曝光装置及曝光方法与流程

1.本发明涉及能够进行高精度的电路描绘的曝光装置及曝光方法。


背景技术：

2.以往，为了在表面具有感光层的基板的曝光面形成导电图案等，广泛地进行如下曝光方法：将基板和描绘有图案的光掩模重叠配置，通过光掩模对基板照射光，由此将图案转印至基板表面的感光层。与此相对，提出了不使用光掩模而在基板上直接形成规定的图案的无掩模曝光(直接曝光)方式(例如，下述的专利文献1)。根据该无掩模曝光方式，不需要光掩模，因此在成本上有利，另外，能够进行高精度曝光。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2006-250982号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.作为该无掩模曝光装置的一个现有例，例如具有载置基板并往复移动的基板载台，通过基板位置检测相机读取基板上的基板位置标记，识别基板载台上的基板位置，基于其结果，一边使基板载台往复移动一边通过描绘头向基板上照射光束来进行电路描绘。基板位置检测相机的ccd(拍摄元件)及描绘头的dmd(digital mirror device＝光学调制元件)因热等而产生微小的位置偏移，因此使用分别独立地设置的基准标记来进行基板位置检测相机及描绘头的坐标校正。无掩模曝光装置由于检测基板位置的位置与进行描绘的位置不同，因此为了高精度地进行描绘，需要预先取得基板位置检测坐标系与描绘头坐标系的相关性。然而，如前所述，现有的无掩模曝光装置限于使用分别独立地设置的基准标记进行坐标系的校正，无法取得相关性，结果是难以获得良好的电路描绘精度。
8.用于解决课题的方案
9.本发明的第一方式是一种曝光装置，其通过描绘头(4x)对基板(10)进行曝光而在该基板上直接描绘电路，其特征在于，
10.所述曝光装置具备：
11.基板载台(5)，其载置具有一个以上的基板位置标记(10a)的所述基板(10)；
12.所述描绘头(4x)，其具有描绘头坐标系，相对于所述基板载台(5)向规定方向相对移动而在所述基板(10)上描绘电路；
13.基准标记单元(9；9a、9b)，其与所述基板载台(5)一体设置，且具有一个以上的基准标记(9c)；
14.基板位置检测单元(6)，其具有基板位置检测坐标系，且相对于所述基板载台(5)至少向所述规定方向相对移动而读取所述基板(10)的基板位置标记(10a)；以及
15.描绘头位置检测单元(8)，其与所述基板载台(5)一体设置，且将来自所述描绘头
(4x)的光束(4a)与所述基准标记单元(9；9a、9b)上的基准标记(9c)重叠地读取，
16.所述描绘头位置检测单元(8)将所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)与所述光束(4a)重叠地读取，并基于读取的结果来对所述描绘头坐标系进行校正，所述基板位置检测单元(6)对与所述描绘头位置检测单元(8)读取的基准标记相同的所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)进行读取，并基于读取的结果来对所述基板位置检测坐标系进行校正，从而使所述描绘头坐标系与所述基板位置检测坐标系相互一致。
17.本发明的第二方式是一种曝光装置，其特征在于，所述描绘头(4x)至少相对于所述规定方向固定位置，并且所述基板载台(5)及基板位置检测单元(6)能够沿所述规定方向移动。
18.本发明的第三方式是一种曝光装置，其特征在于，所述描绘头(4x)至少能够相对于所述规定方向移动，并且所述基板载台(5)至少相对于所述规定方向固定位置。
19.本发明的第四方式是一种曝光装置，其特征在于，所述校正的作业针对不同的基板(10)中的每个每次进行。
20.本发明的第五方式是一种曝光装置，其特征在于，所述曝光装置还设置有高度调整单元(11)，所述高度调整单元(11)能够以使所述基板载台(5)的所述基板(10)上的描绘电路的基板面与所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)面的高度相同的方式进行调整。
21.本发明的第六方式是一种曝光装置，其特征在于，所述基板载台(5)在所述规定方向上隔着所述描绘头(4x)相互对置地配设有一对基板载台(5a、5b)。
22.本发明的第七方式是一种曝光方法，其通过描绘头(4x)对基板(10)进行曝光而在该基板上直接描绘电路，其特征在于，
23.所述曝光方法包括如下步骤：
24.设置基板载台(5)，所述基板载台(5)载置具有一个以上的基板位置标记(10a)的所述基板(10)，且向规定方向移动自如；
25.设置所述描绘头(4x)，所述描绘头(4x)具有描绘头坐标系，且相对于所述基板载台(5)向规定方向相对移动而在所述基板(10)上描绘电路；
26.设置基准标记单元(9；9a、9b)，所述基准标记单元(9；9a、9b)与所述基板载台(5)一体设置，且具有一个以上的基准标记(9c)；
27.设置基板位置检测单元(6)，所述基板位置检测单元(6)具有基板位置检测坐标系，且相对于所述基板载台(5)至少向所述规定方向相对移动而读取所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)并读取基板(10)的基板位置标记(10a)；以及
28.设置描绘头位置检测单元(8)，所述描绘头位置检测单元(8)与所述基板载台(5)一体设置，且将来自所述描绘头(4x)的光束(4a)与所述基准标记单元(9；9a、9b)上的基准标记(9c)重叠地读取，
29.所述描绘头位置检测单元(8)将所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)与所述光束(4a)重叠地读取，并基于读取的结果来对所述描绘头坐标系进行校正，所述基板位置检测单元(6)对与所述描绘头位置检测单元(8)读取的基准标记相同的所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)进行读取，并基于读取的结果来对所述基板位置检测坐标系进行校正，从而使所述描绘头坐标系与所述基板位置检测坐标系相互一致。
30.本发明的第八方式是一种曝光方法，其特征在于，所述描绘头(4x)至少相对于所
述规定方向固定位置，并且所述基板载台(5)及基板位置检测单元(6)能够沿所述规定方向移动。
31.本发明的第九方式是一种曝光方法，其特征在于，所述描绘头(4x)至少能够相对于所述规定方向移动，并且所述基板载台(5)至少相对于所述规定方向固定位置。
32.本发明的第十方式是一种曝光方法，其特征在于，所述校正的作业针对不同的基板(10)中的每个每次进行。
33.本发明的第十一方式是一种曝光方法，其特征在于，所述曝光方法包括还设置高度调整单元(11)的步骤，所述高度调整单元(11)能够以使所述基板载台(5)的所述基板(10)上的描绘电路的基板面水平与所述基准标记单元(9)上的基准标记(9c)面水平的高度相同的方式进行调整。
34.本发明的第十二方式是一种曝光方法，其特征在于，所述基板载台(5)在所述规定方向上隔着所述描绘头(4x)相互对置地配设有一对基板载台(5a、5b)。
35.本发明通过基于共通(相同)的基准原器9进行上述描绘头坐标系和上述基板位置检测坐标系的校正来取得两个坐标系的相关性，因此能够提高基板10的电路的描绘精度。
附图说明
36.图1是作为本发明的一实施例的曝光装置的概要结构的立体图。
37.图2是图1所示的曝光装置的主要部分的主视图。
38.图3是图2中左侧基板载台部分的放大主视图。
39.图4是示出图1所示的曝光装置的主要部分的第一工序的主视图。
40.图5同上是示出第二工序的主视图。
41.图6同上是示出第三工序的主视图。
42.图7同上是示出全部工序的俯视图。
43.图8的(a)及(b)分别是示出基板位置检测相机与基准标记构件的构成部分、以及描绘头与基准标记构件的构成部分的放大主视图。
44.图9是示出基板位置检测相机和基准标记构件的立体图。
45.图10是示出来自描绘头的光束与基准原器的基准标记的位置偏移的图。
46.图11是纵轴示出基板载台5a及5b的动作步骤、横轴示出时间的时序图。
具体实施方式
47.图1至图3是作为本发明的一实施例的曝光装置的概要结构的立体图、图1所示的曝光装置的主要部分的主视图、以及图2中左侧基板载台的放大主视图。
48.在图1中，曝光装置1具备：载置在台架2上的底座3(向箭头a及b方向延伸)上的描绘头单元4(在与上述箭头a及b方向正交的方向上具有多个(在本实施例中为5个)描绘头4x)；描绘头单元4的箭头a及b方向的两侧的一对基板载台5a及5b(分别载置基板10a及10b)；以及同样两侧的一对基板位置检测相机单元6a及6b(分别在上述正交方向上具有例如三个基板位置检测相机6ax、6bx)。
49.需要说明的是，描绘头4x具备用于向基板10上描绘电路的描绘头坐标系，另外，基板位置检测相机6ax、6bx具备用于检测基板10上的位置的基板位置检测坐标系。另外，如后
所述，描绘头4x不仅能够向箭头a及b方向(主扫描方向)往复移动，还能够向其正交方向(副扫描方向)往复移动。
50.基板载台5a及5b(分别载置于滑架7a及7b)和基板位置检测相机单元6a及6b分别能够向箭头a及b方向往复移动。需要说明的是，基板位置检测相机6ax、6bx为了检测基板10上的位置，不仅能够向箭头a及b方向往复移动，还能够向其正交方向往复移动。
51.在图2中，8a及8b分别是一体地安装于左右的基板载台5a及5b的一对描绘光束检测相机(传感器)，与五个描绘头4x对应地分别具有五个描绘光束检测相机8a及8b。(参照图9)
52.另外，9a及9b分别是一体地安装于左右的滑架7a及7b的基准原器，具有多个基准标记9c(参照图9)。
53.另外，在图3中，11是调节左侧基板载台5a的高度的高度调节机构，从电动马达12经由减速机构13的驱动轴14贯穿基板载台5a的凸缘部5a的垂直方向长孔(未图示)，并且具有偏心凸轮15，通过驱动偏心凸轮15旋转，基板载台5a被按压而以在上下方向上微调节高度的方式移动。对于右侧基板载台5b也设置同样的高度调节机构。
54.接着，主要使用图4至图7及图11(时序图)对本发明的曝光装置1的动作进行说明。需要说明的是，图11的纵轴是右侧基板载台5b及左侧基板载台5a的各动作步骤(b1～b7、a1～a7)，横轴示出各动作步骤所需的时间。
55.在图4中，右侧基板载台5b(供未曝光的基板10b载置)从箭头b方向移动极限的待机位置(与图7中的位置10b1对应)向箭头a方向移动，到达图4所示的描绘准备位置(与图7中的位置10b2对应)。(参照图11的步骤b1)在该描绘准备位置，来自描绘头4x的光束4a通过右侧基准原器9b的基准标记9c附近被描绘光束检测相机8b拍摄，基准标记9c与光束4a重叠地被读取(参照图10)。在此，优选基准标记9c与光束4a本来一致，但描绘头的dmd因热等而产生微小的位置偏移δ1、即描绘头4x的描绘头坐标系的偏移。因此，通过控制电路(未图示)进行软件式校正，以使该描绘头坐标系的偏移为零。(参照图11的步骤b2)每当描绘头4x相对于基准原器9(9a、9b)反复对应时进行该校正作业，因此每次进行描绘头4x相对于基准原器9的位置校正(或校正)。
56.在此期间，左侧基板载台5a从其以前的描绘结束位置(与图7中的位置10a2对应)向图4所示的箭头a方向移动极限的待机位置(与图7中的位置10a1对应)移动，(参照图11的步骤a4)在该位置通过基板夹具(未图示)去除结束了曝光、描绘的基板10a，将新的未曝光的基板10a载置在基板载台5a上。(参照图11的步骤a5及a6)
57.在该待机位置，在图4中，在左侧基板位置检测相机6ax拍摄到左侧基准原器9a的基准标记9c时，由于相机6ax的拍摄用ccd的热引起的波动等，产生基准标记9c与拍摄中心的位置偏移量δ2、即基板位置检测相机6ax的基板位置检测坐标系的偏移。因此，通过控制电路(未图示)进行软件式校正，以使该基板位置检测坐标系的偏移为零。(参照图11的步骤a7)每当基板位置检测相机6ax(或6bx)相对于基准原器9(9a、9b)反复对应时进行该校正作业，因此每次进行基板位置检测相机6ax、6bx相对于基准原器9的位置校正(或校正)。
58.接着，右侧基板载台5b(供右侧基板10b载置)一边从图4所示的描绘准备位置(与图7中的位置10b2对应)向箭头a方向移动至图5所示的位置(与图7中的位置10b3对应)，一边从描绘头4x对右侧基板10b照射光束4a，直接描绘电路。然后，在描绘头4x向副扫描方向
移动了规定量之后，右侧基板载台5b一边从图7中的位置10b3向箭头b方向返回移动至图4所示的描绘准备位置(与图7中的位置10b2对应)，一边从描绘头对右侧基板10b照射光束4a，直接描绘电路。该一系列的往复移动的描绘动作根据需要反复进行，直至在基板的副扫描方向上完成基板的整个宽度描绘为止。然而，如果不需要，则也可以仅通过之前叙述的向a方向的移动及描绘而结束。(参照图11的步骤b3)该电路描绘作业是基于在此之前基于右侧基板10b的基板位置标记10a从右侧基板位置检测相机6bx得到的基板位置(对准)信息(参照图11的步骤b7)而进行的。
59.另一方面，在此期间，如图5所示，左侧基板位置检测相机6ax一边相对于载置于停止在待机位置的状态下的左侧基板载台5a的基板10a向箭头a方向相对移动，一边拍摄(读取)设置于基板10a上的基板位置标记10a(例如，图7中合计存在九处标记10a，但也可以是九处以下或以上的个数)，检测应描绘的基板10a的位置(对准)信息。将其称为对准作业。(参照图11的步骤a7)
60.接着，如图6所示，右侧基板载台5b返回到箭头b方向移动极限的待机位置(与图7中的位置10b1对应)，(参照图11的步骤b4)在该待机位置，通过基板夹具去除如上述那样结束了曝光、描绘的基板10b，将新的未曝光的基板10b载置在基板载台5b上。(参照图11的步骤b5及b6)另外，在该待机位置，右侧基板位置检测相机6bx拍摄右侧基准原器9b的基准标记9c，基于与利用图4的左侧基板10a所述的情况同样地拍摄到的基准标记9c与拍摄中心的位置偏移量δ2来校正基板位置检测坐标系。(参照图11的步骤b7)
61.在此期间，在图6中，左侧基板载台5a向箭头b方向移动而位于描绘准备位置(在图7中，与位置10a2对应)，描绘光束检测相机8a将来自描绘头4x的光束4a与左侧基准原器9a的基准标记9c重叠地进行拍摄，基于其位置偏移δ1同样地校正描绘头坐标系。
62.接着，在右侧基板载台5b停止在待机位置的状态下，对载置于右侧基板载台5b的基板10b进行与针对图5的基板10a的对准作业同样的对准作业(参照图11的步骤b7)，之后，同样地进行反复的作业。
63.根据上述结构及动作，例如若着眼于左侧基板载台5a来看，则描绘头4x本身的描绘头坐标系通过对由描绘光束检测相机8a读取的光束4a与基准原器9a的基准标记9c的偏移量δ1进行零校正来校正，另外，基板位置检测相机6ax本身的基板位置检测坐标系通过对相机拍摄中心与基准原器9a的基准标记9c的偏移量δ2进行零校正来校正。而且，在利用基板位置检测相机6ax读取基板位置标记10a时，由于对所述两个坐标系进行了零校正，因此能够准确地检测实际的基板的位置，能够利用描绘头4x在基板上进行准确的电路描绘。尽管如此，在本发明中，特别是在上述两个坐标系的校正作业时，共通使用同一基准原器9a，因此与以往那样在双方的坐标系中使用不同的基准原器的情况相比，能够使上述校正后的两个坐标系(描绘头坐标系及基板位置检测坐标系)相互一致，因此能够更高精度地进行向上述基板的描绘。这同样适用于右侧基板载台5b。需要说明的是，“相互一致”也可以不是严格地一致而包含微小的偏差。
64.需要说明的是，针对描绘头4x及基板位置检测相机6ax、6bx的校正作业在每次与基准原器9a对置时、即每次进行描绘作业时进行，因此能够相应地提高描绘精度。
65.另外，如果使用共通(相同)的基准原器9a来进行上述描绘头坐标系的校正作业和上述基板位置检测坐标系的校正作业，则根据情况，基准标记9c也可以不共通(相同)而不
同。
66.另外，在一个基板载台5a(或5b)中进行基板10的装卸及基板位置检测相机6的拍摄(读取)作业的期间，同时在另一个基板载台5b(或5a)中进行描绘头4x向基板10的描绘作业，因此能够在不损害生产率的情况下花费充分的时间来进行对准作业及坐标系校正。
67.接着，对基板10(10a、10b)上表面的高度调节作业进行说明。为了进行高精度的描绘，优选来自描绘头4x的光束4a的焦点位置及由基板位置检测相机6ax、6bx进行的拍摄的焦点位置与基准原器9(9a、9b)的检测用基准标记面及基板10(10a、10b)上表面双方一致。
68.因此，如图3所示，设置有在高度方向上调节基板10a的高度调节机构11。在该图中，高度调节机构11在滑架7a上具有电动马达12、经由减速机构13设置的驱动轴14、以及设置于该驱动轴14的偏心凸轮15，驱动轴14贯穿设置于基板载台5a的凸缘部5a的垂直方向长孔(未图示)。因此，在电动马达12驱动时，偏心凸轮15旋转而将基板载台5a上推而使其上升或者允许基于重力的下降，从而将基板10上表面调节为与基准原器9a的基准标记9c相同的高度位置。需要说明的是，使基板载台5a上下移动的机构不限于偏心凸轮，也可以考虑利用了丝杠机构或锥形机构的机构等各种机构，另外，也可以不使基板10上下移动而使基准原器9a上下移动。需要说明的是，对于右侧基板10b也是同样的。
69.在上述实施例中，描绘头单元4在箭头a及b方向(主扫描方向)上的位置被固定，并且基板载台5a及5b(分别载置于滑架7a及7b)和基板位置检测相机单元6a及6b分别能够向相同方向往复移动，但不限于此，也可以是基板载台5a及5b向箭头a及b方向位置固定，描绘头单元4相对于该位置固定的基板载台5a及5b往复移动，或者也可以是描绘头单元4及基板位置检测相机6分别位置固定，基板载台5a及5b能够向箭头a及b方向往复移动。
70.另外，在上述实施例中，描绘头单元4的多个描绘头4x在与箭头a及b方向正交的方向上为一列，但不限于此，也可以在上述正交方向上设置两列以上，并在各列彼此中将描绘头4x排列成交错状，由此能够将描绘头4x向副扫描方向往复移动的距离减少为列数分之一。
71.以上，基于几个实施例对本发明的实施方式进行了说明，但上述的发明的实施方式用于使本发明容易理解，并不限定本发明。本发明在不脱离其主旨的情况下能够进行变更、改良，并且本发明当然包括其等价物。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内，能够进行技术方案及说明书所记载的各构成要素的组合或者省略。
72.附图标记说明：
73.1...曝光装置；
74.2...台架；
75.3...底座；
76.4...描绘头单元；
77.4x...描绘头；
78.4a...光束；
79.5(5a、5b)...基板载台；
80.5a...凸缘部；
81.6(6a、6b)...基板位置检测相机单元；
82.6ax、6bx...基板位置检测相机；
83.7(7a、7b)...滑架；
84.8(8a、8b)...描绘光束检测相机；
85.9(9a、9b)...基准原器；
86.9c...基准标记；
87.10(10a、10b)...基板；
88.10a...基板位置标记；
89.11...高度调节机构；
90.12...电动马达；
91.13...减速机构；
92.14...驱动轴；
93.15...偏心凸轮。