特許 7446687 ダイレクト露光装置

(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】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】ダイレクト露光装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240304BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020124952

(22)【出願日】2020-07-22

(65)【公開番号】P2022021416

(43)【公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(72)【発明者】

【氏名】緑川 悟

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０９８７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１３３３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－１０５９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１２８３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１６３３２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｂ６５Ｈ ５／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のローラ間に巻き掛けられた無端ベルトの構成を有し、基板を搬送するコンベアベルトと、
前記コンベアベルトの上面に対して前記基板を密着させる吸着手段と、
前記基板を露光する露光ユニットと、
前記コンベアベルトの一側面の近傍に設けられ、前記コンベアベルトの一側面が形成する環状の形状とほぼ同一形状とされたガイド部と、
前記コンベアベルトの少なくとも一側面近傍の複数箇所と接合金具を介して接合され、ベアリングを介して前記ガイド部にスライド自在に取り付けられ複数のガイドスライダーとを備え、
前記基板を前記コンベアベルトに対して密着させる区間において、前記ベアリングに与圧を付与するようにしたダイレクト露光装置。

【請求項2】

前記基板が長尺の基板である請求項１に記載のダイレクト露光装置。

【請求項3】

前記吸着手段は、前記コンベアベルトに形成された複数の貫通孔を通じて前記基板を吸着するようになされ、前記ガイドスライダーが有する突起が前記貫通孔に係止されるようになされた請求項１又は２に記載のダイレクト露光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＣＢやＬＣＤパネル等の基板の露光工程で用いられるダイレクト露光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プリント配線板、半導体ウエハ、ＬＣＤガラス基板等の基板を製造するフォトリソグラフィ工程にて、フォトマスクを用いないダイレクト露光装置（マスクレス露光装置）が知られている。かかるダイレクト露光方式によれば、フォトマスクが不要となるため、コスト的に有利であり、また、高精度露光が可能であるとされている。ダイレクト露光装置では、基板と露光ユニットとを相対移動させながら露光することによって、光変調素子（ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）など）の投影像より広い範囲の露光を可能としている。

【0003】

相対移動手段については、直動ガイドを用いて長尺基板を保持する露光ステージを直線移動させる機構が一般的である。露光ステージより広い(搬送方向に長い)範囲にパターンを露光する場合は、狭い範囲のパターンをつなぎ合わせて行うようになされる（例えば特許文献１参照）。また、広い範囲にパターンを連続的に露光可能な露光装置として、ベルトコンベアによって長尺基板を搬送するダイレクト露光装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－２２４３０１号公報

【文献】特開２００６－０９８７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の露光装置は、パターンのつなぎ合わせ部分で位置ズレが生じやすく、また、露光ステージの往復移動のために待ち時間が発生し、生産性が低下する。一方、特許文献２の露光装置では、ベルトの蛇行した量がそのままパターンの位置や形状の誤差として現れる。ベルトコンベアによる基板の移動には５０μｍ程度の不規則な蛇行があるので、その分、露光位置に誤差を生じる。

【0006】

したがって、本発明は、ベルトコンベアによって距離の制限なく基板にパターンを露光し、且つ、基板と露光部との相対移動の直線性を確保可能なダイレクト露光装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、複数のローラ間に巻き掛けられた無端ベルトの構成を有し、基板を搬送するコンベアベルトと、
コンベアベルトの上面に対して基板を密着させる吸着手段と、
基板を露光する露光ユニットと、
コンベアベルトの一側面の近傍に設けられ、コンベアベルトの一側面が形成する環状の形状とほぼ同一形状とされたガイド部と、
コンベアベルトの少なくとも一側面近傍の複数箇所と接合金具を介して接合され、ベアリングを介してガイド部にスライド自在に取り付けられ複数のガイドスライダーとを備え、
基板をコンベアベルトに対して密着させる区間において、ベアリングに与圧を付与するようにしたダイレクト露光装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明の少なくとも一の実施形態によれば、ベルトコンベアにより搬送される時の基板と露光部との相対移動の直線性を確保することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態の全体の概略的構成を示す正面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態の一部の拡大平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。

【0011】

本発明の実施の形態に係るダイレクト露光装置１は、図１に示すように、露光手段としての露光ユニット１０と、可撓性記録媒体である帯状の長尺基板（例えばフレキシブルプリント配線基板）Ｗを搬送するベルトコンベアユニット２０によって構成されている。一実施形態は、ロールトゥロール方式の露光装置である。

【0012】

長尺基板Ｗはフォトレジストなどの感光材料が塗布された銅張積層板などによるシート状の基板であり、数十～数百メートルの長さを有する。露光後に現像やエッチング、裁断等の工程を経ることで、例えばフレキシブルプリント配線基板の基材となる。長尺基板Ｗの移動方向（搬送方向Ｍ）をＸ方向、長尺基板Ｗと直交する方向（厚さ方向）をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向と定義する。

【0013】

露光ユニット１０は、複数の露光ヘッド１１を備え、長尺基板Ｗから所定距離だけ鉛直上方に離れた場所に規則的に配置されている。各露光ヘッドに対し、光源および照明光学系が配置されており、光源から放射された光は、それぞれ対応する照明光学系を介して対応する露光ヘッド１１に導かれる。各露光ヘッドは、複数のマイクロミラーを２次元配列させたＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）と、ＤＭＤの像を長尺基板上に結像する結像光学系とを備えている。

【0014】

ベルトコンベアユニット２０は、図面に向かって見て左側から右側に向かう方向Ｍに長尺基板Ｗを搬送するために設けられている。コンベアベルト２１は通気性のある構造の金属ベルト、例えば、微小な貫通孔が多数形成されているメッシュ状のステンレスベルトである。また、コンベアベルト２１は、伸びにくく発塵性の低い金属ベルト（ステンレスベルト）であることが望ましい。

【0015】

コンベアベルト２１の上面に長尺基板Ｗが載置され、破線で示す基板吸着テーブル２３によってコンベアベルト２１に対して長尺基板Ｗが密着される。すなわち、基板吸着テーブル２３によってコンベアベルト２１の貫通孔を通じて吸気がなされ、長尺基板Ｗがコンベアベルト２１の上面に密着される。コンベアベルト２１は、コンベア駆動ローラ２２ａ及びコンベア駆動ローラ２２ｂ間に巻き掛けられた無端ベルトである。

【0016】

長尺基板Ｗは、基板巻き出し部３０からベルトコンベアユニット２０に対して供給され、露光後に基板巻き取り部４０によってベルトコンベアユニット２０から巻き取られる。基板巻き出し部３０には、未露光の長尺基板Ｗが巻かれている基板巻き出しロール３１と、バッファとしての機能を有するダンサーローラ３２と、基板蛇行補正機構を構成するローラ３３ａ及び３３ｂが含まれている。基板巻き取り部４０には、露光処理後の長尺基板Ｗを巻き取る基板巻き取りロール４１と、基板バッファとしてのダンサーローラ４２が含まれている。これらのダンサーローラ３２及び４２が張力設定手段として機能することによって、搬送経路上のコンベアベルト２１上で長尺基板Ｗが弛むことなく安定して搬送される。

【0017】

さらに、露光ユニット１０の上流側にアライメントカメラ５０が配置され、長尺基板巻き取り部４０に校正スケールユニット５１が配置されている。アライメントカメラ５０は、長尺基板Ｗの端部又はマークを検出し、長尺基板Ｗと露光ユニット１０の相対位置ずれ量を検出し、露光ユニット１０による露光処理を補正するようになされる。校正スケールユニット５１は、露光量を適正とするために設けられている。長尺基板Ｗは複数の支持ローラによって支えられるが、アライメントカメラ５０と露光ヘッド１１の付近では、ベルトコンベア２０によって支持される。

【0018】

このように長尺基板Ｗは、コンベアベルト２１に吸着された状態を維持して、一定の搬送方向に連続して搬送される。コンベアベルト２１を連続的に駆動しながら露光処理できるように構成されているので、常に露光処理をしつづけることを可能とし、生産性を高めることができる。また、長尺基板Ｗが平面性の高いコンベアベルト２１に密着されているので、露光ユニット１０の露光ヘッドとの相対位置関係を一定に保つことができる。

【0019】

図２はベルトコンベアユニット２０を上から見た平面図である。なお、露光ヘッド１１とアライメントカメラ５０はベルトコンベアユニット２０に属す構成要素ではないが、参考のため記載している。また、図１では、環状ガイドレール２５を固定するフレーム２４を省略している。

【0020】

コンベア駆動モータＤＭａ及びＤＭｂはコンベア駆動ローラ２２ａ及び２２ｂを回転させ、コンベアベルト２１を移動（回転）させる。コンベアベルト２１の移動量はコンベア駆動モータＤＭａ及びＤＭｂの回転量を検出することで算出できる。このコンベアベルト２１の移動量は、露光ユニット１０がＤＭＤを制御する際の相対位置情報として利用される。

【0021】

エッジポジションコントローラ（ＥＰＣ）を備えたベルトコンベアであっても、一般的にＹ方向（コンベアベルト２１の幅方向）に５０μｍ程度の不規則なベルト蛇行が存在する。一方、ダイレクト露光装置は、例えば、露光位置精度±５μｍ以下、線幅変化±１μｍ以下を許容誤差とする。したがって、露光位置精度や線幅精度の低下を防ぐためにコンベアベルト２１の移動の直線性を確保するガイド機構が必要となる。

【0022】

本発明の一実施形態では、コンベアベルト２１の一側面の近傍にフレーム２４が設けられ、フレーム２４に対して、コンベアベルト２１の軌道に沿った形状の環状ガイドレール２５が取り付けられている。すなわち、環状ガイドレール２５は、コンベアベルト２１の一側面が形成する環状の形状と同一又は相似形とされている。環状ガイドレール２５に対してガイド部としての金属製のガイドスライダーＳがスライド自在に取り付けられている。複数のガイドスライダーＳは、例えばボールベアリングによる直動軸受を介して金属製の環状ガイドレール２５を軸として取り付けられている。

【0023】

コンベアベルト２１の長尺基板Ｗが載置される領域外である側面近傍部とガイドスライダーＳが接合部としてのベルト接合金具Ｃによって結合される。ベルト接合金具Ｃは、ガイドスライダーＳと一体構造でもよいし、別部品でもよい。したがって、コンベアベルト２１はＹ方向の変位（蛇行）が規制される一方、環状ガイドレール２５に沿ってＸ方向（及びＺ方向）には、移動自在となる。

【0024】

ベルト接合金具ＣはガイドスライダーＳから突出した突起部分を有し、コンベアベルト２１に設けられている通気口に突起部分が嵌合（係止）されることによって、コンベアベルト２１とガイドスライダーＳを接合している。このような構造にすると、コンベアベルト２１とガイドスライダーＳの接合状態を解除することが容易となり、コンベアベルト２１の消耗に伴う交換作業が容易となる。なお、嵌合に替わって接着や溶接、ボルトによる締結等でコンベアベルト２１とガイドスライダーＳを接合することも可能である。

【0025】

環状ガイドレール２５は、少なくとも図１中のＤの区間（コンベア駆動ローラ２２ａ及び２２ｂ間で、長尺基板Ｗがコンベアベルト２１の上面に密着される区間）においては、ガイドスライダーＳのベアリングが与圧される構造となっており、コンベアベルトを精度よく直線移動させるようになされている。Ｄの区間以外では、ガイドスライダーＳが環状ガイドレール２５から脱落しないで保持できればよく、与圧を付与する必要はない。

【0026】

上述した本発明の一実施形態によれば、長尺基板Ｗがコンベアベルト２１の上面に密着される区間（Ｄ）において、長尺基板Ｗと露光ヘッド１１の相対移動の直線性を確保することができ、露光時の誤差を小さいものとできる。なお、環状ガイドレールをコンベアベルト２１の両側面の近傍に設置し、コンベアベルト２１の両端をガイドするようにしてもよい。

【0027】

本発明の露光装置は、無制限長のパターン露光を行うことが可能である。無制限長とは、供給する基板の長さ以外の要因から制限されなることのない長さであり、例えば、露光装置は６ｍに渡ってパターンを描画する。その際には、露光装置は以下のステップで露光動作を行う。

【0028】

ステップ１：アライメントカメラ５０が、長尺基板Ｗの端部またはマークを検出し、長尺基板Ｗと露光ユニット１０の相対位置ずれ量を検出する。基板端部またはマークの検出は、長尺基板Ｗを静止させた状態で行ってもよいし、コンベアベルト２１を周回させて長尺基板Ｗを搬送方向Ｍに移動させながら検出してもよい。

【0029】

ステップ２：基板Ｗと露光ユニット１０の相対位置ずれ量に基づいて、描画座標の補正を行う。同時に、基板に合わせて描画パターンのスケーリングを行う。

【0030】

ステップ３：基板吸着テーブル２３を作動させながらコンベアベルト２１を周回させて長尺基板Ｗを搬送方向Ｍに移動させ、コンベアベルト２１の移動に従って露光ユニット１０のＤＭＤに描画パターンデータを転送して順次変調させる。露光ユニット１０の光源から出た光がＤＭＤによって変調され、露光ヘッド１１の出射端から長尺基板Ｗに投影されることで、長尺基板Ｗのフォトレジストに対してパターン露光を行う。コンベアベルト２１の周回によって長尺基板を移動させるので、無制限長のパターン露光が可能である。

【0031】

無制限長のパターン露光動作は、描画データの処理時間の確保のために、途中で一時停止するようにしてもよい。また、無制限長のパターン露光を行う途中で、アライメントカメラ５０が途中に設けられた複数のマークの位置を確認するようにしてもよい。あるいは、露光中はアライメントカメラ５０が常に基板端面の位置を確認するようにしてもよい。

【0032】

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。また、変形の態様は、任意に選択された一又は複数を、適宜に組み合わせることもできる。また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料及び数値などは、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

【0033】

例えば本発明は、マスクを使用する露光装置に対しても適用できる。また、本発明は、長尺基板を露光する構成に限らず、矩形（パネル状）に切り分けられた基板であっても、長尺基板同様にコンベア上に載置して露光することが可能である。その場合、基板巻き出し部３０、基板巻取り部４０の代わりに、基板搬送機（ハンドラー）、スカラーロボット等の搬送手段が設置される。さらに、上述した一実施形態では、コンベアベルト２１が無端ベルトで、環状ガイドレール２５が環状とされているが、これらの一方又は両方がロールツウロール方式であってもよい。

【符号の説明】

【0034】

Ｗ・・・長尺基板、１０・・・露光ユニット、２０・・・ベルトコンベアユニット、
２１・・・コンベアベルト、２３・・・基板吸着テーブル、２５・・・環状ガイドレール、Ｓ・・・ガイドスライダー、Ｃ・・・ベルト接合金具

【図1】

【図2】