JP2009237442A - 光照射装置及び光照射装置におけるマスクの取り外し方法 - Google Patents

光照射装置及び光照射装置におけるマスクの取り外し方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マスク保持手段に保持されたマスクを、短時間で容易にマスク保持手段から取り外すことができるようにすること。
【解決手段】透明な素材で形成されるマスク保持手段4の周辺部に、マスク3の周辺部を吸着保持するための第1の溝(外側溝)4aが形成され、その内側にマスク3の中央部を吸着保持するための第2の溝(内側溝)4bが形成され、第2の溝4bは第1の溝4aの切断されている箇所から内側に向かって形成されている。第1の溝4aの真空供給孔4c、第2の溝4bの真空供給孔4dには、それぞれ三方弁9a,9bにより切り換え可能に、真空源とエアー源が接続される。マスク3をマスク保持手段4から取り外す際、第1の溝4aに真空を供給した状態で、第2の溝4bへの真空の供給をエアーの供給に切換え、さらに必要に応じて第1の溝4aへの真空の供給をエアーの供給に切換える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体、プリント基板、液晶基板等のパターン形成に用いられる露光装置や、液晶パネル等のパネルを貼り合せる貼り合せ装置などの、マスクを介して被照射物に光を照射する光照射装置及び光照射装置におけるマスクの取り外し方法に関し、特に大型の被照射物に対応した大型のマスクを、マスクの保持手段から取り外すための、マスク取り外し方法に関するものである。
半導体、プリント基板、液晶基板等を製造ための露光工程において、パターンを形成したマスクを介して紫外線(露光光)を含む光を照射し、マスクパターンをワークに転写する露光装置が用いられる。
上記露光装置として、マスクとワークを接近させてマスクパターンをワーク上に転写するプロキシミティ露光装置がある。
また、液晶パネルを貼り合せる工程においても、プロキシミティ露光装置を利用した貼り合せ装置が用いられている。
液晶パネルの貼り合せは次のような手順で行われる。
(i) 光透過性基板上に、光(紫外線)硬化樹脂であるシール剤を使って囲みを形成し、その中に液晶を滴下する。
(ii)その上にもう一枚の光透過性基板を載せ、光透過性基板越しに、紫外線を含む光をシール剤に照射する。これにより、2枚の光透過性基板が貼り合わされ液晶パネルが作られる。
ここで、液晶は紫外線が照射されると特性変化を起こす。そのため、シール剤が塗布されたシール部以外には紫外線が照射されないように、シール部以外の部分を遮光したマスクを用い、この遮光マスクを介し、該マスクと貼り合せを行う光透過性基板を近接させて紫外線を照射する。
液晶パネルを作るための光透過性基板(液晶基板)は1辺が2mを超えるものもあり、年々大型化している(例えば2100mm×2400mmからそれ以上)。このような液晶基板を貼り合せるための光照射は、基板全体を一括して行われるので、上記遮光マスクも基板に応じて大型化している。
大型のマスクは自重によるたわみが問題となるが、マスクをたわむことなく保持するために、マスクの全面を光透過性のマスク保持手段で保持することが、例えば特許文献1に記載されている。また、特許文献2、特許文献3には、液晶パネルの貼り合せ装置において、光透過性のマスク保持手段を用い、マスクをたわむことなく保持する構造が示されている。
特開平5−100416号公報 特開2005−181540号公報 特開2006−66585号公報
図6に従来のマスク保持手段を示す。図6(a)は、マスク保持手段21を、マスク22を保持する側から見た平面図、図6(b)は、マスク保持手段21を横から見た側面図である。マスク保持手段21はガラスであるが、紫外線を効率よく透過する材質のものを選択する。
図6(a)に示すように、マスク保持手段21のマスクを保持する面側には、マスク22をたわみなく全面で吸着保持できるよう縦横に真空吸着溝21aが形成されている
図6(b)に示すように、真空吸着溝21aには、マスク保持手段21のマスクを保持する側とは反対側まで貫通する真空供給孔21bが複数形成されている。この真空供給孔21bのマスク22を保持する側とは反対側に、真空/エアーを供給する配管23が接続されている。
なお、上記真空供給孔21bは、マスク保持手段21の周辺部に形成される。その理由は、真空吸着孔に接続される配管は、光(紫外線)透過しないので、図示しない光照射部からマスク22に入射する光を遮らないようにするためである。即ち、真空吸着溝21aに真空を供給する真空供給孔21bは、基板(ワーク)への光照射に対して影響のない部分に設けられる。
真空供給孔21bから真空吸着溝21aに真空が供給されることにより、マスク22がマスク保持手段21に吸着保持される。
また、真空/エアーを供給する配管23には三方弁24が取り付けられ、この弁24を切り換えることにより、真空を供給する同じ配管23から、真空供給孔21bおよび真空吸着溝21aにエアー供給できるようになっている。このエアーはマスク22をマスク保持手段21から取り外す際に使われる。
以下にマスク22の取り外しについて説明する。
マスク22は、例えば、プリント基板に回路パターンを形成する場合であれば、その形成するパターンの種類に応じて、また、液晶パネルの貼り合せの場合であれば、形成するパネルの大きさや種類に合わせて交換しなければならない。
マスク保持手段21に保持されたマスク22を取り外す際には、マスク保持手段21の真空吸着溝21aへの真空の供給を止め、エアーを供給する。
そうすると、真空吸着溝内が大気圧になり、マスク22はマスク保持手段21から取り外すことができるようになる。
しかし、マスクが上記(2100mm×2400mm)のように大型化すると、真空吸着溝にエアーを送り込んでも、マスクを取り外すことができないという問題が生じた。その理由を、図6、図7を使って説明する。
図6に示すように、マスク22はマスク保持手段21の表面に形成された真空吸着溝21aに真空が供給され保持されている。しかし、実際は、真空吸着溝21aの部分だけではなく、図6(a)の斜線で示す、縦横に形成された真空吸着溝21aで囲まれた部分(マスク22とマスク保持手段21の隙間)も、真空吸着溝21aから漏れた真空により引かれて減圧され、マスク22とマスク保持手段21は密着する。
マスク22がマスク保持手段21から落下することを防ぐため、マスク保持手段21がマスク22を保持している間、マスク保持手段21の真空吸着溝21aへの真空供給が、常に行われている。
そのため、マスク22が長時間、例えば1日以上マスク保持手段21に保持されていると、上記の縦横に形成された真空吸着溝21aで囲まれた部分(マスク22とマスク保持手段21の隙間)の減圧も進み、マスク22とマスク保持手段21との密着は大変に強いものとなる。
この状態で、マスク22を取り外すために、マスク保持手段21の真空吸着溝21aへの真空供給を停止しエアーを導入しても、図7に示すように、マスク22の周辺部は大気圧に戻ってマスク保持手段21からはがれるが、マスク22の中央部、即ちマスク保持手段21と密着している真空吸着溝21aに囲まれた部分にはエアーがほとんど浸入せず、圧力が低いまま大気圧にまで戻らない。したがって、マスク22とマスク保持手段21は密着したまま、マスク22はマスク保持手段21からはがれない。
マスク保持手段21の真空吸着溝21aにエアーを流し続けても、送り込んだエアーは、マスク保持手段21からはがれているマスク22の周辺から外部に流れ出すばかりで、マスク22とマスク保持手段21が密着している真空吸着溝21aに囲まれた部分に入らず、マスク22をマスク保持手段21から取り外すことができない。実際には、3時間以上エアーを流し続けても、マスク22をマスク保持手段21から取り外すことができないことがあった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、マスクを吸着保持するマスク保持手段を備えた光照射装置において、マスク保持手段に保持されたマスクを、短時間で容易にマスク保持手段から取り外すことができるようにすることである。
本発明においては、上記課題を次のように解決する。
マスク保持手段の真空吸着溝を、マスク保持手段の周辺部に形成する第1の溝(外側溝)と、中央部に形成する第2の溝(内側溝)の2種類に分ける。第1の溝と第2の溝は独立しており連通していない。
そして、第1の溝に対して、第1の配管系を接続する。
第1の配管系には、真空溝とエアー源を切換え可能に接続し、第1の溝に、専用に真空とエアーを供給する。また、第2の溝に対して、第2の配管系を接続する。
第2の配管系も真空源とエアー源を切換え可能に接続し、第2の溝に、専用に真空とエアーを供給する。
このようなマスク保持手段を用い、上記第1の溝(外側溝)および第2の溝(内側溝)に真空が供給され、マスク保持手段にマスクが保持されている状態において、マスク保持手段からマスクを取り外す際には、以下のような手順を実行する。
(i)マスクを取り外す第1のステップ:
第1の溝(外側溝)に真空を供給した状態で、第2の溝(内側溝)への真空の供給をエアーの供給に切換える。
(ii)マスクを取り外す第2のステップ:
第2の溝(内側溝)にエアーを供給した状態で、第1の溝(外側溝)への真空の供給をエアーの供給に切換える。
なお、第2の溝(内側溝)にエアーを供給することで、第1の溝(外側溝)の吸着圧が低下してマスクが外れる場合もある。この場合は、上記第2のステップを実行する必要はない。
なお、第2の溝(内側溝)に、光照射部からマスクに入射する光を遮らないように真空やエアーを供給するためには、マスク保持手段は次のように構成することが望ましい。
(1)第1の溝(外側溝)は、マスク保持手段の周縁に沿って、内側を囲むように形成するが、完全にループ(輪)を作ることはなく、少なくとも1箇所が切断されている。
(2)そして、第1の溝に真空またはエアーを供給する第1の供給口は、第1の溝のどこか少なくとも一箇所に形成されている。
(3)第2の溝(内側溝)は、第1の溝の切断されている箇所から、第1の溝に囲まれた内側に向かって形成されている。
(4)そして、第2の溝に真空またはエアーを供給する第2の供給口は、第2の溝の、第1の溝が切断されている箇所において形成されている。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)マスク保持手段が、マスクの周辺部を吸着保持した状態で、マスクの中央部にエアーを供給するので、供給されたエアーがマスクの周辺部から逃げず、マスク中央部の圧力を上げることができる。
その結果、マスクの中央部がマスク保持手段からはがれ、マスクはその周辺部のみでマスク保持手段に吸着保持された状態になる。この状態でマスクの周辺部にエアーを供給すると、マスクはマスク保持手段からはがれる。従来に比べてマスクの取り外しを短時間で容易に行うことができる。
(2)マスク保持手段の周縁に沿って、内側を囲むように形成する第1の溝(外側溝)を少なくとも1箇所で切断し、その切断箇所から第2の溝(内側溝)を、第1の溝に囲まれた内側に向かって形成するとともに、第2の溝に真空またはエアーを供給する供給口を、第2の溝の、第1の溝が切断されている箇所において形成することにより、マスク保持手段の中央部に形成されている第2の溝に、光照射部からマスクに入射する光を遮らないように周辺部から真空やエアーを供給することができる。
図1に、本発明の実施例のマスク保持手段4の構成を示す。図1(a)は、マスク保持手段4を、マスク3を保持する側から見た平面図、図1(b)は、マスク保持手段4を横から見た側面図である。マスク保持手段4の素材は、上記従来例と同様、紫外線を効率よく透過する材質のガラスを選択する。
図1(a)に示すように、マスク保持手段4のマスク3を取り付ける面側の周辺部に、マスク保持手段4の周縁に沿って、マスク3の周辺部を吸着保持するための第1の溝(外側溝)4aを形成する。ただし、第1の溝4aは、ループ(輪)を作らず、同図に示すように、途中4箇所で切断された4本の溝から構成される。しかし、これらの4本の溝は、後述するように、同じ系統の配管が接続されており、それぞれは連通している。
そして、第1の溝4aに囲まれた内側に、マスク3の中央部を吸着保持するための第2の溝(内側溝)4bを形成する。このとき、第2の溝4bは、上記の第1の溝4aの切断されている箇所から、第1の溝4aに囲まれた内側に向かって形成する。これは、後述するように、第2の溝4bの真空やエアーを供給する供給口を、マスク保持手段4のできるだけ外側周辺部に形成するためである。
第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bは独立しており、互いにつながっていない。
図1(b)に示すように、第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bには、マスク保持手段4のマスク3を保持する側とは反対側まで貫通孔4c,4dが複数形成されている。この貫通孔4c,4dから真空またはエアーが供給されるが、以下の実施例においては、真空供給孔と呼ぶ。
なお、第2の溝4bは、上記したように、第1の溝4aの切断されている箇所から、第1の溝4aに囲まれた内側に向かって形成しているので、第2の溝4bの真空供給孔4dは、第1の溝4aが切断されている箇所に作られている溝の部分に形成する。このことにより、第2の溝4bの真空供給孔4dを、第1の溝4aの真空供給孔4cと同周上に形成することができ、第2の溝4bはマスク3の中央部を保持するためのものであるが、第1の溝4aと同じ周辺部から真空を供給することができる。
したがって、第2の溝4bに真空やエアーを供給する配管8bをマスク保持手段4の周辺部に配置することができ、光照射部からマスク3に入射する光を、その周辺部においてできるだけ遮らないようにすることができる。このことにより、マスク3の全面を有効に利用してマスクパターン形成することができる。
そして、第1の溝(外側溝)4aの真空供給孔4cには、マスク保持手段4のマスク3を保持する側とは反対側から、第1の溝4aのみに真空とエアーを供給する真空源とエアー源を接続する。真空源とエアー源とは三方弁9aにより切り換え可能である。
また、第2の溝(内側溝)4bの真空供給孔4dにも、マスク保持手段4のマスク3を保持する側とは反対側から、第2の溝4bのみに真空とエアーを供給する真空源とエアー源を接続する。真空源とエアー源とは三方弁9bにより切り換え可能である。
したがって、第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bには、独立して真空とエアーが供給可能である。すなわち、一方の溝に真空を供給しているときに他方の溝にはエアーを供給することや、2つの溝の真空吸着の圧力を異ならせて設定することができる。
図2に、図1のマスク保持手段を備えた光照射装置を示す。
マスクステージ5には、真空吸着溝5aが設けられ、図示しない真空源から真空吸着溝5aに真空が供給され、マスク保持手段4が吸着保持されている。
マスク保持手段4の第1の溝(外側溝)4aには、第1の配管系である管路8aが接続され、管路8aには真空源である真空ポンプ11aとエアー源である圧縮エアー供給源10aとが、切換えバルブ9aを介して接続されている。管路8aへの真空とエアーの供給は、切換えバルブ9aにより切り換えることができる。切換えバルブ9aの動作は、装置の制御部12により行う。
なお、管路8aには、圧力スイッチ13が設けられ、圧力スイッチ13は、管路8a、即ち第1の溝の圧力変化を検出し、信号を制御部12に出力する。
同様に、第2の溝(内側溝)4bには、第2の配管系である管路8bが接続され、管路8bには真空ポンプ11bと圧縮エアー供給源10bとが、切換えバルブ9bを介して接続されている。切換えバルブ9bにより管路8bへの真空とエアーの供給が切り換えられ、切換えバルブ9bの動作は装置の制御部12により行う。
なお、同図においては、第1の配管系と第2の配管系には、それぞれ別個の圧縮エアー供給源と真空ポンプが接続されている。しかし、第1の配管系と第2の配管系に接続される圧縮エアー供給源は共通ものでも良いし、第1の配管系と第2の配管系に接続される真空ポンプも共通のものであっても良い。後述するように、第1の配管系と第2の配管系に対して、独立してエアーと真空が供給できれば良い。
管路8aと管路8bから、マスク保持手段4の第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bに真空が供給され、マスク3が吸着保持される。
ワークステージ1には、光照射が行なわれる液晶パネルなどのワーク(不図示)が載置される。ワークステージ1の表面には、ワーク(図示せず)を保持するための真空吸着溝1aが形成され、真空ポンプ2から真空が供給される。
ワークステージ1には、ワークステージ移動機構7が取り付けられており、制御部12からの指令に信号により、ワークステージ1は、マスク3に対して接近したり離間したりする方向(図面上下方向)に移動する。
マスク保持手段4に対向させて光照射部6が設けられ、光照射部6には複数のランプ6aと、ランプ6aをワークの方向に反射するミラー6bが設けられている。
光照射部6から出射した光は、マスク保持手段4を通過し、マスク3を介してワークに照射される。
ワーク(図示せず)は、例えば貼り合わせを行なう液晶パネルであり、2枚の光透過性のガラス基板の間に形成された、光(紫外線)硬化樹脂であるシール剤の囲みの中に液晶が挟みこまれている。該シール剤に紫外線を含む光を照射することにより、2枚のガラス基板が貼り合わされる。
マスク3には、上記の光照射時、紫外線が液晶に照射されると特性変化起こすので、シール部以外に紫外線が照射されないように遮光部3aが形成されている。
なお、本実施例においては、切換えバルブ9a,9bは制御部からの指令信号により動作するものであるが、手動のものであっても良い。
図3を使って、図2の光照射装置において、マスクを取り外す手順を説明する。
図1の状態において、マスク保持手段4の第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bに真空が供給され、マスク3がマスク保持手段4に吸着保持されている。第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bに供給されている真空の圧力は、それぞれ−80kPaである。
この状態から、マスクを取り外す場合、次の手順を実行する。
(1)まず、ワークステージ1をマスク3の近傍(3mm〜4mm)にまで接近させ、ワークステージ1の真空吸着溝1aに真空を供給する。これは、後述するように、マスク3がマスク保持手段4から外れたときに、マスク3を破損しないように、ワークステージ1の表面で受け止め保持するためである。
(2)図3(a)に示すように、第1の溝(外側溝)4aに真空を供給している状態で、切換えバルブ9bを動作させ、第2の溝(内側溝)4bへの真空の供給を止め、エアーの供給に切り換える。
マスク3の周囲は、第1の溝(外側溝)4aにより吸着保持されている。そのため、第2の溝(内側溝)4bに供給されたエアーは、マスク3の外に流れ出すことなくマスク3の中央部に溜まり、密着しているマスク3とマスク保持手段4の間に徐々に入り込む。したがってその部分の圧力が上がり、マスク3の中央部がマスク保持手段4からはがれ始める。
(3)第2の溝(内側溝)4bへのエアーの供給を続けることにより、マスク3の内側がマスク保持手段4からはがれると、マスク3は周辺部のみがマスク保持手段4に吸着保持された状態になる。やがて、マスク3は第1の溝(外側溝)4aからもはがれ始める。そのため、第1の溝(外側溝)4aの圧力が上昇する。圧力スイッチ13は、第1の溝4aの圧力上昇を検出し、その信号を制御部12に送る。
(4)制御部12は、圧力スイッチ13からの第1の溝4aの圧力上昇の信号を受け、電磁弁9aを動作させ、第1の溝(外側溝)4aへの真空の供給を止め、エアーの供給に切り換える。これにより、図3(b)に示すようにマスク3の周辺部がマスク保持手段4からはがれ、マスク3はマスク保持手段4からはずれ、ワークステージ1上に載る。
上記したように、ワークステージ1表面の真空吸着溝1aには真空が供給されているので、マスク保持手段4からはずれたマスク3は、ワークステージ1に吸着保持される。マスク3がマスク保持手段4から外れたことは、ワークステージ1の真空吸着溝に供給される真空の圧力が下がることで確認できる。
なお、第2の溝(内側溝)4bへエアーを供給することにより、第1の溝(外側溝)4aの圧力が上昇し、これにより、第1の溝(外側溝)4aへエアーを供給することなく、マスク3がマスク保持手段4から外れることもある。この場合は、第1の溝(外側溝)4aへエアーを供給する必要はない。
ただし、実際はマスク保持手段4から外れたマスク3を、確かにワークステージ1に載せるために、マスク3が外れた後であっても第1の溝(外側溝)4にエアーを供給することが望ましい。
上記手順により、従来例では1時間かかっても取り外すことができなかったマスクを、10分程度で取り外すことができるようになった。
次に上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、第2の溝(内側溝)4bへのエアーの供給後、第1の溝(外側溝)4aにエアーを供給するタイミングを、第1の溝4aの圧力の上昇を検出して行っている。 しかし、圧力の検出ではなく、タイマーを使ってある一定時間後に第1の溝4aにエアーを供給するようにしても良い。その時間は、マスク3の大きさや供給する真空圧力によって変化するので、あらかじめ工場で、第2の溝4bへのエアー供給後、第1の溝4aの圧力が上昇する時間を測定し制御部12に設定しておく。マスク3の大きさが2100mm×2400mmの場合、第2の溝(内側溝)4bへのエアーの供給後、第1の溝(外側溝)4aにエアーを供給する時間差は約10分であった。
また、上記実施例においては、マスク保持手段4にマスク3が吸着保持されている際の、第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bに供給される圧力は、同じ−80kPaとしている。
しかし、これを第1の溝(外側溝)4aに−80kPa、第2の溝(内側溝)4bに−5kPaとすると、マスクの取り外し時間が、上記実施例の5分の1に短縮できた。これは、マスクの中央部の真空が大気圧に戻りやすく、マスクの中央部がマスク保持手段から短い時間ではがれるためと考えられる。
次に、マスク保持手段4に形成する第1の溝(外側溝)4aと第2の溝(内側溝)4bの、他の形状例について説明する。
図1(a)に示したマスク保持手段においては、第1の溝4aは、途中4箇所で切断された4本の溝であり、第2の溝4bは、第1の溝4aの切断されている箇所から、第1の溝4aに囲まれた内側に向かって形成している。
しかし、図4に示すように、第1の溝4aを、1箇所で切断された1本の溝とし、第2の溝4bは、第1の溝4aの切断されている箇所から、第1の溝4aに囲まれた内側に向かって形成しても良い。この場合、第1の溝4aに真空とエアーを供給する孔は1箇所で良い。また、第1の溝4aに真空とエアーを供給する孔は、第1の実施例(図1(a))と同様に、第1の溝4aが切断されている箇所に作られている溝の部分に形成する。
なお、マスク3の周辺部において、光照射部からマスクに入射する光を多少遮っても良い場合は、図5に示すように、マスク保持手段の周辺部に形成する第1の溝4aを切断せず、ループ(輪)状に構成し、その内側に第2の溝4bを形成しても良い。
本発明の実施例のマスク保持手段の構成を示す図である。 図1に示すマスク保持手段を備えた光照射装置の構成例を示す図である。 マスクの取り外し手順を説明する図である。 マスク保持手段に形成する第1の溝と第2の溝の他の形状例(1)を示す図である。 マスク保持手段に形成する第1の溝と第2の溝の他の形状例(2)を示す図である。 従来のマスク保持手段の構成例を示す図である。 従来のマスク保持手段においてマスクがはがれにくい理由を説明する図である。
符号の説明
1 ワークステージ
1a 真空吸着溝
2 真空ポンプ
3 マスク
4 マスク保持手段
4a 第1の溝(外側溝)
4b 第2の溝(内側溝)
4a 真空供給孔
4b 真空供給孔
5 マスクステージ
5a 真空吸着溝
6 光照射部
6a ランプ
6b ミラー
7 ワークステージ移動機構
8a,8b 管路
9a,9b 切換えバルブ
10a,10b 圧縮エアー供給源
11a,11b 真空ポンプ
12 制御部
13 圧力スイッチ

Claims (2)

  1. パターンが形成されたマスクを吸着保持する光透過性のマスク保持手段により保持し、光照射部から出射する光を上記マスクを介して被照射物に照射する光照射装置において、
    上記マスク保持手段のマスクを保持する面の周辺部には第1の溝が、中央部には第2の溝が、それぞれ独立して連通せずに形成され、
    上記第1の溝には、第1の溝のみに真空とエアーを切り替え可能に供給する第1の配管系が接続されており、
    上記第2の溝には、第2の溝のみに真空とエアーを切り替え可能に供給する第2の配管系が接続されている
    ことを特徴とする光照射装置。
  2. 請求項1に記載の光照射装置におけるマスク保持手段からのマスクの取り外し方法であって、
    マスク保持手段の第1の溝および第2の溝に真空が供給されマスクが保持されている状態から、第1の溝に真空を供給した状態で、第2の溝への真空の供給をエアーの供給に切り換えて、マスクを取り外す
    ことを特徴とする光照射装置におけるマスクの取り外し方法。
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