DE60027665T2

DE60027665T2 - Kontaktbelichtungsvorrichtung mit Mittel zum Einstellen eines Abstands zwischen Maske und Werkstück

Info

Publication number: DE60027665T2
Application number: DE60027665T
Authority: DE
Inventors: Syoichi Kanagawa-ken Okada
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: EP1096320B1; US6459474B1; JP3678079B2; TW477005B; KR100554698B1; JP2001125275A; EP1096320A3; DE60027665D1; EP1096320A2; KR20010040185A

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktbelichtungs-Vorrichtung, welche bei Kontaktbelichtungsvorgängen verwendet wird, insbesondere eine Kontaktbelichtungs-Vorrichtung zur Belichtung eines Maskenmusters auf einem Werkstück, wie eine gedruckte Platine (FPC) aus Polyimid, die dünn ist und leicht bricht. Konkreter ausgedrückt, betrifft die Erfindung eine Kontaktbelichtungs-Vorrichtung mit einem Stützring, welcher bei einer Druckverminderung zwischen der Maske und dem Werkstück die Maske und das Werkstück voneinander entfernt und einander gegenüberstellt, um einen vorgegebenen, berührungslosen Abstand zu haben.
Beschreibung des Standes der Technik
Belichtungsvorgänge, bei welchen Licht, das durch eine Maske tritt, auf ein Werkstück ausgestrahlt wird, um auf das Werkstück ein Maskenmuster zu belichten, werden durchgeführt, um verschiedene Arten von elektronischen Vorrichtungen auf einem Werkstück zu bilden bei der Herstellung verschiedener elektrischer Bauteile, bei welchen eine Bearbeitung im Mikrometerbereich erforderlich ist, wie Halbleitervorrichtungen, Flüssigkristall-Substrate, Mikromaschinen usw. Unter den vorstehend beschriebenen Belichtungsmethoden ist die Kontaktbelichtungsmethode eine, bei welcher die Maske und das Werkstück aneinander anliegen und anschließend das Maskenmuster auf das Werkstück übertragen wird.
6 und 7 sind Darstellungen, die die Anordnung einer Kontaktbelichtungs-Vorrichtung zeigen, die beispielsweise in JP-U 61-196248 offenbart ist. Die Darstellung zeigt die Anordnung einer Kontaktbelichtungs-Vorrichtung, bei welcher eine Maske und ein Werkstück aneinander anliegen, indem durch eine Druckverminderung eine Kraft angelegt wird, welche eine Fotomaske (nachfolgend Maske M abgekürzt) und ein Werkstück W gegeneinander drückt, worauf die Belichtung folgt. 6 ist eine Draufsicht, während 7 eine Querschnittdarstellung entlang der Linie A-A von 6 ist.
In der Darstellung ist auf einem Maskenträger MS ein Bauteil 1 zur Positionierung der Maske M angebracht und im Maskenträger MS ist eine Öffnung 2 gebildet, so dass Belichtungslicht aus einem Lichtbestrahlungsteil (nicht dargestellt) über die Maske M auf ein Werkstück W ausgestrahlt wird.
Die Maske M, auf welcher ein Maskenmuster gebildet ist, wird mit dem Bauteil 1 zur Positionierung in Kontakt gebracht und auf die Öffnung 2 des Maskenträgers MS aufgesetzt. Eine Vakuumsaugrille 3 erstreckt sich um die Umgebung der Öffnung 2 des Maskenträgers MS, und die Maske M wird durch ein Vakuum, welches von einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) der Vakuumsaugrille 3 zugeführt wird, befestigt und gehalten. Im Maskenträger MS ist zusätzlich eine Rohrleitung 4 zur Druckminderung des Raums, welcher durch die Fotomaske M, den Maskenträger MS, das Werkstück W, den Werkstückträger WS und die Vakuumsiegeleinheit 6 gebildet wird, vorgesehen.
Eine Rille 5 für ein Werkstück-Vakkumausaugen für die Befestigung des Werkstücks W ist im Werkstückträger WS gebildet und das auf den Werkstückträger WS aufgesetztes Werkstück W wird durch ein Vakuum, welches von einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) der Vakuumrille 5 zugeführt wird, auf dem Werkstückträger WS befestigt/gehalten. Die Vakuumsiegeleinheit 6 umfasst ein Siegelbauteil 6, welches beispielsweise aus Gummi gebildet ist, welches um die Umgebung des Werkstückträgers WS angebracht ist und dazu dient, einen Vakuumzustand herzustellen, damit die Maske M am Werkstück W anliegt.
Zusätzlich ist der Werkstückträger WS ist über eine Vorrichtung zur Abstandseinstellung 7 am Werkstückträger-Antriebsmechanismus 8 befestigt. Der Werkstückträger-Antriebsmechanismus 8 bewegt den Werkstückträger WS in X-Richtung (beispielsweise nach rechts und links in 7), Y-Richtung (beispielsweise in einer zum Zeichnungsblatt senkrechten Richtung in 7) sowie Z-Richtung (nach oben und unten in 7) und dreht den Werkstückträger WS um eine zur Fläche des Werkstücks W senkrechte Achse herum. Die Form des Werkstückträgers WS wird normalerweise der Form des Werkstücks W angepasst. Sie wird kreisförmig, wenn das Werkstück kreisförmig ist, und die Öffnung 2 ist ebenfalls polygonal, wenn das Werkstück polygonal ist.
Nachfolgend wird die Belichtung des Werkstücks W anhand der in 6 und 7 gezeigten Kontaktbelichtungs-Vorrichtung beschrieben.

(1) Die Maske M wird mit dem Bauteil 1 zur Positionierung in Kontakt gebracht und auf den Maskenträger MS aufgesetzt. Anschließend führt man der Vakuumsaugrille 3 ein Vakuum zu, und befestigt/hält die Maske M am Maskenträger MS.
(2) Man setzt das Werkstück W auf den Werkstückträger WS auf und führt von einer Vakuumquelle der Rille 5 Vakuum zu, und man befestigt/hält das Werkstück W am Werkstückträger WS.
(3) Man hebt den Werkstückträger WS durch den Werkstückträger-Antriebsmechanismus 8 und bringt das Werkstück W mit der Maske M in Kontakt. Durch die Rille 7 zur Abstandseinstellung werden die Maske M und das Werkstück W dann parallel zueinander positioniert (im Hinblick auf die parallele Anordnung der Maske M und des Werkstücks W wird auf das Amtsblatt mit der japanischen Kokai-Offenlegungsschrift HEI 7-74096 und die entsprechende US-Druckschrift 5543890 verwiesen).
(4) Nachdem die Maske M und das Werkstück W parallel zueinander angeordnet wurden, senkt man den Werkstückträger WS in geringem Maß und stellt den Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W auf einen Ausrichtungsabstand ein. Ein Ausrichtungskennzeichen, welches auf der Maske M und dem Werkstück W aufgezeichnet ist, wird von einem Ausrichtungsmikroskop ermittelt (nicht dargestellt), und der Werkstückträger WS wird durch den Werkstückträger-Antriebsmechanismus 8 in der Weise in X-Y-θ-Richtungen bewegt, dass die beiden Ausrichtungskennzeichen übereinstimmen, wodurch die Ausrichtung der Maske M zum Werkstück W abgeschlossen wird.
(5) Nach Abschluss der Ausrichtung hebt man den Werkstückträger WS, um die Maske M mit dem Werkstück W in Kontakt zu bringen. Die Maske M und das Werkstück W werden hierbei lediglich in Kontakt miteinander gebracht. Die Maske M und das Werkstück W können nicht über die gesamte Fläche aneinander anliegen, wenn die Maske M und das Werkstück W geringfügige Rauigkeit oder Wölbungen aufweisen. Im Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W können daher in manchen Fällen Unebenheiten entstehen, wie in 8 auf übertriebenen Weise gezeigt wird. Wenn man im vorstehend erwähnten Zustand belichtet, unterscheidet sich die Belichtungsgenauigkeit (Musterform nach der Entwicklung) nach der Bearbeitung durch Belichtung je nach dem Ort des zu belichtenden Bereiches. Man beaufschlagt deshalb zwischen der Maske M und dem Werkstück W mit einer Kraft, um die beiden gegeneinander zu drücken, da die Maske M und das Werkstück W über die gesamte Fläche aneinander anliegen sollten, wie nachstehend beschrieben wird.
(6) Wenn man den Werkstückträger WS hebt und die Maske M mit dem Werkstück W in Kontakt bringt, kommt die Vakuumsiegeleinheit 6, welche in der Umgebung des Werkstückträgers WS angeordnet ist, mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt. Somit wird durch die Maske M, den Maskenträger MS, das Werkstück W den Werkstückträger WS und die Vakuumsiegeleinheit 6 ein Siegelraum erzeugt. In diesem Zustand wird der im Maskenträger MS angeordneten Rohrleitung 4 ein Vakuum zugeführt, und der Druck des vorstehend beschriebenen Siegelraums wird vermindert.
(7) Wenn der Druck des Siegelraums vermindert wird, wird die Maske M gegen das Werkstück W gedrückt und, wie in 9 gezeigt wird, liegen die Maske M und das Werkstück W über die gesamten Flächen aneinander an.
(8) Während die Maske M zum Fertigstellen der Belichtung am Werkstück W anliegt, wie vorstehend beschrieben, wird das Werkstück W über die Maske M von einer Lichtbestrahlungseinheit mit Licht bestrahlt, welches Belichtungslicht enthält.

Eine weitere herkömmliche Kontaktbelichtungs-Vorrichtung ist in US 4576475 A offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Wafer-Spannfutter zum Festhalten eines Wafers, einen Maskenhalter zum Festhalten einer Maske und ein Mittel zum Herstellen eines Vakuums in einem Raum zwischen der Maske und dem Wafer. Der Abstand zwischen der Maske und dem Wafer wird eingestellt, indem das Wafer-Spannfutter in im Verhältnis zum Maskenhalter vertikaler Richtung bewegt wird mittels eines Bauteils, das unterhalb des Wafer-Spannfutters angebracht ist sowie einer Zuführschraube.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden bei der herkömmlichen Kontaktbelichtung der Raum zwischen der Maske M und dem Werkstück W einer Druckverminderung unterzogen, die Maske M mit einer Kraft beaufschlagt und die Form der Maske M entsprechend der Form des Werkstücks W verändert. Das Werkstück W wird dann zwischen der Maske M und dem Werkstückträger WS festgehalten und liegt an. Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Beispiel würde jedoch das Werkstück W wie in 10 gezeigt verformt werden, wenn auf dem Werkstückträger WS auch nur eine äußerst geringe Menge an Verunreinigungen vorhanden ist. Wenn die Maske M an das Werkstück W anliegend angeordnet wird, würde daher die Kraft in dem Bereich konzentriert, in welchem sich die Maske M mit dem verformten Bereich des Werkstücks W in Kontakt befindet, und die kostspielige Maske M würde beschädigt werden. Eine Belichtung unter Verwendung einer beschädigten Maske würde dazu führen, dass diese Beschädigung direkt auf das Werkstück W übertragen wird, wodurch ein fehlerhaftes Produkt entsteht.
Da ferner selbst die verformten Bereiche des Werkstücks W mit einer konzentierten Kraft beaufschlagt werden, besteht die Gefahr, dass das Werkstück W bricht. Insbesondere sind in den letzten Jahren dünne Werkstücke W mit einer Dicke in einer Größenordnung von ca. 100 bis 50 μm, wie gedruckte Platinen (FPC) aus Polyimid, gebräuchlich geworden, während sich als Begleiterscheinung des Bedarfs nach einer hohen Auflösung eine Tendenz zu größerer Kontaktkraft zwischen der Maske M und dem Werkstück W entwickelt hat. Dies hat die Gefahr eines Brechens des Werkstücks W vergrößert.
Die Erfinder haben deshalb ein Kontaktbelichtungsverfahren vorgeschlagen, welches die Maske und das Werkstück in der Weise voneinander trennt und gegenüberstellt, dass bei einer Druckverminderung des Raums zwischen der Maske und dem Werkstück bis zu einem Druck, welcher ein Erreichen der gewünschte Kontaktkraft erlaubt, ein Abstand zwischen der Maske und dem Werkstück erhalten wird, bei dem die beiden nicht miteinander in Kontakt kommen. Der Raum zwischen der Maske und dem Werkstück wird einer Druckverminderung unterzogen, die beiden werden zusammengebracht und das Werkstück schwebt dann durch Luft vom Werkstückträger, um die Maske und das Werkstück aneinander anliegend anzuordnen. Darauf folgt die Belichtung. (Vergleiche das Amtsblatt der Japanischen Kokai-Veröffentlichung HEI 10-119032, US-Patentanmeldung 09/299748 sowie die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 0953878 A ).
11 ist eine Darstellung, die die Anordnung einer Kontaktbelichtungsvorrichtung zur Fertigstellung der vorstehend beschriebenen Kontaktbelichtung zeigt. Die Teile, die mit denen in 7 identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 11 ist die Vakuumrille 3 in der Umgebung der Öffnung im Maskenträger MS angebracht. Die Maske M wird durch Vakuum, welches der Vakuumsaugrille 3 zugeführt wird, welche auf der Fläche des Maskenträgers MS angeordnet ist, auf den Maskenträger MS befestigt/festgehalten. Ferner ist im Maskenträger MS eine Rohrleitung 4 zur Druckverminderung eines Raums A vorgesehen, welcher durch die Maske M, den Maskenträger MS, das Werkstück W den Werkstückträger WS und die Vakuumsiegeleinheit 6 gebildet wird. Der Werkstückträger WS ist mit einer Rille 5 versehen, um das Werkstück W auf dem Werkstückträger WS zu befestigen, und um Gas, wie z.B. Luft, gegen das Werkstück W zu blasen, um das Werkstück W zum Schweben zu bringen.
Die Rille 5 ist über Ventile V1, V2 an eine Vakuumpumpe 11 sowie einen Kompressor 12 angeschlossen. Das Werkstück W wird auf dem Werkstückträger WS befestigt/festgehalten, indem das Ventil V2 geschlossen und das Ventil V1 geöffnet wird und dann in der Rille 5 ein Vakuum hergestellt wird. Außerdem wird das Werkstück W zum Schweben gebracht, indem durch Schließen des Ventils V1 und Öffnen des Ventils V2 vom Kompressor 12 der Rille 5 Luft zugeführt wird, so dass das Werkstück W gegen die Seite der Maske M gedrückt wird (Zufuhr von Luft zum Werkstückträger W und Schweben des Werkstücks W vom Werkstückträger WS nennt man "Backblow" des Werkstücks W).
Die Vakuumsiegeleinheit 6 umfasst ein Siegelbauteil, welches beispielsweise aus Gummi gebildet ist, welches um die Umgebung des Werkstückträgers WS angebracht ist und zur Herstellung eines Vakuumzustandes dient, um die Maske M und das Werkstück W aneinander anliegend anzuordnen.
Der Werkstückträger WS ist genau wie in 7 über eine Rille zur Abstandseinstellung (nicht dargestellt) an einem Werkstückträger-Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) befestigt. Der Werkstückträger-Antriebsmechanismus bewegt den Werkstückträger WS in X-Richtung (beispielsweise nach rechts und links in der Darstellung), Y Richtung (beispielsweise in einer zum Blatt senkrechten Richtung in der Darstellung) sowie Z-Richtung (nach oben und unten in der Darstellung) und dreht den Werkstückträger WS um die zur Fläche des Werkstücks W senkrechte Achse herum. Die Umgebung des Werkstückträgers WS ist ferner mit einem Mittel zur Abstandseinstellung 10 (nachfolgend Stützring 10 abgekürzt) versehen, welches einen Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W einstellt. Die Oberseite des Stützrings 10 ist mit hoher Genauigkeit bearbeitet. Wenn der Werkstückträger WS schwebt, berührt die Oberseite des Stützrings 10 die Unterseite des Maskenträgers MS.
Der Stützring 10 funktioniert folgendermaßen.

[1] Die Unterseite der Maske M und die Oberseite des Werkstücks W werden mit einem vorgegebenen Abstand voneinander getrennt und gegenübergestellt, indem der Stützring 10 mit der Unterseite des Maskenträgers in Kontakt gebracht wird.
[2] Durch den Stützring 10 wird verhindert, dass sich der Werkstückträger WS während der Druckverminderung des Siegelraums A in Richtung auf den Maskenträger MS bewegt. Dadurch kann der Abstand D zwischen der Maske M und dem Werkstück W während der Druckverminderung des Siegelraums A verkürzt werden im Vergleich zu dem Abstand bei der vorstehend erwähnten Trennung und Gegenüberstellung, und die Maske und das Werkstück können in einem solchen Abstand gehalten werden, dass es nicht zu einem Kontakt kommt.
[3] Der Werkstückträgers WS wird zum Maskenträger MS parallel gehalten. In 11 wird die Kontaktbelichtung folgendermaßen durchgeführt.

Nach dem Parallel-Anordnen der Maske M zum Werkstück W wird der Ausrichtungsabstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W eingestellt, indem die Unterseite des Maskenträgers MS mit der Oberseite des Stützrings 10 in Kontakt gebracht wird, um die Ausrichtung der Maske zum Werkstück abzuschließen.
Als Nächstes wird der Werkstückträger WS gehoben, wobei der Stützring 10 mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt ist. In diesem Zustand wird im Raum zwischen der Maske M und dem Werkstück W eine Druckverminderung durchgeführt bis zu der Kraft, bei welcher eine gewünschte Kontaktkraft erhalten werden kann. Bei der Druckverminderung des Raums zwischen der Maske M und dem Werkstück W biegt sich die Maske M in Richtung auf das Werkstück W da aber zwischen dem Maskenträger MS und dem Werkstückträger WS der Stützring 10 liegt, kommt die Maske M mit dem Werkstück W nicht in Kontakt, und der erwünschte Abstand kann aufrechterhalten werden. Anschließend schwebt das Werkstück W durch Luft vom Werkstückträger WS (Backblow des Werkstücks W), die Maske M und das Werkstück W werden aneinander anliegend angeordnet und dann belichtet.
Durch das Übernehmen der vorstehend beschriebenen Technik kann man ohne Befürchtung, die Maske zu beschädigen und ohne das Werkstück zu zerbrechen, eine Maske und ein Werkstück aneinander anliegend anordnen und belichten.
Im Übrigen müss der Stützring so gewählt werden, dass die Höhe des Abstands D einen vorgegebenen Wert erreicht als Funktion der Dicke des Werkstücks W wenn Werkstücke W mit unterschiedlichen Dicken behandelt werden, wie in 11 gezeigt. Der Stützring 10 ist jedoch normalerweise auf dem Werkstückträger WS durch eine Schraube befestigt. Um den Stützring 10 auszutauschen, ist es erforderlich, die Schraube zu lösen und den Stützring 10 zu entfernen, anschließend einen neuen Stützring aufzusetzen und zu verschrauben. Das Problem ist, dass dieser Austauschvorgang Zeit kostet. Ferner werden durch die Erfordernis, eine Vielzahl von Stützringen bereitzustellen, zusätzliche Kosten auferlegt, und ein weiteres Problem liegt darin, dass es erforderlich ist, einen Speicherplatz für sie zu sichern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend erwähnten Umstände gemacht. Sie gibt eine Kontaktbelichtungs-Vorrichtung an, bei welcher man selbst im Fall einer Behandlung von Werkstücken mit unterschiedlichen Dicken der Austausch der Stützringe nicht erforderlich ist.
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, gibt die vorliegende Erfindung die Kontaktbelichtungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 an. Bei einer Behandlung von Werkstücken mit unterschiedlichen Dicken kann man deshalb ohne Austausch des Stützrings den Abstand zwischen der Maske und dem Werkstück auf einen vorgegebenen Wert einstellen.
Bei einer Behandlung von Werkstücken mit unterschiedlichen Dicken muss man deshalb den Stützring nicht mehr austauschen, wie beim herkömmlichen Beispiel, und dies erlaubt eine Erhöhung des Arbeitswirkungsgrads. Ferner muss man keine Austausch-Stützringe bereitstellen, was eine Reduzierung der Kosten ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stützrings;
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines Stützrings gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3a und 3b sind Darstellungen des erfindungsgemäßen räumlichen Verhältnisses zwischen einer Maske und einem Werkstück;
4 ist eine Querschnittsdarstellung, welche die erfindungsgemäße aneinander anliegende Anordnung der Maske und des Werkstücks durch Vakuum mit Backblow zeigt;
5 ist eine Darstellung, welche erfindungsgemäß den Werkstückszustand während des Backblows sowie der zugehörigen Druckkurve zeigt;
6 & 7 sind Draufsichten bzw. Querschnittsdarstellungen, welche die Anordnung einer bekannten Kontaktbelichtungs-Vorrichtung zeigen;
8 ist einer Darstellung, welche den Zustand einer bekannten Vorrichtung zeigt, in welchem eine Maske und ein Werkstück nicht aneinander anliegend angeordnet sind;
9 ist eine Darstellung, welche den Zustande einer bekannten Vorrichtung zeigt, in welchem der durch eine Vakuumsiegeleinheit gebildete Raum einer Druckverminderung unterzogen wird, um eine Maske und ein Werkstück aneinander anliegend anzuordnen;
10 ist eine Darstellung, die die Wirkung zeigt, wenn Gummi und dergleichen auf einem bekannten Werkstückträger vorhanden sind, während die Maske und das Werkstück aneinander anliegend angeordnet sind; und
11 ist eine Darstellung, welche die Anordnung einer bekannten Kontaktbelichtungs-Vorrichtung unter Verwendung eines Stützrings zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In der folgenden Beschreibung wird das Mittel zur Abstandseinstellung zwischen der Maske und dem Werkstück Stützring genannt, und Anordnungen, welche in 1 nicht gezeigt werden, sind mit denen in 11, welche vorstehend beschrieben wurde, identisch. Ein Werkstück wird beispielsweise durch Vakuum festgehalten und durch ein Gas, wie Luft oder dergleichen, zum Schweben gebracht, auf einem Werkstückträger WS angeordnet, wie in 11 gezeigt wird, mittels einer Rille, welche über Ventile V1 bzw. V2 an eine Vakuumpumpe 11 und einen Kompressor 12 angeschlossen ist, und eine aus Gummi oder dergleichen gebildete Siegeleinheit 6 ist um die Umgebung des Werkstückträgers WS angebracht.
Zusätzlich ist der Werkstückträger WS wie mit Bezug auf 7 beschrieben über die Rille zur Abstandseinstellung am Werkstückträger-Antriebsmechanismus befestigt. Der Werkstückträger-Antriebsmechanismus bewegt den den Werkstückträger WS in X-Richtung (beispielsweise nach rechts und links in der Darstellung), Y-Richtung (beispielsweise in einer zur Ebene des Blatts senkrechten Richtung in der Darstellung) und Z-Richtung (nach oben und unten in der Darstellung), und dreht den Werkstückträger WS um eine zur Fläche des Werkstücks W senkrechte Achse herum (diese Drehung wird Bewegung in θ-Richtung genannt).
Ein Stützring 10 umfasst ein Befestigungsbauteil 10a (erstes Bauteil), welches am Werkstückträger WS durch Schrauben befestigt wird (wovon eine in 2 durch eine gestrichtelte Linie gezeigt wird), sowie ein bewegbares Bauteil 10b (zweites Bauteil). Am bewegbaren Bauteil 10b ist ein Arm 10c befestigt, und eine Feststellschraube 10d ist sowohl zur Bewegung als auch zur Befestigung in den Arm 10c eingeschraubt.
In 1 wird zwar der Maskenträger nicht gezeigt, aber genau wie in 11 ist ein Maskenträger, auf welchem eine Maske aufgesetzt ist, auf dem Werkstückträger WS angeordnet. Das Befestigungsbauteil 10a des Stützrings 10 ist in der Weise angeordnet, dass es am Maskenträger MS befestigt wird.
Zusätzlich zu den in 1 gezeigten Anordnungen zeigt 2 den Maskenträger MS, die Maske M, das Werkstück W und die Vakuumsiegeleinheit 6 gezeigt. Wie in 2 gezeigt wird, stehen das Befestigungsbauteil 10a und das bewegbare Bauteil 10b des Stützrings 10 in einem präzisen Gewindeeingriff miteinander. Das bewegbare Bauteil 10b bewegt sich in vertikaler Richtung, indem das bewegbare Bauteil 10b gedreht wird, nachdem die Feststellschraube 10d zurück gedreht wurde. Nach einer Einstellung des bewegbaren Bauteils 10b in einer vorgegebenen Höhe wird die Feststellschraube 10d gedreht, und die Spitze der Schraube berührt die Seite des Werkstückträgers WS, um sie so zu befestigen, dass die Position des bewegbaren Bauteils 10b sich nicht verändert. Die Höhe des bewegbaren Bauteils 10b kann auch automatisch eingestellt werden, indem es mit der Drehachse eines Motors verbunden wird.
Als Nächstes wird anhand der vorstehend erwähnten 11, 1 und 2 der Belichtungsvorgang unter Verwendung der Kontaktbelichtungs-Vorrichtung bei diesem Arbeitsbeispiel beschrieben.

(1) Die Feststellschraube 10d wird gelöst und das bewegbare Bauteils 10b wird gedreht, wodurch die Höhe des bewegbaren Bauteils 10b als Funktion der Dicke des Werkstücks W eingestellt wird. Dann wird die Position des bewegbaren Bauteil 10b mit der Feststellschraube 10d fixiert.
(2) Man setzt die Maske M auf den Maskenträger MS auf. Man führt der Vakuumrille 3 des Maskenträgers MS Vakuum zu, um die Maske M auf den Maskenträger MS zu befestigen/festzuhalten.
(3) Man setzt das Werkstück W auf den Werkstückträger WS auf, öffnet das Ventil V1, schließt das Ventil V2, und führt von der Vakuumpumpe 11 der Rille 5 des Werkstückträgers WS Vakuum zu, wodurch das Werkstück W am Werkstückträger WS befestigt/festgehalten wird.
(4) Man hebt den Werkstückträger WS durch einen Werkstückträger-Antriebsmechanismus, beispielsweise 8, wie in 7 gezeigt wird. Dadurch kommt die Oberseite des Stützrings 10 mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt. Der Werkstückträger WS und der Maskenträger MS werden durch einen Mechanismus zur Abstandseinstellung, z.B. 7, wie in 7 gezeigt, parallel angeordnet.

Zwischen dem Maskenträger MS und dem Werkstückträger WS ist ein Stützring 10 angeordnet. Da man die Maske M und das Werkstück W nicht unmittelbar miteinander in Kontakt bringen kann, hebt man den Werkstückträger WS und reguliert die Neigung des Werkstückträgers WS durch den Mechanismus zur Abstandseinstellung bei der vorstehend erwähnten parallelen Anordnung in der Weise, dass die Gesamtfläche der Oberseite des Stützrings 10 mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt kommt, und eine parallele Anordnung durchgeführt wird.

(5) Man senkt den Werkstückträger WS nach unten und stellt den Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W auf den Ausrichtungsabstand ein. Die Ausrichtungskennzeichen, welche auf der Maske M und dem Werkstück W aufgezeichnet sind, werden durch das nicht dargestellte Ausrichtungsmikroskop ermittelt. Man bewegt den Werkstückträger WS durch den Mechanismus zur Bewegung des Werkstückträgers in der Weise in X-Y-θ-Richtungen, dass die beiden Ausrichtungskennzeichen miteinander übereinstimmen, und die Maske M wird dadurch zum Werkstück W ausgerichtet.
(6) Nach Abschluss der Ausrichtung hebt man den Werkstückträger WS und die Oberseite des Stützrings 10 wird mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt gebracht. Dadurch wird der vorgegebene Abstand zwischen die Unterseite der Maske M und der Oberseite des Werkstücks W eingehalten. Durch die vorstehend beschriebene Veränderung der Höhe des Stützrings 10 kann man die Größe des vorstehend beschriebenen vorgegebenen Abstandes verändern.

Der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W wird eingestellt, wie in 3(a) gezeigt wird. Konkret wird bei einer Dicke vom Werkstück W von ca. 50 μm der Abstand zwischen dem Maskenträger MS und dem Werkstückträger WS in der Weise eingestellt, dass der Abstand zwischen der Unterseite der Maske M und der Oberseite des Werkstücks W bei 40 μm liegt.

(7) Wenn die Oberseite des Stützrings 10 mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt gebracht wird, kommt auch die Vakuumsiegeleinheit 6, welche in der Umgebung des Werkstückträgers WS angebracht ist, mit der Unterseite des Maskenträgers MS in Kontakt, und durch die Maske M, den Maskenträger MS, das Werkstück W den Werkstückträger WS und die Vakuumsiegeleinheit 6 wird ein Siegelbereich A gebildet. In diesem Zustand wird an die Rohrleitung 4, welche im Maskenträger MS angeordnet ist, ein Vakuum angeschlossen und der Siegelbereich A wird einer Druckverminderung unterzogen. Konkret wird die Maske M durch den Luftdruck gedrückt, wie in 3(b) gezeigt wird, indem der Siegelraum A einer Druckminderung unterzogen wird, wodurch sie sich in Richtung auf das Werkstück W biegt. Auch der Werkstückträger WS wird ähnlich wie die Maske M durch den Luftdruck gedrückt und in Richtung auf den Maskenträger MS oben in der Zeichnung, mit einer Kraft beaufschlagt, aber wegen des Stützrings 10 bewegt der Werkstückträger WS sich nicht. Dementsprechend wird der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W im Mittelbereich der Maske bei ca. 10 μm gehalten, wie in 3(b) gezeigt wird, da die Maske M nicht mit dem Werkstück W in Kontakt kommt.
(8) Man schließt das Ventil V1, öffnet das Ventil V2 und führt der Rille 5 im Werkstückträge WS Luft zu. Das Werkstück W schwebt über dem Werkstückträger WS und wird gegen die Maske M gedrückt (Backblow von Werkstück W). Dadurch wird, wie in 4 gezeigt wird, die Maske M an das Werkstück W anliegend angeordnet. Wenn der Backblow von Werkstück W und Maske M ohne Druckverminderung des Siegelbereichs A durchgeführt wird, könnte man das Werkstück W nicht an der Maske M anliegend anordnen. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich zwischen dem Werkstück W und der Maske M ein Luftstau bilden würde, wenn das Werkstück W gegen die Maske M gedrückt wird. Wenn dagegen durch die Druckverminderung des Siegelraums A auf die vorstehend beschriebene Weise das Werkstück W und die Maske M aneinander anliegend angeordnet werden, würde die Luft hierzwischen evakuiert, und die Bildung eines restlichen Luftstaus würde verhindert.

Nachfolgend wird die Art des Kontakts zwischen Werkstück W und Maske M durch Backblow beschrieben.
Durch Backblow wird, wie in 5 gezeigt wird, ein Raum B gebildet, welcher durch den Werkstückträger WS und das Werkstück W nahezu umschlossen ist, und der Druck des Raums B ist höher als der Druck des Siegelraums A. Das Kraftverhältnis wird in 5 unten gezeigt. Konkret fließt die Backblow-Luft (leckt) von dem Spalt zwischen der Spitze des Werkstücks W und dem Werkstückträger WS in Richtung auf den Siegelraum A, aber der Abstand dieses Spaltes ist kleiner als 40 μm, da sich die Maske M in Richtung auf das Werkstück W biegt.
Die Konduktanz des Spaltes zwischen der Spitze des Werkstücks W und dem Werkstückträger WS steigt deshalb, so dass keine Backblow-Luft zum Siegelraum A hin leckt. Die Kraftverteilung auf der unteren Seite des Werkstücks W wird deshalb, wie in 5 gezeigt wird, praktisch flach. Der Druck aufgrund des Backblows, welcher im Raum B entsteht, der durch den Werkstückträger WS und das Werkstück W umgeben ist, wird praktisch über die gesamte Fläche des Werkstücks W gehalten, so dass das Werkstück W wird gegen die Maske M gedrückt wird. Zusätzlich wird die Biegung der Maske M durch den Backblow verkleinert, wodurch die Maske M und das Werkstück W sich in geringem Maß nach oben bewegen.
Da der Druck am Umfangsbereich des Werkstücks W, durch welches Luft leckt, sich dem Druck des Siegelraums A annähert, wird die Kraft, mit welcher das Werkstück W gegen die Maske M gedrückt wird, verringert. Die anliegende Anordnung an die Maske M wird deshalb mit der in 5 gezeigten Druckkurve verschlechtert, es entsteht aber kein Problem, selbst wenn das Werkstück W und die Maske M nicht aneinander anliegend angeordnet sind, da im Umfangsbereich des Werkstücks W kein Muster, wie eine gewöhnliche Schaltung oder dergleichen, gebildet wird.

(9) In diesem Zustand wird von der Lichtbestrahlungseinheit (nicht dargestellt) Licht, welches Belichtungslicht enthält, über die Maske M auf das Werkstück W ausgestrahlt, und wird die Belichtung durchgeführt.

Die vorstehende Erläuterung behandelt den Fall einer Einstellung des Abstandes zwischen der Maske M und dem Werkstück W auf 40 μm, aber wenn der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W zu groß wird, würde sich während des Backblows des Werkstücks W das Werkstück W in die Querrichtung (XY) bewegen, während die Maske M bei einer Druckverminderung der Vakuumsiegeleinheit 6 mit dem Werkstück W in Kontakt kommen würde, wenn der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W zu schmal ist, und dadurch besteht die Gefahr, dass die Maske M beschädigt wird oder das Werkstück W bricht.
Es ist deshalb erforderlich, die optimalen Bedingungen unter Berücksichtigung der Größe des Werkstücks W, seiner Dicke und der Dicke der Maske M, zu ermitteln, und den Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W einzustellen.
Im Allgemeinen wird der Druck (Vakuumgüte) im Siegelraum A aufgrund der ermittelten Kontaktkraft festgelegt, da die Kontaktkraft der Maske M und des Werkstücks W vom Druck (Vakuumgüte) des vorstehend beschriebenen Siegelraums A abhängt. Das Ausmaß der Biegung der Maske M wird ermittelt aus dem Druck des Siegelraums A, der Größe sowie der Dicke des Werkstücks W und der Dicke der Maske M, und der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W kann so festlegt werden, dass die Maske M mit dem Werkstück W nicht in Kontakt kommt, wenn die Maske M durch eine Druckverminderung des Siegelraums A gebogen wird.
Bei diesem Arbeitsbeispiel wird ein Werkstück mit einem Durchmesser von 150 mm aus einer dünnen Stahlfolie verwendet. Im Fall einer Dicke der Maske von 3,8 mm wird der Druck bei der Vakuumsiegeleinheit 6 auf 20 kPa festgelegt (20 kPa entspricht ca. 150 mmHg da 1 at = 76 mmHg = 10,3 kPa.), der Backblow-Druck beträgt 2 kPa und der Spalt zwischen der Unterseite im Mittelbereich der Maske und der Oberseite des Werkstücks beträgt 40 μm. Zu diesem Zeitpunkt würde der Spalt zwischen der Maske M und dem Werkstück W bei der Druckverminderung ca. 10 μm betragen, und dies erlaubt eine Belichtung mit hoher Genauigkeit.
Wirkung der Erfindung
Ein Mittel zur Einstellung des Abstandes zwischen einer Maske und einem Werkstück umfasst ein erstes Bauteil, welches an einem Werkstückträger oder einem Maskenträger befestigt ist, sowie ein zweites Bauteil, welches in vertikaler Richtung bei einer erfindungsgemäßen Kontaktbelichtungs-Vorrichtung positionsregulierbar ist, wie vorstehend erläutert wurde. Bei der Behandlung von Werkstücken mit unterschiedlichen Dicken kann der Abstand zwischen der Maske und dem Werkstück auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden, ohne den Stützring auszutauschen. Man kann deshalb den Arbeitswirkungsgrad erhöhen und kann auch die Kosten reduzieren, da man keine Stützringe zum Austauschen bereitstellen muss wie beim herkömmlichen Beispiel.

Claims

Kontaktbelichtungsvorrichtung des Typs, welcher einen Werkstückträger (WS) aufweist, auf welchem ein Werkstück (W) platziert ist, auf dessen Oberfläche ein lichtempfindlicher Film aufgebracht ist, ein Maskenträger (MS) zum Festhalten einer Maske (M), auf welcher ein Maskenmuster gebildet ist, durch welches das Werkstück (W) mit Licht bestrahlt wird, welches Belichtungslicht enthält, um das Maskenmuster auf das Werkstück (W) zu belichten, ein Mittel (4) zur Herstellung eines Vakuums in einem Raum zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W), und einen Stützring 10, welcher zwischen dem Maskenträger (MS) und dem Werkstückträger (WS) angeordnet ist, um einen vorgegebenen kontaktfreien Abstand zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W) bereitzustellen, wenn das Vakuum im Raum zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W) hergestellt wird, wodurch der Abstand dazwischen verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (10) einen ersten Teil (10a) umfasst, welcher entweder am Werkstückträger (WS) oder am Maskenträger (MS) befestigt ist, und einen zweiten Teil (10b), welcher durch Verschrauben mit dem ersten Teil (10a) verbunden ist, um eine relative vertikale Bewegung zu produzieren durch Drehung des zweiten Teils (10b) relativ zum ersten Teil (10a), sowie dadurch, dass der zweite Teil (10b) mit einem Mittel (10d) versehen ist, um den zweiten Teil (10b) relativ zum ersten Teil (10a) in einer gewünschten Position zu befestigen.
Kontaktbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher ein Arm (10c) zur Bewegung und Befestigung am zweiten Teil (10b) befestigt ist.
Kontaktbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Befestigungsmittel (10d) eine Feststellschraube ist.
Kontaktbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Feststellschraube (10d) in den Arm (10c) geschraubt ist.
Kontaktbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der zweite Teil (10b) zur automatischen Höheneinstellung mit einer drehenden Welle eines Motors verbunden ist.