专利名称：用于支持平板曝光装置布线图的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及到支持平板特别是印刷电路板曝光装置布线图的设备。
在印刷电路制造领域中，很多情况下为了曝光而需要使印刷线路布线图相对于印刷电路板定位。
在曝光步骤中更是如此，以便用光刻蚀方法确定印刷电路的条形导线。采用相应的装置，使覆盖有薄膜即光敏抗蚀剂的印刷电路通过安装在可移动的支持件上的布线图暴露于紫外线一定时间，从而使由布线图确定的光敏抗蚀剂膜的相应部分曝光。
显然，这一操作的要点在于布线图相对于待要曝光的印刷电路的定位精度。布线图被安置在通常由固定有玻璃的矩形金属框架所构成的水平支持件上，布线图被安放在玻璃上以便曝光。在本发明的具体情况下，此支持设备涉及到布线图相对于平板特别是相对于印刷电路板精确定位移动的情形。
在绝大多数的这类机器中，只在印刷电路板的一侧进行紫外曝光。此时，机器只有一个布线图支持件即下方支持件。但是越来越普遍的双面型印刷电路板的情况下，采用可通过二个布线图而同时对印刷电路进行曝光的机器是特别令人感兴趣的。在美国专利5,337,151和欧洲专利申请EP618505中已提出了这种机器。在这种机器中，由于存在二个布线图，故必须提供安置在印刷电路板二侧的二个布线图支持件。
在迄今提出的解决方法中，与布线图支持件的数目无关，布线图支持件都有一定的重量，特别是由于存在支持布线图的玻璃以及必须很坚固的框架的重量，位移是利用二个通常称为平台的设备来获得的，每个平台使支持件能够沿X一个方向或沿相互正交的X和Y二个方向移动。这些平台机械上支持着整个支持件且必须同时沿水平面位移设备并沿垂直方向机械支持。这意味着在位移沿二个轴的情况下，马达必须有很大的功率。而且，考虑到所需的定位精度，待要移动的整个支持件的重量即惯性使位移很慢，虽然很有限，这就需要相当长的时间来使支持件因而也是布线图相对于参考板定位，即大约十分之几秒。
在例如以自动供给印刷电路的方法运行的从安置在支持件上的布线图对印刷电路进行曝光的装置的情况下，定位支持件所需的时间极大地降低了整个装置的工作速率。
这样就实在需要有一种能够非常精确地而又能在比已知解决方法更短的时间内移动的布线图支持设备。
本发明的目的是提供一种布线图支持设备，更确切地说是一种可减少最终定位所需时间又能保持同等精确定位的用来移动此支持件的装置。
根据本发明，为达到此目的，平板曝光装置的布线图支持设备包括一个固定的水平支持结构，其特征是它包含一个由矩形框架和与上述框架成一整体的玻璃构成的适于承接布线图支持件，用来支持或提升上述支持件的能够将上述水平支持件维持在一给定平面内并能够在上述支持件与上述支持结构之间产生基本上无任何摩擦的配合的装置，用来使上述支持结构暂时固定于上述支持件的框架上的可控装置，以及与上述支持结构成一整体的用来使上述支持件相对于上述支持结构在水平平面内沿二个正交方向移动的位移装置。
于是不用说，在上方支持件的情况下，位移装置即平台只用来移动布线图支持件而决不支持或提升它。而且，支持件相对于固定的支持结构的支持动作是利用摩擦力极小的装置来获得的。由于牵涉到的惯性小，于是就可能得到非常精确和非常迅速的定位。但由于在支持结构上有支持件的暂时固定装置，布线图支持件相对于支持结构的最终定位可在曝光过程中一直保持住。
阅读下列用非限制性举例方法给出的本发明最佳实施例的描述，将看到本发明的其它特征和优点。
本叙述将参照附图进行，这些图中
图1a是曝光装置的下部平面示意图，示出了下方布线图支持件；图1b是装置的简化剖面图，示意地示出了下方和上方支持件；图2是用来将布线图支持件固定于支持结构的固定装置的立面图；图3是详图，示出了带支持结构的布线图支持件的支持装置；以及图4是详图，示出了用来使下方支持件或上方布线图支持件相对于固定的支持结构而移动的位移马达的实施例。
在这类装置中，众所周知第一步是用可伸缩的定位销使印刷电路相对于布线图支持件进行预定位。印刷电路相对于下方和上方布线图支持件一旦达到了预定位，就用光学装置对这三个部件测量定位误差。用这些定位误差测量来控制位移马达以便实现定位误差对应于小于10μm的最终定位。本发明涉及到装置的部件，此部件使没有可能从对应于预定误差的测量而获得最终定位。
欧洲专利申请618505中详细描述定位误差的光学探测。对于这部分装置，该专利申请的描述被用作参考且必须认为是本发明的一个整体部分。
首先参照图1a和1b来描述装置的不同部分，更准确地说是用来支持下方布线图以及以某种方式支持印刷电路的此装置的下部，更确切的说是下方布线图支持件。
图1a示出了此机器的固定的下方支持结构10以及下方布线图支持件12。此下方支持件12由其上固定有玻璃16的矩形金属框架14构成，在玻璃上实际上安置着下方布线图。
在曝光装置中，下方布线图支持件12直接位于支持结构10的水平上侧。为使支持件12能够位移，用例如18所示的无摩擦的滚珠支持系统将它置于支持结构10上。在此特例中，由排列在框架14四个边上的四个滚球来提供支持。利用下面将详细描述的滚珠的这种系统可使支持结构能机械上支持整个下方支持件同时确保支持件的摩擦力极度降低。显然，由于这一安排，为移动下方支持件12而要施加的力将非常小，这就可相应地减小用来获得位移的马达的功率以及尺寸。只有在框架与支持结构之间确实产生极为减小的摩擦时，才可使用诸如气垫之类的其它支持装置。
此图还示出了用来沿X和沿XY方向分别移动下方支持件12的位移设备20和22。如已经解释的那样，与支持结构10成一整体的位移平台不起任何支持功能而只用来使支持件相对于支持结构移动，此二部件之间的摩擦非常小，且由于滚珠的存在而降低了所需的能量。图1a还在24示意地示出了电磁制动装置或任何其他相似的制动系统。这些规则地分布在框架14上的制动系统24使得有可能在得到了正确定位时使框架14从而整个下方布线图支持件12相对于支持结构10固定。由于支持结构与下方支持件之间的无摩擦连接以及由于用来获得位移平台20和22的马达的功率非常小，这些制动设备24是必须制作的。
除了下方支持结构10在水平平面内和垂直平面内都稳定，而上方支持结构天然地在水平平面内稳定但在垂直平面内可动以使上方布线图能应用于印刷电路上和下方布线图上之外，此机器的上方部件的制作完全相同。因而不描述此机器的上方部件。
图1b示出了整个曝光装置的示意剖面图。用来承接下方布线图12a的下方支持件12位于固定的下方支持结构上。此图还示出了由使整个上方支持结构30可升降的齿轮齿条装置系统之类的机构31支持的上方布线图30。而且，此支持结构30当然固定于水平平面内。与下方支持件12相同的上方支持件32被安装在上方支持结构30上且用来承接上方布线图32a。图1b示意地示出了沿X和XY的位移马达34和36，它们使得有可能控制支持件32相对于上方支持结构30的位移。
这样，根据本发明的曝光装置的一般操作就一目了然首先，上方支持结构30被分隔而布线图12a和32a在应有位置，待曝光的印刷电路被安置在支持件12和32之间。待曝光的印刷电路由固定设备(未示出，它使印刷电路能在水平平面内相对于上方和下方支持结构而固定)处置。用光学系统(未示出)测量下方支持件12和上方支持件32相对于印刷电路的预定位误差。由于印刷电路保持稳定，为了得到三个元件的对准，或如可能的情况那样得到上方支持件32与印刷电路上侧的对准以及下方支持件12与印刷电路下侧的对准，用马达20、22和34、36控制上方支持件32以及下方支持件12的适当位移。当得到正确定位时，固定设备24被激活。显然，本发明也适用于生产只含有一个布线图的曝光装置的下方或上方支持件。此时只有一个支持件，通常是下方支持件。
现参照图2来描述带有下方支持件12的框架14的下方支持结构10的固定设备24的实施例。可用完全相同的设备将上方支持件32固定在上方支持结构30上。此固定系统主要由一个在被激活时与一个同下方支持件12的框架14的下侧连成一体的铁磁片42协同动作的电磁头40构成。当磁头70被激活时，就在下方支持结构10与下方支持件12之间获得固定。电磁头40经由弹性系统44和滚珠系统46而被安装。这些固定设备使得有可能在上方支持件下降以便在二个布线图与印刷电路40的侧面之间建立接触时保持上下方支持件的严格定位。显然，其它的固定系统也可用于支持结构上的布线图支持件的框架，例如低压系统或反之带加压喷气嘴的系统。它们必须是可控的，以使支持件相对于支持系统的位移与激活状态无关。
现参照图3未描述支持滚珠18的实施例，支持滚珠18使得有可能支持或分别相对于上下支持结构而提升支持件。图3示出了一个提升设备18，它使上方支持件12′的框架14′连接到上方支持结构30。滚珠设备主要是用转轴装在隔圈52中的金属滚珠50，形成一个肘节。隔圈52经由夹紧装置54连接于上方支持件的框架14′。因此，夹紧装置的臂56和58经由60之类的孔穿过结构30。为了确保更好的运行并进一步减小磨擦，滚珠50与同支持结构30上侧面连成一体的移动表面62协同动作。
在支持结构支持下方支持件的框架时，滚珠系统是相同的，但其轴相反，使滚珠50的隔圈52与下方支持结构10成一体，且滚珠与下方支持件12的框架14下侧协同动作。
支持或提升系统也可由支持件框架与支持结构之间的气垫系统来构成。
现参照图4来描述位移设备20和22或34和36的一个最佳实施例，它可使各个支持件相对于对应的支持结构作最终定位。图4示出了例如允许下方支持件12作X方向和Y方向位移的位移设备22。相似的位移系统被用于上方支持结构30。位移系统22包括一个与支持结构10成一整体的机箱70。对每一X或Y方向的位移，有一个马达，例如与支持结构70连成一体的72。此马达包括一个轴74，其顶端有一凸轮76，使平台78能够沿X方向作第一位移。第二平台80与第一平台协同动作并与控制Y方向位移的第二马达结合，图中未予示出。利用与第二平台连成一体的机械齿轮82和84，X和Y方向的组合位移被加至确定垂直孔88a的片88。与支持件框架14下侧连成一体的垂直销钉86可自由地插入孔88a。片88与销钉86之间的水平平面间距很小但不密合。为了适应这一间距，部件88最好是一个配备有螺帽90的用来使孔径88a精确配合销钉86直径的开口环。位移装置22与支持件12之间的这种连接方法被用来避免引入扭力偶。也可制成销钉与平台连成一体而轴孔在支持件框架上的相反的安装。
为了进一步改善支持件的位移精度而不管凸轮外形的任何不准确性，可以采用电子控制来控制各马达的旋转。这种控制是通过一个在所用的特定凸轮的旋转角与平台沿X或Y方向有效位移之间有对应关系的数据表来执行的。此数据表储存在控制电路中。此电路根据要执行的X或Y方向位移的数据而确定要实行的旋转角度，并将相应的控制加于马达。
权利要求
1.一种用来支持平板曝光装置的布线图的设备，上述装置包含一个固定的水平支持结构，其特征是包含一个由矩形框架和与上述框架连成一体的玻璃构成的适于承接布线图的布线图支持件，用来支持或提升上述支持件的适于保持上述水平支持件在一给定平面内并适于产生一个在上述支持件与上述支持结构之间基本上无磨擦的协同动作的装置，用来使上述支持结构暂时固定于上述支持件框架的可控装置，以及与上述支持结构连成一体以在水平平面内沿二个正交方向相对于上述支持结构移动上述支持件的位移装置。
2.根据权利要求1的设备，其特征是支持或提升装置包括支持框架与支持结构之间的滚珠装置。
3.根据权利要求1和2中任一个的设备，其特征是用来控制暂时固定的可控装置包括与上述支持结构连成一体的电磁装置。
4.根据权利要求1-3中任何一个的设备，其特征是上述位移装置包括至少二个位移单元，其中一个包括一个与上述支持结构连成一体的第一马达、与上述第一马达的输出轴连成一体以使第一平台沿X方向移动的凸轮装置、与上述沿X方向移动的第一平台同步地协同动作的第二平台、与上述第一平台连成一体的第二马达装置、与上述第二马达的输出轴连成一体以使上述第二平台沿正交于X方向的Y方向移动的凸轮装置，第二平台与支持框架之间的连接用自由地插入垂直轴向孔的位移垂直销来实行，此销与支持件或与第二平台连成一体，孔与另一零件连成一体。
5.根据权利要求4的设备，其特征是每个马达包括一个连接于储存有相应数据表的存储器的控制电路，以便提供安装在马达上的凸轮的旋转角与相关平台直线位移之间的对应关系。
全文摘要
支持平板曝光装置布线图的设备，上述装置包含固定的水平支持结构。此设备包含由矩形框架和与其连成一体且适于承接布线图的玻璃所组成的布线图支持件、支持和提升支持件的适于使支持件在一给定平面内保持水平且适于产生支持件与支持结构之间基本上无摩擦的协同动作的装置、使支持结构暂时固定于支持件框架的可控装置、以及与支持结构连成一体以使支持件在水平平面内沿二个正交的方向相对于支持结构移动的位移装置。
文档编号G03F9/00GK1165981SQ97111188
公开日1997年11月26日 申请日期1997年5月15日 优先权日1996年5月15日
发明者阿莱·索莱尔, 瑟格·查博尼尔 申请人:奥托玛-泰克公司