JPH0643659A - フィルム露光装置におけるフィルムとレチクルの位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】搬送されたフィルムとレチクルの位置関係を素
早く検出でき、また検出器を構成するＣＣＤラインセン
サの１つの画素の受光面積より小さい精度で検出でき
る。 【構成】長尺フィルムＦに並ぶ複数のコマを露光位置ま
で搬送させ、フィルムの１コマに設けられたフィルム側
アライメントマークＦＭと、レチクル側アライメントマ
ークの投影像をＣＣＤラインセンサ４９ａ、４９ｂに投
影させて、各画素における受光量を基準値を比較して、
その結果をシステムコントローラ５０に入力させ、次に
基準値を変化させて同様の動作を繰り返す。その後レチ
クルを正しい位置に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感光性レジストが塗
布された長尺フィルムの１コマづつに、順次に配線パタ
ーンを露光していく露光装置において、フィルムとレチ
クルの位置合わせを行う方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、カメラや電卓では、板状のプリント
基板の上に、パッケージングされたＩＣや抵抗を半田付
けしていた。この方法では、カメラ、電卓自体の寸法が
大きくなり、また性能向上の要求に答えられないため、
最近では、フィルム状のプリント基板に接着している。
この場合、フィルム状のプリント基板の上に配線パター
ンを施す必要があり、通常は、感光性レジストが塗布さ
れた長尺フィルムを搬送させて、１コマづつに順次に、
レチクルに描かれた配線パターンを投影露光していく。

【０００３】ところが、配線パターンが正確な位置に露
光されなかった場合、ＩＣ等の素子を接着すると実装ミ
スになってしまう。このため、搬送されたフィルムの１
コマと、配線パターンの投影像の露光位置を正確にする
必要がある。この精度は±１０μｍ以内と言われてい
る。

【０００４】このような技術を書いたものに、例えば特
開平１─２９８３６２号がある。この公報では、レチク
ルにアライメント用の基準のマークを設けて、またフィ
ルムにも１コマ毎に、基準のアライメント用の穴（この
場合は、パーフォレーションの１つを兼用している。）
を設けている。そして、アライメントマークの投影像の
重心位置と、アライメントホールの重心位置をＣＣＤよ
りなる撮像素子で求めて、これらが一致するようにフィ
ルムの位置を移動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、撮像素子とし
て画素数の多いＣＣＤエリアセンサを使用すると、重心
位置の検出が非常に遅いという問題がある。また、ＣＣ
Ｄによる画像検出は、１つ１つの画素における受光量に
よって画像を認識する。すなわち画素１つの大きさにも
よるが、その画素の受光面積より小さい精度では画像の
位置検出を行えないことになる。そこで、この発明が解
決しようとする課題は、まず、搬送されたフィルムとレ
チクルの位置関係をすばやく検出することにある。次
に、フィルムとレチクルの位置制御をＣＣＤを構成する
画素１つの受光面積よりも小さい精度で検出することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、この発明のフィルム露光装置におけるフィ
ルムとレチクルの位置合わせ方法は、帯状のフィルムに
並ぶ複数のコマを順次に露光位置まで搬送させ、照射部
からの光によってレチクル上の配線パターンを投影レン
ズを介して、フィルムに露光していくフィルム露光装置
におけるフィルムとレチクルの位置合わせ方法におい
て、帯状のフィルムには、１コマの各々に少なくとも２
つ以上のフィルム側アライメントマークが形成され、レ
チクルには、フィルムに投影して転写する配線パターン
とともに、フィルム側アライメントマークのそれぞれに
対応してレチクル側アライメントマークが形成され、フ
ィルムが露光位置まで搬送された時に、フィルム側アラ
メントマーク及びレチクル側アライメントマークの投影
像をＣＣＤラインセンサ上に投影し、ＣＣＤラインセン
サを構成する各画素によって検出した光量を、予め設定
された基準値と比較して、それぞれの画素においてフィ
ルム側アライメントマークとレチクル側アライメントマ
ークの投影像の位置を判断し、それらのデータをシステ
ムコントローラに入力させ、次に、前記基準値を変化さ
せて、同様の動作を複数回繰り返して、その後、システ
ムコントローラからの信号により、正しい位置にレチク
ルを移動させることを特徴とする。

【０００７】

【作用】アライメントマークの投影像の検出手段として
ＣＣＤラインセンサを使っているのでエリアセンサを使
った場合に比べて検出速度が速くなる。また、各画素で
投影像を検出する際に、各々の画素における受光量と比
較する基準値を変化させるので、画素の検出可能面積よ
り小さい精度で位置合わせができる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して、この発明を具体
的に説明する。図１は、この発明にかかるフィルム露光
装置の説明図である。この装置では、長尺フィルムＦを
その長さ方向に沿って順次に、レチクルＲの配線パター
ンを露光していくものである。（図では便宜上、配線パ
ターンをＡとしている。）照射部１０には、超高圧水銀
ランプのようなレジストが感度を有する光を効率的に放
射するランプ１１を内蔵している。そして、ランプ１１
以外に、楕円集光鏡や反射ミラー、あるいはランプ１１
からの放射光を遮るシャッターや種種のレンズなどを有
している。

【０００９】照射部１０では、レジストが感度を有する
露光波長の光と、レジストが感度を有しないアライメン
ト波長の光を切り換える手段によって、フィルムとレチ
クルの位置合わせを行う時には、アライメント波長の光
を照射して、配線パターンを露光する時には、露光波長
の光を照射するとができる。この切り換え手段として
は、例えばシャープカットフィルタを使うことができ
る。また、ガラスファイバー等によってランプ１１から
の光を取り出し、アライメントマークとその近傍を露光
すべき領域を避けて照明することもある。

【００１０】レチクルＲは、照射部１０からの光が照射
される位置に配置されている。このレチクルＲには、図
２に示すようにフィルムＦに投影するべき配線パターン
ＲＰとともに、後述するフィルム側のアライメントマー
ク（以下、フィルム側マークと言う）ＦＭのそれぞれに
対応してレチクル側のアライメントマーク（以下、レチ
クル側マークと言う）ＲＭが形成されている。このレチ
クル側マークＲＭは、方形上の透明領域の中に丸形の不
透明部分としてなる。

【００１１】長尺フィルムＦには、図３に示すように、
フィルムＦの１コマＦ１０の各々に対して、２つのフィ
ルム側マークＦＭが形成されている。この例では、フィ
ルム側マークＦＭは四角の穴で形成され、この範囲内に
レチクル側マークの投影像ＲＭ’が投影される。尚、フ
ィルム側マークＦＭは、穴に限らず透光部分でもよい。

【００１２】Ｒ１０は、レチクルの位置調節機構であ
り、レチクルホルダーＲ１１やサーボモータＲ１２より
なる。そして、後述するシステムコントローラからの信
号によってサーボモータＲ１２が駆動されると、レチク
ルホルダーＲ１１が移動して、レチクルＲも追従して移
動する。このレチクルホルダーＲ１１は、光軸に直角な
平面内で互いに直角な２つの方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に
おけるレチクルＲの位置を調節することが可能であり、
また光軸を中心としてレチクルＲを回転させる調節（Θ
の調節）が可能である。従って、レチクルホルダーＲ１
１を駆動するサーボモータＲ１２が、Ｘ、Ｙ、Θそれぞ
れの駆動が可能なように、実際には３つ設けられてい
る。

【００１３】投影レンズ２０は、照射されたレチクルＲ
の像を投影するものである。この投影レンズ２０は、例
えば露光線幅５μｍ程度の解像度を有するものである。
ステージ３０には、フィルムＦをステップ送りする時に
はエアを吹き出し、露光する時にはフィルムを真空吸着
する真空吸着機構が図示略ではあるが設けられている。
ステージ３０には検出部４０を有する。この検出部４０
は、図４に示すように、レンズケース４１の中に対物レ
ンズ４２を有する。この対物レンズ４２は色収差、球面
収差をとるために２つずつ２組設けられている。また、
フィルターによって色収差の問題を解決することもでき
る。レンズケース４１からの出射光は、ハーフミラー４
３によって、一部、減光フィルター４４を介してＣＣＤ
白黒カメラ４５に入力される。このＣＣＤ白黒カメラ４
５に入力された信号は、図示略であるが、モニターされ
る。すなわち、フィルム側マークＦＭ上におけるレチク
ル側マークの投影像ＲＭ’の投影状態を目視で確認する
ことができる。一方、ハーフミラー４３で屈折されない
光は、Ｈ線Ｇ線カットフィルタ４６、減光フィルタ４７
を介して同様にハーフミラー４８に到る。このハーフミ
ラー４８によって、一部は、送り方向のラインセンサ４
９ａに入力され、一部は幅方向のラインセンサ４９ｂに
入力される。以下、ラインセンサ４９ａとラインセンサ
４９ｂと合わせて、ラインセンサ４９と称する。ライン
センサ４９からの出力信号は、システムコントローラ５
０に送られる。

【００１４】システムコントローラ５０からの信号によ
ってモータ５２が駆動されると、送りローラ５１が回転
する。これによってフィルムＦは搬送される。５３は送
りローラ５１との間でフィルムを押さえる押えローラで
ある。５４は従動ローラである。また、５５はフィルム
Ｆを巻き取るリールであり、５６は巻き出すリールであ
る。さらには、５７はスペーサフィルムを巻き取り、ま
た巻き出すスペーサリールである。５８はフィルムの弛
み量を検出するためのセンサである。このような複数の
ローラの働きにより、投影レンズ２０による像の投影位
置に、フィルムＦの１コマＦ１０を良好にステップ送り
することができる。

【００１５】いま、システムコントローラ５０から、駆
動開始用の信号がモータ５２に送られると、モータ５２
は回転して、フィルムＦを搬送する。そして、フィルム
側マークＦＭが、検出器４０の検出範囲内まで搬送され
るとモータ５２は停止する。この停止は、送りローラ５
１の回転をエンコーダで測定して行うことができる。こ
の状態では、大まかに位置合わせされている。そして、
ここから、±１０μｍ以内の正確な位置合わせを行う。
尚、大まかな位置合わせ方法は、この方法に限るもので
はなく、例えば、初めに比較的速いスピードでフィルム
Ｆを搬送させ、その後、アライメント波長の光を照射し
ながら、減速させた遅いスピードに切り換え、検出器４
０が、フィルム側マークＦＭを検出したときに搬送を停
止させる方法もある。

【００１６】次に、正確な位置合わせ方法について説明
する。図５（ａ）は、フィルム側マークＦＭ上に投影さ
れた、レチクル側マークの投影像像ＲＭ’と、さらにラ
インセンサ４９の位置を、便宜上示したものである。図
５（ｂ）は、ラインセンサ４９を同図（ａ）に対応させ
て示した図である。図５（ｃ）は、ラインセンサ４９を
構成する各画素が、アライメント波長の光の受光状態を
示す図である。ここで、ラインセンサ４９は、例えば、
14×200 μの大きさの画素が、１０２４個並んでいる。
図では、説明のため画素数を少なくしている。そして、
フィルム側マークＦＭ上では、対物レンズ４２で拡大さ
れるので、上記大きさは、例えば２．５倍になる。アラ
イメント波長の光は、レチクル側マークＲＭのうち、丸
形の不透明部分は透過させず、其以外の部分が透過す
る。そして、透過した光は、検出部４０内に入射され、
前述の光学系を介してラインセンサー４９に受光され
る。ラインセンサー４９は、多数の画素より構成される
ので、どの画素において受光しているかを検出すること
により、フィルム側マークＦＭ上におけるレチクル側マ
ークの像ＲＭ’の位置を知ることができる。以下、これ
について説明する。

【００１７】図５（ｂ）では、ラインセンサー４９の画
素群ａ及び画素群ｃは、アライメント波長の光を受光し
ており、画素群ｂは受光しないことを示す。また、両端
の画素ｄは、フィルム側マークＦＭの領域外に設けられ
たものであり、この部分は受光していない。図５（ｃ）
は、縦軸に各画素がアライメント波長の光を受光してい
るか否かをＨ／Ｌで示し、横軸に画素の位置を示してい
る。このＨ／Ｌの判断は、各画素における受光量を、基
準値と比較させて、基準値より多い場合は受光状態とし
てＨとする。一方、受光量が基準値より少ない場合、そ
の画素では受光していないとしてＬとしている。そし
て、各々の画素における結果を、システムコントローラ
５０に送信している。このため、１つの画素の範囲内
で、アライメント波長の光の受光する部分と、受光して
いない部分ができた場合（すなわち、１つの画素の中
で、レチクル側マークの投影像ＲＭ’の透明部分と不透
明部分の境界ができる場合）、基準値と比較することに
よってＨ／Ｌのいづれかに判断して送信される。

【００１８】システムコントローラ５０では、受光して
いると判断した画素群ａの一端ａ1と、同じく受光して
いると判断した画素群ｃの一端ｃ2 から、その中間位置
ｅ1を検出して、この位置をフィルム側マークＦＭの中
心位置として認識している。一方、受光していると判断
した画素群ａの他端ａ2 と、同じく受光している判断し
た画素群ｃの他端c1より、その中間位置を求めることに
より、レチクル側マークの像ＲＭ’の中間位置e2を認識
することができる。このようにして、フィルム側マーク
ＦＭの中心とレチクル側マークの像ＲＭ’の中心位置を
求めることにより、そのずれ量を把握することができ
る。以上のようにして、フィルムの送り方向及び幅方向
の位置情報を得ることができる。尚、フィルム側マーク
ＦＭはフィルムＦの幅方向に２つあるので、２つの情報
がシステムコントローラで認識される。例えば、フィル
ムＦが蛇行して搬送している場合などは、２つの方向で
異なった情報が送信されることになる。

【００１９】次に、基準値について説明する。図６
（ａ）は、画素１つの拡大図である。図中、斜線の部分
は、画素領域内におけるアライメント波長の光を受光し
ている領域を示し、斜線のない部分は受光していない領
域、すなわち、レチクル側マークの像ＲＭ’の不透明部
分を示す。また、Ｍは１つの画素の短手幅を示し、例え
ば１４μｍである。図６（ｃ）は、同図（ａ）に示す画
素による受光量を縦軸に示している。Ｐは基準値を示し
ている。この場合、アライメント波長の光の受光量は、
基準値Ｐを越えているので、この画素では、アライメン
ト波長の光を検出したという判断をする。また、図６
（ｂ）は別の画素の拡大図を示し、同図（ｄ）はこの画
素における受光量を示している。斜線の定義は同図
（ａ）と同じであり、この場合は、基準値より低いた
め、アライメント波長の光を検出していないという判断
をする。このように、１つの画素においては、基準光量
の設定の仕方により、検出の基準が異なってしまう。す
なわち、１つの画素においては、その短手幅Ｍより小さ
い精度では、位置情報の検出ができないことになってし
まう。そこで、この発明では、同図（ｅ）に示すよう
に、基準値Ｐの値をP1〜P4で示すように段階的に変化さ
せている。具体的に説明する。仮に、初めの基準値をＰ
１に設定する。そして、このときの検出したアラインメ
ント波長の光の受光量は、基準値Ｐ１より大きいのでア
ライメント波長の光を検出したという判断をする。次
に、基準値をＰ１からＰ２に変化させる。この状態でも
同様にアライメント波長の光の受光量を比較させ、アラ
イメント波長の光を検出したという判断をする。次に、
基準値をＰ２からＰ３に変化させ、同様に処理する 次に、基準値をＰ３からＰ４に変化させる。この時アラ
イメント波長の光の受光量は、基準値Ｐ４の値より小さ
いため、検出していないという判断を下す。そして、シ
ステムコントローラ５０では、基準値Ｐ３からＰ４の変
化に伴って、画素からの信号が変化したことにより、こ
の画素における透光領域と不透光領域の面積の比率を検
知することができる。ＣＣＤラインセンサでは、全ての
画素において同様な処理を行うため、隣会う画素での検
出結果より判断して、短手幅Ｍのおいてどの位置の透光
領域と不透光領域の境界線があるかを判断することがで
きる。このように、１つの画素において、受光量と比較
する基準値を数段階に変化させることにより、リニアセ
ンサを構成する１つの画素の大きさよりも小さい精度で
位置情報を検出することができる。具体的には、基準値
は、２０段階ぐらいで変化させることができるが、この
数字に限るものではない。

【００２０】このようにして、フィルム側マークＦＭと
レチクル側マークの投影像ＲＭ’の位置情報を検出し
て、システムコントローラでは、送り方向（Ｘ方向）、
幅方向（Ｙ方向）、さらには回転方向（θ方向）にどれ
だけレチクルＲを移動させれば、位置合わせができるを
計算する。そして、レチクル位置調整機構Ｒ１０に信号
を送り、サーボモータ１２を駆動して位置合わせを行
う。位置合わせが終了すると、レチクルＲに照射する光
をアライメント波長の光から露光波長の光に切り換え
て、あるいはアライメント部のみの照明に加えて、主照
明光を出して、配線パターンＲＰをフィルムＦの１コマ
Ｆ１０の上に投影露光する。そして、１コマＦ１０の投
影露光が終了すると、次の１コマを露光位置まで搬送さ
せて、同様の動作を繰り返す。

【００２１】尚、この実施例では、専用のフィルム側マ
ークによって説明したが、これに限ることなくパーフォ
レーションを使うこともできる。また、フィルム側マー
クは、四角の形で説明したが、これに限るものではな
く、丸穴等、中心対象な形の穴でもよい。また、アライ
メントマークも丸型に限らず、四角の形でも良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のフィル
ム露光装置におけるフィルムとレチクルの位置合わせ方
法では、アライメントマークの投影像の検出手段として
ＣＤＤラインセンサを使っているのでエリアセンナを使
った場合に比べて検出速度が速くなる。また、各画素で
投影像を検出する際に、各々の画素における受光量と比
較する基準値を変化させて行うため、画素の検出可能面
積より小さい精度で位置合わせをすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のフィルム露光装置の概略図を示す。

【図２】この発明のフィルム露光装置におけるレチクル
を示す。

【図３】この発明のフィルム露光装置におけるフィルム
の１コマを示す。

【図４】この発明のフィルム露光装置における検出部を
示した図である。

【図５】この発明によるＣＣＤラインセンサによる検出
に係わる説明用の図である。

【図６】この発明による検出に係わる基準値についての
説明用の図である。

【符号の説明】

１０：照射部 ２０：投影レンズ ３０：ステージ ４０：検出部 ４９：ＣＣＤラインセンサ ５０：システムコントローラ Ｒ：レチクル Ｆ：フィルム ＲＭ：レチクル側マーク ＲＭ’：レチクル側マークの投影像 ＦＭ：フィルム側マーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状のフィルムに並ぶ複数のコマを順次に
   露光位置まで搬送させ、照射部からの光によってレチク
   ル上の配線パターンを投影レンズを介して、フィルムに
   露光していくフィルム露光装置におけるフィルムとレチ
   クルの位置合わせ方法において、 帯状のフィルムには、１コマの各々に少なくとも２つ以
   上のフィルム側アライメントマークが形成され、 レチクルには、フィルムに投影して転写する配線パター
   ンとともに、フィルム側アライメントマークのそれぞれ
   に対応してレチクル側アライメントマークが形成され、 フィルムが露光位置まで搬送された時に、フィルム側ア
   ラメントマーク及びレチクル側アライメントマークの投
   影像をＣＣＤラインセンサ上に投影し、 ＣＣＤラインセンサを構成する各画素によって検出した
   光量を、予め設定された基準値と比較して、それぞれの
   画素において、フィルム側アライメントマークとレチク
   ル側アライメントマークの投影像の位置を判断し、それ
   らのデータをシステムコントローラに入力させ、 次に、前記基準値を変化させて、同様の動作を複数回繰
   り返して、 その後、システムコントローラからの信号により、正し
   い位置にレチクルを移動させることを特徴とするフィル
   ム露光装置におけるフィルムとレチクルの位置合わせ方
   法。