JP5292980B2 - ワークステージおよびこのワークステージを使った露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光などの加工処理を施す基板を保持するワークステージに関し、特に、両面に回路等のパターンを形成するために両面にレジストが塗られるようなプリント基板用のワークステージに関する。
また、このワークステージを使った露光装置に関する。

半導体、プリント基板、液晶基板等（以下ワークとも呼ぶ）を製造する工程において、露光などの加工処理を行う際、ワークが位置ずれを起こさないように、ワークを吸着保持するワークステージが使われる。
図７に、従来のワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す。

露光装置は、露光光である紫外線を出射する光照射部１、ワークに露光（転写）する回路等のパターンが形成されたマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２、表面にレジストＲが塗布されたプリント基板等のワークＷを保持するワークステージ３、ワークステージＷＳ上に保持されたワークＷ上にマスクＭのパターン像を投影する投影レンズ４などから構成される。なお、露光装置の中には、投影レンズを備えないものもある。
光照射部１は、紫外線を含む光を放射するランプ５と、ランプ５からの光を反射するミラー６を備えている。

ワークステージ３の表面には、ワークＷを吸着保持するための真空吸着溝や複数の真空吸着孔７が形成されている。ワークステージ３には配管Ｌが接続され、この配管Ｌを介して、真空吸着溝や真空吸着孔７に真空が供給される。
以下に、図７を用いて露光装置の動作を説明する。

不図示の搬送手段により、露光装置のワークステージ３上にプリント基板などのワークＷが置かれる。ワークＷの表面（パターンを形成する側）には、レジストＲが塗布されている。なお、プリント基板の露光には、ソルダーレジストと呼ばれる粘着性（タック性ともいう）の高いネガレジストが使われることが多い。
ワークステージの真空吸着孔（真空吸着溝）７に真空が供給され、ワークＷはワークステージ３上に吸着保持される。光照射部１から露光光が、マスクＭ、投影レンズ４を介してワークＷに照射され、マスクＭに形成されている回路等のパターンがワークＷ上に露光される。

ワークステージ３への真空の供給は、上記露光処理中、ワークＷが移動（位置ずれ）しないように続けられる。
光照射部１からの露光光照射を停止し露光処理が終わると、真空吸着孔（真空吸着溝）７への真空の供給を止めてワークの吸着保持を解除する。
ワークＷはワークステージ３から外れ、不図示の搬送手段により、露光装置外に搬送される。

なお、ワークステージは、様々な大きさや形状のワークに対応するために、基台と基台上に取り付ける板状部材とから構成されるものがある。
そのようなワークステージとして、例えば特許文献１がある。
プリント基板には、両面に回路パターンを形成するために、両面にレジストが塗布されるものがある。プリント基板の両面に回路パターンを形成するための手順を、図８と図９を使って説明する。

図８（ａ） 両面にレジストＲを塗布されたプリント基板Ｗが、露光装置のワークステージ３上に、不図示の搬送装置により搬送される。
図８（ｂ） プリント基板Ｗを、最初に露光する面（第１面）を上に、後で露光する面（第２面）を下にしてワークステージ３に置く。真空吸着孔７に配管Ｌから真空を供給して、ワークステージ３にプリント基板Ｗを吸着保持する。不図示のマスクを介して露光光を照射し、第１面にパターンを露光する。

図９（ｃ） 第１面の露光処理後、プリント基板Wをいったんワークステージ３からはずして表裏反転し、次に露光を行う第２面を上に、露光処理の終わった第１面を下にして再びワークステージ３に置く。ワークステージ３に真空を供給して、プリント基板Ｗを吸着保持する。
なお、プリント基板で多く使用されるネガレジストは、露光光が照射されると照射された部分が露光前よりも硬くなるため、露光した面を下にしてワークステージにおいても、形成した露光パターンが変形することはない。

図９（ｄ） 図８（ｂ）と同様に、マスクを介して露光光を照射し、第２面にパターンを露光する。これでプリント基板Wの両面の露光処理が終わる。プリント基板Wは次の現像の工程に移される。
上記したように、プリント基板に塗布されるレジストは粘着性（タック性）の高いものが多い。そのため、図８（ｂ）のように、プリント基板Ｗの第１面を露光するために、第２面を下にしてワークステージ３に置き真空吸着すると、プリント基板Ｗは強くワークステージ３に押し付けられるので、第２面に塗られているレジストＲにより、プリント基板Ｗがワークステージ３に張り付いてしまう。

そのため、露光処理後、ワークステージ３の真空吸着を解除し、プリント基板Ｗをワークステージ３から搬出しようとしても、プリント基板Ｗがワークステージ３からはがれず、搬出できないことがある。
このような問題により、従来、両面にレジスト、特に粘着性（タック性）の高いソルダーレジストを塗布したプリント基板に対して、両面に露光処理を行うことは困難であった。
特開２００２−２１７２７６号公報

本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであって、本発明の第１の目的は、露光等の加工処理を行うために、ワークを、レジストのような粘着性（タック性）の高い物質が塗布された側をワークステージ側に向けて吸着保持しても、加工処理後、ワークをワークステージから容易に外すことができるワークステージを提供することであり、また、第２の目的は、両面にレジストが塗布されたワークに両面露光処理を行うことができる露光装置を提供することである。

上記課題解決するため、本発明においては、露光光を出射する光出射部と、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが転写されるソルダーレジストが塗布されたワークを保持するワークステージとを備え、該ワークの両面を露光する露光装置であって、上記ワークステージは、真空吸着により基板を保持するワークステージであって、真空とエアーが供給される凹部が形成された基台と、該基台の凹部を覆うように取り付けられ、複数の貫通孔が形成された、弾性を有する四角形の板状部材とを備え、この板状部材をその四隅または対向する二辺で基台に対して固定し、上記凹部にエアーを供給することで、上記板状部材をエアーの吹き出す方向に膨らませ山形に反らせ、該板状部材の周辺部の貫通孔よりエアーを放出し、該板状部材の周辺部から内側に向けて上記ワークをはがすことを特徴とする。

ワークステージの基台上に取り付ける板状部材は、弾性を有する材質、例えばガラスエポキシ基板や薄いステンレス板で構成する。
基台に真空を供給すると、基台の凹部を介して、吸着板の貫通孔に真空が供給される。板状部材の上に基板（ワーク）が載置されていれば、基板は板状部材上に吸着保持される。
一方、基台にエアーを供給すると、板状部材の貫通孔にエアーが供給されるとともに、板状部材は、基台に固定されていない部分が、エアーに押されて膨らみ、山形に反る。

板状部材が山形に反ることにより、板状部材上に、板状部材側の面にレジストのような粘着性（タック性）の高い物質が塗られたワークが載置されており、そのためにワークが板状部材に張り付いたような状態になっていたとしても、ワークは周辺部から中央部に向かって板状部材からはがれていく。

本発明のワークステージによれば、ワークのレジストのような粘着性（タック性）の高い物質が塗布された側をワークステージ側に向けて吸着保持しても、ワークステージから容易に取り外すことができる。
また、このようなワークステージを露光装置のワークステージとして使用することにより、露光処理を行うワークの両面にレジストが塗布されたワークの露光処理、即ち両面露光処理を行うことができる。

以下、露光装置に用いるワークステージを例にして説明するが、露光装置以外であっても、基板を吸着保持して処理する装置であれば、このワークステージを使用することができる。
図１に、本発明のワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す。なお、図７と同じものについては同じ符号を付している。

図２に、図１のワークステージの構成を拡大して示す。図１と図２を用いて、本発明のワークステージの構造を説明する。
ワークステージ３は、基台（ベースプレート）３１と、吸着板と呼ばれる板状部材３２とを備える。板状部材（吸着板）３２の形状は、ワークステージ３に置かれる基板（ワーク）Wの形に合わせて形成される。
例えば、ワークがプリント基板や液晶基板といった四角いものの場合は、吸着板も四角形になる。

基台３１の材質は、例えばアルミニウムである。基台３１には、凹部１００が形成され、凹部１００内には吸着板３２が載る複数の凸部１０１が形成される。
基台３１には配管Ｌが取り付けられている。配管Ｌにはエアーと真空とが接続されており、第１のバルブＢ１と第２のバルブＢ２とを開閉することにより、基台３１に真空とエアーを切り替えて供給することができる。

基台３１には真空エアー導入路１０２が形成されており、配管Ｌに供給された真空またはエアーは、この真空エアー導入路１０２から凹部１００に導かれる。
基台３１の表面（即ち、凸部１０１の上面と基台表面の外周部１０３とでつくる平面）は、精度の良い平面に仕上げられている。即ち、凸部１０１の上面と基台表面の外周部１０３とは同じ高さであり、その平面度は１０μｍ程度である。

吸着板３２は、例えば、厚さ０．６ｍｍのガラスエポキシ基板（プリント基板と同じ材質である）や厚さ０．２ｍｍのステンレス板といった柔軟性（弾性）を有する材質で作られる。
吸着板３２は、凹部３１を完全に覆う大きさを有し、全面に渡って所定の直径（例えばφ２００μｍ〜３００μｍ）の貫通孔１０４が一定間隔（例えば５ｍｍ〜６ｍｍピッチ）で設けられている。

吸着板３２は、その四隅をねじ１０５により基台３１に対して固定する。なお、ねじではなく、接着剤や固定金具を使って固定しても良い。
基台３１上に吸着板３２を取り付けて、基台３１に配管Ｌから真空を供給すると、上記のように基台３１の凹部１００に真空が導かれ、その凹部１００を覆う吸着板３２の貫通孔１０４にも真空が供給され、吸着板３２に置かれたワークＷが吸着保持される
吸着板３２は、上記のように弾性を有するが、凸部１０１が吸着板３２を支えて凹部１００の内側にへこむのを防ぐ。

一方、基台３１に配管Ｌからエアーを供給すると、基台３１の凹部１００にはエアーが導かれ、吸着板３２の貫通孔１０４からエアーが吹き出す。
また、それとともに凹部１００のエアーは、吸着板３２を押し上げる。吸着板３２は、基台３１に対して四隅しか固定されていないので、基台３１に固定されていない凹部１００を覆っている部分が、自身の弾性により膨らみ山形に反る。

図３と図４を使って、本発明のワークステージの動作を説明する。同図は、図２に示したワークステージの断面図である。
なお、これらの図では、わかりやすいように、ワークＷに塗布されているレジストＲの厚さや、吸着板３２の反り量を誇張して示している。

図３（ａ） 両面にレジストＲが塗布されたプリント基板（ワーク）Ｗが、不図示の搬送機構により、ワークステージ３上に運ばれてくる。ワークＷ表面に塗布されるレジストＲの厚さは約３０μｍである。
また、ワークステージ３の基台３１には配管Ｌから真空が供給されている。

図３（ｂ） ワークＷが、最初に露光処理が行われる第１の面を上にしてワークステージ３の吸着板３２の上に載る。
基台３１に供給されている真空により、ワークＷは吸着板３２上に吸着保持される。吸着板３２上に固定されたワークＷは、第１面の露光処理が行われる。

ワークＷは、真空吸着により吸着板３２に押し付けられる。ワークＷの吸着板３２と接する側の面（次に露光される第２の面）にもレジストＲが塗られている。ワークＷは、レジストＲの粘りために吸着板３２に張り付く。
図４（ｃ） ワークＷの第１面の露光処理が終わると、基台３１への真空の供給を止めエアーの供給に切り替える。
吸着板３２は弾性があり、基台３１に固定されているのはその四隅のみであるので、吸着板３２は、基台３１に固定されていない凹部１００を部分が、凹部１００に供給されたエアーに押されて（エアーの吹き出す方向に）膨らみ、山形に反る。

この吸着板３２の反りと、吸着板３２の周辺の貫通孔１０４から吹き出すエアーに押されて、ワークＷは吸着板３２の周辺部から内側に向かってはがれていく。
図４（ｄ） ワークＷが吸着板３２からはがれたところで、不図示の搬送手段がワークＷをワークステージ３から搬出する。
搬出されたワークＷは表裏を反転し、今度は第２面を上に、先に露光した第１面を下にしてワークステージ３に再び載置し、露光処理を行う。

本実施例においては、吸着板３２として、大きさ５００ｍｍ×６００ｍｍ、コア厚０．６ｍｍの両面銅箔付きガラスエポキシ基板を使用したが、この吸着板３２の反りの大きさは、基台３２の凹部１００に約０．１〜０．３ＭＰａのエアーを供給すると、吸着板３２の中央付近で、基台３１の平面に対して約５ｍｍ持ち上がるものであった。
このような吸着板３２を用いたワークステージ３を、露光装置のワークステージとして使用し、実際に両面にレジスト（ソルダーレジスト）Ｒを塗布したプリント基板Ｗを、真空吸着して露光処理したところ、基板Ｗが吸着板３２に張り付くことなくワークステージ３から搬出することができ、両面にレジストＲが塗布された基板Ｗであっても露光処理を行うことができた。

なお、上記のように、吸着板３２は、基台３１の凹部１００にエアーを供給したときに、中央部が膨らみ山形に反らなければならない。したがって、吸着板３２は基台３１に対して全周を固定してはならない。
吸着板３２が四角形の場合、上記実施例に示すように、四隅で固定することが望ましいが、対向する二辺を固定するのであっても、吸着板３２は反ることができるので同様の効果を得ることができる。

また、吸着板３２の材質としては、上記実施例で示したような樹脂のほかに薄いステンレスといった金属を使用することができる。しかし、金属の場合は、反りを繰り返すことによる疲労が生じることがあり、また、金属は厚さによる弾性の調節がしにくい（厚さが少し厚くなると急に硬くなる）ことがあるので、樹脂を使用することが便利であり望ましい。

また、ワークＷのはがれやすさを促進するために、吸着板の表面にフッ素加工などを行っても良い。

図５に、本発明のワークステージの変形例を示す。
上記図２に示した実施例においては、基台３１に一つの大きな凹部１００を形成しているが、図５に示すように、基台３１に複数の凹部１００を形成し、それぞれに真空とエアーを供給するようにしても良い。
吸着板３２は、基台３２に形成したすべての凹部１００を覆い、上記実施例と同様に基台３１に対して四隅で固定する。

図６は、図５で示したワークステージの断面図である。図６（ａ）は、基台３１に真空を供給している状態であり、図６（ｂ）は、エアーを供給している状態である。
図６（ａ）に示すように、基台３１に真空が供給されている際には、基台３１が吸着板３２を支持し、吸着板３２がへこむのを防ぐ。

また、図６（ｂ）に示すように、基台３１にエアーが供給されると、吸着板３２は、貫通孔１０４からエアーが吹き出すとともに、凹部１００に供給されたエアーに押されて、基台３１に固定されていない部分が持ち上げられて反る。
なお、エアーが供給されたときに、エアーに押されて吸着板３２が反るためには、凹部１００の径よりも吸着板３２の貫通孔の径が小さくなければならない。

本発明のワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す図である。 図１のワークステージの構成を拡大して示す図である。 本発明のワークステージの動作を説明する図である。 本発明のワークステージの動作を説明する図である。 本発明のワークステージの変形例を示す図である。 図５で示したワークステージの断面図である。 従来のワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す図である。 プリント基板の両面に回路パターンを形成するための手順を説明する図である。 プリント基板の両面に回路パターンを形成するための手順を説明する図である。

符号の説明

１ 光照射部
２ マスクステージ
３ ワークステージ
３１ 基台（ベースプレート）
３２ 板状部材（吸着板）
４ 投影レンズ
５ ランプ
６ ミラー
７ 真空吸着孔（真空吸着溝）
１００ 凹部
１０１ 凸部
１０２ 真空エアー導入路
１０３ 基台表面の外周部
１０４ 貫通孔
１０５ ねじ
Ｌ 配管
M マスク
W ワーク（基板）
Ｒ レジスト
Ｂ１ 第１のバルブ
Ｂ２ 第２のバルブ

Claims (1)

1. 露光光を出射する光出射部と、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが転写されるソルダーレジストが塗布されたワークを保持するワークステージとを備え、該ワークの両面を露光する露光装置において、
   上記ワークステージは、真空吸着により基板を保持するワークステージであって、
   真空とエアーが供給される凹部が形成された基台と、該基台の凹部を覆うように取り付けられ、複数の貫通孔が形成された、弾性を有する四角形の板状部材とを備え、上記板状部材は、その四隅または対向する二辺が上記基台に固定され、
   上記凹部にエアーを供給することで、上記板状部材をエアーの吹き出す方向に膨らませ山形に反らせ、該板状部材の周辺部の貫通孔よりエアーを放出し、該板状部材の周辺部から内側に向けて上記ワークをはがすことを特徴とする露光装置。

Images