(57)【要約】  基板（１）を、四角い基板支持部材（１１）の主面に固定支持させる。パターンが描かれたフォトマスク（２）を、基板（１）の感光層を覆う位置に配置する。フォトマスク（２）を通して基板（１）の感光層に光を照射することによりパターンを基板に転写する。露光の際、フォトマスク（２）と基板（１）とが互いに均一に接触しており、且つ、基板支持部材（１１）および基板（１）が所望の湾曲形状に変形された状態とされている。基板支持部材（１１）は、互いに対向する第一の対の側縁部と同じ方向に延びる第一の軸、又は、互いに対向する第二の対の側縁部と同じ方向に延びる第二の軸を中心として、個別に湾曲量を制御されながら、基板（１）と共に湾曲される。これにより、パターンの寸法は実質的に変化されて基板（１）に転写される。
2008139643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが描かれたフォトマスクを、表面に感光層が形成された基板の感光層を覆う位置に配置し、前記フォトマスクと前記基板とを互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクを通して前記基板の感光層に光を照射することにより前記パターンを前記基板に転写する露光方法において、
全体として四角形状をしており、互いに対向する第一の対の側縁部と互いに対向する第二の対の側縁部とを有する板状の基板支持部材を用意し、
前記フォトマスクの前記パターンが描かれた表面に前記感光層が対向するようにして、前記基板を、前記基板支持部材の主面に、相対的なずれを生じさせることなく固定支持させ、
前記基板支持部材を、前記第一の対の側縁部と同じ方向に延びる第一の軸、又は、前記第二の対の側縁部と同じ方向に延びる第二の軸を中心として、個別に湾曲量を制御しながら湾曲させることにより、前記基板支持部材を前記基板と共に所望の湾曲形状に変形させ、
前記フォトマスクと前記基板とが互いに均一に接触しており、且つ、前記基板支持部材および前記基板が前記所望の湾曲形状に変形した状態で、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射することにより、前記パターンの寸法を実質的に変化させて前記基板に転写することを特徴とする、露光方法。
【請求項２】
前記基板支持部材を前記第一の軸を中心として、または、前記第二の軸を中心として湾曲させる際、前記第一および第二の軸の各々に沿った複数位置で前記基板支持部材の湾曲量を個別に制御することを特徴とする、請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第一の軸を中心とする前記基板支持部材の湾曲は、前記第一の対の側縁部に力またはモーメントを作用させることにより行われ、前記第二の軸を中心とする湾曲は、前記第二の対の側縁部に力またはモーメントを作用させることにより行われる、請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記フォトマスクと前記基板との互いに対応する位置にそれぞれ複数の位置合わせマークが設けられており、該位置合わせマークをマーク検出手段によって検出し、検出したデータを基に、前記フォトマスクの前記位置合わせマークと前記基板の前記位置合わせマークとの間のピッチのずれ量を演算し、この演算結果に従って前記基板支持部材の湾曲量を制御する、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項５】
前記マーク検出手段がＣＣＤカメラである、請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記フォトマスク上に前記パターンを大きめに作成し、露光時には、前記基板支持部材を前記基板と共に前記フォトマスクに対して凸状に湾曲させることにより、前記基板の前記感光層が形成された面の寸法を実質的に拡大させて所定の大きさにし、且つ、前記フォトマスクを前記基板に倣わせることにより、前記パターンの寸法を実質的に縮小させて所定の大きさにし、その後、前記パターンを前記基板に転写する、請求項１ないし５に記載の露光方法。
【請求項７】
パターンが描かれたフォトマスクと感光層が形成された基板とを互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクを通して前記基板の感光層に光を照射することにより前記パターンを前記基板に転写する露光方法に用いられる露光装置であって、
前記感光層が形成された面と反対側の前記基板の面全体にわたって前記基板を固定支持するための基板支持部材にして、互いに対向する第一の対の側縁部と、互いに対向する第二の対の側縁部と、前記基板を相対的なずれを生じさせることなく固定支持するための固定支持機構とを有する基板支持部材と、
前記パターンが描かれた前記フォトマスクの表面が前記感光層に対向するように前記フォトマスクを支持するためのフォトマスク支持部材と、
前記フォトマスクが前記基板に対して均一に接触して倣うように前記基板支持部材と前記フォトマスク支持部材とを互いに相対移動させるための駆動機構と、
前記基板支持部材の前記第一の対の側縁部に沿って設けられた複数の第一の作用点と、
前記複数の第一の作用点に対して力またはモーメントを作用させることにより、前記基板支持部材を前記基板とともに前記第一の対の側縁部と同じ方向に延びる第一の軸を中心として湾曲させるための第一の変形機構と、
前記基板支持部材の前記第二の対の側縁部に沿って設けられた複数の第二の作用点と、
前記複数の第二の作用点に対して力またはモーメントを作用させることにより、前記基板支持部材を前記基板とともに前記第二の対の側縁部と同じ方向に延びる第二の軸を中心として湾曲させるための第二の変形機構と、
前記駆動機構の作動時に前記基板支持部材と前記フォトマスク支持部材との相対移動を案内するためのガイド機構と、
前記フォトマスクを通して前記基板の前記感光層に光を照射するための光照射装置と、
を備えている、露光装置。
【請求項８】
前記第一の変形機構が、前記複数の第一の作用点のそれぞれにおいて、作用させる力またはモーメントの大きさを所定の量に制御可能となされており、
前記第二の変形機構が、前記複数の第二の作用点のそれぞれにおいて、作用させる力またはモーメントの大きさを所定の量に制御可能となされている、
請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記第一の変形機構または前記第二の変形機構がモータを備えている、
請求項７または８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第一の変形機構または前記第二の変形機構が、空気圧力で駆動される機構を備えている、
請求項７または８に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記フォトマスクと前記基板との互いに対応する位置にそれぞれ設けられた、複数の位置合わせマークを検出するためのマーク検出手段と、
前記マーク検出手段により検出したデータを基に、前記フォトマスクの前記位置合わせマークと前記基板の前記位置合わせマークとの間のピッチのずれ量を演算するための演算手段とを有し、
前記第一の変形機構および前記第二の変形機構の少なくとも一方が、前記演算手段の演算結果に従って、前記第一の作用点および前記第二の作用点の少なくとも一方に作用させる力またはモーメントの大きさを調整して前記基板支持部材の湾曲量を制御するようになされている、
請求項７ないし１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記フォトマスク支持部材が、前記基板に対して接近および離反する方向への前記フォトマスクの所定量の移動を許容する構造を有する、
請求項７ないし１１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１３】
前記フォトマスク支持部材が、前記フォトマスクの前記フォトマスク支持部材の支持面内の位置を規制するための位置規制機構を有する、
請求項７ないし１２のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記固定支持機構が、前記基板支持部材の、前記基板を固定支持する面に形成された複数の溝または峰部を含む、
請求項７ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記固定支持機構が、前記基板支持部材の、前記基板を固定支持する面に形成された複数の溝と、前記溝の底部に設けられ、負圧源に接続された少なくともひとつの真空吸引孔とを含む、
請求項７ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
前記複数の溝の底部に設けられた前記少なくともひとつの真空吸引孔が、溝ごとまたは複数の溝を含む群ごとの負圧源に接続されている、
請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記基板支持部材の厚みが５ｍｍ以上である、
請求項７ないし１６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１８】
前記第一の変形機構および前記第二の変形機構が、前記基板支持部材を支持するためのベース部材に載置されている、
請求項７ないし１７のいずれかに記載の露光装置。                                                                                                    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンが描かれたフォトマスクと、表面に感光層が形成された基板とを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板に転写する露光方法および露光装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来、プリント回路基板等の表面に導電パターン等を成形するために、表面に感光層が形成された基板と、パターンが描かれたフォトマスクとを重ねて配置し、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、パターンを基板表面の感光層に転写する露光方法が広く行われてきた。
【０００３】
この露光方法においては、基板のほぼ全面にあらかじめ設けられた多数の導電孔等と、フォトマスクに描かれたパターンとの位置合わせを行う必要がある。位置合わせには、フォトマスクと基板との互いに対応する位置にそれぞれ複数設けられた位置合わせマークが利用される。
【０００４】
基板とフォトマスクとのそれぞれに設けられた位置合わせマークを、互いに重なり合った状態で、CCDカメラ等の光センサによって読みとり、そのデータに基づいて、基板とフォトマスクとにおける位置合わせマーク間のずれ量を演算する。この演算結果に従い、位置合わせマークどうしの位置を一致させるように基板またはフォトマスクのいずれかを、基板またはフォトマスクの面内に含まれるX軸方向、Y軸方向およびθ方向に移動させて、基板とフォトマスクとの位置合わせを行う。
【０００５】
基板とフォトマスクとの位置合わせを行った後、フォトマスクを通して基板に光を照射することにより、フォトマスクに描かれたパターンが基板表面の感光層上に転写され、露光処理が完了する。
【０００６】
しかし、フォトマスクと基板とに付された複数の位置合わせマーク間の距離、即ち位置合わせマーク間ピッチは、製作誤差や温度、湿度の変化、あるいは露光工程に至るまでの加熱処理などによる基板の収縮等の変形によって変動する。これにより、フォトマスクと基板とのそれぞれに付された複数の位置合わせマーク間ピッチに誤差が生じる。その結果、フォトマスクと基板との位置合わせマークをすべて完全に一致させることは困難である。
【０００７】
そこで、フォトマスクと基板とが互いに均一に接触し且つフォトマスクと基板とが互いに対して凹状または凸状に湾曲させられた状態でフォトマスクを通して基板の感光層に光を照射することにより、フォトマスクに描かれたパターンをその寸法を実質的に変化させて基板に転写する露光方法が考えられた。
【０００８】
この露光方法の原理について、図１５を参照して説明する。
【０００９】
図１５Ａは、同じ長さＬの基板１とフォトマスク２とが平面状に均一に接触して重ねられた状態を示している。フォトマスク２の一方の主面２Ａにパターンが描かれている。なお、フォトマスク２として、パターンが描かれた薄いフィルムをガラス板に密着させたものを使用しても良い。通常使用されるガラス製のフォトマスク２の厚みＴ２は、５ｍｍ前後である。基板１がプリント回路基板の場合、その厚みＴ１は、多くの場合、１ｍｍ以下である。なお、フォトマスク２の厚みＴ２の中心線２Ｃおよび基板１の厚みＴ１の中心線２Ｂをそれぞれ一点鎖線で示す。
【００１０】
次に図１５Ｂは、基板１とフォトマスク２とが互いに接触して重ねられた状態で、フォトマスク２の基板１側が凹状になるように、フォトマスク２と基板１とが共に曲げられた状態を示している。図示するように、フォトマスク２は厚みＴ２が厚いので、厚みＴ２の中心線２Ｃを境界線として、基板１側が縮み、反対側が伸びる。基板１は厚みＴ１の中心線２Ｂを境界線として、フォトマスク２側が伸び、反対側は縮む。ただし、基板１の厚みＴ１は、フォトマスクに比してかなり薄いので、基板１の表裏面における伸縮量はわずかである。
【００１１】
この結果、基板１とフォトマスク２とが互いに接する部分において、基板１に対するフォトマスク２の長さは、フォトマスク２の基板１側の面の縮小量Ｓ１と基板１のフォトマスク２側の面の伸長量Ｓ２との和だけ、実質的に縮小したことになる。したがって、この状態で露光すると、フォトマスク２の主面２Ａに描かれたパターンは、実質的にこの値に比例して縮小されて基板１に転写されることになる。
【００１２】
また、図１５Ｃは、基板１とフォトマスク２とが、図１５Ｂの場合とは逆方向に曲げられた状態を表している。この場合、基板１とフォトマスク２とが互いに接する部分において、基板１に対するフォトマスク２の長さは、フォトマスク２の基板１側の面の伸長量Ｓ１'と基板１のフォトマスク２側の面の縮小量Ｓ２'との和だけ、実質的に伸長したことになる。
【００１３】
この状態で露光すると、フォトマスクの主面２Ａに描かれたパターンは、実質的にこの値に比例して拡大されて基板１に転写されることになる。
【００１４】
この露光方法によれば、基板の位置合わせマーク間ピッチの寸法が、基板ごとに異なっていても、一枚のフォトマスクの位置合わせマーク間ピッチの寸法を実質的に変化させて、基板の位置合わせマーク間ピッチの寸法に近づけることができる。その結果、生産性を損なわず、且つ、コスト上昇を抑えて、フォトマスクに描かれたパターンを基板の定められた位置に精度良く転写することが可能となる。
【００１５】
図１１ないし図１４を参照して、この従来の露光方法およびそれに用いる従来の露光装置を説明する。
【００１６】
図１２は従来の露光装置の概略側断面図であり、図１１はフォトマスクおよびフォトマスク支持部材を省略して示す平面図である。
【００１７】
従来の露光装置は、基板１を支持するための基板支持部材４と、基板支持部材４を支持するためのベース部材５と、フォトマスク２の外縁部を支持するフォトマスク支持部材１２とを備えている。
【００１８】
フォトマスク支持部材１２は、駆動機構（図示せず）によって、ガイド機構（図示せず）に案内されて基板支持部材４に対して接近および離反できる構造となっている。
【００１９】
さらにフォトマスク支持部材１２は、フレーム１５と、フォトマスク２の支持面内の位置を規制するための位置規制ピン１９およびコイルばね１８と、基板支持部材４に対して接近および離反する方向へのフォトマスク２の所定量の移動を許容するための押さえ板ばね１６と、フレーム１５と押さえ板ばね１６との間を接続するスペーサ１７とを備え、これらによってフォトマスク２を支持する構造となっている。
【００２０】
基板支持部材４上には、基板１を取り囲むようにして封止部材９が設けられている。基板１の露光面１ａとは反対側の面は、基板支持部材４に当接する。基板支持部材４は、真空吸引孔１０を通して作用する負圧によって基板１を吸着保持し、また、負圧を解放することによって基板１の吸着保持を解除することができる。
【００２１】
ベース部材５には、基板支持部材４に押圧力または引っ張り力を与えるためのアクチュエータ６が設けられている。基板支持部材４とベース部材５との間には、基板支持部材４の傾斜以外の動きを拘束する複数の連結部材７がアクチュエータ６を取り囲むように均一に配置されている。
【００２２】
まず、CCDカメラ３等の光センサによって基板１の位置合わせマークとフォトマスク２の位置合わせマークとを読取り、読み取ったデータに基づいて、基板１とフォトマスク２とにおける位置合わせマーク間のずれ量を演算する（図１２）。この演算結果に従い、アクチュエータ６を作動させて基板支持部材４を基板１とともに所望の一様な球状に湾曲させる（図１３）。その後、フォトマスク支持部材１５を駆動機構（図示せず）によって、基板支持部材４に向けて降下させ、フォトマスク２と封止部材９とを接触させる。それによって、基板１と基板支持部材４とフォトマスク２とによって囲まれる空間領域が、封止部材９によって封止される。次に、この空間領域を真空ポンプ（図示せず）などの手段で減圧する。差圧によってフォトマスク２は基板１に倣うように湾曲しながら基板１と均一に接触する。フォトマスク２を基板１に倣うように湾曲させることで、基板１に対向する側のフォトマスク表面に描かれた位置合わせマーク間のピッチが変化する。
【００２３】
この状態で再度ＣＣＤカメラ３で基板１の位置合わせマークとフォトマスク２の位置合わせマークとを読取り、読み取ったデータに基づいて、基板１とフォトマスク２とにおける位置合わせマーク間のずれ量を演算する。演算値が所定のずれ量以下であれば、光８をフォトマスク２を通して基板１に照射して露光する（図１４）。
【００２４】
しかしながら、上述した従来の露光方法および露光装置では不十分であることが分かった。従来の露光方法および露光装置は、基板を一様な球状に湾曲させるため、基板の変形が一様である場合にのみ有効なのである。実際の基板の寸法変化は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれか一方の変化が他方の変化よりも大きいことがある。また、生じた寸法変化がX軸またはY軸に沿って一様でない場合もある。いずれも、基板の変形が一様とはならないので、従来の露光方法および露光装置では、フォトマスクの位置合わせマークと基板の位置合わせマークピッチとを一致させることができず、また、フォトマスクに描かれたパターンと基板の導電孔等とを一致させることができないのである。
【００２５】
また、従来の露光装置における基板支持方法では、基板の支持力が十分ではなく、基板支持部材を湾曲させる際に基板支持部材と基板との間に相対的な位置ずれが生じる。このため、パターン寸法の実質的な変化量は、実用上必要とされる量より少なかった。
【００２６】
そこで本発明は、基板の変形が一様でない場合であっても、それに対応して基板のスケールとフォトマスクのスケールとを全領域にわたって一致させて露光することのできる露光方法および露光装置を提供することと、実用上十分な寸法変化量を確保することを課題とする。
【発明の開示】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
パターンが描かれたフォトマスクを、表面に感光層が形成された基板の感光層を覆う位置に配置し、前記フォトマスクと前記基板とを互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクを通して前記基板の感光層に光を照射することにより前記パターンを前記基板に転写する露光方法において、
全体として四角形状をしており、互いに対向する第一の対の側縁部と互いに対向する第二の対の側縁部とを有する板状の基板支持部材を用意し、
前記フォトマスクの前記パターンが描かれた表面に前記感光層が対向するようにして、前記基板を、前記基板支持部材の主面に、相対的なずれを生じさせることなく固定支持させ、
前記基板支持部材を、前記第一の対の側縁部と同じ方向に延びる第一の軸、又は、前記第二の対の側縁部と同じ方向に延びる第二の軸を中心として、個別に湾曲量を制御しながら湾曲させることにより、前記基板支持部材を前記基板と共に所望の湾曲形状に変形させ、
前記フォトマスクと前記基板とが互いに均一に接触しており、且つ、前記基板支持部材および前記基板が前記所望の湾曲形状に変形した状態で、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射することにより、前記パターンの寸法を実質的に変化させて前記基板に転写することを特徴とする、露光方法が提供される。
【００２８】
前記基板支持部材を前記第一の軸を中心として、または、前記第二の軸を中心として湾曲させる際、前記第一および第二の軸の各々に沿った複数位置で前記基板支持部材の湾曲量を個別に制御することが好ましい。
【００２９】
前記第一の軸を中心とする前記基板支持部材の湾曲は、前記第一の対の側縁部に力またはモーメントを作用させることにより行い、前記第二の軸を中心とする湾曲は、前記第二の対の側縁部に力またはモーメントを作用させることにより行うことができる。
【００３０】
前記フォトマスクと前記基板との互いに対応する位置にそれぞれ複数の位置合わせマークを設け、該位置合わせマークをマーク検出手段によって検出し、検出したデータを基に、前記フォトマスクの前記位置合わせマークと前記基板の前記位置合わせマークとの間のピッチのずれ量を演算し、この演算結果に従って前記基板支持部材の湾曲量を制御するようにしてもよい。
【００３１】
前記マーク検出手段はＣＣＤカメラとするこができる。
【００３２】
前記フォトマスク上に前記パターンを大きめに作成し、露光時には、前記基板支持部材を前記基板と共に前記フォトマスクに対して凸状に湾曲させることにより、前記基板の前記感光層が形成された面の寸法を実質的に拡大させて所定の大きさにし、且つ、前記フォトマスクを前記基板に倣わせることにより、前記パターンの寸法を実質的に縮小させて所定の大きさにし、その後、前記パターンを前記基板に転写することができる。
【００３３】
本発明によれば、また、パターンが描かれたフォトマスクと感光層が形成された基板とを互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクを通して前記基板の感光層に光を照射することにより前記パターンを前記基板に転写する露光方法に用いられる露光装置であって、
前記感光層が形成された面と反対側の前記基板の面全体にわたって前記基板を固定支持するための基板支持部材にして、互いに対向する第一の対の側縁部と、互いに対向する第二の対の側縁部と、前記基板を相対的なずれを生じさせることなく固定支持するための固定支持機構とを有する基板支持部材と、
前記パターンが描かれた前記フォトマスクの表面が前記感光層に対向するように前記フォトマスクを支持するためのフォトマスク支持部材と、
前記フォトマスクが前記基板に対して均一に接触して倣うように前記基板支持部材と前記フォトマスク支持部材とを互いに相対移動させるための駆動機構と、
前記基板支持部材の前記第一の対の側縁部に沿って設けられた複数の第一の作用点と、
前記複数の第一の作用点に対して力またはモーメントを作用させることにより、前記基板支持部材を前記基板とともに前記第一の対の側縁部と同じ方向に延びる第一の軸を中心として湾曲させるための第一の変形機構と、
前記基板支持部材の前記第二の対の側縁部に沿って設けられた複数の第二の作用点と、
前記複数の第二の作用点に対して力またはモーメントを作用させることにより、前記基板支持部材を前記基板とともに前記第二の対の側縁部と同じ方向に延びる第二の軸を中心として湾曲させるための第二の変形機構と、
前記駆動機構の作動時に前記基板支持部材と前記フォトマスク支持部材との相対移動を案内するためのガイド機構と、
前記フォトマスクを通して前記基板の前記感光層に光を照射するための光照射装置と、
を備えている、露光装置も提供される。
【００３４】
前記第一の変形機構を、前記複数の第一の作用点のそれぞれにおいて、作用させる力またはモーメントの大きさを所定の量に制御可能なものとし、
前記第二の変形機構を、前記複数の第二の作用点のそれぞれにおいて、作用させる力またはモーメントの大きさを所定の量に制御可能なものとすることができる。
【００３５】
前記第一の変形機構または前記第二の変形機構は、モータを備えていてもよい。
【００３６】
あるいはまた、前記第一の変形機構または前記第二の変形機構は、空気圧力で駆動される機構を備えていてもよい。
【００３７】
前記フォトマスクと前記基板との互いに対応する位置にそれぞれ設けられた、複数の位置合わせマークを検出するためのマーク検出手段と、
前記マーク検出手段により検出したデータを基に、前記フォトマスクの前記位置合わせマークと前記基板の前記位置合わせマークとの間のピッチのずれ量を演算するための演算手段とを有し、
前記第一の変形機構および前記第二の変形機構の少なくとも一方が、前記演算手段の演算結果に従って、前記第一の作用点および前記第二の作用点の少なくとも一方に作用させる力またはモーメントの大きさを調整して前記基板支持部材の湾曲量を制御するようにしてもよい。
【００３８】
前記フォトマスク支持部材は、前記基板に対して接近および離反する方向への前記フォトマスクの所定量の移動を許容する構造を有していてもよい。
【００３９】
前記フォトマスク支持部材は、前記フォトマスクの前記フォトマスク支持部材の支持面内の位置を規制するための位置規制機構を有していてもよい。
【００４０】
前記固定支持機構は、前記基板支持部材の、前記基板を固定支持する面に形成された複数の溝または峰部を含んでいてもよい。
【００４１】
前記固定支持機構は、前記基板支持部材の、前記基板を固定支持する面に形成された複数の溝と、前記溝の底部に設けられ、負圧源に接続された少なくともひとつの真空吸引孔とを含んでいてもよい。
【００４２】
前記複数の溝の底部に設けられた前記少なくともひとつの真空吸引孔が、溝ごとまたは複数の溝を含む群ごとの負圧源に接続されるようにしてもよい。
【００４３】
前記基板支持部材の厚みは、５ｍｍ以上とすることができる。
【００４４】
前記第一の変形機構および前記第二の変形機構は、前記基板支持部材を支持するためのベース部材に載置することができる。
【００４５】
このように、本発明によれば、実用上十分な寸法変化量が確保でき、且つ、基板がさまざまな態様で変形しても、それに対応して基板およびフォトマスクを湾曲させることができるので、基板のスケールとフォトマスクのスケールとを全領域にわたって一致させて露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略側断面図であり、基板が基板支持部材と共に変形される前の状態を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による露光装置の概略側断面図であり、基板が基板支持部材と共に変形された後の状態を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による露光装置の概略横断面図であり、図１におけるＡ−Ａ矢視図に相当する。
【図４】図４は、従来方法において、基板とフォトマスクとが湾曲したときの、双方に設けられた位置合わせマークの位置関係を説明する図。
【図５】図５は、本発明の方法の一態様において、基板とフォトマスクとが湾曲したときの、双方に設けられた位置合わせマークの位置関係を説明する図。
【図６】図６は、本発明の方法の別の態様において、基板とフォトマスクとが湾曲したときの、双方に設けられた位置合わせマークの位置関係を説明する図。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態による露光装置の概略縦断面図であり、基板が基板支持部材と共に変形される前の状態を示す。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態による露光装置の概略横断面図であり、図７におけるＢ−Ｂ矢視図に相当する。
【図９】図９は、本発明による露光方法の原理を説明するための模式図。
【図１０】図１０は、基板支持部材の固定支持機構を示す図。Ａは平面図。Ｂは、一つの溝を通る面で切った断面図。Ｃは、固定支持機構の溝の断面形状を示す図。Ｄは、溝の別の断面形状を示す図。
【図１１】図１１は、フォトマスクおよびフォトマスク支持部材を省略した状態での従来の露光装置の概略平面図。
【図１２】図１２は、従来の露光装置の概略側断面図であり、基板が変形される前の状態を示す。
【図１３】図１３は、従来の露光装置の概略側断面図であり、基板が変形された後の状態を示す。
【図１４】図１４は、従来の露光装置の概略側断面図であり、フォトマスクを変形させて露光作業を行っている状態を示す。
【図１５】図１５は、基板およびフォトマスクを湾曲させて行う露光方法の原理を説明するための模式図。
【発明の実施をするための最良の形態】
【００４７】
上述した本発明の内容を、図を参照して説明する。図９Aから図９Cは、本発明の原理を説明する断面図である。
【００４８】
図９Aは、基板支持部材１１との間に相対的な位置ずれが生じないように密着固定された基板１と、フォトマスク２とが、平面状に均一に接触して重ねられた状態を示している。
【００４９】
フォトマスク２の一方の主面２Ａにパターンが描かれている。なお、フォトマスク２として、パターンが描かれた薄いフィルムをガラス板に密着させたものを使用しても良い。通常使用されるガラス製のフォトマスク２の厚みＴ２は、５ｍｍ前後であり、基板１がプリント回路基板の場合、基板１の厚みＴ１は、多くの場合、１ｍｍ以下である。なお、フォトマスク２の厚みＴ２の中心線２Ｃおよび基板１の厚みＴ１と基板支持部材４の厚みＴ３とを合わせた厚みの中心線２Ｄをそれぞれ一点鎖線で示す。
【００５０】
次に図９Bは、基板１とフォトマスク２とが互いに接触して重ねられた状態で、フォトマスク２の基板１側が凹状になるように、フォトマスク２と基板１および基板支持部材１１とが共に曲げられた状態を示している。図示するように、フォトマスク２は厚みＴ２の中心線２Ｃを境界線として、基板１側が縮み、反対側は伸びる。
【００５１】
一方、基板１は、基板支持部材１１との間に相対的な位置ずれが生じないように密着固定された状態で曲げられるため、基板１の厚みＴ１と基板支持部材１１の厚みＴ３とを合わせた厚みの中心線２Ｄを境界線として、全体が伸長側にある。その結果、フォトマスク２に面した側の基板１の面は、S３だけ伸びる。
【００５２】
図１５における単体の基板１に比べ、基板支持部材１１と一体化した図９における基板１は、基板支持部材１１の厚みＴ３分だけ厚くなったと考えることができる。したがって、図９Bにおける基板１の伸び量S３は、図１５Bにおける基板１の伸び量Ｓ２と比べて大きくなる。この結果、基板１とフォトマスク２とが互いに接する部分における、基板１に対するフォトマスク２の長さは、フォトマスク２の基板１側の面の縮小量Ｓ１と基板１のフォトマスク２側の面の伸長量Ｓ３との和だけ、実質的に縮小したことになる。この状態で露光すると、フォトマスク２の主面２Ａに描かれたパターンを実質的にこの値に比例して縮小して基板に転写することになる。
【００５３】
また、図９Cは、基板１とフォトマスク２とが、図９Bの場合とは逆方向に曲げられた状態を表している。この場合、基板１とフォトマスク２とが互いに接する部分における、基板１に対するフォトマスク２の長さは、基板１の長さに対して、フォトマスク２の基板１側の面の伸長量Ｓ１'と基板１のフォトマスク２側の面の縮小量Ｓ３'との和だけ、実質伸長したことになる。
【００５４】
いずれの場合においても、Ｓ３＞Ｓ２、Ｓ３'＞Ｓ２'となるので、従来より大きな寸法変化量を確保することができる。
【００５５】
以上に説明したことから分かるように、湾曲させるにあたって支障がない限りにおいて、基板支持部材１１の厚さＴ３は厚いほうが有利である。なぜなら、同じ湾曲量であれば、基板支持部材１１の厚さT３が厚い方が、基板１の寸法変化量は大きくなるからである。したがって、基板支持部材１１の厚さは５ｍｍ以上が望ましい。
【００５６】
図１ないし図３は、本発明の一実施態様による露光装置を示す。露光装置は、基板１を支持するための基板支持部材１１と、フォトマスク２を支持するためのフォトマスク支持部材１２と、フォトマスク２が基板１に対して均一に接触して倣うように基板支持部材１１とフォトマスク支持部材１２とを相対移動させるための駆動機構（図示せず）と、駆動機構の作動時に基板支持部材１１とフォトマスク支持部材１２との相対移動を案内するためのガイド機構（図示せず）と、フォトマスク２を通して基板１の感光層に光を照射するための光照射装置（図示せず）とを備えている。
【００５７】
基板支持部材１１の上面には、複数の溝が設けられている（ここでは溝３８のみを表示）。溝の底部には、負圧源に接続された少なくともひとつの真空吸引孔が設けられている（ここでは真空吸引孔３８ａのみを表示）。これらの溝および真空吸引孔は、基板支持部材１１の主面に基板１を固定支持させるための固定支持機構を構成する。基板支持部材１１は、真空吸引孔３８ａ等からの真空吸引により上面に基板１を吸着保持可能である。従来は基板支持部材の表面に真空吸引孔だけが存在し、溝は設けられていなかったが（図１２参照）、本発明では真空吸引孔と関連づけて溝を設けた。それにより、より大きな面積を利用して基板を吸着保持することができる。したがって、基板を従来より確実に固定保持し、基板と基板支持部材との間の相対的な位置ずれの発生を防止することができる。固定支持機構については、図１０に基づいて後に詳述する。
【００５８】
基板支持部材１１は、支柱１３を介してベース部材１４に支持されている。支柱１３は、板ばね（図示せず）等を介して基板支持部材１１の中央下面と接続しており、基板支持部材１１が湾曲することを妨げない。
【００５９】
フォトマスク支持部材１２は、フレーム１５と、押さえ板ばね１６のような弾性要素と、フレーム１５と押さえ板ばね１６との間を接続するスペーサ１７と、コイルばね１８のような偏倚要素と、位置規制ピン１９とを備える。押さえ板ばね１６は、基板１に対してフォトマスク２が接近および離反するときに、フォトマスク２の基板１に対して接近および離反する方向の所定量の移動を許容する。コイルばね１８および位置規制ピン１９は、フォトマスク支持部材１２に対するフォトマスク２の、フォトマスク支持部材の支持面内での位置を規制する役割をする。
【００６０】
基板支持部材１１は、全体として四角形状をしており、互いに対向する第一の対の側縁部２０と、互いに対向する第二の対の側縁部２１とを有している。第一の対の側縁部２０のそれぞれに沿って、下方に延びる複数のロッド２２が設けられている。同様にして、第二の対の側縁部２１のそれぞれに沿って、下方に延びる複数のロッド２３が設けられている。ロッド２２が側縁部２０に取り付けられている箇所は、基板支持部材１１を湾曲させるために力またはモーメントが作用せしめられる複数の第一の作用点となる。同様にして、ロッド２３が側縁部２１に取り付けられている箇所は、基板支持部材１１を湾曲させるために力またはモーメントが作用せしめられる複数の第二の作用点となる。
【００６１】
露光装置は、基板支持部材１１を湾曲させるための一対の第一の変形機構２４と、一対の第二の変形機構２５とを備える。第一の変形機構２４は、ベース部材１４に載置された複数のアクチュエータ２６と、複数のアクチュエータ２６のロッド先端に取り付けられた力伝達バー２７と、バー２７に沿って複数設けられた力伝達ローラ２８とを有している。ローラ２８のそれぞれは、ロッド２２の下端に押圧力を付与可能なように位置付けられている。第二の変形機構２５も同様の構成をしており、複数のアクチュエータ２９と、力伝達バー３０と、力伝達ローラ３１とを有している。
【００６２】
アクチュエータ２６，２９は、モータを利用したものとすることができる。あるいはまた、アクチュエータ２６，２９は空気圧力を利用したピストン・シリンダ型のものとすることもできる。
【００６３】
第一の変形機構２４のアクチュエータ２６を作動させ、力伝達バー２７および力伝達ローラ２８を介してロッド２２の下端に押圧力を付与すると、基板支持部材１１の第一の対の側縁部２０に対するロッド２２の取り付け箇所、すなわち、複数の第一の作用点に曲げモーメントが加えられる。この曲げモーメントによって、基板支持部材１１は、側縁部２０と同じ方向に延びる第一の軸３２の回りに湾曲せしめられる。同様にして、第二の変形機構２５のアクチュエータ２９を作動させると、基板支持部材１１は、側縁部２１と同じ方向に延びる第二の軸３３の回りに湾曲せしめられる。
【００６４】
基板１は、基板支持部材１１とともに湾曲せしめられる。基板１が湾曲した後、フォトマスク２を基板１と均一に接触するように移動させれば、フォトマスク２も基板１に倣って湾曲する。
【００６５】
フォトマスク２の、基板１に対向する面に描かれるパターンを大きめに作成しておき、常にパターンの寸法を実質的に縮小して転写するように、基板１をフォトマスク２に対して凸状に湾曲させ、フォトマスク２を基板１に倣わせた状態で露光することが好ましい。
【００６６】
フォトマスク２を基板１の中央から周辺に向かって徐々に倣わせることにより、双方の間に空気が捕捉される可能性が小さくなるからである。
【００６７】
基板１とフォトマスク２とが均一に接触した後に、基板１および基板支持部材１１を湾曲させ、フォトマスク２がそれに倣うことにより双方が湾曲するようにしてもよい。
【００６８】
本発明においては、第一の変形機構２４と第二の変形機構２５とを個別に作動させることにより、基板支持部材１１の第一の軸３２回りの湾曲量と、第二の軸３３回りの湾曲量とを個別に制御することができる。
【００６９】
また、第一の変形機構２４の複数のアクチュエータ２６のそれぞれの作動の量が異なるようにすることにより、それぞれのロッド２２に作用する力、ひいては、複数の第一の作用点のそれぞれに作用するモーメントの大きさを所定量に調整するよう制御することができる。第二の変形機構２５においても同様の作動が可能である。こうすることにより、基板支持部材１１を湾曲させるにあたり、第一の軸３２または第二の軸３３に沿った複数位置で基板支持部材１１の湾曲量を個別に制御することができる。
【００７０】
力伝達バー２７，３０を用いることにより、使用するアクチュエータ２６，２９の数は、モーメントの作用点の数よりも少なくてすむ。作用点の数は、力伝達ローラ２８，３１の数を増減することにより任意に変えることができる。一つの力伝達バーに対して２つのアクチュエータがあれば、軸３２，３３に沿った複数位置における基板支持部材１１の湾曲量を連続的に変えることができる。このように、力伝達バー２７，３０は、構造の簡素化と制御の容易化とを可能にする。
【００７１】
本発明による湾曲量の個別制御がもたらす利点について、図４ないし図６を参照して説明する。
【００７２】
図４ないし図６では、基板１とフォトマスク２とが互いに重なり合った状態を示している。
【００７３】
フォトマスク２と基板１との互いに対応する位置には、それぞれ複数の位置合わせマーク３４，３５（図示例ではそれぞれ４個）が設けられている。
【００７４】
基板１とフォトマスク２とを位置合わせするときには、位置合わせマーク３４，３５をCCDカメラのようなマーク検出手段によって検出し、検出したデータを基に、位置合わせマーク３４，３５間のピッチのずれ量を演算し、この演算結果に従って、湾曲量を制御する。本発明による露光装置は、この目的のためにマーク検出手段および演算手段を備えることができる。
【００７５】
図４は、従来の露光方法における湾曲方法で位置合わせマークどうしを一致させようとした場合の模式図である。
【００７６】
従来の湾曲方法では、基板１が一様な球状に湾曲されるため、それにフォトマスク２を倣わせると、フォトマスク２の位置合わせマーク３４は、図中の縦方向と横方向共にそれぞれ決まった割合でしかピッチ変化させることができない。
【００７７】
そのため、フォトマスク２の位置合わせマーク３４ａ〜３４ｄを基板１の位置合わせマーク３５ａ〜３５ｄに合わせようとしても、実際には位置合わせマーク３４ａ'〜３４ｄ'の位置まで近づけることしかできない。
【００７８】
結局、基板１の位置合わせマーク３５にフォトマスク２の位置合わせマーク３４を一致させることはできなかった。
【００７９】
図５は、本発明の露光方法の一態様により、位置合わせマークの位置が図４に示す場合であっても、基板１の位置合わせマーク３５にフォトマスク２の位置合わせマーク３４を一致させることができることを説明する図である。
【００８０】
本発明では、第一の変形機構によって、第一の対の側縁部のそれぞれに、互いに等しい大きさの所定の力ｆ１，ｆ２（またはモーメント）を加え、第二の変形機構によって、第二の対の側縁部のそれぞれに、互いに等しいがｆ１，ｆ２とは異なる大きさの力ｆ３，ｆ４（またはモーメント）を加えることができるので、図中の横方向軸回りの基板支持部材の湾曲量と縦方向軸回りの基板支持部材の湾曲量とを個別に制御することができる。
【００８１】
それに伴い、基板１の湾曲量も同様に制御されるので、フォトマスク２が基板１に倣うことによるフォトマスク２の位置合わせマーク３４のピッチ変化は、図中の横方向と縦方向とで異なる量となる。
【００８２】
したがって、図５に示すように、所定の力ｆ１、ｆ２（またはモーメント）と力ｆ３、ｆ４（またはモーメント）とを選択することで、基板１の位置合わせマーク３５にフォトマスク２の位置合わせマーク３４を一致させることができる。
【００８３】
図６は、基板１がさらに複雑に変形した場合であっても、基板１の位置合わせマーク３５にフォトマスク２の位置合わせマーク３４を一致させることができることを説明する図である。
【００８４】
この場合、フォトマスク２の位置合わせマーク３４を基板１の位置合わせマーク３５に一致させるためには、フォトマスク２の位置合わせマーク３４のピッチ変化量を、図中の横方向と縦方向とのそれぞれに沿った複数位置で可変としなければならない。
【００８５】
本発明では、第一および第二の変形機構によって基板支持部材のそれぞれの側縁部に作用させる力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４（またはモーメント）を、図中の横方向軸と縦方向軸とに沿った複数の位置でそれぞれ所定の値になるように調整することが可能なので、基板支持部材の湾曲量をこれら複数の位置で個別に制御することができる。
【００８６】
それに伴い、基板支持部材に支持される基板１の湾曲量も同様に制御されるので、フォトマスク２が基板１に倣うことによるフォトマスク２の位置合わせマーク３４のピッチ変化量は、図中の横方向と縦方向とに沿った複数位置でそれぞれ異なる値となることができる。
【００８７】
したがって、図６に示すように、複数の位置に力ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４（またはモーメント）をそれぞれ所定の値で加えることで、基板１の位置合わせマーク３５にフォトマスク２の位置合わせマーク３４を一致させることができる。
【００８８】
図７および図８は、本発明による露光装置の別の実施態様を示す。図１ないし図３に示した実施態様と異なる点は、第一および第二の変形機構としての駆動装置３６が、基板支持部材１１のそれぞれの側縁部に、モーメントではなく力を加える構成をしていることである。駆動装置３６は、基板支持部材１１の側縁部２０、２１のそれぞれに沿って複数設けられている。駆動装置３６は、ベース部材１４に載置されており、駆動装置３６の作動ロッド３７の先端は、自在継手等を利用して基板支持部材１１の側縁部２０、２１の下面に接続されている。
【００８９】
それぞれの駆動装置３６は、個別に作動可能であり、基板支持部材１１の側縁部２０，２１に沿った複数位置に対して引っ張り力および押圧力を付与することができる。したがって、図７および図８に示した露光装置においても、図５および図６で説明したような位置合わせが可能である。
【００９０】
図１０は、基板１を、前記基板支持部材１１の主面に、相対的なずれを生じさせることなく固定支持させるための固定支持機構の具体的な構成を示す。固定支持機構は、基板支持部材１１の上面、すなわち、基板１を固定支持する面に形成された複数の溝３８，３９，４０を含む。溝に代えて、峰部（図示せず）を設けてもよい。これらの溝３８，３９，４０または峰部は、基板支持部材１１上に基板１を把持する役割を果たす。
【００９１】
固定支持機構はまた、これらの溝３８，３９，４０と、これらの溝３８，３９，４０の底部に設けられ、負圧源に接続された少なくともひとつの真空吸引孔３８ａ，３９ａ、４０ａとを含む構成とすることができる。それぞれの真空吸引孔３８ａ，３９ａ、４０ａは、負圧源に接続されている。図１０Ｂは、溝３８内の真空吸引孔３８ａが負圧源４１に接続されている構造を示す。基板１は、負圧源からの負圧により、基板支持部材１１上に吸着固定される。
【００９２】
図１０Ａに示すように、溝３８，３９，４０は、それぞれが互いに隔離されるように形成することができる。この場合、各溝ごとに別々の負圧源が設けられるようにしてもよい。あるいはまた、図１０Ａに示す２つの溝３８を第一の群の溝とし、２つの溝３９を第二の群の溝とし、１つの溝４０を第三の群の溝とし、それぞれの群ごとに別々の負圧源が設けられるようにしてもよい。いずれの場合においても、一部のエリアにおいて空気漏れが生じた場合でも基板１を基板支持部材１１上に十分に固定支持できるような負圧力が基板１に作用するようになされている。
【００９３】
溝３８，３９，４０を取り囲むようにして、溝４２が基板支持部材１１に形成されている。溝４２は、基板１の外周に合わせた位置に設けられている。図１０Ｃに示すように、基板１の外周縁は溝４２内に位置しているので、この外周縁と溝４２との機械的な「ひっかかり」が、基板１を保持する助けとなる。したがって、この溝４２も固定支持機構に含めることができる。また、溝４２が存在することにより、基板１とフォトマスク２とが密着するとき、基板１の外周縁が溝４２内に逃げることができるので、基板１の外周縁によってフォトマスク２が傷ついたり割れたりすることを防止できる。
【００９４】
図１０Ｃには、断面が四角形状の溝を示したが、図１０Ｄに示すように、溝３８，３９，４０，４２は、断面がＶ字形をしていてもよい。
【００９５】
なお、図１ないし図３に示した露光装置の変形例として、第一の変形機構２４および第二の変形機構２５をロッド２２，２３の内側に配置し、ロッド２２，２３の下端に引っ張り力を付与することにより基板支持部材１１の側縁部２０，２１にモーメントを与えるようにした露光装置も、本発明の範囲内のものである。
【００９６】
図１ないし図３に示した露光装置のさらに別の変形例として、ロッド２２，２３の下端に押圧力と引っ張り力との双方を付与可能とされ、基板支持部材１１の側縁部２０，２１に正および負のモーメントを選択的に与えるようにした露光装置も、本発明の範囲内のものである。
【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１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2008139643.tif 000019
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