JP5333063B2 - 両面露光装置 - Google Patents
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Description
同特許文献に記載された両面投影露光装置は、光照射部、露光ステージ、第1および第2のマスクと、これら2枚のマスクを保持するマスクステージ、投影レンズ、ワークを反転させる反転ステージなどを備えている。
この露光装置は、ワークの第1面(表面)を第1のマスクを使って露光した後、反転ステージでワークを反転させ、第2面(裏面)を第2のマスクを使い露光する。これにより、ワークの表面には第1のマスクに形成されたパターンが露光され、裏面には第2のマスクに形成されたパターンが露光される。
同文献の図2、図3に記載の実施例の装置において、マスクステージは、表面用の第1のマスクと裏面用の第2のマスクの2枚を載せることができ、マスクの交換は、マスクステージをスライド移動して行っている。このため、マスクの交換時間は約2秒と短い。
表面露光用のマスクと裏面露光用のマスクの交換時間が、上記のように短い場合、マスクの交換を1枚のワークの処理ごとに実施しても、スループットは低下しない。すなわち、ワークの露光処理の全体の時間は長くならない。なぜなら、マスクの交換が、露光装置が他の動作を行っている間にできるからである。
しかし、特許文献1に記載の露光装置ではマスクをスライド移動させて交換しているので、多数のマスクを使用して、マスクを交換しながらワーク毎に異なった多数のパターンを露光することはできない。
図9において、1は光照射部であり、例えばランプ1aと反射鏡1bから構成され、光照射部1から放射される光は、マスクステージ2上に載置されたマスク、投影レンズ3を介してワークステージ4上のワークWに照射される。
マスクライブラリ6には複数マスクM1,M2,M3,…が収納され、マスクステージ2上のマスクMを交換する場合、マスク搬送機構5がマスクステージ2上のマスクMをワークハンド等により保持して、レール5aに沿って移動し、マスクMをマスクライブラリ6の所定の位置に収納する。また、マスク搬送機構5は、マスクライブラリ6から次に使用するマスクを取り出して、レール5aに沿って移動しマスクステージ2に載置する。
マスクの交換時間が30秒程度になると、前記特許文献1に記載の露光装置においては、その時間は、露光装置が行う他の動作の時間では吸収することができずに、マスク交換が終わるのを待つ待ち時間となる。その結果1枚のワークを処理する時間が長くなり、スループットが低下する。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、多数のマスクを保管して交換することができるマスクライブラリを備える両面露光装置において、ワークの露光処理に要する全体の時間を短くし、スループットの低下を防ぐことができる両面露光装置を提供することである。
そして、露光処理を次のように行なう。
(1)マスクステージに表面露光用の第1のマスクを載せる。ワークが表面を上にしてワークステージに搬入される。ワークの表面を露光する。
表面の露光が終わると、ワークはワークステージから反転ステージ部に搬送され、反転ステージ部はワークを反転させる。
(2)反転したワークはワーク保管部に搬送される。ワーク保管部は、反転したワークを順次保管する。これを1ロットのすべてのワーク(1ロットは20枚〜50枚のワークにより構成される)について行う。即ち、全ワークについて先に表面だけ露光し、反転して第2面(裏面)を上に向けた状態で一時保管する。
(3)その後、マスクステージのマスクを裏面露光用の第2のマスクに交換し、続いてワーク保管部から裏面が上になったワークを取り出し、ワークステージに搬送し、裏面の露光を行う。裏面の露光が終わったワークは、装置の外に搬出される。ワーク保管部に保管されているすべてのワークがなくなるまで行う。即ち、裏面の露光は、表面を露光した順番(ワーク保管部に保管した順番)とは逆順に処理する。
なお、表面あるいは裏面を露光する途中で、マスクを例えばA→B→C…のように交換し、1ロットのワークの表面(あるいは裏面)にAのパターン、Bのパターン、Cのパターン、…のように異なったパターンを露光するようにしてもよい。
また、表面の露光を終えたワークを、反転させずにワーク保管部に保管し、裏面を露光するためにワーク保管部からワークステージに移動する際に、反転ステージ部で反転させても良い。
(1)露光光を照射する光照射部と、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、ワークを載置する露光ステージと、ワークの第1面(表面)にパターンを露光するための第1のマスクと、第2面(裏面)にパターンを露光するための第2のマスクと、上記第1のマスクと第2のマスクを保管するマスクライブラリと、上記マスクライブラリと上記マスクステージとの間でマスクを搬送するマスク搬送機構と、第1および第2のマスクに形成されたマスクパターンを、上記露光ステージに載置されたワーク面上に投影する投影レンズと、第1面が露光されたワークを反転させる反転ステージ部と、上記光照射部からの露光光の照射と、上記マスク搬送機構による第1のマスク及び第2のマスクの交換と、上記反転ステージ部によるワークの反転と、上記ワークの搬送とを制御する制御部を備えた両面露光装置において、第1面が露光されたワークを複数保管するワーク保管部を備え、上記制御部は、複数のワークからなる1ロットのワークのすべてのワークについてまず第1面を露光して上記ワーク保管部に保管し、1ロットのワークのすべてのワークについて第1面の露光が終了後、第1のマスクを第2のマスクを交換し、第2面を露光する。
(2)上記(1)において、ワークの第1面(表面)露光用マスクを複数のマスク群から構成し、上記制御部が、上記1ロットのワークの第1面の露光の途中で、第1のマスクを交換し、上記1ロットのワークの第1面に、異なったマスクパターンを露光する。
(3)上記(1)において、ワークの第2面(裏面)露光用マスクを複数のマスク群から構成し、上記制御部が、上記1ロットのワークの第2面の露光の途中で、第2のマスクを交換し、上記1ロットのワークの第2面に、異なったマスクパターンを露光する。
(4)上記(1)(2)(3)において、上記制御部が、露光したワークの上記反転ステージ部による反転と、上記第1のマスクと第2のマスクの交換を同時に行う。
(1)まず表面の露光を1ロットのすべてのワークについて行い、続いて裏面の露光を行うので、マスクの交換は1ロットの露光処理において1回で済む。したがって、マスクの交換時間が多少長くなったとしても、ワークの露光処理の全体の時間が極端に長くなることがない。このため、スループットの低下を防ぐことができる。
(2)多数のマスクを保管したマスクライブラリを備えているので、ワークの第1面(表面)または第2面の露光の途中でマスクを交換して、1ロットのワークの表面(あるいは裏面)に異なったパターン露光することができる。
この場合、第1面(表面)または第2面(裏面)の露光中にマスクを交換しているので、その分、処理時間が増加するが、ワークの反転ステージ部による反転と、マスクの交換を同時に行うことで、処理時間の増加はわずかである。
(3)露光したワークの反転ステージ部による反転と、第1のマスクと第2のマスクの交換を同時に行うことで、処理時間を短縮することができる。
本実施例の両面露光装置は、大きくは、露光機本体10と、ワーク搬入搬出部20、反転ステージ部30、ワーク保管部40に分けられる。
また、露光機本10体は、露光光を出射する光照射部1、ワークに形成する回路等のパターン(マスクパターン)を形成したマスクMを載置するマスクステージ2、露光するワークWを載置するワークステージ4、ワークステージ4上のワークWにマスクパターンを投影する投影レンズ3、複数のマスクを保管するマスクライブラリ6等を備える。
なお、露光機本体10は、マスクステージ2の移動機構、ワークステージ4の移動機構、マスクMとワークWの位置合せを行うためのアライメント顕微鏡、マスクライブラリ6とマスクステージ2の間でマスクを搬送するマスク搬送機構5、ワーク搬入搬出部20とワークステージ4との間、またワークステージ4と反転ステージ部30との間、反転ステージ部30とワーク保管部40との間でワークを搬送するワーク搬送機構などを備えるが、図1においてはマスク搬送機構5の位置が示されているのみで、他は省略している。
また、露光機本体10の光照射部1は、露光光を含む光を放射する光源であるランプ、ランプから放射される光を反射する反射鏡、光照射部からの光の出射を制御するシャッタ等を備える。これも図示を省略している。
ワークステージ4に載置されたワークは、ワークステージ4に真空吸着等により保持される。光照射部1から照射された露光光は、マスクステージ2に保持されたマスクMに照射される。マスクMには回路等のパターンが形成されており、このパターンは投影レンズ3によりワークステージ4に保持されたワークWに投影され露光される。
反転ステージ部30は、露光機本体10で表面の露光が終わり、ワーク搬送機構により運ばれてきたワークを反転させる部分である。反転ステージ部30はワークを載せて180°反転するステージを備える。詳しい構造については後述する。
ワーク保管部40は、反転ステージ部30で反転されたワークを保管する部分である。ワーク保管部40は、ワーク搬送機構により運ばれてきたワークを順番に積み上げて保管する棚を備える。詳しい構造については後述する。
同図において、同図左より、ワークをワーク搬入搬出部20からワークステージ4に搬送する第1のワーク搬送機構50a、ワークステージ4、ワークをワークステージ4から反転ステージ部30に搬送する第2のワーク搬送機構50b、ワークを反転ステージ部30から搬送する第3のワーク搬送機構46を含むワーク保管部40である。
ワークステージ4の上側には、マスクMとワークWの位置合せに使用するアライメント顕微鏡7と、投影レンズ3が設けられる。また、ワークステージ4の手前側(搬送方向に直交する方向)にはプリアライメントステージ4aが設けられ、その上には、ワークを吸着して第1のワーク搬送機構50aからプリアライメントステージ4aへ、また、プリアライメントステージ4aから第2のワーク搬送機構50bへ搬送する一対のワークハンド8a,8bが設けられる。
制御部60は、前記したように光照射部1、マスク搬送機構5によるマスクの交換等に加えて、上記第1のワーク搬送機構50a、第2のワーク搬送機構50bによるワークの搬送、反転ステージ部30によるワークの反転、ワーク保管部40によるワークの保管動作などを制御する。
ワークステージ4上に搬送されたワークWはアライメント顕微鏡7を使用して位置合わせされ、ワーク上にマスクを介して図示しない光照射部から投影レンズ3を通過した露光光が照射され、マスクパターンの露光処理が行われる。
露光処理されたワークWは、図示しない搬送手段によりプリアライメントステージ4aに搬送され、ワークハンド8bにより第2のワーク搬送機構50bに搬送される。また、これと同時に、第1のワーク搬送機構50aにより、ワーク搬入搬出部10から搬送されてきた次のワークはワークハンド8aにより吸着されてプリアライメントステージ4a上に載置される。
露光処理の終わったワークWは、第2のワーク搬送機構50bより反転ステージ部30に送られて反転され(裏返され)、第3のワーク搬送機構46によりワーク保管部40に送られて保管される。
図3にワーク搬送機構50の概略構成を示す。
同図に示すようにワーク搬送機構50は、回転軸52に取り付けられた柔らかい樹脂製のローラ51から構成されるローラ回転機構55を有し、これが複数保持枠53に取り付けられている。回転軸52にはモータ54に取り付けられており、モータ54は同期して回転軸52を回転駆動する。
これによりローラ51が回転し、ワーク(プリント基板)をローラ51の上に置くと、ワークはローラ51の回転する方向に送られる。
反転ステージ部30も、ワーク搬送機構50と同様に、モータ34を取り付けた回転軸32に複数のローラ31を取り付けたローラ回転機構35を備えており、このローラ回転機構35が上下2列になって保持枠33に取り付けられている。
保持枠33には、反転モータ37により駆動される回転軸36が取り付けられており、反転モータ37が回転すると、保持枠33全体も回転する。
上下2列に並べられたローラ回転機構35の間にワークを入れ、その状態で反転モータ37により保持枠33を180°回転させると、ワークが反転する。
ワーク保管部40も、ワーク搬送機構50と同様の、複数のローラ41が取り付けられた回転軸42を有し、該回転軸42が保持枠43に取り付けられた複数のローラ回転機構45と、回転軸42を駆動するモータ44から構成される第3のワーク搬送機構46を備えている。
また、ワークWを1枚ずつ下から支持する複数列のフォーク47がフォーク支持板48に取り付けられている。
フォーク支持板48にはフォーク支持板駆動機構49が取り付けられており、フォーク支持板48を図面上下方向に移動させる(ローラ回転機構45は上下に移動しない)。これにより、フォーク47がローラ回転機構45の間を上下に移動する。
図6(a)に示すように、表面を露光したワークWが第2のワーク搬送機構50bに送られる。
図6(b)に示すように、第2のワーク搬送機構50bのローラ51と反転ステージ部30のローラ31が回転し、ワークWが、反転ステージ部30の上下2列に配置したローラ回転機構35の間に搬送される。ワークWは上下のローラ回転機構35によって挟まれる。 図6(c)に示すように、図4に示した反転ステージ部30の保持枠33に取り付けた反転モータ37が駆動され、ワークWをローラ回転機構35により挟んだまま、保持枠33全体が回転する。
図6(d)に示すように、反転ステージ部30が180°回転する。ワークWは反転し、第2面(裏面)が上になる。
図6(e)に示すように、反転ステージ部30のローラ31と第3のワーク搬送機構47のローラ41が回転し、ワークWが反転した状態でワーク保管棚40に搬送される。
図7(a)に示すように、反転ステージ部30のローラ31とワーク保管棚40のワーク搬送機構47のローラ41が回転し、反転した第1のワークW1がワーク保管棚40に搬送される。
フォーク支持板駆動機構49が動作し、フォーク支持板48が上昇する。これにより図7(b)に示すように、第1のフォーク47aがローラ41の間を上昇し、第1のワークW1をすくって持上げ上昇を停止する。反転ステージ部30では第2のワークW2が反転される。
図7(c)に示すように、第2のワークW2が、反転ステージ部30からワーク保管棚40に搬送される。
フォーク支持板駆動機構49が動作し、フォーク支持板48が上昇する。これにより図7(d)に示すように、第2のフォーク47bがローラ41の間を上昇し、第2のワークW2をすくって持上げ上昇を停止する。反転ステージ部30では第3のワークW3が反転される。
上記動作を1ロット(20枚から50枚)のすべてのワークの表面の露光が終わるまで繰返し、1ロット分のワークを保管棚40に保管していく。
ここでは、主として前記図1を用いて説明する。なお、以下に説明する各動作のうち並行して実施できるものは並行しておこなう。これは、処理時間を短縮するためである。
ワーク搬入搬出部20にワークWが搬送されてくる。このワークWの搬送は露光装置を設置する工場側の搬送機構(不図示)により搬送される。
1ロットのワーク(20枚から50枚のワークからなる)がケースに入れられてまとめて搬送されてくる場合もあるが、露光装置のワーク搬入搬出部20とは別の所に1ロットのワークを入れたケースを置き、そこから1枚ずつワーク搬入搬出部20に送る場合もある。
露光装置の制御部60は第1のワーク搬送機構50aを駆動して、ワーク搬入搬出部20に搬送されてきたワークWを、露光機本体のワークステージ4に搬送する。次いで、マスク搬送機構(不図示)により、マスクライブラリ6からワークWの第1面(表面)露光用の第1のマスクM1を取り出し、マスクステージ2にセットする。
マスクMとワークWの位置合せを行った後、光照射部1から露光光を出射する。露光光は、マスクMと投影レンズ3を介して、ワークステージ4上のワークWに照射される。ワークWの表面に、第1のマスクM1に形成されたパターンが露光される。
制御部60は、反転ステージ部30を駆動して、図6にて示した手順により、ワークWを反転させる。また、ワーク搬入搬出部20からワークステージ4に、次のワークWを搬送する。
反転ステージ部30で反転されたワークWは、ワーク保管部40に搬送され、図7、図8にて示した手順により、ワーク保管棚40に保管される。
1ロット分のすべてのワークの表面の露光が終わるまで、この手順を繰り返す。
最後に表面露光を行ったワークWが反転ステージ部30で反転されると、そのワークWはワーク保管部40には向かわず、第2のワーク搬送機構50bに戻される。
ワークWは反転されているので、第2面(裏面)が上を向いている。なお、最後に両面露光を行ったワークの反転とマスクの交換は同時に行われる。
制御部60は、第2のワーク搬送機構50bにより、裏面が上になったワークWをワークステージ4に搬送する。
そして、前述したようにマスクMとワークWの位置合せを行った後、光照射部1から露光光を出射する。露光光は、マスクMと投影レンズ3を介して、ワークステージ4上のワークWに照射される。ワークWの裏面に、第2のマスクM2に形成されたパターンが露光される。
裏面の露光が終わったワークWは、第1のワーク搬送機構50bにより、ワーク搬入搬出部20に搬送される。
なお、本実施例では、ワーク保管部40は、反転したワークを保管するようにしている。しかし、表面の露光を終えたワークを、反転させずにワーク保管部40に保管し、裏面を露光するためにワーク保管部40からワークステージ4に移動する際に、反転ステージ部30で反転させるようにしても良い。
以下、第1面及び第2面の露光の途中でマスクを交換する場合の動作について簡単に説明する。
ワーク搬入搬出部20にワークWが搬送されてくると、制御部60は第1のワーク搬送機構50aを駆動して、ワーク搬入搬出部20に搬送されてきたワークWを、露光機本体のワークステージ4に搬送する。次いで、マスク搬送機構(不図示)により、マスクライブラリ6からワークWの第1面(表面)露光用の第1のマスクM11を取り出し、マスクステージ2にセットする。
そして、ワークWの位置合わせののち、光照射部1から露光光を出射して、ワークWの表面に、第1のマスクM1に形成されたパターンを露光する
表面の露光が終わったワークWは、第2のワーク搬送機構50bにより反転ステージ部30に搬送され、反転され、ワーク保管部40に搬送され保管される。
なお、このマスクの交換作業を、反転ステージ部30における露光済みのワークの反転作業と同時に行うことで処理時間を短縮することができる。
そして、ワークWの位置合わせののち、光照射部1から露光光を出射して、ワークWの表面に、第2のマスクM12に形成されたパターンを露光する
表面の露光が終わったワークWは、第2のワーク搬送機構50bにより反転ステージ部30に搬送され、反転され、ワーク保管部40に搬送され保管される。
以上のように、1ロットのワークの第1面(表面)を露光している途中で、マスクを例えばM11、M12、M13、…、M1nのように交換し、1ロットのワークの第1面(表面)にマスクM11のパターン、M12のパターン、M13のパターン、…、M1nのパターン、のように異なったパターンを露光する。
そして、前述したようにワークの第2面(裏面)を露光するが、第1面の露光と同様、1ロットのワークの第2面(裏面)を露光している途中で、マスクを例えばM21、M22、M23、…、M2nのように交換し、1ロットのワークの第2面(裏面)にマスクM21のパターン、M22のパターン、M23のパターン、…のように異なったパターンを露光する。
裏面の露光が終わったワークWは、第1のワーク搬送機構50bにより、ワーク搬入搬出部20に搬送される。
なお、上記ではワークの第1面の露光の途中、及び第2面の露光の途中でそれぞれマスクを交換する場合について説明したが、第1面あるいは第2面の露光中のみでマスクを交換するようにしてもよい。
2 マスクステージ
3 投影レンズ
4 ワークステージ
5 マスク搬送機構
6 マスクライブラリ
7 アライメント顕微鏡
8a,8b ワークハンド
10 露光機本体
20 ワーク搬入搬出部
30 反転ステージ部
31 ローラ
32 回転軸
33 保持枠
34 モータ
35 ローラ回転機構
36 回転軸
37 反転モータ
40 ワーク保管部
41 ローラ
42 回転軸
43 保持枠
44 モータ
45 ローラ回転機構
46 第3のワーク搬送機構
47 フォーク
48 フォーク支持板
49 フォーク支持板移動機構
50a 第1のワーク搬送機構
50b 第2のワーク搬送機構
51 ローラ
52 回転軸
53 保持枠
54 モータ
55 ローラ回転機構
60 制御部
Claims (4)
- 露光光を照射する光照射部と、
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、
ワークを載置するワークステージと、
ワークの第1面にパターンを露光するための第1のマスクと、第2面にパターンを露光するための第2のマスクと、
上記第1のマスクと第2のマスクを保管するマスクライブラリと、
上記マスクライブラリと上記マスクステージとの間でマスクを搬送するマスク搬送機構と、
第1および第2のマスクに形成されたマスクパターンを、上記ワークステージに載置されたワーク面上に投影する投影レンズと、
第1面が露光されたワークを反転させる反転ステージと、
上記光照射部からの露光光の照射と、上記マスク搬送機構による第1のマスク及び第2のマスクの交換と、上記反転ステージによるワークの反転と、上記ワークの搬送とを制御する制御部を備えた両面露光装置において、
第1面が露光されたワークを複数保管するワーク保管部を備え、
上記制御部は、
複数のワークからなる1ロットのワークのすべてのワークについてまず第1面を露光して上記ワーク保管部に保管し、
1ロットのワークのすべてのワークについて第1面の露光が終了後、第1のマスクを第2のマスクに交換し、第2面を露光する
ことを特徴とする両面露光装置。 - 上記第1のマスクは複数のマスクからなり、
上記制御部は、上記1ロットのワークの第1面の露光の途中で、第1のマスクを交換し、上記1ロットのワークの第1面に、異なったマスクパターンを露光する
ことを特徴とする請求項1に記載の両面露光装置。 - 上記第2のマスクは複数のマスクからなり、
上記制御部は、上記1ロットのワークの第2面の露光の途中で、第2のマスクを交換し、上記1ロットのワークの第2面に、異なったマスクパターンを露光する
ことを特徴とする請求項1に記載の両面露光装置。 - 上記制御部は、
露光したワークの上記反転ステージによる反転と、上記第1のマスクと第2のマスクの交換を同時に行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3に記載の両面露光装置。
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