CN101057315A - 曝光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种曝光装置，在将由感光层和支承体叠层形成的感光薄膜的所述感光层侧粘附在衬底上构成的板状叠层体中的感光层，将规定的图案曝光时，尽量减小支承体被剥离后的板状叠层体中的感光层与氧之间的反应。为了实现这个目的，在曝光装置(1)内设置用于从感光材料(150)剥离支承体的剥离装置(180)，通过剥离装置(180)从感光材料(150)剥离支承体后，立即通过扫描机构(162)在感光材料(150)进行图案的曝光。

Description

曝光装置
技术领域
本发明涉及一种通过激光光源发出的光束等将印刷电路板的布线图案等规定图案在由感光层和支承体叠层形成的板状叠层体的感光层上曝光的曝光装置。
背景技术
以往，众所周知将抗蚀剂层或滤色层等的感光层在支承体上叠层形成感光薄膜，此种感光薄膜以如下的状态利用，即：感光层侧例如被粘附在玻璃衬底上形成板状的叠层体后，从该板状叠层体上剥离支承体，从而在玻璃衬底上仅有感光层被叠层。
例如，构成上述板状叠层体的感光薄膜在叠加了作为感光层的抗蚀剂层的情况下，从该板状叠层体剥离支承体，从而在玻璃衬底上仅有抗蚀剂层被叠层的状态下应用于曝光工序，此外，构成板状叠层体的感光薄膜在叠加了作为感光层的滤色层的情况下，从该板状叠层体上剥离支承体，从而在玻璃衬底上仅有滤色层被叠层的状态下应用于接下来的曝光工序。
并且，通过曝光工序，在感光层上被曝光的部分中发生光聚合反应，从而感光层发生固化。然后，通过显影或蚀刻在衬底上形成图案。
然而，如上所述的在衬底的表面上叠层了支承体的板状叠层体中，因为在曝光工序中不需要支承体，所以需要将支承体从板状叠层体上剥离。
作为此种从板状叠层体上剥离支承体的方式，将输送的板状叠层体的支承体侧粘着在粘合辊的外周面进行剥离，并将支承体卷绕到该粘着辊上的方式为人所知。(参照特开2001-240305号公报、特开平6-282076号公报)。
此外，以往提出了利用数字微镜设备(DMD：digital micromirrordevice)等的空间光调制元件，通过根据图像数据调制的光束进行图像曝光的曝光装置的各种方案。作为此种曝光装置的一种用途为应用在印刷电路板的制造工序中(例如，参照特开2004-1244号)。
然而，如果从板状叠层体剥离支承体，则因为感光层曝露在大气中，感光层与氧发生反应，因而存在曝光工序中感光层的光聚合反应被阻碍的问题。因此，在通过剥离装置将支承体剥离后，需要尽快将板状叠层体输送至曝光工序。但是，即使在输送中，板状叠层体也曝露在大气中，因此不能完全防止感光层与氧发生反应。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的在于尽量减小支承体被剥离后的板状叠层体中的感光层与氧之间的反应。
根据本发明的曝光装置的特征在于，具备：曝光机构，其在将由感光层和支承体叠层形成的感光薄膜的所述感光层侧粘附在衬底上构成的板状叠层体中的该感光层，将规定的图案曝光；输送机构，其沿规定的输送路径向该曝光机构输送所述板状叠层体；剥离装置，其设置在所述规定的输送路径中的所述曝光机构的上游侧，并从所述板状叠层体剥离所述支承体。
并且根据本发明的曝光装置中还具备氧分压降低机构，其将剥离所述支承体后的所述感光层附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下。
此情况下，所述氧分压降低机构为将装置内减压的机构。
此外，所述氧分压降低机构为向所述板状叠层体喷出惰性气体的机构。
根据本发明，从板状叠层体上剥离支承体的剥离装置设置在曝光装置内的曝光机构的上游侧，因此，支承体被剥离后的板状叠层体被立即向曝光机构输送。由此，能够尽量减少支承体被剥离后的板状叠层体暴露在大气中的时间，其结果，能够尽量减少感光层与氧之间的反应。因而，能够防止感光层对光的灵敏度的降低，从而良好地进行图案的曝光。
特别地，通过将剥离支承体后的感光层附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下，更能够减少感光层与氧之间的反应。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的曝光装置的外观的立体图。
图2是感光材料的放大剖面图。
图3是表示剥离装置的剥离部分的构成的图。
图4A～D是表示利用粘着辊剥离支承体的过程的图。
图5是表示图1的曝光装置中使用的扫描机构的立体图。
图6A是表示在感光材料上形成的已曝光区域的平面图A。
图6B是表示各曝光头产生的曝光区域的排列的图B。
图7是表示图1的曝光装置中的曝光头的大致结构的立体图。
图8是表示图7所示的曝光头的结构的沿光轴的副扫描方向的剖面图。
图9是数字微镜设备(DMD)的局部放大图。
图10A和图10B是说明DMD的动作的说明图。
图11是表示设有喷出惰性气体的喷嘴的扫描机构的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的实施方式的曝光装置的外观的立体图。如图1所示，本实施方式的曝光装置1具备将片状的感光材料150吸附在表面而保持的平板状的载物台152。此外，被四个脚部154支承的厚板状的设置台156的上面设置沿载物台移动方向延伸的两条导轨158。载物台152的长度方向设置为载物台移动方向，并且利用导轨158可往返移动地支承。并且，该曝光装置1上设有用于将载物台152沿导轨158驱动的未图示的驱动装置。
在设置台156的中央部设有跨过载物台152移动路线的“コ”字状的门160。“コ”字状的门160的各端部固定在设置台156的两侧面。包夹该门160，在一侧设有扫描机构162及剥离装置180，在另一侧设有检测感光材料150的前端及后端的多个(例如两个)检测传感器164。扫描机构162及检测传感器164分别安装在门160上，并固定设置在载物台152的移动路径的上方。此外，剥离装置180经由扫描机构162安装在门160上，并固定设置在载物台152的移动路线的上方。并且，扫描机构162、检测传感器164及剥离装置180与控制这些的未图示的控制器连接。
此外，在设置台156的上方设有用于遮蔽感光材料150和大气的罩120。载物台152、导轨158、门160的一部分、扫描机构162、检测传感器164及剥离装置180设置在罩120内。此外，罩120上连接用于将罩120内的空间减压的真空泵122。真空泵122通过未图示的控制器将罩120内的空间减压，从而将支承体43剥离后的感光材料150附近的氧分压控制在大气压的氧分压的80％以下。
图2为本实施方式中使用的感光材料150的放大剖面图。如图2所示，感光材料150通过将把作为利用光的照射固化的感光层的抗蚀剂层42和支承体43叠层形成的感光薄膜45的抗蚀剂层42侧粘附在衬底41上构成。并且，衬底41由玻璃制成，支承体43由PET树脂制的薄膜形成。
接下来，对剥离装置180进行说明。
图3表示剥离装置180的剥离部分的构成，图4表示由粘着辊剥离支承体的过程。
剥离装置180具备：四个粘着辊23，其外周面24由粘着材料构成；粘着辊旋转移送部30，其使各粘着滚23分别围绕各轴芯23C可旋转地设置有各粘着滚23，且各粘着辊23围绕旋转轴35呈观览车状，并且将各粘着辊23绕旋转轴35旋转移送。
此外，剥离装置180具备：支承体卸下部10，其将剥离动作结束后的卷绕在粘着辊23上的支承体43从该粘着辊23卸下；清洁处理部15，其清洁处理支承体43卸下后的粘着辊23。
粘着辊旋转移送部30设置在感光材料150的输送路线上侧，且在输送的感光材料150的宽度方向两侧具备对向设置的一对转动架板(turret)34。旋转轴35经由未图示的轴承，通过未图示的旋转电动机旋转自如地支承转动架板34。
在转动架板34的周边部等间隔地突出设置有四个脚部36，在对向的各脚部36的前端间旋转自如地轴支承粘着辊23，使粘着辊23分别与感光材料150在宽度方向上相接。
构成支承体卸下部10的支承体卸下辊11由高粘着质的材料，例如由在外周面上涂敷具有高粘着力的粘接剂形成，其构成为，在粘着辊旋转移送部30中，与各粘着辊23从上方可接触地设置在旋转轴35的正上方(图3的支承体卸下位置H)，并在图3的逆时针方向(图示的箭头方向)上，通过未图示的驱动部进行旋转。从而，由各粘着辊23剥离的、且卷绕在其周面的支承体43，利用从上方接触的支承体卸下辊11，在图示的支承体卸下位置H处被粘着，并被从粘着辊23的周面上剥去。
构成清洁处理部15的清洁处理辊16位于旋转轴35的正侧方，即在图3的侧视图中与各粘着辊23位于同一水平高度，且更靠近感光材料150的输送方向上游侧，即配设在剥离实施位置J的上游侧，通过未图示的驱动部，使其在图3中沿顺时针方向旋转，并且与由支承体卸下辊11剥去支承体43后的各粘着辊23从水平方向面接触，从而将各粘着辊23表面上附着的废物除去，维持提高其粘着度。
下面，对扫描机构162的构成进行说明。
扫描机构162如图5及图6B所示，具备m行n列(例如3行5列)的大致矩阵状排列的多个(例如14个)曝光头166。此例中，由于感光材料150的宽度的关系，在第三行上设置4个曝光头166。并且，表示配置在第m行第n列的各个曝光头的情况，使用曝光头166mn标记。
曝光头166产生的曝光区域168是以副扫描方向为短边的矩形。因而，伴随载物台152的移动，在感光材料上150上按各曝光头166形成带状的已曝光区域170。并且，在表示由第m行第n列设置的各个曝光头产生的已曝光区域的情况下，标记为曝光区域168mn。
此外，如图6A及B所示，为使带状的已曝光区域170在与副扫描方向垂直的方向上没有间隙地排列，线状排列的各行的各个曝光头在排列方向上以规定间隔(曝光区域的长边的自然数倍，本实施方式中为2倍)排列。因此，第一行的曝光区域16811和曝光区域16812之间未能曝光区域能够通过第二行的曝光区域16821和第三行的曝光区域16831进行曝光。
各个曝光头16611～166mn具备，如图7及8所示，作为将入射的光束依照图像数据按各像素调制的空间光调制元件的数字微镜设备(DMD)50。该数值微镜50与具备数据处理部和反射镜驱动部的未图示的控制器连接。在该控制器的数据处理部中，基于输入的图像数据，按各曝光头166生成控制驱动信号，其驱动控制DMD50的应控制区域内的各微镜。关于应控制区域以后叙述，此外，在反射镜驱动控制部中，基于由图像数据处理部生成的控制信号，按各曝光头166控制DMD50的各微镜的反射面的角度。关于反射面的角度的控制以后叙述。
在DMD50的光入射侧，以如下顺序配置：一个水银灯66，在光量分布上补正该水银灯66发出的光的基础上，聚光在DMD50上的透镜系统67，使通过该透镜系统67的光向DMD50反射的镜69。并且，在图7中，概略地表示了透镜系统67。
上述透镜系统67的构成为，如图8所示，准直器透镜71，其将由水银灯66的灯丝66a射出且通过反射镜聚集在前方侧的光进行平行光化；微复眼(フライアイ)透镜阵列72,其插入在透过了所述准直器透镜71的光的光程上；以与所述微复眼透镜阵列72相对的状态设置的另一个微复眼透镜阵列73；物镜74，其设置在所述微复眼透镜阵列73的前方，即反射镜69侧。微复眼透镜阵列72及73纵横地配置多个微小透镜单元，通过其每个微小透镜单元的光分别在DMD50以相互重合的状态入射，因此，照射到DMD50上的光的光量分布被均一化。
此外，在DMD50的光反射侧，设置将DMD50反射的光在感光材料150的扫描面(被曝光面)56上成像的透镜系统51。设置透镜系统51以使DMD50和被曝光面56成为共轭的关系。该透镜系统51在图7中概略地表示，但是如图8所示详细的构成为，即：由两片透镜52、54构成的放大成像光学系统；由两枚透镜57、58构成的成像光学系统；插入在这些光学系统间的微透镜阵列55；小孔阵列59。上述的微透镜阵列55由与DMD50的各像素相对应地配置的多个微透镜55a构成。此外，小孔阵列59由与微透镜阵列55的各微透镜55a对应地形成的多个小孔59a构成。
DMD50为，如图9所示，在SRAM单元(存储单元)60上，利用支柱支承地设置微小反射镜(微镜)62，并将构成像素(pixel)的多个(例如，600个×800个)微小反射镜以格子状排列构成的反射镜设备。在各像素中，最上部设有由支柱支承的微镜62，在微镜的表面蒸镀铝等反射率高的材料。并且，微镜62的反射率为90％以上。此外，在微镜62的正下方，经由含有铰链及轭的支柱，设置由通常的半导体存储器的制造工序制造的硅栅的CMOS的SRAM单元60，整体为单片(一体型)地构成。
如果数值信号被读入DMD50的SRAM单元60，则被支柱支承的微镜62在以对角线为中心，相对于设置有DMD50衬底侧在±α度(例如±10度)的范围内倾斜。图10A表示微镜62倾斜作为开启状态的+α度的状态，图10B表示微镜62倾斜作为关闭状态的-α度的状态。因而，根据图像信号，通过如图9所示控制DMD50的各像素中的微镜62的倾斜，入射到DMD50上的光向各微镜62的倾斜方向反射。
并且，图9表示将DMD50的局部放大，且控制微镜62在+α度或-α度状态的一例。各微镜62的开启关闭控制通过与DMD50连接的未图示的控制器进行。并且，通过关闭状态的微镜62，在光束反射的方向上设置光吸收体(未图示)。
接下来，对本实施方式的曝光装置的动作进行说明。首先对通过剥离装置180进行的支承体43的剥离的动作进行说明。
通过驱动真空泵122，对罩120内的空间进行减压，以使剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下。
将感光材料150吸附在表面的载物台152利用未图示的驱动装置，沿导轨158从门160的上游侧以一定速度向下游侧移动。并且载物台152通过剥离装置180下时，进行支承体43的剥离。
如图4A～D所示，粘着辊23向图示的箭头方向旋转，从而开始剥离构成吸附于载物台152进行输送的感光材料150的支承体43(参照图4A)。然后，粘着辊23压挤感光材料150的同时，继续将剥离的支承体43卷绕(参照图4B)，通过利用粘着辊23进行到感光材料150的输送方向最上游侧端部为止的感光材料150的输送(参照图4C)，从感光材料150上将支承体43全部剥离。并且，如图4D所示，被全部剥离后卷绕在粘着辊23上的支承体43的后端呈向下方垂下的状态，在支承体卸下部10中，垂下在该支承体43的后端的下方的末端部被把持，从而从粘着辊23上卸下支承体43。然后，在清洁处理部15中，粘着辊23的表面被清洁处理。剥离支承体43后的感光材料150以吸附于载物台152的状态进一步向扫描机构162输送。
接下来，对扫描机构162的动作进行说明。
如图7及图8所示的从水银灯66发出的例如波长360～420nm区域的光通过所述的透镜系统67，在光量分布均一化的基础上照射到DMD50上。向连接该DMD50的图示外的控制器输入对应曝光图像的图像数据，并被暂时存储在控制器内的帧存储器(frame memory)中。该图像数据是以二值(点的纪录的有无)表示构成图像的各像素的浓度的数据。
此外，将剥离支承体43后的感光材料150吸附的载物台152通过门160下时，如果通过安装在门160上的检测传感器164检测出感光材料150的前端，则存储在上述帧存储器中的图像数据分多个行被依次读出，基于该读出的图像数据，在数据处理部按各曝光头166生成控制信号。并且，通过反射镜驱动控制部，基于生成的控制信号，按各曝光头166控制DMD50的各微镜的开启关闭。
水银灯66发出的光照射DMD50时，由DMD50的开启状态的微镜反射的光利用透镜系统51聚光，并在感光材料150的被曝光面56上聚集。如此，由水银灯66射出的光按DMD50的各微镜被开启关闭，从而感光材料150以与DMD50的使用像素数大致相同数的像素单位(曝光区域168)被曝光。此外，通过感光材料150与载物台152以一定速度共同移动，感光材料150通过扫描机构162在载物台移动方向的相反方向上被副扫描，从而按各曝光头166形成带状的已曝光区域170。
如果扫描机构162进行的感光材料150的副扫描完成，且由检测传感器164检测出感光材料150的后端，则载物台152通过未图示的驱动装置沿导轨158复位到位于门160的最上游侧的原点，再次沿导轨158从门160的上游侧向下游侧以一定速度移动。
并且，曝光完成后的感光材料150被显影，进而被蚀刻形成布线图案。
如此，在本实施方式中，因为将剥离装置180设置在曝光装置1中扫描机构162的感光材料150的输送方向上游侧，从而剥离支承体43后的感光材料感光材料150被直接曝光。由此，能够尽量减少剥离支承体43后的感光材料150的抗蚀剂层42暴露在大气中的时间，其结果，能够尽量减少抗蚀剂层42与氧之间的反应。因而，能够防止抗蚀剂层42对光的感度的降低，从而良好地进行通过扫描机构162执行的图案的曝光。
特别地，通过将剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下，更能够减少抗蚀剂层与氧之间的反应。
并且，在上述实施方式中，设有真空泵122，通过将罩120内的空间减压，将剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下，但是也可以通过向剥离支承体43后的感光材料150上喷射氮气等惰性气体，将剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下。
此情况下，如图11所示，设有惰性气体供给装置190及与其连接的喷出惰性气体的喷嘴191，通过未图示的控制器控制惰性气体供给装置的驱动，为使剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下，从喷嘴191向感光材料150喷出惰性气体。
如此，即使通过向感光材料150喷出惰性气体，也能够将剥离支承体43后的感光材料150附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下，由此，能够进一步减少抗蚀剂层42与氧之间的反应。
此外，在上述实施方式中，使用印刷电路板制造用的感光材料150，但是即使是作为衬底的玻璃衬底、作为感光层的将滤色器膜叠层的液晶面板的滤色器制造用的感光材料，可以与上述实施方式同样地将支承体剥离后，马上在滤色器膜上曝光规定的形状。
此外，在上述实施方式中，使用光束曝光图案，但是也可以使用具有与图案形状相对应的透过部分的掩模及面曝光光源，通过将面曝光光源发出的光经由掩模向感光材料150照射，在感光材料150上曝光图案。
此外，在上述实施方式中，作为曝光装置1的光源使用水银灯，也可以使用激光光源。
此外，在上述实施方式中，对在印刷电路板上进行曝光的曝光装置进行了说明，但并不限定于此，在对滤色片、或柱材、肋材、间隔材及隔壁等显示材料，或者全息图像、微型机械及校验机(プル一フ)等的图案形成用的记录介质进行曝光的情况下，当然也适用本发明的曝光装置。
此外，本发明不仅限于上述实施方式，如使用特开2000-227661号公报公开的，将激光光源、进行激光光源的光调制的AOM及多面反射镜作为光扫描光学系统的曝光装置等，能够在未脱离本发明的主旨的范围内实施各种变形。

Claims (4)

1.一种曝光装置，其特征在于，具备：
曝光机构，其在将由感光层和支承体叠层形成的感光薄膜的所述感光层侧粘附在衬底上构成的板状叠层体中的该感光层，将规定的图案曝光；
输送机构，其沿规定的输送路径向该曝光机构输送所述板状叠层体；
剥离装置，其设置在所述规定的输送路径中的所述曝光机构的上游侧，并从所述板状叠层体剥离所述支承体。
2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，还具备氧分压降低机构，其将剥离所述支承体后的所述感光层附近的氧分压降低到大气压的氧分压的80％以下。
3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，所述氧分压降低机构是将装置内减压的机构。
4.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，所述氧分压降低机构是向所述板状叠层体喷出惰性气体的机构。
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