JP3205811B2 - 基板露光装置における穴あきマスク及びそれを使用したギャップ制御方法 - Google Patents

基板露光装置における穴あきマスク及びそれを使用したギャップ制御方法

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JP3205811B2 JP35827691A JP35827691A JP3205811B2 JP 3205811 B2 JP3205811 B2 JP 3205811B2 JP 35827691 A JP35827691 A JP 35827691A JP 35827691 A JP35827691 A JP 35827691A JP 3205811 B2 JP3205811 B2 JP 3205811B2
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竹 弘 吉
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藤 康 弘 伊
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板にパターン
マスクに形成された配線パターンを焼き付ける基板露光
装置において上記パターンマスクとガラス基板との間の
ギャップを略全面にわたって正確に測定するのに用いる
穴あきマスク及びこの穴あきマスクを使用してパターン
マスクとガラス基板との間のギャップを正しく設定する
ことができるギャップ制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】基板露光装置は、図4に示すように、配
線パターンが形成されたパターンマスク1をマスクチャ
ック2で支持し、このパターンマスク1の下方にはガラ
ス基板3を基板チャック4の上面に載せて保持すると共
に、その基板チャック4を上昇させて上記ガラス基板3
の上面とパターンマスク1下面との間に所定のギャップ
gをあけて位置合わせをし、上記パターンマスク1の上
方から露光用の光を照射して該パターンマスク1に形成
された配線パターンを上記ガラス基板3に焼き付けるよ
うになっている。なお、図4において、符号5a,5
b,5cは上記基板チャック4の傾きを調整するチルト
機構を示し、符号6は上記チルト機構5a〜5cを支持
して上昇下降する支持部材を示している。
【0003】そして、このような基板露光装置におい
て、上記パターンマスク1とガラス基板3との間のギャ
ップgを所定の値に設定する(このギャップを「プロキ
シミティギャップ」という)には、ガラス基板3の位置
合わせ用の光学系でパターンマスク1の上方から見てい
て、まず、上記パターンマスク1の下面にピントを合わ
せる。次に、このパターンマスク1の下面から例えば10
0μmのギャップgをあけてガラス基板3をセットすると
し、上記パターンマスク1の下面から100μmの位置にピ
ントを合わせる。この状態で、ガラス基板3の上面に平
行出し用の縞パターンを照射して、基板チャック4を3
本のチルト機構5a〜5cで上昇させる。そして、上記
3本のチルト機構5a〜5cの上昇量を加減しながら、
上記縞パターンが正しい形に見えるように調節すること
により、ガラス基板3のパターンマスク1に対する平行
出しをすると共に、ギャップgを例えば100μmに設定し
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来のギャップ制御の方法においては、図4に示すよう
に、マスクチャック2の上方例えば3箇所に設けられた
位置合わせ用の光学系F,R,Cでパターンマスク1の
下面及びガラス基板3の上面にフォーカス位置を合わ
せ、それぞれの光学系F,R,Cの位置のみにおいてパ
ターンマスク1とガラス基板3との間のギャップgを設
定していたので、上記各位置F,R,Cにおけるギャッ
プgは正しい値に設定できるが、それ以外の位置におい
ては必ずしも正しいギャップgには設定できないことが
あった。すなわち、パターンマスク1とガラス基板3と
が平行に保たれておらず、それらの平面内で両者間のギ
ャップ量がばらつくことがあった。従って、図4に示す
ように、パターンマスク1の上方から露光用の光を照射
しても、ガラス基板3の平面内で配線パターンの焼付け
の解像度にむらが生じることがあった。このことから、
上記ガラス基板3から製造する製品の品質が劣化すると
共に、歩留まりも低下するものであった。
【0005】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、パターンマスクとガラス基板との間のギャップを
略全面にわたって正確に測定するのに用いる穴あきマス
ク及びこの穴あきマスクを使用してパターンマスクとガ
ラス基板との間のギャップを正しく設定することができ
るギャップ制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による基板露光装置における穴あきマスク
は、基板に焼き付ける配線パターンが形成されたパター
ンマスクと同一サイズ及び同一材質で作られた板材に
精密変位測定器の測定軸部が貫通する複数個の測定用穴
を所定の間隔をあけて複数行複数列で略全面にわたっ
穿設して成り、上記パターンマスクの代りにマスクチャ
ックに支持し、上記測定用穴に精密変位測定器の測定軸
部を貫通してセットし、下方に位置する基板チャックに
支持された基板の上面との間のギャップを直接測定する
のに用いるようにしたものである。
【0007】また、上記穴あきマスクを使用したギャッ
プ制御方法は、マスクチャックの上面に上記のように構
成された穴あきマスクを支持し、上記マスクチャックの
上方に設けられた位置合わせ用の複数の光学系を用いて
上記穴あきマスクの下面に対し基板チャックに支持され
基板の上面を所定のギャップをあけたところに設定
し、その後精密変位測定器の測定軸部を上記穴あきマス
クの測定用穴に貫通して該穴あきマスク下面から基板
面までのギャップを直接測定し、上記所定のギャップと
の差をそれぞれ求めると共にこの差を上記複数の光学系
の位置におけるオフセット値とし、このオフセット値を
上記所定のギャップ量に対し加減算して上記各光学系の
フォーカス位置を設定し、このフォーカス位置に基板
上面が位置するように基板チャックを移動させることに
より、最終的にパターンマスク下面と基板上面との間に
所定のギャップを設定するものである。
【0008】
【作用】このように構成された穴あきマスクは、基板に
焼き付ける配線パターンが形成されたパターンマスクの
代りにマスクチャックに支持し、板材に複数行複数列で
略全面にわたって穿設された測定用穴に精密変位測定器
の測定軸部を貫通してセットし、下方に位置する基板チ
ャックに支持された基板の上面との間のギャップを直接
測定するのに用いる。これにより、基板露光装置におい
てパターンマスクと基板との間のギャップを略全面にわ
たって正確に測定することができる。
【0009】また、上記穴あきマスクを使用したギャッ
プ制御方法は、該穴あきマスクの下面に対し所定のギャ
ップに設定した基板の上面までのギャップを精密変位測
定器を用いて直接測定し、上記所定のギャップとの差を
求めると共にこの差を複数の光学系の位置におけるオフ
セット値とする。そして、このオフセット値を上記所定
のギャップ量に対し加減算して上記各光学系のフォーカ
ス位置を設定し、このフォーカス位置に基板の上面が位
置するように基板チャックを移動させる。これにより、
最終的にパターンマスク下面と基板上面との間に所定の
ギャップを正しく設定することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明による基板露光装置にお
ける穴あきマスクを示す平面図であり、図4は上記穴あ
きマスクを適用する基板露光装置を示す断面説明図であ
る。
【0011】まず、基板露光装置は、図4に示すように
構成されており、図において、基板チャック4は、その
上面に大型(例えば400mm×400mm程度)のガラス基板3
を載せて保持するもので、上昇下降可能とされた支持部
材6の上面に設けられた例えば3本のチルト機構5a,
5b,5cによって傾きが調整されるようになってい
る。そして、この基板チャック4の上面には、例えば電
子回路の回路基板を構成する大型のガラス基板3が真空
吸着等により保持される。
【0012】上記基板チャック4の上方には、マスクチ
ャック2が設けられている。このマスクチャック2は、
その上面に大型(例えば400mm×400mm以上)のパターン
マスク1を支持するもので、例えば矩形状に形成される
と共に、その中央部のマスク支持部には光透過用の例え
ば矩形状の切欠窓7が穿設されている。そして、このマ
スクチャック2の上面には、上記ガラス基板3に焼き付
ける配線パターンが形成された大型のパターンマスク1
が上記切欠窓7の縁部にその外周縁を載せて支持され
る。
【0013】次に、このような基板露光装置において使
用する穴あきマスクについて、図1を参照して説明す
る。この穴あきマスク10は、図4に示す基板露光装置
において最終的にパターンマスク1の下面とガラス基板
3の上面との間のギャップを測定するもので、配線パタ
ーンが形成されたパターンマスク1と同一サイズ及び同
一材質で作られた板材11(例えば熱膨張率の小さいガ
ラス板)の板面に、図2に示すダイヤルゲージ12など
の精密変位測定器の測定軸部13が貫通する複数個の測
定用穴14,14,…を所定の間隔をあけて略全面にわ
たって散点状に穿設して構成されている。上記測定用穴
14は、例えば直径5mm程度とされ、図1においては板
面の略全体に行きわたるように例えば3行3列で合計9
個設けられている。
【0014】そして、上記のように構成された穴あきマ
スク10を使用してギャップを測定するには、まず、上
記穴あきマスク10を精密な平面度を有する定盤(図示
せず)の上に載せ、測定用穴14のところにダイヤルゲ
ージ12をセットしてその測定軸部13を穴内に挿入
し、上記測定軸部13の先端を定盤の上面に当接してこ
のときの目盛をゼロに調節する。この目盛は上記穴あき
マスク10の下面位置を示し、これにより上記ダイヤル
ゲージ12のゼロ点設定が行われる。
【0015】次に、図2に示すように、基板露光装置に
おいて、通常のパターンマスク1の代りに図1に示す穴
あきマスク10をマスクチャック2の上面に載せて支持
する。この状態で、マスクチャック2の上方例えば3箇
所に設けられた位置合わせ用の光学系F,R,Cで、穴
あきマスク10の上方から見てその下面にピントを合わ
せその位置を測定する。次に、上記穴あきマスク10の
下面から例えば100μmのギャップ(プロキシミティギャ
ップ)gをあけてガラス基板3をセットするとし、上記
各光学系F,R,Cのフォーカス位置を穴あきマスク1
0の下面から100μmのところに設定する。その後、ガラ
ス基板3の上面に平行出し用の縞パターンを照射して基
板チャック4を上昇させ、上記縞パターンが正しい形に
見えるように調節することにより、上記ガラス基板3の
平行出しをすると共に所定のギャップg(=100μm)に
設定する。
【0016】この状態で、図2に示すように、穴あきマ
スク10のいずれかの測定用穴14のところにダイヤル
ゲージ12をセットしてその測定軸部13を穴内に挿入
し、上記測定軸部13の先端をガラス基板3の上面に当
接する。このときのダイヤルゲージ12の目盛は、上記
穴あきマスク10の下面からガラス基板3の上面までの
距離を示しており、これにより穴あきマスク10の下面
とガラス基板3の上面との間のギャップを直接正確に測
定することができる。
【0017】このようにして、図2に示す穴あきマスク
10の総ての測定用穴14にダイヤルゲージ12をセッ
トして、それぞれの位置における穴あきマスク10とガ
ラス基板3との間のギャップを直接測定する。この場
合、上記穴あきマスク10は、図4に示すパターンマス
ク1と同一サイズ及び同一材質で形成されているので、
上記の測定によりパターンマスク1とガラス基板3との
間のギャップを測定したこととなる。これにより、上記
パターンマスク1とガラス基板3との間のギャップが、
全面にわたって設定しようとする所定のギャップgにな
っているかどうかを正確に測定することができる。
【0018】図3は基板露光装置において上記穴あきマ
スク10を使用したギャップ制御方法を示す断面説明図
である。まず初めに、図2を参照して説明したように、
通常のパターンマスク1の代りに穴あきマスク10をマ
スクチャック2の上面に載せて支持し、この状態で例え
ば3箇所に設けられた位置合わせ用の光学系F,R,C
で穴あきマスク10の下面及びその下方例えば100μmの
位置にそれぞれフォーカス位置を合わせ、基板チャック
4に支持されたガラス基板3の上面の平行出しをすると
共に所定のギャップg(=100μm)に設定する。
【0019】次に、図2で説明したと同様にして、ダイ
ヤルゲージ12の測定軸部13を上記穴あきマスク10
の各測定用穴14,14′,14″,…に貫通して該穴
あきマスク10の下面からガラス基板3の上面までのギ
ャップをそれぞれ直接測定する。このとき、光学系Cの
位置近傍の穴14の点における実測のギャップgは設定
すべき所定のギャップgに等しく、他の光学系Rの位置
近傍の穴14′の点における実測のギャップg1は所定
のギャップgよりも小さく、さらに他の光学系Fの位置
近傍の穴14″の点における実測のギャップg2は所定
のギャップgよりも大きいとする。そこで、各光学系
C,R,Fの位置における実測のギャップg,g1,g2
と所定のギャップgとの差をそれぞれ計算し、この差を
上記各光学系C,R,Fの位置におけるオフセット値と
する。
【0020】上記オフセット値は、光学系Cの位置では
g−g=0であり、光学系Rの位置では例えばg−g1
=10(μm)であり、光学系Fの位置では例えばg−
2=−10(μm)であるとする。次に、これらのオフ
セット値を上記所定のギャップg(=100μm)に対して
加減算し、上記各光学系C,R,Fのフォーカス位置を
設定する。すなわち、光学系Cのフォーカス位置は、f
=100+0=100(μm)となる。また、光学系Rのフォー
カス位置は、f=100+10=110(μm)となる。さら
に、光学系Fのフォーカス位置は、f=100−10=90
(μm)となる。
【0021】このようにして、各光学系F,R,Cのフ
ォーカス位置を求めたところで、図3において、マスク
チャック2の上面に図4に示すパターンマスク1を支持
し、このパターンマスク1の下面位置を測定した後、上
記求めたフォーカス位置となるように各光学系F,R,
Cの対物レンズを下降させ、その後上記各光学系F,
R,Cのフォーカス位置にガラス基板3の上面が位置す
るように基板チャック4を3本のチルト機構5a〜5c
で上昇させる。これにより、最終的にパターンマスク1
の下面とガラス基板3の上面との間に、所定のギャップ
gを正しく設定することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明による穴あきマスクは以上のよう
に構成されたので、基板に焼き付ける配線パターンが形
成されたパターンマスクの代りにマスクチャックに支持
し、板材に複数行複数列で略全面にわたって穿設された
測定用穴に精密変位測定器の測定軸部を貫通してセット
し、下方に位置する基板チャックに支持された基板の上
面との間のギャップを直接測定するのに用いることがで
きる。これにより、基板露光装置においてパターンマス
クと基板との間のギャップを略全面にわたって正確に測
定することができる。
【0023】また、上記穴あきマスクを使用したギャッ
プ制御方法は以上のように構成されたので、パターンマ
スクと基板との間のギャップを略全面にわたって正確に
測定し、設定すべき所定のギャップとの差を求めて複数
の光学系の位置におけるオフセット値とし、このオフセ
ット値を上記所定のギャップ量に対し加減算して上記各
光学系のフォーカス位置を設定することにより、このフ
ォーカス位置に基板の上面が位置するように基板チャッ
クを移動させることができる。これにより、最終的にパ
ターンマスクの下面と基板の上面との間に所定のギャッ
プを正しく設定することができる。従って、上記両者間
のギャップ量がばらつくのを除去することができ、基板
の平面内で配線パターンの焼付けの解像度にむらが生じ
ないようにすることができる。このことから、上記基板
から製造する製品の品質を向上できると共に、歩留まり
も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による基板露光装置における穴あきマ
スクを示す平面図、
【図2】 上記穴あきマスクの使用状態を示す断面説明
図、
【図3】 基板露光装置において上記穴あきマスクを使
用したギャップ制御方法を示す断面説明図、
【図4】 基板露光装置を示す断面説明図。
【符号の説明】
1…パターンマスク、 2…マスクチャック、 3…ガ
ラス基板、 4…基板チャック、 10…穴あきマス
ク、 11…板材、 12…ダイヤルゲージ、13…測
定軸部、 14,14′,14″…測定用穴、 g…所
定のギャップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊 藤 康 弘 東京都千代田区大手町2丁目6番2号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−7931(JP,A) 特開 昭55−71025(JP,A) 実開 昭62−82731(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 G03F 1/00 - 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に焼き付ける配線パターンが形成され
    たパターンマスクと同一サイズ及び同一材質で作られた
    材に、精密変位測定器の測定軸部が貫通する複数個の
    測定用穴を所定の間隔をあけて複数行複数列で略全面に
    わたって穿設して成り、上記パターンマスクの代りにマ
    スクチャックに支持し、上記測定用穴に精密変位測定器
    の測定軸部を貫通してセットし、下方に位置する基板チ
    ャックに支持された基板の上面との間のギャップを直接
    測定するのに用いるようにしたことを特徴とする基板露
    光装置における穴あきマスク。
  2. 【請求項2】マスクチャックの上面に請求項1記載の穴
    あきマスクを支持し、上記マスクチャックの上方に設け
    られた位置合わせ用の複数の光学系を用いて上記穴あき
    マスクの下面に対し基板チャックに支持された基板の上
    を所定のギャップをあけたところに設定し、その後精
    密変位測定器の測定軸部を上記穴あきマスクの測定用穴
    に貫通して該穴あきマスク下面から基板上面までのギャ
    ップを直接測定し、上記所定のギャップとの差をそれぞ
    れ求めると共にこの差を上記複数の光学系の位置におけ
    るオフセット値とし、このオフセット値を上記所定のギ
    ャップ量に対し加減算して上記各光学系のフォーカス位
    置を設定し、このフォーカス位置に基板の上面が位置す
    るように基板チャックを移動させることにより、最終的
    にパターンマスク下面と基板上面との間に所定のギャッ
    プを設定することを特徴とする穴あきマスクを使用した
    ギャップ制御方法。
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