TW202043845A - 直接描繪式曝光裝置 - Google Patents

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渡辺健二
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Abstract

[課題]提供一種簡單之構造並可低成本化且能以高生產率執行曝光製程的直接描繪式曝光裝置。 [解決手段]連結有多數個工件載置部即平台(3)，並藉由迴轉機構(21)，沿著無終端狀的迴轉路徑迴轉。裝載機(4)將未曝光之工件(W)載置於到達了載置作業位置的平台(3)，並藉由平台(3)的移動，在工件(W)通過曝光區域時，曝光頭(1)將曝光圖案的光線照射至曝光區域，對工件(W)進行曝光。工件(W)，係藉由吸附機構(7)被吸附於平台(3)，並藉由對準手段修正曝光圖案的照射位置。曝光完成之工件(W)，係藉由卸載機(5)來回收。

Description

直接描繪式曝光裝置
該申請之發明，係關於直接描繪式曝光裝置，該直接描繪式曝光裝置，係不經由遮罩，對工件照射預定圖案的光線而進行曝光。以下，將曝光時之光線的預定圖案稱為曝光圖案。
對表面形成有感光層之對象物進行曝光且使感光層感光的曝光技術，係作為光微影之主要技術，被積極利用於各種微細電路或微細構造的形成等。代表性之曝光技術，係如下述技術：對形成了與曝光圖案相同之圖案的遮罩照射光線，並將遮罩的像投影至對象物之表面，藉此，曝光圖案的光線被照射至對象物。
有別於使用了像這樣的遮罩之曝光技術，已知如下述技術：使用空間光調變器，在對象物之表面直接形成像而進行曝光。以下，在本說明書中，將該技術稱為直接描繪式曝光。 在直接描繪式曝光中，典型之空間光調變器，係DMD (Digital Mirror Device)。DMD，係具有微小之方形的鏡被配設於直角格子狀的構造。各鏡，係相對於光軸之角度被獨立地控制，可採取反射來自光源的光線而使其到達對象物之姿勢與不使來自光源的光線到達對象物之姿勢。DMD，係具備有控制各鏡的控制器，控制器，係依照曝光圖案來控制各鏡，使曝光圖案的光線被照射至對象物之表面。
在直接描繪式曝光的情況下，由於不使用遮罩，因此，可在多品種少量生產中發揮優勢。在使用了遮罩之曝光的情況下，必需針對每個品種準備遮罩，且亦包含遮罩之保管的成本而耗費較大成本。又，在為了生產不同品種而更換遮罩時，係必需停止裝置的運轉且重新開始需要花費人工與時間。因此，成為生產率下降的要因。另一方面，由於在直接描繪式曝光的情況下，僅針對每個品種準備各鏡之控制程式即可，且在製造不同品種時，僅藉由變更控制程式即可對應，因此，在成本上、生產率上的優勢顯著。又，亦可因應所需，針對工件(曝光對象物)微調曝光圖案，在製程之靈活性上亦優異。
在像這樣的直接描繪式曝光裝置中，係為了將工件設成為垂直於內建有空間光調變器之曝光單元之光軸的姿勢，從而使用載置有工件的平台。曝光單元，係可對所設定之區域(以下，稱為曝光區域。)照射曝光圖案的光線，載置了工件之平台，係藉由搬送系統來移動通過曝光區域，並在通過曝光區域時，對工件進行曝光。
在像這樣的直接描繪式曝光裝置中，係為了提高生產率，大多採用搭載了二個平台之雙載台的構成。專利文獻1所揭示之構成亦為其一例。在雙載台之構成中，係平台被配置於曝光區域的兩側，且載置了工件之各平台交互地通過曝光區域，藉此，進行曝光。在該情況下，在曝光區域之一方側設置裝載(載置)/卸載(回收)的機構，並在另一方側亦設置裝載/卸載的機構。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-191303號公報
[本發明所欲解決之課題]
在上述直接描繪式曝光裝置中，頻繁地被要求對工件的兩面進行曝光。在對兩面進行曝光的情況下，縱向設置二台直接描繪式曝光裝置，在以第一台對一方的面進行曝光後，以第二台亦對另一方的面進行曝光。在第一台裝置與第二台裝置之間設置有將工件翻轉的反轉機構。 如此一來，在縱向設置了二台直接描繪式曝光裝置的情況下，雙載台的構成亦被變更。曝光區域之一方側，係成為裝載專用，另一方側，係成為卸載專用。另一方側之卸載的機構，係將曝光完成的工件傳遞至反轉機構，反轉機構，係在使表背反轉後，傳遞至第二台直接描繪式曝光裝置的裝載機構。
由於二台平台，係僅在一方側進行工件的載置，因此，交互地移動至裝載位置。工件被載置於裝載位置之平台，係為了進行曝光而通過曝光區域移動至另一方側，並在工件被卸下後，返回一方側而再次進行工件的載置。二台平台，係以不會相互干涉的方式，被設成為對向之懸臂的構造。亦即，一方之平台，係例如由從左側延伸的臂體被保持於搬送方向，另一方之平台，係由從右側延伸的臂體所保持。在臂體，係分別連結有升降機構，在一方的平台沿著搬運線移動時，係被構成為退避至上方或下方且不發生干涉。
如上述般，搭載了二台平台之雙載台的直接描繪式曝光裝置，係與搭載了僅一台平台的裝置相比，生產率大幅地提升。然而，構造上容易變得複雜而大規模，且容易使成本變高。該問題，係在將一方側構成為裝載專用而將另一方側構成為卸載專用的情況下，變得顯著。 又，直至一方之平台的退避動作結束為止，由於另一方之平台，係無法在搬運線上進行，因此，亦可能存在產距時間(takt time)於該部分受到限制的情形。如此一來，亦導致作為雙載台之優勢受到阻礙而無法大幅地提升生產率。
該申請之發明，係為了解決像這樣的直接描繪式曝光裝置之生產率的課題而進行研究者，目的在於提供一種簡單之構造並可低成本化且能以高生產率執行曝光製程的直接描繪式曝光裝置。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，該申請之直接描繪式曝光裝置，係不使用遮罩，對板狀或薄片狀之工件照射預定圖案的光線而進行曝光，該直接描繪式曝光裝置，其特徵係，具備有：曝光頭，對所設定之曝光區域照射預定圖案的光線；及搬送系統，將工件搬送通過曝光區域。工件搬送系統，係具備有：迴轉機構，在通過曝光區域時，使與曝光頭之光軸垂直且平坦的姿勢之工件載置部沿著無終端狀的迴轉路徑迴轉；裝載機，將未曝光之工件載置於工件載置部；及卸載機，從工件載置部回收曝光完成的工件。 又，為了解決上述課題，該直接描繪式曝光裝置，係可具有如下述構成：在「於裝載機載置未曝光之工件的載置作業位置與曝光區域之間的迴轉路徑上檢測工件之狀態」的位置設置有對準用感測器，且設置有對準手段，該對準手段，係藉由來自對準用感測器的信號，修正由曝光頭所進行之預定圖案的光線之照射位置。 為了解決上述課題，對準手段，係可為「藉由來自在迴轉路徑上檢測到移動中之工件的狀態之對準用感測器的信號，修正照射位置」之手段。 又，為了解決上述課題，該直接描繪式曝光裝置，係可具有如下述構成：曝光頭包含有形成曝光圖案的投影光學系統，在載置作業位置與曝光區域之間的迴轉路徑上，係設置有「計測直至被載置於工件載置部之工件的距離」之自動對焦用感測器，且設置有「依照自動對焦用感測器之計測結果，控制投影光學系統」的自動對焦手段。 又，為了解決上述課題，自動對焦手段，係可為「依照來自在迴轉路徑上計測到直至移動中之工件的距離之自動對焦用感測器的信號，控制投影光學系統」之手段。 又，為了解決上述課題，該直接描繪式曝光裝置，係可具備有：吸附機構，在至少通過曝光區域時，將被載置於工件載置部的工件吸附於該工件載置部。 又，為了解決上述課題，該直接描繪式曝光裝置，係可具備有：吸附機構，至少從該檢測之時間點起至通過曝光區域為止，將由對準用感測器檢測到狀態的工件吸附於工件載置部。 [發明之效果]
如以下說明般，根據該申請之直接描繪式曝光裝置，由於是進行「在沿著無終端狀之迴轉路徑迴轉的平台位於載置作業位置時，進行工件往平台的載置動作，且在該平台通過曝光區域時進行曝光，其後，在到達了回收作業位置時，工件從該平台被回收」這樣的簡單動作之簡單構成，因此，可降低裝置成本。又，限制產距時間的是曝光單元之曝光，並不會因工件的搬送動作而受到限制。因此，可提供一種能以高生產率執行曝光製程的實用裝置。 又，當在載置作業位置與曝光區域之間的迴轉路徑上檢測工件之狀態，且因應此來修正曝光圖案的照射位置時，則即便工件被錯開配置於工件載置部，曝光圖案的光線亦被照射至正確位置。因此，可進行位置精度更高的曝光。 又，當對準手段為「藉由來自在迴轉路徑上檢測到移動中之工件的狀態之對準用感測器的信號來修正曝光圖案之照射位置」的手段時，則為了檢測工件之狀態，而無需停止迴轉機構的動作且曝光單元的控制不繁雜。 又，由於在「自動對焦用感測器於載置作業位置與曝光區域之間的迴轉路徑上計測直至工件的距離，且以其結果來對投影光學系統進行自動對焦控制」之構成中，係對工件照射更鮮明的曝光圖案，因此，可進行精度更高的曝光。此時，在「自動對焦用感測器於迴轉路徑上計測直至移動中之工件的距離」之構成中，係為了計測距離，而無需停止迴轉機構的動作且曝光單元的控制不繁雜。 又，在「至少通過曝光區域時，將被載置於工件載置部的工件吸附於該工件載置部」之構成中，係即便為工件產生翹曲等之變形的情況，亦以消除了變形的狀態進行曝光。因此，可進行精度更高的曝光處理。 又，在「從由對準用感測器所進行之狀態檢測的時間點起至通過曝光區域為止，工件被吸附於工件載置部」之構成中，係曝光圖案之照射位置的精度不會因位置在搬送途中發生偏離而下降。因此，關於該點，可進行精度更高的曝光處理。
其次，說明關於用以實施該申請發明的形態(以下，實施形態)。 圖1及圖2，係實施形態之直接描繪式曝光裝置的概略圖，圖1，係正面概略圖，圖2，係平面概略圖。圖1及圖2所示之直接描繪式曝光裝置，係具備有：曝光單元1，對曝光區域照射曝光圖案的光線；及搬送系統2，通過曝光區域搬送工件W。 在該實施形態中，工件W，係形成為板狀。更具體而言，在該實施形態中，直接描繪式曝光裝置，係印刷基板製造用之裝置，因此，工件W，係印刷基板用之基板。關於印刷基板，雖亦已知薄片狀之軟性基板，但在該實施形態中，係由聚醯亞胺等的樹脂所形成之剛性基板。
圖3，係實施形態之直接描繪式曝光裝置中之曝光單元1的概略圖。如圖3所示般，曝光單元1，係具備有：光源11；空間光調變器12，對來自光源11的光線進行空間調變；及光學系統(以下，投影光學系統)13，將由經空間光調變器12所調變之光線形成的像投影至曝光區域。
光源11，係使用因應工件W中之感光層的感光波長而輸出最佳波長之光線者。光阻薄膜之感光波長，係大多從可視短波長區域到紫外線區域，作為光源11，係使用輸出從如405nm或365nm般之可視短波長區域到紫外線區域的光線者。又，對於發揮空間光調變器12之性能，係輸出同調的光線為較佳，因此，適合使用雷射光源。例如，使用氮化鎵(GaN)系的半導體雷射。
在該實施形態中，作為空間光調變器12，係使用DMD。如前述般，在DMD中，各像素，係微小的鏡(圖2中未圖示)。鏡(以下，稱為像素鏡。)，係例如13.68μm角程度之正方形的鏡，被設成為多數個像素鏡以直角格子狀配列的構造。配列數，係例如1024×768個。
空間光調變器12，係具備有：調變器控制器121，控制各像素鏡。實施形態之直接描繪式曝光裝置，係具備有：主控制部9，控制整體。調變器控制器121，係依照來自主控制部9的信號，控制各像素鏡。另外，各像素鏡，係以配列了各像素鏡之平面為基準面，可採取沿著該基準面的第一姿勢與相對於該基準面傾斜例如11~13°左右的第二姿勢。在該實施形態中，第一姿勢為OFF狀態，第二姿勢為ON狀態。 空間光調變器12，係包含有驅動各像素鏡的驅動機構，調變器控制器121，係可針對各像素鏡，獨立地控制是採取第一姿勢或是第二姿勢。像這樣的空間光調變器12，係從德洲儀器公司取得。
如圖3所示般，曝光單元1，係具備有：照射光學系統14，對空間光調變器12照射來自光源11的光線。在該實施形態中，照射光學系統14，係包含有光纖141。為了以更高的照度進行圖像形成，一個曝光單元1，係具備有複數個光源11，且針對各光源11設置有光纖141。作為光纖141，係例如使用石英系的多模光纖。
為了使用DMD即空間光調變器12進行精度良好的圖像形成，係使平行光入射且使其在各像素鏡反射為較理想，又，使光線相對於各像素鏡傾斜地入射為較理想。因此，照射光學系統14，係如圖3所示般，具備有：準直器透鏡142，使從各光纖61射出而擴散的光線成為平行光；及反射鏡143，使光線傾斜地入射至空間光調變器12。「傾斜」，係指相對於空間光調變器12之基準面傾斜。以相對於基準面之入射角而言，例如被設成為22~26°左右的角度。
投影光學系統13，係由二個投影透鏡群131，132與被配置於投影透鏡群131，132之間的微透鏡陣列(以下，簡稱為MLA。)133等所構成。MLA133，係為了進行形狀精度更高的曝光而輔助性地配置。MLA133，係將微小之透鏡多數配列成直角格子狀的光學零件。各透鏡元件，係1對1地對應於空間光調變器12的各像素鏡。
在上述曝光單元1中，來自光源11的光線，係在由光纖141所引導後，藉由照射光學系統14入射至空間光調變器12。此時，空間光調變器12之各像素鏡，係藉由調變器控制器121予以控制，並被設成為因應待形成之曝光圖案而選擇性傾斜的姿勢。亦即，依照待形成之曝光圖案，位於待使光線到達曝光區域之位置的像素鏡，係被設成為第二姿勢(ON狀態)，其以外之像素鏡，係被設成為第一姿勢(OFF狀態)。反射至OFF狀態之像素鏡的光線，係不會到達曝光區域，僅反射至ON狀態之像素鏡的光線會到達。因此，預定之曝光圖案的光線被照射至曝光區域。
控制信號從主控制部9被發送至各調變器控制器121，以達成預定之曝光圖案。控制信號，係驅動各像素鏡的順序。在主控制部9中，係為了達成預定之曝光圖案，進而在主控制部9的記憶部900記憶有包含發送至各調變器控制器121之各順序的程式91。以下，將該程式稱為曝光圖案程式91。曝光圖案程式91，係以在工作W形成何種電路這樣的設計資訊為基礎而預先作成，並被記憶於主控制部9的記憶部900。
像這樣的曝光頭1，係設置有複數個。如圖2所示般，在該實施形態中，係設置有8個曝光頭1。藉由8個曝光頭1，整體形成一個曝光圖案。另外，各曝光頭1，係相同構成。 參照圖4，補足說明關於曝光區域。圖4，係表示了關於曝光區域的立體概略圖。在圖4中，以四角框來表示可由1個曝光頭1照射光線的區域(以下，稱為個別區域)E。個別區域E之集合為曝光區域。
工件W，係一面往圖4中以箭頭所示的方向(搬送方向)移動，一面在各個別區域E接收光照射。此時，由於二列之曝光頭1，係相互錯開配置，因此，即便在垂直於搬送方向的水平方向，亦可無間隙地進行曝光。 實際上，各個別區域E內，係成為微小之照射圖案(以下，稱為微小圖案。)的集合。1個微小圖案，係由1個像素鏡31形成的圖案。平台3所載置之工件W雖伴隨著平台3的移動而在曝光區域移動，但配合其移動之時間點，以預定順序進行微小圖案的ONOFF。藉此，在工件W形成所期望的曝光圖案。
其次，說明關於搬送系統2。 該實施形態之直接描繪式曝光裝置的主要特徵點，係採用使載置有工件W之構件(工件載置部)沿著無終端狀的迴轉路徑迴轉之迴轉機構21該點。具體進行說明，在該實施形態中，工件載置部，係平台3。平台3，係高度低之梯形形狀的構件。迴轉機構21，係如圖1所示般，使平台3在垂直之面內迴轉的機構。
圖5，係搬送系統2所具備之迴轉機構21的立體概略圖。圖6，係表示了關於各平台之連結構造的立體概略圖。在以下的說明中，將迴轉路徑中之各平台3的行進方向設成為前後方向，並將與其垂直的水平方向設成為左右方向。 如圖1及圖5所示般，沿著無終端狀的迴轉路徑，並排有多數個平台3。在圖5中雖省略圖示，但如圖6所示般，各平台3，係藉由連結具31予以相互連結。各平台3，係在前後具有連結部32。各連結部32，係從平台3往前方、後方延伸的部位。連結部32，係被設置於左右，總計設置有4個。在該實施形態中，連結具31，係連結銷。各連結部32，係形成有銷插通孔，藉由將連結銷插通於銷插通孔的方式，連結各平台3。 在各平台3中，後側之連結部32為一對，前側之連結部32為1個。各平台3，係前側之連結部32被插入前方的平台3之後側的連結部32之間，並在其狀態下，藉由連結具31予以連結。
如圖5所示般，迴轉機構21，係具備有：一對驅動輪22；及一對從動輪23。一對驅動輪22，係被配置於迴轉路徑的前側。一對驅動輪22，係被固定於往左右延伸的驅動軸221，在驅動軸221，係連接有未圖示的驅動源。一對從動輪23，係被配置於迴轉路徑的後側。一對從動輪23，係被固定或連結於往左右延伸的從動軸231。
各平台3，係在左右方向之側部形成有複數個嚙合孔34。如圖5所示般，各驅動輪22及各從動輪23，係呈齒輪狀，且具有嚙合齒。各嚙合孔34，係成為符合各嚙合齒的尺寸形狀。當藉由未圖示之驅動源予以驅動一對驅動輪22而旋轉時，則各嚙合齒依次嚙合於各嚙合孔34，並使所連結的各平台3沿著迴轉路徑移動。此時，從動輪23之各嚙合齒亦一面依次嚙合於各嚙合孔34，一面進行從動。如此一來，各平台3，係沿著迴轉路徑迴轉。
另一方面，如圖1及圖2所示般，在迴轉機構21之後方，係設置有裝載機4，在迴轉機構21之前方，係設置有卸載機5。裝載機4，係將工件W載置於平台3的機構，卸載機5，係從平台3回收經曝光之工件W的機構。
搬入輸送機40位於設置有裝載機4的場所。裝載機4，係具備有：搬入手臂42，具有吸附盤41；及搬入側手臂驅動機構43，使搬入手臂42往上下及前後左右移動。吸附盤41，係以朝向下方的姿勢設置有複數個，可藉由真空吸引吸附保持工件W。 用以將工件W送往下個工程之搬出輸送機50位於設置有卸載機5的場所。卸載機5亦與裝載機4相同地，具備有：搬出手臂52，具有吸附盤51；及搬出側手臂驅動機構53，使搬出手臂52往上下及前後左右移動。
由上述說明可知，各平台3雖藉由迴轉機構21進行迴轉，但工件W被載置於平台3，係在圖1所示的周圍路徑中之上側部分移動的期間。在該期間，工件W，係通過曝光區域而進行曝光。以下，將該迴轉路徑之上側部分稱為主搬送路徑。又，將裝載機4進行工件W之載置動作的位置稱為載置作業位置，並將卸載機5進行工件W之回收動作的位置稱為回收作業位置。
另外，由迴轉機構21所進行的各平台3之迴轉移動的速度，係指藉由各曝光單元1進行之曝光所限制的速度。亦即，如上述般，為了各曝光單元1而雖安裝有各曝光圖案程式91，但在此之各像素鏡的ONOFF之順序，係將工件W以固定速度移動來作為前提。而且，其速度，係藉由與所需之曝光量的關係來預先設定，且以其為前提，對各曝光圖案程式91進行編程。而且，對迴轉機構21發送控制信號，以便由固定速度進行迴轉。
像這樣的實施形態之直接描繪式曝光裝置，係設置有用以提高曝光處理之圖案精度的手段。具體而言，係設置有：對準手段，因應被搬送至曝光區域時之工件W的狀態，修正曝光圖案；及自動對焦手段，控制投影光學系統13，使曝光圖案成為鮮明。 首先，說明關於對準手段，作為對準手段，係包含有預對準手段與正式對準手段。預對準手段，係為了進行正式對準而調整工件W之載置位置的手段。正式對準手段，係因應工件W之狀態來修正曝光圖案的手段。
如圖1所示般，在主搬送路徑上，係設置有對準用感測器。在該實施形態中，對準用感測器，係攝像元件61。在工件W，係設置有複數個定位標記，在拍攝各定位標記的位置，係分別設置有攝像元件61。
在該實施形態中，預對準手段，係機構性地進行對準的手段。預對準之目的，係在工件W沿著主搬送路徑上被搬送時，使各定位標記進入攝像元件61的視野(可拍攝範圍)。雖省略圖示，但預對準手段，係包含有以預定姿勢被固定於預定位置的抵接板。抵接板，係例如形成90度之帶板狀的構件，將寬度方向作為垂直方向而配置。預對準，係使用搬入手臂42來進行。亦即，搬入手臂42，係在保持了工件W時抵接於抵接板，並在其狀態下，以預定之位置關係來再次保持工件W。藉此，進行預對準。
另外，如圖1所示般，攝像元件61，係位於主搬送路徑的上方。該位置，係指在主搬送路徑上移動之工件W的定位標記進入視野之位置。換言之，當在主搬送路徑上移動時，以使定位標記進入攝像元件61的視野之範圍內的方式，藉由預對準手段對工件W進行預對準。
正式對準，係從攝像元件61判定工件W之狀態，並因應此來變更曝光圖案的動作。「工件W之狀態」，係包含工件W相對於各曝光單元1的位置。亦即，在工件W通過曝光區域時，因應其位置，變更曝光圖案的形成位置(曝光圖案的光線之照射位置)。亦即，以來自攝像元件61之資料來判斷通過曝光區域時之工件W的位置從基準位置偏離多少程度而往哪個方向偏離，並與其配合地變更曝光圖案的形成位置。變更曝光圖案之形成位置，係以變更(改寫)曝光圖案程式91這樣的形式來進行。正式對準手段，係包含有曝光圖案改寫程式62，被安裝於主控制部9。曝光圖案改寫程式62，係以「處理來自各攝像元件61之資料並算出曝光圖案的形成位置，且藉由其結果改寫曝光圖案程式91」的方式，進行編程。另外，由於攝像元件61，係對在主搬送路徑上移動中之工件W的定位標記進行拍攝，因此，實際上，係從動畫資料中抽出適當之靜態畫面的資料，並對其進行處理，藉此，求出工件W之位置自基準位置的偏離。
在主控制部9，係安裝有用於以預定順序使裝置之各部動作的曝光順序程式90。曝光圖案改寫程式62，係在每次從各攝像元件61輸出信號時，從曝光順序程式90被讀出而執行。
其次，說明關於自動對焦手段。 自動對焦手段，係具備有：自動對焦用感測器63；及自動對焦程式64，因應來自自動對焦用感測器63之信號，生成投影光學系統3的控制信號。自動對焦手段，係「因應通過曝光區域時之從投影光學系統13直至工件W的距離(光軸方向的距離)，控制投影光學系統13」之手段。在該實施形態中，自動對焦用感測器63，係被配置於曝光區域之前側的主搬送路徑上之測距儀。利用雷射干涉之雷射測距儀等，係被使用作為自動對焦用感測器63。自動對焦用感測器63，係被配置於主搬送路徑之上方，在到達曝光區域之稍微前側的位置計測與工件W的距離。
在主控制部9，係安裝有自動對焦程式64，該自動對焦程式64，係因應投影光學系統13所含有之各投影透鏡群131，132的焦點距離與來自自動對焦用感測器63的信號，決定各投影透鏡群131，132的配置位置。自動對焦程式64，係在每次對主控制部9輸入來自自動對焦用感測器63的信號時，藉由曝光順序程式90被讀出而執行。自動對焦程式64之執行結果，係各投影透鏡群131、132之配置位置的資料，曝光順序程式90，係將此作為控制信號而發送至投影光學系統13。投影光學系統13，係包含有變更各投影透鏡群131，132的配置位置之未圖示的驅動機構，依照所發送之控制信號，變更各投影透鏡群131，132的配置位置。
像這樣的實施形態之直接描繪式曝光裝置，係具備有：吸附機構7，至少在工件W通過曝光區域時，將工件W吸附於工件載置部。吸附機構7，係具備有：吸附箱71；及排氣系統72，對吸附箱71內進行排氣。 圖7，係表示了關於由吸附機構7所進行之工件W之吸附的側剖面概略圖。亦即，圖7，係左右方向之剖面概略圖。 如圖1所示般，吸附箱71，係被配置於迴轉路徑內，且位於主搬送路徑的下側。吸附箱71之長度，係橫跨稍微超過了載置作業位置與曝光區域的位置之間的長度。
各吸附平台3，係具有：多數個真空吸附孔30。如圖7所示般，吸附箱71，係上側呈開口，且形成有在位於主搬送路徑之吸附平台3的下側幾乎關閉之空間。吸附箱71，係經由排氣管被連接於排氣鼓風機或排氣泵等的排氣源，當排氣源進行動作時，則吸附箱71內成為負壓(真空)。因此，位於上側之平台3上的工件W，係被吸附於該平台3。 各平台3，係為了在主搬送路徑上移動，從而在吸附箱71的上端與各平台3的下面之間形成有間隙C。該間隙C，係設成為1~5mm左右為較佳。當大於5mm時，則無法獲得足夠的負壓而工件W之吸附變得不充分。當小於1mm時，則導致作為迴轉機構21之構成被要求非常高的精度而成為非必要之昂貴的機構。
另外，該實施形態之直接描繪式曝光裝置，係被使用於對工件W之兩面進行曝光的製程，下個工程，係成為相反側之面的曝光。因此，如圖1所示般，與搬出輸送機50鄰接地設置有反轉機81。反轉機81，係將工件W上下挾持而使上下逆轉的機構。而且，在反轉機構81之前方，係設置具有相同構成之其他的直接描繪式曝光裝置。
像這樣的直接描繪式曝光裝置，係雖假定被設置於無塵室內，但在該實施形態中，係特別與無塵實驗台82一起設置。無塵實驗台82，係被配置於裝置之上方而使清淨空氣向下流動的機構。關於該點，係考慮了搬送系統2包含如驅動輪22或從動輪23般的機構性之驅動部分或連接部分，且容易產生塵埃的情形者。由於容易產生灰塵之部位，係位於比所搬送之工件W更下方，因此，藉由來自上方的流動，塵埃不會附著於工件W。
其次，說明關於實施形態之直接描繪式曝光裝置的動作。 在實施形態之直接描繪式曝光裝置中，當裝置的運轉時，迴轉機構21，以定速使各平台3迴轉。在此之定速，係如上述般，以由各曝光單元1所進行之與各曝光的關係所限制之速度。 當工件W被搬入輸送機40運送至載置作業位置時，則裝載機4將工件W載置於平台3。此時，預對準手段進行動作，進行工件W之預對準。因此，在經預對準的狀態下，被載置於平台3。另外，如圖1所示般，在該實施形態中，搬送方向上之工件W的長度，係比同方向上之平台3的長度短。因此，工件W，係被橫跨載置於前後的複數個平台3。
載置於平台3之工件W，係藉由以迴轉機構21所進行之平台3的移動，沿著主搬送路徑被搬送。而且，在通過了攝像元件61之下方時，藉由攝像元件61拍攝定位標記。又，在通過了自動對焦用感測器63之下方時，自動對焦用感測器63計測與工件W的距離。 而且，攝像元件61之輸出，係被輸入至主控制部9而執行曝光圖案改寫程式62，改寫各曝光圖案程式91。又，自動對焦用感測器63之輸出亦被輸入至主控制部9，且控制信號被發送至各投影光學系統13，以調整各投影透鏡群131，132的配置位置。
在該狀態下，當該工件W到達曝光區域時，藉由各曝光圖案程式91控制各曝光單元1內之空間光調變器12，在工件W通過曝光區域時，以預定的曝光圖案進行曝光。接著，迴轉機構21，係以定速持續動作，當工件W超過曝光區域而到達回收作業位置時，則卸載機5在其時間點進行動作，並從搬出平台3回收工件W且移載至搬出輸送機50。而且，搬出輸送機50，係將工件W搬出至反轉機構81，反轉機構81，係將工件W翻轉且再次保持，並為了背側之面的曝光而送至鄰接之未圖示之其他的直接描繪式曝光裝置。
另一方面，下個工件W被搬入至搬入輸送機40，且並行地反覆相同動作。亦即，相同地執行進行了預對準後之朝平台3的載置、由一面在主搬送路徑上移動之攝像元件61所進行的拍攝與由自動對焦用感測器63所進行的距離計測、而且通過曝光區域時的曝光。如此一來，迴轉機構21一面使一連串的平台3以定速迴轉，裝載機4一面逐一載置工件W，各工件W，係依次通過曝光區域且進行露光。
在實施形態之直接描繪式曝光裝置中，係如上述般，平台3沿著無終端狀的迴轉路徑迴轉，並在平台3位於載置作業位置的時間點，進行工件W朝該平台3的載置動作。而且，在該平台3通過曝光區域時進行曝光，其後，在到達了回收作業位置時，工件W從該平台3被回收。由於是進行像這樣的簡單動作之簡單機構，因此，可降低裝置成本。又，限制產距時間的是各曝光單元1之曝光，且不會因工件W的搬送動作而受到限制。因此，可提供一種能以高生產率執行曝光製程的實用裝置。
另外，由攝像元件61之拍攝結果所進行的曝光圖案程式91之改寫，係建立在「只要攝像元件61於檢測到工件W的時間點位置發生偏離，則在通過曝光區域時亦相同地發生偏離」這樣的前提下。在該情況下，雖亦存在有假設由攝像元件61所進行的攝像位置之偏離(量與方向)與通過曝光區域時之偏離全部相同而進行修正的情形，但亦存在有假設具有再現性之不同偏離而進行修正的情形。亦即，亦存在有預先調查因檢測元件61所造成的偏離通過曝光區域時之相關性，且考慮此而改寫曝光圖案程式的情形。 上述點，係針對自動對焦手段亦相同。除了直接使用自動對焦用感測器63所計測到之距離來控制投影光學系統13的情形以外，亦可存在距離之變化具有再現性而進行控制的情形。亦即，通過自動對焦用感測器63之下方時的距離與通過曝光區域時的距離雖存在差異，但只要其差異的方法具有再現性，則亦可存在預先調查此且考慮此而生成自動對焦用之控制信號的情形。
在上述之例子中，正式對準，雖係指曝光圖案的光線之照射位置的對準(對位)，但亦可存在修正曝光圖案之形狀本身的情形。例如，在工件W之形狀些許變形時，亦可存在配合其變形而以最佳之曝光圖案進行曝光的情形。工件W之變形，係可藉由拍攝複數個定位標記且處理其圖像資料的方式來進行判斷，曝光圖案改寫程式62依照其結果來改寫曝光圖案程式91。除了變形以外，在工件W之尺寸些許不同的情況下，亦可存在對應於此而修正曝光圖案的情形。工件W之尺寸與基準值不同，係可藉由拍攝複數個定位標記且將兩者之距離與基準值進行比較的方式來得知。因此，亦可存在曝光圖案改寫程式62以其結果進行曝光圖案之放大或縮小，並在其上進行曝光的情形。 又，在圖1中，雖僅表示1個自動對焦用感測器63，但實際上，係設置有複數個自動對焦用感測器63。雖存在由各自動對焦用感測器63所進行之距離的計測結果不同的情形，但在其情況下，關於計測點之間的距離，係從計測結果，藉由演算(例如取得平均)來進行算出。
另外，在上述實施形態中，設置將工件W吸附於平台3之吸附機構7該點，係意義在於可防止工件W之位置偏離且進行位置精度高的曝光。亦即，在攝像元件61拍攝定位標記後，當工件W發生偏離時，雖直接導致曝光位置之精度下降，但在該實施形態中，由於工件W，係被吸附於平台3，因此，並沒有像這樣的問題。因此，工件W之吸附，係只要至少在攝像元件61對定位標記的檢測位置與曝光區域之間進行即足夠。但是，在預對準後，當產生位置偏離而導致定位標記偏離攝像元件61之可檢測的範圍時，由於無法進行預對準，因此，在預對準之作業位置至曝光區域之間進行工件W的吸附為更佳。
而且，工件W之吸附，係亦有意義在於即便工件W存在有翹曲等時仍可進行形狀精度高的曝光。例如，在工件W為剛性之印刷基板的情況下，亦存在有產生稍微翹曲等之變形的情形。在該情況下，當工件W以充分的力被吸附於平台3時，則可藉由對於平台3之密接消除變形，並在其狀態下進行曝光。因此，不論變形，曝光精度均不會下降。該目的，係在至少通過曝光區域時，工件W只要被吸附於平台3即足夠。
另外，亦可存在定位標記未被形成於工件W的情形，且亦可存在有攝像元件61拍攝定位標記以外者的情形。例如，亦可存在拍攝定位標記已被形成於工件W上之電路圖案且輸出對準用之信號的情形，或拍攝工件W本身之輪廓且輸出對準用之信號的情形。
在上述實施形態中，雖係使用平台3作為工件載置部，但關於該點，係意義在於以設成為非撓性之構件的方式來提高曝光精度。由於工件載置部，係在曝光時，使工件W之姿勢成為最佳姿勢的構件，因此，在工件W通過曝光區域時，必需處於與曝光頭之光軸垂直且平坦的姿勢。為此，「採用非撓性之構件，並在迴轉時，以與光軸成為垂直的方式，構成迴轉機構21」較簡便。亦即，採用非撓性之構件即平台3來作為工件載置部，係意義在於為了保持曝光時之工件W的姿勢而簡化構成。
亦可使用作為具撓性之構件與工件載置部，且例如亦可使用作為可撓式之傳送帶的工件載置部。由於巿場上銷售有如不銹鋼般之鋼製的搬送用之傳送帶且塵埃產生亦較少，故可適當地進行使用。此外，亦可使用如氟樹脂般之樹脂製的輸送帶。
作為迴轉機構21中之驅動輪22或從動輪23的構成，係除了如前述般之嚙合齒的嚙合以外，亦可為藉由摩擦力使工件載置部迴轉的構成。此為在使上述具撓性之構件成為工件的情況下可特別存在的構成。而且，關於驅動部分與工件載置部之間的力之傳遞，係亦可存在使用磁力的情形。亦即，亦可採用「以磁力使驅動輪與工件載置部耦合，且藉由使驅動輪旋轉的方式來使工件載置部迴轉」的構成。
另外，為了在曝光區域中設成為與曝光頭之光軸垂直且平坦的姿勢，係在迴轉機構21進行張力調整為較佳。例如，在使用如上述般之可撓式的構件作為工件載置部的情況下，當通過曝光區域而產生鬆弛時，則工件W之姿勢會發生變化而導致曝光精度下降。因此，在至少通過曝光區域時，係對工件載置部施加適當的張力為較佳。作為用於此之構成，係可藉由對從動輪23賦予適當之反向扭矩的方式來達成。亦即，構成為在驅動輪22旋轉而拉引工件載置部時，對從動輪23賦予反向扭矩，驅動輪22與此相抗衡而旋轉。
在上述構成是連結了如平台3般之非撓性的工件載置部之構造的情況下，亦有效果。在連結了非撓性之構件的構造中，係於連接部分存在反衝(backlash)。因該反衝之影響而導致工件載置部在曝光區域中些微傾斜，因此，存在曝光精度下降的情形。為了防止該情形，係相同地，只要設成為對從動輪23施加反向扭矩，並從兩側拉引工件載置部的狀態即可。
另外，在上述直接描繪式曝光裝置之動作中，迴轉機構21，係以定速使各平台3迴轉，在裝置正常進行動作的期間，係不會特別停止移動。但是，亦可能存在因應所需而採用在適當之時間點停止之順序的情形。例如，存在有更容易實施當對工件W進行預對準而朝平台3載置時已停止者的情形，且在其情況下，亦可能存在暫時停止迴轉機構21之動作的情形。在以所預對準之狀態來載置工件W後，迴轉機構21，係重新開始動作。又，亦存在有當由攝像元件61進行拍攝時已停止為較佳的情形，且在其情況下，亦存在有暫時停止移動的情形。如此一來，在暫時停止移動的情況下，工件W，係於該時間點，不位於曝光區域。其原因在於，當位於曝光區域時，則難以控制曝光時間(光量)。反之，工件W不停止之構成，係具有曝光單元1中之空間光調變器12的控制不變得繁雜這樣的意義。
在上述實施形態中，對準之構成，係被適當變更。例如，在僅以預對準確保所需之位置精度的情況下，不進行正式對準，且不設置攝像元件61等。 又，關於自動對焦手段，亦可能存在只要搬送系統2之精度足夠高則不需要的情形。亦即，在投影光學系統13之焦點深度或所需之曝光對比的關係中，亦可能存在搬送系統2只要為可充分地水平搬送工件W的機構，則不需要自動對焦手段的情形。
另外，在上述實施形態中，雖係設置了複數個曝光單元1，但亦可能存在僅有1個曝光單元1的情形。又，在僅為單面之曝光製程的情況下，未設置有反轉機構81且亦未設置有鄰接之其他的直接描繪式曝光裝置。 又，作為工件W，係除了剛性之板狀以外，亦存在有可撓式之薄片狀的構件之情形。典型為可撓式印刷基板。 而且，作為曝光製程，係除了目的在於形成像這樣的印刷基板之電路的情形以外，亦存在有以如MEMS般，製造機構性之微細構造為目的而進行曝光的情形，上述構成之直接描繪式曝光裝置，係可被利用於像這樣的各種用途。
1:曝光單元 2:搬送系統 21:迴轉機構 22:驅動輪 23:從動輪 3:平台 4:裝載機 5:卸載機 61:攝像元件 62:曝光圖案改寫程式 63:自動對焦用感測器 64:自動對焦程式 7:真空吸附機構 71:吸附箱 81:反轉機構 82:無塵實驗台 9:主控制部 90:曝光順序程式 W:工件
[圖1]實施形態之直接描繪式曝光裝置的正面概略圖。 [圖2]實施形態之直接描繪式曝光裝置的平面概略圖。 [圖3]實施形態之直接描繪式曝光裝置中之曝光單元的概略圖。 [圖4]表示了關於曝光區域的立體概略圖。 [圖5]搬送系統所具備之迴轉機構的立體概略圖。 [圖6]表示了關於各平台之連結構造的立體概略圖。 [圖7]表示了關於由吸附機構所進行之工件之吸附的側剖面概略圖。
1:曝光單元
2:搬送系統
3:平台
4:裝載機
5:卸載機
7:真空吸附機構
9:主控制部
21:迴轉機構
22:驅動輪
23:從動輪
40:搬入輸送機
41:吸附盤
42:搬入手臂
43:搬入側手臂驅動機構
50:搬出輸送機
51:吸附盤
52:搬出手臂
53:搬出側手臂驅動機構
61:攝像元件
62:曝光圖案改寫程式
63:自動對焦用感測器
71:吸附箱
72:排氣系統
81:反轉機構
82:無塵實驗台
90:曝光順序程式
91:曝光圖案程式
900:記憶部
W:工件

Claims (7)

  1. 一種直接描繪式曝光裝置，係不使用遮罩，對板狀或薄片狀之工件照射預定圖案的光線而進行曝光，該直接描繪式曝光裝置，其特徵係，具備有： 曝光頭，對所設定之曝光區域照射預定圖案的光線；及 搬送系統，將工件搬送通過曝光區域， 工件搬送系統，係具備有： 迴轉機構，在通過曝光區域時，使與曝光頭之光軸垂直且平坦的姿勢之工件載置部沿著無終端狀的迴轉路徑迴轉； 裝載機，將未曝光之工件載置於工件載置部；及 卸載機，從工件載置部回收曝光完成的工件。
  2. 如請求項1之直接描繪式曝光裝置，其中， 在「於前述裝載機載置未曝光之工件的載置作業位置與前述曝光區域之間的前述迴轉路徑上檢測工件之狀態」的位置設置有對準用感測器， 且設置有對準手段，該對準手段，係藉由來自對準用感測器的信號，修正由前述曝光頭所進行之前述預定圖案的光線之照射位置。
  3. 如請求項2之直接描繪式曝光裝置，其中， 前述對準手段，係「藉由來自在前述迴轉路徑上檢測到移動中之前述工件的狀態之前述對準用感測器的信號，修正前述照射位置」之手段。
  4. 2或3任一項之直接描繪式曝光裝置，其中， 前述曝光頭，係包含有：投影光學系統，形成前述預定圖案的光線， 在前述載置作業位置與前述曝光區域之間的前述迴轉路徑上，係設置有「計測直至被載置於工件載置部之前述工件的距離」之自動對焦用感測器， 且設置有「依照自動對焦用感測器之計測結果，控制投影光學系統」的自動對焦手段。
  5. 如請求項4之直接描繪式曝光裝置，其中， 前述自動對焦手段，係「依照來自在前述迴轉路徑上計測到直至移動中之前述工件的距離之前述自動對焦用感測器的信號，控制前述投影光學系統」之手段。
  6. 如請求項1之直接描繪式曝光裝置，其中，具備有： 吸附機構，在至少通過前述曝光區域時，將被載置於前述工件載置部的前述工件吸附於該工件載置部。
  7. 如請求項2或3之直接描繪式曝光裝置，其中，具備有： 吸附機構，至少從該檢測之時間點起至通過前述曝光區域為止，將由前述對準用感測器檢測到狀態的前述工件吸附於前述工件載置部。
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