CN1841204A

CN1841204A - 外围曝光装置

Info

Publication number: CN1841204A
Application number: CNA2006100660971A
Authority: CN
Inventors: 田尾正则; 谷川央树; 常吉豪
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: KR20060104925A; TW200643652A; JP2006278389A; KR101217290B1; TWI394014B; JP4495019B2; CN1841204B

Abstract

本发明的外围曝光装置具有下列部件：XY支承台(2)，支承涂敷有抗蚀剂的印刷电路板(1)；支承XY支承台(2)的旋转工作台(3)；对印刷电路板(1)的外围进行曝光的外围曝光用光源(4)；保持外围曝光用光源(4)的滑动件(5)；检测外围曝光用光源(4)发射光强度的照度计(6)；向外围曝光用光源(4)提供驱动电流的直流电源(7)；以及控制外围曝光用光源(4)的温度的温度控制机构(8)。本发明的外围曝光装置在实现小型化、简单化的同时，能大幅度减小对曝光对象的不良影响，而且不会无谓地消耗电力，并且对曝光对象的外围区域进行曝光。

Description

外围曝光装置

技术领域

本发明涉及一种用于对液晶用玻璃印刷电路板、半导体晶片、感光胶片等曝光对象的外围规定位置进行曝光的外围曝光装置。

背景技术

以往，已经有了用于对液晶用玻璃印刷电路板、半导体晶片、感光胶片等曝光对象的外围规定位置进行曝光的外围曝光装置，并在实际中应用。

在液晶显示面板，或者半导体晶片等印刷电路板上形成布线图形的过程中，首先要在印刷电路板的整个面上涂敷抗蚀剂，用光刻法形成所希望的图形，并制作成布线图形，但是，一般都要在印刷电路板外围部制作几个毫米的带状空白，确定遮蔽图形的曝光位置。

因此，如果在光刻工序中，使用阳性抗蚀剂，则在显像处理后，在印刷电路板外围部残留着尚未曝光的呈带状的抗蚀剂。这种残留下来的抗蚀剂，不仅是不需要的，而且在以后的制造工序中会成为粉尘，其作为降低生产能力的一个主要原因，而成为大问题。因此，必须对印刷电路板外围部上的不需要的抗蚀剂区域进行曝光和显像而去除。

考虑到这个问题，一直以来，作为公知的方形印刷电路板的外围曝光装置，例如，有在日本特开平11-154639号公报，日本特开平5-190448号公报中所记载的装置。

在日本特开平11-154639号公报，日本特开平5-190448号公报中所记载的装置中，在对印刷电路板外围部的一个部位进行曝光时，使用一盏放电灯作为一个光源，在其内部具有反射镜、透镜组和截止滤波器，把从其中发射出来的光照射在印刷电路板的外围部上，同时通过使印刷电路板，或者光源移动，就能够对印刷电路板外围部进行曝光。此外，光源的冷却是通过空冷来完成的，其产生的热气由鼓风机排出去。

在日本特开平11-154639号公报，日本特开平5-190448号公报中所记载的装置中，由于用一盏放电灯作为一个光源，因此会产生以下的问题。

由于放电灯的待机时间和暖机时间较长，因此在不进行外围曝光时，也要一直开着放电灯，这样就缩短了放电灯的寿命，消耗的电力超过了必要的量，还要频繁地更换放电灯，所以作业性能变差。

由于放电灯的发热量很大，因此为了冷却它，就需要大型鼓风机。

由于在放电灯的内部使用了水银，因此当放电灯破损的时候，就会损害作业人员的健康，或者在处理废弃的放电灯时，又会增大环境负担。

放电灯是结构较大的装置，因而与其相关的部分的装置，也不得不做得较大。

由于放电灯所发射的光的波长分布范围较广，还要发射与感光无关的波段的光，因此要无谓地消耗许多电力。

由于在放电灯中，电能几乎都转变成了热能，因此要无谓地消耗许多电力。

由于放电灯所发射的光中包含有红外线，因此不仅对印刷电路板进行曝光，还会对它产生热的影响。

由于放电灯的寿命较短，因此必须频繁地更换。

由于放电灯发射的光的波长分布范围较广，也照射与感光无关的波段的光，因此对印刷电路板增加了光学负担，为防止这种现象，必须设置滤波器，以阻断不需要的波段的光照射在照射部分上。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而提出来的，其目的是提供这样一种外围曝光装置，即该装置在实现小型化、简单化的同时，能大幅度减少对曝光对象产生的不良影响，而且不会无谓地消耗电力，能对曝光对象的外围区域进行曝光。

本发明的外围曝光装置，对应于曝光对象外围的规定位置，配置含有发射紫外光的发光二极管的外围曝光用光源。

这里的外围曝光用光源，可以是包括以保持规定的相对关系的状态排列的多个发光二极管的光源，也可以是包括呈矩阵状排列的多个发光二极管的光源。此外，外围曝光用光源也可以是把发光二极管所发射的光直接照射在曝光对象的外围规定位置上的光源。

另外，这种外围曝光装置还可以包括下列装置：冷却水产生装置，提供用于冷却发光二极管的冷却水；水温检测装置，检测冷却发光二极管之后的冷却水的温度；水温控制装置，控制冷却水产生装置，以使刚刚冷却发光二极管后的冷却水的温度保持在规定温度。

进而，还可以包括这样的通电控制装置，即，该装置响应对曝光对象外围的规定位置进行曝光的指示，向发光二极管通电；并且响应对曝光对象外围的规定位置不进行曝光的指示，阻止向发光二极管通电。

在本发明的外围曝光装置中，由于对应于曝光对象外围规定位置，配置了含有发射紫外光的发光二极管的外围曝光用光源，因此在能够实现小型化和简单化的同时，还能大幅度降低给曝光对象带来的不良影响，而且，不会随之造成无谓的电力消耗，就能对曝光对象的外围区域进行曝光。

在外围曝光用光源含有以保持规定的相对位置关系的状态排列的多个发光二极管的情况下，不必使用特殊的机构，就能实现光强度的均匀化。在外围曝光用光源含有呈矩阵状排列的多个发光二极管的情况下，延长光照射在曝光对象上的时间，能增加提供给曝光对象的光能。在外围曝光用光源把发光二极管所发射的光直接照射在曝光对象外围规定位置上的情况下，就能实现小型化和简单化。

此外，在具有下列几个装置的情况下，就能使发光二极管的温度大致保持一定，能使曝光的质量稳定，所述的装置包括：冷却水产生装置，提供用于冷却发光二极管的冷却水；水温检测装置，检测冷却发光二极管之后的冷却水的温度；水温控制装置，控制冷却水产生装置，以使刚刚冷却发光二极管后的冷却水的温度保持在规定温度。

还有，在具有通电控制装置的情况下，在防止不必要的电力消耗的同时，能够延长发光二极管的寿命。上述通电控制装置响应对曝光对象外围的规定位置进行曝光的指示，向发光二极管通电；并且响应对曝光对象外围的规定位置不进行曝光的指示，阻止向发光二极管通电。

本发明具有下列特有的效果：在实现小型化、简单化的同时，能大幅度降低给曝光对象带来的不良影响，而且，不必无谓消耗电力，就能对曝光对象的外围区域进行曝光。

此外，由于只在曝光时点灯，因此延长了发光二极管的寿命，把电力消耗限制在必要的最小限度，并且还能提高更换发光二极管等的操作性能。

由于发光二极管的发热量较小，因此可以使用小型的冷却器进行冷却。

由于发光二极管不使用水银，因此不会损害作业人员的健康，也不会增加环境的负担。

因为发光二极管体积小，重量轻，从而能实现装置的小型化。

由于发光二极管的波长分布范围较窄，因此能照射只与感光(曝光)有关的波段，从而能防止无谓的电力消耗。

由于发光二极管的发光效率高，因此能抑制产生热能，进而能够减少电力消耗。

由于发光二极管发射的光不含红外线，因此不会给被加工物体热负荷。

由于发光二极管的寿命长，因此能延长更换的周期，并且能减少更换作业的次数。

由于发光二极管发射的光的波长分布范围较窄，并且能照射只与感光(曝光)有关的波段，能够消除对被加工物体的光学应力，而且，不需要阻断不需要波段的滤光器，所以能使结构简单。

附图说明

图1是示意地表示本发明的外围曝光装置的一个实施例的立体图；

图2是表示遮光罩与照射区域的关系的示意立体图；

图3是表示在没有遮光罩的情况下的照射区域的示意立体图；

图4是示意地表示本发明外围曝光装置的其他实施例的立体图；

图5是示意地表示间歇曝光的一个例子的立体图；

图6是把UV-LED排列成4排4列的棋盘状外围曝光用光源的示意图；

图7是把UV-LED排列成交错状的外围曝光用光源的示意图；

图8是把UV-LED排列成3排2列棋盘状的外围曝光用光源的照度分布的示意图；

图9是表示用两个UV-LED的照度分布的示意图；

图10是表示在把两个UV-LED的照射范围的最外缘部重叠起来的状态下的照度分布的示意图；

图11是表示在设定两个UV-LED的间隔的状态下，使得两个UV-LED之间的照度成为能够进行感光的照度的照度分布示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，详细说明本发明的外围曝光装置的实施例。

图1是示意地表示本发明的外围曝光装置的一个实施例的立体图。

这种外围曝光装置是适用于液晶面板的外围曝光装置。

这种外围曝光装置具有下列部件：XY支承台2，支承涂敷抗蚀剂的印刷电路板1；支承XY支承台2的旋转工作台3；对印刷电路板1进行外围曝光的外围曝光用光源4；保持外围曝光用光源4的滑动件5；检测外围曝光用光源4发射的光的强度的照度计6；向外围曝光用光源4提供驱动电流的直流电源7；控制外围曝光用光源4的温度的温度控制机构8。

作为印刷电路板1，可以采用玻璃印刷电路板，用其它材质制造的印刷电路板，半导体晶片，胶片等等。此外，可以采用各种不同形状的印刷电路板。

XY支承台2是使印刷电路板1进行二维移动的部件，旋转工作台3是与XY支承台2一起使印刷电路板1旋转的部件。

外围曝光用光源4除了具有作为发光源发射紫外线的发光二极管(UV-LED)4a之外，还包含托架4b、遮光罩4c等等(参见图2)。如图2所示，遮光罩4c，例如具有矩形的窗口，以使UV-LED 4a照射在印刷电路板1上的区域呈矩形，能提高曝光区域的尺寸精度。图3表示，在没有使用遮光罩的情况下，曝光区域呈圆形的情况。因此，通过与图3对比，就能够了解，在图2的情况下，能提高曝光区域的尺寸精度。

滑动件5为使外围曝光用光源4作往复运动的装置，所述外围曝光用光源4作往复运动的方向与印刷电路板1借助于XY支承台2向规定方向移动的方向正交。

照度计6在外围曝光用光源4通过滑动件5移动的界限位置上，接受外围曝光用光源4发射的光，并把强度检测信号提供给直流电源7。

直流电源7把驱动电压和电流提供给外围曝光用光源4，以获得规定的发射光强度。理想的是，只让UV-LED 4a在曝光时发光，并且，控制驱动电压或电流，以便根据需要改变曝光条件。而且，为了进行这种控制，最好把驱动电压或电流作为各种类型的数据，预先记录在这种具有输入功能、存储功能、比较演算功能、动作指令功能等的控制装置(计算机、可编程序逻辑阵列)中。

此外，最好用照度计6定期测定发射光强度，并把发射光强度测定值提供给控制装置，演算出正确的UV-LED 4a的照射状态，即使是在UV-LED 4a经过一段长时期而劣化的情况下，也能实现稳定的曝光质量。

温度控制机构8具有下列部分：为产生冷却水用的冷却器8a；冷却水流道8b，用于将冷却水提供给托架4b，冷却UV-LED 4a，然后再回到冷却器8a；设置在冷却水流道8b的规定位置上的阀门8c、流量计8d、水压计8e，以及水温传感器8f。另外，水温传感器8f设置在很靠近托架4b的下游侧，把温度检测信号提供给冷却器8a，以控制冷却器8a的工作。

此外，印刷电路板1的搬入、搬出，可以通过图中未表示的印刷电路板移动机器人、梭式搬运机构、辊式输送机等来进行，也可以由作业人员的手动操作来进行。

还有，最好设置图中未表示的L字形对位导向器，或者只有L字形上的三个点接触的销子型导向器，这样，在提供到XY支承台2上的印刷电路板1的位置错开的情况下，就能把这块印刷电路板1按压在该导向器上，进行对位。

具有上述结构的外围曝光装置的作用如下。

在搬入涂敷了抗蚀剂的印刷电路板1，驱动XY支承台2和旋转工作台3，进行定位之后，借助于滑动件5对外围曝光用光源4进行定位，以使其对准要曝光的外围位置，便完成了外围曝光的准备工作。

然后，在利用XY支承台2使印刷电路板1向一个方向移动的同时，由直流电源7驱动外围曝光用光源4工作，就能沿着印刷电路板1的一条边，对外围部不需要的抗蚀剂进行曝光。

接着，在使XY支承台2、旋转工作台3工作的同时，借助子使滑动件5工作，对外围曝光用光源4进行定位，使其正对着其它边的应该曝光的外围位置，沿着印刷电路板1的这一条边，对外围部不需要的抗蚀剂进行曝光。

用同样的方式，沿着印刷电路板1的所有的边，能对外围部不需要的抗蚀剂进行曝光。

如果进行以上的处理，则能对矩形的印刷电路板1的四条边全都进行外围曝光，也能只对任何一条边进行曝光，另外，还能够除了外围部曝光以外对印刷电路板内部进行曝光。也有把该功能组合在其它装置上时，不对任意一条边进行曝光的情况。

也可以在预先想要曝光的整体形状，或者把这个形状分割开来的形状上配置外围曝光用光源4，在锁定支承台的状态下，照射所需要的时间来进行曝光。

此外，也可以在正对不需要抗蚀剂部分进行曝光时，使XY支承台2和旋转工作台3以及滑动件5移动，根据曝光端面上的凹凸的一些形状，对外围进行曝光。

图4是本发明的外围曝光装置的其他实施例的示意立体图。

这种外围曝光装置，适用于半导体晶片的外围曝光。

这种外围曝光装置与图1中的外围曝光装置不同之处，只有这三处：省略了XY支承台2；设置了端面检测装置9，以代替L字形的对位导向器，或者L字形上的三个点接触的销子型导向器；以及把遮光罩4c窗口的形状设定成窄缝状，来代替矩形的形状。

因此，在这个实施例中，借助于一边使圆形印刷电路板1转动，一边用外围曝光用光源4发射的光进行照射，就能完成外围曝光。

在上述各种实施例中，是让外围曝光用光源4停止不动，并且使印刷电路板1移动，以此来完成外围曝光，但，也可以让印刷电路板1停止不动，而移动外围曝光用光源4来完成外围曝光。

此外，也可以采用若干个外围曝光用光源4。

在上述各个实施例中，是把支承印刷电路板1的表面设定为平坦的表面，但，也可以采用突出设置多个支承用销来支承印刷电路板1的结构，此外，在印刷电路板1是方形的情况下，也可以夹持印刷电路板1的一个侧部，能够使印刷电路板1保持在水平状态或者垂直状态下。

还有，在上述各实施例中，使UV-LED 4a开/关的直流电源7是可以控制的，在这种情况下，如图5所示，根据开的时间和关的时间，就能完成间歇曝光。

在上述各实施例中，把三个UV-LED 4a排列成直线状，但，也可以把不同数量的UV-LED 4a排列起来。此外，也可以把UV-LED 4a排成若干行、若干列(参见图6、图7)。图6中所示的外围曝光装置4，是把UV-LED 4a排列成棋盘状，而图7中所示的外围曝光装置4，则把UV-LED 4a排列成交错的形状。

在以上各种情况下，能够把光照射在印刷电路板1上的时间变长，从而能增加为印刷电路板1提供的光能(请参见图8，不过，图8表示的是把UV-LED 4a排列成3列2排的棋盘状的情况下的照度分布)。

此外，通过适当设定相邻的UV-LED 4a之间的间隔，就能扩大能够进行曝光的面积。

关于这一点，进一步说明如下。

使涂敷在印刷电路板1上的抗蚀剂完全感光而完成外围曝光时，与下列四个参数有关：抗蚀剂的感光度(mJ/cm²)；UV-LED的照度(mW/cm²)；曝光速度(mm/sec)和照射区域的宽度(mm)。

这里的抗蚀剂的感光度(mJ/cm²)表示的是，涂敷在印刷电路板1上的抗蚀剂在被施加多少光能时感光的值。

UV-LED的照度(mW/cm²)，是从UV-LED照射的光(抗蚀剂感光的波段的光)照射在印刷电路板表面的每一单位面积上的光能量。

曝光速度(mm/sec)是UV-LED通过印刷电路板上方的速度。

照射区域的宽度(mm)是被照射照射光的印刷电路板上的区域宽度(通过方向的尺寸)。

此外，为了正确地曝光印刷电路板1的外围部而完成外围曝光，需要满足下列条件。

照射区域宽度(mm)/{抗蚀剂感光度(mJ/cm²)/UV-LED的照度(mW/cm²)}≥曝光速度(mm/sec)。

不过，通常都是由使用条件先决定除“UV-LED的照度”以外的参数。因此，在满足上述条件的情况下，确定UV-LED的照度就可以了。如图9所示，从UV-LED发射的光呈中心的照度最高的正规分布状。另外，在图9和以后的图中，1～5的数字是表示照度，而把抗蚀剂正确感光的照度设定在3以上。

因此，如图9所示，在没有把各个UV-LED的照射重叠起来的情况下，无论哪一个UV-LED照度的分布都没有变化。

如果设定了若干个UV-LED之间的相对位置，以使照度的一部分互相重叠，那么在两个UV-LED之间的最低照度就是2(参见图10)。不过，用这个照度2是不能使抗蚀剂正确感光的。

如果把各个UV-LED的相对位置设定为，使得照度为1的部分与照度为2的部分重叠，那么两个UV-LED之间的最低照度就是3(参见图11)。因此，在两个UV-LED之间的全部范围内，都能使抗蚀剂正确感光。即，与图9相比，能使照度大幅度地达到平均化。

Claims

1.一种外围曝光装置，其特征在于，对应于曝光对象(1)的外围规定位置，配置了含有发射紫外光的发光二极管(4a)的外围曝光用光源(4)。

2.如权利要求1所述的外围曝光装置，其特征在于，外围曝光用光源(4)含有以保持规定的相对关系的状态排列的多个发光二极管(4a)。

3.如权利要求1所述的外围曝光装置，其特征在于，外围曝光用光源(4)包含多个排列成矩阵状的发光二极管(4a)。

4.如权利要求1～3任一项所述的外围曝光装置，其特征在于，还包括下列装置：冷却水产生装置(8a)，提供用于冷却发光二极管(4a)的冷却水；水温检测装置(8f)，检测冷却发光二极管之后的冷却水的温度；水温控制装置，控制冷却水产生装置(8a)，以使刚刚冷却发光二极管后的冷却水的温度保持在规定温度。

5.如权利要求1～4任一项所述的外围曝光装置，其特征在于，外围曝光用光源(4)，把发光二极管(4a)所发射的光直接照射在曝光对象外围的规定位置上。

6.如权利要求1～5任一项所述的外围曝光装置，其特征在于，还具有通电控制装置，这种通电控制装置响应对曝光对象(1)的外围规定位置进行曝光的指示时，向发光二极管(4a)通电，在响应对曝光对象(1)的外围规定位置不进行曝光的指示时，阻止向发光二极管(4a)通电。