KR20160037080A

KR20160037080A - 다이렉트 노광 장치

Info

Publication number: KR20160037080A
Application number: KR1020150128984A
Authority: KR
Inventors: 노리오 하시모토; 아키라 모리타
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-04-05
Also published as: CN105467773A; TW201624142A; CN105467773B; KR102352984B1

Abstract

[과제] 공급 릴로부터 조출되어 권취 릴에 권취되는 장척형 워크에 패턴을 노광하는 다이렉트 노광 장치에 있어서, 노광 롤러 지름의 증대를 억제하면서, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 확대하여, 묘화 패턴을 세선화할 수 있는 다이렉트 노광 장치를 얻는다. [해결 수단] 상기 공급 릴과 권취 릴의 사이에서, 장척형 워크를 그 주위면의 일정 범위에 걸쳐 보관 유지하면서 회전하는 원통 부재; 장척형 워크를, 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치에서 상기 원통 부재의 축직교 단면에서의 지름 방향과 직교하는 접선 방향으로 안내하는 가이드 수단; 및 상기 원통 부재로부터 이탈하여 상기 접선 방향으로 연장되는 장척형 워크에 대해, 상기 이탈 위치를 포함한 반송 방향의 전후 일정폭에 대해 패턴을 묘화하는 노광 수단;을 구비하는 다이렉트 노광 장치.

Description

다이렉트 노광 장치{DIRECT EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은, 공급 릴로부터 조출(繰出)되어 권취 릴에 권취되는 장척형(長尺狀) 워크의 반송 중에, 그 표리의 일면에 패턴을 묘화하는, 이른바 롤 투 롤(roll-to-roll) 방식의 다이렉트 노광 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대 전화나 모바일 기기 등에 이용되는 전자 회로 기판(프린트 회로 기판)의 베이스 소재로서, 예를 들면, 두께가 0.1mm 이하에 길이가 500mm 이상(예를 들면 100m)의 장척형 워크(감광성 장척 필름(표리의 적어도 일면에 감광체를 도포한 합성 수지제 유연 필름))을 롤상으로 한 것이 사용되고 있다. 또 근년, 전사 마스크를 사용하지 않고 묘화광을 직접 기판에 조사하여 패턴을 묘화하는 다이렉트 노광 장치가 시장에 대두하고, 장척형 워크에 대해서도 이 노광 방식을 채용하는 요구가 높아지고 있다.

이러한 롤 투 롤 방식의 다이렉트 노광 장치로서, 연속적인 장척형 워크의 반송과 노광을 실시하기 위해서, 공급 릴과 권취 릴의 사이에 위치시킨 평판형의 컨베이어(노광 컨베이어)에 의해 장척형 워크를 보관 유지하고, 상기 컨베이어 상에서 노광을 실시하는 다이렉트 노광 장치가 알려져 있다(특허문헌 1).

또, 공급 릴과 권취 릴의 사이에 위치시킨 롤러(노광 롤러)의 원통면 상을 진행하는 장척형 워크에 대해서 노광을 실시하는 다이렉트 노광 장치도 알려져 있다(특허문헌 2).

일본 공개특허 특개2006-098720호 공보 일본 공개특허 특개2014-035412호 공보

평면형의 컨베이어 상에서 노광하는 방식과 원통형의 롤러 상에서 노광하는 방식을 비교하면, 컨베이어 방식은, 워크의 피노광 영역 전체를 평면형으로 하는 점에서는 뛰어나지만, 라인 길이가 길어지기 때문에 노광 장치가 대형화하기 쉽고, 또 노광 위치에서 국소적으로 보았을 경우의 면정밀도가 나쁘다. 이것에 대해, 롤러 방식은 라인 길이를 단축할 수 있으므로 노광 장치의 소형화가 가능하고, 면정밀도(면의 매끄러움)와 워크 이송 정밀도의 면에서 우수한다. 한편, 롤러 방식은 원통면(곡면) 상에서 노광을 실시하기 때문에, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어가 좁고, 세선(細線)의 묘화가 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다. 이 문제는 노광 롤러 지름을 크게 하면 경감되지만, 소형화가 희생되어 버린다.

또, 워크의 이송 정밀도라고 하는 관점에서는, 컨베이어 방식은 컨베이어 벨트의 사행(蛇行)이나 신축 등의 영향으로 이송 정밀도가 떨어질 가능성이 있다. 한편, 롤러 방식은, 롤러에 워크를 흡착하는 흡착 에어리어에서는 높은 이송 정밀도를 얻을 수 있지만, 흡착 에어리어는 위에서 설명한 바와 같이 평면이 아니기(원통면이다) 때문에 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어가 좁다고 하는 문제가 남는다.

본 발명은, 노광 롤러 방식의 다이렉트 노광 장치에 있어서, 노광 롤러 지름의 증대를 억제하면서, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 확대하여, 묘화 패턴을 세선화할 수 있는 다이렉트 노광 장치를 얻는 것을 제1 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 워크를 흡착하여 이동시키는 롤러 방식의 다이렉트 노광 장치에 있어서, 워크를 흡착 반송하는 원통 부재에 의한 높은 이송 정밀도를 살리면서, 워크의 평면성을 보관 유지하여 노광 화상의 정밀도를 높이고, 묘화 패턴을 세선화할 수 있는 다이렉트 노광 장치를 얻는 것을 제2 목적으로 한다.

본 발명은, 공급 릴로부터 조출되어 권취 릴에 권취되는 장척형 워크에 패턴을 노광하는 광변조소자 어레이를 이용한 다이렉트 노광 장치에 있어서, 상기 공급 릴과 권취 릴의 사이에서, 장척형 워크를 그 주위면의 일정 범위에 걸쳐 보관 유지하면서 회전하는 원통 부재; 장척형 워크를, 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치에서 상기 원통 부재의 축직교 단면에서의 지름 방향과 직교하는 접선 방향으로 안내하는 접선 방향 가이드 수단; 및 상기 원통 부재로부터 이탈하여 상기 접선 방향으로 연장되는 장척형 워크에 대해, 적어도, 상기 이탈 위치를 포함한 반송 방향의 전후 일정폭에 대해 패턴을 묘화하는 제1 노광 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 전후 일정폭은, 이탈 위치로부터 반송 방향 하류측으로의 폭이 상류측으로의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.

본 발명의 다이렉트 노광 장치는 또한, 장척형 워크에 형성되어 있는 얼라이먼트 마크를 촬상하는 얼라이먼트 카메라가, 상기 원통 부재를 사이에 두고 상기 노광 수단과 대향하는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 노광 수단 광축과 얼라이먼트 카메라 광축은 연직 방향으로 향하고 있는 것이 바람직하다.

상기 원통 부재는, 적어도 상기 노광 수단의 노광 위치와 상기 얼라이먼트 카메라의 촬상 위치에서, 상기 장척형 워크를 그 주위면에 보관 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 또한, 상기 공급 릴과 권취 릴의 사이에서, 장척형 워크를 그 주위면의 일정 범위에 걸쳐 보관 유지하면서 회전하는 원통 부재; 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치보다 하류측에서, 장척형 워크를 가이드면에 비접촉으로 평면형으로 지지하는 평면 가이드 수단; 및 상기 평면 가이드 수단 상에서, 상기 장척형 워크에 대해서 패턴을 묘화하는 제2 노광 수단;을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2 노광 수단에 의한 노광 에어리어는, 그 일 태양(態樣)에서는, 상기 장척형 워크의 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치와 가이드 수단 상의 위치에 걸치게 할 수 있다.

상기 제1 노광 수단에 의한 노광 에어리어와, 제2 노광 수단에 의한 노광 에어리어와는 대략 동일 평면 상에 위치시키는 것이 실제적이다.

상기 가이드 수단은, 구체적으로는 예를 들면, 기체 취출 수단과 기체 흡인 수단을 구비하는 부상 흡인 가이드 수단으로 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 노광 롤러를 이용하여 장척형 워크를 연속적으로 노광하는 다이렉트 노광 장치이면서, 원통형 부재의 이탈 위치를 포함하는 반송 방향의 전후 일정폭에 대해 패턴을 묘화하기 위해, 노광 에어리어에 접선(접평면) 방향의 평면 에어리어가 포함되고, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 종래의 노광 롤러형의 다이렉트 노광 장치보다 넓게 취하는 것이 가능해진다. 그 결과, 노광하는 패턴의 세선화가 가능해진다.

또, 본 발명은, 또한, 공급 릴과 권취 릴의 사이에서, 장척형 워크를 그 주위면의 일정 범위에 걸쳐 보관 유지하면서 회전하는 원통 부재의 하류 측에, 장척형 워크를 가이드면에 비접촉으로 평면형으로 지지하는 가이드 수단을 배치하여, 노광 수단에 의한 장척형 워크에 대한 노광 에어리어의 적어도 일부를, 가이드 수단 상에 위치시키는 것으로, 원통 부재에 의한 높은 이송 정밀도와, 가이드 수단에 의한 워크의 평면성의 보관 유지를 이용하여 노광 화상의 정밀도를 높이고, 묘화 패턴을 세선화할 수 있다.

[도 1] 본 발명에 의한 다이렉트 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 측면도이다.
[도 2] 동 사시도이다.
[도 3] 노광 유닛의 일례를 나타내는 사시도이다.
[도 4] 장척형 워크 상의 단위 패턴 영역(얼라이먼트 마크)과, 얼라이먼트 카메라와 노광 유닛의 간격의 예를 설명하는 전개도이다.
[도 5] 노광 롤의 상세를 나타내는 축직교 단면도이다.
[도 6] 장척형 워크에 대한 노광 에어리어의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 7] 부상 흡인 유닛 단체의 사시도이다.
[도 8] 동 분해 사시도이다.
[도 9] 노광 에어리어에서의 광변조소자 어레이에 의한 노광 상태를 나타내는 모식도이다.
[도 10] 본 발명에 의한 다이렉트 노광 장치의 다른 실시 형태이며, 도 1의 구성으로부터 후류측의 노광 유닛 및 부상 흡인 가이드 유닛을 제외한 실시 형태를 나타내는, 도 1에 대응하는 측면이다.
[도 11] 도 10의 실시 형태의 도 2에 대응하는 사시도이다.

도 1, 도 2는, 본 발명에 의한 다이렉트 노광 장치(100)의 일실시 형태를 나타내는 전체도이다. 다이렉트 노광 장치(100)는, 권회된 장척형 워크(이하 단지 워크)(W)를 조출하는 공급 릴(10)과, 워크(W)를 조출하는 권취 릴(11)과의 사이에, 노광 롤(40)이 위치하고, 이 노광 롤(40)의 상방에, 워크(W)의 반송 방향으로 이간한 한 쌍의 노광 유닛(노광 수단, 노광 묘화부)(30A와 30B)가 구비되고, 하방에 얼라이먼트 카메라(50)가 구비되어 있다. 워크(W)는, 표리의 적어도 일면에 감광체를 도포한 합성 수지제 유연 필름으로 이루어지고, 공급 릴(10)을 나온 후, 가이드 롤러(12, 13)를 거치고, 노광 롤(40)에 이르고, 또 가이드 롤러(접선 방향 가이드 수단)(14)를 거쳐 권취 릴(11)에 권취된다. 노광 롤(40)과 가이드 롤러(14)의 사이에는, 워크(W)의 하면에 위치하는 부상 흡인 가이드 유닛(평면 가이드 수단)(60)이 설치되어 있다.

한 쌍의 노광 유닛(30A, 30B) 중 후류측의 노광 유닛(30B)은, 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상에 배치되어 있다. 이 구성은, 노광 롤(40)(원통 부재)에 의한 높은 이송 정밀도와, 부상 흡인 가이드 유닛(60)(평면 가이드 수단)에 의한 워크(W)의 평면성의 보관 유지를 이용하여 노광 화상의 정밀도를 높이고, 묘화 패턴을 세선화하기 위해서 유용한 구성이지만, 상류측의 노광 유닛(30A)에 의한 노광 에어리어에 노광 롤(40)(원통 부재)의 접선(접평면) 방향의 평면 에어리어를 포함하게 하는 것으로, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 종래의 노광 롤러형의 다이렉트 노광 장치보다 넓힐 수 있다고 하는 특징과는 직접적으로 관계가 없다. 즉, 후류측의 노광 유닛(30B)과, 부상 흡인 가이드 유닛(60)은, 생략하는 것이 가능하다. 이 점에 대해서는, 도면을 이용하여 후술한다.

노광 롤(40)은, 도 2, 도 5에 나타내듯이, 축심(41X)을 중심으로 미도시의 구동원에 의해서 회전 구동되는 다공 원통 부재(41)와, 다공 원통 부재(41) 내에 위치하는 중심 고정체(42)를 갖고, 중심 고정체(42)에는, 그 주위면의 일부에, 다공 원통 부재(41)의 주위면에 형성한 무수한 미세공(흡인공)(41a)에 부압을 미치는 흡인요부(吸引凹部)(구(溝))(42a)가 형성되어 있다. 흡인요부(42a)에는, 부압원(43) 및 제어기(레귤레이터)(44)를 개입시켜 부압이 미친다. 흡인요부(42a)에 부압이 공급되고 있는 상태로 다공 원통 부재(41)를 회전 구동하면, 흡인요부(42a)가 형성된 흡인 구간(α)(도 5)에서, 다공 원통 부재(41)의 미세공(41a)으로부터 공기가 흡인되는 결과, 워크(W)가 다공 원통 부재(41)의 주위면에 흡착 보관 유지되어 회전한다.

흡인요부(42a)의 흡인 구간(α)과, 가이드 롤러(13) 및 가이드 롤러(14)의 위치는, 다공 원통 부재(41)를 축방향에서 보았을 때, 다공 원통 부재(41)의 가장 높은 위치(최상 위치)와 가장 낮은 위치(최하 위치)와의 사이에서, 워크(W)가 다공 원통 부재(41)에 흡인되어 회전하도록 정해져 있다. 가이드 롤러(13)는, 다공 원통 부재(41)의 지름 방향에 대해서 직교하는 최하방의 수평인 접선(접평면) 방향에서 워크(W)가 다공 원통 부재(41)에 들어가고(하방의 수평 접선(접평면) 방향과 지름 방향과의 교점(교선)에서 흡인 보관 유지가 개시된다), 가이드 롤러(14)는, 다공 원통 부재(41)의 지름 방향에 대해서 직교하는 최상방의 수평인 접선(접평면) 방향에 워크(W)가 나가는(상방의 수평 접선(접평면) 방향과 지름 방향과의 교점(교선)에서 흡인 보관 유지가 종료한다) 위치가 정해져 있다. 즉, 흡인요부(42a)의 흡인 구간(α)은, 다공 원통 부재(41)에 워크의 흡착이 개시되는 위치와, 다공 원통 부재(41)로부터 워크(W)가 이탈되는 위치에 걸치는 대략 반주(半周)의 사이(대략 180˚)로 설정되어 있다. 또, 워크(W)는, 적어도 흡인 구간(α)의 양단부, 즉, 흡인 개시 위치와 흡인 개방 위치에서 다공 원통 부재(41)에 흡인 보관 유지되면 좋다.

노광 롤(40)의 다공 원통 부재(41)의 외주에는, 도 2에 개념적으로 나타내 보이듯이, 리니어 스케일(45)이 형성되고, 노광 롤(40)의 외측 고정 위치에는, 이 리니어 스케일(45)을 읽어내고, 다공 원통 부재(41)의 절대 회전 위치를 검출하는 리니어 센서(46)가 배설되어 있다.

부상 흡인 가이드 유닛(60)은, 노광 롤(40)(다공 원통 부재(41))의 출구(하류)측에 위치하고, 기체의 취출 및 흡인에 의해서 장척 워크(W)를 비접촉으로 평면형으로 지지하는 것으로, 그 동작 원리 자체는 알려져 있다.

도 7, 도 8은 부상 흡인 가이드 유닛(60)을 개념적으로 나타내 보이는 것으로, 가이드판(61)과 에어 회로 바디(62)를 구비하고 있다. 가이드판(61)은, 그 평판형의 가이드면(61a)에 개구하는, 무수한 관통공(취출공)(61b) 및 관통공(흡인공)(61c)을 구비하고 있다. 에어 회로 바디(62)는, 빗살모양을 이루고, 그 빗살이 서로 엇갈려 조합되는 에어 공급구(62a)와, 에어 흡인구(62b)를 구비하고, 에어 공급구(62a)는 정압원(64)에 접속되고, 에어 흡인구(62b)는 부압원(63)에 접속되어 있다. 관통공(61b)은, 에어 공급구(62a)와 연통하고, 관통공(62c)은 에어 흡인구(62b)와 연통하도록 매트릭스형을 이루고 있으며, 에어 공급구(62a)와 에어 흡인구(62b)는, 에어를 불기 시작하는 관통공(61b)의 열과 에어를 흡인하는 관통공(61c)의 열이 각각 워크(W)의 진행 방향과 평행을 이루도록 설치되어 있다. 가장, 에어를 취출하는 관통공과 흡인하는 관통공은, 반드시 열 형상일 필요는 없고, 중심의 취출공(흡인공)의 둘레에 복수의 흡인공(취출공)을 배치하는 태양 등이 가능하다.

이 부상 흡인 가이드 유닛(60)은, 정압원(64)을 개입시켜 에어 공급구(62a)에 가압 공기를 공급하고 관통공(61b)으로부터 취출하고, 동시에 부압원(63)을 개입시켜 에어 흡인구(62b)에 부압을 주어 관통공(61c)으로부터 공기를 흡인함으로써, 가이드면(61a) 상을 통과하는 워크(W)의 평면 정밀도를 높일 수 있다.

이상의 부상 흡인 가이드 유닛(60)은, 구체적으로는, (주) 피스코제 AFU1(정밀 부상 타입)을 이용할 수 있다.

한 쌍의 노광 유닛(30)은, 실질적으로 동일 구성이며, 그 일방의 노광 유닛(30A)(제1 노광 유닛(30))은, 워크(W)가 다공 원통 부재(41)로부터 이간하는 위치의 근방에 설치되고, 타방의 노광 유닛(30B)(제2 노광 유닛(30))은, 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상에 위치하고 있다.

도 3은 노광 유닛(30)(30A와 30B)의 구체적인 예를 나타내고 있다. 노광 유닛(30)은, 광원부(20)을 구비하고, 광원부(20)는, 동일한 내부 구성을 갖는 2개의 광원부(20a)와 광원부(20b)로 구성되어 있다. 광원부(20a)와 광원부(20b)는 같은 구성이기 때문에 광원부(20a)를 대표하여 설명한다.

광원부(20a)는, UV램프(21)와, 제1 전반사 미러(22)와, 콘덴서 렌즈(23)와, 제2 전반사 미러(24)와, 플라이 아이 렌즈(fly-eye lens)(25)와, 어퍼처(aperture)(미도시)로 구성되어 있다. 광원부(20a)는 UV램프(21)를 구비하고, UV램프(21)에서는 365 nm에서 440 nm까지의 각종의 파장이 혼재한 자외광이 사출된다.

UV램프(21)로부터 사출된 자외광은, 타원 미러(26)에 의해 하늘 방향으로 조사되고, 제1 전반사 미러(22)에 의해 수평 방향으로 방향을 변환되고, 콘덴서 렌즈(23)에서 집광되어, 제2 전반사 미러(24)에서 지면 방향(워크(W) 방향)으로 방향을 전환된다. 방향을 바꾼 자외광은 플라이 아이 렌즈(25) 및 어퍼처를 거쳐 4 분기된 빔이 된다. 빔은 또한 8개의 제1 투영 렌즈(33)와, 8개의 반사 미러(34)를 경유하고, 8개의 DMD(Digital Micro-mirror Device) 소자(광변조소자 어레이)(36)에 입사함으로써 제어된 빔이 된다. 이 제어된 빔은 제2 투영 렌즈군(37)을 통과함으로써, 투영하는 노광 묘화의 배율을 조정하고, 워크(W)에 조사된다. 즉, 묘화 장치 다이렉트 노광 장치(100)는, 소망한 노광상을 미리 수납되어 있는 묘화 데이터에 따라, 광원부(20a) 및 광원부(20b)의 자외광을 제어한다.

노광 유닛(30A)에 의한 노광 에어리어는, 다음과 같이 정해져 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 워크(W)는 다공 원통 부재(41)로부터 이탈한 후, 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상을 이동하고, 다공 원통 부재(41)의 최상부에서 수평 접선 방향으로 이동한다(다공 원통 부재(41)로부터 이탈한 워크(W)는, 부상 흡인 가이드 유닛(60)에 의해 이탈 각도가 수평이 되도록 조정된다). 노광 유닛(30A)에 의한 노광 에어리어(AE)(도 2, 도 3, 도 6)는, 엄밀하게는 단순한 사각형(矩形)은 아니지만, 여기에서는 간략적으로 워크(W)의 반송 방향과 직교하는 방향(워크(W)의 폭방향)으로 긴 방향을 취한 사각형(矩形으로 표현된다고 한다. 그리고 그 노광폭(Y)은, 도 6에 나타내듯이, 다공 원통 부재(41)의 축심(41X)과 접선 방향의 교점(교선)(S)을 기준으로 했을 때, 교선(S)보다 상류측(다공 원통 부재(41)의 원통면측)의 노광폭(Y1)보다, 하류측(가이드 롤러(14)측)의 노광폭(Y2)이 크게(Y1<Y2) 설정되어 있다.

부상 흡인 가이드 유닛(60) 상에서, 워크(W)에 노광하는 노광 유닛(30B)은, 부상 흡인 가이드 유닛(60)에 의해서 평면성이 향상(유지)되고 있는 워크(W)에 대해서 노광 에어리어(AE)(도 2, 도 3, 도 6)로 노광한다. 이 노광 유닛(30B)에 의한 노광폭(Y)은, 노광 유닛(30A)에 의한 노광폭(Y)과 동일하거나 다르게 해도 좋다. 노광 유닛(30B)에 의한 노광 에어리어(AE)(도 2, 도 3, 도 6)는, 노광 유닛(30A)에 의한 노광 에어리어와 같고, 엄밀하게는 단순한 사각형은 아니지만, 여기에서는 간략적으로 워크(W)의 반송 방향과 직교하는 방향(워크(W)의 폭방향)으로 긴 방향을 취한 사각형으로 표현하고 있다. 노광 유닛(30A와 30B)에 의한 워크(W)의 노광 에어리어(AE)는, 동일 평면에 위치하고 있다.

도 9는, 2개의 노광 에어리어(AE)에서의 노광 유닛(30A와 30B)에 의한 노광 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도 9에서, 2점 긴 점선으로 나타내 보이는 원(C)은, 노광 유닛(30A와 30B)의 도 3에 나타내는 하나의 제1 투영 렌즈(33)와 반사 미러(34)가 점유하는 광학계의 크기이며, 그 중, 태선의 사각형으로 그린 DMD(DigitalMicro-mirrorDevice) 소자(36)에 의한 실노광 에어리어(R)가 존재한다. 하나의 노광 에어리어(AE) 내에는, 도시예에서는 4개의 실노광 에어리어(R)가 존재하고, 이러한 4개의 실노광 에어리어(R)를 포함한 워크(W)의 반송 방향과 직교하는 방향의 사각형 에어리어를 AE로 하고 있다. 또, 도 3에서는 노광 빔은 8개의 광학계로 분기하고 있지만, 도 9의 예에서는 4개의 광학계로 분기하고 있다.

얼라이먼트 카메라(50)는, 이 실시 형태에서는, 워크(W)의 폭방향으로 이간한 한 쌍이 구비되어 있다. 이 얼라이먼트 카메라(50)는, 워크(W)에 미리 형성되어 있는 얼라이먼트 마크(MA)(도 4)를 촬상하여 노광 유닛(30A와 30B)에 의한 묘화 좌표계를 정한다(수정한다). 얼라이먼트 카메라(50)는, 워크(W)의 노광 롤(40)(다공 원통 부재(41))에 대한 흡착 개시 위치에서 얼라이먼트 마크(MA)를 촬상하는 것이므로, 흡착 개시 위치는 촬상 위치와 동일하다. 그리고, 얼라이먼트 카메라(50)와 노광 유닛(30A)은, 노광 롤(40)을 사이에 두고 대향해서 배치되고, 또 서로의 광축이 노광 롤(40)을 사이에 두고 반대측의 대략 연직 위치에 위치하고 있다. 여기서의 대향이란, 얼라이먼트 카메라(50)의 촬상 방향과, 노광 유닛(30A)의 노광광이 출사 방향이 서로 마주보고 있는 것을 의미하지만, 이 때 반드시 각각의 광축은 동일축선 상에 있을 필요는 없고, 기판 반송 방향으로 오프셋 하고 있어도 좋다. 얼라이먼트 카메라(50)와 노광 유닛(30A)은, 그 적어도 일방의 광축이 엄밀하게 연직 방향을 향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 얼라이먼트 카메라(50)와 노광 유닛(30A)을 배치함으로써, 얼라이먼트 카메라(50)와 노광 유닛(30A)의 광학계를 가장 안정된 상태로 유지하는 것이 가능하고, 최대의 광학 성능을 얻을 수 있다.

도 4는, 워크(W)상의 단위 패턴 영역(AP)과 얼라이먼트 마크(MA), 및 얼라이먼트 마크(MA)와 노광 유닛(30A와 30B)에 의한 2개의 노광 에어리어(AE)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도시예에서는, 얼라이먼트 마크(MA)는, 1개의 단위 패턴 영역(AP)(1회에 얼라이먼트 및 묘화하는 범위)에 대해, 4개(2개×2열)가 형성되고, 얼라이먼트 카메라(50)는 카메라 시야의 중심에서 얼라이먼트 마크(MA)를 촬상하도록 위치 조정 가능하다.

또한, 얼라이먼트 마크(MA)의 개수 및 배치는 묘화하는 패턴에 따라 적당 설정되는 것이며, 얼라이먼트 카메라(50)의 수나 배치는 거기에 응해서 결정할 수 있는 것인 것은 말할 필요도 없다.

상기 구성의 본다이렉트 노광 장치(100)는, 다음과 같이 동작한다. 공급 릴(10), 노광 롤(40), 권취 릴(11)이 서보계에 의해서 정확하게 동기 회전 제어되고, 공급 릴(10)에 권취되어 있는 워크(W)는, 가이드 롤러(12, 13), 노광 롤(40), 부상 흡인 가이드 유닛(60), 가이드 롤러(14)를 거쳐 권취 릴(11)에 권취된다. 노광 롤(40)의 다공 원통 부재(41)의 회전 위치는, 리니어 스케일(45), 리니어 센서(46)에 의해서 정확하게 검출된다.

이 워크(W)의 반송 이동중에, 부압원(43) 및 제어기(레귤레이터)(44)를 개입시켜 흡인요부(42a)에 부압을 미치면, 워크(W)가 흡인 구간(α)에서 다공 원통 부재(41)의 주위면에 흡착된다. 즉, 다공 원통 부재(41)의 가장 하방의 흡착 개시 위치로부터 가장 상방의 이탈 위치까지 워크(W)가 다공 원통 부재(41)의 주위면에 보관 유지되어 원통면을 이동한다. 흡착 개시 위치는, 동시에 얼라이먼트 카메라(50)에 의한 얼라이먼트 마크(MA)의 촬상 위치이다. 워크(W)의 흡착은, 촬상 위치에서는 반드시 개시되고 있도록, 촬상 위치보다 약간 상류측(공급측)으로부터 개시하는 것이 바람직하다.

또, 워크(W)의 반송 이동중에는, 정압원(64)을 개입시켜 부상 흡인 가이드 유닛(60)의 에어 공급구(62a)에 가압 공기를 공급하고 가이드판(61)의 관통공(61b)으로부터 취출하고, 동시에 부압원(63)을 개입시켜 에어 흡인구(62b)에 부압을 주어 관통공(61c)으로부터 공기를 흡인한다. 이 에어의 취출흡인에 의해 가이드면(61a) 상을 통과하는 워크(W)의 평면 정밀도가 높아진다.

그리고, 워크(W)가 진행하고, 1개의 단위 패턴 영역(AP)의 4개(2개×2열)의 얼라이먼트 마크(MA)가 얼라이먼트 카메라(50)에 의해서 촬상되면, 그 단위 패턴 영역(AP)의 좌표계가 정해진다. 1개의 단위 패턴 영역(AP)의 얼라이먼트 마크(MA)의 촬상이 끝나면, 연속하여 다음의 단위 패턴 영역(AP)의 얼라이먼트 마크(MA)의 촬상이 개시되고, 새로운 좌표계가 정해진다.

단위 패턴 영역(AP)의 4개의 얼라이먼트 마크(MA)의 촬상이 종료하면, 얼라이먼트 계측부가, 계측한 단위 패턴 영역(AP)와 설계상의 단위 패턴 영역(AP)의 위치 및 슬케일링 오차를 계산한다(얼라이먼트). 노광 제어부는, 상기의 오차에 근거하여, 묘화 데이터를 좌표변화 하고, 노광 유닛(30A와 30B)에 의한 보정 묘화 데이터를 작성한다.

단위 패턴 영역(AP)의 선단이 노광 유닛(30A)에 도달하면, 노광 제어부가 보정 묘화 데이터에 따라서 노광 유닛(30A)의 DMD 소자(36)를 변조하고, 워크(W) 상에 패턴광을 조사하고, 워크(W)의 감광제층에 패턴을 형성한다. 다음으로, 단위 패턴 영역(AP)의 소정 위치가 노광 유닛(30B)에 도달하면, 똑같이, 노광 제어부가 보정 묘화 데이터에 따라서 노광 유닛(30B)의 DMD 소자(36)를 변조하고, 워크(W) 상에 패턴광을 조사하고, 워크(W)의 감광제층에 패턴을 형성한다. 이 패턴 형성은, 기존의 다중 노광 방법에 따라 행해진다.

다공 원통 부재(41)에의 워크(W)의 흡착 해제는, 워크(W)가 노광 유닛(30A)에 의한 노광 위치에서 다공 원통 부재(41)로부터 이탈하지 않게(보관 유지되고 있다) 한정하고, 노광 위치, 혹은 노광 위치보다 약간 상류측(공급측)에서 실시할 수 있다.

이상의 워크(W)에 대한 노광 동작에서, 다공 원통 부재(41)에 흡착되어 이동하는 워크(W)는, 그 이송 정밀도를 높게 보관 유지하는 것이 가능하고, 그 위치는, 리니어 스케일(45)과 리니어 센서(46)에 의해서 정확하게 검출할 수 있다. 그리고, 노광 유닛(30A)에 의한 노광은, 높은 이송 정밀도로 보내진 워크(W)의 다공 원통 부재(41)로부터의 이탈 위치 근방에서 실행되므로, 높은 묘화 정밀도를 실현할 수 있다. 또, 노광 유닛(30B)에 의한 노광은, 높은 이송 정밀도로 보내지고, 부상 흡인 가이드 유닛(60)에 의해서 높은 평면성이 유지된 워크(W)에 대해서 실시할 수 있으므로, 똑같이, 높은 묘화 정밀도를 실현할 수 있다.

더하여, 도시 실시 형태의 노광 유닛(30A)에 의한 노광에는, 다음의 메리트를 얻을 수 있다. 다공 원통 부재(41)에 흡인되는 워크(W)는 곡면을 이루고 있지만, 위에서 설명한 바와 같이, 다공 원통 부재(41) 상은 면정밀도(면의 매끄러움)와 워크 이송 정밀도의 면에서 우수하다. 거기서, 노광 에어리어(AE) 중에, 면정밀도와 이송 정밀도가 뛰어난 다공 원통 부재(41) 상의 노광 에어리어(폭Y1)를 포함한다. 한편, 교선(S)보다 하류측의 노광 에어리어(폭Y2)는, 워크(W)가 평면과 가상되고 있지만, 실제로는, 다공 원통 부재(41)로부터 이탈하고 있기 때문에, 다공 원통 부재(41)로부터 멀어짐에 따라 평면 정밀도 오차(노광 유닛(30A)의 이상 초점면과 노광 에어리어(AE)와의 편차)가 확대하는 경향에 있다. 이 때문에, 노광 에어리어(AE)를 교선(S)보다 상류측과 하류측에 올라타고 있다. 또, 교선(S)보다 상류측의 노광폭(Y1)보다, 하류측의 노광폭(Y2)을 크게 설정함으로써, 실질적인 초점심도(광학계의 초점심도로부터 노광 에어리어(AE)의 워크(W)의 평면 정밀도 오차를 제외한 것)가 얕아지는 것을 막고, 묘화 패턴의 세선화를 가능하게 한다. 즉, 하류측의 평면 상의 노광폭(Y2)의 방향을 곡면 상의 노광폭(Y1)보다 크게 함으로써, 노광 유닛(30A)의 초점심도 내에 패턴을 그리는 것이 용이하게 된다. 구체적으로는, 하류측의 폭이 7할 이상, 바람직하게는 8할 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로 노광폭(Y)이 10mm일 때, 상류측의 폭 Y1=2~3mm, 하류측의 폭 Y2=8~7mm이다.

노광 유닛(30A와 30B)이 노광 동작을 실시하고 있는 동안에, 평행하게 다음의 단위 패턴 영역(AP)의 얼라이먼트 마크 촬상 스텝과, 데이터 보정 스텝이 실행된다. 이 때문에, 단위 패턴 영역(AP)의 노광이 종료하면, 노광 유닛(30)은 다음의 단위 패턴 영역(AP)의 노광을 연속하여 개시할 수 있다.

얼라이먼트 마크 촬상 스텝과 데이터 보정 스텝을 평행하게 실시하기 위해서, 노광 유닛(30A, 30B)과 얼라이먼트 카메라(50)는, 도 4에 나타내듯이, 단위 패턴 영역(AP)의 크기를 고려하여, 양자간에 단위 패턴 영역(AP)의 4개의 얼라이먼트 마크(MA)가 들어가도록(양자간의 거리가 단위 패턴 영역(AP)보다 길어지도록) 그 위치를 떼어 놓고 있다. 본 실시 형태의 노광 유닛(30A)과 얼라이먼트 카메라(50)는, 노광 롤(40)을 사이에 두고 상하에 위치하고 있기 때문에, 노광 롤(40)을 소형화해도, 그 거리를 확보할 수 있다. 또, 노광 유닛(30A)과 얼라이먼트 카메라(50)가, 노광 롤(40)을 사이에 두고 연직 방향으로 나란히 배치되어 있기 때문에, 가장 효율적으로 롤러를 이용하는 것이 가능하고, 워크(W)의 위치 맞춤 정밀도와 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 제1 노광 유닛(30A)을 워크(W)의 다공 원통 부재(41)로부터의 이탈 위치 근방에 마련하고, 제2 노광 유닛(30B)을 다공 원통 부재(41)보다 하류에 배치한 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상에 마련하고 있다. 이것에 대해, 도 5는, 단일의 노광 유닛(30)의 노광 에어리어(AE)를, 워크(W)의 다공 원통 부재(41)로부터의 이탈 위치와 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상의 위치에 걸치게 한 실시 형태이다. 이와 같이, 노광 유닛(30)에 의한 워크(W)에 대한 노광 에어리어의 적어도 일부를, 부상 흡인 가이드 유닛(60) 상에 위치시킴으로써, 노광 에어리어의 평면성을 확보하고, 또 노광 롤에 의한 높은 워크 이송 정밀도를 이용하는 것으로, 높은 묘화 정밀도를 실현할 수 있다.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 이상의 실시 형태에서의 한 쌍의 노광 유닛(30A, 30B) 중 후류측의 노광 유닛(30B)과, 부상 흡인 가이드 유닛(60)은 생략하는 것이 가능하다. 도 10, 도 11은, 도 1, 도 2에서, 노광 유닛(30B)과 부상 흡인 가이드 유닛(60)을 생략한 실시 형태를 나타내고 있다. 이 실시 형태에서는, 가이드 롤러(14)가 워크(W)의 접선 방향 가이드 수단을 구성한다. 즉, 워크(W)는 다공 원통 부재(41)로부터 이탈한 후, 가이드 롤러(14)를 따라서 다공 원통 부재(41)의 최상부에서 수평 접선(접평면) 방향으로 이동한다(다공 원통 부재(41)로부터 이탈한 워크(W)는, 가이드 롤러(가이드 수단)(14)에 의해 이탈 각도가 수평이 되도록 조정된다). 그리고, 이 실시 형태에 의하면, 상류측의 노광 유닛(30A)에 의한 노광 에어리어에 노광 롤(40)(원통 부재)의 접선(접평면) 방향의 평면 에어리어를 포함하게 하는 것이 가능하고, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 종래의 노광 롤러형의 다이렉트 노광 장치보다 넓힐 수 있다. 이 특징은, 제1 실시 형태도 구비하는 특징이다. 또, 도 10, 도 11의 실시 형태에서는, 도 3, 도 4, 도 6 및 도 9에서 한 쌍이 그려져 있는 노광 에어리어(AE)는, 노광 유닛(30A)에 의한 하나의 노광 에어리어(AE)만 된다.

이 도 10, 도 11의 실시 형태에 의하면, 노광 롤(40)의 지름을 누르면서도 워크(W)의 얼라이먼트와 묘화 위치의 보정을 정밀도 좋게 실시하는 것이 가능하고, 또, 노광 화상의 초점이 맞는 에어리어를 종래의 노광 롤러형의 다이렉트 노광 장치보다 넓게 취하는 것이 가능해진다. 그 결과, 종래의 다이렉트 노광 장치보다 공간절약으로 고정밀의 처리가 가능한 노광 장치를 얻을 수 있다.

100 다이렉트 노광 장치
10 공급 릴
11 권취 릴
121314 가이드 롤러(접선 방향 가이드 수단)
30A(30) 노광 유닛(노광 수단, 제1 노광 유닛)
30B(30) 노광 유닛(노광 수단, 제2 노광 유닛)
36 DMD 소자(광변조소자 어레이)
40 노광 롤
41 다공 원통 부재
41a 미세공
42 중심 고정체
42a 흡인요부
43 부압원
44 제어기
45 리니어 스케일
46 리니어 센서
50 얼라이먼트 카메라(촬상 수단)
60 부상 흡인 가이드 유닛(평면 가이드 수단)
61 가이드판
61a 가이드면
61b 관통공(기체 취출 수단)
61c 관통공(기체 흡입 수단)
62 에어 회로 바디
62a 에어 공급구
62b 에어 흡인구
63 부압원
64 정압원
MA 얼라이먼트 마크
W 장척형 워크
α 흡인 구간

Claims

공급 릴로부터 조출되어 권취 릴에 권취되는 장척형(長尺狀) 워크에 패턴을 노광하는 광변조소자 어레이를 이용한 다이렉트 노광 장치에 있어서,
상기 공급 릴과 권취 릴의 사이에서, 장척형 워크를 그 주위면의 일정 범위에 걸쳐 보관 유지하면서 회전하는 원통 부재;
장척형 워크를, 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치에서 상기 원통 부재의 축직교 단면에서의 지름 방향과 직교하는 접선 방향으로 안내하는 접선 방향 가이드 수단; 및
상기 원통 부재로부터 이탈하여 상기 접선 방향으로 연장되는 장척형 워크에 대해, 적어도, 상기 이탈 위치를 포함하는 반송 방향의 전후 일정폭에 대해 패턴을 묘화하는 제1 노광 수단;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 전후 일정폭은, 이탈 위치로부터 반송 방향 하류측으로의 폭이 상류측으로의 폭보다 넓은 다이렉트 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 장척형 워크에 형성되어 있는 얼라이먼트 마크를 촬상하는 얼라이먼트 카메라가, 상기 원통 부재를 사이에 두고 상기 노광 수단과 대향하는 위치에 배치되어 있는 다이렉트 노광 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 노광 수단 광축과 얼라이먼트 카메라 광축은 연직 방향으로 향하고 있는 다이렉트 노광 장치.
제3항에 있어서,
상기 원통 부재는, 적어도 상기 제1 노광 수단의 노광 위치와 상기 얼라이먼트 카메라의 촬상 위치에서, 상기 장척형 워크를 그 주위면에 보관 유지하는 다이렉트 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 원통 부재로부터의 이탈 위치보다 하류측에서, 장척형 워크를 가이드면에 비접촉으로 평면형으로 지지하는 평면 가이드 수단과, 상기 평면 가이드 수단 상에서, 상기 장척형 워크에 대해서 노광하는 제2 노광 수단을 구비하고 있는 다이렉트 노광 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 노광 수단에 의한 노광 에어리어는, 상기 장척형 워크의 상기 원통 부재로부터의 이탈 위치와 평면 가이드 수단 상의 위치에 걸쳐 있는 다이렉트 노광 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 노광 수단에 의한 노광 에어리어와, 제2 노광 수단에 의한 노광 에어리어가 동일 평면 상에 존재하는 다이렉트 노광 장치.
제6항에 있어서,
상기 평면 가이드 수단은, 기체 취출 수단과 기체 흡인 수단을 구비하는 부상 흡인 가이드 수단인 다이렉트 노광 장치.