專利名稱：投影曝光裝置、位置對準裝置以及位置對準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影曝光裝置及位置對準裝置及位置對準方法。
背景技術(shù)：
將劃在掩模上的所定的圖案，通過曝光裝置燒附(imprint)在涂布光刻膠等感光材料的印刷電路板表面上，之后通過蝕刻工藝在印刷電路板上形成圖案的光影蝕刻法，廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，印刷電路板也用近來的曝光裝置制造。
投影曝光裝置是將掩模的電路圖案，經(jīng)過投影曝光透鏡等光學系統(tǒng)做投影曝光，藉此將圖案用與掩模同一或一定的倍率劃在印刷電路板上，已知用于集成電路的制造，近來用該等投影曝光裝置試用于印刷電路板的制造。
用曝光裝置做曝光之際，掩模與印刷電路板的位置必須對準，通常掩模側(cè)與印刷電路板側(cè)雙方均配置有對準位置用的標記，掩模上的位置對準標記投影在印刷電路板上，與印刷電路板上的位置對準標記，通過觀察顯微鏡等使其吻合。此時，投影掩模側(cè)的標記之際，所用的曝光波長光，由于印刷電路板上的光刻膠會感光，使用曝光波長光以外的波長是普通的。通常作為曝光波長光是使用紫外線，標記投影是使用紅外線。
但是，在投影曝光裝置上，因為經(jīng)由配合曝光波長的投影曝光透鏡等的光學系統(tǒng)將掩模的標記做投影，用與曝光波長相異的波長光做投影的狀況下，標記的成像位置有無法對準至正確位置的問題產(chǎn)生。為解決此問題，必須有修正鏡頭及供修正鏡頭做位置控制的裝置，有增加裝置成本的問題。
本發(fā)明的目的為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為達成上述的目的，本發(fā)明的裝置包括掩模，描繪有電路圖案等；平臺，支持對該掩模的圖案做曝光之曝光對象；位置對準裝置，用于通過移動所述掩?；蚱脚_、或者二者來調(diào)整所述掩模和所述曝光對象之間的位置關(guān)系；光學投影系統(tǒng)，利用曝光波長將該掩模之圖案相對于曝光對象予以放大/縮小的曝光；掩模標記，設(shè)于所述掩模上，用于位置對準；曝光對象標記，設(shè)于所述曝光對象上，用于位置對準；掩模標記光源，用和曝光波長相同的波長的光照射所述掩模標記；對象標記光源，用與曝光波長相異的第二波長的光照射所述對象標記；可拆卸的曝光波長反射體，設(shè)于該光學投影系統(tǒng)與該曝光對象之間，并反射與該曝光波長同一波長的光，且可使與曝光波長相異的第二波長光透過；掩模標記攝影裝置，通過該曝光波長反射體所反射的光對該掩模標記進行攝影；對象標記攝影裝置，對由穿透該曝光波長反射體的該第二波長的光所照射的對象標記進行攝影；以及控制裝置，根據(jù)該被攝影之掩模標記和對象標記，通過控制該位置對準裝置把該掩模與曝光對象對準。
在以上的構(gòu)造中，由于通過與曝光波長同一波長的光將掩模的標記做投影，不會產(chǎn)生由投影曝光透鏡所產(chǎn)生的位置誤差(扭曲偏差)、成像位置的錯位等。因此精確的位置對準成為可能。
而且，通過設(shè)于該投影光學系統(tǒng)與該曝光對象之間的曝光波長反射體反射與曝光波長同一波長的光，由于無法到達曝光對象，因此無曝光對象的光刻膠感光等的弊害發(fā)生。
而且，因為該對象標記是用與曝光波長相異波長的光照射的，由曝光對象的光刻膠之感光，或由光刻膠所產(chǎn)生的吸收等造成的使位置對準標記之外觀惡化被減輕。
本發(fā)明還可以實現(xiàn)光掩模位置對準，其中成為位置對準基準的掩模位置與裝置的基準位置對準。
而且，本發(fā)明可作為投影曝光裝置，也可作為位置對準裝置。


圖1表示本發(fā)明之一實施形態(tài)之概略圖。
圖2表示本發(fā)明之一實施形態(tài)之部分放大圖。
圖3表示本發(fā)明之一實施形態(tài)之動作的部分放大說明圖。
圖4表示本發(fā)明之一實施形態(tài)中，位置對準用標記的說明圖。
圖5表示本發(fā)明之一實施形態(tài)中，位置對準用標記的說明圖。
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖對本發(fā)明之實施形態(tài)做說明。
圖1為供制造印刷電路板的投影曝光裝置，施加光刻膠的印刷電路板76設(shè)置于移動平臺70上，通過控制裝置所控制的移動機構(gòu)81可移動于XYZ及θ方向。
而且，控制裝置80不僅控制移動機構(gòu)81，還控制裝置全體。
描繪曝光電路等圖案的掩模75，隔著投影曝光透鏡71，與印刷電路板76相向設(shè)置，該位置可調(diào)整。通過來自曝光光源72的紫外線之曝光，將電路等的圖案做投影以投影曝光透鏡71決定之指定的倍率放大、縮小或等倍地燒著于印刷電路板76上。
而且，圖1中掩模75與印刷電路板76是配置于上下方向，但對此并無限定，反之亦可，或者是掩模75與印刷電路板76垂直直立配置亦可。
而且，也可能印刷電路板76不移動，而是掩模75移動，甚至可能是兩者皆移動。
掩模標記90設(shè)于掩模75上，印刷電路板76設(shè)有印刷電路板標記91。而且，移動平臺70上設(shè)有平臺標記92。由此，掩模標記90、印刷電路板標記91以及平臺標記92用于做位置對準。
標記識別裝置1具有圖像識別裝置2、紫外線成像觀察光學系統(tǒng)3、紅外線成像觀察光學系統(tǒng)4、紅外線照明裝置5以及紫外線照明裝置6。紫外線照明裝置6具有紫外線光源60、聚光鏡61以及反射鏡62。曝光波長之紫外線僅照射掩模標記90部分，藉由投影曝光透鏡71將如第3圖所示之掩模標記90的像用反射表面鏡10反射成像于掩模反射成像面13上。該掩模標記90的像是經(jīng)由紫外線成像觀察光學系統(tǒng)3并由圖像識別裝置2所識別。由于該掩模標記90是由曝光波長成像，不會產(chǎn)生成像位置錯位的問題。又由紫外線反射表面鏡10反射的緣故，也不會對印刷電路板76上的光刻膠感光。
針對其構(gòu)造及作用，后面會做更詳細的說明。
另一方面，印刷電路板76的標記91是通過來自紅外線照明裝置5的紅外線照射，經(jīng)由紅外線成像觀察系統(tǒng)4并通過圖像識別裝置2所識別。由于照射光是紅外線，印刷電路板76上的光刻膠不會感光。
該標記識別裝置1的構(gòu)造由圖2與圖3做更詳細的說明。
來自投影曝光透鏡71的光通過半反射鏡11成像于如圖3所示之掩模像成像面12或掩模像反射成像面13。掩模像成像面12為移動平臺70或印刷電路板76的表面。在該掩模像成像面12的上方，平行于移動平臺70平面，設(shè)置紫外線反射面鏡10，該紫外線反射面鏡10是可拆卸或可進退地設(shè)置。紫外線反射面鏡10具有使紅外線穿透而紫外線反射的的性質(zhì)。具有該紫外線反射面鏡10時，來自投影曝光透鏡71的紫外線用紫外線反射面鏡10做反射，掩模標記90的像成像于反射成像面13上。
紫外線反射面鏡10是從掩模像成像面12起距離d平行設(shè)置。通過該紫外線反射面鏡10所反射之像而成像的掩模像反射成像面13，也同樣地從紫外線反射面鏡10之表面起距離d平行設(shè)置。即，掩模像成像面12與掩模像反射成像面13有距離2d的位置關(guān)系，掩模像反射成像面13之掩模像是由紫外線用成像透鏡32，成像于紫外線用CCD30上的紫外線像成像面31。
修正鏡33保持使掩模像反射成像面13及掩模像成像面12吻合于成像面31的作用，并由單一或多個透鏡構(gòu)成。該修正鏡33也是可拆卸或可進退，必須對應(yīng)圖標之位置插入而構(gòu)成。
該掩模標記90的像是從半反射鏡11起，通過分光鏡34，又經(jīng)由修正鏡33、成像透鏡32，成像于CCD30的成像面31上，該圖像信號由圖像識別裝置2識別。
半反射鏡11為由影響成像程度小的構(gòu)件制成的半反射鏡，使投影曝光透鏡71的光線穿透，且將用紫外線反射面鏡10反射的光線導入分光鏡34。分光鏡34是分離紫外線像與紅外線像的光路，將紫外線像反射至紫外線觀察光學系統(tǒng)3側(cè)，紅外線則穿透而至紅外線觀察光學系統(tǒng)4側(cè)。
用分光鏡34反射的紫外線，經(jīng)由該焦點位置修正用的修正鏡33與紫外線用的成像透鏡32后，成像于CCD30的成像面31上，掩模標記90是通過圖像識別裝置2識別，并存儲其位置。
對紅外線像觀察光學系統(tǒng)4做說明。
紅外線像觀察光學系統(tǒng)4是用于識別印刷電路板76上之標記91，包括CCD40與成像透鏡42及反射鏡43。紅外線照明裝置5之紅外線用分光鏡52介于CCD40與成像透鏡42之間，來自紅外線光源50的紅外光經(jīng)由聚光鏡51而放射。
來自紅外線光源50的紅外光用分光鏡52在成像透鏡42的方向上折屈，再經(jīng)由反射鏡43、分光鏡34、反射鏡43及成像透鏡42，通過分光鏡52后，照射于印刷電路板標記91上。該印刷電路板標記91的像，經(jīng)由半反射鏡11、分光鏡34、反射鏡43及成像透鏡42，并通過分光鏡52后成像于CCD40的成像面41上。該印刷電路板標記91亦通過圖像識別裝置2識別，并存儲其位置。
由上所述，在紫外線反射面鏡10插入的狀態(tài)下，掩模像成像面12與紅外線像的成像面41為光學共軛的關(guān)系。
而且，上述構(gòu)造的標記識別裝置1，對應(yīng)于掩模標記90與印刷電路板標記91以及平臺標記92的數(shù)量，可適當?shù)卦鰷p。
圖4為掩模75與該掩模75上的掩模標記90之一例的放大模塊圖。于此例中，加入掩模75與印刷電路板76之位置對準用的掩模標記90后，對掩模75與移動平臺70的位置對準，即，設(shè)有基準位置對準用的掩模標記90。藉此，該標記事實上為，對應(yīng)電路圖案部78，非常小、數(shù)毫米角度之物。又于此，圓形地圖標出該標記的形狀，該形狀只要通過圖像識別適合于做位置測定，任何形狀均可，并無限定。
圖5為設(shè)于移動平臺70側(cè)之標記的配置做模塊化的圖。第5圖為與大的印刷電路板76同一電路圖案做復數(shù)曝光，并燒附而成型。移動平臺70上，設(shè)有一對或復數(shù)對的平臺基準位置對準用的平臺標記92，而成為位置對準的基準。平臺標記92是于圖中描繪于印刷電路板76上。實際上，該平臺標記92不會成為印刷電路板76裝配于移動平臺70上時的障礙，而設(shè)于移動平臺70上。
而且，印刷電路板標記91形成于由前一工藝所燒附的電路圖案部78上。
而且，該控制裝置80對標記識別裝置1與曝光裝置全體做控制。
現(xiàn)在說明其動作。
首先說明掩?；鶞饰恢脤实捻樞颉?br> 首先將移動平臺70配置于預定的基準位置上。
其次點亮紫外線照明裝置6的紫外線光源60，照射平臺標記92。此時，除紫外線反射表面鏡10外，插入修正透鏡33。由此，平臺標記92通過成像透鏡32后，成像于CCD30的成像面31上。于其概略之中心，由平臺標記92決定標記識別裝置1全體與移動平臺70的位置關(guān)系。CCD30的成像是通過識別裝置2識別。
其次于該狀態(tài)，導通紅外線照明裝置5之紅外線光源50，插入紫外線反射面鏡10后，對平臺標記92做照明，通過成像透鏡42，成像于CCD40的成像面41上。在此狀態(tài)，由圖像識別裝置2識別后，對成像于CCD30與CCD40的平臺標記92的紫外線像與紅外線像的各中心坐標分別存儲。此為使平臺標記92的紫外線像與紅外線像的各中心坐標在圖像識別裝置2內(nèi)達到吻合，將以此為基準的掩模75配置于基準位置上，并實現(xiàn)電路圖案的定位。
其次，修正透鏡33以外，在插入紫外線反射面鏡10后的狀態(tài)下，點亮紫外線照明裝置6的紫外線光源60，并以紫外線照射掩模標記90。由投影曝光透鏡71與紫外線反射面鏡10掩模標記90是反射成像于掩模像反射成像面13上，使該像通過成像透鏡32，成像于CCD30的成像面上。經(jīng)由圖像識別裝置2做計測，使其中心位置坐標與存儲于前段之平臺標記92的中心坐標相吻合，藉此調(diào)整掩模75的位置。由此，掩模75對應(yīng)于平臺70設(shè)置于基準的位置。
由以上的結(jié)果，平臺標記92的中心坐標被拍攝于標記識別裝置1的CCD30與CCD40，存儲于圖像識別裝置2，還使掩模標記90亦吻合于平臺標記92，掩模75的位置決定該移動平臺70以作為基準。
其次，針對位置配合的順序，對掩模75與印刷電路板76做說明。
首先，印刷電路板76置于移動平臺70上的狀態(tài)下，通過紫外線照明裝置6的紫外線光源60照射掩模標記90，掩模標記90的像通過投影曝光透鏡71、半反射鏡11，在紫外線反射面10反射，再通過分光鏡34與成像透鏡32成像于CCD30上。該掩模標記90的像由于是由曝光波長光形成的緣故，因此無移動平臺70所造成的位置錯位。通過圖像識別裝置2對該像的中心坐標做計測。
其次，印刷電路板76上的標記91由紅外線照明裝置5的紅外線照明光源50照明，該像通過紫外線反射面鏡10、半反射鏡11、分光鏡34、反射鏡43、成像透鏡42以及分光鏡52成像于CCD40上。由于印刷電路板標記91被與曝光波長相異的紅外線照射，印刷電路板76的光刻膠不感光。又不由光刻膠吸收，印刷電路板標記91也不會產(chǎn)生惡化。
此時，由于預先保證標記識別裝置1的CCD30與CCD40的中心坐標在圖像識別裝置2內(nèi)吻合，對于紫外線用的CCD30上之掩模標記90的中心坐標，使紅外線用的CCD40上的印刷電路板標記91的中心坐標與之吻合，來控制移動機構(gòu)81后，使移動平臺70在XY方向及θ方向旋轉(zhuǎn)移動，實現(xiàn)位置對準。
由以上的說明之后，本發(fā)明的投影曝光裝置具有精確位置對準的效果。
權(quán)利要求
1.一種投影曝光裝置，包括掩模，描繪有電路圖案；平臺，支持對該掩模的圖案做曝光之曝光對象；位置對準裝置，用于通過移動所述掩模或平臺、或者二者來調(diào)整所述掩模和所述曝光對象之間的位置關(guān)系；光學投影系統(tǒng)，利用曝光波長將該掩模之圖案相對于曝光對象予以放大/縮小的曝光；掩模標記，設(shè)于所述掩模上，用于位置對準；曝光對象標記，設(shè)于所述曝光對象上，用于位置對準；掩模標記光源，用和曝光波長相同的波長的光照射所述掩模標記；對象標記光源，用與曝光波長相異的第二波長的光照射所述對象標記；曝光波長反射體，設(shè)于該光學投影系統(tǒng)與該曝光對象之間，并反射與該曝光波長同一波長的光，且可使與曝光波長相異的第二波長光透過；掩模標記攝影裝置，通過該曝光波長反射體所反射的光對該掩模標記進行攝影；對象標記攝影裝置，對由穿透該曝光波長反射體的該第二波長的光所照射的對象標記進行攝影；以及控制裝置，根據(jù)該被攝影之掩模標記和對象標記，通過控制該位置對準裝置把該掩模與曝光對象對準。
2.如權(quán)利要求1所述之投影曝光裝置，其中該曝光波長反射體大體上與該平臺平行設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述之投影曝光裝置，其中該曝光波長反射體被可拆卸地安裝，該投影曝光裝置還包括平臺標記，設(shè)于該平臺上，用于位置對準；以及用于在該曝光波長反射體被除去的情況下，分別獲得利用該掩模標記光源、由掩模標記攝影裝置拍攝的平臺標記的圖像的位置和利用該對象標記光源、由對象標記攝影裝置拍攝的平臺標記的圖像的位置。
4.如權(quán)利要求3所述之投影曝光裝置，其還包括焦點修正透鏡，該透鏡可拆卸地設(shè)于該平臺標記與該平臺標記攝影裝置之間，用于在拍攝該平臺標記期間的焦點修正。
5.一種在投影曝光裝置中的位置對準裝置，該投影曝光裝置包括掩模，描繪有電路圖案等；平臺，支持對該掩模的圖案做曝光之曝光對象；位置對準裝置，用于通過移動所述掩模或平臺、或者二者來調(diào)整所述掩模和所述曝光對象之間的位置關(guān)系；光學投影系統(tǒng)，利用曝光波長將該掩模之圖案相對于曝光對象予以放大/縮小的曝光；掩模標記，設(shè)于所述掩模上，用于位置對準；曝光對象標記，設(shè)于所述曝光對象上，用于位置對準；該位置對準裝置包括掩模標記光源，用和曝光波長相同的波長的光照射所述掩模標記；對象標記光源，用與曝光波長相異的第二波長的光照射所述對象標記；曝光波長反射體，設(shè)于該光學投影系統(tǒng)與該曝光對象之間，并反射與該曝光波長同一波長的光，且可使與曝光波長相異的第二波長光透過；掩模標記攝影裝置，通過該曝光波長反射體所反射的光對該掩模標記進行攝影；對象標記攝影裝置，對由穿透該曝光波長反射體的該第二波長的光所照射的對象標記進行攝影；以及控制裝置，根據(jù)該被攝影之掩模標記和對象標記，通過控制該位置對準裝置把該掩模與曝光對象對準。
6.如權(quán)利要求5所述之位置對準裝置，其中該曝光波長反射體被可拆卸地安裝，該位置對準裝置還包括平臺標記，設(shè)于該平臺上，用于位置對準；以及用于在該曝光波長反射體被除去的情況下，分別獲得利用該掩模標記光源、由掩模標記攝影裝置拍攝的平臺標記的圖像的位置和利用該對象標記光源、由對象標記攝影裝置拍攝的平臺標記的圖像的位置。
7.如權(quán)利要求5所述之位置對準裝置，其中該曝光波長反射體大體上與該平臺平行設(shè)置。
8.如權(quán)利要求5所述之位置對準裝置，其還包括焦點修正透鏡，該透鏡可拆卸地設(shè)于該平臺標記與該平臺標記攝影裝置之間，用于在拍攝該平臺標記期間的焦點修正。
9.一種在如權(quán)利要求3所述之投影曝光裝置中用于把掩模和曝光對象對準的方法，包括下列步驟根據(jù)該平臺標記之圖像的位置，決定與該圖像位置具有指定位置關(guān)系的掩模位置；由上述步驟決定掩模位置后，實現(xiàn)該掩模與曝光對象之間的位置對準。
10.一種在如權(quán)利要求3所述之投影曝光裝置中把掩模和曝光對象對準的方法，包括下列步驟由掩模標記攝影裝置拍攝該平臺標記，通過使用該圖像把該平臺、掩模標記拍攝裝置、和對象標記拍攝裝置之間的位置關(guān)系設(shè)置為一定的位置關(guān)系，并存儲該圖像的位置；然后，由對象標記攝影裝置拍攝該平臺標記，并存儲該圖像位置；移動掩模，以把該掩模標記與平臺標記圖像的所述存儲位置之一對準。
全文摘要
一種可進行精確位置對準的投影曝光裝置。印刷電路板76置于移動平臺70上的狀態(tài)下，由紫外線照明裝置6的紫外線光源60照射掩模標記90時，掩模標記90的像通過投影曝光透鏡71與半反射鏡11，以紫外線反射面鏡10反射，再通過分光器34與成像透鏡32，成像于CCD30上，并由圖像識別裝置2對其中心坐標做計測。其次，由紅外線照明裝置5的紅外線光源50照射印刷電路板標記91，標記91的像通過紫外線反射面鏡10、半反射鏡11、分光器34、反射鏡43、成像透鏡42以及分光器52，成像于CCD40上。對應(yīng)于紫外線用的CCD30上的掩模標記90的中心坐標，使紅外線用CCD40上的印刷電路板標記91的中心坐標吻合，控制移動機構(gòu)81，使移動平臺70在XY及θ方向旋轉(zhuǎn)移動而做位置對準。
文檔編號G03F9/00GK1461977SQ0312373
公開日2003年12月17日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者平林洋一, 松本德嘉 申請人:株式會社阿迪泰克工程