JP4204331B2 - Projection exposure equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定位置に固定された光源によってプリント配線基板上に所定のパターンが形成されたマスクの像を転写しながら、マスクとプリント配線基板とを主走査方向に駆動して走査を行い、前記プリント配線基板に前記所定のパターンを形成する、投影露光装置に関する。
【0002】
【特許文献1】
特開2000−187332
【従来の技術】
プリント配線基板の配線パターンや液晶パネルの透明薄膜電極などを描画する方法として、従来より投影露光装置等が利用されている。投影露光装置は超高圧水銀灯などの高出力の光源から発せられる光束を所定のパターンがかかれたマスクに投射し、さらにこの光束を結像光学系にて感光剤の塗布されたプリント配線基板や集積回路、液晶パネルなどの被露光体上で結像させてマスクのパターンを被露光体に転写するものである。
【0003】
また、投影露光装置の小型化のため、露光のための光源は所定位置に固定され、マスクおよびプリント配線基板をそれぞれ所定方向(主走査方向)に駆動する走査型の投影露光装置が利用されている。
【0004】
一般にプリント配線基板は、スルーホールを穿孔した後、銅メッキし、次いで整面処理を行って銅表面の酸化膜を除去し、最後に感光剤が塗布される。この整面処理、温度変化、積層工程によりプリント配線基板は最大0.2%程度伸縮する。プリント配線基板が伸縮することによってスルーホールの位置も変動するため、このような投影露光装置はプリント配線基板上に結像するマスクのパターンの像の伸縮率を設定可能としている。
【0005】
しかしながら、整面処理はコンベア等である方向に運搬されるプリント配線基板をブラシ等の研磨材で研磨する等の手段によって行われるため、基板は研磨方向(通常はプリント配線基板の長手方向)により大きく引き伸ばされる。すなわち、プリント配線基板の伸縮率は長手方向と短手方向とでは異なる。
【0006】
このため、例えば特許文献1に記載されている投影露光装置のように、結像光学系の伸縮率をプリント配線基板の副走査方向の伸縮率とし、マスクに対するプリント配線基板の駆動速度比をプリント配線基板の主走査方向の伸縮率としている。このような構成を用いることにより、主走査方向の伸縮率と、副走査方向の伸縮率とが異なるようなプリント配線基板に露光を行なう場合であっても、位置ずれなく露光を行なうことが可能となっている。
【0007】
しかしながら、結像光学系の伸縮率と、マスクに対するプリント配線基板の駆動速度比とが異なる場合、露光される像のエッジが不鮮明となり、充分に露光された領域の大きさが設計値よりも小さくなるという問題がある。例えば、線状の像をプリント配線基板状に露光する場合は、その線幅が著しく小さく露光されてしまうという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、マスクの像を主走査方向と副走査方向で異なる伸縮率で露光可能であり、さらに露光される線状の像のエッジ部分に著しい不鮮明領域を有することがない投影露光装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の投影露光装置は、伸縮率設定手段と駆動機構とを制御し、投影光学系の伸縮率とプリント配線基板の駆動速度のマスクの駆動速度に対する比との差が前記プリント配線基板に露光される線幅によって決まる許容値以内となるようにする制御手段を有する。
【0010】
本発明によれば、実際にプリント配線基板に転写されるマスクの像の主走査方向の伸縮率は、プリント配線基板の駆動速度のマスクの駆動速度に対する比となり一方副走査方向の伸縮率は伸縮率設定手段によって設定された伸縮率となる。従って、主走査方向と副走査方向の伸縮率を異なる値に設定することが可能となる。さらに、露光される像のエッジの不鮮明部分の主走査方向の寸法は、投影光学系の伸縮率とプリント配線基板の駆動速度のマスクの駆動速度に対する比との差によって決まるため、この差を許容値以内に抑えることによって、露光される線状の像のエッジの不鮮明部分の大きさを充分に小さくすることができる。
【0011】
また、好ましくは、投影露光装置がプリント配線基板の伸縮率を主走査方向および該主走査方向と垂直な副走査方向別に計測可能な伸縮率計測手段を有し、この比と所定の伸縮率の差の許容値をA、プリント配線基板の主走査方向および副走査方向の伸縮率をそれぞれRx,Ryとすると、
(Rx−Ry)>Aの時は前記比SRと前記所定の伸縮率Mgnpは式、
SR=(Rx+Ry+A)/2、および
Mgnp=(Rx+Ry−A)/2、を満たし、
|Rx−Ry|≦Aの時は前記比SRと前記所定の伸縮率Mgnpは式
SR=Rx、Mgnp=Ryを満たし
(Rx−Ry)<−Aの時は比SRと所定の伸縮率Mgnpは式、
SR=(Rx+Ry−A)/2、および
Mgnp=(Rx+Ry+A)/2、を満たす。
【0012】
上記の式を満たすように比SRと所定の伸縮率Mgnpを設定することにより、露光される線状の像のエッジの不鮮明部分の大きさを充分に小さくし、さらに主走査方向のずれ量および副走査方向のずれ量を最小限に抑えることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態による投影露光装置を模式的に示したものである。なお、以下の説明においては、主走査方向(マスクおよびプリント基板が駆動される方向)をX軸、副走査方向をY軸、光束がプリント基板に入射する方向をZ軸と定義している。また、X軸については図1中左下から右上に向かう方向、Y軸については図1中右下から左上に向かう方向、Z軸については図1中下から上に向かう方向をそれぞれ正としている。
【0014】
本実施形態の投影露光装置1は、複数の光源2、複数のコリメータレンズ3、スリット40、マスク4、複数の折り返しミラー5、複数のレンズユニット6、複数のダハミラー7、基板ホルダ8を有する。なお、図1にはコリメータレンズ3、折り返しミラー5、レンズユニット6、およびダハミラー7で構成される光学系と光源2とが3組しか記載されていないが、実際の投影露光装置はY軸方向に複数個の光源および投影光学系が配置されており、マスクおよびプリント基板を往復させること無くプリント基板全面を露光することができる。また、スリット40はコリメータレンズ3とマスク4との間に配置され、マスク4に入射する光束の断面形状を矩形にするものである。光束の断面形状を矩形にすることにより、複数の光源2のそれぞれからの光束が図中Y軸方向に隙間なく、かつ重なることなく並ぶようになる。
【0015】
図2は、図1に記載の投影露光装置1の一部を示したものである。図1においては、コリメータレンズ3、折り返しミラー5、レンズユニット6、およびダハミラー7で構成される光学系と光源2とが複数(3組)示されているが、図2では、図面を簡単なものとするために、それぞれのうち1組のみが示されている。投影露光装置1の各光学系の挙動は同一であるため、以下の説明は、図2のような、単一の光学系と光源のみが示された図面を参照して行なわれる。
【0016】
光源2は例えば超高圧水銀灯のような、プリント基板に塗布された感光剤を感光させるのに充分な波長と出力を有する光源である。光源2から放射されるZ軸負の方向向きの光束はコリメータレンズ3とスリット40によってマスク4上で矩形状になるように照明され、次いで折り返しミラー5に入射する。
【0017】
折り返しミラー5は、直角二等辺三角形断面の三角柱形状の部材であり、その高さ方向はY軸に平行である。また、折り返しミラー5の二等辺部側面は反射面であり、その反射面の法線は共に、X軸と45度の角度をなしている。折り返しミラー5はマスク4を通過した光束を反射してX軸正の方向に向かうよう屈曲させてレンズユニット6に入射させるとともに、レンズユニット6からX軸負の方向に折り返しミラー5に投射される光束を反射してZ軸負の方向に向かうよう屈曲させて基板ホルダ8に固定されたプリント基板Bに入射させる。プリント基板Bに入射した光束はプリント基板B上で結像する。すなわち、マスク4の像がプリント基板B上で結像し、プリント基板B上に塗布された感光剤によってこの像はプリント基板B上に転写される。
【0018】
レンズユニット6は複数の光学部材をX軸方向に並べたユニットであり、全体としては凸レンズと同様の働きをする。
【0019】
ダハミラー7は、2つの反射面がXY面上において90度の角度で内側を向くように構成されたミラーである。ダハミラー7は、レンズユニット6の焦点位置付近に配置されている。この構成によりマスク4のパターンは基板B上でXY方向共反転することなく同じ向きに転写される。
【0020】
マスク4および基板ホルダ8はそれぞれマスク駆動機構14、基板ホルダ駆動機構18によって駆動され、X軸方向に移動可能である。同様に、折り返しミラー5は折り返しミラー駆動機構15によって駆動され、X軸方向およびZ軸方向に移動可能である。また、ダハミラー7はダハミラー駆動機構17によってX軸方向およびY軸方向に移動可能である。
【0021】
また、投影露光装置1の各投影光学系にはマスク位置検出手段24および基板位置検出手段28が備えられている。マスク位置検出手段24および基板位置検出手段28はそれぞれプリント基板Bに塗布された感光剤と反応しない波長域および強度のランプと、CCDカメラとを備えている。マスク位置検出手段24はランプによってマスク4を照射すると共に、CCDカメラによってマスク4の全体画像を取得する。同様に、基板位置検出手段28はランプによってプリント基板Bを照射すると共に、CCDカメラによってプリント基板Bの全体画像を取得する。マスク4、プリント基板Bのそれぞれ4隅には位置合わせ用のマークがあり、コントローラ10はマスク位置検出手段24と基板位置検出手段28のそれぞれのCCDカメラによって取得されたマスク4およびプリント基板Bの全体画像を画像処理することにより、マスク4およびプリント基板Bのそれぞれについて、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源2から発せられた光束の入射位置との距離を算出することができる。また、コントローラ10はマスク4およびプリント基板Bのそれぞれについて位置合わせ用のマーク間の距離を算出可能であり、マスク4上のマーク間の距離とプリント基板B上のマーク間の距離とを比較することにより、マスク4の像をプリント基板B上に転写するときの倍率を決定する。
【0022】
また高精度な位置合わせと倍率補正が要求される場合はマスク4、プリント基板Bの4隅のマーク位置それぞれにCCDカメラ24,28を配置して倍率を上げて検出する方法がある。この場合、光束の入射位置に対する各々のCCDカメラ位置は認識でき、このCCDカメラ位置からCCDカメラ同士の間隔を算出する事が可能である。したがって、CCDカメラ同士の間隔と各CCDカメラの撮影画像におけるマークの座標とから、位置合わせ用のマークのそれぞれと光源2から発せられた光束の入射位置との距離をより厳密に計測することが可能である。
【0023】
また、投影露光装置1は基板高さ検出機構38を有する。コントローラ10は基板高さ検出機構38を制御して、プリント基板Bの露光面のZ軸方向の位置を検出することができる。基板高さ検出機構38の具体的な構成については後述する。
【0024】
以上のように構成された投影露光装置1によって、マスク4の像をプリント基板Bに露光させる方法を図面を用いて以下に説明する。
【0025】
最初に、プリント基板Bの露光面の位置(Z軸方向)、およびプリント基板B上に結像されるマスク4の像の伸縮比が求められる。
【0026】
図3は、マスク4をZ軸正の方向から見た概略図である。マスク4は4辺のそれぞれがX軸またはY軸と平行である長方形板状の部材である。マスク4の中央部には、プリント配線パターンがかかれているマスク部4aが形成されており、またマスク4の周縁部4bには配線パターンはかかれていない。
【0027】
マスク4の周縁部4bの4隅には位置検出用のマークM1a,M1b,M1c,M1dがパターニングされている。マークM1a,M1b,M1c,M1dは4辺のそれぞれがX軸またはY軸と略平行である略長方形様の四角形の4頂点にあり、この四角形の中にマスク部4aがすべて含まれるようになっている。コントローラ10はマスク位置検出手段24を制御して、マークM1aとM1bとの距離l11xと、マークM1cとM1dとの距離l12xと、マークM1bとM1cとの距離l11yと、マークM1aとM1dとの距離l12yとを算出する。次いで、l11xとl12xの平均値l1xと、l11yとl12yの平均値l1yとを求める。
【0028】
図4は、プリント基板BをZ軸正の方向から見た概略図である。マスク4と同様、プリント基板Bの中央部にはプリント配線パターンが転写されるパターン部B1がある。プリント基板Bの周縁部B2の4隅には位置検出用マークまたは穴があり、これをそれぞれM2a,M2b,M2c,M2dとする。M2a,M2b,M2c,M2dは、4辺のそれぞれがX軸またはY軸と略平行である略長方形様の四角形の4頂点にあり、この四角形の中にパターン部B1がすべて含まれるようになっている。コントローラ10は基板位置検出手段28を制御して、マークM2aとM2bとの距離l21xと、マークM2cとM2dとの距離l22xと、マークM2bとM2cとの距離l21yと、マークM2aとM2dとの距離l22yとを算出する。次いで、l21xとl22xの平均値l2xと、l21yとl22yの平均値l2yとを求める。
【0029】
以上のように、l1x,l2x,l1y,l2yを算出することにより、X軸方向およびY軸方向のそれぞれについて、プリント基板Bがマスク4に比べてどの程度伸縮しているのかを演算することができる。プリント基板Bは整面処理、温度変化、積層工程により伸縮するため伸縮率がX,Y方向で異なる。
【0030】
本実施形態の投影露光装置1は、マスク4の像がプリント基板B上に結像するときの倍率を設定可能となっている。Y軸方向の倍率は、投影光学系の倍率と等しくなる。一方、X軸方向の倍率は、マスク4の駆動速度に対するプリント基板Bの駆動速度比によって決まる。プリント基板BのX軸方向およびY軸方向の伸縮率をそれぞれRx,Ryとすると、投影光学系の倍率Mgnpおよび、マスク4の駆動速度に対するプリント基板Bの駆動速度比SRは、Rx,Ryを用いて算出される。
【0031】
本実施形態においては、l1x,l2x,l1y,l2yを算出し、次いで、式Rx=l2x/l1x、Ry=l2y/l1yを用いてRx,Ryを算出する。
【0032】
または、図5のように、マスク4が複数の(図中では2つ)部分4a1、4a2に区切られており、またプリント基板Bが対応する複数の(図中では2つ)部分B1a、B1bに区切られている場合は、マスク4の各部分にマークM1a,M1b,M1c,M1dが、またプリント基板Bの4隅にマークM2a,M2b,M2c,M2dが形成される。また、マスク4の部分ごとにマスク位置検出手段24が、またプリント基板Bの部分ごとに基板位置検出手段28が配置されている。
【0033】
このような構成においては、検出手段毎にl1x,l2x,l1y,l2yを算出し、それぞれの平均値l1xm,l2xm,l1ym,l2ymを演算し、式Rx=l2xm/l1xm、Ry=l2 y m/l1 y mを用いてRx,Ryを算出する。このような構成とすることによって、より適切な伸縮率Rx,Ryを得ることができる。
【0034】
以上算出した伸縮率Rx,Ryを用いて適切な倍率Mgnpおよび駆動速度比SRを算出する手順を以下に説明する。
【0035】
図6は、従来の投影露光装置において、プリント基板Bの主走査方向の伸縮率Rxと副走査方向の伸縮率Ryが等しい場合の露光手順を示したものである。なお、図6および図7におけるPOは、本実施形態の折り返しミラー5、レンズユニット6およびダハミラー7に相当する投影光学系である。また、マスク4及びプリント基板Bは図6中左から右に向かって駆動される。
【0036】
図6に示した手順においては、マスク4上に主走査方向に等間隔に図中右から左に並んで形成されたパターン50、52、54をそれぞれプリント基板B上にそれぞれ露光するものである。プリント基板Bの主走査方向の伸縮率がRxであるので、駆動速度比SRはRxに等しい。また、投影光学系POによる倍率MgnpはRyに等しい。従って、SRとMgnpは等しい。また、パターン50と52の間隔をlpmとする。なお、スリット40の開口の大きさはlpmの倍とする。
【0037】
図6(a)の時点では、パターン50がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン52はスリット40の図中左端に位置している。また、スリット40の中央を通過する光束は投影光学系POの光軸を通過するよう構成されている。図6(a)の時点では、パターン50の像は投影光学系POの光軸の延長線上に位置するプリント基板B上の位置51に投影される。また、パターン52の像は位置51から図中左に距離Mgnp×lpmずれた位置53に投影される。
【0038】
図6(a)の状態からマスク4が距離lpmだけ図中右に移動したときの状態を図6(b)に示す。図6(b)の状態では、パターン52がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン50および54はスリット40の図中右端および左端に位置している。
【0039】
このとき、プリント基板Bは、図6(a)の状態から距離SR×lpmだけ図中右に移動している。この例においては、SR=Mgnpであるので、図6(b)の時点では、投影光学系POの光軸の延長線上には、位置51から図中左に距離SR×lpm(=Mgnp×lpm)ずれた位置53がある。すなわち、図6(b)の時点では、パターン52の像は位置53に投影される。また、パターン50の像は位置53から図中右に距離Mgnp×lpmずれた位置である位置51に投影される。パターン54の像は位置53から図中左に距離Mgnp×lpmずれた位置55に投影される。
【0040】
図6(b)の状態からマスク4が距離lpmだけ図中右に移動したときの状態を図6(c)に示す。図6(c)の状態では、パターン54がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン52はスリット40の図中右端に位置している。
【0041】
このとき、プリント基板Bは、図6(b)の状態から距離SR×lpmだけ図中右に移動している。従って、図6(c)の時点では、投影光学系POの光軸の延長線上に位置し、位置53から図中左に距離SR×lpm(=Mgnp×lpm)ずれた位置55上に、パターン54の像は投影される。また、パターン52の像は位置55から図中右に距離Mgnp×lpmずれた位置である位置53に投影される。
【0042】
従って、図6(a)(b)(c)の全ての時点でパターン52の像は位置53に投影されつづけている。換言すれば、Rx=Ryである場合は、パターンがスリットの開口を通過している時間だけ、そのパターンによる像がプリント基板上の所定位置上で露光され、そのパターンによる像は鮮明に基板上に転写される。
【0043】
一方、図7は、従来の投影露光装置において、プリント基板Bの主走査方向の伸縮率Rxと副走査方向の伸縮率Ryが異なる(Ry>Rx)場合の露光手順を示したものである。図7の例においても、マスク4及びプリント基板Bは図6中左から右に向かって駆動される。
【0044】
図7に示した手順においては、マスク4上に主走査方向に等間隔に図中右から左に並んで形成されたパターン50、52、54をそれぞれプリント基板B上にそれぞれ露光するものである。プリント基板Bの主走査方向の伸縮率がRxであるので、駆動速度比SRはRxに等しい。また、投影光学系POによる倍率MgnpはRyに等しい。従って、SR<Mgnpとなる。また、パターン50と52の間隔をlpmとする。なお、スリット40の開口の大きさはlpmの倍とする。
【0045】
図7(a)の時点では、パターン50がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン52はスリット40の図中左端に位置している。また、スリット40の中央を通過する光束は投影光学系POの光軸を通過するよう構成されている。図7(a)の時点では、パターン50の像は投影光学系POの光軸の延長線上に位置するプリント基板B上の位置51に投影される。また、パターン52の像は位置51から図中左に距離Mgnp×lpmずれた位置53’に投影される。
【0046】
図7(a)の状態からマスク4が距離lpmだけ図中右に移動したときの状態を図7(b)に示す。図7(b)の状態では、パターン52がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン50および54はスリット40の図中右端および左端に位置している。
【0047】
このとき、プリント基板Bは、図7(a)の状態から距離SR×lpmだけ図中右に移動している。この例においては、図7(b)の時点では、投影光学系POの光軸の延長線上には、位置51から図中左に距離SR×lpmだけずれた位置にある位置53がある。すなわち、図7(b)の時点では、パターン52の像は位置53に投影される。また、パターン50の像は位置53から図中右に距離Mgnp×lpmずれた位置である位置51’’に投影される。パターン54の像は位置53から図中左に距離Mgnp×lpmずれた位置55’に投影される。
【0048】
図7(b)の状態からマスク4が距離lpmだけ図中右に移動したときの状態を図7(c)に示す。図7(c)の状態では、パターン54がスリット40の開口の中央に位置している。また、パターン52はスリット40の図中右端に位置している。
【0049】
このとき、プリント基板Bは、図7(b)の状態から距離SR×lpmだけ図中右に移動している。従って、図7(c)の時点では、投影光学系POの光軸の延長線上に位置し、位置53から図中左に距離SR×lpmだけずれた位置にある位置55上に、パターン54の像は投影される。また、パターン52の像は位置55から図中右に距離Mgnp×lpmずれた位置である位置53’’に投影される。
【0050】
従って、パターン52の像は、図7(a)の時点では位置53’に投影され、図7(b)の時点では位置53に投影され、図7(c)の時点では位置53’’に投影される。位置53’は位置53から図中左に距離(Mgnp−SR)×lpmだけずれた位置であり、位置53’’は位置53から図中右に距離(Mgnp−SR)×lpmだけずれた位置である。換言すれば、Rx<Ryである場合は、パターンがスリットの開口を通過している間、このパターンの像の投影位置は移動しつづける。従って、プリント基板上に露光されたパターンの像は不鮮明なものとなる。
【0051】
例えば、そのパターンが、図7中手前から奥に向かって延びる一定の幅wを持った直線状のパターンである場合を想定する。そのようなパターンがプリント基板B上に露光された時の露光状態を図8に示す。マスクのパターンが上記のような直線である場合、プリント基板Bには幅(SR×w)の直線が、パターンがスリットの開口を通過している時間露光されることが望まれる。しかしながら、実際に露光されるのは図8に示されるようなものであり、パターンがスリットの開口を通過している時間だけ露光され続けているのは、幅が(SR×w)より小さい直線部分60aのみである。この直線部分の前後の、幅b=(ls×|Mgmp−SR|)の区間60bは、パターンがスリットの開口を通過している時間よりも短い時間しか露光されない、不鮮明領域である。なお、lsはスリット40の開口寸法である。
【0052】
以上のように、SRとMgnpとが異なる場合に発生する不鮮明領域の大きさは、スリット40の開口寸法lsと、SRとMgnpの差と、によって決まることが分かる。本実施形態においては、この不鮮明領域の大きさを充分に小さくするように、SRとMgnpを設定するものである。
【0053】
本実施形態においては、SRとMgnpの差が所定値A以内になるようにSRとMgnpを設定する。所定値Aは、不鮮明領域の大きさbの許容値bmaxをスリット40の開口寸法lsで割った値であり、プリント基板Bの仕様等によって決まるパラメータである。
【0054】
本実施形態においては、(Rx−Ry)>Aの時、SRとMgnpは数1を満たすよう設定される。
【0055】
【数1】
【0056】
SRおよびMgnpを数1に基づいて設定すると、不鮮明領域の大きさbはbmaxとなる。また、SRとRxの差、およびMgnpとRyの差のいずれか大きい方の値が最小になる。マスク4の中心からX軸方向にdx、Y軸方向にdy離れた位置にあるパターンの像は、プリント基板Bの中心からX軸方向にRx×dx、Y軸方向にRy×dy離れた位置に投影されることが望ましい。SRおよびMgnpを数1に基づいて設定する場合、不鮮明領域の大きさbを許容値bmax以内に抑えつつ、パターンが投影される位置の、望ましい位置からのずれ量を最小にすることが可能となる。
【0057】
また、|Rx−Ry|≦Aの時は、SRとMgnpは数2を満たすよう設定される。
【0058】
【数2】
【0059】
SRおよびMgnpを数2に基づいて設定すると、不鮮明領域の大きさbは許容値bmax以下となる。マスク4の中心からX軸方向にdx、Y軸方向にdy離れた位置にあるパターンの像は、プリント基板Bの中心からX軸方向にRx×dx、Y軸方向にRy×dy離れた位置に投影される。従って、SRおよびMgnpを数2に基づいて設定する場合、不鮮明領域の大きさbを許容値bmax以内に抑えつつ、パターンが投影される位置の、望ましい位置からのずれ量を0にすることが可能となる。
【0060】
また、(Rx−Ry)<−Aの時は、SRとMgnpは数3を満たすよう設定される。
【0061】
【数3】
【0062】
SRおよびMgnpを数3に基づいて設定すると、不鮮明領域の大きさbはbmaxとなる。また、SRとRxの差、およびMgnpとRyの差のいずれか大きい方の値が最小になる。マスク4の中心からX軸方向にdx、Y軸方向にdy離れた位置にあるパターンの像は、プリント基板Bの中心からX軸方向にRx×dx、Y軸方向にRy×dy離れた位置に投影されることが望ましい。SRおよびMgnpを数3に基づいて設定する場合、不鮮明領域の大きさbを許容値bm ax以内に抑えつつ、パターンが投影される位置の、望ましい位置からのずれ量を最小にすることが可能となる。
【0063】
図9は、基板ホルダ8およびプリント基板BをY軸負の方向から見た概略図である。基板高さ検出機構38はプリント基板B上に塗布された感光剤と反応しない波長および強度のレーザ光LBをプリント基板Bに向けてXZ平面上斜め方向に入射させるレーザ光源38aと、38aより出射した光をプリント基板B上に集光させる凸レンズ38dと、プリント基板B上で反射したレーザ光LBを受光する受光部38bと、凸レンズ38cを有する。凸レンズ38cは受光部38bの受光面の手前に、その光軸が反射したレーザ光LBの光軸と平行になるよう配置されており、プリント基板B上で反射したレーザ光LBを屈折させて受光部38bの受光面内に収める。プリント基板B上の反射位置と受光部38bは凸レンズ38cの共役位置にあり、倍率μの関係になっている。尚、倍率μとはおよそ凸レンズ38cと受光部38b間の光軸方向の長さΛ2と、プリント基板B上反射面と凸レンズ38c間の光軸方向の長さΛ1の比Λ2/Λ1である。プリント基板B上で反射した時点でのレーザ光LBが凸レンズ38cの光軸よりもZ軸負の方向寄り(すなわち、プリント基板B寄り)のときは、レーザ光LBは凸レンズ38cの光軸よりもZ軸正の方向寄りの位置に入射する。
【0064】
受光部38bは受光部38bの受光面のどの位置にレーザ光LBが入射したのかを検出可能であり、この入射位置からプリント基板Bの高さを検出可能である。
【0065】
基板高さ検出機構38を用いたプリント基板Bの高さの検出方法を以下に詳説する。なお、受光部38bの受光面の中心(受光面と凸レンズ38cの光軸とが交差する点)にレーザ光LBが入射したときの基板高さBH0をあらかじめ実験によって算出する。
【0066】
ここで、レーザ光LBの入射位置が凸レンズ38cの光軸と受光部38bの受光面との交点からΔLDだけずれている場合、その時の基板高さBHは数4によって演算される。なお、レーザ光LBの入射位置がプリント基板Bから遠ざかる方向に移動している場合はΔLD>0、プリント基板Bに近づく方向に移動している場合はΔLD<0としている。また、θはレーザ光LBの入射角である。
【0067】
【数4】
【0068】
ここでBHをより精度良く検出する為にはあらかじめ実験等によりBHの変化に対するΔLDを計測しておく方法もある。
【0069】
以上の方法にて算出したプリント基板Bの高さBH、および折り返しミラー5の位置から、マスク4からレンズユニット6に至る光路長とレンズユニット6からプリント基板Bの露光面に至る光路長との和DLを演算可能となっている。
【0070】
マスク4上に形成されたパターンがプリント基板B上にピントが合った状態で結像するようにするためにはレンズユニット6に対してマスク4とプリント基板Bの露光面とが共役の関係となるように配置されていなければならない。本実施形態においてはレンズユニット6は固定されており、またマスク4および基板ホルダ8はZ軸方向には移動しない。
【0071】
上記のような構成の露光装置1においては、折り返しミラー5をX軸方向に移動させることにより、マスク4とプリント基板Bの露光面とが共役の関係となるようにしてピント合わせが行われる。距離DLがレンズユニット6の焦点距離の2倍であるとき、マスク4とプリント基板Bの露光面とが共役の関係となる。以下、折り返しミラー5の移動によってマスク4上に形成されたパターンがプリント基板B上に結像するようにする手順を図10を用いて説明する。
【0072】
図10は、図1の投影露光装置1をY軸方向に投影した側面図である。図7においては、図面の簡略化のためレンズユニット6は一枚の凸レンズとして、またダハミラー7は1枚の平面鏡として記載されている。コントローラ10は距離DLとレンズユニット6の焦点距離fを比較し、プリント基板Bの露光面とマスクのレンズユニット6による結像面との距離の差ΔDL=DL−2fを求める。次いで、ΔDL>0ならばX軸正の方向に、またΔDL<0ならばX軸負の方向に折り返しミラー5を距離|ΔDL|/2だけ移動させる。ここで、図7においてはΔDL>0であり、レンズユニット6による結像面の位置はプリント基板Bの露光面よりもZ軸正の方向に|ΔDL|だけ移動した位置(図10中2点鎖線で図示された位置)となる。折り返しミラー5をX軸正の方向に距離|ΔDL|/2だけ移動させたときの折り返しミラー5を破線で、またその時の光路を一点鎖線で示す。このときのマスク4からレンズユニット6に至る光路長とレンズユニット6からプリント基板Bの露光面に至る光路長との和DLは折り返しミラー5を動かす前の距離DLよりも|ΔDL|だけ短くなっており、DL=2fとなる。従ってマスク4とプリント基板Bの露光面とが共役の関係となり、マスク4上に形成されたパターンはプリント基板B上に結像するようになる。従って、上記のように前工程でプリント基板Bの高さを計測し、結像位置を調整することで、投影露光装置1は厚さの異なるプリント基板に対応可能となっている。
【0073】
次いで、マスク4の像がプリント基板B上に結像するときの倍率を上記の演算によって求めた倍率Mgnpに設定する。倍率の設定は、コントローラ10がダハミラー駆動機構17を制御してダハミラー7をX軸方向に駆動し、さらにコントローラ10が折り返しミラー駆動機構15を制御して折り返しミラー5をZ軸方向に駆動することによって行われる。
【0074】
図11および図12を用いて倍率の設定の原理について説明する。図11は、レンズユニット6およびダハミラー7をZ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット6およびダハミラー7はそれぞれ一枚の面として描写されている。また、ダハミラー7に向かう光束を2点鎖線で、ダハミラー7で反射した光束を破線で示す。
【0075】
倍率を設定するためには、最初にダハミラー7をレンズユニット6の焦点位置7aからX軸正の方向にΔL1移動させる。ダハミラー7をこのように移動させると、レンズユニット6出射時の瞳位置をX軸正の方向に2ΔL1ずらす事になる。この結果、平行光束である入射光に対して反射光はテレセン性が扇状に崩れた光束となる。
【0076】
しかしながら、基板側焦点位置での像の大きさはテレセン性を崩しただけでは変化しない。そこで、レンズユニット6に対するマスク4およびプリント基板Bの露光面の相対位置を、マスク4とプリント基板Bの露光面とがレンズユニット6に対して共役状態を保つように光学的に移動させる。すなわち、プリント基板Bの露光面がレンズユニット6に対して近づけば、プリント基板Bの露光面状に結像されるマスクの像は拡大される。反対にプリント基板Bの露光面がレンズユニット6に対して遠ざかれば、プリント基板Bの露光面状に結像されるマスクの像は縮小される。
【0077】
レンズユニット6に対するマスク4およびプリント基板Bの露光面の相対位置を、マスク4とプリント基板Bの露光面とがレンズユニット6に対して共役状態を保つように光学的に移動させるために、折り返しミラー5をZ軸の方向にΔD1移動させる。なお、ダハミラー7をX軸正の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー5をZ軸負の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー5をZ軸正の方向に移動させる。また、ダハミラー7をX軸負の方向に移動させた場合に、像を拡大するときは折り返しミラー5をZ軸正の方向に移動させ、像を縮小するときは折り返しミラー5をZ軸負の方向に移動させる。
【0078】
図12は、マスク4、折り返しミラー5、レンズユニット6、ダハミラー7、およびプリント基板BをY軸負の方向から見たものである。図12においては、倍率を設定する前の光束を2点鎖線で、またダハミラー7および折り返しミラー5を移動して倍率を設定した後の光束を破線で示している。なお、図12に示した例においては倍率Mgnp<1とし、折り返しミラー5はZ軸正の方向に移動する。
【0079】
図11、12に示すように、ダハミラー7を位置7aから7bへX軸正の方向にΔL1移動させ、さらに折り返しミラー5をZ軸正の方向にΔD1移動させることにより、マスク4を通過した光束が収縮してプリント基板B上で結像する。このとき、ΔL1およびΔD1は数5を満たす値に設定される。なお、この倍率補正においては、光軸の中心位置は変化しない。
【0080】
【数5】
【0081】
図13は、上記倍率の設定原理によって像の拡大処理が行われた後の光源2、マスク4およびプリント基板BをX軸正の方向から見たものである。なお、実際の投影露光装置においては、コリメータレンズ3、折り返しミラー5、レンズユニット6およびダハミラー7を介してマスク4のパターンがプリント基板B上に結像する構成であるが、図13においては結像状態を明確に示すため光源2、マスク4およびプリント基板Bのみ記載するものとする。図13に示すように、像の拡大処理が行われると、個々の光源2による像のそれぞれは拡大されるものの、それぞれの像のY軸方向の結像位置は変化しない。このため、各光源による像がプリント基板B上で重なり合って、正確にマスク4のパターンがプリント基板B上に転写されない。従って、各像のY軸方向の結像位置を、像同士が重ならないようにそれぞれY軸方向にシフトさせるYシフト処理が行われる。
【0082】
図14および図15は、マスク4、プリント基板B、レンズユニット6およびダハミラー7をZ軸正の方向から見た概略図である。図示の簡略のため、レンズユニット6はそれぞれ一枚の面として描写され、さらに折り返しミラー5を省略して基板面およびマスク面の位置はXY平面上に投影されている。
【0083】
図14は、Yシフト処理を行う前のマスク4、プリント基板B、レンズユニット6およびダハミラー7の状態を示したものである。この時、マスク4およびプリント基板Bは共にレンズユニット6の焦点距離fだけレンズユニット6から離れている。また、ダハミラー7はレンズユニット6の焦点位置OMに配置されている。なお、光束を2点鎖線で示す。
【0084】
この時の光束は、図14のようなマスク4とプリント基板BをXY平面上に投影した図においては、入射光と反射光との光路が等しくなる。
【0085】
Yシフト処理は、コントローラ10がダハミラー駆動機構17を制御してダハミラー7をY軸方向に駆動し、さらにコントローラ10が折り返しミラー駆動機構15を制御して折り返しミラー5をZ軸方向に駆動することによって行われる。
【0086】
図15は、Yシフト処理を行ってプリント基板B上の結像位置をY軸負の方向にΔY移動させたときのマスク4、プリント基板B、レンズユニット6およびダハミラー7の状態を示したものである。なお、図15においては、ダハミラー7によって反射する前の光束を2点鎖線で、また反射後の光束を破線で示す。図14に示すように、ダハミラー7をOMの位置にあるときは、レンズユニット6からダハミラー7に向かう光束の瞳位置はOMである。一方、ダハミラー7をOMからY軸正の方向に距離ΔL2だけ移動させると、図15に示すように上記瞳位置はOMからY軸正の方向に距離2ΔL2だけ移動する。なお、ダハミラー7をOMからY軸負の方向に移動させると、上記瞳位置もOMからY軸負の方向にダハミラー7の移動距離の2倍だけ移動する。
【0087】
この結果、テレセン性が斜めに崩れるが、マスク4およびプリント基板Bは共にレンズユニット6の焦点距離fだけレンズユニット6から離れている状態では、プリント基板B上の結像位置はシフトしない。そこで、折り返しミラー5をZ軸負の方向にΔD2移動させてマスク4とプリント基板Bとが共役状態を保つように両者のレンズユニット6からの光路長を変化させる。折り返しミラー5をZ軸負の方向にΔD2移動させることにより、マスク4からレンズユニット6の光路長はΔD2増加し、レンズユニット6からプリント基板Bへの光路長はΔD2減少する。このとき、ΔL2およびΔD2は数6を満たす値に設定される。
【0088】
【数6】
【0089】
ここで、数5のΔD1、数6のΔD2は共に折り返しミラー5のZ軸方向の移動量を示し、「ΔD1=ΔD2」を満足する状態で数5および数6の他の軸の移動量を求める。
【0090】
なお、投影露光装置1に用いられている光源および投影光学系の数をnLとすると、ΔYの値は数7を用いて求められる。
【0091】
【数7】
【0092】
ここで、aは自然数であり、最もY軸負側の光源の場合はa=1であり、この隣の光源の場合はa=2、さらにその隣の光源の場合はa=3・・、というようにa=amである光源にY軸正側に隣接する光源のaの値はa=am+1となるように設定される。
【0093】
また、定数Wは倍率補正を行なわない時の1つの投影光学系の露光幅である。
【0094】
図16はYシフト処理が行われた後の光源2、マスク4およびプリント基板BをX軸正の方向から見たものである。図16に示すように、上記の手順によってYシフトが行われると、中央の光源2および投影光学系による像はシフトせず、その隣の光源2および投影光学系による像はそれぞれW(Mgnp−1)だけ外側にシフトし、さらにその外側に隣接する光源2による像はそれぞれ2W(Mgnp−1)だけ外側にシフトする。従って、各像のY軸方向の結像位置は、像同士が重ならないように配置され、マスク4のパターンが正確にプリント基板B上に転写される。
【0095】
次いで、基板ホルダ8の駆動速度が設定される。本実施形態においてはマスク4の駆動速度は所定値VMに固定されている。また駆動速度VBを、VB=SR×VMとなるように設定する。
【0096】
次いで、マスク4とプリント基板BとのX軸方向の位置合わせを行う。この位置合わせによって、露光時にマスク4のマスク部4aの中央を通過した光束がプリント基板Bのパターン部B1の中央に入射されるようになる。このように位置合わせを行なうことによって、マスク4のパターンがプリント基板Bに転写される時のずれのばらつきを最小限に抑えることができる。
【0097】
このようにマスク4とプリント基板Bとの位置合わせを行った後、光源2を点灯し、マスク4とプリント基板BとをX軸方向に移動し、マスク4にかかれたパターンをプリント基板Bに転写する。
【0098】
なお、マスク4とプリント基板Bとの移動が開始された後も、基板高さ検出機構38を用いてマスク4からレンズユニット6に至る光路長とレンズユニット6からプリント基板Bの露光面に至る光路長との和DLは算出されている。DL=2fが常に成立するように折り返しミラー5をX方向に駆動することにより、厚さが部位によって異なるようなプリント基板であっても、マスク4上に形成されたパターンをプリント基板B上に結像させることができる。
【0099】
【発明の効果】
以上のように、本発明の投影露光装置によれば、マスクの像を主走査方向と副走査方向で異なる伸縮率で露光可能であり、さらに露光される線状の像のエッジ部分を著しく不鮮明なものとすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による投影露光装置を模式的に示した概略図である。
【図2】図1に記載の投影露光装置の一部を示したものである。
【図3】本発明の実施の形態のマスクの概略図である。
【図4】本発明の実施の形態のプリント基板の概略図である。
【図5】本発明の実施の形態の別例の、マスク、プリント基板の概略図である。
【図6】従来の投影露光装置において、プリント基板Bの主走査方向の伸縮率Rxと副走査方向の伸縮率Ryが等しい場合の露光手順を示したものである。
【図7】従来の投影露光装置において、プリント基板Bの主走査方向の伸縮率Rxと副走査方向の伸縮率Ryが異なる場合の露光手順を示したものである。
【図8】図7に示した手順によって露光されたプリント基板の状態を示したものである。
【図9】本発明の実施の形態のプリント基板基板高さ検出機構の概略図である。
【図10】本発明の実施の形態の投影露光装置のピント合わせ機構を模式的に示した概略図である。
【図11】本発明の実施の形態の投影露光装置の、レンズユニットおよびダハミラーをZ軸正の方向から見た概略図である。
【図12】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をY軸負の方向から見たものである。
【図13】本発明の実施の形態において、Yシフト操作を行う前の結像状態を模式的に示したものである。
【図14】本発明の実施の形態の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をZ軸正の方向から見たものである。
【図15】本発明の実施の形態において、Yシフト操作を行った後の投影露光装置の、マスク、折り返しミラー、レンズユニット、ダハミラー、およびプリント基板をZ軸正の方向から見たものである。
【図16】本発明の実施の形態において、Yシフト操作を行った後の結像状態を模式的に示したものである。
【符合の説明】
1 投影露光装置
2 光源
3 コリメータレンズ
4 マスク
5 折り返しミラー
6 レンズユニット
7 ダハミラー
8 基板ホルダ
10 コントローラ
14 マスク駆動機構
15 折り返しミラー駆動機構
17 ダハミラー駆動機構
18 基板ホルダ駆動機構
24 マスク位置検出手段
28 基板位置検出手段
38 基板高さ検出機構
B プリント基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention performs scanning by driving the mask and the printed wiring board in the main scanning direction while transferring an image of the mask in which the predetermined pattern is formed on the printed wiring board by a light source fixed at a predetermined position. The present invention relates to a projection exposure apparatus that forms the predetermined pattern on the printed wiring board.
[0002]
[Patent Document 1]
JP 2000-187332 A
[Prior art]
As a method for drawing a wiring pattern of a printed wiring board, a transparent thin film electrode of a liquid crystal panel, and the like, a projection exposure apparatus has been conventionally used. The projection exposure apparatus projects a light beam emitted from a high-output light source such as an ultra-high pressure mercury lamp onto a mask having a predetermined pattern, and this light beam is further printed on a printed wiring board coated with a photosensitive agent or integrated by an imaging optical system. An image is formed on an object to be exposed such as a circuit or a liquid crystal panel, and a mask pattern is transferred to the object to be exposed.
[0003]
In order to reduce the size of the projection exposure apparatus, a light source for exposure is fixed at a predetermined position, and a scanning projection exposure apparatus that drives a mask and a printed wiring board in a predetermined direction (main scanning direction) is used. Yes.
[0004]
In general, a printed wiring board is formed with a through-hole, copper-plated, and then subjected to surface treatment to remove an oxide film on the copper surface, and finally a photosensitive agent is applied. The printed wiring board expands and contracts by a maximum of about 0.2% by this surface treatment, temperature change, and lamination process. Since the position of the through hole varies as the printed wiring board expands and contracts, such a projection exposure apparatus can set the expansion / contraction rate of the image of the mask pattern formed on the printed wiring board.
[0005]
However, since the surface treatment is performed by means such as polishing a printed wiring board conveyed in a direction such as a conveyor with a polishing material such as a brush, the board depends on the polishing direction (usually the longitudinal direction of the printed wiring board). It is greatly stretched. That is, the expansion / contraction rate of the printed wiring board is different between the longitudinal direction and the lateral direction.
[0006]
For this reason, as in the projection exposure apparatus described in
[0007]
However, when the expansion / contraction ratio of the imaging optical system is different from the drive speed ratio of the printed wiring board to the mask, the edge of the exposed image becomes unclear and the size of the fully exposed area is smaller than the design value. There is a problem of becoming. For example, when a linear image is exposed in the form of a printed wiring board, there is a problem that the line width is extremely small.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a projection exposure apparatus that can expose an image of a mask with different expansion / contraction ratios in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and that does not have a markedly blurred region at the edge portion of the exposed linear image. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the projection exposure apparatus of the present invention controls the expansion / contraction rate setting means and the drive mechanism, and compares the expansion / contraction rate of the projection optical system with the ratio of the driving speed of the printed wiring board to the driving speed of the mask. Control means is provided so that the difference is within an allowable value determined by a line width exposed on the printed wiring board.
[0010]
According to the present invention, the expansion / contraction ratio in the main scanning direction of the mask image actually transferred to the printed wiring board is the ratio of the driving speed of the printed wiring board to the driving speed of the mask, while the expansion / contraction ratio in the sub-scanning direction is expansion / contraction. The expansion / contraction rate set by the rate setting means. Therefore, the expansion / contraction ratios in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be set to different values. Furthermore, since the size of the unsharp portion of the exposed image edge in the main scanning direction is determined by the difference between the expansion / contraction ratio of the projection optical system and the ratio of the driving speed of the printed circuit board to the driving speed of the mask, this difference is allowed. By suppressing the value within the range, the size of the blurred portion of the edge of the exposed linear image can be sufficiently reduced.
[0011]
Preferably, the projection exposure apparatus includes an expansion / contraction ratio measuring unit capable of measuring the expansion / contraction ratio of the printed circuit board in the main scanning direction and the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. The tolerance of the difference is A, and the expansion / contraction rate of the printed wiring board in the main scanning direction and the sub-scanning direction is R, respectively.x, RyThen,
(Rx-Ry)> A, the ratio SR and the predetermined expansion / contraction rate MgnpIs an expression,
SR = (Rx+ Ry+ A) / 2, and
Mgnp= (Rx+ Ry-A) / 2,
| Rx-RyWhen | ≦ A, the ratio SR and the predetermined expansion / contraction rate MgnpIs an expression
SR = Rx,Mgnp= RyThe filling
(Rx-Ry) <-A, the ratio SR and the predetermined expansion / contraction rate MgnpIs an expression,
SR = (Rx+ Ry-A) / 2, and
Mgnp= (Rx+ Ry+ A) / 2.
[0012]
The ratio SR and a predetermined expansion / contraction rate Mgn so as to satisfy the above formulapBy setting this, the size of the unclear portion of the edge of the linear image to be exposed can be made sufficiently small, and the shift amount in the main scanning direction and the shift amount in the sub-scanning direction can be minimized.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the projection exposure apparatus according to the present embodiment. In the following description, the main scanning direction (direction in which the mask and the printed circuit board are driven) is defined as the X axis, the sub scanning direction is defined as the Y axis, and the direction in which the light beam enters the printed circuit board is defined as the Z axis. Further, the direction from the lower left to the upper right in FIG. 1 is positive for the X axis, the direction from the lower right to the upper left in FIG. 1 is positive for the Y axis, and the direction from the lower to the upper side in FIG.
[0014]
The
[0015]
FIG. 2 shows a part of the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The roof mirror 7 is a mirror configured such that the two reflecting surfaces face inward at an angle of 90 degrees on the XY plane. The roof mirror 7 is disposed near the focal position of the
[0020]
The
[0021]
Each projection optical system of the
[0022]
When high-precision alignment and magnification correction are required, there is a method of detecting by increasing the magnification by arranging
[0023]
Further, the
[0024]
A method for exposing the image of the
[0025]
First, the position (Z-axis direction) of the exposure surface of the printed circuit board B and the expansion / contraction ratio of the image of the
[0026]
FIG. 3 is a schematic view of the
[0027]
Position detection marks M1a, M1b, M1c, and M1d are patterned at the four corners of the
[0028]
FIG. 4 is a schematic view of the printed circuit board B viewed from the positive direction of the Z axis. Similar to the
[0029]
As described above, l1x, L2x, L1y, L2yIt is possible to calculate how much the printed circuit board B is expanded and contracted compared to the
[0030]
The
[0031]
In this embodiment, l1x, L2x, L1y, L2yAnd then the formula Rx= L2x/ L1x, Ry= L2y/ L1yUsing Rx, RyIs calculated.
[0032]
Alternatively, as shown in FIG. 5, the
[0033]
In such a configuration, l for each detection means.1x, L2x, L1y, L2yAnd the average value of each1xm, L2xm, L1ym, L2ymTo calculate the formula Rx= L2xm/ L1xm, Ry= L2 y m/ L1 y mUsing Rx, RyIs calculated. By adopting such a configuration, a more appropriate expansion / contraction rate Rx, RyCan be obtained.
[0034]
The stretch rate R calculated abovex, RyUse the appropriate magnification MgnpThe procedure for calculating the drive speed ratio SR will be described below.
[0035]
FIG. 6 shows an expansion / contraction ratio R in the main scanning direction of the printed circuit board B in a conventional projection exposure apparatus.xAnd expansion / contraction ratio R in the sub-scanning directionyThe exposure procedure in the case where they are equal is shown. Note that PO in FIGS. 6 and 7 is a projection optical system corresponding to the
[0036]
In the procedure shown in FIG. 6, the
[0037]
At the time of FIG. 6A, the
[0038]
FIG. 6B shows a state when the
[0039]
At this time, the printed circuit board B has moved to the right in the drawing by a distance SR × lpm from the state of FIG. In this example, SR = MgnpTherefore, at the time of FIG. 6B, on the extension line of the optical axis of the projection optical system PO, the distance SR × lpm (= Mgn) from the
[0040]
FIG. 6C shows a state when the
[0041]
At this time, the printed circuit board B has moved to the right in the drawing by a distance SR × lpm from the state of FIG. Therefore, at the time of FIG. 6C, it is located on the extension line of the optical axis of the projection optical system PO, and the distance SR × lpm (= Mgn) from the
[0042]
Therefore, the image of the
[0043]
On the other hand, FIG. 7 shows an expansion / contraction ratio R in the main scanning direction of the printed circuit board B in the conventional projection exposure apparatus.xAnd expansion / contraction ratio R in the sub-scanning directionyIs different (Ry> Rx) Shows the exposure procedure. Also in the example of FIG. 7, the
[0044]
In the procedure shown in FIG. 7, the
[0045]
At the time of FIG. 7A, the
[0046]
FIG. 7B shows a state when the
[0047]
At this time, the printed circuit board B has moved to the right in the drawing by a distance SR × lpm from the state of FIG. In this example, at the time of FIG. 7B, a
[0048]
FIG. 7C shows a state when the
[0049]
At this time, the printed circuit board B has moved to the right in the drawing by a distance SR × lpm from the state of FIG. Therefore, at the time of FIG. 7C, the
[0050]
Accordingly, the image of the
[0051]
For example, it is assumed that the pattern is a linear pattern having a certain width w extending from the front to the back in FIG. An exposure state when such a pattern is exposed on the printed circuit board B is shown in FIG. When the mask pattern is a straight line as described above, it is desirable that the printed circuit board B is exposed to a straight line having a width (SR × w) for a time during which the pattern passes through the opening of the slit. However, what is actually exposed is as shown in FIG. 8, and the pattern continues to be exposed only for the time passing through the opening of the slit, and is a straight line having a width smaller than (SR × w). Only the
[0052]
As described above, SR and MgnpAre different from each other in terms of the size ls of the
[0053]
In this embodiment, SR and MgnpSR and Mgn so that the difference between them is within a predetermined value ApSet. The predetermined value A is an allowable value b for the size b of the blurred area.maxIs a value that is determined by the specification of the printed circuit board B and the like.
[0054]
In this embodiment, (Rx-Ry)> When A, SR and MgnpIs set to satisfy
[0055]
[Expression 1]
[0056]
SR and MgnpIs set based on
[0057]
Also, | Rx-RyWhen | ≦ A, SR and MgnpIs set to satisfy
[0058]
[Expression 2]
[0059]
SR and MgnpIs set based on
[0060]
Also, (RxWhen -Ry) <-A, SR and MgnpIs set to satisfy Equation (3).
[0061]
[Equation 3]
[0062]
SR and MgnpIs set based on Equation 3, the size b of the blurred area is bmaxIt becomes. SR and RxDifference, and MgnpAnd RyThe larger of the differences is the smallest. An image of the pattern at a position dx away from the center of the
[0063]
FIG. 9 is a schematic view of the
[0064]
The
[0065]
A method for detecting the height of the printed circuit board B using the substrate
[0066]
Here, the incident position of the laser beam LB is ΔL from the intersection of the optical axis of the
[0067]
[Expression 4]
[0068]
Here, in order to detect BH with higher accuracy, ΔL with respect to a change in BH is determined in advance through experiments or the like.DThere is also a method to measure.
[0069]
The optical path length from the
[0070]
In order to form an image in which the pattern formed on the
[0071]
In the
[0072]
FIG. 10 is a side view of the
[0073]
Next, the magnification Mgn obtained by the above calculation is the magnification when the image of the
[0074]
The principle of setting the magnification will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic view of the
[0075]
In order to set the magnification, first, the roof mirror 7 is moved ΔL from the
[0076]
However, the size of the image at the substrate-side focal position does not change only by breaking the telecentricity. Therefore, the relative positions of the exposure surface of the
[0077]
In order to optically move the relative positions of the exposure surface of the
[0078]
FIG. 12 shows the
[0079]
As shown in FIGS. 11 and 12, the roof mirror 7 is moved ΔL from the
[0080]
[Equation 5]
[0081]
FIG. 13 shows the
[0082]
14 and 15 are schematic views of the
[0083]
FIG. 14 shows the state of the
[0084]
At this time, in the figure in which the
[0085]
In the Y shift process, the
[0086]
FIG. 15 shows the state of the
[0087]
As a result, the telecentricity is broken obliquely, but the image forming position on the printed circuit board B does not shift when both the
[0088]
[Formula 6]
[0089]
Here, ΔD in
[0090]
Note that the number of light sources and projection optical systems used in the
[0091]
[Expression 7]
[0092]
Here, a is a natural number, a = 1 in the case of the light source closest to the Y-axis, a = 2 in the case of the adjacent light source, and a = 3 in the case of the adjacent light source. In this way, the value of a of the light source adjacent to the light source with a = am on the Y axis positive side is set to be a = am + 1.
[0093]
The constant W is the exposure width of one projection optical system when magnification correction is not performed.
[0094]
FIG. 16 shows the
[0095]
Next, the driving speed of the
[0096]
Next, alignment of the
[0097]
After aligning the
[0098]
Even after the movement of the
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the projection exposure apparatus of the present invention, the mask image can be exposed at different expansion / contraction ratios in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the edge portion of the exposed linear image is remarkably blurred. There is nothing to do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a part of the projection exposure apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a mask according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of a mask and a printed circuit board according to another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows an expansion / contraction ratio R in the main scanning direction of the printed circuit board B in the conventional projection exposure apparatus.xAnd expansion / contraction ratio R in the sub-scanning directionyThe exposure procedure in the case where they are equal is shown.
FIG. 7 shows an expansion / contraction ratio R in the main scanning direction of the printed circuit board B in the conventional projection exposure apparatus.xAnd expansion / contraction ratio R in the sub-scanning directionyThe exposure procedure in the case where the values are different is shown.
8 shows a state of the printed circuit board exposed by the procedure shown in FIG.
FIG. 9 is a schematic view of a printed circuit board substrate height detection mechanism according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view schematically showing a focusing mechanism of the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
11 is a schematic view of a lens unit and a roof mirror viewed from the positive direction of the Z axis in the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 12 shows a mask, a folding mirror, a lens unit, a roof mirror, and a printed circuit board of the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention as viewed from the negative Y-axis direction.
FIG. 13 schematically shows an imaging state before performing a Y shift operation in the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view of a mask, a folding mirror, a lens unit, a roof mirror, and a printed circuit board of the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention as viewed from the positive direction of the Z axis.
FIG. 15 shows a mask, a folding mirror, a lens unit, a roof mirror, and a printed circuit board of the projection exposure apparatus after performing a Y shift operation as viewed from the positive direction of the Z axis in the embodiment of the present invention. .
FIG. 16 schematically illustrates an imaging state after performing a Y shift operation in the embodiment of the present invention.
[Explanation of sign]
1 Projection exposure equipment
2 Light source
3 Collimator lens
4 Mask
5 Folding mirror
6 Lens unit
7 Dach Miller
8 Substrate holder
10 Controller
14 Mask drive mechanism
15 Folding mirror drive mechanism
17 Dach mirror drive mechanism
18 Substrate holder drive mechanism
24 Mask position detection means
28 Substrate position detection means
38 Board height detection mechanism
B Printed circuit board
Claims (8)
前記マスクの像を前記プリント配線基板上に結像させる投影光学系と、
前記プリント配線基板の伸縮率を主走査方向および該主走査方向と垂直な副走査方向別に計測可能な伸縮率計測手段と、
前記伸縮率計測手段の前記プリント配線基板の主走査方向および副走査方向の伸縮率に基づいて投影光学系の伸縮率を設定する伸縮率設定手段と、
前記マスクと前記プリント配線基板とを主走査方向に駆動する駆動機構と、
前記伸縮率設定手段と前記駆動機構とを制御し、前記マスクに対する前記プリント配線基板の駆動速度比をSR、前記投影光学系の伸縮率をMgnp、前記プリント配線基板に露光される線幅によって決まる許容値をA、前記プリント配線基板の主走査方向および副走査方向の伸縮率をそれぞれRx,Ryとすると、(Rx−Ry)>Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgnpは式、SR=(Rx+Ry+A)/2、およびMgnp=(Rx+Ry−A)/2、を満たし、|Rx−Ry|≦Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgnpは式SR=Rx、Mgnp=Ryを満たし(Rx−Ry)<−Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgnpは式、SR=(Rx+Ry−A)/2、およびMgnp=(Rx+Ry+A)/2、を満たすようにする制御手段と、
を有することを特徴とする投影露光装置。The mask and the printed wiring board are driven in the main scanning direction while scanning the mask image on which the predetermined pattern is formed on the printed wiring board by the light source fixed at a predetermined position, and the printing is performed. A projection exposure apparatus for forming the predetermined pattern on a wiring board,
A projection optical system that forms an image of the mask on the printed wiring board;
An expansion / contraction ratio measuring means capable of measuring the expansion / contraction ratio of the printed wiring board in a main scanning direction and a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction;
An expansion / contraction ratio setting means for setting the expansion / contraction ratio of the projection optical system based on the expansion / contraction ratios of the printed wiring board in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the expansion / contraction ratio measuring means;
A drive mechanism for driving the mask and the printed wiring board in a main scanning direction;
The stretch rate setting means and the drive mechanism are controlled, the drive speed ratio of the printed wiring board to the mask is SR, the stretch rate of the projection optical system is Mgn p , and the line width exposed on the printed circuit board When the determined allowable value is A, and the expansion / contraction ratios of the printed wiring board in the main scanning direction and the sub-scanning direction are R x and R y , respectively, when (R x −R y )> A, the drive speed ratio SR is The stretch rate Mgn p satisfies the formulas SR = (R x + R y + A) / 2 and Mgn p = (R x + R y −A) / 2, and when | R x −R y | ≦ A the drive speed ratio SR and the expansion ratio Mgn p is the formula SR = R x, satisfies the Mgn p = R y (R x -R y) <- when a is the stretch ratio Mgn and the drive speed ratio SR p is the formula, SR = (R x + R y -A) / 2, you Fine Mgn p = (R x + R y + A) / 2, and a control means for so meet,
A projection exposure apparatus comprising:
前記投影露光装置が、前記マスクの像を前記プリント配線基板上に結像させる複数の投影光学系と、
前記投影光学系の伸縮率を設定する伸縮率設定手段と、
前記マスクと前記プリント配線基板とを主走査方向に駆動する駆動機構と、
前記伸縮率設定手段と前記駆動機構とを制御し、前記マスクに対する前記プリント配線基板の駆動速度比をSR、前記投影光学系の伸縮率をMgn p 、前記プリント配線基板に露光される線幅によって決まる許容値をA、前記プリント配線基板の主走査方向および副走査方向の伸縮率をそれぞれR x ,R y とすると、(R x −R y )>Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgn p は式、SR=(R x +R y +A)/2、およびMgn p =(R x +R y −A)/2、を満たし、|R x −R y |≦Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgn p は式SR=R x、 Mgn p =R y を満たし(R x −R y )<−Aの時は、前記駆動速度比SRと前記伸縮率Mgn p は式、SR=(R x +R y −A)/2、およびMgn p =(R x +R y +A)/2、を満たすようにする制御手段と、を有し、
前記マスクの像は、前記複数の投影光学系の伸縮率計測手段の計測結果に基づいて設定された伸縮率で前記プリント配線基板上に結像されることを特徴とする投影露光装置。While transferring an image of a mask in which a predetermined pattern is formed on a printed wiring board by a plurality of light sources fixed at a predetermined position, the mask and the printed wiring board are driven in a main scanning direction to perform scanning, A projection exposure apparatus for forming the predetermined pattern on the printed wiring board,
A plurality of projection optical systems for forming an image of the mask on the printed wiring board;
An expansion / contraction rate setting means for setting an expansion / contraction rate of the projection optical system;
A drive mechanism for driving the mask and the printed wiring board in a main scanning direction;
The stretch rate setting means and the drive mechanism are controlled, the drive speed ratio of the printed wiring board to the mask is SR, the stretch rate of the projection optical system is Mgn p , and the line width exposed on the printed circuit board When the determined allowable value is A, and the expansion / contraction ratios of the printed wiring board in the main scanning direction and the sub-scanning direction are R x and R y , respectively, when (R x −R y )> A, the drive speed ratio SR is The stretch rate Mgn p satisfies the formulas SR = (R x + R y + A) / 2 and Mgn p = (R x + R y −A) / 2, and when | R x −R y | ≦ A the drive speed ratio SR and the expansion ratio Mgn p is the formula SR = R x, satisfies the Mgn p = R y (R x -R y) <- when a is the stretch ratio Mgn and the drive speed ratio SR p is the formula, SR = (R x + R y -A) / 2, you Fine Mgn p = (R x + R y + A) / 2, and a control unit to satisfy the,
The projection exposure apparatus characterized in that the image of the mask is formed on the printed wiring board at an expansion / contraction ratio set based on a measurement result of the expansion / contraction ratio measuring means of the plurality of projection optical systems.
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