JP2004252313A

JP2004252313A - 露光装置

Info

Publication number: JP2004252313A
Application number: JP2003044414A
Authority: JP
Inventors: Eizaburo Kanda; 栄三郎神田; Takehiro Katou; 毅宏加藤; Shinichi Nakamura; 信一中村
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】感光性レジストが形成された薄板の表面に、マスクパターンを光照射にて転写する際、薄板の露光範囲の全領域にわたり、露光範囲とマスクパターンとの位置合わせが好適に行えるようにした露光装置を提供すること。
【解決手段】薄板１の露光範囲に孔１ａ，１ｂが設けられ、マスク２にマーク２ａ，２ｂが設けられている。孔１ａ，１ｂの重心とマーク２ａ，２ｂの重心が一致し、孔１ａ，１ｂとマーク２ａ，２ｂが一直線上になると、露光範囲とマスクパターンとの完全な位置合わせ状態となる。この状態が得られないときは、先ず、ＣＣＤカメラで孔１ａとマーク２ａ間、及び孔１ｂとマーク２ｂ間の位置ずれを読み取り、それらの位置ずれ値から露光範囲の４隅の位置ずれを計算し、その４隅の位置ずれの、薄板横方向値、薄板縦方向値，位置ずれ距離が、それぞれ規定値以内となるように、薄板１とマスク２の位置合わせを行ってから、露光するようになっている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームやプリント基板等の製造工程において、薄板材料にマスクパターンを転写することで、微細加工を可能にする露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品用のリードフレームやプリント基板等の製作に用いられる薄板は、長尺状態で加工され、複数の電子部品と一体化した後、個々の部品単位で切断される場合が多い。また、その場合、加工工程において、薄板の感光レジスト面にマスクパターンを転写するときは、長さ方向に間欠的に搬送される薄板に対し、同一マスクを用いて、順に露光していくことになるが、その場合における一回の露光領域（以下、露光範囲という）は、全体として略方形であることが多い。そのため、その露光範囲において方向を示す場合は、横方向，縦方向と称するのが適当であるが、以下の説明では、便宜的に、上記の横方向を、搬送方向やｘ方向と称したり、それと直交する上記の縦方向を、幅方向やｙ方向と称したりするようにする。
【０００３】
ところで、上記のように、加工材料である薄板にマスクパターンを光照射にて転写する場合、露光範囲とマスクパターンとの位置合わせ、言い換えれば薄板とマスクとの位置合わせをする必要がある。なぜならば、上記したように、薄板が搬送される場合、搬送装置から受ける振動などによって、露光ステージにおける薄板の停止状態が一定せず、送りすぎ，送り不足，傾きなどがまちまちに生じてしまい、そのままの状態で転写すると、以後の電子部品との一体化工程に支障を来たしてしまうことがあるからである。そのため、従来から露光装置には、露光範囲とマスクパターンとの位置合わせを行える機能が備えられている。
【０００４】
このように、露光に先だって、薄板の露光範囲とマスクの転写パターンとを位置合わせする場合、従来の露光装置では、次のようにして行っている。先ず、
ａ予め薄板の一回の露光範囲に２箇所の位置合わせ孔を設け、
ｂマスクの上記孔に対応させる位置にそれぞれ位置合わせマークを設けておき、
ｃＣＣＤカメラで上記孔と上記マーク間の位置ずれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）を読み取る。
ここで、上記のｘ１，ｙ１は、第１の孔における薄板横方向と薄板幅方向の位置ずれ値であり、ｘ２，ｙ２は、第２の孔における同様の位置ずれ値である。
【０００５】
そして、次に、これらの値から、マスクと薄板の露光範囲の中心におけるずれ量が計算される。例えば、第１の孔，第２の孔が、露光範囲の横方向中央で、幅方向両端にある場合は、（ｘ１＋ｘ２）／２、（ｙ１＋ｙ２）／２、（ｙ１−ｙ２）が、それぞれマスクと薄板の露光中心における横方向ずれ、幅方向ずれ、傾きに相当することになる。そして、これら３つの値が規定値以内になるように、マスクと薄板の位置合わせを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、微細パターンを一回の露光範囲の全領域にわたって形成するためには、その全領域において、位置ずれ量が規定値以内となることが必要である。しかしながら、従来の露光装置では、上記のように、露光範囲の中央領域での位置ずれ量と傾き量で評価していたため、露光範囲の隅の領域における実際の位置ずれ量は、規定値以内となる場合もあるが、規定値外になってしまう場合もある。そこで、上記のように、微細パターンを露光範囲の全領域にわたって形成する場合には、露光範囲の中央領域での位置ずれ量の規定値を出来るだけ小さく設定することによって、結果として露光範囲の全領域での位置ずれ量が規定値以内に納まるようにしている。しかしながら、このような従来の方法では、露光範囲の全領域での位置ずれ量を確認した上で位置合わせを行っていないため、依然として、隅領域での位置ずれ量が規定値以内となっているかどうかが不明確であるし、位置ずれ量の許容範囲を非常に狭く設定することから、位置合わせにかなり時間が掛かってしまう等の問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、感光性レジストが形成された薄板の表面に、マスクパターンを光照射にて転写する露光装置であって、露光範囲の全領域での位置ずれ量、特に最も位置ずれの大きくなる４隅での位置ずれ量を、規定値以内に確実に位置合わせすることの可能な露光装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の露光装置は、薄板に１枚のマスクで片面露光する場合は、
ａ薄板の一回の露光範囲に２箇所の孔があり、
ｂマスクの上記孔に対応させる位置にそれぞれ位置合わせマークがあり、
ｃＣＣＤカメラで上記孔と上記位置合わせマーク間の位置ずれを読み取り、
ｄその２箇所における位置ずれ値から上記露光範囲の４隅の位置ずれを計算し、
この４隅の位置ずれの、薄板横方向値、薄板縦方向値及び位置ずれ距離が、それぞれ規定値以内になるように薄板とマスクの位置合わせを行って露光するようにする。
【０００９】
また、２枚のマスクを使用して、薄板の両面に同時に露光する場合は、
ａ薄板の一回の露光範囲に２箇所の孔があり、
ｂ第１マスクの上記孔に対応させる位置にそれぞれ位置合わせマークがあり、
ｃ両マスクの相対する２箇所の位置にそれぞれ相互に位置合わせするマークがあり、
ｄＣＣＤカメラで上記孔と上記第１マスクの位置合わせマーク間の位置ずれを読み取り、
ｅその２箇所における位置ずれ値から上記露光範囲の４隅の位置ずれを計算し、
ｆＣＣＤカメラで上記両マスクの相互に位置合わせするマーク間の位置ずれを読み取り、
ｇ上記ｅ，ｆの位置ずれにより薄板と第２マスクの４隅の位置ずれを計算し、
上記ｅ，ｆ，ｇの各４隅の位置ずれの、薄板横方向値、薄板縦方向値、位置ずれ距離が、それぞれ規定値以内になるように両マスクの位置合わせを行って露光するようにする。その場合、第２マスクと薄板の位置ずれは、第１マスクと薄板の位置ずれと、第１マスクと第２マスクの位置ずれとの和で計算される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１及び図２を用いて説明する。尚、図１は、薄板とマスクとが、位置ずれのない完全な位置合わせ状態にある場合を示した説明図であり、図２は、薄板とマスクとが、位置ずれ状態にある場合の一例を示した説明図である。尚、図２は、薄板の両面に、二つのマスクを用いて同時に露光するようにしたときの、三者の位置合わ方法を説明する場合にも用いるが、図面が煩雑になることと、説明を理解するのに支障がないことから、図２には一つのマスクしか示されていない。
【００１１】
図１及び図２において、ドットで示した長尺の薄板１は、実際には露光範囲ごとに二つの貫通した略円形の孔を有しているが、各図においては、それらのうちの一つの露光範囲に設けられた孔１ａ，１ｂだけを示している。そして、それらの孔１ａ，１ｂは、その中心を位置合わせのための基準位置としている。また、白抜きで示した長方形のマスク２は、上記の二つの孔１ａ，１ｂにそれぞれ対応させる十字形の二つの位置合わせマーク２ａ，２ｂを有しており、その交差位置を位置合わせのための基準位置としている。更に、この実施の態様の説明には、座標や数式を用いるが、座標は、図１におけるマスク２の中心（マーク２ａ，２ｂの重心）を原点とし、各図において、原点の右方向が＋ｘ、上方向が＋ｙである。また、記号Ｍ及びＮは、それぞれ、マスク２の位置合わせマーク２ａ，２ｂ間のｘ方向の距離及びｙ方向の距離である。
【００１２】
先ず、図１は、薄板１に設けられている孔１ａ，１ｂとマスク２のマーク２ａ，２ｂとを、位置ずれなしで位置合わせした場合を示している。このように、薄板１とマスク２の位置が完全に一致したときは、二つの孔１ａ，１ｂの重心と二つのマーク２ａ，２ｂの重心は一致し、且つそれらの孔位置とマーク位置の４点は一直線上に配列される。このとき、孔位置とマーク位置が完全に同位置で重ならないのは、孔間距離とマーク間距離の違いに起因している。そして、このような位置ずれのない状態が、ＣＣＤカメラで撮影された画像によって確認された場合は、この状態で露光が行われる。
【００１３】
次に、図２は、薄板１とマスク２の位置がずれたときの一例を示している。このような配置関係にある孔１ａ，１ｂとマーク２ａ，２ｂが、ＣＣＤカメラによって同一画面に撮影されると、これを画像処理することによって、マーク位置での位置ずれ（ｄｘ１，ｄｙ１），（ｄｘ２，ｄｙ２）を読み取る。そして、それらの値から、マスク上の任意の点（ｕ，ｖ）の位置ずれ量を計算すると、δｘ＝−ｖ×ｓｉｎθ＋α、δｙ＝ｕ×ｓｉｎθ＋βが得られる。ここで、αは、（ｄｘ１＋ｄｘ２）／２であって、マスク中心（原点）でのｘ方向の位置ずれに相当し、βは、（ｄｙ１＋ｄｙ２）／２であって、マスク中心でのｙ方向の位置ずれに相当し、ｓｉｎθは、−［Ｍ×（ｄｙ１−ｄｙ２）＋Ｎ（ｄｘ１−ｄｘ２）］／（Ｍ×Ｍ＋Ｎ×Ｎ）であって、傾きに相当する。そして、δｘ、δｙの式は、位置ずれ評価位置座標に比例する項である−ｖ×ｓｉｎθ、ｕ×ｓｉｎθを有しているので、位置ずれは、ｕ，ｖの絶対値が最も大きい場合すなわち露光範囲の４隅で、最大値または最小値をもつことになる。
【００１４】
また、露光範囲のｘ方向の距離をＳ、ｙ方向の距離をＴとすると、露光範囲の４隅における位置座標は、（±Ｓ／２，±Ｔ／２）であるから、最大あるいは最小の位置ずれ量は、ｘ方向が（±Ｓ／２）×ｓｉｎθ＋α、ｙ方向は（±Ｔ／２）×ｓｉｎθ＋βで与えられる。両式ともに、第１項が回転、第２項がｘ方向あるいはｙ方向の平行移動となっている。そして、位置ずれ距離は、δｘ×δｘ＋δｙ×δｙの平方根で与えられるので、これを位置ずれ距離の判定式として使用する。
【００１５】
これまでは、薄板１の片面に露光する場合を前提にし、薄板１とマスク２の位置合わせに用いる判定式を説明したが、このような式は、薄板１の片面に露光した後に、他方の面に露光する場合にも適用することができることは言うまでもない。さらに、これらの算定式は、二つのマスクを用いて薄板１の両面に同時に露光する場合にも適用することができる。その場合、薄板と第１マスクとの間の位置ずれには、上記と同様に、孔１ａ，１ｂとマーク２ａ，２ｂを使用するが、第１マスクと第２マスクとの間の位置ずれには、両方のマスクに設けられた相互の位置合わせマークを使用して位置合わせをすることになる。そして、その場合には、薄板と第２マスクとの位置ずれ量は、（薄板と第１マスクの位置ずれ量）−（第１マスクと第２マスクの位置ずれ量）の算出値で評価することができる。
【００１６】
【実施例】
次に、上記の方法で実際に試験してみた例を実施例として説明する。先ず、片面露光の場合の実施例を説明する。露光する薄板材料としては、薄いポリイミドの両面に形成した厚さ１８μｍの銅箔に感光性のドライフィルムをラミネートした、幅２５０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの長尺材を用いた。薄板材料には、図１，図２に示した配置で、直径０．５ｍｍの二つの孔を開口した。二つの孔の幅方向の間隔は２３０ｍｍであり、搬送方向については同じ位置である。
【００１７】
また、マスクには、それらの孔に対応させる位置に、図１，図２に示されているようにして十字形の位置合わせマークを描画した。したがって、この場合には、上記の一般式で、Ｎ＝２３０ｍｍ、Ｍ＝０ｍｍの場合に相当する。その場合、４隅における位置ずれ量は、ｘ方向がＡＸ＝±（ｄｘ１−ｄｘ２）＋（ｄｘ１＋ｄｘ２）／２、ｙ方向が、ＡＹ＝±（ｄｘ１−ｄｘ２）／２＋（ｄｙ１＋ｄｙ２）／２となる。したがって、位置ずれ規定値をａμｍとすると、−ａ＜ＡＸ＜ａ、−ａ＜ＡＹ＜ａが判定式となる。
【００１８】
そこで、ａ＝３μｍとして、薄板材料の片面に所定のパターンを５０ショット露光した。露光後、５ショットの試料について、露光範囲の４隅を、上記の位置合わせ孔との位置関係で測定した結果、ｘ方向とｙ方向の位置ずれの最大量は、いずれも２．９μｍであった。また、これと比較するため、上記の従来方法で、すなわち、−ａ＜（ｄｘ１＋ｄｘ２）／２＜ａ、−ａ＜（ｄｙ１＋ｄｙ２）／２＜ａ、−ａ＜（ｄｘ１−ｄｘ２）／２＜ａを判定式として露光を行い、露光されたパターンを同様の方法で評価した。その結果、最大の位置ずれ量は、４．３μｍであった。
【００１９】
次に、二つのマスクを用い、両面に同時に露光した場合の実施例を説明する。露光する薄板材料としては、上記の片面露光の場合と全く同じものを用いた。また、この場合には、薄板材料の表側に第１マスクを配置し、裏側に第２マスクを配置したが、第１マスクは、上記の片面露光の場合におけるマスクの特徴を全て備えいているほか、図２に例示されているように、右上隅と左下隅には黒丸の位置合わせマーク２ｃ，２ｄが描画されている。さらに、図示されていない第２マスクにも、第１マスクの位置合わせマーク２ｃ，２ｄと対応する右上隅と左下隅に、前述の黒丸よりも直径が大きい白丸の位置合わせマークが描画されている。
【００２０】
そして、薄板材料と第１マスクの位置合わせには、片面露光の場合と同じ判定式を用いた。他方、第１マスクと第２マスクの位置合わせの場合は、計算式は、ＢＸ＝（±Ｓ′／２）×ｓｉｎθ′＋（ｄｘ１′＋ｄｘ２′）／２、ＢＹ＝（±Ｔ′／２）×ｓｉｎθ′＋（ｄｙ１′＋ｄｙ２′）／２，ｓｉｎθ′＝−［Ｍ′×（ｄｙ１′−ｄｙ２′）＋Ｎ′（ｄｘ１′−ｄｘ２′）］／（Ｍ′×Ｍ′＋Ｎ′×Ｎ′）となり、ｘ方向は−ａ＜ＢＸ＜ａ、ｙ方向は−ａ＜ＢＹ＜ａ、が判定式となる。ここで、Ｍ′＝２００ｍｍ、Ｎ′＝２６０ｍｍ、Ｓ′＝２３０ｍｍ、Ｔ′＝２３０ｍｍである。被露光材料とマスク２の露光範囲４隅における位置ずれは、ｘ方向位置ずれにはＣＸ＝ＡＸ−ＢＸ、ｙ方向位置ずれはＣＹ＝ＡＹ−ＢＹで得られる。従って、−ａ＜ＡＸ−ＢＸ＜ａ、−ａ＜ＡＹ−ＢＹ＜ａが判定式となる。
【００２１】
位置ずれに対してより厳しく任意の方向に対する位置ずれ量を規定値以内にするために、ＡＸ^２＋ＡＹ^２，ＢＸ^２＋ＢＹ^２，ＣＸ^２＋ＣＹ^２のそれぞれの平方根が位置ずれ距離になるので、これらの値がａ未満になるように位置合わせをする。以上述べた判定式で、ａ＝３μｍにて両面露光を行った。露光されたパターンと被露光材料の位置合わせ孔との位置ずれを、露光５ショットのそれぞれの４隅で測定したところ、位置ずれ距離の最大値は２．９μｍであった。
【００２２】
尚、これまでの説明では、被露光材料である薄板が長尺材料であって、その長さ方向に、マスクを介して転写パターンが一列に露光されていく場合を前提にして説明したが、本発明は、そのような場合に限定されず、方形をした大きな薄板をｘ，ｙ方向に移動させ、その表面に、網の目状に転写パターンを順に露光する場合にも適用することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の露光装置は、露光範囲内で最大の位置ずれを発生させる４隅の位置ずれ量を評価対象にして、薄板材料とマスクとの露光位置合わせを行うので、露光される全領域で、高精度な位置合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄板とマスクとが、完全な位置合わせ状態にある場合を示した説明図である。
【図２】薄板とマスクとが、位置ずれ状態にある場合の一例を示した説明図である。
【符号の説明】
１薄板
１ａ，１ｂ孔
２マスク
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄマーク

Claims

感光性レジストが形成された薄板の表面に、マスクパターンを光照射にて転写する露光装置において、
ａ薄板の一回の露光範囲に２箇所の孔があり、
ｂマスクの上記孔に対応させる位置にそれぞれ位置合わせマークがあり、
ｃＣＣＤカメラで上記孔と上記位置合わせマーク間の位置ずれを読み取り、
ｄその２箇所における位置ずれ値から上記露光範囲の４隅の位置ずれを計算し、
この４隅の位置ずれの、薄板横方向値、薄板縦方向値及び位置ずれ距離が、それぞれ規定値以内になるように薄板とマスクの位置合わせを行って露光することを特徴とする露光装置。
感光性レジストが形成された薄板の両面に、それぞれのマスクパターンを同時に光照射にて転写する露光装置において、
ａ薄板の一回の露光範囲に２箇所の孔があり、
ｂ第１マスクの上記孔に対応させる位置にそれぞれ位置合わせマークがあり、
ｃ両マスクの相対する２箇所の位置にそれぞれ相互に位置合わせするマークがあり、
ｄＣＣＤカメラで上記孔と上記第１マスクの位置合わせマーク間の位置ずれを読み取り、
ｅその２箇所における位置ずれ値から上記露光範囲の４隅の位置ずれを計算し、
ｆＣＣＤカメラで上記両マスクの相互に位置合わせするマーク間の位置ずれを読み取り、
ｇ上記ｅ，ｆの位置ずれにより薄板と第２マスクの４隅の位置ずれを計算し、
上記ｅ，ｆ，ｇの各４隅の位置ずれの、薄板横方向値、薄板縦方向値、位置ずれ距離が、それぞれ規定値以内になるように両マスクの位置合わせを行って露光することを特徴とする露光装置。