KR20190066584A - 마스크 유닛 및 노광 장치 - Google Patents

Abstract

투명판에 필름 마스크를 용이하게 밀착시키는 것이 가능하여, 전사되는 패턴의 형상 정밀도의 저하의 문제가 없도록 하는 것을 과제로 한다. 투명판(2)에 받아져 있는 필름 마스크(1)는, 주변부가 마스크 프레임(3)의 진공 흡착 구멍(34)으로 진공 흡착된다. 투명판(2)의 필름 마스크(1)에 대향하는 면에 형성된 가스 배출 홈(21)은 해당 면의 우측의 테두리에 도달하여, 면취부(22)의 도중에서 종단되어 있다. 노광 장치가 구비하는 크리닝 롤러(91)는, 필름 마스크(1)의 좌측의 테두리로부터 우측의 테두리까지 필름 마스크(1)에 접촉하면서 회전하며 이동하여, 이물질(c)의 제거와 기포(g)의 압출을 행한다. 기포(g)를 형성하고 있던 가스는, 가스 배출 홈(21), 흡인구(37)를 경유하여 배출된다.

Description

마스크 유닛 및 노광 장치{MASK UNIT AND EXPOSURE APPARATUS}

본 출원 발명은, 각종 제품의 제조에 있어 패턴의 전사에 사용되는 노광 장치에 관련된 것이며, 또한 노광 장치에 탑재되는 마스크 유닛에 관련된 것이다.

소정의 패턴의 빛을 대상물에 조사하여 노광하는 노광 장치는, 포토리소그래피의 핵심적인 기술로서 각종 용도로 사용되고 있다. 노광 장치는, 패턴을 직접 묘화(描畵)하는 타입의 것도 알려져 있으나, 통상, 마스크를 통한 빛을 조사하여, 마스크의 패턴을 대상물에 전사한다.

노광 장치에 탑재되는 마스크는, 투명한 유리판에 차광 재료로 패턴이 그려져 구성된다. 통상적으로, 유리판에 차광 재료의 막을 피착(被着)시켜, 포토리소그래피에 의해 패턴화된다. 이와 같은 유리 재질의 마스크에 대해, 최근에는, 소위 필름 마스크도 많이 사용되어져 가고 있다. 차광 재료에 있어 패턴이 형성되어 있는 것은, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름과 같은 재료로 형성된 투명하고 얇은 필름으로, 이러한 필름(필름 마스크)이 유리판에 받아진 구조가 된다. 필름 마스크의 경우, 유리판과 공용하는 것이 가능하며, 품종에 맞추어 필름 마스크만을 여러 종류 제작하여 보관하면 좋다. 이를 통해, 비용이 낮아지고, 보관 및 취급도 용이해진다. 보관에 요구되는 공간도 작아진다. 이러한 이유로, 필름 마스크를 채용하는 노광 장치가 많아져 가고 있다.

일본국 특허공개 1986-41151호 공보 일본국 특허공개 1999-30851호 공보

필름 마스크는, 상술한 것과 같은 장점이 있으나, 유리판에 대해 충분히 밀착된 상태에서 노광 장치에 탑재하지 않으면 안되며, 이러한 점이 과제로 되어 있다. 얇고 유연한 필름 마스크는, 유리판에 맞춰 밀착시킨다 하더라도, 사이에 기포가 남아버리기 쉽다. 기포가 남게 되면, 그 부분에 필름 마스크의 패턴이 왜곡됨으로 인해, 전사되는 패턴도 왜곡되어버려, 제품 흠결의 원인이 되기 쉽다.

이를 위해, 필름 마스크를 유리판에 바짝 댄 후, 작업자가 주걱으로 문질러 기포를 외측으로 압출하는 귀찮은 작업이 필요하게 되어, 생산성 향상에 장애가 되고 있다. 또한, 주걱으로 문지른 필름 마스크에 왜곡(늘어짐)이 발생하여 왜곡된 상태로 필름 마스크가 유리판에 밀착, 고정되기 쉽다. 문제인 것은, 이런 왜곡이 랜덤하게 발생함으로 인해, 제어가 곤란한 것에 있다. 이로 인해, 전사되는 패턴의 형상 정밀도의 저하로 이어지기 쉽다. 본 출원의 발명은, 상술한 것과 같은 필름 마스크에 있어서의 과제를 해결하기 위해 이뤄진 것으로, 투명판에 필름 마스크를 용이하게 밀착시키는 것이 가능하고, 전사되는 패턴의 형상 정밀도의 저하 문제가 없도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원 청구항 1 기재의 발명은, 노광 장치에 탑재되는 마스크 유닛에 있어서, 필름 마스크와, 필름 마스크를 받는 투명판과, 투명판을 주변부에서 유지하는 마스크 프레임을 구비하고, 마스크 프레임은, 필름 마스크를 진공 흡착하는 것이 가능한 진공 흡착 구멍을 가지고 있고, 투명판의 필름 마스크에 대향하는 면에는, 해당 면의 한 변의 테두리에 도달하는 가스 배출 공간을 형성하는 오목부 또는 볼록부가 설치되는 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2 기재의 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 마스크 프레임은, 상기 투명판의 단면에 대향하는 내측면에 있어서 진공 흡인되는 것이 가능한 흡인구를 가지고 있는 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3 기재의 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 투명판은, 상기 필름 마스크에 대향하는 표면과 단면을 잇는 경사면이 되는 면취부를 가지고, 상기 부위는, 상기 가스 배출 공간이 면취부의 도중까지 도달하는 형상인 것을 특징으로 하는 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4 기재의 발명은, 노광 작업 위치에 기판을 반송하는 반송계와, 노광 작업 위치에 배치된 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 마스크 유닛과, 마스크 유닛 내의 상기 필름 마스크를 통과하여 빛을 조사하여 기판을 노광하는 노광 유닛을 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 필름 마스크의 표면의 이물질을 제거하는 크리닝 헤드와, 헤드 이동 기구가 설치되어 있고, 헤드 이동 기구는, 크리닝 헤드를 상기 필름 마스크에 접촉시키면서 이동시키는 기구이며, 상기 투명판의 상기 한 변과 반대측의 한 변의 테두리부터 상기 한 변의 테두리를 향해 크리닝 헤드를 이동시키는 기구인 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 5 기재의 발명은, 상기 청구항 4의 구성에 있어서, 상기 크리닝 헤드는, 표면에 점착층이 형성되어 상기 필름 마스크에 접촉하면서 회전하는 크리닝 롤러인 것인 구성을 가진다. 또한 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 6 기재의 발명은, 상기 청구항 4의 구성에 있어서, 상기 헤드 이동 기구는, 상기 크리닝 헤드가 상기 한 변의 테두리에 가까워지는 때에 이동 속도를 감속시키는 기구인 것인 구성을 가진다.

이하에 설명하는 바와 같이, 본원 청구항 1 기재의 발명에 의하면, 투명판의 필름 마스크에 대향하는 면의 한 변의 테두리에 있어서의 흡착력이 완화되어, 기포를 형성하고 있는 가스가 가스 배출 공간을 통해 배출되므로, 기포의 잔류가 없어지며, 필름 마스크는 투명판에 충분히 밀착된 상태가 된다. 이로 인해, 전사하는 패턴의 형성 정밀도 저하의 문제가 없어진다. 또한, 청구항 2 기재의 발명에 의하면, 가스 배출 공간을 통해 빠져나간 가스가 흡인구로부터 신속하게 배출되므로, 기포 잔류 방지의 효과가 더욱 높아진다. 또한, 청구항 3 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 가스 배출 공간이 면취부의 도중까지 도달하므로, 면취부에서 필름 마스크가 강하게 흡착되어 가스의 배출이 저해되는 것이 방지된다. 이로 인해, 기포 잔류 방지의 효과가 더욱 높아진다. 또한, 청구항 4 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 헤드 이동 기구가 크리닝 헤드를 이동시키는 것에 의해 기포를 제거하므로, 기포의 제거와 크리닝이 동시에 행해질 수 있다. 이에 더해, 필름 마스크의 늘어짐에 재현성을 가지도록 하는 것이 가능해져, 패턴의 전사 정밀도 저하의 문제가 발생하지 않도록 하는 것이 가능하다. 또한, 청구항 5 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 크리닝 헤드가 필름 마스크 상에서 구르면서 움직이는 크리닝 롤러이므로, 필름 마스크에 무리한 힘이 가해지는 것이 어렵고, 필름 마스크의 왜곡을 방지하는데 더욱 좋아진다. 또한, 청구항 6 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 크리닝 헤드가 한 변의 테두리에 가까워질 때에 감속하므로, 가스 역류의 우려가 없고, 생산성이 저하되지 않으면서 기포 잔류 방지의 효과를 더욱 높이는 것이 가능하다.

도 1은, 실시 형태의 마스크 유닛의 정면 단면 개요도이다.
도 2는, 도 1의 마스크 유닛의 분해 사시 개요도이다.
도 3은, 마스크 프레임 및 유리판을 하측에서 본 평면 개요도이다.
도 4는, 가스 배출 홈의 작용에 대해 나타내는 정면 단면 개요도이다.
도 5는, 가스 배출 홈이 면취부에 도달하지 않은 경우의 문제에 대해 나타내는 정면 단면 개요도이다.
도 6은, 가스 배출 공간을 형성하는 다른 형태를 나타내는 개요도이다.
도 7은, 가스 배출 공간을 형성하는 다른 형태를 나타내는 개요도이다.
도 8은, 실시 형태의 노광 장치의 정면 개요도이다.
도 9는, 노광 장치가 구비하는 마스크 메인테넌스 프로그램에 대해 나타내는 정면 개요도이다.

다음으로, 본 출원의 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해 설명한다. 도 1은, 실시 형태의 마스크 유닛의 정면 단면 개요도, 도 2는 도 1의 마스크 유닛의 분해 사시 개요도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 마스크 유닛은, 노광 장치에 탑재되는 마스크 유닛이다. 이 마스크 유닛은, 필름 마스크(1), 투명판(2), 마스크 프레임(3)을 구비하고 있다.

필름 마스크(1)는, 폴리에스터 필름과 같은 재질의 투명하고 얇은 필름으로, 두께는 예를 들어 100um~200um 정도이다. 노광 장치에 탑재되는 것이므로, 필름 마스크(1)에는 전사하는 패턴(미도시)이 그려져 있다. 또한, 이 예시에서는, 필름 마스크(1)가 사각형이다.

투명판(2)은, 필름 마스크(1)를 노광 중에 느슨하지 않은 안정된 형태로 하기 위해 받는 부재이다. 이 실시 형태에서는, 투명판(2)은 유리 재질(유리판)로 되어 있다. 투명판(2)은, 특히 노광 파장의 빛에 대해 충분히 투명할 것이 필요하나, 청판(靑板)이나 백판(白板)의 명칭으로 시판되고 있는 유리판을 사용하는 것이 가능하다. 두께는, 기계적 강도를 확보하는 관점에서, 5mm~10mm정도로 하는 것이 좋다. 또한, 투명판(2)은 필름 마스크(1)보다 조금 작은 사이즈의 사각형이다. 또한 투명판(2)으로써 아크릴 수지와 같은 유리 이외의 재질의 것이 사용되는 것도 있을 수 있다.

도 3은, 투명판(2) 및 마스크 프레임(3)을 하측에서 본 평면 개요도이다. 도 3에 있어서, 필름 마스크는 도시가 생략되어 있다. 마스크 프레임(3)은, 알루미늄 또는 스테인리스 등의 금속제이며, 도 2 및 도 3에 나타낸 것과 같이 사각형의 틀 형상이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 마스크 필름(3)은 내측 테두리에 단차를 가지고 있다. 단차의 높이는, 투명판(2)의 두께와 거의 같고, 이 단차 내에 주변부가 위치하는 상태로 투명판(2)이 마스크 프레임(3)에 설치되어 있다. 이하, 단차 내에서, 투명판(2)의 단면에 대향하는 면(31)을 내측면이라 부르고, 투명판(2)의 판면에 대향하는 면(32)을 판받이면이라 부른다.

투명판(2)은, 주변부에 있어서 마스크 프레임(3)에 대해 접착에 의해 고정되어 있다. 즉, 도 1에 나타낸 것과 같이, 투명판(2)의 주변부의 상면과 마스크 프레임(3)의 판받이면(32)의 사이에는, 접착층(20)이 설치되어 있다. 또한, 투명판(2)의 단면과 마스크 프레임(3)의 내측면(31)의 사이에는 틈(30)이 존재하고 있다. 이하, 이 틈(30)을 주위 공간이라 부른다.

필름 마스크(1)는, 투명판(2) 및 마스크 프레임(3)에 대해 진공 흡착에 의해 고정되게 되어 있다. 마스크 프레임(3)의 필름 마스크(1)를 받는 면(33)을 필름받이면이라 부른다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 필름받이면(33)에는 진공 흡착 구멍(34)이 형성되어 있다. 진공 흡착 구멍(34)은, 홈 형상으로서, 마스크 프레임(3)의 각 변에 연장되어 둘러싼 형태로 형성되어 있다.

진공 흡착 구멍(34)은, 마스크 프레임(3) 내에 설치된 연통로(35)(상세 도시 생략)를 거쳐 관 접속부(36)에 이어져 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 마스크 유닛이 사용되는 경우, 관접속부(36)에는 배기관(61)이 접속되어 진공 흡인된다. 이에 의해, 필름 마스크(1)가 마스크 프레임(3)에 진공 흡착된다. 진공 흡착 구멍(34)은 둘러싼 형태의 홈으로 되어 있어, 필름 마스크(1)는, 주변부가 둘러싼 형태로 마스크 프레임(3)에 흡착된다. 또한, 마스크 프레임(3)의 내측면(31)에는, 흡인구(37)가 형성되어 있고, 흡인구(37)는 마스크 프레임(3) 내의 연통로(35)에 이어져 있다. 이로 인해, 주위 공간(30)도 진공 배기되어 부압(負壓)이 되도록 되어 있다.

이 실시 형태에서는, 마스크 유닛이 수평인 자세로 사용되어, 투명판(2)의 하측에 필름 마스크(1)가 진공 흡착에 의해 유지되도록 되어 있다. 이하, 설명의 편의상, 투명판(2)의 필름 마스크(1) 측의 면을 표면으로, 그와는 반대측을 이면이라 한다.

이러한 실시 형태의 마스크 유닛은, 상술한 기포의 발생을 방지하기 위한 구조를 가지고 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 투명판(2)의 표면에는 홈(21)이 형성되어 있다. 이 홈(21)은, 필름 마스크(1)와 투명판(2)의 사이에 기포가 형성되지 않도록 가스를 빼내기 위한 공간(이하, 가스 배출 공간이라 함)을 형성하는 것이다. 이하, 이 홈(21)을 가스 배출 홈이라 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 가스 배출 홈(21)은 복수개 설치되며, 각 가스 배출 홈(21)은 투명판(2)의 표면의 우측 변의 테두리에 도달하고 있다. 각 가스 배출 홈(21)이 연장되는 방향은, 투명판(2)의 좌우로 연장되는 변의 방향과 평행하다. 각 가스 배출 홈(21)의 좌단은, 투명판(2)의 중앙보다 상당히 우측으로 치우쳐 배치되어 있다. 즉, 각 가스 배출 홈(21)은, 투명판(2)의 표면의 우단의 마진 영역을 횡단하는 것과 같이 형성되어 있다. 또한, 이와 같은 가스 배출 홈(21)은, 투명판(2)이 유리판인 경우, 연삭 가공이나 화학 에칭으로 형성하는 것이 가능하다. 투명판(2)이 수지제인 경우, 성형 시에 사용하는 틀의 형성으로 실현 가능하다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 투명판(2)의 표면의 주위에는, 면취부(22)가 형성되어 있다. 면취부(22)는, 투명판(2)의 표면과 단면을 잇는 경사면이다. 면취부(22)는, 투명판(2)의 표면의 주위가 예리한 각도가 되지 않게 하여 필름 마스크(1)의 훼손을 방지하는 것이다. 그리고, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 각 가스 배출 홈(21)은, 표면의 테두리로부터 면취부(22)에 도달하고, 면취부(22)의 도중이 종단이 된다.

이와 같은 각 가스 배출 홈(22)에 의해, 필름 마스크(1)는, 기포가 없는 상태로 투명판(2)에 밀착되게 된다. 이하, 이런 점에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 가스 배출 홈(21)의 작용에 대해 나타낸 정면 단면 개요도이다. 도 4(A)에는 가스 배출 홈(21)이 없는 참고례의 마스크 유닛이 나타내져 있고, (B)에는 실시 형태의 마스크 유닛이 나타내져 있다.

상술한 바와 같이, 배기관(61)으로부터 진공 배기를 하면, 필름 마스크(1)는 주변부에 있어서 마스크 프레임(3)에 진공 흡착된다. 이 때, 필름 마스크(1)를 투명판(2)에 밀착시키기 위해, 주걱 등으로 문질러 기포(g)를 압출하고자 한 경우, 가스 배출 홈(21)이 없는 참고례에서는, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이 투명판(2)의 표면의 테두리에 있어서 필름 마스크(1)가 강하게 흡착되어 있으므로, 기포(g)가 압출되기 어렵다. 무리하게 압출하고자 한다고 하더라도, 다른 위치에 다시 기포가 생겨버리고(이동해버리고) 만다. 투명판(2)의 표면의 테두리 부분에 필름 마스크(1)가 강하게 흡착되는 이유는, 마스크 프레임(3)의 진공 흡착 구멍(34)이나 흡인구(37)에 가깝기 때문에, 특히 흡인구(37)로부터의 흡인에 의해 투명판(2)의 단면과 마스크 프레임(3)의 내측면(31)의 사이의 공간이 부압이 되기 때문이며, 필름 마스크(1)는 투명판(2)의 표면의 주위에 있어서 강하게 흡착되기 쉽다.

한편, 가스 배출 홈(21)이 있는 실시 형태의 구조에서는, 투명판(2)의 표면의 주위에 있어서 흡착력이 완화되며, 주걱 등으로 문지를 때에 기포(g)를 형성하고 있는 가스가 가스 배출 홈(21)을 통해 주위 공간(30)으로 도달하여, 흡인구(37)로부터 배기된다. 이로 인해, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 기포(g)의 잔류 없이, 필름 마스크(1)가 투명판(2)의 표면에 충분히 밀착된 상태가 된다. 또한, 가스 배출 홈(21)의 폭은, 예를 들어 0.5mm~1mm정도, 깊이는 0.05mm~0.3mm 정도가 좋다. 또한, 주위로부터의 거리는 5mm~30mm정도이다.

상기 실시 형태의 마스크 유닛의 구조에 있어서, 가스 배출 홈(21)이 면취부(22)에 도달하고 있는 점은, 진공 흡착력을 높게 하여 필름 마스크(1)의 고정력을 높이는 경우에도 기포의 잔류가 발생하지 않도록 하는 의의가 있다. 이 점에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 가스 배출 홈(21)이 면취부(22)에 도달하지 않은 경우의 문제에 대해 나타낸 정면 단면 개요도이다.

상술한 바와 같이, 필름 마스크(1)가 마스크 프레임(3)에 진공 흡착된 때에, 주위 공간(30)도 부압이 되므로, 필름 마스크(1)는, 주위 공간(30) 측으로 돌출되어 약간 구부러진 상태가 된다. 이 경우, 투명판(2)의 표면의 테두리에서 가스 배출 홈(21)이 종단이면, 면취부(22)에 필름 마스크(1)가 강하게 흡착되어, 그 곳에서 닫혀버리는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 기포를 형성하는 가스가 주위 공간(30)까지 흘러나가지 못하게 되고, 도 5에 나타낸 바와 같이 기포(g)가 잔류하기 쉽다. 한편, 면취부(22)의 도중까지 가스 배출 홈(21)이 도달하게 되면, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 면취부(22)에서 필름 마스크(1)가 강하게 흡착되지 않고, 기포는 잔류하지 않는다.

다만, 진공 흡인력을 그 정도로 높게 하지 않으면, 가스 배출 홈(21)이 면취부(22)의 도중까지 도달하고 있지 않아도 도 5 에 나타낸 바와 같은 상태가 되지 않고, 문제가 없다. 반대로 말하자면, 가스 배출 홈(21)이 면취부(22)의 도중까지 도달하고 있는 구조는, 진공 흡인력을 높여서 필름 마스크(1)의 고정 강도를 더욱 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 이러한 효과를 얻기 위해, 가스 배출 홈(21)이 면취부(22)의 도중에서 종단일 필요는 없으며, 면취부(22)와 단면의 경계까지 도달하더라도 좋은 것은, 물론이다.

상기 실시 형태의 마스크 유닛에 있어서, 마스크 프레임(3)의 내측면(31)의 흡인구(37)는 반드시 필수인 것은 아니다. 기포를 형성하고 있는 가스는, 주위 공간(30)이 완전히 기밀 봉지된 공간이 아닌 한 누출된다. 예를 들어, 투명판(2)과 마스크 프레임(3)을 접합한 접착층(20)이 가지는 미세한 구멍 등으로부터 배출된다. 또한, 필름 마스크(1)가 진공 흡착되어 있는 진공 흡착 구멍(34)이 종단이 없는 둘러싼 형태가 아니라 필름 마스크(1)가 주위 공간(30)을 기밀 봉지한 상태로 진공 흡착되어 있지 않은 경우, 봉지되지 않은 곳으로부터 가스가 누출된다. 다만, 이들과 비교할 때, 흡인구(37)을 설치하여 흡인하는 구성은 전도도가 높아지므로, 신속하게 가스가 배출된다. 이로 인해, 기포 잔류 방지 효과가 더욱 높아진다. 또한 접착층(20)이 간헐적으로 설치되어 있어 가스의 전도도가 높은 경우에는, 흡인구(37)가 설치되지 않을 수도 있다. 다만, 접착 강도가 저하되므로, 흡인구(37)를 설치하면서 접착층(20)을 무종단의 둘러싼 형태로(간헐적이지 않게) 설치하는 편이 좋다.

다음으로, 가스 배출 공간을 형성하는 다른 형태에 대해 설명한다. 도 6 및 도 7은, 가스 배출 공간을 형성하는 다른 형태를 나타내는 개요도이다. 이 중, 도 6은, 가스 배출 홈(21)의 다른 예에 대해 나타낸 평면 개요도이며, 도 7은 가스 배출 공간을 형성하는 예에 대해 나타낸 측면 단면 개요도이다.

상술한 실시 형태에 있어 가스 배출 홈(21)은, 투명판(2)의 표면의 한 변의 방향에 있어서 산재되어 복수개 있고, 모두 균등한 간격으로 설치되어 있으나, 도 6(1)에 나타낸 바와 같이, 좁은 간격으로 설치된 복수의 가스 배출 홈(21)으로 이루어지는 그룹이 복수개 설치되어도 좋다. 또한, 도 6(2), (3)에 나타낸 바와 같이, 분기된 가스 배출 홈(21)이어도 좋고, 분기된 것이 복수개 설치되어도 좋다. 상기 실시 형태의 가스 배출 홈(21)은, 측면 단면도로 도 7(1)에 나타낸 바와 같은 형태가 되나, 그 외에, 도 7(2)에 나타낸 바와 같은 볼록부(23)에 의해 가스 배출 공간이 형성되는 경우도 있다. 이 경우, 볼록부(23)는, 투명판(2)의 표면의 테두리를 향해 긴 형태(볼록한 줄기)여도 좋고, 돌기가 산재하는 형태여도 좋다. 또한, 오목부 또는 볼록부는 1개만이 있어도 가스 배출 공간을 형성하는 것이 가능한 경우가 있고, 그와 같은 형상이 채용되는 것도 있을 수 있다.

다음으로, 노광 장치의 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 8은, 실시 형태의 노광 장치의 정면 개요도이다. 도 8에 도시된 노광 장치는, 노광 대상물로서 기판(S)을 반송하는 반송계(4)와, 노광 작업 위치에 배치된 마스크 유닛(10)과, 마스크 유닛(10)의 필름 마스크(1)를 통해 기판(S)에 빛을 조사하여 노광하는 노광 유닛(5)을 구비하고 있다. 실시 형태의 노광 장치는, 일례로써 플렉시블 프린트 기판용의 기판과 같은 띠형의 플렉시블 기판(S)을 노광하는 장치로 되어 있다. 따라서, 반송계(4)는, 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 기판(S)을 반송하는 기구로 되어 있다.

구체적으로, 반송계(4)는, 미노광 기판(S)이 감겨진 송출측 심 롤러(41)와, 송출측 심 롤러(41)로부터 기판(S)을 인출하는 송출측 핀치 롤러(42)와, 노광 후 기판(S)이 감기는 권취측 심 롤러(43)와, 노광 후 기판(S)을 인출하여 권취측 심 롤러(43)로 권취시키는 권취측 핀치 롤러(44)를 구비하고 있다. 또한, 반송계(4)에 의한 기판(S)의 이송 방향을 X방향으로 하고, 이에 수직인 수평 방향을 Y방향으로 한다. Y방향은 기판 S의 폭방향이다. XY평면에 수직인 방향을 Z방향으로 한다.

송출측 핀치 롤러(42)와 권취측 핀치 롤러(44)의 사이에, 노광 작업 위치가 설정되어 있다. 실시 형태의 노광 장치는, 기판(S)의 양면을 동시에 노광하는 장치로 되어 있으며, 노광 작업 위치의 기판(S)의 양측(이 예에서는 상하)에 마스크 유닛(10)과 노광 유닛(5)이 배치되어 있다. 따라서, 마스크 유닛(10)과 노광 유닛(5)은 각각 두 개씩 설치되어 있다.

상하의 마스크 유닛(10) 및 노광 유닛(5)은, 각각 동일한 구조의 것이며, 노광 작업 위치의 기판(S)을 사이에 두고 상하에 대칭으로 배치되어 있다. 즉, 상측의 마스크 유닛(10)은 필름 마스크(1)를 하측을 향한 상태로 배치되어 있고, 투명판(도 8에는 미도시)이 상측에 필름 마스크(1)를 받고 있다. 하측의 마스크 유닛(10)은 필름 마스크(1)를 상측을 향한 상태로 배치되어 있고, 투명판이 하측에 필름 마스크(1)를 받고 있다. 장치는, 각 마스크 유닛(10)을 설치하기 위해 미도시된 스테이지(이하, 마스크 스테이지)를 구비하고 있다. 각 마스크 유닛(10)은, 마스크 프레임(3)을 마스크 스테이지에 대해 고정하는 것으로 장치에 탑재된다.

또한, 장치는, 각 마스크 유닛(10)에 있어 필름 마스크(1)가 마스크 프레임(3)에 흡착된 상태로 하기 위한 진공 배기계(6)를 구비하고 있다. 진공 배기계(6)의 각 배기관(61)은, 상술한 바와 같이 각 마스크 프레임(3)의 관접속부(36)에 접속되어 있다. 진공 배기계(6)는, 후술하는 메인 컨트롤러(8)에 의해 제어되나, 메인 컨트롤러(8)의 입력부(81)로부터의 입력에 의해 매뉴얼 제어도 가능하게 되어 있다. 또한, 설명은 생략하나, 각 필름 마스크(1)에는 얼라인먼트 용의 마크(이하, 마스크 마크)가 설치되어 있다.

각 노광 유닛(5)은, 광원(51)과, 광원(51)으로부터의 빛을 필름 마스크(1)에 조사하는 광학계(52) 등을 구비하고 있다. 이 실시 형태의 장치는 접촉 노광을 행하는 장치이며, 각 노광 유닛(5)은, 각 필름 마스크(1)에 평행한 빛을 조사하는 유닛으로 되어 있다. 따라서, 광학계(52)는, 시준기 렌즈(collimator lens)를 포함한다. 접촉 노광을 위해, 각 마스크 유닛(10)에는 마스크 이동 기구(7)가 설치되어 있다. 각 마스크 이동 기구(7)는, 마스크를 Z방향으로 이동시켜, 마스크를 기판(S)에 밀착시킨다든지 노광 후에 기판(S)으로부터 떨어뜨린다든지 하는 기구이다. 또한, 각 마스크 이동 기구(7)는, 노광 시에 얼라인먼트를 위해, 각 마스크 유닛(10)을 XY방향으로 이동시켜 기판(S)에 대해 얼라인먼트(위치 결정)하는 기능도 구비하고 있다.

또한, 실시 형태의 노광 장치는, 필름 마스크(1)에 부착된 이물질을 제거하는 마스크 크리닝 수단을 구비하고 있다. 크리능 수단은, 상하의 필름 마스크(1)의 각각에 대해 설치되어 있다. 각 크리닝 수단은, 크리닝 헤드와, 필름 마스크(1)에 접촉한 상태로 크리닝 헤드를 이동시키는 것으로 크리닝을 행하는 헤드 이동 기구를 구비하고 있다. 이 실시 형태에서는, 크리닝 헤드가, 표면에 점착층을 가지는 롤러(91)(이하 크리닝 롤러라 함)이며, 헤드 이동 기구는 롤러 이동 기구(92)이다.

롤러 이동 기구(92)의 상세는 도시를 생략하나, 각 크리닝 롤러(91)는, Y방향으로 연장된 회전축의 둘레에 피동 회전 가능하게 유지되어 있고, 롤러 이동 기구(92)는, 베어링을 개재하여 회전축을 양단으로 유지하는 암에, X방향 이동원과 Z방향(상하방향) 이동원을 연결한 구조로 되어 있다. 예를 들어, 베이스 판 위에 리니어 가이드를 설치하여, 리니어 가이드에 가이드된 상태로 X방향으로 이동하도록 리니어 모터를 암과 리니어 가이드의 연결 부분에 설치하고, 추가로 베이스 판에 대해 에어 실린더와 같은 이동원을 설치하여 Z방향으로 이동시키는 구조가 생각되어지고 있다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 장치는, 각부를 제어하는 메인 컨트롤러(8)를 구비하고 있다. 메인 컨트롤러(8)에는, 장치의 각부가 소정의 순서로 동작하도록 제어하는 메인 시퀀스 프로그램(82)이 실장되어 있다. 즉, 메인 컨트롤러(8)의 기억부(80)에는 메인 시퀀스 프로그램(82)이 기억되어 있고, 메인 컨트롤러(8)의 프로세서(미도시)에 의해 실행 가능하게 되어 있다. 또한, 메인 컨트롤러(8)는, 매뉴얼 작동 등을 위한 입력부(81)를 구비하고 있다.

다음으로, 상기 노광 장치의 동작에 대해 개괄적으로 설명한다. 한 쌍의 마스크 유닛(10)은, Z방향에 있어서 기판(S)으로부터 떨어진 대기 위치에 위치하고 있다. 메인 시퀀스 프로그램(82)은, 반송계(4)에 제어 신호를 보내, 소정의 스트로크만의 기판(S)을 보내지게 한다. 보냄이 완료된 후, 얼라인먼트를 행한다. 기판(S)에는 얼라인먼트용의 마크(기판 마크)가 설치되어 있고, 각 필름 마스크(1)의 마스크 마크와 기판 마크를 미도시한 카메라로 촬영하고, 촬영 데이터에 따라 마스크 이동 기구(7)가 마스크 유닛(10)을 XY방향으로 이동시키는 것으로 얼라인먼트가 행해진다.

얼라인먼트 완료 후, 메인 시퀀스 프로그램(82)은, 마스크 이동 기구(7)에 제어 신호를 보내, 각 마스크 유닛(10)을 기판(S)을 향해 이동시켜, 필름 마스크(1)에 밀착시킨다. 이런 상태에서, 메인 시퀀스 프로그램(82)은, 각 노광 유닛(5)을 동작시켜, 각 필름 마스크(1)를 통과시켜 빛을 조사시켜, 노광을 행한다. 소정 시간의 노광 이후, 메인 시퀀스 프로그램(82)은, 마스크 이동 기구(7)에 제어 신호를 보내, 각 마스크 유닛(10)을 기판(S)으로부터 떨어지는 방향으로 이동시켜, 처음의 대기 위치로 되돌린다. 그리고, 반송계(4)에 제어 신호를 보내, 소정의 스트로크의 보냄을 다시 행하게 한다. 그 후, 상기 동작을 반복한다.

상기 동작을 반복한 후, 다른 품종의 제품용의 노광으로 변경하는 경우, 필름 마스크(1)의 교환 작업이 행해진다. 실시 형태의 장치는, 이러한 교환 작업 시에 사용되는 특별한 구성을 구비하고 있다. 이하 이 점에 대해 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 메인 컨트롤러(8)에는, 메인테넌스 용의 프로그램으로서, 마스크 메인테넌스 프로그램(83)이 실장되어 있다. 마스크 메인테넌스 프로그램(83)은, 주로 필름 마스크(1)의 교환 시 실행되는 프로그램이며, 입력부(81)로부터의 입력에 의해 실행 가능하게 되어 있다. 도 9는, 노광 장치가 구비한 마스크 메인테넌스 프로그램(83)에 대해 나타내는 정면 개요도이다.

전술한 바와 같이, 품종이 다르면 다른 필름 마스크(1)가 필요해지며, 필름 마스크(1)의 교환이 행해진다. 이 실시 형태에서는, 마스크 유닛(10)을 떼어내어 필름 마스크(1)의 교환이 행해진다. 우선, 작업자는, 필름 마스크(1)를 흡착하고 있던 진공 배기계(6)의 동작을 멈추고, 마스크 스테이지로부터 떼어낸다. 그리고, 사용하던 필름 마스크(1)를 떼어내고, 다음 품종용의 필름 마스크(1)를 마스크 프레임(3)에 장착한다. 이 때, 필름 마스크(1)를 마스크 프레임(3)에 대해 소정 위치에 덮어, 점착 테이프 등으로 임시 고정한다. 마스크 프레임(3)에는, 필름 마스크(1)의 장착 위치를 나타내는 마크가 형성되어 있으므로, 이를 표지로 하여 덮고, 임시 고정한다.

그리고, 필름 마스크(1)를 교환한 마스크 유닛(10)을 마스크 스테이지에 원래대로 고정한다. 이 상태에서, 작업자는 메인 컨트롤러(8)의 입력부(81)를 조작하여, 진공 배기관(6)을 동작시킨다. 이에 의해, 필름 마스크(1)는, 마스크 프레임(3)에 진공 흡착된다. 이 상태에서, 작업자는, 입력부(81)를 조작하여 마스크 메인테넌스 프로그램(83)을 실행한다.

마스크 메인테넌스 프로그램(83)은, 롤러 이동 기구(92)에 제어 신호를 보내, 각 크리닝 롤러(91)가 각 필름 마스크(1)에 접촉되면서 각 소정의 방향을 향해 소정의 속도로 이동시키는 제어를 행하게 프로그램되어 있다. 한 쌍의 크리닝 롤러(91)는 상하 대칭이며, 마스크 메인테넌스 프로그램(83)에 의한 동작 또한 상하 대칭이다. 일례로써, 상측의 크리닝 롤러(91)의 움직임이, 도 9에 도시되어 있다.

도 9(1)에 나타낸 바와 같이, 롤러 이동 기구(92)는, 상측의 크리닝 롤러(91)가 상측의 필름 마스크(1)의 좌측에 설정된 개시 위치에 있어 해당 필름 마스크(1)에 접촉하도록 크리닝 롤러(91)를 상승시킨다. 개시 위치는, X방향에 있어서 투명판(2)의 좌측 테두리에 해당하는 위치이다. 롤러 이동 기구(92)는, 개시 위치로부터 크리닝 롤러(91)를 우측 테두리를 향해 이동시킨다(도 9(2)). 롤러 이동 기구(92)는, 필름 마스크(1)의 우측에 설정된 종료 위치까지 크리닝 롤러(91)를 이동시켜, 종료 위치에 도달하면, 소정 거리만큼 하강시켜, 도 9(3)에 나타낸 바와 같이 좌측의 처음의 대기 위치까지 돌아간다. 종료 위치는, X방향에 있어서 투명판(2)의 우측 테두리에 상당하는 위치다. 시퀀스 프로그램은, 크리닝 롤러(91)가 이와 같은 움직임을 하도록 롤러 이동 기구(92)에 제어 신호를 보낸다.

상기 동작에 있어, 크리닝 롤러(91)는, 필름 마스크(1)와의 마찰력에 의해 피동 회전한다. 그리고, 표면의 점착층에 의해 필름 마스크(1)의 표면의 이물질(c)이 제거된다. 나아가, 도 9에 나타낸 바와 같이, 필름 마스크(1)와 투명판(2)의 사이에 존재하는 기포(g)를 형성하고 있는 가스는, 크리닝 롤러(91)에 의해 압출된다. 이 때, 전술한 바와 같이, 가스는 가스 배출 홈(21)을 통해 신속히 압출된다.

상기 동작에 있어 중요한 것은, 가스 배출 홈(21)이 설치된 측과는 반대측의 테두리(개시 위치)에 있어서 크리닝 롤러(91)가 필름 마스크(1)에 접촉하여, 가스 배출 홈(21)이 설치된 측의 테두리(종료 위치)를 향해 이동한다는 점이다. 이를 반대로 하게 되면, 크리닝 롤러(91)가 가스를 압출해내기 전에는 가스 배출 홈(21)이 없으므로, 가스가 역류해버려, 기포(g)가 잔류해버리기 쉽다.

상기 설명으로부터 알 수 있듯, 실시 형태에 있어서 마스크 메인테넌스 프로그램(83)은, 필름 마스크(1)의 크리닝과 기포 제거를 동시에 행하는 기능을 실현하는 것으로 되어 있다. 마스크 메인테넌스 프로그램(83)에 의해 기보 제거가 행해질 수 있으므로, 작업자는, 필름 마스크(1)의 교환 시에 수작업으로 기포 제거를 할 필요가 없다. 이로 인해, 필름 마스크(1)의 교환 작업이 전체적으로 단시간에 완료된다. 이는, 장치의 가동 정지 시간이 짧아지는 것을 의미하며, 생산성의 향상으로 이어진다.

또한, 기포를 형성하고 있는 가스를 크리닝 롤러(91)가 압출할 때, 필름 마스크(1)에 다소간의 늘어짐이 발생한다. 이는, 필름 마스크(1)가 왜곡된다고도 말할 수 있으나, 필름 마스크(1)의 늘어짐은, 크리닝 롤러(91)의 필름 마스크(1)에 대한 압력이 일정하고 크리닝 롤러(91)의 이동 속도가 일정하다면, 필름 마스크(1)의 늘어짐 또한 일정하다. 즉, 필름 마스크(1)의 늘어짐은 재현성이 있어, 제어 가능하다. 이로 인해, 늘어짐을 고려하여 필름 마스크(1)의 패턴을 형성하는 등의 대응을 취하는 것이 가능하여, 패턴의 전사 정밀도 저하의 문제가 생기지 않도록 하는 것이 가능하다.

또한, 발명자의 연구에 의하면, 크리닝 롤러(91)의 이동 속도는, 가스 배출 홈(21)이 설치된 측의 테두리에 가까워지는 때에 저하시키는 것이 좋다. 그 이유는, 가스 배출 홈(21)이 설치된 측의 테두리에 크리닝 롤러(91)가 가까워지게 되면, 기포를 형성하고 있는 가스의 압력이 높아지는 경향이 있고, 가스 배출 홈(21)에 도달하기 전에 압력이 어느 정도 높아지게 되면, 크리닝 롤러(91)의 필름 마스크(1)와의 접촉된 부분을 넘어 가스가 역류해버리는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 크리닝 롤러(91)에 대해서는, 최초에는 고속으로 하고, 그 후 저속으로 하는 속도 제어를 행하는 것이 좋다. 이러한 속도 제어도, 마스크 메인테넌스 프로그램(83)의 시퀀스에 의해 실현된다. 또한, 최초부터 저속으로 하여도 좋으나, 소요 시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제가 있다. 속도의 일례를 나타내면, 크리닝 롤러(91)의 속도(선속도)는, 처음에는 100~150mm/s 정도로, 가스 배출 홈(21)의 위치 또는 그 위치의 약간 앞에서 1~10mm/s 정도로 감속된다.

각 크리닝 롤러(91)에 대해서는, 사용을 반복하게 되면 이물질이 많이 부착된 상태가 되므로, 새로운 것으로 교환하거나, 별도로 설치된 이착(移着) 롤러에 이물질을 이착시키는 구성으로 되어 있다. 이착 롤러는 각 크리닝 롤러(91)의 대기 위치의 부근에 설치되어, 각 크리닝 롤러(91)의 점착력보다도 강한 점착력의 롤러로 되어 있다. 이착 롤러는 구동 회전되게 구성되며, 각 크리닝 롤러(91)에 접촉되면서 회전하여, 각 크리닝 롤러(91) 상의 이물질을 이착 롤러로 이착시키도록 구성된다.

상기 노광 장치의 구성에 있어서, 마스크 유닛(10)에 있어서 가스 배출 공간은, 가스 배출 홈(21)에 한정되지 않고, 도 6이나 도 7에 나타낸 바와 같은 각종의 구성을 채용할 수 있다. 또한, 크리닝 헤드는 크리닝 롤러(91)였으나, 롤러 형태가 아닌 크리닝 헤드(예를 들어 주걱 형태의 것)가 사용되는 것도 있을 수 있다. 다만, 필름 마스크(1) 상에서 쿠르는 크리닝 롤러를 사용하면, 필름 마스크(1)에 무리한 힘이 가해지기 어렵고, 필름 마스크(1)의 왜곡을 방지하는데 더욱 알맞다. 또한, 크리닝 헤드에 대해서는, 점착력에 의해 이물질을 제거하는 것이 아니라, 이물질을 쓸어내어 제거하는 것이 사용되는 경우도 있고, 정전기에 의해 이물질을 흡착하는 것이 사용되는 경우도 있다.

또한, 마스크 유닛(10)에 있어서, 마스크 프레임(3)에 마주보는 투명판(2)의 고정은, 접착이 아니라 나사로 고정하는 등의 다른 방법이어도 좋다. 예를 들어, 투명판(2)을 잡는 부재를 설치하여, 그 부재를 마스크 프레임(3)에 나사로 고정시켜도 좋다. 다만, 접촉 방식이나 근접 방식의 경우, 필름 마스크(1)의 전면(기판(S)측)에는 필름 마스크(1)보다도 돌출한 부재가 없는 것이 좋으므로, 이 점에서 접착층(20)에 의해 고정하는 것이 적절하다.

노광 장치의 실시 형태에 있어서, 반드시 양면 노광을 행하는 것에는 한정되지 않으며, 기판(S)의 한 면만을 노광하는 것이어도 좋다. 이 경우, 기판(S)의 한 면만에 마스크 유닛(10)이 설치되어, 1개의 필름 마스크(1)에 대해 크리닝과 기포 제거를 행하는 1개의 크리닝 롤러(91)가 설치된다. 노광의 대상물에 대해서도, 상술한 것과 같은 띠 형의 기판(S)이 아니라, 사각형의 기판을 대상물로 하여도 좋으며, 플렉시블이 아니라 리지드(rigid) 기판을 노광 대상물로 하여도 좋다. 따라서, 기판의 반송 방식에 있어서, 롤투롤 방식 외에, 삽지 방식의 반송이어도 좋다. 삽지 방식의 장치의 경우, 필름 마스크에 대향하는 상태가 되는 스테이지가 설치되어, 스테이지 상에 기판이 올려진다. 그리고, 마스크 유닛 또는 스테이지가 이동하여, 기판이 필름 마스크에 밀착한 상태로 노광이 행해질 수 있다. 나아가, 노광의 방식에 대해서도, 접촉 방식 이외에도, 근접 방식이어도 좋고, 투영 노광 방식이어도 좋다.

1: 필름 마스크 2: 투명판
21: 가스 배출 홈 3: 마스크 프레임
30: 주위 공간 31: 내측면
32: 판받이면 33: 필름받이면
34: 진공 흡착 구멍 35: 연통로
36: 관접속부 37: 흡인구
4: 반송계 5: 노광 유닛
6: 진공 배기계 61: 배기관
7: 마스크 이동 기구 8: 메인 컨트롤러
83: 마스크 메인테넌스 프로그램 91: 크리닝 롤러
92: 롤러 이동 기구

Claims (6)

1. 노광 장치에 탑재되는 마스크 유닛에 있어서,
   필름 마스크,
   상기 필름 마스크를 받는 투명판, 및
   상기 투명판을 주변부에서 유지하는 마스크 프레임을 구비하고,
   상기 마스크 프레임은, 상기 필름 마스크를 진공 흡착하는 것이 가능한 진공 흡착 구멍을 가지고,
   상기 투명판의 상기 필름 마스크에 대향하는 면에는, 해당 면의 한 변의 테두리에 도달하는 가스 배출 공간을 형성하는 오목부 또는 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 마스크 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 마스크 프레임은, 진공 흡인되는 것이 가능한 흡인구를 상기 투명판의 단면에 대향하는 내측면에 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 마스크 유닛.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명판은, 상기 필름 마스크에 대향하는 표면과 단면을 잇는 경사면인 면취부를 가지고,
   상기 오목부 또는 볼록부는, 상기 가스 배출 공간이 상기 면취부의 도중까지 도달하는 형태인 것을 특징으로 하는, 마스크 유닛.
4. 노광 작업 위치에 기판을 반송하는 반송계와,
   상기 노광 작업 위치에 배치된 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 마스크 유닛과,
   상기 마스크 유닛의 상기 필름 마스크를 통과하여 빛을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 유닛을 구비한 노광 장치에 있어서,
   상기 필름 마스크의 표면의 이물질을 제거하는 크리닝 헤드와, 헤드 이동 기구가 설치되어 있고,
   상기 헤드 이동 기구는, 상기 크리닝 헤드를 상기 필름 마스크에 접촉시키면서 이동시키는 기구로서, 상기 투명판의 상기 한 변과는 반대측의 한 변의 테두리로부터 상기 한 변의 테두리를 향해 상기 크리닝 헤드를 이동시키는 기구인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 크리닝 헤드는, 표면에 점착층이 형성되어 상기 필름 마스크에 접촉되면서 회전하는 크리닝 롤러인 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 헤드 이동 기구는, 상기 크리닝 헤드가 상기 한 변의 테두리에 가까워질 때에 이동 속도를 감속시키는 기구인 것을 특징으로 하는, 노광 장치

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