JP4921789B2

JP4921789B2 - 露光方法および露光装置

Info

Publication number: JP4921789B2
Application number: JP2005362840A
Authority: JP
Inventors: 俊博高木; 栄一三宅
Original assignee: Sanei Giken Co Ltd
Current assignee: Sanei Giken Co Ltd
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007164023A

Description

本発明は、パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光方法および露光装置に関する。

例えばプリント回路基板のような基板は、その表面が必ずしも平坦ではない。したがって、基板の表面に、フォトマスクに描かれたパターンを忠実に転写するためには、フォトマスクを基板の全表面にわたって均一に接触させる必要がある。特に平坦度が低い場合には、フォトマスクおよび基板間に強い力を与えて両者を密着させる必要がある。

フォトマスクを基板に接触させるために、両者間に閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間を負圧にすることが知られている（例えば特開２００４−５４２５５号公報）。基板を支持する基板支持台の周縁に環状のシール部材を設け、この環状シール部材と、基板支持台と、環状シール部材の上に載るフォトマスクとで閉鎖空間を形成する。

図８ないし図１１は、上述したような従来技術の露光装置の一例を示す。露光装置は、基板１を支持するための基板支持台２と、基板支持台２に取り付けられた環状のシール部材３とを備える。基板１の上面には感光層が形成されている。負圧源（図示せず）に連通した吸引孔４が基板支持台２に形成されている。基板１は、負圧を加えられた吸引孔４によって基板支持台２上に保持される。

環状シール部材３は、中空の弾性材料から作られ、基板１を取り囲むように延びている。パターン１４を描かれたフォトマスク６を、環状シール部材３の上に載せると、環状シール部材３と、基板支持台２と、フォトマスク６とによって閉鎖空間７が形成される。閉鎖空間７は、管路１０を介して空気加減圧源（図示せず）に連通している。

環状シール部材３の内部空間８は、管路５を介して空気加減圧源（図示せず）に連通している。環状シール部材３の内部空間８の圧力と、フォトマスク６を介して環状シール部材３に加わる力とによって、環状シール部材３の高さが変化する。

フォトマスク６の高さが変化しても、フォトマスク６と基板１との間で平面上の対応位置関係が変わらないよう、フォトマスク６の外周縁に取り付けた枠１１に設けたピン１２と、基板支持台２に設けた孔１３とで構成される直進案内部材が備えられている。

露光は次のようにして行う。まず、図８に示すように、環状シール部材３の内部空間８を負圧にしてその高さを低くし、フォトマスク６と接触しないようにする。この状態で、基板１に付されたリング状位置合わせマーク１５とフォトマスク６に付された円形位置合わせマーク１６と（図１１）をＣＣＤカメラ９で読み取る。読み取ったデータに基づいてフォトマスク６および基板１のいずれか一方をＸＹθ方向に移動することにより、両者の位置合わせを行う。

次に図９に示すように、フォトマスク６を基板１に接近させると共に、環状シール部材３の内部空間８を大気圧または正圧にして、環状シール部材３とフォトマスク６とを接触させる。このようにして形成された閉鎖空間７を負圧にすることにより、フォトマスク６を基板１の全表面に接触または密着させる。

閉鎖空間７を負圧にする段階で、環状シール部材３には、フォトマスク６を介しての上方からの力に加え、内向きの横方向の力も作用する。閉鎖空間７は、ほぼ矩形の環状シール部材３によって囲まれているので、減圧途中では場所により圧力差が生ずる。すると環状シール部材３には、フォトマスク６を基板１に相対的にずらすような横方向の力が働く。また、連続した弾性材料で作られた環状シール部材３は、力を受けたときに、厳密に一様な変形をするわけではない。さらに、フォトマスク６と環状シール部材３との接触部分における摩擦力は、厳密には均一ではない。これらの要因により、フォトマスク６を基板１に接触させる過程において、フォトマスク６は基板１に相対的に横方向にずれる傾向がある。

前述した直進案内部材は、このような横方向のずれに対してある程度の抑制効果をもたらす。しかし、直進案内部材を構成するピン１２と孔１３との間には僅かな隙間があること、および、横方向の力を受けたピン１２等の構造部材が僅かに撓むことを考慮すると、フォトマスク６と基板１との間に数μｍから数１０μｍの横方向のずれが生じるのを防ぐことはできない。

近年は、高精細なパターンを高精度な位置合わせによって忠実に基板に転写することが要求されている。したがって、位置合わせ後のフォトマスクと基板とが横方向に数μｍから数１０μｍずれることは、許容できなくなってきている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、フォトマスクを基板に接触させる際に従来生じていた両者間の横方向のずれを、極力小さくしようとすることである。

上記課題を解決するため、本発明によれば、
パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光方法であって、
基板支持台上に基板を保持し、
基板を覆う位置にフォトマスクを保持し、基板とフォトマスクとの間に、開放された周囲を有する空間を形成し、
前記空間内の空気を前記開放された周囲から外方へ導くための空気流を基板の周囲に生じさせ、それによって前記空間内を負圧にさせ、
該負圧の作用によりフォトマスクを基板に接触させることを特徴とする、露光方法が提供される。

前記空気流は、基板の周囲に設けられた複数のノズルから前記空間の外方へ向かって噴出することにより前記空間内の空気を取り込む、加圧源からの空気の流れとすることができる。

あるいはまた、前記空気流は、基板の周囲に設けられた、負圧源に連通する複数の吸引口へと吸引される前記空間内からの空気の流れとしてもよい。

フォトマスクを保持する高さ位置を連続的または段階的に基板に近づけながら、基板の中央部から周縁部にかけてフォトマスクを順次接触させてゆくようにしてもよい。

本発明によれば、さらに、
パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光装置であって、
基板を保持するための基板支持台と、
基板を覆う位置にフォトマスクを保持し、基板とフォトマスクとの間に、開放された周囲を有する空間を形成するためのフォトマスク保持部材と、
基板の周囲に設けられた複数の空気流通口と、
該空気流通口に連通する圧力源にして、前記空間内の空気を前記開放された周囲から外方へ導くための空気流を前記空気流通口を通して生じさせるための圧力源と、を備え、
前記空間内の空気が前記空気流によって前記開放された周囲から外方へ導かれることにより該空間内が負圧となり、該負圧の作用によってフォトマスクが基板に接触するようにした、露光装置も提供される。

前記圧力源を加圧源とし、前記空気流通口を、加圧空気を前記空間の外方へ向かって噴出させるノズルとし、該ノズルから噴出する空気が前記空気流を形成し、該空気流の中に前記空間内の空気が取り込まれるようにしてもよい。

あるいはまた、前記圧力源を負圧源とし、前記空気流通口を、前記空間内の空気を吸引する吸引口とし、該吸引口内へ吸引される前記空間内の空気が前記空気流を形成するようにしてもよい。

前記フォトマスク保持部材は、基板に対して高さが調整可能なものとすることができる。

本発明においては、フォトマスクの横方向のずれの原因になっていた環状シール部材の使用を廃止した。それにより、位置合わせ後にフォトマスクを基板の全表面にわたり均一に接触させる過程において、フォトマスクの横方向のずれは最小限に抑えられた。その結果、高精度な位置合わせができ、高精細なパターンを転写することが可能になった。

図１ないし図５に示す本発明の一実施形態による露光装置は、基板１を保持するための基板支持台１７と、フォトマスク６を保持するためのフォトマスク保持部材１９とを備える。フォトマスク６には、基板１に転写すべきパターン１４が描かれている。また、フォトマスク６の外周縁には、枠１８が取り付けられている。フォトマスク保持部材１９はその高さを調整可能であり、枠１８を介してフォトマスク６を保持する。基板１の表面（上面）には、感光層が形成されている。また、基板１は、負圧を加えられた吸引孔４によって基板支持台１７に保持される。図１に示すように、基板１と、基板１を覆う位置に保持されたフォトマスク６との間には、開放された周囲を有する空間２７が形成されている。

図１に示す状態で、基板１に付されたリング状位置合わせマーク１５とフォトマスク６に付された円形位置合わせマーク１６と（図５）をＣＣＤカメラ９で読み取る。読み取ったデータに基づいてフォトマスク６または基板１のいずれか一方をＸＹθ方向に移動することにより、フォトマスク６と基板１との位置合わせを行う。位置合わせが終了した後、後述するように、基板１とフォトマスク６との間に形成された空間２７内を負圧にすることにより、フォトマスク６を基板１の表面に接触させる。

本発明の露光装置は、さらに、基板１の周囲に設けられた複数の空気流通口と、これら空気流通口に連通する圧力源とを備える。図１ないし図５に示す実施形態においては、空気流通口は、空間２７の外方を向いたノズル２１であり、圧力源は加圧源（図示せず）である。図５に示すように、複数のノズル２１は、基板１の周囲に沿って等間隔で配置されている。各ノズル２１は、基板支持台１７と一体的に形成してもよいし、別個に作って基板支持台１７に組み込むようにしてもよい。

ノズル２１と連通する加圧源を作動させると、圧縮空気が、管路２０を通ってノズル２１へ達し、基板支持台１７に形成された傾斜部２２に導かれて空間２７の外方へ向かって噴出する空気流２３となる（図４）。ノズル２１と傾斜部２２とはエジェクタを構成する。空間２７内の空気は、噴出する空気流２３に取り込まれる空気の流れ２４となって、空間２７の開放された周囲から外方へと導かれる。その結果、空間２７内は徐々に負圧となる。

空間２７内が負圧になると、枠１８を介してフォトマスク保持部材１９に保持されたフォトマスク６は、中央部から徐々に基板１の表面に接触してゆく（図２）。空間２７内を負圧にする作業を進めながら、フォトマスク保持部材１９の高さを連続的にまたは段階的に徐々に低くしてゆくことにより、フォトマスク６は中央部から周縁部にかけて基板１の表面全体にわたって順次接触してゆく（図３）。

空間２７内を負圧にする過程でノズル２１から噴出する空気流２３および空間２７から外方へ導かれる空気の流れ２４を回収するため、基板支持台１７の外周に開口部（図示せず）を設け、この開口部を負圧源に連通させてもよい。この場合、空気流による周囲のゴミの飛散が有効に防止される。

図６は、別の形態のエジェクタを有する露光装置を示す。上述した露光装置におけるエジェクタは、図４に詳細に示すように、基板支持台１７に形成された傾斜部２２とノズル２１とによって構成されていたが、図６の実施形態においては、傾斜したノズル２１ａだけでエジェクタを構成している。この実施形態では、傾斜ノズル２１ａの開口端の周囲における基板支持台１７の表面は平坦である。大きさの異なる基板に対応できるよう、ノズル２１ａは複数列設けてもよい。図６では、比較的小さい基板に対応するための内側列のノズル２１ａを二点鎖線で示している。

また、従来使用されていたピン１２と孔１３とにより構成される直進案内部材（図１参照）を本発明の露光装置に用いてもよい。

上述したようにして基板１とフォトマスク６とが接触または密着して配置された状態で、フォトマスク６を通して基板１に光２９を照射することにより、フォトマスク６に描かれたパターン１４を基板１に転写することができる。

図７は、空間２７内に負圧を発生させる別の実施形態を示す。この実施形態においては、前述した実施形態ではノズル２１であった空気流通口が、空間２７内の空気を吸引するための吸引口２８として基板支持台２５に一体的に形成され、管路２６を介して吸引口２８と連通する圧力源が負圧源（図示せず）とされる。この実施形態では、吸引口２８内へ吸引される空間２７内の空気自身が、空間２７内の空気を開放された周囲から外方へ導くための空気流を形成する。なお、吸引口２８は、別個に作って基板支持台２５に組み込むようにしてもよい。

また、大きさの異なる基板に対応できるよう、吸引口２８を複数列設けるようにしてもよい。

空間２７内に負圧を発生させるための構成としては、図１ないし図６の実施形態のものと、図７の実施形態のものとを併用するようにしてもよい。

本発明による露光装置および露光方法においては、基板とフォトマスクとの間に形成される空間は、シール部材によって閉鎖された空間ではなく、周囲が開放されている。したがって、空間内を高度の負圧にすることはできない。しかしながら、表面が比較的平坦な基板が用いられた場合、基板とフォトマスクとを均一に接触または密着させるのに十分な負圧を得ることはできる。

なお、露光時にフォトマスクを通して基板に照射される光は、光質の良い平行光であることが望ましい。

本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図である。基板とフォトマスクとの間の空間内を負圧にする前の状態を示す。図１と同様の図であるが、基板とフォトマスクとの間の空間内を負圧にし始めた状態を示す。図１および図２と同様の図であるが、基板とフォトマスクとが全体的に接触または密着して、露光作業が行われる状態を示す。図１において円Ａで囲んだ部分の拡大断面図である。図１で示した露光装置の平面図である。別のノズル形態を有する露光装置の概略断面図である。本発明の別の実施形態による露光装置の概略断面図である。基板とフォトマスクとの間の空間内を負圧にする前の状態を示し、フォトマスク保持部材は図示を省略してある。従来の露光装置の概略断面図である。基板とフォトマスクとの間の位置合わせを行う状態を示す。図８と同様の図であるが、基板とフォトマスクとの間に閉鎖空間を形成して、閉鎖空間内を負圧にする状態を示す。図８および図９と同様の図であるが、基板とフォトマスクとが全体的に接触または密着して、露光作業が行われる状態を示す。図８で示した従来の露光装置の平面図である。

符号の説明

１基板、２基板支持台、３環状シール部材、４吸引孔、５管路、６フォトマスク、７閉鎖空間、８環状シール部材の内部空間、９ＣＣＤカメラ、１０管路、１１フォトマスクの枠、１２ピン（直進案内部材）、１３孔（直進案内部材）、１４パターン、１５位置合わせマーク、１６位置合わせマーク、１７基板支持台、１８フォトマスクの枠、１９フォトマスク保持部材、２０管路、２１ノズル、２１ａノズル、２２傾斜部、２３空気流、２４空気の流れ、２５基板支持台、２６管路、２７基板とフォトマスクとの間の空間、２８吸引孔、２９光。

Claims

パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光方法であって、
基板支持台上に基板を保持し、
基板を覆う位置にフォトマスクを保持し、基板とフォトマスクとの間に、開放された周囲を有する空間を形成し、
前記空間内の空気を前記開放された周囲から外方へ導くための空気流を基板の周囲に生じさせ、それによって前記空間内を負圧にさせ、
該負圧の作用によりフォトマスクを基板に接触させることを特徴とする、露光方法。
請求項１に記載の露光方法において、前記空気流が、基板の周囲に設けられた複数のノズルから前記空間の外方へ向かって噴出することにより前記空間内の空気を取り込む、加圧源からの空気の流れである、露光方法。
請求項１に記載の露光方法において、前記空気流が、基板の周囲に設けられた、負圧源に連通する複数の吸引口へと吸引される前記空間内からの空気の流れである、露光方法。
請求項１ないし３のいずれかに記載の露光方法において、フォトマスクを保持する高さ位置を連続的または段階的に基板に近づけながら、基板の中央部から周縁部にかけてフォトマスクを順次接触させてゆく、露光方法。
パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光装置であって、
基板を保持するための基板支持台と、
基板を覆う位置にフォトマスクを保持し、基板とフォトマスクとの間に、開放された周囲を有する空間を形成するためのフォトマスク保持部材と、
基板の周囲に設けられた複数の空気流通口と、
該空気流通口に連通する圧力源にして、前記空間内の空気を前記開放された周囲から外方へ導くための空気流を前記空気流通口を通して生じさせるための圧力源と、を備え、
前記空間内の空気が前記空気流によって前記開放された周囲から外方へ導かれることにより該空間内が負圧となり、該負圧の作用によってフォトマスクが基板に接触するようにした、露光装置。
請求項５に記載の露光装置において、前記圧力源が加圧源であり、前記空気流通口が、加圧空気を前記空間の外方へ向かって噴出させるノズルであり、該ノズルから噴出する空気が前記空気流を形成し、該空気流の中に前記空間内の空気が取り込まれるようになされている、露光装置。
請求項５に記載の露光装置において、前記圧力源が負圧源であり、前記空気流通口が、前記空間内の空気を吸引する吸引口であり、該吸引口内へ吸引される前記空間内の空気が前記空気流を形成する、露光装置。
請求項５ないし７のいずれかに記載の露光装置において、前記フォトマスク保持部材が、基板に対して高さが調整可能である、露光装置。