JP2006350192A - 露光機の整合装置及び露光機の整合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム側及び基板側の弛みや反りの影響を受けることなくフィルムと基板との位置決めを正確に行える露光機の整合装置及び露光機の整合方法を提供する。
【解決手段】空間Ｓを加圧しながらフィルムＦと基板Ｋとの位置を合わせる整合動作を行う。これにより、フィルムＦ及び基板Ｋの平面性を高めた状態で整合動作を行うことができ、露光時と近い状態で整合を行うことができ、フィルムＦと基板Ｋとの密着後においても正確に位置合わせがされている。
【選択図】図５

Description

本発明は、感光性のある基板に原版となるフィルムを位置決めする露光機の整合装置及び露光機の整合方法に関するものである。

プリント基板の製造に使用する露光機では、原版となるフィルムと基板との正確な位置決めが必要である。例えば、特許文献１には、カメラによりフィルムと基板の双方に設けられた整合マークを撮像して、このカメラから得た情報に基づいて整合テーブルを移動してフィルムと基板との位置決めを行う装置が開示されている。

基板には、感光材（レジスト）が塗布されており、露光時にこの基板上の感光材とフィルムとが密着され、露光後に離される。フィルムは、この密着と引き離しとを繰り返し受けることとなるが、感光材は乾いているものの、若干の粘着性を有しており、フィルムと基板とが密着時に僅かに張り付いてしまうことが多い。そして、フィルムは、繰り返し引き離し方向に力を受けることとなり、フィルムを保持するアクリル板等のフィルム保持部から弛んだ状態となる場合があった。
また、大型の基板を露光可能な露光機では、本来平面を保つ必要があるフィルム保持部自体がその自重によりフィルムとともに中央付近が膨らんでしまう場合もあった。
さらに、基板側についても、基板自体が大きく反っているような場合があり、そのような場合には、基板を吸着保持したとしても基板の平面性を確保できない場合があった。

これらの場合のように、フィルムが弛んだり、基板が反ったりした状態のまま整合マークを利用してフィルムと基板との位置決めを行っても、これらの弛みや反り等により、整合マークの基板面に沿った方向の位置もずれている場合が多く、正確な位置決めをすることができないという問題があった。
そして、露光時にフィルムと基板とを密着させると、これらの弛みや反りが矯正されることにより、整合マークの位置も本来の位置に矯正されるが、そのときのフィルムと基板との位置は、互いの位置がずれている場合が多く、露光直前の最終的な位置ずれ確認後に位置ずれが発見され、生産性が低いという問題があった。
特開２００４−７０２４３号公報

本発明の課題は、フィルム側及び基板側の弛みや反りの影響を受けることなくフィルムと基板との位置決めを正確に行える露光機の整合装置及び露光機の整合方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、原版となるフィルム（Ｆ）を保持するフィルム保持部（１０）と、感光性のある基板を保持する基板保持部（２０）と、前記基板保持部に前記基板を吸着する基板吸着部（２２）と、前記フィルム保持部と前記基板保持部との間に形成される空間（Ｓ）を気密室とする封止部（２６）と、前記気密室に対して加圧する気密室加圧部（２４）と、前記フィルムと前記基板との位置整合を行う位置整合部（２１，４０，５１，５２）と、前記基板吸着部により前記基板を吸着し、かつ、前記気密室加圧部により前記気密室を加圧した状態で前記位置整合部による位置整合を行う制御部（５０）と、を備えた露光機の整合装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の露光機の整合装置において、前記気密室加圧部（２４）は、前記フィルムと前記基板とを密着させるときに前記気密室を減圧する減圧動作も行えること、を特徴とする露光機の整合装置である。
請求項３の発明は、感光性のある基板を基板保持部に吸着する基板吸着工程（Ｓ２０）と、前記基板を前記基板保持部に吸着し、かつ、前記気密室を加圧した状態で前記フィルムと前記基板との位置整合を行う位置整合工程（Ｓ３０，Ｓ４０）と、を有する露光機の整合方法である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）基板吸着部により基板を吸着し、かつ、気密室加圧部により気密室を加圧した状態で位置整合部による位置整合を行うので、フィルム及び基板の平面性が高い状態で位置整合動作を行うことができ、弛み、反り等の影響を受けることなく正確な位置合わせを行うことができる。

（２）気密室加圧部は、フィルムと基板とを密着させるときに気密室を減圧する減圧動作も行えるので、位置整合動作時の加圧と、露光時の減圧とを共通の配管を利用して行え、簡単かつ安価な装置とすることができる。

フィルム側及び基板側の弛みや反りの影響を受けることなくフィルムと基板との位置決めを正確に行うという目的を、フィルムと基板との間の気密室を加圧した状態で位置決めを行うことにより実現した。

図１は、本発明による露光機の整合装置を含む露光機の実施例を示す図である。
本実施例における露光機の整合装置は、フィルムＦに形成された回路パターンを感光材（レジスト）を塗布した基板Ｋ上に露光する露光機に用いられ、フィルム保持部１０，基板保持部２０，整合駆動部２１，基板吸着部２２，基板吸着孔２３，加圧減圧部２４，気密室加減圧孔２５，パッキン２６，カメラ４０，制御部５０等を有している。
フィルム保持部１０は、透光性の高いアクリル板により形成されており、後述の基板保持部２０に対向する面に、フィルムＦがその周囲を粘着テープを用いて貼り付けられている。また、フィルム保持部１０は、不図示の開閉機構によって、基板保持部２０から離れた位置まで開くことができるようになっている。

基板保持部２０は、基板Ｋを吸着保持する台であり、整合駆動部２１に取り付けられている。基板保持部２０の中央付近には、基板Ｋを吸着できるように後述の基板吸着部２２に通じる基板吸着孔２３が設けられている。また、基板保持部２０の基板Ｋを載せる範囲外には、気密室加減圧孔２５が加圧減圧部２４に通じるように設けられている。
また、基板保持部２０には、パッキン２６がフィルム保持部１０に対向する側の外周に沿って設けれらている。このパッキン２６は、フィルム保持部１０と基板保持部２０との間に形成される空間Ｓを気密室とする封止部である。パッキン２６は、断面形状が図１に示すように一部開口した略Ｐ字型をしており、フィルムＦと基板Ｋとを密着するときにつぶれ易く、かつ、フィルム保持部１０に対して隙間なく接し易くなっている。

整合駆動部２１は、基板ＫとフィルムＦとの精密位置決め（整合動作）をするときに後述のカメラ４０から得た情報に基づいて、制御部５０の指示に従い基板保持部２０を駆動する部分である。整合駆動部２１は、基板保持部２０に対して、基板保持部２０の基板面に沿った方向の直交する２軸方向への平行移動、及び、この２軸方向に直交する方向の軸を中心とした（基板保持部２０の基板面内の）回転移動をさせることができる。
基板吸着部２２は、基板吸着孔２３を介して基板Ｋを吸着する部分であり、具体的には真空ポンプにより吸引することによって、基板Ｋを吸着する。

加圧減圧部２４は、気密室加減圧孔２５を介してパッキン２６によりフィルム保持部１０と基板保持部２０との間に気密室として形成された空間Ｓを加圧する気密室加圧部である。なお、加圧減圧部２４は、空間Ｓを加圧するのみではなく、減圧することもでき、加圧には、工場設備として供給されている加圧空気を使用しており、減圧には不図示の真空ポンプを使用しており、これらの切り替えを不図示の電磁弁により切り替えている。
カメラ４０は、フィルムＦ上、及び、基板Ｋ上にそれぞれ対応する２箇所に形成された位置決めマークを撮像するＣＣＤカメラであって、カメラ４０が撮像した情報は、制御部５０の位置比較部５１へ送られる。

制御部５０は、位置比較部５１，整合制御部５２，基板吸着制御部５３，加圧減圧制御部５４等を有し、これらの各部の動作を統括して、露光機の制御を行う部分である。
位置比較部５１は、カメラ４０が撮像した情報を基にして、フィルムＦと基板Ｋとの位置が正しく整合されているか否かを判断し、正しく整合されていない場合には、基板保持部２０の駆動方向及び駆動量を算出する部分である。

図２は、カメラ４０により撮像した画像の一例を示す図である。図２（ａ）は、フィルムＦと基板Ｋとの位置が正しく整合されている場合を示し、図２（ａ）は、フィルムＦと基板Ｋとの位置が正しく整合されていない場合を示している。
フィルムＦに設けられたフィルム側マークＦＭと、基板Ｋに設けられた基板側マークＫＭとが同心となった状態（図２（ａ））が、両マークが整合された状態である。本実施例では、これらのマークが、フィルムＦ及び基板Ｋの双方にそれぞれ２箇所ずつ設けられており、この２組についてフィルム側マークＦＭと基板側マークＫＭとが同心となった状態であれば、フィルムＦ及び基板Ｋの双方が平面性を保ち、かつ、マーク自体の位置が正確であることを条件として、フィルムＦと基板Ｋとの位置が正しく整合されている状態である。

図１に戻って、整合制御部５２は、位置比較部５１が算出した駆動方向及び駆動量に応じて整合駆動部２１の駆動を制御して基板保持部２０を移動させる部分である。上述した整合駆動部２１，カメラ４０，位置比較部５１，整合制御部５２によりフィルムＦと基板Ｋとの位置整合を行う位置整合部が形成されている。
基板吸着制御部５３は、基板吸着部２２の吸着動作を制御する部分である。
加圧減圧制御部５４は、加圧減圧部２４を制御して、空間Ｓの圧力を制御する部分である。

次に、本実施例の露光機の整合装置の動作について説明する。
図３は、本実施例の露光機の動作を示すフローチャートである。
ステップ（以下、単にＳとする）１０では、フィルム保持部１０を開いて、基板保持部２０の基板を載せる範囲に基板Ｋを作業者の手作業により載せる。基板Ｋを基板保持部２０に載せた後に、作業者の手作業により、フィルム保持部１０を閉じる。このとき、フィルム保持部１０は、パッキン２６に全周で接触して、空間Ｓが気密室として形成される。
Ｓ２０では、作業者が不図示の操作部を操作することにより、基板吸着制御部５３が基板吸着部２２を制御して基板Ｋを基板保持部２０に吸着する（基板吸着工程）。
Ｓ３０では、作業者が不図示の操作部を操作することにより、整合動作の開始指示がされて整合動作を開始する。この整合動作では、まず、加圧減圧制御部５４から加圧減圧部２４に加圧指示を与えて、気密室となっている空間Ｓに対して加圧を行う。

Ｓ４０では、空間Ｓに加圧したままの状態で、カメラ４０によりフィルム側マークＦＭと基板側マークＫＭとを撮像し、その情報を位置比較部５１へ伝え、整合制御部５２により整合駆動部２１の駆動を制御してフィルムＦと基板Ｋとの整合動作を行う。上述のＳ３０及びＳ４０により、位置整合工程が行われる。

本実施例では、空間Ｓに加圧したままの状態で整合動作を行うこととしているが、この理由について説明する。
図４は、空間Ｓに加圧を行う前の状態を示す図である。
フィルムＦは、フィルム保持部１０に対して粘着テープを用いて貼り付けられているものの、弛んでしまう場合があり（図４（ａ））、また、基板Ｋについても、基板保持部２０に吸着されているものの、その端の方が反っていたり、全体が反っていたりする場合がある（図４（ａ））。また、フィルムＦ及び基板Ｋがそれぞれフィルム保持部１０及び基板保持部２０に隙間なく貼りつき、及び、吸着していたとしても、大型の露光機では、フィルム保持部１０がその自重により図４（ｂ）に示すように撓んでしまい、その中央付近が基板保持部２０側へ凸となるように反ってしまう場合がある。さらに、これら図４（ａ）及び図４（ｂ）の状態が複合して発生してしまう場合もある。そのような状態でカメラ４０を用いて整合動作を行ったとしても、先にも述べたように、露光時にフィルムＦと基板Ｋとを密着させるとフィルムＦ及び基板Ｋの状態が整合動作時と変わり、フィルムＦと基板Ｋの位置がずれてしまう。
そこで、本実施例では、空間Ｓに加圧を行い、フィルムＦと基板Ｋとがいずれも高い平面性を確保した状態、すなわち露光時と同等な状態を作り出し、その状態を保ったまま、整合動作を行うこととしている。

なお、空間Ｓを加圧しながら整合動作を行うことにより、基板保持部２０の移動動作がより滑らかになり、基板保持部２０の移動制御が容易となることから、より短時間で整合動作を完了させることができる。この理由は、パッキン２６上にフィルム保持部１０の自重が掛かった状態で整合動作を行うこととなっているが、空間Ｓへの加圧により、フィルム保持部１０とパッキン２６との間に生じる垂直抗力が減少して、パッキン２６とフィルム保持部１０との接触部における摩擦力が大幅に低減するからである。

図５は、図４の状態から空間Ｓに加圧を行った状態を示す図である。
図４に示すような状態となっていたとしても、空間Ｓに加圧を行うことにより、フィルムＦの弛み、基板Ｋの反り、フィルム保持部１０の撓み等が加圧力により矯正されて、フィルムＦ及び基板Ｋの平面性が高くなる。この状態で整合動作を行えば、露光状態と略等しい状態で位置合わせを行うことができる。したがって、カメラ４０を用いて整合動作を行ったにもかかわらず、密着後に基板ＫとフィルムＦとの位置がずれることなく、生産効率を高めることができる。

図３に戻って、Ｓ３０，Ｓ４０における整合動作が終わった後に、作業者が不図示の操作部を操作して露光の開始を指示することにより、Ｓ５０において加圧減圧制御部５４から加圧減圧部２４に減圧指示を与えて、空間Ｓに対して減圧を行い、Ｓ６０でフィルムＫと基板Ｋとを密着させる。
Ｓ７０では、露光直前の最終確認として、基板ＫとフィルムＦとの位置が整合されているか否かを、カメラ４０によりフィルム側マークＦＭと基板側マークＫＭとを撮像して確認する。なお、図３では省略しているが、この位置確認において位置ずれが発見された場合には、露光は行わない。
Ｓ８０では、フィルムＫと基板Ｋとが密着した状態を保ったまま、不図示の光源から基板露光用の光を投射して予め設定しておいて時間、光量で露光を行う。

本実施例によれば、加圧を行いながら整合動作を行うので、フィルムＦ及び基板Ｋの平面性を高めた状態で整合動作を行うことができ、正確な位置合わせを行うことができる。したがって、露光された基板上の回路パターンは、所望の位置に正確に形成される。また、フィルム保持部１０の移動をより滑らかにすることができ、整合動作をより短時間で行うことができる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施例において、基板Ｋの設置、各動作の開始等を作業者が手作業により行う手動の露光機を例に挙げて説明したが、これに限らず、これらの動作の一部、又は、全てを自動化した露光機であってもよい。

（２）本実施例において、基板保持部２０側を移動して整合動作を行う例を示したが、これに限らず、例えば、フィルム保持部１０側を移動してもよいし、これら両方を移動可能としてもよい。

（３）本実施例において、基板保持部２０に基板Ｋを載せた後に、そのまま整合動作に移る例を示したが、これに限らず、例えば、予め粗く位置決めを行ってもよいし、粗く位置決めした状態で搬送してきたものを整合してもよい。

（４）本実施例において、加圧減圧部２４は、空間Ｓに対して加圧する他に減圧も行える真空ポンプを用いた例を示したが、これに限らず、加圧用と減圧用に分けて設けてもよい。

本発明による露光機の整合装置を含む露光機の実施例を示す図である。 カメラ４０により撮像した画像の一例を示す図である。 本実施例の露光機の動作を示すフローチャートである。 空間Ｓに加圧を行う前の状態を示す図である。 図４の状態から空間Ｓに加圧を行った状態を示す図である。

符号の説明

１０ フィルム保持部
２０ 基板保持部
２１ 整合駆動部
２２ 基板吸着部
２３ 基板吸着孔
２４ 加圧減圧部
２５ 気密室加減圧孔
２６ パッキン
４０ カメラ
５０ 制御部
５１ 位置比較部
５２ 整合制御部
５３ 基板吸着制御部
５４ 加圧減圧制御部

Claims (3)

1. 原版となるフィルムを保持するフィルム保持部と、
   感光性のある基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に前記基板を吸着する基板吸着部と、
   前記フィルム保持部と前記基板保持部との間に形成される空間を気密室とする封止部と、
   前記気密室に対して加圧する気密室加圧部と、
   前記フィルムと前記基板との位置整合を行う位置整合部と、
   前記基板吸着部により前記基板を吸着し、かつ、前記気密室加圧部により前記気密室を加圧した状態で前記位置整合部による位置整合を行う制御部と、
   を備えた露光機の整合装置。
2. 請求項１に記載の露光機の整合装置において、
   前記気密室加圧部は、前記フィルムと前記基板とを密着させるときに前記気密室を減圧する減圧動作も行えること、
   を特徴とする露光機の整合装置。
3. 感光性のある基板を基板保持部に吸着する基板吸着工程と、
   前記基板を前記基板保持部に吸着し、かつ、前記気密室を加圧した状態で前記フィルムと前記基板との位置整合を行う位置整合工程と、
   を有する露光機の整合方法。
   

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