KR102652832B1 - 마스크 쌍, 양면 노광 장치 및 마스크 교환 방법 - Google Patents

Abstract

노광 작업 위치에 기판을 남긴 상태에서도 교환 후의 마스크끼리의 얼라인먼트가 용이하게 행해질 수 있도록 하는 것을 과제로 한다. 기판(S)의 양면을 노광하는 양면 노광 장치에 탑재되는 마스크 쌍 중 제1 마스크(1)는 제1 마스크 마크(11)와 제1 보조 마스크 마크(12)를 가지고, 제2 마스크(2)는 제2 마스크 마크(21)와 제2 보조 마스크 마크(22)를 가진다. 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트 시에는 기판(S)을 벗어난 위치에서 제1 보조 마스크 마크(12)와 제2 보조 마스크 마크(22)를 겹치고 이 상태를 카메라(8)로 확인한다. 기판(S)에 대한 마스크(1, 2)의 얼라인먼트 시에는, 제1 마스크 마크(11)와 제2 마스크 마크(21)를 겹치고, 기판(S)의 얼라인먼트 개구(Sm)를 통과하여 카메라(8)로 촬영한다.

Description

마스크 쌍, 양면 노광 장치 및 마스크 교환 방법{MASK PAIR, DOUBLE-SIDED EXPOSURE APPARATUS AND MASK EXCHANGE METHOD}

본 출원 발명은, 플렉시블 프린트 기판 등의 제조에 사용되는 롤투롤(roll-to-roll) 방식과 같은 양면 노광 장치에 관련된 것이다.

소정의 패턴의 빛을 대상물에 조사하여 노광하는 노광 장치는, 포토리소그래피의 핵심적인 기술로서 각종 용도로 사용되고 있다. 노광 장치에는 각종의 타입의 것이 있으나, 그 중 하나로, 띠형의 장척(長尺)의 기판의 양면에 노광하는 양면 노광 장치가 알려져 있다.

예를 들어, 플렉시블 프린트 기판과 같은 유연한 기판을 노광하는 장치의 경우, 롤투롤로 기판을 반송하면서 노광을 행하는 구성이 채용되어 있다. 기판의 반송 라인의 양측(통상적으로 상하)에는, 한 쌍의 노광 유닛이 배치되어 있다. 반송 라인의 양측에는 마스크가 설치되어 있고, 노광 유닛은 양측으로부터 각 마스크를 통과하여 소정의 패턴의 빛을 조사하여, 노광을 행한다. 롤로부터 인출된 기판의 반송은 간헐적이며, 반송 후에 정지한 기판 내로, 한 쌍의 노광 유닛의 사이에 위치한 부위의 양면에 소정의 패턴의 빛이 조사되어, 양면이 동시에 노광된다.

이와 같은 양면 노광 장치도, 노광 장치의 한 종류이므로, 얼라인먼트(위치 맞춤) 정밀도가 문제가 된다. 롤투롤 방식의 장치와 같은 띠형의 장척의 기판에 대해 노광하는 장치의 경우, 포토리소그래피 종료 후에 길이 방향의 적절한 위치에서 절단하고, 최종적인 제품을 얻는다. 절단 위치를 적절히 선정하는 것이 가능하므로, 노광 장치에 있어서 길이 방향의 얼라인먼트는, 종래에는 그 정도로 문제가 되지 않았었다. 그러한 한편, 한 쌍의 마스크는, 상호 위치 관계가 높은 정밀도로 유지되어 있을 필요가 있다. 즉, 한 쌍의 마스크의 위치 관계의 정밀도가 나쁘면, 최종적인 제품에 있어서 기판의 한 측의 패턴과 다른 한 측의 패턴이 어긋나게 되어, 제품 흠결으로 이어지기 쉽기 때문이다. 이를 위해, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2와 같이, 한 쌍의 마스크에 대해 상호 얼라인먼트를 행하고, 형성된 패턴의 어긋남이 없도록 하고 있다.

종래의 상황은 상술한 바와 같으며, 최근에는, 한 쌍의 마스크를 상호 얼라인먼트한 것만으로는 불충분하고, 기판에 대한 위치 맞춤 또한 충분히 높은 정밀도로 행하는 것이 요구되어져 가고 있다. 이러한 배경의 하나로, 제품의 고기능화에 따라, 다층 배선과 같은 복잡한 구조를 가진 경우가 많아져 가고 있는 것을 들 수 있다.

일례를 나타내자면, 플렉시블 기판에 있어서 다층 배선과 같은 복잡한 구조를 만들어 넣는 경우, 띠형의 기판 상에 이미 패턴이 형성되어 있고, 그 위에 추가로 레지스터를 도포하여 노광을 행하는 경우가 많다. 기존의 패턴은, 띠형의 기판의 길이 방향으로 연장되어 간격을 두고 다수 형성되어 있고, 개개의 패턴이 형성되어 있는 부분이 최종적으로 개개의 제품이 된다. 이 경우, 추가 노광에 있어서는, 이미 형성되어 있는 패턴에 대해 필요한 위치 정밀도로 노광을 행할 필요가 있어, 기판에 대한 얼라인먼트가 필요해진다.

또한, 제품에 따라서는, 이미 패턴이 형성되어 있는 부분의 위에 다른 플렉시블 사각형 기판을 라미네이트 하고, 그 다른 기판(이하, 상층 기판이라 함)에 대해 패턴을 형성하기 위한 노광을 행하는 경우가 있다. 이 경우도, 상층 기판은 띠형의 기판의 길이 방향으로 연장되어 간격을 두고 다수 라미네이트 되어 있으므로, 개개의 상층 기판에 대해서 얼라인먼트 된 상태로 노광을 행할 필요가 있다.

이와 같이 기판에 대한 얼라인먼트도 요구되는 경우, 한 쌍의 마스크를 상호 얼라인먼트 하는 것에 더해, 그 상태를 유지하면서 해당 한 쌍의 마스크를 기판에 대해 얼라인먼트할 필요가 있다. 이를 위해, 특허 문헌 2에는, 기판에 설치된 얼라인먼트 마크로서의 개구(이하, 얼라인먼트용 개구라 함)를 통해 양측의 마스크의 얼라인먼트 마크를 카메라로 촬영하는 구성이 채용되어 있다.

일본국 특허공개 2000-155430호 공보 일본국 특허공개 2006-278648호 공보

상술한 바와 같은 띠형의 장척의 기판의 양면에 노광하는 양면 노광 장치에 있어서, 한 쌍의 마스크는, 형성하고자 하는 패턴이 달라지면, 다른 것이 사용된다. 따라서, 제품에 대응하여 마스크를 교환할 필요가 생긴다. 이 경우, 롤투롤 반송 방식과 같이 롤로부터 기판을 인출하여 노광하는 타입의 장치에서는, 롤의 도중에서 제품의 품종이 변하여, 한 쌍의 마스크를 교환할 필요가 생기는 경우가 있다.

이 경우, 일단 기판을 권취하고, 노광 장업 위치에 기판이 없는 상태로 하고 한 쌍의 마스크를 교환하는 방법이 마스크의 교환 작업으로서는 하기 쉽다. 그러나, 길이 방향의 도중까지 처리된 기판을 일단 권취하고, 교환 후에 다시 인출하여 원래 상태로 하는 것은 상당히 번거로우며, 장치의 운전이 장시간 정지되어버리는 문제가 있다. 따라서, 가능하면, 기판은 그대로 한 채 한 쌍의 마스크만을 교환 가능하도록 하는 편이 바람직하다.

그러나, 발명자의 검토에 의하면, 종래의 마스크의 경우, 얼라인먼트와의 관계에서 상술한 바와 같은 교환 방법은 상당히 손이 많이 가는 방법인 것이 판명되었다. 이 점에 대해서, 이하, 구체적으로 설명한다.

기판에 대해 한 쌍의 마스크를 높은 정밀도로 얼라인먼트하기 위해서, 특허 문헌 2에 개시된 것과 같이, 각 마스크의 얼라인먼트 마크(이하, 마스크 마크라 함)와 기판의 얼리인먼트용 개구가 기판에 수직인 광축 상에 정렬되도록 하고, 이 상태를 카메라로 확인하는 구성이 바람직하다. 이 때, 각 마스크에는 복수의 마스크 마크가 설치되어 있고, 같은 형태의 위치 관계로 기판에도 복수의 얼라인먼트용 개구가 설치되어 있다. 각 마스크 마크 및 얼라인먼트용 개구가 각각 광축상에 정렬되도록 각 마스크의 위치가 조절되고, 이에 의해 얼라인먼트가 행해진다. 상술한 바와 같은 얼라인먼트 구조에 있어서, 당연하게도, 하나의 마스크에 있어서 각 마스크 마크는 기판의 크기의 범위 내에 들어와 있다. 즉, 기판의 판면에 평행이고 길이 방향에 수직인 방향을 기판의 폭 방향으로 하면, 하나의 마스크에 있어서 각 마스크 마크의 기판의 폭 방향의 이간 거리는, 기판의 폭보다 짧다.

상술한 바와 같이 한 쌍의 마스크를 교환할 때, 마스크끼리의 얼라인먼트를 먼저 할 필요가 있으나, 각 마스크를 장착하기만 한 상태에서는, 각 마스크는 기판의 얼라인먼트용 개구와 일직선상에 정렬되지 않으므로, 카메라로부터 본 반대측(기판의 뒷면)의 마스크의 마스크 마크는, 기판에 의해 가려져버리게 된다. 기판은 차광성인 경우가 많고, 레지스터가 도포된 상태는 그 전형이다. 마스크 마크가 기판에 의해 가려진 상태에서는, 마스크끼리의 얼라인먼트가 가능하지 않으므로, 우선, 기판의 얼라인먼트용 개구를 찾아, 그 위치에 반대측의 마스크의 마스크 마크를 위치시켜, 그로부터 전면의 마스크의 마스크 마크를 일직선 상에 위치시키는 상당히 번거로운 작업이 된다. 특히, 반대측의 마스크의 마스크 마크를 기판의 얼라인먼트용 개구 내로 위치시키는 작업은, 마스크 마크가 가려진 상태에서 행해져야만 하므로, 상당히 번거로운 작업이 된다.

다른 방법으로는, 반대측의 마스크의 마스크 마크가 기판에 의해 가려지지 않는 위치까지 마스크를 인출하고, 그 위치에서 마스크끼리의 얼라인먼트를 하는 방법도 있을 수 있다. 그러나, 마스크끼리의 얼라인먼트를 할 때에는 카메라도 이동시킬 필요가 있고, 얼라인먼트를 한 후에는, 다시 원래 위치에 되돌릴 필요가 있다. 그리고, 얼라인먼트를 한 한 쌍의 마스크도, 노광 작접 위치에 되돌릴 필요가 있으나, 되돌릴 때에 한 쌍의 마스크가 어긋나버리지는 않았는지, 카메라로 확인할 필요가 있다. 그러나, 되돌린 위치에서는 기판이 있으므로, 반대측의 마스크의 얼라인먼트 마크는 카메라로 파악할 수 없고, 얼라인먼트된 상태가 유지되어 있는지 확인하는 것이 가능하지 않다. 확인하기 위해서는, 기판의 얼라인먼트용 개구를 찾아, 그 위치에 각 마스크 마크가 위치하도록 각 마스크를 일체로 이동시킬 필요가 생겨버린다. 이와 같은 것들로부터, 종래의 구성에서는, 기판을 노광 작업 위치에 잔류시킨 채의 마스크의 교환은, 얼라인먼트의 관계에서 상당히 손이 많이 가는 번거로운 작업인 것이 판명되었다.

본 출원의 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이뤄진 것으로, 노광 작업 위치에 기판을 잔류시킨 상태에서도 교환 후의 마스크끼리의 얼라인먼트를 용이하게 행할 수 있는 마스크 쌍의 구성을 제공하고, 이와 같은 마스크 쌍을 사용하는 것으로 교환 작업 전체를 단시간에 완료하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원 청구항 1 기재의 발명은, 기판의 양면을 노광하는 양면 노광 장치에 탑재되는 제1 마스크와 제2 마스크로 이뤄지는 마스크 쌍에 있어서, 제1 마스크는, 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제1 마스크 마크와, 제2 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제1 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제2 마스크는, 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제2 마스크 마크와, 제1 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제2 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제1 마스크 마크와 제2 마스크 마크의 기판의 폭 방향에서의 이간 거리는, 기판의 폭 이하이고, 제1 보조 마스크 마크와 제2 보조 마스크 마크의 기판의 폭 방향에서의 이간 거리는, 기판의 폭을 넘는 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2 기재의 발명은, 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내는 반송계와, 보내진 기판을 사이에 두는 위치에 배치된 청구항 1 기재의 마스크 쌍과, 반송계가 기판을 정지시키고 얼라인먼트가 행해진 후에 기판에 상기 제1 및 제2 마스크를 각각 통과한 빛을 조사하여 기판의 양면을 노광하는 노광 유닛을 구비하고, 기판은, 노광되어야 하는 영역에 대해 소정의 위치 관계로 설치된 얼라인먼트 마크를 가지고, 상기 제1 마스크 마크, 상기 제2 마스크 마크 및 기판의 얼라인먼트 마크를 촬영하는 것이 가능한 카메라와, 카메라를 이동시키는 카메라 이동 기구와, 상기 제1 마스크 마크, 상기 제2 마스크 마크 및 기판의 얼라인먼트 마크를 촬영한 카메라로부터의 촬영 데이터에 의해 상기 제1 및 제2 마스크를 기판의 노광되어야 하는 영역에 대해 위치를 맞추는 얼라인먼트 수단이 설치되어 있고, 카메라 이동 기구는, 상기 제1 및 제2 마스크를 기판에 대해 얼라인먼트 하기 위해 상기 제1 마스크 마크 및 상기 제2 마스크 마크를 촬영하는 기판 얼라인먼트 위치와, 상기 제1 및 제2 마스크끼리 얼라인먼트 하기 위해 상기 제1 보조 마스크 마크 및 상기 제2 보조 마스크를 촬영하는 마스크 얼라인먼트 위치의 사이에서 카메라를 이동시키는 것이 가능한 기구인 구성을 가진다. 또한 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3 기재의 발명은, 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내는 반송계와, 보내진 기판을 사이에 두는 위치에 배치된 청구항 1 기재의 마스크 쌍과, 반송계가 기판을 정지시키고 얼라인먼트가 행해진 후에 기판에 상기 제1 및 제2 마스크를 통과한 빛을 조사하여 기판의 양면을 노광하는 노광 유닛을 구비하고, 기판은, 노광되어야 하는 영역에 대해 소정의 위치 관계로 설치된 얼라인먼트 마크를 가지고, 상기 제1 마스크 마크, 상기 제2 마스크 마크 및 기판의 얼라인먼트 마크를 촬영하는 것이 가능한 카메라와, 상기 제1 마스크 마크, 상기 제2 마스크 마크 및 기판의 얼라인먼트 마크를 촬영한 카메라로부터의 촬영 데이터에 의해 상기 제1 및 제2 마스크를 기판의 노광되어야 하는 영역에 대해 위치를 맞추는 얼라인먼트 수단이 설치되어 있고, 카메라는, 상기 제1 및 제2 마스크를 기판에 대해 얼라인먼트 하기 위해 상기 제1 마스크 마크 및 상기 제2 마스크 마크를 촬영하는 기판 얼라인먼트 위치에 배치됨과 함께, 이 카메라와는 별도의 카메라가 설치되어, 이 별도의 카메라는, 상기 제1 및 제2 마스크끼리 얼라인먼트 하기 위해 상기 제1 보조 마스크 마크 및 상기 제2 보조 마스크를 촬영하는 마스크 얼라인먼트 위치에 배치되는 구성을 가진다. 또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4 기재의 발명은, 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내고, 보내진 기판의 양면을 노광 작업 위치에서 노광하는 양면 노광 장치에 있어서, 노광 작업 위치에 있어서 기판을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 제1 및 제2 마스크를 교환하는 마스크 교환 방법에 있어, 노광 작업 위치에 기판을 잔류시킨 채로 기존의 적어도 한쪽의 마스크를 교환하는 교환 단계와, 교환 단계 이후, 노광 작업 위치에 기판을 잔류시킨 채로 제1 및 제2 마스크의 상호 위치를 맞추는 마스크 얼라인먼트 단계를 가지고, 제1 마스크는, 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제1 마스크 마크와, 제2 마스크에 대한 얼라인먼트 용으로 설치된 제1 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제2 마스크는, 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 제2 마스크 마크와, 제1 마스크에 대한 얼라인먼트 용으로 설치된 제2 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제1 마스크 마크와 제2 마스크 마크의 기판의 폭 방향에서의 이간 거리는, 기판의 폭 이하이고, 제1 보조 마스크 마크와 제2 보조 마스크 마크의 기판의 폭 방향에서의 이간 거리는, 기판의 폭을 넘으며, 마스크 얼라인먼트 단계에 있어서, 기판을 벗어난 위치에서 제1 보조 마스크 마크와 제2 보조 마스크 마크를 겹치는 것으로 제1 및 제2 마스크의 상호 위치를 맞추는 구성을 가진다.

이하에 설명하는 바와 같이, 본원 청구항 1의 마스크 쌍에 의하면, 기판을 노광 작업 위치에 배치한 채 마스크를 교환하고, 기판을 노광 작업 위치에 배치한 채 교환 후의 마스크끼리의 얼라인먼트를 행하는 것이 가능하므로, 장치의 운전이 장시간 정지되어 버리는 문제가 없다. 이 때, 마스크 쌍은 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제1 보조 마스크 마크와 제2 보조 마스크 마크의 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판의 폭을 넘고 있으므로, 기판을 벗어난 위치에서 양측의 보조 마스크 마크를 파악하여 마스크끼리의 얼라인먼트가 가능하다. 이로 인해, 마스크끼리의 얼라인먼트 완료 후에 마스크를 원래 위치로 되돌리는 이동 동작은 불필요하고, 지극히 간편하게 단시간에 마스크끼리의 얼라인먼트가 행해질 수 있다. 또한, 청구항 2 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 마스크끼리의 얼라인먼트와 마스크 쌍의 기판에 대한 얼라인먼트에 카메라가 겸용 가능하므로, 카메라의 대수를 적게 할 수 있고, 그 점에서 비용이 저감된다. 또한, 청구항 3 기재의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 마스크끼리의 얼라인먼트 시에 마스크 쌍의 기판에 대한 얼라인먼트용의 카메라와는 별도의 카메라를 사용하므로, 구조가 간략해지고, 또한 카메라의 이동에 필요한 시간을 생략할 수 있다. 또한, 청구항 4 기재의 발명에 의하면, 기판을 노광 작업 위치에 배치한 채로 마스크를 교환하고, 기판을 노광 작업 위치에 배치한 채로 교환 후의 마스크끼리의 얼라인먼트를 행하므로, 장치의 운전이 장시간 정지되어 버리는 문제가 없다. 이 때, 마스크 쌍은 보조 마스크 마크를 가지고 있고, 제1 보조 마스크 마크와 제2 보조 마스크 마크의 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판의 폭을 넘고 있으므로, 기판을 벗어난 위치에서 양측의 보조 마스크 마크를 파악하여 마스크끼리 얼라인먼트 된다. 이로 인해, 마스크끼리의 얼라인먼트 완료 후에 마스크를 원래 위치에 되돌리는 것과 같은 이동 동작이 불필요하고, 지극히 간편하게 단시간에 마스크끼리의 얼라인먼트가 행해질 수 있다.

도 1은, 실시 형태의 마스크 쌍의 사시 개요도이다.
도 2는, 실시 형태의 양면 노광 장치의 정면 단면 개요도이다.
도 3은, 실시 형태의 양면 노광 장치에 있어서 얼라인먼트에 대해 나타낸 사시 개요도이다.
도 4는, 본 얼라인먼트 프로그램에 대해 나타낸 평면 개요도이다.

다음으로, 본원 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해 설명한다. 우선, 마스크 쌍의 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은, 실시 형태의 마스크 쌍의 사시 개요도이다. "마스크 쌍"은, 한 쌍의 마스크의 세트를 의미한다. 마스크 쌍은, 기판의 양면을 노광하는 양면 노광 장치에 탑재되는 제1 마스크(1)와 제2 마스크(2)로 이루어진다. 각 마스크(1, 2)는 판형이고, 이 실시 형태에서는 사각형이다. 노광에 사용되는 것이므로, 각 마스크(1, 2)에는, 전사하고자 하는 패턴이 그려져 있다. 각 마스크(1, 2)에 있어서, 패턴이 그려진 영역을 패턴 영역이라 부르고, 도 1에 P로 나타낸다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 장치에 탑재된 상태에서는, 제1 마스크(1)와 제2 마스크(2)는 수평인 자세이며, 따라서 상호 평행이다. 제1 마스크(1)와 제2 마스크(2)는, 수직인 축을 도는 회전 방향의 자세도 동일하고, 사각형의 마주 보는 변은 제1 마스크(1)와 제2 마스크(2)에서 동일한 방향을 향하고 있다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 노광 작업 위치에 있어서 기판(S)도 수평인 자세이다. 접촉 노광이 행해지는 경우, 도 1에 나타낸 상태로부터 각 마스크(1, 2)가 기판(S)을 향해 이동하고, 기판(S)에 밀착한다. 밀착 상태에서 각 마스크(1, 2)를 각각 통과한 빛이 조사되어 노광이 행해진다.

상술한 바와 같이, 양면 노광 장치에 있어서, 마스크 쌍의 기판(S)에 대한 얼라인먼트가 행해진다. 따라서, 각 마스크(1, 2)에는, 이 얼라인먼트를 위한 마크(11, 21)가 설치되어 있다. 이하, 제1 마스크(1)에 설치된 얼라인먼트 마크(11)를 제1 마스크 마크라 부르고, 제2 마스크(2)에 설치된 얼라인먼트 마크(21)를 제2 마스크 마크라 부른다. 도 1 에 나타낸 것과 같이, 이 실시 형태에서는, 제1 마스크 마크(11)는 원주형, 제2 마스크 마크(21)는 제1 마스크 마크(11)보다 작은 원형의 점이다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 얼라인먼트를 위해 기판(S)에도 얼라인먼트 마크로서 얼라인먼트용 개구(Sm)가 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 얼라인먼트용 개구(Sm)는 원형으로 되어 있다. 이 실시 형태에서는, 얼라인먼트용 개구(Sm)보다도 제1 마스크 마크(11) 및 제2 마스크 마크(21)가 작다. 후술하는 바와 같이, 기판(S)에 대한 얼라인먼트 시, 얼라인먼트용 개구(Sm) 내에 제1 및 제2 마스크 마크(11, 21)가 위치한다.

한편, 이와 같은 구성의 실시 형태의 마스크 쌍에 있어서, 상기 기판(S)에 대한 얼라인먼트용 마스크 마크(11, 21)에 더해, 별도의 얼라인먼트 마크(12, 22)가 설치되어 있다. 이하, 이들 별도의 얼라인먼트 마크(12, 22) 중, 제1 마스크(1)에 설치된 것을 제1 보조 마스크 마크(12)라 부르고, 제2 마스크(2)에 설치된 것을 제2 보조 마스크(22)라 부른다. 이들 보조 마스크 마크(12, 22)는, 마스크(1, 2)끼리를 얼라인먼트 하기 위해 특별히 설치되어 있다. 이 일례에서는, 보조 마스크 마크(12, 22)는 각 마스크(1, 2)에 두 개씩 설치되어 있다.

그리고, 각 보조 마스크(12, 22)는, 기판(S)의 폭 방향에 있어서 제1 및 제2 마스크(11, 21)보다도 바깥 측에 설치되어 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 실시 형태에 있어서, 기판(S)은 띠형의 장척(長尺)인 것이 상정되어 있다. 기판(S)의 폭 방향은, 기판(S)의 판면에 연장한 방향에 있어 길이 방향에 대해 수직인 방향이다. 이하, 이 방향을 기판의 폭 방향이라 한다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 제1 마스크 마크(11)는, 기판의 폭 방향에 있어서 패턴 영역(P)의 바깥 측에 형성되어 있다. 다만, 4개의 제1 마스크 마크(11)의 기판의 폭 방향의 이간 거리는, 기판(S)의 폭(도 1에 Sw로 나타냄)보다도 짧다. 따라서, 제1 마스크(1)가 기판(S)에 밀착될 때, 4개의 제1 마스크 마크(11)는 기판(1)의 판면 내에 위치한다. 4개의 제2 마스크 마크(21)도 같은 형태로, 기판의 폭 방향에 있어서 패턴(P)의 바깥 측에, 기판(S)의 폭(Sw)보다도 짧은 이간 거리로 형성되어 있다. 따라서, 제2 마스크(2)가 기판(S)에 밀착될 때, 4개의 제2 마스크 마크(21)는 기판(1)의 판면 내에 위치한다.

한편, 2개의 제1 보조 마스크 마크(12)는, 도 1 에 나타낸 것과 같이 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판(S)의 폭(Sw)보다도 길게 되어 있다. 2개의 제2 보조 마스크 마크(22)도, 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판(S)의 폭(Sw)보다도 길게 되어 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 2개의 제1 보조 마스크 마크(12)를 이은 방향은 기판의 폭 방향과 같고, 2개의 제2 보조 마스크 마크(22)를 이은 방향도 기판의 폭 방향과 같다. 또한, 2개의 제1 보조 마스크 마크(12)의 이간 거리는, 2개의 제2 보조 마스크 마크(22)의 이간 거라와 같다. 이와 같은 제1 및 제2 보조 마스크 마크(12, 22)는, 후술하는 바와 같이, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트 시에 이용된다.

또한, 각 마스크(1, 2)는, 패턴 영역(P) 이외에는 기본적으로 투명하다. 투명한 부분에, 예를 들어 검은 색의 패턴으로 각 마스크 마크(11, 12, 21, 22)가 형성되어 있다. 따라서, 카메라(2)에 의해 충분한 컨트라스트로 각 마스크 마크(11, 12, 21, 22)가 시인(視認)된다.

다음으로, 이와 같은 마스크 쌍이 탑재되는 실시 형태의 양면 노광 장치에 대해 설명한다. 도 2는, 실시 형태의 양면 노광 장치의 정면 개요도이다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 양면 노광 장치는, 반송계(3)와, 노광 유닛(4)을 구비하고 있다. 실시 형태의 양면 노광 장치는, 상술한 바와 같이 띠형의 기판을 노광하는 장치이다. 이와 같은 기판은, 예를 들어 폴리이미드 재질로, 플렉시블 프린트 기판용의 기판을 예로써 들 수 있다.

반송계(3)는, 롤에 감긴 플렉시블 기판(S)을 인출하여 간헐적으로 송출하는 기구이다. 반송계(3)는, 기판(S)을 수평으로 인출하여 수평 자세로 반송하는 기구로 되어 있다. 구체적으로, 반송계(3)는, 미노광 기판(S)이 감긴 송출측 심 롤러(31)와, 송출측 심 롤러(31)로부터 기판(S)을 인출하는 송출측 핀치 롤러(32)와, 노광 후 기판(S)이 감기는 권취측 심 롤러(33)와, 노광 후 기판(S)을 인출하여 권취측 심 롤러(33)에 권취시키는 권취측 핀치 롤러(34)를 구비하고 있다. 또한, 반송계(3)에 있어 기판(S)의 보냄 방향을 X방향으로 하고, 이에 수직인 수평 방향을 Y방향으로 한다. Y방향은 기판의 폭 방향이다. XY평면에 수직인 방향을 Z방향이라 한다. 송출측 핀치 롤러(32)와 권취측 핀치 롤러(34)의 사이에, 노광 작업 위치가 설정되어 있다. 노광 작업 위치는, 노광 유닛(4)에 의해 기판(S)의 양면에 동시에 노광을 행하는 위치이다.

그리고, 이 노광 작업 위치에 마스크 쌍이 탑재된다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 마스크 쌍 중, 제1 마스크(1)는 기판(S)의 상측에 배치되고, 제2 마스크(2)는 기판(S)의 하측에 배치된다. 즉, 마스크 쌍의 사이에 기판(S)을 둔 상태가 된다. 제1 마스크(1)는 제1 마스크 스테이지(10)에 탑재되고, 제2 마스크(2)는 제2 마스크 스테이지(20)에 탑재된다. 각 마스크 스테이지(10, 20)는, 사각형의 틀 형태로, 각 마스크(1, 2)를 통과한 광 조사에 지장이 없는 형태이다.

그리고, 마스크 쌍에는, 마스크(1, 2)를 이동시키는 마스크 이동 기구(5)가 부설되어 있다. 이 실시 형태에서, 마스크 이동 기구(5)는, 제1 마스크(1), 제2 마스크(2)를 각각 독립하여 이동시키는 것이 가능함과 함께, 2개의 마스크(1, 2)를 일체로 이동시키는 것도 가능하다. 예를 들어 제1 마스크 스테이지(10)를 XY방향으로 이동시키는 기구를 제1 베이스 판에 고정시키고, 제2 마스크 스테이지(20)를 XY방향으로 이동시키는 기구를 제2 베이스 판에 고정시키고, 추가로 제1 및 제2 베이스 판을 일체로 XY방향으로 이동시키는 기구를 설치하는 것으로 실현된다.

또한, 마스크 이동 기구(5)는, 메인 컨트롤러(6)에 의해 자동 제어되는 기구이나, 메인 컨트롤러(6)는, 미도시된 매뉴얼 조작부를 구비하고, 매뉴얼 조작도 가능한 기구로 되어 있다. 또한, 각 마스크(1, 2)에는, 미도시의 Z방향 이동 기구가 설치되어 있다. Z방향 이동 기구는, 접촉 노광을 위해, 각 마스크(1, 2)를 기판(S)을 향해 이동시켜, 기판(S)에 밀착시키기 위한 기구이다.

이와 같은 한 쌍의 마스크(1, 2)를 각각 통과하여 광조사하는 것으로 기판(S)의 양면을 노광하는 것이 가능하도록, 노광 유닛(4)도 한 쌍의 것이 채용되어 있다. 제1 마스크(1)를 통과하여 노광하는 노광 유닛(4)은, 제1 마스크(1)의 상측에 설치되어, 아래쪽으로 빛을 조사하여 노광한다. 제2 마스크(2)를 통과하여 노광하는 노광 유닛(4)은, 제2 마스크(2)의 하측에 설치되어, 위쪽으로 빛을 조사하여 노광한다.

2개의 노광 유닛(4)은 상하 대칭으로 배치되어, 구조적으로는 동일하다. 즉, 각 노광 유닛(4)은, 광원(41)과, 광원(41)으로부터의 빛을 마스크(1, 2)에 조사하는 광학계(42)등을 구비하고 있다. 후술하는 것과 같이, 이 실시 형태의 장치는 접촉 노광을 행하는 장치로 되어 있어, 각 노광 유닛(4)은, 각 마스크(1, 2)에 평행광을 조사하는 유닛으로 되어 있다. 따라서, 광학계(42)는, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 포함한다.

반송계(3)는, 노광 작업 위치의 상류측과 하류측에 있어서 버퍼 영역(301, 392)을 포함하고 있다. 반송계(3)는, 노광 작업 위치의 상류측에 배치된 제1 구동 롤러(35)와, 노광 작업 위치의 하류측에 배치된 제2 구동 롤러(36)를 포함하고 있다. 각 구동 롤러(35, 36)는, 핀치 롤러이다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 송출측 핀치 롤러(32)와, 제1 구동 롤러(35)의 사이가 송출측 버퍼 영역(301)으로 되어 있다. 또한, 제2 구동 롤러(36)와 권취측 핀치 롤러(34)의 사이가 권취측 버퍼 영역(302)으로 되어 있다.

제1 구동 롤러(35)와 제2 구동 롤러(36)는, 노광 작업 위치를 통과한 기판(S)을 간헐적으로 보내는 요소이다. 즉, 제1 구동 롤러(35)와 제2 구동 롤러(36)는 동기되어 작동하는 롤러이며, 설정된 소정의 스트로크로 기판(S)을 보내도록 구성되어 있다. 이 스트로크는, 한 번 간헐적으로 보낼 때 기판(S)이 보내지는 거리이며, 이하 보냄 스트로크라 하고, 도 1에 Lf로 나타낸다.

한편, 송출측 심 롤러(31)와 송출측 핀치 롤러(32)는, 송출측 버퍼 영역(301)에의 기판(S)의 늘어짐 양에 대응하여 동기되어 작동된다. 송출측 버퍼 영역(301)에는 미도시의 센서가 배치되어 있어, 늘어짐 양이 적어지게 되면 송출측 심 롤러(31)와 송출측 핀치 롤러(32)가 동기되어 작동하여, 설정된 최대치의 늘어짐이 되기까지 기판(S)을 송출한다. 권취측 버퍼 영역(302)도 동일하며, 미도시의 센서가 배치되어 있다. 센서로부터의 신호에 따라, 늘어짐이 한도까지 커지게 되면, 권취측 핀치 롤러(34)와 권취측 심 롤러(33)가 동기되어 작동하여, 설정된 최소치까지 늘어짐의 양이 감소하도록 기판(S)을 권취한다.

상술한 반송계(3)의 간헐적 보냄에 있어서, 보냄 스트로크(Lf)만큼 보낸 후의 기판(S)의 정지 중에 각 노광 유닛(4)에 의해 기판(S)의 양면이 노광되나, 이에 앞서, 얼라인먼트 수단에 의해 얼라인먼트가 행해지도록 되어 있다. 얼라인먼트 수단은, 제1 및 제2 마스크(1, 2)를 이동시켜 기판(S)의 노광되어야 하는 영역에 대해 위치를 맞추는 수단이다. 따라서, 상술한 마스크 이동 기구(5)가 얼라인먼트 수단에 포함된다.

도 2에 나타낸 것과 같이, 장치는, 반송계(3)와 상기 마스크 이동 기구(5) 등을 포함하는 각부를 제어하는 메인 컨트롤러(6)를 구비하고 있다. 메인 컨트롤러(6)에는, 장치의 각부가 소정의 수순으로 동작하도록 제어하는 메인 시퀀스 프로그램(7)이 실장되어 있다. 즉, 메인 컨트롤러(6)의 기억부(60)에는 메인 시퀀스 프로그램(7)이 기억되어 있고, 메인 컨트롤러(6)의 프로세서(미도시)에 의해 실행 가능하게 되어 있다. 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 상술한 바와 같은 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 수단을 구성하고 있다. 그 외, 메인 컨트롤러(6)는 에러 표시 등을 행하는 디스플레이(61)를 구비하고 있다.

얼라인먼트 수단에 의한 얼라인먼트에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 자세히 설명한다. 도 3은, 실시 형태의 양면 노광 장치에 있어서 얼라인먼트에 대해 나타낸 사시 개요도이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 것과 같이, 장치는, 얼라인먼트를 위한 카메라(8)를 구비하고 있다. 이 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제1 마스크 마크(11), 제2 마스크 마크(21)가 각각 4개 설치되어 있으므로, 이들에 맞추어, 4대의 카메라(8)가 설치되어 있다. 도 3에 나타낸 것과 같이, 4대의 카메라는, 사각형의 꼭지점에 해당하는 위치에 설치되어 있다.

상술한 바와 같이, 얼라인먼트는 두 종류가 있어, 하나는, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트이고, 다른 하나는, 마스크 쌍의 기판에 대한 얼라인먼트이다. 이 중 도 3(1)에는 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트가 나타내어져 있고, 도 3(2)에는 마스크 쌍의 기판(S)에 대한 얼라인먼트가 나타내어져 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 것과 같이, 각 카메라(8)는, 광축(A)(내장된 렌즈의 광축)이 수직이 되도록 배치되어 있고, 아래쪽을 촬영하는 자세로 설치되어 있다. 각 카메라(8)가 설치된 좌대에는, 카메라(8)의 XY방향의 위치를 변경하기 위한 카메라 이동 기구(81)가 설치되어 있다. 또한, 도 2에 나타낸 것과 같이, 각 카메라(8)는 메인 컨트롤러(6)에 접속되어 있고, 카메라(8)의 촬영 데이터는 메인 컨트롤러(6)로 보내지도록 되어 있다. 카메라 이동 기구(81)도, 메인 컨트롤러(6)에 의해 제어된다.

우선, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트에 대해 설명한다. 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트는, 장치에 처음 각 마스크(1, 2)를 탑재한 때, 또는 후술하는 바와 같이 마스크(1, 2)를 교환한 때에 행해진다. 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트에 대해서는, 4개의 카메라(8) 중 양측의 2개의 카메라가 사용된다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 4개의 카메라(8) 중, 좌측의 2개의 카메라가 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트에 사용된다. 이하, 이 2개의 카메라를, 겸용 카메라라 부른다.

마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행할 경우, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행하는 위치(이하, 마스크 얼라인먼트 위치라 한다)에 카메라 이동 기구(8)에 의해 겸용 카메라(8)를 미리 이동시킨다. 마스크 얼라인먼트 위치는, 마스크(1, 2)의 각 제1 및 제2 보조 마스크 마크(12, 22)가 시야에 들어오는 위치이다. 달리 말하자면, 마스크 얼라인먼트 위치에 배치된 겸용 카메라(8)의 시야에 각 제1 및 제2 보조 마스크 마크(12, 22)가 들어오도록 각 마스크(1, 2)가 배치된다. 이러한 배치 작업은, 수작업인 경우가 많다. 또한, 마스크 얼라인먼트 위치로의 이동의 방향은, Y방향으로 일치하고 있다.

겸용 카메라(8)에 의해 촬영된 각 보조 마스크 마크(12, 22)의 이미지는, 메인 컨트롤러(6)를 거쳐 디스플레이(61)에 표시된다. 따라서, 작업자는, 각 제1 보조 마스크 마크(12)와 각 제2 보조 마스크 마크(22)가 동일직선상에 겹치도록, 디스플레이(61)의 화상을 보면서 마스크 이동 기구(5)를 매뉴얼 조작한다. 이에 의해, 도 3(1)에 나타낸 것과 같이, 한 쌍의 마스크(1, 2)가 상호 얼라인먼트된 상태가 된다. 예를 들어, 제1 마스크(1)의 위치를 고정해두고, 제2 마스크(2)를 이동시켜 각 제2 보조 마스크 마크(22)가 각 제1 보조 마스크 마크(12)와 동일직선상이 되도록 한다. 이러한 실시 형태에서는, 각 제1 보조 마스크 마크(12)는 원주형이고, 각 제2 보조 마스크 마크(22)는, 제1 보조 마스크 마크(12)보다 작은 원형이므로, 각 제2 보조 마스크 마크(22)는, 각 제1 보조 마스크 마크(12) 내에 위치한다. 그리고, 각 제2 보조 마스크 마크(22)의 중심이 각 제1 보조 마스크 마크(12)의 중심과 필요한 정밀도의 범위 내에서 일치하면, 2개의 마스크(1, 2)는 상호 얼라인먼트된 것이 된다.

다음으로, 기판(S)에 대한 마스크 쌍의 얼라인먼트에 대해 설명한다. 상기 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행한 경우, 겸용 카메라(8)는 원래 위치로 되돌아간다. 원래 위치는, 기판(S)에 대한 얼라인먼트를 행할 때 카메라(8)의 배치 위치로 설정된 위치이다. 이하, 이 위치를, 기판 얼라인먼트 위치라고 한다.

기판 얼라인먼트 위치는, XY방향으로 변이 연장되는 사각형의 꼭지점에 해당하는 위치이다. 4개의 카메라(8)에 대한 기판 얼라인먼트 위치의 관계는, 기판(S)의 각 얼라인먼트용 개구(Sm)의 설계상 위치 관계와 일치되어 있다. 따라서, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)가 설계대로 올바르게 형성되고, 반송계(3)가 보냄 스트로크(Lf)의 오차 없이 간헐적으로 보낸 경우, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)는 각 카메라(8)의 광축(A) 상에 위치한다. 실제로는, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)의 형성 위치의 어긋남이나 반송계(3)의 간헐적 보냄의 정밀도의 한계로부터, 간헐적 보냄이 완료된 때, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)는 광축(A)으로부터 어긋난다. 그러더라도, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)는 각 카메라(8)의 시야에 들어오도록, 각 카메라(8)는 충분한 크기의 시야를 가지는 것이 채용되어 있다.

기판(S)에 대한 얼라인먼트는, 메인 컨트롤러(6)에 의한 자동 제어에 의해 행해진다. 구체적으로, 메인 컨트롤러(6)에 실장된 메인 시퀀스 프로그램(7) 및 메인 시퀀스 프로그램(7)으로부터 호출되어 실행된 몇몇의 서브 프로그램에 의해 실행된다. 메인 컨트롤러(6)에는, 메인 시퀀스 프로그램(7)으로부터 호출되어 실행되는 서브 프로그램으로서, 개구 유무 판정 프로그램(71), 개구 검색 프로그램(72), 개구 흠결 판정 프로그램(73), 개구 흠결 해소 프로그램(74), 마크 가림 판정 프로그램(75), 임시 얼라인먼트 프로그램(76), 마크 흠결 판정 프로그램(77), 마크 흠결 해소 프로그램(78), 본 얼라인먼트 프로그램(79)이 실장되어 있다.

최종적으로 얼라인먼트를 행하는 것은 본 얼라인먼트 프로그램(79)이나, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 본 얼라인먼트에 앞서, 개구 유무 판정 프로그램(71)을 실행하여 각 얼라인먼트용 개구(Sm)가 카메라(8)에 의해 촬영되어 있는지 여부를 판정시켜, 촬영되어 있지 않다면, 개구 검색 프로그램(72)을 실행한다. 개구 검색 프로그램(72)은, 반송계(3)에 제어 신호를 보내, 기판(S)을 조금 되돌린다든지 보낸다는지 하여 각 얼라인먼트용 개구(Sm)가 각 카메라(8)의 시야에 들어오도록 한다.

또한, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 개구 흠결 판정 프로그램(73)을 실행하여, 얼라인먼트용 개구(Sm) 중 어느 것에 흠결이 있는지 여부를 판정시킨다. 흠결이 있는 채로 촬영되었다면, 개구 흠결 해소 프로그램(74)을 실행한다. 개구 흠결 해소 프로그램은, 카메라 이동 기구(81)에 의해 카메라(8)를 이동시켜 흠결을 해소한다.

또한, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 마크 가림 판정 프로그램(75)을 실행하여, 각 제1 및 제2 마스크 마크(11, 21)가 기판(S)에 가려져 있지 않은가 판정시켜, 가려 있다면, 임시 얼라인먼트 프로그램(76)을 실행한다. 임시 얼라인먼트 프로그램(76)은, 전회의 노광 시에 얼라인먼트 완료 시의 각 마스크 마크(11, 21)의 위치를 기준으로 하여 가림을 해소시켜 이동량을 산출하고, 이를 마스크 이동 기구(5)에 보내 각 마스크(1, 2)를 이동시키는 것으로 가림을 해소한다.

또한, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 마크 흠결 판정 프로그램(77)을 실행하여 각 마스크 마크(11, 21)가 흠결이 있는 채로 촬영되었다면, 마크 흠결 해소 프로그램(78)을 실행한다. 마크 흠결 해소 프로그램(78)은, 흠결을 해소시키기 위한 이동량을 계산하고, 이를 마스크 이동 기구(5)에 보내 각 마스크(1, 2)를 이동시키는 것으로 흠결을 해소시킨다.

이와 같이 하여, 각 얼라인먼트용 개구(Sm)가 흠결 없는 상태로 촬영되고, 각 마스크 마크(11, 21)가 흠결 없는 상태로 각 얼라인먼트용 개구(Sm) 내에 위치하면, 얼라인먼트 가능한 상태가 되므로, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 본 얼라인먼트 프로그램(79)을 실행한다. 도 4는, 본 얼라인먼트 프로그램(79)에 대해 나타낸 평면 개요도이다.

본 얼라인먼트 프로그램(79)은, 우선, 광축(A)상의 점을 원점으로 하는 좌표계에 있어서, 제1 마스크 마크(11)의 중심과 제2 마스크 마크(21)의 중심을 구한다. 그리고, 제1 마스크 마크(11)의 중심과 제2 마스크 마크(21)의 중심이 필요한 정밀도로 일치되어 있는지 여부를 판단하고, 일치되어 있지 않다면, 마스크(1, 2) 중 하나 또는 쌍방을 이동시켜 일치시키도록 마스크 이동 기구(5)에 신호를 보낸다. 통상적으로는, 전회의 이전 노광 시에 양자를 필요한 정밀도로 일치시키고 있으므로, 그 상태가 유지되어 있다. 제1 마스크 마크(11)의 중심과 제2 마스크 마크(21)의 중심이 필요한 정밀도로 일치되어 있음을 확인한 후, 본 얼라인먼트 프로그램(79)은, 그들의 중심의 중간점을 구한다. 그리고, 본 얼라인먼트 프로그램(79)은, 기판(S)의 얼라인먼트용 개구(Sm)의 중심을 구해, 한 쌍의 마스크 마크(11, 21)의 중심의 중간점과의 어긋남을 구해, 그 어긋남을 해소시키기 위한 각 마스크(1, 2)의 이동의 방향과 거리를 산출한다.

얼라인먼트 프로그램은, 상술한 것과 같은 데이터 처리를 각 카메라(8)로부터의 촬영 데이터에 대해 행하고, 어긋남을 해소하기 위해 각 마스크(1, 2)의 이동의 방향과 거리를 산출한다. 그 후, 각 촬영 데이터로부터 얻은 이동의 방향과 거리에 대해 평균을 구해, 최종적인 본 얼라인먼트용의 각 마스크(1, 2)의 이동을 지시하고, 그를 메인 시퀀스 프로그램(7)에 돌려준다. 이동의 방향과 거리는, 각각의 벡터(도 4에 화살표로 나타냄)로 파악되므로, 각 벡터의 방향에 대해서는 합성하고, 길이는 평균을 구한다.

메인 시퀀스 프로그램(7)은, 반환치인 이동 지시를 마스크 이동 기구(5)에 보내, 한 쌍의 마스크(1, 2)를 일체로 이동시켜, 각 마스크 마크(11, 21)의 중심이 필요한 정밀도로 일직선상에 정렬되도록 한다. 이로써, 본 얼라인먼트는 종료된다. 그 후, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 다음 목표 노광 영역(R)의 노광 시의 얼라인먼트를 위해, 본 얼라인먼트 완료 시점의 각 마스크 마크(11, 21)의 중심의 좌표를 기억부(61)에 기억한다. 메인 시퀀스 프로그램(7) 및 각 서브 프로그램(71~79)은 상술한 바와 같은 동작이 행해지도록 프로그래밍 되어 있다.

다음으로, 상기 구성에 관계된 실시 형태의 양면 노광 장치의 전체의 동작에 대해 개략적으로 설명한다. 한 쌍의 마스크(1, 2)는, Z방향에 있어서, 기판(S)으로부터 떨어진 대기 위치에 위치하고 있다. 이 위치는, 마스크 쌍의 기판(S)에 대한 얼라인먼트가 행해지는 XY평면이 존재하는 위치이다. 메인 시퀀스 프로그램(7)이 실행되어 있는 메인 컨트롤러(6)로부터는, 보냄 스트로크(Lf)만큼만 기판(S)을 보내도록 반송계(3)로 제어 신호가 보내진다. 이에 의해, 제1 구동 롤러(35) 및 제2 구동 롤러(36)가 동기되어 동작하고, 기판(S)이 보냄 스트로크(Lf)만큼만 X방항 앞측(권취측)으로 보내진다.

보냄 완료 신호가 반송계(3)로부터 메인 컨트롤러(6)로 반환되면, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 상술한 일련의 얼라인먼트 동작을 행한다. 즉, 각 카메라(8)의 시야 내에 얼라인먼트용 개구(Sm)가 없으면 개구 검색 프로그램(72)을 실행하고, 얼라인먼트용 개구(Sm) 중 어느 것에 흠결이 있다면 개구 흠결 해소 프로그램(74)을 실행한다. 또한, 마크가 가려있다면 임시 얼라인먼트 프로그램(76)을 실행하고, 제1 및 제2 마스크 마크(11, 21) 중 어느 것에 흠결이 있다면, 마크 흠결 해소 프로그램(78)을 실행한다. 그 후, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 본 얼라인먼트 프로그램(79)을 실행한다. 이에 의해, 얼라인먼트가 완료된다.

그 후, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 미도시의 Z방향 이동 기구에 제어 신호를 보내 한 쌍의 마스크(1, 2)를 Z방향으로 이동시켜 각 마스크(1, 2)를 기판(S)에 밀착시킨다. 이 상태에서, 메인 시퀀스 프로그램(7)은 각 카메라(8)로부터의 촬영 데이터를 취득하여, 얼라인먼트된 상태가 유지되어 있는지(각 마크(11, 21, Sm)의 중심이 필요한 정밀도로 일치되어 있는지)를 판단한다. 유지되어 있다면, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 각 노광 유닛(4)에 제어 신호를 보내, 노광을 행하게 한다.

필요한 노광량을 위한 소정 시간의 노광 후, 각 노광 유닛(4)은 광조사를 정지한다. 그 후, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 미도시의 Z방향 이동 기구에 제어 신호를 보내, 한 쌍의 마스크(1, 2)를 기판(S)으로부터 이간시켜, 처음 대기 위치로 되돌린다. 각 마스크(1, 2)가 대기 위치로 되돌아간 것이 확인되면, 메인 시퀀스 프로그램(7)은, 반송계(3)에 제어 신호를 보내, 보냄 스트로크(Lf)만큼만 기판(S)을 X방향 앞측으로 보내게 한다. 그 후는, 상술한 것과 같은 동작으로, 보냄 스트로크(Lf)의 기판(S)을 간헐적으로 보내는 사이에 얼라인먼트를 한 후 노광을 행하는 동작을 반복한다.

동작이 반복될 때, 송출측 버퍼 영역(301)의 기판(S)의 늘어짐 양이 적어지면 송출측 심 롤러(31) 및 송출측 핀치 롤러(32)가 동기되어 동작하여, 기판(S)을 송출측 버퍼 영역(301)으로 송출한다. 또한, 권취측 버퍼 영역(302)의 기판(S)의 늘어짐 양이 많아지면, 권취측 심 롤러(33) 및 권취측 핀치 롤러(34)가 동기되어 동작하여, 권취측 심 롤러(33)에 기판(S)을 권취한다.

이와 같은 동작을 반복한 후, 다른 품종의 제품용의 노광을 행할 경우, 마스크(1, 2)의 교환이 필요해진다. 이 교환 작업에도 큰 특징점이 있으므로, 이하에 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 마스크(1, 2)의 교환 시, 길이 방향의 도중까지 처리된 기판(S)을 일단 권취하고, 교환 후에 다시 인출하여 원래 상태로 하는 것은 상당히 번거로우므로, 실시 형태의 장치에서는, 기판(S)은 그대로 두고 마스크(1, 2)를 교환한다. 즉, 제1 마스크(1)를 제1 마스크 스테이지(10)로부터 떼어내고, 다른 제1 마스크(1)를 제1 마스크 스테이지(10)에 장착한다. 또한, 제2 마스크(2)를 제2 마스크 스테이지(20)로부터 떼어내고, 다른 제2 마스크(2)를 제2 마스크 스테이지(20)에 장착한다.

그 후, 새로이 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행한다. 이는, 마스크(1, 2)의 교환 시에 마스크 스테이지(10, 20)가 미묘하게 어긋난다든지, 마스크(1, 2)의 장착 위치가 미묘하게 어긋난다든지 하는 경우가 있기 때문이다. 또한, 품종이 달라졌으므로 마스크(1, 2)의 사이즈나 보조 마스크 마크(12, 22)의 형상이 달라지는 경우도 있어, 새로이 얼라인먼트할 필요가 생긴다.

이 때, 실시 형태의 마스크 쌍은, 제1 및 제2 마스크 마크(11, 21)와는 다른 보조 얼라인먼트 마크(12, 22)를 가지고 있으므로, 이를 이용한다. 즉, 도 3(1)에 나타낸 것과 같이, 겸용 카메라(8)를 카메라 이동 기구(81)에 의해 마스크 얼라인먼트 위치에 위치시킨다. 그리고, 각 보조 얼라인먼트 마크(12, 22)를 각 겸용 카메라(8)로 촬영하면서, 그 화상을 디스플레이(61)에 표시하고, 디스플레이(61)를 보면서 작업자가 마스크 이동 기구(5)를 조작하여 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행한다. 마스크(1, 2)의 얼라인먼트가 완료되면, 이들 마스크(1, 2)에의 노광 준비가 완료되므로, 이후, 상술한 동작을 반복한다.

이와 같이, 실시 형태의 마스크 교환 방법에 의하면, 기판(S)을 노광 작업 위치에 배치한 채로 마스크(1, 2)를 교환하고, 기판(S)을 노광 작업 위치에 배치한 채로 교환 후의 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트를 행할 수 있다. 이로 인해, 장치의 운전이 장시간 정지되어버리는 문제가 없다. 또한, 실시 형태의 마스크 쌍은, 보조 마스크 마크(12, 22)를 가지고 있어, 제1 보조 마스크 마크(12)와 제2 보조 마스크 마크(22)의 기판의 폭 방향에의 이간 거리가 기판(S)의 폭(Sw)을 넘고 있으므로, 기판(S)을 벗어난 위치에서 양측의 각 보조 마스크 마크(12, 22)를 카메라(8)로 촬영하는 것이 가능하고, 이에 의해, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트가 가능하다. 이로 인해, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트 완료 후에 마스크(1, 2)를 원래 위치로 되돌리는 이동 동작이 불필요하고, 지극히 간편하게 단시간에 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트가 행해질 수 있다.

상기 실시 형태의 양면 노광 장치는, 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트 시, 겸용 카메라(8)를 카메라 이동 기구(81)로 마스크 얼라인먼트 위치로 이동시키는 구성이었으나, 마스크 얼라인먼트 위치에 전용의 카메라를 배치해도 좋다. 카메라의 대수가 증가하므로 그 점에서 비용이 증가하나, 카메라 이동 기구(81)의 구성이 간략화되는 장점과, 겸용 카메라(8)를 이동시키는 시간이 생략되는 장점이 있다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서, 마스크(1, 2)의 교환시의 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트는 매뉴얼 작업이었으나, 간헐적 보냄 마다 반복되는 노광에 앞선 얼라인먼트 동작에 있어서도 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트가 행해지는 경우가 있고, 이는, 메인 컨트롤러(6)에 의한 자동 제어로 되어 있다. 또한, 마스크 교환 시의 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트는 매뉴얼 작업인 것과 같이 설명하였으나, 메인 컨트롤러(6)에 의한 자동 제어로 이를 행하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 반송계(3)는 롤투롤 방식으로 기판(S)을 반송하는 것이었으나, 송출측만이 롤 식인 구성이 채용되는 것도 있을 수 있다. 즉, 노광 후의 기판(S)을 소정의 위치에서 절단하여 그 후의 처리를 행하는 프로세스에 본원 발명의 양면 노광 장치가 채용되는 것도 있을 수 있다. 또한, 반송계(3)에 있어서는, 기판(S)의 보내는 방향이 상하 방향인 경우도 있다. 이 경우, 수직 자세의 기판(S)의 양면에 마스크를 통과하여 노광을 행하는 것이 되고, 좌우에 노광 유닛(4)이 배치된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서, 기판(S)의 얼라인먼트 마크는 얼라인먼트용 개구(Sm)였으나, 반드시 개구일 필요는 없다. 기판(S)에 있어서 목표 노광 영역(R)의 외측에 투명한 영역이 있어, 그 영역에 예를 들어 원주형의 마크를 형성하여 얼라인먼트 마크로 하여도 좋다. 또한, 기판(S)의 테두리로부터 절결된 형상을 얼라인먼트 마크로 하여 형성하여도 좋다. 또한, 기판(S)의 얼라인먼트 마크의 형상에 있어서는, 사각형이나 삼각형 등의 다른 형태여도 좋다.

제1 마스크 마크(11), 제2 마스크 마크(21)에 대해서도, 원주형이나 원형 이외의 형상이 채용되는 것이 있다. 예를 들어, 한 쪽이 원형이고 다른 쪽이 십자형이어도 좋다. 또한, 제1 마스크 마크(11)가 제2 마스크 마크(21)의 내측에 들어가는 형태로 얼라인먼트가 되는 경우도 있다. 이 점은, 제1 보조 마스크 마크(12), 제2 보조 마스크 마크(22)에 대해서도 동일하다. 또한, 2개의 제1 마스크 마크(11)의 기판의 폭 방향의 이간 거리나 2개의 제2 마스크 마크(21)의 이간 거리가, 기판(S)의 폭(Sw)에 일치하는 경우도 있다. 예를 들어, 기판(S)의 얼라인먼트 마크가 기판(S)의 양측 테두리에 설치된다든지, 양측 테두리에 설치된 절결이 된다든지 하는 경우, 2개의 제1 마스크 마크(11)의 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판(S)의 폭에 일치하고, 2개의 제2 마스크 마크(21)의 기판의 폭 방향의 이간 거리가 기판(S)의 폭과 일치하는 경우가 있다.

더욱이, 카메라(8)에 대해 기판(S)보다 가까운 측의 마스크 마크(상술한 예에서는 제1 마스크(11))는 기판(S)에 가려지는 것이 없으므로, 얼라인먼트용 개구(Sm)보다 커도 좋다. 다만, 기판(S)과 마스크의 컨트라스트가 작은 경우에는 화상 데이터의 처리가 어려워지는 문제가 있다. 얼라인먼트용 개구(Sm) 내에 한 쌍의 마스크 마크(11, 21)가 위치한 상태로 얼라인먼트가 되는 구성에서는, 기판(S)과 마스크 마크(11, 21)의 컨트라스트가 문제가 되지 않고, 이 점에서 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 하나의 마스크(1, 2)에 있어서 보조 마스크 마크(12, 22)의 수가 2개였으나, 3개 또는 그 이상이어도 좋고, 1개인 경우도 있을 수 있다. 예를 들어, 마스크 스테이지(10, 20)가 마스크(1, 2)를 Z방향의 축 주위에서 어긋남 없는 상태로 유지할 수 있는 구조라면, 각 마스크(1, 2)에 1개씩의 얼라인먼트 마크로 위치를 맞추더라도 충분하고, 이와 같은 구성이 채용되는 것도 있다. 또한, 마스크 교환 방법의 실시 형태의 설명에 있어서, 양 쪽의 마스크(1, 2)를 교환하는 것으로 설명하였으나, 한 쪽의 마스크(1, 2)만을 교환하는 경우도 있다. 이 경우에도, 교환 후의 마스크(1, 2)끼리의 얼라인먼트는 필요하고, 상기 보조 마스크 마크(12, 22)를 가지는 구성은, 얼라인먼트의 간편화에 공헌한다.

상기 실시 형태의 장치는, 접촉 방식으로 노광을 행하는 것이나, 상기 얼라인먼트 구성은, 근접 방식이나 투영 방식 노광에 있어서도 동일하게 효과를 발휘하므로, 이들 방식이 채용되는 것도 있을 수 있다. 또한, 근접 방식이나 투영 노광 방식의 경우, 한 쌍의 마스크를 기판에 밀착시킬 필요가 없으므로, 마스크를 Z방향으로 이동시키는 기구가 설치되지 않는 경우도 있다.

1: 제1 마스크 11: 제1 마스크 마크
12: 제1 보조 마스크 마크 2: 제2 마스크
21: 제2 마스크 마크 22: 제2 보조 마스크 마크
3: 반송계 4: 노광 유닛
41: 광원 42: 광학계
5: 마스크 이동 기구 6: 메인 컨트롤러
61: 기억부 7: 메인 시퀀스 프로그램
71: 개구 유무 판정 프로그램 72: 개구 검색 프로그램
73: 개구 흠결 판정 프로그램 74: 개구 흠결 해소 프로그램
75: 마크 가림 판정 프로그램 76: 임시 얼라인먼트 프로그램
77: 마크 흠결 판정 프로그램 78: 마크 흠결 해소 프로그램
79: 본 얼라인먼트 프로그램 8: 카메라
81: 카메라 이동 기구 S: 기판
Sm: 얼라인먼트용 개구

Claims (4)

1. 기판의 양면을 노광하는 양면 노광 장치에 탑재되는 제1 마스크와 제2 마스크로 이루어지는 마스크 쌍에 있어서,
   상기 제1 마스크는, 상기 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제1 마스크 마크와, 상기 제2 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제1 보조 마스크 마크를 가지고,
   상기 제2 마스크는, 상기 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제2 마스크 마크와, 상기 제1 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제2 보조 마스크를 가지고,
   2개의 상기 제1 마스크 마크의 기판의 폭 방향의 이간 거리는 기판의 폭 이하임과 함께, 2개의 상기 제2 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭 이하이고,
   2개의 상기 제1 보조 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭을 넘음과 함께, 2개의 상기 제2 보조 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭을 넘으며,
   2개의 상기 제1 보조 마스크 마크는 2개의 상기 제1 마스크 마크와 동일 직선 상에 정렬되어 있고, 당해 동일 직선의 방향은, 양면 노광 장치에 탑재되었을 때에 상기 기판의 폭 방향과 일치하는 방향이고,
   2개의 상기 제2 보조 마스크 마크는 2개의 상기 제2 마스크 마크와 동일 직선 상에 정렬되어 있고, 당해 동일 직선의 방향은, 양면 노광 장치에 탑재되었을 때에 상기 기판의 폭 방향과 일치하는 방향인 것을 특징으로 하는 마스크 쌍.
2. 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내는 반송계와,
   보내진 상기 기판을 사이에 두는 위치에 배치된 청구항 1 기재의 마스크 쌍과,
   상기 반송계가 상기 기판을 정지시키고 얼라인먼트가 행해진 후에 상기 기판에 상기 제1 및 제2 마스크를 각각 통과하여 빛을 조사하여 상기 기판의 양면을 노광하는 노광 유닛을 구비하고,
   상기 기판은, 노광 되어야 하는 영역에 대해 소정의 위치 관계로 설치된 2개의 얼라인먼트 마크를 가지고,
   상기 각 제1 마스크 마크, 상기 각 제2 마스크 마크 및 상기 기판의 상기 각 얼라인먼트 마크를 촬영하는 것이 가능한 카메라와,
   상기 카메라를 이동시키는 카메라 이동 기구와,
   상기 각 제1 마스크 마크, 상기 각 제2 마스크 마크 및 상기 기판의 상기 각 얼라인먼트 마크를 촬영한 상기 카메라로부터의 촬영 데이터에 의해 상기 제1 및 제2 마스크를 상기 기판의 노광되어야 하는 영역에 대해 위치를 맞추는 얼라인먼트 수단이 설치되어 있고,
   상기 카메라 이동 기구는, 상기 제1 및 제2 마스크를 상기 기판에 대해 얼라인먼트 하기 위해서 상기 각 제1 마스크 마크 및 상기 각 제2 마스크 마크를 촬영하는 기판 얼라인먼트 위치와, 상기 제1 및 제2 마스크끼리를 얼라인먼트 하기 위해서 상기 각 제1 보조 마스크 마크 및 상기 각 제2 보조 마스크 마크를 촬영하는 마스크 얼라인먼트 위치의 사이에서 상기 카메라를 이동시키는 것이 가능한 기구인 것을 특징으로 하는 양면 노광 장치.
3. 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내는 반송계와,
   보내진 상기 기판을 사이에 두는 위치에 배치된 청구항 1 기재의 마스크 쌍과,
   상기 반송계가 상기 기판을 정지시키고 얼라인먼트가 행해진 후에 상기 기판에 상기 제1 및 제2 마스크를 각각 통과한 빛을 조사하여 상기 기판의 양면을 노광하는 노광 유닛을 구비하고,
   상기 기판은, 노광 되어야 하는 영역에 대해 소정의 위치 관계로 설치된 2개의 얼라인먼트 마크를 가지고,
   상기 각 제1 마스크 마크, 상기 각 제2 마스크 마크 및 상기 기판의 상기 각 얼라인먼트 마크를 촬영하는 것이 가능한 카메라와,
   상기 각 제1 마스크 마크, 상기 각 제2 마스크 마크 및 상기 기판의 상기 각 얼라인먼트 마크를 촬영한 상기 카메라로부터의 촬영 데이터에 의해 상기 제1 및 제2 마스크를 상기 기판의 노광되어야 하는 영역에 대해 위치를 맞추는 얼라인먼트 수단이 설치되어 있고,
   상기 카메라는, 상기 제1 및 제2 마스크를 상기 기판에 대해 얼라인먼트 하기 위해서 상기 각 제1 마스크 마크 및 상기 각 제2 마스크 마크를 촬영하는 기판 얼라인먼트 위치에 배치됨과 함께, 상기 카메라와 별도의 카메라가 설치되고, 상기 별도의 카메라는, 상기 제1 및 제2 마스크끼리를 얼라인먼트 하기 위해서 상기 각 제1 보조 마스크 마크 및 상기 각 제2 보조 마스크 마크를 촬영하는 마스크 얼라인먼트 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 양면 노광 장치.
4. 롤에 감긴 플렉시블 기판을 인출하여 간헐적으로 보내고, 보내진 상기 기판의 양면을 노광 작업 위치에서 노광하는 양면 노광 장치에 있어서, 노광 작업 위치에 있어서 상기 기판을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 제1 및 제2 마스크를 교환하는 마스크 교환 방법에 있어,
   상기 노광 작업 위치에 상기 기판을 잔류시킨 채 기존의 상기 제1 및 제2 마스크 중 적어도 한 쪽의 마스크를 교환하는 교환 단계와,
   상기 교환 단계 이후, 상기 노광 작업 위치에 상기 기판을 잔류시킨 채 상기 제1 및 제2 마스크의 상호 위치를 맞추는 마스크 얼라인먼트 단계를 가지고,
   상기 제1 마스크는, 상기 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제1 마스크 마크와, 상기 제2 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제1 보조 마스크 마크를 가지고,
   상기 제2 마스크는, 상기 기판에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제2 마스크 마크와, 상기 제1 마스크에 대한 얼라인먼트를 위해 설치된 2개의 제2 보조 마스크를 가지고,
   2개의 상기 제1 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭 이하임과 함께, 2개의 상기 제2 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭 이하이고,
   2개의 상기 제1 보조 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는 상기 기판의 폭을 넘음과 함께, 2개의 상기 제2 보조 마스크 마크의 상기 기판의 폭 방향의 이간 거리는, 상기 기판의 폭을 넘으며,
   상기 마스크 얼라인먼트 단계에 있어서, 상기 기판을 벗어난 위치에서 상기 각 제1 보조 마스크 마크와 상기 각 제2 보조 마스크 마크를 겹치는 것으로 상기 제1 및 제2 마스크의 상호 위치를 맞추는 것을 특징으로 하는 마스크 교환 방법.

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