JP2008083478A - 露光システムおよびワーク搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に周縁部が複雑な反り形状であるプリント配線基板等のワークの周縁部をステージ上に確実に固定できるワークの搬送方法と露光システムを得る。
【解決手段】基板Ｐに反りが発生すると吸引口４６からのエアーの吸引力だけでは充分に基板Ｐを露光ステージ４０上に吸着・保持（固定）することが困難となるため露光ステージ４０に搭載されたクランプ４４を移動させて基板Ｐの周縁部を押さえ、更に吸引口４６からのエア吸引で基板Ｐを露光ステージ４０上に吸着する。搬送部１２側の吸盤３２と露光部１４側のクランプ４４が入れ子となるよう構成することで、基板Ｐの状態に関わらず、各種基板サイズに自動で切替が可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明はプリント配線基板などのワークを反りのないフラットな姿勢で保持する露光システムおよびワークの搬送方法に関する。

従来から、例えばプリント配線基板（以下「ワーク」又は「基板材料」）等に配線パターンを形成する画像形成装置としてのレーザー露光システムが知られている。このレーザー露光システムには、画像露光の対象となるプリント配線基板を載置する（ロードする）ステージが備えられ、そのステージを所定の搬送経路に沿って移動させるようになっている。

すなわち、プリント配線基板はステージの上面に位置決め載置され、ステージの上面に設けられた多数の孔部からエアーが吸引されることによって、そのステージ上に吸着・保持される。プリント配線基板がステージ上に吸着・保持されたら、そのステージは、所定の速度で副走査方向へ移動し、所定の測定位置において、そのプリント配線基板に設けられた位置合わせ孔やマーク（以下「アライメントマーク」という）がＣＣＤカメラ等によって撮像される。そして、その撮像によって得られたプリント配線基板の位置に合わせて、描画座標系中の描画対象領域を座標変換することにより、画像情報に対するアライメント処理が実行される。

アライメント処理の実行後に所定の露光位置において、画像情報に基づいて変調されたレーザー等の光ビームによって、ステージ上のプリント配線基板はその上面に形成された感光性塗膜が走査、露光処理される。これにより、プリント配線基板上の所定の領域（描画領域）に、画像情報に基づく（配線パターンに対応する）画像（潜像）が形成される。

画像（潜像）が形成されたプリント配線基板は、ステージが初期位置に復帰移動した後、そのステージ上から取り出され（アンロードされ）、プリント配線基板が取り除かれたステージは、次のプリント配線基板を露光する工程に移行する。

ここで、露光にマスクを用いる露光システムでは、配線パターン変更のための露光生産ラインを停止させてのマスク交換が必須の作業であり、この作業時に搬送系における基板サイズ変更に伴う搬送吸着部材の位置変更を実施している。露光ラインの稼働率を向上するために、仮に、マスク交換作業と搬送吸着部材の位置変更を自動化した場合には、連続露光時での光源ランプの熱エネルギーなどによるマスクの状態変化（温湿度変化に伴う伸縮）によって露光位置がずれるため、安定した結果が得られ難い。

一方、露光にマスクを使用しないマスクレス露光機においては、露光生産ラインを停止してマスク交換を行う作業そのものが必要なく、連続露光での状態変化についてもマスク事態が存在しないため、安定した露光が可能である。したがって、マスクレス露光機において、基板サイズの変更に伴う搬送吸着部材の位置変更を自動化すれば、露光ラインの稼働率向上に対して有効である。

さらに、多品種小ロットのプリント配線基板の露光においても、その効果が期待できる。

しかし、基板（露光対象ワーク）の状態（基板サイズ精度、反り変形など）が外乱要因となり、単に基板のサイズを切替える機能を搭載しただけでは、安定した搬送を得られず、その効果を最大化できない。

プリント配線基板にあっては、特に基板自体に厚みがある場合には、プリント配線基板自体に反りが発生することがあるので、エアーの吸引力だけでは充分にプリント配線基板をステージ上に吸着・保持（固定）することが困難となる。そのため、従来から、このような場合に対応するべく、反りのある板を補助的に固定する手段が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

基板反り矯正としては、特許文献１、特許文献２にて基板端面を拘束して基板中央部に負荷をかけることで矯正する方法が提示されているが、単純な一様な反りには対応可能であっても、基板端周辺の波打ち形状などの複雑な反り状態への対応ができない。
特開平６−１９６８４７号公報 特開平７−１９３３９９号公報

本発明は上記事実を考慮し、特に周縁部が複雑な反り形状であるプリント配線基板等のワークの周縁部をステージ上に確実に固定できるワークの搬送方法と露光システムを得ることを目的とする。

請求項１に記載の露光システムは、表面にワークを固定した露光ステージを移動させ前記ワークの露光面に露光を行う露光システムであって、少なくとも前記ワークの被露光面側の周縁部を吸着して前記ワークを前記露光ステージ上へ搬送する吸着部と、前記露光ステージ上で前記吸着部を前記露光ステージ表面に押し付ける押付機構と、前記周縁部のうち前記吸着部に吸着されていない部分を前記露光ステージ上にクランプするクランプ部と、を備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、ワークの周縁部を吸着部で押し下げ、さらにクランプすることで確実に露光ステージ上に保持・固定することができる。

請求項２に記載の露光システムは、前記吸着部と前記クランプ部とが前記周縁部にて互いに入れ子となるように配置されていることを特徴とする。

上記の発明によれば、クランプ部と吸着部が互いに入れ子となるので、波打ちや変形などのワークの状態に関わらず、ワークの各種サイズに自動で切替が可能となる。

請求項３に記載の露光システムは、前記クランプ部は前記ワークの４辺に設けられたことを特徴とする。

上記の発明によれば、４辺でクランプするためワークの反り矯正性能が向上する。

請求項４に記載のマスクレス露光器のワーク搬送装置は、前記ワークを前記露光ステージへ供給するワーク供給部にワークサイズ検出手段を設け、前記ワークサイズ検出手段からの検出信号に基づき前記クランプ部を移動させることを特徴とする。

上記の発明によれば、ワークのサイズ誤差に合わせて周縁部をクランプできるのでワークの露光領域を最大化できる。

請求項５に記載のマスクレス露光器のワーク搬送装置は、前記吸着部と前記押付機構は一体であることを特徴とする。

上記の発明によれば、単純で部品点数の少ない構成とすることができる。

請求項６に記載のマスクレス露光器のワーク搬送装置は、前記露光ステージ表面には前記ワークを負圧で吸引する複数の吸引口が設けられ、前記吸着部と前記クランプ部は最外周の前記吸引口よりも外側の前記ワーク周縁部を吸着およびクランプすることを特徴とする。

上記の発明によれば、吸引口よりも外側の周縁部をクランプできるのでワークの露光領域を最大化できる。

請求項７に記載のマスクレス露光器のワーク搬送方法は、表面にワークを固定した露光ステージを移動させ前記ワークの露光面に露光を行う露光システムのワーク搬送方法であって、少なくとも前記ワークの被露光面側の周縁部を吸着部で吸着して前記ワークを前記露光ステージ上へ搬送する工程と、前記露光ステージ上で前記吸着部を押付機構で前記露光ステージ表面に押し付ける工程と、前記周縁部のうち前記吸着部に吸着されていない部分を前記露光ステージ上にクランプ部でクランプする工程と、を含むことを特徴とする。

上記の発明によれば、ワークの周縁部を吸着部で押し下げ、さらにクランプすることで確実に露光ステージ上に保持・固定することができる。

以上のように、本発明によれば、特に周縁部が複雑な反り形状であるプリント配線基板等のワークの周縁部をステージ上に確実に固定できるワークの搬送方法と露光システムを提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。

＜全体構成＞
図１には本発明に係る露光システムが示されている。

露光システム１０は大別して搬送部１２と露光部１４から構成されており、搬送部１２は露光対象ワークである基板Ｐが供給されるＩＮコンベア２０Ａ、基板Ｐを露光部１４に搬送するＡＣハンド３０、露光後の基板Ｐが排出されるＯＵＴコンベア２０Ｂからなる。

露光部１４はＩＮコンベア２０ＡからＡＣハンド３０にて搬送された基板Ｐが固定される露光ステージ４０、露光ステージ４０上の基板Ｐに走査露光を行う露光器１６からなる。

基板ＰはＡＣハンド３０に把持され、露光ステージ４０上の規定位置に置かれた後、後述するように固定される。露光ステージ４０はレール１５上を走査方向（図中Ｙ方向）に移動し、露光器１６のカメラ１８にて基板Ｐ上に設けられた図示しない検知マークの読み取りにより、基板Ｐの位置検出を行う。

得られた基板Ｐの位置データに従い、必要に応じて露光ステージ４０上の基板Ｐの位置を補正した後に図示しない露光ヘッドにて基板Ｐに走査露光を行う。走査露光後の基板ＰはＡＣハンド３０に把持され、ＯＵＴコンベア２０Ｂに排出される。

＜サイズ検出と搬送＞
図２、３には本発明に係る露光システムの基板サイズ検出と搬送方法が示されている。

コロ２１でＩＮコンベア２０Ａに搬送された基板Ｐはサイズ検出器２２にて、指定サイズからの誤差が検出される。すなわちＩＮコンベア２０Ａのサイズ検出器２２はＩＮコンベア２０Ａに設けられたスリット２４を通して基板Ｐの端面を検知するピン２６および光学センサ２８を備えたサイズ検知器２２にてＹ方向の基板サイズを検知することができる。露光方向（図中Ｙ方向）のサイズ誤差に関してはここでセンタリングを行う。また、Ｘ方向の基板サイズは、搬送部１２の基板搬送入り口付近に設けられた図示しない検出器および基板搬送速度情報によって、指定サイズからの誤差が算出される。

次に基板ＰはＡＣハンド３０に設けられた基板Ｐ搬送用の吸着部材である吸盤３２にて吸着・把持され露光ステージ４０に搬送される。

まず、検出された基板Ｐのサイズ誤差に基づき、吸盤３２の位置を移動させる。この時、検出された基板Ｐのサイズ誤差を反映してＸ方向の移動距離は露光部１４の露光ステージ４０のＸ方向センター位置に一致するように決定される。吸盤３２にて把持された基板Ｐは露光ステージ４０上に搬送され、所定の位置に置かれた後にプッシャ３４にて中央部を露光ステージ４０上に押し付けられ、吸引口４６からのエア吸引で吸着・固定される。

このとき、後述するように基板Ｐを露光ステージ４０にセットする際、吸盤３２および押付部材であるクランプ４４によって、基板Ｐの反りを矯正した状態で露光ステージ４０に押し付け、基板Ｐを平坦な状態とする。

＜露光ステージ＞
図４、５には本発明に係る露光システムの露光ステージが示されている。

図４に示すように露光ステージ４０には表面に吸引口４６が複数設けられ、図示しない吸引ポンプにより負圧となった露光ステージ４０表面に基板Ｐを吸引・吸着させることで基板Ｐの平面性を保っている。

しかし、前述のように基板Ｐに反りが発生することがあり、吸引口４６からのエアーの吸引力だけでは充分に基板Ｐを露光ステージ４０上に吸着・保持（固定）することが困難となる。

そのため従来から反りのある基板Ｐを露光ステージ４０上に補助的に固定する手段が種々提案されているが、単純で一様な反りには対応可能であっても、基板Ｐ端部周辺の波打ち形状などの複雑な反り状態への対応が困難である。

すなわち基板Ｐが波打っていた場合などは吸引口４６からのエア吸引では波打ちによるエア漏れで吸引力が失われ、結果として露光ステージ４０上に吸着・保持（固定）することが困難となる。

そこで本発明では図４に示すように露光ステージ４０に搭載されたクランプ４４を移動させて基板Ｐの周縁部を押さえ、更に吸引口４６からのエア吸引で基板Ｐを露光ステージ４０上に吸着する。

さらに本発明では基板Ｐを露光ステージ４０に搬送する吸盤３２で基板Ｐを露光ステージ４０に押し付け、クランプ４４によるクランプ動作および吸引口４６からのエア吸引の補助を行う。

このとき、図４に示すように搬送部１２側の吸盤３２と露光部１４側のクランプ４４が入れ子となるよう構成することで、基板Ｐの状態に関わらず、各種基板サイズに自動で切替が可能となる。

すなわち、搬送部１２の吸盤３２と露光部１４のクランプ４４が互いに干渉せず基板Ｐの周縁部のみを押さえることが可能な入れ子配置ため、基板Ｐが波打っていても効果的に基板Ｐを吸着させることができる。すなわち基板Ｐの反りを矯正した状態を維持して吸引を行うため、基板Ｐの端面からエアのリークが少なく、基板Ｐの反り矯正性能が向上する。また、入れ子配置により、基板Ｐ端面のみをクランプおよび吸着するため、基板Ｐへのダメージ付与の領域が基板端面のみに限定される。

さらに、吸盤３２は吸着・搬送のみならず露光ステージ４０の表面に基板Ｐを押し付ける動作を行わせ、クランプ４４によるクランプ動作を補助するようにする。これにより、基板Ｐの周縁部が波打ちなどのためクランプ４４によるクランプ動作が難しい場合でも、吸盤３２によって上から露光ステージ４０に押し付けることでクランプ動作可能な位置まで基板Ｐの周縁部を押し下げることができる。

ここで、露光ステージ４０上の最周辺部の吸引口と基板端面との位置関係は、約２０〜３５ミリ程度となっている（図４の４ｄ）。

さらに、基板Ｐの形状によっては中心付近が持ち上がり、吸引しにくい状態も考えられるが、吸盤３２による吸着・押圧を基板Ｐの周縁部だけに限定せず、例えば基板Ｐの中央付近においても吸着・押圧（押圧だけでもよい）すれば様々な基板Ｐの変形に対応することができる。

また、図４ではＹ方向両端部にのみクランプ４４が設けられているが、４辺に対応してクランプ４４を設けてもよい。この場合は更に基板Ｐの反り矯正性能が向上する。

さらに、前述のように検出された基板Ｐのサイズ情報を基に露光部の露光ステージ４０にセンター位置決めされて基板Ｐがセットされる。これによりクランプ４４を移動させる機構のアクチュエーター数を削減できるのでコストダウンの効果がある。これは４方向すべてであっても、Ｙ方向のみでも効果がある。

さらに基板Ｐのサイズ誤差を反映して、基板Ｐの端面をクランプするので、露光領域基板Ｐの露光領域を最大化（＝露光不能領域を最小化）できる。これは基板Ｐの、図４の吸引口４６で形成される領域の外をクランプしているためである。

図５にはクランプ４４を支持する支持部材とその構造が示されている。

露光ステージ４０上には支持部材４２が移動可能に設けられ、支持部材４２にはクランプ４４が設けられている。

支持部材４２はモータ４６で駆動されるタイミングベルト４８にて図中Ｘ方向あるいはＹ方向に移動可能とされており、ＩＮコンベア２０Ａのサイズ検出器２２にて検出された基板Ｐのサイズに応じて移動し、基板Ｐをクランプする。このとき図５（Ａ）のように対向する支持部材４２がそれぞれ独立して駆動されても、あるいは図５（Ｂ）のように同時にセンターに向けて駆動されるようにしてもよい。

また、通常はクランプ４４によるクランプ動作を行わないシークエンスを標準動作とし、露光ステージ４０上では吸引口４６からのエア吸引による吸着での吸着圧力を検出し、負圧が所定圧力に達しない場合、すなわち基板Ｐと露光ステージ４０の間でエアが漏れている場合のみ、クランプ４４を使用するモードに切替えるようにしてもよい。これにより基板Ｐが歪んでいない時の通常動作ではクランプ動作が無いため、工程時間が短縮され処理効率が向上する。

＜クランプと基板＞
図６には本発明に係る露光システムの露光ステージに設けられたクランプが示されている。

図６に示すように、クランプ４４は板バネ４７で支持部材４２に支持され、露光ステージ４０の表面に付勢されている。クランプ４４の先端はコロ４５が設けられているので、クランプ４４自体に上下方向の移動アクチュエータを設ける必要がなく、単純で簡素な構造とすることができる。

さらに、コロ４５と露光ステージ４０の間に想定基板厚みｄｐ以下の隙間スペースｄ１を設けるようにしてもよい。これによりコロ４５は常に露光ステージ４０と非接触を保つことが出来るので、露光ステージ４０の表面への傷つけを防止することができる。

また、板バネ４７の支持部材４２と露光ステージ４０の間に想定基盤厚みｄｐ以上の隙間ｄ２を設けるようにしてもよい。これにより万一システムが暴走し、支持部材４２が基板Ｐに接触／干渉するほど接近した時であっても、基板Ｐと直接接触しないので基板Ｐへのダメージを防止することができる。

本発明に係る露光システムを示す斜視図である。 本発明に係る露光システムを示す斜視図である。 本発明に係る露光システムを示す平面図である。 本発明に係る露光システムの露光ステージを示す平面図である。 本発明に係る露光システムの露光ステージを示す斜視図である。 本発明に係る露光システムのクランプを示す斜視図および断面図である。

符号の説明

１０ 露光システム
１２ 搬送部
１４ 露光部
１６ 露光器
３０ ＡＣハンド
３２ 吸盤
４０ 露光ステージ
４４ クランプ

Claims (7)

1. 表面にワークを固定した露光ステージを移動させ前記ワークの露光面に露光を行う露光システムであって、
   少なくとも前記ワークの被露光面側の周縁部を吸着して前記ワークを前記露光ステージ上へ搬送する吸着部と、
   前記露光ステージ上で前記吸着部を前記露光ステージ表面に押し付ける押付機構と、
   前記周縁部のうち前記吸着部に吸着されていない部分を前記露光ステージ上にクランプするクランプ部と、
   を備えたことを特徴とする露光システム。
2. 前記吸着部と前記クランプ部とが前記周縁部にて互いに入れ子となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光システム。
3. 前記クランプ部は前記ワークの４辺に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の露光システム。
4. 前記ワークを前記露光ステージへ供給するワーク供給部にワークサイズ検出手段を設け、前記ワークサイズ検出手段からの検出信号に基づき前記クランプ部を移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の露光システム。
5. 前記吸着部と前記押付機構は一体であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の露光システム。
6. 前記露光ステージ表面には前記ワークを負圧で吸引する複数の吸引口が設けられ、前記吸着部と前記クランプ部は最外周の前記吸引口よりも外側の前記ワーク周縁部を吸着およびクランプすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の露光システム。
7. 表面にワークを固定した露光ステージを移動させ前記ワークの露光面に露光を行う露光システムのワーク搬送方法であって、
   少なくとも前記ワークの被露光面側の周縁部を吸着部で吸着して前記ワークを前記露光ステージ上へ搬送する工程と、
   前記露光ステージ上で前記吸着部を押付機構で前記露光ステージ表面に押し付ける工程と、
   前記周縁部のうち前記吸着部に吸着されていない部分を前記露光ステージ上にクランプ部でクランプする工程と、
   を含むことを特徴とする露光システムのワーク搬送方法。

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