(57)【要約】【課題】摩耗粉の発生が抑制され、清浄な状態で基板を搬送することができる転動装置及びそれを備えた近接スキャン露光装置を提供する。【解決手段】基板Ｗを搬送する基板搬送機構１０は、複数の転動装置２０を平面状に分散して配設することで基板Ｗを支持する。転動装置２０は、内面に半球形状の軌道面４７が形成された半球状凹部４６を備える本体４１と、半球状凹部４６に回動自在に収容されて一部が開口から突出する大径の主ボール４３と、軌道面４７と主ボール４３との間に転動自在に介在する複数の転動ボール４４と、複数の転動ボール４４とともに軌道面４７と主ボール４３との間に介在し、転動ボール４４より小径の複数のスペーサボール４５と、を有する。【選択図】図１
2012247641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に配置される複数のマスク保持部と、
前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、
前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記基板搬送機構は、
内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、
一部が前記半球状凹部の開口部から突出した状態で前記半球状凹部に回動自在に収容される大径の主ボールと、
前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、転動自在に配設された複数の転動ボールと、
前記複数の転動ボールとともに、前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、前記転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、
をそれぞれ有する複数の転動装置を平面状に分散して配設することで構成されることを特徴とする近接スキャン露光装置。
【請求項２】
前記主ボールは、樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の近接スキャン露光装置。
【請求項３】
内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、
一部が前記半球状凹部の開口部から突出した状態で前記半球状凹部に回動自在に収容される大径の主ボールと、
前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、転動自在に配設された複数の転動ボールと、
前記複数の転動ボールとともに、前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、前記転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、
を有することを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動装置及びそれを備えた近接スキャン露光装置に関し、より詳細には、基板を搬送する基板搬送機構に適用される転動装置及びそれを備えた近接スキャン露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイを製造する露光装置としては、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する近接スキャン露光装置が知られている。
【０００３】
また、基板などの平板を搬送する搬送機構としては、搬送テーブル上に、回転自在なボールを有するガイド軸受を複数配置し、この複数のガイド軸受のボール上に平板を載せて搬送するものがある。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
図７は、特許文献１に開示されているガイド軸受の断面図であり、ガイド軸受１００は、ベース１０１、自転ボール１０２、及び複数の転動ボール１０３から構成されている。ベース１０１は、半球形状の凹部１０４ａを有する台座１０４と、台座１０４の凹部開口側に結合され、円形の貫通孔１０５ａが設けられた蓋１０５と、で構成されている。自転ボール１０２は、台座１０４の凹部１０４ａに収納され、蓋１０５により凹部１０４ａからの抜け出しが阻止される。転動ボール１０３は、台座１０４の凹部１０４ａの内面と、自転ボール１０２との間に転動自在に介在し、自転ボール１０２の動きに応じて凹部１０４ａ内で任意方向に転動可能に配設されている。
【０００５】
また、大径の転動体と、この転動体間に介在する小径のスペーサボールと、内外輪と、スラスト板と、を有し、スラスト滑り軸受及びラジアル転がり軸受を一体に構成した軸受により、揺動運動するスイングアームを支持するスイングアーム装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００‐２１１７１７号公報
【特許文献２】実用新案第２５８４２２４号公報
【特許文献３】特開２００３‐２２７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されているガイド軸受１００は、図８に示すように、自転ボール１０２が回転すると、凹部１０４ａの内面と、自転ボール１０２との間に狭持された複数の転動ボール１０３は、全て同じ方向に回転する。このため、転動ボール１０３同士が接触する接触面では、転動ボール１０３の周速の２倍で擦れ合い、接触面が摩耗して摩耗粉が発生する。このような摩耗粉発生の可能性を有するガイド軸受１００を近接スキャン露光装置の基板搬送機構に用いると、搬送中に摩耗粉が基板に付着して露光ムラなどが生じ、露光精度に悪影響を及ぼす虞があった。また、特許文献３は、スペーサボールによってアンバランス荷重の支持を安定して行うものであるが、基板を搬送する機構とは全く異なる発明である。
【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩耗粉の発生が抑制され、清浄な状態で基板を搬送することができる転動装置及びそれを備えた近接スキャン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】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に配置される複数のマスク保持部と、
前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、
前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記基板搬送機構は、
内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、
一部が前記半球状凹部の開口部から突出した状態で前記半球状凹部に回動自在に収容される大径の主ボールと、
前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、転動自在に配設された複数の転動ボールと、
前記複数の転動ボールとともに、前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、前記転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、
をそれぞれ有する複数の転動装置を平面状に分散して配設することで構成されることを特徴とする近接スキャン露光装置。
（２）  前記主ボールは、樹脂材料で形成されることを特徴とする上記（１）に記載の近接スキャン露光装置。
（３）  内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、
一部が前記半球状凹部の開口部から突出した状態で前記半球状凹部に回動自在に収容される大径の主ボールと、
前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、転動自在に配設された複数の転動ボールと、
前記複数の転動ボールとともに、前記軌道面と前記主ボールとの間に介在し、前記転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、
を有することを特徴とする転動装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の近接スキャン露光装置によれば、基板搬送機構は、内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、半球状凹部に回動自在に収容されて一部が開口部から突出する大径の主ボールと、軌道面と主ボールとの間に転動自在に介在する複数の転動ボールと、複数の転動ボールとともに軌道面と主ボールとの間に介在し、転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、を備える複数の転動装置が、平面状に分散して配設されることで構成されるので、基板搬送による転動装置からの摩耗粉発生が防止され、摩耗粉が基板に付着することなく、清浄な状態で主ボール上に載置した基板を滑らかに搬送することができる。これにより、基板に付着する摩耗粉による露光精度の影響を防止できる。
【００１１】
また、本発明の転動装置によれば、内面に半球形状の軌道面が形成された半球状凹部を備える本体と、半球状凹部に回動自在に収容されて一部が開口部から突出する大径の主ボールと、軌道面と主ボールとの間に転動自在に介在する複数の転動ボールと、複数の転動ボールとともに軌道面と主ボールとの間に介在し、転動ボールより小径の複数のスペーサボールと、を備えるので、基板の移動による転動装置からの摩耗粉発生が防止され、摩耗粉が基板に付着することなく、清浄な状態で主ボール上に載置した基板を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態である近接スキャン露光装置の平面図である。
【図２】図１における近接スキャン露光装置の正面図である。
【図３】転動装置を備える基板搬送機構の要部断面図である。
【図４】（ａ）は、図３における転動装置の斜視図であり、（ｂ）は、転動装置の側面図である。
【図５】（ａ）は、図４（ｂ）における転動装置のＡ‐Ａ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）における転動装置のＢ矢視図である。
【図６】転動装置の作動説明図である。
【図７】従来のガイド軸受の断面図である。
【図８】図７におけるガイド軸受の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
先ず、本実施形態の近接スキャン露光装置１の構成について概略説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態のスキャン露光装置１は、基板（カラーフィルタ基板）Ｗを支持して所定方向（図１のＸ方向）に搬送する基板搬送機構１０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図１のＹ方向）に沿って千鳥状に二列配置された複数（図１に示す実施形態において、左右それぞれ６個）のマスク保持部１１と、マスク保持部１１を駆動するマスク駆動部１２と、複数のマスク保持部１１の上部にそれぞれ配置されて露光用光を照射する複数の照射部１４と、スキャン露光装置１の各作動部分の動きを制御する制御部１５と、を主に備える。
【００１４】
基板搬送機構１０は、基板ＷをＸ方向に搬送する領域、即ち、複数のマスク保持部１１の下方領域に配設された浮上ユニット１３と、及びその下方領域からＸ方向両側に亘る領域に設けられた複数の転動装置２０と、を有する搬送テーブル１６と、基板ＷのＹ方向一側（図１において上辺）を保持してＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１７とを備える。浮上ユニット１３は、フレーム１９上に設けられた複数の排気エアパッド２９及び吸排気エアパッド３０を備え、ポンプ（図示せず）やソレノイドバルブ（図示せず）を介して排気エアパッド２９や吸排気エアパッド３０からエアを排気或いは、吸排気して、基板Ｗを浮上させて支持する。また、図３にも示すように、複数の転動装置２０は、Ｘ方向に沿って延びるようにフレーム１９に設けられた複数の支持部材２１にそれぞれ締結固定され、Ｘ方向及びＹ方向に適切な間隔で平面状に分散して配設されている。
【００１５】
また、基板駆動ユニット１７は、転動装置２０及び浮上ユニット１３によって支持された基板Ｗの一端を保持する吸着パッド２２を備え、モータ２３、ボールねじ２４、及びナット（図示せず）からなるボールねじ機構２５によって、ガイドレール２６に沿って基板ＷをＸ方向に搬送する。なお、図２に示すように、複数のフレーム１９は、地面にレベルブロック１８を介して設置された装置ベース２７上に他のレベルブロック２８を介して配置されている。また、基板Ｗは、ボールねじ機構２５の代わりに、リニアサーボアクチュエータによって搬送されてもよい。
【００１６】
マスク駆動部１２は、フレーム（図示せず）に取り付けられ、マスク保持部１１をＸ方向に沿って駆動するＸ方向駆動部３１と、Ｘ方向駆動部３１の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＹ方向に沿って駆動するＹ方向駆動部３２と、Ｙ方向駆動部３２の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をθ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の法線回り）に回転駆動するθ方向駆動部３３と、θ方向駆動部３３の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＺ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の鉛直方向）に駆動するＺ方向駆動部３４と、を有する。これにより、Ｚ方向駆動部３４の先端に取り付けられたマスク保持部１１は、マスク駆動部１２によってＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動可能である。なお、Ｘ，Ｙ，θ，Ｚ方向駆動部３１，３２，３３，３４の配置の順序は、適宜変更可能である。また、マスク駆動部１２は、Ｚ方向のチルト機構をさらに有してもよい。
【００１７】
また、図１に示すように、千鳥状に二列配置された搬入側及び搬出側マスク保持部１１ａ，１１ｂ間には、各マスク保持部１１ａ，１１ｂのマスクＭを同時に交換可能なマスクチェンジャ２が配設されている。マスクチェンジャ２により搬送される使用済み或いは未使用のマスクＭは、マスクストッカ３，４との間でローダー５により受け渡しが行われる。なお、マスクストッカ３，４とマスクチェンジャ２とで受け渡しが行われる間にマスクプリアライメント機構（図示せず）によってマスクＭのプリアライメントが行われる。
【００１８】
図２に示すように、マスク保持部１１の上部に配置される照射部１４は、光源６、ミラー７、オプチカルインテグレータ（図示せず）、シャッター（図示せず）等を備える。光源６としては、紫外線を含んだ露光用光ＥＬを放射する、例えば超高圧水銀ランプ、キセノンランプ又は紫外線発光レーザが使用される。
【００１９】
このような近接スキャン露光装置１は、複数の転動装置２０に載置される基板Ｗの一端を、基板駆動ユニット１７の吸着パッド２２で吸着し、基板駆動ユニット１７のボールねじ機構２５を駆動することで、基板ＷをＸ方向に搬送する。そして、エアパッド２９，３０上でマスク保持部１１の下方に位置する基板Ｗに対して、照射部１４からの露光用光ＥＬがマスクＭを介して照射され、マスクＭのパターンを基板Ｗに塗布されたカラーレジストに転写する。
【００２０】
ここで、本実施形態の基板搬送機構１０を構成する各転動装置２０は、図４及び図５に示すように、本体４１と、蓋体４２と、大径の主ボール４３と、複数の転動ボール４４と、複数のスペーサボール４５と、を有する。
【００２１】
本体４１は、上方に開口する半球状凹部４６が形成され、半球状凹部４６の開口端側には、開口部４６ａが形成されている。半球状凹部４６の内面には、開口部４６ａより下方部分に半球形状の軌道面４７が形成されている。軌道面４７の曲率半径は、主ボール４３の半径と転動ボール４４の直径との和と略同じ大きさに設定されている。また、図４に示すように、本体４１の下部には、支持部材２１に締結するための雄ねじ部４９が設けられている。蓋体４２は、中央に貫通孔４８が設けられて、半球状凹部４６の開口側に固定されている。
【００２２】
主ボール４３は、その一部が蓋体４２の貫通孔４８から上方から突出した状態で半球状凹部４６に回動自在に収容され、蓋体４２により半球状凹部４６からの抜け出しが防止されている。
【００２３】
複数の転動ボール４４は、本体４１の軌道面４７と、主ボール４３との間に介在して転動自在に配設され、蓋体４２によって半球状凹部４６からの脱落が阻止されている。転動ボール４４は、主ボール４３と軌道面４７とに同時に接触しており、主ボール４３の動きに応じて軌道面４７に案内されて任意方向に転動可能である。
【００２４】
複数のスペーサボール４５は、転動ボール４４より僅かに小径に形成されて、転動ボール４４と共に本体４１の軌道面４７と主ボール４３との間に転動自在に介在する。複数のスペーサボール４５は、複数の転動ボール４４同士ができるだけ接触しないように、転動ボール４４間に介在する。
【００２５】
スペーサボール４５の直径は、転動ボール４４の直径より、例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度小さく形成されている。スペーサボール４５と転動ボール４４との直径差が０．０１ｍｍより小さいと、スペーサボール４５が主ボール４３と接触し、転動ボール４４同士の接触を防止するスペーサボール４５としての効果が十分に発揮できない。
【００２６】
また、スペーサボール４５と転動ボール４４との直径差が０．１ｍｍより大きいと、接触しながら転動する転動ボール４４との周速差が大きくなり、スペーサボール４５と転動ボール４４との接触部で滑りが発生する虞がある。
【００２７】
主ボール４３は、基板Ｗの損傷を防止するため、樹脂材料で形成されている。適用可能な樹脂材料としては、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷＰＥ、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ＰＴＦＥ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＳｆ、ポリアリレート、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリプロメリトイミド、ＰＡＩ、ポリエーテルイミド、ポリアミノビスマレイミ、などが例示される。また、主ボール４３及び蓋体４２の色は特に限定されないが、反射光による露光への影響を抑制するため、光を吸収可能な黒色とするのが好ましい。
【００２８】
また、転動ボール４４及びスペーサボール４５の材料としては、金属、セラミック、樹脂が使用可能である。金属としては、例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２（浸炭窒化処理を施したもの）、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＣｒ４２０、ＳＮＣＭ４２０、ＳＮＣＭ８１５、ＳＰＣＣ、Ｓ２５Ｃ、などがある。また、セラミックとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ、部分安定化ジルコニア、などであり、樹脂としては、主ボール４３と同じ材料が使用可能である。
【００２９】
本体４１の材料としては、転動ボール４４及びスペーサボール４５と同じ金属、セラミック、樹脂材料が使用可能であり、軌道面４７には、摩耗防止のため、クロムメッキ（ＤＦＯ）、金メッキ、アルミニウムの陽極酸化被膜（タフラム）、ニッケルメッキ、ニッケルクロームメッキなどを施すことが望ましい。
なお、蓋体４２も、本体４１の材料と同じ材料（メッキを施す点を除いて）を使用することができ、基板Ｗの損傷を防止するためには、樹脂材料を使用することが好ましい。
【００３０】
これにより、図４に示すように、転動装置２０の半球状凹部４６に回動自在に収容される主ボール４３は、基板Ｗの搬送に伴って回動する。このとき、本体４１の軌道面４７と、主ボール４３との間に転動自在に介在する転動ボール４４は、接触する主ボール４３の動きに応じて軌道面４７に案内されて任意方向に転動移動する。そして、転動ボール４４が開口部４６ａにまで移動すると、主ボール４３との接触がなくなるので、図５（ｂ）の波線矢印で示すように、半球状凹部４６の底部側に戻る。
【００３１】
図６に示すように、主ボール４３が反時計方向に回転すると、軌道面４７と主ボール４３との間に介在する転動ボール４４は、全ての転動ボール４４が時計方向に回動する。一方、隣接する転動ボール４４間に接触して介在するスペーサボール４５は、小径であるため主ボール４３と軌道面４７との両方に接触しておらず、接触する転動ボール４４の回転に伴って反時計方向に回転する。このように、転動ボール４４と、これに接触するスペーサボール４５とが、互いに反対方向に回転することで、転動ボール４４及びスペーサボール４５間に滑りが生じることはない。
【００３２】
従って、転動ボール４４より僅かに小径のスペーサボール４５を、転動ボール４４と共に軌道面４７と主ボール４３との間に介在させることにより、転動ボール４４同士が接触する転動ボール４４の数を従来より少なくして、転動ボール４４同士の滑りによる摩耗粉の発生を防止することができ、これにより、転動装置２０の耐久性が向上する。従って、このような転動装置２０を、近接スキャン露光装置１の基板搬送機構１０に適用すれば、摩耗粉が基板Ｗに付着することによる露光精度への悪影響が排除される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の近接スキャン露光装置１によれば、基板搬送機構１０は、内面に半球形状の軌道面４７が形成された半球状凹部４６を備える本体４１と、半球状凹部４６に回動自在に収容されて一部が開口部４６ａから突出する大径の主ボール４３と、軌道面４７と主ボール４３との間に転動自在に介在する複数の転動ボール４４と、複数の転動ボール４４とともに軌道面４７と主ボール４３との間に介在し、転動ボール４４より小径の複数のスペーサボール４５と、をそれぞれ有する複数の転動装置２０を平面状に分散して配設することで構成されるので、基板搬送による転動装置２０からの摩耗粉発生が防止され、摩耗粉が基板Ｗに付着することのない清浄な状態で主ボール４３上に載置した基板Ｗを滑らかに搬送することができる。また、これにより、基板Ｗに付着する摩耗粉による露光精度への影響を防止できる。
【００３４】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態では、複数のマスクＭは、Ｙ方向に沿って千鳥状に二列配置されているが、これに限定されず、複数のマスクＭは、Ｙ方向に沿って一列配置とし、マスクＭまたは基板ＷをＹ方向に移動させて、基板をＸ方向に往復させて露光するようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、近接スキャン露光装置の基板搬送機構に適用された例について説明したが、これに限定されず、例えば、各種半導体製造装置の搬送機構など、摩耗粉の付着が問題になる搬送機構にも使用することができ、塵埃発生が少なく、耐摩耗性に優れた搬送機構を構築することができる。
また、本発明の転動装置は、露光装置に限定されるものでなく、下面が平面状の部材を支持する支持部材としても適用可能であり、例えば、工作機械のワークを支持する支持部材としても適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１      近接スキャン露光装置
１０    基板搬送機構
１１    マスク保持部
１２    マスク駆動部
１４    照射部
１６    搬送テーブル
２０    転動装置
４１    本体
４３    主ボール
４４    転動ボール
４５    スペーサボール
４６    半球状凹部
４６ａ  開口部
４７    軌道面
Ｍ      マスク
Ｗ      基板
【図１】
2012247641.tif 000003
【図２】
2012247641.tif 000004
【図３】
2012247641.tif 000005
【図４】
2012247641.tif 000006
【図５】
2012247641.tif 000007
【図６】
2012247641.tif 000008
【図７】
2012247641.tif 000009
【図８】
2012247641.tif 000010