特許 7323267 両面露光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-31

(45)【発行日】2023-08-08

(54)【発明の名称】両面露光装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20230801BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20230801BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 A

H05K3/00 E

H05K3/00 G

H05K3/00 H

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017231298

(22)【出願日】2017-11-30

(65)【公開番号】P2019101198

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2020-07-31

【審判番号】

【審判請求日】2022-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】300091670

【氏名又は名称】株式会社アドテックエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100097548

【弁理士】

【氏名又は名称】保立 浩一

(72)【発明者】

【氏名】名古屋 淳

【合議体】

【審判長】山村 浩

【審判官】松川 直樹

【審判官】吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３２６５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８４７８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G03F7/20

G03F9/00

H01L21/027

G03F1/42

H05K3/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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互いに平行に配置された第一第二のマスクから成るマスク対と、
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前記第一第二の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二つのアライメントマークを有しており、
第一のマスクは、基板に対するアライメントのために設けられた二つの第一マスクマークと、第二のマスクに対するアライメント用に設けられた二つの第一補助マスクマークとを有しており、
第二のマスクは、基板に対するアライメントのために設けられた二つの第二マスクマークと、第一のマスクに対するアライメント用に設けられた二つの第二補助マスクマークとを有しており、
二つの第一マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅以下であるとともに、二つの第二マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅以下であり、
二つの第一補助マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅を超えているとともに、二つの第二補助マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅を超えており、
二つの第一補助マスクマークは二つの第一マスクマークと同一直線上に並んでいて、当該同一直線の方向は基板の幅方向に一致する方向であり、
二つの第二補助マスクマークは二つの第二マスクマークと同一直線上に並んでいて、当該同一直線の方向は基板の幅方向に一致する方向であり、
二つの第一マスクマークと二つの第一補助マスクマークとが並ぶ同一直線と、二つの第二マスクマークと二つの第二補助マスクマークとが並ぶ同一直線とは、各マスクに垂直な方向で見た際には重なっており、
前記各第一マスクマーク、前記各第二マスクマーク、前記各第一補助マスクマーク、前記各第二補助マスクマーク及び基板の各アライメントマークを撮影することが可能なカメラと、
カメラを移動させるカメラ移動機構と、
前記各第一マスクマーク、前記各第二マスクマーク及び基板の各アライメントマークを撮影したカメラからの撮影データにより前記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とが設けられており、
カメラ移動機構は、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために前記各第一マスクマーク及び前記各第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置と、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために前記各第一補助マスクマーク及び前記各第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置との間でカメラを移動させることができる機構であり、前記各マスクに垂直な方向で見た際に重なっている同一直線に沿ってカメラを直線移動させる機構であることを特徴とする両面露光装置。

【請求項2】

前記カメラとして、第一第二の二台のカメラが設けられており、
第一のカメラは、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために一方の前記第一マスクマーク及び一方の前記第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するとともに、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために一方の前記第一補助マスクマーク及び一方の前記第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するカメラであり、
第二のカメラは、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために他方の前記第一マスクマーク及び他方の前記第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するとともに、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために他方の前記第一補助マスクマーク及び他方の前記第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するカメラであることを特徴とする請求項１記載の両面露光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願の発明は、フレキシブルプリント基板等の製造に使用されるロールツーロール方式のような両面露光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

所定のパターンの光を対象物に照射して露光する露光装置は、フォトリソグラフィの中核的な要素技術として各種の用途に使用されている。露光装置には種々のタイプのものがあるが、その一つに、帯状の長尺な基板の両面に露光する両面露光装置が知られている。

【0003】

例えば、フレキシブルプリント基板のような柔らかな基板を露光する装置の場合、ロールツーロールで基板を搬送しながら露光を行う構成が採用されている。基板の搬送ラインの両側（通常は上下）には、一対の露光ユニットが配置されている。搬送ラインの両側にはマスクが設けられており、露光ユニットは両側から各マスクを通して所定のパターンの光を照射し、露光を行う。
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。

【0004】

このような両面露光装置も、露光装置の一種であるから、アライメント（位置合わせ）精度が問題となる。ロールツーロール方式の装置のような帯状の長尺な基板に対して露光する装置の場合、フォトリソグラフィ終了後に長さ方向の適宜の位置で切断し、最終的な製品を得る。切断位置を適宜選定することができるため、露光装置における長さ方向のアライメントは、従来はそれほど問題となっていなかった。その一方、一対のマスクは、互いの位置関係が高い精度で保たれている必要がある。即ち、一対のマスクの位置関係の精度が悪いと、最終的な製品において基板の一方の側のパターンと他方の側のパターンとがずれていることになり、製品欠陥につながり易いからである。このため、特許文献１や特許文献２のように、一対のマスクについて互いにアライメントを行い、形成されるパターンのずれがないようにしている。

【0005】

従来の状況は上記のようなものであるものの、最近では、一対のマスクを互いにアライメントしただけでは不十分で、基板に対する位置合わせも十分に高い精度で行うことが要求されてきている。この一つの背景に、製品の高機能化に伴い、多層配線のような複雑な構造を有する場合が多くなってきていることが挙げられる。

【0006】

一例を示すと、フレキシブルプリント基板において多層配線のような複雑な構造を造り込む場合、帯状の基板上に既にパターンが形成されており、その上にさらにレジストを塗布して露光を行う場合が多い。既存のパターンは、帯状の基板の長さ方向に沿って間をおいて多数形成されており、個々のパターンが形成されている部分が最終的に個々の製品となる。この場合、更なる露光においては、既に形成されているパターンに対して必要な位置精度で露光を行う必要があり、基板に対するアライメントが必要となる。

【0007】

また、製品によっては、既にパターンが形成されている部分の上に別のフレキシブルな方形の基板をラミネートし、その別の基板（以下、上層基板という。）に対してパターンを形成するべく露光を行う場合がある。この場合も、上層基板は帯状の基板の長さ方向に沿って間をおいて多数ラミネートされているから、個々の上層基板に対してアライメントがされた状態で露光を行う必要がある。

【0008】

このように基板に対するアライメントも要求される場合、一対のマスクを互いにアライメントした上で、その状態を保持しながら当該一対のマスクを基板に対してアライメントする必要がある。このため、特許文献２では、基板に設けられたアライメントマークとしての開口（以下、アライメント用開口という。）を通して両側のマスクのアライメントマークをカメラで撮影する構成が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０００－１５５４３０号公報

【文献】特開２００６－２７８６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上記のような帯状の長尺な基板の両面に露光する両面露光装置において、一対のマスクは、形成しようとするパターンが異なれば、異なるものが使用される。したがって、製品に応じてマスクを交換する必要が生じる。この場合、ロールツーロール搬送方式のようなロールから基板を引き出して露光するタイプの装置では、ロールの途中で製品の品種が変わり、一対のマスクを交換する必要が生じる場合がある。

【0011】

この場合、いったん基板を巻き取って、露光作業位置に基板がない状態にして一対のマスクを交換した方がマスクの交換作業としてはやり易い。しかしながら、長さ方向の途中まで処理した基板をいったん巻き取り、交換後に再び引き出して元の状態にするのは大変面倒であり、装置の運転が長時間停止してしまう問題がある。したがって、できれば、基板はそのままにして一対のマスクのみを交換できるようにした方が好ましい。

【0012】

しかしながら、発明者の検討によると、従来のマスクの場合、アライメントとの関係で上記のような交換方法は非常に手間がかかる方法であることが判明した。この点について、以下、具体的に説明する。

【0013】

基板に対して一対のマスクを高い精度でアライメントするには、特許文献２に開示されたように、各マスクのアライメントマーク（以下、マスクマークという。）と基板のアライメント用開口とが基板に垂直な光軸上に並ぶようにし、この状態をカメラで確認する構成が好ましい。この際、各マスクには複数のマスクマークが設けられており、同様の位置関係にて基板にも複数のアライメント開口が設けられる。各マスクマーク及びアライメント用開口が各々光軸上に並ぶように各マスクの位置が調整され、これによりアライメントが行われる。
上記のようなアライメント構造において、当然ながら、一つのマスクにおいて各マスクマークは基板の大きさの範囲内に入っている。即ち、基板の板面に平行で長尺方向に垂直な方向を基板幅方向とすると、一つのマスクにおける各マスクマークの基板幅方向の離間距離は、基板の幅より短い。

【0014】

上記のように一対のマスクを交換した際、マスク同士のアライメントをまずする必要があるが、各マスクを装着しただけの状態では、各マスクマークは基板のアライメント用開口とは一直線上に並んでいないので、カメラから見て反対側（基板の裏側）のマスクのマスクマークは、基板によって隠れてしまっている。基板は遮光性である場合が多く、レジストが塗布された状態はその典型である。マスクマークが基板によって隠れた状態では、マスク同士のアライメントができないので、まず、基板のアライメント用開口を探し、その位置に反対側のマスクのマスクマークを位置させ、それから手前側のマスクのマスクマークを一直線上に位置させるという非常に面倒な作業となる。特に、反対側のマスクのマスクマークを基板のアライメント用開口内に位置させる作業は、マスクマークが隠れた状態で行わなければならないため、非常に面倒な作業となる。

【0015】

別の方法としては、反対側のマスクのマスクマークが基板によって隠れない位置までマスクを引き出し、その位置でマスク同士のアライメントをする方法もあり得る。しかしながら、マスク同士のアライメントの際にはカメラも移動させる必要があり、アライメントをした後には、再び元の位置に戻す必要がある。そして、アライメントした一対のマスクも、露光作業位置に戻す必要があるが、戻す際に一対のマスクがずれてしまっていないか、カメラで確認する必要がある。しかしながら、戻した位置では基板があるから、反対側のマスクのアライメントマークはカメラで捉えられず、アライメントされた状態が保持されているか確認することができない。確認するには、基板のアライメント用開口を探し、その位置に各マスクマークが位置するよう各マスクを一体に移動させる必要が生じてしまう。このようなことから、従来の構成では、基板を露光作業位置に残したままのマスクの交換は、アライメントとの関係で非常に手間のかかる面倒な作業であることが判明した。

【0016】

この出願の発明は、このような課題を解決するために為されたものであり、露光作業位置に基板を残した状態でも交換後のマスク同士のアライメントが容易に行えるマスク対の構成を提供し、このようなマスク対を使用することで交換作業全体が短時間に完了するようにすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、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互いに平行に配置された第一第二のマスクから成るマスク対と、
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前記第一第二の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二つのアライメントマークを有しており、
第一のマスクは、基板に対するアライメントのために設けられた二つの第一マスクマークと、第二のマスクに対するアライメント用に設けられた二つの第一補助マスクマークとを有しており、
第二のマスクは、基板に対するアライメントのために設けられた二つの第二マスクマークと、第一のマスクに対するアライメント用に設けられた二つの第二補助マスクマークとを有しており、
二つの第一マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅以下であるとともに、二つの第二マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅以下であり、
二つの第一補助マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅を超えているとともに、二つの第二補助マスクマークの基板の幅方向での離間距離は基板の幅を超えており、
二つの第一補助マスクマークは二つの第一マスクマークと同一直線上に並んでいて、当該同一直線の方向は基板の幅方向に一致する方向であり、
二つの第二補助マスクマークは二つの第二マスクマークと同一直線上に並んでいて、当該同一直線の方向は基板の幅方向に一致する方向であり、
二つの第一マスクマークと二つの第一補助マスクマークとが並ぶ同一直線と、二つの第二マスクマークと二つの第二補助マスクマークとが並ぶ同一直線とは、各マスクに垂直な方向で見た際には重なっており、
前記各第一マスクマーク、前記各第二マスクマーク、前記各第一補助マスクマーク、前記各第二補助マスクマーク及び基板の各アライメントマークを撮影することが可能なカメラと、
カメラを移動させるカメラ移動機構と、
前記各第一マスクマーク、前記各第二マスクマーク及び基板の各アライメントマークを撮影したカメラからの撮影データにより前記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とが設けられており、
カメラ移動機構は、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために前記各第一マスクマーク及び前記各第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置と、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために前記各第一補助マスクマーク及び前記各第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置との間でカメラを移動させることができる機構であり、前記各マスクに垂直な方向で見た際に重なっている同一直線に沿ってカメラを直線移動させる機構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、請求項１記載の発明の構成において、前記カメラとして、第一第二の二台のカメラが設けられており、第一のカメラは、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために一方の前記第一マスクマーク及び一方の前記第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するとともに、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために一方の前記第一補助マスクマーク及び一方の前記第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するカメラであり、第二のカメラは、前記第一第二のマスクを基板に対してアライメントするために他方の前記第一マスクマーク及び他方の前記第二マスクマークを撮影する基板アライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するとともに、前記第一第二のマスク同士をアライメントするために他方の前記第一補助マスクマーク及び他方の前記第二補助マスクマークを撮影するマスクアライメント位置に前記カメラ移動機構により位置するカメラであるという構成を有する。

【発明の効果】

【0018】

以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、基板を露光作業位置に配置したままマスクを交換し、基板を露光作業位置に配置したまま交換後のマスク同士のアライメントを行うことができるので、装置の運転が長時間停止してしまう問題がない。この際、マスク対は補助マスクマークを有しており、第一補助マスクマークと第二補助マスクマークの基板幅方向での離間距離が基板の幅を超えているので、基板を外れた位置で両側の補助マスクマークを捉えてマスク同士のアライメントができる。このため、マスク同士のアライメント完了後にマスクを元の位置に戻すような移動動作は不要であり、極めて簡便に短時間にマスク同士のアライメントが行える。
その上、マスク同士のアライメントとマスク対の基板に対するアライメントとでカメラが兼用できるので、カメラの台数が少なくて済み、その点でコストが低減する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態のマスク対の斜視概略図である。

【図2】実施形態の両面露光装置の正面断面概略図である。

【図3】実施形態の両面露光装置におけるアライメントについて示した斜視概略図である。

【図4】本アライメントプログラムについて示した平面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本願発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
まず、マスク対の発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態のマスク対の斜視概略図である。
「マスク対」とは、一対のマスクのセットという意味である。マスク対は、基板の両面を露光する両面露光装置に搭載される第一のマスク１と第二のマスク２とから成っている。各マスク１，２は板状であり、この実施形態では方形である。
露光に使用されるものであるため、各マスク１，２には、転写しようとするパターンが描かれている。各マスク１，２において、パターンが描かれた領域をパターン領域と呼び、図１にＰで示す。

【0021】

図１に示すように、装置に搭載された状態では、第一のマスク１と第二のマスク２は水平な姿勢であり、従って互いに平行である。第一のマスク１と第二のマスク２は、垂直な軸の回りの回転方向の姿勢も同一であり、方形の向かい合う辺は第一のマスク１と第二のマスク２とで同一の方向を向いている。
図１に示すように、露光作業位置において基板Ｓも水平な姿勢である。コンタクト露光が行われる場合、図１に示す状態から各マスク１，２が基板Ｓに向けて移動し、基板Ｓに密着する。密着状態で各マスク１，２を通して光が照射されて露光が行われる。

【0022】

前述したように、両面露光装置において、マスク対の基板Ｓに対するアライメントが行われる。したがって、各マスク１，２には、このアライメントのためのマーク１１，２１が設けられている。以下、第一のマスク１に設けられたアライメントマーク１１を第一マスクマークと呼び、第二のマスク２に設けられたアライメントマーク２１を第二マスクマークと呼ぶ。図１に示すように、この実施形態では、第一マスクマーク１１は円周状、第二マスクマーク２１は第一マスクマーク１１より小さな円形の点である。

【0023】

図１に示すように、アライメントのため基板Ｓにもアライメントマークとしてアライメント用開口Ｓｍが形成されている。この実施形態では、アライメント用開口Ｓｍは円形となっている。この実施形態では、アライメント用開口Ｓｍよりも第一マスクマーク１１及び第二マスクマーク２１は小さい。後述するように、基板Ｓに対するアライメントの際、アライメント用開口Ｓｍ内に第一第二のマスクマーク１１，２１が位置する。

【0024】

さて、このような構成である実施形態のマスク対において、上記基板Ｓに対するアライメント用のマスクマーク１１，１２に加えて、別のアライメントマーク１２，２２が設けられている。以下、これらの別のアライメントマーク１２，２２のうち、第一のマスク１に設けられたものを第一補助マスクマークと呼び、第二のマスクに設けられたものを第二補助マスクマークと呼ぶ。
これら補助マスクマーク１２，２２は、マスク１，２同士をアライメントするために特別に設けられたものとなっている。この例では、補助マスクマーク１２，２２は各マスク１，２に二つずつ設けられている。

【0025】

そして、各補助マスクマーク１２，２２は、基板Ｓの幅方向において第一第二マスクマーク１１，２１よりも外側に設けられている。より具体的に説明すると、実施形態において、基板Ｓは帯状の長尺なものであることが想定されている。基板Ｓの幅方向は、基板Ｓの板面に沿った方向であって長さ方向に対して垂直な方向である。以下、この方向を基板幅方向という。

【0026】

図１に示すように、第一マスクマーク１１は、基板幅方向においてパターン領域Ｐの外側に形成されている。但し、四つの第一マスクマーク１１の基板幅方向の離間距離は、基板Ｓの幅（図１にＳｗで示す）よりも短い。したがって、第一のマスク１が基板Ｓに密着した際、四つの第一マスクマーク１１は基板１の板面内に位置する。
四つの第二マスクマーク２１も同様であり、基板幅方向においてパターンＰの外側に、基板Ｓの幅Ｓｗよりも短い離間距離で形成されている。したがって、第二のマスク２が基板Ｓに密着した際、四つの第二マスクマーク２１は基板１の板面内に位置する。

【0027】

一方、二つの第一補助マスクマーク１２は、図１に示すように基板幅方向の離間距離が基板Ｓの幅Ｓｗよりも長くなっている。二つの第二補助マスクマーク２２も、基板幅方向の離間距離が基板Ｓの幅Ｓｗよりも長くなっている。
尚、この実施形態では、二つの第一補助マスクマーク１２を結んだ方向は基板幅方向に等しく、二つの第二補助マスクマーク２２を結んだ方向は基板幅方向に等しい。また、二つの第一補助マスクマーク１２の離間距離は、二つの第二補助マスクマーク２２の離間距離に等しい。
このような第一第二補助マスクマーク１２，２２は、後述するように、マスク１，２同士のアライメントの際に利用される。

【0028】

尚、各マスク１，２は、パターン領域Ｐ以外は基本的に透明である。透明な部分に、例えば黒色のパターンとして各マスクマーク１１，１２，２１，２２が形成されている。したがって、カメラ２により十分なコントラストで各マスクマーク１１，１２，２１，２２が視認される。

【0029】

次に、このようなマスク対が搭載される実施形態の両面露光装置について説明する。
図２は、実施形態の両面露光装置の正面概略図である。図２に示すように、両面露光装置は、搬送系３と、露光ユニット４とを備えている。
実施形態の両面露光装置は、前述したように帯状の基板を露光する装置である。このような基板は、例えばポリイミド製で、フレキシブルプリント基板用の基板が例として挙げられる。

【0030】

搬送系３は、ロールに巻かれたフレキシブルな基板Ｓを引き出して間欠的に送り出す機構である。搬送系３は、基板Ｓを水平に引き出して水平な姿勢で搬送する機構となっている。具体的には、搬送系３は、未露光の基板Ｓが巻かれた送り出し側芯ローラ３１と、送り出し側芯ローラ３１から基板Ｓを引き出す送り出し側ピンチローラ３２と、露光後の基板Ｓが巻かれる巻き取り側芯ローラ３３と、露光後の基板Ｓを引き出して巻き取り側芯ローラ３３に巻き取らせる巻き取り側ピンチローラ３４とを備えている。尚、搬送系３による基板Ｓの送り方向をＸ方向とし、これに垂直な水平方向をＹ方向とする。Ｙ方向は基板幅方向である。ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。
送り出し側ピンチローラ３２と巻き取り側ピンチローラ３４との間に、露光作業位置が設定されている。露光作業位置は、露光ユニット４により基板Ｓの両面に同時に露光を行う位置である。

【0031】

そして、この露光作業位置にマスク対が搭載される。図２に示すように、マスク対のうち、第一のマスク１は基板Ｓの上側に配置され、第二のマスク２は基板Ｓの下側に配置される。即ち、マスク対で基板Ｓを挟んだ状態となる。
第一のマスク１は第一のマスクステージ１０に搭載され、第二のマスク２は第二のマスクステージ２０に搭載される。各マスクステージ１０，２０は、方形の枠状であり、各マスク１，２を通した光照射に支障のない形状である。

【0032】

そして、マスク対には、マスク１，２を移動させるマスク移動機構５が付設されている。この実施形態では、マスク移動機構５は、第一のマスク１、第二のマスク２をそれぞれ独立して移動させることができるとともに、二つのマスク１，２を一体に移動させることができる機構である。この種の機構は容易に製作できるが、例えば第一のマスクステージをＸＹ方向に移動させる機構を第一のベース板に固定し、第二のマスクステージをＸＹ方向に移動させる機構を第二のベース板に固定し、さらに第一第二のベース板を一体にＸＹ方向に移動させる機構を設けることで実現される。

【0033】

尚、マスク移動機構５は、メインコントローラ６によって自動制御される機構であるが、メインコントローラ６は、不図示のマニュアル操作部を備えており、マニュアル操作も可能な機構となっている。
また、各マスク１，２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１，２を基板Ｓに向けて移動させ、基板Ｓに密着させるための機構である。

【0034】

このような一対のマスク１，２を通して光照射することで基板Ｓの両面を露光することができるよう、露光ユニット４も一対のものが採用されている。第一のマスク１を通して露光する露光ユニット４は、第一のマスク１の上側に設けられ、下方に光を照射して露光する。第二のマスク２を通して露光する露光ユニット４は、第二のマスク２の下側に設けられ、上方に光を照射して露光する。

【0035】

二つの露光ユニット４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４は、光源４１と、光源４１からの光をマスク１，２に照射する光学系４２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４は、各マスク１，２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４２は、コリメータレンズを含む。

【0036】

搬送系３は、露光作業位置の上流側と下流側においてバッファエリア３０１，３０２を含んでいる。搬送系３は、露光作業位置の上流側に配置された第一駆動ローラ３５と、露光作業位置の下流側に配置された第二駆動ローラ３６とを含んでいる。各駆動ローラ３５，１６は、ピンチローラである。
図２に示すように、送り出し側ピンチローラ３２と、第一駆動ローラ３５との間が送り出し側バッファエリア３０１となっている。また、第二駆動ローラ３６と巻き取り側ピンチローラ３４との間が巻き取り側バッファエリア３０２となっている。

【0037】

第一駆動ローラ３５と第二駆動ローラ３６は、露光作業位置を通した基板Ｓの間欠送りを行う要素である。即ち、第一駆動ローラ３５と第二駆動ローラ３６とは同期して動作するローラであり、設定された所定のストロークで基板Ｓを送るよう構成されている。このストロークは、一回の間欠送りの際に基板Ｓが送られる距離であり、以下、送りストロークといい、図１にＬｆで示す。

【0038】

一方、送り出し側芯ローラ３１と送り出し側ピンチローラ３２は、送り出し側バッファエリア３０１での基板Ｓの弛み量に応じて同期して駆動される。送り出し側バッファエリア３０１には不図示のセンサが配置されており、弛み量が少なくなると送り出し側芯ローラ３１と送り出し側ピンチローラ３２が同期して動作し、設定された最大値の弛み量になるまで基板Ｓを送り出す。
巻き取り側バッファエリア３０２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３４と巻き取り側芯ローラ３３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Ｓを巻き取る。

【0039】

上述した搬送系３の間欠送りにおいて、送りストロークＬｆでの送りの後の基板Ｓの停止中に各露光ユニット４により基板Ｓの両面が露光されるが、これに先立ち、アライメント手段によりアライメントが行われるようになっている。アライメント手段は、第一第二のマスク１，２を移動させて基板Ｓの露光すべき領域に対して位置合わせする手段である。したがって、前述したマスク移動機構５がアライメント手段に含まれる。

【0040】

図２に示すように、装置は、搬送系３や上記マスク移動機構５等を含む各部を制御するメインコントローラ６を備えている。メインコントローラ６には、装置の各部が所定の手順で動作するように制御するメインシーケンスプログラム７が実装されている。即ち、メインコントローラ６の記憶部６０にはメインシーケンスプログラム７が記憶されており、メインコントローラ６のプロセッサ（不図示）により実行可能となっている。メインシーケンスプログラム７は、前述したようなアライメントを行うアライメント手段を構成している。この他、メインコントローラ６はエラー表示等を行うディスプレイ６１を備えている。

【0041】

アライメント手段によるアライメントについて、図２及び図３を参照してさらに詳しく説明する。図３は、実施形態の両面露光装置におけるアライメントについて示した斜視概略図である。
図２及び図３に示すように、装置は、アライメントのためのカメラ８を備えている。この実施形態では、前述したように、第一マスクマーク１１、第二マスクマーク２１がそれぞれ四つ設けられているので、これらに合わせて、四台のカメラ８が設けられている。図３に示すように、四台のカメラは、方形の角に相当する位置に設けられている。

【0042】

前述したように、アライメントは二種類あり、一つは、マスク１，２同士のアライメントであり、もう一つは、マスク対の基板Ｓに対するアライメントである。このうち、図３（１）にはマスク１，２同士のアライメントが示されており、図３（２）にはマスク対の基板Ｓに対するアライメントが示されている。

【0043】

図２及び図３に示すように、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。尚、図２に示すように、各カメラ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。カメラ移動機構８１も、メインコントローラ６によって制御される。

【0044】

まず、マスク１，２同士のアライメントについて説明する。
マスク１，２同士のアライメントは、装置に初めて各マスク１，２を搭載した際、又は後述するようにマスク１，２を交換した際に行われる。マスク１，２同士のアライメントについては、四つのカメラ８のうちの両側の二つのカメラが使用される。例えば、図３に示す四つのカメラ８のうち、左側の二つのカメラがマスク１，２同士のアライメントに使用される。以下、この二つのカメラ８を、兼用カメラと呼ぶ。

【0045】

マスク１，２同士のアライメントを行う場合、マスク１，２同士のアライメントを行う位置（以下、マスクアライメント位置という。）にカメラ移動機構８により兼用カメラ８を予め移動させる。マスクアライメント位置は、マスク１，２の各第一第二補助マスクマーク１２，２２が視野に入る位置である。言い換えれば、マスクアライメント位置に配置された兼用カメラ８の視野に各第一第二補助マスクマーク１２，２２が入るように各マスク１，２が配置される。この配置作業は、手作業の場合が多い。尚、マスクアライメント位置への移動の向きは、Ｙ方向に一致している。

【0046】

兼用カメラ８により撮影された各補助マスクマーク１２，２２の像は、メインコントローラ６を介してディスプレイ６１に表示される。したがって、作業者は、各第一補助マスクマーク１２と各第二補助マスクマーク２２とが同一直線上に重なるように、ディスプレイ６１の画像を見ながらマスク移動機構５をマニュアル操作する。これにより、図３（１）に示すように、一対のマスク１，２が互いにアライメントされた状態となる。例えば、第一のマスク１の位置を固定しておき、第二のマスク２を移動させて各第二補助マスクマーク２２が各第一補助マスクマーク１２と同一直線上になるようにする。
この実施形態では、各第一補助マスクマーク１２は円周状であり、各第二補助マスクマーク２２は、第一補助マスクマーク１２より小さい円形であるので、各第二補助マスクマーク２２は、各第一補助マスクマーク１２内に位置する。そして、各第二補助マスクマーク２２の中心が各第一補助マスクマーク１２の中心と必要な精度の範囲内で一致すれば、二つのマスク１，２は互いにアライメントされたことになる。

【0047】

次に、基板Ｓに対するマスク対のアライメントについて説明する。
上記マスク１，２同士のアライメントを行った場合、兼用カメラ８は元の位置に戻していく。元の位置とは、基板Ｓに対するアライメントを行う際のカメラ８の配置位置として設定された位置である。以下、この位置を、基板アライメント位置という。

【0048】

基板アライメント位置は、ＸＹ方向に辺が延びる方形の角に相当する位置である。四つのカメラ８についての基板アライメント位置の関係は、基板Ｓの各アライメント用開口Ｓｍの設計上の位置関係（設計上の位置関係）に一致している。したがって、各アライメント用開口Ｓｍが設計通りに正しく形成され、搬送系３が送りストロークＬｆの誤差無く間欠送りを行った場合、各アライメント用開口Ｓｍは各カメラ８の光軸Ａ上に位置する。実際には、各アライメント用開口Ｓｍの形成位置のずれや搬送系３の間欠送りの精度の限界から、間欠送り完了の際、各アライメント用開口Ｓｍは光軸Ａからずれる。それでも、各アライメント用開口Ｓｍは各カメラ８の視野に入るよう、各カメラ８は十分な大きさの視野を持つものが採用されている。

【0049】

基板Ｓに対するアライメントは、メインコントローラ６による自動制御により行われる。具体的には、メインコントローラ６に実装されたメインシーケンスプログラム７及びメインシーケンスプログラム７から呼び出されて実行される幾つかのサブプログラムによって実行される。
メインコントローラ６には、メインシーケンスプログラム７から呼び出されて実行されるサブプログラムとして、開口有無判定プログラム７１、開口検索プログラム７２、開口欠け判定プログラム７３、開口欠け解消プログラム７４、マーク隠れ判定プログラム７５、仮アライメントプログラム７６、マーク欠け判定プログラム７７、マーク欠け解消プログラム７８、本アライメントプログラム７９が実装されている。

【0050】

最終的にアライメントを行うのが本アライメントプログラム７９であるが、メインシーケンスプログラム７は、本アライメントに先立ち、開口有無判定プログラム７１を実行して各アライメント用開口Ｓｍがカメラ８によって撮影されているかどうか判定させ、撮影されていなければ、開口検索プログラム７２を実行する。開口検索プログラム７２は、搬送系３に制御信号を送り、基板Ｓを少し戻したり送ったりして各アライメント用開口Ｓｍが各カメラ８の視野に入るようにする。

【0051】

また、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を実行し、いずれかのアライメント用開口Ｓｍが欠けているかどうか判定させる。欠けて撮影されていれば、開口欠け解消プロプログラム７４を実行する。開口欠け解消プログラムは、カメラ移動機構８１によりカメラ８を移動させて欠けを解消する。

【0052】

また、メインシーケンスプログラム７は、マーク隠れ判定プログラム７５を実行し、各第一第二マスクマーク１１，２１が基板Ｓに隠れていないか判定させ、隠れていれば、仮アライメントプログラム７６を実行する。仮アライメントプログラム７６は、前回の露光の際のアライメント完了時の各マスクマーク１１，２１の位置を基準にして隠れを解消させる移動量を算出し、それをマスク駆動機構５に送って各マスク１，２を移動させることで隠れを解消する。

【0053】

また、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を実行して各マスクマーク１１，２１が欠けて撮影されていないか判定させる。欠けて撮影されていれば、マーク欠け解消プログラム７８を実行する。マーク欠け解消プログラム７８は、欠けを解消させるための移動量を算出し、それをマスク移動機構５に送って各マスク１，２を移動させることで欠けを解消させる。

【0054】

このようにして、各アライメント用開口Ｓｍが欠けのない状態で撮影され、各マスクマーク１１，２１が欠けのない状態で各アライメント用開口Ｓｍ内に位置したら、アライメント可能な状態となるので、メインシーケンスプログラム７は、本アライメントプログラム７９を実行する。図４は、本アライメントプログラム７９について示した平面概略図である。

【0055】

本アライメントプログラム７９は、まず、光軸Ａ上の点を原点とする座標系において、第一マスクマーク１１の中心と第二マスクマーク２１の中心を求める。そして、第一マスクマーク１１の中心と第二マスクマーク２１の中心が必要な精度で一致しているかどうか判断し、一致していなければ、マスク１，２のいずれか又は双方を移動させて一致させるようマスク移動機構５に信号を送る。通常は、前回以前の露光の際に両者を必要な精度で一致させており、その状態が保持されている。
第一マスクマーク１１の中心と第二マスクマーク２１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Ｓのアライメント用開口Ｓｍの中心を求め、一対のマスクマーク１１，２１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１，２の移動の向きと距離を算出する。

【0056】

アライメントプログラムは、上記のようなデータ処理を各カメラ８からの撮影データに対して行い、ずれを解消するための各マスク１，２の移動の向きと距離を算出する。その上で、各撮影データから得た移動の向きと距離について平均を求め、最終的な本アライメント用の各マスク１，２の移動指令とし、それをメインシーケンスプログラム７に返す。移動の向きと距離は、各々のベクトル（図４中に矢印で示す）として把握されるので、各ベクトルの向きについては合成し、長さは平均を取る。

【0057】

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１，２を一体に移動させ、各マスクマーク１１，２１の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。その後、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１１，２１の中心の座標を記憶部６１に記憶する。メインシーケンスプログラム７及び各サブプログラム７１～７９は、上記のような動作が行われるようプログラミングされている。

【0058】

次に、上記構成に係る実施形態の両面露光装置の全体の動作について概略的に説明する。
一対のマスク１，２は、Ｚ方向において、基板Ｓから離れた待機位置に位置している。この位置は、マスク対の基板Ｓに対する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Ｓを送るよう搬送系３に制御信号が送られる。これにより、第一駆動ローラ３５及び第二駆動ローラ３６が同期して動作し、基板Ｓ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。

【0059】

送り完了の信号が搬送系３からメインコントローラ６に戻されると、メインシーケンスプログラム７は、上述した一連のアライメントの動作を行う。即ち、各カメラ８の視野内にアライメント用開口Ｓｍがなければ開口検索プログラム７２を実行し、いずれかのアライメント用開口Ｓｍが欠けていれば開口欠け解消プログラム７４を実行する。また、マーク隠れがあれば仮アライメントプログラム７６を実行し、いずれかの第一第二マスクマーク１１，２１に欠けがあれば、マーク欠け解消プログラム７８を実行する。その上で、メインシーケンスプログラム７は、本アライメントプログラム７９を実行する。これにより、アライメントが完了する。

【0060】

その後、メインシーケンスプログラム７は、不図示のＺ方向移動機構に制御信号を送って一対のマスク１，２をＺ方向に移動させて各マスク１，２を基板Ｓに密着させる。この状態で、メインシーケンスプログラム７は各カメラ８からの撮影データを取得し、アライメントされた状態が維持されているか（各マーク１１，２１，Ｓｍの中心が必要な精度で一致しているか）を判断する。維持されていれば、メインシーケンスプログラム７は、各露光ユニット４に制御信号を送り、露光を行わせる。

【0061】

必要な露光量のための所定時間の露光の後、各露光ユニット４は光照射を停止する。その後、メインシーケンスプログラム７は、不図示のＺ方向移動機構に制御信号を送り、一対のマスク１，２を基板Ｓから離間させ、当初の待機位置に戻す。
各マスク１，２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３に制御信号を送り、送りストロークＬｆの分だけ基板Ｓ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Ｓ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。

【0062】

動作が繰り返される際、送り出し側バッファエリア３０１の基板Ｓの弛み量が少なくなると送り出し側芯ローラ３１及び送り出し側ピンチローラ３２が同期して動作し、基板Ｓを送り出し側バッファエリア３０１に送り出す。また、巻き取り側バッファエリア３０２の基板Ｓの弛み量が多くなると、巻き取り側芯ローラ３３及び巻き取り側ピンチローラ３４が同期して動作し、巻き取り側芯ローラ３３に基板Ｓを巻き取る。

【0063】

このような動作を繰り返した後、異なる品種の製品用の露光を行う場合、マスク１，２の交換が必要になる。この交換作業にも大きな特徴点があるので、以下に詳説する。
前述したように、マスク１，２の交換の際、長さ方向の途中まで処理した基板Ｓをいったん巻き取り、交換後に再び引き出して元の状態にするのは大変面倒であるので、実施形態の装置では、基板Ｓはそのままにしてマスク１，２を交換する。即ち、第一のマスク１を第一のマスクステージ１０から取り外し、別の第一のマスク１を第一のマスクステージ１０に装着する。また、第二のマスク２を第二のマスクステージ２０から取り外し、別の第二のマスク２を第二のマスクステージ２０に装着する。

【0064】

その後、改めてマスク１，２同士のアライメントを行う。これは、マスク１，２の交換の際にマスクステージ１０，２０が微妙にずれたり、マスク１，２の装着位置が微妙にずれたりする場合があるからである。また、品種が異なるためにマスク１，２のサイズや補助マスクマーク１２，２２の形成が異なっている場合もあり、改めてアライメントすることが必要になる。

【0065】

この際、実施形態のマスク対は、第一第二マスクマーク１１，２１とは別に補助アライメントマーク１２，２２を有しているので、これを利用する。即ち、図３（１）に示すように、兼用カメラ８をカメラ移動機構８１によりマスクアライメント位置に位置させる。そして、各補助アライメントマーク１２，２２を各兼用カメラ８で撮影しながら、その画像をディスプレイ６１に表示し、ディスプレイ６１を見ながら作業者がマスク移動機構５を操作してマスク１，２同士のアライメントを行う。
マスク１，２のアライメントが完了すると、これらマスク１，２での露光の準備が完了するので、以後、上述した動作を繰り返す。

【0066】

このように、実施形態のマスク交換方法によれば、基板Ｓを露光作業位置に配置したままマスク１，２を交換し、基板Ｓを露光作業位置に配置したまま交換後のマスク１，２同士のアライメントを行う。このため、装置の運転が長時間停止してしまう問題がない。
また、実施形態のマスク対は、補助マスクマーク１２，２２を有しており、第一補助マスクマーク１２と第二補助マスクマーク２２の基板幅方向での離間距離が基板Ｓの幅Ｓｗを超えているので、基板Ｓを外れた位置で両側の各補助マスクマーク１２，２２をカメラ８で撮影することができ、それによりマスク１，２同士のアライメントができる。このため、マスク１，２同士のアライメント完了後にマスク１，２を元の位置に戻すような移動動作は不要であり、極めて簡便に短時間にマスク１，２同士のアライメントが行える。

【0067】

上記実施形態の両面露光装置は、マスク１，２同士のアライメントの際、兼用カメラ８をカメラ移動機構８１でマスクアライメント位置に移動させる構成であったが、マスクアライメント位置に専用のカメラを配置しても良い。カメラの台数が増えるのでその点でコストは増すが、カメラ移動機構８１の構成が簡略化されるメリットと、兼用カメラ８を移動させる時間が省かれるメリットがある。
尚、上記実施形態において、マスク１，２の交換時のマスク１，２同士のアライメントはマニュアル作業であったが、間欠送りのたびに繰り返される露光に先立ってのアライメント動作においてもマスク１，２同士のアライメントは行われる場合があり、これは、メインコントローラ６による自動制御となっている。また、マスク交換時のマスク１，２同士のアライメントはマニュアル作業であるように説明したが、メインコントローラ６による自動制御でこれを行うことも可能である。

【0068】

尚、上述した実施形態において、搬送系３はロールツーロールで基板Ｓを搬送するものであったが、送り出し側のみがロール式である構成が採用されることもあり得る。即ち、露光後の基板Ｓを所定の位置で切断してその後の処理を行うプロセスに本願発明の両面露光装置が採用されることもあり得る。
尚、搬送系３としては、基板Ｓ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Ｓ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４が配置される。

【0069】

また、上記実施形態において、基板Ｓのアライメントマークはアライメント用開口Ｓｍであったが、必ずしも開口である必要はない。基板Ｓにおいて目標露光領域Ｒの外側に透明な領域があり、その領域に例えば円周状のマークを形成してアライメントマークとしても良い。また、基板Ｓの縁から切り欠いた形状をアライメントマークとして形成しても良い。尚、基板Ｓのアライメントマークの形状としては、方形や三角形等の他の形状であっても良い。

【0070】

第一マスクマーク１１、第二マスクマーク２１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１１が第二マスクマーク２１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。この点は、第一補助マスクマーク１２、第二補助マスクマーク２２についても同様である。
尚、二つの第一マスクマーク１１の基板幅方向の離間距離や二つの第二マスクマーク２１の離間距離が、基板Ｓの幅Ｓｗに一致している場合もある。例えば、基板Ｓのアライメントマークが基板Ｓの両側縁に設けられていたり、両側縁に設けた切り欠きであったりした場合、二つの第一マスクマーク１１の基板幅方向の離間距離が基板Ｓの幅に一致し、二つの第二マスクマーク２１の基板幅方向の離間距離が基板Ｓの幅に一致する場合がある。

【0071】

さらに、カメラ８に対して基板Ｓよりも近い側のマスクマーク（上記の例では第一マスクマーク１１）は基板Ｓに遮られることはないので、アライメント用開口Ｓｍより大きくても良い。但し、基板Ｓとマスクとのコントラストが小さい場合には画像データの処理が難しくなる問題がある。アライメント用開口Ｓｍ内に一対のマスクマーク１１，２１が位置した状態でアライメントがされる構成では、基板Ｓとマスクマーク１１，２１とのコントラストが問題となることはなく、この点で好適である。

【0072】

尚、上記実施形態では、一つのマスク１，２における補助マスクマーク１２，２２の数が２個であったが、３個又はそれ以上であっても良く、１個の場合もあり得る。例えば、マスクステージ１０，２０がマスク１，２をＺ方向の軸周りのずれのない状態で保持できる構造であれば、各マスク１，２で１個ずつのアライメントマークで位置合わせすれば足り、そのような構成が採用されることもある。
また、マスク交換方法の実施形態の説明において、両方のマスク１，２を交換するとして説明したが、一方のマスク１，２のみを交換する場合もある。この場合でも、交換後のマスク１，２同士のアライメントは必要になり、上記補助マスクマーク１２，２２を有する構成は、アライメントの簡便化に貢献する。

【0073】

上記実施形態の装置は、コンタクト方式で露光を行うものであったが、上記アライメントの構成は、プロキシミティ方式や投影方式の露光であっても同様に効果を発揮するので、それらの方式が採用されることもあり得る。
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。

【符号の説明】

【0074】

１ 第一のマスク
１１ 第一マスクマーク
１２ 第一補助マスクマーク
２ 第二のマスク
２１ 第二マスクマーク
２２ 第二補助マスクマーク
３ 搬送系
４ 露光ユニット
４１ 光源
４２ 光学系
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
Ｓ 基板
Ｓｍ アライメント用開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】