JP7430768B2 - 両面露光装置 - Google Patents
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Description
ロールから引き出しての基板の搬送は間欠的であり、搬送後に停止した基板のうち、一対の露光ユニットの間に位置する部位の両面に所定のパターンの光が照射され、両面が同時に露光される。
しかしながら、発明者の研究によると、特許文献1や特許文献2で開示された構成のみでは各アライメントを必要な精度で行うことは実際には難しい。以下、この点について説明する。
また、特許文献2では、アライメントマークAM11,AM12A,AM12Bが撮像装置13A,13Bの光軸上に位置するように調整すると説明しているが、具体的にどのような構成でどのようにして調整するのか説明していない。
送られた基板を挟む位置に配置された一対の第一第二のマスクと、
搬送系が基板を停止させてアライメントが行われた後に基板に各マスクを通して光を照射して基板の両面を露光する露光ユニットと
を備えており、
基板は、露光すべき領域に対して所定の位置関係で設けられたアライメント用開口を有しており、
第一のマスクは、アライメント用のマークである第一マスクマークを有しており、
第二のマスクは、アライメント用のマークである第二マスクマークを有しており、
第一マスクマーク、第二マスクマーク及び基板のアライメント用開口を撮影することが可能なカメラが設けられており、
第一マスクマーク、第二マスクマーク及びアライメント用開口を撮影したカメラからの撮影データにより第一第二のマスクを基板の露光すべき領域に対して位置合わせするアライメント手段が設けられており、
第一のマスクマークは、第二のマスクマークよりも大きいものであり
カメラからの撮影データにおいて、アライメント用開口を通して撮影された第一マスクマークの像が欠けている場合に、当該欠けを解消させるマーク欠け解消手段が設けられており、
マーク欠け解消手段は、第一第二のマスクを移動させることが可能なマスク移動機構を含んでおり、
マーク欠け解消手段は、マスク移動機構により、第一のマスクマークの欠けが一回の移動で第一第二のマスクマークの双方について解消される向きであって当該欠けが一回の移動で第一第二のマスクマークの双方について解消される距離の移動を第一のマスクに行わせることで当該欠けを解消する手段であり、同じ向き及び同じ距離の移動をマスク移動機構により第二のマスクにも行わせる手段であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記マスク移動機構は、前記第一第二のマスクを一体に移動させることが可能な機構であり、
前記マーク欠け解消手段は、前記欠けを解消する際、前記マスク移動機構により前記第一のマスク及び前記第二のマスクを一体に移動させる手段であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記請求項1又は2の構成において、前記カメラからの撮影データにおいてアライメント用開口が欠けて撮影されている場合に、当該欠けが解消される向きの移動であって当該欠けが解消される距離の移動を基板又はカメラに行わせる開口欠け解消手段が設けられており、
前記マーク欠け解消手段は、前記カメラからの撮影データにおいてアライメント用開口が欠けて撮影されている場合において開口欠け解消手段によって当該欠けが解消される向き及び距離の移動が行われた後、前記カメラからの撮影データにおいて、欠けが解消されたアライメント用開口を通して撮影された前記第一マスクマークの像がアライメント用開口内に完全に入っていないために欠けている場合に、当該欠けが解消される向きであって当該欠けが解消される距離の前記移動を前記第一のマスクに行わせる手段であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、前記請求項1乃至3いずれかの構成において、前記カメラからの撮影データにおいて前記アライメント用開口内に第一のマスクマークの像が完全に入っているかどうか判断するマーク欠け判定手段が設けられており、前記マーク欠け解消手段は、第一のマスクマークの像が前記アライメント用開口に完全に入っていないとマーク欠け判定手段が判断した場合に、前記第一のマスクマークの像が前記アライメント用開口内に入り且つアライメント用開口の周縁から離れるのに必要な距離の移動を行わせる手段であるという構成を有する。
また、請求項2記載の発明によれば、上記効果に加え、第一第二のマスクを一体に移動させることで欠けを解消するので、マスクマークの欠け解消のための制御動作がシンプルになる。
また、請求項3記載の発明によれば、上記効果に加え、アライメント用開口の欠けのない状態で撮影された撮影データによりアライメントが行われる。このため、アライメントの精度が高くなる。
図1は、実施形態の両面露光装置の正面断面概略図である。実施形態の装置は、ポリイミドのような柔らかなもので帯状の基板Wを露光する装置となっている。図1に示すように、両面露光装置は、搬送系1と、露光ユニット2とを備えている。
搬送系1は、ロールに巻かれたフレキシブルな基板Wを引き出して間欠的に送り出す機構である。「フレキシブルな」とは、ロールに巻くことができる程度の柔軟性を有するという意味であり、一例としてはフレキシブルプリント基板用の基板が挙げられる。
図1に示すように、露光作業位置において基板Wを挟んで一対のマスク3,4が配置されている。以下、上側のマスク3を第一のマスク、下側のマスク4を第二のマスクと呼ぶ。各マスク3,4は、水平な姿勢である。
二つの露光ユニット2は上下に対称な配置であり、構造的には同様である。即ち、各露光ユニット2は、光源21と、光源21からの光をマスク3,4に照射する光学系22等を備えている。後述するように、この実施形態の装置はコンタクト露光を行う装置となっており、各露光ユニット2は、各マスク3,4に平行光を照射するユニットとなっている。したがって、光学系22は、コリメータレンズを含む。
図1に示すように、送り出し側ピンチローラ12と、第一駆動ローラ15との間が送り出し側バッファエリア101となっている。また、第二駆動ローラ16と巻き取り側ピンチローラ14との間が巻き取り側バッファエリア102となっている。
巻き取り側バッファエリア102も同様であり、不図示のセンサが配置されている。センサからの信号に従い、弛み量が限度まで多くなると、巻き取り側ピンチローラ14と巻き取り側芯ローラ13が同期して動作し、設定された最小値まで弛み量が減るように基板Wを巻き取る。
尚、各マスク3,4には、不図示のZ方向移動機構が設けられている。Z方向移動機構は、コンタクト露光のため、各マスク3,4を基板Wに向けて移動させ、基板Wに密着させるための機構である。
前述したように、アライメントは、一対のマスクを互い位置合わせするとともに一対のマスクを基板に対して位置合わせする動作である。このためには、一対のマスクマークと基板のアライメントマークとが重なる状態を基準とし、この状態が理想的な状態(精度の基準)であるとしてアライメントを行うのが簡便である。「重なる状態」とは、図2に示すように、各マーク31,41,Wmの中心が一直線上(基板Wに垂直な一つの直線上)に位置する場合が典型的であるが、他の状態を精度の基準とする場合もある。
図1に示すように、装置は、各アライメントマーク31,41,Wmを撮影するカメラ8を備えている。カメラ8はメインコントローラ6に接続されており、カメラ8の撮影データはメインコントローラ6に送られるようになっている。
各カメラ8は、光軸(内蔵したレンズの光軸)Aが垂直になるように配置されており、下方を撮影する姿勢で取り付けられている。各カメラ8を据え付けた台座には、カメラ8のXY方向の位置を変更するためのカメラ移動機構81が設けられている。
開口欠け判定ステップS2は、開口欠け判定プログラム73を実行してその戻り値を取得するステップである。開口欠け解消プログラム74は、少なくとも1個のアライメント用開口Wmについて欠けがあると判定された場合に実行されるプログラムである。
マーク判定ステップS4は、マーク欠け判定プログラム77を実行してその戻り値を取得するステップである。
本アライメントプログラム79は、全てのマスクマーク31,41が基板Wによって隠れておらず、アライメント可能と判断された場合に実行されるプログラムである。
図3に示すように、メインシーケンスプログラム7は、間欠送り完了後、開口有無判定プログラム71を実行する。開口有無判定プログラム71の戻り値としては、全てのアライメント用開口Wmが撮影されている場合は正常値、そうでない場合は異常値が戻される。
アライメント用開口Wmをカメラ8の視野に入れるための基板Wの移動は、X方向の移動である。この移動のストロークは、視野のX方向の長さより少し短い。以下、このストロークを検索ストロークと呼ぶ。
図3に示すように、開口検索プログラム72の戻り値が正常値である場合又は最初の開口有無判定プログラム71の実行において正常値が戻された場合、メインシーケンスプログラム7は、開口欠け判定プログラム73を実行する。図5は、開口欠け判定プログラム73によるアライメント用開口の欠け判定について示した平面概略図である。
尚、図5(C)の場合には欠けていないと判定しても良い。この場合には、アライメント用開口Wmの像のいずれの点も視野Vの境界上にない状態で視野V内に存在していれば、禁止領域Pに存在していても欠けはないとするよう開口欠け判定プログラム73がプログラミングされる。
図3に示すように、メインシーケンスプログラム7は、開口欠け判定プログラム73から異常値が戻された場合(欠けがあると判定された場合)、開口欠け解消プログラム74を呼び出して実行する。図6は、開口欠け解消プログラム74によるアライメント用開口Wmの欠けの解消について示した平面概略図である。
この際、X方向の移動については基板Wを移動させても良くカメラ8を移動させても良いが、この実施形態では、基板Wを移動させるようになっている。また、即ち、開口欠け解消プログラム74は、欠けの解消のためのX方向の移動量(向きと距離)を搬送系1に送り、Y方向の移動距離をカメラ移動機構81に送るようプログラミングされている。
尚、通常、欠けの量は各画像データにおいて相違するので、四つのカメラ8からの画像データについて最もアライメント用開口Wmの欠けが最も大きくなっている画像データを特定し、その画像データにおいて欠けを解消させるための移動量を搬送系1及び又はカメラ移動機構81に送るようにする。
開口欠け判定プログラム73で正常値が戻された場合又は開口欠け解消プログラム74が終了した状態では、各カメラ8においてアライメント用開口Wmが欠けのない状態で撮影されてはいるものの、一対のマスクマーク31,41が各アライメント用開口Wm内には位置しておらず、基板Wによって隠れてしまっている場合がある。図7(1)には、このような一対のマスクマーク31,41の隠れが生じた状況の一例が示されている。
図3に示すように、メインシーケンスプログラム7は、仮アライメントプログラム76を実行した場合、マーク隠れ判定プログラム75をもう一度実行し、マーク隠れがないかどうか判定させる。そして、正常値が戻されることを確認したら、メインシーケンスプログラム7は、マーク欠け判定プログラム77を実行する。図8は、マーク欠け判定プログラム77によりマスクマークの欠けがあると判定される例及びマスクマークの欠けが解消した例を示した平面概略図である。
マーク欠け解消プログラム78は、マーク欠け判定プログラム77においてマーク欠けがあったとされた撮影データについて、マーク欠けが解消されるのに要する移動量(向きと距離)を算出する。欠けの量は各画像データにおいて異なるので、マーク欠け解消プログラム78は、各画像データについて欠けを解消させるための移動量を各々算出し、それらの平均を求める。移動量は距離と向きであるので、平均の距離と平均の向きを求める。そして、算出した平均の移動量のマスク移動機構5に送る。
第一マスクマーク31の中心と第二マスクマーク41の中心が必要な精度で一致しているのを確認した上で、本アライメントプログラム79は、それら中心の中間点を求める。そして、本アライメントプログラム79は、基板Wのアライメント用開口Wmの中心を求め、一対のマスクマーク31,41の中心の中間点とのずれを求め、そのずれを解消させるための各マスク3,4の移動の向きと距離を算出する。
メインシーケンスプログラム7は、戻り値である移動指令をマスク移動機構5に送り、一対のマスク3,4を一体に移動させ、各中心が必要な精度で一直線上に並ぶようにする。これで、本アライメントは終了である。尚、図3中不図示であるが、メインシーケンスプログラム7は、次の目標露光領域Rの露光の際のアライメントのために、本アライメント完了時点での各マスクマーク31,41の中心の座標を記憶部60に記憶する。
一対のマスク3,4は、Z方向において、基板Wから離れた待機位置に位置している。この位置は、各マスク3,4のアライメントが行われるXY平面が存在する位置である。
メインシーケンスプログラム7が実行されているメインコントローラ6からは、送りストロークLfの分だけ基板Wを送るよう搬送系1に制御信号が送られる。これにより、第一駆動ローラ15及び第二駆動ローラ16が同期して動作し、基板Wが送りストロークLfだけX方向前側(巻き取り側)に送られる。
各マスク3,4が待機位置に戻ったのが確認されると、メインシーケンスプログラム7は、搬送系1に制御信号を送り、送りストロークLfの分だけ基板WをX方向前側に送らせる。その後は、上記と同じ動作であり、送りストロークLfの基板Wの間欠送りの合間にアライメントをした上で露光を行う動作を繰り返す。
また、開口欠け判定手段が、カメラ8の視野の境界から所定距離だけ内側の領域として設定された禁止領域Pにアライメント用開口Wmの像があるかどうかで欠けの有無を判定するので、アライメント用開口Wmの像が視野の境界線に重なっている状態も欠けであると判定されることになり、より精度の高いアライメントが行える。
尚、上記実施形態において、マーク欠けの解消は、各カメラからの画像データについて移動量を算出し、その平均をマスク移動機構5に出力することで行ったが、最もマーク欠けの大きな画像データを特定し、その画像データについてマーク欠けを解消させる移動量を算出してマスク移動機構5に出力しても良い。
また、開口欠けの解消については、最も開口欠けが大きい画像データを特定してその画像データについて開口欠けを解消させる移動量を算出してマスク移動機構5に出力したが、各画像データについて平均の移動量を算出し、それを搬送系1又はマスク移動機構5に出力しても良い。
また、基板Wの送り方向(X方向)のアライメント用開口Wmの欠けの解消については搬送系1を使用するとしたが、カメラ移動機構81によりカメラ8を移動させても良い。この場合は、XY方向の双方についてカメラ移動機構81に対する制御で済むので、欠け解消のための制御動作がシンプルになる。
但し、マスク移動機構があれば、基板Wの蛇行やアライメント用開口WmがY方向にずれて形成されている場合にも容易に対応でき、この点で好適である。また、マスク移動機構がX方向にも一対のマスク3,4を移動できるものであれば、X方向での本アライメントの際に搬送系1でなくマスク移動機構を使用できる。搬送系1は基板Wの間欠送りのための機構であり、X方向の本アライメントも行わせようとすると構造的に複雑になり易い。マスク移動機構でX方向の本アライメントをすると、搬送系1の構造が複雑化するのが避けられる。
また、マスクマーク31,41が基板Wに隠れている場合にまず仮アライメントを行う構成は、マスクマーク31,41を探す手間が省力化され、アライメントに要する全体の時間を短くする効果がある。
尚、搬送系1としては、基板Wの送り方向が上下方向の場合もある。この場合は、垂直な姿勢の基板Wの両面にマスクを通して露光を行うことになり、左右に露光ユニット2が配置される。
さらに「開口」とは、光を通すという意味で開口ということである。これは、基板Wが遮光性であることを想定しており、レジストが塗布された場合がその典型例である。光を通すという意味で開口であることから、貫通孔でなく光透過性の部材で塞がれている場合であっても良い。つまり、光を遮断する層がそこで開いているという程度の意味である。
第一マスクマーク31、第二マスクマーク41についても、円周状や円形以外の形状が採用されることがある。例えば、一方が円形で他方が十字状でも良い。尚、第一マスクマーク31が第二マスクマーク41の内側に入り込んだ状態でアライメントがされる場合もある。
尚、プロキシミティ方式や投影露光方式の場合、一対のマスクを基板に密着させることは不要であるので、マスクをZ方向に移動させる機構が設けられない場合もある。
また、メインコントローラ6は制御ユニットの一例であるが、他の構成もあり得る。例えば、メインコントローラ6とは別に制御ユニットが設けられていたり、メインコントローラ6内の一部が制御ユニットに相当していたりする場合もある。
2 露光ユニット
21 光源
22 光学系
3 第一のマスク
31 第一マスクマーク
4 第二のマスク
41 第二マスクマーク
5 マスク移動機構
6 メインコントローラ
61 記憶部
7 メインシーケンスプログラム
71 開口有無判定プログラム
72 開口検索プログラム
73 開口欠け判定プログラム
74 開口欠け解消プログラム
75 マーク隠れ判定プログラム
76 仮アライメントプログラム
77 マーク欠け判定プログラム
78 マーク欠け解消プログラム
79 本アライメントプログラム
8 カメラ
81 カメラ移動機構
W 基板
Wm アライメント用開口
V 視野
Claims (4)
- ロールに巻かれたフレキシブルな基板を引き出して間欠的に送る搬送系と、
送られた基板を挟む位置に配置された一対の第一第二のマスクと、
搬送系が基板を停止させてアライメントが行われた後に基板に各マスクを通して光を照射して基板の両面を露光する露光ユニットと
を備えており、
基板は、露光すべき領域に対して所定の位置関係で設けられたアライメント用開口を有しており、
第一のマスクは、アライメント用のマークである第一マスクマークを有しており、
第二のマスクは、アライメント用のマークである第二マスクマークを有しており、
第一マスクマーク、第二マスクマーク及び基板のアライメント用開口を撮影することが可能なカメラが設けられており、
第一マスクマーク、第二マスクマーク及びアライメント用開口を撮影したカメラからの撮影データにより第一第二のマスクを基板の露光すべき領域に対して位置合わせするアライメント手段が設けられており、
第一のマスクマークは、第二のマスクマークよりも大きいものであり
カメラからの撮影データにおいて、アライメント用開口を通して撮影された第一マスクマークの像が欠けている場合に、当該欠けを解消させるマーク欠け解消手段が設けられており、
マーク欠け解消手段は、第一第二のマスクを移動させることが可能なマスク移動機構を含んでおり、
マーク欠け解消手段は、マスク移動機構により、第一のマスクマークの欠けが一回の移動で第一第二のマスクマークの双方について解消される向きであって当該欠けが一回の移動で第一第二のマスクマークの双方について解消される距離の移動を第一のマスクに行わせることで当該欠けを解消する手段であり、同じ向き及び同じ距離の移動をマスク移動機構により第二のマスクにも行わせる手段であることを特徴とする両面露光装置。 - 前記マスク移動機構は、前記第一第二のマスクを一体に移動させることが可能な機構であり、
前記マーク欠け解消手段は、前記欠けを解消する際、前記マスク移動機構により前記第一のマスク及び前記第二のマスクを一体に移動させる手段であることを特徴とする請求項1記載の両面露光装置。 - 前記カメラからの撮影データにおいてアライメント用開口が欠けて撮影されている場合に、当該欠けが解消される向きの移動であって当該欠けが解消される距離の移動を基板又はカメラに行わせる開口欠け解消手段が設けられており、
前記マーク欠け解消手段は、前記カメラからの撮影データにおいてアライメント用開口が欠けて撮影されている場合において開口欠け解消手段によって当該欠けが解消される向き及び距離の移動が行われた後、前記カメラからの撮影データにおいて、欠けが解消されたアライメント用開口を通して撮影された前記第一マスクマークの像がアライメント用開口内に完全に入っていないために欠けている場合に、当該欠けが解消される向きであって当該欠けが解消される距離の前記移動を前記第一のマスクに行わせる手段であることを特徴とする請求項1又は2記載の両面露光装置。 - 前記カメラからの撮影データにおいて前記アライメント用開口内に第一のマスクマークの像が完全に入っているかどうか判断するマーク欠け判定手段が設けられており、前記マーク欠け解消手段は、第一のマスクマークの像が前記アライメント用開口に完全に入っていないとマーク欠け判定手段が判断した場合に、前記第一のマスクマークの像が前記アライメント用開口内に入り且つアライメント用開口の周縁から離れるのに必要な距離の移動を行わせる手段であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の両面露光装置。
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