CN101470359A - 投影曝光装置和分割曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及投影曝光装置和分割曝光方法。该投影曝光装置可以进行高精确度对准和分割曝光，其中，在曝光时掩模标记(20)与相应的板标记(30)重叠，掩模标记(20)比板标记(30)大，以便为板标记(30)遮挡曝光光线，并且圆形掩模标记(20)的直径(φM)比板标记(30)的直径(φB)大。

Description

投影曝光装置和分割曝光方法
技术领域
本发明涉及投影曝光(projection exposure)装置和分割曝光(dividingexposure)方法。
背景技术
在各种领域已经广泛应用了光刻(photolithography)方法，其中，由曝光装置在涂覆有感光材料(例如光刻胶)的基板表面上以光刻的方式来刻印(imprint)预定图案，然后通过蚀刻工艺来在该基板上形成该图案。在近几年，也使用曝光装置来制造印刷电路板。
为了制造印刷电路板，主要使用接触型(contact type)曝光装置，其中一次就对要被曝光的板的整个区域进行曝光。然而，在接触型曝光装置中，由于板的膨胀和收缩(这是印刷板的材料的现象)，所以难以满足对准精确度的要求，因此，对通过投影曝光进行的分割曝光(其可以减少板的膨胀和收缩的影响)的需求正在增长。
为了提高生产率，为提高由单次曝光所制造的产品数量的所谓“多区域(multiple areas)”的板设计正成为主流。在这种情况下也采用分割曝光。
在分割曝光中，在要被曝光的板上的各个曝光区域(产品区域)之间的切割线(cutting line)(切割区域)非常窄，例如，在封装板中切割线小于0.5mm。在分割曝光中使用的板对准标记(以下称为板标记(boardmark))位于该窄切割区域中。
在这种情况下，可以将与各个分割曝光区域相对应的板标记设置在上述窄空间上，但是这并不实际。普遍地在相邻的分割曝光区域之间使用相同的板标记。
以下是示出现有技术的示例。
日本专利特开No.2004-12598
日本专利特开No.2004-4215
日本专利特开No.2006-072100
在分割曝光中，通过前一次曝光对所述切割区域进行曝光，并且由于该曝光，切割区域中的板标记和板标记的外缘会变色(discolored)，并且板标记的识别性能劣化，这导致下一次对准的精确度变差。
分割型(divided type)曝光装置和投影曝光装置通常设置有如日本专利特开No.2006-072100所公开的遮蔽快门(mask shatter)，使得只有曝光部分(即，只有产品区域)被曝光而包含该板标记的切割区域不被曝光。
然而，由于切割区域非常窄并且板标记与曝光部分之间的空间很小，所以要精确地仅对曝光部分进行曝光存在技术上的困难，此外，遮蔽快门在对准精确度方面也受到限制。因此，在对曝光区域进行曝光时，不可避免地也要对切割区域(包括板标记的切割区域的一部分)进行曝光。
因此，涂覆在所述板标记上的感光树脂被曝光，并且板标记不可避免地要变色，这导致对准精确度劣化。
本发明的目的是解决现有技术的这些问题。
发明内容
本发明的投影曝光装置包括照射曝光光线的光源以及描绘有要被曝光到作为曝光目标的板上的图案的光掩模，并且该投影曝光装置将所述光掩模的所述图案照射到作为曝光目标的板的特定区域，该投影曝光装置包括：用于对准的掩模标记，其设置在所述光掩模上；用于对准的板标记，其设置在所述板上，以及对准装置，该对准装置基于由其分别拍摄的所述掩模标记和所述板标记，来对准所述光掩模和所述板。在曝光时所述掩模标记与所述板标记彼此重叠。所述掩模标记比所述板标记大，并且所述掩模标记为所述板标记遮挡所述曝光光线。
本发明的该装置可以防止由于不希望的感光树脂的曝光而导致的对准精确度的下降以及板标记的识别性能的下降。
在分割曝光处理中，所述板的所述特定区域为多个，并且针对所述板的所述多个特定区域中的各个区域，连续地执行所述光掩模的所述图案的所述照射。所述板标记对于所述多个特定区域为多个，并且所述掩模标记对于所述多个板标记也为多个。所述板的所述多个所述特定区域共用至少一个或更多个所述板标记，而且与共用的所述板标记相对应的一个或更多个掩模标记比所述板标记大，并且为所述板标记遮挡所述曝光光线。
在采用不同的拍摄装置来分别对掩模标记和板标记进行检测的对准方法(如日本专利特开No.2004-4215中所示)中，以及在通过同一拍摄装置来连续地对掩模标记和板标记进行检测的对准方法(如日本专利特开No.2004-12598中所示)中，本发明是有用的。
本发明不适用于使用一个拍摄装置来同时地对掩模标记和板标记进行检测的方法。
本发明的投影曝光装置和分割曝光方法可以提供保持高对准精确度的分割曝光，而不需要对遮蔽快门(mask shutter)的高精确度定位并且不需要通过加宽切割区域而减小每个板的最终产品的数量。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的正面示意图；
图2是示出掩模标记和板标记的实施方式的平面示意图；
图3是示出在本发明的实施方式中通过掩模标记进行的遮挡操作的解释性示图；
图4是示出掩模标记和板标记的实施方式的正截面示意图；以及
图5是示出拍摄单元1的实施方式的正面示意图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的实施方式。
图1示出了用于制造印刷电路板的投影曝光装置。设置有光刻胶的印刷电路板3被设置在板台座(board stage)35上，由控制器11所控制的移动装置36使得板台座35在XYZ和θ方向上可移动。
具有图案(例如，要被投影的电路)的光掩模2被设置为面向印刷电路板3。投影曝光镜头70被安装在光掩模2与印刷电路板3之间。由可移动的掩模台座25来支撑光掩模2，以调整光掩模2的位置。以由投影曝光镜头70确定的预定放大率放大或缩小或以相同尺寸，通过来自曝光光源71的例如紫外线的曝光光线，将光掩模2的图案曝光到印刷电路板3上。
在图1描述的实施方式中，光掩模2和印刷电路板3在上下方向上水平地设置。然而，也可以垂直地设置光掩模2和印刷电路板3。此外，可以将光掩模2构造为可移动，而不是印刷电路板3，并且光掩模2和印刷电路板3都可被设为可移动。
光掩模2设置有掩模标记20，而印刷电路板3设置有板标记30。通过使用掩模标记20和板标记30来执行光掩模2和印刷电路板3的对准。
拍摄单元1具有CCD相机和照明装置，并连接到图像处理器10、控制器11和显示器12。拍摄单元1的细节将在稍后描述。
拍摄单元1是可移动的，并且由控制器11通过驱动控制装置(未示出)来控制拍摄单元1的移动。
通常设置两个或四个拍摄单元1。根据需要，可以提供更多个拍摄单元1。
为了对描绘在光掩模2上的电路图案21的周围进行遮掩并仅对电路图案21进行曝光，在光掩模2和曝光光源71之间安装遮蔽快门4，如图2所示。可由遮蔽快门移动装置40来移动遮蔽快门4，并且由控制器11来控制遮蔽快门4以对特定部分进行曝光。
图2解释了光掩模2与印刷电路板3之间的关系。虽然如图1所示光掩模2和印刷电路板3被垂直地设置，但是这里光掩模2和印刷电路板3被示出为水平地设置。在本实施方式中，将光掩模2的电路图案21连续地曝光到印刷电路板3的四个分割曝光区域31a、31b、31c和31d上。
板标记30被设置在位于分割曝光区域31周围的切割区域的四个位置上，而掩模标记20也被设置在位于与分割曝光区域31相对应的电路图案21周围的区域的四个对应(counter)位置上。
设置在分割曝光区域31a和31b之间的两个板标记30α共同用于对分割曝光区域31a和31b的曝光。其它两个板标记30β同样共同用于对分割曝光区域31c和31d的曝光。
遮蔽快门4具有四个矩形快门片41(通过遮蔽快门移动装置40来移动快门片41)并为电路图案21周围的区域遮挡曝光光线，使得只可以对电路图案21进行曝光，并且只有分割曝光区域31被曝光光线照射。然而，快门片41的对准精确度受到限制，并且在电路图案21的周围出现没有被遮蔽的空间G。在分割曝光区域31的周围，也出现了不可避免要被曝光光线照射的空间G。在电路图案21的周围有掩模标记20，而在板3的对应位置有板标记30，掩模标记20和板标记30的全部或一部分位于没有遮蔽曝光光线的空间G的内部。
因此，在进行曝光时，空间G也被曝光，而板标记30也被曝光。
在对分割曝光区域31的前次曝光时板标记30α、β被曝光，从而在分割曝光区域31的下一次对准中板标记30α、β的识别精确度变差，而且对准精确度也变差。
例如，分割曝光区域31a的曝光导致板标记30α被曝光，并且板标记30α的识别精确度变差。板标记30α用于对准下一分割曝光区域31b和光掩模2，并且板标记30α的较差识别度影响了分割曝光区域31b与光掩模2之间的对准精确度。
在如图3和4所示的本发明的实施方式中，在曝光中掩模标记20的各个位置与板标记30的相应位置重叠，而且掩模标记20比板标记30大，使得为板标记30遮挡曝光光线。在图4中，圆形掩模标记20的直径比圆形板标记30的直径
Figure A200810210373D0008185628QIETU
大。
掩模标记20包括可以遮挡曝光光线的材料，并且优选的是，掩模标记20具有由金属(例如铬)薄膜或金属膜构成的遮蔽薄膜或遮蔽膜。
在
Figure A200810210373D0008151902QIETU
的条件下描绘掩模标记20时，掩模标记20可以为板标记30以及板标记30的周围区域遮挡曝光光线，如图3所示，而且在对准后的曝光中形成遮蔽区域32。包围板标记30的光刻胶部分34的一部分和包含在遮蔽区域32中的板标记30不被曝光，从而遮蔽区域32成为非感光区域。
因此，解决了板标记30的识别精确度以及对准中的对准精确度变差的问题。
掩模标记20和板标记30的形状是任意的。它们可以是任何形状，例如正方形、圆形，只要在曝光过程中掩模标记20可以为板标记30遮挡曝光光线即可。
下面将描述操作。
遮蔽快门4被打开，以不遮挡掩模标记20并且露出整个掩模标记20。然后，通过拍摄单元1单独地检测掩模标记20和要曝光的分割曝光区域31的板标记30，并且通过板台座35和/或掩模台座25在X、Y、θ方向上移动并对准印刷电路板3和/或光掩模2，使得掩模标记20的中心与板标记30的中心之间的位置差最小。
拍摄单元1可以与日本特开No.2004-4215所公开的拍摄单元相类似。如图5所示，拍摄单元1包括分别对板标记30和掩模标记20进行拍摄的板标记CCD 5和掩模标记CCD 6。
通过来自曝光光源71的紫外线来照射掩模标记20，并且掩模标记20将该光线反射到投影曝光镜头70、半反射镜(half mirror)61。该光线在反射器63处被反射到掩模标记CCD 6，以通过图像形成透镜64来对掩模标记20进行拍摄。标号65是图像形成表面65。
在对准过程中，紫外线反射器60为印刷电路板3遮挡紫外线，并且避免了紫外线导致的不良影响。
通过来自发光装置50的红外线或可见光来照射板标记30，并且板标记30将这些光线反射到半反射镜61和透镜62。分光器51将这些光线反射到图像形成透镜52和对板标记30进行拍摄的板标记CCD 5。
由板标记CCD 5和掩模标记CCD 6检测到的板标记30和掩模标记20的图像数据被传输到图像处理器10，这些数据在图像处理器10被处理，被存储在控制器11中并被显示在显示器12上。
如上所述，移动板台座35和/或掩模台座25，使得板标记30与掩模标记20之间的位置差为零，并且对准光掩模2和印刷电路板3。
在完成对准之后，移出拍摄单元1，并由遮蔽快门4遮蔽电路图案21周围的区域，然后，执行通过曝光光源71进行的在分割曝光区域31处的一系列曝光。
在完成对一个分割曝光区域31的曝光之后，在对下一分割曝光区域31的下一曝光之前执行对下一分割曝光区域31的对准。因为共用的板标记30α、β被掩模标记20遮掩并且在前次曝光中位于遮蔽区域32中，所以板标记30α、β及外围区域不被曝光，而且使得板标记30α、β不变色。因此，可以保持板标记30α、β的高识别性以及高的对准精确度。

Claims (7)

1、一种投影曝光装置，该投影曝光装置具有照射曝光光线的光源以及描绘有要被曝光到作为曝光目标的板上的图案的光掩模，并且该投影曝光装置将所述光掩模的所述图案照射到作为曝光目标的所述板的特定区域，该投影曝光装置包括：
用于对准的掩模标记，其设置在所述光掩模上；
用于对准的板标记，其设置在所述板上；以及
对准装置，该对准装置基于由其分别拍摄的所述掩模标记和所述板标记，来对准所述光掩模和所述板，其中
在曝光时所述掩模标记与所述板标记彼此重叠地定位，
所述掩模标记比所述板标记大，并且
所述掩模标记为所述板标记遮挡所述曝光光线。
2、根据权利要求1所述的投影曝光装置，其中
所述板的所述特定区域为多个，并且针对所述板的所述多个特定区域中的各个区域，连续地执行所述光掩模的所述图案的所述照射，
所述板标记对于所述多个特定区域为多个，并且所述掩模标记对于所述多个板标记也为多个，
所述板的所述多个特定区域共用至少一个或更多个所述板标记，
与共用的所述板标记相对应的一个或更多个掩模标记比所述板标记大，并且为所述板标记遮挡所述曝光光线。
3、根据权利要求2所述的投影曝光装置，该投影曝光装置还包括：
遮蔽快门，其用于遮蔽所述板的所述多个特定区域中的要由所述曝光光线照射的一个特定区域之外的其它区域，其中
在要被所述曝光光线照射的所述特定区域的周围形成不被所述遮蔽快门所遮蔽的空间，
共用的所述板标记的至少一部分位于所述空间上。
4、根据权利要求1所述的投影曝光装置，其中
为所述板标记遮挡所述曝光光线的所述掩模标记包括由金属膜制成的遮蔽膜。
5、一种分割曝光方法，其中，光源发出曝光光线，并且光掩模描绘有要被曝光到作为曝光目标的板上的图案，而且将所述光掩模的所述图案曝光到作为曝光目标的所述板的特定区域，该方法包括以下步骤：
单独地对设置在所述光掩模上的用于对准的掩模标记和设置在所述板上的用于对准的板标记进行拍摄，
基于所述掩模标记和所述板标记来对准所述光掩模和所述板，其中
在曝光时所述掩模标记与所述板标记彼此重叠地定位，
所述掩模标记比所述板标记大，并且
所述掩模标记为所述板标记遮挡所述曝光光线。
6、根据权利要求5所述的分割曝光方法，其中，所述板的所述特定区域为多个，并且针对所述板的所述多个特定区域中的各个区域，连续地执行所述光掩模的所述图案的所述照射，
所述板标记对于所述多个特定区域为多个，并且所述掩模标记对于所述多个板标记也为多个，
所述板的所述多个特定区域共用至少一个或更多个所述板标记，
与共用的所述板标记相对应的一个或更多个掩模标记比所述板标记大，并且为所述板标记遮挡所述曝光光线。
7、根据权利要求6所述的分割曝光方法，该方法还包括以下步骤：
由遮蔽快门遮蔽所述板的所述多个特定区域中的要由所述曝光光线照射的一个特定区域之外的其它区域，其中
在要被所述曝光光线照射的所述特定区域的周围形成不被所述遮蔽快门所遮蔽的空间，
共用的所述板标记的至少一部分位于所述空间上。
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