TW486608B - Contact exposure method - Google Patents

Description

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A 五 '發明說响(1 ) 【發明所屬之技術領域】 4 本發明係關於在製造半導體裝置、液晶基板或微機Μ 等之需要微尺寸加工的電氣零件時，爲了將各種電子元件 形成在工件（work)上，通過光罩將光照射在工件上，而進行 將光罩圖案曝光在工件上之過程。 在上述曝光方式中，係先使光罩和工件密接後，將光 罩圖案轉印（複製）在工件上之接觸型曝光。本發明係在 這種接觸型曝光過程中所使用之曝光方法，特別是關於用 來將光罩圖案曝光在以聚醯亞胺（p〇lyimide)等爲材料，如印 刷電路板（F P C )般之厚度薄而容易破裂之工件上的接 觸型曝光方法。 【習知技術】 ·》 第5圖係表示接觸型曝光裝置之構成的圖；此圖係表 示藉由減壓，而在光罩（以下稱爲光罩Μ )和工件W之間 ，施加互相壓合之力，使光罩和工件密接，來進行曝光之 接觸型曝光裝置；此圖之（a )係從上面來看之圖；（b )係（a )之A — A線剖面圖。 在此圖中，在光罩台MS上，設置定位構件1 ;又， 在光罩台M S上，設置開口部2，使從未圖示之光照射部 來的曝光用光線，可以經由光罩Μ而照射在工件W上。 具有光罩圖案之光罩Μ，抵接在上述定位構件1上， 而載置在設置於光罩台MS上之開口部2上。在光罩台 M S之圓形的開口部2周圍，設置真空吸著用溝3 ;光罩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） < -4 - ------^---— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486608 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明@ ) Μ，藉由真空源而使真空吸著用溝3變真空，而被固定· 保持在光罩台MS上。又，在光罩台MS上，設置管路4 ’用來將藉由光罩Μ、光罩台MS、工件W和工件$ws 所圍成的空間減壓。 在工件台W S上，設置有用來固定工件w之工件真空 吸著用溝5 ;載置在工件台WS上之工件w，藉由真空源 而使真空吸著用溝5變真空，而被固定·保持在工件台 W S上。 在工件口 WS之周圍’ g受置例如以橡膠等材料形成之 密封材料所構成的真空密封部6 ;係用來保持真空狀態來 使光罩Μ和工件W密接。 又，工件台W S，係經由間隙設定機構，而被安裝在 工件台驅動機構8上；工件台驅動機構8係使工件台w S 往X方向（例如第5圖之左右方向）、Υ方向（例如第5 圖之與紙面成垂直的方向）、Ζ方向（第5圖之上下方向 )移動，且使工件台W S以垂直工件W面之軸爲中心，而 作旋轉（將此旋轉稱爲往0方向移動）。再者，工件台 W S之形狀，係作成與一般的工件w的形狀一致，當工件 爲圓形時作成圓形，而當工件爲方形時，開口部2也作成 方形。 接著，根據第5圖所示之接觸型曝光裝置，來說明關 於工件W之曝光方法。 (1 )使光罩Μ與定位構件1抵接，而載置於光罩台 MS上。然後，使真空吸著用溝3變真空，將光罩Μ固定 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 486608 A7 B7 五、發明說明θ ) 保持在光罩台MS上。 (2 )將工件w載置於工件台w S上，利用真空源使 真空吸著用溝5變真空，而將工件W固定·保持在工件台 W S上。 (3 )藉由工件台驅動機構8，使工件台w S上升， 而使工件W與光罩Μ接觸，然後藉由間隙設定機構7，進 行光罩Μ和工件w之平行校準（關於光罩Μ和工件W之平 行校準’例如請參照日本特開平7 一 7 4 0 9 6號公報， US5543890 號）。 (4 )在進行光罩Μ和工件W之平行校準後，使工件 台W S稍微下降，使光罩μ和工件W之間的間隙設定成對 準間隙，而藉由未圖示之對準用顯微鏡，檢測出標示在光 罩Μ和工件W上之對準用標記，然後藉由工件台驅動機構 8，使工件台W S往X Υ 0方向移動，來使兩者的對準用 標記重疊，以此方式來進行光罩Μ和工件W之重疊（對準 )° (5 )對準後，使工件台W S上升，來使光罩Μ和工 件W接觸。 在此，僅使光罩Μ和工件W接觸，而在光罩Μ或工件 W上有彎曲或微小凹凸之情況，無法使光罩Μ和工件W整 面地密接。因此，如第6圖所示’有時候會產生光罩Μ和 工件W之間的間隙會相異之情況（第6圖係表示此狀況之 擴大示意圖）。若在此狀態下進行曝光’則曝光處理後之 曝光效果（顯影後之圖案形狀）’會由於曝光處之不同而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486608 Α7 ____ Β7 五、發明說明6 ) 相異。因此，爲了全面地使光罩Μ和工件W密接，如以下 所述地在光罩Μ和工件W之間施加互相壓合之力。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (6 )使工件台W S上升，若使光罩Μ和工件W接觸 ，則設置在工件台W S周圍之真空密封部6，與光罩台 MS之底面接觸，而形成由光罩Μ、光罩台MS、工件w 、工件台W S以及真空密封部6所圍成的密封空間。在此 狀態下，若將設置在光罩台M S上之管路4抽真空，則上 述密封空間被減壓（降壓）。 (7 )若密封空間被減壓，則光罩Μ被壓在工件W上 ，如第7圖所示，光罩Μ和工件W整面地密接在一起。 (8 )在上述光罩Μ和工件W密接之狀態下，從未圖 示之光照射部，經由光罩Μ，將曝光用光線照射在工件W 上，來進行曝光 【發明所欲解決之課題】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述之習知的接觸型曝光方法，係使光罩Μ和工件W 之間的空間減壓，而對光罩Μ施力，使光罩Μ之形狀延著 工件W之形狀變形，而將工件W夾在光罩Μ和工件台W S 之間，使其密接在一起。 然而，在上述習知方法中，例如在工件台WS上有微 小的雜物時，工件W便會如第8圖所示般地變形。因此， 當光罩Μ和工件W密接在一起時，光罩Μ之與工件W之變 形部分接觸的部分，會受到集中力，而使高價的光罩Μ產 生損傷。若使用損傷的光罩Μ來進行曝光，則該損傷會轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 486608 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) 印在工件W上，而導致製品不良。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 又，由於在工件W之變形部分也會施加集中力，所以 工件w也有破損之虞。特別是近年來，使用以聚醯亞胺等 爲材料之印刷電路板（F P C )爲工件w，其厚度僅約爲 5 0〜1 0 〇 //m，且爲了得到更高的解析度，而有對光 罩Μ和工件W施加較大的接觸力之趨勢，導致工件W發生 破損之危險性增大。 本發明係爲了解決上述課題而發明出來，其目的爲提 供一種接觸型曝光方法，不用擔心會損傷光罩，又，可以 使工件不會破損地將光罩和工件密接在一起，來進行曝光 【解決課題所用的手段】 在上述習知方法中，由於將工件W夾在光罩Μ和工件 台W S之間而密接在一起，所以，若在工件台W S上有雜 物時，工件W會變形，而會產生光罩Μ損傷、工件W破損 等問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，在本發明中，將光罩和工件之間的空間，當減 壓而可以得到所希望的接觸力時，使光罩和工件不會接觸 而將兩者隔開規定間隔地面對。然後，將光罩和工件之間 的空間減壓，使兩者接近，然後，藉由空氣將工件從工件 台浮起，而使光罩和工件密接後，進行曝光。 在本發明中，由於以上述方式來使光罩和工件密接在 一起，所以即使在工件台上有雜物，工件也不會變形，所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 486608 A7 _____ B7 五、發明說明p ) 以可以避免在光罩上發生損傷、或是在工件上發生破損等 問題。 【本發明之實施形態】 第1圖係表示本發明之實施例的接觸型曝光裝置之構 成的圖；與第1圖所示之相同的部分，附上相同的符號。 在第1圖中，在光罩台MS之開口部的周圍，設置真 空吸著用溝3;光罩Μ係藉由設置在光罩台MS面上之真 空吸著用溝3所產生之真空作用，被固定·保持在光罩台 MS上。又，在光罩台MS上，設置管路4，用來將藉由 光罩Μ、光罩台M S、工件W和工件台W S所圍成的空間 Α減壓。 在工件台WS上，設置溝5，用來將工件W吸著固定 在工件台WS上，且對工件W吹空氣等的氣體來使工件w 浮起。 上述溝5，係經由閥VI、V2，而連接至真空泵 1 1、空氣壓縮機1 2 ;藉由打開閥V 1，利用真空泵 1 1使上述溝5變真空，而將工件W固定·保持在工件台 w S上。又，藉由打開閥V 2，從空氣壓縮機1 2供應空 氣給上述溝5中，使工件W浮起，於是工件W被壓在光罩 Μ側上（將空氣供應至工件台w s，使工件W從工件台 WS浮起之手段，稱爲將工件w背吹（back blow))。 在工件台WS之周圍，設置例如由橡膠等材料形成之 密封材料所構成的真空密封部6 ;係用來保持真空狀態來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-9 - --------_——11¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486608 A7 B7 五、發明說明《) 使光罩Μ和工件W密接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，工件台W S，與上述第5圖同樣地，係經由間隙 設定機構（未圖示），而被安裝在工件台驅動機構（未圖 示）上；工件台驅動機構係使工件台W S往X方向（例如 第1圖之左右方向）、Υ方向（例如第1圖之與紙面成垂 直的方向）、Ζ方向（第1圖之上下方向）移動，且使工 件台W S以垂直工件W面之軸爲中心，而作旋轉（將此旋 轉稱爲往0方向移動）。 又，在工件台WS之周圍，設置支持環（back up ring) 1 0。支持環1 0之頂面作精密加工，當工件台W S上升 時，支持環1 0之頂面抵接在光罩台M S之底面上。 支持環1 0之功能如下。 (1 )支持環1 0藉由與光罩台之底面抵接，可以使 光罩Μ的底面和工件W之頂面，以規定間隔隔開地互相面 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (2 )當密封空間Α減壓時，藉由大氣壓力之按壓， 可以防止工件台WS往光罩台MS之方向移動。藉由此手 段，密封空間A減壓時之光罩Μ和工件W之間的間隔D， 比上述隔開面對時之距離短，且光罩Μ和工件W保持在不 會接觸之距離。 (3 )保持工件台W S和光罩台M S之間的平行。 接著，根據本實施例之接觸型曝光裝置，來說明其曝 光方法。

(1 )將光罩Μ載置在光罩台MS上。使光罩台MS 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 486608 A7

五、發明說明@ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之真空吸者用溝3變真空’而將光罩]v[固定•保持在光罩 台M S上。 (2 )將工件W載置在工件台WS上，打開閥ν 1 ， 且關閉閥V 2 ，然後利用真空泵1 1使工件台w s之溝5 變真空，將工件W固定·保持在工件台w S上。 (3 )藉由未圖示之工件台驅動機構，使工件台w s 上升。藉由此手段，支持環1 〇之頂面抵接在光罩台M S 之底面上。然後，藉由未圖示之間隙設定機構，進行工件 台W S和光罩台M S之間的平行校準。 再者，在光罩台M S和工件台W S之間，設置支持環 1 0 ;由於不能使光罩Μ和工件W直接接觸，所以當進行 上述平行校準時，使工件台W S上升，且藉由間隙調整機 構來調整工件台W S之傾斜度，使支持環1 〇之上側的整 個表面能夠接觸光罩台M S之底面地進行水平校準。 (4 )使工件台W S下降，將光罩Μ和工件W之間的 間隙設定成對準間隙，而藉由未圖示之對準用顯微鏡，檢 測出標示在光罩Μ和工件W上之對準用標記，然後藉由工 件台驅動機構，使工件台W S往X Υ (9方向移動，來使兩 者的對準用標記重疊，以此方式來進行光罩Μ和工件W之 重疊（對準）。 (5 )對準後，使工件台W S上升，將支持環1 〇之 頂面抵接在光罩台MS之底面上。藉由此手段，光罩Μ之 底面和工件W之頂面之間，保持規定的間隔。而藉由變更 支持環1 0之高度，可以改變上述規定間隔的大小。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11- ,—·—--------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486608 A7

五、發明說明P ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本實施例中’係將上述光罩Μ和工件w之間的間隔 ，設計成如第2圖（a)所示。亦即，當工件w之厚度大約爲 5 0 // m時，使光罩Μ之底面和工件ψ之頂面之間的間隔 爲4 0 # m ’來設定光罩台M S和工件台w s之間的間隔 。此時’光罩台M S和工件台W S的間隔和厚度之比，爲 4:5。 (6 )若使支持環1 〇之頂面和光罩台μ S之底面抵 接’則設置在工件台W S周圍之真空密封部6 ，也與光罩 台MS之底面接觸，於是，藉由光罩μ、光罩台MS、工 件W、工件台w S以及真空密封部6，而形成密封空間a 。在此狀態下，若將設置在光罩台M S上之管路4抽真空 ，則上述密封空間Α被減壓。光罩Μ被大氣壓按壓而往工 件台W S方向彎曲。 亦即，藉由使密封空間Α減壓，如第2圖（b)所示，光 罩Μ被大氣壓按壓而往工件W方向彎曲。 工件台WS也和光罩Μ同樣地被大氣壓按壓，雖然力 量往光罩台M S方向施加，由於有支持環1 〇，工件台W S不會移動。因此，光罩Μ和工件W不會接觸，如第2圖 (b)所示，兩者的間隔，在光罩Μ之中心部，約保持在1 〇 β m 。 (7 )關閉閥V 1而打開閥V 2，將空氣供應至工件 台W S之溝5內，使工件W從工件台W S浮起，而按壓在 光罩Μ上（對工件W背吹（back blow))。藉由此手段，如 第3圖所示，光罩Μ和工件W密接在一起。再者，若沒有 -----5——-----訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- 486608 A7 B7 五、發明說明（10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將工件W和光罩Μ之間的密封空間A減壓，而僅進行背吹 ，則無法使工件W‘密接在光罩Μ上。這是由於：若要將工 件W按壓在光罩Μ上，則在工件W和光罩Μ之間，會有空 氣殘留。相對於此，如上述般地藉由將密封空間Α減壓， 當工件W和光罩Μ密接時，兩者之間的空氣被排出，可以 防止空氣殘留。 以下，說明藉由背吹來使工件W密接在光罩Μ上之狀 態。 藉由背吹，如第4圖所示，則形成由工件台W S和工 件W所圍成的空間Β，此空間Β之壓力，比密封空間Α之 壓力高。 壓力關係，如第4圖之下側所示。亦即，背吹之空氣 ，從工件W之端部和工件台W S之間的間隙，往密封空間 A流動（洩漏），此間隙之間隔，由於光罩Μ往工件W的 方向彎曲，所以比4 0 // m小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 因此，工件W之端部和工件台W S之間的間隙之導率 (conductance)變高，背吹之空氣不會立刻往密封空間A洩漏 。因此，工件W之下側的壓力分布，如第4圖所示，大約 爲是一致的，在由上述工件台W S和工件W所圍成的空間 B中，由背吹所產生之壓力，作用在工件W之整個表面上 ，於是工件W被往光罩Μ側按壓。又，藉由上述背吹，光 罩Μ之彎曲變小，光罩Μ和工件W稍微往上方移動。 在洩漏空氣之工件W的周邊部，因於其壓力與密封空 間Α之壓力相近，所以將工件W按壓在光罩Μ上之按壓力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13 - 486608 A7 _ B7 五、發明說明（Μ ) 減弱。因此，雖然隨著第4圖之壓力曲線，和光罩Μ之間 的密接性變差，然而，工件W之周邊部通常沒有形成電路 圖案，所以即使工件W和光罩Μ沒有密接在一起，也不會 產生問題。 (8 )在此狀態下，從未圖示之光照射部來的曝光用 光線，係經由光罩Μ而照射在工件W上，來進行曝光。 再者，在上述實施例中，係關於在將光罩Μ和工件W 之間的間隔設定成4 0 // m之情況下，來加以說明；若光 罩Μ和工件W之間的間隔增加太多，而對工件W背吹時， 工件W會往橫（ΧΥ)方向移動；又，若過分縮小光罩Μ 和工件W之間的間隔，則當使真空密封部6減壓時，光罩 Μ和工件W接觸，而會有損傷光罩Μ或造成工件W破損之 危險。 因此，必須考慮工件W之尺寸、光罩Μ之厚度等，求 出密封空間Α之壓力、背吹壓力等最佳條件，來設定光罩 Μ和工件W之間的間隔。 一般而言，光罩Μ和工件W之間的接觸力，由於和上 述密封空間Α之壓力（真空度）有關’所以根據所要求之 接觸力來決定密封空間A之壓力（真空度）；而從密封空 間A之壓力和工件W之尺寸、光罩Μ之厚度等，求出光罩 Μ的彎曲量，當藉由使密封空間Α減壓而光罩Μ彎曲時， 只要設定光罩Μ和工件W之間的間隔’使光罩Μ和工件W 不會接觸便可以。 在本實施例中，在使用材質爲銅箱之直徑1 5 Omm ------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- 486608 A7 ______Β7 五、發明說明〇2 ) 的工件，而光罩之厚度爲3 · 8 m m時，使真空密封部壓 力爲 2〇kPa (—大氣壓= 7 6nimHg = 10 13 kPa ; 20kPa約爲150mmHg)、背吹壓力爲 2 k P a 、且使光罩中心部之底面和工件之頂面之間的間 隙爲4 〇 // m。此時，減壓時之光罩Μ和工件W之間的間 隙大約爲1 〇 m，可以進行精度佳之曝光處理。 再者，在上述實施例中，作爲設定光罩Μ和工件W之 間的間隙之手段，已經說明了使用支持環1 0之情況，但 是並不限於使用支持環1 0，本發明，總而言之，只要具 備一種手段，當使光罩Μ和工件W之間減壓時，工件台 W S被大氣壓推壓而上升，而可以防止光罩μ和工件W之 間的設定間隔無法保持之情況發生便可以。 例如，也可以在工件台驅動機構之Ζ方向移動機構上 ，加上強力制動器，使工件台W S不會移動之方法。 亦即’在上述間隙設定機構（參照例如日本特開平7 — 74096號公報，US5543890號）或工件台 驅動機構（參照例如日本特開平8 - 2 5 1 6 3號公報， -------------·衣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 成升驅台動 構上}件移 ， 會向工方 構不方和上 機也下 S 往 的 S 上 Μ 會 等W丨台不 輥台向罩 S 叉件方光 W 交工 Ζ 將台 用，往當件 使力 S ， 工 ， 的 W 器， 上上台動時 > 往件制定 號加 Η 力一 1 施將強持 8 S 在裝保 3W: 安隔 G 台成，間 6 件構上的 6 工以達間 〇 5 對可馬之造 S 使也之 S 構 U即 ·，動 W 之 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNUA4規格（210χ 297公餐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486608 A7 B7 五、發明說明Ο3 ) 【發明之效果】 如上所述，在本發明中，將光罩和工件之間，隔開規 定之間隔而互相面對，使得即使光罩和工件之間的空間被 減壓，兩者也不會接觸；在此狀態下，將光罩和工件之間 減壓’然後從工件台背吹出空氣，使工件浮起而密接在光 罩上之後，進行曝光，所以在將光罩和工件之間的空間減 壓時，工件不會被光罩壓在工件台上。因此，即使在工件 台上有雜物，也不會將施力集中在光罩或工件之一部份上 ’所以可以避免在光罩上發生損傷、或是在工件上發生破 損等問題。 【圖面之簡單說明】 第1圖係表示本發明之實施例之接觸型曝光裝置的構 成之圖。 第2圖係用來說明在本發明之實施例中，光罩和工件 之間的位置關係之圖。 第3圖係表示在本發明之實施例中，藉由背吹使光罩 和工件密接在一起之狀態圖。 第4圖係表示在本發明之實施例中，背吹時之工件的 狀態和壓力曲線的圖。 第5圖係表示接觸型曝光裝置之構成的圖。 第6圖係表示光罩和工件沒有密接在一起時之狀態圖 〇 第7圖係表示將由真空密封部所形成之空間減壓，而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16 - ί —.—--------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486608 A7 B7_ 五、發明說明（14 ) 使光罩和工件密接在一起之狀態圖。 第8圖係用來說明在工件台上有雜物之情況，光罩和 工件密接時，工件的變形之圖。 【符號說明】 1 :定位構件 2 :開口部 3 :光罩真空吸著用溝 4 :管路 5 :溝 6 :真空密封部 7:間隙設定機構 8:工件台驅動機構 1 0 :支持環 1 1 :真空泵 1 2 :空氣壓縮機 Μ :光罩 M S :光罩台 W ··工件 W S :工件台 V 1 、V 2 :閥 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -17 - ----,—--------訂---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 486608 A8

   而表面塗有感光膜之工件、以及形成光罩圖案之光罩密接 在一起，然後使曝光用光線通過光罩，照射在工件上，來 將光罩圖案曝光在工件上之接觸型曝光方法，其特徵爲： 將光罩和工件之間的空間，當減壓而可以得到所希望 的接觸力時，使光罩和工件不會接觸而將兩者隔開規定間 隔地面對；然後， 將光罩和工件之間的空間減壓，使兩者接近，然後， 藉由空氣將工件從工件台浮起，而使光罩和工件密接後， 進行曝光。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中醜家(21{)><297公釐） -18 -