直接曝光装置和基板的曝光方法
阅读说明：本技术 直接曝光装置和基板的曝光方法 (Direct exposure apparatus and method for exposing substrate ) 是由 绿川悟 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种直接曝光装置和基板的曝光方法。能够良好地保持曝光区域的平面度,即使是焦点深度浅的曝光光学系统,也能够对可进行高分辨率的图案曝光的基板的两个面同时进行曝光。直接曝光装置具有：一对曝光单元,它们隔着基板对置配置；以及一对吸附部,它们在各曝光单元的曝光区域中吸附所述基板的与所述曝光区域相反的面。(The invention provides a direct exposure apparatus and an exposure method of a substrate. The flatness of an exposure area can be well maintained, and even if the exposure optical system is a shallow focal depth exposure optical system, the exposure optical system can simultaneously expose two surfaces of a substrate capable of carrying out high-resolution pattern exposure. The direct exposure apparatus includes: a pair of exposure units arranged opposite to each other with a substrate interposed therebetween; and a pair of suction portions that suction a surface of the substrate opposite to an exposure region of each exposure unit.)
技术领域
本发明涉及在基板的正面和背面描绘规定图案的直接曝光装置和基板的曝光方法。
背景技术
在制造印刷布线板、半导体晶片、LCD玻璃基板、LED基板、有机EL基板等基板的光刻工序中，已知有不使用光掩模的直接曝光装置(无掩模曝光装置)。根据该直接曝光方式，由于不需要光掩模，因此在成本方面是有利的，另外，可以进行高精度曝光。
进而，在需要描绘基板的正反两面的情况下，先对一个面进行描绘，然后使基板反转，对另一面进行描绘。特别是在印刷布线板中，一般是在基板的两个面上制作电路图案的。但是，在对基板的正反两面进行描绘的情况下，由于需要使基板反转的工序，因此无法提高加工效率。另外，基板正反面的对位精度有可能降低。
因此，希望用直接曝光装置同时对基板两面进行曝光的需求提高。例如在专利文献1中，记载有通过上侧保持框和下侧保持框保持被描绘体(基板)，通过贯通孔的玻璃向两面照射激光束而进行曝光的装置。另外，在专利文献2中记载了在通过上下夹持部夹持基板的状态下进行两面曝光。
专利文献1：日本特开2009-122597号公报
专利文献2：日本特开2014-190987号公报
直接曝光装置具有随着曝光的图案的分辨率变高，曝光光学系统的焦点深度变浅的倾向。因此，要求曝光区域的高低差(平面度)在几μm以内。在专利文献1所记载的装置中，由于是通过中空方形的框状的保持框保持基板的，因此不仅能够从基板正面进行曝光，还能够从基板背面进行曝光。但是存在如下问题：在中空方形的框中无法保持基板的曝光区域的平面度，特别是完全无法应对基板中央部的下垂的问题。
在专利文献2中，通过利用第一夹持部和第二夹持部来夹持基板，从而能够防止基板的下垂并且能够从基板背面侧进行曝光，该第一夹持部和第二夹持部具有由透光性的部件形成并且具有平坦面的透过部。但是，由于配管等会遮挡光，因此不能在透光性部件上设置基板吸附机构，因此不能通过吸附的方式来保持基板。因此，仅通过夹持不能完全消除基板的翘曲、起伏，不能保持平面度。另外，由于透光性部件的局部的微小厚度误差，在曝光光学系统的聚焦面上会产生像差。如上所述，在现有技术中，无法应对高分辨率化的直接曝光装置的焦点深度，产品化困难。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种直接曝光装置和基板的曝光方法，其能够良好地保持曝光区域的平面度，即使是焦点深度浅的曝光光学系统，也能够对可进行高分辨率的图案曝光的基板的两面同时进行曝光。
本发明是一种直接曝光装置，其具备：
一对曝光单元，它们隔着基板对置配置；以及
一对吸附部，它们在各曝光单元的曝光区域中吸附所述基板的与所述曝光区域相反的面。
根据本发明的至少一个实施方式，由于与基板的被曝光的一面相反的面被吸附部吸附保持，因此能够在良好地保持着基板的平面度而同时对基板两面进行曝光。另外，这里所记载的效果并不限定于此，可以是本发明中所记载的任意效果。另外，本发明的内容并不被所例示的效果限定解释。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的框图。
图2的A、B、C是本发明的一个实施方式的曝光单元所包含的曝光头的简图、从第一吸附部向下方观察时的俯视图、和图2B的A-A线剖视图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式的曝光位置切换动作的剖面图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式的吸附位置切换动作的第一步骤的剖视图。
图5是用于说明本发明的一个实施方式的吸附位置切换动作的第二步骤的剖视图。
图6是用于说明本发明的一个实施方式的吸附位置切换动作的第三步骤的剖视图。
图7是用于说明本发明的一个实施方式的吸附位置切换动作的第四步骤的剖视图。
图8的A、B是表示通过本发明的一个实施方式进行曝光后的基板的第一面的俯视图、表示通过本发明的一个实施方式进行曝光后的基板的第二面的俯视图。
图9是用于说明本发明的变形例的简图。
标号说明
EU1、EU2：曝光单元；H1～H3、H11～H14：曝光头；W：基板；5：第一吸附部；15：第二吸附部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式等。另外，以下说明的实施方式等是本发明的优选具体例，本发明的内容不限于这些实施方式等。
参照图1对本发明的一个实施方式的整体结构进行说明。在直接曝光装置中，为了分别对基板W的第一面和与第一面相反的面即第二面进行曝光，设置有第一曝光单元EU1和第二曝光单元EU2。曝光单元EU1及EU2隔着基板W而对置配置。
曝光单元EU1具有光源1(例如，LED(light emitting diode：发光二极管)、激光二极管、超高压水银灯、氙灯、闪光灯等)、对从光源1射出的光进行调整的照明光学系统(未图示)、对来自照明光学系统的照明光进行调制而形成图案光的DMD(数字微镜器件)2、将图案光投影到基板W上的投影光学系统3、调整投影光学系统3的焦点位置的焦点调整部(楔形棱镜等)4。曝光单元EU2与EU1同样，具备光源11、DMD12、投影光学系统13和焦点调整部14。
在本实施方式的直接曝光装置中，设置有用于保持基板W的曝光载台ST。在曝光载台ST上设置有吸附基板W的第一面的第一吸附部5和吸附基板W的第二面的第二吸附部15。在吸附中，通过真空吸附、静电吸附等来吸附基板W或与该基板分离(解除吸附)。如后所述，第一吸附部5及第二吸附部15具有1个或多个带状的开口部、和与开口部相邻且具有平坦的吸附面的曝光区域保持部。
对光源1、11供给来自光源驱动部6、16的电力。对DMD2、12供给来自画面生成部7和17的控制信号，DMD2、12显示与控制信号对应的规定图案。
在直接曝光装置中，为了使基板W移动而设置有基板移动部8。基板移动部8由未图示的线性致动器构成，使曝光载台ST在主扫描方向(+/-X)上移动。
曝光位置切换部9由未图示的线性致动器构成，使第一吸附部5和第二吸附部15各自独立地在副扫描方向(+/-Y)上移动。另外，使第一吸附部5和第二吸附部15各自独立地在接近/离开基板W的方向(+/-Z)上移动。
在直接曝光装置中设置有用于对曝光装置整体进行控制的控制器20。与控制器20相关联地设置有存储器21。控制器20根据从存储器21调出的配方数据、曝光图案数据等对光源驱动部6、16、图像生成部7、17、基板移动部8、曝光位置切换部9进行控制。另外，还从曝光装置的外部接收CAD(computer aided design：计算机辅助设计)/CAM(computer aidedmanufacturing：计算机辅助制造)数据或配方数据等并保存在存储器21中。
图2的A、B、C是本发明的一实施方式的曝光单元EU1、EU2所包含的曝光头的简图、从第一吸附部5向下方观察时的俯视图、以及图2B的A-A线剖视图。为了对基板W的第一面(例如上面)进行曝光，在曝光单元EU1中包括例如三个曝光头H1、H2、H3，为了对基板W的第二面(例如下面)进行曝光，在曝光单元EU2中包括4个曝光头H11、H12、H13、H14。各曝光头中设有DMD2、12。在图2的A中，涂成灰色的区域示出了曝光头H1、H2、H3的曝光范围EA1、EA2、EA3。曝光头的曝光范围EA1、EA2、EA3在Y方向上隔开规定的间隔排列。另外，曝光范围不一定沿直线排列，例如可以是在X方向上错开的交错排列。另外，虽然未图示，但在曝光头H11、H12、H13、H14中也存在同样的曝光区域。曝光头的个数是一个例子，在各曝光单元所包含的曝光头可以都是3个，也可以是3个以外的个数。
在图2的B中，吸附基板W的第一面的第一吸附部5作为整体在金属的矩形板上平行地形成有沿扫描方向延伸的带状的3个开口部31a、31b、31c(在不需要区别它们的情况下简称为开口部31)，来自曝光头H1、H2、H3的曝光光穿过开口部31对基板W的第一面进行曝光。在图2的C中，L1、L2、L3表示从各曝光头射出的曝光光。
第一吸附部5在与基板W对置的面上的没有形成开口部31的区域具有棱柱状的平行的四个曝光区域保持部，通过在曝光区域保持部的与基板接触的部分形成的带状吸附区域(用斜线区域表示)吸附基板W或者与基板W分离。带状吸附区域由多个微细的通气孔(例如多孔体)形成，具有在保持面精度的同时吸附基板W的功能。另外，并不意味着仅通过带状吸附区域吸附基板W，第一吸附部5的其他部分也可以与带状吸附区域协同动作来吸附基板W。
如图2的C所示，吸附基板W的第二面的第二吸附部15也形成为与第一吸附部5相同的形状。即，在矩形的金属板上形成有沿扫描方向延伸的带状的三个开口部。来自曝光头H11、H12、H13、H14的曝光光穿过该开口部对基板W的第二面进行曝光。在图2的C中，L11、L12、L13、L14表示从各曝光头射出的曝光光。另外，在与基板W相对的面上的没有形成开口部的区域平行地设置有棱柱状的四个曝光区域保持部，通过曝光区域保持部吸附基板W或与基板W分离。
第一吸附部5和第二吸附部15各自的开口的开口宽度等于或稍大于曝光头的曝光范围的宽度。另外，第一吸附部5及第二吸附部15各自的曝光区域保持部的宽度虽然是由曝光头的间距规定的，但设定为与曝光区域的宽度大致相等。
如图2的C所示，在基板W被第一吸附部5和第二吸附部15吸附着的状态下，与开口部31对应的第一面的曝光区域被曝光头H1～H3的曝光光L1～L3曝光，与第二吸附部的开口部对应的第二面的曝光区域被曝光头H11～H13的曝光光L11～L13曝光。另外，曝光头H14由于位于基板W的曝光预定范围外，因此在图2的C中不投影曝光光。曝光头H1～H3的曝光区域和曝光头H11～H14的曝光区域在副扫描方向(Y)上错开配置。换言之，从主扫描方向(X)观察时，曝光头H1～H3的曝光区域和曝光头H11～H14的曝光区域以在副扫描方向(Y)上位于彼此不同的位置的方式排列。由于在曝光时基板W被第一吸附部5的多个曝光区域保持部和第二吸附部15的多个曝光区域保持部夹持，因此能够良好地保持基板W的平面度。
在本发明的一个实施方式中，曝光单元被固定，通过作为第一移动部的基板移动部8使曝光载台ST(基板W)沿主扫描方向(X)移动，但也可以固定基板W，使曝光单元移动。在本发明中，设置有使基板W和曝光区域在副扫描方向(+/-Y)上相对移动的第二移动部。另外，在本发明中，设置有使一对吸附部(曝光载台ST)的基板吸附位置在副扫描方向(+/-Y)上移动的第三移动部。在一个实施例中，第一吸附部5和第二吸附部15通过曝光位置切换部9独立地在副扫描方向(+/-Y)上移动。另外，也可以将第二移动部设置在曝光单元侧，使曝光单元相对于基板移动。
以下，对本发明的一个实施方式的曝光动作依次进行说明。直接曝光装置通过公知的方法在基板上曝光出图案。在一个实施方式中，一边使曝光单元和基板在主扫描方向(X)上相对移动，一边由画面生成部根据相对移动量对曝光单元的光调制元件阵列(DMD)进行调制，由此，对以与曝光区域对应的宽度在主扫描方向上延伸的带状的范围利用多重曝光方式直接曝光出图案。在本发明中，通过进行多次曝光，对基板W的整个面进行曝光。将该曝光方法称为多重曝光。在一个实施方式中，通过2次曝光对基板整个面进行曝光。将该方式称为2次曝光。但是，2次曝光只是一个例子，也可以利用3次曝光或3次以上的曝光对基板整个面进行曝光。此时，与2次曝光的情况相比，能够减少曝光头的个数。
如图2的C所示，当完成曝光(第一次曝光)时，执行曝光位置切换操作。即，在保持吸附状态的情况下使第一吸附部5和第二吸附部15(即曝光载台ST整体)向+Y方向移动一个间距，成为图3所示的状态。例如，第一吸附部5和第二吸附部15各自的曝光区域保持部的宽度和曝光区域的宽度(开口部的宽度)被设定为相等，被设定为相等的宽度为一个间距。
接着，进行吸附位置切换动作的第一步骤。在该第一步骤中，第一吸附部5解除吸附，向+Z方向(上方)移动，并向-Y方向移动1个间距。其结果的状态如图4所示。
接着，进行吸附位置切换动作的第二步骤。在该第二步骤中，第一吸附部5向-Z方向(下方)移动，与基板W接触，吸附基板W。其结果的状态如图5所示。
接着，进行吸附位置切换动作的第三步骤。在该第三步骤中，第二吸附部15解除吸附，向-Z方向(下方)移动，向+Y方向移动一个间距。其结果的状态如图6所示。
接着，进行吸附位置切换动作的第四步骤。在该第四步骤中，第二吸附部15向+Z方向(上方)移动，与基板W接触，吸附基板W。然后，如图7所示，通过来自曝光头H1、H2、H3的曝光光L1、L2、L3对第一面的剩余区域进行曝光，通过来自曝光头H12、H13、H14的曝光光L12、L13、L14对第二面的剩余区域进行曝光。另外，曝光头H11由于位于基板W的曝光预定范围外，因此在图7中没有投影曝光光。
以上处理的结果是，如图8的A所示，基板W的第一面(上面)被曝光，如图8的B所示，基板W的第二面(下面)被曝光。在图8的A和图8的B中，标有I的区域是通过第一次曝光而被曝光的区域，标有II的区域是通过第二次曝光而被曝光的区域。
根据本发明，可以提供一种直接曝光装置，其具备对曝光区域的相反一面进行吸附的一对吸附部，可以良好地保持曝光区域的平面度，即使是焦点深度浅的曝光光学系统，也可以对可进行分辨率高的图案曝光的基板的两面同时进行曝光。
以上，对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以基于本发明的技术思想进行各种变形。例如，为了切换曝光位置，也可以使曝光单元(曝光头)移动。
图9是本发明的变形例。基板吸附部51和52不具有移动机构，被固定于曝光单元EU1、EU2(或基座部)，在通过基板搬送机构53使基板W沿扫描方向移动的同时进行曝光。此时，在基板吸附部51及52吸附着基板W的同时，在局部进行少量的鼓风，从而在吸附着基板W的同时使基板W滑动。在这样的结构的两面同时直接曝光装置中，通过用基板吸附部在各曝光单元的曝光区域中吸附基板的相反一面，也能够良好地保持曝光区域的平面度。
另外，本发明不限于面板状基板，也能够应用于长条基板(薄膜状基板)。进而，也可以在使吸附部间歇地进行通断的同时进行步进移动来进行曝光。或者，通过在吸附部进行吸附的同时喷射压缩气体，使基板的摩擦减少而进行扫描曝光。
例如，在上述实施方式中列举的结构、方法、工序、形状、材料及数值等只不过是例子，也可以根据需要使用不同的结构、方法、工序、形状、材料及数值等。
另外，上述实施方式的结构、方法、工序、形状、材料以及数值等，只要不脱离本发明的主旨，可以相互组合。此外，本发明不限于装置、系统等，可以通过任意的方式实现。