JP3059470B2 - 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

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との真空密着時に両平板間に空
気が残存すること（いわゆる空気溜まり）により生じる
局所的な密着不良を防止してワーク平板への転写パター
ンの転写を高い寸法精度および再現性で正確に行うこと
が可能であり、たとえば印刷法を採用して薄膜半導体素
子を製造する場合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、回路ある
いは素子構成用微細パターンを正確に形成する必要があ
る。

この薄膜半導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、又はあらかじ
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・現像し、次いでエッチング処理を行なう印刷
法を採用して電気回路あるいは素子構成用の微細パター
ンを形成する方法が考えられる。

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強
度と密着均一性が充分ではない。一方、真空密着法を利
用すれば充分な密着強度が得られるものと考えられる。
しかし、この真空密着法においては被加工物と印刷イン
キ層との密着時に被加工物と印刷インキ層との間に空気
が残存するいわゆる空気溜まりにより局所的に密着不良
が生じることがある。したがって、従来のいわゆる平行
平板型の印刷方法によっては、たとえば薄膜半導体素子
に要求される寸法精度でワーク平板全面に均一にパター
ンを印刷することはできない。

一方、印刷法を採用して薄膜半導体素子の回路や素子
構成用の微細パターンを形成するためには、それ以前に
既に加工形成された要素パターンを有する被加工物と新
たに転写すべき印刷インキパターンとの正確な位置合わ
せを行なう必要がある。

しかしながら、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位置合わせは予め予備印
刷を行って調整し、良好な結果が得られた段階で印刷用
ワーク平板に印刷するために被加工物と印刷インキパタ
ーンとの位置関係に変動が起きてもそのまま続行するの
が通例である。

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位置合わせ精度およびその再現性は
20〜30μｍが限度であり、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わせ精度および再
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高く、密着時に両平板間に
空気が残存すること（いわゆる空気溜まり）により生じ
る局所的な密着不良を防止してワーク平板への転写パタ
ーンの転写を高い寸法精度および再現性で正確に行うこ
とが可能であり、たとえば印刷法を採用して薄膜半導体
素子を製造する場合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
ク平板とを圧着した後、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対向させ
て配置し、その後、前記パターン転写用平板における前
記ワーク平板との対向面とは反対側の面が接するパター
ン転写用平板外側空間および前記ワーク平板における前
記パターン転写用平板との対向面とは反対側の面が接す
るワーク平板外側空間の少なくとも一方と、両平板間と
を、同時に減圧して同圧の減圧状態を形成し、この減圧
状態下に適当な空間距離を設けた非接触状態で前記パタ
ーン転写用平板と前記ワーク平板とを整合し、次いで、
両者を静的に密着させ、その後、両平板間は前記の減圧
状態を維持したまま前記パターン転写用平板外側空間お
よび前記ワーク平板外側空間のうち前記の減圧状態にあ
る空間を大気圧に開放することにより前記の両平板を密
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両平板を圧着す
る平板移動機構と、前記パターン転写用平板における前
記ワーク平板との対向面とは反対側の面が接するととも
に大気圧に開放可能なパターン転写用平板外側空間およ
び前記ワーク平板における前記パターン転写用平板との
対向面とは反対側の面が接するとともに大気圧に開放可
能なワーク平板外側空間の少なくとも一方と両平板間と
を同時に減圧可能な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とを対向させて配置する。

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におけるワーク平板２との対向面1aとは反対側の
面1bが接するパターン転写用平板外側空間４と、両平板
間とを等しい圧力に減圧する。

パターン転写用平板外側空間４は、第１図（ロ）に示
すように、たとえば、平板保持部5aを有するエアーチャ
ンバー５でパターン転写用平板１におけるワーク平板２
との対向面1aとは反対側の面1bを保持することにより形
成される。

このパターン転写用平板外側空間４を減圧するには、
エアーチャンバー５内の空気をたとえば真空ポンプ等を
用いて排出すればよい。

一方、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（ロ）に示すように、対
向して配置された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沿って密封し、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。なお、第１図（ロ）にお
いて、６は定番、７は密封具である。

パターン転写用平板外側空間４と両平板間との減圧操
作は、パターン転写用平板外側空間４の圧力と両平板間
の圧力を等しく保ちながら同時に行なう。従ってたとえ
ば１ヶの真空ポンプを用いて、両者にパイプ配管し、弁
操作により両者を同圧にすることもできる。この減圧操
作は、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。この場合、転写用平板１とエアーチ
ャンバー５内の圧力差をエアーチャンバー５の圧力の方
が高くなるように調節すれば、密着具等を用いなくても
転写用平板１とエアーチャンバー５とを密着させて減圧
することができる。

また、第２図に示すように、パターン転写用平板外側
空間４と両平板間とを同時に減圧するのに代えて、ワー
ク平板外側空間８と両平板間とを同時に減圧してもよい
し、パターン転写用平板外側空間４およびワーク平板外
側空間８の両空間と両平板間とを同時に減圧してもよ
い。なお、第２図において、９はエアーチャンバー、9a
は平板保持部である。

以上のようにしてパターン転写用平板外側空間４およ
びワーク平板外側空間８の少なくとも一方と両平板間と
を同時に減圧して減圧状態を形成する。

次いで、この減圧状態を維持したまま、パターン転写
用平板１とワーク平板２との整合を行ない、その後、第
１図（ハ）に示すように、パターン転写用平板１とワー
ク平板２との静的密着を行なう。この操作によって両基
板間には既に空気が存在しなくなるので局所的空気残留
が起ることはない。

パターン転写用平板１とワーク平板２との整合は、た
とえば第３図に示すように、パターン側レジスターマー
ク11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11を設けたワーク平板２とを用い、パターン側
レジスターマーク11とワーク側レジスターマーク12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11とワーク側レジスターマー
ク12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
せることにより行なうことができる。

すなわち、パターン側レジスターマーク11とワーク側
レジスターマーク12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３図（イ）に示すようにパターン
側レジスターマーク11とワーク側レジスターマーク12と
の位置ずれを示していれば、第３図（ロ）に示すように
パターン側レジスターマーク11とワーク側レジスターマ
ーク12とが重なり合って観察される位置まで転写用平板
１およびワーク平板２の少なくとも一方を移動させるこ
とによりパターン転写用平板１とワーク平板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11およびワーク側レジスターマーク12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
なくとも一方を移動させるには、たとえば、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
可能な定盤で保持し、該定盤を移動させればよい。

続いて、第１図（ハ）に示すように、パターン転写用
平板１とワーク平板２とを圧着し、転写パターン３とワ
ーク平板２とを接触させる。

この圧着は、たとえば、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が重なり合って観察され
る位置で対向する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
ることにより行なうことができる。

次いで、第１図（ニ）に示すように、両平板間は前記
の減圧状態を維持したままパターン転写用平板外側空間
を大気圧に開放する。

この操作により、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、両平板間に残存することのある空気が
あらかじめ排除されているので容易に密着強度および密
着均一性が向上する。

このようにしてパターン転写用平板１とワーク平板２
とを密着させた後は、第１図（ホ）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。

この分離により、パターン転写用平板１の転写パター
ン３はワーク平板２上に転写してパターンが形成され
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
部の全周に沿った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。

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、寸法精度、位置合わせ精度および再現性に
優れ、たとえば薄膜半導体素子の導電性微細パターンに
要求される寸法精度、位置合わせ精度および再現性の水
準を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４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20と、平行移動機構30と、減圧装置40とを備
える。

観察光学系20は、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。観察光学系20は２系統以上設けることが好
ましい。観察光学系20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20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20にはアライメント量算出部21が接続され
ている。

アライメント量算出部21は、観察光学系20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21は、第５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21での算出結果は、ステージ制
御部22を介して制御信号として平板移動機構30へ出力さ
れる。

すなわち、ステージ制御部22においては、２次座標系
（ｘ−ｙ座標系）におけるパターン側レジスターマーク
11とワーク側レジスターマーク12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11とワーク側レジスターマーク12とが重なり合
って観察される位置までワーク定盤６が移動するのに必
要な制御信号が平板移動機構30へ出力される。なお、定
盤６は、ワーク平板２を保持する機能を有し、平板移動
機構30により移動可能である。また、第４図中、60は観
察孔である。平板移動機構30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11とワーク側レジスタ
ーマーク12とが重なり合って観察される位置まで定盤６
を移動させる機能を有し、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定盤６を移動させる圧着
機能を有する。

この平板移動機構30は、たとえばリニアモーターや精
密パルスモーターなどの各種モーターを用いて構成する
ことができる。

減圧装置40は、第４図に示すように、エアーチャンバ
ー５と、密着具７と、真空ポンプ41と、導管42とを備え
る。真空ポンプ41は導管42を介してエアーチャンバー５
および密封具７に接続されている。

本実施例においてエアーチャンバー５はパターン転写
用平板外側空間４を形成し、パターン転写用平板外側空
間４を大気圧に開放するバルブ50と平板保持部5aとを備
える。

密封具７はパターン転写用平板１とワーク平板２との
周端部の全周に沿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沿って
着脱可能であり、本実施例においてはエアーチャンバー
５に設けられた平板保持部5aの周端部と定盤６の周端部
とに着脱可能である。

第６図に示すように、密封具７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沿って装着したま
まパターン転写用平板１とワーク平板２とを圧着した状
態で真空ポンプ41を作動させれば、パターン転写用平板
外側空間４と両平板間とが同時に等しい圧力に減圧され
る。

そして、減圧状態にあるパターン転写用平板外側空間
４を形成するエアーチャンバー５に設けられたバルブ50
を開けば、パターン転写用平板外側空間４が大気圧に開
放され、結果的にパターン転写用平板１は大気圧により
ワーク平板２に加圧圧着される。

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およびワーク平
板の両平板間に残存する空気を排除することができるの
で、いわゆる空気溜まりにより生じる局所的な密着不良
を防止してワーク平板への転写パターンの転写を高い寸
法精度および再現性で正確に行うことが可能であり、た
とえば印刷法を採用して薄膜半導体素子を製造する場合
に好適に採用する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。

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と
の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圧着を両平板間に残存する
空気を排除した状態で行なうことが可能てあり、高い位
置合わせ精度および寸法精度で正確に、且つ高い再現性
でワーク平板に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）〜（ホ）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およびワーク平板の両
平板間とパターン転写用平板とワーク平板外側空間との
関係を模式的に示す説明図、第３図は本発明のアライメ
ント転写方法においてパターン転写用平板とワーク平板
との整合状態を示す説明図、第４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５図は本発明の
アライメント転写装置におけるアライメント量算出部の
構成例を示す説明図、第６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
ーク平板との関係の一例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……パターン転写用平板外側空間、５
……ワーク側レジスターマーク、８……ワーク平板外側
空間、パターン側レジスターマーク、11……パターン側
レジスターマーク、12……ワーク側レジスターマーク、
20……観察光学系、30……平板移動機構、40……減圧装
置。

Claims (2)

(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圧着した後、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
   ク平板とを対向させて配置し、その後、前記パターン転
   写用平板における前記ワーク平板との対向面とは反対側
   の面が接するパターン転写用平板外側空間および前記ワ
   ーク平板における前記パターン転写用平板との対向面と
   は反対側の面が接するワーク平板外側空間の少なくとも
   一方と、両平板間とを、同時に減圧して減圧状態を形成
   し、この減圧状態で前記パターン転写用平板と前記ワー
   ク平板との整合および圧着を行ない、その後、両平板間
   は前記の減圧状態を維持したまま前記パターン転写用平
   板外側空間および前記ワーク平板外側空間のうち前記の
   減圧状態にある空間を大気圧に開放することにより前記
   の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
   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両
   平板を圧着する平板移動機構と、前記パターン転写用平
   板における前記ワーク平板との対向面とは反対側の面が
   接するとともに大気圧に開放可能なパターン転写用平板
   外側空間および前記ワーク平板における前記パターン転
   写用平板との対向面とは反対側の面が接するとともに大
   気圧に開放可能なワーク平板外側空間の少なくとも一方
   と両平板間とを同時に減圧可能な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。