JP2013156353A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でフォトマスクの落下を防止する。
【解決手段】マスクホルダー３に保持された矩形状のフォトマスク７のマスクパターンを介して、前記フォトマスク７に対向して配置された被露光体に露光光を照射し、該被露光体を露光する露光装置であって、前記フォトマスク７は、外周端面の互いに対向する位置に対向させて少なくとも１対の突部材１４を備え、前記マスクホルダー３は、中央領域に開口１０を有する枠体１１の外側面１１ｂに前記フォトマスク７の前記突部材１４に対応してチャック手段１３を備えた構造をなし、前記チャック手段１３により前記突部材１４を捕らえて前記マスクホルダー３の保持面１１ａに前記フォトマスク７を固定するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスクホルダーに保持されたフォトマスクのマスクパターンを介して被露光体に露光光を照射し露光する露光装置に関し、特に簡単な構造でフォトマスクの落下を防止し得るようにした露光装置に係るものである。

従来の露光装置は、マスクホルダーに保持されたマスクを間にして対向する位置にマスク落下防止手段を少なくとも１組設けて成り、マスク落下防止手段は、先端にマスクの外周縁部のテーパー状の係合部に対応して傾斜面に形成されたマスク受け部を有し且つ下面がマスクの最下面より下方に位置しないように配設されたマスク支承体と、該マスク支承体をそのマスク受け部が係合部に接離し得るように駆動させる駆動機構とからなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１１７２３８号公報

しかし、このような従来の露光装置においては、マスク落下防止手段は、マスク支承体がマスクホルダーの下面に設けられた凹部内に位置してガイド部材によりガイドされて、その先端のマスク受け部がフォトマスクの外周縁部の係合部に接離し得るように移動可能に装着され、駆動機構がエアシリンダ機構よりなり、マスクホルダーの下面に設けられた凹部内に位置してエアシリンダ下面がフォトマスクの最下面より下方に位置しないように配置され、ピストンロッドの先端にマスク支承体の後端部を固定した構造となっているため、マスク落下防止手段の構造が複雑で、装置の製造コストが高くなるという問題がある。

また、フォトマスクの外周縁部にテーパー状の係合部を機械加工により形成する必要があるので、機械加工中にフォトマスクのマスク面に傷を付けたり、縁部に欠け等の損傷が生じたりするおそれがある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、簡単な構造でフォトマスクの落下を防止し得るようにした露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による露光装置は、マスクホルダーに保持されたフォトマスクのマスクパターンを介して、前記フォトマスクに対向して配置された被露光体に露光光を照射し、該被露光体を露光する露光装置であって、前記フォトマスクは、外周端面の互いに対向する位置に対向させて少なくとも１対の突部材を備え、前記マスクホルダーは、中央領域に開口を有する枠体の外側面に前記フォトマスクの前記突部材に対応してチャック手段を備えた構造をなし、前記チャック手段により前記突部材を捕らえて前記マスクホルダーの前記被露光体側の端面に前記フォトマスクを固定するものである。

このような構成により、フォトマスクの外周端面の互いに対向する位置に対向させて備えた少なくとも１対の突部材を、中央領域に開口を有する枠体の外側面に上記突部材に対応してチャック手段を備えて構成されたマスクホルダーの該チャック手段により捕らえてマスクホルダーの被露光体側の端面にフォトマスクを固定し、フォトマスクに対向して配置された被露光体に上記フォトマスクのマスクパターンを介して露光光を照射し、被露光体を露光する。

好ましくは、前記フォトマスクの前記突部材は、磁性材料からなり、前記マスクホルダーの前記チャック手段は、前記突部材を磁力により吸着するマグネットチャックであるのが望ましい。

又は、前記マスクホルダーの前記チャック手段は、前記枠体の互いに対向する外側面に上端部を回動可能に軸支されると共に、バネ部材により前記外側面側に付勢されて少なくとも１対設けられ、対向配置された前記突部材を前記フォトマスクの両側方から挟んで留めるクリップであるのが望ましい。

より好ましくは、前記マスクホルダーの前記被露光体側の端面には、別に備えた吸引ポンプに連結させて吸引孔が設けられているのが望ましい。

そして、前記被露光体を一方向に搬送する搬送手段をさらに設けるのが望ましい。

本発明の露光装置によれば、フォトマスクの互いに対向する外周端面に備えた少なくとも１対の突部材を捕らえて固定するチャック手段をマスクホルダーの外側面に設けているので、簡単な構造でフォトマスクの落下を防止することができる。この場合、フォトマスクに何ら機械加工を施す必要がないので、フォトマスクのマスク面を傷つけたり、フォトマスクの縁部に欠け等の損傷を生じさせたりするおそれがない。

本発明による露光装置の実施形態を示す正面図である。 上記実施形態におけるマスクホルダーの一構成例を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面図である。 上記実施形態において使用するフォトマスクの一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部拡大正面図である。 上記マスクホルダーのチャック手段の変形例を示す図であり、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は要部拡大断面図、（ｃ）はフォトマスクの保持状態を示す正面図である。 図４のチャック手段の変形例を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光装置の実施形態を示す正面図である。この露光装置は、マスクホルダーに保持されたフォトマスクのマスクパターンを介して被露光体に露光光を照射し露光するもので、搬送手段１と、露光光学系２と、マスクホルダー３と、撮像手段４と、アライメント手段５と、を備えて構成されている。なお、以下の説明においては、被露光体が複数のピクセルを一定の配列ピッチでマトリクス状に備えたカラーフィルタ基板６である場合について述べる。

上記搬送手段１は、カラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板６を上面に載置して矢印Ａで示す搬送方向に一定速度で搬送するものであり、上面に複数のエア噴出孔及びエア吸引孔を設け、エアの噴出力と吸引力とをバランスさせてカラーフィルタ基板６を一定量浮上させるエアステージと、カラーフィルタ基板６の縁部を保持して搬送する搬送機構とを備えて構成されている。

上記搬送手段１の上方には、露光光学系２が設けられている。この露光光学系２は、後述のフォトマスク７に強度分布の均一な光源光Ｌ１を照射するものであり、紫外線の光源光Ｌ１を放射する光源８と、光源光Ｌ１の強度分布を均一にすると共に平行光にしてフォトマスク７に照射するカップリング光学系９とを備えている。

上記搬送手段１と上記露光光学系２との間には、マスクホルダー３が設けられている。このマスクホルダー３は、矩形状のフォトマスク７を保持するものであり、図２（ａ）に示すように、中央領域に開口１０を有する枠体１１に形成され、該枠体１１の下側（カラーフィルタ基板６側）端面（以下「保持面」という）１１ａには、図示省略の吸引ポンプに連結させて複数の吸引孔１２が設けられてフォトマスク７を上記保持面１１ａに吸着して保持することができるようになっている。この場合、保持面１１ａの外形寸法は、フォトマスク７の外形寸法と許容範囲内で同一に形成されるとよい。さらに、上記枠体１１の外側面１１ｂには、上記矩形状のフォトマスク７の外周端面７ａの互いに対向する位置に対向させて備えられた後述の少なくとも１対の突部材１４（図３参照）に対応してチャック手段１３を設けた構造を成し、同図（ｂ）に示すようにチャック手段１３により突部材１４を捕らえて保持面１１ａにフォトマスク７を固定することができるようになっている。そして、後述のアライメント手段５によって駆動されて、搬送手段１の上面に平行な面内にて矢印Ａで示すカラーフィルタ基板６の搬送方向（以下「Ｘ方向」という）と交差する方向（以下「Ｙ方向」という）に移動できるようになっている。

上記チャック手段１３は、具体的には、マグネットチャックであり、電磁石を備えて構成されている。この場合、フォトマスク７の上記突部材１４は、角柱状の磁性材料で形成され、図３（ｂ）に示すように下端面１４ａがフォトマスク７のマスク面７ｂ（表面）よりも上側に位置し、上端面１４ｂがフォトマスク７の裏面７ｃと面一となるようにフォトマスク７の外周端面７ａに接合されるとよい。これにより、マスクホルダー３は、マグネットチャックの磁力により突部材１４を吸着し、フォトマスク７をカラーフィルタ基板６の面に近接対向させた状態で保持面１１ａに均一に保持することができる。

ここで、上記フォトマスク７は、図３に示すように、上記チャック手段１３の開口１０内に対応した領域にて、Ｙ方向に複数のマスクパターン１５をカラーフィルタ基板６のピクセルの同方向における配列ピッチの３倍の配列ピッチで形成し、矢印Ａ方向に向かって上記マスクパターン１５の手前側に一定距離はなれた位置にＹ方向に長軸を有する覗き窓１６を形成し、該覗き窓１６内に上記マスクパターン１５と一定の位置関係をなして（例えば、いずれか一つのマスクパターン１５のＸ方向の中心軸に同方向の中心軸を合致させて）マスク側アライメントマーク１７を形成した構成となっている。

矢印Ａで示すカラーフィルタ基板６の搬送方向に向かって、上記露光光学系２の手前側には、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、フォトマスク７の覗き窓１６内に形成されたマスク側アライメントマーク１７と、覗き窓１６を通して観察され、いずれかのピクセルのＸ方向の中心軸と同方向の中心軸を合致させてカラーフィルタ基板６の搬送方向先頭側の位置に形成された基板側アライメントマークとを同時に撮影するもので、複数の受光エレメントをＹ方向に一直線に並べて備えたラインカメラであり、図３に示すように覗き窓１６の長手中心軸と長手中心軸を合致させた状態で配置されている。

上記マスクホルダー３をＹ方向に移動可能にアライメント手段５が設けられている。このアライメント手段５は、撮像手段４によって撮影されたマスク側アライメントマーク１７と基板側アライメントマークとの画像に基づいて検出された両マーク間の位置ずれ量を補正するようにマスクホルダー３を移動させるものであり、例えば電磁アクチュエータを備えて構成されている。

次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
先ず、図示省略のマスクチェンジャーによってフォトマスク７が、搬送手段１の上面とマスクホルダー３の下面との間を搬送手段１のＹ方向側方からマスクホルダー３の下側まで運ばれ、マスクホルダー３の保持面１１ａに対して位置付けられる。

次に、図示省略の吸引ポンプが起動してフォトマスク７をマスクホルダー３の保持面１１ａに吸着して保持する。

続いて、マスクホルダー３の枠体１１の外側面１１ｂに設けられたチャック手段１３としての電磁石がオン駆動し、電磁石の磁力によってフォトマスク７の外周端面７ａに設けられた磁性材料からなる突部材１４を吸着する。これにより、フォトマスク７のマスクホルダー３への装着が終了する。

一方、搬送手段１のエアステージ上には、表面に所望のカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板６が載置される。そして、カラーフィルタ基板６は、エアステージ上に一定量浮上された状態でＸ方向の中心軸がＸ軸と平行となるように位置合わせされた後、その縁部が搬送機構によって保持される。

次に、露光開始スイッチが投入され、露光光学系２の光源８の発光状態が安定すると、搬送機構によってカラーフィルタ基板６が矢印Ａ方向に一定速度で移動を開始する。

カラーフィルタ基板６が搬送されてカラーフィルタ基板６の矢印Ａで示す搬送方向先頭側に形成された基板側アライメントマークが撮像手段４の下側に達すると、撮像手段４により該基板側アライメントマークとフォトマスク７に形成されたマスク側アライメントマーク１７とが撮影される。さらに、その撮影画像が図示省略の制御手段で画像処理され、Ｙ方向の輝度変化に基づいて基板側アライメントマークの中心位置とマスク側アライメントマーク１７の中心位置とが検出される。そして、両マークのＹ方向の水平距離が演算され、メモリに予め記憶されたアライメントの第１の目標値と比較して該第１の目標値からのずれ量が算出される。

次いで、アライメント手段５が駆動して上記ずれ量を補正するようにマスクホルダー３がＹ方向に移動され、フォトマスク７とカラーフィルタ基板６とのアライメントが実行される。

一方、撮像手段４により基板側アライメントマークが検出された時点からのカラーフィルタ基板６の移動距離が計測され、カラーフィルタ基板６が予め定められた距離だけ移動してカラーフィルタ基板６の搬送方向先頭側に位置するピクセルがフォトマスク７のマスクパターン１５の真下に到達すると、露光光学系２に備えたシャッタが開き、光源光Ｌ１がフォトマスク７に照射される。そして、フォトマスク７のマスクパターン１５を介して露光光Ｌ２がカラーフィルタ基板６の上記ピクセル上に照射し、カラーレジストを露光する。

以降、露光中常時、撮像手段４により撮影された画像に基づいて、予め定められた特定ピクセルの矢印Ａで示す搬送方向に向かって例えば左側縁部の位置が検出され、該位置とマスク側アライメントマーク１７との間の水平距離が演算される。さらに、該算出された水平距離とメモリに記憶されたアライメントの第２の目標値とが比較され、該第２の目標値からのずれ量が算出される。そして、アライメント手段５が駆動して上記ずれ量を補正するようにマスクホルダー３がＹ方向に移動され、フォトマスク７とカラーフィルタ基板６とのアライメントが実行される。これにより、カラーフィルタ基板６がＹ方向に振れながら搬送されても、カラーフィルタ基板６の横振れにフォトマスク７を追従させながら露光が行われる。

図４は、上記マスクホルダー３に設けられたチャック手段１３の変形例を示す図であり、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は要部拡大断面図、（ｃ）はフォトマスク７の保持状態を示す正面図である。
このチャック手段１３は、同図（ａ）に示すように枠体１１の互いに対向する外側面１１ｂに上端部を回動可能に軸支されると共に、同図（ｂ）に示すようにバネ部材１８により上記外側面１１ｂ側に付勢されて少なくとも１対設けられ、同図（ｃ）に示すように対向配置された突部材１４をフォトマスク７の両側方から矢印で示すように挟んで留めるクリップである。

詳細には、図４（ｂ）に示すように、チャック手段１３の本体部１９の上記枠体１１の外側面１１ｂ側の側面に溝２０を形成し、該溝２０内にフォトマスク７に設けた突部材１４が収まるようになっている。この場合、上記溝２０の幅寸法Ｗは、フォトマスク７の縁部に沿った突部材１４の長さ寸法ｗ（図３参照）よりも許容範囲内で僅かに大きく形成され、溝２０の深さ寸法Ｄは、突部材１４の突出量ｄ（図３参照）よりも一定量だけ小さく形成されている。また、チャック手段１３の上端部には、上記溝２０内に収まるように枠体１１の外側面１１ｂから突出して設けられた軸受け部２１を貫いて回転軸２２が設けられ、枠体１１の外側面１１ｂ側の隅角部はＲ状に面取り形成されて回転可能になっている。さらに、上記回転軸２２には、一端部をチャック手段１３の本体部１９の上端面１９ａに係止させ、他端部を枠体１１の外側面１１ｂに形成された穴２３に係止させてバネ部材１８が設けられ、チャック手段１３の本体部１９が、常時、枠体１１の外側面１１ｂ側に付勢されている。したがって、チャック手段１３が閉じた状態においては、同図（ｃ）に示すように、フォトマスク７の外周端面７ａに対向配置された突部材１４が上記バネ部材１８の付勢力による一定圧力で１対のチャック手段１３によりフォトマスク７の両側方から挟まれる。こうして、フォトマスク７は、チャック手段１３によってマスクホルダー３に保持されることになる。

この場合、図５に示すように、突部材１４の下端面１４ａをフォトマスク７の外周端面７ａ側から上端面１４ｂ側に向かって傾斜した斜面に形成して係合面２４とし、チャック手段１３の本体部１９の溝２０の下端部側を前記係合面２４に適合した傾斜面２５に形成すれば、チャック手段１３が閉じた状態においては、上記溝２０内の傾斜面２５が突部材１４の係合面２４に係合するため、チャック手段１３によるフォトマスク７の保持をより確実に行うことができる。

なお、上記実施形態においては、被露光体がカラーフィルタ基板６である場合について説明したが、本発明はこれに限られず、被露光体は、ＴＦＴ基板や配線基板等であってもよい。この場合、上記チャック手段１３は、ＴＦＴ基板上にカラーフィルタを形成するためのフォトマスク、ＴＦＴ基板を配向処理するためのフォトマスク、又は配線基板に配線を露光形成するためのフォトマスク等をマスクホルダー３に保持するときに適用することができる。

１…搬送手段
３…マスクホルダー
６…カラーフィルタ基板（被露光体）
７…フォトマスク
７ａ…外周端面
１０…開口
１１…枠体
１１ａ…保持面（被露光体側の端面）
１１ｂ…外側面
１２…吸引孔
１３…チャック手段
１４…突部材
１５…マスクパターン
１８…バネ部材

Claims (5)

1. マスクホルダーに保持されたフォトマスクのマスクパターンを介して、前記フォトマスクに対向して配置された被露光体に露光光を照射し、該被露光体を露光する露光装置であって、
   前記フォトマスクは、外周端面の互いに対向する位置に対向させて少なくとも１対の突部材を備え、
   前記マスクホルダーは、中央領域に開口を有する枠体の外側面に前記フォトマスクの前記突部材に対応してチャック手段を備えた構造をなし、
   前記チャック手段により前記突部材を捕らえて前記マスクホルダーの前記被露光体側の端面に前記フォトマスクを固定する、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記フォトマスクの前記突部材は、磁性材料からなり、
   前記マスクホルダーの前記チャック手段は、前記突部材を磁力により吸着するマグネットチャックであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記マスクホルダーの前記チャック手段は、前記枠体の互いに対向する外側面に上端部を回動可能に軸支されると共に、バネ部材により前記外側面側に付勢されて少なくとも１対設けられ、対向して配置された前記突部材を前記フォトマスクの両側方から挟んで留めるクリップであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記マスクホルダーの前記被露光体側の端面には、別に備えた吸引ポンプに連結させて吸引孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記被露光体を一方向に搬送する搬送手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。