JPH0974300A - セラミックス配線基板の位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼成後のセラミックス配線基板のように異形
収縮している基板とホトマスクとを高精度で位置合わせ
する。 【構成】 基板パターンの座標及び位置合わせ用のマー
クの座標を測定し、基板の収縮率を計算し、近い収縮率
をもつホトマスクを選択する。基板パターンの座標と選
択したホトマスクのパターンの座標とからホトマスク上
の座標系を基準とする座標変換パラメータを算出する。
この座標変換パラメータを用いてホトマスク上のマーク
を基準とする基板上のマークの相対位置（Δｘ_S，Δ
ｙ_S）を計算する。相対位置（Δｘ_S，Δｙ_S）は露光作
業のときにマスクに対する基板の仮想位置合わせ状態を
与えるオフセット値となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス基板の位
置決め方法に係わり、特に薄膜でパターン形成するため
の第１回目の露光工程においてホトマスクと基板とを高
精度に位置合わせする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置はホトマスクと基板を位置決め
して、マスクのパターンを基板に転写するものである
が、マスクは露光装置のマスクステージに位置決め固定
された後、マスク製作時に形成された基板との位置合わ
せマークと前の露光工程によって基板上に形成された位
置合わせマークとが重なり合うように基板を移動し、位
置決めする方法が一般的である。

【０００３】このためパターン形成をしていない半導体
や液晶の基板への第１回目の露光作業では、露光装置の
基板位置決めステージに基板を基板外形基準で位置決め
固定し、マスクのパターンを転写する。このとき基板上
には本来の薄膜形成用パターンの他にマスクと基板とを
位置合わせするための位置合わせマークが写し込まれ、
次の露光作業時のホトマスクとの位置合わせに用いられ
る。

【０００４】以上のようなシリコンウェーハやガラス基
板に対し、セラミックス多層配線基板を基体としてその
表面に薄膜配線を多層形成し高機能化させるニーズが出
て来ている。セラミックス多層配線基板は、所定のパタ
ーンやスルーホールを導電性ペーストで印刷・穴埋めし
た柔かく薄いグリーンシートと称する板を所定数、位置
決め積層した後に高温下で焼成固化したものであり、こ
の過程で体積が収縮し基板ごとの収縮ばらつき又は基板
内の収縮ばらつき（収縮率のばらつき、異形収縮）が不
可避である。

【０００５】このため焼結前に基板内にホトマスクとの
位置合わせマークを形成しておいてもそのままでは位置
合わせ基準としては使えず、従ってセラミックス多層配
線基板の表面パターンにマスクパターンを精度良く転写
するには焼結後の基板表面パターンの実際位置を基にし
てマスクと基板の適正な位置合わせ状態を与える条件を
求めることが必須である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】露光装置は、一般にホ
トマスク及び基板の各々に設けた位置合わせマークを重
ね合わせて位置合わせする機能しか備えていないので、
このような露光装置だけでセラミックス多層配線基板の
ように焼成固化した結果として設計中心寸法位置からず
れて形成されたパターンをもつ基板に対してマスクパタ
ーンを精度良く転写することは不可能である。

【０００７】本発明の目的は、このような基板へマスク
パターンを高精度に転写するための基板の位置決め方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のような手
順によってセラミックス基板を位置決めする方法を特徴
とする。

【０００９】（１）基板上の基板パターンのｎ個の座標
値（Ｘ₁，Ｙ₁），・・・（Ｘ_n，Ｙ_n）と基板上の位置合
わせ用マークの座標値（Ｘ_S，Ｙ_S）を測定する。

【００１０】（２）測定した基板パターンの座標値から
少なくとも２点の基板パターン間の寸法を求めてこの寸
法の設計値をベースとする基板の収縮率を算出する。

【００１１】（３）あらかじめ飛び飛びの収縮率η₁，
・・・η_kについて作製したマスクのうち算出した収縮
率に最も近い収縮率をもつホトマスクを選択する。

【００１２】（４）基板パターンの座標値（Ｘ_i，Ｙ_i）
と選択したホトマスク上のパターンの座標値（ｘ_i，
ｙ_i）とから基板パターンの座標値（Ｘ_i，Ｙ_i）をホト
マスク上の座標系で表現するときの座標変換パラメータ
を算出する。

【００１３】（５）この座標変換パラメータを用いて基
板上のマークの座標値（Ｘ_S，Ｙ_S）をホトマスク上の座
標系による座標値（ｘ_s′，ｙ_s′）に座標変換する。

【００１４】（６）ホトマスク上のマークの座標値（ｘ
_s，ｙ_s）と基板上のマークの変換した座標値（ｘ_s′，
ｙ_s′）との差分（△ｘ_s，△ｙ_s）を算出する。

【００１５】（７）基板上のマークをホトマスク上のマ
ークからこの差分だけずらせて位置合わせする。

【００１６】また本発明は、基板上に位置合わせ用マー
クを設けずに次のような手順によってセラミックス基板
を位置決めする方法を特徴とする。

【００１７】（１）基板上の基板パターンのｎ個の座標
値（Ｘ₁，Ｙ₁），・・・（Ｘ_n，Ｙ_n）を測定する。

【００１８】（２）〜（４）上記処理を行う。

【００１９】（５）この座標変換パラメータを用いてホ
トマスク上のマークの座標値（ｘ_s，ｙ_s）を基板上の座
標系による座標値（Ｘ_S，Ｙ_S）に座標変換する。

【００２０】（６）基板上の座標（Ｘ_S，Ｙ_S）の位置に
マークを刻印する。

【００２１】（７）基板上に刻印されたマークをホトマ
スク上のマークに重ね合わせるように位置合わせする。

【００２２】

【作用】測定した基板パターンの座標値から基板の収縮
率を算出し、その収縮率に近い収縮率をもつホトマスク
を選択するので、基板ごとの収縮ばらつきに合わせたホ
トマスクを位置決めの基準とすることができる。さらに
ｎ個の基板パターンの座標値（Ｘ_i，Ｙ_i）と対応するホ
トマスク上のパターンの座標値（ｘ_i，ｙ_i）とから座標
変換パラメータを算出し、この座標変換パラメータを基
にしてホトマスク上のマークを基準とする基板上のマー
クの相対位置（△ｘ_s，△ｙ_s）を求めるので、基板内に
多少の収縮ばらつきがあってもこのばらつきに左右され
ることの少ない基板の高精度な位置決めが可能となる。
この座標変換パラメータを用いて算出したホトマスク上
の座標系による座標値（ｘ_s′，ｙ_s′）がホトマスクを
基準にした本来あるべきマークの位置となる。実際の露
光作業においては、ホトマスク上のマークを基準にした
基板上のマークの相対位置（△ｘ_s，△ｙ_s）に従って基
板上のマークを位置決めすればホトマスクに対する基板
の適正な位置決めが可能となる。このような位置合わせ
状態を仮想位置合わせ状態と呼ぶ。基板上に位置合わせ
用のマークがない場合には、ホトマスク上のマークに対
応する基板上の位置にマークを刻印し、この刻印された
マークをホトマスク上のマークに合わせれば基板の適正
な位置決めが実現できる。

【００２３】さらに座標測定したｎ個の基板パターンの
各点について対応するマスク上のパターンからのずれを
計算することができる。許容値以上ずれている基板パタ
ーンの総数を計数することによってずれている基板パタ
ーンを修正するか否かの判断材料とすることができる。
総数ｍが修正作業の許容数Ｍ以下のセラミックス基板は
良品と判定して修正作業を行うので、基板内収縮ばらつ
きに伴ってずれの大きい基板パターンの修復が可能とな
る。

【００２４】

【実施例】

（１）概略説明 図３は、ホトマスクの外観を示す図である。ホトマスク
１は石英ガラス等温度安定性に優れた素材を用いその表
面にクロム膜を形成した後、電子ビーム等を用いる写真
蝕刻技術によって所望のパターンが形成される。そのパ
ターンは、基板に配線、素子を形成するために用いられ
るパターン４とパターン転写を高精度に行うための位置
決め用マークとがあり、後者にはホトマスクを露光装置
の所定位置に位置決め固定するためのマーク２_a，２_bと
ホトマスクと基板を位置合わせするためのマーク３_A〜
３_Dの２種が作り込まれている。

【００２５】図５は、ホトマスク１上に設定したｘｙ座
標系の例を示す図である。各パターン４の座標位置は
（ｘ_i，ｙ_i），ｉ＝１〜ｎで表現される。ここでｎはパ
ターン４の座標位置の総数である。またマーク３_A〜３_D
の座標位置は（ｘ_s，ｙ_s），Ｓ＝Ａ〜Ｄで表現される。

【００２６】図４は、セラミックス基板５の外観を示す
図である。セラミックス基板５には薄膜配線の基板パタ
ーン７が形成されるとともに、ホトマスク１との位置合
わせ用のマーク６_A〜６_Dが作り込まれている。

【００２７】図６は、セラミックス基板５上に設定した
ＸＹ座標系の例を示す図である。各基板パターン７の座
標位置は（Ｘ_i，Ｙ_i），ｉ＝１〜ｎで表現される。ここ
でｎは基板パターン７の座標位置の総数である。またマ
ーク６_A〜６_Dの座標位置は（Ｘ_S，Ｙ_S），Ｓ＝Ａ〜Ｄで
表現される。

【００２８】本来ホトマスクのパターンは高精度に作製
されており、本発明における合わせ目標精度は３〜４μ
ｍなので、マスクパターンの寸法偏差は無視し得るもの
とする。また対象とする露光作業は薄膜形成の第１回目
とし、焼結させたセラミックス基板の表面導通端子（パ
ッド）に対しその上に形成される薄膜配線への導通を確
保するため、いわゆる整合パターン形成作業とする。本
作業実施以降はホトマスク１に形成されたマーク
３_A′，３_B′，３_C′，３_D′が基板に転写され、これを
用いてホトマスクと基板の位置合わせが高精度に実行可
能であるのに対して、第１回目の薄膜形成はセラミック
ス表板表面の基板パターン７そのものに合うホトマスク
の選定が必要となる。

【００２９】図１は、ホトマスクと基板の位置合わせ情
報を算出する処理の手順を示す図である。まず焼結後の
セラミックス基板５の各基板パターン７の座標位置（Ｘ
_i，Ｙ_i），ｉ＝１〜ｎを測定し（ステップ１１）、位置
合わせ用のマーク６の座標位置（Ｘ_S，Ｙ_S），Ｓ＝Ａ〜
Ｄを測定する（ステップ１２）。次に測定した基板パタ
ーンの座標と焼結後の基板パターンの設計データとから
基板の収縮率η′を算出する（ステップ１３）。そして
あらかじめ作製してあるホトマスクの収縮率η₁，η₂，
・・・η_kのうち、η′に最も近い収縮率η_jをもつマス
クを選択する（ステップ１４）。すなわち飛び飛びの収
縮率η₁，・・・η_kをもつホトマスクがあらかじめ用意
されている。次に収縮率η_jをもつホトマスクのパター
ン４の座標（ｘ_i，ｙ_i），ｉ＝１〜ｎとホトマスク上の
座標系による座標位置に座標変換した後の基板パターン
７の座標（ｘ_i′，ｙ_i′）との偏差を最小にするような
座標変換パラメータｘ₀，ｙ₀，θを算出する（ステップ
１５）。次にこれらのパラメータを用いて基板パターン
７の座標（Ｘ_i，Ｙ_i）をマスク上の座標で読み直す（ス
テップ１６）。得られた基板パターン７の座標を
（ｘ_i′，ｙ_i′），ｉ＝１〜ｎとする。次にマスク上の
パターン４の座標（ｘ_i，ｙ_i）と位置合わせ後の基板パ
ターン７の座標（ｘ_i′，ｙ_i′）との偏差ｒ_i及び方向
偏差ψ_iを算出する（ステップ１７）。次にあらかじめ
設定した許容偏差量Ｒに対してこの値を越える偏差ｒ_i
をもつ基板パターン７の数ｍを算出する（ステップ１
８）。この総数ｍが手直し許容数Ｍより多ければ（ステ
ップ１９ＹＥＳ）、この基板を不良と判定する（ステッ
プ２３）。総数ｍが手直し許容数Ｍ以下であれば（ステ
ップ１９ＮＯ）、位置合わせ用のマーク６の座標
（Ｘ_S，Ｙ_S）をマスク上の座標で読み直す（ステップ２
０）。得られたマーク６の座標を（ｘ_s′，ｙ_s′）とす
る。次にホトマスク上の基板との位置合わせ用のマーク
３_A〜３_Dの座標（ｘ_s，ｙ_s）と座標（ｘ_s′，ｙ_s′）と
の差分（△ｘ_s，△ｙ_s）を算出し（ステップ２１）、こ
の位置合わせ情報をモニタ画面又はプリンタ上に出力す
る（ステップ２２）。このように基板上のマーク６をホ
トマスク上のマーク３から差分（△ｘ_s，△ｙ_s）だけず
らせて位置合わせされた状態を仮想位置合わせ状態と呼
ぶ。仮想位置合わせ情報とともに許容ずれをもつ基板パ
ターンの数ｍ、偏差ｒ_i、方向偏差ψ_i及び基板パターン
の位置ｉを手直しのための修正情報として出力する。

【００３０】なお位置合わせ用のマーク６がないセラミ
ックス基板５の場合には、ステップ１２のマーク６の座
標（Ｘ_S，Ｙ_S）測定はない。またステップ２０〜２２で
は上記処理の代わりに算出された座標変換パラメータを
用いてホトマスク上のマーク３の座標（ｘ_s，ｙ_s）を基
板上の座標系による座標値に座標変換し、基板上のこの
座標位置にマークを刻印する。ステップ２２で位置合わ
せ情報の出力はしないが、修正情報を出力する点は上記
と同じである。

【００３１】図２は、セラミックス基板の露光作業の手
順を示す図である。まずホトマスク１のマーク２_a，２_b
を用いてホトマスク１を露光装置本体に位置決め固定す
る（ステップ３１）。次に基板をＸ，Ｙ，Ｚ及びθ方向
に微調可能な位置決めステージ上に供給し（ステップ３
２）、基板上面を露光光学系の焦点面に合わせ（ステッ
プ３３）、基板面に垂直な方向Ｚを固定する。次に位置
合わせ情報を用いて基板のマーク６_A〜６_Dがホトマスク
のマーク３_A〜３_Dに対して仮想位置合わせ状態となるよ
うに基板を載置したステージを駆動する（ステップ３
４）。基板のマーク６が仮想位置合わせ状態となったと
き、基板を載置するステージを固定し（ステップ３
５）、露光作業を行なう（ステップ３６）。なお位置合
わせ用のマーク６がないセラミックス基板５の場合に
は、ステップ３４及び３５でホトマスク上のマーク３に
基板上に刻印されたマークを合わせて基板をステージに
固定するだけである。以下上記手順についてより具体的
に説明する。

【００３２】（２）基板パターンの座標測定 ３次元測定器などの座標測定手段にセラミックス基板５
を位置決め固定した後、ホトマスク１と位置合わせする
上で必要となる基板パターン７及びマーク６の座標位置
を測定する。基板パターン７の座標位置を（Ｘ₁，
Ｙ₁），・・・（Ｘ_n，Ｙ_n）、マーク６の座標位置を
（Ｘ_A，Ｙ_A），・・・（Ｘ_D，Ｙ_D）とする。なお位置合
わせ用のマーク６は４箇所に限定されるものではない
が、最少２箇所は必要である。また基板の座標測定手段
としてはセットの簡便さの点から３次元測定器が適当で
ある。

【００３３】（３）基板収縮率の算出 図７は、セラミックス基板５の収縮率を計算するための
代表的な寸法Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃及びＬ₄のとり方の例を示す
図である。これらの寸法は基板パターン７の座標位置か
ら算出される。

【００３４】セラミックス基板５は、焼結によって多少
の異形収縮が生じる。実寸法Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄と対応
するセラミックス基板の出来上がり寸法Ｌ₁₀，Ｌ₂₀，Ｌ
₃₀，Ｌ₄₀とから次式によって収縮率η′を算出する。

【００３５】η′＝｛（Ｌ₁₀−Ｌ₁）／Ｌ₁₀＋（Ｌ₂₀−
Ｌ₂）／Ｌ₂₀＋（Ｌ₃₀−Ｌ₃）／Ｌ₃₀＋（Ｌ₄₀−Ｌ₄）／
Ｌ₄₀｝／４ この収縮率η′に最も近い収縮率η_jをもつホトマスク
を選択する。

【００３６】なお上記例では基板上の２点間距離の実寸
法として４つ採用したが、点の座標位置及び数はこの４
つに限定されるものではない。例えば基板自体の異形が
無視でき、等方収縮と見なせる場合は、２点間距離の実
寸法は１つで十分であり、この場合はη′＝（Ｌ₁₀−Ｌ
₁）／Ｌ₁₀である。

【００３７】（４）座標変換パラメータの算出 既に述べたように基板パターン７と比べホトマスク１の
パターン４は高精度で作製されているので、マスクの座
標点を基準に考える。選択された収縮率η_jのマスク上
のパターン４の座標（ｘ₁，ｙ₁），・・・（ｘ_n，ｙ_n）
はホトマスク設計情報データとして保存されている。な
おホトマスク上の点座標を与える座標系ｘ−ｙ及び基板
上の点座標を与える座標系Ｘ−Ｙ共にその原点の位置及
びその直交度は、ホトマスク製作での描画装置、基板座
標の測定器の何れも高精度なもので問題とはならない。

【００３８】図８は、座標系Ｘ−Ｙと座標系ｘ−ｙとの
関係を説明する図である。Ｐは基板上の点であり、基板
座標系Ｘ−Ｙによれば座標位置（Ｘ_i，Ｙ_i）で表現さ
れ、マスク座標系ｘ−ｙによれば座標位置（ｘ_i′，
ｙ_i′）で表現されることを示している。ｘ₀，ｙ₀は座
標変換における平行移動成分、θは回転成分である。

【００３９】一般に平面上の点Ｐの座標位置（Ｘ，Ｙ）
が座標変換されたとき変換後の座標位置（ｘ′，ｙ′）
は、 ｘ′＝Ｘcosθ−Ｙsinθ＋ｘ₀ ｙ′＝Ｙcosθ＋Ｘsinθ＋ｙ₀ で与えられる。一方ホトマスク上のパターン４の座標位
置（ｘ_i，ｙ_i）と座標変換後の基板パターン７の座標位
置（ｘ_i′，ｙ_i′）とから得られるｎ組の点の偏差の２
乗和を最少にする条件によって、θ，ｘ₀，ｙ₀は次式か
ら求めることができる。

【００４０】

【数１】

【００４１】ここでΣはｉ＝１からｎまで累計すること
を示す。この結果はホトマスクの点に基板上の点を適正
に位置合わせするための座標変換パラメータとなる。こ
のパラメータを用いて基板上の点をマスク上の点として
読み直せば、マスク上の基準位置（ｘ_i，ｙ_i）との偏差
を算出することが可能となる。

【００４２】（５）基板上の点の偏差 基板上の点（Ｘ_i，Ｙ_i）はマスク上の座標では
（ｘ_i′，ｙ_i′）となり、次式で算出される。 ｘ_i′＝Ｘ_icosθ−Ｙ_isinθ＋ｘ₀ ｙ_i′＝Ｙ_icosθ＋Ｘ_isinθ＋ｙ₀ （ｉ＝１〜ｎ） ここでθ，ｘ₀及びｙ₀は、（数１）によって求められた
座標変換パラメータである。

【００４３】マスク上の点（ｘ_i，ｙ_i）と位置合わせ後
の基板上の点（ｘ_i′，ｙ_i′）との距離偏差ｒ_iと方向
偏差ψ_iは、 Δｘ_i＝ｘ_i′− ｘ_i ， Δｙ_i＝ｙ_i′− ｙ_i として

【００４４】

【数２】

【００４５】で求め得るので、マスクと基板の対応する
２点の許容偏差量Ｒについて Ｒ ＜ ｒ_i となるｉを知ることで偏差の大きい点の位置を明らかに
できる。

【００４６】許容偏差量Ｒを越える偏差ｒ_iをもつ基板
パターン７の数ｍは、適正なマスクと基板の位置合わせ
状態でも許容量以上ずれている基板パターン７の総数を
示しており、この基板を良品として使用するには各基板
パターン７に対して何らかの修正作業を行う必要があ
る。実際にはこの修正作業は１点当りの作業コストが大
きいため、修正作業許容数Ｍを定め、ｍ≦Ｍの場合のみ
良品として修正作業を行い、ｍ＞Ｍのときは不良品と判
定する。

【００４７】（６）基板上の位置合わせマーク 次にセラミックス基板５をホトマスク１に位置合わせす
るために、基板の位置合わせ情報を与える座標変換パラ
メータ、θ，ｘ₀及びｙ₀を用いてマーク６の座標位置を
読み直す。基板上のマーク６の座標位置（Ｘ_A，Ｙ_A），
・・・（Ｘ_D，Ｙ_D）が適正な位置合わせの結果それぞれ
（ｘ_A′，ｙ_A′），・・・（ｘ_D′，ｙ_D′）になるとす
ると、基板上の点の場合と同様に次式で算出される。

【００４８】ｘ_S′＝Ｘ_Scosθ−Ｙ_Ssinθ＋ｘ₀ ｙ_S′＝Ｙ_Scosθ＋Ｘ_Ssinθ＋ｙ₀ （Ｓ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ） ここでθ，ｘ₀及びｙ₀は上記（５）の場合と同じであ
る。

【００４９】マスク上のマーク３の座標位置は（ｘ_A，
ｙ_A），・・・（ｘ_D，ｙ_D）であるから偏差はΔｘ_S＝ｘ
_S′−ｘ_S ，Δｙ_S＝ｙ_S′−ｙ_S （Ｓ＝Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ）で算出される。セラミックス基板５とホトマス
ク１を適正位置に合わせるには、ホトマスクのマーク３
_A〜３_Dを基準として基板のマーク６_A〜６_D各々を差分
（Δｘ_S，Δｙ_S）だけ変位させて位置決めすれば良く、
これが仮想位置合わせ状態となる。

【００５０】図９は、仮想位置合わせ状態の例を示す図
である。モニタ画面上に図９に示すような情報を表示す
るか、またはプリンタ用紙に仮想位置合わせ情報を出力
すれば、これを参照することによってホトマスクに対し
て基板の位置決めが可能となる。また偏差量大の点数が
少ない良品基板では、大きくずれている基板パターン７
について露光作業後に修正する必要があるので、許容偏
差量Ｒを越える基板パターン７の位置ｉについて偏差ｒ
_iと方向偏差ψ_iを修正情報として出力する。

【００５１】位置合わせ用のマーク６がないセラミック
ス基板５の場合には、座標変換パラメータ、θ，ｘ₀及
びｙ₀を用いてホトマスク上のマーク３の座標（ｘ_s，ｙ
_s）を基板上の座標系による座標値（Ｘ_S，Ｙ_S）に逆変
換する。そして基板上の座標位置（Ｘ_S，Ｙ_S）にマーク
を刻印すればよい。

【００５２】（６）露光作業 上記のようにして求めた位置合わせ情報は実際の露光処
理工程で次のように用いられる。露光装置には一般に左
右の２箇所同時にマスク及び基板の位置合わせマークを
観察することが可能なアライメント光学系が備えてあ
り、その観察像は各々のマークが重なって同時に見るこ
とが可能な像となる。ＴＶモニタ画像又は位置合わせス
コープで実際の像を２箇所同時に観察できるので、仮想
位置合わせ状態をモニタ画面又は位置合わせスコープで
の観察像上で再現するように露光装置の基板位置決めス
テージを移動させれば良い。既存の露光装置では目視に
より手動モードで基板位置決めステージを動かし仮想位
置合わせ状態を実現することが可能であり、上記仮想位
置合わせ状態での位置合わせマークの偏差をオフセット
量として露光装置の画像認識部に取り込み、自動で仮想
位置合わせ状態を再現することも可能である。基板に刻
印されたマークの場合には、基板位置決めステージを手
動で動かしてマスクの位置合わせマークを基板に刻印さ
れたマークに合わせることが可能であり、両マークの状
態を画像認識部で認識することにより自動で両マークを
重ね合わせることも可能である。

【００５３】（７）システム構成例１ 図１０は、位置合わせ情報の算出と露光作業を行うシス
テムの第１の構成例を示す図である。基板座標測定器４
１はセラミックス基板５の各基板パターン７の座標位置
を測定する装置である。基板番号入力部４２はセラミッ
クス基板５に記載されている基板番号を基板座標測定器
４１に入力するバーコードリーダ等を含む装置である。
データファイル４３は各セラミックス基板５の座標情
報、基板の出来上がり寸法、収縮率η₁，・・・η_kの各
η_jについてのホトマスク１のパターン４とマーク３の
座標値など基板実測値及び設計データを格納するファイ
ルである。データサーバ４４はデータファイル４３を読
み書きするパソコン、ワークステーションを含む情報処
理装置である。プロセッサ４５は基板収縮率η′の算出
（ステップ１３）から修正情報の出力（ステップ２２）
及び基板の不良判定（ステップ２３）までの処理を行う
パソコン、ワークステーションを含む情報処理装置であ
る。基板番号入力部４６は基板番号をプロセッサ４５に
入力する装置である。表示部４７は仮想位置合わせ状態
を示すモニタ画像を表示する装置、モニタ制御部４８は
表示部４７を制御する装置である。露光装置８は基板の
位置合わせと露光作業を行う装置である。端末装置５０
は露光装置８を動作させるために基板番号の入力、マス
ク管理番号の表示等を行う装置である。基板座標測定器
４１、データサーバ４４、プロセッサ４５、モニタ制御
部４８及び端末装置５０は図示するようにＬＡＮ等のネ
ットワーク４９に接続される。

【００５４】セラミックス基板５が基板座標測定器４１
に位置決め固定されると、基板番号入力部４２は基板上
の基板番号を読み取って基板座標測定器４１へ送る。基
板座標測定器４１は基板パターン７及びマーク６の各座
標値を測定する。基板座標測定器４１は入力された基板
番号と測定結果をネットワーク４９を介してデータサー
バ４４へ送る。データサーバ４４はこれらの情報をデー
タファイル４３に格納する。

【００５５】次にプロセッサ４５に接続されている基板
番号入力部４６から基板番号を入力すると、プロセッサ
４５はこの基板番号をネットワーク４９を介してデータ
サーバ４４へ送る。データサーバ４４は受け取った基板
番号に対応する基板の測定結果、基板の出来上がり寸法
及びマスクの収縮率η₁，・・・η_kをプロセッサ４５へ
送る。プロセッサ４５は上記式に従って基板の収縮率
η′を計算する。プロセッサ４５はη′に最も近い収縮
率η_jをもつマスクの管理番号をデータサーバ４４へ送
る。データサーバ４４は基板番号に対応してこのマスク
管理番号をデータファイル４３に登録するとともにマス
クのパターン４とマーク３の座標値（ｘ_i，ｙ_i）及び
（ｘ_s，ｙ_s）をプロセッサ４５へ送る。プロセッサ４５
は基板の測定結果とマスクの各点座標値とから上記の方
式に従って座標変換パラメータ、θ，ｘ₀及びｙ₀を計算
する。次にプロセッサ４５はこれらの座標変換パラメー
タを用いて基板パターンの座標値（Ｘ_i，Ｙ_i）をマスク
上の座標値（ｘ_i′，ｙ_i′）で表現し、距離偏差ｒ_i及
び方向偏差ψ_iを各ｉについて算出する。そして基板の
位置合わせ作業における位置合わせのマージン等を勘案
して決めた許容偏差量Ｒとｒ_i（ｉ＝１〜ｎ）を比較
し、Ｒ＜ｒ_iとなるｉの値及び総数ｍを算出する。次に
この総数ｍと手直し許容数Ｍとを比較し、基板が良品か
不良品かを判別する。ｍ≦Ｍであれば良品、ｍ＞Ｍであ
れば不良品である。基板が良品の場合、プロセッサ４５
はマーク６のマスク上の座標値（ｘ_s′，ｙ_s′）と仮想
位置合わせ情報（△ｘ_s，△ｙ_s）を計算する。最後にプ
ロセッサ４５は、当該基板の基板番号、位置合わせ情報
及びｍ個の偏差量とその位置についての情報をデータサ
ーバ４４へ送る。データサーバ４４はこれらの情報をデ
ータファイル４３に格納する。

【００５６】露光装置８の照明光学系８０は露光のため
の照明機構、アライメント光学系８１は露光装置本体の
マーク８９とホトマスクのマーク２の重なりを撮像する
機構、位置決めステージ８２はホトマスク１の位置決め
を行う機構、アライメント光学系８３はマスクと基板の
位置合わせマークの重なり状態を撮像する機構、画像モ
ニタ９０はアライメント光学系８３に接続され同一マー
クの重なり状態を表示する機構、画像認識部８４はモニ
タ制御部４８から仮想位置合わせ状態の画像を取り込み
その画像を認識する機構、基板位置決めステージ８５は
画像認識部８４からの情報に基づいてセラミックス基板
５を駆動する機構、焦点合わせ部８６はセラミックス基
板５を垂直方向に駆動し固定する機構、基板番号入力部
８７はセラミックス基板５の基板番号を入力する機構、
基板供給装置８８はセラミックス基板５を露光装置に供
給する装置である。

【００５７】端末装置５０から基板番号を入力し、ネッ
トワーク４９を介してデータサーバ４４に送ると、デー
タサーバ４４はデータファイル４３を検索してこの基板
の収縮率に近い収縮率η_jに対応するマスク管理番号を
端末装置５０に送るので、端末装置５０はこれを表示す
る。このホトマスク１が露光装置に供給され、マーク８
９とマーク２とが一致するように位置決めステージ８２
が駆動され、ホトマスク１が露光装置本体に位置決め固
定される。なお自動マスクストッカを内蔵した露光装置
では、基板番号をキーにしてデータファイル４３を参照
して取得したマスク管理番号によってマスクの自動選択
が可能である。セラミックス基板５が露光装置にセット
されると、基板番号入力部８７がこのセラミックス基板
５の基板番号を読み取り、基板供給装置８８がセラミッ
クス基板５を基板位置決めステージ８５に供給する。セ
ラミックス基板５上面が照明光学系８０のピント面と合
致するように焦点合わせ部８６が駆動されセラミックス
基板５がＺ方向について固定される。入力された基板番
号はモニタ制御部４８を介してデータサーバ４４へ送ら
れ、データサーバ４４はデータファイル４３から対応す
る仮想位置合わせ情報を取り出してモニタ制御部４８へ
送り、表示部４７に表示する。一方仮想位置合わせ情報
は露光装置８に取り込み可能な信号に加工され、画像認
識部８４に入力される。この仮想位置合わせ情報によっ
てセラミックス基板５のマーク６をホトマスク１のマー
ク３から差分（△ｘ_s，△ｙ_s）だけずらせて位置合わせ
するよう基板位置決めステージ８５を駆動する。このと
きの仮想位置合わせ状態はアライメント光学系８３の画
像モニタ９０に表示され、目視可能である。セラミック
ス基板５がホトマスク１に対して仮想位置合わせ状態に
あることが確認された後、基板位置決めステージ８５を
固定する。照明光学系８０から光を照射し、ホトマスク
１を介してそのパターンをセラミックス基板５上に転写
し、露光を完了する。

【００５８】以上は基板番号入力部８７から入力した基
板番号を基にしてデータサーバ４４、モニタ制御部４８
及び画像認識部８４を動作させ、自動的に基板位置決め
ステージ８５を駆動してセラミックス基板５を位置決め
するオンライン・システムであるが、より簡便なオフラ
インによる方法もある。すなわち端末装置５０から基板
番号を入力すると、データサーバ４４がその基板の仮想
位置合わせ情報を端末装置５０に送るのでこれを表示装
置に表示する。この仮想位置合わせ情報を参照し、画像
モニタ９０によって仮想位置合わせ状態を確認しながら
手動で基板位置決めステージ８５を駆動してセラミック
ス基板５を位置決めする方法である。

【００５９】なおセラミックス基板５の基板パターン７
を修正する装置をネットワーク４９に接続し、データサ
ーバ４４を介してデータファイル４３から各基板の修正
情報を引き出して基板パターン７を修正することが可能
である。

【００６０】（８）システム構成例２ 図１１は、位置合わせ情報の算出と露光作業を行う第２
のシステム構成例を示す図である。本システムは、プロ
セッサ４５がセラミックス基板５の位置合わせ情報を算
出した後に、セラミックス基板５にホトマスク１との位
置合わせ用のマーク６を新たに刻印し、この刻印マーク
をマーク３に合わせるようにセラミックス基板５を位置
決めするものであり、露光装置への仮想位置合わせ情報
の入力を無くすものである。システム構成例１と構成上
相違するのは次の点である。基板座標測定器４１はプロ
セッサ４５と接続されるとともに、刻印部５１を設け
る。刻印部５１はセラミックス基板５のマーク６を刻印
する機構である。例えば基板座標測定器４１上にレーザ
などによる刻印ユニットを組み込むことによって実現可
能である。また刻印部５１を基板座標測定器４１とは独
立させ、ＸＹステージ付きの別装置とすることも可能で
ある。表示部４７及びモニタ制御部４８はなく、また露
光装置８の基板番号入力部８７は使用しない。画像認識
部８４はアライメント光学系８３からの位置合わせ情報
だけを認識する。セラミックス基板５が基板座標測定器
４１に位置決め固定されると、基板番号入力部４２は基
板上の基板番号を読み取って基板座標測定器４１へ送
り、基板座標測定器４１は基板パターン７の各座標値を
測定する。基板座標測定器４１は入力された基板番号と
測定結果をプロセッサ４５及びネットワーク４９を介し
てデータサーバ４４へ送る。

【００６１】次にプロセッサ４５はデータサーバ４４か
ら基板の出来上がり寸法及びマスクの収縮率η₁，・・
・η_kを受け取り、上記式に従って基板の収縮率η′を
計算する。以下プロセッサ４５はシステム構成例１の場
合と同様の処理を行い、基板が良品の場合、刻印部５１
を駆動し、適正位置合わせ状態を与える基板上の位置に
マーク６を刻印する。最後にプロセッサ４５は、当該基
板の基板番号、ｍ個の偏差量とその位置についての情報
をデータサーバ４４へ送る。

【００６２】ホトマスク１が上記のようにして露光装置
８にセットされた後、セラミックス基板５が露光装置８
にセットされると、基板供給装置８８がセラミックス基
板５を基板位置決めステージ８５に供給する。セラミッ
クス基板５が上記のようにしてＺ方向について固定され
た後、アライメント光学系８３及び画像認識部８４を介
してセラミックス基板５の刻印されたマーク６をホトマ
スク１のマーク３に合わせるように基板位置決めステー
ジ８５を駆動する。以下基板位置決めステージ８５の固
定と照明光学系８０による露光は上記の通りである。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、基板上のｎ個の基板パ
ターンの座標に対して対応するホトマスク上のパターン
の座標との偏差が少なくなるような仮想位置合わせ状態
についての情報を得るので、露光作業に際してこの仮想
位置合わせ状態を再現することができ、基板のマスクに
対する適正な位置合わせが可能となる。また基板上に位
置合わせ用のマークがない場合でも同様に適正な位置合
わせが可能となる。

【００６４】また座標測定したｎ個の基板パターンの各
点について対応するマスク上のパターンからのずれを計
算することができるので、このずれによってセラミック
ス基板の基板パターンのずれを修復するか否かの判定が
でき、基板の品質管理上の効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホトマスクと基板との位置合わせ情報を算出す
る処理の手順を示す図である。

【図２】露光作業の手順を示す図である。

【図３】ホトマスクの外観を示す図である。

【図４】セラミックス基板の外観を示す図である。

【図５】ホトマスク１上に設定したｘｙ座標系の例を示
す図である。

【図６】セラミックス基板５上に設定したＸＹ座標系の
例を示す図である。

【図７】セラミックス基板５の代表的な寸法のとり方の
例を示す図である。

【図８】座標系Ｘ−Ｙと座標系ｘ−ｙとの関係を説明す
る図である。

【図９】基板とマスク各々に位置合わせマークが設けら
れている場合の仮想位置合わせ状態の例を示す図であ
る。

【図１０】第１のシステム構成例を示す図である。

【図１１】第２のシステム構成例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・ホトマスク、３・・・マーク、４・・・パター
ン、５・・・セラミックス基板、６・・・マーク、７・
・・基板パターン、４１・・・基板座標測定器、４３・
・・データファイル、４５・・・プロセッサ、４８・・
・モニタ制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックス基板上の基板パターンの座標
   値と該基板上の位置合わせ用マークの座標値を測定し、
   該基板パターンの座標値に基づいて少なくとも２点の基
   板パターン間の寸法を求めて該寸法の設計値をベースと
   する基板の収縮率を算出し、算出した収縮率に最も近い
   収縮率をもつホトマスクを選択し、基板パターンの座標
   値と選択したホトマスク上のパターンの座標値とから基
   板パターンの座標値をホトマスク上の座標系による座標
   値で表現するときの座標変換パラメータを算出し、該座
   標変換パラメータを用いて基板上のマークの座標値をホ
   トマスク上の座標系による座標値に座標変換し、ホトマ
   スク上のマークの座標値と基板上のマークの変換した座
   標値との差分を算出し、該基板上のマークを該ホトマス
   ク上のマークから該差分だけずらせて位置合わせするこ
   とを特徴とするセラミックス配線基板の位置決め方法。
2. 【請求項２】セラミックス基板上の基板パターンの座標
   値を測定し、該基板パターンの座標値に基づいて少なく
   とも２点の基板パターン間の寸法を求めて該寸法の設計
   値をベースとする基板の収縮率を算出し、算出した収縮
   率に最も近い収縮率をもつホトマスクを選択し、基板パ
   ターンの座標値と選択したホトマスク上のパターンの座
   標値とから基板パターンの座標値をホトマスク上の座標
   系による座標値で表現するときの座標変換パラメータを
   算出し、該座標変換パラメータを用いてホトマスク上の
   マークの座標値を基板上の座標系による座標値に座標変
   換し、変換された基板上の座標位置にマークを刻印し、
   該基板上に刻印されたマークを該ホトマスク上のマーク
   に重ね合わせるように位置合わせすることを特徴とする
   セラミックス配線基板の位置決め方法。
3. 【請求項３】該座標変換パラメータを用いて基板パター
   ンの座標値をホトマスク上の座標系による座標値に座標
   変換し、基板パターンの変換された座標値とホトマスク
   上の対応するパターンの座標値との偏差を算出し、該偏
   差が許容偏差量を越える基板パターンの数ｍを算出し、
   総数ｍが修正作業の許容数Ｍ以下のセラミックス基板に
   ついて基板パターンの修正作業を行うことを特徴とする
   請求項１又は２記載のセラミックス配線基板の位置決め
   方法。