对位装置和具有该对位装置的曝光装置 |
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| 申请号 | CN201280010916.4 | 申请日 | 2012-03-05 | 公开(公告)号 | CN103403624A | 公开(公告)日 | 2013-11-20 |
| 申请人 | 株式会社ORC制作所; | 发明人 | 李德; 中泽朗; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种对位装置，其在 电子 电路 用的多层印刷 基板 中能够保持与下层的对位 精度 ，并能整合安装在表面上的电子部件之间的对位。该对位装置具有：存储部（82），其存储对准标记（AM）应当形成在基板（PB）上的设计坐标 位置 （MC）；测定部（70），其测定转印到基板的对准标记的坐标位置；以及计算部（84），其计算将测定部测定出的对准标记的坐标位置向设计坐标位置移动了预定距离的目标坐标位置（TG）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种对位装置，其对绘制有应转印的图形以及掩模标记的光掩模与被转印所述图形以及对准标记的基板进行对位，其特征在于，该对位装置具有： |
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| 说明书全文 | 对位装置和具有该对位装置的曝光装置技术领域背景技术[0002] 在由绝缘层和导体层层叠而成的高密度多层结构的印刷基板的制造工序中，需要精确地对准层之间的连接以及电路图形的位置。例如，在利用层积法制造多层结构的印刷基板的情况下，需要对准已经形成图形的当前层的电路图形而形成下一层的电路图形。一般而言，在对当前层的电路图形和下一层的电路图形进行对位时，在印刷基板以及绘制有电路图形的光掩模上分别形成用于对位的对准标记。然后，通过精确地对准印刷基板的对准标记和光掩模的对准标记，将电路图形对位至印刷基板，并照射包含紫外线的光对电路图形进行曝光转印。 [0003] 例如专利文献1公开了上述那样的对基板和电路图形进行对位的对位方法以及曝光装置。专利文献1的曝光装置分别在印刷基板以及光掩模上设置了多个对准标记，求出对准标记的重心而进行对位，使得该重心一致。而且，专利文献1的曝光装置重复N次上述对位，将其偏差在规定值以下的最小值的对位位置判断为最佳对位位置。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本特开2005-274687 发明内容[0007] 发明要解决的问题 [0008] 但是，对位是对当前层的对准标记设定一定的预定范围，只要进入到该预定范围内就结束对位。因此，当重复进行堆叠时，有时误差会积累，从而使第1层的对准标记和最上层的对准标记之间有很大的偏差，会逐渐偏离原定位置（光掩模的设计坐标位置等）。 [0009] 专利文献1还示出，由于温度和湿度以及其它工序上的理由，有时会引起印刷基板以及光掩模的伸缩和变形，在上述那样的印刷基板和光掩模的对准标记之间的对位中，即使能够进行当前层的对准标记之间的对位，也无法保证与之前曝光的对准标记之间的对位精度。因此，当曝光多个层而形成电路图形时，最终形成的电路图形会偏离原定位置（光掩模的设计坐标位置等），产生无法整合安装在印刷基板的表面上的IC或者LSI等部件的问题。 [0010] 本发明正是鉴于上述问题而完成的，提供一种对位装置和具有该对位装置的曝光装置，能够一边适当地修正曝光位置使其接近原定位置（光掩模的设计坐标位置等）一边对电路图形进行曝光。 [0011] 解决问题的手段 [0012] 第1个方式的对位装置对绘制有应转印的图形以及掩模标记的光掩模与被转印图形以及对准标记的基板进行对位。对位装置具有：存储部，其存储应当在基板上形成对准标记的设计坐标位置；测定部，其测定转印到基板上的对准标记的坐标位置；以及计算部，其计算将测定部测定出的对准标记的坐标位置向设计坐标位置移动预定距离后的目标坐标位置。并且，对目标坐标位置和光掩模的掩模标记相对地进行对位。 [0013] 第2个方式的对位装置的计算部将连结对准标记的坐标位置和设计坐标位置的直线上的一点作为目标坐标位置。 [0014] 第3个方式的对位装置的计算部计算连结设计坐标位置和对准标记的坐标位置的直线与以设计坐标位置为中心的预定半径的圆周的交点、以及直线与以对准标记的坐标位置为中心的第1半径的圆周的交点，并且将这2个交点的中心作为目标坐标位置。 [0015] 第4个方式的对位装置的计算部计算以设计坐标位置为中心的预定半径的圆周和以对准标记的坐标位置为中心的第1半径的圆周的2个交点，将连结该2个交点的直线与连结设计坐标位置和对准标记的坐标位置的直线的交点作为目标坐标位置。 [0016] 第5个方式的对位装置将包含目标坐标位置的预定范围内作为转印到下一层的对准标记的区域来进行对位。 [0017] 第6个方式的对位装置将以目标坐标位置为中心的第2半径内作为预定范围。 [0018] 第7个方式的对位装置的计算部将以设计坐标位置为中心的预定半径内的容许范围与以对准标记的坐标位置为中心的第1半径内的容许范围的重叠区域作为预定范围。 [0019] 在第8个方式的对位装置中，预定半径和第1半径是计算部根据设计坐标位置与对准标记的坐标位置之间的距离以及到最外层为止的剩余层数进行计算的。 [0020] 第9个方式的对位装置具有输入单元，该输入单元供操作者输入预定半径和第1半径。 [0021] 第10个方式的曝光装置包括载置光掩模的掩模台和使基板移动的基板台，其中，该曝光装置具有第1个方式到第9个方式中的任意一个的对位装置。 [0022] 发明效果 [0024] 图1是示意性表示投影曝光装置100的各要素的配置的示意图。 [0025] 图2是从上面观察载置了印刷基板PB的平台51的概念图。 [0026] 图3是对准方法的流程图。 [0027] 图4是将第1层转印的印刷基板PB的一部分与掩模MK的设计坐标位置重叠描绘的图。 [0028] 图5是示意性地描绘计算目标坐标位置TG的计算方法1的图。 [0029] 图6是示意性地描绘计算目标坐标位置TG的计算方法2的图。 [0030] 图7是示意性地描绘计算目标坐标位置TG的计算方法3的图。 [0031] 图8是示意性地描绘计算目标坐标位置TG的计算方法4的图。 具体实施方式[0032] （投影曝光装置100的结构） [0033] 图1是表示投影曝光装置100的各要素的配置的示意图。 [0035] 光源部20包括：水银灯21，其照射包含预定波长的紫外线的光；椭圆反射镜23，其会聚该水银灯21照射出的光并反射；以及复眼透镜25，其用于使从该椭圆反射镜23照射出的光的照度分布均匀化。复眼透镜25将均匀化的光照射到绘制了电路图形的掩模MK上。在掩模MK上，电路图形的周边还绘制有掩模标记MM。掩模MK载置在掩模台部30上。透过掩模MK的光进入投影光学系统40。 [0036] 投影光学系统40以各光学元件对称的方式被设置在掩模MK与印刷基板PB之间。该投影光学系统40在配置于中央的反射体42的上方具有入射侧凸透镜41，在下方具有出射侧凸透镜46。入射侧凸透镜41和出射侧凸透镜46以反射体42为中央配置在同一轴上，并且分别使用两面凸透镜而配置为单个透镜。在此，入射侧凸透镜41和出射侧凸透镜46构成为具有同一折射率。 [0037] 入射侧凸透镜41使得透过掩模MK的投影光射入到反射体42的第1反射面42a上。反射体42是改变光路朝向的反射镜，其具有：第1反射面42a，其使透过入射侧凸透镜41的投影光发生偏向；以及第2反射面42b，其使从凹面反射镜45射过来的投影光发生偏向。入射侧凸透镜41设定为，只有在图1中透镜中央往左的半部分是对投影光有效的光路。并且，出射侧凸透镜46使得从反射体42的第2反射面42b反射的投影光会聚。该出射侧凸透镜46设定为，与入射侧凸透镜41一样，只有中央往左的半部分是对投影光有效的光路。 [0038] 在同一轴上配备有作为修正光学系统的第1凸透镜43和平凸透镜44，并且在与该平凸透镜44相对置的位置配置有凹面反射镜45。设置凹面反射镜45是为了调整投影光学系统40的远心。 [0039] 基板台部50具有平台51、移动镜53、电机等驱动部55以及底盘57。平台51通过驱动部55而在底盘57上沿X轴方向以及Y轴方向移动。并且，平台51通过驱动部55而在底盘57上向以Z轴为中心的θ方向旋转，并在Z轴方向做上下运动。 [0040] 基板台部50的平台51载置印刷基板PB，印刷基板PB通过真空吸附的方式固定在平台51的上表面。并且，平台51上配置有基准标记FM以及移动镜53（53X，53Y）。基准标记FM被配置在未配置有印刷基板PB的平台51周边的一处。移动镜53由X轴移动镜53X（参见图2）以及Y轴移动镜53Y（参见图2）构成，该X轴移动镜53X为了确认X轴方向的位置而沿Y轴方向延伸，该Y轴移动镜53Y为了确认Y轴方向的位置而沿X轴方向延伸。 [0041] 激光干涉计60向移动镜53（53X，53Y）照射激光，并使移动镜53反射的激光和照射在未图示的固定镜上的激光产生干涉，以纳米数量级测定平台51的平台坐标位置。另外，投影曝光装置100并不需要常备移动镜53（53X，53Y）以及激光干涉计60。只要在投影曝光装置100的定期检查时或者出货时临时载置移动镜53以及激光干涉计60，以纳米数量级测定平台51的平台坐标位置，同时在存储部82中存储平台坐标位置与驱动部57的编码器等测定部所得到的坐标位置之间的相对位置关系即可。 [0042] 对准相机70具有半反射镜以及CCD，经由半反射镜等而由CCD对掩模MK的掩模标记MM和印刷基板PB的对准标记AM进行受光。根据CCD所受光的掩模标记MM和对准标记AM之间的偏差量以及由激光干涉计60测定出的坐标位置，测定对准标记AM的坐标位置。本实施方式中，掩模MK上绘制有4个掩模标记MM，在印刷基板PB上曝光掩模MK的电路图形以及掩模标记MM时，电路图形CP的周围会形成4个对准标记AM。因此，在本实施方式中配置有4个对准相机70。 [0043] 此外，对准相机70也能够经由半反射镜等而由CCD对配置在平台51上的基准标记FM和掩模标记MM进行受光。该对准相机70具有移动单元而进行下述移动：在曝光时避开光路，在拍摄对准标记AM时插入到投影光学系统40的光轴方向。 [0044] 控制部80控制投影曝光装置100的整体的动作，并且控制掩模MK的掩模标记MM与转印在印刷基板PB上的对准标记AM之间的对准动作。例如，控制部80经由驱动部55控制平台51的位置。并且，控制部80具有存储部82，该存储部82存储对准标记AM应该形成在印刷基板上的设计坐标位置MC。该存储部82存储来自对准相机70的坐标位置，并存储掩模MK的电路图形转印到印刷基板PB上的位置等。控制部80还具有计算部84，该计算部84计算转印到下一层的对准标记的坐标位置。 [0045] （载置于平台51上的印刷基板PB） [0046] 图2是从上面（+Z轴方向）观察在平台51上载置了印刷基板PB的状态的概念图。并且，图2的下侧绘制有将印刷基板PB的一部分放大的图。 [0047] 平台51的周围配置有X轴移动镜53X以及Y轴移动镜53Y，并且平台51的周边配置有基准标记FM。而且，印刷基板PB通过真空吸附的方式固定在平台51的中央。例如在图2中，由1片印刷基板PB制造4片电路基板。由于1个电路图形CP被转印到1片电路基板上，所以被转印有电路图形CP1～CP4。 [0048] 由于在掩模MK上电路图形的周围绘制有4个掩模标记MM，因此1个电路图形CP的周围也形成有4个对准标记AM。在图2中，对准标记AM被绘制成十字形状，但是也可以是圆形状等。在本说明书中，形成在第m层的对准标记AM称为第m对准标记AMm。即，形成在第1层的对准标记AM表示为第1对准标记AM1。另外，在用层积法形成的多层结构的印刷基板中，也有超过30层的印刷基板。 [0049] 投影曝光装置100为分步重复式的曝光装置。因此，通过一次转印（1次闪光），形成绘制在图2下侧的电路图形CP4和4个对准标记AM1。在形成第2层的电路图形时，使用该第1层的4个对准标记AM1对准后转印电路图形。接着，说明关于投影曝光装置100的对准。 [0050] （对准方法的概要） [0051] 图3为使用投影曝光装置100进行对准的对准方法的流程图。 [0052] 步骤S11～S16为有关掩模对准的工序。 [0053] 在步骤S11中，使平台51上的基准标记FM移动至掩模标记MM的设计位置。此时，干涉计60测定平台51的平台坐标位置，保证基准标记FM位于设计位置。 [0054] 在步骤S12中，对准相机70检测基准标记FM，并存储设计坐标位置MC。 [0055] 在本实施方式中，由于在掩模MK上绘制有4个掩模标记MM，因此如步骤S13中所示，在剩下的掩模标记MM的设计位置上重复步骤11～步骤12。 [0056] 在步骤S14中，将掩模标记MM对准到在步骤S12中存储的设计坐标位置MC。由此，使掩模MK对位于使用干涉计60测定了坐标位置的基板台部50的设计上的位置。 [0057] 在步骤S15中，对准相机70检测掩模标记MM的位置，并存储相机视野中的位置。由此，对在步骤12中存储的作为基准的设计坐标位置MC以及掩模标记MM之间的相互位置关系都进行存储。 [0058] 在步骤S16中，在平台51上载置形成了第1层的印刷基板PB。即，印刷基板PB上已经转印了第1对准标记AM1。另外，也同样适用于形成了从第2层到最外层的前一层的印刷基板。 [0059] 在步骤S16中，测定在印刷基板PB的XY平面上的旋转角θ、X轴以及Y轴方向的偏移量。印刷基板PB有时以从X轴方向倾斜预定角度θ的状态载置于平台51上，或者载置为在X轴方向或者Y轴方向偏离预定位置。因此，在步骤S16中使平台51向例如X轴方向移动，对准相机70测定多个第1对准标记AM1。然后，测定印刷基板PB的旋转角θ，并且计算例如印刷基板PB的中心位置的XY坐标位置。根据计算出的XY坐标位置，进一步计算印刷基板PB的X轴以及Y轴方向的偏移量，或者1次闪光的X轴以及Y轴方向的偏移量。偏移量被存储在存储部82中。 [0060] 然后，判断载置在平台51上的印刷基板PB的旋转角θ是否进入了预定范围。这是为了使平台51的X轴或者Y轴方向与印刷基板PB的X轴或者Y轴方向大致一致。如果印刷基板PB的旋转角θ没有进入预定范围，则平台51旋转θ使得旋转角θ进入预定范围。如果印刷基板PB的旋转角θ进入了预定范围，则进行步骤S17。 [0061] 步骤17～步骤18是对掩模和基板进行对准的工序。在步骤S17中，印刷基板PB上的对准相机70测定第1对准标记AM1。在此，参照图4表示对准相机70测定出的第1对准标记AM1。 [0062] 图4是将第1层转印的印刷基板PB的一部分与掩模MK的掩模标记MM重叠绘制的图。在此图中所示的MC表示，在步骤11中使平台51上的基准标记FM移动至掩模标记MM的设计位置的位置。在本实施方式中将其称为设计坐标位置MC。 [0063] 由于转印精度的误差、蚀刻或者热处理，载置于平台51上的印刷基板PB的电路图形以及对准标记的位置与掩模MK的设计坐标位置未必一致。在图4中，是第1对准标记AM1大幅偏离掩模MK的设计坐标位置而被转印的例子。以往，将接下来的第2层的掩模MK转印到这样的第1层的印刷基板PB上时，转印第2层的对准标记AM2使其尽量与第1对准标记AM1一致。但是，经过重复堆叠后，第1层的对准标记就与最上层的对准标记大幅偏离了。因此，本实施方式的计算部84不仅考虑第1对准标记AM1，也考虑设计坐标位置MC，计算转印第2层的对准标记的目标坐标位置TG（参见图5～图8）。 [0064] 重新回到图3，在步骤S17中，计算部84计算第2层（下一层）的第2对准标记AM2应转印的目标坐标位置TG。计算方法如后所述。 [0065] 在步骤S18中，平台51通过驱动部55而移动，使掩模标记MM对准计算出的目标坐标位置TG。然后，平台51移动后，光源部20照射掩模MK，透过掩模MK的光经由投影光学系统40转印至印刷基板PB上。 [0066] （目标坐标位置TG的计算方法） [0067] 图5至图8是示意性地描绘计算部84计算目标坐标位置TG的计算方法的图。图5至图8是将图4所示的左下图的第1对准标记AM1的周边（用双点划线圈出的圆内）放大的图。 [0068] （计算方法1） [0069] 在图5中，第1对准标记AM1是由对准相机70测定的坐标位置。在连结存储在存储部82中的设计坐标位置MC与第1对准标记AM1的坐标位置的直线LN上，计算部84计算目标坐标位置TG。目标坐标位置TG为将直线LN的长度以P（%）：Q（%）比例进行分割的位置。例如，P为20%～60%。这是因为，P在20%以下时，目标坐标位置TG不接近设计坐标位置MC，P在60%以上时，第1层的电路图形和第2层的电路图形不能重合的可能性增加。 [0070] 并且，计算部84计算出目标坐标位置TG之后，设定了以目标坐标位置TG为中心的预定范围90。移动平台51使掩模标记MM进入预定范围90时，完成对准。预定范围90是以目标坐标位置TG为中心的半径RA的范围。也可以由操作者从未图示的输入装置输入该半径RA。或者，也可以由计算部84根据印刷基板PB所要求的尺寸精度计算出半径RA。 [0071] 并且，也可以是越靠近最外层半径RA就越小。基本上，内层工序、层叠工序、层积工序、阻焊工序、突块工序以及各种工序中，随着图形的堆积，越靠近最外层精度规定就越严格。因此，也可以使在第1层等中半径RA较大，在最外层中半径RA较小。 [0072] 计算方法1的对准并非像以往一样将掩模标记MM对准第1对准标记AM1，而是能够以使其接近设计坐标位置MC的方式进行对准。因此，最外层的电路图形得以接近设计坐标位置MC。 [0073] （计算方法2） [0074] 和图5一样，在图6中，也是在偏离设计坐标位置MC的位置上由对准相机70测定第1对准标记AM1。然后，计算部84设定第1对准标记AM1的容许范围91。同样，对设计坐标位置MC也设定容许范围92。 [0075] 将第1对准标记AM1的容许范围91被设定为，使形成于第2层的电路图形与第1层的电路图形导通的范围。例如，容许范围91为以第1对准标记AM1为中心的半径RB的圆内。设计坐标位置MC的容许范围92被设定为，在印刷基板PB的最外层上与IC等电子部件导通的范围。例如，容许范围92为以设计坐标位置MC为中心的半径RC的圆内。也可以由操作者从未图示的输入装置输入半径RB以及半径RC。或者，也可以是越接近最外层计算部84使半径RB以及半径RC越小。 [0076] 计算部84计算直线LN与容许范围91的圆周相交的交点MG以及直线LN与容许范围92的圆周相交的交点MF，其中，直线LN是连结设计坐标位置MC和第1对准标记AM1的坐标位置而得到的。然后，计算部84计算交点MG与交点MF之间的中点作为目标坐标位置TG。 [0077] 计算部84计算了目标坐标位置TG之后，将容许范围91的圆内和容许范围92的圆内的相交范围设定为目标坐标位置TG的预定范围93。当移动平台51使掩模标记MM进入预定范围93时，完成对准。计算方法2的对准并非像以往一样将掩模标记MM对准第1对准标记AM1，而是能够以使其接近设计坐标位置MC的方式进行对准。因此，最外层的电路图形接近设计坐标位置MC。 [0078] （计算方法3） [0079] 计算方法3是组合了计算方法1和计算方法2的方法。在利用图7说明的计算方法3中，计算部84计算交点MG和交点MF之间的中点作为目标坐标位置TG之前的计算方法和计算方法2是一样的。计算部84计算出目标坐标位置TG之后，设定了以目标坐标位置TG为中心的预定范围94。预定范围94是以目标坐标位置TG为中心的半径RA的范围。也可以由操作者从未图示的输入装置输入该半径RA。当移动平台51使掩模标记MM进入预定范围94时，完成对准。 [0080] （计算方法4） [0081] 在图8所示的计算方法4中，计算部84设定第1对准标记AM1的容许范围91，并设定设计坐标位置MC的容许范围92。第1对准标记AM1的容许范围91为以第1对准标记AM1为中心的半径RB的圆内。设计坐标位置MC的容许范围92为以设计坐标位置MC为中心的半径RC的圆内。 [0082] 计算部84计算容许范围91的圆周与容许范围92的圆周相交的交点MH以及交点MI，并计算连结交点MH和交点MI的直线LO。然后，计算部84求出直线LN与直线LO的交点，其中，直线LN连结设计坐标位置MC和第1对准标记AM1的坐标位置而得到的。计算部84计算直线LO与直线LN的交点作为目标坐标位置TG。然后，设定以目标坐标位置TG为中心的预定范围95。预定范围94为以目标坐标位置TG为中心的半径RA的范围。也可以由操作者从未图示的输入装置输入该半径RA。当移动平台51使掩模标记MM进入预定范围 95时，完成对准。 [0083] 以上，详细说明了本发明的最佳实施方式，但是如本领域人员所明确的那样，本发明在其技术范围内能够对实施例进行各种变更、变形后进行实施。例如，在计算方法4中，将以目标坐标位置TG为中心的半径RA的范围作为预定范围，但是也可以与计算方法2一样，将容许范围91的圆内和容许范围92的圆内的相交范围设定为目标坐标位置TG的预定范围93。 [0084] 标号说明 [0085] 20：光源部；40：投影光学系统；50：基板台部；51：平台；60：激光干涉计；70：对准相机；80：控制部；82：存储部；84：计算部；90、93、94：预定范围；91、92：容许范围；100：投影曝光装置；AM：对准标记（AM1第1层的对准标记）；LN、LO：直线；MC：设计坐标位置；MF、MG、MH、MI：交点；MK：掩模；MM：掩模标记；PB：印刷基板；RA、RB、RC：半径；TG：目标坐标位置。 |
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