JPH04191741A - 位置合わせ装置、及び該装置を用いたフィルム露光装置 - 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］ 本発明は、例えば、ＴＡ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍ
ａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）方式のような、電子部品の実
装に使用されるフィルム回路基板の製作における位置合
わせ装置ならびにこれを用いた露光装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 物体の表面に微細加工を施す技術として、フォトリソグ
ラフィの技術が知られている。この技術は、半導体集積
回路のほか、最近ではＴＡＢ方式の電子部品の実装に使
用されるフィルム回路基板の製作にも応用される。

フィルム回路基板の製作においては、転写される回路パ
ターンに位置ずれが生じると、実装ミス　　／となって
現れる。このため、搬送されるフィルムに対して正しい
位置に、レチクルのパターンが露光されるように位置合
わせする必要がある。この位置合わせの精度は、例えば
、±１０ｔｉｍ以内であることが要求される。

従来、この位置合わせは、次のようにして行われていた
。

すなわち、まず、露光処理の前において、アライメント
用マークが設けられた露光見本をステージに配置し、ラ
ンプからの光をアライメント用マークに対応するように
設けられたレチクル側のアライメント用マークを通して
露光する。このことによりレチクル側アライメント用マ
ークの像を投影し、半透過性薄膜を介して、露光見本上
のアライメント用マークと結像したレチクル側アライメ
ント用マークの像の両方を顕微鏡に寄って観察する（特
開平１．−１９１１５１号参照）。

レチクル側アライメント用マークの像と露光見本上のア
ライメント用マークとが一致するように、レチクルの位
置調節機構をＸ、Ｙ方向に操作して位置合わせを行う。

第９図は従来のレチクルＭの一例を示し、中央部には回
路パターンＭＰが形成され、その両側にレチクル側アラ
イメント用マークＭＭ、（以下、レチクル側マークとい
う）が形成されている。このレチクル側マークＭ　Ｍ　
＋は、方形状の不透明部分に十文字の透明部分を設けて
構成されている。

そして、前述の如（ステージに置いた露光見本のアライ
メント用マークと位置合わせをする。このようにしてレ
チクルを正確な露光位置に対応するように位置合わせを
した後、露光見本を取り除いて露光作業をする。

この露光は、フィルムの１コマを正しく位置させるため
、送りローラによるフィルム送りの距離を予め設定する
と共にスプロケットローラによって送り方向の精度を向
上させている。さらに、予め設定された距離のフィルム
送りの後に、停止したフィルムの１コマに対して位置決
めビンを有するステージが上昇し、位置決めビンがフィ
ルムの１コマの部分のパーフォレーションに下側から嵌
合して像面に対する光軸に直角な平面内での位置合わせ
が行われる。光軸方向での像面に対する位置合わせは、
ステージが下方から押し上げたフィルムの１コマを押さ
える押さえ板により行われる。

このようにして、露光作業が開始されると、露光前に設
定した位置によって、連続的に処理されていく。すなわ
ち露光作業中は、仮に露光位置と、レチクルとの間に位
置ずれを生じても何らフィードバック制御されることは
ない。もちろん、露光作業を一度停止させて再びステー
ジ上に露光見本を置いて同様の位置合わせをすることは
可能であるが手間がかかる。

このような事情に基づいて、最近ではフィルム上にアラ
イメント用マークを設けて、露光されるべき１コマが搬
送される度に露光前に自動的に位置合わせする方法があ
る（特願平２−８１３３６号参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記した方法にあっては、フィルムの１コマご
とにＸ方向とＹ方向に夫々レチクルを走査し、この合計
２回の走査による位置合わせの後に回路パターンの露光
を行っているため、作業性が悪いと共に多大な時間を要
するという不具合があった。

本発明は、フィルムとレチクルの位置合わせ時のレチク
ルの移動を１回で済ませることができるようにした位置
合わせ装置ならびにこれを用いた露光装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、照射部と、該照
射部からの光が照射される位置に配置される２つのＶ字
状もしくは７字に近似の位置合わせ用のマークが設けら
れたレチクルと、該レチクルを移動させる位置調節機構
と、前記レチクルの像を投影する投影レンズと、前記マ
ークに対応する穴もしくは透明部分を有する被露光物を
前記投影レンズによる像の投影位置へ搬送する搬送機構
と、前記マークに対応する前記穴もしくは透明部分の位
置関係を検出する検出器とを具備した位置合わせ機構を
構成している。

そして、検出結果に基づいて被露光物とレチクルの位置
を正確に合わせるために、前記被露光物を搬送の後、前
記位置調節機構によって前記レチクルを光軸に水平な方
向へ移動させて位置合わせを行うことができる。

また、被露光物がフィルムである場合、その露光装置を
構成するために、前記位置合わせ装置において、前記被
露光物がフィルムで、前記搬送機構がフィルム送り機構
であると共に、前記検出器の検出信号に基づいて前記位
置調節機構を駆動する制御部を設けて構成され、帯状の
フィルムを長さ方向に沿って順次投影パターンを露光す
るようにしている。

この場合、位置合わせが正確に行われるように前記フィ
ルムの１コマをステップ送りするように前記フィルム送
り機構を制御し、そのフィルム側マークの各々の位置に
前記位置合わせ用マークが対応するように前記位置調節
機構を駆動する制御手段を設けることができる。

［作用コ 上記した手段によれば、位置合わせ装置及び露光装置の
いずれにおいても、２つのｖ字状もしくはＶ字に近似の
位置合わせ用マークが被露光物（またはフィルム）に設
けられているマークに対し相対移動する過程で、両マー
クが重なる部分でのみ検出信号が得られ、この信号出力
の時間的変化状態から位置調節のための情報を得ること
ができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明によるフィルム露光装置を示す構成図、
第２図は露光部の詳細を示す構成図である。

第１図において、１０は照射部であり、超高圧水銀灯な
どのレジストが感度を有する光を効率的に放射可能なラ
ンプ１１を内蔵している。さらに照射部１０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フィルタを内蔵
している。このフィルタを切り換えることにより、位置
合わせ時にはレチクルＭにアライメント波長の光が照射
され、露光時には、露光波長の光が照射される。

このフィルタとしては、例えば、レジストが感度を有す
る５００ｎｍ以下の光をカットするシャープカットフィ
ルタが使用され、露光時には、このシャープカットフィ
ルタを光路から退避させる。

照射部１０からの光が照射される位置には、レチクルＭ
が配設されている。レチクルＭには、従来技術で示した
ように、レチクル側マーク及び回路パターンが形成され
ている。

レチクルＭがセットされる位置調節機構ＭＩＯは、レチ
クルＭを保持するレチクルホルダーＭ１１及びサーボモ
ータＭ１２を備え、後記するシステムコントローラ５０
からの信号によってサーボモータＭ１２が駆動されると
、レチクルホルダーＭｌｌが移動してレチクルＭが追従
制御される。このレチクルホルダーＭｌｌ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
）に対してレチクルＭの位置を調節可能であり、また、
光軸を中心としてレチクルＭを回転させる調節（θの調
節）が可能である。したがって、レチクルホルダーＭｌ
ｌを駆動するサーボモータＭ１２は、Ｘ、Ｙ、θの夫々
の駆動が可能なように、実際には３つが設けられている
。

２０は投影レンズであり、照射されたレチクルＭ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程度の解像度を有している。

３０はステージである。第２図に示すように上面が基準
面であり、フィルムＦのステップ送り時にはエアを吹き
出し、露光時にはフィルムＦを真空吸着する真空吸着孔
３１が設けられている。また。３２は真空ポンプ、３４
はバルブである。この例では、真空吸着孔３１は、フィ
ルムＦのステップ送りの際にフィルムＦをエアで浮上さ
せる送風孔を兼用−でいる。さらに、３３はコンプレッ
サ、３５はバルブ、３６及び３７はフィルムＦのステッ
プ送りの際にフィルムＦの前部及び後部を浮上させる昇
降ローラである。なお、バルブ３４．３５は、システム
コントローラ５０によって制御される。

４０は検出部４ｏであり、対物レンズ４１、集光レンズ
４２及び検出器４３をユニット化して構成している、検
出部４０は、ステージ３０に埋め込まれ、対物レンズ４
１がフィルム側マークＦＭとしての穴を臨む位置に配置
されている。検出器４３は、高感度の光−電変換器（例
えば、光電管、フォトダイオードなど）が用いられ、そ
の出力信号が増幅器４４によって増幅され、その出力信
号はシステムコントローラ５０に印加される。

６０はフィルム送り機構であり、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をステップ
送りするものである。６１は露光部の一方の側に配設さ
れる送りローラ、６２は送りローラ６１を回転駆動する
モータ、６３はフィルムＦを介して送りローラ６１に圧
接する押さえローラ、６４は露光部の他方の側に配設さ
れる送りローラ、６５はフィルムＦを介して送りローラ
６４に圧接する押さえローラ、６６．６７は補助ローラ
、６８は補助ローラ６６を介して送りローラ６４ヘフイ
ルムＦを供給するための供給リール、６９は露光部のフ
ィルムＦを巻き取るための巻取リールである。

第３図は本発明の露光装置に用いられるレチクル７０の
平面図を示すものである。中央部には回路パターンＭＰ
が形成され、その両側には゛■゛字状のレチクル側マー
クＭＭ２が設けられている。このレチクル側マークＭＭ
、は■”字の下部がＹ走査方向に向けられている。

第４図は本発明の露光装置に用いられるフィルムＦの平
面図を示し、第１０図に示したと同一のフィルム側マー
クＦＭを有し、このフィルム側マークＦＭ上にレチクル
側マークＭＭ２の投影像ＭＭ２°が投影される。なお、
ＳＲはスプロケットである。

次に、第３図のレチクル７０を用いた本発明のフィルム
露光方法について、第３図〜第７図を参照して説明する
。

フィルム送り機構６０によりフィルムＦの１コマＦＩＯ
がステップ送りされてきたときに、この１コマＦＩＯに
かかるフィルム側マークＦＭがレチクル側マークＭＭ２
の像の投影位置に達したか否かを検出部４０により検出
する。

まず、システムコントローラ５０からモータ６２に駆動
開始信号が送られ、モータ６２が予め設定した制御特性
に従った一定速度で回転し始め、所定時間に達するとシ
ステムコントローラ５０からの信号によりモータ６２の
速度が減速される。

この時間は、フィルムＦの１コマＦ１０の長さなどに応
じて予め設定される。

速度が減速されている状態のもとで、検出部４０による
検出信号を受けたシステムコントローラ５０は停止信号
を出力して、モータ６２を停止させる。この状態で、フ
ィルムＦは大まかに搬送される。すなわち、フィルム側
マークＦＭが検出器４０の穴に引っかかった状態となる
。この状態から正確に位置合わせを行う。検出部４０は
フィルムＦの幅方向に２つ設けられており、システムコ
ントローラ５０には第５図に示すような形の信号が同時
に２つ送出されるが、フィルムＦの送り方向は通常幅方
向に完全な直角ではないので、２つの検出部４０からの
信号は、時間的に僅かにずれて送られる。

フィルムＦの搬送過程では、レチクル側マークＭＭ２が
■”字状をなしているため、レチクル側マークＭＭ２と
フィルム側マークＦＭとの相対位置に応じて第６図に示
す関係が生じる。図中の■〜■は第５図の■〜■に対応
するもので、これらは以下の状態を示している。

■ニレチクル側マークＭＭ２の投影像Ｍ　Ｍ　２　’が
フィルム側マークＦＭに到達しない状態０２時間ｔ１に
あり、投影像ＭＭ、“の前縁がフィルム側マークＦＭの
輪郭に接した状態。

■：“Ｖ”字状の投影像ＭＭ、’の一方（右側）の艇内
にフィルム側マークＦＭが重なっている状態。

■：　Ｖ”字状の投影像ＭＭ２”の他方（左側）の脚の
輪郭にフィルム側マークＦＭが接しなる状態。

■　°°■”字状の投影像ＭＭ２°の他方の艇内にフィ
ルム側マークＦＭが重なっている状態。

■：投影像ＭＭ２“をフィルム側マークＦＭが外れた状
態。

以下の検出状況から、フィルム側マークＦＭの穴の中心
におけるＸ方向及びＹ方向の位置を検出することができ
る。例えば、時間ｔ１とｔ２の中間ｔ５においてフィル
ムＦのＸ方向の位置を検出でき、時間ｔ、とｔ４の時間
差からＹ方向の位置を検出することができる。Ｙ方向の
位置は第７図に示すように、レチクル側マークＭＭ２に
対するフィルム側マークＦＭのフィルム幅方向に対する
相対位置のずれから時間差が変化する。したがって、こ
の変化状態を予めシステムコントローラ５０に入力して
記憶しである値と比較することにより、Ｙ方向位置を知
ることができる。

この後、システムコントローラ５０からバルブ３４．３
５に駆動信号が送出されることにより弁が開かれ、さら
にコンプレッサ３３を閉にすると共に真空ポンプ３２を
開にする。これにより、フィルムＦの１コマＦＩＯはス
テージ３ｏに真空吸着される。

そして、レチクル７０をフィルムＦに合わせて移動させ
る。すなわち、１コマＦＩＯのフィルム側マークＦＭの
夫々の位置に、対応するレチクル側マークＭＭ、の像が
投影されるように位置調節機構ＭＩＯを駆動してレチク
ル７０の位置をＸ方向及びＹ方向に移動させ、かつ光軸
を中心に回転させながら追従制御してレチクル７ｏの位
置合ゎせを行う。この場合、モータＭ１２はサーボモー
タを用いているので、附属するエンコーダの出力パルス
をカウントすることによりレチクル７０の移動量を知る
ことができる。

以上のようにして、レチクル７０の位置合わせが終了し
た後、前記したシャープカットフィルタを退避させ、露
光波長の光が照射部１０がら出射サレルようにして、投
影位置に保持された１コマＦＩＯにレチクル７０の回路
パターンＭＰを露光する。

本発明者は、以下の条件により実施を試みた。

レチクル側マークＭＭ２の７字の幅： 約１０１００ｔ Ｌ字の開き角度：約４５°〜６０’ フイルム側マークＦＭの大きさ：５００ｕｍこの結果、
レチクルの移動に要する時間は、０．５秒であり、その
後圧しい位置に配置するのに０１５秒かかったが、従来
に比べ大幅な時間短縮を実現できることがわかった。

なお、上記実施例においては、フィルムＦの移動を１回
としたが、１回で可能という意味で複数回にしてもよい
。そして、フィルム側マークＦＭを丸穴としたが、穴に
限らない。

さらに、レチクル側マークＭＭ２をＶ字形にしたが、こ
れに限らず第８図に示すように、少なくとも−本に傾斜
を有する線状とほかの線状との間で角度が形成されてい
れば良い（第８図）。

また、上記実施例においては、露光対象をフィルムとし
たが、これに限らずウェハであってもよい。

［発明の効果１ 本発明は上記の通り構成されているので、次に記載する
効果を奏する。

請求項（１）の位置合わせ機構においては、照射部と、
該照射部からの光が照射される位置に配置される２つの
Ｖ字状もしくは７字に近似の位置合わせ用のマークが設
けられたレチクルと、該レチクルを移動させる位置調節
機構と、前記レチクルの像を投影する投影レンズと、前
記マークに対応する穴もしくは透明部分を有する被露光
物を前記投影レンズによる像の投影位置へ搬送する搬送
機構と、前記マークに対応する前記穴もしくは透明部分
の位置関係を検出する検出器とを具備する構成にしたの
で、被露光物とレチクルの位置合わせ時のレチクルの移
動を１回で済ませることが可能になり、生産性の向上を
図ることができる。

請求項（２）の位置合わせの方法においては、被露光物
を搬送の後、前記位置調節機構によって前記レチクルを
光軸に水平な方向へ一方向のみ移動させて位置合わせを
行うようにしたので、検出結果に基づいて被露光物とレ
チクルの位置を正確に合わせることができる。

請求項（３）においては、帯状のフィルムを長さ方向に
沿って順次に投影パターンを露光していくフィルム露光
装置であって、照射部と、照射部からの光が照射される
位置に配置され、少なくとも二つ以上の略■字状のマー
クを有するレチクルと、レチクルの位置調節機構と、レ
チクルの像を投影する投影レンズと、該略■字状のマー
クの各々に対応するフィルム側マークを有するフィルム
を、該投影レンズによる像の投影位置に搬送するフィル
ム送り機構と、該略Ｖ字状のマークと該対応するマーク
の位置関係を検出する検出器と、この検出器の信号を受
けてレチクル位置調節機構を駆動させるコントローラよ
りなり、生産性の向上を図ることができる。

請求項（３）のフィルム露光方法においては、フィルム
の１コマをステップ送りして、その後該１コマのフィル
ム側マークの各々の位置に、該略■字状マークが対応す
るように、レチクル位置調節機構によって、レチクルを
光軸と水平方向に１回のみ移動させて、位置合わせ制御
するので、フィルムとレチクルの位置を正確に合わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフィルム露光装置を示
す構成図、第２図は露光部の詳細を示す構成図、第３図
は本発明の露光装置に用いられるレチクルを示す平面図
、第４図は本発明の露光装置に用いられるフィルムＦを
示す平面図、第５図は検出部による検出信号波形を示す
波形図、第６図は位置合わせ時におけるフィルム側マー
クＦＭとレチクル側マークＭＭ２の投影像ＭＭ、’　と
の相対位置関係を示す説明図、第７図はＹ方向位置の検
出時のマーク位置関係を示す説明図、第８図はレチクル
側マークの他の例を示す平面図、第９図は従来のレチク
ルＭの一例を示す平面図である。 図　中。 １０：照射部　　　２０：投影レンズ ３０：ステージ　　４０：検出部 ５０ニジステムコントローラ ６０：フィルム送り機構 Ｍｌｏ；位置調節機構 Ｆ：フィルム ＦＭ：フィルム側マーク ＦＩＯ：１コマ Ｍニレチクル Ｍ１１ニレチクルホルダー Ｍ１２：サーボモータ ＭＭ、ニレチクル側マーク ＭＰ：回路パターン 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴 ■■　　■　　　　■　■　　　■ 第５図 第７図　　　　　　　　　　　　　　　　第８図ＭＩ 第９図 芝　ン ｍ− ■　　　　　■　　　　■

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）照射部と、該照射部からの光が照射される位置に
   配置される２つ以上のＶ字状もしくはＶ字に近似の位置
   合わせ用のマークが設けられたレチクルと、 前記レチクルを移動させる位置調節機構と、前記レチク
   ルの像を投影する投影レンズと、前記マークに対応する
   穴もしくは透明部分を有する被露光物を前記投影レンズ
   による像の投影位置へ搬送する搬送機構と、 前記マークに対応する前記穴もしくは透明部分の位置関
   係を検出する検出器とを具備することを特徴とする位置
   合わせ機構。
2. （２）前記被露光物を搬送の後、前記位置調節機構によ
   って前記レチクルを光軸に水平な方向へ一方向のみ移動
   させて位置合わせを行うことが可能なことを特徴とする
   請求項（１）に記載の位置合わせ方法。
3. （３）帯状のフィルムを長さ方向に沿って順次に投影パ
   ターンを露光していくフィルム露光装置であって、 照射部と、 照射部からの光が照射される位置に配置され、少なくと
   も二つ以上のＶ字状もしくは、Ｖ字に近似のマークを有
   するレチクルと、 レチクルの位置調節機構と、 レチクルの像を投影する投影レンズと、 該略Ｖ字状のマークの各々に対応するフィルム側マーク
   を有するフィルムを、該投影レンズによる像の投影位置
   に搬送するフィルム送り機構と、該略Ｖ字状のマークと
   該対応するマークの位置関係を検出する検出器と、 この検出器の信号を受けてレチクル位置調節機構を駆動
   させるコントローラよりなることを特徴とするフィルム
   露光装置。
4. （４）請求項（３）の露光装置を使用した露光方法であ
   って、該フィルム送り機構により、フィルムの１コマを
   ステップ送りして、その後、該１コマのフィルム側マー
   クの各々の位置に、該Ｖ字状もしくはＶ字に近似のマー
   クが対応するように、レチクル位置調節機構によって、
   レチクルを光軸と水平方向に１回のみ移動させて、位置
   合わせ制御することが可能なフィルム露光方法。