JP2020052284A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺基板の両面露光を行う設置スペースを抑えたＲｔｏＲ搬送系の露光装置を提供する。【解決手段】ＲｔｏＲ搬送系の露光装置１０において、露光ステージ１５の片側に供給リール２２、巻取リール３２を配置し、逆側に基板折り返し機構５０を配置し、基板折り返し機構が、供給リールから送り出される長尺基板Ｗを逆方向に向けて折り返すともに、表裏を反転させる。露光部４０は、露光ステージ１５と供給リール、巻取リールを含む基板供給・巻取装置２０が一体となって相対移動している間、長尺基板の表側露光対象部分Ｗ１と裏側露光対象部分Ｗ２両方を同時に露光する。【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板などの長尺基板（ワークピース）を、ロールトゥロール搬送系（Roll to Roll carrier、以下、ＲｔｏＲ搬送系という）によって搬送する露光装置に関する。

ＲｔｏＲ搬送系を備えた露光装置では、露光ステージの上流側に供給リール（巻出しロール）、下流側に巻取リール（巻取ロール）がそれぞれ配置され、プリント配線基板などの長尺基板を供給リール、巻取リールに巻き回した後、上流側〜下流側へ搬送しながら露光を行う。

具体的には、長尺基板の裏面を吸着支持する露光ステージを長尺基板搬送方向に沿って移動させながら、長尺基板上方に設置された露光ヘッドによって投影エリア（露光対象エリア）の位置に応じたパターン光を投影する。露光ステージが露光完了位置まで移動すると、露光ステージが降下して最初の露光位置へ帰還する。同じ露光動作を繰り返すことで、長尺基板全体に対してパターンを形成する（例えば、特許文献１、２参照）。

また、ＲｔｏＲ搬送系を備えた露光装置において、長尺基板の両面を露光することも可能である。そこでは、露光ヘッドと露光ステージのセットを２つ用意し、異なる場所に設置する。そして、長尺基板の表裏をセット間で反転させ、一方のセットで基板の表面を露光し、他方のセットで基板の裏面を露光する（特許文献３参照）。

特開２０１５−２２２３７０号公報 特開２００９−２７６５２２号公報 特開２０１７−２１５５３５号公報

基板両面へ露光するために露光ヘッドと露光ステージを２セット配置する構成では、基板搬送長が長くなって装置全体がその分大きくなる。プリント配線基板製造ラインに設置される露光装置に対して広大なスペースを確保することは、物理的に制限のある製造ライン全体のスペースに対し極めて困難であり、また、ライン全体の生産効率を低下させる。

したがって、設置スペースを抑えながら、長尺基板の両面を露光可能なＲｔｏＲ搬送系の露光装置を提供することが求められる。

本発明の露光装置は、長尺基板を保持する露光ステージと、長尺基板を送り出す供給リールと、長尺基板を巻き取る巻取リールとを備える。例えば露光ステージは、長尺基板の搬送方向に沿って往復移動可能であり、露光部と相対移動するように構成すればよい。

本発明では、露光装置が、露光ステージに対して供給リールとは反対側に配置され、長尺基板の搬送方向を逆方向に切り替え、また、長尺基板の表裏を反転させる長尺基板反転機構を備えている。巻取リールは、露光ステージに対して供給リールと同じ側に配置され、表裏反転した長尺基板を巻き取る。

長尺基板を露光する場合、露光ステージ上において、長尺基板の表面を露光対象面とした部分と裏面を露光対象面とした部分とが並列する。したがって、露光ステージ上にある露光部は、露光ステージに対して相対移動する間、長尺基板の表側を露光対象面とした部分と、裏側を露光対象面とした部分の両方を露光するように構成することができる。

長尺基板反転機構は、複数のローラなどで構成することが可能であり、例えば、長尺基板の供給リールから巻取リールまでの基板搬送長さを調整可能な搬送長さ調整ローラを含むようにすることができる。

また、長尺基板反転機構は、露光ステージに対して供給リールの反対側の位置にあり、長尺基板の搬送方向を搬送方向に直交する方向へ変える第１の搬送向き変更ローラと、露光ステージに対して巻取リールと反対側の位置にあり、長尺基板の搬送方向を、搬送方向に直交する方向から搬送方向に変える第２の搬送向き変更ローラとを含むように構成することができる。

その場合、搬送長さ調整ローラは、第１の搬送向き変更ローラから第２の搬送向き変更ローラまでの基板搬送経路の間で長尺基板を巻き回し、搬送方向と直交する方向に沿ってその位置を移動可能であるようにすればよい。また、第１の搬送向き変更ローラが、上下に並ぶ２つのローラから構成することが可能であり、一方のローラが第２の搬送向き変更ローラと向かい合い、他方のローラが搬送長さ調整ローラと向かい合うようにすることができる。

例えば供給リールおよび巻取リールは、露光ステージとともに、搬送方向に沿って往復移動可能であるようにすることが可能である。また、基板折り返し機構が、露光ステージとともに、搬送方向に沿って往復移動可能であるようにすればよい。

本発明の他の態様である露光装置は、ＲｔｏＲ搬送系を備えた露光装置において、基板折り返し機構によって、供給リールから送り出される長尺基板の搬送向きを、露光ステージの反対側で露光ステージ側へ向けて逆向きに変えるとともに、表裏を反転させ、露光ステージを露光部に対して相対移動させる間、露光部によって、表面を露光対象面とした部分と裏面を露光対象面とした部分の両方を露光する。

本発明によれば、設置スペースを抑えたＲｔｏＲ搬送系の露光装置によって長尺基板の両面露光を行うことができる。

本実施形態である露光装置を上から見た平面図である。 露光装置を側面側から見た平面図である。 露光装置の概略的ブロック図である。 基板折り返し機構の概略的構成図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である露光装置を上から見た概略的平面図である。図２は、露光装置を側面側から見た平面図である。図３は、露光装置の概略的ブロック図である。

露光装置１０は、ロール状に巻かれた長尺基板Ｗを搬送しながら露光動作を行うＲｔｏＲ搬送系を備えた露光装置であり、基板供給・巻取装置２０と、露光部４０とを備える。長尺基板Ｗは、ここでは長尺フィルムに銅薄膜層を形成した上にフォトレジストなどの感光材料を塗布した（あるいは貼り付けた）シート状基板であり、巻回されてロール状に形成されている。

露光ステージ（テーブル）１５は、長尺基板Ｗを吸着して平坦に保持するとともに、吸着位置とそこから下方に離れた位置との間で昇降可能であり、図示しない昇降機構によって昇降する。露光ステージ１５は、基板供給・巻取装置２０の支持台２０Ｓに支持される。

露光部４０は、長尺基板Ｗから上方に所定距離離れた場所に配置され、不図示のフレームを介して露光装置１０のベース（基台）１０Ｂに固定されている。図１、２に示すように、露光部４０は、ここでは６つの露光ヘッド４０Ａ〜４０Ｆによって構成され、半導体レーザなどの光源４１から放射された光をパターン光として長尺基板Ｗに投影する。

露光ヘッド４０Ａ〜４０Ｆは、それぞれ、照明光学系４２と、複数のマイクロミラーをマトリクス配列させたＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）４３と、結像光学系４４とを備える（図２参照）。露光ヘッド４０Ａ〜４０Ｆは、ここでは露光ステージ１５の移動方向に直交する方向に沿って千鳥配列され、それぞれ露光領域が規定されている。光源４１は光源制御部１１０によって駆動される。

各露光ヘッドのＤＭＤ４３は、露光制御部１２０から送られてくる露光エリア位置に応じた描画データ（ラスタデータ）に基づいてマイクロミラーの姿勢を位置決めし、これによって露光エリア位置に応じたパターン光が長尺基板Ｗに投影される。コントローラ１００（図３参照）は、露光装置１０の露光動作全体を制御する。なお、マスクを用いた露光部を代わりに構成することも可能である。

基板供給・巻取装置２０は、上述したように支持台２０Ｓで露光ステージ１５を支持するとともに、供給リール２２、巻取リール３２と、支持ローラ３４とを備える。また、支持台２０Ｓの長手方向に沿った側部２０Ｂには、供給リール２２、巻取リール３２をそれぞれ軸回転させる駆動機構（図示せず）が備えられている。供給リール２２と巻取リール３２は、露光ステージ１５に対して同一側に配置されている。

駆動機構は、例えばステッピングモータなどで構成され、供給リール２２と巻取リール３２とをそれぞれ同期回転させ、長尺基板Ｗを所定長さだけ間欠的に搬送させる。支持ローラ３４は、長尺基板Ｗを支持し、長尺基板Ｗが搬送されるときに軸回転するフリーローラとして構成されている。なお、支持ローラ３４は２つのフリーローラを直列に配置した構成であり、後述する長尺基板の往路と復路を支持するフリーローラが、それぞれ独立して回転可能となっている。

基板供給・巻取装置２０の側部２０Ｂで片持ち支持される供給リール２２は、長尺基板Ｗの未露光部分をロール状に巻いた状態で保持、固定し、また、軸回転することによって長尺基板Ｗを送り出すことができる。同様に片持ち支持される巻取リール３２は、長尺基板Ｗの露光済み部分をロール状に巻いた状態で保持、固定し、また、軸回転することによって長尺基板Ｗを巻き取ることができる。長尺基板Ｗの巻き取り処理などは、搬送制御部１３０（図３参照）によって制御される。

長尺基板Ｗは、露光ステージ１５に対して供給リール２２の反対側では、基板折り返し機構５０によって搬送方向を逆向きに変える（折り返す）とともに、その表裏が反転する。その結果、長尺基板Ｗが表面を露光対象面、すなわち露光部４０と対向する面として供給リール２２から送り出される一方、裏面を露光対象面として巻取リール３２により巻き取られる。露光ステージ１５では、長尺基板Ｗの表面を露光対象面とする部分と裏面を露光対象面とする部分とが並列し、露光部４０は、その両方を同時に露光する。

ステージ・搬送系移動機構６０は、露光装置１０のベース１０Ｂに設置された一対のガイドレール６２Ａ、６２Ｂと、ボールネジによって構成されるアクチュエータ（図示せず）とを備え、ベース１０Ｂに設けられた移動制御部７０（図３参照）は、アクチュエータの駆動を制御する。

基板供給・巻取装置２０および露光ステージ１５は、露光装置１０のベース部１０Ｂに対してＸ方向（および−Ｘ方向）に沿って移動可能である。ここで、長尺基板Ｗの長手方向となる搬送方向Ｍに沿った方向であって露光ステージ１５が露光時に移動する方向、すなわち走査方向ＳＭと逆方向をＸ方向とする。また、それに垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ，Ｙ方向に垂直な方向をＺ方向とする。なお、搬送方向Ｍは、供給リール２０、巻取リール３０と露光ステージ１５との区間における長尺基板Ｗの移動方向を表し、Ｘ，−Ｘ両方を表す。

露光ステージ１５の支持ローラ３４側には、長尺基板Ｗの露光位置を検出するセンサ８０が設けられている。センサ８０は、長尺基板Ｗの表側を露光対象面とした部分（以下、表側露光対象部分という）Ｗ１と、裏側を露光対象面とした部分（以下、裏側露光対象部分という）Ｗ２の両方の露光位置を検出する。搬送制御部１３０は、基板供給・巻取部２０および基板折り返し機構５０を制御し、長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１、裏側露光対象部分Ｗ２の露光位置を一致させる。

以下、図１、４を用いて、基板折り返し機構５０の構成について説明する。図４は、基板折り返し機構５０の概略的構成図である。

基板折り返し機構５０は、４つのローラ１５２、１５４、１５６、１５８から構成されている。ローラ（以下、第１の搬送向き変更ローラという）１５２、１５４は、長尺基板Ｗの搬送方向を９０度変えるローラであり、露光ステージ１５を挟んで供給リール２０と向かい合う位置にあり、搬送方向Ｍ（走査方向ＳＭ）に対して４５度傾いて設置されている（図１参照）。長尺基板Ｗは、第１の搬送向き変更ローラ１５２、１５４に巻き回されることによって裏側露光対象部分Ｗ２が上方（露光部側）を向く。

ローラ（以下、搬送長さ調整ローラという）１５６は、第１の搬送向き変更ローラ１５４と同じ高さに位置し、搬送方向Ｍに対して９０度傾いた位置に配置され、搬送方向Ｍに対して直交する方向に向きを変えた長尺基板Ｗを巻き回す。これによって長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１が再び上方を向く。

ローラ１５８（以下、第２の搬送向き変更ローラという）は、搬送方向Ｍに対して４５度傾けて位置に配置されたローラであり、露光ステージ１５を挟んで巻取リール２０と向かい合う位置にある。長尺基板Ｗは、第２の搬送向き変更ローラ１５８に巻き回され、搬送方向Ｍに沿って露光ステージ１５へ送り出される。また、長尺基板Ｗの裏側露光対象部分Ｗ２が上方を向く。

搬送長さ調整ローラ１５６は、基板供給・巻取装置２０の側部２０Ｂにおいて、その位置を搬送方向Ｍに対して直交する方向に移動可能であり、基板折り返し機構５０を経由する長尺基板Ｗの長さを調整する。露光ステージ１５に設けられたセンサ８０が長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１、裏側露光対象部分Ｗ２の露光位置をそれぞれ検出すると、搬送制御部１３０は、検出される露光位置に基づき、搬送長さ調整ローラ１５８の位置を調整する。

以下、露光動作について説明すると、露光開始前、露光ステージ１５は長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１、裏側露光対象部分Ｗ２を吸着保持し、供給リール２２と巻取リール３２は、駆動されないため静止状態となっている。露光開始に伴い、露光ステージ１５はＸ方向に沿って所定速度で移動していく。

基板供給・巻取装置２０は、露光ステージ１５と一体となって移動する。そのため、長尺基板Ｗは露光ステージ１５の移動中、露光ステージ１５に対して静止している。露光ステージ１５が露光部４０に対してＸ方向に相対移動するのに従い、各露光ヘッドの露光エリア位置に応じたパターン光が、露光部４０から投影される。

露光ステージ１５と、基板供給・巻取装置２０が露光完了位置に到達すると、露光ステージ１５は長尺基板Ｗの吸着支持を解除し、降下する。そして、供給リール２２および巻取リール３２が同期回転し、長尺基板Ｗは所定長さ分だけ巻取リール３２に巻き取られる。このとき、長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１、裏側露光対象部分Ｗ２の位置が検出され、搬送長さ調整ローラ１５６によって露光位置が調整される。

巻取リール３２側への巻き取りが終了し、露光位置が調整されると、露光ステージ１５と基板供給・巻取装置２０が移動し、露光開始位置へ戻る。この間、供給リール２２と巻取リール３２は、駆動されないために静止状態となっている。上述した露光動作を繰り返すことによって、長尺基板Ｗの両面全体に対してパターンが形成されていく。

このように本実施形態によれば、ＲｔｏＲ搬送系の露光装置１０において、露光ステージ１５の片側に供給リール２２、巻取リール３２を配置し、逆側に基板折り返し機構５０を配置する。そして、基板折り返し機構５０が、供給リール２０から送り出される長尺基板Ｗを逆方向に向けて折り返すともに、表裏を反転させる。露光部４０は、露光ステージ１５と供給リール２２、巻取リール３２を含む基板供給・巻取部２０が一体となって相対移動している間、長尺基板Ｗの表側露光対象部分Ｗ１と裏側露光対象部分Ｗ２両方を同時に露光する。

露光ステージ１５の片側に供給リール２２、巻取リール３２を配置することによって、露光装置１０をコンパクトに構成し、フットプリントを小さくすることができる。また、露光部４０が、２列に並んだ長尺基板表面と長尺基板裏面とを両方同時に露光するため、生産効率を低下させずに露光することができる。

本実施形態では、基板折り返し機構５０を４つのローラで構成することで、基板折り返し機構を簡易な構成で実現可能としている。また、基板折り返し機構５０と露光ステージ５との間にローラなどを設ける必要がないため、基板折り返し機構５０と露光ステージ１５との距離間隔が、供給リール２０および巻取リール３０と露光ステージ１５との距離間隔より短い。これによって、露光装置１０を搬送方向Ｍに関してコンパクトにすることができる。さらに、基板供給・巻取部２０が露光ステージ１５と一体となって搬送方向Ｍに移動することにより、露光動作時に長尺基板Ｗが蛇行するのを防ぐことができる。

搬送長さ調整ローラ１５６が設けられることによって、表側露光対象部分Ｗ１と裏側露光対象部分Ｗ２の露光位置のずれを適正に補正することができる。特に、搬送長さ調整ローラ１５６が搬送方向Ｍに直交する方向に沿って変位するため、露光装置１０をコンパクトに維持することができる。

なお、基板折り返し機構５０を基板供給・巻取部２０と一体的に移動させる構成ではなく、基板折り返し機構５０を露光装置１０のベース１０Ｂに設置してもよい。その場合、露光ステージ１５と基板折り返し機構５０との間にダンサーローラなどが設けられる。また、基板供給・巻取部２０もベース１０Ｂに固定し、露光ステージ１５のみ移動させる構成にしてもよい。この場合、供給リール２２、巻取リール３２と露光ステージ１５との間にダンサーローラなどが設けられる。

本実施形態では、露光時において露光ステージ１５が搬送方向Ｍに沿って移動するが、代わりに露光部４０を搬送方向Ｍに沿って移動させてもよい。あるいは、露光部４０を搬送方向Ｍに直交する方向に沿って移動させ、露光動作を行ってもよい。

１０ 露光装置
２０ 基板供給・巻取装置
２２ 供給リール
３２ 巻取リール
４０ 露光部
５０ 基板折り返し機構
Ｗ 長尺基板

Claims (9)

1. 長尺基板を保持する露光ステージと、
   前記長尺基板を送り出す供給リールと、
   前記露光ステージに対して前記供給リールとは反対側に配置され、前記長尺基板の搬送方向反転と表裏反転とを行い、表裏反転前と表裏反転後の前記長尺基板を並列に配置する長尺基板反転機構と、
   前記露光ステージに対して前記供給リールと同じ側に配置され、前記長尺基板を巻き取る巻取リールと
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記長尺基板反転機構が、前記長尺基板の前記供給リールから前記巻取リールまでの基板搬送長さを調整可能な搬送長さ調整ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記長尺基板反転機構が、
   前記露光ステージに対して前記供給リールの反対側の位置にあり、前記長尺基板の搬送方向を搬送方向に直交する方向へ変える第１の搬送向き変更ローラと、
   前記露光ステージに対して前記巻取リールと反対側の位置にあり、前記長尺基板の搬送方向を、搬送方向に直交する方向から搬送方向に変える第２の搬送向き変更ローラとを含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記搬送長さ調整ローラが、前記第１の搬送向き変更ローラから前記第２の搬送向き変更ローラまでの基板搬送経路の間で前記長尺基板を巻き回し、搬送方向と直交する方向に沿ってその位置を移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記第１の搬送向き変更ローラが、上下に並ぶ２つのローラから構成され、
   一方のローラが前記第２の搬送向き変更ローラと向かい合い、他方のローラが前記搬送長さ調整ローラと向かい合うことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記露光ステージが、基板搬送方向に沿って往復移動可能であり、
   前記供給リールおよび前記巻取リールが、前記露光ステージとともに、搬送方向に沿って往復移動可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
7. 前記長尺基板反転機構が、前記露光ステージとともに、搬送方向に沿って往復移動可能であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記露光ステージ上に配置される露光部をさらに備え、
   前記露光部が、前記露光ステージに対して相対移動する間、前記長尺基板の表側を露光対象面とした部分と、裏側を露光対象面とした部分の両方を露光することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
9. ＲｔｏＲ搬送系を備えた露光装置において、
   長尺基板反転機構によって、供給リールから送り出される長尺基板の搬送向きを、露光ステージの反対側で露光ステージ側へ向けて逆向きに変えるとともに、表裏を反転させ、
   前記露光ステージを露光部に対して相対移動させる間、前記露光部によって、表面を露光対象面とした部分と裏面を露光対象面とした部分の両方を露光することを特徴とする露光方法。

Images