(57)【要約】【課題】  基板の両面を露光する、コンパクトな露光装置を提供する。【解決手段】  露光装置を、露光領域に露光光を照射する露光手段と、基板を載置するステージと、前記露光手段に対し前記ステージを相対的に移動させ、前記基板を前記露光領域に持ちきたす駆動手段と、前記ステージの移動経路上にあり、前記露光手段に隣接して設けられた基板反転手段を備え、前記基板反転手段は露光された基板を保持し、該基板を反転させる手段を有する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光領域に露光光を照射する露光手段と、
基板を載置するステージと、
前記露光手段に対し前記ステージを相対的に移動させ、前記基板を前記露光領域に持ちきたす駆動手段と、
前記ステージの移動経路上にあり、前記露光手段に隣接して設けられた基板反転手段を備え、
前記基板反転手段は露光された基板を保持し、該基板を反転させる手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
露光領域に露光光を照射する露光手段と、
基板を載置するステージと、
前記露光手段に対し前記ステージを相対的に移動させ、前記基板を前記露光領域に持ちきたす駆動手段と、
前記ステージの移動経路上にあり、前記露光手段に隣接して設けられた基板反転手段と、
前記基板反転手段を前記ステージに対し相対的に離間および近接させる昇降手段と、を備え、
前記基板反転手段は露光された基板を保持し、該基板を反転させる手段を有するとともに、
前記基板反転手段より前記基板が反転されるに先立ち、前記昇降手段により前記基板吸着手段と前記ステージとを離間方向に  相対移動させ、前記基板の回転範囲から退避させるようにしたことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
露光領域に露光光を照射する露光手段と、
基板を載置するステージと、
前記露光手段に対し前記ステージを相対的に移動させ、前記基板を前記露光領域に持ちきたす駆動手段と、
前記ステージの移動経路上にあり、前記露光手段に隣接して設けられた基板反転手段を備え、
前記基板反転手段は露光された基板を保持し、該基板を反転させる手段を有するとともに、
前記基板反転手段より前記基板が反転されるに先立ち、前記駆動手段により前記ステージを前記移動経路に沿って前記基板反転手段から退避させるようにしたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記ステージは、前記基板反転手段から前記基板を受け取るための受取り手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記受取り手段はリフトピンであることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記基板反転手段は、前記基板を吸着支持する基板吸着手段を備え、
前記基板吸着手段は、前記受取り手段との干渉を避けるための空間部を設けることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記基板反転手段を前記ステージの移動方向と直交する方向に移動させる搬送手段を備え、該搬送手段により、前記基板反転手段に保持された基板を基板投入位置または基板搬出位置に持ちきたすようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調素子アレイなどを用いてパターンを形成する露光装置に関し、特に、プリント配線板等の基板の両面に露光を行う自動露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プリント配線板等（以下基板）の試験生産や少量多品種生産の両面露光ラインでは、基板のスループットよりも設備のフットプリント（床専有面積）を重視する場合が多い。そのため、２台の露光装置と１台の反転機とを用いる大量生産用の露光ラインよりも、ライン長が短くフットプリントの小さい露光ラインがユーザーに望まれている。
【０００３】
このようなユーザーの要望に対し、デジタル露光装置と反転機とを組み合わせ、１台の露光装置で基板の両面を露光する露光装置が提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０２１１６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０３２６５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および先行文献２の露光装置では、露光装置が基板の片面を露光した後、露光装置から反転機へと片面露光済みのプリント基板を搬送し、反転後に再度、露光装置に基板を搬送して、基板の残りの片面を露光する。
【０００６】
しかし、自動両面露光ラインであるために、両面露光処理中の基板の他に、逐次、基板が露光装置に投入される。そのため、露光前基板と両面露光処理中基板、および両面露光済み基板が露光ライン内で交錯するので、複雑な搬送装置を必要とする。
【０００７】
特許文献１では、露光装置の前後にそれぞれ反転機を設け、２台の反転機が交互に異なる基板を反転させることで、基板の交錯を回避している。しかし特許文献１の構成では２台の反転機が必要となるため、２台の露光装置と１台の反転機からなる構成と実質的にライン長が変わらず、フットプリントが小さいとは言い難い。
【０００８】
特許文献２は特許文献１を改良したもので、１台の反転機を用いて露光ラインを構成している。しかし特許文献２の構成では、基板２枚を滞在させることが可能な大型の反転機を露光装置の外部に必要とするので、依然、ユーザーが望むフットプリントには至っていない。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決しフットプリントの小さい露光ラインを構成することができるコンパクトな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】
【００１０】
本発明の露光装置は、露光領域に露光光を照射する露光手段と、基板を載置するステージと、前記露光手段に対し前記ステージを相対的に移動させ、前記基板を前記露光領域に持ちきたす駆動手段と、前記ステージの移動経路上にあり、前記露光手段に隣接して設けられた基板反転手段を備え、前記基板反転手段は露光された基板を保持し、該基板を反転させる手段を有するとともに、前記基板反転手段より前記基板が反転されるに先立ち、前記駆動手段により前記ステージを前記移動経路に沿って前記基板反転手段位置から退避させる。
【００１１】
基板反転手段が前記基板を反転する際に、載置部移動手段がステージを非干渉位置に退避させるので、基板載置手段の移動経路内で基板反転手段が基板を反転させることができ、コンパクトな構成で基板の両面を露光することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、本発明の露光装置は、基板を吸着支持する基板吸着手段と、基板吸着手段を少なくとも１８０°回転させる回転手段と基板吸着手段を上下方向に移動させる昇降手段とを備えた基板反転手段と、基板吸着手段から基板を受け取るための受取り手段（例えばリフトピン）を備えた基板載置手段とを有し、基板支持手段は、受取り手段との干渉を避けるための空間部、例えば切欠き部を有する。
【００１３】
このような構成により、露光装置を小型化することが出来、且つ基板を反転する構造をコンパクトにすることができる。
【００１４】
また、本発明の別な実施形態として、基板反転手段をステージの移動方向と直交する方向に駆動する搬送手段を備える構成とすると、基板の反転手段が搬送手段を兼ねので、露光ラインのフットプリントを小さくできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フットプリントの小さい露光ラインを構成することができるコンパクトな露光装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の露光装置１０の構成を示す平面図である。
【図２】第１実施形態の露光装置１０の側面図である。
【図３】第２実施形態の露光装置１００の側面図である。
【図４】第３実施形態の露光装置２００の構成を示す平面図である。
【図５】第４実施形態の露光装置３００の構成を示す平面図である。
【図６】第４実施形態の露光装置３００の側面図である。
【図７】第１実施形態の露光装置１０の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第１実施形態の露光装置１０の動作を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態である露光装置１０の全体構成を示す平面図である。また、図２は露光装置１０の側面図である。
【００１９】
露光装置１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布、あるいは貼り付けた基板Ｗへ光を照射することによってパターンを形成するマスクレス露光装置であり、基板Ｗを搭載するステージ１２を有する。このステージ１２はステージ駆動機構１５により駆動され、基板を後述される露光ユニットに対し相対的に移送させるものである。なお便宜上ここではＸ方向をステージの移動経路の方向である主走査方向、Ｙ方向をこの移動経路の方向と直交する副走査方向とする。
【００２０】
＜ダイレクト露光装置の構成＞
露光装置１０は、パターン光を投影する露光ユニットを備えており、露光ユニット１８は、光源、照明光学系、ＤＭＤ、結像光学系（ともに図示せず）を備える。光源は、例えば放電ランプ（図示せず）によって構成される。
【００２１】
ＤＭＤは、微小マイクロミラーを２次元配列させた光変調素子アレイ（光変調器）であり、各マイクロミラーは、姿勢を変化させることによって光の反射方向を選択的に切り替える。各ミラーが姿勢制御されることにより、パターンに応じた光が、結像光学系を介して基板Ｗの表面に投影（結像）される。これによって、パターン像が基板Ｗに形成される。
【００２２】
ステージ駆動機構１５は、コントローラ（図示せず）からの制御信号に従い、ステージ１２を移動させる。ステージ駆動機構１５にはリニアエンコーダ（図示せず）が備わっており、ステージ１２の位置を測定し、コントローラにフィードバックする。コントローラは、露光装置１０の動作を制御し、ステージ駆動機構１５、ＤＭＤ駆動回路（図示せず）へ制御信号を出力する。
【００２３】
露光動作中、ステージ１２は、走査方向Ｘに沿って一定速度で移動する。ＤＭＤ全体による投影エリア（以下、露光エリアという）は、基板Ｗの移動に伴って基板Ｗ上を相対的に移動する。露光動作は所定の露光ピッチに従って行なわれ、露光ピッチに合わせてマイクロミラーがパターン光を投影するように制御される。
【００２４】
ＤＭＤの各マイクロミラーの制御タイミングを露光エリアの相対位置に従って調整することにより、露光エリアの位置に描くべきパターンの光が順次投影される。そして、複数の露光ヘッドを備えた露光ユニット１８により基板Ｗ全体を描画することによって、基板Ｗ全体にパターンが形成される。
【００２５】
≪第１実施形態≫
＜基板反転部４０の構成＞
露光装置１０は、基板反転部４０に基板を露光装置内で反転するための反転機構４１を備えている。
【００２６】
反転機構４１は基板を吸着保持する吸着ハンド４４と、吸着ハンド４４を１軸方向に回転させる回転ユニット４３と、吸着ハンド４４と回転ユニット４３とを一体的にＺ方向に移動させる昇降ユニット４２を備える。
【００２７】
昇降ユニット４２は、ベース２から起立するフレーム４７の側面に取り付けられている。昇降ユニット４２は図２において上下方向（Ｚ方向）に移動するスライダー（図示せず）を備え、スライダーには回転ユニット４３が固定されている。昇降ユニット４２は、吸着ハンド４４と回転ユニット４３を昇降させる。
【００２８】
回転ユニット４３は、吸着ハンド４４を回転軸ＡＯを中心として回転支持する軸受け部と、吸着ハンド４４を回転駆動させる駆動部を備える（ともに図示せず）。回転ユニット４３には、例えば株式会社アイエーアイのＤＤモータシリーズ（商品名）が使用できる。
【００２９】
吸着ハンド４４は、例えばアルミやカーボングラファイトといった素材で作られている。吸着パッド４５が吸着ハンド４４の一方の面に設けられ、また吸着パッド４５は真空源（図示せず）に配管され接続されている。
【００３０】
吸着ハンド４４は、待機位置ＰＷにて吸着パッド４５が下方を向く姿勢で待機している（図２）。基板を反転するために受けとる際には、吸着ハンド４４はステージ１２上に載置された基板Ｗと接触する基板吸着位置ＰＬまで下降する。
【００３１】
吸着ハンド４４は、基板Ｗを吸着固定した状態で回転軸ＡＯを中心として１８０°回転することで、基板Ｗの表裏を反転させる。ステージ１２と基板の回転範囲との干渉を避けるため、基板Ｗを回転する際には、吸着ハンド４４がステージ１２の基板の載置面Ｓに対して十分離間した位置に移動してから回転を行う。なお、吸着ハンド４４が回転する位置と待機位置ＰＷは同じ位置で合っても良い。
【００３２】
ステージ１２は、基板Ｗを載置面Ｓから上方に離れた位置で支持するためのリフトピン１６（受取り手段）を備えている。リフトピン１６は基板Ｗの裏面を支持するために、所定の４か所に設けられている。
【００３３】
リフトピン１６は、基板Ｗをステージ１２の載置面Ｓに載置する際には、先端部分が載置面Ｓと同一高さとなるように下降し、基板Ｗを支持する際には、吸着ハンド４４の厚みより長い距離、載置面Ｓから突出するように上昇する。
【００３４】
吸着ハンド４４はＸ方向に開口した切欠き部４６（空間部）を備えているので、リフトピン１６を上昇した状態で、ステージ１２をＸ方向に移動させることができる。この切欠き部４６により、吸着ハンド４４が基板Ｗの表裏を反転した状態、すなわち基板Ｗとステージ１２の間に吸着ハンド４４がある状態であっても、リフトピン１６は吸着ハンド４４と干渉することなく基板Ｗを支持することができる。
【００３５】
なお、リフトピン１６に代わって、ステージ１２の載置面Ｓの一部が分離して上昇し、基板Ｗの裏面を支持するようにしてもよい。
【００３６】
＜自動露光装置１０のライン構成＞
露光装置１０は投入搬出部２０に基板を投入または搬出するためのマテリアルハンドラーを設けることができる。図１のように、自動露光装置の側面に投入コンベアＣＰ、搬出コンベアＣＥを設置する。投入コンベアＣＰと、投入搬出部２０、および搬出コンベアＣＥの間の基板の搬送は、搬送装置（図示せず）によって行われる。また、投入コンベアＣＰは、プリアライメント部を備えてもよい。
【００３７】
なお、投入コンベアＣＰと搬出コンベアＣＥは兼用しても良く、あるいはコンベアを設けずにロボットまたは作業者が基板を投入搬送部２０に投入、または搬出してもよい。
【００３８】
＜自動露光装置１０の動作＞
自動露光装置１０の動作を図７のフローチャートおよび図８の概略図を用いて説明する。
【００３９】
初めに、搬送装置により、投入コンベアＣＰ上の基板Ｗを投入搬出部２０で待機しているステージ１２上に載置し吸着固定する（図８（Ａ））。（ステップＳ１０１）
【００４０】
次に、ステージ１２を奥側待機部３０に移動させながら、基板Ｗの第１面に予め設けられたアライメントマーク（図示せず）をカメラ１９を用いて撮像し、露光ユニット１８に対する基板Ｗの相対位置や基板の変形量等を計測する。計測結果に従って、基板Ｗの第１面の露光に使用する露光データの補正処理を行い、補正露光データを作成する（図８（Ｂ））。（ステップＳ１０２）
【００４１】
奥側待機部３０にステージ１２が到着すると、露光工程を開始する。ステージ１２をＸ方向（または−Ｘ方向）に移動させながら、露光ユニット１８が補正露光データを用いて基板Ｗの第１面にパターンを走査露光する（図８（Ｃ））。基板の全ての露光領域の露光が終了するまで、ステージ１２の往復移動を複数回行ってもよい。図８（Ｃ）では露光済みの領域を斜線で示している。露光工程終了後、ステージ１２が奥側待機部３０にて停止する（図８（Ｄ））。（ステップＳ１０３）
【００４２】
次に、昇降ユニット４２が吸着ハンド４４を下降させ、吸着パッド４５が基板Ｗの第１面に接触する。次に、ステージ１２が、基板Ｗの吸着固定を解除する。次に、吸着ハンド４４の吸着パッド４５が基板Ｗの第１面を吸着固定する。次に、昇降ユニット４２が吸着ハンド４４を待機位置ＰＷまで上昇させる。（ステップＳ１０４）
【００４３】
次に、回転ユニット４３が吸着ハンド４４を１８０°回転させる（図８（Ｅ）〜図８（Ｆ））。（ステップＳ１０５）
【００４４】
次に、吸着パッド４５が基板Ｗの吸着固定を解除する。次に、ステージ１２のリフトピン１６が上昇し、リフトピン１６が基板Ｗの第１面を支持し吸着ハンド４４から離間させる（図８（Ｆ））。（ステップＳ１０６）
【００４５】
次に、ステージ１２が投入搬出部２０に移動する（図８（Ｇ））。ステージ１２が投入搬出部２０に移動することによって、吸着ハンド４４が完全に基板Ｗの下面から抜け出る。このとき、リフトピン１６に支持された基板Ｗが撓むことで吸着ハンド４４に接触することを防止するため、吸着ハンド４４の吸着パッド４５から基板Ｗの下面（第１面）に向かって気体を噴射してもよい。（ステップＳ１０７）
【００４６】
投入搬出部２０にステージ１２が到着すると、リフトピン１６が下降し、ステージ１２が基板Ｗを載置面Ｓに吸着固定する。（ステップＳ１０８）
【００４７】
次に、ステップＳ１０２と同様に、ステージ１２を移動させながら基板Ｗの第２面の位置や変形情報を計測する。次に、計測結果に従って、基板Ｗの第２面の露光に使用する露光データの補正処理を行い、補正露光データを作成する（図８（Ｈ））。（ステップＳ１０９）
【００４８】
次に、ステップＳ１０３と同様に、ステージ１２を移動させながら、露光ユニット１８が補正露光データを用いて基板Ｗの第２面にパターンを走査露光する。基板Ｗの第２面に全てのパターンの露光が終了した後、ステージ１２は投入搬出部２０にて待機する（図８（Ｉ））。（ステップＳ１１０）
【００４９】
基板Ｗの吸着固定を解除し、搬送装置により、搬出コンベアＣＥへと基板Ｗを搬送する。またこのとき、回転ユニット４３が吸着ハンド４４を−１８０°回転させ、初期状態に戻す（図８（Ｊ））。（ステップＳ１１１）
【００５０】
以上のステップＳ１０１からステップＳ１１１の動作により、基板Ｗの第１面と第２面のパターン露光が完了する。その後、次に露光する基板がある場合は、ステップＳ１０１に戻り、次の基板Ｗを搬入し、露光処理を開始する。
【００５１】
第１の実施形態においては、第１面の露光処理が終了した基板Ｗをそのまま奥側待機部にて反転させることが可能なので、露光装置と別に設置する反転装置が不要となる。
【００５２】
≪第２実施形態≫
第２の実施形態は第１の実施形態の変形である。図３は、第２の実施形態である露光装置１００の側面図である。
【００５３】
第１の実施形態では、吸着ハンド４４が基板Ｗを回転させる際には、基板Ｗがステージ１２に干渉しない位置まで、吸着ハンド４４がＺ方向に退避をしていた。第２の実施形態においては、吸着ハンド１４４が基板Ｗを回転させる際には、ステージ１１２が投入搬出部１２０の方に移動して、回転する基板Ｗと干渉しないように退避する。なお、それ以外の構成については第１の実施形態と同じである。
【００５４】
第２の実施形態においては、基板Ｗの回転する際にステージ１１２が吸着ハンド１４４の下から退避することにより、基板回転位置を低くすることが可能となり、露光装置１００の高さを低く抑え、第１の実施形態より更にコンパクトにすることが可能となる。また、ステージ１１２上で基板を回転させないので、ステージ１１２の載置面Ｓ上に塵芥が落ちることを防止することができる。
【００５５】
≪第３実施形態≫
第３の実施形態は第１および第２の実施形態の変形である。図４は、第３の実施形態である露光装置２００の平面図である。
【００５６】
第３の実施形態では、投入搬出部２２０に基板反転部２４０が設けられる。すなわち反転機構２４１が、投入コンベアＣＰおよび搬出コンベアＣＥと投入搬出部２２０との間の基板搬送ライン上に設けられる。なお、それ以外の構成については第１および第２の実施形態と同じである。
【００５７】
第３の実施形態においては、投入コンベアＣＰおよび搬出コンベアＣＥと投入搬出部２２０との間の基板搬送ライン上に反転機構２４１を設けることにより、エラー処理などのためにオペレータが基板を取り除く作業の負荷が軽減される。
【００５８】
≪第４実施形態≫
第４の実施形態は第３の実施形態の変形である。図５は、第４の実施形態である露光装置３００の平面図であり、また図６は露光装置３００の側面図である。
【００５９】
第４の実施形態では、反転機構３４１を投入コンベアＣＰおよび搬出コンベアＣＥと投入搬出部３２０との間で移動させる搬送装置３７０が設けられ、反転機構３４１はフレーム３４７を介して搬送装置３７０に取り付けられている。なお、それ以外の構成については第３実施形態と同じである。
【００６０】
なお、第４の実施形態では、リフトピンと吸着ハンドを、ステージ３１２の移動によって離間させる以外にも、搬送装置３７０が吸着ハンド３４４（反転機構３４１）を移動させることによって離間させる構造としてもよい。その場合は、切欠き部３４６（空間部）は搬送装置３７０の移動方向と平行に設けられる。
【００６１】
第４の実施形態によれば、投入コンベアＣＰおよび搬出コンベアＣＥと投入搬出部３２０との間で基板搬送するための専用のマテリアルハンドラーが不要となり、露光ラインのフットプリントを更に小さくすることができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について記述したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる様態で実施し得ることは言うまでもない。
【００６３】
例えば、ＤＭＤを用いたダイレクト露光装置ではく、マスク交換機構を備え、基板の第１面と第２面を異なるフォトマスクを使用して露光する投影露光装置であっても、本発明の構成を利用することが可能である。
【００６４】
また、反転機構の吸着ハンドの形状は、実施形態で記述した形状以外の形状であっても、リフトピンとの干渉が起きない形状であれば、本発明で使用する事ができる。例えば、実施形態のような三つ又状の形状だけではなく、Ｕ字型、凸型の形状であっても良い。また、吸着ハンドの片面だけではなく、両面に吸着パッドを設けてもよい。
【００６５】
また、反転機構の取り付け方法は、実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態（図１）のフレーム４７は露光ユニット１８に隣接するように設けられてもよく、あるいは露光装置１０の天井側に固定されていても良い。反転機構４１が基板反転部４０にある構造となっていれば構わない。
【符号の説明】
【００６６】
１０，１００，２００，３００    露光装置
２    ベース
１２，１１２    ステージ
１５    ステージ駆動機構
１６    リフトピン
１８    露光ユニット
２０，１２０，２２０，３２０    投入搬出部
３０    奥側待機部
４０，２４０    基板反転部
４１，２４１，３４１    反転機構
４２    昇降ユニット
４３    回転ユニット
ＡＯ    回転軸
４４，１４４，３４４    吸着ハンド
４５    吸着パッド
４６，３４６    切欠き部
４７，３４７    フレーム
３７０    移動機構
Ｓ    載置面
ＰＷ    待機位置
ＰＬ    基板吸着位置
ＣＰ    投入コンベア
ＣＥ    搬出コンベア
Ｗ    基板
【図１】
2017067887.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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