JPH0650399B2

JPH0650399B2 - 自動露光装置

Info

Publication number: JPH0650399B2
Application number: JP60268018A
Authority: JP
Inventors: 栄一三宅
Original assignee: サンエ−技研株式会社
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPS62125360A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、たとえばプリント回路基板の製作におい
て、所望の導電パターンを形成する際に光露光技術が用
いられるが、このような光露光工程で用いられる自動露
光装置に関するものである。

［従来の技術］たとえばプリント回路基板を製作するに際し、光露光技
術を適用する場合、プリント回路基板となるべき基板
と、ホトマスクとしての原版を正確に位置合わせしなけ
ればならない。従来、一般的には、これら基板と原版と
の位置合わせは、各々に設けた複数個の位置決め穴にピ
ンを通すことによって行なわれていた。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上述のような位置決め方法には、次のような問
題点があった。

（１）基板の位置決め穴の加工時に、ピッチ公差が生
じ、また、原版の位置決め穴の加工時にも同様のピッチ
公差が生じる。また、位置決め穴の内径にも公差があ
り、精度の高い位置決め穴とピンとの嵌め合いでは、ピ
ンが基板と原版との各位置決め穴に貫通できないことが
ある。

このため、位置決め穴の径に対し、ある程度の遊びのあ
る外径のピンを使用しているのが現状であるが、それが
原因で、原版と基板との位置合わせの精度を上げること
ができない。

（２）原版としては、一般に、厚み０．１mm程度のフィ
ルムを使用しているが、このため、温度変化による伸縮
が生じ、さらに精度を低下させている。

（３）原版が薄いフィルムのため、位置決め穴へのピン
の出し入れを繰返すことにより、摩耗が生じ、精度の保
持が難しい。

このように、上記（１）〜（３）のように、基板と原版
との位置合わせが或る精度以上に上げられない欠点があ
るとき、プリント回路基板のパターンがより高密度化さ
れ、パターンの線幅もより狭くなりつつあるという近年
の傾向に十分対応できなくなる。

さらに、次のような問題点もある。

（４）ピンが貫通したとき、特にプリント回路基板側よ
り摩耗のための破片ないしは屑が発生する。

（５）多品種のプリント回路基板を得ようとするとき、
ロットの変更の都度、ピンの位置を精度良く移動する必
要があるが、そのような作業は比較的困難であり、ま
た、時間もかかる。

そこで、この発明は、上述したような問題点を解消し、
精度高く原版と基板との位置合わせを行なうことができ
る、自動露光装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明は、複数個の位置決めマークを有する基板の露
光すべき面側に、対応する複数個の位置決めマークを有
する原版を、両者の位置決めマークが位置合わせされた
状態で配置し、原版を通して光を照射して基板を自動的
に露光するための自動露光装置であって、上述の技術的
課題は、次のように解決される。

すなわち、この自動露光装置は、光が透過する構造とさ
れるとともに基板を真空吸着して保持するための吸着板
を備え、この吸着板の一方面側に位置検出用光源が配置
される。また、吸着板の他方面側には、原版を保持する
原版枠が置かれ、この原版枠は、原版を吸着面の他方面
側に位置させるためのものである。また、位置検出用光
源からの光を受けて基板および原版の各位置決めマーク
を検出するための光センサを備えるとともに、この光セ
ンサによって検出された基板の位置決めマークの位置を
記憶する第１の記憶手段、原版の位置決めマークの位置
を記憶する第２の記憶手段、ならびに第１の記憶手段に
記憶された基板の位置決めマークの位置と第２の記憶手
段に記憶された原版の位置決めマークの位置とを比較す
る比較回路を備え、比較回路により求められた両位置決
めマーク間の位置ずれは、吸着板と原版枠とを相対的に
縦、横、回転方向に移動させるＸ，Ｙ，θ方向駆動機構
により修正される。さらに、吸着板上に保持された基板
と原版枠に保持された原版とを互いに密着させるように
これらを相対的に移動させるＺ方向移動機構を備え、こ
のような原版と基板との密着状態で原版側から露光用光
源により光を照射して露光を達成する。

このような構成において、さらに、次のような手順を制
御するための制御手段を備える。すなわち、この制御手
段によって、まず原版枠に保持された原版に位置検出用
光源からの光が吸着板を介して与えられる。それによっ
て、光センサにより原版の位置決めマークが検出され、
その位置が第２の記憶手段に記憶される。次に、この原
版を退去させ、吸着を吸着板に吸着固定し、光センサに
より基板の位置決めマークが検出され、その位置が第１
の記憶手段に記憶される。ここで、先に検出した原版の
位置決めマークの位置と後で検出した基板の位置決めマ
ークの位置とのずれが、比較回路で求められる。このデ
ータに基づいてＸ，Ｙ，θ方向駆動機構が吸着板と原版
枠とを相対的に縦、横、回転方向に動かして、両位置決
めマーク間の位置ずれを修正する。次に、原版を保持し
た原版枠を再び前の位置検出を行なった位置まで戻して
から、基板と原版とをＺ方向移動機構により互いに密着
させ、その状態で、露光用光源により基板が露光され
る。

［実施例］以下、この発明を、図面に示された実施例に基づいて説
明する。

第１図は、この発明の一実施例を上面から見た図であっ
て、併せて関連の制御系がブロック図で示されている。
ここに示した自動露光装置は、基板１と原版２とを位置
合わせした上で、露光用光源３により基板１の露光を行
なおうとするものである。

基板１および原版２は、第２図に示すように、複数個、
たとえば４個の位置決めマークとしての位置決め穴４お
よび５をそれぞれ備える。原版２には、所望のパターン
６が形成されていて、この原版２を通して露光用光源３
からの光が基板１に照射されたとき、基板１には、パタ
ーン６に相関するパターン７が転写される。基板１の露
光を受ける面には、感光材が塗布されるか、感光性フィ
ルムが貼着されている。なお、基板１の両面に導電パタ
ーンが形成されるときには、これら両面に感光材等が形
成されている。

基板１および原版２の各位置決め穴４および５の位置を
検出するために、第１図に示すように、位置検出用光源
８および光センサ９が設けられる。位置検出用光源８
は、たとえば黄色以上の波長の光を与える光源で構成さ
れる。また、光センサ９としては、好ましくは、位置決
め穴４，５の形状を撮像できるディジタルアドレス方式
のセンサが用いられる。光センサ９は、Ｘ−Ｙテーブル
１０上に取付けられ、それによって、基板１または原版
２の面方向に移動可能とされる。

基板１は、これを真空吸着する吸着板１１によって保持
される。吸着板１１は、第３図に拡大された断面図で示
されている。吸着板１１は、たとえば、透明または乳白
色のアクリル樹脂等からなる２枚の板が、スペーサ枠１
２を挾んで貼合わされた構造となっている。この吸着板
１１の一方面が基板１のための吸着面１３とされる。吸
着面１３は、平面であり、そこには多数の吸引穴１４が
設けられている。吸着板１１は、位置検出用光源８から
の光を透過するものであり、ここを透過した光の濃淡を
できるだけ防ぐため、吸引穴１４には、第３図に示すよ
うに、面取りを施した方が好ましい。吸着板１１の内部
の空間は、真空ポンプ１５に連結される。

原版２は、第４図に拡大された断面図で示すような原版
枠１６によって保持される。原版枠１６は、枠部分１７
を備え、この枠部分１７によって、平らなガラス板等か
らなる透明板１８が保持されている。この透明板１８の
一方面に直接接した状態で、原版２が、たとえば粘着テ
ープ（図示せず）により固定される。

基板１は、コンベアタイプのローダ１９により搬入さ
れ、また搬出される。ローダ１９は、第５図に正面図で
示すように、基板１を挾んだ状態で保持する複数個の受
座２０を等間隔にエンドレスベルト２１上に取付けたも
のである。基板１は、第５図の右端に示すように、受座
２０が水平姿勢にあるときここに挿入され、第５図の左
端に示すように、逆の水平姿勢にあるとき取出される。
また、基板１は、エンドレスベルト２１の水平部分上に
位置している垂直姿勢の状態で、フィンガ２２（第７図
に示す。）により加工前のものが受座２０から取出さ
れ、加工後のものが受座２０内に戻される。

次に、第６図ないし第９図を主として順次参照しなが
ら、この自動露光装置において達成される動作を説明す
る。なお、第６図ないし第９図は、第１図に示した自動
露光装置の要部を正面から示した図である。

まず、第６図に示すように、原版２を貼付けた原版枠１
６がたとえば下方より上昇する。このとき、位置検出用
光源８からの光は、透明な吸着板１１を通過して、原版
２に至る。そして、この光は、さらに、原版２の位置決
め穴５を通過する。この通過した光は、光センサ９によ
って検出される。この実施例では、１個の光センサ９が
用いられ、Ｘ−Ｙテーブル１０が駆動されることによっ
て、光センサ９は、原版２の４個の位置決め穴５の位置
を順次測定する。このときの位置決め穴５の位置に関す
る測定データは、第１図に示したレジスタ２３にストア
される。

次に、第７図に示すように、原版２を保持した原版枠１
６は、下降される。そして、露光すべき１枚の基板１
が、ローダ１９からフィンガ２２によって挾んで吸着板
１１の正面にまで搬送される。この場合、吸着板１１と
基板１との間隔はできるだけ小さくしておく方が好まし
い。次に、真空ポンプ１５を作動させ、吸着板１１内に
負圧を与え、基板１を吸着面１３上に吸着させるととも
に、フィンガ２２を開く。その後、フィンガ２２は、ロ
ーダ１９の上まで戻る。この状態が第８図に示されてい
る。

第８図に示すように、吸着板１１に保持された基板１
は、同じ光センサ９により、原版２と同様に、その位置
が測定される。この測定データは、第１図に示したレジ
スタ２３にストアされるとともに、今までレジスタ２３
にストアされていた原版２２の位置に関するデータは、
レジスタ２４にシフトされる。

さらに第１図を参照して、両レジスタ２３，２４の各出
力は、比較回路２５に入力され、ここで、基板１と原版
２との位置ずれが演算される。ここでの演算は、基板１
の４個の位置決め穴４と原版２の４個の位置決め穴５と
のそれぞれの位置が、平均して最も合うところを見出す
ようにされる。たとえば第２図において原版２上に点線
で示すように、基板１の位置決め穴４と原版２の位置決
め穴５とが合わない場合、１個の位置決め穴だけが合っ
て他のものが合わないような位置決めを行なおうとする
のではなく、４組の位置決め穴４，５相互のずれが平均
する位置になるように、位置修正のための演算を行な
う。

比較回路２５から出力される位置ずれに関するデータ
は、出力回路２６に与えられ、この出力回路２６によっ
て、Ｘ，Ｙ，θ方向駆動機構２７が駆動される。Ｘ，
Ｙ，θ方向駆動機構２７は、位置決め穴４，５間の位置
ずれを修正するように、たとえば吸着板１１を原版枠１
６に対して縦、横、回転方向に移動させるものである。

次に、第９図に示すように、原版枠１６が上昇され、前
の位置検出を行なった位置まで戻される。このとき、原
版２は、基板１に対して正しく位置合わせされた状態と
なっている。この状態で、吸着板１１と原版枠１６とが
互いに近づくように相対的に移動され、基板１と原版２
とが密着する状態とされる。吸着板１１と原版枠１６と
を相対的に移動させるＺ方向移動機構の図示は省略され
ているが、これは、吸着板１１のみをＺ方向に移動させ
るものであっても、原版枠１６のみをＺ方向に移動させ
るものであっても、これら両者をＺ方向に移動させるも
のであってもよい。

第９図に示すように、基板１と原版２とが密着した状態
で、原版２側から露光用光源３の光が照射され、基板１
の一方面が露光される。このとき、光センサ９は露光用
光源３からの光を妨害しない位置にまで退去されてい
る。この露光用光源３は、たとえば紫外線を照射するも
ので、ここからの光は露光精度向上のため、平行光にす
るのが望ましい。

露光が終われば、吸着板１と原版枠１６とが互いに離れ
るように移動し、フィンガ２２（第７図）によって基板
１を挾み、ローダ１９の元の位置にまで戻される。ここ
で、ローダ１９のエンドレスベルト２１は、１ピッチ送
られる。

以上のような動作を繰返すことにより、順次、自動的に
露光が行なわれる。

第１０図および第１１図は、原版枠１６ａの他の例を示
している。この原版枠１６ａは、原版２と基板１との密
着性をより高めるように考慮されている。

この原版枠１６ａは、透明板１８を覆うように、透明フ
ィルム２８が貼られ、透明フィルム２８の周縁部は、ク
ランプ部材２９により枠部分１７に固定される。この透
明フィルム２８は、剛性のある透明板１８に比べてより
可撓性を有している。透明板１８と透明フィルム２８と
の間の隙間に連通するように、枠部分１７には、小穴３
０が設けられる。この小穴３０には、負圧または正圧が
選択的に与えられるように構成されている。原版２は、
透明フィルム２８の外表面上に粘着テープ等（図示せ
ず）により貼付けられる。

このような構成によれば、露光時において、原版２と基
板１との密着を高めるため、基板１を吸着した吸着板１
１と原版２を保持した原版枠１６ａとを密着させるよう
に押しつけた後、小穴３０に正圧を与えれば、透明板１
８と透明フィルム２８との間の隙間の空気圧が増大し、
透明フィルム２８が、第１１図に示すようにふくらむ。
したがって、基板１に原版２をさらに押しつけて、両者
の密着性はさらに高くなる。

また、原版２の位置測定時には、小穴３０に負圧を与
え、透明板１８と透明フィルム２８との間を真空にすれ
ば、透明フィルム２８は透明板１８に密着し、原版２は
平面状態となる。

なお、この透明フィルム２８の加圧によるふくらみは、
原版枠１６ａと吸着板１１との押しつけ状態で行なうた
め、０．２mm以内程度で、他の精度にほとんど影響を与
えるものではない。

第１２図は、この発明のさらに他の実施例を上面から示
した概略図である。この実施例は、処理能力を高めるた
め、位置測定および位置決めを行なうステーションと露
光を行なうステーションとを別々にしたものである。な
お、第１図に示した実施例との対比を容易にするため、
相当の部分には同様の参照番号を付すことにする。

この自動露光装置においては、露光用光源３が、位置検
出用光源８および光センサ９とは、異なる軸線上に配置
される。また、吸着板１１、原版枠１６、およびフィン
ガ（図示せず。第７図のフィンガ２２に相当。）は、２
組３１，３２設けられる。そして、これら第１組３１と
第２組３２とは、交互に位置測定および位置決めと、露
光とを行なう。すなわち、第１２図では、第１組３１が
光センサ９等によって位置測定および位置決めが行なわ
れており、第２組３２が露光用光源３によって露光を行
なっている状態が示されている。次のステップにおいて
は、矢印３３，３４で示すように、第１組３１と第２組
３２とが入替わり、第１組３１において露光が行なわ
れ、第２組３２において位置測定および位置決めが行な
われる。したがって、これら位置測定および位置決め
と、露光との２種類の操作が同時に行なえるので、処理
能力は倍化される。

以上のように、この発明を、いくつかの実施例に関連し
て説明したが、これらの実施例では、基板１および原版
２等を垂直で扱う方式が採用された。このような垂直方
式は、装置をよりコンパクトにするとともに、露光時に
問題となる埃が付きにくいという利点があり、さらに、
基板のローディングおよびアンローディングも容易に行
なえるという利点もある。しかしながら、これらの利点
を望まないのであれば、いわゆる水平方式で基板および
原版等を取扱ってもよい。

また、上述した各実施例では、１個の光センサ９を用い
て複数個の位置決め穴４または５の位置を移動しながら
検出することを行なった。この構成によれば、複数個の
位置決め穴の位置検出に比較的時間がかかるという欠点
があるものの、それにも増して、処理すべき基板の種類
が多い場合、Ｘ−Ｙテーブル１０の移動量を入力し直す
だけでロットの変更に対応することができ、多種少量生
産に適していると言える。しかしながら、個々の位置決
め穴に対応して光センサを１個ずつ設けて、位置検出の
時間を節約するように改良を図ってもよい。

また、この発明は、基板の両面を露光する必要がある場
合にも適用することができる。この場合には、たとえば
第１図に示した露光用光源３から位置検出用光源８に至
る構成要素を左右対称的にもう１組設け、片面の露光が
済んだ基板１をローダ１９で搬送する途中で、もう１度
フィンガにより取出し、もう一方の面を露光するように
すればよい。

また、上述の実施例では、光センサ９により検知される
光は、位置決め穴４または５を通過した透過光であっ
た。これに対して、反射光を検出することも考えられ
る。しかしながら、特に基板１の位置決め穴４は、その
加工精度が悪く、極端に言えば、位置決め穴のエッジの
部分に小さな凹凸が形成されているのが通常である。し
たがって、光はこのような凹凸部分において乱反射する
ため、反射光に基づく位置検出は、信頼性に欠けるとい
う欠点がある。なお、これに関連して、位置決め穴は、
これに代えて、他のマークであってもよい。たとえば、
原版２であれば、パターン６と同様の方法で位置決めマ
ークを付すことが容易である。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、光センサによる光学
的な手法により位置決めマークを検出して、位置決めマ
ークの位置のずれを比較回路で演算して、それに基づい
て基板または原版の位置を修正するので、複数個の位置
決めマークの位置が平均して最も合うような位置決めを
行なうことができる。また、光が透過する構造とされる
吸着板を用いて基板が固定されるので、従来のピンを用
いる方式に比べて、摩耗する要因がなく、この意味でも
高精度に位置合わせすることができる。

また、吸着板に吸着された基板は、反りを有していて
も、この吸着板の吸着面により平面状態に矯正されるの
で、位置決めマークの位置の測定において、誤差が生じ
ることはない。原版においても、同様に、原版枠で保持
されるので、平面状態に保つことができる。これらのこ
とから、高い精度で原版と基板との位置合わせを行なう
ことができる。

また、処理すべき基板のロットが変更された場合、従来
は、ピンの位置を正確に変える必要があったが、この発
明の場合には、光センサのＸ−Ｙ移動量を設定し直すだ
けでよく、多種少量生産に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を上面から示した図であ
って、併せて制御系がブロック図で示されている。第２
図は、基板１と原版２との位置合わせ状態を説明するた
めの図である。第３図は、第１図の吸着板１１を拡大し
て正面から示した断面図である。第４図は、第１図の原
版枠１６を拡大して正面から示した断面図である。第５
図は、第１図のローダ１９の正面図である。第６図ない
し第９図は、第１図の装置の動作を順次正面から示した
概略図である。第１０図および第１１図は、原版枠１６
ａの他の例を示した断面図である。第１２図は、この発
明のさらに他の実施例を上面から示した図である。図において、１は基板、２は原版、３は露光用光源、
４，５は位置決め穴、８は位置検出用光源、９は光セン
サ、１０はＸ−Ｙテーブル、１１は吸着板、１４は吸引
穴、１５は真空ポンプ、１６，１６ａは原版枠、１８は
透明板、２５は比較回路、２７はＸ，Ｙ，θ方向駆動機
構、２８は透明フィルム、３０は小穴である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の位置決めマークを有する基板の露
光すべき面側に、対応する複数個の位置決めマークを有
する原版を、両者の位置決めマークが位置合わせされた
状態で配置し、原版を通して光を照射して基板を自動的
に露光するための自動露光装置であって、光が透過する構造とされるとともに前記基板を真空吸着
して保持するための吸着板と、前記吸着板の一方面側に配置される位置検出用光源と、前記原版を前記吸着板の他方面側に位置させるように当
該原版を保持する原版枠と、前記位置検出用光源からの光を受けて前記基板および前
記原版の各位置決めマークを検出するための光センサ
と、前記光センサによって検出された前記基板の位置決めマ
ークの位置を記憶する第１の記憶手段と、前記光センサによって検出された前記原版の位置決めマ
ークの位置を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶された前記基板の位置決めマ
ークの位置と前記第２の記憶手段に記憶された前記原版
の位置決めマークの位置とを比較する比較回路と、前記比較回路により求められた前記両位置決めマーク間
の位置ずれを修正するように前記吸着板と前記原版枠と
を相対的に縦、横、回転方向に移動させるＸ，Ｙ，θ方
向駆動機構と、前記吸着板上に保持された前記基板と前記原版枠に保持
された前記原版とを互いに密着させるように相対的に移
動させるＺ方向移動機構と、前記原版と前記基板とを密着させた状態で前記原版側か
ら露光用の光を照射する露光用光源と、まず、前記原版枠に保持された前記原版に前記位置検出
用光源からの光を前記吸着板を介して与え、前記光セン
サにより原版の位置決めマークを検出してその位置を前
記第２の記憶手段に記憶し、また、前記原版を退去させ
た状態で前記吸着板に吸着固定した前記基板の位置決め
マークを前記光センサにより検出してその位置を前記第
１の記憶手段に記憶し、先に検出した前記原版の位置決
めマークの位置と後で検出した基板の位置決めマークの
位置とを前記比較回路で比較し、そのデータに基づいて
前記Ｘ，Ｙ，θ方向駆動機構により前記吸着板と前記原
版枠とを相対的に縦、横、回転方向に動かして前記両位
置決めマーク間の位置ずれを修正し、次に前記原版を保
持した前記原版枠を再び前の位置検出を行なった位置ま
で戻してから、前記基板と前記原版とを前記Ｚ方向移動
機構により互いに密着させ、その状態で前記露光用光源
により前記基板を露光するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする、自動露光装置。
【請求項２】前記Ｘ，Ｙ，θ方向駆動機構は、前記吸着
板を移動させる、特許請求の範囲第１項記載の自動露光
装置。
【請求項３】前記Ｘ，Ｙ，θ方向駆動機構は、前記原版
枠を移動させる、特許請求の範囲第１項記載の自動露光
装置。
【請求項４】前記Ｚ方向移動機構は、前記吸着板を移動
させる、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載の自動露光装置。
【請求項５】前記Ｚ方向移動機構は、前記原版枠を移動
させる、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載の自動露光装置。
【請求項６】前記位置決めマークは穴で構成され、前記
光センサは前記穴を通過する透過光を検出する、特許請
求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の自動露
光装置。
【請求項７】前記複数個の位置決めマークは、１個の前
記センサで検出される、特許請求の範囲第１項ないし第
６項のいずれかに記載の自動露光装置。
【請求項８】前記原版枠は、相対的に剛性のある透明板
と相対的に可撓性のある透明フィルムとの二重構造を有
し、前記透明板と前記透明フィルムとの間の隙間の空気
圧を増大させることによって前記透明フィルムがふくら
むように構成され、前記原版は前記透明フィルムの外表
面上に固定される、特許請求の範囲第１項ないし第７項
のいずれかに記載の自動露光装置。