせることができ、その結
果光の照射領域の境界部分が鮮明になることを意味して
いる。そして、本実施形態においては、導光ロッド９０
の底面９３および側面９７の双方と鈍角をなす傾斜面９
４および傾斜面９５からなる２段傾斜面９６を屈折部と
し、傾斜面９４および傾斜面９５から出射する光を底面
９３から出射する光に重ね合わせる（厳密にはそれぞれ
の端部から出射する光を一致させる）ことによって、位
置Ｐ３における光の照射領域の境界部分が鮮明になる。

【００６８】なお、図５に関する記述では、最大入射角
θmaxにて導光ロッド９０に入射した光が底面９３、傾
斜面９４および傾斜面９５の端部から出射する場合につ
いてのみ説明したが、導光ロッド９０には最大入射角θ
max以下の入射角にて入射する光もあり、また底面９
３、傾斜面９４および傾斜面９５の端部以外から出射す
る光が存在することも勿論である。しかし、これらは、
いずれも露光対象領域内部（図５中において位置Ｐ３よ
りも右側）に向けて出射する光となるため、照射領域の
境界部分に影響を及ぼすことはなく、むしろ光の重ね合
わせに寄与するものである。換言すれば、最大入射角θ
maxにて導光ロッド９０に入射した光であって底面９
３、傾斜面９４および傾斜面９５の端部から出射した光
が露光対象領域の端部（位置Ｐ３）に到達するように傾
斜面９４および傾斜面９５を形成すれば、光の照射領域
の境界部分が鮮明になる。そして、数７（または数８）
は、最大入射角θmaxにて導光ロッド９０に入射した光
であって底面９３、傾斜面９４および傾斜面９５の端部
から出射した光が露光対象領域の端部に到達するように
傾斜面９４および傾斜面９５を形成する条件を規定した
関係式である。

【００６９】光の照射領域の境界部分が鮮明になれば、
図１３に示す如く、露光対象領域とレジストを残留させ
るべき領域との境界部分（図４の露光対象領域ＥＡ１の
内周部分）にテーパ状に残留するレジストは低減され
る。また、本実施形態の露光装置では、従来の第２の方
式のようにレンズ等の結像光学系を用いる必要がないた
め、スループットの低下、重量化、大幅なコストアップ
および所用スペースの増加を生じさせることを防止でき
る。

【００７０】ところで、本実施形態の露光装置において
は、傾斜面９４および傾斜面９５からなる２段傾斜面９
６に誘電体の多層膜にて構成される反射防止膜が蒸着さ
れている。この反射防止膜は光の反射を防止するための
ものである。傾斜面９４および傾斜面９５に反射防止膜
を蒸着することにより、傾斜面９４および傾斜面９５か
らの出射時に導光ロッド９０内を進行する光の反射を防
止して、光の透過率を高めることができる。また、導光
ロッド９０から出射された後、基板Ｗにて反射された光
の再反射を防ぐことができる。特に、傾斜面９４および
傾斜面９５にて再反射が生じると、基板Ｗの中心側の領
域（レジストを残留させてパターン形成を行う領域）に
向けて光が反射されることとなるため、それを防止する
意義は大きい。なお、このような反射防止膜を、傾斜面
９４および傾斜面９５に限らず、底面９３を含む出射面
９２の全体に蒸着するようにしても良い。

【００７１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、基板Ｗの端縁部の露光を行
わせていたが、端縁部以外の基板Ｗの所定のエリアを露
光させるようにしてもよい。このようなエリア露光を行
うときの露光対象領域は、例えば図４の領域ＥＡ２の如
きものである。すなわち、露光対象領域ＥＡ２はその外
周全域に渡ってレジストを残留させるべき領域と接して
いる。この場合、導光ロッド９０の出射面９２の周辺部
の全体、具体的には四角形の出射面９２の４辺に傾斜面
９４および傾斜面９５を形成することにより、光の照射
領域の外周全域に渡ってその境界部分が鮮明になり、露
光対象領域ＥＡ２とその外側の領域との境界部分にテー
パ状に残留するレジストは低減される。

【００７２】これに対して、上記実施形態のように基板
Ｗの端縁部の露光を行わせる場合には、図４の露光対象
領域ＥＡ１の内周境界部分を鮮明にできれば良いので、
屈折部たる２段傾斜面９６を導光ロッド９０の出射面９
２の周辺部のうち基板Ｗの中心側に対向する部分、すな
わち露光対象領域ＥＡ１の内周境界部分に光を出射する
部分に設けていれば良い。具体的には、四角形の出射面
９２の１辺に２段傾斜面９６を設けている。

【００７３】これら以外にも、露光対象領域の態様に応
じて、導光ロッド９０の出射面９２の周辺部の任意の部
分に屈折部を設けることができる。

【００７４】また、上記実施形態においては、屈折部を
傾斜面９４および傾斜面９５からなる２段傾斜面９６と
していたが、屈折部としての傾斜面は２段に限らず１段
であっても良いし、３段以上であっても良い。屈折部と
しての傾斜面は１段であっても光を屈折させるため、傾
斜面からの光を重ね合わせる効果は得られるが、２段以
上の多段に形成した方が光の重ね合わせの効果は得られ
易く、照射領域の境界部分がより鮮明になる。もっと
も、傾斜面の段数に応じて加工が複雑になるため、光学
特性と加工性との兼ね合いにて段数を決定するのが好ま
しい。

【００７５】また、上記実施形態においては、屈折部を
傾斜面としていたが、これに限定されるものではなく、
屈折部を以下のように構成しても良い。

【００７６】例えば、図７に示すように、導光ロッド９
０の出射面９２の周辺部の全体にフレネル面９９ａを形
成するようにしても良い。図７の導光ロッド９０は、出
射面９２の周辺部の全体にフレネル面９９ａを形成して
いるため、上記のエリア露光に適している。

【００７７】図８は、フレネル面９９ａから光が出射す
る様子を示す図である。屈折部を傾斜面にしたのと同様
に、周辺部から出射する光を周辺部以外から露光対象領
域に向けて出射する光に重ね合わせることができ、照射
領域の境界部分を鮮明にすることができる。しかも、屈
折部をフレネル面９９ａにすると、比較的大きな屈折力
が得られるとともに、細かい設定も可能になる。なお、
フレネル面９９ａを出射面９２の周辺部の一部に形成す
るようにしても良いことは勿論である。

【００７８】また、図９に示すように、導光ロッド９０
の出射面９２の周辺部に回折面９９ｂを設けるようにし
ても良い。回折面９９ｂは、濃淡や凹凸によって光が通
過できる線状部分の間隔を変化させたものである。つま
り、回折面９９ｂとは、ピッチを連続的に変化させた回
折格子である。回折格子のピッチが変化すると、回折が
生じる光の向きも変化する。このことは、光を屈折させ
ていることと同じであるため、上記実施形態にように屈
折部を傾斜面にしたのと同様の効果を得ることができ
る。

【００７９】また、図１０に示すように、導光ロッド９
０の出射面９２の周辺部をシリンダ形状部９９ｃとして
も良い。シリンダ形状とは、円柱側面の一部分の如き形
状である。出射面９２の周辺部をシリンダ形状部９９ｃ
にすることは、上記実施形態において傾斜面の段数を無
限に増大させたことと等価である。従って、このように
しても屈折部を傾斜面にしたのと同様の効果を得ること
ができる。

【００８０】また、図１１に示すように、導光ロッド９
０の出射面９２の周辺部をＧＲＩＮ面（Gradient Inde
x）９９ｄとしても良い。ＧＲＩＮ面９９ｄは、導光ロ
ッド９０の中心側から周辺部に向けて連続的に屈折率が
低下しているような面である。このようにしても、図１
１に示すように、屈折部を傾斜面にしたのと同様の効果
を得ることができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、導光ロッドがその導光ロッドの出射面の周辺部
の少なくとも一部に、当該導光ロッドを通過する光を露
光対象領域に向けて屈曲させる屈曲部を有するため、当
該周辺部から出射する光を周辺部以外から露光対象領域
に向けて出射する光に重ね合わせることができ、スルー
プットの低下、重量化、大幅なコストアップおよび所用
スペースの増加を生じさせることなく、光の照射領域の
境界部分を鮮明にすることができる。

【００８２】また、請求項２の発明によれば、屈曲部を
出射面の周辺部から出射される光を露光対象領域に向け
て屈折させる屈折部としているため、請求項１の発明と
同様の効果を得ることができる。

【００８３】また、請求項３の発明によれば、屈折部が
導光ロッドの底面および側面の双方と鈍角をなす傾斜面
を含むため、容易に請求項１の発明の効果を得ることが
できる。

【００８４】また、請求項４の発明によれば、屈折部
が、傾斜面が多段に形成された多段傾斜面を含むため、
請求項１の発明の効果に加えて、光の照射領域の境界部
分をより鮮明にすることができる。

【００８５】また、請求項５の発明によれば、光源から
導光ロッドへ最大入射角で入射された光であって、出射
面のうち多段傾斜面との境界をなす底面の端部から出射
された光および多段傾斜面を構成するそれぞれの傾斜面
の側面側端部から出射された光が露光対象領域の端部に
到達するように多段傾斜面を形成しているため、請求項
１の発明の効果を確実に得ることができる。

【００８６】また、請求項６の発明によれば、少なくと
も傾斜面に光の反射を防止する反射防止膜を形成してい
るため、傾斜面からの出射時に光の反射を防止して、光
の透過率を高めることができるとともに、基板にて反射
された光の再反射を防ぐことができる。

【００８７】また、請求項７の発明によれば、露光対象
領域を基板の端縁部とし、屈折部を導光ロッドの出射面
の周辺部のうち基板の中心側に対向する部分に設けてい
るため、基板の端縁部のみを露光する際にも、請求項１
の発明と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る露光装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の露光装置の露光ヘッドの構成を示す図で
ある。

【図３】図２の導光ロッドの部分斜視図である。

【図４】露光対象領域を示す図である。

【図５】導光ロッドの出射面から出射される光の挙動を
説明するための図である。

【図６】導光ロッドから照射された光の強度分布の一例
を示す図である。

【図７】導光ロッドの出射面に形成する屈折部の他の例
を示す図である。

【図８】図７のフレネル面から光が出射する様子を示す
図である。

【図９】導光ロッドの出射面に形成する屈折部の他の例
を示す図である。

【図１０】導光ロッドの出射面に形成する屈折部の他の
例を示す図である。

【図１１】導光ロッドの出射面に形成する屈折部の他の
例を示す図である。

【図１２】従来の導光ロッドからの光照射を説明するた
めの図である。

【図１３】図１２の従来の導光ロッドから照射された光
の強度分布を示す図である。

【符号の説明】

５４キセノンフラッシュランプ９０導光ロッド９２出射面９３底面９４，９５傾斜面９６２段傾斜面９７側面Ｗ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の露光を行うべき露光対象領域に
光を照射して前記露光対象領域の露光を行う露光装置で
あって、前記光の照射を行う光源と、前記光源からの光を基板上の前記露光対象領域に向けて
導くとともに、前記露光対象領域と対向する出射面から
前記光を出射する柱状の導光ロッドと、を備え、前記導光ロッドは、前記出射面の周辺部の少なくとも一
部に、前記導光ロッドを通過する光を前記露光対象領域
に向けて屈曲させる屈曲部を有することを特徴とする露
光装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記屈曲部は前記出射面の周辺部から出射される光を前
記露光対象領域に向けて屈折させる屈折部であることを
特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項２記載の露光装置において、前記屈折部は、前記導光ロッドの底面および側面の双方
と鈍角をなす傾斜面を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項３記載の露光装置において、前記屈折部は、前記傾斜面が多段に形成された多段傾斜
面を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項４記載の露光装置において、前記光源から前記導光ロッドへ最大入射角で入射された
光であって、前記出射面のうち前記多段傾斜面との境界
をなす前記底面の端部から出射された光および前記多段
傾斜面を構成するそれぞれの傾斜面の側面側端部から出
射された光が前記露光対象領域の端部に到達するように
前記多段傾斜面を形成することを特徴とする露光装置。
【請求項６】請求項３から請求項５のいずれかに記載
の露光装置において、少なくとも前記傾斜面に光の反射
を防止する反射防止膜を形成することを特徴とする露光
装置。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかに記載
の露光装置において、前記露光対象領域は基板の端縁部であり、前記屈曲部は、前記導光ロッドの出射面の周辺部のうち
前記基板の中心側に対向する部分に設けられることを特
徴とする露光装置。