シャッター装置およびそれを備えた露光装置
【課題】迅速に正確な露光動作を行う。
【解決手段】ワークに対して露光する際に光束を開閉するシャッター装置２６を、エアシリンダ３３でスライドされる一枚のスライド板３２で上記光束を開閉するスライドシャッター３０と、サーボモータ３７で回転される回転板３６で上記光束を開閉する回転シャッター３１とを、併設して構成している。そして、サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する一方、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定するようにしている。こうして、迅速に正確な露光動作を行うことができる。さらに、回転板３６によって、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできる。
【解決手段】ワークに対して露光する際に光束を開閉するシャッター装置２６を、エアシリンダ３３でスライドされる一枚のスライド板３２で上記光束を開閉するスライドシャッター３０と、サーボモータ３７で回転される回転板３６で上記光束を開閉する回転シャッター３１とを、併設して構成している。そして、サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する一方、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定するようにしている。こうして、迅速に正確な露光動作を行うことができる。さらに、回転板３６によって、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＦＰＤ(Flat Panel Display)等に用いられるプリント基板,半導体装置,液晶基板等の製造に使用される露光装置のシャッター装置、および、それを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板,半導体装置,液晶基板等に対して露光を行う各種露光装置に内蔵されて、光源からの光束を通過遮断するシャッター装置として、特開平１１‐３３８００５号公報(特許文献１)に開示された「光照射装置のシャッター機構」がある。
【０００３】
上記特許文献１に開示されたシャッター機構においては、図５に示すように、円盤状のアルミ板の両側を９０度の角度で扇形に切り欠いて、２個の対称形の切欠き部で構成された光通過部２と、同じく扇形を有する２個の対称形の非切欠き部で構成された遮光部３とを有するシャッター板１を、光源からの光路上に配置している。このシャッター板１は、駆動手段および制動手段(図示せず)によって回転軸４を中心にして一定方向に回転され、所定位置で停止する。あるいは、連続回転される。
【０００４】
上記シャッター板１が回転を開始すると、遮光部３の縁が光束に差し掛かって光の照射が始まり、さらにシャッター板１が９０度回転すると、図５(a)に示すように、完全なシャッタ開状態となる。こうして、全ての光束が光通過部２を通過する。そして、この状態からシャッター板１がさらに９０度回転すると、図５(b)に示すように、シャッター閉状態となり、光束が再び遮光部３によって遮断される。
【０００５】
すなわち、上記シャッター板１が１８０度回転することによって、シャッター閉→シャッター開→シャッター閉の１サイクルが終了し、その間にワークが１回露光される。このように、１サイクルにおける２個の遮光部３の回転方向を同方向にすることによって、照射開始から照射終了までの間における被照射面での積算光量を一定にできるのである。
【０００６】
また、光源からの光束を通過遮断するシャッター装置の他の例として、図６に示すようなスライドシャッター５がある。このスライドシャッター５は、同一の単レンズを縦横に配列したレンズアレイであって多重光源像を形成するフライアイレンズ６からの光束を遮蔽する第１スライド板７および第２スライド板８を有しており、この２つのスライド板７,８の一端同士を連結部材９で連結して構成されている。つまり、２つのスライド板７,８は所定幅の空間でなる光通過部１０を介して並列に配置されている。このスライドシャッター５は、駆動手段(図示せず)によってスライド板７,８の配列方向に往復動され、所定位置で停止される。
【０００７】
上記スライドシャッター５が、動作１において、図６の状態から矢印１１の方向に移動すると、第１スライド板７における内側の縁がフライアイレンズ６からの光束に差し掛かって、光の照射が開始される。さらに、スライドシャッター５が矢印１１の方向に移動すると完全なシャッタ開状態となり、上記光束の全てが光通過部１０を通過する。そして、動作２において、この状態からスライドシャッター５がさらに矢印１１の方向に移動するとシャッター閉状態となり、上記光束が第２スライド板８によって再び遮断される。
【０００８】
また、動作３において、上記スライドシャッター５が矢印１２の方向に移動すると完全なシャッタ開状態となり、動作４において、スライドシャッター５がさらに矢印１２の方向に移動するとシャッター閉状態となって図６の状態に戻る。
【０００９】
すなわち、上記スライドシャッター５が一方向に端まで移動することによって、シャッター閉→シャッター開→シャッター閉の１サイクルが終了し、その間にワークが１回露光される。このように、１サイクルにおける２個のスライド板７,８の移動方向を同方向にすることによって、上記光束を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における被照射面での積算光量を一定にできるのである。
【００１０】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された光照射装置のシャッター機構には、以下のような問題がある。
【００１１】
上記シャッター板１は、ワークが所定の位置にセットされるまで光束を遮断し続ける必要がある。さらに、所定の露光時間が経過するまで光束を通過させ続ける必要がある。そして、ワークのセットに要する時間と露光時間とは同一ではない。したがって、シャッター板１は、光束を通過・遮断させる毎に停止されるようになっている。
【００１２】
一方において、最近、スループット向上の要請から、例えば半導体装置の製造においては、ワークに塗布されるレジストの高感度化や光源の高照度化によってワークの露光時間を短縮するようにしている。そして、露光時間の短縮には、シャッター板１を高速で回転させると共に所定位置に急速に精度良く停止させる必要がある。
【００１３】
そのため、上記従来の光照射装置のシャッター機構においては、回転モーメントを減少して慣性力を小さくするために、シャッター板１を薄肉化して軽量化している。しかしながら、シャッター板１の遮光部３は扇形を有しているために各遮光部３の重心は「半径/２」よりも外側にあり、内側にある場合に比して大きな遠心力(つまり慣性力)が作用することになる。したがって、シャッター板１を高速回転および急速停止を行うには起動停止に大きなパワーが必要となるため、サーボモータ等で成る駆動手段が大型化すると共に、微妙な露光量の制御が困難になるという問題がある。
【００１４】
さらに、露光以外のワーク供給等の準備プロセスの時間が長い場合には、シャッター板１の遮光部３は光束を遮断した状態で長時間停止することになる。したがって、光源からの２００℃程度の熱が遮光部３に蓄積されて高温になり、変形する場合がある。
【００１５】
そのため、上記従来の光照射装置のシャッター機構においては、遮光部３の光入射面を鏡面にして入射した光を反射させる一方、遮光部３の裏面には赤外線放射膜を形成して熱エネルギーを上記裏面から効率良く放射して、シャッター板１に蓄積される熱エネルギーを少なくしている。しかしながら、スループット向上のために光源の高照度化が図られた場合には、遮光部３に入射される光エネルギーが大きくなり、遮光部３に蓄積される熱量も大きくなる。したがって、遮光部３の光入射面を鏡面にし、裏面に赤外線放射膜を形成したとしても、遮光部３は高温になり、上記駆動手段が破損し易いという問題がある。
【００１６】
以上のことより、上述したように、上記シャッター板１を、上記一定方向に連続回転することが考えられる。しかしながら、その場合には、ワークのセットに要する時間と露光時間とは同一ではないため、ワークの露光時間を短縮する場合には、シャッター板１の回転速度を所望の露光時間が得られるように設定すると、露光のタイミングがワークのセット完了のタイミングよりも早くなり、所望の露光のタイミングが得られない。そのため、ワークの露光時間を短縮することができないという問題がある。
【００１７】
また、図６に示すスライドシャッター５の場合にも、上記スライドシャッター５は、光束を通過・遮断させる毎に停止されるようになっており、然もスライドシャッター５は、一方向に往復動される。したがって、スライドシャッター５の場合にも、スループット向上のために光源の高照度化が図られた場合には、上記従来の特許文献１に開示された光照射装置のシャッター機構の場合と同様の問題が発生する。
【００１８】
特に、上記駆動手段としてエアシリンダーを用いた場合には、スライドシャッター５からの熱によってエアシリンダーが劣化して動きが鈍くなり、所望の露光速度が得られなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１１‐３３８００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、この発明の第１の課題は、迅速且つ正確な露光動作を行うことができるシャッター装置を提供することにある。
【００２１】
また、この発明の第２の課題は、光の熱で駆動手段が劣化し難いシャッター装置を提供することにある。
【００２２】
また、この発明の第３の課題は、上記シャッター装置を備えた露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するため、この発明のシャッター装置は、
光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するスライド板と、上記スライド板をスライドさせるスライド板駆動部とを含むスライドシャッターと
光通過部を有すると共に、一方向に回転されて光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光時間を設定する回転板と、上記回転板を上記一方向に回転させる回転板駆動部とを含む回転シャッターと
を備え、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとは、上記スライド板と上記回転板とを互いに対向させて配置されている
ことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、一方向に回転される回転板を含んでいる回転シャッターによって、光源からの光束による露光時間を設定する一方、スライド板を含んでいるスライドシャッターによって、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するようにしている。このように、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響が往復動よりも少ない一方向への回転によってシャッターの開閉を行う上記回転シャッター側で露光時間を設定するので、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。したがって、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処することができる。
【００２５】
さらに、一方向に回転される上記回転板によって光源からの光束を通過および遮蔽するので、常に一方向に回転する光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。
【００２６】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとのうち、上記スライドシャッターを上記光源側に配置している。
【００２７】
この実施の形態によれば、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定する上記スライドシャッターを上記光源側に配置しているので、上記スライド板は、露光面に対して実際に露光を行う場合以外には、長時間に亘って上記光源からの光束を受けることになる。しかしながら、上記スライド板における上記光束の入射位置を上記スライド板駆動部から離れた位置に設定することによって、上記スライド板の熱が上記スライド板駆動部に伝わり難くできる。したがって、上記スライド板駆動部が、上記光源からの光の熱によって劣化して、動きが鈍くなることを防止できる。
【００２８】
尚且つ、上記回転シャッターの上記回転板が上記光源からの光束を受けることを防止して、上記回転板駆動部が上記光源からの光の熱によって劣化するのを防止できる。
【００２９】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記回転シャッターの上記回転板には、上記光通過部がただ一つだけ設けられている。
【００３０】
この実施の形態によれば、上記回転板には上記光通過部がただ一つだけ設けられているので、上記光通過部が形成されていない領域である非光通過部の角度を大きく設定することができる。したがって、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができ、上記光通過部が上記光束を通過させる際における上記回転板の回転速度を常に上記一定回転速度にすることができる。そのため、上記スライドシャッターの動作と上記回転シャッターの動作との同期を容易に取ることが可能になる。
【００３１】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記光通過部がただ一つだけ設けられた上記回転板を２枚積層し、
上記積層された２枚の回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にしている。
【００３２】
この実施の形態によれば、積層された２枚の上記回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にしたので、２枚の上記回転板で形成される光束を通過させる切欠き部の角度を微少角度から大きな角度まで切り換え可能にできる。したがって、露光量が微少な場合や露光量を頻繁に変化させる必要がある場合に、対処することができる。
【００３３】
また、この発明の露光装置は、
光源と、
上記光源からの光束の照度分布を略均一するためのフライアイレンズと、
上記光源からの光束を上記フライアイレンズの入射面に集光する集光部と、
上記フライアイレンズの出射面からの光束を平行光束にして露光面を照射するコリメーション部と、
上記フライアイレンズと上記コリメーション部との間に配置されて、上記フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽する上記この発明のシャッター装置と
を備えたことを特徴としている。
【００３４】
上記構成によれば、フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽するシャッター装置として、スライドシャッターと回転シャッターとを併設して構成されたシャッター装置を用い、上記回転シャッターによって露光時間を設定する一方、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。さらに、常に一方向に回転する上記回転板の光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。すなわち、この発明によれば、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処可能な露光装置を提供することができる。
【００３５】
さらに、上記回転板に上記光通過部を１つだけ設けた場合には、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、上記スライドシャッターの動作と上記回転シャッターの動作との同期を容易に取ることができる。
【００３６】
また、１実施の形態の露光装置では、
上記シャッター装置を構成する上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を、互いの同期を取って制御する制御部
を備えている。
【００３７】
この実施の形態によれば、制御部によって、上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を互いの同期を取って制御するので、正しく、上記回転シャッターによって露光時間を設定し、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上より明らかなように、この発明のシャッター装置は、一方向に回転される回転板を含む回転シャッターによって、光源からの光束による露光時間を設定する一方、スライド板を含むスライドシャッターによって、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するようにしたので、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響が往復動よりも少ない一方向への回転によってシャッターの開閉を行う上記回転シャッター側で、露光時間を設定することができる。したがって、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。
【００３９】
さらに、常に一方向に回転する光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。
【００４０】
また、この発明の露光装置は、フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽するシャッター装置として、スライドシャッターと回転シャッターとを併設したシャッター装置を用い、上記回転シャッターによって露光時間を設定する一方、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定するので、迅速且つ正確な露光動作を行い、露光期間における露光面での積算光量を一定にすることができる。したがって、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処可能な露光装置を提供することができる。
【００４１】
さらに、上記回転板に上記光通過部を１つだけ設けた場合には、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの同期を容易に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明のシャッター装置を備えた露光装置における構成図である。
【図２】図１におけるシャッター装置の構成図である。
【図３】図２におけるスライドシャッターの正面図および側面図である。
【図４】図２における回転シャッターの正面図および側面図である。
【図５】従来のシャッター機構の説明図である。
【図６】従来のスライドシャッターの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のシャッター装置を備えた露光装置における概略構成図である。
【００４４】
図１の露光装置２１において、紫外線ランプ２２から出射された紫外線を含む光束は、楕円集光ミラー２３によって集光されて第１平面ミラー２４に入射される。第１平面ミラー２４で反射されて光軸が略直角に曲げられた光束は、露光面での照度分布を均一化するためのフライアイレンズ２５の入射面に収束される。フライアイレンズ２５から出射した光束は、フライアイレンズ２５の後方に配置されたシャッター装置２６が開くと、シャッター装置２６を通過し、第２平面ミラー２７で反射されて、光束が広がらないように光軸に平行に反射する鏡面を有するコリメーションミラー２８に入射される。そして、コリメーションミラー２８で光軸に平行となった光束は露光面２９を照射する。一方、シャッター装置２６が閉じると、露光面２９の照射を終了する。
【００４５】
図２は、上記シャッター装置２６の正面図(図２(a))および側面図(図２(b))である。以下、図２に従って、シャッター装置２６について説明する。
【００４６】
上記シャッター装置２６は、フライアイレンズ２５側に位置するスライドシャッター３０と、スライドシャッター３０に併設された回転シャッター３１との、２つのシャッターによって構成されている。ここで、図２(a)の正面図においては、前側に位置している回転シャッター３１を通して、後側に位置しているスライドシャッター３０が見えるように表現している。
【００４７】
上記スライドシャッター３０は、図１中上下方向にスライドしてフライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断するスライド板３２と、このスライド板３２を上下方向にスライドさせる上記スライド板駆動部としてのエアシリンダ３３とを有している。エアシリンダ３３はトリプルロッド型であり、３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cの先端にはスライド板３２の上端が取り付けられている。さらに、エアシリンダ３３は取付板３４に取り付けられており、この取付板３４は、紫外線ランプ２２および第１平面ミラー２４の収納ケース３５の側壁３５aに台座を介して取り付け固定されている。
【００４８】
上記回転シャッター３１は、切欠き部を有すると共に、回転してフライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する回転板３６と、この回転板３６を図２中の矢印方向に回転する上記回転板駆動部としてのサーボモータ３７とを有している。
【００４９】
上記収納ケース３５の側壁３５aに取り付けられている取付板３４を跨ぐように、スライド板３２とは所定の間隔を空けて、取付板３４と平行にモータ取付板３８が配設されており、側壁３５aに台座を介して取り付け固定されている。そして、モータ取付板３８の表面には、サーボモータ３７が、モータ取付板３８に穿たれた貫通穴(図示せず)に回転軸を裏面側に向かって挿通させて取り付けられている。スライド板３２とモータ取付板３８との間には、回転板３６が取付板３４と平行に配設されており、この回転板３６はサーボモータ３７の上記回転軸に取り付けられている。
【００５０】
図３は、上記スライドシャッター３０の正面図および側面図である。図３(a)は側面図であり、図３(b)は正面図である。
【００５１】
上記スライドシャッター３０のスライド板３２は、図３に示すように、フライアイレンズ２５のサイズに比べて、十分に大きな矩形の板の両側をフライアイレンズ２５側に折り曲げて、横断面が「コ」字状に形成されている。このように、シャッター装置２６が閉じている間にフライアイレンズ２５から出射した光束を遮断しているスライド板３２の面積を大きく、且つ厚みを薄く形成して、熱伝導性と放熱性とを高め、伝達された熱を速やかに放出してスライド板３２の温度が上がり難くしている。但し、両側を折り曲げて横断面を「コ」字状に形成することによって、スライド板３２の剛性を高めるようにしている。
【００５２】
また、上記スライド板３２の面積を大きくすることによって、フライアイレンズ２５からの光束が入射される箇所を上記スライド板駆動部としてのエアシリンダ３３から離すことができ、スライド板３２の熱がエアシリンダ３３に伝わり難くしている。
【００５３】
さらに、上記スライド板３２を３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cを有するトリプルロッド型のエアシリンダ３３でスライドさせるので、高い不回転精度と先端触れ精度とを得ると共に、高い推力を得ることができる。したがって、スライド板３２が薄板で軽量に構成されていることと相俟って、スライド板３２を正確且つ迅速に移動させることができ、迅速なシャッター動作を行うことができる。また、エアシリンダ３３を薄く構成してスペース効率を高めることができる。また、トリプルロッド型のエアシリンダ３３を用いることによって、スライド板３２からエアシリンダ３３の本体へ熱を伝達するピストンロッドの本数を３本にして熱の放熱性を高め、エアシリンダ３３の本体への熱の伝達量を抑制することができる。
【００５４】
図４は、上記回転シャッター３１の正面図および側面図である。図４(a)は側面図であり、図４(b)は正面図である。
【００５５】
上記回転シャッター３１の回転板３６には、開き角度が略９０度の扇型の切欠き部でなる光通過部３９をただ一つだけ設けて、光通過部３９が形成されていない非光通過部の角度を大きく設定するようにしている。このように、光通過部３９を１つだけ設けて、非光通過部の角度を大きく設定することによって、回転板３６が回転し始めてから光通過部３９における回転方向前側の縁３９aが所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に至る前に回転板３６の回転速度が上記一定回転速度になるようにすることができ、回転板３６が所望の回転速度になっている期間に光通過部３９がフライアイレンズ２５の位置を通過するようにできる。
【００５６】
その場合の光通過部３９の開き角度は、上記９０度に限定されるものではなく、所望の回転速度で回転板３６を回転させた場合に、少なくとも所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過させることができる角度であればよい。
【００５７】
上記構成を有するスライドシャッター３０のエアシリンダ３３は、図１に示すように、シリンダ駆動部４０によって駆動されてスライド板３２を上下方向にスライドさせて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する。一方、回転シャッター３１のサーボモータ３７は、モータ駆動部４１によって駆動されて回転板３６を上記矢印方向に回転させて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する。制御部４２は、シリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１の動作を同期を取って制御することにより、以下のようなシャッター開閉動作を行う。
【００５８】
・第１シャッター開閉動作
この第１シャッター開閉動作では、回転シャッター３１側で露光時間を設定し、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定する。
【００５９】
先ず、上記制御部４２により、回転シャッター３１における回転板３６の回転速度を、所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過できるように設定する。さらに、回転板３６における光通過部３９の縁３９aの回転開始位置を、上記設定した回転速度になった後に縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に到達するように設定し、上記回転速度と共に内部メモリ等に格納する。そして、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、縁３９aの回転開始位置を上記予め設定した位置に位置決めさせる。
【００６０】
次に、外部からの信号によってワークが所定の位置にセットされたことを制御部４２が検知すると、制御部４２によって、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を上方にスライドさせる。そして、スライド板３２が確実にフライアイレンズ２５からの光束を通過させるまでの時間が経過すると、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の上記設定した回転速度での回転を開始させる。
【００６１】
次に、上記制御部４２によって、回転板３６における光通過部３９の回転方向後側の縁３９bがフライアイレンズ２５の位置を通り過ぎるまでの時間が経過すると、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を下方にスライドさせる。そして、スライド板３２が確実にフライアイレンズ２５からの光束を遮断するまでの時間が経過すると、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の回転を停止させて、光通過部３９の縁３９aを回転開始位置に位置させる。
【００６２】
以後、上述した動作を、ワークが所定の位置にセットされる毎に繰り返して行う。
【００６３】
・第２シャッター開閉動作
この第２シャッター開閉動作では、回転シャッター３１側で露光時間を設定し、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定する。
【００６４】
先ず、上記制御部４２により、回転シャッター３１における回転板３６の回転速度を、所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過できるように設定し、上記内部メモリ等に格納する。そして、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の上記設定した回転速度での回転を開始させる。以後、回転板３６を、上記設定した回転速度で回転し続ける。
【００６５】
次に、外部からの信号によってワークが所定の位置にセットされたことを上記制御部４２が検知すると、回転板３６の回転速度が上記設定した回転速度に到達した以降に、回転板３６がフライアイレンズ２５を閉鎖している期間において(つまり、光通過部３９の縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に到達する前に)、制御部４２によって、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を上方にスライドさせる。その場合、回転板３６がフライアイレンズ２５を閉鎖している期間にスライド板３２がフライアイレンズ２５を完全に解放するように、スライド板３２のスライド開始時点を設定しておく。そして、回転板３６における光通過部３９の回転方向後側の縁３９bがフライアイレンズ２５の位置を通り過ぎるまでの時間が経過すると、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を下方にスライドさせる。
【００６６】
以後、上述した制御部４２によるシリンダ駆動部４０に対する制御を、ワークが所定の位置にセットされる毎に繰り返して行う。その間、回転板３６は上記設定した回転速度での回転を続行する。そして、全てのワークに対する露光処理が終了したことを制御部４２が検知すると、制御部４２によってモータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の回転を停止させるのである。
【００６７】
上記第２シャッター開閉動作の場合には、回転シャッター３１の回転板３６を常時一定の回転速度で回転するので、回転板３６を回転駆動するサーボモータ３７は大きな駆動力を必要とはせず、小型で安価なモータを使用することができる。また、制御部４２によるシリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１に対する制御も簡単になる。
【００６８】
上述したように、上記第１シャッター開閉動作および第２シャッター開閉動作においては、何れも回転シャッター３１側で露光時間を設定するようにしている。したがって、常に一方向に回転する光通過部３９によってフライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできるのである。
【００６９】
尚、上記スライドシャッター３０のスライド板３２に、一つの光通過穴とこの光通過穴の両側に設置された２つの光遮光部とを設けて、スライドシャッター３０を図６に示す従来のスライドシャッター５の場合と同様に動作させれば、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖して照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にすることが可能になる。その場合は、スライドシャッター３０側で露光時間を設定し、回転シャッター３１側で露光のタイミングを設定することが可能になる。
【００７０】
しかしながら、上記サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する方が、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響を少なくすることができ、迅速且つ正確に露光時間を設定することができるので好ましい。
【００７１】
以上のごとく、本実施の形態においては、ワークに対して紫外線ランプ２２からの光束を露光するに際して上記光束を通過・遮断するシャッター装置２６を、エアシリンダ３３でスライドされる一枚のスライド板３２で上記光束を通過・遮断するスライドシャッター３０と、サーボモータ３７で回転される回転板３６で上記光束を通過・遮断する回転シャッター３１とを、併設して構成している。
【００７２】
そして、上記サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する一方、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、迅速に正確な露光動作を行うことができる。さらに、回転板３６によって、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできる。
【００７３】
また、互いに併設されている上記スライドシャッター３０と回転シャッター３１とのうち、スライドシャッター３０をフライアイレンズ２５側に位置させている。そして、スライドシャッター３０は、回転シャッター３１の回転板３６によってフライアイレンズ２５からの光束を通過させる必要がある場合のみ開放して、露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、非露光期間中は、フライアイレンズ２５からの光束をスライドシャッター３０のスライド板３２で遮ることになる。
【００７４】
その場合、上記スライドシャッター３０のスライド板３２は、フライアイレンズ２５のサイズに比べて大きな矩形の薄板の両側を折り曲げて形成されている。このように、スライド板３２の面積を大きく且つ厚みを薄くすることによって、熱伝導性と放熱性とを高めて、伝達された熱を速やかに放出してスライド板３２の温度が上がり難くできる。また、スライド板３２の面積を大きくすることによって、フライアイレンズ２５からの光束の入射位置をピストンロッド３３a,３３b,３３cを介してエアシリンダ３３から離すことができ、スライド板３２の熱がエアシリンダ３３に伝わり難くできる。また、トリプルロッド型のエアシリンダ３３を用いることにより、スライド板３２から３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cを介してエアシリンダ３３の本体へ伝達される熱の放熱性を高めることができる。したがって、エアシリンダ３３が、フライアイレンズ２５からの入射光の熱によって劣化して、動きが鈍くなることを防止できる。
【００７５】
さらに、上記フライアイレンズ２５からの光束をスライドシャッター３０のスライド板３２で受けることによって、非露光期間中に回転シャッター３１の回転板３６がフライアイレンズ２５からの光束を受ける量を少なくすることができる。したがって、回転板３６を直接駆動するサーボモータ３７が回転板３６からの熱で劣化することを防止できる。
【００７６】
また、上記回転シャッター３１の回転板３６には、扇型の切欠き部でなる光通過部３９を１つだけ設け、光通過部３９が形成されていない非光通過部の角度を大きく設定している。このように、光通過部３９を１つだけ設けことによって、回転板３６が回転し始めてから光通過部３９における回転方向前側の縁３９aが所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、光通過部３９が、常時所望の回転速度でフライアイレンズ２５の位置を通過するようにできる。そのため、制御部４２によってシリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１の動作を制御して上記第１,第２シャッター開閉動作を行う場合に、スライドシャッター３０と回転シャッター３１との同期を容易に取ることができる。
【００７７】
尚、上記実施の形態においては、スライドシャッター３０は、スライド板３２を図１中上下方向にスライドして、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断するようにしているが、スライド板を図２(a)中左右にスライドさせて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断してもよい。あるいは、スライド板を揺動させて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断することも可能である。
【００７８】
また、上記露光量が微少であったり、露光量を頻繁に変化させる必要がある場合には、回転シャッター３１の回転板３６を２枚重ねて用い、２枚の回転板３６における光通過部３９同士の重なり量を変更可能に構成する。そして、光通過部３９の重なり量を変更することによって、光束を通過させる切欠き部の角度を微少角度から９０度まで切り換え可能にしても差し支えない。尚、その場合における上記光通過部３９同士の重なり量の変更方法は、特に限定するものではない。例えば、２枚の回転板３６の内面に周方向に沿って複数の係合部あるいは連結穴を設け、両回転板３６の係合箇所あるいは連結箇所を換えることによって行ってもよい。尚、上記係合部としては機械式係合部や電磁式係合部がある。
【００７９】
また、上記スライドシャッター３０のスライド板３２をスライドさせる上記スライド板駆動部として、エアシリンダ３３を用いている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、油等の液体シリンダを用いてもよい。また、回転シャッター３１の回転板３６を回転する上記回転板駆動部として、サーボモータ３７を用いている。しかしながら、ロータリーシリンダを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
２１…露光装置、
２２…紫外線ランプ、
２３…楕円集光ミラー、
２５…フライアイレンズ、
２６…シャッター装置、
２８…コリメーションミラー、
２９…露光面、
３０…スライドシャッター、
３１…回転シャッター、
３２…スライド板、
３３…エアシリンダ、
３３a,３３b,３３c…ピストンロッド、
３４…取付板、
３５…収納ケース、
３５a…収納ケースの側壁、
３６…回転板、
３７…サーボモータ、
３８…モータ取付板、
３９…光通過部、
３９a…光通過部の回転方向前側の縁、
３９b…光通過部の回転方向後側の縁、
４０…シリンダ駆動部、
４１…モータ駆動部、
４２…制御部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＦＰＤ(Flat Panel Display)等に用いられるプリント基板,半導体装置,液晶基板等の製造に使用される露光装置のシャッター装置、および、それを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板,半導体装置,液晶基板等に対して露光を行う各種露光装置に内蔵されて、光源からの光束を通過遮断するシャッター装置として、特開平１１‐３３８００５号公報(特許文献１)に開示された「光照射装置のシャッター機構」がある。
【０００３】
上記特許文献１に開示されたシャッター機構においては、図５に示すように、円盤状のアルミ板の両側を９０度の角度で扇形に切り欠いて、２個の対称形の切欠き部で構成された光通過部２と、同じく扇形を有する２個の対称形の非切欠き部で構成された遮光部３とを有するシャッター板１を、光源からの光路上に配置している。このシャッター板１は、駆動手段および制動手段(図示せず)によって回転軸４を中心にして一定方向に回転され、所定位置で停止する。あるいは、連続回転される。
【０００４】
上記シャッター板１が回転を開始すると、遮光部３の縁が光束に差し掛かって光の照射が始まり、さらにシャッター板１が９０度回転すると、図５(a)に示すように、完全なシャッタ開状態となる。こうして、全ての光束が光通過部２を通過する。そして、この状態からシャッター板１がさらに９０度回転すると、図５(b)に示すように、シャッター閉状態となり、光束が再び遮光部３によって遮断される。
【０００５】
すなわち、上記シャッター板１が１８０度回転することによって、シャッター閉→シャッター開→シャッター閉の１サイクルが終了し、その間にワークが１回露光される。このように、１サイクルにおける２個の遮光部３の回転方向を同方向にすることによって、照射開始から照射終了までの間における被照射面での積算光量を一定にできるのである。
【０００６】
また、光源からの光束を通過遮断するシャッター装置の他の例として、図６に示すようなスライドシャッター５がある。このスライドシャッター５は、同一の単レンズを縦横に配列したレンズアレイであって多重光源像を形成するフライアイレンズ６からの光束を遮蔽する第１スライド板７および第２スライド板８を有しており、この２つのスライド板７,８の一端同士を連結部材９で連結して構成されている。つまり、２つのスライド板７,８は所定幅の空間でなる光通過部１０を介して並列に配置されている。このスライドシャッター５は、駆動手段(図示せず)によってスライド板７,８の配列方向に往復動され、所定位置で停止される。
【０００７】
上記スライドシャッター５が、動作１において、図６の状態から矢印１１の方向に移動すると、第１スライド板７における内側の縁がフライアイレンズ６からの光束に差し掛かって、光の照射が開始される。さらに、スライドシャッター５が矢印１１の方向に移動すると完全なシャッタ開状態となり、上記光束の全てが光通過部１０を通過する。そして、動作２において、この状態からスライドシャッター５がさらに矢印１１の方向に移動するとシャッター閉状態となり、上記光束が第２スライド板８によって再び遮断される。
【０００８】
また、動作３において、上記スライドシャッター５が矢印１２の方向に移動すると完全なシャッタ開状態となり、動作４において、スライドシャッター５がさらに矢印１２の方向に移動するとシャッター閉状態となって図６の状態に戻る。
【０００９】
すなわち、上記スライドシャッター５が一方向に端まで移動することによって、シャッター閉→シャッター開→シャッター閉の１サイクルが終了し、その間にワークが１回露光される。このように、１サイクルにおける２個のスライド板７,８の移動方向を同方向にすることによって、上記光束を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における被照射面での積算光量を一定にできるのである。
【００１０】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された光照射装置のシャッター機構には、以下のような問題がある。
【００１１】
上記シャッター板１は、ワークが所定の位置にセットされるまで光束を遮断し続ける必要がある。さらに、所定の露光時間が経過するまで光束を通過させ続ける必要がある。そして、ワークのセットに要する時間と露光時間とは同一ではない。したがって、シャッター板１は、光束を通過・遮断させる毎に停止されるようになっている。
【００１２】
一方において、最近、スループット向上の要請から、例えば半導体装置の製造においては、ワークに塗布されるレジストの高感度化や光源の高照度化によってワークの露光時間を短縮するようにしている。そして、露光時間の短縮には、シャッター板１を高速で回転させると共に所定位置に急速に精度良く停止させる必要がある。
【００１３】
そのため、上記従来の光照射装置のシャッター機構においては、回転モーメントを減少して慣性力を小さくするために、シャッター板１を薄肉化して軽量化している。しかしながら、シャッター板１の遮光部３は扇形を有しているために各遮光部３の重心は「半径/２」よりも外側にあり、内側にある場合に比して大きな遠心力(つまり慣性力)が作用することになる。したがって、シャッター板１を高速回転および急速停止を行うには起動停止に大きなパワーが必要となるため、サーボモータ等で成る駆動手段が大型化すると共に、微妙な露光量の制御が困難になるという問題がある。
【００１４】
さらに、露光以外のワーク供給等の準備プロセスの時間が長い場合には、シャッター板１の遮光部３は光束を遮断した状態で長時間停止することになる。したがって、光源からの２００℃程度の熱が遮光部３に蓄積されて高温になり、変形する場合がある。
【００１５】
そのため、上記従来の光照射装置のシャッター機構においては、遮光部３の光入射面を鏡面にして入射した光を反射させる一方、遮光部３の裏面には赤外線放射膜を形成して熱エネルギーを上記裏面から効率良く放射して、シャッター板１に蓄積される熱エネルギーを少なくしている。しかしながら、スループット向上のために光源の高照度化が図られた場合には、遮光部３に入射される光エネルギーが大きくなり、遮光部３に蓄積される熱量も大きくなる。したがって、遮光部３の光入射面を鏡面にし、裏面に赤外線放射膜を形成したとしても、遮光部３は高温になり、上記駆動手段が破損し易いという問題がある。
【００１６】
以上のことより、上述したように、上記シャッター板１を、上記一定方向に連続回転することが考えられる。しかしながら、その場合には、ワークのセットに要する時間と露光時間とは同一ではないため、ワークの露光時間を短縮する場合には、シャッター板１の回転速度を所望の露光時間が得られるように設定すると、露光のタイミングがワークのセット完了のタイミングよりも早くなり、所望の露光のタイミングが得られない。そのため、ワークの露光時間を短縮することができないという問題がある。
【００１７】
また、図６に示すスライドシャッター５の場合にも、上記スライドシャッター５は、光束を通過・遮断させる毎に停止されるようになっており、然もスライドシャッター５は、一方向に往復動される。したがって、スライドシャッター５の場合にも、スループット向上のために光源の高照度化が図られた場合には、上記従来の特許文献１に開示された光照射装置のシャッター機構の場合と同様の問題が発生する。
【００１８】
特に、上記駆動手段としてエアシリンダーを用いた場合には、スライドシャッター５からの熱によってエアシリンダーが劣化して動きが鈍くなり、所望の露光速度が得られなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１１‐３３８００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、この発明の第１の課題は、迅速且つ正確な露光動作を行うことができるシャッター装置を提供することにある。
【００２１】
また、この発明の第２の課題は、光の熱で駆動手段が劣化し難いシャッター装置を提供することにある。
【００２２】
また、この発明の第３の課題は、上記シャッター装置を備えた露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するため、この発明のシャッター装置は、
光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するスライド板と、上記スライド板をスライドさせるスライド板駆動部とを含むスライドシャッターと
光通過部を有すると共に、一方向に回転されて光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光時間を設定する回転板と、上記回転板を上記一方向に回転させる回転板駆動部とを含む回転シャッターと
を備え、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとは、上記スライド板と上記回転板とを互いに対向させて配置されている
ことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、一方向に回転される回転板を含んでいる回転シャッターによって、光源からの光束による露光時間を設定する一方、スライド板を含んでいるスライドシャッターによって、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するようにしている。このように、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響が往復動よりも少ない一方向への回転によってシャッターの開閉を行う上記回転シャッター側で露光時間を設定するので、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。したがって、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処することができる。
【００２５】
さらに、一方向に回転される上記回転板によって光源からの光束を通過および遮蔽するので、常に一方向に回転する光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。
【００２６】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとのうち、上記スライドシャッターを上記光源側に配置している。
【００２７】
この実施の形態によれば、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定する上記スライドシャッターを上記光源側に配置しているので、上記スライド板は、露光面に対して実際に露光を行う場合以外には、長時間に亘って上記光源からの光束を受けることになる。しかしながら、上記スライド板における上記光束の入射位置を上記スライド板駆動部から離れた位置に設定することによって、上記スライド板の熱が上記スライド板駆動部に伝わり難くできる。したがって、上記スライド板駆動部が、上記光源からの光の熱によって劣化して、動きが鈍くなることを防止できる。
【００２８】
尚且つ、上記回転シャッターの上記回転板が上記光源からの光束を受けることを防止して、上記回転板駆動部が上記光源からの光の熱によって劣化するのを防止できる。
【００２９】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記回転シャッターの上記回転板には、上記光通過部がただ一つだけ設けられている。
【００３０】
この実施の形態によれば、上記回転板には上記光通過部がただ一つだけ設けられているので、上記光通過部が形成されていない領域である非光通過部の角度を大きく設定することができる。したがって、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができ、上記光通過部が上記光束を通過させる際における上記回転板の回転速度を常に上記一定回転速度にすることができる。そのため、上記スライドシャッターの動作と上記回転シャッターの動作との同期を容易に取ることが可能になる。
【００３１】
また、１実施の形態のシャッター装置では、
上記光通過部がただ一つだけ設けられた上記回転板を２枚積層し、
上記積層された２枚の回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にしている。
【００３２】
この実施の形態によれば、積層された２枚の上記回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にしたので、２枚の上記回転板で形成される光束を通過させる切欠き部の角度を微少角度から大きな角度まで切り換え可能にできる。したがって、露光量が微少な場合や露光量を頻繁に変化させる必要がある場合に、対処することができる。
【００３３】
また、この発明の露光装置は、
光源と、
上記光源からの光束の照度分布を略均一するためのフライアイレンズと、
上記光源からの光束を上記フライアイレンズの入射面に集光する集光部と、
上記フライアイレンズの出射面からの光束を平行光束にして露光面を照射するコリメーション部と、
上記フライアイレンズと上記コリメーション部との間に配置されて、上記フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽する上記この発明のシャッター装置と
を備えたことを特徴としている。
【００３４】
上記構成によれば、フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽するシャッター装置として、スライドシャッターと回転シャッターとを併設して構成されたシャッター装置を用い、上記回転シャッターによって露光時間を設定する一方、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。さらに、常に一方向に回転する上記回転板の光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。すなわち、この発明によれば、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処可能な露光装置を提供することができる。
【００３５】
さらに、上記回転板に上記光通過部を１つだけ設けた場合には、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、上記スライドシャッターの動作と上記回転シャッターの動作との同期を容易に取ることができる。
【００３６】
また、１実施の形態の露光装置では、
上記シャッター装置を構成する上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を、互いの同期を取って制御する制御部
を備えている。
【００３７】
この実施の形態によれば、制御部によって、上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を互いの同期を取って制御するので、正しく、上記回転シャッターによって露光時間を設定し、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上より明らかなように、この発明のシャッター装置は、一方向に回転される回転板を含む回転シャッターによって、光源からの光束による露光時間を設定する一方、スライド板を含むスライドシャッターによって、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するようにしたので、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響が往復動よりも少ない一方向への回転によってシャッターの開閉を行う上記回転シャッター側で、露光時間を設定することができる。したがって、迅速且つ正確な露光動作を行うことができる。
【００３９】
さらに、常に一方向に回転する光通過部によって上記光束を通過させた側から遮断することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面での積算光量を一定にすることができる。
【００４０】
また、この発明の露光装置は、フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽するシャッター装置として、スライドシャッターと回転シャッターとを併設したシャッター装置を用い、上記回転シャッターによって露光時間を設定する一方、上記スライドシャッターによって露光のタイミングを設定するので、迅速且つ正確な露光動作を行い、露光期間における露光面での積算光量を一定にすることができる。したがって、スループットの向上に伴う露光時間の短縮化に対処可能な露光装置を提供することができる。
【００４１】
さらに、上記回転板に上記光通過部を１つだけ設けた場合には、上記回転板が回転し始めてから上記光通過部における回転方向前側の縁が所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの同期を容易に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明のシャッター装置を備えた露光装置における構成図である。
【図２】図１におけるシャッター装置の構成図である。
【図３】図２におけるスライドシャッターの正面図および側面図である。
【図４】図２における回転シャッターの正面図および側面図である。
【図５】従来のシャッター機構の説明図である。
【図６】従来のスライドシャッターの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のシャッター装置を備えた露光装置における概略構成図である。
【００４４】
図１の露光装置２１において、紫外線ランプ２２から出射された紫外線を含む光束は、楕円集光ミラー２３によって集光されて第１平面ミラー２４に入射される。第１平面ミラー２４で反射されて光軸が略直角に曲げられた光束は、露光面での照度分布を均一化するためのフライアイレンズ２５の入射面に収束される。フライアイレンズ２５から出射した光束は、フライアイレンズ２５の後方に配置されたシャッター装置２６が開くと、シャッター装置２６を通過し、第２平面ミラー２７で反射されて、光束が広がらないように光軸に平行に反射する鏡面を有するコリメーションミラー２８に入射される。そして、コリメーションミラー２８で光軸に平行となった光束は露光面２９を照射する。一方、シャッター装置２６が閉じると、露光面２９の照射を終了する。
【００４５】
図２は、上記シャッター装置２６の正面図(図２(a))および側面図(図２(b))である。以下、図２に従って、シャッター装置２６について説明する。
【００４６】
上記シャッター装置２６は、フライアイレンズ２５側に位置するスライドシャッター３０と、スライドシャッター３０に併設された回転シャッター３１との、２つのシャッターによって構成されている。ここで、図２(a)の正面図においては、前側に位置している回転シャッター３１を通して、後側に位置しているスライドシャッター３０が見えるように表現している。
【００４７】
上記スライドシャッター３０は、図１中上下方向にスライドしてフライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断するスライド板３２と、このスライド板３２を上下方向にスライドさせる上記スライド板駆動部としてのエアシリンダ３３とを有している。エアシリンダ３３はトリプルロッド型であり、３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cの先端にはスライド板３２の上端が取り付けられている。さらに、エアシリンダ３３は取付板３４に取り付けられており、この取付板３４は、紫外線ランプ２２および第１平面ミラー２４の収納ケース３５の側壁３５aに台座を介して取り付け固定されている。
【００４８】
上記回転シャッター３１は、切欠き部を有すると共に、回転してフライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する回転板３６と、この回転板３６を図２中の矢印方向に回転する上記回転板駆動部としてのサーボモータ３７とを有している。
【００４９】
上記収納ケース３５の側壁３５aに取り付けられている取付板３４を跨ぐように、スライド板３２とは所定の間隔を空けて、取付板３４と平行にモータ取付板３８が配設されており、側壁３５aに台座を介して取り付け固定されている。そして、モータ取付板３８の表面には、サーボモータ３７が、モータ取付板３８に穿たれた貫通穴(図示せず)に回転軸を裏面側に向かって挿通させて取り付けられている。スライド板３２とモータ取付板３８との間には、回転板３６が取付板３４と平行に配設されており、この回転板３６はサーボモータ３７の上記回転軸に取り付けられている。
【００５０】
図３は、上記スライドシャッター３０の正面図および側面図である。図３(a)は側面図であり、図３(b)は正面図である。
【００５１】
上記スライドシャッター３０のスライド板３２は、図３に示すように、フライアイレンズ２５のサイズに比べて、十分に大きな矩形の板の両側をフライアイレンズ２５側に折り曲げて、横断面が「コ」字状に形成されている。このように、シャッター装置２６が閉じている間にフライアイレンズ２５から出射した光束を遮断しているスライド板３２の面積を大きく、且つ厚みを薄く形成して、熱伝導性と放熱性とを高め、伝達された熱を速やかに放出してスライド板３２の温度が上がり難くしている。但し、両側を折り曲げて横断面を「コ」字状に形成することによって、スライド板３２の剛性を高めるようにしている。
【００５２】
また、上記スライド板３２の面積を大きくすることによって、フライアイレンズ２５からの光束が入射される箇所を上記スライド板駆動部としてのエアシリンダ３３から離すことができ、スライド板３２の熱がエアシリンダ３３に伝わり難くしている。
【００５３】
さらに、上記スライド板３２を３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cを有するトリプルロッド型のエアシリンダ３３でスライドさせるので、高い不回転精度と先端触れ精度とを得ると共に、高い推力を得ることができる。したがって、スライド板３２が薄板で軽量に構成されていることと相俟って、スライド板３２を正確且つ迅速に移動させることができ、迅速なシャッター動作を行うことができる。また、エアシリンダ３３を薄く構成してスペース効率を高めることができる。また、トリプルロッド型のエアシリンダ３３を用いることによって、スライド板３２からエアシリンダ３３の本体へ熱を伝達するピストンロッドの本数を３本にして熱の放熱性を高め、エアシリンダ３３の本体への熱の伝達量を抑制することができる。
【００５４】
図４は、上記回転シャッター３１の正面図および側面図である。図４(a)は側面図であり、図４(b)は正面図である。
【００５５】
上記回転シャッター３１の回転板３６には、開き角度が略９０度の扇型の切欠き部でなる光通過部３９をただ一つだけ設けて、光通過部３９が形成されていない非光通過部の角度を大きく設定するようにしている。このように、光通過部３９を１つだけ設けて、非光通過部の角度を大きく設定することによって、回転板３６が回転し始めてから光通過部３９における回転方向前側の縁３９aが所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に至る前に回転板３６の回転速度が上記一定回転速度になるようにすることができ、回転板３６が所望の回転速度になっている期間に光通過部３９がフライアイレンズ２５の位置を通過するようにできる。
【００５６】
その場合の光通過部３９の開き角度は、上記９０度に限定されるものではなく、所望の回転速度で回転板３６を回転させた場合に、少なくとも所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過させることができる角度であればよい。
【００５７】
上記構成を有するスライドシャッター３０のエアシリンダ３３は、図１に示すように、シリンダ駆動部４０によって駆動されてスライド板３２を上下方向にスライドさせて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する。一方、回転シャッター３１のサーボモータ３７は、モータ駆動部４１によって駆動されて回転板３６を上記矢印方向に回転させて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断する。制御部４２は、シリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１の動作を同期を取って制御することにより、以下のようなシャッター開閉動作を行う。
【００５８】
・第１シャッター開閉動作
この第１シャッター開閉動作では、回転シャッター３１側で露光時間を設定し、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定する。
【００５９】
先ず、上記制御部４２により、回転シャッター３１における回転板３６の回転速度を、所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過できるように設定する。さらに、回転板３６における光通過部３９の縁３９aの回転開始位置を、上記設定した回転速度になった後に縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に到達するように設定し、上記回転速度と共に内部メモリ等に格納する。そして、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、縁３９aの回転開始位置を上記予め設定した位置に位置決めさせる。
【００６０】
次に、外部からの信号によってワークが所定の位置にセットされたことを制御部４２が検知すると、制御部４２によって、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を上方にスライドさせる。そして、スライド板３２が確実にフライアイレンズ２５からの光束を通過させるまでの時間が経過すると、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の上記設定した回転速度での回転を開始させる。
【００６１】
次に、上記制御部４２によって、回転板３６における光通過部３９の回転方向後側の縁３９bがフライアイレンズ２５の位置を通り過ぎるまでの時間が経過すると、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を下方にスライドさせる。そして、スライド板３２が確実にフライアイレンズ２５からの光束を遮断するまでの時間が経過すると、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の回転を停止させて、光通過部３９の縁３９aを回転開始位置に位置させる。
【００６２】
以後、上述した動作を、ワークが所定の位置にセットされる毎に繰り返して行う。
【００６３】
・第２シャッター開閉動作
この第２シャッター開閉動作では、回転シャッター３１側で露光時間を設定し、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定する。
【００６４】
先ず、上記制御部４２により、回転シャッター３１における回転板３６の回転速度を、所望の露光時間だけフライアイレンズ２５からの光束を通過できるように設定し、上記内部メモリ等に格納する。そして、モータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の上記設定した回転速度での回転を開始させる。以後、回転板３６を、上記設定した回転速度で回転し続ける。
【００６５】
次に、外部からの信号によってワークが所定の位置にセットされたことを上記制御部４２が検知すると、回転板３６の回転速度が上記設定した回転速度に到達した以降に、回転板３６がフライアイレンズ２５を閉鎖している期間において(つまり、光通過部３９の縁３９aがフライアイレンズ２５の位置に到達する前に)、制御部４２によって、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を上方にスライドさせる。その場合、回転板３６がフライアイレンズ２５を閉鎖している期間にスライド板３２がフライアイレンズ２５を完全に解放するように、スライド板３２のスライド開始時点を設定しておく。そして、回転板３６における光通過部３９の回転方向後側の縁３９bがフライアイレンズ２５の位置を通り過ぎるまでの時間が経過すると、シリンダ駆動部４０に対して制御信号を出力して、スライドシャッター３０のスライド板３２を下方にスライドさせる。
【００６６】
以後、上述した制御部４２によるシリンダ駆動部４０に対する制御を、ワークが所定の位置にセットされる毎に繰り返して行う。その間、回転板３６は上記設定した回転速度での回転を続行する。そして、全てのワークに対する露光処理が終了したことを制御部４２が検知すると、制御部４２によってモータ駆動部４１に対して制御信号を出力して、回転板３６の回転を停止させるのである。
【００６７】
上記第２シャッター開閉動作の場合には、回転シャッター３１の回転板３６を常時一定の回転速度で回転するので、回転板３６を回転駆動するサーボモータ３７は大きな駆動力を必要とはせず、小型で安価なモータを使用することができる。また、制御部４２によるシリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１に対する制御も簡単になる。
【００６８】
上述したように、上記第１シャッター開閉動作および第２シャッター開閉動作においては、何れも回転シャッター３１側で露光時間を設定するようにしている。したがって、常に一方向に回転する光通過部３９によってフライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできるのである。
【００６９】
尚、上記スライドシャッター３０のスライド板３２に、一つの光通過穴とこの光通過穴の両側に設置された２つの光遮光部とを設けて、スライドシャッター３０を図６に示す従来のスライドシャッター５の場合と同様に動作させれば、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖して照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にすることが可能になる。その場合は、スライドシャッター３０側で露光時間を設定し、回転シャッター３１側で露光のタイミングを設定することが可能になる。
【００７０】
しかしながら、上記サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する方が、シャッター開閉動作に対する慣性力の影響を少なくすることができ、迅速且つ正確に露光時間を設定することができるので好ましい。
【００７１】
以上のごとく、本実施の形態においては、ワークに対して紫外線ランプ２２からの光束を露光するに際して上記光束を通過・遮断するシャッター装置２６を、エアシリンダ３３でスライドされる一枚のスライド板３２で上記光束を通過・遮断するスライドシャッター３０と、サーボモータ３７で回転される回転板３６で上記光束を通過・遮断する回転シャッター３１とを、併設して構成している。
【００７２】
そして、上記サーボモータ３７によって回転板３６を回転する回転シャッター３１側で露光時間を設定する一方、スライドシャッター３０側で露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、迅速に正確な露光動作を行うことができる。さらに、回転板３６によって、フライアイレンズ２５を開放した側から閉鎖することができ、照射開始から照射終了までの間における露光面２９での積算光量を一定にできる。
【００７３】
また、互いに併設されている上記スライドシャッター３０と回転シャッター３１とのうち、スライドシャッター３０をフライアイレンズ２５側に位置させている。そして、スライドシャッター３０は、回転シャッター３１の回転板３６によってフライアイレンズ２５からの光束を通過させる必要がある場合のみ開放して、露光のタイミングを設定するようにしている。したがって、非露光期間中は、フライアイレンズ２５からの光束をスライドシャッター３０のスライド板３２で遮ることになる。
【００７４】
その場合、上記スライドシャッター３０のスライド板３２は、フライアイレンズ２５のサイズに比べて大きな矩形の薄板の両側を折り曲げて形成されている。このように、スライド板３２の面積を大きく且つ厚みを薄くすることによって、熱伝導性と放熱性とを高めて、伝達された熱を速やかに放出してスライド板３２の温度が上がり難くできる。また、スライド板３２の面積を大きくすることによって、フライアイレンズ２５からの光束の入射位置をピストンロッド３３a,３３b,３３cを介してエアシリンダ３３から離すことができ、スライド板３２の熱がエアシリンダ３３に伝わり難くできる。また、トリプルロッド型のエアシリンダ３３を用いることにより、スライド板３２から３本のピストンロッド３３a,３３b,３３cを介してエアシリンダ３３の本体へ伝達される熱の放熱性を高めることができる。したがって、エアシリンダ３３が、フライアイレンズ２５からの入射光の熱によって劣化して、動きが鈍くなることを防止できる。
【００７５】
さらに、上記フライアイレンズ２５からの光束をスライドシャッター３０のスライド板３２で受けることによって、非露光期間中に回転シャッター３１の回転板３６がフライアイレンズ２５からの光束を受ける量を少なくすることができる。したがって、回転板３６を直接駆動するサーボモータ３７が回転板３６からの熱で劣化することを防止できる。
【００７６】
また、上記回転シャッター３１の回転板３６には、扇型の切欠き部でなる光通過部３９を１つだけ設け、光通過部３９が形成されていない非光通過部の角度を大きく設定している。このように、光通過部３９を１つだけ設けことによって、回転板３６が回転し始めてから光通過部３９における回転方向前側の縁３９aが所望の一定回転速度になるまでの時間を十分に確保することができる。したがって、光通過部３９が、常時所望の回転速度でフライアイレンズ２５の位置を通過するようにできる。そのため、制御部４２によってシリンダ駆動部４０およびモータ駆動部４１の動作を制御して上記第１,第２シャッター開閉動作を行う場合に、スライドシャッター３０と回転シャッター３１との同期を容易に取ることができる。
【００７７】
尚、上記実施の形態においては、スライドシャッター３０は、スライド板３２を図１中上下方向にスライドして、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断するようにしているが、スライド板を図２(a)中左右にスライドさせて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断してもよい。あるいは、スライド板を揺動させて、フライアイレンズ２５からの出射光を通過・遮断することも可能である。
【００７８】
また、上記露光量が微少であったり、露光量を頻繁に変化させる必要がある場合には、回転シャッター３１の回転板３６を２枚重ねて用い、２枚の回転板３６における光通過部３９同士の重なり量を変更可能に構成する。そして、光通過部３９の重なり量を変更することによって、光束を通過させる切欠き部の角度を微少角度から９０度まで切り換え可能にしても差し支えない。尚、その場合における上記光通過部３９同士の重なり量の変更方法は、特に限定するものではない。例えば、２枚の回転板３６の内面に周方向に沿って複数の係合部あるいは連結穴を設け、両回転板３６の係合箇所あるいは連結箇所を換えることによって行ってもよい。尚、上記係合部としては機械式係合部や電磁式係合部がある。
【００７９】
また、上記スライドシャッター３０のスライド板３２をスライドさせる上記スライド板駆動部として、エアシリンダ３３を用いている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、油等の液体シリンダを用いてもよい。また、回転シャッター３１の回転板３６を回転する上記回転板駆動部として、サーボモータ３７を用いている。しかしながら、ロータリーシリンダを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
２１…露光装置、
２２…紫外線ランプ、
２３…楕円集光ミラー、
２５…フライアイレンズ、
２６…シャッター装置、
２８…コリメーションミラー、
２９…露光面、
３０…スライドシャッター、
３１…回転シャッター、
３２…スライド板、
３３…エアシリンダ、
３３a,３３b,３３c…ピストンロッド、
３４…取付板、
３５…収納ケース、
３５a…収納ケースの側壁、
３６…回転板、
３７…サーボモータ、
３８…モータ取付板、
３９…光通過部、
３９a…光通過部の回転方向前側の縁、
３９b…光通過部の回転方向後側の縁、
４０…シリンダ駆動部、
４１…モータ駆動部、
４２…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するスライド板と、上記スライド板をスライドさせるスライド板駆動部とを含むスライドシャッターと
光通過部を有すると共に、一方向に回転されて光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光時間を設定する回転板と、上記回転板を上記一方向に回転させる回転板駆動部とを含む回転シャッターと
を備え、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとは、上記スライド板と上記回転板とを互いに対向させて配置されている
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシャッター装置において、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとのうち、上記スライドシャッターを上記光源側に配置した
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のシャッター装置において、
上記回転シャッターの上記回転板には、上記光通過部がただ一つだけ設けられている
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシャッター装置において、
上記光通過部がただ一つだけ設けられた上記回転板を２枚積層し、
上記積層された２枚の回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にした
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項５】
光源と、
上記光源からの光束の照度分布を略均一するためのフライアイレンズと、
上記光源からの光束を上記フライアイレンズの入射面に集光する集光部と、
上記フライアイレンズの出射面からの光束を平行光束にして露光面を照射するコリメーション部と、
上記フライアイレンズと上記コリメーション部との間に配置されて、上記フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽する請求項１から請求項４までの何れか一つに記載のシャッター装置と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置において、
上記シャッター装置を構成する上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を、互いの同期を取って制御する制御部
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１】
光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光のタイミングを設定するスライド板と、上記スライド板をスライドさせるスライド板駆動部とを含むスライドシャッターと
光通過部を有すると共に、一方向に回転されて光源からの光束を通過および遮蔽して、上記光源からの光束による露光時間を設定する回転板と、上記回転板を上記一方向に回転させる回転板駆動部とを含む回転シャッターと
を備え、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとは、上記スライド板と上記回転板とを互いに対向させて配置されている
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシャッター装置において、
上記スライドシャッターと上記回転シャッターとのうち、上記スライドシャッターを上記光源側に配置した
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のシャッター装置において、
上記回転シャッターの上記回転板には、上記光通過部がただ一つだけ設けられている
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシャッター装置において、
上記光通過部がただ一つだけ設けられた上記回転板を２枚積層し、
上記積層された２枚の回転板における上記光通過部同士の重なり量を変更可能にした
ことを特徴とするシャッター装置。
【請求項５】
光源と、
上記光源からの光束の照度分布を略均一するためのフライアイレンズと、
上記光源からの光束を上記フライアイレンズの入射面に集光する集光部と、
上記フライアイレンズの出射面からの光束を平行光束にして露光面を照射するコリメーション部と、
上記フライアイレンズと上記コリメーション部との間に配置されて、上記フライアイレンズからの光束を通過および遮蔽する請求項１から請求項４までの何れか一つに記載のシャッター装置と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置において、
上記シャッター装置を構成する上記スライドシャッターと上記回転シャッターとの夫々の動作を、互いの同期を取って制御する制御部
を備えたことを特徴とする露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３８３５７（Ｐ２０１３−３８３５７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５６１８（Ｐ２０１１−１７５６１８）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５９２１５２３０３）株式会社太陽機械製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５９２１５２３０３）株式会社太陽機械製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
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