JP4218418B2

JP4218418B2 - Double-sided projection exposure system for belt-like workpieces

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Publication number: JP4218418B2
Application number: JP2003146392A
Authority: JP
Inventors: 博文瀧浦; 学後藤
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-05-23
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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／ｃｍ²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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus that exposes both surfaces of a strip-shaped workpiece, and in particular, can prevent the occurrence of sagging due to thermal expansion during exposure and simultaneously expose both surfaces of the strip-shaped workpiece without attracting and holding the strip-shaped workpiece over the entire surface. 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 surfaces of a workpiece such as a printed circuit board, and an exposure apparatus therefor is known as a double-side exposure apparatus.
For example, Patent Document 1 describes a proximity double-side exposure apparatus (FIG. 1). The one described in this document is that a substrate to be exposed (work W) is carried into a carry-in stage A → alignment at a first alignment stage B → surface exposure at a first exposure stage C → reversal at a reversal stage D → Processing is performed in the sequence 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 describes a proximity double-side exposure apparatus. The one described in Patent Document 2 is provided with two work stages (work holding bases) for holding a work (exposed plate) for front surface exposure and back surface exposure, and front surface exposure and back surface exposure at each position. Is to do.
Note that the patterns formed on both surfaces of the workpiece have a predetermined positional relationship. For example, in the case of a circuit pattern, the two are electrically connected through a through hole or the like.
The ones described in Patent Document 1 and Patent Document 2 relate to an apparatus for proximity exposure for producing a pattern such as a circuit on a work such as a printed circuit board. There is a problem that dust or the like adheres to the work or the mask because the work is placed on the stage and the mask is brought close to or close to the mask for exposure.
[0003]
On the other hand, for tape-like continuous long work (strip-shaped work) such as TAB (Tape Automated Bonding) and FPC (Flexible Printed Circuit Board), there is a demand to form a pattern on both sides to make 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 workpiece width direction, and the vertical direction is exaggerated for easy understanding.
A conductor such as a copper foil 102 having a thickness of about 10 to 20 μm is stuck 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: typical commercially available thickness is about 7 μm) is pasted thereon, and PET (polyethylene terephthalate: typical commercially available thickness is about 21 μm) film 104 is formed. It is pasted. The total 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 film is affixed, scratching can be prevented even if the exposed area is pressed by, for example, a roller.
[0004]
As an exposure apparatus that exposes a pattern such as a circuit on the belt-like workpiece, for example, an 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 workpiece via a mask and a projection lens, and exposes a mask pattern onto the strip-shaped workpiece sent from a feeding mechanism. To do.
The projection exposure apparatus as described above can avoid the problem of dust adhering to the workpiece as in the above-described proximity exposure or contact exposure.
When exposing a pattern on both surfaces of a strip | belt-shaped workpiece | work using the said strip | belt-shaped workpiece | work exposure apparatus, it is performed with the following method.
A strip-shaped workpiece is set in the exposure apparatus, and the entire first surface (front surface) of the strip-shaped workpiece is exposed using a mask for surface exposure. Thereafter, the belt-like workpiece is set upside down, and the second surface (back surface) of the belt-like workpiece 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 apparatus, and an exposure apparatus for first surface (front surface) exposure and an exposure apparatus for second surface (back surface) exposure are provided. Thus, the first surface and the second surface may be exposed.
[0005]
When performing double-sided exposure of a strip-shaped workpiece using the exposure apparatus described in Patent Document 3, there are the following problems.
Since the second surface is exposed after the exposure of the first surface, it takes twice as long as the single-side exposure to perform the double-sided exposure. Also, it takes time and time to change reels.
Further, since the second surface is exposed after the first surface is exposed, the environmental conditions (temperature and humidity) at the time of exposure may differ slightly. In the case of FPC, as described above, the substrate is a resin film such as polyester or polyimide, and due to the difference in environmental conditions, the amount of expansion and contraction of the film varies.
Furthermore, the pattern formed on the front surface of the workpiece and the pattern formed on the back surface must be related to each other as described above and have a predetermined designed positional relationship. However, if the amount of expansion / contraction of the film is different between the front surface exposure and the back surface exposure, the relative positional relationship between the patterns formed on both surfaces is different, which may cause defects.
There is a problem as described above in which exposure is performed one side at a time with a conventional strip-shaped workpiece exposure apparatus, and a strip-shaped workpiece exposure apparatus capable of simultaneously exposing both sides has been strongly desired.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2832673
[Patent Document 2]
JP 2000-171980 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-242651
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to expose the belt-like workpiece on both sides at the same time, the back side of the exposed area cannot be sucked and held entirely by the opaque workpiece stage. This causes the following problem.
At the time of exposure, the strip-shaped workpiece absorbs exposure light and the temperature rises. Conventionally, since the work stage is sucked and held on the back side of the exposure area, the heat generated in the work is transferred to the work stage and dissipated, thereby preventing the temperature of the work from rising.
However, as described above, since the exposure area cannot be sucked and held by the stage, the absorbed heat is not radiated. In particular, since FPC is a resin film and it is difficult for heat to be transmitted, the temperature rises only in the portion irradiated with light (exposure area: about 100 mm × 100 mm). General exposure conditions (UV irradiance 100 mW / cm ² Exposure for several seconds), the temperature of the workpiece exposure area rises by about 10 ° C.
As a result, only the exposure region is thermally expanded by about 10 μm to 20 μm, and the strip-shaped workpiece W is expanded or bent (moved) in the optical axis (vertical) direction to alleviate this thermal expansion, as shown in FIG. The movement in the optical axis direction due to this bulge (or deflection) reaches several hundred μm.
In the case of a projection exposure method in which a mask pattern is projected onto a work by a lens and exposed, the depth of focus of the projection lens is about ± 50 μm at most. Therefore, when the workpiece moves several hundred μm in the optical axis direction, the mask pattern image projected onto the workpiece is blurred, and accurate exposure (transfer of the mask pattern) cannot be performed.
[0008]
In order to prevent the swelling (or deflection) that has occurred, exposure is performed while applying tension (pulling so as not to bend) in the direction perpendicular to the conveyance direction of the belt-shaped workpiece (the width direction of the workpiece). It is possible.
However, when the exposure is performed while tension is applied, the work is stretched due to thermal expansion, and is further pulled. Therefore, the work is stretched more and more to 10 μm to 20 μm or more due to mature expansion during exposure. The fact that the workpiece extends during exposure means that the workpiece moves relative to the mask pattern image during exposure, and the pattern formed on the workpiece fluctuates and exposure with high accuracy (mask pattern Cannot be transferred).
Although it is conceivable to manufacture a work stage with transparent glass, it is difficult to process a glass like quartz that transmits ultraviolet light, which is the exposure light, as a work stage that holds and holds the work, and the cost is very high. So it is not realistic.
Here, the pattern image on the workpiece is not in focus and the contour of the image is not clear is called `` blur '', and the pattern image is in focus, but the workpiece moves during exposure. As a result, only blurring patterns can be formed.
The present invention was made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to simultaneously expose a pattern by projection exposure on both sides of a belt-like workpiece. This is to prevent blurring of the pattern image due to the workpiece moving up and down even when the workpiece is thermally expanded, and to prevent blur due to elongation of the workpiece during exposure.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in a double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped workpiece that exposes a mask pattern on both sides of the strip-shaped workpiece, a first means for applying tension to the strip-shaped workpiece in the transport direction and a tension in a direction perpendicular to the transport direction. And a holding means for holding the belt-like workpiece tensioned in the transport direction and the direction perpendicular to the transport direction, before the exposure is started, the belt-like workpiece is tensioned and exposed. The workpiece is extended by an amount corresponding to the amount of elongation due to thermal expansion of the workpiece, and exposure is performed with the amount of elongation fixed.
The first means, the second means, and the holding means are arranged outside the exposure area, are tensioned by the first and second means, and the belt-like workpiece is fixed by the holding means, and the mask is applied from both sides of the belt-like workpiece. Both sides are exposed by irradiating exposure light simultaneously. The first means and the second means may also serve as the holding means.
The direction in which tension is applied (pulling) is the workpiece conveyance direction and the direction perpendicular to the workpiece (work width), the amount of elongation per unit length of the strip-like workpiece in the conveyance direction, and the unit length in the direction orthogonal to the conveyance direction At the same time, tension is applied so that the amount of elongation per hook becomes equal, and in that state, the holding means is used for fixing.
If only one direction is pulled, the direction perpendicular to it will shrink, so tension will be applied in both directions.
If thermal expansion occurs in the workpiece with the tension applied as described above during exposure, the tension applied to the workpiece is relieved, and the swelling as shown in FIG. No vertical movement due to (or deflection) occurs. In addition, since the work is stretched in advance, no elongation due to thermal expansion occurs.
Here, as described above, when the exposure is performed while applying a stretching force to the work, the work grows more and more during the exposure, and the pattern image is blurred.
On the other hand, in the present invention, no force is applied to further stretch the workpiece during exposure. That is, the workpiece is fixed so as to hold a tension applied in advance. For this reason, when the work is stretched due to thermal expansion, the force for further stretching the work does not work, and the work is not stretched during exposure, that is, the work does not move relative to the mask pattern image.
Therefore, it is possible to prevent blurring due to the slackness of the workpiece during exposure as well as blurring due to the elongation of the workpiece.
[0010]
Since the amount of elongation due to thermal expansion assumed during exposure is, for example, 10 μm to 20 μm as described above, the workpiece is extended by 10 μm to 20 μm by applying tension before exposure. However, even if the workpiece is elongated in this way, no particular problem occurs in exposure for the following reasons.
When patterns are formed on both sides of a workpiece, the most serious problem is that the relative positions of the patterns formed on the front and back sides deviate from the designed desired positional relationship. Conventionally, since exposure is performed one side at a time, if the amount of workpiece extension differs during 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 sides of the work are exposed simultaneously, so the relative positions of the patterns formed on the front and back sides do not deviate.
In addition, when the workpiece is extended, the interval between, for example, two alignment marks formed on the workpiece is extended (lengthened). However, in the case of a projection exposure apparatus that projects a mask pattern with a lens, the projection lens is moved in the optical axis direction. If the zoom mechanism is provided on the lens, the magnification of the pattern image projected on the workpiece can be adjusted, and the mask and the workpiece can be aligned without any problem.
Even if the pattern is formed by exposure at a slightly higher magnification, when the temperature of the exposure area decreases after exposure and the workpiece shrinks, the formed pattern shrinks accordingly. Can be formed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a view showing a basic configuration of a double-sided exposure apparatus for a strip-like workpiece according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the second means for applying tension in a direction orthogonal to the transport direction (work width direction) is omitted. In the following, the first and second means are referred to as first and second tension applying means.
In FIG. 1, a strip-shaped workpiece W such as an FPC (flexible printed circuit board) is wound around a winding roll 1 in a roll shape.
The belt-like workpiece W that has come out of the unwinding roll 1 passes through a slack portion A1 for adjusting the unwinding amount, is turned 90 degrees by the intermediate guide roller R1, and is sent to the exposure portion 5 through the brake roller R2. The slack portion A1 is provided with a photosensor S1, and a control unit (not shown) adjusts the feed amount from the unwinding roll 1 so that the slack amount in the slack portion A1 is constant.
The belt-like workpiece W sent to the exposure unit 5 is held between the conveying 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 conveying roller R3. Conveyed in the direction.
The brake roller R2 is connected to a brake such as an electromagnetic brake that generates a force opposite to the rotation direction when the roller rotates. By sandwiching the belt-like workpiece W by the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′, it is possible to prevent the occurrence of meandering, wrinkling, etc. among the wave of the workpiece that is likely to occur during conveyance.
As will be described later, the belt-like workpiece W sent to the exposure unit 5 is transported by the amount of thermal expansion assumed during exposure by the first tension applying means 11 and the second tension applying means (not shown). A tension is applied in a direction orthogonal to the workpiece, and the workpiece is held by the workpiece holding means 6 in this state. This part will be described later.
[0012]
A first light irradiation unit 41, a mask M1 on which a pattern on the surface side of the workpiece is formed, and a first projection lens 31 are provided on the front surface side of the belt-like workpiece W, and a second light irradiation unit is provided on the back surface side. 42, a mask M2 on which a pattern on the back side of the workpiece is formed, and a second projection lens 32 are provided.
Exposure light is irradiated to both surfaces of the strip-shaped workpiece 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. .
In addition, one light irradiation part may be sufficient. The light emitted from one light irradiation unit may be irradiated to both masks M1 and M2 by dividing the optical path by a half mirror or the like.
As described above, the belt-like workpiece W exposed by the exposure unit 5 is nipped 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 winding. It is wound on a roll 2. The slack portion A2 is provided with a photo sensor S2, and the winding amount of the winding roll 2 is adjusted by a control unit (not shown) 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 the peripheral portion of the exposure area in a state in which the work is tensioned. Will be described.
(1) First tension applying means
FIG. 2 shows the configuration of the first tension applying means 11 that applies tension to the strip-shaped workpiece W in the workpiece conveyance direction. This figure shows the configuration of the first tension applying means 11 viewed from the direction orthogonal to the conveying direction. In FIG. 1, the tension applying means 11 provided on the downstream side with respect to the exposure part 5 of the belt-like 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 that sandwiches the belt-like workpiece W in a direction perpendicular to the conveyance direction (width direction), and a grip drive portion 13 that moves the grip portion 12 by a predetermined amount.
When the grip portion 12 is formed with a PET film as a protective film on the surface of the strip-shaped workpiece W, the exposure area is protected by the film, so that there is no problem even if the entire surface of the workpiece is pressed. Rather, the shape is preferable because the belt-like workpiece W can be evenly tensioned.
[0014]
The grip portion 12 is provided on the fixed base 14, and the grip driving portion 13 is attached to the fixed base 14. The grip drive unit 13 includes a ball screw 13b that is rotated by a feed motor 13a. The ball screw 13b is rotated by the feed motor 13a, and the grip unit 12 that engages with the ball screw 13b is the left-right direction in FIG. It moves in the conveyance 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 conveying direction of the exposure unit 5 as described above.
The upstream side and the downstream side of the exposure unit 5 of the belt-like workpiece W are gripped by the blip unit 12, and the grip unit 12 sandwiching the downstream side by the grip driving unit 13 sandwiches the upstream unit on the downstream side. The grip portions are tensioned in the conveying direction of the belt-like workpiece W by driving each of the grip portions upstream.
[0015]
FIG. 3 shows a configuration example of the grip portion 12 of the first tension applying means 11.
This figure is a sectional view of the first tension applying means 11 as seen from the carrying direction. The grip portion 12 has a structure in which the belt-like workpiece W is sandwiched from above and below in the width direction between the pressing plate 12a and the lower member 12b.
The lower member 12b is fixed to the fixed base 14, the ball screw 13b is attached to one end of the fixed base 14, the linear guide 13d is attached to the other end, and the fixed base 14 is rotated by rotating the ball screw 13b. It moves in the front-rear direction of the drawing.
The lower member 12b is provided with a piping hole 12c for vacuum suction and back blowing air, and a piping 12d for supplying air and vacuum is attached to the hole 12c.
The holding plates 12a are attached to the fixed base 14 via air cylinders 12e on both sides in the width direction of the workpiece W, and are moved in the vertical direction in the figure by the air cylinders 12e.
[0016]
When the belt-like workpiece W is conveyed, the air cylinder 12e is extended and the holding plate 12a is raised. The belt-like workpiece W is conveyed through the gap between the pressing plate 12a and the lower member 12b. At this time, air is blown back from the hole 12c of the lower member 12b so that the back surface of the strip-shaped workpiece W is not rubbed against the surface of the lower member 12b.
When applying a tension in the conveying direction to the belt-like workpiece W, the air cylinder 12e is contracted, the pressing plate 12a is lowered, and the belt-like workpiece W is sandwiched between the pressing 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 the gripping of the belt-like workpiece W.
Further, in order to minimize the influence on the surface of the work W as much as possible, it is desirable that an elastic member 12f such as a soft rubber is pasted on the lower side of the press plate 12a and the portion in contact with the surface of the work W.
[0017]
In such a state, the grip drive section 13 shown in FIG. 2 moves the grip section 12 together with the fixed base 14 in the transport direction of the work W, and applies a tension in the transport direction to the strip-shaped work W.
Note that the first tension applying unit may also serve as the conveying roller R3 and the pressing roller R3 ′, and the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′. For example, the brake roller R2 can be set so that when the electromagnetic brake applies tension to the workpiece, a stronger brake is applied than when the workpiece is conveyed.
In that case, holding the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′, applying the strong brake, and applying a force in the conveying direction to the belt-like workpiece W by the conveying roller R3 and the pressing roller R3 ′, the movement of the workpiece is suppressed. Then tension is applied in the transport direction.
[0018]
(2) Second tension applying means
FIG. 4 shows the configuration of the second tension applying means for applying tension to the belt-like workpiece W in the width direction of the workpiece. This figure shows a cross-sectional view of the workpiece holding means 6 and the second tension applying means 21 as seen from the conveying direction.
The figure shows the second tension applying means 21 on one side, and a tension applying manual installation having the same configuration is provided on the other side. 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 conveying direction of the strip-shaped workpiece W with respect to the work holding means 6, so that the second tension applying means 21 is provided in four places in total. 2 tension applying means 21 are provided, and the four places of the belt-like workpiece W are gripped and tension is applied in the width direction of the workpiece.
The second tension applying means 21 includes a grip portion 22 that grips an end portion of the belt-like workpiece W, and a grip driving portion 23 that moves the grip portion by a predetermined amount.
The grip driving 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 is in the left-right direction in FIG. Move in the width direction.
[0019]
The grip portion 22 has a structure in which the peripheral portion of the belt-like workpiece W is sandwiched from above and below by the grip portion Gr1 of the upper member 22a and the grip portion Gr2 of the lower member 22b. 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 about the shaft 22e. The upper member 22a and the lower member 22b are biased in the direction in which the gripping portions Gr1 and Gr2 are opened by springs 22f on the opposite sides of the gripping portions Gr1 and Gr2 of the upper member 22a and the lower member 22b.
The lower member 22b is provided with an air cylinder 22g, and the drive shaft of the air cylinder 22g protrudes through the lower member 22b, and the tip of the air cylinder 22g sandwiches the shaft 22e of the upper member 22a and the grip portion Gr1. Is in contact with the opposite side. For this reason, when the air cylinder 22g is driven, the upper member 22a rotates about the shaft 22e, and the grip portions Gr1 and Gr2 are closed.
[0020]
FIG. 5 is a view of the exposure unit 5 as viewed from above, and shows the relationship between the second tension applying means 21 and the work holding means 6 in an easy-to-understand manner. The second tension applying means 21 has a conceptual configuration. Show. Also, the broken line in the figure shows the strip-shaped workpiece W and the exposure area where the pattern is formed.
The second tension applying means 21 is provided at the four peripheral portions of the belt-like workpiece W, but the number and the size of the grip portion are designed so that tension is evenly applied to the workpiece. You can decide as needed.
The grip portion 22 of the second tension applying means 21 is elongated in the transport direction of the belt-like workpiece W, and the second tension applying means provided at two locations on both sides of the belt-like workpiece W is set in a direction perpendicular to the transport direction. Tension may be applied.
As shown in FIGS. 4 and 5, the workpiece holding means 6 that holds the periphery of the belt-like workpiece W is provided with an opening 6 a in a portion corresponding to the exposure area of the belt-like workpiece W. Light can be applied to the back surface of the workpiece W from below. A vacuum suction hole 6b is provided on the surface of the work holding means 6, and the peripheral part other than the exposure area of the belt-like work W is sucked and held during exposure.
[0021]
Next, the operation of applying tension to the belt-like workpiece W by the first and second tension applying means 11 and 12 and holding the state will be described.
In advance, the belt-like workpiece W is exposed under actual exposure conditions, and the amount of elongation due to thermal expansion during exposure is measured. In addition, it is also determined how much force the workpiece can be pulled to extend the workpiece 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 means 11 and 12 obtain a force necessary for extending the belt-like workpiece W by 10 μm.
As described above, the tension applied to the strip-shaped workpiece W by the first and second tension applying means 11 and 12 is such that the extension amount in the transport direction is equal to the extension amount 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 workpiece in the transport direction gripped by the second tension applying means 21 provided at two places in the transport direction. The length (substantially equal to the interval between the second tension applying means) is Lx, the width of the belt-like workpiece W is Ly, and the force applied to the first tension applying means 11 is applied to Fx and the second tension applying means 21. If the force is Fy, tension may be applied so that Fx / Ly = Fy / Lx.
[0022]
1 to 5, the belt-like workpiece W is sandwiched between the conveying roller R3 and the pressing roller R3 ′, the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′, and the conveying roller R3 is rotated so that the exposure area is exposed to the exposure unit. 5 is conveyed.
The pressing plates 12a of the first tension applying means 11 provided on both sides in the transport direction of the exposure unit 5 are lowered, and the belt-like workpiece W is held between the pressing plate 12a and the lower member 12b.
The grip driving unit 12 of the first tension applying means 11 drives the belt-like workpiece W so as to extend in the transport direction. The belt-like workpiece W is stretched by applying tension in the transport direction. Tension is applied to the strip-shaped workpiece W until the elongation amount matches the elongation amount due to thermal expansion. As described above, the brake may be applied to the workpiece by increasing the size of the brake of the brake roller R2 and using the conveying roller R3 and the pressing roller R3 ′, and the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′.
Next, the end portion of the belt-like workpiece W is gripped by the grip portion 22 of the second tension applying means 21. The air cylinder 22g is raised, the grip portion Gr1 of the upper member 22a is lowered, and the belt-like workpiece W is sandwiched.
When the grip portion 22 grips the belt-like workpiece 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 workpiece width direction. As a result, the belt-like workpiece W is stretched by applying a tension in the width direction. The grip portion 22 is moved by the grip driving portion 23 until the elongation amount matches the elongation amount due to thermal expansion, and tension is applied to the belt-like workpiece W.
The pulling in the transport direction by the first tension applying unit 11 and the pulling in the workpiece width direction by the second tension applying unit 21 may be performed simultaneously.
[0023]
When the elongation amount in both directions of the belt-like workpiece W reaches the elongation amount due to thermal expansion, a vacuum is supplied to the vacuum suction hole 6b of the workpiece holding means 6, and the belt-like workpiece W is sucked and held by the workpiece holding means 6. The air cylinder 22a of the grip portion 12 of the first tension applying means 11 raises the presser plate 12a and releases the tension applied in the conveying direction of the belt-like workpiece W. Further, the air cylinder 22g of the grip portion 22 of the second tension applying means 22 is also lowered, the grip portion Gr1 of the upper member 22a is raised, and the tension applied in the width direction of the workpiece is released. 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 workpiece width direction.
As described above, when the amount of elongation of the belt-like workpiece W in both directions reaches the amount of elongation due to thermal expansion, the belt-like workpiece W is not held by the workpiece holding means 6 and the first tension applying means 11 and the second tension applying means 11 It may be held by the tension applying means 22.
In this case, both the first tension applying means 11 and the second tension applying means 22 hold the belt-like workpiece W by the grip portions 12 and 22, and the feed motors 13a and 23a of the grip drive portions 13 and 23 are operated. If stopped, the rotation of the ball screws 13b and 23b is also stopped, and the belt-like workpiece W is held while maintaining the tension applied in the workpiece width direction.
Further, as described above, when the transport roller R3 and the brake roller R2 are used as the first tension applying means, the belt-like workpiece W is sandwiched between the transport roller R3 and the pressing roller R3 ′ and the brake roller R2 and the pressing roller R2 ′. If the rotation of the transport roller R3 is stopped in this state, the belt-like workpiece 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 the belt-like workpiece of this embodiment will be described.
After the belt-like workpiece W is tensioned and fixed by the workpiece holding means 6 as described above, the alignment mark on the front surface of the mask M1 and the belt-like workpiece W and the back surface of the mask M2 and the belt-like workpiece W are arranged by an alignment mechanism (not shown). The alignment mark is 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 exposed simultaneously.
When the exposure is completed, the supply of vacuum to the workpiece holding means 6 is stopped, and the holding of the belt-like workpiece W is released. The transport roller R3 rotates and the next exposure area is transported to the exposure unit 5.
In the above alignment, the magnification of the pattern image projected on the belt-like 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 do. Thereby, alignment of mask M1, M2 and the strip | belt-shaped workpiece | work W can be performed without a problem.
[0025]
The alignment and exposure of the extended strip-shaped workpiece W are performed as follows.
The belt-like workpiece W extends due to the tension applied by the first and second tension applying means 11 and 22. Therefore, for example, the interval between two workpiece alignment marks on the belt-like workpiece W is also extended (lengthened).
Mask alignment marks are formed on the masks M1 and M2 at the same intervals as the workpiece alignment marks, and the masks M1 and M2 are moved by moving the positions of the masks M1 and M2 and the strip-shaped workpiece W so that they are at the same position. Positioning of the belt-like workpiece 2 is performed. However, if the interval between the workpiece alignment marks is extended, it is difficult to perform the above 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 belt-like workpiece W.
[0026]
When the interval between the work alignment marks is extended (10 to 20 μm as described above), the magnification of the mask pattern image is increased for projection. By increasing the magnification, the interval between the mask alignment marks projected onto the work is also increased, so that the mask alignment marks can be made to coincide with each other, and the above-described alignment of the mask and the work becomes possible. Since the pattern is projected with the magnification increased, the exposed pattern is slightly larger than the design value. However, if the tension is released after the exposure is completed, the work returns to the original size, and the pattern size is reduced accordingly.
Further, since both sides are exposed simultaneously, the pattern images are projected at the same magnification on both sides, and when they are shrunk, they are shrunk in the same way, so that the relative positional relationship between the two is not shifted.
[0027]
FIG. 7 shows the results when the belt-shaped workpiece as shown in FIG. 8 is exposed with tension using the above apparatus.
The horizontal axis of FIG. 7A is the magnitude of the tension applied to the belt-like workpiece W. For example, if it is 3000 g (3 kg), a tension of 3 kg is applied both in the workpiece conveyance direction and in the width direction. It shows that.
The vertical axis represents the variation in the interval (line width) between patterns formed by exposure. Specifically, as shown in FIGS. 4B and 4C, 25 patterns in an exposure area of about 100 mm × 100 mm are formed by exposing a pattern having a designed distance of 15 μm, and after development, the above 25 positions are formed. The above-mentioned pattern interval is measured, and the value obtained by subtracting the narrowest pattern interval from the widest pattern interval is shown.
As described above, blurring or blurring occurs when the belt-like workpiece W bends during exposure. A large variation in pattern spacing means that blur and blur are large, that is, a large deflection or elongation occurs in the strip-shaped workpiece during exposure.
According to FIG. 7, the greater the tension applied to the belt-like workpiece W, the smaller the variation in pattern spacing, that is, the deflection and elongation of the workpiece during exposure are smaller, and accurate exposure is possible.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the following effects can be obtained.
(1) During exposure, the strip-shaped workpiece absorbs exposure light, and the temperature of the exposure region rises and matures. However, since the workpiece is stretched by the amount of elongation in advance, the stress is alleviated only by No swelling or deflection occurs. For this reason, the strip-shaped workpiece 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 belt-like workpiece is held at the periphery of the exposure region, the workpiece is not further stretched during exposure, and the occurrence of blurring can be prevented. Therefore, accurate exposure can be performed.
(3) Since the projection exposure is performed, the magnification of the projected mask pattern image can be adjusted, and the mask pattern can be projected according to the elongation of the workpiece, so that accurate alignment can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a double-sided exposure apparatus for a strip-shaped workpiece according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of first tension applying means.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a grip portion of a first tension applying unit.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of second tension applying means.
FIG. 5 is a view of an exposed portion as viewed from above.
FIG. 6 is a diagram illustrating tension applied to a belt-like workpiece.
FIG. 7 is a diagram showing variations in pattern interval widths when exposure is performed with tension applied.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the structure of an FPC (flexible printed circuit board) on which patterns are formed on both sides.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a belt-like workpiece is bent due to thermal expansion during exposure.
[Explanation of symbols]
1 Unwinding roll
2 Winding roll
5 Exposure section
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 strip work
M1, M2 mask
A1, A2 Slack part
R1 Intermediate guide roller
R2 Brake roller
R3 transport roller
R3 'presser roller
R4 guide roller

Claims

A double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped workpiece that exposes a mask pattern on both sides of the strip-shaped workpiece,
A first mask on which a pattern to be formed on the first surface of the belt-like workpiece is formed;
A second mask on which a pattern to be formed on the second surface of the belt-like workpiece is formed;
A first projection lens disposed on the first surface side of the belt-like workpiece;
A second projection lens disposed on the second surface side of the belt-like workpiece;
At least one light irradiation unit that irradiates the strip-shaped workpiece with exposure light via the first and second masks and the first and second projection lenses;
A conveying means for conveying the belt-like workpiece;
First means for applying tension to the belt-like workpiece in the conveying direction;
A second means for applying tension in a direction perpendicular to the transport direction;
A double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped workpiece, comprising: the transport direction; and a holding unit that holds the strip-shaped workpiece tensioned in a direction orthogonal to the transport direction.

2. A double-sided projection exposure apparatus for a strip-shaped workpiece according to claim 1, wherein the first means for applying tension in the conveying direction and the second means for applying tension in a direction orthogonal to the conveying direction also serve as the holding means. .