KR20070070048A

KR20070070048A - 지지기구 및 지지기구를 사용한 마스크 스테이지

Info

Publication number: KR20070070048A
Application number: KR1020060101924A
Authority: KR
Inventors: 요네타 다나카
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2007-07-03
Also published as: TW200725696A; CN1991593B; TWI391985B; CN1991593A; KR101025086B1; JP4692276B2; JP2007178819A

Abstract

마스크 등의 평면판을 복수의 지지체에 의해 지지할 때, 자중(自重)에 의한 뒤틀림을 보상하고, 평면판을 평면을 유지한 상태로 지지할 수 있도록 하는 것.

스테이지 베이스(11) 상에 높이가 불변인 고정식 지지체(1)와, 높이가 가변인 변위식 지지체(2)를 합계 4개 이상 설치한다. 고정식 지지체(1)는 대좌(台座)의 위에 회전 베어링을 통해 설치된 진공 흡착부를 갖는다. 변위식 지지체(2)는, 샤프트를 상하이동시키는 에어 실린더와, 샤프트의 선단에 회전 베어링을 통해 설치된 진공 흡착부와, 샤프트의 움직임을 규제하여 높이를 고정하는 수단을 갖는다. 고정식 지지체(1)의 진공 흡착부에서 마스크(20)를 이면으로부터 유지하여 마스크(20)를 3점(点)에서 지지함과 동시에, 변위식 지지체(2)의 에어 실린더에 마스크(20)의 자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 만큼의 추력(推力)을 더하여 마스크(20)를 밀어 올려 그 위치에서 고정하고, 진공 흡착부에서 마스크(20)를 이면으로부터 유지한다.

Description

지지기구 및 지지기구를 사용한 마스크 스테이지{SUPPORTER AND MASK STAGE USING SUPPORTER}

도 1은 본 발명의 실시예의 마스크 스테이지(10)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 고정식 지지체의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 변위식 지지체의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 마스크의 설치 순서를 나타내는 도면이다.

도 5는 각 점에 걸리는 중력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 종래의 마스크 스테이지의 구성을 나타내는 도면이다.

도 7은 마스크를 3점에서 지지하는 경우를 설명하는 도면이다.

*부호의 설명*

1 고정식 지지체 1a 대좌

1b 회전 베어링 1c 진공 흡착부

1d 진공 흡착홈 1e 진공배관

2 변위식 지지체 2a 에어 실린더

2b 샤프트 2c 중간대

2d 고정 디스크 2e 패드

2f 에어록 기구 2g 스프링

2h 회전 베어링 2i 진공 흡착부

2j 진공 흡착홈 2k 진공배관

10 마스크 스테이지 11 스테이지 베이스

20 마스크

본 발명은, 노광광을 조사하여 마스크 패턴을 워크에 전사하는 노광장치나, 마스크를 통해 접착제가 도포된 영역에만 자외선을 조사하여 2장의 패널을 접합하는 접합장치 등에 적용되는 마스크 등의 평면판을 복수의 지지체에 의해 지지하는 지지기구 및 이 지지기구를 사용한 마스크 스테이지에 관한 것이다.

예를 들면, 노광광을 패턴이 형성된 마스크(레티클이라 불리는 일도 있다)를 통해, 감광제가 도포된 워크에 조사하여 마스크의 패턴을 워크에 전사하는 노광장치나, 액정 패널의 접합공정 등과 같이 차광부가 형성된 마스크를 통해 접착제가 도포된 영역에만 자외선을 조사하여 2장의 패널을 접합하는 접합장치에서, 상기 패턴이나 차광부를 형성한 마스크는, 장치내에서 마스크 스테이지에 고정 유지된다.

상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지는, 예를 들면 특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 등에 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재한 것은, 마스크 스테이지의 주변부에 진공흡착 기구를 설치하고, 마스크를 진공흡착에 의해 유지하도록 한 것이다.

또한 특허문헌 2, 3에 기재한 것은, 마스크 유지틀, 혹은 마스크 유지 프레임을 3점(点)의 지지체로 지지하도록 한 것이다.

도 6에 종래의 마스크 스테이지의 구성을 나타낸다.

마스크 스테이지(10)는, 주로, 마스크(20)를 유지하는 스테이지 베이스(11)와, 스테이지 베이스(11)를 XYθ(마스크의 평면 내의 직교하는 2방향, 및 그 평면에 직교하는 축 주위의 회전), 경우에 따라서는 Z방향(마스크의 평면에 대해 직교하는 방향)에도 이동시키는 스테이지 이동기구(12)로 구성된다.

스테이지 베이스(11)에는, 마스크(20)를 통해 워크(도시하지 않음)에 조사되는 빛(노광광·자외선)이 통과하는 개구(11a)가 설치되어 있다.

또한 상기 개구(11a)의 주변부에는, 마스크(20)를 유지하기 위한 진공 흡착홈(11b)이 형성되고, 마스크(20)의 주변부를 흡착함으로써, 마스크(20)를 스테이지 베이스(11)에 유지 고정한다.

마스크(20)는, 전체 주위에 걸쳐 스테이지 베이스(11)에 흡착 유지되기 때문에, 스테이지 베이스(11)의 평면도는 정밀도 좋게 가공할 필요가 있다.

스테이지 베이스(11)의 평면도가 나쁘면, 워크에 전사되는 패턴에 뒤틀림이 생기거나, 빛이 조사되는 위치가 어긋나거나 하는 등, 노광 정밀도·광조사 정밀도가 나빠진다.

(특허문헌 1) 일본국 특허 공개공보 평11-186124호

(특허문헌 2) 일본국 특허 공개공보 평9-281717호

(특허문헌 3) 일본국 특허 공개공보 평10-335204호

노광되는 워크(예를 들면, 프린트 기판)나 접합을 행하는 액정 패널은, 해마다 대형화한다. 예를 들면, 접합을 행하는 액정 패널용 유리 기판은, 한 변이 2m를 넘는 것도 나왔다.

워크가 대형화함에 따라, 빛(노광광·자외선)을 조사하는 영역도 넓어지기 때문에 마스크도 대형화한다. 마스크가 대형화함에 따라, 마스크를 유지하는 마스크 스테이지의 스테이지 베이스도 대형화한다.

도 6에 나타낸 바와 같은 개구를 갖는 큰 스테이지 베이스(11)는, 평면도 좋게 가공하기 어렵다. 개구를 갖는 부재를 평면 가공하는 것은 원래 어렵고 평면 가공하고 나서 개구를 형성하고자 하면, 개구를 형성하는 가공시에 휨이나 뒤틀림이 발생한다.

그 대책으로서, 스테이지 베이스에 의해 마스크의 전체 주위를 흡착 유지하는 방법 대신, 상기 특허문헌 2, 3에 나타나는 바와 같이 스테이지 베이스의 위에 지지체를 세워, 마스크를 3점에서 지지하는 것이 생각된다.

마스크는 기본적으로는 평면의 판이므로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 스테이지 베이스(11)에 3개의 지지체(13)를 설치하고, 마스크(20)를 3점 지지하면, 이상적으로는 마스크(20)는 평면이 될 것이다. 그러나, 마스크(20)가 대형인 경우, 3점만의 지지에서는, 도 7 화살표로 나타내는 바와 같이, 마스크(20)가 지지되어 있지 않은 부분에서 자중(自重)에 의한 뒤틀림이 생긴다. 마스크(20)가 뒤틀리면, 상 기한 바와 같이 전사되는 패턴에 뒤틀림이 생기거나, 빛이 조사되는 위치가 어긋나거나 하는 등, 노광 정밀도·광조사 정밀도가 나빠진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 마스크 등의 평면판을 복수의 지지체에 의해 지지할 때에, 자중에 의한 뒤틀림을 보상하고, 평면판을, 평면을 유지한 상태로 지지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 과제를 본 발명에서는, 다음과 같이 해결한다.

(1)평면판을 복수의 지지체에 의해 지지하는 지지기구에서, 베이스 상에 높이가 불변인 고정식 지지체와, 높이가 가변인 변위식 지지체를 합계 4개 이상 설치한다.

상기 고정식 지지체는, 상기 베이스 상에 설치된 대좌의 위에 회전 베어링을 통해 설치되고, 상기 평면판을 이면으로부터 유지하는 진공 흡착부를 갖고, 상기 변위식 지지체는, 샤프트를 상하이동시키는 에어 실린더와, 상기 샤프트에 연결된 판형상체와, 그 판형상체를 통해 상기 샤프트의 위치를 일정한 위치로 유지하는 유지수단과, 상기 샤프트의 선단에 회전 베어링을 통해 설치되고, 상기 평면판을 이면으로부터 유지하는 진공 흡착부를 갖는다.

(2)상기 (1)에서, 고정식 지지체를 3개 이하로 한다.

(3)상기 (1)에서, 지지체 모두를 변위식 지지체로 한다.

(4)상기 (1)(2)(3)에서, 평면판을, 패턴을 형성한 마스크로 한다.

도 1에 본 발명의 실시예의 마스크 스테이지(10)의 구성을 나타낸다. 또, 스테이지 베이스(11)를 XYθ(Z)방향으로 이동시키는 이동기구는 생략하고 있다.

스테이지 베이스(11) 상에, 높이가 고정된 3개의 고정식 지지체(1)와, 높이가 가변인 3개의 변위식 지지체(2)가 설치된다. 또, 변위식 지지체(2)의 개수는, 3개에 한하는 것이 아니라, 마스크의 자중 뒤틀림에 따라 적절히 설치한다.

도 2에 고정식 지지체(1)의 구조를 나타낸다.

대좌(1a)의 위에 회전 베어링(1b)을 통해, 표면에 진공 흡착홈(1d)이 형성된 진공 흡착부(1c)가 설치되어 있다. 진공 흡착부(1c)에는 진공배관(1e)이 접속되어 있다. 대좌(1a)는 스테이지 베이스에 설치되고, 진공 흡착부(1c)는, 스테이지 베이스(11)에 대해 높이 방향이 고정되어 있다.

도 3에 변위식 지지체(2)의 구조를 나타낸다. 동 도면은 단면도이다.

스테이지 베이스(11) 상에 에어 실린더(2a)가 설치된다. 에어 실린더(2a)는, 공급하는 에어의 압력을 변화시킴으로써, 샤프트(2b)가 임의의 추력(推力)으로 상하(上下)한다.

에어 실린더(2a)의 샤프트(2b)는 중간대(2c)에 접속되어 있다. 에어 실린더(2a)와 중간대(2c) 사이에는 스프링(2g)이 설치되어 있다.

중간대(2c)의 양측에는, 고정 디스크(2d)(예를 들면, 판스프링)가 하방향으로 신장하여 설치되고, 고정 디스크(2d)의 양측에는 에어록 기구(2f)의 패드(2e)가 설치되어 있다.

에어록 기구(2f)에 에어가 공급되면, 패드(2e)는 도면 중 화살표 방향으로 이동하고, 고정 디스크(2d)가 끼워져 고정되고, 진공 흡착부(2i)는 상하이동할 수 없게 된다.

중간대(2c)의 상부에는 회전 베어링(2h)을 통해, 진공 흡착부(2i)가 설치되어 있다. 진공 흡착부(2i)의 구조는, 고정식 지지체(1)의 것과 동일하며, 표면에 진공 흡착홈(2j)이 형성되어 진공배관(2k)이 접속되어 있다.

다음으로, 도 4에 의해, 마스크(20)를 마스크 스테이지(10)에 설치하는 순서를 설명한다.

도 4에서는, 고정식 지지체(1)는 삼각형으로 도시되고, 변위식 지지체(2)는 T자형으로 도시되어 있다. 또한, 도 4에서는 설명의 편의상, 고정식 지지체(1), 변위식 지지체(2)가 직선형상으로 배치되어 있는 것과 같이 나타나 있지만, 고정식 지지체(1), 변위식 지지체(2)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 삼각형의 정점 위치에 배치되어 있다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크(20)는, 스테이지 베이스(11) 상에 설치된 3개소의 고정식 지지체(1)의 진공 흡착부(1c) 상에 올려져, 유지 고정된다. 이때 변위식 지지체(2)의 진공 흡착부(2i)는 내려져 있어, 마스크(20)와는 접촉하지 않는다.

마스크(20)의 고정식 지지체(1)에 지지되어 있지 않은 부분에는 자중에 의한 뒤틀림이 생기고 있다.

변위식 지지체(2)의 에어 실린더(2a)에 에어를 공급하고, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 진공 흡착부(2i)를 상승시킨다. 진공 흡착부(2i)는 마스크(20)의 이 면에 접하고, 마스크(20)를 흡착 유지한다. 이 상태로 변위식 지지체(2)에, 마스크(20)에 발생하고 있는 자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 만큼의 추력을 가하여, 마스크(20)를 밀어 올린다.

여기서,「자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 만큼의 추력」이란, 실제로는 엄밀한 계산이 필요하지만, 다음과 같이 설명할 수 있다.

예를 들면, 6㎏의 마스크를, 3개소의 고정식 지지체와 3개소의 변위식 지지체의, 합하여 6개소에서 지지하는 경우, 이상적으로는, 6㎏÷6=1㎏의 1㎏가 「자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 만큼의 추력」이 된다.

실제로「자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 만큼의 추력」을 구하는 방법으로서는 시뮬레이션에 의해, 각 지지부재(10)에 걸리는 중력을 계산하는 방법이 생각된다. 즉, 미리 평면판(1)의 크기와 무게 및 지지부재(10)의 위치에 의거하여, 각 지지부재(10)에 걸리는 중력을 컴퓨터 등을 이용하여 계산한다.

예를 들면, 도 5는, 2470㎜×2170㎜×1㎜에서 무게 약 14㎏의 평면판을, 6점에서 지지하는 경우의, 각 점에 걸리는 중력의 시뮬레이션을 행하고 있는 도면이다.

동 도는, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해, 상기 평면판을 6점에서 지지하는 경우에, 가장 뒤틀림이 적어지는 지지점의 위치와, 각 지지점에 가해지는 하중과, 평면판의 뒤틀림량을 구한 것이다. 동 도면 중에 나타나는 2.47㎏, 2.16㎏, …은 각 지지점에 가해지는 하중, 각 지지점을 둘러싸도록 나타난 선은, 변위량이 같은 점을 이은 등고선이다.

이와 같이 하여, 컴퓨터의 시뮬레이션에 의해, 미리 마스크의 크기와 무게 및 지지체의 위치에 의거하여, 각 지지체에 걸리는 중력을 계산한다. 여기서, 상기 계산시에는, 워크의 뒤틀림량이 가장 작아지는 지지점을 탐색하고, 그 지지점에 걸리는 중력을 구한다. 또, 마스크의 경우는, 마스크 스테이지의 중앙부에 개구가 설치되고, 지지할 수 있는 장소는 마스크의 주변부이기 때문에, 이 점을 고려하여 지지점을 구한다.

계산에 의해 얻어진 각 지지부재(10)에 걸리는 중력이, 예를 들면 2.47㎏, 2.16㎏, 2.47㎏, 2.46㎏, 2.16㎏, 2.46㎏이고, 이것을 3개소의 고정식 지지체(1), 3개소의 변위식 지지체(2)로 지지한다고 한다.

변위식 지지체(2)의 에어 실린더(2a)에는, 그 변위식 지지체(2)를 설치한 위치에 걸리는 중력에 상당하는 추력(유지력)이 얻어지도록, 에어를 공급한다.

에어 실린더(2a)는, 공급하는 에어 압력에 대해 추력(유지력)은 일의적으로 결정되기 때문에, 대상이 되는 변위식 지지체(2)에 걸리는 중력이 2.47㎏이면, 실린더에 2.47㎏의 추력(유지력)이 얻어지는 압력을 걸고, 중력이 2.16㎏이면, 2.16㎏의 추력(유지력)이 얻어지는 압력을 건다.

에어의 압력은, 각 변위식 지지체(2)에 접속된 에어 배관에 설치된 레귤레이터(도시하지 않음)에 의해 조절한다.

변위식 지지체(2)에, 상기 계산에 의해 구한 소정의 추력을 거는 것에 의해, 고정식 지지체(1)에도 계산치대로의 중력이 걸린다.

상기한 바와 같이 마스크(20)에 자중에 의한 뒤틀림을 캔슬하는 추력이 걸린 상태에서, 변위식 지지체(2)의 에어록 기구(2f)를 동작시켜 고정 디스크(2d)를 패드(2e)로 끼고, 변위식 지지체(2)의 높이 방향의 위치를 고정한다. 고정식 지지부재(1)와 변위식 지지부재(2)에는, 마스크(20)의 무게가 균등하게 걸린 상태가 된다. 이에 의해, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 마스크(20)는 상기 고정식 지지부재(1), 변위식 지지부재(2) 상에서 평면형상으로 지지된다.

이상으로 마스크의 마스크 스테이지로의 설치는 종료한다.

또, 상기에서는 변위식 지지체(2)를 내린 상태로 마스크(20)를 재치하고, 마스크 재치후에 변위식 지지체(2)를 원하는 추력으로 상승시켰지만, 마스크(20)를 올리기 전에, 변위식 지지체(2)에 계산치로부터 얻어진 추력을 얻는 압력을 공급하여, 에어 실린더(2a)를 상승시켜 두고, 그 위에 마스크(20)를 재치하도록 해도 된다.

또, 고정식 지지체로서 도 2의 구조를 예시했는데, 도 3에 나타낸 변위식 지지체(2)를 고정식 지지체로서 사용할 수 있다.

고정식 지지체(1)는 높이 방향이 고정되고, 3점에서 평면을 내는 것인데, 도 3에 나타낸 변위식 지지체(2)도, 에어록 기구(2f)에 의해 높이 방향을 고정해 두면, 고정식 지지체(1)와 같은 작용을 할 수 있다.

변위식 지지체(2)를 고정식 지지체(1)로서 사용하면, 변위식 지지체(2)와 고정식 지지체(1)라는 2개의 부재를 준비할 필요가 없다.

다음으로, 지지체를 모두 변위식 지지체(2)로 한 경우의, 마스크(20)를 유지하는 수단을 설명한다.

우선, 마스크 스테이지(10)에 마스크(20)를 둔다. 마스크(20)는, 에어 실린더(2a)가 내려간 상태의 변위식 지지체(2)의 진공 흡착부(21) 상에 올려져, 유지 고정된다.

다음으로, 각 변위식 지지체(2)의 에어 실린더(2a)에, 상기의 실시예로 나타낸 시뮬레이션에 의해 구한 마스크(20)의 자중 뒤틀림을 캔슬하는 추력이 얻어지는 압력으로, 에어를 공급한다. 마스크(20)는 각 지지체(2)의 중력 밸런스가 잡힌 상태로 상승한다.

이 상태로, 에어록 기구(2f)를 동작시켜 고정 디스크(2d)를 패드(2e)로 끼우고, 변위식 지지체(2)의 높이 방향의 위치를 고정한다. 각 변위식 지지체(2)에는, 마스크(20)의 무게가 균등하게 걸려 있다.

예를 들면, 노광장치에 설치되는 마스크는, 그 평면이, 노광광의 광축에 대해 직교하도록 설치하지 않으면 안된다. 그 경우는, 마스크 스테이지(10)의 스테이지 베이스(11)에 각도조정 기구를 설치하여 광축에 대한 각도를 조정한다.

또, 마스크(20)를 올리기 전에, 미리 변위식 지지체(2)에 마스크 재치시와 같은 추력을 얻는 압력을 공급하여, 에어 실린더(2a)를 상승시켜 두고, 그 위에 마스크(20)를 재치하도록 해도 좋다.

또, 상기 실시예에서는, 본 실시예의 지지기구를, 마스크(20)를 지지하는 마스크 스테이지(10)에 이용하는 경우를 예로 설명하였지만, 본 실시예에서 나타낸 지지기구를, 예를 들면 노광장치에서 노광광의 광로를 되돌아오는 반사 미러를 지지하는 기구로서도 이용할 수 있다.

본 발명에서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1)높이가 불변인 고정식 지지체와, 높이가 가변인 변위식 지지체를 합계 4개 이상 설치하고, 이 지지체에 의해 평면판을 지지하도록 하였기 때문에, 대형의 평면판을, 자중에 의한 뒤틀림을 보상하면서 표면을, 평면을 유지한 상태로 지지할 수가 있다. 또한 평면판을 지지하기 때문에 대형의 평면 스테이지를 사용할 필요가 없다.

(2)지지체의 모두를 변위식 지지체로 하고, 변위식 지지체를 고정식 지지체로서 사용하면, 변위식 지지체와 고정식 지지체라는 2개의 부재를 준비할 필요가 없다.

(3)본 발명을 노광장치의 마스크의 지지에 사용함으로써, 마스크를 지지하기 위한 대형의 평면 스테이지를 사용하지 않고, 대형의 마스크를, 적은 뒤틀림량으로 지지할 수 있다. 이 때문에, 노광 정밀도·광조사 정밀도의 악화를 방지할 수 있다.

Claims

평면판을 복수의 지지체에 의해 지지하는 지지기구로서,

지지체를 설치한 베이스를 갖고, 그 지지체는,

상기 베이스 상에 설치된 대좌(台座)의 위에 회전 베어링을 통해 설치되고, 상기 평면판을 이면으로부터 유지하는 진공 흡착부를 갖는 높이가 불변인 고정식 지지체와,

샤프트를 상하이동시키는 에어 실린더와, 상기 샤프트에 연결된 판형상체와, 그 판형상체를 통해 상기 샤프트의 위치를 일정한 위치로 유지하는 유지수단과, 상기 샤프트의 선단에 회전 베어링을 통해 설치되고, 상기 평면판을 이면으로부터 유지하는 진공 흡착부로 구성되는 높이가 가변인 변위식 지지체로 이루어지고,

상기 고정식 지지체와 변위식 지지체의 합계는 4개 이상인, 지지기구.
청구항 1에 있어서,

상기 지지체 중, 고정식 지지체는 3개 이하인, 지지기구.
청구항 1에 있어서,

상기 지지체는, 모두가 변위식 지지체인, 지지기구.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 상기 평면판이, 패턴을 형성한 마 스크인 지지기구를 사용한, 마스크 스테이지.