JP4269258B2

JP4269258B2 - 露光マスクと内層基板の位置合わせ方法

Info

Publication number: JP4269258B2
Application number: JP2003153570A
Authority: JP
Inventors: 尚也武田; 義徳猿渡
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004356451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント基板の露光装置において、露光工程に先立って行なわれる基板と露光マスクとの位置合わせ技術に関し，詳しくは，内層基板と露光マスクとの位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面と裏面とに回路パターンが形成された内層基板を複数重ねた多層基板が知られている。こうした内層基板では、その表面と裏面とに形成される回路パターンは、表、裏面間の配線接続や重ねあわされる表側あるいは裏側の基板の回路パターンとの接続を正確に行なう必要があるので、表、裏面に形成される回路パターンの位相（位置合わせ）は正確に一致している必要がある。
特許文献１には、基板の一辺に対応して，マスクマークとして第１，第２の位置合わせマークを、残りの３辺に対して第３〜第５の位置合わせマークを設けておいて，プリント基板の縦辺、横辺の夫々振り分け中心線を基準とした位置合わせを行なっている。また、特許文献２では、Ｘ線を用いて，基板マークとマスクマークを位置合わせしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５３８５４号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３３７２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように，基板の縦、横辺の振り分け中心線を基準とした位置合わせをおこなうと、回路パターンが、基板において対向する２辺の片方に偏ってしまわずに中心線の両側に按分して配置されるので，回路パターンの位置精度が低下しにくいという利点があるが、特許文献１のものでは位置合わせマークが５つと多く，このように多くのマークを露光マスクに設けなければならない手間がある。また、これらを検出するために、各マークごとに撮像手段（ＣＣＤカメラ等）を配置すればカメラ数が多くなって高価な装置となり、また、それを避けるためにカメラ数をマーク数より少なくすれば，カメラをマーク位置まで移動させる時間が必要となり，マーク数が多いためにそうした移動時間も長くなるおそれがあって露光前の準備時間が長くなる問題がある。
この発明は，少ない位置合わせマークを用いて，矩形形状の内層基板の縦，横辺の中心線の両側に回路パターンを按分配置可能で、しかも、表裏面に形成される回路パターンの位相を一致させることのできる位置合わせ方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため、本願露光マスクと内層基板の位置合わせ方法では、矩形形状の内層基板と露光マスクを位置合わせする位置合わせ方法において、露光マスクには、内層基板の４つの角隅のうちの少なくとも３つの角隅と対応して夫々位置合わせマークを設け，それらの位置合わせマークを撮像手段で検出してその検出された座標値に基づいて露光マスクの中心座標と傾きを求め，位置合わせマークと対応する内層基板の角隅を検出してその検出された座標値に基づいて内層基板の中心座標と傾きとを求め，算出された露光マスク、内層基板の中心座標、傾きが一致するように露光マスクを移動して露光マスクと内層基板の相対位置を変更し、露光マスクの位置合わせマーク、内層基板の角隅の座標を読み取り、露光マスク、内層基板の中心座標、傾きを算出して中心座標と傾きの一致度合いを求めてそれぞれ所定の許容値内にあるかを判別し、許容値内にない場合には，再度、移動量を演算して露光マスクを移動し、所望の許容値に入ると、対応する位置合わせマークと角隅との相対位置が、許容範囲内にあるかどうかを確認し、許容範囲内にあれば露光して回路パターンを内層基板の表面に焼き付け、許容範囲内に無ければ、マスク側の伸びと判断して露光作業を中断することを特徴とする。
位置合わせマークは、マスク中央位置を通って互いに直交するＸ方向中心線、Ｙ方向中心線に対して、位置合わせされた状態の内層基板の横辺、縦辺方向に夫々振り分け位置に設けられると中心位置を求める演算が容易であるが、位置合わせマークのＸ、Ｙ座標からマスクの中心位置を割り出しできるように、マスク中心位置に対する位置合わせマークのＸ、Ｙ方向の位置が予め所定の関係に定められていてもよい。
位置合わせマークは、マスク中央位置を通って互いに直交するＸ方向中心線、Ｙ方向中心線に対して、位置合わせされた状態の内層基板の横辺、縦辺方向に夫々振り分け位置に設けられると中心位置を求める演算が容易であるが、位置合わせマークのＸ、Ｙ座標からマスクの中心位置を割り出しできるように、マスク中心位置に対する位置合わせマークのＸ、Ｙ方向の位置が予め所定の関係に定められていてもよい。
位置合わせマークは、内層基板の角隅より外方で角隅近傍に配置されているマークでもよいし、光透過性マークであって、位置合わせされた時に、その内側に内層基板の角隅が位置されて内層基板の角隅が光透過性マークを通して透けて見えるようになっていてもよい。
【０００６】
これらの構成では、中心座標と傾きを一致させることにより露光マスクと内層基板とを位置合わせするため、内層基板の表裏面に形成される回路パターンは、内層基板の縦，横辺の中心線に対してＸ、Ｙ方向に夫々振り分け（按分）配置され、また、表裏面に形成される回路パターンの位相が正確に一致する。また、そのように位相が一致するものであっても露光マスク側に設ける位置合わせマーク数は、多くても内層基板の４つの角隅と対応した４つであるから、従来より少ない数の位置合わせマークとなり、マークを露光マスクに設ける手間が少なくなる。また、検出される位置合わせマークの数が少なくなる結果，撮像手段の設置数が少なくでき、あるいは、撮像手段の移動時間が短くなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態について図面を参照して説明する。図１において、（ａ）に示す光透過性の表面用露光マスク１Ａ、裏面用露光マスク１Ｂには夫々回路パターン２ａ，２ｂが形成されている。露光マスク１Ａ，１Ｂは同一の縦横サイズであり、各マスク１Ａ，１Ｂには、図１（ｂ）に示す内層基板３と露光マスク１Ａ（１Ｂ）とを図１（ｃ）のように重ねた時に，内層基板３の４つの角隅３ａ〜３ｄの内の３つの角隅（ここでは３ａ〜３ｃ）の夫々対角線の外方となる位置に、撮像手段（ＣＣＤカメラ）で認識できる形状の不透明な第1〜第３の３つの位置合わせマーク１ａ〜１ｃ、１ａ’〜１ｃ’が設けてある。位置合わせマークはここで示す小さな丸形状に限らず，中心座標を演算できる十字形状等でもよし、内層基板３の角隅３ａ〜３ｃの直角部分外側に沿う形状のかぎカッコ形状でもよい。これらの位置合わせマーク１ａ〜１ｃ、１ａ’〜１ｃ’は、露光マスク１Ａ，１Ｂの中心位置Ａ１，Ｂ１を通って互いに直交するＸ方向中心線ＸＬとＹ方向中心線ＹＬに対して，図１（ｃ）のように、正確に位置合わせされた状態の内層基板３の横辺、縦辺に沿う方向（露光マスク１Ａの横，縦方向）において夫々振り分け位置となるように設けてある。内層基板３は露光マスク１Ａ（１Ｂ）より一回り小さい矩形形状をなしており、その表裏両面に、感光剤が塗布されている。なお、図１（ｃ）の左図は内層基板３の表面の上に表面用露光マスク１Ａを重ねて表面用露光マスク１Ａ側から見た図，図１（ｃ）の右図は内層基板３の裏面の下に裏面用露光マスク１Ｂを重ねて内層基板３側から見た図である。
【０００８】
図２に示すように，上記した３つの位置合わせマーク１ａ〜１ｃ、１ａ’〜１ｃ’、それらに対応する内層基板３の角隅３ａ〜３ｃを撮像するＣＣＤカメラ４ａ〜４ｃ、４ａ’〜４ｃ’が、各マーク１ａ〜１ｃ、１ａ’〜１ｃ’に対応して表側と裏側とに３台づつ設けてある。露光マスク１Ａ、１Ｂは、夫々図示しない保持枠に保持されており，その保持枠は、露光マスク１の横、縦辺方向（Ｘ、Ｙ方向）に移動可能で、かつ、マスク平面と垂直なＺ軸線回りに回転可能となっている。
【０００９】
次に動作を説明する。先ず，内層基板３の表面に露光する場合，内層基板３表面を表面用露光マスク１Ａに密着させ、図３に示すフローチャートにおいて、表側用のＣＣＤカメラ４ａ〜４ｃにより、３つの位置合わせマーク１ａ〜１ｃのＸ、Ｙ座標を読み取る（ステップＳ１）。得られた座標値から露光マスク１Ａの中心Ａ１のＸ、Ｙ座標（Ｐ１、Ｑ１）と、露光マスク１Ａの傾きθ１を算出する（ステップＳ２）。露光マスク１Ａの中心座標（Ｐ１、Ｑ１）は、図４に示すように，位置合わせマーク１ａ，１ｂを繋ぐ直線Ｌ１を演算し、その中点を通って前記直線Ｌ１に対する法線Ｌ１’（Ｘ方向中心線ＸＬに一致）を求め，一方，位置合わせマーク１ｂ，１ｃを繋ぐ直線Ｌ２を演算し、その中点を通って前記直線Ｌ２に対する法線Ｌ２’ （Ｙ方向中心線ＹＬに一致）を求めて、これらの法線Ｌ１’、Ｌ２’の交点を求めることで演算できる。また、傾きθ１は，位置合わせマーク１ａ，１ｂのＸ、Ｙ座標値から求めることができる。
【００１０】
次に、内層基板３の３つの角隅３ａ〜３ｃを表側用のＣＣＤカメラ４ａ〜４ｃにより撮像して，その角隅３ａ〜３ｃのＸ、Ｙ座標を読み取る（ステップＳ３）。得られたＸ、Ｙ座標値から内層基板３の中心Ｃ１の座標（Ｐ２、Ｑ２）と、内層基板３の傾きθ２を算出する（ステップＳ４）。内層基板３の中心座標（Ｐ２、Ｑ２）は、図５に示すように，位置合わせマーク１ａ，１ｂと対応する角隅３ａ，３ｂを繋ぐ直線ＬＬ１（内層基板３の横辺に一致）を演算し、その中点を通って前記直線ＬＬ１に対する法線ＬＬ１’（内層基板３の横辺の中心線Ｘ３と一致）を求め，一方，位置合わせマーク１ｂ，１ｃと対応する角隅３ｂ，３ｃを繋ぐ直線ＬＬ２（内層基板３の縦辺に一致）を演算し、その中点を通って前記直線ＬＬ２に対する法線ＬＬ２’（内層基板３の縦辺の中心線Ｙ３と一致）を求めて、これらの法線ＬＬ１’、ＬＬ２’の交点を求めることで演算できる。また、傾きθ２は，位置合わせマーク１ａ，１ｂに対応する角隅３ａ、３ｂのＸ、Ｙ座標値から求めることができる。
【００１１】
次にステップＳ５では、ステップＳ２、Ｓ４で求めた露光マスク１Ａの中心座標（Ｐ１、Ｑ１）、傾きθ１，内層基板３の中心座標（Ｐ２、Ｑ２）、傾きθ２に基づき，それらのずれを解消するように、露光マスク１Ａを移動させるためのＸ，Ｙ方向及び，回転θ（傾き）方向の移動量（アライメント量）を求め，ステップ６で露光マスク１Ａと内層基板３の密着を離して、露光マスク１ＡをＸ、Ｙ、θ方向に移動させる。移動後，ステップＳ７、Ｓ８で再度マスク１Ａと内層基板３とを密着させ、露光マスク１Ａの位置合わせマーク１ａ〜１ｃ、内層基板３の隅角３ａ〜３ｃのＸ、Ｙ座標を読み取り，ステップＳ２、Ｓ４と同様の処理を行なって露光マスク１Ａ，内層基板３の中心座標（Ｐ１、Ｑ１）（Ｐ２、Ｑ２），傾きθ１、θ２を算出して中心座標と傾きの一致度合いを求めてそれぞれ所定の許容値内にあるかを判別し，許容値内にない場合には，再度、アライメント量を演算して露光マスク１ＡをＸ、Ｙ、θ方向に移動させる。ステップＳ８で所望の許容値に入ると、ステップＳ９で、対応する位置合わせマーク１ａ〜１ｃと角隅３ａ〜３ｃとの相対位置が、許容範囲内にあるかどうかを確認する。許容範囲内にあればステップＳ１０で露光マスク１Ａ側から露光して回路パターン２ａを内層基板３の表面に焼き付け、許容範囲内に無ければ、マスク側の伸びと判断して露光作業を中断する（ステップＳ１１）。
【００１２】
露光マスク１Ａと内層基板３の夫々中心座標（Ｐ１、Ｑ１）（Ｐ２、Ｑ２）を一致させるようにしてＸ、Ｙ方向の位置決めが行なわれ、その状態で傾きθ１、θ２を一致させているため，内層基板３の縦，横辺の中心線Ｘ３、Ｙ３に対して夫々両側に振り分けて（按分して）回路パターン２ａが位置決めされることになって回路パターン２ａの位置精度が良い。
次に，内層基板３の裏面に露光処理する場合は、内層基板３の裏面と裏面用露光マスク１Ｂを密着させ、今度は裏面側のＣＣＤカメラ４ａ’〜４ｃ’を用いて位置合わせマーク１ａ’〜１Ｃ’、内層基板３の角隅３ａ〜３ｃを検出して上記ステップＳ１〜Ｓ１１と同様の処理を行なう。これにより、裏面側の位置合わせ作業でも、内層基板中心Ｃ１と露光マスク１Ｂの中心Ｂ１とが一致されてしかも、回転方向に一致するようにアライメントされ、その後、回路パターン２ｂが内層基板３の裏面に焼き付けられる。その結果、表裏面に形成された回路パターン２ａ，２ｂは位相ずれが少ないものとなる。
【００１３】
位置合わせマークとしては、図５に示すように、内層基板３と露光マスク１Ａとを位置合わせした状態で内層基板３の対応した角隅３ａ〜３ｃと重なる位置に設けられた円形の光透過性マーク１１ａ〜１１ｃであって、対応する角隅３ａ〜３ｃがマーク１１ａ〜１１ｃ内側に位置してマーク１１ａ〜１１ｃを通して透けて見えるようにしてあってもよい。この場合，ＣＣＤカメラで３つの光透過性マーク１１ａ〜１１ｃを撮像して各マーク１１ａ〜１１ｃの中心位置を求め、それらの中心位置座標から、露光マスク１Ａの中心座標と傾きとを求めることになる。光透過性マークの形状は、ここで示した円形には限られず，矩形その他の形状であってもよい。
なお、４つの角隅に対応して、露光マスクにＸ方向中心線ＸＬ、Ｙ方向中心線ＹＬに対して夫々振り分け位置に４つの位置合わせマークを設けた場合には，その中心座標の演算は対角に位置する各２つの位置合わせマークをつなぐ直線の交点で求めることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本願では、中心座標と傾きを一致させて露光マスクと内層基板とを位置合わせするため、表裏面に形成される回路パターンは、内層基板の縦，横辺の中心線に対して按分配置されるとともに位相が正確に一致する。また、露光マスク側に設ける位置合わせマーク数は、多くても内層基板の４つの角隅と対応した４つであるから、従来より少ない数の位置合わせマークとなり、マークを露光マスクに設ける手間が少なくなる。また、検出される位置合わせマークの数が少なくなる結果，撮像手段の設置数が少なくでき、あるいは、撮像手段の移動時間が短くなる、などの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光マスク、内層基板を示す平面図である。
【図２】露光マスク、内層基板、ＣＣＤカメラの位置関係を示す斜視図である。
【図３】位置合わせ方法を説明するフローチャートである。
【図４】露光マスクの中心座標，傾き演算を説明する図である。
【図５】内層基板の中心座標，傾き演算を説明する図である。
【図６】位置合わせマークの他の例である。
【符号の説明】
１Ａ表面用露光マスク
１Ｂ裏面用露光マスク
１ａ〜１ｃ・１ａ’〜１ｃ’位置合わせマーク
３内層基板
３ａ〜３ｃ角隅
４ａ〜４ｃ・４ａ’〜４ｃ’ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１１ａ〜１１ｃ光透過性マーク（位置合わせマーク）
ＸＬＸ方向中心線
ＹＬＹ方向中心線

Claims

矩形形状の内層基板と露光マスクを位置合わせする位置合わせ方法において、露光マスクには、内層基板の４つの角隅のうちの少なくとも３つの角隅と対応して夫々位置合わせマークを設け、それらの位置合わせマークを撮像手段で検出してその検出された座標値に基づいて露光マスクの中心座標と傾きを求め，位置合わせマークと対応する内層基板の角隅を検出してその検出された座標値に基づいて内層基板の中心座標と傾きとを求め，算出された露光マスク、内層基板の中心座標、傾きが一致するように露光マスクを移動して露光マスクと内層基板の相対位置を変更し、露光マスクの位置合わせマーク、内層基板の角隅の座標を読み取り、露光マスク、内層基板の中心座標、傾きを算出して中心座標と傾きの一致度合いを求めてそれぞれ所定の許容値内にあるかを判別し、許容値内にない場合には，再度、移動量を演算して露光マスクを移動し、所望の許容値に入ると、対応する位置合わせマークと角隅との相対位置が、許容範囲内にあるかどうかを確認し、許容範囲内にあれば露光して回路パターンを内層基板の表面に焼き付け、許容範囲内に無ければ、マスク側の伸びと判断して露光作業を中断することを特徴とする露光マスクと内層基板の位置合わせ方法。
位置合わせマークは、マスク中央位置を通って互いに直交するＸ方向中心線、Ｙ方向中心線に対して、位置合わせされた状態の内層基板の横辺、縦辺方向に夫々振り分け位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の露光マスクと内層基板の位置合わせ方法。
位置合わせマークは、内層基板の角隅より外方で角隅近傍に配置されているマークであることを特徴とする請求項１または２記載の露光マスクと内層基板の位置合わせ方法。
位置合わせマークは光透過性マークであって、位置合わせされた時に、その内側に内層基板の角隅が位置されるようになっていることを特徴とする請求項１または２記載の露光マスクと内層基板の位置合わせ方法。