专利名称：图形绘制装置和方法以及在该装置中使用的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图形绘制装置和图形绘制方法，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的图形，以及在图形绘制装置中使用的测试装置。
背景技术：
当在衬底的两侧上形成相对于衬底相互为镜像关系的图形时，在衬底的各自的面上形成的图形必须在形状和位置上完全匹配。即，当从一侧穿过衬底光学地观察时，在各自的面上形成的图形看上去必须重叠。
图8示出了在衬底上形成互为镜像的图形的所述衬底的一侧。图9示出了在衬底上形成相互为镜像的图形的所述衬底的另一侧。
相对于衬底互为镜像关系的图形的代表例子包括引线框架部分的引线图形。引线框架用于例如双列直插式封装(DIP)的IC封装，实现IC芯片与外部器件之间的电连接。
如在日本未审查专利申请号5-190531中所述，通过蚀刻或穿孔镀镍Kovar(科瓦铁镍钴合金)或铜板形成具有大约0.2mm厚度的引线框架。
此外，如在日本未审查专利申请号2-158160和2001-42544中所述，当通过蚀刻形成引线图形时，在引线框架部分上形成了与目标引线图形相一致的抗蚀剂图形，且通过施行蚀刻形成引线。
图10示出了在衬底的两侧上精确地形成互为镜像的图形时所必需的对准标记。通常，在使用蚀刻的引线框架制造工艺中，在衬底两侧上的规定位置预先形成如图10所示的对准标记60作为导引标记以精确地对准被辐射曝光的衬底的两侧之间的图形。在图中，相对于衬底的尺寸，对准标记被显著地放大了，但实际上，对准标记与针孔一样小。
利用对准标记作为导引标记，将光刻胶施加到衬底的一面(以后称为‘A面’)，以及在放置了光掩膜以在A面上形成曝光图形后，A面被辐射曝光。
类似地，使用对准标记作为导引标记，将光刻胶施加到衬底的另一面(以后称为‘B面’)，以及在放置了光掩膜以在B面上形成曝光图形后，B面被辐射曝光。
这里，在B面上放置的光掩膜与在A面上放置的光掩膜互为镜像关系，并且使用形成于A面和B面上的对准标记作为导引标记，调整在B面上放置的光掩膜以使曝光图形的位置在衬底的两侧上互相一致。在本说明书中，所述调整工艺被称为‘光掩膜对准工艺’。
在衬底的A面和B面上都完成曝光后，衬底被显影以形成抗蚀剂图形，并把通过抗蚀剂图形曝光的部分蚀刻掉，以获得具有目标图形的引线框架。
在使用蚀刻的现有技术的引线框架制造方法中，由于需要不同图形的两种光掩膜，即衬底的每侧一个，因而成本相当高。特别是，随着试验数量的增加，增加了成本。
此外，现有技术需要上述的光掩膜对准。至于光掩膜图形的形状，可以相对容易地实现，因为它只需数据的镜像转换。然而，对于光掩膜图形的位置对准，由于必须使用对准标记作为导引标记来光学地处理衬底的两侧，制造工艺变得复杂且耗时。
此外，由于必须在衬底的两侧进行上述的光掩膜对准和曝光，即，由于光掩膜对准和曝光都必须进行两次，因而只要使用此方法，很难缩短制造工艺。
通常，与所用的衬底紧密接触地放置每个光掩膜，所以同一光掩膜的使用次数很有限。这就意味着当光掩膜达到其使用寿命，必须制作新的光掩膜，因此增加了成产成本且效率不高。
考虑到上面的问题，本发明的一个目的是提供在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的图形时可以降低成本和缩短生产工艺的图形绘制装置和图形绘制方法。本发明的另一个目的是提供在图形绘制装置中使用的测试装置。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明，通过依据规定的数据在衬底的两侧上直接绘制图形，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的图形的图形绘制装置在衬底的两侧上形成图形。
直接制图装置包括互相面对地设置的制图头，并通过在制图头之间安放衬底直接在衬底的两侧上绘制图形。
此外，根据本发明，优选使用测试衬底检测图形的镜像关系中的位移，在所述测试衬底的两侧上如上所述地形成了所述图形，并基于所检测的位移校正制图数据，从而在依据制图数据在衬底上直接地实际绘制图形时，衬底的两侧上形成的图形之间将保持镜像关系。
根据本发明的第一方面，提供了用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形的图形绘制装置，该装置包括无掩膜曝光装置，用于依据规定的数据通过无掩膜地曝光衬底的两侧在衬底的两侧上形成曝光图形。所述无掩膜曝光装置包括互相面对地设置的曝光头，以及所述衬底的两侧通过将衬底的一面与相应的曝光头相面对地放置所述衬底而进行无掩膜地曝光。
优选地，根据本发明的第一方面的图形绘制装置进一步包括检测装置，用于利用测试衬底检测曝光图形的镜像关系中的位移，在所述测试衬底的两侧上通过所述无掩膜曝光装置形成了所述曝光图形；以及校正装置，当依据曝光数据利用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成曝光图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正曝光数据从而在曝光图形之间保持镜像关系。
特别地，在用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形的图形绘制装置中使用的测试装置包括下面的构成元件。
即，所述测试装置包括
无掩膜曝光装置，具有互相面对地设置的曝光头，用于通过在曝光头之间插入所要曝光的衬底无掩膜地曝光衬底的两侧；可以挡光或透光的测试衬底，并且在该测试衬底的两侧上使用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光形成了测试曝光图形；显影装置，用于显影已经形成了测试曝光图形的所述测试衬底的两侧；图象捕捉装置，在通过显影装置显影测试衬底后，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；控制装置，用于以这样的方式控制所述测试衬底，即在利用曝光装置的曝光期间挡光并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间透光；以及检测装置，基于通过图象捕捉装置捕捉的图象，用于检测测试衬底上的测试曝光图形的镜像关系中的位移。
根据本发明的第二方面，提供了用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的布线图形的图形绘制装置，它包括喷墨构图装置，通过依据规定的数据在衬底的两侧上利用喷墨绘制图形，用于在衬底的两侧上形成布线图形。所述喷墨构图装置包括互相面对地设置的喷墨头，以及通过以衬底的一面与相应的喷墨头相面对地放置所述衬底在衬底的两侧上绘制布线图形。
优选地，根据本发明的第二方面的图形绘制装置进一步包括检测装置，用于通过使用测试衬底检测布线图形的镜像关系中的位移，在所述测试衬底的两侧上通过所述喷墨构图装置形成所述布线图形；以及校正装置，当依据布线数据利用所述喷墨构图装置通过喷墨在衬底的两侧上形成布线图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正布线数据从而在布线图形之间保持镜像关系。
特别地，在用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的布线图形的图形绘制装置中使用的测试装置包括下面的构成元件。
即，所述测试装置包括喷墨构图装置，具有互相面对地安排的喷墨头，用于通过在喷墨头之间插入衬底在衬底的两侧上绘制布线图形；
包括透光板的测试衬底，在所述测试衬底的两侧上使用喷墨构图装置通过构图绘制形成了测试布线图形；图象捕捉装置，在测试衬底上形成测试布线图形后，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；以及检测装置，基于通过图象捕捉装置所捕捉的图象，用于检测测试衬底上的测试布线图形的镜像关系中的位移。
根据本发明，在其上形成互为镜像的图形的衬底的制作中，由于通过使用无掩膜曝光或喷墨技术在衬底的两侧上形成图形，从而增加了工艺速度同时降低了成本。
此外，如果测量到在衬底的两侧上形成的图形的位移，所述位移是由于无掩膜曝光头或喷墨头的位移引起的，并且如果相应地校正了图形形成所使用的数据，电子元件的位置，如果发生了一些位移，可以很容易地被校正，并降低了生产成本且缩短了生产工艺。
此外，因为无需考虑现有技术中光掩膜可以使用的次数，从而降低了生产成本且节省了资源。
此外，如果曝光头或喷墨头的安放位置随时间发生了位移，例如，可以通过校正用于图形形成的数据灵活地调整所述位移。
通过下述参考附图的说明将会更加清楚地理解本发明，其中图1示出了根据本发明的第一实施例的用于图形绘制装置中的无掩膜曝光装置中曝光头的基本原理；图2为根据本发明的第一实施例的图形绘制装置中使用的曝光头的示意图；图3示出了对准误差的一个例子；图4的流程图示出了根据本发明的第一实施例在离线调整模式中的操作；图5的流程图示出了根据本发明第一实施例的在线生产模式中的操作；图6的流程图示出了根据本发明第二实施例的离线调整模式中的操作；图7的流程图示出了根据本发明第二实施例的在线生产模式中的操作；图8示出了在衬底上形成互为镜像的图形的所述衬底的一侧；图9示出了在衬底上形成互为镜像的图形的所述衬底的另一侧；以及图10示出了在衬底的两侧上精确地形成互为镜像的图形时所必需的对准标记。
具体实施例方式
下面将通过把引线框架部分的引线图形作为具有相对于衬底互为镜像关系的图形的例子来介绍本发明的优选实施例。在本说明书中，衬底的上侧和下侧分别表示为A面和B面以便于理解。
在本发明的第一实施例中，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的图形的图形绘制装置包括无掩膜曝光装置，它作为用于按照规定的数据在衬底的两侧上直接绘制图形的装置。
图1示出了在根据本发明的第一实施例的用于图形绘制装置中的无掩膜曝光装置中曝光头的基本原理。
根据本发明的第一实施例的图形绘制装置1包括无掩膜曝光装置2，该图形绘制装置用于在衬底的两侧上形成引线框架部分的关于衬底相互为镜像的引线图形，所述无掩膜曝光装置2通过按照规定的数据无掩膜地曝光在衬底的两侧上的光刻胶层从而在衬底的两侧上形成曝光图形。可以使用利用DMD(Digital Micromirror Device)的直接曝光装置或电子束曝光装置等作为无掩膜曝光装置。
在本实施例中，无掩膜曝光装置2包括A面曝光头3A和B面曝光头3B，它们被设置头部互相面对。要被曝光的衬底51被如下安放，即A面与A面曝光头3A相面对且B面与B面曝光头3B相面对，并且衬底51的两面都被无掩膜地曝光。
在根据本实施例的无掩膜曝光装置2中，预先调整A面曝光头3A和B面曝光头3B的位置以使一个与另一个尽可能精确地相对，从而确保通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成的图形具有相互的镜像关系。这被用来简化生产工艺，因为不需要使用现有技术中作为导引标记的对准标记来完成光学处理。
优选地，根据本实施例的无掩膜曝光在衬底51的两侧同时完成。与现有技术相比，这显著地缩短了生产所需的时间，在所述现有技术中，在衬底的各自的面上形成单独的光掩膜并单独地曝光各自的面。作为对本实施例的修改，在衬底的各自的面上时间上相互错开地进行无掩膜曝光，而不是同时在两个面上进行曝光。
提供给无掩膜曝光装置2的数据是布图设计数据100，它限定了曝光图形布图，并以标准Gerber格式被存储在数据库中。布图设计数据100提过给A面数据处理系统4A和B面数据处理系统4B。
A面数据处理系统4A和B面数据处理系统4B将布图设计数据100转换为输入数据以分别输入到A面曝光头3A和B面曝光头3B。更具体地说，每个数据处理系统通过将A面数据或B面数据转换为与另一个与其相关的镜像从而为其相关联的曝光头建立输入数据，以使当通过无掩膜曝光形成时，A面曝光头3A的曝光图形和B面曝光头3B的曝光图形具有相互的镜像关系。
依照所建立的输入数据，A面曝光头3A的曝光图形和B面曝光头3B在衬底51的A面和B面进行无掩膜曝光。
图2为根据本发明的第一实施例的图形绘制装置中使用的曝光头的示意图。
在图1中，已经示出了用于图形绘制装置1中的无掩膜曝光装置2，其中包括一对以相互面对的方式设置的曝光头3A和3B。然而，为了增加无掩膜曝光的效率，优选的是为衬底51的A面和B面的无掩膜曝光提供如图2所示的平行排列的多对相对的曝光头。在此情况下，在曝光目标处要被曝光的区域，即衬底，被分配给相应的以平行方式进行无掩膜曝光的曝光头对。这进一步加快了曝光过程。为了实现平行地进行无掩膜曝光，优选的是通过在空间上分割数据把布图设计数据100存储在图1所示的数据库中，以将数据有选择地的分配到各自的曝光头。
如上所述，根据本发明的第一实施例，在制造其上形成互为镜像的图形的衬底的过程中，由于通过具有互相面对地设置的曝光头的无掩膜曝光装置无掩膜地曝光衬底的两侧，从而可以增加处理速度同时降低成本。
如前所述，在根据本发明的第一实施例的图形绘制装置中，安置了无掩膜曝光装置以使A面曝光头3A和B面曝光头3B互相面对，或更具体地说，A面曝光头3A和B面曝光头3B的头部精确地互相面对，从而确保利用无掩膜曝光在衬底的两侧上形成的图形具有相互的镜像关系。然而，实际上，由于准确度是机械地获得的，因而会产生误差。
此外，随着根据本发明的第一实施例的图形绘制装置的使用，随时间的变化会引起误差，即由于元件部分的振动和老化引起起初精确地相互面对地安放的A面曝光头3A和B面曝光头3B的位置之间的机械位移的发生。如果在进行无掩膜曝光时不校正A面曝光头3A和B面曝光头3B的位置之间的机械位移，在衬底的两侧上形成的图形的镜像关系将被破坏。在本说明书中，任何在A面曝光头3A和B面曝光头3B之间机械地引起的位移和所导致的图形之间的镜像关系的破坏都表示为‘对准误差’。
图3示出了对准误差的一个例子。
如所示设立坐标轴，通过实线示出了在衬底的A面上的曝光图形并通过虚线示出了在B面上的曝光图形，所述B面为与A面相对的那一面。
当通过从衬底的A面看来同时地观察在A面和B面上形成图形时，理想地，在衬底的两侧上形成的图形应该是精确地重叠。然而，如果在A面曝光头3A和B面曝光头3B之间存在机械位移，在曝光图形之间会引起对准误差。如图3所示，所述对准误差包括在X轴方向的位移Δx、在Y轴方向的位移Δy以及在旋转方向的位移Δθ。
因此，在本实施例中，优选的是进一步提供消除诸如上述对准误差的校正工艺以使在两侧上形成的图形互相以镜像关系精确地叠加。在本说明书中，把在实际衬底生产线上的过程称为“在线生产模式”，与此相反，把对准误差检测过程称为“离线调整模式”。
在离线调整模式中，当随着曝光头的电流设置进行无掩膜曝光时，通过在测试衬底上形成测试曝光图形并检查在镜像关系中发生了多大位移(即‘对准误差’)来进行测试；然后，利用所获得的对准数据作为测试的结果，对在实际生产过程中使用的曝光数据进行校正。
另一方面，在在线生产模式中，通过使用上述的对准数据在无掩膜曝光之前，校正在实际生产过程中使用的曝光数据。然后，利用校正的曝光数据无掩膜地曝光衬底。
下面将详细介绍根据本发明的第一实施例的图形绘制装置在离线调整模式和在线生产模式中的操作。
首先，介绍离线调整模式。
图4的流程图示出了根据本发明的第一实施例的在离线调整模式中的操作。
在离线调整模式中，首先，以标准Gerber格式准备测试曝光图形数据10，如图4所示。如上所述，当随着曝光头的电流设置进行无掩膜曝光时，在测试衬底上形成测试曝光图形以检查在镜像关系中引起了多大的位移，即引起了多大的对准误差。可以使用任何图形作为测试曝光图形，例如，可以使用包括矩形的图形或包括如图3所示的字母‘F’形的图形。此外，也可使用在在线生产模式中所用的实际曝光图形。提供给无掩膜曝光装置以形成所述测试曝光图形的设计数据是测试曝光图形数据10。
将测试曝光图形数据10输入到A面数据处理系统30，所述A面数据处理系统30进行各种处理以在衬底的A面上形成曝光图形，并将测试曝光图形数据10输入到B面数据处理系统20，所述B面数据处理系统20进行各种处理以在衬底的B面上形成曝光图形。
在步骤31，在A面数据处理系统30中，将Gerber格式的测试曝光图形数据10转换成A面的矢量数据的格式。矢量数据是通过从图形单元中提取轮廓信息而建立的数据，且其内容为几何信息。通过把数据转换为矢量数据格式，可以减少要处理的数据的量，因此可以增加处理器的处理速度。
接着，在步骤33，在步骤31中建立的矢量数据被转换成用来输入到A面曝光头的输入数据34。
然后，在步骤35，依照输入数据34，利用A面曝光头无掩膜地曝光测试衬底的A面。
另一方面，在步骤21，在B面数据处理系统20中，把Gerber格式的测试曝光图形数据10转换成B面的矢量数据的格式。
接着，在步骤22，通过镜像转换建立B面的矢量数据，以使所述数据与A面的矢量数据之间具有镜像关系。例如，当坐标轴如图3所示设置时，在坐标平面上的A面的矢量数据相对于Y轴对称地翻转以获得B面的矢量数据，所述B面的矢量数据是A面的矢量数据的镜像。
接着，在步骤23，在步骤22中建立的矢量数据被转换成用来输入到B面曝光头的输入数据24。
然后，在步骤25，依照输入数据24，利用B面曝光头无掩膜地曝光测试衬底的B面。
在本实施例中，优选的是同时进行步骤25和35中的无掩膜曝光。即，如前所述，互相面对的安放无掩膜曝光装置的A面曝光头和B面曝光头，并以A面面对A面曝光头和B面面对B面曝光头的方式放置测试衬底。然后，随着测试衬底相对曝光头的移动，在测试衬底的两侧同时进行无掩膜曝光。相对于在测试衬底的各自的面上形成单独的光掩膜并单独地曝光各相应面的情况，所述过程显著地缩短了时间。作为对本实施例的修改，在衬底的各相应面上在时间上相互错开地进行无掩膜曝光。
接着，在步骤40，显影无掩膜地曝光的测试衬底。
然后，在步骤50，光学地检查上述显影的测试衬底的两侧以确定对准误差。对准误差包括在X轴方向的位移Δx、在Y轴方向的位移Δy以及在旋转方向的位移Δθ。对准误差以对准数据60的形式被存储在数据库中。
在步骤50中进行的光学检查将在下面进一步详细地介绍。
当从衬底的一面看过去来同时捕捉在衬底的各相应面上形成的图形的形状和位置的图象并处理所捕捉的数据时，可以检测到在衬底的两侧上形成的图形之间引起了多大的位移，即在它们之间引起了多大的对准误差。
在本实施例中，由于下列原因，不是在各自的面上单独捕捉在衬底的各相应面上形成的图形的形状和位置的图象，而是从衬底的一侧同时被捕捉。如果单独地捕捉在衬底的各相应面上的图象，必须在每侧上都提供图象捕捉装置。像曝光头一样，图象捕捉装置必须被精确地互相面对的安装，并且如果如此安装，在安装后图象捕捉装置之间会随时间发生位移。
通常，在利用蚀刻生产引线框架的工艺中，具有很好导电性和良好强度的金属材料的薄板被作为要被曝光的衬底。
在本实施例中，另一方面，在离线调整模式中使用的测试衬底使用至少在特定的时间范围内允许光穿过的材料，以方便检测对准误差。
将衬底构造成至少在特定长度的时间内允许光穿过的原因如下。在上述的步骤25和35的曝光过程中，在每一侧都安装有光源。在这种情况下，如果允许从一侧上的光源发出的用来曝光相同侧的光穿过衬底并到达另一侧，曝光图形就不能通过曝光正确地形成。因此，如果在曝光过程期间衬底被设计成不透光，可以实现正确的曝光，并且如果在光学检查期间允许光穿过衬底，可以从衬底的一侧同时观察到在衬底两侧上的图形。
考虑到此，在本实施例中，测试衬底应该具有这样的结构，即在曝光过程中，阻挡从曝光光源发出的光，且在光学检查过程中，检测光具有高的透射率。优选地，测试衬底具有这样的结构，即在曝光过程中完全阻挡从曝光光源发出的光并在光学检查过程中完全透射检测光。
更具体地说，如果利用例如液晶板作为测试衬底，通过简单地控制所施电压可以很容易地控制测试衬底以使所述板在显影过程中处于黑暗状态并在光学检查过程中处于透明状态。在此情况下，考虑到对液晶板的保护和重复使用，用透明板覆盖液晶板的两侧可以实现测试衬底。
可选择地，使用透明板并在它们之间插入可以阻挡曝光光源的光的可移动的暗膜可以实现测试衬底。在此情况下，控制测试衬底以使在曝光过程中保持暗膜插到透明板之间且在光学检查过程中通过移开暗膜使透明板对于检测光来说是透明的。
如上所述，在A面数据处理系统30中进行的处理和在B面数据处理系统20中进行的处理基本上相同，只是后者额外具有数据的镜像转换功能。
在本实施例中，通过把A面数据转换成其镜像来建立B面数据，以使，当通过无掩膜曝光形成时，利用A面曝光头形成的曝光图形和利用B面曝光头形成的曝光图形具有相互的镜像关系，但相反，可以通过把B面数据转换成其镜像来建立A面数据。
如上所述，在根据本实施例的离线调整模式中，当由于随着图形绘制装置的使用在A面曝光头3A和B面曝光头3B之间发生机械位移时，可以提取在图形的镜像关系中所引起的破坏作为对准误差数据。如果基于利用对准误差数据校正的曝光数据进行在在线生产模式中的无掩膜曝光，可以很容易地制作衬底同时正确地保持图形的镜像关系。此外，如果在本实施例的图形绘制装置开始工作后按照所需进行上述的离线调整模式，可以保持对准误差数据为最新数据。
下面，将介绍在线生产模式。
图5的流程图示出了根据本发明的第一实施例的在在线生产模式中的操作。
在在线生产模式中，首先，以标准Gerber格式准备布图设计数据100，如图5所示。布图设计数据100是作为设计数据被输入无掩膜曝光装置以在衬底上形成所需的曝光图形的曝光数据。
将布图设计数据100输入到A面数据处理系统30，所述A面数据处理系统30进行各种处理以在衬底的A面上形成曝光图形，并将布图设计数据100输入到B面数据处理系统20，所述B面数据处理系统20进行各种处理以在衬底的B面上形成曝光图形。
在步骤301，在A面数据处理系统30中，把Gerber格式的布图设计数据100转换成A面的矢量数据的格式。
接着，在步骤303，在步骤301中建立的矢量数据被转换成用来输入到A面曝光头的输入数据304。
然后，在步骤305，依照输入数据304利用A面曝光头无掩膜地曝光衬底的A面。
另一方面，在步骤201，在B面数据处理系统20中，把Gerber格式的布图设计数据100转换成B面的矢量数据的格式。
接着，在步骤202，通过镜像转换建立B面的矢量数据以使所述数据与A面的矢量数据之间具有镜像关系。例如，当坐标轴如图3所示设置时，在坐标平面上的A面的矢量数据相对于Y轴对称地翻转以获得B面的矢量数据，所述B面的矢量数据是A面的矢量数据的镜像。
接着，在步骤206，利用在参考图3和4所介绍的离线调整模式中获得的对准误差数据校正在步骤202中产生的矢量数据。在校正的具体方法中，在矢量转换后，从步骤202中产生的矢量数据中提取对准误差数据60的各自的部分，即在X轴方向的位移Δx、在Y轴方向的位移Δy以及在旋转方向的位移Δθ。
在步骤203，在步骤206中校正的矢量数据被转换成用来输入到B面曝光头的输入数据204。
然后，在步骤205，依照输入数据204，利用B面曝光头无掩膜地曝光测试衬底的B面。这里，优选的是同时进行步骤205和305中的无掩膜曝光。相对于在衬底的各相应面上形成单独的光掩膜并单独地曝光各相应面的情况，所述过程显著地缩短了时间；此效应在批量生产中尤其显著。作为对本实施例的修改，在衬底的各相应面上在时间上相互错开地进行无掩膜曝光。
这里，如果在本应该精确地互相面对地设置的A面曝光头和B面曝光头之间存在位移，由于输入到A面曝光头和B面曝光头的输入数据304和204已经通过利用在离线调整模式中获得的对准误差数据得到校正，所以可以在没有对准误差的条件下，通过无掩膜曝光形成衬底的各相应面上的曝光图形，即在合适的条件下在衬底的各相应面之间保持镜像关系。
接着，在步骤400中，显影无掩膜地曝光的测试衬底。
在步骤500中，蚀刻所显影的衬底。
如上所述，根据本发明的第一实施例，在制造其上形成互为镜像的图形的衬底的过程中，由于通过具有互相面对地设置的曝光头的无掩膜曝光装置在衬底的两侧上形成图形，所以相对于在衬底的各相应面上形成单独的光掩膜并单独地曝光各相应面的现有技术，显著地缩短了生产所需的时间。
此外，由于没有使用光掩膜形成曝光图形，降低了生产成本并节省了资源。
预先调整好曝光头的位置以使一个与另一个尽可能精确地相对从而确保通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成的图形具有镜像关系；上述过程避免了需要使用现有技术中作为导引标记的对准标记来完成光学处理，且简化了生产工艺。
这里，如果在本应该精确地互相面对地设置的曝光头之间存在位移，由于通过使用在离线调整模式中获得的对准误差数据提前校正了输入到每个曝光头的输入数据，所以可以在没有对准误差的条件下，通过无掩膜曝光形成衬底的各相应面上的曝光图形，即在合适的条件下，在衬底的各相应面之间保持镜像关系。通过这种方式，如果曝光头的位置有些移动，可以很容易地调整，并可以降低生产成本并缩短生产工艺。例如，如果无掩膜曝光装置的曝光头的安放位置随时间发生了位移，可以通过校正用于图形形成的数据灵活地调整所述位移。
下面，将介绍本发明的第二实施例。
在本发明的第二实施例中，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底相互为镜像关系的图形的图形绘制装置包括作为用于按照规定的数据在衬底的两侧上直接绘制图形的装置的喷墨构图装置。
喷墨技术是通过微孔打开的喷嘴喷射液态小滴。通常，喷墨技术用于打印机，但是当把喷墨技术应用到本实施例中的喷墨构图时，从喷嘴喷射的液态小滴应由用作蚀刻抗蚀剂的液态树脂等来形成。喷墨技术可以分为两种主要的类型一种是利用压电元件的压电型，当施加电压时，引起压电元件变形，从而引起墨室中的液体的压力突然增加，并因此压迫液态小滴穿过喷嘴；另一种是加热型，即通过设置在头部的加热器在液体中形成气泡，并因此挤出液态小滴。在本实施例中，可使用任何一种类型的喷墨技术。
本实施例与上述本发明的第一实施例基本上相同，除了在第一实施例中的无掩膜曝光装置被喷墨构图装置替代。
以与参考图1所述的无掩膜曝光装置的曝光头相同的方式安放喷墨构图装置的喷墨头。即，在本实施例中，用于在衬底的两侧上形成蚀刻抗蚀剂图形的图形绘制装置包括用于根据规定的数据在衬底的两侧上形成蚀刻抗蚀剂图形的喷墨构图装置，所述蚀刻抗蚀剂图形相对于衬底互为镜像。
喷墨构图装置包括头部互相面对地设置的A面喷墨头和B面喷墨头。在其上绘制图形的衬底以A面与A面喷墨头相面对和B面与B面喷墨头相面对的方式放置，且通过喷墨在衬底的两侧上直接绘制图形。
在喷墨构图装置中，通过预先调整A面喷墨头和B面喷墨头的位置来设置它们，以使一个与另一个尽可能精确地相对，从而确保通过喷墨构图在衬底的两侧上形成的图形具有相互的镜像关系。
在本实施例中，与第一实施例相似，为了确保构图效率，优选的是如图2所示，提供多对平行排列的相对的喷墨头，用于衬底的A面和B面上的喷墨构图。在此情况下，在构图目标处构图的区域，即衬底，被分配给各相应的以平行方式进行喷墨构图的喷墨头对。为了实现平行操作，优选的是通过在空间上分割数据把布图设计数据存储在数据库中，以把数据有选择地的分配到各自相应的喷墨头。
在本实施例中，在喷墨头的位置之间也会产生机械位移，从而引起对准误差。因此，如第一实施例，优选的是进一步提供消除上述的对准误差的校正过程，以使在两侧上形成的图形互相以镜像关系精确地重叠。
这里，将说明根据本发明的第二实施例的图形绘制装置在在线生产模式中和在离线调整模式中的操作。根据本实施例的图形绘制装置的操作的基本原理与已经介绍的第一实施例的基本原理基本上相同，下面的说明只介绍具体的操作流程和与第一实施例的不同之处。
首先，介绍离线调整模式。
图6的流程图示出了根据本发明的第二实施例的在离线调整模式中的操作。
在离线调整模式中，首先，以标准Gerber格式准备测试蚀刻抗蚀剂图形数据110，如图6所示。
把测试蚀刻抗蚀剂图形数据110输入到A面数据处理系统130，所述A面数据处理系统130进行各种处理以形成在衬底的A面上的蚀刻抗蚀剂图形，并把测试蚀刻抗蚀剂图形数据110输入到B面数据处理系统120，所述B面数据处理系统120进行各种处理以形成在衬底的B面上的蚀刻抗蚀剂图形。
在步骤131，在A面数据处理系统130中，把Gerber格式的测试蚀刻抗蚀剂图形数据110转换成A面的矢量数据的格式。
接着，在步骤133，在步骤131中建立的矢量数据被转换成用来输入到A面喷墨头的输入数据134。
然后，在步骤135，依照输入数据134，利用A面喷墨头构图测试衬底的A面。
另一方面，在步骤121，在B面数据处理系统120中，把Gerber格式的测试蚀刻抗蚀剂图形数据110转换成B面的矢量数据的格式。
接着，在步骤122，通过镜像转换建立B面的矢量数据以使所述数据与A面的矢量数据之间具有镜像关系。
接着，在步骤123，在步骤122中建立的矢量数据被转换成用来输入到B面喷墨头的输入数据124。
然后，在步骤125，依照输入数据124，利用B面喷墨头构图测试衬底的B面。
这里，优选的是同时进行步骤125和135中的喷墨构图。更具体地说，互相面对地安放喷墨构图装置的A面喷墨头和B面喷墨头，并以A面面对A面喷墨头和B面面对B面喷墨头的方式放置测试衬底。然后，随着测试衬底相对喷墨头的移动，在测试衬底的两侧同时进行喷墨构图。作为对本实施例的修改，在衬底的各相应面上在时间上相互错开地进行喷墨构图。
接着，在步骤150，光学地检查喷墨构图后的测试衬底的两侧以确定对准误差。
在本实施例中，测试衬底使用具有高光透射率的材料，优选的是对检测光透明或半透明的材料，以方便在离线调整模式中光学检测对准误差。
在上述第一实施例中，进行控制使在无掩膜曝光过程中，光不穿过测试衬底，因为，如果允许光穿过测试衬底，就不能在衬底的每一侧正确地形成曝光图形。另一方面，在本发明的第二实施例中，不需要曝光、显影和蚀刻工艺，而是通过使用喷墨技术依据设计数据在衬底上直接绘制蚀刻抗蚀剂图形；因此，不需要控制第一实施例中的测试衬底的光透射率。相应地，在本发明的第二实施例中，测试衬底只需要具有可透射光的结构。例如，可以使用例如玻璃等的透明板。
下面，将介绍在线生产模式。
图7的流程图示出了根据本发明的第二实施例的在在线生产模式中的操作。
在在线生产模式中，首先，以标准Gerber格式准备布图设计数据1100，如图7所示。
将布图设计数据1100输入到A面数据处理系统130，所述A面数据处理系统130进行各种处理以在衬底的A面上形成抗蚀剂图形，并将布图设计数据1100输入到B面数据处理系统120，所述B面数据处理系统120进行各种处理以在衬底的B面上形成抗蚀剂图形。
在步骤1301，在A面数据处理系统130中，把Gerber格式的布图设计数据1100转换成A面的矢量数据的格式。
接着，在步骤1303，在步骤1301中建立的矢量数据被转换成用来输入到A面喷墨头的输入数据1304。
然后，在步骤1305，依照输入数据1304，利用A面喷墨头构图衬底的A面。
另一方面，在步骤1201，在B面数据处理系统120中，把Gerber格式的布图设计数据1100转换成B面的矢量数据的格式。
接着，在步骤1202，通过镜像转换建立B面的矢量数据以使所述数据与A面的矢量数据之间具有镜像关系。接着，在步骤1206，使用在离线调整模式中获得的对准误差数据160校正在步骤1202中产生的矢量数据。
在步骤1203，在步骤1206中校正的矢量数据被转换成用来输入到B面喷墨头的输入数据1204。
然后，在步骤1205，依照输入数据1204，利用B面喷墨头构图衬底的B面。
这里，优选的是同时进行步骤1205和1305中的喷墨构图，如上述离线调整模式中那样。作为对本实施例的修改，在衬底的各相应面上在时间上相互错开地进行喷墨构图。
如上所述，根据本发明的第二实施例，在制造其上形成相互为镜像的图形的衬底的过程中，由于通过使用具有互相面对地安排的喷墨头的喷墨构图装置在衬底的两侧上形成图形，可以获得与前述的第一实施例所获得的相同的效果。
特别地，在第二实施例中，既不需要光掩膜，也不需要曝光、显影和蚀刻工艺，可以进一步降低生产所需的时间和成本。
以上通过把引线框架部分的引线图形的形成作为例子说明了第一和第二实施例，但是本发明并不限于这个特殊的例子；然而，本发明可以用于任何在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像的图形。
如上所述，根据本发明，在制造其上形成互为镜像的图形的衬底的过程中，由于通过使用例如无掩膜曝光或在衬底上直接绘制图形的喷墨构图技术在衬底的两侧上形成图形，所以相对于在衬底的各相应面上形成单独的光掩膜并单独地曝光各相应面的现有技术，显著地降低了生产所需的时间和成本。此外，由于不需要使用现有技术中作为导引标记的对准标记来完成光学处理，因而简化了生产工艺。
此外，根据本发明，测量在衬底的两侧上形成的图形的位移，所述位移是由于无掩膜曝光头或喷墨头的位移引起的，并相应地校正图形形成所使用的数据；因此，可以很容易地制作衬底同时正确地保持图形的镜像关系。如果无掩膜曝光头或喷墨头在位置上有一些移动，或如果它们随时间产生了位移，可以通过预先校正图形形成所使用的数据来消除对准误差。所述过程不仅缩短了生产工艺，而且可以降低设备调整和保持的负担。
此外，由于不需要考虑现有技术中光掩膜的使用次数，降低了生产成本并节省了资源。
特别是，在本发明的第二实施例中，可以显著降低生产所需的时间和成本，因为利用喷墨构图装置形成图形时没有使用光刻工艺。
权利要求
1.一种图形绘制装置，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形，该装置包括无掩膜曝光装置，用于依据规定的数据，通过无掩膜地曝光衬底的两侧，在衬底的两侧上形成曝光图形。
2.根据权利要求1的图形绘制装置，其中无掩膜曝光装置包括互相面对地设置的曝光头，并且其中所述衬底以其一面与相应的一个曝光头相面对地放置，以无掩膜地曝光衬底的两侧。
3.根据权利要求1的图形绘制装置，进一步包括检测装置，用于通过使用测试衬底，检测曝光图形的镜像关系中的位移，在所述测试衬底的两侧上通过无掩膜曝光装置形成所述曝光图形；以及校正装置，当依据曝光数据利用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成曝光图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正曝光数据从而在曝光图形之间保持镜像关系。
4.根据权利要求3的图形绘制装置，其中检测装置包括在无掩膜曝光之后用于显影测试衬底的两侧的显影装置，以及其中通过读取利用显影装置在测试衬底的两侧上形成的曝光图形，所述检测装置检测镜像关系中的位移。
5.根据权利要求4的图形绘制装置，其中所述检测装置包括图象捕捉装置，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；以及控制装置，用于以下面的方式控制测试衬底，即在利用曝光装置的曝光期间挡光并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间透光。
6.根据权利要求5的图形绘制装置，其中所述测试衬底包括具有如下结构的液晶板，即在利用曝光装置的曝光期间阻挡从曝光光源发出的光透过液晶板，并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间检测光具有高的透射率。
7.根据权利要求4的图形绘制装置，其中所述检测装置包括图象捕捉装置，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；以及其中所述测试衬底在利用曝光装置的曝光期间挡光并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间透光。
8.根据权利要求7的图形绘制装置，其中所述测试衬底包括具有如下结构的液晶板，即在利用曝光装置的曝光期间阻挡从曝光光源发出的光透过液晶板，并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间检测光具有高的透射率。
9.根据权利要求1的图形绘制装置，其中所述曝光图形是引线框架部分的引线图形。
10.一种用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的抗蚀剂图形的图形绘制装置，包括喷墨构图装置，用于通过依据规定的数据在衬底的两侧上通过喷墨绘制图形，在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形。
11.根据权利要求10的图形绘制装置，其中所述喷墨构图装置包括互相面对地设置的喷墨头，并且其中所述衬底以其一面与相应的一个喷墨头相面对的放置以在衬底的两侧上绘制抗蚀剂图形。
12.根据权利要求10的图形绘制装置，进一步包括检测装置，用于通过使用测试衬底，检测抗蚀剂图形的镜像关系中的位移，在所述测试衬底的两侧上通过喷墨构图装置形成所述抗蚀剂图形；以及校正装置，当依据抗蚀剂数据，利用喷墨构图装置通过喷墨在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正抗蚀剂图形数据从而在抗蚀剂图形之间保持镜像关系。
13.根据权利要求12的图形绘制装置，其中所述检测装置包括图象捕捉装置，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象，并且其中测试衬底包括一个透光的板。
14.根据权利要求10的图形绘制装置，其中抗蚀剂图形是引线框架部分的引线图形。
15.一种用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形的图形绘制方法，包括无掩膜曝光步骤，利用无掩膜曝光装置以及通过依据规定的数据无掩膜地曝光衬底的两侧，用于在衬底的两侧上形成曝光图形。
16.根据权利要求15的图形绘制方法，其中所述无掩膜曝光装置包括互相面对地设置的曝光头，以及其中所述衬底以其一面与相应的曝光头相面对地放置，以无掩膜地曝光衬底的两侧。
17.根据权利要求15的图形绘制方法，其中所述曝光图形是引线框架部分的引线图形。
18.一种用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形的图形绘制方法，包括测试步骤，利用无掩膜曝光装置，通过无掩膜地曝光测试衬底的两侧，在测试衬底的两侧上形成测试曝光图形；检测步骤，利用在其上通过无掩膜曝光装置形成测试曝光图形的测试衬底，检测测试曝光图形的镜像关系中的位移；校正步骤，当依据曝光数据，利用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成曝光图形时，校正基于在检测步骤中检测到的位移的曝光数据从而在曝光图形之间保持镜像关系；生产曝光步骤，基于在校正步骤中获得的校正的曝光数据，利用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光，在衬底的两侧上形成曝光图形。
19.根据权利要求18的图形绘制方法，其中所述无掩膜曝光装置包括互相面对地设置的曝光头，以及其中所述衬底以其一面与相应的曝光头相面对地放置，以无掩膜地曝光衬底的两侧。
20.根据权利要求18的图形绘制方法，其中所述检测步骤包括显影步骤，用于在测试曝光步骤后，显影测试衬底的两侧，以及其中通过读取在显影步骤中的测试衬底两侧上形成的曝光图形，检测镜像关系中的位移。
21.根据权利要求20的图形绘制方法，其中检测步骤包括图象捕捉步骤，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；以及控制步骤，用于以这样的方式控制测试衬底，即在所述测试曝光步骤中的曝光期间挡光并在图象捕捉步骤中的图象捕捉期间透光。
22.根据权利要求21的图形绘制方法，其中所述测试衬底包括具有如下结构的液晶板，即在测试曝光步骤中的曝光期间阻挡从曝光光源发出的光透过，并在图象捕捉步骤中的图象捕捉期间，检测光具有高的透射率。
23.根据权利要求20的图形绘制方法，其中所述检测步骤包括图象捕捉步骤，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；以及其中所述测试衬底在测试曝光步骤中的曝光期间挡光并在图象捕捉步骤中的图象捕捉期间透光。
24.根据权利要求23的图形绘制方法，其中所述测试衬底包括具有如下结构的液晶板，即在测试曝光步骤中的曝光期间阻挡从曝光光源发出的光透过，并在镜像捕捉步骤中的镜像捕捉期间，检测光具有高的透射率。
25.根据权利要求18的图形绘制方法，其中所述曝光图形是引线框架部分的引线图形。
26.一种用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的抗蚀剂图形的图形绘制方法，包括通过使用喷墨构图装置，依据规定的数据在衬底的两侧上绘制图形，以在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形的构图步骤。
27.根据权利要求26的图形绘制方法，其中所述喷墨构图装置包括互相面对地设置的喷墨头，以及其中所述衬底以其一面与相应的喷墨头相面对地放置，以在衬底的两侧上绘制抗蚀剂图形。
28.根据权利要求26的图形绘制方法，其中所述抗蚀剂图形是引线框架部分的引线图形。
29.一种用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的抗蚀剂图形的图形绘制方法，包括测试构图步骤，利用喷墨构图装置在测试衬底的两侧上绘制图形，在测试衬底的两侧上形成测试抗蚀剂图形；检测步骤，利用在其上通过喷墨构图装置形成测试抗蚀剂图形的测试衬底，检测测试抗蚀剂图形的镜像关系中的位移；校正步骤，当依据抗蚀剂图形数据，利用喷墨构图装置通过喷墨在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形时，基于在检测步骤中检测到的位移，校正抗蚀剂图形数据从而在抗蚀剂图形之间保持镜像关系；以及绘制构图步骤，基于在校正步骤中获得的校正的抗蚀剂图形数据，使用喷墨构图装置通过绘制图形，在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形。
30.根据权利要求29的图形绘制方法，其中所述喷墨构图装置包括互相面对地设置的喷墨头，以及其中衬底以其一面与相应的喷墨头相面对地放置，以在衬底的两侧上绘制抗蚀剂图形。
31.根据权利要求29的图形绘制方法，其中所述检测步骤包括图象捕捉步骤，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象像，以及其中所述测试衬底包括一个透光的板。
32.根据权利要求29的图形绘制方法，其中所述抗蚀剂图形是引线框架部分的引线图形。
33.一种图形绘制装置中使用的测试装置，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的曝光图形；所述测试装置包括无掩膜曝光装置，具有互相面对地设置的曝光头，用于通过在曝光头之间插入所要曝光的衬底以无掩膜地曝光衬底的两侧；测试衬底，可以挡光或透光，在其两侧上使用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光形成测试曝光图形；显影装置，用于显影所述测试衬底两侧，通过曝光在所述测试衬底上已经形成测试曝光图形；图象捕捉装置，在通过所述显影装置在测试衬底上形成曝光图形后，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象；控制装置，用于以这样的方式控制测试衬底，即在利用所述曝光装置的曝光期间挡光并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间透光；以及检测装置，基于通过镜像捕捉装置所捕捉的图象，用于检测测试衬底上的测试曝光图形的镜像关系中的位移。
34.根据权利要求33的测试装置，其中所述测试衬底具有如下结构，即在利用所述曝光装置的曝光期间阻挡照射到测试衬底上的光透过，并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间，检测光具有高的透射率。
35.根据权利要求33的测试装置，其中所述测试衬底包括具有如下结构的液晶板，即在利用曝光装置的曝光期间阻挡照射到测试衬底上的光透过，并在利用图象捕捉装置的图象捕捉期间检测光具有高的透射率。
36.根据权利要求33的测试装置，还包括校正装置，当依据曝光数据利用无掩膜曝光装置通过无掩膜曝光在衬底的两侧上形成曝光图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正曝光数据从而在曝光图形之间保持镜像关系。
37.一种在图形绘制装置中使用的测试装置，用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的抗蚀剂图形；所述测试装置包括喷墨构图装置，具有互相面对地设置排的喷墨头，用于通过在喷墨头之间插入衬底以在衬底的两侧上绘制抗蚀剂图形；包括透光板的测试衬底，在其两侧上使用喷墨构图装置通过构图绘制形成测试抗蚀剂图形；图象捕捉装置，在测试衬底上形成测试抗蚀剂图形后，用于从测试衬底的一面捕捉测试衬底上的图象的；以及检测装置，基于通过镜像捕捉装置所捕捉的图象像，用于检测测试衬底上的测试抗蚀剂图形的镜像关系中的位移。
38.根据权利要求37的测试装置，还包括校正装置，当依据抗蚀剂图形数据利用喷墨构图装置通过图形绘制在衬底的两侧上形成抗蚀剂图形时，基于通过检测装置检测到的位移，用于校正抗蚀剂图形数据从而在抗蚀剂图形之间保持镜像关系。
全文摘要
用于在衬底的两侧上形成相对于衬底互为镜像关系的图形的图形绘制装置，所述图形绘制装置依据规定的数据，通过使用例如无掩膜曝光装置或喷墨构图装置的直接绘制装置在衬底的两侧上直接绘制图形，从而形成在衬底的两侧上的图形。
文档编号H01L23/50GK1531039SQ20041000469
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月11日 优先权日2003年3月12日
发明者赤川雅俊, 关川和成, 成 申请人:新光电气工业株式会社