JP3031481B2 - アライメント転写方法およびアライメント転写装置 - Google Patents

アライメント転写方法およびアライメント転写装置

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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアライメント転写方法およびアライメント転
写装置に関し、さらに詳しくは、平行平板型のパターン
転写用平板とワーク平板(被転写基板)との密着性を向
上させるとともにワーク平板への転写パターンの転写を
高い精度で正確に行うことができて、例えば薄膜半導体
素子の製造に好適に採用することのできるアライメント
転写方法と、この方法に好適に使用することのできるア
ライメント転写装置とに関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕
たとえば薄膜半導体素子の製造においては、導電性微
細パターンを正確に形成する必要がある。
この薄膜導電体素子の製造においては、たとえば被加
工物に直接レジストインキを印刷するかまたはあらかじ
めフォトレジスト層を塗布し、次いで、この被加工物に
所定形状で紫外線を遮断する印刷インキ層を印刷した
後、露光・現像後にエッチング処理を行なう印刷法を採
用して電気回路用又は素子構成用の微細パターンを形成
する方法がある。
しかしながら、いわゆる平行平板型の印刷方法におい
ては、被加工物と印刷インキ層とを機械的に接触させた
後、両者を分離することにより被加工物上に印刷インキ
層を印刷するので、被加工物と印刷インキ層との密着性
即ち密着強度と均一性が充分ではなく、したがってたと
えば薄膜導電体素子に要求される精度でパターンを形成
することはできない。
また、印刷法を採用して薄膜導電体素子の回路用等の
微細パターンを形成するためには、被加工物と印刷イン
キ層との正確な位置合わせを行なう必要がある。
一方、従来の印刷法においては、一般に被加工物と印
刷インキパターンとの正確な位置合わせは行なわれてい
ない。
したがって、従来の印刷法により被加工物上に印刷さ
れる印刷パターンの精度および再現性は、たとえば薄膜
導電体素子の微細パターンに要求される精度および再現
性の水準には至っていない。
本発明は前記の事情に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明は平行平板型のパターン転写用平板と
ワーク平板との密着強度が向上しているとともにワーク
平板への転写パターンの転写を高い精度で均一且つ正確
に行うことができて例えば薄膜導体素子の製造に好適に
採用することのできるアライメント転写方法と、この方
法に好適に使用することのできるアライメント転写装置
とを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記の課題を解決するための本発明の要旨は、転写パ
ターンを備えるパターン転写用平板と該パターン転写用
平板からパターン転写されるワーク平板とを対向させて
配置し、次いで、前記パターン転写用平板と前記ワーク
平板とを密着させた後、両平板を分離して前記ワーク平
板上にパターンを形成するパターン転写方法において、
前記パターン転写用平板と前記ワーク平板とを重ね合わ
せてから両平板間を減圧することにより両平板を密着さ
せることを特徴とするアライメント転写方法であり、 転写パターンを備えるパターン転写用平板と該パター
ン転写用平板からパターンが転写されるワーク平板とを
対向させて配置し、次いで、前記パターン転写用平板と
前記ワーク平板とを密着させた後、両平板を分離して前
記ワーク平板上にパターンを形成するパターン転写方法
において、微小間隙を設けた非接触状態下で前記パター
ン転写用平板に設けたパターン側レジスターマークと前
記ワーク平板に設けたワーク側レジスターマークとを、
観察光学系で光学的に観察しつつ該観察光学系から得ら
れる情報に応じて前記パターン転写用平板および前記ワ
ーク平板の少なくとも一方を移動させることにより重ね
合わせて前記パターン転写用平板と前記ワーク平板との
整合を行ない、その後、前記パターン転写用平板と前記
ワーク平板とを重ね合わせてから両平板間を減圧するこ
とにより両平板を密着させることを特徴とするアライメ
ント転写方法であり、 微小間隙を設けた非接触状態の下で転写パターンを備
えるパターン転写用平板に設けたパターン側レジスター
マークと該パターン転写用平板に対向して配置されたワ
ーク平板に設けたワーク側レジスターマークとを光学的
に観察する観察光学系と、該観察光学系で得られた情報
に基づいて前記パターン側レジスターマークと前記ワー
ク側レジスターマークとが重なり合う位置に前記パター
ン転写用平板および前記ワーク平板の少なくとも一方を
移動させるとともに、又は更に両平板が接触する直前ま
で該整合動作を継続しつつ、両平板を圧着する平板移動
機構と、両平板間を減圧状態にする減圧装置とを備える
ことを特徴とするアライメント転写装置である。
〔実施例〕
以下、本発明のアライメント転写方法およびアライメ
ント転写装置について、図面を参照して説明する。
第1図にパターン転写用平板1とワーク平板2との関
係を示す。
第1図(イ)に示すように、本発明の方法において
は、まず、転写パターン3を備えるパターン転写用平板
1とワーク平板2とを平行に設置する。
転写パターン3は、たとえば各種の印刷インキ、ある
いはワーク平板2との接触面に粘着層を設けてなる金属
薄膜などを好適に用いて形成することができる。
次いで、第1図(ロ)に示すように、パターン転写用
平板1およびワーク平板2の少なくとも一方を対向する
平板の方向に移動させてパターン転写用平板1とワーク
平板2とを重ねる。この段階でパターン転写用平板1に
形成された転写パターン3とワーク平板2とが接触す
る。
ここで、たとえば第2図に示すように、パターン側レ
ジスターマーク4を設けたパターン転写用平板1とワー
ク側レジスターマーク4を設けたパターン転写用平板2
とを用い、パターン側レジスターマーク4とワーク側レ
ジスターマーク5との位置関係を光学的に観察しつつ得
られる情報に応じてパターン側レジスターマーク4とワ
ーク側レジスターマーク5とが重なり合って観察される
位置までパターン転写用平板1およびワーク平板2の少
なくとも一方を移動させて整合を行なえば、ワーク平板
2の所定の位置に転写パターン3を接触させることがで
きる。すなわち、パターン側レジスターマーク4とワー
ク側レジスターマーク5との位置関係について光学的に
観察して得られた情報が第2図(イ)に示すようにパタ
ーン側レジスターマーク4とワーク側レジスターマーク
5との位置ずれを示していれば、第2図(ロ)に示すよ
うにパターン側レジスターマーク4とワーク側レジスタ
ーマーク5とが重なり合って観察される位置まで転写用
平板およびワーク平板2の少なくとも一方を移動させる
ことにより転写パターン3がワーク平板2との整合を行
なう。そして、この整合は、複数組のパターン側レジス
ターマーク4およびワーク側レジスターマーク5につい
て行なうことが望ましい。
なお、パターン転写用平板1およびワーク平板2の少
なくとも一方の移動は、たとえば、パターン転写用平板
1を所定の位置で保持するとともにワーク平板2を移動
可能な定盤上に保持し、ワークパターン転写用平板1ま
たはワーク平板2を保持する定盤を移動させればよい。
続いて、第1図(ハ)に示すように、転写パターン3
とワーク平板2とが接触したままの状態でパターン転写
用平板1とワーク平板2との間を減圧する。
この減圧操作により、結果的にパターン転写用平板1
とワーク平板2とは大気圧によって加圧圧着されること
になるので、パターン転写用平板1とワーク平板2とは
さらに強固に密着し、密着強度が向上する。なお、減圧
操作による密着強度および密着の全面均一性の向上をよ
り効果的なものにするためには、パターン転写用平板1
およびワーク平板2の少なくとも一方に可撓性を有する
ものを使用すればよい。この場合は大面積板での剥離操
作も容易となる。
転写パターン3とワーク平板2とが接触した状態にあ
るパターン転写用平板1とワーク平板2との間を減圧す
るには、たとえば第1図(ハ)に示すように、転写パタ
ーン3とワーク平板2とが接触する状態で重なり合った
パターン転写用平板1とワーク平板2との周端部を全周
にわたって密封し、この状態で、真空ポンプ等を用いて
パターン転写用平板1とワーク平板2との間の空気を排
出すればよい。このような減圧操作は、パターン転写用
平板1とワーク平板2との間が真空状態あるいはそれに
近い状態になるまで行なうことが望ましい。
このようにしてパターン転写用平板1とワーク平板2
との間を減圧した後は、第1図(ニ)に示すように、パ
ターン転写用平板1とワーク平板2とを分離する。
パターン転写用平板1とワーク平板2との分離は、た
とえば、パターン転写用平板1とワーク平板2との周端
部の全周にわたる密封を解除した状態でパターン転写用
平板1とワーク平板2とを引き離せばよい。
また、前記の減圧を行なった後、パターン転写用平板
1とワーク平板2とを引き離す前に、第1図(ホ)およ
び同図(ヘ)に示すように、周端部の全周にわたる密封
を解除したパターン転写用平板1とワーク平板2とを、
たとえばローラーなどの機械的局所加圧手段6を用いて
さらに圧着してもよい。
以上のようにしてワーク平板2上に転写される転写パ
ターン3は、位置合せ精度およびその再現性に優れ、た
とえば薄膜半導体素子の導電性微細パターンに要求され
る位置合せ精度およびその再現性の水準(例えば1〜5
μm)をも満足するものである。
次に、本発明のアライメント転写装置について説明す
る。
第3図に示すように、このアライメント転写装置は、
観察光学系10と、平板移動機構20と、減圧装置30とを備
える。
観察光学系10は、パターン側レジスターマークのワー
ク側レジスターマークとの位置関係を光学的に観察可能
であり、たとえば顕微鏡、CCDなどを用いて構成するこ
とができる。また、たとえば既存のレーザー光学系を好
適に用いて構成することができる。観察光学系10は2系
統以上設けることが好ましい。観察光学系10を2系統以
上設けることにより、同時に複数箇所での観察が可能で
ある。ただし、観察光学系10を1系統しか設けない場合
であっても、該観察光学系が移動可能であれば複数箇所
での観察は可能である。
観察光学系10にはアライメント量算出部11が接続され
ている。
アライメント量算出部11は、観察光学系10で得られた
情報によりパターン側レジスターマークとワーク側レジ
スターマークとの位置ずれを算出する機能を有する。
このアライメント量算出部11は、第4図に示すよう
に、たとえば、入出力インターフェース(I/O)とコン
トロールプロセシングユニット(CPU)とランダムアク
セスメモリー(RAM)とを用いて構成することができ
る。
アライメント量算出部11での算出結果は、ステージ制
御部12を介して制御信号として平板移動機構20へ出力さ
れる。
すなわち、ステージ制御部12においては、2次座標系
(x−y座標系)における水平方向(x軸方向、y軸方
向および原点から角度θの方向)におけるパターン側レ
ジスターマーク4とワーク側レジスターマーク5との位
置関係に関し、所定の整合ギャップlを維持しつつパタ
ーン側レジスターマーク4とワーク側レジスターマーク
5とが重なり合って観察される位置までワーク定盤40が
移動するのに必要な制御信号が平板移動機構20へ出力さ
れる。なお、ワーク定盤40は、ワーク平板2を保持する
機能を有し、平板移動機構20により移動可能である。ま
た、第3図中、41は転写用パターン平板1を保持する保
持具であり、42は観察孔である。
平板移動機構20は、前記の制御信号に基づいてパター
ン側レジスターマーク4とワーク側レジスターマーク5
とが重なり合って観察される位置までワーク定盤40を移
動させる整合機能を有し、さらに転写パターン3とワー
ク平板2とが密着する位置までワーク定盤40を移動させ
る圧着機能を有する。そして、上記の整合機能は、上記
の圧着機能が発揮されるまでの間継続可能である。
この平板移動機構20は、たとえばリニアモーター、微
小ステップのパルスモーターなどの各種モータを用いて
構成することができる。
減圧装置30は、第5図に示すように、転写パターン3
とワーク平板2とが接触する状態で重なり合ったパター
ン転写用平板1とワーク平板2の周端部を全周にわたっ
て密封する装着部31と真空ポンプ32と導管33とを有し、
装着部31は、パターン転写用平板1とワーク平板2との
周端部の全周にわたって密着可能であるとともにパター
ン転写用平板1とワーク平板2との周端部の全周に着脱
可能である。
装着部31をパターン転写用平板1とワーク平板2との
周端部の全周にわたって装着し、真空ポンプ32を作動さ
せれば、パターン転写用平板1およびワーク平板2と両
平板間の空気が排出され、両平板間が減圧される。
本発明のアライメント転写装置は、各種平板印刷法に
おいて好適に使用可能であり、本発明のアライメント転
写方法においては特に好適に使用可能である。
〔発明の効果〕
本発明によると、パターン転写用平板とワーク平板と
を重ね合わせた後、両平板間を減圧して両平板を密着さ
せるので、パターン転写用平板とワーク平板との密着強
度が向上し、ワーク平板への転写パターンの転写を高い
精度で正確に行うことのできるアライメント転写方法を
提供することができるとともに、転写パターンとワーク
平板との位置関係を光学的又は電子光学的に観察しなが
ら整合を行なうので、ワーク平板への転写パターンの転
写精度がさらに向上したアライメント転写方法を提供す
ることができる。特に既存のレーザー光学系によるコン
トロール機構などは高精度位置合せに好適である。
また、本発明によれば、観察光学系と平板移動機構と
減圧装置とを備えるので、ワーク平板と転写パターンの
と整合を正確かつ容易に行なうことができるとともにワ
ーク平板と転写パターンとの密着強度と均一性を向上さ
せることができてワーク平板上に正確に、且つ高い再現
性で転写パターンを転写させることのできるアライメン
ト転写装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)〜(ヘ)は本発明のアライメント転写方法
におけるパターン転写用平板とワーク平板との関係を工
程順に示す説明図、第2図(イ)および同図(ロ)はそ
れぞれ本発明のアライメント転写方法においてパターン
側レジスターマークとワーク側レジスターマークとの位
置関係について観察光学系で得られる情報を模式的に示
す説明図、第3図は本発明のアライメント転写装置の構
成例を示す説明図、第4図は本発明のアライメント転写
装置における減圧装置とパターン転写用平板およびワー
ク平板との関係を示す説明図、第5図は本発明のアライ
メント転写装置における減圧装置による減圧状態を示す
説明図である。 1……パターン転写用平板、2……ワーク平板、3……
転写パターン、4……パターン側レジスターマーク、5
……ワーク側レジスターマーク、10……観察光学系、20
……平板移動機構、30……減圧装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23F 1/00 102 G03F 7/34 H01L 21/027

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転写パターンを備えるパターン転写用平板
    と該パターン転写用平板からパターンが転写されるワー
    ク平板とを対向させて配置し、次いで、前記パターン転
    写用平板と前記ワーク平板とを密着させた後、両平板を
    分離して前記ワーク平板上にパターンを形成するパター
    ン転写方法において、前記パターン転写用平板と前記ワ
    ーク平板とを重ね合わせてから両平板間を減圧すること
    により両平板を密着させることを特徴とするアライメン
    ト転写方法。
  2. 【請求項2】転写パターンを備えるパターン転写用平板
    と該パターン転写用平板からパターンが転写されるワー
    ク平板とを対向させて配置し、次いで、前記パターン転
    写用平板と前記ワーク平板とを密着させた後、両平板を
    分離して前記ワーク平板上にパターンを形成するパター
    ン転写方法において、一定の間隙を設けた非接触状態で
    前記パターン転写用平板に設けたパターン側レジスター
    マークと前記ワーク平板に設けたワーク側レジスターマ
    ークとを、観察光学系で光学的に観察しつつ該観察光学
    系から得られる情報に応じて前記パターン転写用平板お
    よび前記ワーク平板の少なくとも一方を移動させること
    により重ね合わせて前記パターン転写用平板と前記ワー
    ク平板との整合を行ない、その後、前記パターン転写用
    平板と前記ワーク平板とを重ね合わせてから両平板間を
    減圧することにより両平板を密着させることを特徴とす
    るアライメント転写方法。
  3. 【請求項3】微小間隙を設けた非接触状態の下で転写パ
    ターンを備えるパターン転写用平板に設けたパターン側
    レジスターマークと該パターン転写用平板に対向して配
    置されたワーク平板に設けたワーク側レジスターマーク
    とを光学的に観察する観察光学系と、該観察光学系で得
    られた情報に基づいて前記パターン側レジスターマーク
    と前記ワーク側レジスターマークとが重なり合う位置に
    前記パターン転写用平板および前記ワーク平板の少なく
    とも一方を移動させるとともに、又は更に両平板が接触
    する直前まで該整合動作を継続しつつ、両平板を圧着す
    る平板移動機構と、両平板間を減圧状態にする減圧装置
    とを備えることを特徴とするアライメント転写装置。
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