JP2004347964A

JP2004347964A - Double-sided projection exposure apparatus for belt-like work

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Publication number: JP2004347964A
Application number: JP2003146392A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Takiura; 博文瀧浦; Manabu Goto; 学後藤
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: TW200506543A; KR100665165B1; CN1573559A; CN100468199C; TWI278724B; JP4218418B2; KR20040100870A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously expose both faces of a belt-like work for a pattern and to prevent an out-of-focus state or vibration even when the work thermally expands during exposure. <P>SOLUTION: The belt-like work W released from a unwinding roll 1 is sent to an exposure section 5, subjected to the tension in the traveling direction and in the direction perpendicular thereto by a first tension imparting means 11 and a second tension imparting means (not shown in the figure) to such a degree to compensate the estimated thermal expansion during exposure, and held with the tension applied by a work holding means 6. A mask M1 and an alignment mark on the top face of the work W, and a mask M2 and an alignment mark on the back face of the work W are detected and aligned. After completing the alignment, the top face and the back face of the belt-like work W are simultaneously exposed by irradiating with exposure light from irradiation parts 41, 42 via the masks M1, M2 and projection lenses 31, 32. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状ワークの両面を露光する露光装置に関し、特に、帯状ワークを全面で吸着保持することなく、露光中の熱膨張によるたるみの発生を防ぎ、帯状ワークの両面を同時に露光することができる露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等のワークの両面に、回路等のパターンを製作することがあり、そのための露光装置が、両面露光装置として知られている。
例えば特許文献１には、プロキシミティの両面露光装置（同公報図１）が記載されている。同文献に記載のものは、露光する基板（ワークＷ）を、搬入ステージＡに搬入→第１アライメントステージＢでの位置合せ→第１露光ステージＣでの表面露光→反転ステージＤでの反転→第２アライメントステージＥでの位置合せ→第２露光ステージＦでの裏面露光→搬出ステージＧからの搬出の手順で処理するものである。
また、特許文献２にもプロキシミティの両面露光装置が記載されている。特許文献２に記載のものは、ワーク（被露光板）を保持するワークステージ（ワーク保持べ一ス）を、表面露光用と裏面露光用の２つ設け、それぞれの位置で表面露光と裏面露光を行なうものである。
なお、ワークの両面に形成されるパターンは、所定の位置関係にあり、例えば回路パターンであれば両者はスルーホールなどにより電気的に接続される。
上記特許文献１、特許文献２に記載のものは、プリント基板等のワークに、回路等のパターンを製作するプロキシミティ露光する装置に関するものであるが、プロキシミティ露光、あるいは、コンタクト露光は、ワークステージ上にワークを載置して、マスクを接近させあるいはマスクを密着させて露光するものであるため、ワークやマスクにゴミ等が付着するといった問題がある。
【０００３】
一方、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）やＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）といったテープ状の連続長尺ワーク（帯状ワーク）に対しても、同様に、その両面にパターンの形成し、製品を作りたいという要望がある。
図８に、両面にパターンが形成されるＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１００の構造例を示す。同図はワーク幅方向の断面図で、分かりやすくするために縦方向は誇張している。
幅１００〜２５０ｍｍ、厚さ２０〜５０μｍのポリイミドやポリエステル等の樹脂フィルム１０１上に、厚さ１０〜２０μｍ程度の銅箔１０２等の導電体が熱や圧力をかけて貼り付けられる。
その上にドライフィルムレジスト１０３（ＤＦＲ：市販されている代表的なものの厚さは約７μｍ）が貼られ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：市販されている代表的なものの厚さは約２１μｍ）膜１０４が貼り付けられる。ＦＰＣ１００の全体の厚さは１１０〜１８０μｍ程度になる。
ＤＦＲ１０３にパターンを形成するための露光はＰＥＴ膜１０４を取り付けたまま行なわれ、現像はＰＥＴ膜１０４をはがして行なわれる。
なお、ＰＥＴ膜１０４は保護膜であり、該膜が貼られていれば、露光する領域を例えばローラにより押さえつけても傷がつくのを防ぐことができる。
【０００４】
上記帯状ワークに回路等のパターンを露光する露光装置としては、例えば、特許文献３に記載されるものが知られている。
上記特許文献３に記載される露光装置は、光源部から放出される光をマスクと投影レンズを介して帯状ワーク上に照射して、送り機構より送られてくる帯状ワーク上にマスクパターンを露光するものである。
上記のような投影露光装置であれば前記したプロキシミティ露光、あるいは、コンタクト露光のようにワークにゴミ等が付着するといった問題を回避することができる。
上記帯状ワークの露光装置を用いて、帯状ワークの両面にパターンを露光する場合、次の方法で行なわれている。
上記露光装置に帯状ワークをセットして、表面露光用のマスクを用いて帯状ワークの第１面（表面）を全てを露光する。その後、帯状ワークを裏返しにセットし、裏面用のマスクを用いて、帯状ワークの第２面（裏面）を露光する。
上記第１面、第２面の露光は、１台の露光装置で行ってもよいし、第１面（表面）露光用の露光装置、第２面（裏面）露光用の露光装置をそれぞれ設けて、第１面、第２面を露光するようにしてもよい。
【０００５】
上記特許文献３に記載される露光装置を用いて帯状ワークの両面露光を行う場合は、次のような問題がある。
第１面の露光を行なってから、第２面の露光を行なうので、両面の露光を行なうのに片面露光の倍の時間がかかる。またリールを付け替えるのに人手が必要で時間がかかる。
また、第１面の露光を行なってから第２面の露光を行なうので、露光する時の環境条件（温度や湿度）が微妙に異なることがある。ＦＰＣの場合、上記したように基板がポリエステルやポリイミドといった樹脂フィルムであり、上記環境条件の違いにより、フィルムに伸び縮みの量に違いが出る。
さらに、ワークの表面に形成するパターンと裏面に形成するパターンとは、上記したように互いに関連しており、設計された所定の位置関係を有していなければならない。しかし、表面露光時と裏面露光時とで、フィルムの伸び縮み量が異なると、両面に形成したパターンの相対位置関係が違ってしまい、不良の原因となる場合がある。
従来の帯状ワークの露光装置により片面ずつ露光していくのでは上記のような問題があり、両面を同時に露光することができる帯状ワークの露光装置が強く望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２８３２６７３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７１９８０号公報
【特許文献３】
特開平３−２４２６５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
帯状ワークを両面同時に露光するためには、露光を行なっている領域の裏面側を不透明なワークステージにより全面的に吸着保持することができない。これにより次のような問題が発生する。
露光時、帯状ワークは露光光を吸収し温度が上昇する。従来は露光領域の裏面側をワークステージが吸着保持していたので、ワークに発生した熱はワークステージに伝わって放熱され、ワークの温度上昇を防ぐことができた。
しかし、上記したように露光領域をステージによって吸着保持できないので吸収した熱は放熱されない。特にＦＰＣは樹脂フィルムであり、熱が伝わりにくいので、光が照射されている部分（露光領域：１００ｍｍ×１００ｍｍ程度）のみ、温度が上昇する。一般的な露光条件（紫外線放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２で数秒間照射）で露光すると、ワーク露光領域の温度は約１０℃上昇する。
これにより、露光領域のみ１０μｍ〜２０μｍ程度熱膨張し、帯状ワークＷは、図９に示すように、この熱膨張を緩和するために光軸（上下）方向に膨らむかまたはたわむ（移動する）。この膨らみ（またはたわみ）による光軸方向の移動は数百μｍｍに達する。
マスクパターンをレンズによりワーク上に投影して露光する投影露光方式の場合、投影レンズの焦点深度は大きくても±５０μｍ程度である。したがって、ワークが光軸方向に数百μｍも移動すると、ワーク上に投影されるマスクパターン像はぼけてしまい、精度の良い露光（マスクパターンの転写）ができない。
【０００８】
発生した上記膨らみ（またはたわみ）を防ぐためには、帯状ワークの搬送方向と搬送方向に直交する方向（ワークの幅方向）に、テンションをかけつつ（たわまないように引っ張りながら）露光するということが考えられる。
しかしながら、テンションをかけながら露光したのでは、ワークが熱膨張により伸びながら、さらにこれを引っ張ることになるので、ワークは、露光中に熟膨張による伸び１０μｍ〜２０μｍ以上にどんどん伸びてしまう。ワークが露光中に伸びるということは、露光中にマスクパターン像に対してワークが相対的に移動していることになり、ワーク上に形成されるパターンはぶれ、精度の良い露光（マスクパターンの転写）ができない。
透明なガラスでワークステージを製作するも考えられるが、露光光である紫外線を透過する石英のようなガラスを、ワークを吸着保持するワークステージとして加工することは困難であり、コストも非常に高くなるので現実的ではない。
なお、ここでは、ワーク上のパターン像の焦点が合っておらず、像の輸郭がクリアでないことを「ぼけ」と呼び、パターン像の焦点は合っているが、露光中にワークが移動してその結果ぼけたパターンしか形成できないことを「ぶれ」と呼ぶ。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、帯状ワークの両面に、投影露光により同時にパターンを露光することができ、パターン露光中に、ワークが熱膨張しても、ワークが上下移動することによるパターン像のぼけを防ぐとともに、露光中のワークの伸びによるぶれを防ぐことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、帯状ワークの両面にマスクパターンを露光する帯状ワークの両面投影露光装置において、帯状ワークに、搬送方向にテンションをかける第１の手段と、搬送方向と直交する方向にテンションをかける第２の手段と、上記搬送方向と、搬送方向と直交する方向にテンションがかけられた帯状ワークを保持する保持手段を設け、露光を開始する前に、帯状ワークにテンションをかけ、露光中に想定されるワークの熱膨張による伸び量に相当する分だけ伸ばし、その伸び量で固定して露光を行なう。
上記第１の手段、第２の手段および保持手段は露光領域外に配置され、第１、第２の手段でテンションを掛けて上記保持手段で帯状ワークを固定し、帯状ワークの両面からマスクを介して同時に露光光を照射して両面露光を行う。なお、上記第１の手段および第２の手段が上記保持手段を兼ねていてもよい。
テンションをかける（引っ張る）方向は、ワークの搬送方向とそれに直交する（ワークの幅）方向であり、搬送方向の帯状ワークの単位長さ当たりの伸び量と、搬送方向に直交する方向の単位長さ当たりの伸び量が等しくなるように同時にテンションを掛け、その状態で保持手段で固定する。
一方向のみを引っ張ったのでは、それに直交する方向が縮んでしまうので、両方向ともにテンションをかける。
露光中、上記のようテンションを掛けた状態でワークに熱膨張が生じると、ワークにかけられているテンション（応力）が緩和され、応力が緩和されるだけで、前記図９に示したような膨らみ（またはたわみ）による上下動は生じない。また、ワークはあらかじめ伸びているのであるから、熱膨張による伸びも生じない。
ここで、前記したように、ワークに対して引き伸ばす力をかけたまま露光したのでは、露光中にワークがどんどん伸びて、パターン像はぶれてしまう。
これに対し、本発明では、露光中にワークをさらに引き伸ばそうとする力をかけない。すなわち、ワークはあらかじめかけられたテンションを保持するように固定されている。このため、熱膨張によりワークが伸びる時、これをさらに引き伸ばそうとする力は働かず、露光中にワークの伸び、即ちマスクパターン像に対するワークの相対的な移動は生じない。
したがって、露光中のワークのたるみによるぼけとともに、ワークの伸びによるぶれも防ぐことができる。
【００１０】
露光中に想定される熱膨張による伸び量は、上記したように例えば１０μｍ〜２０μｍなので、露光前にテンションをかけることにより、ワークは１０μｍ〜２０μｍ伸びることになる。しかし、このようにワークが伸びても以下の理由で、露光する上で格別の問題は生じない。
ワークの両面にパターンを形成する場合、最も問題になるのは、表裏に形成するパターンの相対位置が、設計した所望の位置関係からずれてしまうことである。従来は、片面ずつ露光するので、それぞれの露光時にワークの伸び量が異なると、両者の相対位置がずれてしまう。しかし、本発明の場合、ワークはテンションがかけられて伸びていても、両面同時に露光するので、表裏に形成するパターンの相対位置はずれない。
また、ワークが伸びることにより、ワーク上に形成されている例えば２個のアライメントマークの間隔が伸びる（長くなる）が、マスクパターンをレンズで投影する投影露光装置の場合、投影レンズを光軸方向に移動する機構を設けたり、レンズにズーム機構を設けたりしておけば、ワーク上に投影されるパターン像の倍率を調整することができ、マスクとワークのアライメントを問題なく行なうことができる。
なお、倍率が多少大きい状態で露光されパターンが形成されても、露光終了後露光領域の温度が下がり、ワークが収縮すると、形成されたパターンもそれに応じて縮むので、設計された大きさのパターンを形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例の帯状ワークの両面露光装置の基本構成を示す図である。なお、図１では、前記搬送方向と直交する方向（ワ一クの幅方向）にテンションをかける前記第２の手段は省略されている。なお以下では、第１、第２の手段を第１、第２のテンション付与手段という。
図１において、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の帯状ワークＷは、巻き出しロール１にロール状に巻かれている。
巻き出しロール１から出た帯状ワークＷは、巻き出し量を調整するたるみ部Ａ１を経て、中間ガイドローラＲ１で９０度方向転換し、ブレーキローラＲ２を経て、露光部５に送られる。たるみ部Ａ１には、フォトセンサＳ１が設けられ、図示しない制御部により、たるみ部Ａ１におけるたるみ量が一定になるように巻き出しロール１からの送り出し量が調整される。
露光部５に送られた帯状ワークＷは搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’、およびブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’により狭持され、搬送ロ一ラＲ３が回転することにより引っ張られ、図の右方向に搬送される。
ブレーキローラＲ２は、ローラが回転する時、回転方向とは逆向きの力が発生する例えば電磁ブレーキのようなブレーキに連結している。帯状ワークＷをブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’により狭持することにより、搬送時に発生しやすいワークの波うち、蛇行、しわの発生などを防ぐ。
露光部５に送られた帯状ワークＷは、後述するように、第１のテンション付与手段１１、第２のテンション付与手段（図示せず）により露光中に想定される熱膨張分だけ、搬送方向とこれに直交する方向にテンションがかけられ、その状態でワーク保持手段６に保持される。この部分については後述する。
【００１２】
帯状ワークＷの表面側には、第１の光照射部４１、ワークの表面側のパターンを形成したマスクＭ１、第１の投影レンズ３１が設けられ、裏面側には、第２の光照射部４２、ワークの裏面側のパターンを形成したマスクＭ２、第２の投影レンズ３２が設けられる。
それぞれの光照射部４１，４２から、マスクＭ１，Ｍ２と投影レンズ３１，３２を介して、帯状ワークＷの両面に露光光が照射され、マスクＭ１，Ｍ２に形成されたマスクパターンが露光される。
なお、光照射部は１個でもかまわない。１つの光照射部から出射する光を、ハーフミラーなどにより光路を分割し、両方のマスクＭ１およびＭ２に照射するようにしても良い。
露光部５で露光された帯状ワークＷは、前記したように、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’により狭持され、ガイドローラＲ４、巻き敢り量を調整するたるみ部Ａ２を介して、巻き取りロール２に巻き取られる。たるみ部Ａ２には、フォトセンサＳ２が設けられ、図示しない制御部により、たるみ部Ａ２におけるたるみ量が一定になるように巻き取りロール２の巻き取り量が調整される。
【００１３】
次に、ワークを挟持しテンションを加える上記第１のテンション付与手段１１、第２のテンション付与手段、ワークにテンションをかけた状態で、露光領域の周辺部を保持するワーク保持手段６の構成例について説明する。
（１）第１のテンション付与手段
図２に、帯状ワークＷに対しワークの搬送方向にテンションをかける第１のテンション付与手段１１の構成を示す。同図は、搬送方向に直交する方向から見た第１のテンション付与手段１１の構成を示しており、同図では帯状ワークＷの露光部５に対して下流側に設けられるテンション付与手段１１を示しているが、上流側に設けられるテンション付与手段１１の構成も、テンションをかける方向が反対方向である点を除き同様な構成を有している。
第１のテンション付与手段１１は、帯状ワークＷを搬送方向に対して直角方向（幅方向）に挟むグリップ部１２と、グリップ部１２を所定量移動させるグリップ駆動部１３とから構成される。
グリップ部１２は、帯状ワークＷの表面に保護膜であるＰＥＴ膜が形成されている場合、該膜で露光領域が保護されるので、ワーク全面を押し付けるような形状でも問題ない。むしろその形状の方が、帯状ワークＷに対して均等にテンションを与えることができるので好ましい。
【００１４】
グリップ部１２は固定台１４の上に設けられており、固定台１４にはグリップ駆動部１３が取り付けられている。グリップ駆動部１３は、送りモータに１３ａより回転するボールねじ１３ｂを備え、送りモータ１３ａによりボールねじ１３ｂが回転し、ボールねじ１３ｂに係合するグリップ部１２が同図の左右方向、即ち帯状ワークＷの搬送方向に移動する（同図の点線で示す）。
このような第１のテンション付与手段は、前記したように露光部５の搬送方向に沿って送りローラＲ３側（下流側）と、ブレーキローラＲ２側（上流側）の両方に設けられる。
帯状ワークＷの露光部５に対して上流側と下流側を、ブリップ部１２によって把持し、グリップ駆動部１３により、下流側を挟んでいるグリップ部１２は下流側に、上流部を挟んでいるグリップ部は上流側に、それぞれを駆動させることにより、帯状ワークＷの搬送方向にテンションを加える。
【００１５】
図３に第１のテンション付与手段１１のグリップ部１２の構成例を示す。
同図は、第１のテンション付与手段１１を搬送方向から見た断面図である。グリップ部１２は、帯状ワークＷを幅方向に、押さえ板１２ａと下部材１２ｂとで上下から挟む構造になっている。
下部材１２ｂは固定台１４に固定され、固定台１４の一方端は前記したボールネジ１３ｂが取り付けられ、他方端にはリニアガイド１３ｄが取り付けられ、上記ボールネジ１３ｂを回転させることにより、固定台１４が同図の紙面前後方向に移動する。
また下部材１２ｂには真空吸着およびエアーをバックブローするための配管用の孔１２ｃが設けられて、この孔１２ｃにはエアーと真空を供給する配管１２ｄが取付けられている。
押さえ板１２ａはワークＷの幅方向の両側にエアシリンダ１２ｅを介して固定台１４に取り付けられており、エアシリンダ１２ｅにより同図上下方向に移動する。
【００１６】
帯状ワークＷの搬送時は、エアシリンダ１２ｅが伸び、押さえ板１２ａは上昇している。帯状ワークＷは、押さえ板１２ａと下部材１２ｂの隙間を搬送される。この時、下部材１２ｂの孔１２ｃからエアーがバックブローされ、帯状ワークＷの裏面が下部材１２ｂの表面にこすれないようにしている。
帯状ワークＷに搬送方向のテンションを与えるときは、エアシリンダ１２ｅが縮み、押さえ板１２ａが下降し、帯状ワークＷは押さえ板１２ａと下部材１２ｂによって挟まれる。この時、下部材１２ｂの孔１２ｃには真空が供給され、帯状ワークＷの把持を補助する。
また、押さえ板１２ａの下側、ワークＷ表面と接触する部分には、ワークＷの表面への影響をなるべく小さくするため、やわらかいゴムのような弾性部材１２ｆを貼り付けておくことが望ましい。
【００１７】
このような状態で、前記図２に示したグリップ駆動部１３により、固定台１４ごとグリップ部１２がワークＷの搬送方向に移動し、帯状ワークＷに搬送方向のテンションを与える。
なお、第１のテンション付与手段は、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’、およびブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’を兼用しても良い。例えば、ブレーキローラＲ２は、の電磁ブレーキが、ワークにテンションを与えるとき、ワーク搬送時よりもより強いブレーキがかかるような設定ができるようにする。
その場合、ブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’により狭持して、上記強いブレーキをかけ、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’により、帯状ワークＷに搬送方向の力を加えれば、ワークの移動が抑制され搬送方向にテンションが加わる。
【００１８】
（２）第２のテンション付与手段
図４に、帯状ワークＷに対しワークの幅方向にテンションをかける第２のテンション付与手段の構成を示す。同図は、搬送方向から見たワーク保持手段６の断面図および第２のテンション付与手段２１を示している。
また、同図は、片側の第２のテンション付与手段２１を示しており、他側にも同様な構成を持つテンション付与手設が設けられる。この第２のテンション付与手段は、ワーク保持手段６に対して、帯状ワークＷの搬送方向の上流側、下流側それぞれ一対の第２のテンション付与手段２１が設けられるので、合計で４箇所に第２のテンション付与手段２１が設けられることになり、帯状ワークＷの４か所を把持してワークの幅方向にテンションを加える。
第２のテンション付与手段２１は、帯状ワークＷの端部を把持するグリップ部２２と、グリップ部を所定量移動させるグリップ駆動部２３とから構成される。
グリップ駆動部２３は、送りモータ２３ａにより回転するボールねじ２３ｂを備え、送りモータ２３ａによりボールねじ２３ｂが回転し、ボールねじ２３ｂに係合するグリップ部２２が同図の左右方向、即ち帯状ワークＷの幅方向に移動する。
【００１９】
グリップ部２２は、帯状ワークＷの周辺部を上部材２２ａの把持部Ｇｒ１と下部材２２ｂの把持部Ｇｒ２とで上下から挟む構造になっている。下部材２２ｂにはシャフト２２ｃが取り付けられグリップ固定台２２ｄに固定されている。
上部材２２ａは軸２２ｅを介して下部材２２ｂに取り付けられており、軸２２ｅを中心に回動する。また、上部材２２ａと下部材２２ｂの把持部Ｇｒ１，Ｇｒ２の反対側にはスプリング２２ｆにより、上部材２２ａと下部材２２ｂは把持部Ｇｒ１，Ｇｒ２の開く方向に付勢されている。
下部材２２ｂには、エアシリンダ２２ｇが敢り付けられており、エアシリンダ２２ｇの駆動軸は、下部材２２ｂを貫通して突出し、その先端は上部材２２ａの軸２２ｅを挟んで把持部Ｇｒ１とは反対側に当接している。このため、エアシリンダ２２ｇを駆動すると、上部材２２ａが軸２２ｅを中心として回動し、把持部Ｇｒ１，Ｇｒ２が閉じる。
【００２０】
図５は、露光部５を上から見た図であり、第２のテンション付与手段２１とワーク保持手段６の関係をわかりやすく示したものであり、第２のテンション付与手段２１は概念構成を示している。また、同図の破線は帯状ワークＷとそのパターンが形成される露光領域を示している。
第２のテンション付与手段２１は、帯状ワークＷの周辺部４ヶ所に設けているが、その個数やグリップ部の大きさは、ワークに対して均等にテンションが与えられるように設計する。必要に応じて決めればよい。
なお、第２のテンション付与手段２１のグリップ部２２を帯状ワークＷの搬送方向に長くし、帯状ワークＷの両側の２か所に設けた第２のテンション付与手段により搬送方向に直交する方向にテンションをかけてもよい。
帯状ワークＷの周辺部を保持するワーク保持手段６は、図４、図５に示すように、帯状ワークＷの露光領域に相当する部分に開口部６ａが設けられており、ワーク保持手段６の下側から、ワークＷの裏面に対して光を照射できるようになっている。ワーク保持手段６の表面には真空吸着孔６ｂが設けられており、露光時は帯状ワークＷの露光領域以外の周辺部を吸着保持する。
【００２１】
次に、上記第１及び第２のテンション付与手段１１，１２により、帯状ワークＷにテンションを加え、その状態を保持する動作について説明する。
あらかじめ、実際の露光条件で帯状ワークＷを露光し、露光中に熱膨張によって伸びる量を測定しておく。さらに、どのくらいの力でワークを引っ張れば、熱膨張による伸び量分ワークを伸ばせるかも求めておく。即ち、露光中に１０μｍ熱膨張するのであれば、第１、第２のテンション付与手段１１，１２が、帯状ワークＷを１０μｍ伸ばすために必要な力を求めておく。
第１、第２のテンション付与手段１１，１２より帯状ワークＷにかけるテンションは、前記したように搬送方向での伸び量と搬送方向に直交する方向の単位長さ当たりの伸び量が等しくなるようにする。
例えば、第２のテンション付与手段が前記図５の構成の場合、図６に示すように搬送方向の２か所に設けられた第２のテンション付与手段２１で把持される搬送方向の帯状ワークの長さ（第２のテンション付与手段の間隔にほぼ等しい）をＬｘとし、帯状ワークＷの幅をＬｙとし、第１のテンション付与手段１１に加える力をＦｘ、第２のテンション付与手段２１に加える力をＦｙとすると、Ｆｘ／Ｌｙ＝Ｆｙ／Ｌｘになるように、テンションを加えればよい。
【００２２】
前記図１〜図５において、帯状ワークＷが、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’、およびブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’に狭持され、搬送ローラＲ３が回転することにより、露光領域が露光部５に搬送される。
露光部５の搬送方向両側に設けられた、第１のテンション付与手段１１の押さえ板１２ａが下降し、帯状ワークＷが押さえ板１２ａと下部材１２ｂにより狭持される。
第１のテンション付与手段１１のグリップ駆動部１２が、帯状ワークＷを搬送方向に伸ばすように駆動する。帯状ワークＷには搬送方向にテンションが加わり伸びる。該伸び量が熱膨張による伸び量と一致するまで、帯状ワークＷに対してテンションを加える。なお、上記したように、ブレーキローラＲ２のブレーキの大きさを大きくして、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’、およびブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’により、ワークにテンションを与えても良い。
次に、第２のテンション付与手段２１のグリップ部２２により、帯状ワークＷの端部を把持する。エアシリンダ２２ｇが上昇し、上部材２２ａのグリップ部Ｇｒ１が下降し、帯状ワークＷが挟まれる。
グリップ部２２が帯状ワークＷを把持すると、グリップ駆動部２３の送りモータ２３ａが駆動し、ボールねじ２３ｂが回転し、グリップ部２２がワーク幅方向外側に移動する。これにより帯状ワークＷには幅方向にテンションが加わり伸びる。該伸び量が熱膨張による伸び量と一致するまで、グリップ駆動部２３によりグリップ部２２を移動させ、帯状ワークＷに対してテンションを加える。
なお、第１のテンション付与手段１１による搬送方向への引っ張りと、第２のテンション付与手段２１によるワーク幅方向への引っ張りは、同時に行なっても良い。
【００２３】
帯状ワークＷの両方向の伸び量が熱膨張による伸び量にまで達すれば、ワーク保持手段６の真空吸着孔６ｂに真空を供給し、帯状ワークＷをワーク保持手段６に吸着保持する。第１のテンション付与手段１１のグリップ部１２のエアシリンダ２２ａが押え板１２ａを上昇させ、帯状ワークＷの搬送方向に加えられていたテンションを解除する。また第２のテンション付与手段２２のグリップ部２２のエアシリンダ２２ｇも下降し、上部材２２ａのグリップ部Ｇｒ１が上昇し、ワークの幅方向に加えられていたテンションを解除する。グリップ駆動部２３の送りモータ２３ａが駆動し、ボールねじ２３ｂが回転し、グリップ部２２がワーク幅方向内側に移動する。
なお、上記のように、帯状ワークＷの両方向の伸び量が熱膨張による伸び量に達した時、帯状ワークＷをワーク保持手段６に保持せず、第１のテンション付与手段１１および第２のテンション付与手段２２で保持したままであっても良い。この場合には、第１のテンション付与手段１１、第２のテンション付与手段２２ともに、帯状ワークＷをグリップ部１２，２２によって保持した状態で、グリップ駆動部１３，２３の送りモータ１３ａ，２３ａを停止すれば、ボールねじ１３ｂ，２３ｂの回転も停止し、帯状ワークＷはワーク幅方向に加えたテンションを維持したまま保持される。
また、前記したように第１のテンション付与手段として搬送ローラＲ３とブレーキローラＲ２を用いる場合は、搬送ローラＲ３と押さえローラＲ３’、およびブレーキローラＲ２と押さえローラＲ２’により帯状ワークＷを挟持した状態で、搬送ローラＲ３の回転を停止すれば、帯状ワークＷは搬送方向に加えたテンションを維持したまま保持される。
【００２４】
次に、本実施例の帯状ワークの両面露光装置の位置合せおよび露光動作について説明する。
上記のように帯状ワークＷにテンションをかけてワーク保持手段６で固定した後、不図示のアライメント機構により、マスクＭ１と帯状ワークＷの表面のアライメントマーク、及び、マスクＭ２と帯状ワークＷの裏面のアライメントマークが検出され、位置合せが行なわれる。位置合せ終了後、光照射部４１，４２から露光光が照射され、帯状ワークＷの表面と裏面が同時に露光される。
露光が終了すると、ワーク保持手段６への真空の供給が停止され、帯状ワークＷの保持が解除される。搬送ローラＲ３が回転し、次の露光領域が露光部５に搬送される。
上記アライメントに際し、前記したように投影レンズ３１，３２を光軸方向に移動させたり、投影レンズにズーム機構を設けておくことにより、帯状ワークＷ上に投影されるパターン像の倍率を調整することができる。これにより、マスクＭ１，Ｍ２と帯状ワークＷのアライメントを問題なく行なうことができる。
【００２５】
伸ばした帯状ワークＷに対して位置合せや露光は、以下のように行われる。
第１及び第２のテンション付与手段１１，２２によってかけられたテンションにより、帯状ワークＷは伸びる。したがって、例えば帯状ワークＷ上の、２個のワークアライメントマークの間隔も伸びる（長くなる）。
マスクＭ１，Ｍ２には、ワークアライメントマークと同じ間隔でマスクアライメントマークが形成され、両者が同じ位置になるようにマスクＭ１，Ｍ２と帯状ワークＷの位置を移動することにより、マスクＭ１，Ｍ２と帯状ワーク２の位置合せが行なわれる。しかし、ワークアライメントマークの間隔が伸びると精度良く上記位置合せを行なうことが難しくなる。
そこで、前記したように、投影レンズ３１，３２を光軸方向に移動させる機構か、投影レンズ３１，３２にズーム機構を設け、帯状ワークＷ上に投影されるマスクパターン像の倍率を調整する。
【００２６】
ワークアライメントマークの間隔が伸びた分（上記したように１０〜２０μｍ）、マスクパターン像の倍率を大きくして投影する。倍率が大きくなることにより、ワーク上に投影されるマスクアライメントマークの間隔も長くなるので、ワークアライメントマークと一致させることができ、上記したマスクとワークの位置合せが可能になる。倍率を大きくしてパターンを投影するので、露光されるパターンは設計値よりもやや大きなパターンになる。しかし、露光終了後テンションを解除すればワークは元の大きさに戻るので、それに応じてパターンの大きさも縮まるので問題はない。
また、両面同時に露光されるので、両面とも同じ倍率でパターン像が投影され、縮む時も同じように縮むので、両者の相対位置関係がずれてしまうこともない。
【００２７】
図７に、前記図８のような帯状ワークに、上記装置を用いてテンションをかけて露光を行った時の結果を示す。
図７（ａ）の横軸は、帯状ワークＷにかけるテンションの大きさであり、例えば３０００ｇ（３ｋｇ）であれば、ワークの搬送方向にも幅方向にもそれぞれ３ｋｇのテンションがかけられていることを示す。
縦軸は、露光により形成されたパターンの間隔（線幅）のばらつきである。具体的には、同図（ｂ）（ｃ）に示すように約１００ｍｍ×１００ｍｍの露光領域中２５個所に、間隔の設計値が１５μｍのパターンを露光して形成し、現像後、上記２５個所において上記パターンの間隔を測定し、最も広いパターンの間隔から、最も狭いパターンの間隔を引いた値を示している。
前記したように、露光中に帯状ワークＷがたわむとぼけやぶれが生じる。パターンの間隔ばらつきが大きいということは、ぼけやぶれが大きいということであり、即ち、露光時に、帯状ワークに、大きなたわみや伸びが生じていることになる。
図７によれば、帯状ワークＷにかけるテンションが大きいほど、パターンの間隔のばらつきが小さくなっており、即ち、露光中のワークのたわみや伸びが小さく、精度の良い露光が可能になる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）露光中、帯状ワークは露光光を吸収し、露光領域の温度が上昇し熟膨張するが、あらかじめその伸び量分ワークは伸ばされているので、応力が緩和されるだけで、ワークの膨らみまたはたわみが発生しない。このため、帯状ワークが光軸方向へ移動することがなく、パターン像のぼけが発生せず、精度の良い露光を（マスクパターンの転写）行なうことができる。
（２）また、帯状ワークは露光領域の周辺部を保持されているので、露光中に、さらにワークが伸びるということがなく、ぶれの発生を防ぐことができる。したがって、精度の良い露光を行なうことができる。
（３）投影露光を行っているので、投影されるマスクパターン像の倍率を調整して、ワークの伸びに応じてマスクパターンを投影することができ、精度の良い位置合せを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の帯状ワークの両面露光装置の基本構成を示す図である。
【図２】第１のテンション付与手段の構成を示す図である。
【図３】第１のテンション付与手段のグリップ部の構成例を示す図である。
【図４】第２のテンション付与手段の構成を示す図である。
【図５】露光部を上から見た図である。
【図６】帯状ワークに与えるテンションを説明する図である。
【図７】テンションをかけて露光を行った時のパターンの間隔幅のばらつきを示す図である。
【図８】両面にパターンが形成されるＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）の構造例を示す図である。
【図９】露光時に熱膨張により帯状ワークがたわむ様子を示す図である。
【符号の説明】
１巻き出しロール
２巻き取りロール
５露光部
６ワーク保持手段
１１第１のテンション付与手段
１２グリップ部
１３グリップ駆動部
２１第２のテンション付与手段
２２グリップ部
２３グリップ駆動部
３１，３２投影レンズ
４１，４２第１の光照射部
Ｗ帯状ワーク
Ｍ１，Ｍ２マスク
Ａ１，Ａ２たるみ部
Ｒ１中間ガイドローラ
Ｒ２ブレーキローラ
Ｒ３搬送ローラ
Ｒ３’ 押さえローラ
Ｒ４ガイドローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus that exposes both sides of a strip-shaped work, and in particular, can prevent the occurrence of sagging due to thermal expansion during exposure and simultaneously expose both sides of the strip-shaped work without holding the strip-shaped work by suction. The present invention relates to an exposure apparatus that can be used.
[0002]
[Prior art]
A pattern such as a circuit may be manufactured on both sides of a work such as a printed circuit board, and an exposure apparatus for that purpose is known as a double-sided exposure apparatus.
For example, Patent Document 1 discloses a proximity double-side exposure apparatus (FIG. 1 in the same publication). In the document described in the document, a substrate (work W) to be exposed is carried into a carry-in stage A → positioning at a first alignment stage B → surface exposure at a first exposure stage C → reversal at a reversal stage D → The processing is performed in the order of alignment at the second alignment stage E → backside exposure at the second exposure stage F → unloading from the unloading stage G.
Patent Document 2 also discloses a proximity double-sided exposure apparatus. In the apparatus described in Patent Document 2, two work stages (work holding bases) for holding a work (plate to be exposed) are provided for front-side exposure and back-side exposure. Is performed.
The patterns formed on both surfaces of the work are in a predetermined positional relationship. For example, in the case of a circuit pattern, both are electrically connected by through holes or the like.
Patent Documents 1 and 2 relate to an apparatus for performing proximity exposure for producing a pattern such as a circuit on a work such as a printed circuit board. Since exposure is performed by placing a work on a stage and bringing the mask close to or close to the mask, there is a problem that dust and the like adhere to the work and the mask.
[0003]
On the other hand, similarly, there is a demand for forming a pattern on both sides of a tape-shaped continuous long work (band-shaped work) such as TAB (Tape Automated Bonding) or FPC (Flexible Printed Circuit Board) to produce a product. .
FIG. 8 shows a structural example of an FPC (flexible printed circuit board) 100 in which patterns are formed on both sides. This figure is a cross-sectional view in the width direction of the work, and the lengthwise direction is exaggerated for easy understanding.
A conductor such as a copper foil 102 having a thickness of about 10 to 20 μm is applied on a resin film 101 such as polyimide or polyester having a width of 100 to 250 mm and a thickness of 20 to 50 μm by applying heat or pressure.
A dry film resist 103 (DFR: thickness of a typical commercially available product is about 7 μm) is adhered thereon, and a PET (polyethylene terephthalate: thickness of a commercially available typical product is about 21 μm) film 104 is formed. Pasted. The overall thickness of the FPC 100 is about 110 to 180 μm.
Exposure for forming a pattern on the DFR 103 is performed with the PET film 104 attached, and development is performed with the PET film 104 peeled off.
Note that the PET film 104 is a protective film, and if the PET film 104 is adhered thereto, even if the exposed region is pressed with, for example, a roller, it can be prevented from being damaged.
[0004]
As an exposure apparatus for exposing a pattern such as a circuit on the strip-shaped work, for example, an exposure apparatus described in Patent Document 3 is known.
The exposure apparatus described in Patent Document 3 irradiates light emitted from a light source unit onto a strip-shaped work via a mask and a projection lens to expose a mask pattern on the strip-shaped work sent from a feeding mechanism. Is what you do.
With the projection exposure apparatus as described above, it is possible to avoid the problem that dust or the like adheres to the work as in the above-described proximity exposure or contact exposure.
When exposing a pattern to both sides of a strip-shaped work using the above-described strip-shaped work exposure apparatus, the following method is used.
A strip-shaped work is set in the exposure apparatus, and the entire first surface (front surface) of the strip-shaped work is exposed using a mask for surface exposure. Thereafter, the band-shaped work is set upside down, and the second surface (back surface) of the band-shaped work is exposed using a mask for the back surface.
The exposure of the first surface and the second surface may be performed by one exposure device, or an exposure device for the first surface (front surface) and an exposure device for the second surface (back surface) are provided. Thus, the first surface and the second surface may be exposed.
[0005]
When performing double-sided exposure of a strip-shaped work using the exposure apparatus described in Patent Document 3, there are the following problems.
Since the exposure of the second surface is performed after the exposure of the first surface, it takes twice as long to perform the exposure of both surfaces as the one-side exposure. Also, it takes time and labor to change the reels.
Further, since the exposure of the second surface is performed after the exposure of the first surface, environmental conditions (temperature and humidity) at the time of exposure may be slightly different. In the case of FPC, as described above, the substrate is a resin film such as polyester or polyimide, and the difference in the environmental conditions causes a difference in the amount of expansion and contraction of the film.
Further, the pattern formed on the front surface and the pattern formed on the back surface of the work are related to each other as described above, and must have a designed predetermined positional relationship. However, if the amount of expansion and contraction of the film differs between the front side exposure and the back side exposure, the relative positional relationship between the patterns formed on both sides may be different, which may cause a defect.
There is a problem as described above when exposing one surface at a time by using a conventional strip-shaped work exposure apparatus, and a strip-shaped work exposure apparatus capable of simultaneously exposing both sides is strongly desired.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2832673
[Patent Document 2]
JP 2000-171980 A
[Patent Document 3]
JP-A-3-242651
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to simultaneously expose both sides of the strip-shaped work, the back side of the area where the exposure is being performed cannot be entirely sucked and held by the opaque work stage. This causes the following problem.
At the time of exposure, the strip-shaped work absorbs the exposure light and the temperature rises. Conventionally, since the work stage suction-holds the back surface of the exposure area, the heat generated in the work is transmitted to the work stage and radiated, thereby preventing the temperature of the work from rising.
However, as described above, since the exposure area cannot be suction-held by the stage, the absorbed heat is not radiated. In particular, the FPC is a resin film and does not easily conduct heat, so that the temperature rises only in a portion irradiated with light (exposure area: about 100 mm × 100 mm). General exposure conditions (ultraviolet irradiance 100 mW / cm ² (Irradiation for several seconds), the temperature of the work exposure area rises by about 10 ° C.
As a result, only the exposure region thermally expands by about 10 μm to 20 μm, and the band-shaped work W expands or bends (moves) in the optical axis (vertical) direction to reduce the thermal expansion as shown in FIG. The movement in the optical axis direction due to the bulge (or flexure) reaches several hundred μmm.
In the case of a projection exposure method in which a mask pattern is projected onto a workpiece by a lens and exposed, the depth of focus of the projection lens is at most about ± 50 μm. Therefore, when the work moves several hundreds of μm in the optical axis direction, the mask pattern image projected on the work is blurred, and accurate exposure (transfer of the mask pattern) cannot be performed.
[0008]
In order to prevent the above-mentioned bulging (or bending) from occurring, exposure is performed while applying tension (pulling so as not to bend) in a direction (width direction of the work) orthogonal to the conveyance direction of the band-shaped work. It is possible.
However, if the exposure is performed while applying tension, the work is stretched due to thermal expansion and is further pulled. Therefore, the work is steadily expanded to 10 μm to 20 μm or more during the exposure due to ripening. The fact that the work extends during the exposure means that the work is relatively moving with respect to the mask pattern image during the exposure, the pattern formed on the work is blurred, and the exposure with high precision (mask pattern Transfer) is not possible.
Although it is conceivable to manufacture a work stage using transparent glass, it is difficult to process glass such as quartz that transmits ultraviolet light that is the exposure light as a work stage that adsorbs and holds the work, and the cost is extremely high. It is not realistic.
Here, the fact that the pattern image on the work is out of focus and the translocation of the image is not clear is called “blur,” and the pattern image is in focus, but the work moves during exposure. As a result, the fact that only a blurred pattern can be formed is called "blur".
The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, the object of the present invention is to simultaneously expose the pattern by projection exposure on both sides of the strip-shaped work, during the pattern exposure, The purpose of the present invention is to prevent the pattern image from being blurred due to the vertical movement of the work even when the work thermally expands, and to prevent the work from being blurred due to the extension of the work during exposure.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in a double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped work for exposing a mask pattern to both sides of the strip-shaped work, a first means for applying tension to the strip-shaped work in a conveyance direction, and a tension in a direction orthogonal to the conveyance direction. And a holding means for holding a belt-shaped work that has been tensioned in the transport direction and a direction orthogonal to the transport direction. Before starting the exposure, the tension is applied to the belt-shaped workpiece. The work is stretched by an amount corresponding to the amount of elongation caused by thermal expansion of the work assumed therein, and exposure is performed while fixing the amount of elongation.
The first means, the second means and the holding means are arranged outside the exposure area, the tension is applied by the first and second means, the band-shaped work is fixed by the holding means, and the mask is applied from both sides of the band-shaped work. Irradiating exposure light simultaneously to perform double-sided exposure. The first means and the second means may also serve as the holding means.
The direction in which the tension is applied (pulled) is the direction in which the work is conveyed and the direction perpendicular to it (the width of the work). The amount of elongation per unit length of the strip-shaped work in the conveyance direction, and the unit length in the direction perpendicular to the conveyance direction At the same time, tension is applied so that the elongation amount per contact becomes equal, and in that state, it is fixed by the holding means.
If only one direction is pulled, the direction perpendicular to the direction will shrink, so tension is applied in both directions.
During the exposure, if the work undergoes thermal expansion with the tension applied as described above, the tension (stress) applied to the work is relieved, and the stress is only relieved. No vertical movement due to (or deflection) occurs. In addition, since the work has been stretched in advance, there is no elongation due to thermal expansion.
Here, as described above, if the exposure is performed while applying the stretching force to the work, the work is extended more and more during the exposure, and the pattern image is blurred.
On the other hand, in the present invention, a force for further stretching the work during the exposure is not applied. That is, the work is fixed so as to hold the tension applied in advance. For this reason, when the work is expanded due to thermal expansion, a force for further expanding the work does not act, and the work does not expand during exposure, that is, the work does not move relative to the mask pattern image.
Accordingly, it is possible to prevent blurring due to slack of the workpiece during exposure and blurring due to extension of the workpiece.
[0010]
The amount of elongation due to thermal expansion expected during exposure is, for example, 10 μm to 20 μm as described above. Therefore, by applying tension before exposure, the work is elongated by 10 μm to 20 μm. However, even if the work is extended in this manner, no particular problem occurs in the exposure for the following reason.
When forming patterns on both surfaces of a work, the most problematic problem is that the relative positions of the patterns formed on the front and back sides deviate from a designed desired positional relationship. Conventionally, exposure is performed on one surface at a time, and if the amount of elongation of the work is different at each exposure, the relative positions of the two will shift. However, in the case of the present invention, even if the work is stretched under tension, both surfaces are exposed at the same time, so that the relative positions of the patterns formed on the front and back are not shifted.
Further, when the work is extended, the interval between, for example, two alignment marks formed on the work is extended (increased). However, in the case of a projection exposure apparatus that projects a mask pattern by a lens, the projection lens is moved in the optical axis direction. If a moving mechanism is provided or a lens is provided with a zoom mechanism, the magnification of the pattern image projected on the work can be adjusted, and alignment between the mask and the work can be performed without any problem.
Even if a pattern is formed by exposure at a slightly higher magnification, the temperature of the exposed area decreases after the exposure, and when the work shrinks, the formed pattern shrinks accordingly. Can be formed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a view showing a basic configuration of a double-sided exposure apparatus for a strip-shaped work according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the second means for applying tension in a direction perpendicular to the transport direction (width direction of the work) is omitted. Hereinafter, the first and second means are referred to as first and second tension applying means.
In FIG. 1, a strip-shaped work W such as an FPC (flexible printed circuit board) is wound in a roll shape on an unwinding roll 1.
The strip-shaped work W that has come out of the unwinding roll 1 passes through the slack portion A1 for adjusting the unwinding amount, is turned 90 degrees by the intermediate guide roller R1, and is sent to the exposure unit 5 through the brake roller R2. A photo sensor S1 is provided in the slack portion A1, and a control unit (not shown) adjusts a feeding amount from the unwinding roll 1 so that the slack amount in the slack portion A1 is constant.
The strip-shaped workpiece W sent to the exposure unit 5 is held by the transport roller R3 and the pressing roller R3 ', and the brake roller R2 and the pressing roller R2', and is pulled by the rotation of the transport roller R3. Conveyed in the direction.
The brake roller R2 is connected to a brake, such as an electromagnetic brake, which generates a force in a direction opposite to the rotation direction when the roller rotates. By holding the band-shaped work W between the brake roller R2 and the pressing roller R2 ', it is possible to prevent waviness, meandering, wrinkling, and the like of the work that is likely to occur during conveyance.
As will be described later, the belt-shaped workpiece W sent to the exposure unit 5 is moved in the transport direction by an amount corresponding to a thermal expansion expected during exposure by the first tension applying unit 11 and the second tension applying unit (not shown). The tension is applied in a direction perpendicular to the direction, and the workpiece is held by the work holding means 6 in that state. This part will be described later.
[0012]
A first light irradiator 41, a mask M1 on which a pattern on the front surface of the work is formed, and a first projection lens 31 are provided on the front side of the belt-shaped work W, and a second light irradiator is provided on the back side. 42, a mask M2 on which a pattern on the back side of the work is formed, and a second projection lens 32 are provided.
Exposure light is applied to both surfaces of the strip-shaped work W from the respective light irradiation units 41 and 42 via the masks M1 and M2 and the projection lenses 31 and 32, and the mask patterns formed on the masks M1 and M2 are exposed. .
Note that the number of light irradiation units may be one. The light emitted from one light irradiation unit may be divided into an optical path by a half mirror or the like, and may be applied to both masks M1 and M2.
As described above, the strip-shaped work W exposed by the exposure unit 5 is held by the transport roller R3 and the pressing roller R3 ', and is wound up via the guide roller R4 and the slack portion A2 for adjusting the amount of curl. It is wound on a roll 2. A photo sensor S2 is provided in the slack portion A2, and the control unit (not shown) adjusts the winding amount of the winding roll 2 so that the slack amount in the slack portion A2 is constant.
[0013]
Next, a configuration example of the first tension applying unit 11, the second tension applying unit, and the work holding unit 6 that holds a peripheral portion of an exposure area while the work is being tensioned, by holding the work and applying tension. Will be described.
(1) First tension applying means
FIG. 2 shows the configuration of the first tension applying means 11 for applying tension to the belt-shaped workpiece W in the direction of transport of the workpiece. The figure shows the configuration of the first tension applying means 11 as viewed from a direction orthogonal to the transport direction. In the figure, the tension applying means 11 provided on the downstream side with respect to the exposure unit 5 of the strip-shaped workpiece W is shown. Although shown, the configuration of the tension applying means 11 provided on the upstream side has the same configuration except that the direction in which the tension is applied is the opposite direction.
The first tension applying means 11 includes a grip portion 12 for sandwiching the strip-shaped work W in a direction perpendicular to the conveying direction (width direction), and a grip drive portion 13 for moving the grip portion 12 by a predetermined amount.
When the grip portion 12 has a PET film as a protective film formed on the surface of the strip-shaped work W, the exposed region is protected by the film. Rather, the shape is preferable because the tension can be evenly applied to the band-shaped work W.
[0014]
The grip section 12 is provided on a fixed base 14, and the fixed base 14 is provided with a grip drive section 13. The grip drive unit 13 has a feed motor provided with a ball screw 13b that rotates from the feed motor 13a. The feed motor 13a rotates the ball screw 13b, and the grip unit 12 that engages with the ball screw 13b moves in the left-right direction in FIG. It moves in the transport direction of W (indicated by the dotted line in the figure).
Such first tension applying means is provided on both the feed roller R3 side (downstream side) and the brake roller R2 side (upstream side) along the transport direction of the exposure unit 5 as described above.
The upstream and downstream sides of the strip-shaped workpiece W with respect to the exposure section 5 are gripped by the blip section 12, and the grip drive section 13 sandwiches the downstream section with the grip section 12 sandwiching the upstream section with the downstream section. By driving the grip portions on the upstream side, tension is applied in the transport direction of the band-shaped workpiece W.
[0015]
FIG. 3 shows a configuration example of the grip portion 12 of the first tension applying means 11.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first tension applying unit 11 as viewed from the transport direction. The grip portion 12 has a structure in which the band-shaped work W is sandwiched between the holding plate 12a and the lower member 12b from above and below in the width direction.
The lower member 12b is fixed to a fixed base 14, and one end of the fixed base 14 is provided with the ball screw 13b, and the other end is provided with a linear guide 13d. By rotating the ball screw 13b, the fixed base 14 is fixed. It moves in the front-back direction on the paper of FIG.
The lower member 12b is provided with a pipe hole 12c for vacuum suction and air back blow, and a pipe 12d for supplying air and vacuum is attached to the hole 12c.
The holding plate 12a is attached to the fixed base 14 via air cylinders 12e on both sides in the width direction of the work W, and is moved vertically by the air cylinder 12e.
[0016]
When the belt-shaped workpiece W is transported, the air cylinder 12e extends, and the holding plate 12a is raised. The strip-shaped work W is transported in a gap between the holding plate 12a and the lower member 12b. At this time, air is blown back through the hole 12c of the lower member 12b so that the back surface of the strip-shaped work W does not rub against the surface of the lower member 12b.
When applying tension in the transport direction to the band-shaped work W, the air cylinder 12e contracts, the holding plate 12a descends, and the band-shaped work W is sandwiched between the holding plate 12a and the lower member 12b. At this time, a vacuum is supplied to the hole 12c of the lower member 12b to assist in holding the strip-shaped workpiece W.
It is desirable to attach an elastic member 12f such as soft rubber to the lower side of the holding plate 12a, that is, the portion that comes into contact with the surface of the work W in order to minimize the influence on the surface of the work W.
[0017]
In such a state, the grip unit 12 together with the fixed base 14 is moved in the transport direction of the work W by the grip drive unit 13 shown in FIG.
Incidentally, the first tension applying means may also serve as the transport roller R3 and the pressing roller R3 ', and also serve as the brake roller R2 and the pressing roller R2'. For example, the brake roller R2 enables a setting such that when the electromagnetic brake applies tension to the work, a stronger brake is applied than when the work is conveyed.
In this case, the movement of the work is suppressed by clamping the brake roller R2 and the pressing roller R2 'to apply the strong brake and applying a force in the conveying direction to the belt-shaped work W by the conveying roller R3 and the pressing roller R3'. Then, tension is applied in the transport direction.
[0018]
(2) Second tension applying means
FIG. 4 shows the configuration of a second tension applying means for applying tension to the belt-shaped work W in the width direction of the work. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the work holding unit 6 and the second tension applying unit 21 as viewed from the transport direction.
FIG. 2 shows the second tension applying means 21 on one side, and a tension applying device having a similar configuration is provided on the other side. Since the second tension applying means is provided with a pair of second tension applying means 21 on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the band-shaped work W with respect to the work holding means 6, the second tension applying means is provided at four places in total. The second tension applying means 21 is provided, and the tension is applied in the width direction of the work by grasping four places of the band-shaped work W.
The second tension applying means 21 includes a grip portion 22 for gripping an end of the band-shaped work W, and a grip drive portion 23 for moving the grip portion by a predetermined amount.
The grip drive unit 23 includes a ball screw 23b that is rotated by a feed motor 23a. The ball screw 23b is rotated by the feed motor 23a, and the grip unit 22 that engages with the ball screw 23b moves in the left-right direction in FIG. Move in the width direction.
[0019]
The grip portion 22 has a structure in which a peripheral portion of the strip-shaped work W is sandwiched between a grip portion Gr1 of the upper member 22a and a grip portion Gr2 of the lower member 22b from above and below. A shaft 22c is attached to the lower member 22b, and is fixed to the grip fixing base 22d.
The upper member 22a is attached to the lower member 22b via a shaft 22e, and rotates around the shaft 22e. Further, the upper member 22a and the lower member 22b are urged in the opening direction of the grip portions Gr1 and Gr2 by a spring 22f on the opposite side of the grip portions Gr1 and Gr2 of the upper member 22a and the lower member 22b.
An air cylinder 22g is attached to the lower member 22b, and a drive shaft of the air cylinder 22g penetrates the lower member 22b and protrudes, and a tip of the drive shaft extends between the grip portion Gr1 and the shaft 22e of the upper member 22a. Is in contact with the other side. Therefore, when the air cylinder 22g is driven, the upper member 22a rotates around the shaft 22e, and the grips Gr1 and Gr2 close.
[0020]
FIG. 5 is a view of the exposure unit 5 as viewed from above, and shows the relationship between the second tension applying unit 21 and the work holding unit 6 in an easy-to-understand manner. The second tension applying unit 21 has a conceptual configuration. Is shown. The broken line in the figure indicates the strip-shaped work W and the exposure area where the pattern is formed.
The second tension applying means 21 is provided at four peripheral portions of the strip-shaped work W, and the number and the size of the grip portions are designed so that the work is evenly tensioned. It can be determined as needed.
Note that the grip portion 22 of the second tension applying means 21 is lengthened in the transport direction of the band-shaped work W, and the second tension applying means provided at two places on both sides of the band-shaped work W is used to extend the grip portion 22 in a direction orthogonal to the transport direction. You may apply tension.
As shown in FIGS. 4 and 5, the work holding means 6 for holding the peripheral part of the strip-shaped work W is provided with an opening 6a at a portion corresponding to the exposure area of the strip-shaped work W. Light can be applied to the back surface of the work W from below. A vacuum suction hole 6b is provided on the surface of the work holding means 6, and sucks and holds the peripheral portion of the strip-shaped work W other than the exposure area during exposure.
[0021]
Next, an operation of applying tension to the belt-shaped work W by the first and second tension applying means 11 and 12 and maintaining the state will be described.
The strip-shaped workpiece W is exposed in advance under actual exposure conditions, and the amount of expansion caused by thermal expansion during exposure is measured in advance. In addition, it is required to determine how much force the workpiece can be stretched by the amount of elongation due to thermal expansion. That is, if the thermal expansion is performed by 10 μm during the exposure, the first and second tension applying units 11 and 12 determine a force required to extend the band-shaped work W by 10 μm.
As described above, the tension applied to the strip-shaped work W by the first and second tension applying means 11 and 12 is such that the amount of elongation in the transport direction is equal to the amount of elongation per unit length in the direction orthogonal to the transport direction. To
For example, when the second tension applying means has the configuration shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the belt-like work in the transport direction gripped by the second tension applying means 21 provided at two locations in the transport direction is provided. The length (approximately equal to the interval between the second tension applying means) is Lx, the width of the strip-shaped workpiece W is Ly, the force applied to the first tension applying means 11 is Fx, and the force applied to the second tension applying means 21 is applied. Assuming that the force is Fy, tension may be applied so that Fx / Ly = Fy / Lx.
[0022]
1 to 5, the belt-shaped work W is held between the transport roller R3 and the pressing roller R3 'and the brake roller R2 and the pressing roller R2', and the exposure area is exposed by rotating the transport roller R3. 5.
The holding plate 12a of the first tension applying means 11 provided on both sides in the transport direction of the exposure unit 5 is lowered, and the band-shaped work W is held by the holding plate 12a and the lower member 12b.
The grip drive unit 12 of the first tension applying unit 11 drives the belt-shaped work W to extend in the transport direction. A tension is applied to the belt-shaped workpiece W in the transport direction, and the workpiece W extends. Tension is applied to the strip-shaped workpiece W until the amount of elongation matches the amount of elongation due to thermal expansion. As described above, the size of the brake of the brake roller R2 may be increased, and the work may be tensioned by the transport roller R3 and the pressing roller R3 'and the brake roller R2 and the pressing roller R2'.
Next, the end of the strip-shaped work W is gripped by the grip portion 22 of the second tension applying means 21. The air cylinder 22g is raised, the grip Gr1 of the upper member 22a is lowered, and the band-shaped work W is sandwiched.
When the grip portion 22 grips the band-shaped work W, the feed motor 23a of the grip drive portion 23 is driven, the ball screw 23b rotates, and the grip portion 22 moves outward in the work width direction. As a result, tension is applied to the band-shaped work W in the width direction and the band-shaped work W is extended. The grip portion 22 is moved by the grip drive portion 23 to apply tension to the belt-shaped workpiece W until the amount of expansion matches the amount of expansion due to thermal expansion.
The pulling in the transport direction by the first tension applying means 11 and the pulling in the work width direction by the second tension applying means 21 may be performed simultaneously.
[0023]
When the amount of elongation of the strip-shaped work W in both directions reaches the amount of expansion due to thermal expansion, vacuum is supplied to the vacuum suction holes 6b of the work holding means 6, and the strip-shaped work W is sucked and held by the work holding means 6. The air cylinder 22a of the grip portion 12 of the first tension applying means 11 raises the pressing plate 12a, and releases the tension applied in the transport direction of the strip-shaped workpiece W. Also, the air cylinder 22g of the grip portion 22 of the second tension applying means 22 is lowered, and the grip portion Gr1 of the upper member 22a is raised to release the tension applied in the width direction of the work. The feed motor 23a of the grip drive unit 23 is driven, the ball screw 23b rotates, and the grip unit 22 moves inward in the work width direction.
As described above, when the amount of elongation in both directions of the band-shaped work W reaches the amount of elongation due to thermal expansion, the band-shaped work W is not held by the work holding means 6 and the first tension applying means 11 and the second It may be held by the tension applying means 22. In this case, both the first tension applying unit 11 and the second tension applying unit 22 operate the feed motors 13a, 23a of the grip driving units 13, 23 in a state where the band-shaped work W is held by the grip units 12, 22. When stopped, the rotation of the ball screws 13b and 23b also stops, and the belt-shaped work W is held while maintaining the tension applied in the work width direction.
When the transport roller R3 and the brake roller R2 are used as the first tension applying means as described above, the belt-shaped work W is held between the transport roller R3 and the pressing roller R3 'and between the brake roller R2 and the pressing roller R2'. If the rotation of the transport roller R3 is stopped in this state, the belt-shaped work W is held while maintaining the tension applied in the transport direction.
[0024]
Next, the alignment and exposure operation of the double-sided exposure apparatus for a strip-shaped work according to the present embodiment will be described.
After tension is applied to the band-shaped work W and fixed by the work holding means 6 as described above, an alignment mechanism (not shown) aligns the mask M1 with the alignment mark on the front surface of the band-shaped work W, and masks M2 and the back surface of the band-shaped work W. Are detected and alignment is performed. After the alignment is completed, exposure light is irradiated from the light irradiation units 41 and 42, and the front and back surfaces of the strip-shaped workpiece W are simultaneously exposed.
When the exposure is completed, the supply of the vacuum to the work holding means 6 is stopped, and the holding of the strip-shaped work W is released. The transport roller R3 rotates, and the next exposure area is transported to the exposure unit 5.
At the time of the above alignment, the magnification of the pattern image projected on the strip-shaped workpiece W is adjusted by moving the projection lenses 31 and 32 in the optical axis direction as described above or by providing the projection lens with a zoom mechanism. Can be. Thus, alignment between the masks M1 and M2 and the strip-shaped workpiece W can be performed without any problem.
[0025]
Positioning and exposure for the stretched strip-shaped workpiece W are performed as follows.
The belt-shaped work W is extended by the tension applied by the first and second tension applying means 11 and 22. Therefore, for example, the interval between the two workpiece alignment marks on the strip-shaped workpiece W also increases (increases).
Mask alignment marks are formed on the masks M1 and M2 at the same intervals as the work alignment marks, and the positions of the masks M1 and M2 and the strip-shaped work W are moved so that they are at the same position. The alignment of the strip-shaped work 2 is performed. However, when the interval between the work alignment marks is increased, it is difficult to perform the above-described alignment with high accuracy.
Therefore, as described above, a mechanism for moving the projection lenses 31 and 32 in the optical axis direction or a zoom mechanism for the projection lenses 31 and 32 is provided to adjust the magnification of the mask pattern image projected on the strip-shaped workpiece W.
[0026]
When the distance between the work alignment marks is extended (10 to 20 μm as described above), the mask pattern image is projected with a large magnification. As the magnification increases, the interval between the mask alignment marks projected on the work also increases, so that the mask alignment marks can be matched with the work alignment marks, and the above-described alignment of the mask and the work becomes possible. Since the pattern is projected with the magnification increased, the pattern to be exposed becomes a pattern slightly larger than the design value. However, when the tension is released after the end of the exposure, the work returns to the original size, and accordingly, the size of the pattern is reduced accordingly, so that there is no problem.
Further, since both sides are exposed at the same time, the pattern images are projected at the same magnification on both sides and shrink in the same manner when shrinking, so that the relative positional relationship between the two does not shift.
[0027]
FIG. 7 shows the result when the belt-like work as shown in FIG. 8 is exposed by applying tension using the above-mentioned apparatus.
The horizontal axis in FIG. 7A is the magnitude of the tension applied to the band-shaped work W. For example, if the work is 3000 g (3 kg), the tension of 3 kg is applied in both the work conveyance direction and the width direction. It indicates that.
The vertical axis represents the variation in the interval (line width) between patterns formed by exposure. Specifically, as shown in FIGS. 7B and 7C, a pattern having a design value of 15 μm is formed by exposing at 25 locations in an exposure area of about 100 mm × 100 mm. Shows the value obtained by measuring the interval between the above patterns and subtracting the interval between the narrowest patterns from the interval between the widest patterns.
As described above, if the belt-shaped workpiece W bends during exposure, blur or blur occurs. The large variation in the pattern interval means that blur and blur are large, that is, a large deflection or elongation has occurred in the strip-shaped work at the time of exposure.
According to FIG. 7, as the tension applied to the band-shaped workpiece W increases, the variation in the pattern interval decreases. That is, the deflection and elongation of the workpiece during exposure are reduced, and accurate exposure can be performed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the following effects can be obtained.
(1) During the exposure, the strip-shaped work absorbs the exposure light, and the temperature of the exposed area rises and matures. However, since the work has been stretched in advance by the amount of elongation, only the stress is relaxed, and the work of the work is reduced. No swelling or flexing occurs. For this reason, the strip-shaped work does not move in the optical axis direction, the pattern image is not blurred, and accurate exposure (mask pattern transfer) can be performed.
(2) Further, since the strip-shaped work is held at the periphery of the exposure area, the work does not further expand during the exposure, and the occurrence of blur can be prevented. Therefore, accurate exposure can be performed.
(3) Since the projection exposure is performed, it is possible to adjust the magnification of the projected mask pattern image and project the mask pattern in accordance with the elongation of the work, thereby performing accurate alignment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a double-sided exposure apparatus for a strip-shaped work according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a first tension applying unit.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a grip portion of the first tension applying means.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second tension applying means.
FIG. 5 is a view of an exposure unit as viewed from above.
FIG. 6 is a diagram illustrating tension applied to a belt-shaped work.
FIG. 7 is a diagram showing variations in the interval width of a pattern when exposure is performed under tension.
FIG. 8 is a diagram showing a structural example of an FPC (flexible printed circuit board) in which patterns are formed on both sides.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a strip-shaped workpiece is bent by thermal expansion during exposure.
[Explanation of symbols]
1 Unwind roll
2 Take-up roll
5 Exposure unit
6 Work holding means
11 First tension applying means
12 Grip part
13 Grip drive
21 Second tension applying means
22 Grip part
23 Grip drive
31, 32 Projection lens
41, 42 1st light irradiation part
W Band work
M1, M2 mask
A1, A2 sagging part
R1 Intermediate guide roller
R2 brake roller
R3 transport roller
R3 'holding roller
R4 guide roller

Claims

A double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped work for exposing a mask pattern on both sides of the strip-shaped work,
A first mask on which a pattern to be formed on the first surface of the strip-shaped work is formed;
A second mask on which a pattern to be formed on the second surface of the strip-shaped work is formed;
A first projection lens arranged on the first surface side of the strip-shaped work;
A second projection lens arranged on the second surface side of the strip-shaped work;
At least one light irradiator that irradiates the belt-shaped work with exposure light via the first and second masks and the first and second projection lenses;
Conveying means for conveying the band-shaped work,
First means for applying tension to the strip-shaped workpiece in the transport direction;
Second means for applying tension in a direction perpendicular to the transport direction;
A double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped work, comprising: the transfer direction; and holding means for holding the strip-shaped work which is tensioned in a direction perpendicular to the transfer direction.

2. A double-sided projection exposure apparatus for a belt-like workpiece according to claim 1, wherein the first means for applying tension in the transport direction and the second means for applying tension in a direction perpendicular to the transport direction also serve as the holding means. .