JP4420507B2 - 基板露光方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板露光方法および露光装置、特にプリント基板（以下、単に基板という）の製造工程で使用される基板露光方法および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板は、種々のエレクトロニクス回路を形成するため各種電子機器のみならず電子応用機器に広く使用されている。このような電子機器等の小形軽量化の要求により、基板は、益々薄くなっている。また、使用する能動デバイスのＩＣ化および受動部品のチップ化が進行し、小形かつ高性能化の要求により高密度化され、基板は多層化される傾向にある。このような状況により、単独で使用する基板のみならず積層して多層基板を構成する基板は、０.１ｍｍまたはそれ以下の極めて薄いフィルム状の基板を製造する必要がある。
【０００３】
基板の一般的な製法は、絶縁性基板またはフィルム上に薄い銅箔または被膜を被着（接着）し、さらに、この被膜上に塗布されたマスクフィルム（または、フォトレジスト）を希望するパターンに露光装置で露光硬化させる。その後、エッチング液等を使用して化学的に銅被膜をマスクフィルムのパターンに対応する所定パターンにエッチングする。このような基板の露光工程は、基板またはフィルムをマスクフィルムと正確にアライメントしかつ密着させて、水銀放電ランプ等からの放射光（紫外線）をマスクフィルムを介して照射することにより行う。
【０００４】
このような基板を製造するための露光方法または露光装置の従来技術は、例えば特開平７-１２８８６９号公報の「露光装置およびワークの露光方法」等に開示されている。以下、図４および図５を参照して、従来の基板製造装置の構成および動作を説明する。図４は、基板露光装置の工程を示す原理図であり、図５は図４の基板露光装置の部分拡大断面図である。
【０００５】
先ず、図４を参照すると、従来の基板露光装置は、露光される基板であるワークＷを上下からサンドイッチ状に保持するマスクフィルムが固定された上焼枠（以下、単に上枠という）23および下焼枠（以下、単に下枠という）24を有する。ワークＷは、搬送手段（図示せず）により搬入ステージＡ、第１アライメントステージＢ、第１露光ステージＣ、反転ステージＤ、第２アライメントステージＥ、第２露光ステージＦ、搬出ステージＧおよび紫外線照射ステージＨの間を移動する。また、図４中の下枠24は、昇降保持台21に取り付けられており、ハンドラ15、25、65および75は、ワークＷを各ステージ間で移動させる。ＣＣＤカメラ22が設けられ、後述するように、ワークＷとマスクフィルムＭに設けられたアライメントマーク（または位置決め用ターゲット）を撮像して光学的に両者をアライメントするために使用する。なお、反転ステージＤは、ワークＷを上下反転して、ワークＷの両面に露光するためのステージである。
【０００６】
次に、図５を参照して従来の基板露光装置の詳細構成および動作を説明する。この基板露光装置では、下枠24は、２枚の透光板24ａおよび24ｅより構成される。上側板24ａには、略全面に多数の貫通穴24ｂが形成されるとともに、これら貫通穴24ｂと連通する溝部24ｃが形成されている。また、下側板24ｅには、上側板24ａと連通する貫通穴24ｄが形成されている。また、この下側板24ｅの貫通穴24ｄ位置に対応して、真空吸着用接続部４５が配置されている。一方、上板23は、下面にマスクフィルムＭが被着固定され、その外周にシールゴム23ｄが形成されている透光板23ａと、その端部の上下枠体23ｂ、23ｃを有する。また、透光上板23ａのマスクフィルムＭとシールゴム23ｄの間には、貫通穴23ｅが形成され、真空引き用接続パッド40を備えている。
【０００７】
図５（ａ）は、上下枠23、24が真空引きされて吸着された状態を示し、両枠23、24間にワークＷが配置されている。この状態で、ワークＷは、下枠24の上面に吸着され、さらにこのワークＷの上面にマスクフィルムＭが密着されている。図５（ｂ）は、下枠24にワークＷが吸着された状態を示す（この状態では、上枠23は、下枠24から離間している）。また、図５（ｃ）は、下枠24の真空引きを停止しまたは空気を送り、上面のワークＷをその上面から離間させた状態を示す。この状態でワークＷは下枠24から簡単に取り出すことが可能である。このような構成の基板露光装置により、比較的薄い基板でも下枠24に固定可能にしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の基板露光装置または露光方法は、基板が比較的厚くかつ剛性を有する場合には有効である。しかし、上述のように、基板の厚さが例えば０.１ｍｍ以下で、かつ大きいフィルム状基板の場合には、基板に反りや皺等の変形または歪みを生じ、たとえ真空引きにより吸着しても、下枠24上に十分伸びて平面状に吸着することが困難であった。そのために、アライメントステージでアライメント用のＣＣＤカメラ22によりフィルム状基板に形成されたアライメント用マーク（ターゲット）が全く検出できないか、または正しく検出することが困難であり、基板露光装置による基板の製造が不可能であった。
【０００９】
即ち、図２（Ａ）に示すように、フィルム状の基板であるワークＷは、一般に矩形状であり、対角位置に、例えば比較的直径の大きいリング状アライメント用マーク（ターゲット）Ｗ1、Ｗ2が形成されている。一方、マスクフィルムＭも、図２（Ｃ）に示すように基板Ｗに対応する矩形状であり、対角位置に１対の、例えば小径の黒丸であるアライメント用マーク（ターゲット）Ｍ1、Ｍ2が形成されている。これら図２（Ａ）および（Ｃ）に示す基板ＷおよびマスクフィルムＭが正確にアライメントされると、図２（Ｄ）に示すように基板ＷおよびマスクフィルムＭのアライメント用マーク（ターゲット）Ｗ1とＭ1およびＷ2とＭ2が夫々同心円状となり、正確にアライメントされたことが確認でき、アライメント作業は完了する（なお、ＣＣＤカメラを使用するこの光学的アライメント技術については、サーキットテクノロジＶＯＬ．２ ＮＯ．３ ＡＵＧ．１９８７ １６５〜１７０頁などの公知文献を参照されたい）。しかし、図２（Ｂ）または図３（Ａ）に誇張して示すように基板またはワークＷに反りまたは皺等があり、完全に平面状に伸ばされていない場合には、図３（Ｂ）に示す完全な平面状に固定された場合に比較してアライメント用マーク（ターゲット）との間に位置ずれＬ1、Ｌ2を生じる。また、最悪の場合にはアライメント用マーク（ターゲット）Ｗ1、Ｗ2を全く捕らえることができない。
【００１０】
【発明の目的】
そこで、本発明は、薄いフィルム状基板のようなワークであっても全体を十分に平坦にして下枠に固定し、マスクフィルムと正確にアライメントして露光可能にする基板露光方法および露光装置を提供することを目的とそている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の基板露光方法は、真空引きしてフィルム状の基板を吸着固定する下枠と、下面にマスクフィルムが被着固定された透明（露光用光源の光が透過可能であることを意味する）な上枠とを有し、基板およびマスクフィルムをアライメントして露光用光源からの光を、マスクフィルムを介して基板に照射して露光する基板露光方法であって、基板を下枠に真空吸着する前に、マスクフィルムを有する上枠で基板を下枠に押圧する工程と、次に下枠を真空引きして押圧された基板を下枠に吸着固定する工程と、吸着固定して平坦にした基板にマスクフィルムを密着させて露光光源によりマスクフィルムを介して基板を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の基板露光方法の好適な実施形態によると、基板を下枠上面に平坦にして吸着固定した後に、上枠を離間させて基板のアライメントを実施する工程を含んでいる。また、このアライメント工程は、前回のアライメント情報を記憶し、次回のアライメントに使用する学習機能を有することを特徴とする。さらに、上枠に貫通穴を介してメイン真空吸着装置を接続し、基板の露光時には、下枠および上枠の外面を一様に押圧して基板とマスクフィルムとを空気圧により密着させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の基板露光装置は、露光される基板を載置し、基板を真空引きして吸着固定する真空吸着装置を有する下枠と、この下枠に対して接近または押圧した後に離間可能に構成され、下面にマスクフィルムが被着固定された透明な上枠と、露光用光源とを有し、この露光用光源でマスクフィルムを介して基板を露光する装置であって、下枠上に基板を載置した後に、マスクフィルムが被着された上枠を下枠に対して押圧して基板を下枠面上で平坦にする手段を備えることを特徴とする。また、この真空吸着手段は、オンオフ可能に構成され、基板を上枠で押圧中には真空吸着手段をオフにして、基板を容易に平坦化するようにすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による基板露光方法および露光装置の好適な実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による基板露光装置の好適な実施形態の露光ステップを示す概略構成図である。この基板露光装置は、露光される基板（ワーク）Ｗを上面102に配置して固定する下枠100、下面202に所定パターンが形成されたマスクフィルムＭが被着固定され、ガラス等の透明板で構成された上枠200を含んでいる。なお、図示せずも、この下枠100は、テーブルに取り付けられた周知の昇降保持台に固定され、上枠200も上述したテーブルに対して昇降自在に取り付けられることは従来技術と同様である。
【００１６】
図１に示す好適な実施形態にあっては、下枠100には多数の貫通穴110およびこれら貫通穴110に連通する溝112が形成されている。また、溝112には真空引き用ノズル120が取り付けられている。さらに、下枠100の上面102の外周にはシールゴム130が形成されている。上述したフィルム状の基板Ｗは、周知のハンドラー300等により、下枠100の上面102かつシールゴム130内の領域に配置されるよう構成されている。一方、上枠200には、その下面202と上面204間を貫通する貫通穴206が形成され、上枠200の上面204には、貫通穴206に連通するメイン真空ノズル210が取り付けられている。
【００１７】
次に、図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本発明による基板露光方法を説明する。先ず、図１（Ａ）に示す第1ステップで、下枠100と上枠200を相互に離間させる。即ち、下枠100を上枠200に対して下げるかまたは上枠200を下枠100に対して持ち上げる。この状態で、ハンドラー300により基板Ｗを下枠100および上枠200間かつシールゴム130内の領域に挿入する。なお、この際に両真空ノズル120、210は、ともにオフ（真空引きなし）状態である。この状態では、フィルム状の基板Ｗは、一般に図１（Ａ）に誇張して示すように波打ち状、その他の非平面状である。
【００１８】
次に、図１（Ｂ）は、本発明の特徴的な第２ステップを示す。上述した両真空ノズル120、210の真空引きをオフ状態にしたままで、下枠100と上枠200を相互に押圧し（例えば上枠200を下枠100に対して押し下げ）、上述したフィルム状の基板Ｗの全面を下枠100の上面102に対して押圧して平坦にする。下枠100と上枠200とが完全に突き当てられてフィルム状基板Ｗが十分に平坦にした後に、下枠100の真空ノズル120の真空引きをオンとする。これにより、フィルム状の基板Ｗは、完全に平坦にされた状態、即ち反りや皺が除かれた状態で下枠100の上面102に吸着固定されることになる。なお、この第２ステップを通じてメイン真空はオフのままに維持される。
【００１９】
次に、図１（Ｃ）に示す第３ステップでは、下枠100の真空をオンにしたままで上枠200を下枠100から引き離す。そして、下枠100に吸着固定されている基板Ｗのアライメントを実施する。なお、下枠100は、従来技術により所定範囲内で前後左右方向の移動および回転動作が可能である。
【００２０】
最後に、図１（Ｄ）に示す第４ステップでは、再度上枠200を下枠10に押し付ける。ここで真空ノズル210のメイン真空をオンとする。これにより、下枠100の上面102、上枠200の下面202およびシールゴム130で包囲された領域（空間）が真空状態または減圧されるので、下枠100と上枠200、特にマスクフィルムＭとフィルム状の基板Ｗとが下枠100と上枠200にかかる一様な大気圧により全面にわたり完全に密着されることとなる。この状態で、例えばCCDカメラ等を使用して、図２を参照して説明したようにマスクフィルムＭと基板Ｗとのアライメントマーク（ターゲット）を基準に両者のアライメントを確認し、マスクフィルムＭと基板Ｗが、図２（Ｄ）に示すように完全にアライメントされていることが確認されれば、上枠200の上方から水銀放電ランプ（図示せず）等の紫外線を照射して露光する。
【００２１】
なお、このステップでマスクフィルムＭと基板Ｗとがアライメントされていない場合には、図１（Ｃ）に示すアライメント作業を再度実行（リトライ）する。また、多数の基板Ｗを連続してアライメントおよび露光する場合には、アライメント作業時間を迅速に行うために、前回のアライメント情報を次回のアライメントに考慮する学習機能を採用するのが好ましい。即ち、前回の基板アライメント位置情報に基づき次回の基板ＷまたはマスクフィルムＭ位置を予め調整する。これは、同一ロットの基板Ｗでは、反りや皺の発生も類似し、さらに上枠200により基板Ｗを押圧した場合の基板Ｗの平坦化され方にも共通点が多いからである。
【００２２】
以上、本発明による基板露光方法および露光装置の好適な実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、上述した実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。例えば、シールゴム130は、上枠200の下面202に設けても良い。また、上枠200に設けた真空装置210は、必ずしも本発明の必須要件ではない。
【００２３】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明の基板露光方法および露光装置によると、マスクフィルムを被着固定した上枠を使用してフィルム状の基板全面を平坦にした状態で下枠に吸着保持するので、例えば０.０４ｍｍ以下極めて薄い基板であっても正確かつ確実に下枠に保持してマスクフィルムと確実かつ迅速にアライメント（位置合わせ）することが可能であるという実用上の顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板露光装置の露光ステップを示す図、
【図２】フィルム状基板とフォトマスクとのアライメント動作を説明する図、
【図３】下枠とフィルム状基板との関係を説明する側面図、
【図４】従来の基板露光装置の一例の全体構成を示す図、
【図５】図４に示す従来の基板露光装置の部分断面図である。
【符号の説明】
100 下枠
102 上面
120、210 真空吸着装置
200 上枠
300 ハンドラー
Ｍ マスクフィルム
Ｗ フィルム状の基板（ワーク）

Claims (5)

1. 真空引きしてフィルム状の基板を吸着固定する下枠と、下面にマスクフィルムが被着固定された透明な上枠とを有し、前記基板およびマスクフィルムをアライメントして露光用光源からの光を、前記マスクフィルムを介して前記基板に照射して露光する基板露光方法において、
   前記基板を前記下枠に真空吸着する前に、前記マスクフィルムを有する前記上枠で前記基板を前記下枠に押圧する工程と、次に前記下枠を真空引きして前記押圧された基板を前記下枠に吸着固定する工程と、該吸着固定して平坦にした基板に前記マスクフィルム密着させて露光光源により前記マスクフィルムを介して前記基板を露光する工程とよりなることを特徴とする基板露光方法。
2. 前記基板を前記下枠に押圧して吸着固定した後、前記上枠を離間させて前記基板のアライメントを実施する工程を含むことを特徴とする請求項１の基板露光方法。
3. 前記アライメント工程は、前回のアライメント情報を記憶し次回のアライメントに使用する学習機能を有することを特徴とする請求項２の基板露光方法。
4. 前記上枠または下枠には貫通穴を介してメイン真空装置を接続して前記基板の露光時に前記基板および前記マスクフィルムを空気圧により密着させることを特徴とする請求項１、２または３の基板露光方法。
5. 露光される基板を載置し、該基板を真空引きして吸着固定する真空吸着装置を有する下枠と、該下枠に対して接近または押圧した後に離間可能に構成され、下面にマスクフィルムが被着固定された透明な上枠と、露光用光源とを有し、該露光用光源で前記マスクフィルムを介して前記基板を露光する基板露光装置において、
   前記下枠上に前記基板を配置した後に、前記マスクフィルムが被着された上枠を前記下枠に対して押圧して前記基板を前記下枠面上で平坦にする手段を備えることを特徴とする基板露光装置。

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