JP3641320B2 - Shutter device used in exposure apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光をフォトマスクを通して基板の感光面上に照射することにより、フォトマスク上に描かれたパターンを基板上に転写する露光装置に用いられるシャッター装置であって、光源からの光の光路中に配置され、該光を遮断するよう作動可能なシャッター装置に関する。かかる露光装置としては、例えば、プリント回路用基板やフラットディスプレイ用のガラス基板上に電気回路等のパターンを転写して形成するものが知られている。
【0002】
【従来の技術】
光源(例えばショートアークランプのような点光源)から発する光をレンズおよびミラーを用いて平行光線とし、該平行光線により連続的に露光作業を行う方式においては、光路のいずれかの場所にシャッター装置を設け、該シャッター装置を開いたり閉じたりすることを繰り返す。シャッター装置の形式としては、光遮断面に平行な軸の回りを回動するスイングドア型、光遮断面内を移動するスライド型、光遮断面に直角な軸の回りを回転する回転羽根型などがある。
【0003】
いずれの形式のシャッター装置にしろ、開閉速度を上げ、露光量の制御を高めることが好ましい。そのためには、シャッター装置は小さく軽い方がよい。そこで、光源からの光をいったん集光し、光束の断面積が小さくなる焦点近くにシャッター装置を設けるようにするのが一般的である。光束の断面積が小さくなれば、シャッター装置の光遮断面の面積も小さくて済むからである。
【0004】
しかしながら、収束して光束の断面積が小さくなると、単位面積当たりの熱エネルギは高まることになる。この高められた熱エネルギによって、閉じた状態のシャッター装置の光遮断面は加熱され、高温となる。特に大型基板用の露光装置では、出力の大きなランプ(3ないし8kw)が使用されるので、シャッター装置の光遮断面の温度も500℃を越えることがある。
【0005】
かかる事態に対処するため、従来はシャッター装置の光遮断面の材料として、高価な耐熱金属を使用していた。それでもなお、クラックを生じたり、酸化が激しく、シャッター装置の寿命は短いものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、高い熱エネルギをもつ収束した光束を受けても比較的長い寿命を保つことができ、しかも小型軽量という長所を失わない、安価なシャッター装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、光源からの光をフォトマスクを通して基板の感光面上に照射することにより、フォトマスク上に描かれたパターンを基板上に転写する露光装置に用いられるシャッター装置であって、前記光源からの光の光路中に配置され、該光を遮断するよう作動可能なシャッター装置において、光遮断面が凹凸形状を有していることを特徴とするシャッター装置が提供される。
【0008】
前記凹凸形状は、互いに並列した複数の溝を有することができる。
【0009】
さらに、前記複数の溝に沿って空気を流すための装置を設けてもよい。
【0010】
前記複数の溝のそれぞれは、三角形断面を有するものとしてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に示すように、露光装置のフレーム1内には、光源ボックス16と、フライアイレンズ6と、平面ミラー7と、曲面ミラー8と、露光部10とが配置されている。露光ボックス16内には、例えばショートアークランプのような光源2と、集光ミラー(楕円凹面鏡)3と、平面ミラー4とが配置されている。露光部10には、パターンが描かれたフォトマスク11と、露光されて該パターンを形成される基板12とが配置されている。
【0012】
光源2から放射された光は、集光ミラー3によって集光される。平面ミラー4で反射された光は、フライアイレンズ6の近くで焦点を結んでいる。フライアイレンズ6から平面ミラー7および曲面ミラー8を介して平行光束9となった光は、露光部10にて露光を行う。
【0013】
フライアイレンズ6の近くの焦点のすぐ手前の、光束の断面積が十分小さくなっている場所に、シャッター装置5が配置されている。シャッター装置5は、光遮断面13を有しており、該光遮断面13は、照射する光束の光軸に対して直角方向に向けられている。この実施例のシャッター装置5は、光遮断面13に平行な軸15の軸線回りを回動するスイングドア型のものであるが、前述したような他の形式(スライド型、回転羽根型)のものを採用してもよい。図1において、実線で描かれたシャッター装置5は「閉じた状態」を示し、二点鎖線で描かれたシャッター装置5は「開いた状態」を示す。
【0014】
図2に示すように、シャッター装置5の光遮断面13には、三角形断面の溝17が複数並列して形成されている。かかる形状は、金属板18を交互に折り曲げることにより形成することができる。折り曲げられた金属板18は、軸15に固着された枠14に溶接またはねじ止めして取り付けることができる。
【0015】
図示実施例では、溝17の断面は、頂角が60度の正三角形とされている。シャッター装置5が閉じているときに光遮断面13に照射される光は、図1に見られるように平行光線ではないが、光遮断面13に直角な光軸に関する対称性から、全体を平均すると光遮断面13に対して直角に照射されることになる。溝17が、頂角が60度の正三角形の断面を有する場合、遮断面13の領域における金属板18の受光面積は、該金属板18が平坦な形状であった場合と比較して、2倍となることが幾何学的に理解されよう。したがって、光のもつ熱エネルギは、単位受光面積当たり2分の1になり、金属板18の温度上昇は、大きく抑制される。
【0016】
溝17の断面形状は、正三角形以外の三角形状でもよい。また、溝17は、矩形断面形状や台形断面形状を有するものとしてもよい。また、金属板18が、連続したサインカーブのような波形を描くように曲げられて凹凸形状を形成し、それによって複数の並列した溝17が形成されるようにしてもよい。いずれにしろ、従来の平坦な光遮断面に比べ、受光面積を増大させるような凹凸形状が光遮断面13に形成されるようにする。
【0017】
本発明によるシャッター装置5は、さらに、溝17に沿って冷却用の空気を流すための装置(図示せず)を備えていてもよい。かかる装置による通風は、光遮断面13の温度上昇をさらに抑制させることができる。かかる装置によって光遮断面13上に冷却用空気を吹き付けると、該空気は、溝17に沿って自然に流れ方向を規制され、光遮断面13上の全体にわたってほぼ均一に流れ、光遮断面13を冷却する。
【0018】
光遮断面13に形成される凹凸形状は、従来の平坦な光遮断面に比べて受光面積を増大させるようなものであれば、上述したような溝17を形成するものでなくともよい。
【0019】
また、光遮断面13に凹凸形状を形成するに当たり、金属板18を折り曲げる例を示したが、例えば削り加工など、他の手法によって凹凸形状を形成してもよい。
【0020】
【発明の効果】
本発明によるシャッター装置は、光遮断面を、従来の平坦なものではなく、凹凸形状を有するものにしたことにより、平坦な光遮断面に比べ、光を受ける面積を増大させた。したがって、単位受光面積当たりの光の熱エネルギが下がり、光遮断面の温度上昇は抑制される。その結果、従来のものに比べて長い寿命を保つことができる。一方、光遮断面により光束を遮ることのできる領域の面積は変わらないので、シャッター装置は、受光面積を増大させたにもかかわらず、小型軽量という長所を維持でき、開閉作動の迅速性は損なわれない。また、高価な耐熱性材料を使用する必要もなく、安価に製造することができる。
【0021】
凹凸形状を、互いに並列した複数の溝とし、該溝に冷却用空気を流した場合、シャッター装置の遮断面の温度上昇はさらに抑制される。したがって、シャッター装置は、より長期にわたって信頼性のある作動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシャッター装置が組み込まれた露光装置の一例を示す概略側面図。
【図2】本発明によるシャッター装置の一実施例を示す図であり、(a)は正面図、(b)は上面図、(c)は側面図である。
【符号の説明】
1 フレーム、2 光源、3 集光ミラー、4 平面ミラー、5 シャッター装置、6 フライアイレンズ、7 平面ミラー、8 曲面ミラー、9 平行光束、10 露光部、11 フォトマスク、12 基板、13 光遮断面、14 枠、15 軸、16 光源ボックス、17 溝、18 金属板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shutter device used in an exposure apparatus for transferring a pattern drawn on a photomask onto the substrate by irradiating light from the light source onto the photosensitive surface of the substrate through the photomask. It is related with the shutter apparatus which is arrange | positioned in the optical path of this light, and can operate | move so that this light may be interrupted | blocked. As such an exposure apparatus, for example, an apparatus that transfers and forms a pattern such as an electric circuit on a printed circuit board or a flat display glass substrate is known.
[0002]
[Prior art]
In a system in which light emitted from a light source (for example, a point light source such as a short arc lamp) is converted into a parallel light beam using a lens and a mirror, and exposure work is continuously performed using the parallel light beam, a shutter device is placed at any position on the optical path. And repeatedly opening and closing the shutter device. Shutter device types include a swing door type that rotates around an axis parallel to the light blocking surface, a slide type that moves within the light blocking surface, and a rotating blade type that rotates around an axis perpendicular to the light blocking surface. There is.
[0003]
Regardless of the type of shutter device, it is preferable to increase the opening / closing speed and control the exposure amount. For this purpose, the shutter device should be small and light. Therefore, it is general that the light from the light source is once condensed and the shutter device is provided near the focal point where the cross-sectional area of the light beam becomes small. This is because if the cross-sectional area of the light beam is reduced, the area of the light blocking surface of the shutter device can be reduced.
[0004]
However, when the beam converges and the cross-sectional area of the light beam decreases, the thermal energy per unit area increases. Due to this increased thermal energy, the light blocking surface of the closed shutter device is heated to a high temperature. In particular, in an exposure apparatus for a large substrate, a lamp with a large output (3 to 8 kw) is used, so the temperature of the light blocking surface of the shutter device may exceed 500 ° C.
[0005]
In order to cope with such a situation, an expensive refractory metal has been conventionally used as a material for the light blocking surface of the shutter device. Nevertheless, cracks occurred and oxidation was severe, and the life of the shutter device was short.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive shutter device that can maintain a relatively long life even when it receives a converged light beam having high thermal energy and that does not lose its advantages of small size and light weight.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, an exposure apparatus for transferring a pattern drawn on a photomask onto a substrate by irradiating light from a light source onto the photosensitive surface of the substrate through the photomask. The shutter device is disposed in an optical path of light from the light source and is operable to block the light, wherein the light blocking surface has an uneven shape. Is provided.
[0008]
The uneven shape may have a plurality of grooves parallel to each other.
[0009]
Furthermore, you may provide the apparatus for flowing air along the said some groove | channel.
[0010]
Each of the plurality of grooves may have a triangular cross section.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, a
[0012]
The light emitted from the light source 2 is collected by the
[0013]
The
[0014]
As shown in FIG. 2, a plurality of
[0015]
In the illustrated embodiment, the cross section of the
[0016]
The cross-sectional shape of the
[0017]
The
[0018]
The concave / convex shape formed on the
[0019]
In addition, although the example in which the
[0020]
【The invention's effect】
In the shutter device according to the present invention, the light receiving surface has an uneven shape instead of the conventional flat surface, so that the light receiving area is increased compared to the flat light blocking surface. Therefore, the thermal energy of light per unit light receiving area is reduced, and the temperature rise of the light blocking surface is suppressed. As a result, a long life can be maintained compared to the conventional one. On the other hand, since the area of the region where the light beam can be blocked by the light blocking surface does not change, the shutter device can maintain the advantages of small size and light weight even though the light receiving area is increased, and the speed of opening and closing operation is impaired. I can't. Further, it is not necessary to use an expensive heat-resistant material, and it can be manufactured at a low cost.
[0021]
When the concavo-convex shape is a plurality of grooves arranged in parallel with each other and cooling air is allowed to flow through the grooves, the temperature rise of the blocking surface of the shutter device is further suppressed. Therefore, the shutter device can perform a reliable operation for a longer period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing an example of an exposure apparatus incorporating a shutter device according to the present invention.
2A and 2B are diagrams showing an embodiment of a shutter device according to the present invention, in which FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a top view, and FIG. 2C is a side view.
[Explanation of symbols]
1 frame, 2 light source, 3 condenser mirror, 4 plane mirror, 5 shutter device, 6 fly-eye lens, 7 plane mirror, 8 curved mirror, 9 parallel light beam, 10 exposure part, 11 photomask, 12 substrate, 13 light blocking Surface, 14 frames, 15 axes, 16 light source box, 17 grooves, 18 metal plate.
Claims (2)
光遮断面が、平坦な光遮断面に比べて受光面積を増大させるような凹凸形状を有しており、
前記凹凸形状が、互いに並列した複数の溝を有しており、
さらに、前記複数の溝に沿って空気を流すための装置が設けられていることを特徴とする、シャッター装置。A shutter device used in an exposure apparatus for transferring a pattern drawn on a photomask onto the substrate by irradiating light from the light source onto the photosensitive surface of the substrate through a photomask, In a shutter device arranged in the optical path and operable to block the light,
The light blocking surface has an uneven shape that increases the light receiving area compared to a flat light blocking surface ,
The uneven shape has a plurality of grooves parallel to each other,
The shutter device further comprises a device for flowing air along the plurality of grooves .
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