JPH09185176A

JPH09185176A - 分割露光方法

Info

Publication number: JPH09185176A
Application number: JP7354019A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Watanabe; 哲也渡辺; Yukio Sakamura; 幸男酒村; Akinari Kawai; 亮成河合; Hideki Tateishi; 秀樹立石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の限定された基板エリアの中で、投影レ
ンズの大きさを変えることなく、容易に製品取得数を増
やすことにある。【解決手段】配線基板6上の複数(3×3)の単位製品エ
リア7からなる製品露光エリアの外部と内部にアライメ
ントマーク(以下、マーク)5を設け一対のマークとし、
露光時に用いるフォトマスク上の複数の単位マスクパタ
ーンエリアからなるマスクパターンエリアの外部と内部
にマーク5を設け一対のマークとし、位置合わせ手段に
より配線基板の位置合わせを一対のマークに基づき光学
的に行い、該手段から予め定めた距離はなれた位置に設
けられた光源と前記フォトマスクと投影光学系を備える
露光手段へ配線基板を移動し、配線基板の露光を行う。
また、光学的に位置合わせにおいて、マークに照射する
光を遮光板を用いて該アライメントマークの近傍の内側
に照射されるようにする。8は非製品エリアとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚膜薄膜混成基板
の製造工程に係り、特に、セラミック基板等の厚膜基板
の上に薄膜層を積層する工程に用いられる分割露光方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜多層形成に用いる露光工程は、製品
となる領域の大きさと、投影レンズの露光可能な領域の
大きさにより、露光の分割単位が決められる。通常、製
造原価を下げるために、一板の厚膜基板から取得できる
板取数を増やす必要がある。図１に従来の露光方式によ
り形成される厚膜基板上の薄膜多層領域の配置を示す。
２は単位製品エリアであり、２行２列の単位製品エリア
からなる斜線を引いた領域は製品露光エリアであり、こ
れは図２に示すような２行２列の同一の単位マスクパタ
ーンエリアからなるマスクパターンエリアを配置したガ
ラスマスクを用いて露光されたエリアである。３は製品
露光エリアの外部に設けられたアライメントマークであ
り、４はガラスマスク内のマスクパターンエリアの外部
に設けられたアライメントマークである。薄膜形成工程
では、図２に示すような２行２列の同一の単位マスクパ
ターンエリアからなるマスクパターンエリアを配置した
ガラスマスクを用い、厚膜基板１の上に、４分割で分割
露光することにより、４行４列の厚膜薄膜混成層が形成
される。すなわち、４個の製品露光エリアからなる厚膜
薄膜混成層が形成される。各層は全く同一の回路構成の
ものであり、薄膜形成工程の最後に４×４＝１６個のチ
ップに切断される。通常アライメントマーク３は製品露
光エリアの外部に設けられ、アライメントマーク４はマ
スクパターンエリアの製品領域の外部に設けられる。そ
してアライメントマークの中心、すなわち露光エリアの
中心と、製品露光エリア内の製品配列の中心が一致して
いる。板取数を増やすために、たとえば、図１で基板中
心に１行１列の単位製品エリア２を追加し、５行５列の
チップを配置できるが、レンズの性能上５行５列を一括
で露光することはできない。また、レンズの性能を最大
限生かし３行３列で製品露光エリアを配置しても４分割
のステップ露光では、製品露光エリアの外部に設けられ
たアライメントマークが基板の外にはみ出してしまい露
光できない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来の露光方
式では、投影レンズの露光可能な領域の大きさや、アラ
イメントマークの配置により、基板のスペースを有効に
活用し、板取り数を増やすことができなかった。一回に
露光できる領域を広げるために投影レンズを大きくする
ためには、新たに設備投資が必要であり、技術的にも大
変難しい。また厚膜基板のサイズを変更することも、新
たな設備投資が必要となる。本発明の目的は、従来の限
定された基板エリアの中で、投影レンズの大きさを変え
ることなく、容易に製品取得数を増やすことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、セラミック等の配線基板の上に有機絶縁
膜と金属配線膜を積層した厚膜薄膜混成基板の製造工程
における感光性レジスト等に対する分割露光方法におい
て、前記配線基板上の複数の単位製品エリアからなる製
品露光エリアの外部と内部にアライメントマークを設け
一対のアライメントマークとし、露光時に用いるフォト
マスク上の複数の単位マスクパターンエリアからなるマ
スクパターンエリアの外部と内部にアライメントマーク
を設け一対のアライメントマークとし、前記配線基板の
位置合わせを前記配線基板上の一対のアライメントマー
クに基づき位置合わせ手段により光学的に行い、前記位
置合わせ手段から予め定めた距離だけ離れた位置に設置
された光源と前記フォトマスクと投影光学系を備える露
光手段へ前記位置合わせした配線基板を移動し、該露光
手段により前記位置合わせした配線基板の露光を行うよ
うにしている。また、前記配線基板の位置合わせを前記
配線基板上の一対のアライメントマークに基づき位置合
わせ手段により光学的に行うとき、前記アライメントマ
ークに照射する光を遮光板を用いて該アライメントマー
クの近傍の内側に照射されるようにしている。

【０００５】

【実施例】以下、本発明による露光方法の一実施例を図
面により詳細に説明する。

【０００６】図３は本発明の一実施例による厚膜薄膜多
層基板の板取りを示す図であり、図４は分割露光用のフ
ォトマスクの平面図であり、図５は厚膜薄膜多層基板の
構造を示す断面図であり、図６は分割露光方法を説明す
るための装置断面図である。

【０００７】図３〜図６において、６、１２、２２は１
２７ｍｍのセラミック基板、７は露光された製品となる
単位製品エリアであり、ここで一つの製品サイズは１９
ｍｍであり、８は露光されるが製品とならないエリアで
ある。そして、３行３列の単位製品エリアからなる領域
が製品露光エリアである。９、２６はフォトマスクであ
り、１０は単位マスクパターンエリアであり、３行３列
の単位マスクパターンエリアからなる領域がマスクパタ
ーンエリアである。５、１１、２３はアライメントマー
クであり、２個のアライメントマークがペアとなってお
り、ペアの一方のアライメントマークはマスクパターン
エリアおよび製品露光エリアの外部に配置され、他方の
アライメントマークはマスクパターンエリアおよび製品
露光エリアの内部に配置される。１３は厚膜整合パッ
ド、１４は薄膜整合パッド、１５は第１絶縁層、１６は
第１スルホール、１７は第１配線膜、１８は第２絶縁
膜、１９は第２スルホール、２０はＬｓｉ接続パッドで
ある。２１は基板固定ステージ、２４は位置合せ用顕微
鏡、２５は投影光学系、２６はフォトマスク、２７は水
銀ランプ、２８は遮光板、２９は顕微鏡用光源である。

【０００８】本発明の一実施例の分割露光方法は、先ず
図６の左側に示される位置合わせ手段により位置合わせ
が光学的に行われる。先ず、基板固定ステージ２１上に
載せられ位置決めされたセラミック基板２２上に形成さ
れた製品露光エリアのアライメントマーク２３の像を、
光を照射する顕微鏡用光源を備える位置合せ用顕微鏡２
４を通して撮像手段（図示せず）により撮像し、２値価
による画像処理を行い、この処理結果に基づき２点のア
ライメントマーク間の中心が、露光位置の中心（レンズ
の中心）となるように、基板固定ステージ２１を微動
し、位置合せを行う。その後、図６の右側に示される露
光手段により分割露光される。前記位置合わせ手段と露
光手段は、製品露光エリアのアライメントマーク間の中
心と、フォトマスクのアライメントマーク間の中心が一
致するように予め決められた距離だけ離れている。基板
固定ステージは分割露出するために、製品露光エリアの
アライメントマーク間の中心と、フォトマスクのアライ
メントマーク間の中心が一致するように予め決められた
距離だけ移動され、移動終了後、セラミック基板２２は
フォトマスク９又は２６を用いて、水銀ランプ２７、投
影光学系により露光される。

【０００９】上記の製品露光エリアのアライメントマー
ク２３の像を位置合せ用顕微鏡２４を通して撮像手段に
より撮像するとき、位置合せ顕微鏡の光源２９の光が、
製品エリアにかからないように、またアライメント近傍
以内の必要最小限の光照射面積が得られるように、光源
と基板の間にスリットを設けた遮光板を入れる。アライ
メントの光照射面積は、このスリットの幅、及び基板か
らの距離で調節する。その後、基板固定ステージ２１を
移動し、フォトマスク２６のパターンをセラミック基板
２２上の所定位置に分割露光できる。

【００１０】本発明の一実施例で用いるセラミック基板
６は、図３に示すように前記分割露光により同一パター
ンで厚膜パターン上に薄膜形成した単位製品エリア７
が、５行５列の２５チップ形成される。この場合用いら
れるフォトマスク９は、図４に示すように単位マスクパ
ターンエリア１０に配置された単位マスクパターンが３
行３列で配置されている。したがって、一回の露光で得
られる製品露光エリアには３行３列の単位製品エリア７
が配置され、この露光を上下左右４回に分けて行う。こ
れにより本来ならば、６行６列の３６の単位製品エリ
ア、すなわち３６チップが製造できるが、本発明では、
スペース的に３６の単位製品エリアは収めきれず、露光
されても製品とならない非製品エリア８が１１チップ分
存在するため、最終的に製品として取得できるのは２５
チップ分となる。

【００１１】次に本発明の一実施例による薄膜多層形成
工程を説明する。セラミック基板３は、その表面に厚膜
整合パッド１３等の厚膜パターンがあらかじめ形成され
ている。そして、図３に示すように、アライメントマー
ク５が基板上に厚膜パターンと同様な方法で、あらかじ
め形成されている。先ず、図５に示す薄膜整合パッド１
４を形成するために基板上全面にスパッタリング法でク
ロム膜を１５００Å形成する。次にクロム膜上にネガ型
フォトレジストをスピン塗布法により塗布、ベークを施
し、露光装置の基板固定ステージ２１の上に載せ、その
後、製品露光エリアのアライメントマーク２３の像を位
置合せ用顕微鏡２４を通して撮像手段により撮像し、２
値価による画像処理を行い、この処理結果に基づき２点
のアライメントマーク間の中心が、露光位置の中心とな
るように基板固定ステージ２１を微動し、位置合せを行
なう。この際、前述したように、遮光板により、位置合
せ顕微鏡の光源２９の光が製品エリアにかからないよう
にする。その後、基板固定ステージ２１は分割露出する
ために、アライメントマーク間の中心と、フォトマスク
のアライメントマーク間の中心が一致するように予め決
められた距離を移動し、薄膜整合パッド１４をパターニ
ングしたフォトマスク９又は２６を用い露光を行う。露
光条件は、波長４３６ｍｍ、エネルギ７５０ｍＪ／ｃｍ
²である。その後、現像液を用い現像を行い、クロム膜
を硝酸セリウム第２アンモニウム水溶液を用いエッチン
グした後、レジスト剥離液を用いてネガ型フォトレジス
トを剥離除去する。

【００１２】次に第１絶縁層１５を形成するために基板
上にポリイミドをスピン塗布法により塗布、減圧脱泡し
た後ベークし、絶縁層１４を形成する。その後、第１絶
縁層にスルホールを形成するために、ネガ型フォトレジ
ストをスピン塗布法により塗布ベークを施し、前述と同
様の分割露光を行う。尚、露光条件は、波長４３６ｍ
ｍ、エネルギ１３０ｍＪ／ｃｍ²である。その後、現像
液を用い現像を行い、ポリミイド膜をＨＨＥＡ（ヒドラ
ジンヒドラードエチレンジアミン）溶液に侵漬し、スル
ホールを得る。

【００１３】次にスルホールを介し薄膜整合パッド１４
とＬｓｉ接続用パッド２０とを接続するために第１配線
層１７を形成する。第１配線層１７を形成するために、
第１絶縁層上にスパッタリング法によりアルミ膜を４μ
ｍ形成する。その後、パターニングのためポシ型フォト
レジストをスピン塗布法により塗布ベークを施し、第１
配線層１７をパターニングしたフォトマスク９を用い前
述と同様に分割露光を行う。露光条件は、波長４３６ｍ
ｍ、エネルギ４５０ｍＪ／ｃｍ²である。その後、現像
液を用い現像を行い、アルミ膜を硝酸、リン酸、酢酸の
混酸溶液を用いエッチングを行った後、レジスト剥離液
を用いてポシ型フォトレジストを剥離除去する。

【００１４】次に第２絶縁層１８を形成するために基板
上にネガ型の感光性ポリイミドをスピン塗布法により塗
布、プリベークし、１６μｍの絶縁層を得、その後、第
２スルホールを形成するために、第２スルホールをパタ
ーニングしたフォトマスク９を用い前述と同様に分割露
光を行う。露光条件は、波長４３６ｍｍ、エネルギ６０
ｍＪ／ｃｍ²である。その後、現像液を用い現像を行
い、第２スルホール１９を得る。

【００１５】次に第２スルホール１９上にＬｓｉ接続パ
ッド２０を形成するために、第２絶縁層上にスパッタリ
ング法によりクロム膜を０．１５μｍ形成し、その上に
さらに、ニッケル−銅合金膜をスパッタリング法により
０．１５μｍ形成する。次にニッケル−銅合金膜上にネ
ガ型フォトレジストをスピン塗布法により塗布、ベーク
を施し、その後、Ｌｓｉ接続パッド２０をパターニング
したフォトマスク９を用い、前述と同様に分割露光を行
う。露光条件は、波長４３６ｍｍ、エネルギ７５０ｍＪ
／ｃｍ²である。その後、現像液を用い現像を行い、ニ
ッケル−銅合金を硝酸、リン酸、酢酸の混酸溶液を用い
エッチングし、その後連続してクロム膜を塩化アルミと
リン酸の混酸溶液を用いエッチングする。そして、レジ
スト剥離液を用いて、ネガ型フォトレジストを剥離除去
する。以上の様な工法を用いることにより、図５に示す
ような断面構造を持つ厚膜薄膜混成基板を得ることがで
きる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来は、露光用アライメントマークが配置されていたため
製品として取得できなかったエリアを、アライメントマ
ークの位置を製品露光エリアの内部に配置することによ
り、分割露光により製品エリアとして取得することがで
きる。また、位置合わせ時の光照射による製品領域の露
光が防止されるためパターン形状異常の発生を防ぐこと
ができる。また本発明によれば、従来の光学レンズを大
きくしたり、分割露光数を増やしたりするような露光装
置を大幅な改造をする必要がなく、従来の限定された基
板エリア内で、製品の取得数を容易に増やすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の厚膜薄膜混成基板の板取りを説明するた
めの図である。

【図２】従来のフォトマスクの平面図である。

【図３】本発明による厚膜薄膜混成基板の板取りを説明
するための図である。

【図４】本発明によるフォトマスクの平面図である。

【図５】厚膜薄膜混成基板の構造を示す図である。

【図６】本発明の分割露光方法を説明するための装置断
面図である。

【符号の説明】

１、６、１２、２２セラミック基板３、４、５、１１、２３アライメントマーク７単位製品エリア８非製品エリア９、２６フォトマスク１０単位マスクパターンエリア１３厚膜整合パット１４薄膜整合パッド１５第１絶縁層１６第１スルホール１７第１配線膜１８第２絶縁膜１９第２スルホール２０Ｌｓｉ接続用パッド２１基板固定ステージ２４位置合せ用顕微鏡２５投影光学系２７水銀ランプ２８遮光板２９顕微鏡用光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立石秀樹神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック等の配線基板の上に有機絶縁
膜と金属配線膜を積層した厚膜薄膜混成基板の製造工程
における感光性レジスト等に対する分割露光方法におい
て、前記配線基板上の複数の単位製品エリアからなる製品露
光エリアの外部と内部にアライメントマークを設け一対
のアライメントマークとし、露光時に用いるフォトマス
ク上の複数の単位マスクパターンエリアからなるマスク
パターンエリアの外部と内部にアライメントマークを設
け一対のアライメントマークとし、前記配線基板の位置合わせを前記配線基板上の一対のア
ライメントマークに基づき位置合わせ手段により光学的
に行い、前記位置合わせ手段から予め定めた距離だけ離
れた位置に設置された光源と前記フォトマスクと投影光
学系を備える露光手段へ前記位置合わせした配線基板を
移動し、該露光手段により前記位置合わせした配線基板
の露光を行うことを特徴とする分割露光方法。
【請求項２】請求項１記載の分割露光方法において、前記配線基板の位置合わせを前記配線基板上の一対のア
ライメントマークに基づき位置合わせ手段により光学的
に行うとき、前記アライメントマークに照射する光を遮
光板を用いて該アライメントマークの近傍の内側に照射
されるようにすることを特徴とする分割露光方法。