JPS62125360A - 自動露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
術を適用する揚台、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ビン
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コ 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、ピップ−公差が
生じ、また、原版の位置決め穴の加工時にも同様のビッ
ヂ公差が生じる。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ビンとの嵌め合いでは、ビ
ンが基板と原版との各位置決め穴に１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
る外径のビ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Ｑ、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、位置決め穴へのビ
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
との位置合わせが成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）　ビンが貫通したとき、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。

く５）　多品種のプリント回路基板を１７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サベき面
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固
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ｄ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（Ｊて基板ａ３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
置と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
転方向に移動ざぜろ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京着させるようにこれらを相
対的に移動させる２方向移動機溝を備え、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ｊ２成する。

このような構成において、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を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
が検出される。次に、この原版を退去させ、基板を吸着
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、閘、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（１２
置検出を行なった位置まで房してから、基板と原版とを
７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阜づいて説
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Ｍ仮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ｉｌ
ｌ；ｉ３からの光が基板１に照射されたとぎ、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の露光を受ける而には、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、塁ｉ　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の各位で決め穴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（）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＠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侶造となっている。この＠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（ブられている。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（図示じず）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（プたも
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界する。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Ｊ：つて、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１
１の正面にまで搬送される。

この場合、吸着殴１１と基板１との間隔はでさ−るだけ
小さくして４３り方が好ましい。次に、真空ポンプ１５
を作動ざＵ、吸着板１１内に負圧を５え、基板１を吸着
面１３上に吸着さけるとともに、フィンガ２２を開（。

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上に点線で示ずように、
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、位置晦正のための演鋒を行なう。

比較回路２５から構成される装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
を晦正するように、たとえば吸着板１１を原版枠１６に
対して縦、（黄、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が上がされ、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Ｕ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２方
向に移動させるものであっても、原版枠１６のみを７方
向に移動さぼるしのであっても、これら両名を７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１つ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ピツチ送
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１６．１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
密着性をより高めろ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２つにより枠部分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。

ｊｊ明板１８と透明フィルム２８との間の隙間に連通ず
るように、枠部分１７には、小穴３０が設けられろ。こ
の小穴３０には、負圧または正圧が選択的に与えられる
ように偶成されている。原版２は、透明フィルム２８の
外表面上に粘性テープ等（図示せず）により貼付けられ
る。

このよ・うな偶成にＪ：れば、露光時にＪ３いて、原版
２ど基板１との密着を高めるため、基板１を吸着した吸
着板１１と原版２を保持した原版枠１６ａどを富貴させ
るように押しつ【ノた後、小穴３０に正圧を与えれば、
透明板１８と透明フィルム２８との間の隙間の空気圧が
増大し、ｊｊ明フィルム２８が、第１１図に示すＪミう
にふくらむ。しだがつて、塞板１に原版２をざらに押し
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に密社し、原版２は平
面状態となる。

なａ３、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ｌｌ１ｉで
行なうため、０．２ｍｌｌ１以内程度で、池の精度にほ
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しのである。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づことにする。

この自動ｎ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どは、交互に位置測定Ｊ５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
行むっで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粗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　Ｊｊよび
原版２等を垂直で扱う方式が採用された。このＪ：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１、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
すだけでロフ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１っで搬送する途中で、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１．その加
工精度が悪く、極端に言えば、位置決め穴のエツジの部
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、光センナによる光学
的な手法により位置決め穴を検出して、位置決め穴の位
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、複数個の位置決め穴の
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、光が透過する格造とされる吸＠板を用い
て基板が固定されるので、従来のビ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
、位置決め穴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、ビ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、（ｔｆ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、吸６板
１１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、ｏ方向駆動機構
、２８は透明フィルム、３０は小穴である。 （ほか２名） 第１図 第３図 第６図　　　　　　第７図 第ｇ図　　　　　　第を図 第１０図　　　　　　　　　第ｆ１図 第１２図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （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
   ークの位置と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、を備え、 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、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、先に
   検出した前記原版の位置決めマークの位置と当該基板の
   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
   することを特徴とする、自動露光装置。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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。
6. （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
   。
7. （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。
8. （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２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。