(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の合わせマークとマスクの合わせマークとを重ね合わせる位置合わせ方法において、前記基板とマスクとを位置合わせした後、前記基板の合わせマークの中心座標と前記マスクの合わせマークの中心座標とを計測し、両者の中心座標間のそれぞれのＸ、Ｙ座標の差分△ｘ、△ｙを計算し、
基板上に重ね合わせて形成する円形の下層パターンと円形の上層パターン間の位置ずれ許容値をｋとし、基板上の前記合わせマーク位置の前記基板の有効エリアの最外部位置に対するＸ、Ｙ座標での相対比をそれぞれＲｘ、Ｒｙとし、Ａ＝ｋ×Ｒｘ、且つ、Ｂ＝ｋ×Ｒｙとした係数Ａ、Ｂに関して、
（△ｘ）2 ／Ａ2 ＋（△ｙ）2 ／Ｂ2 ≦１
とした判定式に当てはめて位置合わせの良否判定を行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
基板の合わせマークとマスクの合わせマークとを重ね合わせる位置合わせ方法において、前記基板とマスクとを位置合わせした後、前記基板の合わせマークの中心座標と前記マスクの合わせマークの中心座標とを計測し、両者の中心座標間のそれぞれのＸ、Ｙ座標の差分△ｘ、△ｙを計算し、
基板上に重ね合わせて形成する八角形の下層パターンと八角形の上層パターン間の位置ずれ許容値をｋとし、基板上の前記合わせマーク位置の前記基板の有効エリアの最外部位置に対するＸ、Ｙ座標での相対比をそれぞれＲｘ、Ｒｙとし、Ａ＝ｋ×Ｒｘ、且つ、Ｂ＝ｋ×Ｒｙとした係数Ａ、Ｂに関して、
｜（△ｘ／Ａ√２）｜＋｜（△ｙ／Ｂ√２）｜≦１、
且つ、｜△ｘ／Ａ｜≦１、｜△ｙ／Ｂ｜≦１
とした判定式に当てはめて位置合わせの良否判定を行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に形成された合わせマークとマスクに形成された合わせマークを用いて、基板とマスクとの位置合わせを行う位置合わせ方法とそれを用いた自動露光機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の実装において、例えばプリント配線基板に感光性レジスト膜を塗布し、下層パターンである基板上の導体パターンに重ね合わせして、上層パターンとなるマスクパターンを転写露光し、現像、硬化工程を経て上記基板上にソルダーレジストを形成することが行われる（以下、ソルダーレジスト工程という）。そして、プリント配線基板表面にＩＣ等の部品がハンダ実装される。このようなソルダーレジスト形成では、上記下層パターンあるいは上層パターンの形状は点対称の平面形状になるのが一般的でる。
【０００３】
通常、上記基板は、ソルダーレジスト工程前の製造工程中で様々な加工を施されるので、その過程で、様々な変形が生じ、特に、高い温度での加熱や圧力のかかる処理や強酸、強アルカリ溶液に浸漬される工程では大きな変形が生じる。例えば、プリント配線基板の製造では、材料のガラス繊維強化樹脂の横糸方向と縦糸方向の伸縮率の差や、めっき処理、ベーキング、積層プレスなどの処理において大きな変形を生じる。
【０００４】
このような変形は均一な伸縮の場合もあるが、横（Ｘ）方向と縦（Ｙ）方向で伸縮量が異なる場合もある。そして、時には、伸縮に加えて歪みを生じることもある。また、このような変形は、ロット間、ロット内でばらつきを有している。このため、上記ソルダーレジスト工程における基板には、設計寸法に対して、基板一枚一枚が独自の予測しがたい変形が生じている。
【０００５】
上述したような基板の変形等から生じる寸法差をできる限り小さくするために、上記マスクパターンは、設計値ではなく上記前工程での変形分を予測した予定寸法、または、過去の製造実績から得られた実際寸法から、Ｘ、Ｙ方向にスケールファクターを加味されて製作されるのが通常である。それでも、マスクは唯一枚で、前述のように独自の予測しがたい変形が生じた複数枚の基板に対して繰り返し転写露光するので、少なからず、基板とマスクのパターンに寸法差の生じるのは必然である。加えて、マスクがフィルムの場合は、マスク自体にも無視できない変形を生じる。フィルムマスクは温度や湿度に寸法依存性があるので、作業環境の温湿度の変化によって変形したり、露光に伴なって発生する熱によって昇温し、まさに露光作業を行っている間にも変形を生じている。
【０００６】
このような条件の中で、精度良く、且つ、高い歩留で、レジスト膜への露光作業を行うためには、基板とマスクとを整合させた後に基板一枚一枚の位置ずれを調整して、基板上に重ね合わせて形成する下層パターンと上層パターン間の位置ずれが最小限になるように位置合わせし、位置ずれが許容範囲内であることを判断した後、露光によるパターン転写することが不可欠となる。
【０００７】
特開平５−０８８３８０号公報には、上記パターン転写で用いる自動露光機について記載されている。ここで、基板とマスクの位置合わせにおいて、計測した基板の合わせマークとマスクの合わせマークの座標を用いてその位置ずれを計算し、位置ずれが予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定し、許容限度内であれば露光を開始し、許容限度を超えるずれがあった場合には排出する技術が記載されている。また、位置ずれ分をフィードバックして基板を固定するテーブルを調整して位置ずれ補正する技術が記載されている。しかし、許容範囲内にあるか否かを判定するアルゴリズムについては開示されていない。
【０００８】
通常、上記のような自動露光機では、以下に示すような位置合わせ手法がとられる。すなわち、初めに、レジスト膜を塗布した基板上にマスクを当接させて、基板上の合わせマークの座標（ｘｉ，ｙｉ）と上記合わせマークに対応した位置に設けてあるマスクの合わせマークの座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を計測する。例えば、図１０に示すように、基板１０１の四隅に基板上合わせマーク１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ，１０２ｄを計４箇所に設けておく。ＣＣＤカメラで四隅の各々の合わせマークを読み取り、二値化などの画像処理を行って、基板上合わせマーク１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ，１０２ｄのそれぞれの中心座標（ｘ１，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）（ｘ３，ｙ３）（ｘ４，ｙ４）と、マスク１０３の四隅に設けたマスク上合わせマーク１０４ａ、１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄのそれぞれの中心座標（Ｘ１，Ｙ１）（Ｘ２，Ｙ２）（Ｘ３，Ｙ３）（Ｘ４，Ｙ４）を計測する。そして、計算して、基板上合わせマークとマスク上合わせマークのＸ、Ｙ座標の差分、（△ｘ１，△ｙ１）、（△ｘ２，△ｙ２）、（△ｘ３，△ｙ３）、（△ｘ４，△ｙ４）を得る。
【０００９】
次に、各々の合わせマーク座標の差分（△ｘｉ，△ｙｉ）を小さくするように、基板を固定しているテーブルを動かして、マスクと基板の相対位置を調整する。そして、予め外部から設定された下層パターンと上層パターンの位置ずれ分のＸ方向の許容値Ｘ0 と、Ｙ方向の許容値Ｙ0 とを各々を比較して、（１）に示す条件式を満たすときに合格と判断して、光源部から光を照射して露光する。
【００１０】
△ｘｉ  ≦  Ｘ0 、且つ、△ｙｉ  ≦  Ｙ0 （１）
上記の位置合わせを所定の回数繰り返し実施してもなお（１）に示す条件を満たさない場合は基板を自動露光機から排出する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したソルダーレジスト形成の場合、基板上にある実装ランドや実装パッドにソルダーレジスト開口を精度良く形成することが重要な要素の一つとなっている。ソルダーレジストが部分的にでも覆い被さった実装ランドや実装パッドでは、部品のハンダ接続において障害を生じたり、部品実装後の接続信頼性が保たれない。
【００１２】
従来のプリント配線基板におけるＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）の実装パッドなど、矩形のパッドに対してソルダーレジストを露光して形成する場合では、パッド及びパッドに対するソルダーレジスト開口の形状がともに矩形のため、従来の技術のように、Ｘ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を、各々予め設定された許容値と比較し判定して合格としている。
【００１３】
図１１に示すソルダーレジスト１０５を形成したＱＦＰなどのパッド部では、部品をハンダ付け実装する基板１０１上に配列して設けた複数のパッド１０６に対し、それぞれソルダーレジスト開口１０７が形成されている。図１１では、パッド１０６に対するソルダーレジスト開口１０７の位置ずれの許容値が片側０．０５ｍｍの場合に、Ｘ方向に０．０５ｍｍ、Ｙ方向に０．０５ｍｍの相対位置ずれが生じた場合を表している。各パッドの上辺と右辺はソルダーレジストが接した良品限度となっており、Ｘ、Ｙ方向のいずれかがこれを超えた位置ずれを生じるとソルダーレジスト被りを生じて不良となる。このように、ＱＦＰなどの矩形のパッドに矩形のソルダーレジスト開口を設けるような場合では、Ｘ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を各々予め設定された許容値と比較して判定するアルゴリズムで、必要十分であった。
【００１４】
しかし、最近のプリント配線基板にあるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）のパッドやインターポーザー基板上にあるハンダバンプを形成用パッドとする円形パッドに対して円形のソルダーレジスト開口を設けた設計の場合において、位置ずれの斜め方向にはＸ、Ｙ方向のずれ量を合成した位置ずれ量が発生するので、Ｘ、Ｙ方向のずれ量を各々予め設定された許容値と比較して判定するアルゴリズムでは、ソルダーレジスト被りが生じてしまうという不具合が生じる。図１２に示すように、ソルダーレジスト１０５を形成した円形のパッドでは、部品をハンダ付け実装する基板１０１上に配列した複数のパッド１０８に対してそれぞれソルダーレジスト開口１０９が形成されている。図１２では、パッド１０８に対するソルダーレジスト開口１０９の位置ずれの許容値が片側０．０５ｍｍの場合に、Ｘ方向に０．０５ｍｍ、Ｙ方向に０．０５ｍｍの相対位置ずれが生じた場合を表している。この結果、図１２に示すように、パッドの右上側でソルダーレジスト被りが生じている。これは、斜め４５°方向では、Ｘ、Ｙ方向のずれ量が合成されて０．０７１ｍｍの位置ずれが発生してしまっているからである。
【００１５】
このような斜め方向のソルダーレジスト被りを避けるために、厳しい許容値を設けることが行われる。図１２のケースでは位置ずれの許容値をＸ、Ｙ方向共に０．０３５ｍｍにする必要がある。しかし、許容値を厳しく設定すると、実際にはソルダーレジスト被りを発生させないような位置ずれをも不良判定してしまうという不具合がある。例えば、Ｘ方向に０．０４０ｍｍ，Ｙ方向に０ｍｍの相対位置ずれのケースでは、パッドにソルダーレジストが接しないので良品であるにもかかわらず、合わせマークの差分△ｘ＞０．０３５ｍｍのために不良判定となる。
【００１６】
このような不具合は、円形パッドのケースに限らず、基板設計上、常用的に使用される、平面形状が八角形のパッドでも同様である。このような不具合を生じる根本的な原因は、パターン設計された基板のパッドとソルダーレジスト開口の形状からくる製品の位置精度の要求品質に対して、露光機での位置合わせのためのアルゴリズムが必要十分でないためといえる。更に、上述したような基板あるいはマスクの変形に対して十分に対応できないことによる。
【００１７】
本発明の主目的は、基板とマスクとの位置合わせを簡便な方法でもって高精度に且つ自動的にできるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、上記基板あるいはマスクが製造工程において変形する場合にも、上記位置合わせを効率的にできるようにすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の位置合わせ方法では、基板の合わせマークとマスクの合わせマークとを重ね合わせる位置合わせ方法において、前記基板とマスクとを位置合わせした後、前記基板の合わせマークの中心座標と前記マスクの合わせマークの中心座標とを計測し、両者の中心座標間のそれぞれのＸ、Ｙ座標の差分△ｘ、△ｙを計算し、
基板上に重ね合わせて形成する円形の下層パターンと円形の上層パターン間の位置ずれ許容値をｋとし、基板上の前記合わせマーク位置の前記基板の有効エリアの最外部位置に対するＸ、Ｙ座標での相対比をそれぞれＲｘ、Ｒｙとし、Ａ＝ｋ×Ｒｘ、且つ、Ｂ＝ｋ×Ｒｙとした係数Ａ、Ｂに関して、
（△ｘ）2 ／Ａ2 ＋（△ｙ）2 ／Ｂ2 ≦１
とした判定式に当てはめて位置合わせの良否判定を行う。
【００２３】
基板の合わせマークとマスクの合わせマークとを重ね合わせる位置合わせ方法において、前記基板とマスクとを位置合わせした後、前記基板の合わせマークの中心座標と前記マスクの合わせマークの中心座標とを計測し、両者の中心座標間のそれぞれのＸ、Ｙ座標の差分△ｘ、△ｙを計算し、
基板上に重ね合わせて形成する八角形の下層パターンと八角形の上層パターン間の位置ずれの許容値をｋとし、基板上の合わせマーク位置の前記基板の有効エリアの最外部の位置に対するＸ、Ｙ座標での相対比をそれぞれＲｘ、Ｒｙとし、Ａ＝ｋ×Ｒｘ、且つ、Ｂ＝ｋ×Ｒｙとした係数Ａ、Ｂに関して、
｜（△ｘ／Ａ√２）｜＋｜（△ｙ／Ｂ√２）｜≦１、
且つ、｜△ｘ／Ａ｜≦１、｜△ｙ／Ｂ｜≦１
とした判定式に当てはめて位置合わせの良否判定を行う。
【００２６】
このようにして、本発明では、プリント配線基板上のパッドにソルダーレジスト被りが発生して不良が混入したり、不良の混入を避けるために厳しい判定基準を設けて歩留を低下させることなく、基板上のレジスト膜にマスクパターンを、精度良く、且つ、高い歩留で、転写露光することができるようになる。これは、上述したようなアルゴリズムで判定することにより、基板のパッドとソルダーレジスト開口の設計形状からくる製品の要求品質に対して、必要十分な判定ができるようになるからである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態について、以下に、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、自動露光機での位置合わせ機構の概略図である。ここでは、プリント配線基板の四隅の４箇所に合わせマークを設置して、マスクには基板の合わせマークに対応した位置に合わせマークを設置した、４箇所の合わせマークにより位置合わせを行う例を示した。
【００２８】
図示しない枠に固定されたマスク１は、基板テーブル２上に固定された図示しない基板に当接している。上方にあるＣＣＤのカメラ３は、基板およびマスクに設けられた４箇所の合わせマークを読み取る。カメラ３が読み取った基板上およびマスク上の合わせマークの画像は、画像処理部４で二値化され、演算部５で中心座標が計算される。さらに、演算部５では補正量の計算と、判定式による位置合わせの良否判定が行われ、露光の可否判定がなされる。計算された上記合わせマークのＸ、Ｙ、θ（回転）の補正量に応じて、制御部６はＸ方向駆動部７、Ｙ方向駆動部８、基板の回転をするθ方向駆動部９を制御する。なお、図示しない露光ランプはカメラ３のさらに上方に据え付けられており、演算部５で良判定を得た時には、制御部６を通じて、マスクパターンを基板上の感光性レジスト膜に転写露光する。
【００２９】
次に、本発明での位置合わせの方法について図１および図２乃至図５に基づいて説明する。ここで、図２は、位置合わせのための作業工程を示すフローチャートである。図３は、円形状をした位置合わせマークの一例である。そして、図４と図５は、基板上の下層パターンであるパッドのパターン形状と、上層パターンとなるソルダーレジスト開口パターンと、これらのパターン間の位置ずれの許容値とを示し、後述する判定式を説明するための図である。ここで、上記パッドおよびソルダーレジスト開口の形状は円形あるいは正八角形となっているが、この他の点対称の平面形状のものが一般的に用いられる。以下、図２のフローチャートに示す作業工程に基づいて順に説明する。
【００３０】
［基板をマスクに当接させる］
まず、観光レジスト膜を塗布した基板は板端を押し当てて位置決めする手段で粗位置決めされ、適当な移送手段を用いて、図１に示す基板テーブル２上に移載して、真空吸着などの手段により固定される。次に、図示しない枠に固定されたマスク１を前記基板に重ねて当接させる。
【００３１】
［合わせマークの読み取り］
次に、マスクの上方から４箇所のＣＣＤのカメラ３で基板上の合わせマークを読み取る。
【００３２】
［座標の計測］
読み取った合わせマーク画像は、画像処理部４で二値化され、演算部５で合わせマークの中心座標が計算される。図３（ａ）に示すように、基板１１上の有効エリア１２の最外部に対応するところに、基板とマスクの合わせマーク位置となる第１マーク位置１３ａ、第２マーク位置１３ｂ、第３マーク位置１３ｃ、第４マーク位置１３ｄが存在する。そして、図３（ｂ）に示すように、第１マーク１３ａ乃至第４マーク１３ｄには、それぞれ基板上合わせマーク１４ａとマスク上合わせマーク１５ａ、基板上合わせマーク１４ｂとマスク上合わせマーク１５ｂ、基板上合わせマーク１４ｃとマスク上合わせマーク１５ｃ、基板上合わせマーク１４ｄとマスク上合わせマーク１５ｄが存在することになる。
【００３３】
そこで、上記基板上合わせマーク１４ａ乃至１４ｄの中心座標ｐ（ｘｉ，ｙｉ）とマスク上合わせマーク１５ａ乃至１５ｄの中心座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）を計測する。つまり、基板上の４箇所の合わせマークの中心座標ｐ１（ｘ１，ｙ１）、ｐ２（ｘ２，ｙ２）、ｐ３（ｘ３，ｙ３）、ｐ４（ｘ４，ｙ４）と、マスクの４箇所の合わせマークの中心座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）、Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３）、Ｐ４（Ｘ４，Ｙ４）を計測する。
【００３４】
［補正量の計算］
次に、基板の合わせマークの中心座標ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ）とマスクの合わせマークの中心座標Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）より距離Ｌｉを（２）式で計算する。すなわち、
Ｌｉ＝（（△ｘｉ）2 ＋（△ｙｉ）2 ）1/2 （２）
ここで、△ｘｉ＝Ｘｉ−ｘｉ、△ｙｉ＝Ｙｉ−ｙｉ
そして、Ｌｉの最大値Ｌｍａｘが最も小さくなる時の、Ｘ方向の移動量ｔｘ、Ｙ方向の移動量ｔｙ、回転量をθを最適な補正量とする。
【００３５】
［基板の位置調整］
得られた最適な補正量に応じて、制御部６は、Ｘ方向駆動部７によりＸ方向の移動量ｔｘを、Ｙ方向駆動部８によりＹ方向の移動量ｔｙを、θ方向駆動部９により回転量をθで移動させて、基板位置を調整する。すなわち、Ｘ方向の移動量ｔｘ、Ｙ方向の移動量ｔｙ、回転量をθとして、回転移動と平行移動を行うと、計算上、基板の合わせマークの中心座標ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ）は次の（３）に示す一連の式に従い、座標ｐｉ’（ｘｉ’，ｙｉ’）へ移動する。
【００３６】
ｘｉ’＝ｘｉ×ｃｏｓθ−ｙｉ×ｓｉｎθ＋ｔｘ、
ｙｉ’＝ｘｉ×ｓｉｎθ＋ｙｉ×ｃｏｓθ＋ｔｙ（３）
この調整後は、再度、座標の計測を行い、移動後の基板の合わせマークの実際座標ｐｉ’（ｘｉ’，ｙｉ’）とマスクの合わせマークの座標Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）を計測する。
【００３７】
［判定式による計算］
図４あるいは図５に示しているような基板のパッドとソルダーレジスト開口の設計形状に応じて、判定式を設定しておく。移動後の基板の合わせマーク中心の実際座標ｐ’（ｘｉ’，ｙｉ’）とマスクの合わせマーク中心の座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）を判定式に当てはめて図１に示した演算部５で計算し、位置合わせの良否を判定する。
【００３８】
図４に示すように、基板上の円形パッド１６に円形ソルダーレジスト開口１７を形成する設計の場合で、上層パターンであるソルダーレジスト開口１７の下層パターンである円形パッド１６に対する位置ずれの許容値が、図４に示すように片側ｋｍｍとすると、判定式は（４）式のようになる。
【００３９】
（△ｘｉ’）2 ／ｋ2 ＋（△ｙｉ’）2 ／ｋ2 ≦１（４）
ここで、△ｘｉ’＝Ｘｉ−ｘｉ’、△ｙｉ’＝Ｙｉ−ｙｉ’
また、図５に示すように、八角形パッド１８に八角形ソルダーレジスト開口１９を形成する設計の場合で、ソルダーレジスト開口の上記位置ずれの許容値が、図５に示すように片側ｋｍｍとすると、判定式は（５）に示すような一連の式になる。
【００４０】
｜（△ｘ’／√２）｜＋｜（△ｙ／√２）｜≦ｋ、
且つ、｜△ｘ’｜≦ｋ、｜△ｙ’｜≦ｋ（５）
［露光の開始と中止］
４箇所の合わせマークの全てが上記判定式を満足する場合には、基板全体の範囲において、基板のパッドとソルダーレジスト開口部の設計形状からくる製品の要求品質を満足できる位置合わせが完了していることになるので、露光を開始する。そして、判定式を満足しない場合は、製品の要求品質を満足できないので、再度、補正量の計算を行って基板位置を調整する。尚、再調整の回数は限度を設け、Ｎ回繰り返し調整しても判定式を満足しない場合には、露光を中止し、適当な手段により基板を排出する。このような転写露光の可否判定は図１に示す演算部５で行う。以上、合わせマークが４箇所のケースについて説明したが、２箇所以上あれば同様に行えることは明らかである。
【００４１】
このようにして、本発明では、プリント配線基板上のパッドにソルダーレジスト被りが発生して不良が混入したり、不良の混入を避けるために厳しい判定基準を設けて歩留を低下させることなく、基板上のレジスト膜にマスクパターンを、精度良く、且つ、高い歩留で、転写露光することができるようになる。これは、上述したようなアルゴリズムで判定することにより、基板のパッドとソルダーレジスト開口の設計形状からくる製品の要求品質に対して、必要十分な判定ができるようになるからである。
【００４２】
次に本発明の第２の実施の形態について、図６と図７に基づいて説明する。第１の実施の形態では、基板とマスクの合わせマークの存在する４箇所のマーク位置が、基板上において上述した上層パターンあるいは下層パターン等のパターン形成される領域（基板の有効エリアという）の最外部に対応するところに形成される場合について説明した。第２の実施の形態では、上記マーク位置が基板の有効エリアの最外部に対応するところに形成されない場合および基板とマスクの変形を考慮する場合のように、更に一般的なアルゴリズムで位置合わせの良否あるいは転写露光の可否を判定する場合について説明する。
【００４３】
位置ずれは基板とマスクの相対寸法差と整合精度の合計として生じるので、通常、位置ずれ量は基板の中央付近より周辺部で大きくなる。第１の実施の形態では、合わせマークの差分△ｘ、△ｙが最も大きくなる最外部に対応するところに形成されているので、合わせマークが基板の有効エリアを代表してしていると考えてよい。しかし、実際の基板には、様々な理由により、有効エリアの四隅の最外部に対応するところに合わせマークを配置できないケースがある。例えば、四隅に他の用途のパイロット類が配置済みである場合や、四隅の角部の基板仕上がりが悪い場合などである。このような時には、四隅の最外部に対応するところから若干量ずらして、基板の縦横いずれかの二辺に合わせマークを配置することがある。このようなケースでは合わせマークに囲まれた範囲の内側について良品が得られるが、有効エリアのうちで、合わせマークに囲まれた範囲の外側についてはソルダーレジスト被りの発生することがある。
【００４４】
例えば、図６（ａ）のように、基板２１の有効エリア２２の周辺に設ける第１マーク位置２３ａ、第２マーク位置２３ｂ、第３マーク位置２３ｃ、第４マーク位置２３ｄにおいて、Ｘ方向では、基板２１の有効エリア２２の最外部位置に対する相対比（Ｒｘ）で１．０５の位置に合わせマークが設置してあり、Ｙ方向では基板の有効エリア２２の最外部位置に対する相対比（Ｒｙ）で０．８の位置に合わせマークが配置されている。このようなケースでは、合わせマークで判定すると、有効エリアでは、Ｘ方向については厳しく、Ｙ方向では甘いものとなってしまう。そこで、このような場合では、図２、図４，図５に基づき説明した判定式は（６）式のようになる。すなわち、図４に対応する場合では、
（△ｘｉ’）2 ／（ｋＲｘ）2 ＋（△ｙｉ’）2 ／（ｋＲｙ）2 ≦１（６）
ここで、△ｘｉ’＝Ｘｉ−ｘｉ’、△ｙｉ’＝Ｙｉ−ｙｉ’
そして、図５に対応する場合では判定式は（７）に示す一連の式のようになる。
【００４５】
｜（△ｘ’／Ｒｘ√２）｜＋｜（△ｙ／Ｒｙ√２）｜≦ｋ、
且つ、｜△ｘ’／Ｒｘ｜≦ｋ、｜△ｙ’／Ｒｙ｜≦ｋ（７）
なお、ここで、Ｒｘ＝１．０５  ，  Ｒｙ＝０．８である。
【００４６】
このような判定式にすることで、Ｘ、Ｙ方向の合わせマーク位置と有効エリアの最外部に対応するところの位置との相対比を反映して、ほとんど必要十分な判定ができるので、基板全体について、精度良く、且つ、高い歩留で、露光することできるようになる。
【００４７】
更には、合わせマーク位置は、基板の有効エリアのブランク周囲に設けた製造用取代に配置したり、有効エリアの範囲内にある製品の内部に配置されたりして、有効エリアの最も外側位置とは異なる位置に存在するものである。例えば、図６（ｂ）のように、基板２１の有効エリア２４の周辺に設ける第１マーク位置２５ａ、第２マーク位置２５ｂ、第３マーク位置２５ｃ、第４マーク位置２５ｄにおいて、合わせマーク位置と有効エリアの最外部位置との相対比を、Ｘ方向について変数Ｒｘ、Ｙ方向について変数Ｒｙとし、変数Ｒｘ、Ｒｙは、複数ある合わせマーク位置について、すなわち、第１マーク位置２５ａ、第２マーク位置２５ｂ、第３マーク位置２５ｃ、第４マーク位置２５ｄにおいて別々の値を与えることになる。図６（ｂ）に示すように、各マーク位置は対称でないところに配置され、各合わせマークの近傍の有効エリアも一様な形状でない場合は、第１マーク位置２５ａ、第２マーク位置２５ｂ、第３マーク位置２５ｃ、第４マーク位置での上記判定式における変数Ｒｘ、Ｒｙは、順に、Ｒｘ１＝４．０  、Ｒｙ１＝１．３、Ｒｘ２＝１．２  、Ｒｙ２＝０．７、Ｒｘ３＝０．６、Ｒｙ３＝０．６、Ｒｘ４＝１．２、Ｒｙ４＝１．１となる。
【００４８】
また、従来の技術で述べたように、一般に基板あるいはマスクは変形している。このために、基板とマスクのある実際の平面と、上述した自動露光機の位置合わせ機構に於いて計測に用いるＸ，Ｙ座標からなる平面が同一平面でない場合も存在する。このような場合には、一般の係数Ａ、係数Ｂを用い、以下のような更に一般的となる判定式を用いると有効である。すなわち、図４に対応する場合では、判定式は（８）式となる。
【００４９】
（△ｘｉ’）2 ／Ａ2 ＋（△ｙｉ’）2 ／Ｂ2 ≦１（８）
ここで、△ｘｉ’＝Ｘｉ−ｘｉ’、△ｙｉ’＝Ｙｉ−ｙｉ’
そして、図５に対応する場合では、判定式は（９）に示す一連の式となる。
【００５０】
｜（△ｘ’／Ａ√２）｜＋｜（△ｙ／Ｂ√２）｜≦１、
且つ、｜△ｘ’／Ａ｜≦１、｜△ｙ’／Ａ｜≦１（９）
以下、具体的な例について図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、基板およびマスク平面２６と計測座標のＸ，Ｙ平面２７がＸ方向で傾きを生じている場合，図１で述べたＣＣＤのカメラ３を介して認識する合わせマークすなわち基板上合わせマーク２８、マスク上合わせマーク２９は、図示するように、Ｘ方向に縮んた楕円形状に変形する。必然、基板の有効エリア内にある製品のパッド、ソルダーレジスト開口の形状も同様の変形を示しており、この時、位置ずれの許容値はＸ方向に小さくなる。このような状態で、計測座標上の合わせマークの中心座標差を用いて判定を行うと、実際にはもっと大きい位置ずれが生じているので、ソルダーレジスト被りが発生してしまう可能性がある。従って、上述したように、このような場合には適切な係数Ａを与えることで、傾き分を補正して正確に位置合わせができるようになる。
【００５１】
同様に、図７（ｂ）に示すのは、基板およびマスク平面２６ａと計測座標のＸ，Ｙ平面２７ａがＹ方向で傾きを生じた場合である。この場合、基板上合わせマーク２８ａ、マスク上合わせマーク２９ａは、Ｙ方向に縮んた楕円形状に変形するので、適切な係数Ｂを与えることで補正を行うことができるようになる。
【００５２】
ここで、図６に基づいて説明した判定式、すなわち、（６）あるいは（７）に示す条件式は、上記最も一般的な判定式、すなわち、（８）あるいは（９）に示す条件式において、上述したようにｋを基板の下層パターンと上層パターン間の位置ずれの許容値とし、Ｒｘ、Ｒｙをそれぞれ基板上の合わせマーク位置の基板の有効エリアの最外部の位置に対するＸ、Ｙ座標での相対比として、
Ａ＝ｋ×Ｒｘ、且つ、Ｂ＝ｋ×Ｒｙ
として導出されるものである。
【００５３】
次に、こ本発明の第３の実施の形態について、図８と図９に基づいて説明する。第１および第２の実施の形態では、合わせマーク位置が４箇所のケースについて主に説明した。合わせマーク位置の数は、第１の実施の形態で触れたように、少なくとも２箇所以上あれば同様に行えることは明かであるが、３箇所以上を配置すると歩留まりの向上において非常に効果的になる。
【００５４】
合わせマーク位置が２箇所の場合、Ｘ、Ｙ方向で異なる比で伸縮差が生じていると、合わせマーク部分を最適化することにより合わせマークから遠い距離の部分では大きな位置ずれを生じてしまう可能性がある。そして、不良品を良品として転写露光する。例えば、図８（ａ）では、基板３１上に、マスク３２が重ねて当接している。合わせマークは図の右上に各々の基板上合わせマーク３３ａ、マスク上合わせマーク３４ａ、と図の左下に基板上合わせマーク３３ｂ、マスク上合わせマーク３４ｂに配置されている。また、図に表現しているように基板はマスクに対してＹ方向に伸びており、Ｘ方向には縮んでいる。これを本発明の第１の実施の形態のごとく補正して位置調整すると、上記合わせマーク３３ａと３４ａ、合わせマーク３３ｂと３４ｂの距離が最も小さくなるように調整されるので、調整後は図８（ｂ）のように、補助線α上に各合わせマークが並ぶようになる。そして、位置合わせの良判定がなされ転写露光がなされる。しかし、図の左上、図の右下では大きな位置ずれが生じており、結果として不良品が製造されることになる。このように、合わせマークが２箇所の場合では、伸縮変形によるずれ分を回転による補正で調整してしまうことで、合わせマークの部分は最適化できても、合わせマークから遠い距離の部分では逆により大きな位置ずれを生じることになる。
【００５５】
そこで、合わせマーク位置を３箇所にすると上記のような不具合は完全に解消される。例えば、図９では、基板３１上に、マスク３２が重ねて当接している。合わせマークは図９の右上の各々の合わせマーク３３ａ，３４ａ、と図の左下の３３ｂ，３４ｂに加えて、図の左上に合わせ３３ｃ，３４ｃが配置されている。これを本発明のごとく補正して位置調整しても、図２において説明したように、判定式を満足することはなく転写露光は否判定され中止されることになる。
【００５６】
上述した本発明の実施の形態で、図２で説明した自動露光機での位置合わせ方法においては、全ての合わせマーク位置で合わせマークの差分△ｘ、△ｙが上述した判定式を満足してから転写露光する場合について説明した。本発明は、このような場合に限定されるものではない。例えば、４箇所の合わせマーク位置で計測していて判定式が満たされない場合に、４箇所の合わせマーク位置のうち３箇所の合わせマーク位置を採用し、この３箇所の合わせマーク位置での合わせマークの差分△ｘ、△ｙが上記判定式を満足する場合には、上記露光作業に入るようにしてもよい。更には、４箇所以上に合わせマークを形成する場合でも、ある箇所の合わせマークの差分△ｘ、△ｙが上記判定式を満足しない場合にはその箇所を省いて位置合わせの良否を判定してもよい。
【００５７】
また、上記の実施の形態では、円形状の合わせマークにおいて、差分△ｘ、△ｙは合わせマークの中心座標から求めているが、本発明はこれに限定されるものでない。この合わせマークの形状はその他の点対称形状であってもよい。更には、合わせマークが点対称の形状でないでもよくその場合には、合わせマークの重心座標、あるいは合わせマークに予め定めた特定の位置座標から差分△ｘ、△ｙを求めても同様の効果が生じることに言及しておく。
【００５８】
また、上記の実施の形態では、プリント配線基板上にソルダーレジスト開口を形成する場合について説明したが、本発明は、プリント基板に配線を形成するためのレジスト膜に配線パターンを露光転写する場合でも同様に適用できる。更には、プリント基板以外にタブ等のテープ基板上のレジスト膜にパターンを転写露光する場合にも本発明は適用できるものである。
【００５９】
更には、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が適宜変更され得る。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、基板にマスクのパターンを転写露光する自動露光において、基板とマスクとを位置合わせした後、基板の位置合わせマークの座標とマスクの位置合わせマークの座標とをそれぞれ計測して両者の座標の差分△ｘ、△ｙを計算し、△ｘおよび△ｙを含んでなる判定式に当てはめて位置合わせの良否判定あるいは露光の可否判定を行う。ここで、上記判定式は、
（△ｘ）2 ／Ａ2 ＋（△ｙ）2 ／Ｂ2 ≦１
但し、Ａ、Ｂは係数
あるいは、
｜（△ｘ／Ａ√２）｜＋｜（△ｙ／Ｂ√２）｜≦１
且つ、｜△ｘ／Ａ｜≦１、｜△ｙ／Ｂ｜≦１
ここで、Ａ、Ｂは係数
を用いる。
【００６１】
このようにすることで、プリント配線基板上のパッドにソルダーレジスト被りが発生して不良が混入したり、不良の混入を避けるために厳しい判定基準を設けて歩留を低下させることなく、基板上のレジスト膜にマスクパターンを、精度良く、且つ、高い歩留で、転写露光することができるようになる。
【００６２】
そして、本発明により、基板に転写するパターンの微細化あるいは複雑化に対して十分に対応できるようになり、その製造歩留まりは大幅に向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための自動露光機での位置合わせ機構の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明するための合わせマークの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を説明するためのパッドおよびソルダーレジスト開口部の平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を説明するためのパッドおよびソルダーレジスト開口部の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を説明するための基板上の合わせマーク位置の平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を説明するための基板上の合わせマーク位置の平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を説明するための基板上およびマスク上の合わせマーク位置の平面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を説明するための基板および合わせマーク位置の平面図である。
【図１０】従来の技術を説明するための合わせマーク位置の平面図である。
【図１１】従来の技術での課題を説明するためのパッドおよびソルダーレジスト開口部の平面図である。
【図１２】従来の技術での課題を説明するためのパッドおよびソルダーレジスト開口部の平面図である。
【符号の説明】
１，３２    マスク
２    基板テーブル
３    カメラ
４    画像処理部
５    演算部
６    制御部
７    Ｘ方向駆動部
８    Ｙ方向駆動部
９    θ方向駆動部
１１，２１，３１    基板
１２，２２，２４    有効エリア
１３ａ，２３ａ，２５ａ    第１マーク位置
１３ｂ，２３ｂ，２５ｂ    第２マーク位置
１３ｃ，２３ｃ，２５ｃ    第３マーク位置
１３ｄ，２３ｄ，２５ｄ    第４マーク位置
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，２８，２８ａ    基板上合わせマーク
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ    基板上合わせマーク
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，２９ａ，２９ｂ    マスク上合わせマーク
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ    マスク上合わせマーク
１６    円形パッド
１７    円形ソルダーレジスト開口
１８    八角形パッド
１９    八角形ソルダーレジスト開口
２６，２６ａ    基板上およびマスク平面
２７，２７ａ    計測座標のＸ，Ｙ平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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