JP5472616B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光照射装置に係わり、特に、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において、マスク保持手段に保持されたマスクを介して被照射物に光を照射する光照射装置に関する。

半導体、プリント基板、液晶基板等を製造する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。このような露光装置として、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貼り合せ装置においても、プロキシミティ露光装置を利用した貼り合せが行われている。

例えば、液晶パネルの貼り合せには次のような方法が採られる。まず、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。次に、その上に、もう１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。液晶は紫外線が照射されると特性変化を起こすため、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、遮光マスクを介して、遮光マスクと貼り合せを行う光透過性基板を近接させて光（紫外線）を照射する。

ところで、近年では、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。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、上記の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や特許文献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、マスクを全面で吸着することによりたわむことなく保持する構造が開示されている。

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２００９−２３７４４２号公報 特開２００６−６６５８５号公報

上記したように、液晶基板は年々大型化し、最近は、例えば、２２００ｍｍ×２５００ｍｍからそれ以上の大きさのものも使用されるようになってきた。このように基板が大型化すると、その分マスクも大型化し、マスクを保持するための光透過性のマスク保持手段も大型化する。光透過性のマスク保持手段は、具体的には、１枚の大きなガラスである。マスクのたわみを許容範囲（例えば２ｍｍ以下）に保つためには、マスク保持手段の自重たわみも上記許容範囲（２ｍｍ）以下に保たなければならない。したがって、上記のような大きさでマスク保持手段を製作すると、厚さは約２０ｍｍ、重量は３００ｋｇ以上になる。つまり、マスク保持手段を製作するコストは高価となり、これを搭載する装置の重量が重くなる。また、今後も液晶基板の大型化によるマスクの大型化が予想されるが、今以上の大きさのマスク保持手段は、製作自体が困難である。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、安価で、できるだけ装置重量を重くしないマスク保持手段を製作すると共に、今後大型化するであろうマスクも保持することのできるマスク保持手段を備えた光照射装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、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、前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、前記マスク保持手段は、マスクの一方の長さよりも長く、下表面にマスクを吸着保持するための真空吸着溝または真空吸着孔が形成された、光透過性の棒状部材と、前記棒状部材を下から支持する支持フレームとを備え、前記棒状部材は、前記支持フレームと該支持フレームに取付けられた位置決め部材によって形成された凹部に嵌め込まれ位置決めされて前記支持フレームに支持されており、前記位置決め部材は前記棒状部材の水平方向の移動は規制するが上方向の移動は規制しないことを特徴とする光照射装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記棒状部材は、断面の高さが幅よりも長いことを特徴とする光照射装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記位置決め部材は、前記支持フレーム上で水平方向への位置が可変可能に取付けられていることを特徴とする光照射装置である。

請求項１記載の発明によれば、マスク保持手段を棒状部材で構成してマスクを保持するので、マスク保持手段は軽量化され、光照射装置の製作のコストも安価になり、また、棒状部材は、上方向の移動は規制されていないので、マスクを棒状部材の下面に、下面側から接近させて保持させる時、棒状部材を持上げることができるため、マスクを棒状部材の下面全体にわたって密着させることができるので、棒状部材はマスクを確実に吸着保持することができる。
請求項２記載の発明によれば、棒状部材の自重によるたわみを少なくすることができる。
請求項３記載の発明によれば、棒状部材を位置決めする位置決め部材は、水平方向に位置が変えられるので、光を効率よく透過させたい位置に棒状部材が来る場合は、棒状部材の位置を微調整することができる。

本発明に係るマスク保持手段を備える光照射装置の概略構成を示す図である。 図１に示したマスク保持手段の構成を示す斜視図及び棒状部材の断面図である。 棒状部材が、支持フレーム上に支持され、位置決め部材によって位置決めされる状態を拡大して示した斜視図である。 実施例に即した、マスク保持手段（継手、配管は省略）とワークステージとの関係を示した斜視図である。 マスク保持手段の棒状部材にマスクを取り付ける工程を示す図である。 マスク保持手段の棒状部材にマスクを取り付ける工程を示す図である。 マスク保持手段の棒状部材にマスクを取り付ける工程を示す図である。 棒状部材が、支持フレームから離間し、位置決め部材によって位置決めされる状態を拡大して示した斜視図である。 マスク保持手段の棒状部材にマスクを取り付ける工程を示す図である。 棒状部材が支持フレームに対して、上方向の移動が規制しない理由を説明する図である。

本発明の一実施形態を図１〜図１０を用いて説明する。
図１は、本発明に係るマスク保持手段を備えた光照射装置の概略構成を示す図である。
同図に示すように、光を出射する光照射部１の内部には、紫外線を含む光を放射する複数の棒状のランプ２と、ランプ２から放射される光を反射する反射ミラー３とを備える。マスク保持手段４は、図２において詳述する光透過性の複数の棒状部材４１と、複数の棒状部材４１を支持する支持フレーム４４とを備える。マスク保持手段４の継手４３には、配管７が接続される。配管７には真空源である真空ポンプ９とエアー源である圧縮エアー供給源１０とが、切換えバルブ１１を介して接続される。管路７への真空とエアーの供給は、切換えバルブ１１により切り換えて行う。真空は、配管７から、継手４３を介して各棒状部材４１の下側表面に形成されている真空吸着溝４２に供給され、棒状部材４１の下面にマスク５が保持される。マスク５には露光を行うパターンが形成されている。マスク５をマスク保持手段４の棒状部材４１から取り外す場合は、切換えバルブ１１を切換え、配管７にエアーを供給することによって行う。

ワークステージ６には、被照射物としての光照射が行なわれるワークＷが載置される。ワークステージ６の表面には、ワークＷを保持するための真空吸着溝（不図示）が形成されており、真空ポンプ（不図示）から真空が供給される。ワークステージ６には、ワークステージ移動機構８が取り付けられており、制御部（不図示）からの指令信号により、ワークステージ６は、マスク５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。ワークステージ移動機構８は、後述するように、ワークステージ６上に置いたマスク５をマスク保持手段４に取り付けるためにワークステージ６を上昇させる際、また、マスク５とワークＷの間隔をあらかじめ設定された値にして光照射処理を行う際などに動作する。光照射部１から出射した光は、マスク５を介してワークステージ６上のワークＷに照射されるが、光透過性の棒状部材４１を通過した後マスク５を介してワークＷに照射される成分もある。ワークＷ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）硬化樹脂であるシール剤の囲みの中に液晶が挟みこまれている。シール剤に紫外線を含む光をマスク５の光透過部５１を介して照射することにより、樹脂が硬化し２枚のガラス基板が貼り合わされる。マスク５には、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５２が形成されている。

図２（ａ）は、図１に示したマスク保持手段４の構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａから見た棒状部材４１の断面図である。
同図に示すように、棒状部材４１は、光透過性の棒状の部材で、材質は例えば石英であり、下面にはマスク５を保持するための真空を供給する真空吸着溝４２が形成されている。なお、真空吸着溝は真空吸着孔でもよい。継手４３は、棒状部材４１に取り付けられ、真空供給路４５と配管７とを接続する。真空は、継手４３に接続された配管７から、棒状部材４１に形成された真空供給路４５を通って真空吸着溝４２に供給される。

図２（ａ）に示すように、棒状部材４１は複数設けられるが、全ての棒状部材４１に真空吸着溝４２が形成され、各棒状部材４１に配管７が接続され真空が供給される。棒状部材４１は、マスク５の一方の長さ（例えば２ｍ）よりも長く、厚さは自重によるたわみがマスクのたわみの許容範囲内（例えば２ｍｍ以下）になるように設定する。なお、液晶パネルの貼り合せに用いるマスクは通常長方形であり、上記マスクの一方向の長さとは、マスクの短い方の辺の長さ（幅方向の長さ）のことを示すことが多い。図２（ｂ）に示すように、棒状部材の断面寸法は、例えば、高さは約３２ｍｍ、幅は約３０ｍｍである。このように、棒状部材４１の自重によるたわみを少なくするために、断面の高さ方向の寸法は、幅方向の寸法よりも長いことが望ましい。

図２（ａ）に示すように、支持フレーム４４は、四角い枠状に形成され、複数の棒状部材４１の両端を下面側から支持する。棒状部材４１は、基本的には支持フレーム４４上に載っている状態にあり、垂直上方向への移動は規制されていない。

図３は、棒状部材４１が、支持フレーム４４上に支持され、位置決め部材４６によって位置決めされる状態を拡大して示した斜視図である。
同図に示すように、棒状部材４１の端部は、支持フレーム４４と位置決め部材４６によって形成された凹部４７に嵌め込まれている。凹部４７の大きさは棒状部材４１の幅に応じて形成する。位置決め部材４６は支持フレーム４４にねじ４８により固定される。棒状部材４１は凹部４７に嵌り込むことによって、水平方向の移動が規制され、支持フレーム４５上での水平方向の位置が決まる。また棒状部材４１が位置ずれを起こして支持フレーム４４から落下することも防ぐ。なお、位置決め部材４６は、上記のように棒状部材４１の水平方向の移動は規制するが、上方向（垂直方向）の移動は規制しない。

露光を行うパターンが形成されたマスク５は、棒状部材４１の下面に真空吸着保持され、マスク５は棒状部材４１に吸着保持されると、支持フレーム４５の四角い枠の中に収まるような形になる。上記したように、棒状部材４１の長さはマスク５の一方の長さよりも長いので、棒状部材４１はマスク５を横断して保持する。図２（ａ）においては、棒状部材４１は３本の場合を示しているが、棒状部材４１の本数や間隔は、保持されたマスク５の自重たわみが許容範囲（例えば２ｍｍ以下）になるように設計する。実際には、マスク５の１辺が２ｍ以上になると、棒状部材４１の本数は８本からそれ以上必要となる。

上記したように、棒状部材４１は光透過性の、例えば、石英であるが、棒状部材４１が存在する位置と存在しない位置とでは、多少マスク５から出射した光の量が変化する。マスク５から出射する光量の変化は、棒状部材４１がマスク５の遮光部５２が形成されている位置にある場合は特に問題にならないが、棒状部材４１がマスク５の光透過部５１の上になることも考えられる。そのため、棒状部材４１の位置を、マスク５のたわみ量に影響を与えない範囲でずらせるようにしておく。そのために、図３に示すように、位置決め部材４６のねじ４８が通過するねじ孔４９は長孔になっている。これにより、位置決め部材４６は、支持フレーム４４上を多少移動して固定することが可能となり、位置決め部材４６を移動することにより、マスク５に対する棒状部材４１の位置を微調整することができる。

図４は、実施例に即した、マスク保持手段４（継手４３、配管７は省略）とワークステージ６との関係を示した斜視図である。
同図において、マスク保持手段４に保持されるマスクは１辺２ｍ以上であり、棒状部材４１は８本設けられる。棒状部材４１の１本の重量は約６ｋｇである。８本合わせても約５０ｋｇであり、従来用いられていた一枚物のガラス板であるマスク保持手段の重量（約３００ｋｇ）に対して約１／６の重量となり、光照射装置全体の軽量化を図ることができる。また、従来のマスクを全面吸着するマスク保持手段は、マスクを保持する面はマスクの大きさである２ｍ四方に渡って平面精度良く加工しなければならず、材料費も含めて製作コストが高価であったが、本願発明によれば、マスク保持手段４が主として棒状部材４１で構成されるので、従来よりも加工が容易となり、また、使用するガラス材料も少なくて済み、製作コストを安価にすることができる。

次に、マスク保持手段４の棒状部材４１にマスク５を取り付ける工程を図５〜図９を用いて説明する。
まず、図５に示すように、ワークステージ６上に、マスク保持手段４に取り付けるマスク５を置く。マスク保持手段４の各棒状部材４１の真空吸着溝４２には、真空ポンプ９からの真空が供給される。支持フレーム４４により支持されている棒状部材４１には、自重により１ｍｍ〜２ｍｍ程度の許容範囲内のたわみが生じている。
次に、図６に示すように、マスク５を載せたワークステージ６が、ワークステージ移動機構８により上昇する。マスク５は棒状部材４１の下面の一部（自重により最もたわんだ部分）に接触する。しかし、この状態ではマスク５は棒状部材４１には吸着保持されない。
次に、図７に示すように、ワークステージ６を更に上昇させる。上記したように、棒状部材４１は支持フレーム４４に対して上方向の移動は規制されていないので、棒状部材４１はマスク５の上に載った状態で支持フレーム４４から離れ上昇する。上記したように、棒状部材４１は、８本合わせても５０ｋｇである。そのため、ワークステージ移動機構８によって、棒状部材４１を載せた状態でワークステージ６を容易に上昇させることが可能である。棒状部材４１は下面全体をワークステージ６に載ったマスク５により支えられるため、自重によるたわみはなくなる。したがって、棒状部材４１の真空吸着溝４２が形成された下面は、マスク５全面に接触する。これによりマスク５は棒状部材４１により真空吸着保持される。図８は、このときの、棒状部材４１が、位置決め部材４６によって水平方向に位置決めされつつ支持フレーム４４から離間（上昇）している状態を拡大して示した斜視図である。
次に、図９に示すように、ワークステージ６は下降する。これによって、棒状部材４１はマスク５を吸着保持した状態で支持フレーム４４上に載せることができる。

ここで、棒状部材４１が支持フレーム４４に対して、上方向への移動が規制されない理由を図１０を用いて説明する。
図１０（ａ）に示すように、棒状部材４１が固定部材Ｘにより、支持フレーム４４に対して上方向の移動が規制されていると、棒状部材４１にマスク５を吸着させる時、棒状部材４１が破損することがある。つまり、図５に示したように、支持フレーム４４上の棒状部材４１は自重によりわずかではあるがたわんでいる。マスク５を吸着させるために、マスク５をワークステージ６に載せた状態で上昇させた時、マスク５は棒状部材４１の下面の一部（自重により最もたわんだ部分）に接触する。しかし、この状態では、図６に示したように、マスク５は棒状部材４１には吸着保持されない。そこで、さらにワークステージ６を上昇させると、図１０（ｂ）に示すように、棒状部材４１はワークステージ６に押されてワークステージ６上のマスク５の平面に沿い、たわみがなくなる。しかし、この時、棒状部材４１の固定部材Ｘにより押さえ付けられた部分には、強い力が加わる。上記したように、棒状部材４１は、例えば石英であり、部分的に強い力が加わると、場合によっては欠けや折れといった破損が生じることがある。これを防ぐためには、図１０（ｃ）に示すように、マスク５とワークステージ６との間にクッションのような弾性部材Ｙを置き、棒状部材４１のたわみに合わせて、マスク５が曲がるようにすることも考えられる。しかし、本発明のように、棒状部材４１が支持フレーム４４に対して上方向（垂直方向）に移動することを規制しないようにしておけば、棒状部材４１の破損の心配はなく、また、マスク５とワークステージ６の間に弾性部材Ｙを配置する必要もなく、マスク５をマスク保持手段４の棒状部材４１に吸着保持させることができる。

１ 光照射部
２ 棒状のランプ
３ 反射ミラー
４ マスク保持手段
４１ 棒状部材
４２ 真空吸着溝
４３ 継手
４４ 支持フレーム
４５ 真空供給路
４６ 位置決め部材
４７ 凹部
４８ ねじ
４９ ねじ孔
５ マスク
５１ 光透過部
５２ 遮光部
６ ワークステージ
７ 配管
８ ワークステージ移動機構
９ 真空ポンプ
１０ 圧縮エアー供給源
１１ 切換えバルブ
Ｗ ワーク
Ｘ 固定部材
Ｙ 弾性部材

Claims (3)

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、前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、
   前記マスク保持手段は、マスクの一方向の長さよりも長く、下表面にマスクを吸着保持するための真空吸着溝または真空吸着孔が形成された、光透過性の棒状部材と、前記棒状部材を下から支持する支持フレームとを備え、
   前記棒状部材は、前記支持フレームと該支持フレームに取付けられた位置決め部材によって形成された凹部に嵌め込まれ位置決めされて前記支持フレームに支持されており、前記位置決め部材は前記棒状部材の水平方向の移動は規制するが上方向の移動は規制しない
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 前記棒状部材は、断面の高さが幅よりも長い、ことを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
3. 前記位置決め部材は、前記支持フレーム上で水平方向への位置が可変可能に取付けられている、ことを特徴とする請求項１または２記載の光照射装置。