JP4442192B2

JP4442192B2 - 基板露光装置における基板材保持枠

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Publication number: JP4442192B2
Application number: JP2003367107A
Authority: JP
Inventors: 義徳猿渡
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005135955A

Description

この発明は、真空吸着によって保持したプリント基板材にマスクフィルムのパターンを露光したときの熱の蓄積を防止できる基板露光装置における基板材保持枠に関する。

露光装置においては、基板材保持枠の基板保持面に形成されたバキューム孔若しくは溝を真空吸引源に連通して、基板材保持枠にプリント基板材を真空吸着し、そのプリント基板材にマスクフィルムを対向させて密着し、マスクフィルムのパターンを露光してプリント基板材に焼き付けている（特許文献１）。この露光の際に光源による熱がマスクフィルム、プリント基板材を昇温し、マスクフィルムやプリント基板材を熱変形する原因となっており、この熱変形を防止するため冷却による温度調節が行われている。特許文献２では、ウエハを真空吸着する本体の内部に基板の吸着構造とは別に設けた温調用の内部配管内に恒温水等の温調流体を温調流体供給源から供給し、温調流体によって冷却された本体を介してウエハを冷却しており、更に、本体の空所内のガスの圧力を変化（低下）させることによる温度低下（断熱膨張）により冷却して熱変形を防止している。また、特許文献３では、原板（レチクル、フォトマスク）と原板を保持する部材の周囲に気体を送風する送風手段を設け、気体を送風して原板と原板を保持する部材の周囲を冷却し、かつ原板の周りの雰囲気を拡散させるようにしたり、原板を保持する部材あるいは原板の周囲に配管を設置し流体を送流して冷却したりして、原板の熱変形を防止している。

特許文献２では、基板材保持枠の内部に温調用の配管を設けているので配管構造が煩わしく、基板材保持枠を大きくしてしまう問題があった。また、冷却のために温調流体として水等の液体を使用する場合、配管が大きくなり液漏れを防止するため供給源からの配管の取り回しも大変であった。特許文献３でも、原板を保持する部材及びその周辺に配管を設けるので配管構造や配管の取り回しに問題があった。また、特許文献３のように原板を保持する部材の周囲に気体を送風する場合では、基板材保持枠の基板材とマスク保持枠の露光マスクとを密着させて露光する露光装置では送風がマスク保持枠側から当たる場合、送風がマスク保持枠に遮られ基板材保持枠が冷却され難い。
特開平１０−３３３３３７号公報特開平１０−２０９０３６号公報特開２０００−２４３６８４号公報

この発明は、プリント基板材に露光マスクを通してマスクパターンを露光するときの、光源からの熱が基板材保持枠に蓄積し、露光マスクやプリント基板材が熱変形することを簡易な構成で防止できる基板露光装置における基板材保持枠を提供するものである。

本願発明は、基板材保持枠の基板保持面に多数のバキューム孔若しくは溝が形成され、そのバキューム孔または溝と基板材保持枠内部の真空吸引空間とを連通し、該真空吸引空間を真空吸引源に連通して、プリント基板材を前記基板材保持枠に真空吸着し、そのプリント基板材にマスクフィルムを対向させてマスクフィルム側から露光してマスクフィルムのパターンを前記プリント基板材に露光するようにしてある基板露光装置において、基板材保持枠には、前記真空吸引空間を外気と連通する開閉弁を備え、当該開閉弁は、少なくとも真空吸引空間を真空吸引源に連通させる吸引路と、真空吸引空間を外気に連通させる外気導入路とを備え、吸引路側の連通位置と、外気導入路側の外気導入位置とに切換え可能な切換弁であることを特徴とする。

前記真空吸引空間と真空吸引源とを連通する吸引連通部分と、開閉弁で開閉される外気導入部分とは、真空吸引空間の広がりにおいて、可及的に離れた位置に設けてある。

本願発明では、基板材保持枠内部の真空吸引空間を外気と連通する切換弁を備えているので、切換弁により真空吸引空間を外気に連通した状態で真空吸引源により真空吸引空間を吸引すると外気が真空吸引空間内に導入され、その空気流により基板材保持枠が、露光完了時点からプリント基板材Ｗが交換されるまでの露光精度に関係しない長い時間冷却される。これにより露光時の熱が基板材保持枠に蓄積されることが防止され、露光マスクとプリント基板材の熱変形を抑えられる。そして、真空吸引空間と外気を連通する切換弁を設けてプリント基板材を吸着するための真空吸引源で吸引するので構成が簡易となる。また、真空吸引空間と真空吸引源とを連通する吸引連通部分と、切換弁で開閉される外気導入部分とは、真空吸引空間の広がりにおいて、可及的に離れた位置に設けてあるので、空気流が真空吸引空間の広範囲を流れることとなり広範囲を冷却でき冷却効果が大きくなる。

本願発明の実施例について図１〜図１０に基づいて説明する。図１は半自動の基板露光装置１の概要を示す説明図である。この半自動基板露光装置１は、光源２からの投光でプリント基板材ＷにマスクフィルムＭの回路パターンを露光して焼き付ける露光ステージＳ１と、作業者がプリント基板材Ｗを基板材保持装置３の保持枠本体４に着脱し、保持枠本体４に取付けられたプリント基板材ＷとマスクフィルムＭとをアライメント装置５によりアライメントする基板着脱ステージＳ２とを備えている。基板材保持装置３は上下に２組の同一構成の保持枠本体４と基板材保持枠６とマスク保持枠７（以下保持枠本体等とも言う）を備えており、一方の保持枠本体等が露光ステージＳ１に位置するとき、他方の保持枠本体等が基板着脱ステージＳ２に位置するようになっている。

アライメント装置５は、基板着脱ステージＳ２に備えられており、基板材保持装置３の下方で昇降可能となっている。アライメント装置５の移動ベース８の基端部８ａには、移動ベース昇降手段９の送りナット１０が取付けられており（図２）、送りナット１０は機枠１ａに設けられた昇降モータ１１により回転する送りネジ１２に螺合されている（図３）。また、基端部８ａは、機枠１ａに垂直に固着した左右一対の案内レール１３，１３に案内されるスライダ１４，１４が設けられている。従って、移動ベース８は、送りネジ１２の回転によって上下に（プリント基板材Ｗに対して近接離反する方向に）昇降移動する。その移動ベース８の上面には図３に示すようにアライメントテーブル１５が、テーブル支持手段１６により移動ベース８と平行に配置されている。

テーブル支持手段１６は、移動ベース８の４隅部分に夫々設けてある。各テーブル支持手段１６において、移動ベース８に固定されたガイドブッシュ１７には、図５に示すように、押圧部材１８がその軸線方向に進退自在、かつ、軸部１９の直径方向に多少の隙間を介して遊嵌されている。押圧部材１８の先端にはボールキャスタ２０が一体に備えられており、ボールキャスタ２０はガイドブッシュ１７との間に介在された圧縮バネ２１により常時、アライメントテーブル１５方向に付勢されている。ボールキャスタ２０は、球体２０ａをその一部が前方に露出した状態で回動自在に保持しており、その球体２０ａをアライメントテーブル１５の背面に固着した当接ブロック２２に転動可能に弾接している。押圧部材１８は、後端に設けた鍔により抜け止めされている。

また、テーブル支持手段１６は一対の転がり係合部材２３と係合ブロック２４とを含む。転がり係合部材２３は、アライメントテーブル１５の背面に固着され、取り付け部分２５に前記と同じ構造のボールキャスタ２７をアライメントテーブル１５に向けて取り付けてある。また、係合ブロック２４は、移動ベース８の上面に固着され、平板部分２４ａが転がり係合部材２３に向けて突出している。この平板部分２４ａに対して前記ボールキャスタ２７の球体２７ａが移動ベース８側に位置し、移動ベース８の移動方向において対向している。係合ブロック２６には前記押圧部材１８による付勢力により転がり係合部材２３のボールキャスタ２７の球体２７ａが、対向する平板部分２４ａに夫々当接し、アライメントテーブル１５が移動ベース８に対して所定の離反距離を保っている。

従って、アライメントテーブル１５は、これらのボールキャスタ２０、２７の球体２０ａ、２７ａにより、水平面内においてどの方向にも自由に移動可能となっていると共に、アライメントテーブル１５に対して相対的に移動ベース８側に向けての所定の大きさの外力が作用すると、圧縮ばね２１のばね力に抗して押圧手段１８を移動ベース８に対して相対的に後退させ、係合ブロック２６の平板部分２６ａがボールキャスタ２７の球体２７ａとの係合を解除され、アライメントテーブル１５が移動ベース８側に相対的に移動できるようになっている。

次に、テーブル移動手段２８について説明する。テーブル移動手段２８は、移動ベース８の上面の左右部分（図２において左、右側）と前部分（基板着脱ステージ側であり、図２において下側）の３個所に夫々設けてある。左右の移動手段２８はアライメントテーブル１５の前後方向のアライメントを行うものであり、前部の移動手段２８はアライメントテーブル１５の左右方向のアライメントを行うものであるが、取り付け方向が異なるのみで構成は同じである。移動ベース８にはガイドレール２９が取り付けてあり、ガイドレール２９にはスライドテーブル３０がガイドレール２９の案内方向に沿って移動可能に案内されている。スライドテーブル３０からは、アライメントテーブル１５方向に垂直壁３１が突設してある。この垂直壁３１に一体に設けた送りナット３２に、移動ベース８に固着した駆動モータ３３により回転する送りネジ軸３４が螺合されている。従って、駆動モータ３３で送りネジ軸３４を回転すると、スライドテーブル３０が送りネジ軸３４の軸線方向に往復移動する。垂直壁３１の側方には、前記同様のボールキャスタ３５が一体固着されている。

アライメントテーブル１５の背面には、各テーブル移動手段２８におけるボールキャスタ３５の球体３５ａに対して、送りネジ軸３４の軸線前方となる位置に、球体３５ａと接触する押圧ブロック３６が固着されている。各テーブル移動手段２８において、この押圧ブロック３６と対応するボールキャスタ３５の球体３５ａとを弾接させるための引っ張りバネ３７が設けてあり、引っ張りバネ３７の一端は、図５に示すように、移動ベース８に植設したピン部材３８に係止され、他端は、アライメントテーブル１５背面に植設したピン部材３９に係止されている。この引っ張りバネ３７のばね力により、左右のテーブル移動手段２８では、アライメントテーブル１５が前方に引っ張られて押圧ブロック３６が対応するボールキャスタ３５の球体３５ａに常時圧接し、前側のテーブル移動手段２８では、図２においてアライメントテーブル１５が右方に引っ張られて押圧ブロック３６が対応するボールキャスタ３５の球体３５ａに常時圧接する。こうして、アライメントテーブル１５は、水平面内における位置が保持されている。

アライメントテーブル１５の上面の周縁部分には、図３〜図５に示すように、密着手段４０が立設されている。密着手段４０の上面にはパッキン４１が設けられている。密着手段４０の上面中心には吸引孔４２が開口しており、吸引孔４２は配管４３を介して図１０の真空吸引源４４に適当に接続されており、密着手段４０がパッキン４１を介して基板保持枠６の下面に当接した時に、気密手段４０上面とパッキン４１と基板保持枠６とで気密空間４５が形成され、その気密空間４５を真空吸引することで密着手段４０と基板保持枠６とが密着する。尚、４６は、移動ベース８を支持するバランスシリンダである。

次に、基板材保持装置３について説明する。基板材保持装置３は、保持枠本体４と、保持枠本体４にＸ，Ｙ，θ方向に移動可能に支持される基板材保持枠６と、保持枠本体４にヒンジ４７により揺動可能に支持されるマスク保持枠７とを上下に２組備えている。保持枠本体４は、中央にアライメントテーブル１５形状と相似の一回り大きなアライメントテーブル通過孔４８が形成された枠状に形成されている（図４）。保持枠本体４の左右枠下面には、図４、図６、図７に示す、機枠１ａに固着されたレール４９，５０に夫々案内されるガイド５１，５２が設けられており、図４、図７において右枠上面には図示しない搬送装置としての搬送シリンダのロッドエンド５３が連結され、搬送シリンダのロッドエンド５３の進退によって前記露光ステージＳ１と基板着脱ステージＳ２との間で搬送される。

保持枠本体４の後枠の左右にはヒンジ４７が設けられており、ヒンジ４７にはマスク保持枠７の基部７ａが連結されている。また、保持枠本体４とマスク保持枠７とは左右の開閉シリンダ５４により連結されており（図７）、開閉シリンダ５４のチューブ後端が揺動可能に保持枠本体４に連結され、開閉シリンダ５４のロッド先端が揺動可能にマスク保持枠７の側面の略中央に連結されている。５５は、マスク保持枠７側のヒンジ４７と保持枠本体４とに連結され開閉シリンダ５４を補助する開放補助バネである。保持枠本体４の前枠の左右端上面には、マスク保持枠７が閉じた際にマスク保持枠７を受け止めるダンパ５６が立設してある（図６）。また、保持枠本体４の上面には、基板材保持枠６をマスク保持枠７に向けて押し付け可能に支持する支持シリンダ５７が四隅に設けられ、左右中央には一対のセンタリング用シリンダ５８が対向して設けられている。左右のセンタリング用シリンダ５８のピストンロッド先端にはＶ字溝を備えたセンタリング部材５９が設けられ、センタリング部材５９は保持枠本体４の中心に向けて進退可能となっている。更に、保持枠本体４の左右枠の前側寄り上面には、基板材保持枠６とマスク保持枠７とを一体に保持する保持シリンダ６０のチューブ後端が揺動可能に設けられている（図４）。

マスク保持枠７は、図６〜図８に示しように、中央に透光孔６１が形成されて下面に透明なアクリル板（またはガラス板）６２ａが取付けられて透光窓６２が構成されている。アクリル板６２ａには下方の基板材保持枠６に向けてマスク吸引溝６３が外周に沿って形成されており、真空吸引源４４に接続されている。マスク吸引溝６３は、マスク保持枠７にマスクフィルムＭを保持する。マスク保持枠７の側面には前記保持シリンダ６０のロッド先端の保持部材６４と係合する保持ローラ６５が設けられており（図８）、後述のようにプリント基板材ＷとマスクフィルムＭとのアライメント後に保持ローラ６５と保持部材６４とが係合して基板材保持枠６とマスク保持枠７とを一体に保持する。

基板材保持枠６は、図６〜図９に示すように、その上面に外周に沿ってパッキン６６が設けられている。また、上面には、パッキン６６より内側に外周に沿ってプリント基板材ＷとマスクフィルムＭ間を真空吸引して互いに密着する密着溝６７が設けられている。基板材保持枠６の密着溝６７より内側上面はプリント基板材Ｗを吸着する基板保持面６８となっており、基板保持面６８には複数のバキューム孔６８ａが穿設されている。バキューム孔６８ａは、基板材保持枠６内部に形成された真空吸引空間６９に連通している。その真空吸引空間６９は、図１０に示すように、真空吸引孔７０〜７６により配管７７，７８を介して真空吸引源４４に連通されている。

真空吸引孔７０〜７２は、図８、図９のように、基板保持面６８の中心から後側の間に位置しており、真空吸引孔７３〜７６は基板保持面６８の前側に位置している。真空吸引孔７０〜７２と真空吸引源４４とを連通する配管７７と真空吸引孔７３〜７６と真空吸引源４４とを連通する配管７８の途中には夫々開閉弁７９，８０が介在しており、図１０に示すように開閉弁７９，８０は配管７７，７８を真空吸引源４４に連通する吸引路７９ａ，８０ａ側に切り換わる連通位置と、配管７７，７８と真空吸引源４４とを遮断する遮断位置とに切り換わるようになっており、更に開閉弁８０は配管７８を外気に連通する外気導入路８０ｂ側に切り換わる外気導入位置とに切り換わる切換弁になっている。真空吸引孔７０〜７２は開閉弁７９が連通位置に切換えられたときに真空吸引源４４と連通される吸引連通部分であり、真空吸引孔７３〜７６は開閉弁８０を外気導入位置に切換えたときに外気に連通される外気導入部分となる。前記のように真空吸引孔７０〜７２は中心と後側の間に位置していることと真空吸引孔７３〜７６は前側に位置していることによって、真空吸引孔７０〜７２（吸引連通部分）と真空吸引孔７３〜７６（外気導入部分）とは可及的に離れた位置となっている。基板材保持枠６の下面の左右中心には前記センタリング用シリンダ５８のセンタリング部材５９と係合して基板材保持枠６を保持枠本体４の中央に位置するセンタリングピン８１が垂設されている。

次に半自動露光装置１の動作について説明する。露光ステージＳ１において一方の保持枠本体等のプリント基板材Ｗの露光が終了し、露光ステージＳ１から基板着脱ステージＳ２に保持枠本体等が搬送され、マスク保持枠７が開き、基板着脱ステージＳ２で、基板材保持枠６がセンタリング用シリンダ５８とセンタリングピン８１とによって保持枠本体４の中央に位置決め（センタリング）されており、他方の保持枠本体等が露光ステージＳ１に搬送された状態とする。

先ず、基板着脱ステージＳ２で、作業者によって、基板材保持枠６から露光後のプリント基板材Ｗが搬出された後、その基板材保持枠６の基板保持面６８に露光前のプリント基板材Ｗが載置される。プリント基板材Ｗが作業者によって載置されると、露光装置１において以下の動作が自動で行われる。開閉弁７９は連通位置となっており、開閉弁８０は外気導入位置から連通位置に切換えられ、配管７７，７８が吸引路７９ａ，８０ａにより連通状態になり（図１０の状態）、バキューム孔６８ａから真空吸引されて基板保持面６８にプリント基板材Ｗが吸着される。

次にアライメント装置５が上昇し、基板材保持枠６の下面に密着手段４０が密着し、アライメントテーブル１５と基板材保持枠６とが一体に係合される。次にマスク保持枠７が閉じられ、マスクフィルムＭとプリント基板材Ｗとがその間に僅かな隙間をもって平行に対向される。すると、基板着脱ステージＳ２の基板材保持装置３上方において機枠１ａに設けられたＣＣＤカメラ８２によって、周知のようにマスクフィルムＭの縁部の図示しないマスクマークとプリント基板材Ｗの図示しないワークマークとの一致が検出されるまで、アライメントテーブル１５がＸ，Ｙ，θ方向に移動し、プリント基板材ＷとマスクフィルムＭとをアライメントする。

アライメントが終わると、支持シリンダ５７により支持された基板材保持枠６が上昇してプリント基板材ＷとマスクフィルムＭとが当接し、密着溝６７によりプリント基板材ＷとマスクフィルムＭ間が真空吸引されてプリント基板材ＷとマスクフィルムＭとが密着し、保持シリンダ６０により基板材保持枠６とマスク保持枠７とが保持される。その後、アライメントテーブル１５と基板材保持枠６との係合が解除されてアライメント装置５が下降する。そして、保持枠本体４が露光ステージＳ１に搬送され、マスクフィルムＭの回路パターンが露光によりプリント基板材Ｗに焼き付けられる。

また、他方の保持枠本体等は、露光ステージＳ１での露光完了時点で、開閉弁７９が左の連通位置とされ、開閉弁８０は右の外気導入位置に切換えられた状態とされる。真空吸引孔７０〜７２は真空吸引源４４に連通された吸引連通部分となり、真空吸引孔７３〜７６は外気と連通する外気導入部分となり、真空吸引孔７０〜７２により真空吸引空間６９が真空吸引されることで外気が真空吸引孔７３〜７６から真空吸引孔７０〜７２に向けて真空吸引空間６９内全体に亘って流れる。従って、露光完了時点からプリント基板材Ｗが交換されるまでの露光精度に関係しない長い時間を冷却時間とでき、この空気流により基板材保持枠６が冷却されることになり、基板材保持枠６に光源２からの熱が蓄積されることが防止され、マスクフィルムＭ、プリント基板材Ｗの熱変形を抑えることができる。この外気が真空吸引空間６９に流入している状態で、他方の保持枠本体等は、露光ステージＳ１から基板着脱ステージＳ２に搬送される。基板着脱ステージＳ２では、マスク保持枠７が開かれてマスクフィルムＭとプリント基板材Ｗが分離され、基板材保持枠６がセンタリングされる。この状態で、作業者は露光後のプリント基板材Ｗを露光装置１から搬出する。そして、以下上記動作が繰り返される。このように真空吸引空間６９内に外気を流入する簡単な構成で基板材保持枠６を冷却することができるが、開閉弁８０を外気導入位置とした際に真空吸引孔７３〜７６を冷気供給源と連通するようにして冷却気体を供給するようにしても良い。

半自動露光装置の概要を示す説明図である。アライメント装置の平面図である。アライメント装置の一部を断面とした側面図である。アライメントテーブルと保持枠本体の平面図である。基板材保持枠とアライメントテーブルの吸着を示す説明図である。保持枠本体等を正面から見た左側の断面図である。保持枠本体等を正面から見た右側の断面図である。マスク保持枠の平面図である。基板材保持枠の平面図である。本発明の空気回路の概要を示す説明図である。

符号の説明

１基板露光装置
６基板材保持枠
４４真空吸引源
６８基板保持面
６９真空吸引空間
７０〜７２吸引連通部分（真空吸引孔）
７３〜７６外気導入部分（真空吸引孔）
８０開閉弁（切換弁）
８０ａ吸引路
８０ｂ外気導入路
Ｍマスクフィルム
Ｗプリント基板材

Claims

基板材保持枠の基板保持面に多数のバキューム孔若しくは溝が形成され、そのバキューム孔または溝と基板材保持枠内部の真空吸引空間とを連通し、該真空吸引空間を真空吸引源に連通して、プリント基板材を前記基板材保持枠に真空吸着し、そのプリント基板材にマスクフィルムを対向させてマスクフィルム側から露光してマスクフィルムのパターンを前記プリント基板材に露光するようにしてある基板露光装置において、基板材保持枠には、前記真空吸引空間を外気と連通する開閉弁を備え、当該開閉弁は、少なくとも真空吸引空間を真空吸引源に連通させる吸引路と、真空吸引空間とを外気に連通させる外気導入路を備え、吸引路側の連通位置と、外気導入路側の外気導入位置とに切換え可能な切換弁であることを特徴とする基板露光装置における基板材保持枠。
真空吸引空間と真空吸引源とを連通する吸引連通部分と、開閉弁で開閉される外気導入部分とは、真空吸引空間の広がりにおいて、可及的に離れた位置に設けてあることを特徴とする請求項１記載の基板露光装置における基板材保持枠。