(57)【要約】  表裏両面加工を行う薄板状ワークをアライメントする際、薄板状ワーク中央部の撓みを矯正し、フォトマスクに対して薄板状ワークを平行な状態とする。  表裏両面加工に付される薄板状ワーク６の周縁部６ｂを露光機のワークステージ９の支持部７で支持する支持工程と、支持部７の内側に形成される空洞部８内に流体を導入することにより、支持部７に支持された薄板状ワーク６の中央部６ａの撓みを矯正する撓み矯正工程と、支持部７で周縁部６ｂが支持された薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを行うアライメント工程と、フォトマスク３上から薄板状ワーク６に対し露光する露光工程とを包含してなる。
2008105226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏両面加工に付される薄板状ワークの周縁部を露光機のワークステージの支持部で支持する支持工程と、
前記支持部の内側に形成される空洞部内に流体を導入することにより、前記支持部に支持された前記薄板状ワークの中央部の撓みを矯正する撓み矯正工程と、
前記支持部で周縁部が支持された前記薄板状ワークとフォトマスクとの位置合せを行うアライメント工程と、
前記フォトマスク上から前記薄板状ワークに対し露光する露光工程と
を包含してなることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記露光工程前に前記空洞部内に流体を導入することにより前記薄板状ワークの撓みを矯正しつつ前記薄板状ワークを前記フォトマスクに対して密着させる密着工程を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項３】
請求項２に記載の露光方法において、
前記密着工程での流体圧を前記撓み矯正工程での流体圧より高くしたことを特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記支持工程は、前記薄板状ワークの周縁部を前記支持部に真空吸引手段により吸着して支持することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記流体を前記空洞部の内外間で流しながら、前記薄板状ワークの中央部の撓みを矯正することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の露光方法により露光される薄板状ワークを用いて構造体を製造することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項７】
表裏両面加工に付される薄板状ワークの周縁部を支える支持部と、前記薄板状ワーク下において前記支持部の内側に形成される空洞部とを備える露光機のワークステージにおいて、前記空洞部内に導入する流体により前記薄板状ワークの中央部の撓みを矯正する撓み矯正手段と、前記空洞部内に導入する流体圧が互いに異なる少なくとも２つの導入系統とを有し、前記支持部で周縁部が支持された前記薄板状ワークと前記フォトマスクとの位置合せを行うアライメント時と前記薄板状ワークをフォトマスクに密着させる露光時の流体圧を、前記２つの導入系統のそれぞれに設けた開閉手段の開閉の切り替えで変更可能としたことを特徴とする露光機のワークステージ。
【請求項８】
請求項７に記載の露光機のワークステージにおいて、
前記開閉手段は、制御手段により自動的に開閉制御されることを特徴とする露光機のワークステージ。
【請求項９】
請求項７または８に記載の露光機のワークステージにおいて、
前記空洞部内に前記流体を導く導入孔と、前記空洞部外に前記流体を排出する排出孔とが形成された基部を備えたことを特徴とする露光機のワークステージ。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の露光機のワークステージにおいて、
前記アライメント時に前記薄板状ワークの周縁部を前記支持部に吸着する真空吸引手段を備えたことを特徴とする露光機のワークステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、ガラス、プラスチック等の薄板状ワークにパターンを露光する露光機のステージ、このステージを用いた露光方法及び構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄板状ワークの表面にフォトレジストを塗布し、コンタクトアライナーにて露光を行う際には、ワークステージより上方に配置されたマスクホルダにフォトマスクを保持固定した後に、薄板状ワークをワークステージ上に真空吸着により保持固定し、アライメントを行った後に、露光を行う。ここで、薄板状ワークをワークステージ上に真空吸着する際には、ワークステージ上の任意の場所に真空吸着孔を設け、かつワークステージ上に薄板状ワーク裏面を全面接触させることで、薄板状ワークの水平状態を保持している。【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されているように表裏両面加工を行う薄板状ワークの露光工程においては、薄板状ワーク裏面の汚染、損傷を防止するため、ワークステージ上に薄板状ワーク裏面を全面接触させることができないことから、薄板状ワーク周縁部に設けられた突部載置部のみで保持固定を行う必要がある。そのため、薄板状ワークをワーク周縁部に設けた突部載置部内の真空吸着孔からの真空吸着により保持固定する方法が一般的である。【０００４】
また、表裏両面加工を行う薄板状ワークにおいては、片面加工で通常行われるマスクパターンと薄板状ワーク表面のパターンをアライメントする片面アライメントに加え、マスクパターンと薄板状ワーク裏面のパターンをアライメントする両面アライメントを行う必要がある。上記片面アライメントでは、ワークステージより上方に設置された顕微鏡を用いて、マスクパターンとワークパターンを同時に観察し、薄板状ワークを移動させることでパターン合せを行うという方法が一般的である。また、上記両面アライメントでは、ワークステージより下方に設置された顕微鏡を用いて、まずフォトマスクのみをワークステージ上に接触させて、マスクパターン位置を顕微鏡に記憶させる。その後、顕微鏡は移動させない状態でフォトマスクを上昇させ、ワークステージ上に薄板状ワークの保持固定を行い、薄板状ワークのパターンと記憶させたフォトマスクのパターンを合わせる方法が一般的である。【０００５】
さらに、アライメント後の露光工程では、主に３種類の露光方法が用いられる。フォトマスクと薄板状ワークに透き間（プロキシミティギャップ）を設けた状態で露光を行うプロキシミティ露光、マスクホルダとワークステージを機械的に接触させた状態で露光を行うソフトコンタクト露光、このソフトコンタクトの状態から真空もしくは流体等の力により、フォトマスクと薄板状ワークの密着を高めた状態で露光を行うハードコンタクト露光（例えば、特許文献２参照）という方法が存在する。このハードコンタクト露光の一例として、ワーク周縁部の真空吸着孔及び薄板状ワーク中央部から流体を導入し、薄板状ワークとフォトマスクの密着を高める方法がある。
【特許文献１】特開２００４−６１２８０号公報
【特許文献２】特許第３３６２６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した背景技術におけるワーク保持固定方法にて、薄板状ワークを保持固定した状態でアライメントを行うと、薄板状ワーク中央部の撓みにより、薄板状ワーク全体の水平状態が保持されない。その結果、薄板状ワーク内の場所によって、フォトマスクと薄板状ワークとの距離が設定値と異なった値になってしまうため、正確なアライメントが行えないという問題がある。【０００７】
片面アライメントの場合、そのアライメント時には薄板状ワーク中央部に撓みが生じている状態であるのに対し、密着露光であるハードコンタクト露光時には、薄板状ワークがフォトマスクに密着していることから撓みがない状態であるため、アライメント精度に劣りが生じる。【０００８】
また、両面アライメントの場合、真空吸着によりマスクホルダに保持固定されたフォトマスクは、数ｍｍの厚さを有することから撓みが生じないのに対し、厚さが数１００μｍ〜１ｍｍの薄板状ワークは、周縁部でのみ真空吸着により保持固定していることから撓みが生じてしまうため、フォトマスクにフォーカスを合わせた顕微鏡位置（Ｚ軸方向）では薄板状ワークのフォーカスが合わずに、正確なアライメントが行えないという問題がある。【０００９】
一方、上記プロキシミティ露光、上記ソフトコンタクト露光の際には、アライメントの際と同様の問題、解決手段により、薄板状ワークをフォトマスクに対して平行な状態で露光を行うことができる。【００１０】
しかしながら、上記ハードコンタクト露光の際には、上記背景技術にて説明した方法で露光を行う場合、アライメント時と露光時に導入する流体の圧力を変えないと、露光時に薄板状ワークをフォトマスクに対して平行状態が保持されない場合がある。したがって、露光時に薄板状ワークをフォトマスクに対して平行状態が保持されていないと、薄板状ワーク面内でパターン形状に差が生じてしまう問題がある。【００１１】
そこで、本発明は上記事情を考慮してなされたもので、表裏両面加工を行う薄板状ワークをアライメントする際に、薄板状ワーク中央部の撓みを矯正し、フォトマスクに対して薄板状ワークを平行な状態でアライメントを行うことができる露光機のワークステージ、露光方法及び構造体の製造方法を提供することを目的とする。【００１２】
また、本発明の他の目的は、アライメント時と露光時の流体の圧力を変更可能とし、アライメント時及び露光時ともに、薄板状ワークをフォトマスクに対して平行な状態でアライメント及び露光を行うことができる露光機のワークステージ、露光方法及び構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。【００１４】
すなわち、請求項１に係る発明は、表裏両面加工に付される薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を露光機のワークステージ（９）の支持部（７）で支持する支持工程と、支持部（７）の内側に形成される空洞部（８）内に流体を導入することにより、支持部（７）に支持された薄板状ワーク（６）の中央部（６ａ）の撓みを矯正する撓み矯正工程と、支持部（７）で周縁部（６ｂ）が支持された薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを行うアライメント工程と、フォトマスク（３）上から薄板状ワーク（６）に対し露光する露光工程とを包含してなることを特徴とする。【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の露光方法において、前記露光工程前に前記空洞部（８）内に流体を導入することにより前記薄板状ワークの撓みを矯正しつつ前記薄板状ワークを前記フォトマスクに対して密着させる密着工程を含むことを特徴とする。【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の露光方法において、前記密着工程での流体圧を前記撓み矯正工程での流体圧より高くしたことを特徴とする。【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法において、前記支持工程は、薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を支持部（７）に真空吸引手段により吸着して支持することを特徴とする。【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法において、前記流体を空洞部（８）の内外間で流しながら、薄板状ワーク（６）の中央部（６ａ）の撓みを矯正することを特徴とする。【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の露光方法により露光される薄板状ワークを用いて製造されることを特徴とする構造体の製造方法。【００２０】
請求項７に係る発明は、表裏両面加工に付される薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を支える支持部（７）と、薄板状ワーク（６）下において支持部（７）の内側に形成される空洞部（８）とを備える露光機のワークステージにおいて、空洞部（８）内に導入する流体により薄板状ワーク（６）の中央部の撓みを矯正する撓み矯正手段と、空洞部（８）内に導入する流体圧が互いに異なる少なくとも２つの導入系統（２３ａ，２３ｂ）とを有し、支持部（７）で周縁部（６ｂ）が支持された前記薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを行うアライメント時と薄板状ワーク（６）をフォトマスク（３）に密着させる露光時の流体圧を、２つの導入系統（２３ａ，２３ｂ）のそれぞれに設けた開閉手段（２４ａ，２４ｂ）の開閉の切り替えで変更可能としたことを特徴とする。【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の露光機のワークステージにおいて、開閉手段（２４ａ，２４ｂ）は、制御手段（３０）により自動的に開閉制御されることを特徴とする。【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載の露光機のワークステージにおいて、空洞部（８）内に前記流体を導く導入孔（１３）と、空洞部（８）外に前記流体を排出する排出孔（３５）とが形成された基部（９ｂ）を備えたことを特徴とする。【００２３】
請求項１０に係る発明は、請求項７から９のいずか１項に記載の露光機のワークステージにおいて、前記アライメント時に薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を支持部（７）に吸着する真空吸引手段を備えたことを特徴とする。
発明の効果【００２４】
請求項１に係る発明によれば、支持部（７）の内側に形成される空洞部（８）内に流体を導入することにより、支持部（７）に支持された薄板状ワーク（６）の中央部（６ａ）の撓みを矯正する撓み矯正工程と、支持部（７）で周縁部（６ｂ）が支持された薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを行うアライメント工程と、フォトマスク（３）上から薄板状ワーク（６）に対し露光する露光工程とを備えていることから、表裏両面加工を行うアライメントの際、支持部（７）で薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）のみで支える状態で、薄板状ワーク（６）の裏面への汚染や損傷を与えることなく、薄板状ワーク（６）のフォトマスク（３）に対する平行状態を保持し、アライメント及び露光の精度を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。【００２５】
また、プロキシミティ露光及びソフトコンタクト露光のいずれの露光方式を用いた場合でも、薄板状ワーク（６）のフォトマスク（３）に対する平行状態を保持しつつ露光を行うことができる。【００２６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の露光方法において、前記露光工程前に前記空洞部内に流体を導入することにより薄板状ワーク（６）撓みを矯正しつつ薄板状ワーク（６）をフォトマスク（３）に対して密着させる密着工程を含むことから、ハードコンタクト露光方式におけるアライメント時に薄板状ワーク（６）を、フォトマスク（３）に対して平行に保つことができるため、アライメントの精度が向上する。この場合、薄板状ワーク（６）の裏面に対しワークステージ（９）は非接触であるから、薄板状ワーク（６）の裏面の傷付き、汚染を防止することができる。【００２７】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の露光方法において、前記密着工程での流体圧を前記撓み矯正工程での流体圧より高くしたことにより、ハードコンタクト露光時に薄板状ワーク（６）は、その全面にわたり均一圧力でフォトマスク（３）に密着される。そのため、アライメント時、露光時ともに薄板状ワーク（６）をフォトマスク（３）に対して平行に保つことができるため、アライメント及び露光の精度が向上し、パターン形状の面内分布の均一性を向上させることができる。この場合、薄板状ワーク（６）の裏面に対しワークステージ（９）は非接触であるから、薄板状ワーク（６）の裏面の傷付き、汚染を防止することができる。【００２８】
請求項４に係る発明によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法において、前記支持工程は、薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を支持部（７）に真空吸引手段により吸着して支持することにより、アライメント時に薄板状ワーク（６）を支持部（７）に簡易かつ強固に固定することができ、薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを一段と正確に行うことができる。【００２９】
請求項５に係る発明によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法において、前記流体を空洞部（８）の内外間で流しながら、薄板状ワーク（６）の中央部（６ａ）の撓みを矯正することにより、流体圧の急激な上昇を防止しつつ、薄板状ワーク（６）のフォトマスク（３）に対する平行状態を保持することができる。【００３０】
請求項６に係る発明によれば、請求項１から５のいずれか１項に記載の露光方法により露光される薄板状ワークを用いて構造体を製造することにより、アライメント時に撓み矯正することでアライメント精度が向上するとともに、露光時に撓み矯正を行うことでパターン解像度が向上することができる。【００３１】
請求項７に係る発明によれば、空洞部（８）内に導入する流体により薄板状ワーク（６）の中央部の撓みを矯正する撓み矯正手段と、空洞部（８）内に導入する流体圧が互いに異なる少なくとも２つの導入系統（２３ａ，２３ｂ）とを有し、支持部（７）で周縁部（６ｂ）が支持された前記薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを行うアライメント時と薄板状ワーク（６）をフォトマスク（３）に密着させる露光時の流体圧を、２つの導入系統（２３ａ，２３ｂ）のそれぞれに設けた開閉手段（２４ａ，２４ｂ）の開閉の切り替えで変更可能としたことにより、アライメント時及び露光時ともに、フォトマスク（３）に対して薄板状ワーク（６）を平行な状態で行うことができる。これにより、アライメント及び露光の精度が向上し、パターン形状の面内分布の均一性を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。【００３２】
請求項８に係る発明によれば、請求項７に記載の露光機のワークステージにおいて、開閉手段（２４ａ，２４ｂ）は、制御手段（３０）により自動的に開閉制御されることにより、アライメント時と露光時の流体圧を自動的に切り替えることができる。【００３３】
請求項９に係る発明によれば、請求項７または８に記載の露光機のワークステージにおいて、前記流体を導入孔（１３）から空洞部（８）内に導き、排出孔（３５）から空洞部（８）外に排出しながら、薄板状ワーク（６）の中央部（６ａ）の撓みを矯正するようにしたことにより、流体圧の急激な上昇を防止することができる。【００３４】
請求項１０に係る発明によれば、請求項７から９のいずれか１項に記載の露光機のワークステージにおいて、前記アライメント時に薄板状ワーク（６）の周縁部（６ｂ）を支持部（７）に吸着する真空吸引手段を備えたことにより、アライメント時に薄板状ワーク（６）を支持部（７）に簡易かつ強固に固定することができ、薄板状ワーク（６）とフォトマスク（３）との位置合せを一段と正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る露光機の概略正面図である。
【図２】図１に示す露光機におけるワークステージの第１実施形態を示す平面図である。
【図３】図２に示すワークステージの撓み矯正手段を示す系統図である。
【図４】ワークステージの外周部で薄板状ワークを支持した状態を示す断面図である。
【図５】アライメント時にワークステージの外周部で薄板状ワークを支持した状態を示す断面図である。
【図６】プロキシミティ露光時にワークステージの外周部で薄板状ワークを支持した状態を示す断面図である。
【図７】ソフトコンタクト露光時にワークステージの外周部で薄板状ワークを支持した状態を示す断面図である。
【図８】ハードコンタクト露光時にフォトマスクに薄板状ワークが密着した状態を示す断面図である。
【図９】第１実施形態のアライメント処理及び露光処理を示すフローチャートである。
【図１０】ワークステージの第２実施形態を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すワークステージの撓み矯正手段を示す系統図である。
【図１２】本発明の実施形態を適用した加速度センサを示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態を適用した加速度センサを示す分解斜視図である。
【図１４Ａ】本発明の実施形態を適用した加速度センサを示す上面図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。
【図１５】本発明の実施形態を適用した加速度センサの作製手順の一例を表すフローチャートである。
【図１６Ａ】図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。
【図１６Ｂ】図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。
【図１６Ｃ】図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。
【図１６Ｄ】図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。
【図１６Ｅ】図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
３…フォトマスク
６…薄板状ワーク
６ａ…薄板状ワークの中央部
６ｂ…薄板状ワークの周縁部
７…支持部
８…空洞部
１３…導入孔
１９…ブロア
２０…真空ポンプ
２３ａ，２３ｂ  分岐ホース
２４ａ，２４ｂ  電磁弁
２７…ブロア
３０…制御ユニット
３５…排出孔
５０…加速度センサ
５１…ＳＯＩ基板
５２…ガラス基板
５３…活性層（第１の層）
５３ａ…変位部
５３ｂ…接続部
５３ｃ…固定部
５３ｄ…開口部
５４…ＢＯＸ層（第２の層）
５４ａ…接合部
５５…支持層（第３の層）
５５ａ…重量部
５５ｂ…枠部
６１…拡散層
６２…絶縁層
６３…コンタクトホール
６４…層間接続体
６５…配線
６６…防護膜
６７…パッド開口
Ｒｘ１〜Ｒｘ４、Ｒｙ１〜Ｒｙ４、Ｒｚ１〜Ｒｚ４…ピエゾ抵抗
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。【００３８】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の露光機は、薄板状ワーク６を保持するワークステージ９と、所定のパターンが形成されたフォトマスク３を保持するマスクホルダ４と、アライメント用の顕微鏡１０と、露光用の光源である高圧水銀ランプ１１とを含んでいる。【００３９】
薄板状ワーク６は、例えば加速度センサの素材とされるシリコンウェハであり、その表裏両面に対してそれぞれ所定の加工が行われる。本実施形態で用いられるシリコンウェハは、厚さ数百μｍ〜１ｍｍ前後、直径数ｃｍ〜２０ｃｍ程度の薄い円盤である。薄板状ワーク６の表面には、露光前に図示しないレジスト膜が形成される。この薄板状ワーク６はワークステージ９上に水平に保持された状態で露光機内に配置される。【００４０】
フォトマスク３は、薄板状ワーク６のレジスト膜に転写するためのパターンが形成された透明なガラス板である。また、フォトマスク３は、マスクホルダ４によりその周縁部が保持された状態で露光機内に配置される。ワークステージ９とマスクホルダ４は、相対的に接近又は離反が可能であり、例えばワークステージ９が上昇することにより図１に示すように薄板状ワーク６が静止状態のフォトマスク３に接触し、ワークステージ９が下降すると、薄板状ワーク６がフォトマスク３から離間する。【００４１】
ワークステージ９には、必要に応じて延長部９ａが設けられ、この延長部９ａがマスクホルダ４に当接することにより、薄板状ワーク６とフォトマスク３との接触部を取り囲む真空室１２が形成される。必要に応じてこの真空室１２から空気が排出されることにより、薄板状ワーク６とフォトマスク３の密着性が高められる。【００４２】
顕微鏡１０は、薄板状ワーク６とフォトマスク３とのアライメント操作に利用される。作業者が図１中二点鎖線で示す位置で顕微鏡１０によりアライメントマークを見ながら薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを行い、位置合せが完了すると、図１中実線位置に顕微鏡１０を退避させる。【００４３】
水銀ランプ１１は、上記アライメント操作が完了した薄板状ワーク６とフォトマスク３との重畳体に対しフォトマスク３側から矢印で示す光を照射するようになっている。これにより、薄板状ワーク６のレジスト膜にフォトマスク３のパターンが露光される。このようにして露光された薄板状ワーク６は、その後現像処理に付され、レジスト膜にパターンが形成される。【００４４】
ワークステージ９は、図２及び図３に示すように、表裏両面加工に付される薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持する支持部７と、薄板状ワーク６下において支持部７の内側に形成される空洞部８とを備え、支持部７で支持した薄板状ワーク６をフォトマスク３に近接又は接触させるように構成されており、支持部７で周縁部６ｂが支持された薄板状ワーク６の中央部６ａの撓みを矯正する撓み矯正手段を具備する。【００４５】
ワークステージ９は、図２に示すように円盤形の基部９ｂを有し、この基部９ｂの上面の外周に支持部７が形成される。この支持部７は、薄板状ワーク６の周縁部６ｂに合致しうる環状突起として形成される。また、このワークステージ９には、薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７に吸着する真空吸引手段を備える。この真空吸引手段は、支持部７に沿って形成される環状凹溝７ａと、この環状凹溝７ａの溝底に形成される真空吸引孔７ｂと、この真空吸引孔７ｂに接続ホースを介して接続される後述する真空ポンプとを有する。この真空ポンプを駆動して真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内の空気が排出されると、薄板状ワーク６の周縁部６ｂが支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定される。【００４６】
空洞部８は、支持部７である環状突起の内周縁と基部９ｂの上面とによって形成される。この空洞部８の存在によって支持部７に支持された薄板状ワーク６の裏面（下面）へのワークステージ９の接触が回避され、薄板状ワーク６の裏面の傷付きが防止される。【００４７】
撓み矯正手段は、具体的には空洞部８内に供給される流体の圧力が利用される。この流体は水等の液体であってもよいが、本実施形態では、窒素ガス等の気体、望ましくは空気が利用される。空気は塵埃等が除去された清浄なものが使用される。ワークステージ９の基部９ｂには、この空気を空洞部８内に導入するための導入孔１３が複数箇所にわたって形成される。これらの導入孔１３は、後述するブロアに接続ホースを介して接続される。したがって、上記撓み矯正手段は、上記ブロア、導入孔１３及び上記接続ホース等を備えている。【００４８】
次に、図３に基づいて上記真空吸引手段及び撓み矯正手段について説明する。【００４９】
図３に示すように、ワークステージ９内の複数の真空吸引孔７ｂには、それぞれ接続ホース１５が接続され、これらの接続ホース１５は、１本の連結ホース１６に接続されている。この連結ホース１６は、２つの系統である分岐ホース１７ａ，１７ｂに分岐されている。これらの分岐ホース１７ａ，１７ｂは、それぞれ開閉手段としての電磁弁１８ａ，１８ｂ、空気圧調整用のレギュレータ１９ａ，１９ｂを介してブロア１９、真空ポンプ２０が接続されている。【００５０】
したがって、アライメント時は、電磁弁１８ｂを開けて真空ポンプ２０を駆動すると、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内の空気が排出され、薄板状ワーク６の周縁部６ｂが支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定される。また、薄板状ワーク６をフォトマスク３に密着させる露光（以下、ハードコンタクト露光という。）時には、電磁弁１８ａを開けてブロア１９を駆動すると、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内に圧力１．２ＭPa程度の空気が吹き付けられる。【００５１】
また、図３に示すように、ワークステージ９の複数の導入孔１３には、それぞれ接続ホース２１が接続され、これらの接続ホース２１は、１本の連結ホース２２に接続されている。この連結ホース２２は、２本の分岐ホース２３ａ，２３ｂに分岐されている。これらの分岐ホース２３ａ，２３ｂは、それぞれ電磁弁２４ａ，２４ｂ及び空気圧調整用のレギュレータ２５ａ，２５ｂを介して１本の連結ホース２６に接続されている。そして、この連結ホース２６には、ブロア２７が接続される。さらに、レギュレータ２５ａは、ブロア２７から供給される空気の圧力を１．０ＭPa程度に調整する一方、レギュレータ２５ｂは、ブロア２７から供給される空気の圧力を１．５ＭPa程度に調整する。【００５２】
したがって、アライメント時は、電磁弁２４ａを開けてブロア２７を駆動すると、複数の導入孔１３から空洞部８内に圧力１．０ＭPa程度の空気が導入され、その空気が薄板状ワーク６の中央部６ａに吹き付けられ、薄板状ワーク６の撓みが矯正され、フォトマスク３に対して薄板状ワーク６を平行にする。また、ハードコンタクト露光時には、電磁弁１８ａを開けてブロア１９を駆動すると、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内に圧力１．２ＭPa程度の空気が導入され、その空気が薄板状ワーク６の周縁部６ｂに吹き付けられ、フォトマスク３に薄板状ワーク６が密着する。さらに、ハードコンタクト露光時には、電磁弁２４ｂを開けてブロア２７を駆動すると、空洞部８内に圧力１．５ＭPaの空気が導入され、その空気が薄板状ワーク６の中央部６ａに吹き付けられ、薄板状ワーク６の撓みを矯正する。【００５３】
電磁弁１８ａ，１８ｂ及び電磁弁２４ａ，２４ｂの開閉操作と、ブロア１９、真空ポンプ２０及びブロア２７のオン、オフ操作は、制御手段としての制御ユニット３０により制御される。この制御ユニット３０は、全体の制御を実行するＣＰＵ３１と、このＣＰＵ３１の作業領域として機能し、演算途中のデータ等を記憶するＲＡＭ３２と、ＣＰＵ３１全体を制御するための制御プログラムを記憶するＲＯＭ３３とを備えている。【００５４】
また、ＣＰＵ３１は、位置検出回路を有し、この位置検出回路には、アライメント時にリミットスイッチ等の位置センサが顕微鏡１０の位置が観察位置に移動したことを検出した際に出力する観察位置信号が入力されるとともに、アライメント操作の終了時にリミットスイッチ等の位置センサが顕微鏡１０の位置が退避位置に移動したことを検出した際に出力する退避位置信号が入力される。【００５５】
したがって、アライメント時には、ＣＰＵ３１は、位置検出回路に入力された観察位置信号に基づいて電磁弁１８ｂ，２４ａを開とし、真空ポンプ２０及びブロア２７が駆動するように制御する。また、ＣＰＵ３１は、位置検出回路に退避位置信号が入力されると、電磁弁２４ａを閉とし、ブロア２７の駆動を停止するように制御する。【００５６】
なお、本実施形態では、例えばアライメント操作の開始及び終了を顕微鏡１０の位置信号に基づいて検出するようにしたが、これ以外の検出要素により検出するようにしてもよい。【００５７】
さらに、ＣＰＵ３１は、ランプハウスシャッター開閉検出回路を有し、このランプハウスシャッター開閉検出回路には、常時点灯している水銀ランプ１１のランプハウスシャッターが開いたときにランプハウスシャッター開信号が入力されるとともに、水銀ランプ１１のランプハウスシャッターが閉じたときにランプハウスシャッター閉信号が入力される。【００５８】
したがって、ＣＰＵ３１は、フォトマスク３上から薄板状ワーク６に対して水銀ランプ１１の光を照射してハードコンタクト露光を開始するときに入力するランプハウスシャッター開信号に基づいて電磁弁１８ａ，２４ｂを開とし、ブロア１９，２７が駆動するように制御する。また、ＣＰＵ３１は、上記露光が終了したときに入力するランプハウスシャッター閉信号に基づいて電磁弁１８ａ，２４ｂを閉とし、ブロア１９，２７の駆動を停止するように制御する。さらに、マスクホルダ４が下降或いはワークステージ９が上昇した場合、ＣＰＵ３１は、これらの位置信号に基づいて電磁弁１８ｂを閉とし、真空ポンプ２０の駆動を停止するように制御する。ここで、水銀ランプ１１は、その露光時間が予め設定されており、この予め設定された時間を経過した場合には、ランプハウスシャッターが閉まるようにしている。【００５９】
なお、本実施形態では、例えば露光の開始及び終了を水銀ランプ１１のランプハウスシャッターの開閉信号に基づいて検出するようにしたが、これ以外の検出要素により検出するようにしてもよい。【００６０】
次に、本実施形態による薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを行うアライメント操作を図４及び図５に基づいて説明する。【００６１】
（１）アライメント時には、薄板状ワーク６をワークステージ９上にセットし、電磁弁１８ｂを開けて真空ポンプ２０を駆動すると、ワークステージ９の真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内の空気が排出されて真空となり、薄板状ワーク６の周縁部６ｂが支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定される。【００６２】
（２）次いで、図４に示すように、ワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させることにより、薄板状ワーク６とフォトマスク３との間にアライメントギャップＡＧ分の間隔（例えば３０μｍ）を設ける。【００６３】
（３）さらに、電磁弁２４ａを開けてブロア２７を駆動すると、図５に示すように複数の導入孔１３から空洞部８内に圧力１．０ＭPa程度の空気が導入され、その空気が薄板状ワーク６の中央部６ａに吹き付けられ、薄板状ワーク６の撓みが矯正され、フォトマスク３に対して薄板状ワーク６を平行にする。【００６４】
（４）そして、アライメント用の顕微鏡１０を用いて薄板状ワーク６を移動調整することで、フォトマスク３に対するアライメントを行う。【００６５】
以上のようにして行われたアライメント後の各露光方法を図６〜図８に基づいて説明する。【００６６】
（５ａ）まず、フォトマスク３と薄板状ワーク６に透き間（プロキシミティギャップ）を設けた状態で露光を行うプロキシミティ露光では、ワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させることにより、図６に示すように薄板状ワーク６とフォトマスク３との間にプロキシミティギャップＰＧ分の間隔（例えば２０μｍ）を設ける。【００６７】
（６ａ）次いで、高圧水銀ランプ１１のランプハウスシャッターを開くことにより、露光を行う。【００６８】
（７ａ）その後、ワークステージ９を下降させるか、或いはマスクホルダ４を上昇させた後、真空ポンプ２０の駆動を停止し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内の真空状態を解除し、薄板状ワーク６を取り出して終了する。【００６９】
次に、アライメント後のマスクホルダ４とワークステージ９を機械的に接触させた状態で露光を行うソフトコンタクト露光方法について説明する。【００７０】
（５ｂ）まず、ワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させることにより、図７に示すように薄板状ワーク６とフォトマスク３とを接触させる。【００７１】
（６ｂ）次いで、高圧水銀ランプ１１のランプハウスシャッターを開くことにより、露光を行う。【００７２】
（７ｂ）その後、ワークステージ９を下降させるか、或いはマスクホルダ４を上昇させた後、真空ポンプ２０の駆動を停止し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内の真空状態を解除し、薄板状ワーク６を取り出して終了する。【００７３】
さらに、アライメント後に上記ソフトコンタクトの状態から真空又は流体等の力により、フォトマスク３と薄板状ワーク６の密着を高めた状態で露光を行うハードコンタクト露光方法について説明する。【００７４】
（５ｃ）まず、ワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させた後、真空ポンプ２０の駆動を停止し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内の真空状態を解除し、電磁弁１８ａを開けてブロア１９を駆動すると、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内に圧力１．２ＭPa程度の空気が導入され、その空気が薄板状ワーク６の周縁部６ｂに吹き付けられ、フォトマスク３に薄板状ワーク６が密着する。また、電磁弁２４ａを閉じ電磁弁２４ｂを開けてブロア２７を駆動すると、空洞部８内にアライメント時より高い圧力１．５ＭPaの空気が導入され、その空気により薄板状ワーク６の中央部６ａがフォトマスク３側に吹き付けられ、図８に示すように薄板状ワーク６の撓みを矯正する。【００７５】
（６ｃ）次いで、高圧水銀ランプ１１のランプハウスシャッターを開くことにより、露光を行う。【００７６】
（７ｃ）その後、ブロア２７の駆動を停止して薄板状ワーク６の中央部６ａへの空気の導入を停止する。また、ブロア１９の駆動を停止し、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内への空気の導入を停止し、電磁弁１８ｂを開けて真空ポンプ２０を駆動し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内を真空とし、薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定する。【００７７】
（８ｃ）その後、ワークステージ９を下降させるか、或いはマスクホルダ４を上昇させた後、真空ポンプ２０の駆動を停止し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内の真空状態を解除し、薄板状ワーク６を取り出して終了する。【００７８】
次に、アライメント処理及び上記構成の露光機を用いたハードコンタクト露光処理を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、電磁弁１８ａ，１８ｂ，２４ａ，２４ｂは、通常閉じた状態であり、ブロア１９、真空ポンプ２０及びブロア２７は、通常オフの状態である。【００７９】
まず、ステップＳ１では、アライメント動作であるか否かを判断する。具体的には、顕微鏡１０の位置が観察位置に移動したことを検出する。アライメント操作でない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）には、アライメント操作になるまで待機する。【００８０】
一方、アライメント動作である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２に進み、露光機内のワークステージ９の支持部７に表裏両面加工に付される薄板状ワーク６を載置する。そして、ステップＳ２では、電磁弁１８ｂを開とし、真空ポンプ２０を駆動して真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内の空気を排出して真空とし、薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定する。そして、露光機内でワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させ、支持部７に吸着された薄板状ワーク６とフォトマスク３との間にアライメントギャップＡＧ分の間隔（例えば３０μｍ）を設ける。電磁弁２４ａを開とし、ブロア２７を駆動させて複数の導入孔１３から支持部７の内側に形成される空洞部８内に圧力１．０ＭPa程度の空気を導入し、その空気が薄板状ワーク６の中央部６ａに吹き付け、薄板状ワーク６の撓みを矯正し、フォトマスク３に対して薄板状ワーク６を平行にする。【００８１】
次いで、ステップＳ３では、図１に示す顕微鏡１０で薄板状ワーク６とフォトマスク３との重畳体を観察しながら薄板状ワーク６を移動調整することで、フォトマスク３に対するアライメントを行う。この場合、上述したような導入空気の圧力により、支持部７に吸着された薄板状ワーク６がフォトマスク３に対して平行となっているので、アライメント時に薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを正確に行うことができる。これにより、顕微鏡１０で薄板状ワーク６とフォトマスク３との重畳体を観察しながらアライメントを行う際に顕微鏡１０の焦点が合わなくなるのを未然に防止することができる。【００８２】
そして、ステップＳ４では、アライメント動作が終了したか否かを判断するとともに、ハードコンタクト露光を行う否かを判断する。具体的には、顕微鏡１０がフォトマスク３上から退避したか否かを検出する。顕微鏡１０がフォトマスク３上から退避した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に進み、顕微鏡１０がフォトマスク３上から退避しない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、ステップＳ３に戻り、アライメント動作が終了するまで続行する。【００８３】
さらに、ステップＳ５では、アライメント動作が終了したので、ワークステージ９を上昇させるか、或いはマスクホルダ４を下降させた後、電磁弁１８ｂを閉とし、真空ポンプ２０の駆動を停止し、電磁弁１８ａを開とし、ブロア１９を駆動させて真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内に圧力１．２ＭPa程度の空気を導入し、また電磁弁２４ａを閉、電磁弁２４ｂを開とすることにより、支持部７の内側に形成される空洞部８内に複数の導入孔１３から圧力１．５ＭPa程度の清浄な空気を導入することにより、薄板状ワーク６の中央部６ａがフォトマスク３側に吹き付けられ、薄板状ワーク６の撓みを矯正しつつ、図８に示すように薄板状ワーク６が全面にわたってフォトマスク３に密着する。【００８４】
次に、ステップＳ６では、点灯している高圧水銀ランプ１１のランプハウスシャッターを開くことにより、ハードコンタクト露光を行う。具体的には、ランプハウスシャッターを開くことにより、点灯している水銀ランプ１１でフォトマスク３上から薄板状ワーク６に対し光が照射される。これにより、薄板状ワーク６のレジスト膜にフォトマスク３のパターンが潜像として形成される。その後、レジスト膜が現像され、その全面にパターンが現れる。この時、薄板状ワーク６は、その全面にわたり均一圧力でフォトマスク３に密着しているので、パターンは薄板状ワーク６の全面に均一な解像度で形成される。この場合、薄板状ワーク６の裏面に対しワークステージ９は非接触であるから、薄板状ワーク６の裏面の傷付き、汚染が防止される。【００８５】
さらに、ステップＳ７では、ハードコンタクト露光が終了するか否かを判断する。具体的には、水銀ランプ１１のランプハウスシャッターが閉じたか否かを検出する。水銀ランプ１１のランプハウスシャッターが閉じた場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、ステップＳ８に進み、水銀ランプ１１のランプハウスシャッターが開いている場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、ステップＳ６に戻り、露光が終了するまで露光を実行する。【００８６】
さらに、ステップＳ８では、電磁弁１８ａを閉とし、ブロア１９の駆動を停止するとともに、電磁弁２４ｂを閉とし、ブロア２７の駆動を停止し、電磁弁１８ｂを開けて真空ポンプ２０を駆動し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内を真空とし、薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定する。【００８７】
その後、ステップＳ９では、ワークステージ９を下降させるか、或いはマスクホルダ４を上昇させた後、電磁弁１８ｂを閉とし、真空ポンプ２０の駆動を停止し、ワークステージ９の環状凹溝７ａ内の真空状態を解除し、パターンが形成された薄板状ワーク６を取り出すことにより、一連のアライメント処理及びハードコンタクト露光処理が終了する。【００８８】
このように本実施形態によれば、薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを行うアライメント時に、真空吸引孔７ｂから環状凹溝７ａ内の空気を排出し、薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７の環状凹溝７ａ上に吸着固定する。また、複数の導入孔１３から空洞部８内に圧力１．０ＭPa程度の空気を導入することにより、その空気が薄板状ワーク６の中央部６ａに吹き付けられ、薄板状ワーク６の撓みが矯正され、フォトマスク３に対して薄板状ワーク６を平行にする。【００８９】
すなわち、本実施形態では、表裏両面加工を行うアライメントの際、支持部７で薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支えることにより生じる薄板状ワーク６の中央部６ａの撓みが矯正される。その結果、顕微鏡１０で薄板状ワーク６とフォトマスク３との重畳体を観察しながらアライメントを行う際、薄板状ワーク６の裏面への汚染や損傷を与えることなく、薄板状ワーク６のフォトマスク３に対する平行状態を保持しつつ、正確なアライメントを行うことができる。これにより、アライメント精度を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。そして、プロキシミティ露光、ソフトコンタクト露光及びハードコンタクト露光のいずれの露光方式を用いた場合でも、薄板状ワーク６のフォトマスク３に対する平行状態を保持しつつ露光を行うことができる。【００９０】
また、本実施形態によれば、露光工程前に撓みを矯正しつつ薄板状ワーク６をフォトマスク３に対して密着させる密着工程を含むことから、薄板状ワーク６は、その全面にわたり均一圧力でフォトマスク３に密着されるため、パターンは薄板状ワーク６の全面に均一な解像度で形成される。この場合、薄板状ワーク６の裏面に対しワークステージ９は非接触であるから、薄板状ワーク６の裏面の傷付き、汚染を防止することができる。【００９１】
そして、本実施形態によれば、密着工程での流体圧を撓み矯正工程での流体圧より高くしたことにより、ハードコンタクト露光時に薄板状ワーク６は、アライメント時、露光時ともに薄板状ワーク６をマスクに対して平行に保つことができる。これにより、アライメント及び露光の精度が向上し、パターン形状の面内分布の均一性を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。この場合、薄板状ワーク６の裏面に対しワークステージ９は非接触であるから、薄板状ワーク６の裏面の傷付き、汚染を防止することができる。【００９２】
さらに、本実施形態によれば、空洞部８内に導入する空気により薄板状ワーク６の中央部の撓みを矯正する撓み矯正手段と、空洞部８内に導入する空気が互いに異なる少なくとも２つの導入系統である分岐ホース２３ａ，２３ｂとを有し、支持部７で周縁部６ｂが支持された薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを行うアライメント時とハードコンタクト露光時の空気圧を、分岐ホース２３ａ，２３ｂのそれぞれに設けた電磁弁２４ａ，２４ｂの開閉の切り替えで変更可能としたことにより、アライメント時及びハードコンタクト露光時ともに、薄板状ワーク６をフォトマスク３に対して平行な状態で行うことができる。これにより、アライメント精度が向上し、パターン形状の面内分布の均一性を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。【００９３】
そして、本実施形態によれば、電磁弁２４ａ，２４ｂは、制御ユニット３０により自動的に開閉制御されることにより、アライメント時とハードコンタクト露光時の空気圧を自動的に切り替えることができる。また、その空気圧は、アライメント時に対してハードコンタクト露光時に高くしたことにより、ハードコンタクト露光時に薄板状ワーク６のフォトマスク３に対する平行状態を保持しつつ露光を行うことができる。これにより、アライメント時、露光時ともに薄板状ワーク６がマスクに対して略平行な状態を保つことができる。これにより、アライメント及び露光の精度が向上し、パターン形状の面内分布の均一性を向上させることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。【００９４】
そして、本実施形態によれば、空気を導入孔１３から空洞部８内に導き、排出孔１５から空洞部８外に排出しながら、薄板状ワーク６の中央部６ａの撓みを矯正するようにしたことにより、空気圧の急激な上昇を防止することができる。【００９５】
また、本実施形態によれば、アライメント時に薄板状ワーク６の周縁部６ｂを支持部７に吸着する真空吸引手段を備えたことから、アライメント時に薄板状ワーク６を支持部７に簡易かつ強固に固定することができ、薄板状ワーク６とフォトマスク３との位置合せを一段と正確に行うことができる。【００９６】
なお、本実施形態では、電磁弁２４ａ，２４ｂは、制御ユニット３０により自動的に開閉制御するようにしたが、これに限定することなく、手動により開閉するようにしてもよい。【００９７】
＜第２実施形態＞
図１０はワークステージの第２実施形態を示す平面図、図１１は図１０に示すワークステージの垂直断面図である。なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を用いて重複する説明を省略する。【００９８】
図１０及び図１１に示すように、この第２実施形態における露光機のワークステージ９では、流体である空気を導入孔１３から空洞部８内に導き、排出孔３５から空洞部８外に排出しながら、薄板状ワーク６の中央部６ａの撓みを矯正するようにしている。なお、排出孔３５は、ワークステージ９の基部９ｂに、薄板状ワーク６の周縁部６ｂに対向するように形成される。【００９９】
このように本実施形態によれば、空気を空洞部８の内外間で流しながら、薄板状ワーク６の撓みを矯正することにより、空気圧の急激な上昇を防止しつつ、薄板状ワーク６のフォトマスク３に対する平行状態を保持することができる。その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。【０１００】
以下、上記実施形態の露光方法により露光される薄板状ワークを用いて製造される構造体の一例として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）製品の製造方法等について、図面を用いて説明する。なお、本明細書において、薄板上ワークを用いて製造される構造体とは、薄板上ワークの表面あるいは表裏両面に配線、機能部、溝などを形成した構造体のことを指すものとする。
ここで、ＭＥＭＳ製品とは、半導体基板上に微細構造を配設した機能デバイスであり、例えば、力学量センサに代表されるセンサＭＥＭＳ、光学ミラー等に代表される光ＭＥＭＳ、ＲＦ（Radio Frequency）スイッチに代表されるＲＦ−ＭＥＭＳ、バイオフィルタやμ―ＴＡＳ（Micro Total Analysis System）に代表されるバイオＭＥＭＳ等が挙げられる。とりわけ、基板の表裏両面に微細構造体を有するＭＥＭＳ製品の製造において上記実施形態の露光方法は好適である。【０１０１】
＜加速度センサの構成＞
上記実施形態の露光方法が適用されるＭＥＭＳ製品の製造方法の一例として、加速度センサの製造方法に関して説明する。以下、上記実施形態の露光方法により製造される加速度センサの構造等及びその製造方法について述べる。【０１０２】
図１２〜図１４は本発明の実施形態を適用した加速度センサを示す図であり、図１２は加速度センサを示す斜視図、図１３は加速度センサを示す分解斜視図、図１４Ａは加速度センサを示す上面図、図１４Ｂは図１４ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。（但し、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて配線部分等は、図面の見易くするため省略している。）図１４Ａに示すように、加速度センサ５０は上面において略正方形に形成され、２ｍｍ正方の大きさを有するものとする。【０１０３】
図１２に示すように、加速度センサ５０は、半導体材料からなる第１の層、絶縁材料からなる第２の層、半導体材料からなる第３の層が順に積層されてなる半導体基板から構成される。半導体基板は例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板５１であり、その場合、第１の層はシリコンからなる活性層５３、第２の層は二酸化珪素からなるＢＯＸ（埋め込み酸化膜）層５４、第３の層はシリコンからなる支持層５５であり、それぞれ、例えば、１０μｍ、１μｍ、７２５μｍの厚さを有する。ＳＯＩ基板５１の下面（支持層５５側）と、ガラス基板５２の上面は接合されて一体に構成されている。【０１０４】
ガラス基板５２は、例えばＮａイオン等の可動イオンを含有する、いわゆるパイレックス（登録商標）ガラス等が用いられる。後述するようにＳＯＩ基板５１とガラス基板５２とは陽極接合により接合される。ガラス基板５２は、後述する重量部５５ａの過剰変位を防止するストッパ機能と、センサの台座としての支持機能を有するものであり、上記の双方の機能を果たすものであれば、材料はガラスに限定されないものとする。そのような材料としては、例えば、シリコン、樹脂、金属等を用いることが可能である。その厚さは、例えば６００μｍとする。
上記の加速度センサ５０は、口径が２００ｍｍのＳＯＩ基板５１に多面付けで区画配置されている。【０１０５】
活性層５３には、４つの開口部５３ｄを有する固定部５３ｃと、この開口部５３ｄ内に配置され、かつ固定部５３ｃに対して変位する上面視四角平板状の変位部５３ａと、固定部５３ｃと変位部５３ａとを接続する４つの接続部５３ｂが配設される。これらの接続部５３ｂには、後述する図１４Ａに示すようにピエゾ抵抗Ｒが形成されている。【０１０６】
図１３に示すように、支持層５５には、ＢＯＸ層５４に設けられた接合部５４ａを介して変位部５３ａと接合された上面視略クローバー状の重量部５５ａと、固定部５３ｃに接合され、重量部５５ａを囲むように配置された枠部５５ｂが配設されている。図１４Ｂに示すように、重量部５５ａは中空状態であり、外部の衝撃によって変位可能に支持されている。【０１０７】
接続部５３ｂが変位部５３ａと接続される端部、及び固定部５３ｃと接続される端部には、図１４Ａに示すように３組のピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が接続部上の接続部長手方向に配置される。なお、これら３組１２個のピエゾ抵抗Ｒは不純物拡散配線によって形成されており、不純物拡散配線によるパターンと連結され、さらに、そのパターン上の所定位置に開口部が形成されて、アルミニウム配線に連結されるようになっている（パターン等については図示省略）。当該パターンないしアルミニウム配線は、ホイートストーンブリッジ回路を形成しており、以下のように動作する。【０１０８】
＜加速度センサの動作＞
加速度センサ５０による加速度の検出の原理を説明する。既述のように、接続部５３ｂには、図１４Ａに示すように合計１２個のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が配置されている。
これら各ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４は、シリコンからなる接続部５３ｂの上面付近に形成されたＰ型もしくはＮ型の不純物ドープ領域（ピエゾ抵抗素子Ｒ）によって構成できる。【０１０９】
３組のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４は、接続部５３ｂ上のＸ軸方向、Ｙ軸方向に一直線に並ぶように配置される。
なお、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４は、接続部５３ｂによって配置が異なる。これはピエゾ抵抗素子Ｒによる接続部５３ｂの撓みの検出をより高精度化するためである。【０１１０】
３組のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４はそれぞれ、重量部５５ａのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向成分の変位を検出するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向成分変位検出部として機能する。なお、４つのピエゾ抵抗素子Ｒｚ１〜Ｒｚ４は、必ずしもＸ軸方向に配置する必要はなく、Ｙ軸方向に配置してもよい。【０１１１】
ピエゾ抵抗素子Ｒの伸び（＋）、縮み（−）の組み合わせと、その伸び縮みの量それぞれから、加速度の方向及び量を検出することができる。ピエゾ抵抗素子Ｒの伸び、縮みは、ピエゾ抵抗素子Ｒの抵抗の変化として検出できる。
例えば、接続部５３ｂの構成材料の結晶面指数が｛１００｝で、ピエゾ抵抗素子Ｒの長手方向での結晶方向が＜１１０＞の場合を考える。ここで、各ピエゾ抵抗素子ＲがシリコンへのＰ型不純物ドープによって構成されているものとする。このときには、ピエゾ抵抗素子Ｒの長手方向での抵抗値は、伸び方向の応力が作用したときには増加し、縮み方向の応力が作用した場合には減少する。なお、ピエゾ抵抗素子ＲをシリコンへのＮ型不純物ドープによって構成した場合には、抵抗値の増減が逆になる。【０１１２】
Ｘ、Ｙ、Ｚの軸方向の加速度成分をそれぞれ検出するために、４組のピエゾ抵抗素子からなるブリッジ回路を構成し、そのブリッジ電圧を検出している。【０１１３】
これらのブリッジ回路では入力電圧Ｖｉｎ（Ｖｘ_ｉｎ、Ｖｙ_ｉｎ、Ｖｚ_ｉｎ）それぞれに対する出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖｘ_ｏｕｔ、Ｖｙ_ｏｕｔ、Ｖｚ_ｏｕｔ）の関係は以下の式（１）〜（３）で表される。
Ｖｘ_ｏｕｔ／Ｖｘ_ｉｎ＝
［Ｒｘ４／（Ｒｘ１＋Ｒｘ４）−Ｒｘ３／（Ｒｘ２＋Ｒｘ３）］    ……式（１）
Ｖｙ_ｏｕｔ／Ｖｙ_ｉｎ＝
［Ｒｙ４／（Ｒｙ１＋Ｒｙ４）−Ｒｙ３／（Ｒｙ２＋Ｒｙ３）］    ……式（２）
Ｖｚ_ｏｕｔ／Ｖｚ_ｉｎ＝
［Ｒｚ３／（Ｒｚ１＋Ｒｚ３）−Ｒｚ４／（Ｒｚ２＋Ｒｚ４）］    ……式（３）【０１１４】
加速度とピエゾ抵抗Ｒの伸び縮み量が比例し、さらにピエゾ抵抗素子Ｒの伸び縮の量と抵抗値Ｒの変化とが比例する。この結果、入力電圧に対する出力電圧の比（Ｖｘｏｕｔ／Ｖｘｉｎ、Ｖｙｏｕｔ／Ｖｙｉｎ、Ｖｚｏｕｔ／Ｖｚｉｎ）は加速度と比例し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれでの加速度を分離して測定することが可能となる。【０１１５】
＜加速度センサの製造方法＞
次に上述の構造等を踏まえ、加速度センサ５０の作製工程について説明する。
図１５は本発明の実施形態を適用した加速度センサの作製手順の一例を表すフローチャートである。また、図１６Ａ〜図１６Ｅは図１５の作製手順における加速度センサの状態を示す断面図である。【０１１６】
（１）ＳＯＩ基板の準備（ステップＳ１０、及び図１６Ａ）
まず、図１６Ａに示すように、活性層５３、ＢＯＸ層５４及び支持層５５からなるＳＯＩ基板５１を用意する。ＳＯＩ基板５１は、ＳＩＭＯＸ（Separated by Implanted Oxygen）法ないし、貼り合せ法等により作製される。【０１１７】
（２）活性層の加工（ステップＳ１１、及び図１６Ｂ〜図１６Ｃ）
活性層５３の加工は、以下のａ）〜ｅ）のようにして行われる。
ａ）拡散層の形成
拡散層（ピエゾ抵抗）は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、活性層５３上にＳｉ３Ｎ４（シリコン窒化膜）を積層し、レジストをマスクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）で拡散層パターン開口（図示せず）を形成した後、このパターン開口部に対して例えば、Ｂ（ボロン）を含む不純物層をスピンコートにより塗布し、その後約１０００℃の熱処理を行い、不純物層に含まれる不純物を活性層内に拡散させ、拡散層６１を形成する。不要な拡散マスク（Ｓｉ３Ｎ４）は熱リン酸によって、これをエッチングし除去する。（図１６Ｂ）【０１１８】
ｂ）配線の形成
配線層の形成は、活性層５３上に絶縁層６２を形成する。この絶縁層６２は、例えば活性層５３の表面を熱酸化することで二酸化珪素の層を形成することができる。絶縁層６２に、例えばレジストをマスクとしたＲＩＥによって、コンタクトホール（開口）６３を形成する。
次に、例えば、スパッタ法や蒸着法により、活性層５３上にＡｌもしくはＮｄを含むＡｌ層を形成する。この堆積により形成される金属層を、レジストをマスクとして、例えばウエットエッチングすることで活性層５３上に配線６５、コンタクトホール６３内に層間接続体６４が形成される。【０１１９】
ｃ）防護膜６６の形成
次に、ＣＶＤ法によりＳｉ３Ｎ４層を堆積し、活性層５３上に防護層６６を形成し、ＳＯＩ基板５１を４００℃程度に熱処理し、拡散層６１と配線６５をオーミック接触させる。その後、例えば、レジストをマスクとするＲＩＥによって、防護層６６をエッチングして、防護層６６にパッド開口６７を形成する（図１６Ｃ）。【０１２０】
ｄ）活性層のエッチング
活性層５３をエッチングすることにより、図１２及び図１３に示すように開口部５３ｄを形成し、変位部５３ａ、接続部５３ｂ、固定部５３ｃを形成する。例えば、このようなエッチングとして活性層５３に対して侵食性を有し、ＢＯＸ層５４に対して侵食性を有しない（もしくは活性層５３の侵食性に比して低い）エッチング方法を用いることにより可能である。これにより、開口部５３ｄに対してＢＯＸ層５４の上面が露出するまで厚み方向にエッチングする（図１６Ｃ）。【０１２１】
（３）支持層の加工（ステップＳ１２、及び図１６Ｄ）
支持層５５の加工は２段階に区分して作製される。
ギャップの作製
支持層５５の下面に、枠部５５ｂに対応するパターンをもったレジスト層を形成し、このレジスト層で被覆されていない露出部分を垂直上方へと侵食させる。この結果、支持層５５の下面にギャップ（例えば、５〜１０μｍ）が形成される。とりわけ、本願においては、ＳＯＩ基板５１をその周縁部にて支持するため、活性層５３に形成された構造体にワークステージが接触することがない。そのため、製造工程における微細構造体の破損を抑制できる。【０１２２】
重量部５５ａ及び枠部５５ｂの形成
支持層５５の下面に、重量部５５ａ、枠部５５ｂに対応するパターンを持ったレジスト層を形成し、このレジスト層が被覆されてない露出部分を、後述するエッチング方法により、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層５４の下面が露出されるまでエッチングを行う。これにより、重量部５５ａ、枠部５５ｂ（第２の構造体）を形成する（図１６Ｄ）。とりわけ、本願においては、ＳＯＩ基板５１をその周縁部にて支持するため、活性層５３に形成された構造体にワークステージが接触することがない。そのため、製造工程中における微細構造体の破損を抑制できる。
なお、上述の露光時の条件として、プロキシミティ露光法、ソフトコンタクト露光法を用いた場合、アライメント時と露光時の流体圧はともに１０ｋＰａであった。また、ハードコンタクト露光法を用いた場合、アライメント時における流体圧は１０ｋＰａであり、露光時においては、空洞部８の流体圧が５０ｋＰａ、支持部７の流体圧が７０ｋＰａであった。【０１２３】
上述のエッチング方法として、例えば、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）が挙げられる。この方法では材料層を厚み方向に侵食しながら掘り進むエッチングステップと、彫った穴の側壁にポリマーの壁を形成するデポジションステップと、を交互に繰り返す。掘り進んだ穴の側壁は、順次ポリマーの壁面が形成されて保護されるため、ほぼ厚み方向にのみ侵食を進ませることが可能であり、エッチングガスとしてＳＦ６等のイオン・ラジカル供給ガスを用い、デポジションガスとしてＣ４Ｆ８等を用いることができる。【０１２４】
次に、ＢＯＸ層５４の所定の領域をエッチングすることにより、接合部５４ａを形成する。すなわち、ＢＯＸ層５４に対しては侵食性を有し、活性層５３及び支持層５５に対しては侵食性を有しないエッチング方法により、ＢＯＸ層５４に対して、その露出部分から厚み方向及び層方向にエッチングする。
このようなエッチング方法としては、例えば、バッファド弗酸（例えばＨＦ＝５．５ｗｔ％、ＮＨ４Ｆ＝２０ｗｔ％の混合水溶液）をエッチング液として用いるウエットエッチングを挙げることができる。【０１２５】
（４）ガラス基板５２の接合（ステップＳ１３、及び図１６Ｅ）
ＳＯＩ基板５１とガラス基板５２とを陽極接合により接合する。ガラス基板５２と枠部５５ｂとを接触させて加熱した状態で、これらの間に電圧を印加することで、枠部５５ｂを接点としてＳＯＩ基板５１とガラス基板５２が接合され、一体となった加速度センサ５０が製造される。
ガラス基板５２は、上述した材料からなる基板を用いることができ、例えば、シリコンからなる基板等を用いた場合、ＳＯＩ基板５１と直接接合により接合することができる。また、例えば、樹脂からなる場合には、接着剤を介して接合することができる。さらに、金属からなる場合には、金属接合等の方法により接合できる。【０１２６】
その後、加速度センサ５０は、ダイシングソー、レーザー等を用いて、それぞれチップ化され、個々の加速度センサに分離する。このような加速度センサは、一般的にはピエゾ抵抗型３軸加速度センサと呼ばれている。また、加速度センサ５０を多面付け区画されたウエハ状態で流通させてもよい。【０１２７】
上記の加速度センサ（ＭＥＭＳ製品）５０の製造工程において、レジストマスクをフォトリソグラフィ法により形成する際に、上記実施形態に係る露光方法を用いる。このように加速度センサ５０の製造工程において、上記実施形態に係る露光方法を用いた場合には、アライメント時に撓み矯正することでアライメント精度が向上したものとなり、また露光時に撓み矯正を行うことでパターン解像度が向上したものとなる。また、上記のＭＥＭＳ製品においては、ＳＯＩ基板（薄板状ワーク）５１の表裏に様々な膜を成膜するため、これらの膜の応力によりＳＯＩ基板５１に撓みが生じる。ＳＯＩ基板５１の自重の撓みに加えて、上述の膜応力による撓みを矯正することが可能である。【０１２８】
以上、上述の力学量センサの製造方法は、本発明に係る製造方法の一例であって、上述したステップの順序に限られるものではない。【０１２９】
＜加速度センサを用いた電子部品について＞
本願に係る力学量センサは、例えば、ＩＣ等の能動素子を搭載する回路基板上に実装される。ワイヤボンディング接続、フリップチップ接続等の方法及び材料によってパッド開口６７（パッド部に設けた電極パッド）と、電子回路基板もしくはＩＣ等の能動素子とを接続し、一つの電子部品として機能する。当該電子部品は、例えば、ゲーム機、携帯電話等のモバイル端末機に搭載されて市場に流通する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【国際調査報告】
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