JP4051204B2 - 投影露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の発する光束を所定のパターンが形成されたマスクに透過させたうえで感光剤が塗布されたプリント配線基板に投射し、前記所定のパターンを前記プリント配線基板に転写する、投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の配線パターンや液晶パネルの透明薄膜電極などを描画する方法として、従来より投影露光装置等が利用されている。投影露光装置は超高圧水銀灯などの高出力の光源から発せられる光束を所定のパターンがかかれたマスクに投射し、さらにこの光束を感光剤の塗布されたプリント配線基板や集積回路、液晶パネルなどの被露光体上で結像させてマスクのパターンを被露光体に転写するものである。
【０００３】
一般にプリント配線基板は、スルーホールを穿孔した後、銅メッキし、次いで整面処理を行って銅表面の酸化膜を除去し、最後に感光剤が塗布される。この整面処理、温度変化、積層工程によりプリント配線基板は最大0.2%程度伸縮する。プリント配線基板が伸縮することによってスルーホールの位置も変動するため、このような投影露光装置はプリント配線基板上に結像するマスクのパターンの像の伸縮率を変更可能とすることが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑み、マスクの像の伸縮率の変更を可能とした投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の投影露光装置は、光学系が、光源より発せられマスクを通過した光束を偏向させる第１の平面鏡と、第１の平面鏡によって偏向した光束が入射されるレンズユニットと、レンズユニットから射出された光束を反射させてレンズユニットに再度入射させ、その反射面が前記マスクに対して垂直に配置されている反射手段と、反射手段によって反射されたのち、レンズユニットから射出された光束を偏向させ、マスクと平行に配置されたプリント配線基板上で結像させる第２の平面鏡と、プリント配線基板上で結像したマスクの像のマスクに対する伸縮率を変更可能な像伸縮機構と、を有し、像伸縮機構は、反射手段をレンズユニットの光軸方向に進退させる反射手段駆動機構と、マスクとプリント配線基板とが、レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、マスクとプリント配線基板が共にレンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定する位置設定手段と、を有する。
【０００６】
すなわち、光源からの光束が入射する反射手段をレンズユニットの光軸方向に移動させて投影露光装置のレンズユニットから所定距離だけ移動させることにより、レンズユニットから反射手段に向かう光束の瞳位置がレンズユニットの光軸方向にずれてテレセン性が扇状に崩れる。さらにマスクとプリント配線基板が互いに共役状態を保ちつつ共にレンズユニットの焦点位置からずれるようにすることにより、マスクのパターンの像の伸縮率を変更することができる。
【０００７】
また、第１および第２の平面鏡をマスクに対して近接または離間させることによって、マスクとプリント配線基板とが、レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、マスクとプリント配線基板が共にレンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定する構成としてもよい。
【０００８】
また、マスクの像のマスクに対する伸縮率をＭｇｎｐ、レンズユニットの焦点距離をｆとすると、第１および第２の平面鏡のマスクに対して近接または離間させる方向への移動量ΔＤ１および反射手段の前記レンズユニットから離間又はする方向の移動量ΔＬ１は、式
｜Ｍｇｎｐ−１｜ ＝ ２ × ΔＤ１ × ΔＬ１ ／ ｆ２
を満たし、
反射手段が前記レンズユニットから離間する場合においてはマスクの像の前記マスクに対する伸縮率が１倍以上の時は第１および第２の平面鏡は前記マスクから離間するように移動し、伸縮率が１倍未満の時は第１および第２の平面鏡はマスクに近づくよう移動する構成としてもよい。また、反射手段が前記レンズユニットに接近する場合においては、前式を満たした状態で、マスクの像の前記マスクに対する伸縮率が１倍以上の時は第１および第２の平面鏡は前記マスクに近づくように移動し、伸縮率が１倍未満の時は第１および第２の平面鏡はマスクから離間するよう移動する構成としてもよい。
【０００９】
また、像伸縮機構がプリント配線基板の伸縮率を計測可能な伸縮率計測手段を有する構成としても良い。伸縮率計測手段がプリント配線基板の伸縮率を計測する方法としては、例えばマスクおよびプリント配線基板上の長手方向と短手方向にそれぞれ少なくとも２つ形成されたマーク間の距離をそれぞれ計測し、プリント配線基板のマーク間距離計測結果とマスクのマーク間距離計測結果を比較する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態による投影露光装置を模式的に示したものである。なお、以下の説明においては、主走査方向（マスクおよびプリント基板が駆動される方向）をＸ軸、副走査方向をＹ軸、光束がプリント基板に入射する方向をＺ軸と定義している。また、Ｘ軸については図１中左下から右上に向かう方向、Ｙ軸については図１中右下から左上に向かう方向、Ｚ軸については図１中下から上に向かう方向をそれぞれ正としている。図１には光源２は１つしか記載されていないが、実際の投影露光装置はＹ軸方向に複数個の光源および投影光学系が配置されており、マスクおよびプリント基板を往復させること無くプリント基板全面を露光することができる。
【００１１】
本実施形態の投影露光装置１は、光源２、コリメータレンズ３、マスク４、折り返しミラー５、レンズユニット６、ダハミラー７、基板ホルダ８を有する。
【００１２】
光源２は例えば超高圧水銀灯のような、プリント基板に塗布された感光剤を感光させるのに充分な波長と出力を有する光源である。光源２から放射されるＺ軸負の方向向きの光束はコリメータレンズ３によってマスク４上で矩形状に照明され、次いで折り返しミラー５に入射する。
【００１３】
折り返しミラー５は、直角二等辺三角形断面の三角柱形状の部材であり、その高さ方向はＹ軸に平行である。また、折り返しミラー５の二等辺部側面は反射面であり、その反射面の法線は共に、Ｘ軸と４５度の角度をなしている。折り返しミラー５はマスク４を通過した光束を反射してＸ軸正の方向に向かうよう屈曲させてレンズユニット６に入射させるとともに、レンズユニット６からＸ軸負の方向に折り返しミラー５に投射される光束を反射してＺ軸負の方向に向かうよう屈曲させて基板ホルダ８に固定されたプリント基板Ｂに入射させる。プリント基板Ｂに入射した光束はプリント基板Ｂ上で結像する。すなわち、マスク４の像がプリント基板Ｂ上で結像し、プリント基板Ｂ上に塗布された感光剤によってこの像はプリント基板Ｂ上に転写される。
【００１４】
レンズユニット６は複数の光学部材をＸ軸方向に並べたユニットであり、全体としては凸レンズと同様の働きをする。
【００１５】
ダハミラー７は、２つの反射面がＸＹ面上において９０度の角度で内側を向くように構成されたミラーであり、レンズユニット６からダハミラー７に投射される光束をＸＹ平面上で入射方向と同じ方向に反射してレンズユニット６に戻す。ダハミラー７は、レンズユニット６の焦点位置付近に配置されている。この構成によりマスク４のパターンは基板Ｂ上でＸＹ方向共反転することなく同じ向きに転写される。
【００１６】
マスク４および基板ホルダ８はそれぞれマスク駆動機構１４、基板ホルダ駆動機構１８によって駆動され、Ｘ軸方向に移動可能である。同様に、折り返しミラー５は折り返しミラー駆動機構１５によって駆動され、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。また、ダハミラー７はダハミラー駆動機構１７によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能である。
【００１７】
また、投影露光装置１の各投影光学系にはマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８が備えられている。マスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８はそれぞれプリント基板Ｂに塗布された感光剤と反応しない波長域および強度のランプと、ＣＣＤカメラとを備えている。マスク位置検出手段２４はランプによってマスク４を照射すると共に、ＣＣＤカメラによってマスク４の全体画像を取得する。同様に、基板位置検出手段２８はランプによってプリント基板Ｂを照射すると共に、ＣＣＤカメラによってプリント基板Ｂの全体画像を取得する。マスク４、プリント基板Ｂのそれぞれ４隅には位置合わせ用のマークがあり、コントローラ１０はマスク位置検出手段２４と基板位置検出手段２８のそれぞれのＣＣＤカメラによって取得されたマスク４およびプリント基板Ｂの全体画像を画像処理することにより、マスク４およびプリント基板Ｂのそれぞれについて、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源２から発せられた光束の入射位置との距離を算出することができる。また、コントローラ１０はマスク４およびプリント基板Ｂのそれぞれについて位置合わせ用のマーク間の距離を算出可能であり、マスク４上のマーク間の距離とプリント基板Ｂ上のマーク間の距離とを比較することにより、マスク４の像をプリント基板Ｂ上に転写するときの倍率を決定する。
【００１８】
また高精度な位置合わせと倍率補正が要求される場合はマスク４、プリント基板Ｂの４隅のマーク位置それぞれにＣＣＤカメラ２４，２８を配置して倍率を上げて検出する方法がある。この場合、光束の入射位置に対する各々のＣＣＤカメラ位置は認識でき、このＣＣＤカメラ位置からＣＣＤカメラ同士の間隔を算出する事が可能である。したがって、ＣＣＤカメラ同士の間隔と各ＣＣＤカメラの撮影画像におけるマークの座標とから、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源２から発せられた光束の入射位置との距離をより厳密に計測することが可能である。
【００１９】
また、投影露光装置１は基板高さ検出機構３８を有する。コントローラ１０は基板高さ検出機構３８を制御して、プリント基板Ｂの露光面のＺ軸方向の位置を検出することができる。基板高さ検出機構３８の具体的な構成については後述する。
【００２０】
以上のように構成された投影露光装置１によって、マスク４の像をプリント基板Ｂに露光させる方法を図面を用いて以下に説明する。
【００２１】
最初に、プリント基板Ｂの露光面の位置（Ｚ軸方向）、およびプリント基板Ｂ上に結像されるマスク４の像の伸縮比が求められる。
【００２２】
図２は、マスク４をＺ軸正の方向から見た概略図である。マスク４は４辺のそれぞれがＸ軸またはＹ軸と平行である長方形板状の部材である。マスク４の中央部には、プリント配線パターンがかかれているマスク部４ａが形成されており、またマスク４の周縁部４ｂには配線パターンはかかれていない。
【００２３】
マスク４の周縁部４ｂの４隅には位置検出用のマークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃ，Ｍ１ｄがパターニングされている。マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃ，Ｍ１ｄは４辺のそれぞれがＸ軸またはＹ軸と平行である長方形の４頂点にあり、この長方形の中にマスク部４ａがすべて含まれるようになっている。コントローラ１０はマスク位置検出手段２４を制御して、マークＭ１ａとＭ１ｂとの距離ｌ１１ｘと、マークＭ１ｃとＭ１ｄとの距離ｌ１２ｘと、マークＭ１ｂとＭ１ｃとの距離ｌ１１ｙと、マークＭ１ａとＭ１ｄとの距離ｌ１２ｙとを算出する。次いで、ｌ１１ｘとｌ１２ｘの平均値ｌ１ｘと、ｌ１１ｙとｌ１２ｙの平均値ｌ１ｙとを求める。ｌ１ｘおよびｌ１ｙは投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４毎に求められ、コントローラ１０はその平均値ｌ１ｘｍおよびｌ１ｙｍを演算する。
【００２４】
図３は、プリント基板ＢをＺ軸正の方向から見た概略図である。マスク４と同様、プリント基板Ｂの中央部にはプリント配線パターンが転写されるパターン部Ｂ１がある。プリント基板Ｂの周縁部Ｂ２の４隅には位置検出用マークまたは穴がありＭ２ａ，Ｍ２ｂ，Ｍ２ｃ，Ｍ２ｄとする。コントローラ１０は基板位置検出手段２８を制御して、マークＭ２ａとＭ２ｂとの距離ｌ２１ｘと、マークＭ２ｃとＭ２ｄとの距離ｌ２２ｘと、マークＭ２ｂとＭ２ｃとの距離ｌ２１ｙと、マークＭ２ａとＭ２ｄとの距離ｌ２２ｙとを算出する。次いで、ｌ２１ｘとｌ２２ｘの平均値ｌ２ｘと、ｌ２１ｙとｌ２２ｙの平均値ｌ２ｙとを求める。
【００２５】
以上のように、ｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、プリント基板Ｂがマスク４に比べてどの程度伸縮しているのかを演算することができる。プリント基板Ｂは整面処理、温度変化、積層工程により伸縮するため伸縮率がＸ，Ｙ方向で異なる。本実施形態の投影露光装置１は、マスク４の像がプリント基板Ｂ上に結像するときの倍率を設定可能となっているが、Ｘ軸方向の倍率とＹ軸方向の倍率とを別個に設定することはできないので、適切な倍率Ｍｇｎｐを演算する。
【００２６】
本実施形態においては、各投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８毎にｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出し、ｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙそれぞれの平均値ｌ１ｘｍ，ｌ２ｘｍ，ｌ１ｙｍ，ｌ２ｙｍを求める。次いで、適切な倍率Ｍｇｎｐを式Ｍｇｎｐ＝（ｌ２ｘｍ＋ｌ２ｙｍ）／（ｌ１ｘｍ＋ｌ１ｙｍ）を用いて算出する。
【００２７】
倍率Ｍｇｎｐを前述の式によって演算する構成とすると、Ｘ軸方向とＹ軸方向とでは異なる伸縮率で引き伸ばされたプリント基板にマスク４の像が適切な倍率Ｍｇｎｐで投影されたとき、マスク４の像の投影位置とプリント基板とのずれ量の最大値を最小に保つことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態においては適切な倍率Ｍｇｎｐを上記の式によって演算しているが、本発明は上記の式に限定されるものではなく、他の方法を用いて倍率Ｍｇｎｐを演算しても構わない。例えば、Ｍｇｎｐ＝（ｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍ＋ｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍ）／２とする、ｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍとｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍのうちいずれかをＭｇｎｐとする、或いは適切な定数ｍ，ｎを用いてＭｇｎｐ＝（ｍｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍ＋ｎｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍ）／（ｍ＋ｎ）としてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態においては、投影光学系毎にｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出し、それぞれの平均値ｌ１ｘｍ，ｌ２ｘｍ，ｌ１ｙｍ，ｌ２ｙｍからＭｇｎｍを演算しているが、演算時間の短縮化のため、ある投影光学系のマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８によって求められたｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙのみを用いて適切な倍率Ｍｇｎｐを演算する構成としても良い。
【００３０】
図４は、基板ホルダ８およびプリント基板ＢをＹ軸負の方向から見た概略図である。基板高さ検出機構３８はプリント基板Ｂ上に塗布された感光剤と反応しない波長および強度のレーザ光ＬＢをプリント基板Ｂに向けてＸＺ平面上斜め方向に入射させるレーザ光源３８ａと、３８ａより出射した光をプリント基板Ｂ上に集光させる凸レンズ３８ｄと、プリント基板Ｂ上で反射したレーザ光ＬＢを受光する受光部３８ｂと、凸レンズ３８ｃを有する。凸レンズ３８ｃは受光部３８ｂの受光面の手前に、その光軸が反射したレーザ光ＬＢの光軸と平行になるよう配置されており、プリント基板Ｂ上で反射したレーザ光ＬＢを屈折させて受光部３８ｂの受光面内に収める。プリント基板Ｂ上の反射位置と受光部３８ｂは凸レンズ３８ｃの共役位置にあり、倍率μの関係になっている。尚、倍率μとはおよそ凸レンズ３８ｃと受光部３８ｂ間の光軸方向の長さΛ２と、プリント基板Ｂ上反射面と凸レンズ３８ｃ間の光軸方向の長さΛ１の比Λ２／Λ１である。プリント基板Ｂ上で反射した時点でのレーザ光ＬＢが凸レンズ３８ｃの光軸よりもＺ軸負の方向寄り（すなわち、プリント基板Ｂ寄り）のときは、レーザ光ＬＢは凸レンズ３８ｃの光軸よりもＺ軸正の方向寄りの位置に入射する。
【００３１】
受光部３８ｂは受光部３８ｂの受光面のどの位置にレーザ光ＬＢが入射したのかを検出可能であり、この入射位置からプリント基板Ｂの高さを検出可能である。
【００３２】
基板高さ検出機構３８を用いたプリント基板Ｂの高さの検出方法を以下に詳説する。なお、受光部３８ｂの受光面の中心（受光面と凸レンズ３８ｃの光軸とが交差する点）にレーザ光ＬＢが入射したときの基板高さＢＨ０をあらかじめ実験によって算出する。
【００３３】
ここで、レーザ光ＬＢの入射位置が凸レンズ３８ｃの光軸と受光部３８ｂの受光面との交点からΔＬＤだけずれている場合、その時の基板高さＢＨは数１によって演算される。なお、レーザ光ＬＢの入射位置がプリント基板Ｂから遠ざかる方向に移動している場合はΔＬＤ＞０、プリント基板Ｂに近づく方向に移動している場合はΔＬＤ＜０としている。また、θはレーザ光ＬＢの入射角である。
【００３４】
【数１】
【００３５】
ここでＢＨをより精度良く検出する為にはあらかじめ実験等によりＢＨの変化に対するΔＬＤを計測しておく方法もある。
【００３６】
以上の方法にて算出したプリント基板Ｂの高さＢＨ、および折り返しミラー５の位置から、マスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬを演算可能となっている。
【００３７】
マスク４上に形成されたパターンがプリント基板Ｂ上にピントが合った状態で結像するようにするためにはレンズユニット６に対してマスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となるように配置されていなければならない。本実施形態においてはレンズユニット６は固定されており、またマスク４および基板ホルダ８はＺ軸方向には移動しない。
【００３８】
上記のような構成の露光装置１においては、折り返しミラー５をＸ軸方向に移動させることにより、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となるようにしてピント合わせが行われる。距離ＤＬがレンズユニット６の焦点距離の２倍であるとき、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となる。以下、折り返しミラー５の移動によってマスク４上に形成されたパターンがプリント基板Ｂ上に結像するようにする手順を図５を用いて説明する。
【００３９】
図５は、図１の投影露光装置１をＹ軸方向に投影した側面図である。図５においては、図面の簡略化のためレンズユニット６は一枚の凸レンズとして、またダハミラー７は１枚の平面鏡として記載されている。コントローラ１０は距離ＤＬとレンズユニット６の焦点距離ｆを比較し、プリント基板Ｂの露光面とマスクのレンズユニット６による結像面との距離の差ΔＤＬ＝ＤＬ−２ｆを求める。次いで、ΔＤＬ＞０ならばＸ軸正の方向に、またΔＤＬ＜０ならばＸ軸負の方向に折り返しミラー５を距離|ΔＤＬ|／２だけ移動させる。ここで、図５においてはΔＤＬ＞０であり、レンズユニット６による結像面の位置はプリント基板Ｂの露光面よりもＺ軸正の方向に|ΔＤＬ|だけ移動した位置（図５中２点鎖線で図示された位置）となる。折り返しミラー５をＸ軸正の方向に距離|ΔＤＬ|／２だけ移動させたときの折り返しミラー５を破線で、またその時の光路を一点鎖線で示す。このときのマスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬ’は折り返しミラー５を動かす前の距離ＤＬよりも|ΔＤＬ|だけ短くなっており、ＤＬ’＝２ｆとなる。従ってマスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となり、マスク４上に形成されたパターンはプリント基板Ｂ上に結像するようになる。従って、上記のように前工程でプリント基板Ｂの高さを計測し、結像位置を調整することで、投影露光装置１は厚さの異なるプリント基板に対応可能となっている。
【００４０】
次いで、マスク４の像がプリント基板Ｂ上に結像するときの倍率を上記の演算によって求めた倍率Ｍｇｎに設定する。倍率の設定は、コントローラ１０がダハミラー駆動機構１７を制御してダハミラー７をＸ軸方向に駆動し、さらにコントローラ１０が折り返しミラー駆動機構１５を制御して折り返しミラー５をＺ軸方向に駆動することによって行われる。
【００４１】
図９および図１０を用いて倍率の設定の原理について説明する。図９は、レンズユニット６およびダハミラー７をＺ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット６およびダハミラー７はそれぞれ一枚の面として描写されている。また、ダハミラー７に向かう光束を２点鎖線で、ダハミラー７で反射した光束を破線で示す。
【００４２】
倍率を設定するためには、最初にダハミラー７をレンズユニット６の焦点位置７ａからＸ軸正の方向にΔＬ１移動させる。ダハミラー７をこのように移動させると、レンズユニット６出射時の瞳位置をＸ軸正の方向に２ΔＬ１ずらす事になる。この結果、平行光束である入射光に対して反射光はテレセン性が扇状に崩れた光束となる。
【００４３】
しかしながら、基板側焦点位置での像の大きさはテレセン性を崩しただけでは変化しない。そこで、レンズユニット６に対するマスク４およびプリント基板Ｂの露光面の相対位置を、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とがレンズユニット６に対して共役状態を保つように光学的に移動させる。すなわち、プリント基板Ｂの露光面がレンズユニット６に対して近づけば、プリント基板Ｂの露光面状に結像されるマスクの像は拡大される。反対にプリント基板Ｂの露光面がレンズユニット６に対して遠ざかれば、プリント基板Ｂの露光面状に結像されるマスクの像は縮小される。
【００４４】
レンズユニット６に対するマスク４およびプリント基板Ｂの露光面の相対位置を、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とがレンズユニット６に対して共役状態を保つように光学的に移動させるために、折り返しミラー５をＺ軸の方向にΔＤ１移動させる。なお、ダハミラー７をＸ軸正の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー５をＺ軸負の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー５をＺ軸正の方向に移動させる。また、ダハミラー７をＸ軸負の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー５をＺ軸正の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー５をＺ軸負の方向に移動させる。
【００４５】
図１０は、マスク４、折り返しミラー５、レンズユニット６、ダハミラー７、およびプリント基板ＢをＹ軸負の方向から見たものである。図１０においては、倍率を設定する前の光束を２点鎖線で、またダハミラー７および折り返しミラー５を移動して倍率を設定した後の光束を破線で示している。なお、図１０に示した例においては倍率Ｍｇｎｐ＜１とし、折り返しミラー５はＺ軸正の方向に移動する。
【００４６】
図９、１０に示すように、ダハミラー７を位置７ａから７ｂへＸ軸正の方向にΔＬ１移動させ、さらに折り返しミラー５をＺ軸正の方向にΔＤ１移動させることにより、マスク４を通過した光束が収縮してプリント基板Ｂ上で結像する。このとき、ΔＬ１およびΔＤ１は数２を満たす値に設定される。なお、この倍率補正においては、光軸の中心位置は変化しない。
【００４７】
【数２】
【００４８】
図６は、上記倍率の設定原理によって像の拡大処理が行われた後の光源２、マスク４およびプリント基板ＢをＸ軸正の方向から見たものである。なお、実際の投影露光装置においては、コリメータレンズ３、折り返しミラー５、レンズユニット６およびダハミラー７を介してマスク４のパターンがプリント基板Ｂ上に結像する構成であるが、図６においては結像状態を明確に示すため光源２、マスク４およびプリント基板Ｂのみ記載するものとする。図６に示すように、像の拡大処理が行われると、個々の光源２による像のそれぞれは拡大されるものの、それぞれの像のＹ軸方向の結像位置は変化しない。このため、各光源による像がプリント基板Ｂ上で重なり合って、正確にマスク４のパターンがプリント基板Ｂ上に転写されない。従って、各像のＹ軸方向の結像位置を、像同士が重ならないようにそれぞれＹ軸方向にシフトさせるＹシフト処理が行われる。
【００４９】
図１１および図１２は、マスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７をＺ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット６はそれぞれ一枚の面として描写され、さらに折り返しミラー５を省略して基板面およびマスク面の位置はＸＹ平面上に投影されている。
【００５０】
図１１は、Ｙシフト処理を行う前のマスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７の状態を示したものである。この時、マスク４およびプリント基板Ｂは共にレンズユニット６の焦点距離ｆだけレンズユニット６から離れている。また、ダハミラー７はレンズユニット６の焦点位置ＯＭに配置されている。なお、光束を２点鎖線で示す。
【００５１】
この時の光束は、図１１のようなマスク４とプリント基板ＢをＸＹ平面上に投影した図においては、入射光と反射光との光路が等しくなる。
【００５２】
Ｙシフト処理は、コントローラ１０がダハミラー駆動機構１７を制御してダハミラー７をＹ軸方向に駆動し、さらにコントローラ１０が折り返しミラー駆動機構１５を制御して折り返しミラー５をＺ軸方向に駆動することによって行われる。
【００５３】
図１２は、Ｙシフト処理を行ってプリント基板Ｂ上の結像位置をＹ軸負の方向にΔＹ移動させたときのマスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７の状態を示したものである。なお、図１２においては、ダハミラー７によって反射する前の光束を２点鎖線で、また反射後の光束を破線で示す。図１１に示すように、ダハミラー７をＯＭの位置にあるときは、レンズユニット６からダハミラー７に向かう光束の瞳位置はＯＭである。一方、ダハミラー７をＯＭからＹ軸正の方向に距離ΔＬ２だけ移動させると、図１２に示すように上記瞳位置はＯＭからＹ軸正の方向に距離２ΔＬ２だけ移動する。なお、ダハミラー７をＯＭからＹ軸負の方向に移動させると、上記瞳位置もＯＭからＹ軸負の方向にダハミラー７の移動距離の２倍だけ移動する。
【００５４】
この結果、テレセン性が斜めに崩れるが、マスク４およびプリント基板Ｂは共にレンズユニット６の焦点距離ｆだけレンズユニット６から離れている状態では、プリント基板Ｂ上の結像位置はシフトしない。そこで、折り返しミラー５をＺ軸負の方向にΔＤ２移動させてマスク４とプリント基板Ｂとが共役状態を保つように両者のレンズユニット６からの光路長を変化させる。折り返しミラー５をＺ軸負の方向にΔＤ２移動させることにより、マスク４からレンズユニット６の光路長はΔＤ２増加し、レンズユニット６からプリント基板Ｂへの光路長はΔＤ２減少する。このとき、ΔＬ２およびΔＤ２は数３を満たす値に設定される。
【００５５】
【数３】
【００５６】
ここで、数２のΔＤ１、数３のΔＤ２は共に折り返しミラー５のＺ軸方向の移動量を示し、「ΔＤ１＝ΔＤ２」を満足する状態で数２および数３の他の軸の移動量を求める。
【００５７】
なお、投影露光装置１に用いられている光源および投影光学系の数をｎＬとすると、ΔＹの値は数４を用いて求められる。
【００５８】
【数４】
【００５９】
ここで、ａは自然数であり、最もＹ軸負側の光源の場合はａ＝１であり、この隣の光源の場合はａ＝２、さらにその隣の光源の場合はａ＝３・・、というようにａ＝ａｍである光源にＹ軸正側に隣接する光源のａの値はａ＝ａｍ＋１となるように設定される。
【００６０】
また、定数Ｗは倍率補正を行なわない時の１つの投影光学系の露光幅である。
【００６１】
図７はＹシフト処理が行われた後の光源２、マスク４およびプリント基板ＢをＸ軸正の方向から見たものである。図７に示すように、上記の手順によってＹシフトが行われると、中央の光源２および投影光学系による像はシフトせず、その隣の光源２および投影光学系による像はそれぞれＷ（Ｍｇｎ−１）だけ外側にシフトし、さらにその外側に隣接する光源２による像はそれぞれ２Ｗ（Ｍｇｎ−１）だけ外側にシフトする。従って、各像のＹ軸方向の結像位置は、像同士が重ならないように配置され、マスク４のパターンが正確にプリント基板Ｂ上に転写される。
【００６２】
次いで、基板ホルダ８の駆動速度が設定される。本実施形態においてはマスク４の駆動速度は所定値ＶＭに固定されている。マスク４のパターンをＸ軸方向に倍率Ｍｇｎだけ拡大された状態でプリント基板Ｂ上に転写するためには、基板ホルダ８の駆動速度ＶＢを、ＶＢ＝Ｍｇｎ×ＶＭとなるように設定する。
【００６３】
次いで、マスク４とプリント基板ＢとのＸ軸方向の位置合わせが行われる。図８は、図１の投影露光装置１をＹ軸方向に投影した側面図である。図８においては、図面の簡略化のためレンズユニット６は一枚の凸レンズとして、またダハミラー７は１枚の平面鏡として記載されている。なお、位置合わせを行うに当たって、マスク４のマスク部４ａ（図２参照）のＸ軸正方向の先頭が光源２の直下に来るよう、マスク４は配置されている。
【００６４】
コントローラ１０はマスク位置検出手段２４から得られる画像を処理して、光源２から発せられる光束Ｌがマスク４に入射する位置Ｉ１とマスク４上の４隅に配置された位置合わせ用マークのうち、Ｘ軸正方向先頭（図８中右）のマークＭ１ｂおよびＭ１ｃとの距離のＸ軸成分ｄ１１ｘおよびｄ１２ｘを計測可能である。次いで、ｄ１１ｘとｄ１２ｘの平均値ｄ１ｘを演算する。この時、距離ｄ１ｘはマスク４のマスク部４ａのＸ軸正方向の先頭と、マークＭ１ｂとＭ１ｃを結ぶ線分との距離のＸ軸成分を示す。同様に、コントローラ１０は基板位置検出手段２８から得られる画像を処理して、光束Ｌがプリント基板Ｂに入射する位置Ｉ２とプリント基板Ｂ上の４隅に配置された位置合わせ用マークのうち、Ｘ軸正方向先頭（図８中右）のマークＭ２ｂおよびＭ２ｃとの距離のＸ軸成分ｄ２１ｘおよびｄ２２ｘを計測可能である。次いで、ｄ２１ｘとｄ２２ｘの平均値ｄ２ｘを演算する。
【００６５】
また、ｄ１ｘおよびｄ２ｘは投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８毎に求められ、コントローラ１０はそれぞれの平均値ｄ１ｘｍおよびｄ２ｘｍを演算する。
【００６６】
基板ホルダ８の駆動速度ＶＢは、ＶＢ＝Ｍｇｎｐ×ＶＭとなるように設定されているので、数５を満たすように基板ホルダ８を移動させる。
【００６７】
【数５】
【００６８】
この位置関係でＭ１ｂからＭ１ａまでマスク４を速度ＶＭで、また基板ホルダ８を速度ＶＢでＸ軸正の方向に駆動することにより、マスク位置合わせ用マークが基板位置合わせ用マークに対して均等にずれるように転写され、マスク４のマスク部４ａのパターンは、正確にプリント基板Ｂのパターン部Ｂ１上に転写されるので、プリント基板Ｂに形成されたスルーホールと転写された配線パターンがずれることはない。
【００６９】
本実施形態における基板ホルダ８の移動手順を以下に示す。最初に、コントローラ１０は数６を用いて基板ホルダ８の移動距離Δｄを演算する。
【００７０】
【数６】
【００７１】
次いで、コントローラ１０は基板ホルダ駆動機構１８を制御して、基板ホルダ８をＸ軸方向にΔｄだけ移動させる。なお、Δｄ＞０であればＸ軸正の方向に駆動し、Δｄ＜０であればＸ軸負の方向に駆動する。
【００７２】
本例においては、Δｄ＞０であるので、基板ホルダ８はＸ軸正の方向にΔｄだけ移動し、位置合わせ用マークＭ１Ｂは破線の位置に移動する。この結果、マスク４とプリント基板Ｂとの位置関係は数５を満たすようになる。
【００７３】
このようにマスク４とプリント基板Ｂとの位置合わせを行った後、光源２を点灯し、マスク４とプリント基板ＢとをＸ軸方向に移動することにより、正確に位置決めされた状態でマスク４にかかれたパターンがプリント基板Ｂに転写される。
【００７４】
なお、マスク４とプリント基板Ｂとの移動が開始された後も、基板高さ検出機構３８を用いてマスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬは算出されている。ＤＬ＝２ｆが常に成立するように折り返しミラー５をＸ方向に駆動することにより、厚さが部位によって異なるようなプリント基板であっても、マスク４上に形成されたパターンをプリント基板Ｂ上に結像させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の投影露光装置によれば、プリント配線基板上に結像するマスクのパターンの像の拡大率を変更可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による投影露光装置を模式的に示した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態のマスクの概略図である。
【図３】本発明の実施の形態のプリント基板の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態のプリント基板基板高さ検出機構の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の投影露光装置のピント合わせ機構を模式的に示した概略図である。
【図６】Ｙシフト操作を行う前の結像状態を模式的に示したものである。
【図７】Ｙシフト操作を行った後の結像状態を模式的に示したものである。
【図８】本発明の実施の形態の投影露光装置の位置合わせ機構を模式的に示した概略図である。
【図９】本発明の実施の形態の投影露光装置の、レンズユニットおよびダハミラーをＺ軸正の方向から見た概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＹ軸負の方向から見たものである。
【図１１】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＺ軸正の方向から見たものである。
【図１２】Ｙシフト操作を行った後の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＺ軸正の方向から見たものである。
【符号の説明】
１ 投影露光装置
２ 光源
３ コリメータレンズ
４ マスク
５ 折り返しミラー
６ レンズユニット
７ ダハミラー
８ 基板ホルダ
１０ コントローラ
１４ マスク駆動機構
１５ 折り返しミラー駆動機構
１７ ダハミラー駆動機構
１８ 基板ホルダ駆動機構
２４ マスク位置検出手段
２８ 基板位置検出手段
３８ 基板高さ検出機構
Ｂ プリント基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の発する光束を所定のパターンが形成されたマスクに透過させたうえで感光剤が塗布されたプリント配線基板に投射し、前記所定のパターンを前記プリント配線基板に転写する、投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の配線パターンや液晶パネルの透明薄膜電極などを描画する方法として、従来より投影露光装置等が利用されている。投影露光装置は超高圧水銀灯などの高出力の光源から発せられる光束を所定のパターンがかかれたマスクに投射し、さらにこの光束を感光剤の塗布されたプリント配線基板や集積回路、液晶パネルなどの被露光体上で結像させてマスクのパターンを被露光体に転写するものである。
【０００３】
一般にプリント配線基板は、スルーホールを穿孔した後、銅メッキし、次いで整面処理を行って銅表面の酸化膜を除去し、最後に感光剤が塗布される。この整面処理、温度変化、積層工程によりプリント配線基板は最大0.2%程度伸縮する。プリント配線基板が伸縮することによってスルーホールの位置も変動するため、このような投影露光装置はプリント配線基板上に結像するマスクのパターンの像の伸縮率を変更可能とすることが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑み、マスクの像の伸縮率の変更を可能とした投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の投影露光装置は、光学系が、光源より発せられマスクを通過した光束を偏向させる第１の平面鏡と、第１の平面鏡によって偏向した光束が入射されるレンズユニットと、レンズユニットから射出された光束を反射させてレンズユニットに再度入射させ、その反射面が前記マスクに対して垂直に配置されている反射手段と、反射手段によって反射されたのち、レンズユニットから射出された光束を偏向させ、マスクと平行に配置されたプリント配線基板上で結像させる第２の平面鏡と、プリント配線基板上で結像したマスクの像のマスクに対する伸縮率を変更可能な像伸縮機構と、を有し、像伸縮機構は、反射手段をレンズユニットの光軸方向に進退させる反射手段駆動機構と、マスクとプリント配線基板とが、レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、マスクとプリント配線基板が共にレンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定する位置設定手段と、を有する。
【０００６】
すなわち、光源からの光束が入射する反射手段をレンズユニットの光軸方向に移動させて投影露光装置のレンズユニットから所定距離だけ移動させることにより、レンズユニットから反射手段に向かう光束の瞳位置がレンズユニットの光軸方向にずれてテレセン性が扇状に崩れる。さらにマスクとプリント配線基板が互いに共役状態を保ちつつ共にレンズユニットの焦点位置からずれるようにすることにより、マスクのパターンの像の伸縮率を変更することができる。
【０００７】
また、第１および第２の平面鏡をマスクに対して近接または離間させることによって、マスクとプリント配線基板とが、レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、マスクとプリント配線基板が共にレンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定する構成としてもよい。
【０００８】
また、マスクの像のマスクに対する伸縮率をＭｇｎｐ、レンズユニットの焦点距離をｆとすると、第１および第２の平面鏡のマスクに対して近接または離間させる方向への移動量ΔＤ１および反射手段の前記レンズユニットから離間又はする方向の移動量ΔＬ１は、式
｜Ｍｇｎｐ−１｜ ＝ ２ × ΔＤ１ × ΔＬ１ ／ ｆ２
を満たし、
反射手段が前記レンズユニットから離間する場合においてはマスクの像の前記マスクに対する伸縮率が１倍以上の時は第１および第２の平面鏡は前記マスクから離間するように移動し、伸縮率が１倍未満の時は第１および第２の平面鏡はマスクに近づくよう移動する構成としてもよい。また、反射手段が前記レンズユニットに接近する場合においては、前式を満たした状態で、マスクの像の前記マスクに対する伸縮率が１倍以上の時は第１および第２の平面鏡は前記マスクに近づくように移動し、伸縮率が１倍未満の時は第１および第２の平面鏡はマスクから離間するよう移動する構成としてもよい。
【０００９】
また、像伸縮機構がプリント配線基板の伸縮率を計測可能な伸縮率計測手段を有する構成としても良い。伸縮率計測手段がプリント配線基板の伸縮率を計測する方法としては、例えばマスクおよびプリント配線基板上の長手方向と短手方向にそれぞれ少なくとも２つ形成されたマーク間の距離をそれぞれ計測し、プリント配線基板のマーク間距離計測結果とマスクのマーク間距離計測結果を比較する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態による投影露光装置を模式的に示したものである。なお、以下の説明においては、主走査方向（マスクおよびプリント基板が駆動される方向）をＸ軸、副走査方向をＹ軸、光束がプリント基板に入射する方向をＺ軸と定義している。また、Ｘ軸については図１中左下から右上に向かう方向、Ｙ軸については図１中右下から左上に向かう方向、Ｚ軸については図１中下から上に向かう方向をそれぞれ正としている。図１には光源２は１つしか記載されていないが、実際の投影露光装置はＹ軸方向に複数個の光源および投影光学系が配置されており、マスクおよびプリント基板を往復させること無くプリント基板全面を露光することができる。
【００１１】
本実施形態の投影露光装置１は、光源２、コリメータレンズ３、マスク４、折り返しミラー５、レンズユニット６、ダハミラー７、基板ホルダ８を有する。
【００１２】
光源２は例えば超高圧水銀灯のような、プリント基板に塗布された感光剤を感光させるのに充分な波長と出力を有する光源である。光源２から放射されるＺ軸負の方向向きの光束はコリメータレンズ３によってマスク４上で矩形状に照明され、次いで折り返しミラー５に入射する。
【００１３】
折り返しミラー５は、直角二等辺三角形断面の三角柱形状の部材であり、その高さ方向はＹ軸に平行である。また、折り返しミラー５の二等辺部側面は反射面であり、その反射面の法線は共に、Ｘ軸と４５度の角度をなしている。折り返しミラー５はマスク４を通過した光束を反射してＸ軸正の方向に向かうよう屈曲させてレンズユニット６に入射させるとともに、レンズユニット６からＸ軸負の方向に折り返しミラー５に投射される光束を反射してＺ軸負の方向に向かうよう屈曲させて基板ホルダ８に固定されたプリント基板Ｂに入射させる。プリント基板Ｂに入射した光束はプリント基板Ｂ上で結像する。すなわち、マスク４の像がプリント基板Ｂ上で結像し、プリント基板Ｂ上に塗布された感光剤によってこの像はプリント基板Ｂ上に転写される。
【００１４】
レンズユニット６は複数の光学部材をＸ軸方向に並べたユニットであり、全体としては凸レンズと同様の働きをする。
【００１５】
ダハミラー７は、２つの反射面がＸＹ面上において９０度の角度で内側を向くように構成されたミラーであり、レンズユニット６からダハミラー７に投射される光束をＸＹ平面上で入射方向と同じ方向に反射してレンズユニット６に戻す。ダハミラー７は、レンズユニット６の焦点位置付近に配置されている。この構成によりマスク４のパターンは基板Ｂ上でＸＹ方向共反転することなく同じ向きに転写される。
【００１６】
マスク４および基板ホルダ８はそれぞれマスク駆動機構１４、基板ホルダ駆動機構１８によって駆動され、Ｘ軸方向に移動可能である。同様に、折り返しミラー５は折り返しミラー駆動機構１５によって駆動され、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。また、ダハミラー７はダハミラー駆動機構１７によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能である。
【００１７】
また、投影露光装置１の各投影光学系にはマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８が備えられている。マスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８はそれぞれプリント基板Ｂに塗布された感光剤と反応しない波長域および強度のランプと、ＣＣＤカメラとを備えている。マスク位置検出手段２４はランプによってマスク４を照射すると共に、ＣＣＤカメラによってマスク４の全体画像を取得する。同様に、基板位置検出手段２８はランプによってプリント基板Ｂを照射すると共に、ＣＣＤカメラによってプリント基板Ｂの全体画像を取得する。マスク４、プリント基板Ｂのそれぞれ４隅には位置合わせ用のマークがあり、コントローラ１０はマスク位置検出手段２４と基板位置検出手段２８のそれぞれのＣＣＤカメラによって取得されたマスク４およびプリント基板Ｂの全体画像を画像処理することにより、マスク４およびプリント基板Ｂのそれぞれについて、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源２から発せられた光束の入射位置との距離を算出することができる。また、コントローラ１０はマスク４およびプリント基板Ｂのそれぞれについて位置合わせ用のマーク間の距離を算出可能であり、マスク４上のマーク間の距離とプリント基板Ｂ上のマーク間の距離とを比較することにより、マスク４の像をプリント基板Ｂ上に転写するときの倍率を決定する。
【００１８】
また高精度な位置合わせと倍率補正が要求される場合はマスク４、プリント基板Ｂの４隅のマーク位置それぞれにＣＣＤカメラ２４，２８を配置して倍率を上げて検出する方法がある。この場合、光束の入射位置に対する各々のＣＣＤカメラ位置は認識でき、このＣＣＤカメラ位置からＣＣＤカメラ同士の間隔を算出する事が可能である。したがって、ＣＣＤカメラ同士の間隔と各ＣＣＤカメラの撮影画像におけるマークの座標とから、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源２から発せられた光束の入射位置との距離をより厳密に計測することが可能である。
【００１９】
また、投影露光装置１は基板高さ検出機構３８を有する。コントローラ１０は基板高さ検出機構３８を制御して、プリント基板Ｂの露光面のＺ軸方向の位置を検出することができる。基板高さ検出機構３８の具体的な構成については後述する。
【００２０】
以上のように構成された投影露光装置１によって、マスク４の像をプリント基板Ｂに露光させる方法を図面を用いて以下に説明する。
【００２１】
最初に、プリント基板Ｂの露光面の位置（Ｚ軸方向）、およびプリント基板Ｂ上に結像されるマスク４の像の伸縮比が求められる。
【００２２】
図２は、マスク４をＺ軸正の方向から見た概略図である。マスク４は４辺のそれぞれがＸ軸またはＹ軸と平行である長方形板状の部材である。マスク４の中央部には、プリント配線パターンがかかれているマスク部４ａが形成されており、またマスク４の周縁部４ｂには配線パターンはかかれていない。
【００２３】
マスク４の周縁部４ｂの４隅には位置検出用のマークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃ，Ｍ１ｄがパターニングされている。マークＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃ，Ｍ１ｄは４辺のそれぞれがＸ軸またはＹ軸と平行である長方形の４頂点にあり、この長方形の中にマスク部４ａがすべて含まれるようになっている。コントローラ１０はマスク位置検出手段２４を制御して、マークＭ１ａとＭ１ｂとの距離ｌ１１ｘと、マークＭ１ｃとＭ１ｄとの距離ｌ１２ｘと、マークＭ１ｂとＭ１ｃとの距離ｌ１１ｙと、マークＭ１ａとＭ１ｄとの距離ｌ１２ｙとを算出する。次いで、ｌ１１ｘとｌ１２ｘの平均値ｌ１ｘと、ｌ１１ｙとｌ１２ｙの平均値ｌ１ｙとを求める。ｌ１ｘおよびｌ１ｙは投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４毎に求められ、コントローラ１０はその平均値ｌ１ｘｍおよびｌ１ｙｍを演算する。
【００２４】
図３は、プリント基板ＢをＺ軸正の方向から見た概略図である。マスク４と同様、プリント基板Ｂの中央部にはプリント配線パターンが転写されるパターン部Ｂ１がある。プリント基板Ｂの周縁部Ｂ２の４隅には位置検出用マークまたは穴がありＭ２ａ，Ｍ２ｂ，Ｍ２ｃ，Ｍ２ｄとする。コントローラ１０は基板位置検出手段２８を制御して、マークＭ２ａとＭ２ｂとの距離ｌ２１ｘと、マークＭ２ｃとＭ２ｄとの距離ｌ２２ｘと、マークＭ２ｂとＭ２ｃとの距離ｌ２１ｙと、マークＭ２ａとＭ２ｄとの距離ｌ２２ｙとを算出する。次いで、ｌ２１ｘとｌ２２ｘの平均値ｌ２ｘと、ｌ２１ｙとｌ２２ｙの平均値ｌ２ｙとを求める。
【００２５】
以上のように、ｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、プリント基板Ｂがマスク４に比べてどの程度伸縮しているのかを演算することができる。プリント基板Ｂは整面処理、温度変化、積層工程により伸縮するため伸縮率がＸ，Ｙ方向で異なる。本実施形態の投影露光装置１は、マスク４の像がプリント基板Ｂ上に結像するときの倍率を設定可能となっているが、Ｘ軸方向の倍率とＹ軸方向の倍率とを別個に設定することはできないので、適切な倍率Ｍｇｎｐを演算する。
【００２６】
本実施形態においては、各投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８毎にｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出し、ｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙそれぞれの平均値ｌ１ｘｍ，ｌ２ｘｍ，ｌ１ｙｍ，ｌ２ｙｍを求める。次いで、適切な倍率Ｍｇｎｐを式Ｍｇｎｐ＝（ｌ２ｘｍ＋ｌ２ｙｍ）／（ｌ１ｘｍ＋ｌ１ｙｍ）を用いて算出する。
【００２７】
倍率Ｍｇｎｐを前述の式によって演算する構成とすると、Ｘ軸方向とＹ軸方向とでは異なる伸縮率で引き伸ばされたプリント基板にマスク４の像が適切な倍率Ｍｇｎｐで投影されたとき、マスク４の像の投影位置とプリント基板とのずれ量の最大値を最小に保つことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態においては適切な倍率Ｍｇｎｐを上記の式によって演算しているが、本発明は上記の式に限定されるものではなく、他の方法を用いて倍率Ｍｇｎｐを演算しても構わない。例えば、Ｍｇｎｐ＝（ｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍ＋ｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍ）／２とする、ｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍとｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍのうちいずれかをＭｇｎｐとする、或いは適切な定数ｍ，ｎを用いてＭｇｎｐ＝（ｍｌ２ｘｍ／ｌ１ｘｍ＋ｎｌ２ｙｍ／ｌ１ｙｍ）／（ｍ＋ｎ）としてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態においては、投影光学系毎にｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙを算出し、それぞれの平均値ｌ１ｘｍ，ｌ２ｘｍ，ｌ１ｙｍ，ｌ２ｙｍからＭｇｎｍを演算しているが、演算時間の短縮化のため、ある投影光学系のマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８によって求められたｌ１ｘ，ｌ２ｘ，ｌ１ｙ，ｌ２ｙのみを用いて適切な倍率Ｍｇｎｐを演算する構成としても良い。
【００３０】
図４は、基板ホルダ８およびプリント基板ＢをＹ軸負の方向から見た概略図である。基板高さ検出機構３８はプリント基板Ｂ上に塗布された感光剤と反応しない波長および強度のレーザ光ＬＢをプリント基板Ｂに向けてＸＺ平面上斜め方向に入射させるレーザ光源３８ａと、３８ａより出射した光をプリント基板Ｂ上に集光させる凸レンズ３８ｄと、プリント基板Ｂ上で反射したレーザ光ＬＢを受光する受光部３８ｂと、凸レンズ３８ｃを有する。凸レンズ３８ｃは受光部３８ｂの受光面の手前に、その光軸が反射したレーザ光ＬＢの光軸と平行になるよう配置されており、プリント基板Ｂ上で反射したレーザ光ＬＢを屈折させて受光部３８ｂの受光面内に収める。プリント基板Ｂ上の反射位置と受光部３８ｂは凸レンズ３８ｃの共役位置にあり、倍率μの関係になっている。尚、倍率μとはおよそ凸レンズ３８ｃと受光部３８ｂ間の光軸方向の長さΛ２と、プリント基板Ｂ上反射面と凸レンズ３８ｃ間の光軸方向の長さΛ１の比Λ２／Λ１である。プリント基板Ｂ上で反射した時点でのレーザ光ＬＢが凸レンズ３８ｃの光軸よりもＺ軸負の方向寄り（すなわち、プリント基板Ｂ寄り）のときは、レーザ光ＬＢは凸レンズ３８ｃの光軸よりもＺ軸正の方向寄りの位置に入射する。
【００３１】
受光部３８ｂは受光部３８ｂの受光面のどの位置にレーザ光ＬＢが入射したのかを検出可能であり、この入射位置からプリント基板Ｂの高さを検出可能である。
【００３２】
基板高さ検出機構３８を用いたプリント基板Ｂの高さの検出方法を以下に詳説する。なお、受光部３８ｂの受光面の中心（受光面と凸レンズ３８ｃの光軸とが交差する点）にレーザ光ＬＢが入射したときの基板高さＢＨ０をあらかじめ実験によって算出する。
【００３３】
ここで、レーザ光ＬＢの入射位置が凸レンズ３８ｃの光軸と受光部３８ｂの受光面との交点からΔＬＤだけずれている場合、その時の基板高さＢＨは数１によって演算される。なお、レーザ光ＬＢの入射位置がプリント基板Ｂから遠ざかる方向に移動している場合はΔＬＤ＞０、プリント基板Ｂに近づく方向に移動している場合はΔＬＤ＜０としている。また、θはレーザ光ＬＢの入射角である。
【００３４】
【数１】
ここでＢＨをより精度良く検出する為にはあらかじめ実験等によりＢＨの変化に対するΔＬＤを計測しておく方法もある。
【００３６】
以上の方法にて算出したプリント基板Ｂの高さＢＨ、および折り返しミラー５の位置から、マスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬを演算可能となっている。
【００３７】
マスク４上に形成されたパターンがプリント基板Ｂ上にピントが合った状態で結像するようにするためにはレンズユニット６に対してマスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となるように配置されていなければならない。本実施形態においてはレンズユニット６は固定されており、またマスク４および基板ホルダ８はＺ軸方向には移動しない。
【００３８】
上記のような構成の露光装置１においては、折り返しミラー５をＸ軸方向に移動させることにより、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となるようにしてピント合わせが行われる。距離ＤＬがレンズユニット６の焦点距離の２倍であるとき、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となる。以下、折り返しミラー５の移動によってマスク４上に形成されたパターンがプリント基板Ｂ上に結像するようにする手順を図５を用いて説明する。
【００３９】
図５は、図１の投影露光装置１をＹ軸方向に投影した側面図である。図５においては、図面の簡略化のためレンズユニット６は一枚の凸レンズとして、またダハミラー７は１枚の平面鏡として記載されている。コントローラ１０は距離ＤＬとレンズユニット６の焦点距離ｆを比較し、プリント基板Ｂの露光面とマスクのレンズユニット６による結像面との距離の差ΔＤＬ＝ＤＬ−２ｆを求める。次いで、ΔＤＬ＞０ならばＸ軸正の方向に、またΔＤＬ＜０ならばＸ軸負の方向に折り返しミラー５を距離|ΔＤＬ|／２だけ移動させる。ここで、図５においてはΔＤＬ＞０であり、レンズユニット６による結像面の位置はプリント基板Ｂの露光面よりもＺ軸正の方向に|ΔＤＬ|だけ移動した位置（図５中２点鎖線で図示された位置）となる。折り返しミラー５をＸ軸正の方向に距離|ΔＤＬ|／２だけ移動させたときの折り返しミラー５を破線で、またその時の光路を一点鎖線で示す。このときのマスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬ’は折り返しミラー５を動かす前の距離ＤＬよりも|ΔＤＬ|だけ短くなっており、ＤＬ’＝２ｆとなる。従ってマスク４とプリント基板Ｂの露光面とが共役の関係となり、マスク４上に形成されたパターンはプリント基板Ｂ上に結像するようになる。従って、上記のように前工程でプリント基板Ｂの高さを計測し、結像位置を調整することで、投影露光装置１は厚さの異なるプリント基板に対応可能となっている。
【００４０】
次いで、マスク４の像がプリント基板Ｂ上に結像するときの倍率を上記の演算によって求めた倍率Ｍｇｎに設定する。倍率の設定は、コントローラ１０がダハミラー駆動機構１７を制御してダハミラー７をＸ軸方向に駆動し、さらにコントローラ１０が折り返しミラー駆動機構１５を制御して折り返しミラー５をＺ軸方向に駆動することによって行われる。
【００４１】
図９および図１０を用いて倍率の設定の原理について説明する。図９は、レンズユニット６およびダハミラー７をＺ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット６およびダハミラー７はそれぞれ一枚の面として描写されている。また、ダハミラー７に向かう光束を２点鎖線で、ダハミラー７で反射した光束を破線で示す。
【００４２】
倍率を設定するためには、最初にダハミラー７をレンズユニット６の焦点位置７ａからＸ軸正の方向にΔＬ１移動させる。ダハミラー７をこのように移動させると、レンズユニット６出射時の瞳位置をＸ軸正の方向に２ΔＬ１ずらす事になる。この結果、平行光束である入射光に対して反射光はテレセン性が扇状に崩れた光束となる。
【００４３】
しかしながら、基板側焦点位置での像の大きさはテレセン性を崩しただけでは変化しない。そこで、レンズユニット６に対するマスク４およびプリント基板Ｂの露光面の相対位置を、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とがレンズユニット６に対して共役状態を保つように光学的に移動させる。すなわち、プリント基板Ｂの露光面がレンズユニット６に対して近づけば、プリント基板Ｂの露光面状に結像されるマスクの像は拡大される。反対にプリント基板Ｂの露光面がレンズユニット６に対して遠ざかれば、プリント基板Ｂの露光面状に結像されるマスクの像は縮小される。
【００４４】
レンズユニット６に対するマスク４およびプリント基板Ｂの露光面の相対位置を、マスク４とプリント基板Ｂの露光面とがレンズユニット６に対して共役状態を保つように光学的に移動させるために、折り返しミラー５をＺ軸の方向にΔＤ１移動させる。なお、ダハミラー７をＸ軸正の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー５をＺ軸負の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー５をＺ軸正の方向に移動させる。また、ダハミラー７をＸ軸負の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー５をＺ軸正の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー５をＺ軸負の方向に移動させる。
【００４５】
図１０は、マスク４、折り返しミラー５、レンズユニット６、ダハミラー７、およびプリント基板ＢをＹ軸負の方向から見たものである。図１０においては、倍率を設定する前の光束を２点鎖線で、またダハミラー７および折り返しミラー５を移動して倍率を設定した後の光束を破線で示している。なお、図１０に示した例においては倍率Ｍｇｎｐ＜１とし、折り返しミラー５はＺ軸正の方向に移動する。
【００４６】
図９、１０に示すように、ダハミラー７を位置７ａから７ｂへＸ軸正の方向にΔＬ１移動させ、さらに折り返しミラー５をＺ軸正の方向にΔＤ１移動させることにより、マスク４を通過した光束が収縮してプリント基板Ｂ上で結像する。このとき、ΔＬ１およびΔＤ１は数２を満たす値に設定される。なお、この倍率補正においては、光軸の中心位置は変化しない。
【００４７】
【数２】
図６は、上記倍率の設定原理によって像の拡大処理が行われた後の光源２、マスク４およびプリント基板ＢをＸ軸正の方向から見たものである。なお、実際の投影露光装置においては、コリメータレンズ３、折り返しミラー５、レンズユニット６およびダハミラー７を介してマスク４のパターンがプリント基板Ｂ上に結像する構成であるが、図６においては結像状態を明確に示すため光源２、マスク４およびプリント基板Ｂのみ記載するものとする。図６に示すように、像の拡大処理が行われると、個々の光源２による像のそれぞれは拡大されるものの、それぞれの像のＹ軸方向の結像位置は変化しない。このため、各光源による像がプリント基板Ｂ上で重なり合って、正確にマスク４のパターンがプリント基板Ｂ上に転写されない。従って、各像のＹ軸方向の結像位置を、像同士が重ならないようにそれぞれＹ軸方向にシフトさせるＹシフト処理が行われる。
【００４９】
図１１および図１２は、マスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７をＺ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット６はそれぞれ一枚の面として描写され、さらに折り返しミラー５を省略して基板面およびマスク面の位置はＸＹ平面上に投影されている。
【００５０】
図１１は、Ｙシフト処理を行う前のマスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７の状態を示したものである。この時、マスク４およびプリント基板Ｂは共にレンズユニット６の焦点距離ｆだけレンズユニット６から離れている。また、ダハミラー７はレンズユニット６の焦点位置ＯＭに配置されている。なお、光束を２点鎖線で示す。
【００５１】
この時の光束は、図１１のようなマスク４とプリント基板ＢをＸＹ平面上に投影した図においては、入射光と反射光との光路が等しくなる。
【００５２】
Ｙシフト処理は、コントローラ１０がダハミラー駆動機構１７を制御してダハミラー７をＹ軸方向に駆動し、さらにコントローラ１０が折り返しミラー駆動機構１５を制御して折り返しミラー５をＺ軸方向に駆動することによって行われる。
【００５３】
図１２は、Ｙシフト処理を行ってプリント基板Ｂ上の結像位置をＹ軸負の方向にΔＹ移動させたときのマスク４、プリント基板Ｂ、レンズユニット６およびダハミラー７の状態を示したものである。なお、図１２においては、ダハミラー７によって反射する前の光束を２点鎖線で、また反射後の光束を破線で示す。図１１に示すように、ダハミラー７をＯＭの位置にあるときは、レンズユニット６からダハミラー７に向かう光束の瞳位置はＯＭである。一方、ダハミラー７をＯＭからＹ軸正の方向に距離ΔＬ２だけ移動させると、図１２に示すように上記瞳位置はＯＭからＹ軸正の方向に距離２ΔＬ２だけ移動する。なお、ダハミラー７をＯＭからＹ軸負の方向に移動させると、上記瞳位置もＯＭからＹ軸負の方向にダハミラー７の移動距離の２倍だけ移動する。
【００５４】
この結果、テレセン性が斜めに崩れるが、マスク４およびプリント基板Ｂは共にレンズユニット６の焦点距離ｆだけレンズユニット６から離れている状態では、プリント基板Ｂ上の結像位置はシフトしない。そこで、折り返しミラー５をＺ軸負の方向にΔＤ２移動させてマスク４とプリント基板Ｂとが共役状態を保つように両者のレンズユニット６からの光路長を変化させる。折り返しミラー５をＺ軸負の方向にΔＤ２移動させることにより、マスク４からレンズユニット６の光路長はΔＤ２増加し、レンズユニット６からプリント基板Ｂへの光路長はΔＤ２減少する。このとき、ΔＬ２およびΔＤ２は数３を満たす値に設定される。
【００５５】
【数３】
ここで、数２のΔＤ１、数３のΔＤ２は共に折り返しミラー５のＺ軸方向の移動量を示し、「ΔＤ１＝ΔＤ２」を満足する状態で数２および数３の他の軸の移動量を求める。
【００５７】
なお、投影露光装置１に用いられている光源および投影光学系の数をｎＬとすると、ΔＹの値は数４を用いて求められる。
【００５８】
【数４】
ここで、ａは自然数であり、最もＹ軸負側の光源の場合はａ＝１であり、この隣の光源の場合はａ＝２、さらにその隣の光源の場合はａ＝３・・、というようにａ＝ａｍである光源にＹ軸正側に隣接する光源のａの値はａ＝ａｍ＋１となるように設定される。
【００６０】
また、定数Ｗは倍率補正を行なわない時の１つの投影光学系の露光幅である。
【００６１】
図７はＹシフト処理が行われた後の光源２、マスク４およびプリント基板ＢをＸ軸正の方向から見たものである。図７に示すように、上記の手順によってＹシフトが行われると、中央の光源２および投影光学系による像はシフトせず、その隣の光源２および投影光学系による像はそれぞれＷ（Ｍｇｎ−１）だけ外側にシフトし、さらにその外側に隣接する光源２による像はそれぞれ２Ｗ（Ｍｇｎ−１）だけ外側にシフトする。従って、各像のＹ軸方向の結像位置は、像同士が重ならないように配置され、マスク４のパターンが正確にプリント基板Ｂ上に転写される。
【００６２】
次いで、基板ホルダ８の駆動速度が設定される。本実施形態においてはマスク４の駆動速度は所定値ＶＭに固定されている。マスク４のパターンをＸ軸方向に倍率Ｍｇｎだけ拡大された状態でプリント基板Ｂ上に転写するためには、基板ホルダ８の駆動速度ＶＢを、ＶＢ＝Ｍｇｎ×ＶＭとなるように設定する。
【００６３】
次いで、マスク４とプリント基板ＢとのＸ軸方向の位置合わせが行われる。図８は、図１の投影露光装置１をＹ軸方向に投影した側面図である。図８においては、図面の簡略化のためレンズユニット６は一枚の凸レンズとして、またダハミラー７は１枚の平面鏡として記載されている。なお、位置合わせを行うに当たって、マスク４のマスク部４ａ（図２参照）のＸ軸正方向の先頭が光源２の直下に来るよう、マスク４は配置されている。
【００６４】
コントローラ１０はマスク位置検出手段２４から得られる画像を処理して、光源２から発せられる光束Ｌがマスク４に入射する位置Ｉ１とマスク４上の４隅に配置された位置合わせ用マークのうち、Ｘ軸正方向先頭（図８中右）のマークＭ１ｂおよびＭ１ｃとの距離のＸ軸成分ｄ１１ｘおよびｄ１２ｘを計測可能である。次いで、ｄ１１ｘとｄ１２ｘの平均値ｄ１ｘを演算する。この時、距離ｄ１ｘはマスク４のマスク部４ａのＸ軸正方向の先頭と、マークＭ１ｂとＭ１ｃを結ぶ線分との距離のＸ軸成分を示す。同様に、コントローラ１０は基板位置検出手段２８から得られる画像を処理して、光束Ｌがプリント基板Ｂに入射する位置Ｉ２とプリント基板Ｂ上の４隅に配置された位置合わせ用マークのうち、Ｘ軸正方向先頭（図８中右）のマークＭ２ｂおよびＭ２ｃとの距離のＸ軸成分ｄ２１ｘおよびｄ２２ｘを計測可能である。次いで、ｄ２１ｘとｄ２２ｘの平均値ｄ２ｘを演算する。
【００６５】
また、ｄ１ｘおよびｄ２ｘは投影光学系のそれぞれが備えるマスク位置検出手段２４および基板位置検出手段２８毎に求められ、コントローラ１０はそれぞれの平均値ｄ１ｘｍおよびｄ２ｘｍを演算する。
【００６６】
基板ホルダ８の駆動速度ＶＢは、ＶＢ＝Ｍｇｎｐ×ＶＭとなるように設定されているので、数５を満たすように基板ホルダ８を移動させる。
【００６７】
【数５】
この位置関係でＭ１ｂからＭ１ａまでマスク４を速度ＶＭで、また基板ホルダ８を速度ＶＢでＸ軸正の方向に駆動することにより、マスク位置合わせ用マークが基板位置合わせ用マークに対して均等にずれるように転写され、マスク４のマスク部４ａのパターンは、正確にプリント基板Ｂのパターン部Ｂ１上に転写されるので、プリント基板Ｂに形成されたスルーホールと転写された配線パターンがずれることはない。
【００６９】
本実施形態における基板ホルダ８の移動手順を以下に示す。最初に、コントローラ１０は数６を用いて基板ホルダ８の移動距離Δｄを演算する。
【００７０】
【数６】
次いで、コントローラ１０は基板ホルダ駆動機構１８を制御して、基板ホルダ８をＸ軸方向にΔｄだけ移動させる。なお、Δｄ＞０であればＸ軸正の方向に駆動し、Δｄ＜０であればＸ軸負の方向に駆動する。
【００７２】
本例においては、Δｄ＞０であるので、基板ホルダ８はＸ軸正の方向にΔｄだけ移動し、位置合わせ用マークＭ１Ｂは破線の位置に移動する。この結果、マスク４とプリント基板Ｂとの位置関係は数５を満たすようになる。
【００７３】
このようにマスク４とプリント基板Ｂとの位置合わせを行った後、光源２を点灯し、マスク４とプリント基板ＢとをＸ軸方向に移動することにより、正確に位置決めされた状態でマスク４にかかれたパターンがプリント基板Ｂに転写される。
【００７４】
なお、マスク４とプリント基板Ｂとの移動が開始された後も、基板高さ検出機構３８を用いてマスク４からレンズユニット６に至る光路長とレンズユニット６からプリント基板Ｂの露光面に至る光路長との和ＤＬは算出されている。ＤＬ＝２ｆが常に成立するように折り返しミラー５をＸ方向に駆動することにより、厚さが部位によって異なるようなプリント基板であっても、マスク４上に形成されたパターンをプリント基板Ｂ上に結像させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の投影露光装置によれば、プリント配線基板上に結像するマスクのパターンの像の拡大率を変更可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による投影露光装置を模式的に示した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態のマスクの概略図である。
【図３】本発明の実施の形態のプリント基板の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態のプリント基板基板高さ検出機構の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の投影露光装置のピント合わせ機構を模式的に示した概略図である。
【図６】Ｙシフト操作を行う前の結像状態を模式的に示したものである。
【図７】Ｙシフト操作を行った後の結像状態を模式的に示したものである。
【図８】本発明の実施の形態の投影露光装置の位置合わせ機構を模式的に示した概略図である。
【図９】本発明の実施の形態の投影露光装置の、レンズユニットおよびダハミラーをＺ軸正の方向から見た概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＹ軸負の方向から見たものである。
【図１１】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＺ軸正の方向から見たものである。
【図１２】Ｙシフト操作を行った後の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をＺ軸正の方向から見たものである。
【符号の説明】
１ 投影露光装置
２ 光源
３ コリメータレンズ
４ マスク
５ 折り返しミラー
６ レンズユニット
７ ダハミラー
８ 基板ホルダ
１０ コントローラ
１４ マスク駆動機構
１５ 折り返しミラー駆動機構
１７ ダハミラー駆動機構
１８ 基板ホルダ駆動機構
２４ マスク位置検出手段
２８ 基板位置検出手段
３８ 基板高さ検出機構
Ｂ プリント基板
Claims (9)
- 所定のパターンが形成されたマスクの像をプリント配線基板に転写して、前記プリント配線基板に前記所定のパターンを形成する、投影露光装置であって、
前記投影露光装置が、
前記マスクを照射する光源手段と、
前記光源手段より発せられ、前記マスクを通過した光束を偏向させる第１の平面鏡と、
前記第１の平面鏡によって偏向した前記光束が入射されるレンズユニットと、
前記レンズユニットから射出された前記光束を反射させて前記レンズユニットに再度入射させ、その反射面が前記マスクに対して垂直に配置されている反射手段と、
前記反射手段によって反射されたのち、前記レンズユニットから射出された前記光束を偏向させ、前記マスクと平行に配置された前記プリント配線基板上で結像させる第２の平面鏡と、
前記プリント配線基板上で結像した前記マスクの像の前記マスクに対する伸縮率を変更可能な像伸縮機構と、を有し、
前記像伸縮機構は、
前記反射手段を前記レンズユニットの光軸方向に進退させる反射手段駆動機構と、
前記マスクと前記プリント配線基板とが、前記レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、前記マスクと前記プリント配線基板が共に前記レンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定する位置設定手段と、
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 前記位置設定手段は、前記第１の平面鏡と前記第２の平面鏡とを前記マスクに対して近接または離間させることによって、前記マスクと前記プリント配線基板とが、前記レンズユニットに対して互いに共役となる状態を保持しつつ、前記マスクと前記プリント配線基板が共に前記レンズユニットの焦点位置からずれる状態に設定すること、を特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
- 前記レンズユニットが正のパワーを持つことを特徴とする、請求項２に記載の投影露光装置。
- 前記伸縮率をＭｇｎｐ、前記レンズユニットの焦点距離をｆとすると、前記第１および第２の平面鏡の前記マスクに対して近接または離間させる方向への移動量ΔＤ１および前記反射手段の前記レンズユニットから近接または離間する方向の移動量ΔＬ１は、式
｜Ｍｇｎｐ−１｜ ＝ ２ × ΔＤ１ × ΔＬ１ ／ ｆ２
を満たし、
前記反射手段が前記レンズユニットから離間する方向に移動する場合において、前記伸縮率が１倍以上の時は、前記第１および第２の平面鏡は前記マスクから離間するように移動し、前記伸縮率が１倍未満の時は前記第１および第２の平面鏡は前記マスクに近づくよう移動し、
前記反射手段が前記レンズユニットに近接する方向に移動する場合において、前記伸縮率が１倍以上の時は、前記第１および第２の平面鏡は前記マスクに近づくように移動し、前記伸縮率が１倍未満の時は第１および第２の平面鏡はマスクから離間するよう移動することを特徴とする、請求項３に記載の投影露光装置。 - 前記第１の平面鏡と前記第２の平面鏡は折り返しミラーの一部分を構成することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の投影露光装置。
- 前記折り返しミラーは直角二等辺三角形断面の３角柱形状であり、前記第１の平面鏡と前記第２の平面鏡はそれぞれ前記折り返しミラーの二等辺部側面に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の投影露光装置。
- 前記像伸縮機構は、前記プリント配線基板の伸縮率を計測可能な伸縮率計測手段を有することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の投影露光装置。
- 前記伸縮率計測手段が、前記プリント配線基板上の長手方向と短手方向にそれぞれ少なくとも２つ形成されたマーク間の距離をそれぞれ計測する基板観察手段と、前記マスク上の長手方向と短手方向にそれぞれ少なくとも２つ形成されたマーク間の距離をそれぞれ計測するマスク観察手段とを有し、前記伸縮率計測手段は、前記基板観察手段の計測結果と前記マスク観察手段の計測結果を比較することによって前記プリント配線基板の伸縮率を計測することを特徴とする、請求項７に記載の投影露光装置。
- 前記反射手段がダハミラーであり、前記ダハミラーの反射面が前記マスクに対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の投影露光装置。
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