(57)【要約】  本発明は、フォトマスクに描かれた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。フォトマスクを、基板を覆う位置に配置する。フォトマスクおよび基板が互いに均一に接触しており、且つ、フォトマスクおよび基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態を作り出す。その状態で、フォトマスクを通して基板上の感光層に光を照射することにより、寸法を実質的に変化させたパターンを基板に転写する。【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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており、且つ、前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを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】
前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写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】
前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写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４】
前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にすることにより、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させることを特徴とする請求項２または３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の露光方法。
【請求項７】
前記基板が、板状の基板支持部材の主面に支持されており、該基板支持部材は、その外縁を枠状ベース部材に保持されており、且つ、基板支持台上に載置されており、該基板支持台は、前記基板支持部材を変形させるための変形機構を有しており、該変形機構を作動させ、前記基板支持部材を変形させることにより、前記基板を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記変形機構が、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込むことにより、前記基板を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１０】
互いに厚さが異なる基板とフォトマスクとを用いる請求項１ないし９のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１１】
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該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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させるための接触機構と、
前記フォトマスクおよび前記基板をそれぞれに対して凹状または凸状に変形させるための変形機構と、
前記接触機構および前記変形機構によって前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており且つ前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射するための光照射装置と、
を備え、
寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、
前記変形機構によって、前記フォトマスクまたは前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記変形機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、
前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記接触機構が、前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にする減圧機構を含むことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御するようになされていることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
前記変形機構が、前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させる機構であることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
前記基板を主面に支持するための板状の基板支持部材にして、枠状ベース部材に外縁を保持された板状の基板支持部材と、
前記基板支持部材を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させるための基板支持部材変形機構を支持する基板支持台と、を備え、
該基板支持部材変形機構を作動させることによって前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させるようになされていることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記基板支持部材変形機構が、ネジとモータとを備えて構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記基板支持部材変形機構が、空気圧力で駆動される機構であることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記基板支持部材変形機構が、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込む機構であることを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２１】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１６ないし２０のいずれかに記載の露光方法。
【請求項２２】
前記マーク検出手段がＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２３】
前記基板と前記フォトマスクとの厚さが異なることを特徴とする請求項１１ないし２２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。より詳しくは、本発明は、フォトマスクと基板との位置合わせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、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、フォトマスクに描かれたパターンを基板に転写するためには、基板の略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が必要である。この位置合わせを行うために、フォトマスクと基板との互いに対応する位置に、それぞれ複数の位置合わせマークが付されている。【０００４】
このフォトマスクと基板とのそれぞれに付された位置合わせマークを、CCDカメラ等の光センサによって読み取る。読み取ったデータに基づいて、基板またはフォトマスクのいずれかをX・Y・θ方向に移動させて、フォトマスクと基板の位置合わせを行っている。【０００５】
フォトマスクと基板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して、フォトマスクに描かれたパターンを基板表面の感光層に転写して露光処理が完了する。【０００６】
ところで、基板は露光工程に至るまで加熱処理等を受けているため、露光工程では当初よりも収縮した大きさを有している。【０００７】
一般的に基板は、上記の加熱処理などに起因する収縮を最初から計算に入れたうえで設計されている。しかしながら、すべての基板が予測通りに収縮するとは限らない。その結果、基板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の寸法は、基板ごとに変動する。【０００８】
さらに、フォトマスクおよび基板の双方において製作誤差や温度、湿度の変化等によって位置合わせマークピッチの寸法に変動が生じる。【０００９】
このためフォトマスクと基板との双方において、それぞれに付された複数の位置合わせマーク間のピッチに誤差が生じることになる。【００１０】
その結果、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とをすべて完全に合わせることは困難となる。【００１１】
そこで、基板とフォトマスクとの位置合わせにおいては、フォトマスクと基板との互いに対応する位置に付された複数対の位置合わせマークのそれぞれの対における位置合わせマーク間の「位置ずれ量」が平均化されるようにしていた。すなわち、基板の中央部から外縁方向に向かって、位置合わせマーク間のピッチの寸法誤差が平均して配分されるようにしていた。【００１２】
以下、図を参照して、フォトマスクと基板との位置合わせ方法を説明する。図１および図２は、フォトマスクと基板とが重ねられた状態を示す平面図である。基板１の位置合わせマーク３（円）とフォトマスク２の位置合わせマーク４（ドット）とが、基板１の４ヶ所のコーナおよびこれらのコーナにそれぞれ対応するフォトマスク上の位置に配置されている。図１は、理想的な位置合わせ状態を示している。図１においては、基板１とフォトマスク２との間にスケール（縮尺）の差が無く、したがって全ての基板１における位置合わせマーク３のマーク間ピッチおよびフォトマスク２における位置合わせマーク４のマーク間ピッチに誤差がなく、対応するマークどうしの中心が一致している理想的な位置合わせ状態を示している。【００１３】
なお、仮に全ての基板１の位置合わせマーク３およびフォトマスク２の位置合わせマーク４についてマーク間のピッチに誤差がないとしても、実際には、位置合わせを行うための制御系や、駆動機構等に起因して、位置合わせ誤差が生じる。しかしながらこれらの誤差は、技術の進歩によって、位置合わせマーク間ピッチのスケール差による位置合わせ誤差に比して許容される範囲内に抑えることが可能である。【００１４】
図２は、基板１の位置合わせマーク３のマーク間ピッチが、フォトマスク２の位置合わせマーク４のマーク間ピッチより短い場合の、基板１とフォトマスク２との位置合わせを示す平面図である。基板１とフォトマスク２とにおいて互いに対応する位置合わせマーク対３，４間の「位置ずれ量」が各対で均等になるように位置合わせされている。【００１５】
このように、基板１とフォトマスク２との間で位置あわせマーク間ピッチの長さに差があると、前述した制御系等に起因する位置合わせ誤差を許容範囲内に抑えたとしても、フォトマスク２に描かれたパターン５を基板１の定められた位置に精度良く転写することは困難である。【００１６】
従来の基板では、たとえこのようなスケール差に起因する位置合わせ誤差が生じても、求められる精度が低かったため、問題とはならなかった。しかし、半導体の小型化や基板のファインパターン化が進むに従って、この誤差が問題となってきた。【００１７】
したがって、基板１とフォトマスク２との間でスケール差をできるだけ小さくして、フォトマスク２に描かれたパターン５を基板１の定められた位置に精度良く転写することが望まれていた。【００１８】
これに関する従来の主な対策として、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よく転写するために、フォトマスクに付された位置合わせマークのマーク間ピッチのスケールを基板の各位置合わせマークのマーク間ピッチのスケールに合うように変更したフォトマスクを作成して対応していた。【００１９】
もちろん、フォトマスクに付された位置合わせマークのマーク間ピッチのスケールを変えると、位置合わせマークと同時に描かれたパターンのスケールも比例して変わることになり、その結果、フォトマスクと基板との位置合わせマーク間のピッチ差が小さくなれば、
フォトマスクのパターンを基板の定められた位置に、より精度良く転写することが可能となる。【００２０】
しかしながら、フォトマスクに付された位置合わせマークのマーク間ピッチのスケールを変えたフォトマスクを作成して対応しようとしても、基板のスケールも先に述べた理由で個々に変化するため、高い位置合わせ精度を実現するには、複数枚の異なるスケールを有するフォトマスクを準備し、フォトマスクと基板との位置合わせ精度が許容範囲内におさまるよう、フォトマスクを交換する必要があった。【００２１】
以上に述べた従来の露光方法においては、許容される転写精度が保たれたとしても、複数枚のフォトマスクを作成することによるコスト上昇や、フォトマスクの交換時間が増加することによる生産性の低下等、多くの問題があった。
【発明の開示】
【００２２】
本発明は、こうした従来の問題を解決するものである。本発明は、フォトマスクと基板とを従来に比べて高い精度で位置合わせすることができ且つ生産性の高い露光方法および露光装置を安価に提供することを目的とする。
【００２３】
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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており、且つ、前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを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。
【００２４】
露光方法の一態様として、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようにしてもよい。
【００２５】
露光方法の別の態様として、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようにしてもよい。
【００２６】
前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にすることにより、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させることができる。
【００２７】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ位置合わせマークが設けられている場合、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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御することができる。
【００２８】
変形の一態様として、前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させることができる。
【００２９】
前記基板が、板状の基板支持部材の主面に支持されており、該基板支持部材が、その外縁を枠状ベース部材に保持されており、且つ、基板支持台上に載置されており、該基板支持台が、前記基板支持部材を変形させるための変形機構を有している場合、該変形機構を作動させ、前記基板支持部材を変形させることにより、前記基板を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させることができる。
【００３０】
前記変形機構が、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込むことにより、前記基板が前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形するようにしてもよい。
【００３１】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ位置合わせマークが設けられている場合、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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御することができる。
【００３２】
本発明の露光方法において、互いに厚さが異なる基板とフォトマスクとを用いることができる。
【００３３】
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該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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させるための接触機構と、
前記フォトマスクおよび前記基板をそれぞれに対して凹状または凸状に変形させるための変形機構と、
前記接触機構および前記変形機構によって前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており且つ前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射するための光照射装置と、
を備え、
寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする露光装置も提供される。
【００３４】
露光装置の一態様として、前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、
前記変形機構によって、前記フォトマスクまたは前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようにしてもよい。
【００３５】
露光装置の別の態様として、前記変形機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、
前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようにしてもよい。
【００３６】
前記接触機構は、前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にする減圧機構を含むものとすることができる。
【００３７】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ位置合わせマークが設けられている場合、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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御することができる。
【００３８】
前記変形機構は、前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させる機構とすることができる。
【００３９】
前記基板を主面に支持するための板状の基板支持部材にして、枠状ベース部材に外縁を保持された板状の基板支持部材と、
前記基板支持部材を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させるための基板支持部材変形機構を支持する基板支持台と、を備え、
該基板支持部材変形機構を作動させることによって前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させるようにしてもよい。
【００４０】
前記基板支持部材変形機構は、ネジとモータとを備えて構成されるものとすることができる。
【００４１】
あるいはまた、前記基板支持部材変形機構は、空気圧力で駆動される機構としてもよい。
【００４２】
前記基板支持部材変形機構は、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込む機構とすることができる。
【００４３】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ位置合わせマークが設けられている場合、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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御することができる
前記マーク検出手段はＣＣＤカメラとすることができる。
【００４４】
互いに厚さの異なる前記基板と前記フォトマスクとを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、基板とフォトマスクとが同一のスケールで作成されており、双方の位置合わせマークにおいてマーク間のピッチに誤差がなく、対応するマークの中心が一致している、基板とフォトマスクとの理想的な位置合わせ状態を示す平面図である。
【図２】図２は、基板の位置合わせマークのマーク間ピッチが、フォトマスクの位置合わせマークのマーク間ピッチより短い場合の、基板とフォトマスクとの位置合わせ状態を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の原理を説明するための、互いに重ね合わされた基板およびフォトマスクの第１の断面図である。
【図４】図４は、本発明の原理を説明するための、互いに重ね合わされた基板およびフォトマスクの第２の断面図である。
【図５】図５は、本発明の原理を説明するための、互いに重ね合わされた基板およびフォトマスクの第３の断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に基づく露光装置を示す概略側面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に基づく露光装置を用いた露光方法を説明するための第１の状態の図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に基づく露光装置を用いた露光方法を説明するための第２の状態の図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に基づく露光装置を示す概略側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図３は、同じ長さＬの基板１とフォトマスク２とが平面状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。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、その厚みＴ１は、１ｍｍ以下が多い。なお、フォトマスク２の厚みＴ２の中心線２Ｃを一点差線で示す。【００４７】
図４は、基板１とフォトマスク２とが互いに均一に接触して重ねられた状態を示し、フォトマスク２の基板１側が凹状になるようにして、フォトマスク２と基板１とが共に曲げられている状態を示している。図示するように、フォトマスク２の厚みＴ２は比較的厚いので、曲げられた状態のフォトマスク２は、厚みＴ２の中心線２Ｃを境界線として、基板１側が縮み、その反対側は伸びている。一方基板１の厚みＴ１は、フォトマスク２の厚みＴ２に比してかなり薄いので、表裏側の伸縮差はわずかである。なお、フォトマスク２として、パターンが描かれたフィルム製マスクをガラス板に密着させたものを使用しても良い。【００４８】
図４に見られるように、基板１に接するフォトマスク２の長さは、基板１の長さに対してＳ１で示した値だけ縮小したことになる。即ち、基板１に接したフォトマスク２の主面２Ａに描かれたパターン（図１のパターン５を参照）の長さも、この値に比例して縮小することになる。【００４９】
また、図５は、フォトマスク２および基板１が、図４と逆に曲げられた状態を表している。基板１に接するフォトマスク２の長さは、基板１の長さに対してＳ２で示した値だけ伸長したことになる。【００５０】
このように、フォトマスク２と基板１とが互いに均一に接触して重ねられ且つ曲げられた状態にあると、フォトマスク２に描かれたパターンのスケールが基板１のスケールに対して相対的に変化することがわかる。【００５１】
本発明は、この原理を用いて、フォトマスク２に描かれたパターンのスケールを基板のスケールに合うように変化させた状態で露光することにより、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よく転写しようとするものである。【００５２】
次に、本発明の一実施形態における露光方法および露光装置を、図６ないし図８を参照しながら説明する。図６は、本発明の一実施形態における露光装置１００を示す図であり、フォトマスク２と基板１とが互いに隙間をあけて対向するように平面状に配置された状態を示している。この状態で、基板１とフォトマスク２とに付された位置合わせマーク３、４（図１および図２を参照）を、マーク検出手段であるＣＣＤカメラ１１によって読み取り、そのデータに基づいて基板１とフォトマスク２とのいずれかをＸ・Ｙ・θ方向に移動させて、基板１とフォトマスク２との位置合わせを行う。【００５３】
基板１とフォトマスク２とに付された各位置合わせマーク３、４のマーク間ピッチのスケールが異なる場合、対応する各対の位置合わせマーク間の位置ずれ量を均一化させるように位置合わせを行うが、同時に、基板１とフォトマスク２とのスケールの差異に関わるデータを得る。【００５４】
次に、図６を参照して、基板１とフォトマスク２との支持構造および機構を説明する。まず、基板１は板状の基板支持部材１５の上面（主面）に、基板支持部材１５に設けられた吸引孔９によって吸引支持されている。吸引孔９は負圧源（図示省略）に接続されている。【００５５】
図示のように、板状の基板支持部材１５は、枠状ベース部材６に周囲を保持され枠状ベース部材６を介して基板支持台７に載置されている。この板状基板支持部材１５の中央部領域をフォトマスク２側に対して凹状または凸状に変形させる基板支持部材変形機構８が、基板支持台７に支持されている。なお、枠状ベース部材６、基板支持台７、基板支持部材変形機構８、および基板支持部材１５が、基板支持構造１００Ａを構成する。【００５６】
基板支持部材変形機構８には、一例としてネジ８ａとモータ８ｂとが用いられている。このネジ８ａを、モータ８ｂを用いて軸周りに回転させることによって、板状基板支持部材１５をフォトマスク２側に対して凹状または凸状に変形させることができる。なお、この実施形態においては、雄ネジを回転させる場合を図示しているが、この雄ネジと噛み合う雌ネジを回転させても構わない。また、基板支持部材変形機構８の他の構成としては、図９に示すような、空気圧力で駆動されるシリンダ機構８Ａの採用も可能である。なお、板状基板支持部材１５をフォトマスク２側に対して凹状または凸状に変形させることができる機構であれば、他の公知の機構の採用が可能である。【００５７】
次に、図７は、基板１と、基板１を支持する板状基板支持部材１５とが、基板支持部材変形機構８によってフォトマスク２に対して凸状に曲げられた状態を示している。この基板１と、基板１を支持する板状基板支持部材１５とを凸状に曲げる度合い、すなわち変形量は、図６で述べた基板１とフォトマスク２とのスケールの差異に関わるデータを、基板１とフォトマスク２とのスケールが極力一致するように、予め定めた計算式に入力して演算した値によって決定される。すなわち、基板１の変形量は、上記演算の結果に従って基板支持部材変形機構８による板状基板支持部材１５の移動量を制御することにより制御され、決定される。このように、基板支持部材変形機構８は、広い意味で、基板１を変形させるための変形機構と言える。【００５８】
図８は、図７で示した基板１と、基板１を支持する板状の基板支持部材１５とを凸状に曲げた状態での露光工程を示している。適当な接触機構（図示せず）によって、フォトマスク２を基板１の全面にわたり均一に接触するように押し付ける。すると、フォトマスク２も基板１に沿うように基板１と同じ形状に曲げられる。その結果、図３から図５で示した原理に基づいて基板１の感光層が設けられた側の表面とフォトマスク２上のパターン５のスケールとが一致し、露光用の光１２が光照射装置（図示せず）によってフォトマスク２を通して基板１に照射されると、フォトマスク２に描かれたパターンは基板１に精度良く忠実に転写される。【００５９】
なお、図６に示したフォトマスク２と基板１とが平面状に隙間をあけて重ねられた状態での基板１とフォトマスク２の位置合わせは必ずしも必要ではなく、図７で示した基板１を凸状に曲げた状態で、フォトマスク２と基板１の位置合わせを行ってもよい。【００６０】
また、基板支持部材１５または上に、基板１を囲むようにして、フォトマスク２の対向面と接触可能な環状のシール部材（図示せず）を設け、基板１およびフォトマスク２間の間隙空間、より詳細に言えば、環状シール部材と基板支持部材１５とフォトマスク２とで形成された閉空間を外部の領域よりも減圧された状態にすることによって、基板１の全面にわたりフォトマスク２を均一に接触させるようにしても良い。この場合、上記間隙空間と連通する負圧源（図示省略）を含む減圧機構が、フォトマスク２および基板１を互いに均一に接触させるための接触機構となる。【００６１】
他の態様の接触機構として、フォトマスク２の周縁を支持するフレーム１０を上下動させる機構を採用してもよい。【００６２】
さらに、図６から図９に示した装置構成では、基板支持部材１５を凹状または凸状に変形させる基板支持部材変形機構が、基板支持部材１５の中央部領域に一台設けられた場合を示しているが、位置および台数は限定されるものではない。【００６３】
また、本実施形態においては、基板１およびフォトマスク２を、互いに均一に接触させた状態で、且つ、凹状または凸状に変形させた状態で、フォトマスク２に描かれたパターンを基板１に忠実に転写するものであるが、凹状または凸状の具体的な形状は、球面または球面に近い形状が望ましい。【００６４】
即ち、変形させる機構を基板１の中央位置に設け、基板支持部材１５、基板１およびフォトマスク２を球面状に変形させると、基板１の中央位置から外方向に向かって均一にスケールを変えることができるためである。【００６５】
なお、基板１とフォトマスク２を球面状に変形させる基礎となる基板支持部材１５は、図６から図８に示した実施形態では、板状であり、枠状ベース部材６に周囲を支持された状態で示されている。しかしながら、基板支持部材１５を球面状に変形させるために、より有効な支持方法として、変形させる機構を設けた基板１の中央位置を中心とする円周を構成する連続領域上または円周に沿って互いに間隔をあけて配列された複数の領域上、あるいは円周近傍の複数の位置において基板支持部材１５を枠状ベース部材６に支持させることが望ましい。【００６６】
さらに、基板支持部材１５を都合良く球面状に変形させるために、基板支持部材１５の剛性が場所によって異なるようにしてもよい。剛性の変動は、厚みの変化によって達成するようにしてもよい。【００６７】
上記の実施形態においては、基板１と、基板１を支持する板状の基板支持部材１５とを凸状に曲げた状態での露光工程を示しているが、基板１を支持する板状の基板支持部材１５とを凹状に曲げた状態での露光工程も同様である。また、図６から図８においては、基板１およびフォトマスク２を略水平に配置した場合を図示しているが、基板１およびフォトマスク２を略垂直となるように配置する装置構成であっても、同様の作用効果を得ることが可能である。【００６８】
また、基板１を凹状または凸状に曲げた後、フォトマスク２を基板に均一に接触させながら基板１の形状に倣うように曲げる方法のほか、逆に、フォトマスク２を凹状または凸状に曲げた後、基板１を基板に均一に接触させながらフォトマスク２の形状に倣うように曲げる方法およびそのための装置も本発明の実施形態である。【００６９】
さらに、基板１とフォトマスク２とを互いに均一に接触させた後、双方を一緒に凹状または凸状に曲げる方法およびそのための装置も本発明の実施態様である。【００７０】
以上、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が本発明に含まれる。【００７１】
本発明の露光方法および露光装置によれば、露光工程に到達するまでに受けた加熱処理などで、基板とフォトマスクに寸法変化が生じたとしても、フォトマスクに描かれたパターンを高い精度で基板に転写することができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月24日(2007.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており、且つ、前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを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】
前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写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】
前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、その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、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写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４】
前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にすることにより、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させることを特徴とする請求項２または３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の露光方法。
【請求項７】
前記基板が、板状の基板支持部材の主面に支持されており、該基板支持部材は、その外縁を枠状ベース部材に保持されており、且つ、基板支持台上に載置されており、該基板支持台は、前記基板支持部材を変形させるための変形機構を有しており、該変形機構を作動させ、前記基板支持部材を変形させることにより、前記基板を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記変形機構が、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込むことにより、前記基板を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１０】
互いに厚さが異なる基板とフォトマスクとを用いる請求項１ないし９のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１１】
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該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前記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、
前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させるための接触機構と、
前記フォトマスクおよび前記基板をそれぞれに対して凹状または凸状に変形させるための変形機構と、
前記接触機構および前記変形機構によって前記フォトマスクおよび前記基板が互いに均一に接触しており且つ前記フォトマスクおよび前記基板がそれぞれに対して凹状または凸状に変形された状態で、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射するための光照射装置と、
を備え、
寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させた後、
前記変形機構によって、前記フォトマスクまたは前記基板のうち一方を他方側に対して凹状または凸状に変形させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、    
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記変形機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板のうち一方を他方側に対して、凹状または凸状に変形させた後、
前記接触機構によって、前記フォトマスクおよび前記基板を互いに均一に接触させ、且つ、それによって、前記他方も前記一方に倣うように凸状または凹状に変形させ、
その状態で、前記光照射装置によって、前記フォトマスクを通して前記感光層に光を照射し、それによって、寸法を実質的に変化させた前記パターンを前記基板に転写するようになされていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記接触機構が、前記フォトマスクおよび前記基板の間の間隙空間をその他の領域よりも減圧された状態にする減圧機構を含むことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記フォトマスクおよび前記基板を凹状または凸状に変形させる変形量を制御するようになされていることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
前記変形機構が、前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させる機構であることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
前記基板を主面に支持するための板状の基板支持部材にして、枠状ベース部材に外縁を保持された板状の基板支持部材と、
前記基板支持部材を前記フォトマスク側に対して凹状または凸状に変形させるための基板支持部材変形機構を支持する基板支持台と、を備え、
該基板支持部材変形機構を作動させることによって前記基板を前記フォトマスクに対して凹状または凸状に変形させるようになされていることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記基板支持部材変形機構が、ネジとモータとを備えて構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記基板支持部材変形機構が、空気圧力で駆動される機構であることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記基板支持部材変形機構が、前記基板支持部材の中央部領域を前記フォトマスク側に対して突き出すまたは引き込む機構であることを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２１】
前記フォトマスクおよび前記基板の互いに対応する位置にそれぞれ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、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマーク間の位置ずれ量を演算し、演算結果に従って前記変形機構による前記基板の変形量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１６ないし２０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２２】
前記マーク検出手段がＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２３】
前記基板と前記フォトマスクとの厚さが異なることを特徴とする請求項１１ないし２２のいずれかに記載の露光装置。
【国際調査報告】
2006137396.tif 000011
2006137396.tif 000012
2006137396.tif 000013
2006137396.tif 000014