JP5036645B2 - 露光装置及び露光装置のランプ交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、基板の露光を行う露光装置及び露光装置のランプ交換方法に係り、特に露光光を発生する光源に大容量のランプを用いる露光装置及び露光装置のランプ交換方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置は、感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布した基板へ、マスクを介して露光光を照射することにより、マスクのパターンを基板へ転写するものである。

露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されている。ランプの周囲には、ランプから発生した光を集光する集光鏡が設けられている。ランプは、所定の使用時間が過ぎると交換する必要があり、従来は、集光鏡の上方から、人が手を伸ばしてランプの交換を行っていた。露光装置用光源ランプの交換に関する技術として、例えば、特許文献１に記載のものがある。
特開２００７−６４９９３号公報

露光光の光量は、露光光の照度と露光時間とに比例する。近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光装置の光源に、より輝度の高いランプが要求される様になってきた。ランプの輝度が高い程、露光光の照度が高くなり、露光時間が短く済んでタクトタイムが短縮され、スループットが向上する。そのため、露光装置のランプは大容量化し、ランプの寸法及び重量も、ランプの容量に応じて大きくなってきた。また、集光鏡の寸法も、ランプの寸法に従って大きくなってきた。

ランプが大容量化してランプの寸法及び重量が大きくなり、また集光鏡の寸法が大きくなると、ランプの交換作業が大変になり、交換時にランプを落として破損したり、ランプを集光鏡に接触させてランプ又は集光鏡を損傷する恐れが大きくなってきた。特に、ランプの傷は、微細なものであっても、点灯時にランプの破裂を招いて、周囲の集光鏡等を損傷する危険性が高い。

本発明の課題は、大容量のランプの交換作業を容易にし、またランプ又は集光鏡の損傷を防止することである。

本発明の露光装置は、ランプから発生した露光光により基板を露光する露光装置であって、中央にランプが通る開口を有し、ランプの周囲に設けられて、ランプから発生した光を集光する集光鏡と、ランプの下端を固定するクランプと、ランプ、集光鏡及びクランプを収容し、ランプの出し入れ口が集光鏡より下の位置に設けられたランプハウスと、ランプハウス内に設けられ、クランプを上下に移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して昇降させる第１のテーブルと、ランプハウス内に設けられ、クランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の真下の位置とランプの出し入れ口との間で移動する第２のテーブルとを備えたものである。

また、本発明の露光装置のランプ交換方法は、ランプから発生した露光光により基板を露光する露光装置のランプ交換方法であって、ランプと、中央にランプが通る開口を有し、ランプの周囲に設けられて、ランプから発生した光を集光する集光鏡と、ランプの下端を固定するクランプとを、ランプハウスに収容し、ランプの出し入れ口を、ランプハウスの集光鏡より下の位置に設け、ランプハウス内に、クランプを上下に移動する第１のテーブルと、クランプを横に移動する第２のテーブルとを設け、第１のテーブルによりクランプを下方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して下降させ、第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の真下の位置からランプの出し入れ口へ移動し、ランプの出し入れ口でランプを交換し、第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、ランプの出し入れ口から集光鏡の真下の位置へ移動し、第１のテーブルによりクランプを上方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して上昇させるものである。

第１のテーブルによりクランプを下方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して下降させ、第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の真下の位置からランプの出し入れ口へ移動することにより、ランプを集光鏡内からランプの出し入れ口へ容易に移動することができる。そして、ランプハウスの集光鏡より下の位置に設けたランプの出し入れ口でランプを交換するので、大容量のランプであっても交換作業が容易になり、また交換時にランプを集光鏡に接触させてランプ又は集光鏡を損傷する恐れがない。ランプの交換後、第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、ランプの出し入れ口から集光鏡の真下の位置へ移動し、第１のテーブルによりクランプを上方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して上昇させることにより、ランプをランプの出し入れ口から集光鏡内へ容易に移動することができる。

さらに、本発明の露光装置は、クランプの位置を調整して、ランプの中心軸を集光鏡の開口の中心に合わせる位置調整機構を備えたものである。また、本発明の露光装置のランプ交換方法は、クランプの位置を調整する位置調整機構を設け、ランプを集光鏡の開口を通して下降又は上昇させる前に、位置調整機構によりクランプの位置を調整して、ランプの中心軸を集光鏡の開口の中心に合わせるものである。位置調整機構によりクランプの位置を調整して、ランプの中心軸を集光鏡の開口の中心に合わせるので、ランプを集光鏡の開口を通して下降又は上昇させる際、ランプが集光鏡に接触する恐れがない。

本発明によれば、ランプハウスの集光鏡より下の位置に設けたランプの出し入れ口でランプを交換することにより、大容量のランプの交換作業を容易にし、また交換時にランプを集光鏡に接触させてランプ又は集光鏡を損傷するのを防止することができる。

さらに、本発明によれば、位置調整機構によりクランプの位置を調整して、ランプの中心軸を集光鏡の開口の中心に合わせることにより、ランプを集光鏡の開口を通して下降又は上昇させる際、ランプが集光鏡に接触するのを防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置の例を示している。露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、Ｚ−チルト機構９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。なお、露光装置は、これらの他に、基板１を搬入する搬入ユニット、基板１を搬出する搬出ユニット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスクホルダ２０によってマスク２が保持されている。基板１は、露光位置から離れた受け渡し位置において、図示しない搬入ユニットによりチャック１０へ搬入され、また図示しない搬出ユニットによりチャック１０から搬出される。チャック１０は、基板１を真空吸着して保持する。

チャック１０は、Ｚ−チルト機構９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８はθ方向へ回転し、Ｚ−チルト機構９はＺ方向（図面上下方向）へ移動及びチルトする。

Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動される。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１の位置決めが行われる。また、Ｚ−チルト機構９のＺ方向への移動及びチルトにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。

なお、本実施の形態では、Ｚ−チルト機構９によりチャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、マスクホルダ２０にＺ−チルト機構を設けて、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。

マスクホルダ２０の上空には、露光光照射装置３０が設けられている。露光光照射装置３０は、ランプ３１、集光鏡３２、第１平面鏡３３、レンズ３４、シャッター３５、コリメーターレンズ３６、第２平面鏡３７、電源３８、及びランプハウス３９を含んで構成されている。ランプ３１には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されている。ランプ３１は、電源３８から給電されると点灯して、露光光を発生する。

ランプ３１の周囲には、ランプ３１から発生した光を集光する集光鏡３２が設けられている。ランプ３１から発生した光は、集光鏡３２により集光され、第１平面鏡３３へ照射される。第１平面鏡３３で反射した光は、フライアイレンズ又はロットレンズ等からなるレンズ３４へ入射し、レンズ３４を透過して照度分布が均一化される。シャッター３５は、基板１の露光を行う時に開き、基板１の露光を行わない時に閉じる。シャッター３５が開いているとき、レンズ３４を透過した光は、コリメーターレンズ３６を透過して平行光線束となり、第２平面鏡３７で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。シャッター３５が閉じているとき、レンズ３４を透過した光は、シャッター３５に遮断され、基板１の露光は行われない。

図２は、ランプハウスの一部断面側面図である。また、図３は、ランプハウスの一部断面正面図である。ランプハウス３９には、ランプ３１、集光鏡３２、クランプ７０、及び後述するランプ移動機構が収容されている。集光鏡３２は、中央にランプ３１が通る開口３２ａを有し、開口３２ａの下方には、ランプ３１の下端３１ａを固定するクランプ７０が、後述するランプ移動機構により配置されている。図２において、ランプハウス３９には、扉３９ａで覆われたランプの出し入れ口が、集光鏡３２より下の位置に設けられている。

図４はランプ移動機構の側面図、図５はランプ移動機構の正面図、図６はランプ移動機構の上面図である。ランプ移動機構は、下板４０、シャフト４１、上板４２、リニアブシュ４３、セットカラー４４、カバー４５、リール４６、ゼンマイバネ４７、昇降テーブル５０、Ｌ形材５１，５３、スライドレール５２、及びスライドテーブル６０を含んで構成されている。なお、図６では、図４及び図５のランプ３１より下の部分が示されており、ランプ３１及び集光鏡３２が破線で示されている。

図４及び図５において、下板４０には、４本のシャフト４１が、セットカラー４４により取り付けられている。図５において、図面奥行き方向の２本のシャフト４１の上端には、上板４２が、セットカラー４４によりそれぞれ取り付けられている。図４及び図５において、各シャフト４１は、リニアブシュ４３の貫通孔に通されており、リニアブシュ４３に取り付けられた昇降テーブル５０が、シャフト４１に沿って上下に移動可能となっている。昇降テーブル５０には、図示しないロック機構が設けられており、昇降テーブル５０は、ロック機構により上昇した位置及び下降した位置で固定される。上板４２には、カバー４５が取り付けられており、カバー４５内にはリール４６が取り付けられている。リール４６には、ゼンマイバネ４７が巻き付けられており、ゼンマイバネ４７の中心部はリール４６に固定され、端部は昇降テーブル５０の側面に固定されている。ゼンマイバネ４７は、昇降テーブル５０が下降するとリール４６から引き出され、その巻き戻ろうとする力でランプ３１の重量を支える。

図５において、昇降テーブル５０の上面には、Ｌ形材５１が取り付けられ、スライドテーブル６０の下面には、Ｌ形材５３が取り付けられている。Ｌ形材５１，５３には、スライドレール５２が取り付けられており、スライドテーブル６０は、スライドレール５２に沿って、昇降テーブル５０上を図面手前方向へスライド可能となっている。スライドテーブル６０には、図示しないストッパー機構が設けられており、スライドテーブル６０は、ストッパー機構によりスライド前の位置で固定される。図４及び図５において、スライドテーブル６０の上面には、後述する位置調整機構を介して碍子７１が搭載され、碍子７１にはクランプ７０が取り付けられている。クランプ７０は、ねじ７２を締めてランプ３１の下端３１ａを固定し、ねじ７２を緩めてランプ３１を取り外す構成となっている。

図６において、スライドテーブル６０の上面には、調整ベース６１、調整ブロック６２、スプリング６３、シャフト６４、シャフトホルダ６５、モータ６６、及び偏心カム６７を含む位置調整機構が設けられている。図７は、位置調整機構の上面図である。調整ベース６１は、所定の厚さを有し、その上面には、所定の深さに削られた四角形の凹部６１ａが形成されている。調整ブロック６２には、凹部６１ａより大きく、調整ベース６１の上面で凹部６１ａをほぼ覆う板と、凹部６１ａより小さく、凹部６１ａ内に収容されて、凹部６１ａ内で移動するブロック６２ａとが、一体に形成されている。調整ブロック６２には、クランプ７０を取り付けた碍子７１が搭載されている。

ブロック６２ａは、凹部６１ａ内において、スプリング６３により、図面右斜め上方向及び図面右斜め下方向へ付勢されている。ブロック６２ａには、図面右斜め上方向又は図面右斜め下方向へ伸びるシャフト６４が取り付けられている。各シャフト６４は、調整ベース６１に設けた貫通孔を通り、シャフトホルダ６５によりそれぞれ案内されて、軸方向に移動可能となっている。モータ６６のモータ軸６６ａには、偏心カム６７が取り付けられており、シャフト６４の先端は、スプリング６３により偏心カム６７に押し付けられている。モータ６６により偏心カム６７を回転すると、シャフト６４がスプリング６３又は偏心カム６７により押され、凹部６１ａ内でブロック６２ａが移動して、クランプ７０の位置が調整される。

以下、本発明の一実施の形態による露光装置のランプ交換方法について説明する。ランプ３１を交換する際、まず、図２において、ランプハウス３９の扉３９ａを開き、ランプの出し入れ口を開放する。そして、ランプ３１の中心軸が、集光鏡３２の開口３２ａの中心に合っていることを確認する。通常、ランプ３１は、その中心軸が集光鏡３２の開口３２ａの中心に合った状態で使用されるが、何らかの原因でランプ３１の中心軸が集光鏡３２の開口３２ａの中心から外れている場合、位置調整機構によりクランプ７０の位置を調整して、ランプ３１の中心軸を集光鏡３２の開口３２ａの中心に合わせる。

次に、図示しないロック機構を解除し、昇降テーブル５０を下降させてクランプ７０を下方へ移動し、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の開口３２ａを通して下降させる。このとき、ゼンマイバネ４７の巻き戻ろうとする力が、ランプ３１の重量を支えるで、保守者は、小さな力を加えるだけで昇降テーブル５０を下降させることができる。図８は、昇降テーブルを下降させたランプ移動機構の側面図である。また、図９は、昇降テーブルを下降させたランプ移動機構の正面図である。昇降テーブル５０を下降させた位置で、図示しないロック機構により昇降テーブル５０を固定する。

続いて、図示しないストッパー機構を解除し、スライドテーブル６０をスライドさせてクランプ７０を横に移動し、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の真下の位置からランプの出し入れ口へ移動する。図１０は、スライドテーブルをスライドさせたランプ移動機構の側面図である。ランプの出し入れ口において、ねじ７２を緩め、ランプ３１をクランプ７０から取り外して、ランプの交換を行う。図１１は、ランプ交換時のランプハウスの一部断面側面図である。新しいランプ３１をクランプ７０に装着し、ねじ７２を締めて、新しいランプ３１をクランプ７０に固定する。

ランプ３１の交換後、スライドテーブル６０をスライドさせてクランプ７０を横に移動し、クランプ７０に固定されたランプ３１を、ランプの出し入れ口から集光鏡３２の真下の位置へ移動する。そして、図示しないストッパー機構によりスライドテーブル６０を固定する。スライドテーブル６０を固定した後、位置調整機構によりクランプ７０の位置を調整して、ランプ３１の中心軸を集光鏡３２の開口３２ａの中心に合わせる。

続いて、図示しないロック機構を解除し、昇降テーブル５０を上昇させてクランプ７０を上方へ移動し、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の開口３２ａを通して上昇させる。このとき、ゼンマイバネ４７の巻き戻ろうとする力が、ランプ３１の重量を支えるで、保守者は、小さな力を加えるだけで、昇降テーブル５０を上昇させることができる。昇降テーブル５０を上昇させた位置で、図示しないロック機構により昇降テーブル５０を固定する。そして、ランプ３１の中心軸が、集光鏡３２の開口３２ａの中心に合っていることを再度確認して、ランプハウス３９の扉３９ａを閉じる。

以上説明した実施の形態によれば、昇降テーブル５０によりクランプ７０を下方へ移動して、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の開口３２ａを通して下降させ、スライドテーブル６０によりクランプ７０を横に移動して、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の真下の位置からランプの出し入れ口へ移動することにより、ランプ３１を集光鏡３２内からランプの出し入れ口へ容易に移動することができる。そして、ランプハウス３９の集光鏡３２より下の位置に設けたランプの出し入れ口でランプ３１を交換することにより、大容量のランプ３１の交換作業を容易にし、また交換時にランプ３１を集光鏡３２に接触させてランプ３１又は集光鏡３２を損傷するのを防止することができる。ランプ３１の交換後、スライドテーブル６０によりクランプ７０を横に移動して、クランプ７０に固定されたランプ３１を、ランプの出し入れ口から集光鏡３２の真下の位置へ移動し、昇降テーブル５０によりクランプ７０を上方へ移動して、クランプ７０に固定されたランプ３１を、集光鏡３２の開口３２ａを通して上昇させることにより、ランプ３１をランプの出し入れ口から集光鏡３２内へ容易に移動することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、位置調整機構によりクランプ７０の位置を調整して、ランプ３１の中心軸を集光鏡３２の開口３２ａの中心に合わせることにより、ランプ３１を集光鏡３２の開口３２ａを通して下降又は上昇させる際、ランプ３１が集光鏡３２に接触するのを防止することができる。

本発明は、プロキシミティ露光装置に限らず、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影する投影露光装置にも適用することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。 ランプハウスの一部断面側面図である。 ランプハウスの一部断面正面図である。 ランプ移動機構の側面図である。 ランプ移動機構の正面図である。 ランプ移動機構の上面図である。 位置調整機構の上面図である。 昇降テーブルを下降させたランプ移動機構の側面図である。 昇降テーブルを下降させたランプ移動機構の正面図である。 スライドテーブルをスライドさせたランプ移動機構の側面図である。 ランプ交換時のランプハウスの一部断面側面図である。

符号の説明

１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ Ｚ−チルト機構
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３１ ランプ
３２ 集光鏡
３２ａ 開口
３３ 第１平面鏡
３４ レンズ
３５ シャッター
３６ コリメーターレンズ
３７ 第２平面鏡
３８ 電源
３９ ランプハウス
３９ａ 扉
４０ 下板
４１ シャフト
４２ 上板
４３ リニアブシュ
４４ セットカラー
４５ カバー
４６ リール
４７ ゼンマイバネ
５０ 昇降テーブル
５１，５３ Ｌ形材
５２ スライドレール
６０ スライドテーブル
６１ 調整ベース
６２ 調整ブロック
６３ スプリング
６４ シャフト
６５ シャフトホルダ
６６ モータ
６７ 偏心カム
７０ クランプ
７１ 碍子
７２ ねじ

Claims (4)

1. ランプから発生した露光光により基板を露光する露光装置であって、
   中央に前記ランプが通る開口を有し、前記ランプの周囲に設けられて、前記ランプから発生した光を集光する集光鏡と、
   前記ランプの下端を固定するクランプと、
   前記ランプ、前記集光鏡及び前記クランプを収容し、前記ランプの出し入れ口が前記集光鏡より下の位置に設けられたランプハウスと、
   前記ランプハウス内に設けられ、前記クランプを上下に移動して、前記クランプに固定された前記ランプを、前記集光鏡の開口を通して昇降させる第１のテーブルと、
   前記ランプハウス内に設けられ、前記クランプを横に移動して、前記クランプに固定された前記ランプを、前記集光鏡の真下の位置と前記ランプの出し入れ口との間で移動する第２のテーブルとを備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記クランプの位置を調整して、前記ランプの中心軸を前記集光鏡の開口の中心に合わせる位置調整機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. ランプから発生した露光光により基板を露光する露光装置のランプ交換方法であって、
   ランプと、中央にランプが通る開口を有し、ランプの周囲に設けられて、ランプから発生した光を集光する集光鏡と、ランプの下端を固定するクランプとを、ランプハウスに収容し、
   ランプの出し入れ口を、ランプハウスの集光鏡より下の位置に設け、
   ランプハウス内に、クランプを上下に移動する第１のテーブルと、クランプを横に移動する第２のテーブルとを設け、
   第１のテーブルによりクランプを下方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して下降させ、
   第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の真下の位置からランプの出し入れ口へ移動し、
   ランプの出し入れ口でランプを交換し、
   第２のテーブルによりクランプを横に移動して、クランプに固定されたランプを、ランプの出し入れ口から集光鏡の真下の位置へ移動し、
   第１のテーブルによりクランプを上方へ移動して、クランプに固定されたランプを、集光鏡の開口を通して上昇させることを特徴とする露光装置のランプ交換方法。
4. クランプの位置を調整する位置調整機構を設け、
   ランプを集光鏡の開口を通して下降又は上昇させる前に、位置調整機構によりクランプの位置を調整して、ランプの中心軸を集光鏡の開口の中心に合わせることを特徴とする請求項３に記載の露光装置のランプ交換方法。

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