KR20080023350A - Exposing method and device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 패턴이 그려진 포토 마스크와, 표면에 감광층이 형성된 기판을 겹쳐 배치하고, 포토 마스크를 통해 기판에 광을 조사함으로써, 패턴을 기판에 전사하는 노광방법 및 노광장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 포토 마스크와 기판의 위치정렬방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus for transferring a pattern onto a substrate by arranging a photo mask on which a pattern is drawn and a substrate on which a photosensitive layer is formed, and irradiating light to the substrate through the photo mask. More specifically, the present invention relates to a method of aligning a photomask and a substrate.
종래에는, 프린트 회로 기판 등의 표면에 도전성 패턴 등을 성형하기 위해, 표면에 감광층이 형성된 기판과, 패턴이 그려진 포토 마스크를 겹쳐 배치하고, 포토 마스크를 통해 기판에 광을 조사함으로써, 패턴을 기판 표면의 감광층에 전사하는 노광방법이 널리 이용되어 왔다.Conventionally, in order to shape a conductive pattern or the like on a surface of a printed circuit board, a pattern is formed by overlapping a substrate having a photosensitive layer formed thereon with a photomask on which a pattern is drawn, and irradiating light onto the substrate through the photomask. Exposure methods for transferring to the photosensitive layer on the substrate surface have been widely used.
이러한 노광방법에서는, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판에 전사하기 위해, 기판의 거의 전체면에 미리 형성된 다수의 도전구멍들과, 포토 마스크에 그려진 패턴의 위치를 정렬시킬 필요가 있다. 상기 위치 정렬을 위해, 포토 마스크와 기판의 서로 대응하는 위치에, 각각 복수의 위치정렬마크가 부착되어 있다.In this exposure method, in order to transfer the pattern drawn on the photomask to the substrate, it is necessary to align the plurality of conductive holes formed in advance on almost the entire surface of the substrate with the position of the pattern drawn on the photomask. For the alignment, a plurality of alignment marks are attached to positions of the photomask and the substrate, respectively.
상기 포토 마스크와 기판의 각각에 부착된 위치정렬마크를, CCD 카메라 등의 광 센서에 의해 판독한다. 판독된 데이터를 토대로 하여, 기판 또는 포토 마스크 중 어느 하나를 X·Y·θ방향으로 이동시켜, 포토 마스크와 기판의 위치를 정렬한 다.The alignment mark attached to each of the photo mask and the substrate is read by an optical sensor such as a CCD camera. Based on the read data, either the substrate or the photo mask is moved in the X.Y.θ direction to align the position of the photomask and the substrate.
포토 마스크와 기판의 위치를 정렬한 후, 포토 마스크를 통해 기판에 광을 조사하여, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판 표면의 감광층에 전사하여 노광처리가 완료된다.After aligning the positions of the photomask and the substrate, light is irradiated onto the substrate through the photomask, the pattern drawn on the photomask is transferred to the photosensitive layer on the surface of the substrate, and the exposure treatment is completed.
그런데, 기판은 노광공정에 이르기까지 가열처리 등을 받기 때문에, 노광공정에서는 당초보다 수축된 크기를 가진다.By the way, since a board | substrate undergoes heat processing etc. until an exposure process, it has a size shrink | contracted from the beginning in an exposure process.
일반적으로 기판은, 상기의 가열처리 등에 기인하는 수축을 처음부터 계산에 넣고 설계되어 있다. 그러나, 모든 기판이 예측한 대로 수축되는 것은 아니다. 그 결과, 기판에 부착된 복수의 위치정렬마크 간의 거리, 즉 위치정렬마크 간 피치의 크기는, 기판마다 변동된다.Generally, the board | substrate is designed by taking into account the shrinkage resulting from said heat processing etc. from the beginning. However, not all substrates shrink as expected. As a result, the distance between the plurality of alignment marks attached to the substrate, that is, the size of the pitch between the alignment marks varies for each substrate.
또한, 포토 마스크 및 기판의 쌍방에 있어서 제작 오차나 온·습도의 변화 등에 따라 위치정렬마크의 피치의 크기에 변동이 생긴다.Moreover, in both a photomask and a board | substrate, a fluctuation | variation arises in the magnitude | size of the pitch of a alignment mark according to manufacture error, a change of temperature, and humidity.
이 때문에 포토 마스크와 기판의 쌍방에 있어서, 각각에 붙여진 복수의 위치정렬마크 간의 피치에 오차가 생기게 된다.For this reason, an error occurs in the pitch between the plurality of alignment marks attached to each of the photomask and the substrate.
그 결과, 포토 마스크의 위치정렬마크와 기판의 위치정렬마크를 모두 완전하게 맞추기가 곤란해진다.As a result, it becomes difficult to completely align both the alignment mark of the photomask and the alignment mark of the substrate.
따라서, 기판과 포토 마스크의 위치 정렬시에는, 포토 마스크와 기판의 서로 대응하는 위치에 붙여진 복수 쌍의 위치정렬마크의 각각의 쌍에 있어서의 위치정렬마크 간의 "위치 변위(어긋남)량"이 평균화되도록 하였다. 즉, 기판의 중앙부로부터 외측 둘레방향을 향해, 위치정렬마크 간의 피치의 크기 오차가 평균적으로 배분 되도록 하였다.Therefore, in aligning the substrate and the photomask, the "position displacement (shift) amount" between the alignment marks in each pair of the plurality of pairs of alignment marks attached to the positions corresponding to the photomask and the substrate is averaged. It was made. That is, the size error of the pitch between the alignment marks was distributed on average from the center of the substrate toward the outer circumferential direction.
이하에서는, 도면을 참조하여, 포토 마스크와 기판 간의 위치정렬방법에 대해 설명한다. 도 1 및 도 2는, 포토 마스크와 기판이 겹쳐진 상태를 나타낸 평면도이다. 기판(1)의 위치정렬마크(3; 원)와 포토 마스크(2)의 위치정렬마크(4; 점)가, 기판(1)의 4곳의 코너 및 이들 코너에 각각 대응하는 포토 마스크 상의 위치에 배치되어 있다. 도 1은, 이상적인 위치 정렬 상태를 나타내고 있다. 도 1에서는, 기판(1)과 포토 마스크(2) 간에 스케일(축척)의 차이가 없고, 따라서 모든 기판(1)에서의 위치정렬마크(3)의 마크 간 피치 및 포토 마스크(2)에서의 위치정렬마크(4)의 마크 간 피치에 오차가 없어, 대응하는 마크끼리의 중심이 일치하고 있는 이상적인 위치 정렬 상태를 나타내고 있다.Hereinafter, with reference to the drawings, the alignment method between the photomask and the substrate will be described. 1 and 2 are plan views illustrating a state in which a photomask and a substrate overlap with each other. The alignment marks 3 (circles) of the
또한, 가령 모든 기판(1)의 위치정렬마크(3) 및 포토 마스크(2)의 위치정렬마크(4)에 대해 마크 간의 피치에 오차가 없다 하더라도, 실제로는, 위치 정렬을 하기 위한 제어 시스템이나, 구동기구 등에 기인하여, 위치 정렬 오차가 발생한다. 그러나, 이러한 오차는, 기술의 진보에 따라, 위치정렬마크 간 피치의 스케일 차이에 의한 위치 정렬 오차에 비해 허용범위 내로 억제하는 것이 가능하다.In addition, even if there is no error in the pitch between the marks for the
도 2는, 기판(1)의 위치정렬마크(3)의 마크 간 피치가, 포토 마스크(2)의 위치정렬마크(4)의 마크 간 피치보다 짧은 경우의, 기판(1)과 포토 마스크(2) 간의 위치정렬을 나타낸 평면도이다. 기판(1)과 포토 마스크(2)에서 서로 대응하는 위치정렬마크 쌍(3, 4) 간의 "위치 변위량"이 각 쌍에서 균등해지도록 위치정렬되어 있다.FIG. 2 shows the
이와 같이, 기판(1)과 포토 마스크(2) 사이에서 위치정렬마크 간 피치의 길이에 차이가 있으면, 전술한 제어 시스템 등에 기인하는 위치 정렬 오차를 허용범위 내로 억제하였다 하더라도, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴(5)을 기판(1)의 정해진 위치에 정밀도 높게 전사하는 것이 곤란하다.In this way, if there is a difference in the pitch length between the alignment marks between the
종래의 기판에서는, 설사 이와 같은 스케일 차이에 기인하는 위치 정렬 오차가 생기더라도, 요구되는 정밀도가 낮았기 때문에, 문제가 되지 않았다. 그러나, 반도체의 소형화나 기판의 파인 패턴화가 진행됨에 따라, 그 오차가 문제가 되었다.In the conventional board | substrate, even if the alignment error resulting from such a scale difference arises, since the required precision was low, it did not become a problem. However, as miniaturization of semiconductors and fine patterning of substrates progress, the error becomes a problem.
따라서, 기판(1)과 포토 마스크(2) 사이에서 스케일 차이를 가능한 한 작게 하여, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴(5)을 기판(1)의 정해진 위치에 정밀도 높게 전사할 것이 요망되었다.Therefore, it was desired to transfer the
이에 관한 종래의 주요 대책으로서, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판의 정해진 위치에 정밀도 높게 전사하기 위해, 포토 마스크에 붙여진 위치정렬마크의 마크 간 피치의 스케일을 기판의 각 위치정렬마크의 마크 간 피치의 스케일에 맞도록 변경시킨 포토 마스크를 작성하여 대응해 왔다.In order to accurately transfer the pattern drawn on the photo mask to a predetermined position on the substrate, the main mark is to adjust the scale of the pitch between the marks of the alignment marks attached to the photo masks. Photomasks that have been changed to fit the scale have been created and coped.
물론, 포토 마스크에 붙여진 위치정렬마크의 마크 간 피치의 스케일을 바꾸면, 위치정렬마크와 동시에 그려진 패턴의 스케일도 비례하여 바뀌게 되고, 그 결과, 포토 마스크와 기판의 위치정렬마크 간의 피치 차이가 작아지면, 포토 마스크의 패턴을 기판의 정해진 위치에, 보다 높은 정밀도로 전사하는 것이 가능해진다.Of course, if the scale of the pitch between the marks of the alignment mark attached to the photo mask is changed, the scale of the pattern drawn at the same time as the alignment mark is also changed proportionally, and as a result, if the pitch difference between the alignment mask of the photo mask and the substrate becomes smaller, The pattern of the photomask can be transferred to a predetermined position of the substrate with higher accuracy.
그러나, 포토 마스크에 붙여진 위치정렬마크의 마크 간 피치의 스케일을 바 꾼 포토 마스크를 작성하여 대응하고자 하더라도, 앞서 기술한 이유로 인해 기판의 스케일도 각각 변화하기 때문에, 높은 정밀도의 위치정렬을 실현하려면, 서로 다른 스케일을 가지는 복수 장의 포토 마스크를 준비하고, 포토 마스크와 기판 간의 위치 정렬 정밀도가 허용범위 내에 들어가도록, 포토 마스크를 교환할 필요가 있었다.However, even if a photo mask in which the pitch of the mark of the alignment mark attached to the photo mask is changed and made to cope with it is used, the scale of the substrate also changes due to the above-described reasons. It was necessary to prepare a plurality of photo masks having different scales and replace the photo mask so that the alignment accuracy between the photo mask and the substrate falls within the allowable range.
이상에서 기술한 종래의 노광방법에서는, 허용되는 전사 정밀도가 유지되었다하더라도, 복수 장의 포토 마스크를 작성함으로 인한 비용 상승이나, 포토 마스크의 교환시간이 증가함으로 인한 생산량 저하 등, 많은 문제가 있었다.In the conventional exposure method described above, even if acceptable transfer accuracy is maintained, there are many problems such as an increase in cost due to the production of a plurality of photo masks and a decrease in production amount due to an increase in the replacement time of the photo masks.
본 발명은, 이와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명은, 포토 마스크와 기판을 종래에 비해 높은 정밀도로 위치정렬할 수 있으며, 생산성이 높은 노광방법 및 노광장치를 저렴하게 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve such a conventional problem. An object of the present invention is to provide a photomask and a substrate that can be aligned with a higher precision than in the prior art, and provide a high-exposure exposure method and exposure apparatus at low cost.
본 발명에 의하면,According to the invention,
패턴이 그려진 포토 마스크를, 표면에 감광층이 형성된 기판의 감광층을 덮는 위치에 배치하고, 상기 포토 마스크와 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시킨 후, 상기 포토 마스크를 통해 상기 기판의 상기 감광층에 광을 조사함으로써 상기 패턴을 상기 기판에 전사하는 노광방법으로서,A photomask having a pattern is disposed on a surface of the substrate on which the photosensitive layer is formed, and the photomask and the substrate are brought into uniform contact with each other, and then the photomask is applied to the photosensitive layer of the substrate through the photomask. An exposure method for transferring the pattern to the substrate by irradiating light,
상기 포토 마스크 및 상기 기판이 서로 균일하게 접촉되어 있으며, 또한 상기 포토 마스크 및 상기 기판이 각각에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형된 상태에서, 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사함으로써, 크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하는 것을 특징으로 하는 노광방법이 제공된다.By irradiating light to the photosensitive layer through the photomask while the photomask and the substrate are in uniform contact with each other and the photomask and the substrate are deformed into a concave or convex shape with respect to each other, An exposure method is provided which transfers the pattern having a substantially changed size to the substrate.
노광방법의 하나의 양태로서, 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시킨 후, 상기 포토 마스크 및 상기 기판 중 어느 일측을 타측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키고, 그에 따라, 상기 타측도 상기 일측에 따라서 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 변형시켜, 그 상태에서 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사함으로써, 크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하도록 해도 된다.In one aspect of the exposure method, the photomask and the substrate are brought into uniform contact with each other, and then either one of the photomask and the substrate is deformed into a concave or convex shape with respect to the other side, and accordingly, the other side is also The pattern having a substantially changed size may be transferred to the substrate by deforming to a convex shape or a concave shape along the one side and irradiating light to the photosensitive layer through the photo mask in that state.
노광방법의 다른 양태로서, 상기 포토 마스크 및 상기 기판 중 어느 일측을 타측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킨 후, 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시키고, 그에 따라, 상기 타측도 상기 일측에 따라서 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 변형시켜, 그 상태에서 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사함으로써, 크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하도록 해도 된다.In another aspect of the exposure method, after either one of the photomask and the substrate is deformed into a concave shape or convex shape with respect to the other side, the photomask and the substrate are brought into uniform contact with each other. The pattern may be transferred to the substrate by changing the convex shape or the concave shape along one side, and irradiating light to the photosensitive layer through the photo mask in such a state.
상기 포토 마스크 및 상기 기판 사이의 틈새공간을 기타 영역보다 감압된 상태로 함으로써, 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시킬 수가 있다.By making the clearance space between the photomask and the substrate more depressurized than other regions, the photomask and the substrate can be brought into uniform contact with each other.
상기 포토 마스크 및 상기 기판의 서로 대응하는 위치에 각각 위치정렬마크가 설치되어 있을 경우, 상기 위치정렬마크를 마크검출수단에 의해 검출하여, 검출된 데이터를 토대로, 상기 포토 마스크와 상기 기판의 위치정렬마크 간의 위치 변위량을 연산하고, 연산 결과에 따라 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키는 변형량을 제어할 수 있다.When the alignment marks are provided at positions corresponding to each other of the photo mask and the substrate, the alignment marks are detected by mark detection means, and based on the detected data, the alignment of the photo mask and the substrate is performed. The amount of positional displacement between the marks can be calculated, and the amount of deformation for deforming the photomask and the substrate into a concave or convex shape can be controlled according to the calculation result.
변형의 한 가지 형태로서, 상기 기판을 상기 포토 마스크에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킬 수 있다.As one form of deformation, the substrate may be deformed into a concave or convex shape with respect to the photomask.
상기 기판이, 판형상의 기판지지부재의 주면에 지지되어 있고, 상기 기판지지부재가, 그 외측 둘레를 프레임형상의 베이스부재에 유지시킨 채로, 기판지지대 상에 놓여져 있으며, 상기 기판지지대가, 상기 기판지지부재를 변형시키기 위한 변형기구를 가지고 있는 경우, 상기 변형기구를 작동시켜, 상기 기판지지부재를 변형시킴으로써, 상기 기판을 상기 포토 마스크측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킬 수 있다.The substrate is supported on the main surface of the plate-shaped substrate support member, and the substrate support member is placed on the substrate support with the outer periphery held on the frame-shaped base member, and the substrate support is the substrate. In the case of having a deformation mechanism for deforming the support member, the substrate can be deformed into a concave or convex shape with respect to the photomask side by operating the deformation mechanism to deform the substrate support member.
상기 변형기구가, 상기 기판지지부재의 중앙부 영역을 상기 포토 마스크측에 대해 밀어내거나 끌어당김으로써, 상기 기판이 상기 포토 마스크측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형되도록 해도 된다.The deformation mechanism may cause the substrate to deform into a concave or convex shape with respect to the photo mask side by pushing or pulling the central region of the substrate support member with respect to the photo mask side.
상기 포토 마스크 및 상기 기판의 서로 대응하는 위치에 각각 위치정렬마크가 설치되어 있을 경우, 상기 위치정렬마크를 마크검출수단에 의해 검출하여, 검출된 데이터를 토대로, 상기 포토 마스크와 상기 기판의 위치정렬마크 간의 위치 변위량을 연산하고, 연산 결과에 따라 상기 변형기구에 의한 상기 기판의 변형량을 제어할 수 있다.When the alignment marks are provided at positions corresponding to each other of the photo mask and the substrate, the alignment marks are detected by mark detection means, and based on the detected data, the alignment of the photo mask and the substrate is performed. The displacement amount between the marks can be calculated, and the deformation amount of the substrate by the deformation mechanism can be controlled according to the calculation result.
본 발명의 노광방법에서는, 서로 두께가 다른 기판과 포토 마스크를 이용할 수 있다.In the exposure method of this invention, the board | substrate and photomask from which thickness differs can be used.
본 발명에 의하면,According to the invention,
패턴이 그려진 포토 마스크를, 표면에 감광층이 형성된 기판의 상기 감광층을 덮는 위치에 배치하고, 상기 포토 마스크와 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시킨 후, 상기 포토 마스크를 통해 상기 기판의 상기 감광층에 광을 조사함으로써 상기 패턴을 상기 기판에 전사하는 노광방법에 이용되는 노광장치로서,A photomask having a pattern is disposed on a surface of the substrate having a photosensitive layer formed thereon, the photomask and the substrate are brought into uniform contact with each other, and then the photosensitive layer of the substrate is formed through the photomask. An exposure apparatus used in an exposure method for transferring the pattern onto the substrate by irradiating light to the substrate,
상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시키기 위한 접촉기구와,A contact mechanism for uniformly contacting the photomask and the substrate with each other;
상기 포토 마스크 및 상기 기판을 각각에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키기 위한 변형기구와,A deformation mechanism for deforming the photomask and the substrate into a concave shape or a convex shape with respect to each;
상기 접촉기구 및 상기 변형기구에 의해 상기 포토 마스크 및 상기 기판이 서로 균일하게 접촉되어 있으며 또한 상기 포토 마스크 및 상기 기판이 각각에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형된 상태에서, 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사하기 위한 광 조사장치를 구비하며,The photomask and the substrate are in uniform contact with each other by the contact mechanism and the deformation mechanism, and the photomask and the substrate are deformed into a concave shape or a convex shape with respect to each of the photomask and the substrate. It is provided with a light irradiation device for irradiating light to the photosensitive layer,
크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 노광장치도 제공된다.An exposure apparatus is also provided which is configured to transfer the pattern having a substantially changed size to the substrate.
노광장치의 하나의 양태로서, 상기 접촉기구에 의해, 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시킨 후,In one aspect of the exposure apparatus, after the contact mechanism makes the photomask and the substrate contact each other uniformly,
상기 변형기구에 의해, 상기 포토 마스크 또는 상기 기판 중 어느 일측을 타측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키고, 그에 따라, 상기 타측도 상기 일측에 따라서 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 변형시켜,By the deformation mechanism, either one of the photomask or the substrate is deformed into a concave shape or convex shape with respect to the other side, and thus the other side is also deformed into a convex shape or concave shape along the one side,
그 상태에서, 상기 광 조사장치에 의해, 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사하고, 그에 따라, 크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하도록 해도 된다.In this state, the light irradiation device may irradiate light to the photosensitive layer through the photomask, thereby transferring the pattern having a substantially changed size to the substrate.
노광장치의 다른 양태로서, 상기 변형기구에 의해, 상기 포토 마스크 및 상기 기판 중 어느 일측을 타측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킨 후,As another aspect of the exposure apparatus, after deforming one side of the photomask and the substrate into a concave or convex shape with respect to the other side by the deformation mechanism,
상기 접촉기구에 의해, 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 서로 균일하게 접촉시키고, 그에 따라, 상기 타측도 상기 일측에 따라서 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 변형시켜,By the contact mechanism, the photomask and the substrate are brought into uniform contact with each other, whereby the other side is deformed into a convex or concave shape along the one side,
그 상태에서, 상기 광 조사장치에 의해, 상기 포토 마스크를 통해 상기 감광층에 광을 조사하고, 그에 따라, 크기를 실질적으로 변화시킨 상기 패턴을 상기 기판에 전사하도록 해도 된다.In this state, the light irradiation device may irradiate light to the photosensitive layer through the photomask, thereby transferring the pattern having a substantially changed size to the substrate.
상기 접촉기구는, 상기 포토 마스크 및 상기 기판 사이의 틈새공간을 기타 영역보다 감압된 상태로 하는 감압기구를 포함하는 것으로 할 수 있다.The contact mechanism may include a pressure reducing mechanism that makes the gap space between the photomask and the substrate to be reduced in pressure than other regions.
상기 포토 마스크 및 상기 기판의 서로 대응하는 위치에 각각 위치정렬마크가 설치되어 있을 경우, 상기 위치정렬마크를 마크검출수단에 의해 검출하여, 검출된 데이터를 토대로, 상기 포토 마스크와 상기 기판의 위치정렬마크 간의 위치 변위량을 연산하고, 연산 결과에 따라 상기 포토 마스크 및 상기 기판을 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키는 변형량을 제어할 수 있다.When the alignment marks are provided at positions corresponding to each other of the photo mask and the substrate, the alignment marks are detected by mark detection means, and based on the detected data, the alignment of the photo mask and the substrate is performed. The amount of positional displacement between the marks can be calculated, and the amount of deformation for deforming the photomask and the substrate into a concave or convex shape can be controlled according to the calculation result.
상기 변형기구는, 상기 기판을 상기 포토 마스크에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키는 기구로 할 수 있다.The said deformation | transformation mechanism can be made into the mechanism which deform | transforms the said board | substrate into concave shape or convex shape with respect to the said photo mask.
상기 기판을 주면에 지지시키기 위한 판형상의 기판지지부재로 하고, 프레임형상의 베이스 부재에 외측 둘레를 유지시킨 판형상의 기판지지부재와,A plate-shaped substrate supporting member for supporting the substrate on the main surface, the plate-shaped substrate supporting member holding an outer periphery on a frame-shaped base member;
상기 기판지지부재를 상기 포토 마스크측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키기 위한 기판지지부재 변형기구를 지지하는 기판지지대를 구비하고,A substrate support for supporting a substrate support member deformation mechanism for deforming the substrate support member into a concave shape or a convex shape with respect to the photomask side;
상기 기판지지부재 변형기구를 작동시킴으로써 상기 기판을 상기 포토 마스크에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키도록 해도 된다.By operating the substrate support member deforming mechanism, the substrate may be deformed into a concave or convex shape with respect to the photomask.
상기 기판지지부재 변형기구는, 나사와 모터를 구비하여 구성되는 것으로 할 수 있다.The substrate support member deforming mechanism may include a screw and a motor.
혹은, 상기 기판지지부재 변형기구는, 공기압력으로 구동되는 기구로 해도 된다.Alternatively, the substrate support member deforming mechanism may be a mechanism driven by air pressure.
상기 기판지지부재 변형기구는, 상기 기판지지부재의 중앙부 영역을 상기 포토 마스크측에 대해 밀어내거나 끌어당기는 기구로 할 수 있다.The substrate support member deforming mechanism may be a mechanism for pushing or pulling the central region of the substrate support member with respect to the photomask side.
상기 포토 마스크 및 상기 기판의 서로 대응하는 위치에 각각 위치정렬마크가 설치되어 있을 경우, 상기 위치정렬마크를 마크검출수단에 의해 검출하여, 검출된 데이터를 토대로, 상기 포토 마스크와 상기 기판의 위치정렬마크 간의 위치 변위량을 연산하고, 연산 결과에 따라 상기 변형기구에 의한 상기 기판의 변형량을 제어할 수 있다.When the alignment marks are provided at positions corresponding to each other of the photo mask and the substrate, the alignment marks are detected by mark detection means, and based on the detected data, the alignment of the photo mask and the substrate is performed. The displacement amount between the marks can be calculated, and the deformation amount of the substrate by the deformation mechanism can be controlled according to the calculation result.
상기 마크검출수단은 CCD 카메라로 할 수 있다.The mark detection means can be a CCD camera.
또한, 서로 두께가 다른 상기 기판과 상기 포토 마스크를 사용할 수 있다.In addition, the substrate and the photomask having different thicknesses may be used.
도 1은, 기판과 포토 마스크가 동일한 스케일로 작성되어 있고, 쌍방의 위치정렬마크에 있어서 마크 간 피치에 오차가 없으며, 대응하는 마크의 중심이 일치하고 있는, 기판과 포토 마스크의 이상적인 위치정렬상태를 나타낸 평면도이다.1 shows an ideal alignment state of the substrate and the photomask, in which the substrate and the photomask are prepared on the same scale, and there is no error in the pitch between the marks in both alignment marks. It is a top view which shows.
도 2는, 기판의 위치정렬마크의 마크 간 피치가, 포토 마스크의 위치정렬마크의 마크 간 피치보다 짧은 경우에 있어서의, 기판과 포토 마스크의 위치정렬상태를 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is a plan view showing the alignment state between the substrate and the photo mask when the pitch between marks of the alignment mark of the substrate is shorter than the pitch between marks of the alignment mark of the photomask.
도 3은, 본 발명의 원리를 설명하기 위한, 서로 겹쳐진 기판 및 포토 마스크의 제 1 단면도이다.3 is a first cross-sectional view of a substrate and a photo mask superimposed on each other for explaining the principle of the present invention.
도 4는, 본 발명의 원리를 설명하기 위한, 서로 겹쳐진 기판 및 포토 마스크의 제 2 단면도이다.4 is a second cross-sectional view of the substrate and the photo mask superimposed on each other for explaining the principle of the present invention.
도 5는, 본 발명의 원리를 설명하기 위한, 서로 겹쳐진 기판 및 포토 마스크의 제 3 단면도이다.5 is a third cross-sectional view of the substrate and the photo mask superimposed on each other for explaining the principle of the present invention.
도 6은, 본 발명의 하나의 실시형태에 기초한 노광장치를 나타낸 개략적인 측면도이다.6 is a schematic side view showing an exposure apparatus based on one embodiment of the present invention.
도 7은, 본 발명의 하나의 실시형태에 기초한 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 제 1 상태의 도면이다.FIG. 7 is a diagram of a first state for explaining an exposure method using an exposure apparatus based on one embodiment of the present invention. FIG.
도 8은, 본 발명의 하나의 실시형태에 기초한 노광장치를 이용한 노광방법을 설명하기 위한 제 2 상태의 도면이다.8 is a diagram of a second state for explaining an exposure method using an exposure apparatus based on one embodiment of the present invention.
도 9는, 본 발명의 다른 실시형태에 기초한 노광장치를 나타낸 개략적인 측면도이다.9 is a schematic side view showing an exposure apparatus based on another embodiment of the present invention.
도 3은, 동일한 길이(L)의 기판(1)과 포토 마스크(2)가 평면형상으로 접촉하여 겹쳐진 상태를 나타내고 있다. 포토 마스크(2)의 일측 주면(2A)에 패턴이 그려져 있다. 통상 사용되는 유리제 포토 마스크(2)의 두께(T2)는 5㎜전후이며, 기판(1)이 프린트 회로 기판인 경우, 그 두께(T1)는 1㎜이하가 많다. 또한, 포토 마스크(2)의 두께(T2)의 중심선(2C)을 일점쇄선으로 나타내고 있다.3 shows a state where the
도 4는, 기판(1)과 포토 마스크(2)가 서로 균일하게 접촉하여 겹쳐진 상태를 나타낸 것으로, 포토 마스크(2)의 기판(1)측이 오목한 형상이 되도록 하여, 포토 마스크(2)와 기판(1)이 함께 구부러져 있는 상태를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 포토 마스크(2)의 두께(T2)는 비교적 두꺼우므로, 구부러진 상태의 포토 마스크(2)는, 두께(T2)의 중심선(2C)을 경계선으로 하여, 기판(1)측이 수축되고, 그 반대측은 신장되어 있다. 한편, 기판(1)의 두께(T1)는, 포토 마스크(2)의 두께(T2)에 비해 상당히 얇으므로, 표면과 이면측의 신축 차이는 근소하다. 또한, 포토 마스크(2)로서, 패턴이 그려진 필름제 마스크를 유리판에 밀착시킨 것을 사용해도 된다.FIG. 4 shows a state where the
도 4에서 볼 수 있듯이, 기판(1)에 접하는 포토 마스크(2)의 길이는, 기판(1)의 길이에 대해 S1으로 나타낸 값만큼 축소된 것이 된다. 즉, 기판(1)에 접한 포토 마스크(2)의 주면(2A)에 그려진 패턴(도 1의 패턴(5)을 참조)의 길이도, 그 값에 비례하여 축소되게 된다.As can be seen from FIG. 4, the length of the
또한, 도 5는, 포토 마스크(2) 및 기판(1)이, 도 4와는 반대로 구부러진 상태를 나타내고 있다. 기판(1)에 접하는 포토 마스크(2)의 길이는, 기판(1)의 길이에 대해 S2로 나타낸 값만큼 신장되게 된다.In addition, FIG. 5 has shown the state in which the
이와 같이, 포토 마스크(2)와 기판(1)이 서로 균일하게 접촉되어 겹쳐져서 구부러진 상태에 있으면, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴의 스케일이 기판(1)의 스케일에 대해 상대적으로 변화함을 알 수 있다.As described above, when the
본 발명은, 이러한 원리를 이용하여, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴의 스케일을 기판의 스케일에 맞도록 변화시킨 상태에서 노광함으로써, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판의 정해진 위치에 정밀도 높게 전사하고자 하는 것이다.The present invention is intended to transfer the pattern drawn on the photomask to a predetermined position of the substrate with high accuracy by exposing the pattern drawn on the
다음으로, 본 발명의 하나의 실시형태에 있어서의 노광방법 및 노광장치를, 도 6 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 본 발명의 하나의 실시형태에 있어서의 노광장치(100)를 나타낸 도면으로서, 포토 마스크(2)와 기판(1)이 서로 틈새를 두고 대향되도록 평면형상으로 배치된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서, 기판(1)과 포토 마스크(2)에 부착된 위치정렬마크(3, 4; 도 1 및 도 2 참조)를, 마크검출수단인 CCD 카메라(11)에 의해 판독하고, 그 데이터를 토대로 기판(1)과 포토 마스크(2) 중 어느 하나를 X·Y·θ방향으로 이동시켜, 기판(1)과 포토 마스크(2)의 위치를 정렬한다.Next, the exposure method and exposure apparatus in one Embodiment of this invention are demonstrated, referring FIGS. FIG. 6 is a view showing an
기판(1)과 포토 마스크(2)에 부착된 각 위치정렬마크(3, 4)의 마크 간 피치의 스케일이 다른 경우, 대응하는 각 쌍의 위치정렬마크 간의 위치 변위량을 균일 화시키도록 위치정렬을 하는데, 이와 동시에 기판(1)과 포토 마스크(2)의 스케일 차이에 관한 데이터를 얻는다.When the scale of the pitch between the marks of the alignment marks 3 and 4 attached to the
다음으로, 도 6을 참조하여, 기판(1)과 포토 마스크(2)의 지지구조 및 기구에 대해 설명한다. 우선, 기판(1)은 판형상 기판지지부재(15)의 상면(주면)에, 기판지지부재(15)에 설치된 흡인구멍(9)에 의해 흡인지지되어 있다. 흡인구멍(9)은 부압원(도시 생략)에 접속되어 있다.Next, with reference to FIG. 6, the support structure and the mechanism of the board |
도시한 바와 같이, 판형상 기판지지부재(15)는, 프레임형상 베이스부재(6)에 주위가 유지되고 프레임형상 베이스부재(6)를 통해 기판지지대(7)에 놓여져 있다. 상기 판형상 기판지지부재(15)의 중앙부 영역을 포토 마스크(2)측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키는 기판지지부재 변형기구(8)가, 기판지지대(7)에 지지되어 있다. 또한, 프레임형상 베이스부재(6), 기판지지대(7), 기판지지부재 변형기구(8) 및 기판지지부재(15)가 기판지지구조(100A)를 구성한다.As shown, the plate-shaped
기판지지부재 변형기구(8)에는, 일례로서 나사(8a)와 모터(8b)가 이용되고 있다. 상기 나사(8a)를, 모터(8b)를 이용하여 축둘레로 회전시킴으로써, 판형상 기판지지부재(15)를 포토 마스크(2)측에 대해 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 수나사를 회전시키는 경우에 대해 도시하였으나, 상기 수나사와 맞물리는 암나사를 회전시켜도 상관없다. 또한, 기판지지부재 변형기구(8)의 다른 구성으로서는, 도 9에 도시한 바와 같은, 공기압력으로 구동되는 실린더기구(8A)를 채용하는 것도 가능하다. 또한, 판형상 기판지지부재(15)를 포토 마스크(2)측에 대해 오목한 형상 및 볼록한 형상으로 변형시킬 수 있는 기구라면, 다른 공지된 기구를 채용하는 것도 가능하다.The
다음으로, 도 7은, 기판(1)과, 기판(1)을 지지하는 판형상 기판지지부재(15)가, 기판지지부재 변형기구(8)에 의해 포토 마스크(2)에 대해 볼록한 형상으로 구부러진 상태를 나타내고 있다. 상기 기판(1)과, 기판(1)을 지지하는 판형상 기판지지부재(15)를 볼록한 형상으로 구부리는 정도, 즉 변형량은, 도 6에서 기술한 기판(1)과 포토 마스크(2)의 스케일 차이에 관한 데이터를, 기판(1)과 포토 마스크(2)의 스케일이 최대한 일치하도록, 미리 정해진 계산식에 입력하여 연산한 값에 의해 결정된다. 즉, 기판(1)의 변형량은, 상기 연산 결과에 따라 기판지지부재 변형기구(8)에 의한 판형상 기판지지부재(15)의 이동량을 제어함으로써 제어되고, 결정된다. 이와 같이, 기판지지부재 변형기구(8)는, 넓은 의미에서, 기판(1)을 변형시키기 위한 변형기구를 말한다.Next, in FIG. 7, the board |
도 8은, 도 7에 도시된 기판(1)과, 기판(1)을 지지하는 판형상 기판지지부재(15)를 볼록한 형상으로 구부린 상태에서의 노광공정을 나타내고 있다. 적당한 접촉기구(도시 생략)에 의해, 포토 마스크(2)를 기판(1)의 전체면에 걸쳐 균일하게 접촉되도록 꽉 누른다. 그러면, 포토 마스크(2)도 기판(1)에 따라서 기판(1)과 동일한 형상으로 구부러진다. 그 결과, 도 3 내지 도 5에 도시된 원리에 기초하여 기판(1)의 감광층이 형성된 측의 표면과 포토 마스크(2) 상의 패턴(5)의 스케일이 일치하여, 노광용 광(12)이 광 조사장치(도시 생략)에 의해 포토 마스크(2)를 통해 기판(1)에 조사되면, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴은 기판(1)에 높은 정밀도로 충실히 전사된다.FIG. 8 shows an exposure step in a state where the
또한, 도 6에 도시된 포토 마스크(2)와 기판(1)이 평면형상으로 틈새를 두고 겹쳐진 상태에서의 기판(1)과 포토 마스크(2)의 위치정렬은 반드시 필요한 것은 아니며, 도 7에 도시된 기판(1)을 볼록한 형상으로 구부린 상태에서, 포토 마스크(2)와 기판(1)의 위치를 정렬해도 된다.In addition, the alignment of the
또한, 기판지지부재(15) 또는 상에, 기판(1)을 둘러싸도록, 포토 마스크(2)의 대향면과 접촉가능한 환형상의 시일부재(도시 생략)를 설치하고, 기판(1) 및 포토 마스크(2) 사이의 틈새공간, 보다 상세하게 말하자면, 환형상 시일부재와 기판지지부재(15)와 포토 마스크(2)로 형성된 폐쇄공간을 외부의 영역보다 감압된 상태로 함으로써, 기판(1)의 전체면에 걸쳐 포토 마스크(2)를 균일하게 접촉시키도록 해도 된다. 이 경우, 상기 틈새공간과 연통하는 부압원(도시 생략)을 포함하는 감압기구가, 포토 마스크(2) 및 기판(1)을 서로 균일하게 접촉시키기 위한 접촉기구가 된다.Further, an annular seal member (not shown) in contact with the opposing surface of the
다른 양태의 접촉기구로서, 포토 마스크(2)의 주연을 지지하는 프레임(10)을 상하로 이동시키는 기구를 채용해도 된다.As a contact mechanism of another aspect, a mechanism for moving the
또한, 도 6 내지 도 9에 도시한 장치의 구성에서는, 기판지지부재(15)를 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시키는 기판지지부재 변형기구가, 기판지지부재(15)의 중앙부 영역에 한 대 설치된 경우를 도시하고 있으나, 위치 및 대수는 한정되는 것이 아니다.In addition, in the structure of the apparatus shown in FIGS. 6-9, the board | substrate support member deformation | transformation mechanism which deform | transforms the board |
또한, 본 실시형태에서는, 기판(1) 및 포토 마스크(2)를, 서로 균일하게 접촉시키고 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 변형시킨 상태에서, 포토 마스크(2)에 그려진 패턴을 기판(1)에 충실하게 전사하는 것으로 하였으나, 오목한 형상 또는 볼록한 형상의 구체적인 형상은, 구면(球面) 또는 구면에 가까운 형상인 것이 바람직하다.In addition, in this embodiment, the pattern drawn on the
즉, 변형시키는 기구를 기판(1)의 중앙위치에 설치하고, 기판지지부재(15), 기판(1) 및 포토 마스크(2)를 구면형상으로 변형시키면, 기판(1)의 중앙위치로부터 외측방향을 향해 균일하게 스케일을 변화시킬 수 있기 때문이다.That is, when the mechanism for deforming is provided in the center position of the board |
또한, 기판(1)과 포토 마스크(2)를 구면형상으로 변형시키는 기초가 되는 기판지지부재(15)는, 도 6 내지 도 8의 실시형태에서는 판형상이며, 프레임형상 베이스부재(6)에 주위가 지지된 상태로 도시되어 있다. 그러나, 기판지지부재(15)를 구면형상으로 변형시키기 위한 보다 유효한 지지방법으로서는, 변형시키는 기구를 설치한 기판(1)의 중앙위치를 중심으로 하는 원주를 구성하는 연속영역의 상부 또는 원주를 따라 서로 간격을 두고 배열된 복수 영역의 상부, 혹은 원주 근방의 복수의 위치에서 기판지지부재(15)를 프레임형상 베이스부재(6)에 지지시키는 것이 바람직하다.In addition, the board |
또한, 기판지지부재(15)를 양호하게 구면형상으로 변형시키기 위해, 기판지지부재(15)의 강성이 부분에 따라 달라지도록 해도 된다. 강성의 변동은, 두께의 변화에 따라 달성되도록 해도 된다.In addition, in order to deform | transform the board |
상기 실시형태에서는, 기판(1)과, 기판(1)을 지지하는 판형상의 기판지지부재(15)를 볼록한 형상으로 구부린 상태에서의 노광공정을 나타내고 있으나, 기판(1)을 지지하는 판형상 기판지지부재(15)를 오목한 형상으로 구부린 상태에서의 노광공정도 마찬가지이다. 또한, 도 6 내지 도 8에서는, 기판(1) 및 포토 마스크(2)를 거의 수평으로 배치한 경우를 도시하고 있으나, 기판(1) 및 포토 마스크(2)를 거의 수직이 되도록 배치하는 장치구성으로 하더라도, 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.In the said embodiment, although the exposure process in the state which bent the board |
또한, 기판(1)을 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 구부린 다음, 포토 마스크(2)를 기판에 균일하게 접촉시키면서 기판(1)의 형상에 따르도록 구부리는 방법 이외에, 반대로, 포토 마스크(2)를 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 구부린 다음, 기판(1)을 기판에 균일하게 접촉시키면서 포토 마스크(2)의 형상에 따르도록 구부리는 방법 및 이를 위한 장치도 본 발명의 실시형태이다.In addition to the method of bending the
또한, 기판(1)과 포토 마스크(2)를 서로 균일하게 접촉시킨 다음, 쌍방을 함께 오목한 형상 또는 볼록한 형상으로 구부리는 방법 및 이를 위한 장치도 본 발명의 실시형태이다.Further, a method and an apparatus therefor for bringing the
이상, 이번에 개시한 상기 실시형태는 모든 점에서 예시에 지나지 않으며, 한정적인 해석의 근거가 되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상기한 실시형태에 의해서만 해석되는 것이 아니라, 청구범위의 기재에 의해 획정된다. 또한, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 본 발명에 포함된다.As mentioned above, the said embodiment disclosed this time is only an illustration in all the points, and is not a basis of a limited interpretation. Therefore, the technical scope of this invention is not interpreted only by said embodiment, but is defined by description of a claim. In addition, all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included in the present invention.
본 발명의 노광방법 및 노광장치에 의하면, 노광공정에 도달하기까지 받은 가열처리 등에 의해, 기판과 포토 마스크에 크기 변화가 발생했다 하더라도, 포토 마스크에 그려진 패턴을 높은 정밀도로 기판에 전사할 수 있다.According to the exposure method and the exposure apparatus of the present invention, even if the substrate and the photomask have a change in size due to the heat treatment or the like received until the exposure process, the pattern drawn on the photomask can be transferred to the substrate with high accuracy. .
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