JP5163401B2 - 光照射装置のマスク保持手段 - Google Patents

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のマスク保持手段に関する。

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。
（１）光透過性基板上に、光（紫外線）硬化樹脂であるシール剤の囲みを形成し、その中に液晶を滴下する。
（２）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る。
なお、液晶は紫外線が照射されると特性変化起こす。そのため、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。そのため、上記遮光マスクも基板に応じて大型化している。
従来、マスクは、その周辺部をマスクステージにより保持して使用される。しかし、マスクが大型化すると、自重によるたわみが発生し、露光精度に悪い影響を与える。そこで、マスクが大型化しても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。
マスク保持手段により、マスクを保持すれば、マスクには、従来のようにマスクをマスクステージに取り付ける（保持する）ための保持しろを設ける必要がない。そのため、マスクを、露光する基板（ワーク）と同程度にまで小型化することができる。特に、液晶パネルの貼り合せ装置においては、マスクを製作する基板材料として液晶パネル基板を転用し、コストダウンを図ることができる。
特開平５−１００４１６号公報 特開２００４−７７５８３号公報 特開２００６−６６５８５号公報

図７にマスク保持手段でマスクを保持する光照射装置の構成例を示す。図７（ａ）は、光照射装置の全体構成図、図７（ｂ）はマスク保持手段の部分拡大図であり、ともにマスク保持手段のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図である。
光照射部１０は、露光に必要な波長の光を放射する光源（ランプ）１と、ランプ１からの光を反射する反射鏡２を内蔵している。
マスク保持手段３にはマスクＭが取り付けられ、マスク保持手段３はマスクステージ４に保持される。
露光される基板（ワーク）Ｗはワークステージ５に載置される。光照射部１０から出射した光が、マスク保持手段３に保持されたマスクＭを介して、ワークＷに照射される。
上記のように、マスク保持手段３でマスクＭを保持するようにすれば、マスクＭの小型化が可能である。しかし、マスクＭを、ワークＷとほぼ同じ大きさにまで小さくすると、実際には次のような問題が生じる。

通常、ワークＷには、無駄が生じないように、ワーク全面に渡ってパターンが形成される。したがって、ワークＷ全体に対し、一括して光を照射する場合、図７（ａ）に示すように、光照射部からの光は、マスクＭに形成されたマスクパターンＰ全体に照射され、そして、ワークＷ全体に照射されなければならない。
一方、マスクＭをマスク保持手段３に吸着保持させるためには、マスク保持手段３に真空を供給しなければならない。
そのためには、図７（ｂ）に示すように、マスク保持手段３に形成した真空吸着構（図せず）に、外部から真空を供給するための通路となる真空供給孔３ａを形成し、この通路に、ねじ６ｂ等を介して継ぎ手６ａを取り付けて真空配管６を接続することになる。
しかし、継ぎ手６ａや配管６の部材は、光透過性の材料（例えばガラス）で作ることは、破損の心配もあって難しく、一般には不透明な金属や樹脂製である。樹脂製の配管を使う場合は、紫外線による劣化を考慮して、金属製のカバーが取り付ける。したがって、マスク保持手段３の継ぎ手６ａや配管６がある部分は、光が透過せず影を作る。

そのため、図８（ａ）に示すように、マスクＭに形成するマスクパターンＰは、不透明な継ぎ手６ａや配管６が取り付けられる、真空供給用の通路（真空供給孔３ａ）よりも内側に形成しなければならない。なぜなら、継ぎ手６ａや配管６が、光照射部１０からの光が照射されるマスクパターンＰやワークＷの上に影を作らないようにしなければならないからである。
このことは、マスク保持手段３の真空供給用の通路を、光照射領域の外側に形成し、その位置でマスクＭを保持するということを示す。そのため、マスクＭは、マスク保持手段３に真空吸吸着されるために、その周辺部が光照射領域の外側にまで達する大きさにしなければならない。
即ち、マスクＭは、ワークＷよりもやや大きくしなければならないということであり、したがって、マスクＭの小型化には限界がある。

このような問題を解決するためには、図８（ｂ）に示すように、マスク保持手段３に形成する真空供給孔３ａをＬ字型に曲げて形成し、継ぎ手６ａをマスク保持手段３の側面に取り付けるということが考えられる。しかし、これには、実際には次のような問題がある。
上記したように、液晶基板は１辺が２ｍを超えるものもあり、マスクＭも１辺が２ｍを超え、したがってそのマスクＭを保持するマスク保持手段３はそれよりも大きい。マスク保持手段３がマスクＭをたわませずに保持するためには、マスク保持手段３自体も自重でたわまないように、それ相当の厚さ（例えば十数ミリ）が必要であり、重量も重くなる。 そのような重さのあるマスク保持手段３を、光照射部１０との干渉を避けてマスクステージ４に取り付けるためには、マスクステージ４上を横に滑らせて取り付けることが考えられる。

そのため、マスク保持手段３を取り付けるマスクステージ４には、図９に示すように、横に滑らせて取り付けるマスク保持手段３の位置決めがしやすいように、位置決めガイド４ａが設けられる。マスク保持手段３のマスクステージ４への取り付け取り外しは、このガイド４ａに沿って（スライドさせて）行うことになる。
マスク保持手段３の側面に継ぎ手を取り付けると、マスク保持手段３をガイド４ａに沿ってスライドさせることができなる。したがって、マスク保持手段３の側面には継ぎ手３ａを取り付けることができない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、光照射装置に用いられる全面でマスクを吸着保持するマスク保持手段において、マスクを小型化しても、光照射領域に継ぎ手や配管の影が入らないようにすることを目的とする。

パターンが形成されたマスクを、光透過性のマスク保持手段により吸着保持し、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のマスク保持手段において、マスク保持手段を、マスク保持板と、真空を配管からマスク保持手段に供給するための連結部材とから構成し、マスク保持板と同様、連結部材も光透過性の部材、例えばガラスや石英で製作する。
図２に示すようにマスク保持板３１のマスクを保持する側の面にはマスクを吸着保持するための真空吸着溝３１ｂが形成される。また、この真空吸着溝３１ｂの、少なくとも１箇所にはマスクを保持する面とは反対側の面にまで達する貫通孔３１ａが形成される。
図１、図３に示すように、連結部材（連結板３２）は、マスク保持板３１の、マスクを保持する側とは反対側の面に取り付けられ、一端に真空配管６が接続される真空供給孔３２ａが形成され、また、マスク保持板３１に取り付けられる側の面には、真空供給孔３２ａとつながる、真空が供給される溝３２ｂが形成される。
上記マスク保持板３１と連結部材（連結板３２）とを、図１に示すように、真空配管６が、マスク装着時にマスクが占める領域外（厳密にはマスクパターンが形成されている領域外）、すなわち、光照射領域外に位置するように重ね合せ、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと上記連結部材３２の真空供給孔３２ａの他端とを上記溝により連結する。
なお、上記ではマスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結板３２の真空供給孔３２ａをつなぐ溝を、連結板３２側に形成したが、図４に示すようにマスク保持板３１に形成しても良い。

本発明においては、光透過性の連結部材を用い、この連結板に真空を供給するための継ぎ手や配管を接続し、この連結部材を介してマスク保持板に真空を供給する構成としたので、以下の効果を得ることができる。
（１）不透明な継ぎ手や配管を、マスクが占める領域よりも外側（光照射領域外）に配置することができる。このため、光照射領域において継ぎ手や配管が影を作ることを防ぐことができる。
したがって、マスク保持板に形成する真空を供給する通路をマスクが保持される位置と重ねてもマスク保持板に真空を供給することができ、マスクをワークとほぼ同じ大きさにまで小さくすることができる。
（２）連結部材に継ぎ手や配管を取り付ける孔や真空の通路を設けたので、マスク保持板には、真空吸着溝と連結部材との連絡通路を設けるだけでよく、マスク保持板に複雑な加工をする必要がない。このため、加工し易いようにマスク保持板の厚さを厚くしたり、マスク保持板を複雑な形状とする必要がなく、マスク保持板を容易にかつ廉価に製造することができる。
（３）連結部材は、種々のマスク保持板に対して兼用することができるので、複数種類の連結部材を用意しておけば、連結部材を交換することより、真空配管の取り付け孔の位置等を適宜変更することができる。

図１は本発明の実施例のマスク保持手段の構成を示す図であり、マスク保持板３１に、連結手段である連結板３２と、マスクＭを取り付けた状態を示しており、同図は、マスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図を示す。
マスクパターンＰが形成されたマスクＭを吸着保持するマスク保持手段３は、ガラスや石英の光透過性部材で形成されたマスク保持板３１と、真空を配管からマスク保持手段に供給するための連結板３２とから構成される。マスク保持板と同様、連結板３２も光透過性の部材、例えばガラスや石英で製作する。

図２に本実施例のマスク保持板３１の構成例を示す。
図２（ａ）はマスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図、（ｂ）は斜視図である。マスク保持板３１は、マスクを保持する光透過性の板であり、図２（ａ）（ｂ）に示すようにマスクを保持する側の面には、マスクを吸着保持するための真空吸着溝３１ｂが形成される。また、この真空吸着溝３１ｂの、少なくとも１箇所にはマスクを保持する面とは反対側の面にまで達する貫通孔３１ａが形成される。
図３は本実施例の連結板３２の構成例を示す図であり、図３（ａ）はマスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図、（ｂ）は斜視図である。
連結板３２もまた光透過性の部材であって、マスク保持板３１の、マスクを保持する側とは反対側の面に取り付けられる。この連結板３２には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、一端に真空配管６が接続されて反対側の面にまで達する真空供給孔３２ａが形成され、また、マスク保持板３１に取り付けられる側の面には、真空供給孔３２ａとつながる、真空が供給される溝３２ｂが形成される。

連結板３２は、ねじ止めまたは紫外線を透過する接着剤により（ねじまたは接着剤は不図示）、図１に示すようにマスク保持板３１のマスクを保持する側とは反対側の面に取り付けられる。
マスク保持板３１に連結板３２を重ね合わせると、連結板３２に形成している溝３２ｂが、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結し、また、連結板３２の溝３２ｂは、マスク保持板３１の周辺部（外側）に向かって伸び、連結板３２の真空供給孔３２ａがマスクＭの外側になるように取り付けられる。連結板３２の溝３２ｂは、マスク保持板３１との間で真空の供給路を形成する。
連結板３２の真空供給孔３２ａのマスク保持板３１とは反対側には継ぎ手６ａが取り付けられ、この継ぎ手６ａに真空配管６が接続される。
真空は、連結板３２の真空供給孔３２ａから、連結板３２の溝３２ｂ、マスク保持板３１の貫通孔３１ａを通って、マスク保持板３１の真空吸着溝３１ｂに供給される。
連結板３２は、上述したように、真空供給孔３２ａと継ぎ手６ａと真空配管６が、光照射領域外に位置するように、すなわち、マスク装着時にマスクＭが占める領域外（厳密にはマスクパターンが形成されている領域外であり、光照射時にワークが占める領域外でもある）に位置するように、マスク保持板３１に取り付けられており、継ぎ手６ａや真空配管６が、光照射部からの光が照射されるマスクパターンＰやワークＷの上に影を作ることはない。

図４は、マスク保持板の貫通孔と連結板の真空供給孔をつなぐ溝をマスク保持板に設けた場合の構成例を示す図であり、図１と同様、マスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図を示す。
図１〜図３においては、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結板３２の真空供給孔３２ａをつなぐ溝を連結板側に形成したが、図４に示すものにおいては、マスク保持板３１に溝３１ｄを設け、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結板３２の真空供給孔３２ａを、マスク保持板３１に形成した溝３１ｄにより連通させる。
真空は、連結板３２の真空供給孔３２ａから、マスク保持板３１の溝３ｄ、マスク保持板３１の貫通孔３１ａを通って、マスク保持板３１の真空吸着溝３１ｂに供給される。

図５は、連結板の他の実施例を示す図であり、図５（ａ）は連結板の斜視図、（ｂ）はる。マスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図を示す。
図３に示した連結板と異なる点は、真空を供給する配管６が、連結板３２の上面ではなく、側面に接続されているように構成されている点である。
図５（ａ）に示すように、真空配管６が接続される真空供給孔３２ａは、途中で下方（マスク保持板３１側）に折れ曲がり、マスク保持板３１が取り付けられる側の面まで達する。そして、この真空供給孔３２ａと連通する溝３２ｂが形成される。
図５（ｂ）に示すように、連結板３２は図１の場合と同様、マスク保持板３１のマスクを保持する側とは反対側の面に、ねじ止めまたは紫外線を透過する接着剤により取り付けられる（ねじまたは接着剤は不図示）。
このとき、連結板３２に形成している溝３２ｂが、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結し、また、連結板３２の溝３２ｂは、マスク保持板３１の周辺部（外側）に向かって伸び、連結板３２の真空供給孔３２ａがマスクＭの外側になるように取り付けられる。連結板３２の溝３２ｂは、マスク保持板３１との間で真空の供給路を形成する。

連結板の側面の真空供給孔３２ａに継ぎ手６ａが取り付けられ、この継ぎ手６ａに真空配管６が接続される。
真空は、連結板３２の真空供給孔３２ａから、連結板３２の溝３２ｂ、マスク保持板３１の貫通孔３１ａを通って、マスク保持板３１の真空吸着溝３１ｂに供給される。
連結板３２は、上述したように、真空供給孔３２ａと継ぎ手６ａと真空配管６が、光照射領域外に位置するようにマスク保持板３１に取り付けられるので、前述したように、継ぎ手６ａや真空配管６が、光照射部からの光が照射されるマスクパターンＰやワークＷの上に影を作ることはない。
なお、上記ではマスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結板３２の真空供給孔３２ａをつなぐ溝を連結板３２側に形成したが、図４に示すようにマスク保持板３１に形成しても良い。

図６は、本発明の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り、同図は、図１〜図３に示したマスク保持手段３を備えた光照射装置を示し、マスク保持板のマスク保持面に垂直な平面で切った断面図を示す。
マスクステージ４には、真空吸着溝４ａが設けられ、図示しない真空源から真空吸着溝４ａに真空が供給され、マスク保持板３１が吸着保持されている。
マスク保持板３１には、マスクＭを吸着保持するための真空吸着溝３１ｂが形成されている。また、真空吸着溝３１ｂには、マスク保持板３１のマスクＭを保持する面とは反対側の面にまで達する貫通孔３１ａが形成されている。
マスク保持板３１の、マスクを保持する面とは反対側に、光透過性の連結板３２を取り付ける。連結板３２には、貫通する真空供給孔３２ａが形成され、この真空供給孔３２ａのマスク保持板３１とは反対側に真空配管６のための継ぎ手６ａが取り付けられる。
また、連結板３２のマスク保持板３１側の面には、真空供給孔３２ａに接続する溝３２ｂが形成されている。連結板３２をマスク保持板３１に重ね合わせて取り付けることにより、マスク保持板３１の貫通孔３１ａと連結板３２の真空供給孔３２ａとは溝３２ｂにより連結される。このことにより、マスク保持板３１の真空吸着溝３ａに供給することができる。

連結板３２のマスク保持板３１への取り付けは、前述したように、ねじ止めや紫外線透過性の接着材剤による接着により行う。
なお、本実施例では、マスク保持板３１の真空吸着溝に接続する貫通孔３１ａは一箇所のみで、連結板３２も１つしか取り付けていない。しかし、真空吸着溝３１ｂに、複数の貫通孔を設け、各貫通孔の位置に連結板３２を取り付け、複数の位置から真空を供給できるようにしても良い。
連結板３２の真空供給孔３２ａには継ぎ手６ａが取り付けられ、この継ぎ手６ａに、配管６が接続される。配管６には真空源である真空ポンプ１１とエアー源である圧縮エアー供給源１２とが、切換えバルブ１３を介して接続されている。配管６への真空とエアーの供給は、切換えバルブ１３により切り換えることができる。
真空は、配管６から、連結板３２の真空供給孔３２ａ、連結板３２の溝３２ｂ、マスク保持板３１の貫通孔３１ａを介して、真空吸着溝３１ｂに供給されマスクＭが保持される。
なお、本実施例では、連結板３２の真空供給孔３２ａとマスク保持板３１の貫通孔３１ａをつなぐ溝３２ｂを連結板３２に形成した。しかし、前述したように、この溝３２ｂはマスク保持板３１に形成してもよい。
マスクＭをマスク保持手段３から取り外す場合は、切換えバルブ１３を切換え、配管６にエアーを供給する。

ワークステージ５には、光照射が行なわれるワーク（不図示）が載置される。ワークステージ５の表面には、ワークを保持するための真空吸着溝が形成され、真空ポンプから真空が供給される（図示せず）。
ワークステージ５には、ワークステージ移動機構５ａが取り付けられており、図示しない制御部からの指令に信号により、ワークステージ５は、マスクＭ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３に対向させて光照射部１０が設けられ、光照射部１０には複数のランプ１と、ランプ１をワークＷの方向に反射する集光鏡２が設けられている。
光照射部１０から出射した光は、マスク保持手段３を通過し、マスクＭを介してワークに照射される。
マスク保持板３１とともに、連結板３２もガラスや石英等の光透過性の部材により構成する。光照射部１０からの光は、マスクＭ全体に、またはマスクＭよりも広い領域に照射される。不透明な継ぎ手６ａや配管６は、連結板３２に取り付けられて、光が照射される領域よりも外側にあるので、光照射領域に影を作ることがない。
連結板３２が存在する部分を通過する光は、連結板３２の厚さの分だけ透過率が低下する。しかし、マスク保持板３１の厚さ十数ミリに対して連結板３２は数ミリ程度に薄くできるため、透過率の低下は実際には問題にならない。

ワークは、例えば貼り合わせを行なう液晶パネルであり、２枚のガラス基板の間に形成された、光（紫外線）硬化樹脂旨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Ｍ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が形成されている。

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。 マスク保持板の構成例を示す図である。 連結板の構成例を示す図である。 マスク保持板の貫通孔と連結板の真空供給孔をつなぐ溝をマスク保持板に設けた場合の構成例を示す図である。 連結板の他の実施例を示す図である。 本発明の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。 マスク保持手段によりマスクを保持する光照射装置の構成例を示す図である。 マスク保持手段に真空を供給する配管の取り付け例を示す図である。 マスクステージに位置決めガイドを設けた場合の構成例を示す図である。

符号の説明

１ ランプ
２ 集光鏡
３ マスク保持手段
３１ マスク保持板
３１ｂ 真空吸着溝
３１ａ 貫通孔
３２ 連結板
３２ａ 真空供給孔
３２ｂ 溝
４ マスクステージ
５ ワークステージ
５ａ ワークステージ移動機構
６ 真空配管
６ａ 継ぎ手
１０ 光照射部
１１ 真空ポンプ（真空源）
１２ 圧縮エアー供給源
１３ 切換えバルブ
Ｍ マスク
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. パターンが形成されたマスクを、光透過性のマスク保持手段により吸着保持し、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のマスク保持手段であって、
   上記マスク保持手段は、
   マスクを保持する面に真空を供給する真空吸着溝を形成し、該真空吸着溝からマスクを保持する面とは反対側の面にまで達する貫通孔を形成したマスク保持板と、
   一端に真空配管が接続される真空供給孔が形成された、上記マスク保持板に取り付けられる光透過性の連結部材を備え、
   上記マスク保持板の上記反対側の面、または、上記連結部材の上記マスク保持板に取り付けられる側の面のいずれかには、上記マスク保持板の貫通孔から上記連結部材の真空供給孔の他端につながる溝を設け、
   マスク保持板と連結部材とを、上記連結部材に接続される真空配管が、マスクが占める領域外に位置するように重ね合せ、上記マスク保持板の貫通孔と上記連結部材の真空供給孔の他端とを上記溝により連結した
   ことを特徴とする光照射装置のマスク保持手段。

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