(57)【要約】【課題】本発明は、基板における露光工程以前に生じた寸法の変化に対応するようにガラスマスクを熱変形させることにより、基板製造工程上の誤差に能動的に対応できる基板製造方法及びその装置を提供する。【解決手段】本発明による基板製造装置は、ガラスマスクを用いて露光工程を行う基板製造装置であって、一面に露光パターンが形成されているガラスマスクと、ガラスマスクを支持するマスクホルダと、ガラスマスクを熱変形させる加熱手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１ａ
2009116307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスマスクを用いて露光工程を行う基板製造装置であって、
一面に露光パターンが形成されているガラスマスクと、
前記ガラスマスクを支持するマスクホルダと、
前記ガラスマスクを熱変形させる加熱手段と、
を備える基板製造装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、前記マスクホルダを加熱し、前記マスクホルダと前記ガラスマスクとの間の支持界面を介して前記ガラスマスクに熱を伝達することを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。
【請求項３】
前記マスクホルダは、その一面に突起部を含み、
前記支持界面は、前記突起部の頂面（top surface）により提供されることを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項４】
前記ガラスマスクは、前記ガラスマスクの一面の前記支持界面と対応する領域に形成された金属コーティングを備えることを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項５】
前記金属コーティングが、クロム（Ｃｒ）からなることを特徴とする請求項４に記載の基板製造装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、前記マスクホルダの内部に熱交換物質の通路を形成することにより具現されることを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項７】
マスクホルダにより支持されるガラスマスクを用いて露光工程を行う基板製造方法であって、
一面に感光性物質層が形成されている絶縁層を提供する段階と、
前記絶縁層の寸法に対応するように前記マスクホルダを加熱して前記ガラスマスクを変形させる段階と、
前記ガラスマスクを用いて前記感光性物質層を所定の形状に露光させる段階と、
を含む基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板製造装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の集積度が向上されることにより、電子部品を構成する回路パターンの微細化の水準が高くなっている。これにより、多層構造の回路基板において層間整合度がさらに重要な工程変数となっている。
【０００３】
フリップチップパッケージのＦＣ−ＢＧＡの場合、現在の発展速度に照らしてみると、２０１０年頃には、回路パターン間のピッチが１０μｍの範囲で、層間整合度が１５μｍの水準で維持されることを要求すると予想される。
【０００４】
これを満足させるために、露光装備に用いられる光の波長はますます短くなっており、露光工程に要求される層間整合度の水準も向上しなくてはならない。
【０００５】
層間整合度に影響を与える変数としては、基板材料の熱膨張係数（ＣＴＥ： coefficient of thermal expansion）、製造工程の安定化程度、露光工程での誤差などがある。これらの変数のうち、基板材料の熱膨張係数や製造工程の安定化程度は制御し難い変数であり、露光工程での誤差を減らすことが重要である。
【０００６】
従来の露光工程は、固定されたスケールで多数の基板を露光する方法を用いた。このように固定されたスケールで露光工程を行う方法は、ガラスマスク上に任意のスケールで露光パターンを具現した後に多数の基板に対する最大限の収率を得られるスケールで露光工程を行う方法であった。
【０００７】
このような方法は、設備の費用を減らせることから、大量生産に適合するという長所はあるが、露光工程の以前に生じた基板の寸法変形には対応できないという短所があるため、層間の整合度が２５マイクロ以上の水準に留まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は製造工程中に生じる基板の変形に対応するためのガラスマスクの熱変形手段を具備した基板製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、製造工程中に生じる基板の変形に対応してガラスマスクを熱変形させることにより、露光工程の整合度を向上できる基板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】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、ガラスマスクを用いて露光工程を行う基板製造装置であって、一面に露光パターンが形成されたガラスマスクと、ガラスマスクを支持するマスクホルダと、ガラスマスクを熱変形させる加熱手段と、を備える基板製造装置が提供される。
【００１１】
また、加熱手段はマスクホルダを加熱し、マスクホルダとガラスマスクとの間の支持界面を介してガラスマスクに熱を伝達することを特徴とする。
【００１２】
一方、マスクホルダはその一面に突起部を含み、マスクホルダとガラスマスクとの間の支持界面はマスクホルダの突起部の頂面により提供されることを特徴とする。
【００１３】
一方、ガラスマスクは、前記ガラスマスクの一面の前記支持界面と対応する領域に形成された金属コーティングを備えることができ、支持界面の金属コーティングはクロムからなることを特徴とする。
【００１４】
一方、市販の製造装置に含まれた加熱装置は、マスクホルダの内部に熱交換物質の通路を形成することにより具現できる。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態によれば、マスクホルダにより支持されるガラスマスクを用いた基板製造方法であって、基板を提供する段階と、基板の寸法に対応するようにマスクホルダを加熱してガラスマスクを変形させる段階と、ガラスマスクを用いて基板を所定の形状に露光する段階と、を含む基板製造方法が提供される。
【００１６】
前述した以外の他の実施形態、特徴、利点が、以下の図面、本発明の特許請求の範囲、及び発明の詳細な説明により明確になるだろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の好ましい実施例によれば、製造工程中に生じる基板の変形に対応するためのガラスマスクの熱変形手段を具備した基板製造装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい実施例によれば、製造工程中に生じる基板の変形に対応してガラスマスクを熱変形させることにより、露光工程の整合度を向上させられる基板製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る基板製造装置及びその方法の実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。しかし、これが本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明することにおいて係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳しい説明を省略する。また、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。
【００２０】
図１ａは、本発明の第１実施例に係るガラスマスク−マスクホルダの結合体の斜視図であり、図１ｂは、図１ａに示されている結合体の断面図である。図１ａ及び図１ｂを参照すると、ガラスマスク１００、マスクホルダ２００、熱交換物質通路２０２が示されている。
【００２１】
ガラスマスク１００は、その母材としてのガラス（glass）とガラスの一面に形成されている露光パターンとを含むことができる。露光パターンは露光装備に用いられる光の波長を透過させない物質からなることがよい。これにより、ガラスマスク１００は露光工程の光源に対して選択的透過性を有する。
【００２２】
マスクホルダ２００は、露光工程を行う基板製造装置内でマスクを支持及び固定する。図１ａ及び図１ｂには示されていないが、パッキングラバー（packing reuuber）などの支持手段を使用できる。
【００２３】
マスクホルダ２００は、加熱手段としての熱交換物質の通路２０２を備えることができる。熱交換物質の通路２０２を通して高温の熱交換物質が流入されると、マスクホルダ２００の温度が上昇する。このようにマスクホルダ２００に伝達された熱エネルギーは、マスクホルダ２００とガラスマスク１００とが接する支持界面を介してガラスマスク１００に伝達される。
【００２４】
ガラスマスク１００に伝達された熱エネルギーは、ガラスマスク１００の温度を上昇させ、これは、ガラスマスク１００の熱膨張を生じさせる。ガラスマスク１００の熱膨張については図２、図３ａ、及び図３ｂを参照して後述する。
【００２５】
本実施例での加熱手段は熱交換物質の通路２０２で具現したが、加熱手段は電気で加熱される熱線を用いて具現することもできる。また、加熱手段が本発明の目的の範囲内で多様な構成で具現できることは当業者にとって自明なことである。
【００２６】
一方、マスクホルダ２００は、サス（ＳＵＳ：Steel Use Stainless）系列の物質を用いて製作してもよく、加熱手段からの熱エネルギーをより効率的に伝達するために、アルミニウム（Ａｌ）またはインバ（Invar）などの材料などを用いて製作してもよい。
【００２７】
一方、熱交換物質の通路２０２を介して冷媒を流すと、ガラスマスク１００を冷却させて収縮による基板変形の対応も可能となる。
【００２８】
図２は、本発明の第１実施例に係るガラスマスクの熱変形を例示する図である。図３ａ及び図３ｂは、本発明の第１実施例に係る基板の変形範囲と、それによるガラスマスクの熱変形を示す図である。図２、図３ａ、及び図３ｂを参照すると、ガラスマスク１００、認識マーク１０２、認識マーク許容領域３００が示されている。
【００２９】
熱変形前のガラスマスク１００及び認識マーク１０２は実線で示されている。マスクホルダ２００から伝達された熱は、ガラスマスク１００を膨張させて認識マークの位置を変化させる。
【００３０】
熱変形後のガラスマスク１１０及び認識マーク１１２は点線で示されている。図２の場合、熱変形に対して等方性を示すガラスマスク１００が例示されている。この場合、熱変形後のガラスマスク１１０及び認識マーク１１２の位置と熱変形前の位置との間の変位はガラスマスク１００の中心から対称になり得る。
【００３１】
一方、ガラスマスク１００の温度分布が不均一であったり、熱膨張に対して非等方性であったりするガラスマスクを用いる場合には、認識マークの変位を相対的に自由に調節することができるため、基板の熱変形に対して、より柔軟に対応することができる。
【００３２】
露光工程の整合度とは、ガラスマスク１００に含まれている露光パターン（マスキングパターン）に対応する形状で露光された領域が、基板デザインの側面から要求される露光領域に合致する程度のことを意味する。
【００３３】
図３ａに示すように、認識マークの許容領域３００は九つのサブ領域からなることができる。露光工程以前に行われた工程からの誤差により、基板の認識マークの許容領域は九つのサブ領域の中の一つに対応できる。一方、所定の大きさ以上に基板変形が生じた場合には、その基板の認識マークの許容領域は九つのサブ領域を逸脱することもある。
【００３４】
本発明の一実施例によれば、複数個の基板がロット（lot）単位で同じ工程を経る。これにより、一つのロットに属する基板は同一の認識マークの許容領域を有することができ、別のロットに属する基板の認識マークの許容領域は互いに異なるサブ領域に対応できる。
【００３５】
従来の露光工程において、一つのサブ領域は、一つのガラスマスクが所定の整合度を満足させる領域を意味する。従って、各サブ領域に該当する基板の寸法に対応するために、サブ領域の個数と同数のガラスマスクを用意しなくてはならなかった。
【００３６】
一方、図３ｂに示すように、認識マーク１０２はガラスマスク１００の熱変形によりその位置が変わることがある。これは、一つのガラスマスク１００が、熱変形により、複数個のサブ領域に関わった基板の寸法に対応できることを意味する。
【００３７】
この場合、各サブ領域に関わった基板の寸法に対応するガラスマスクを別途に用意して基板の製造ロットごとにガラスマスクを替える手間をかけなくてもよいので、工程を短縮でき、結果的に基板の製造費用を節減できる。
【００３８】
図４ａは、本発明の第２実施例に係るガラスマスク−マスクホルダの結合体の断面図であり、図４ｂは、本発明の第２実施例に係るマスクホルダの斜視図である。図４ａ及び図４ｂを参照すると、ガラスマスク１００、マスクホルダ２００、熱交換物質の通路２０２、突起部２０４が示されている。
【００３９】
突起部２０４は、ガラスマスクと対向するマスクホルダ２００の面に形成されている。突起部の頂面はガラスマスク１００に接して支持界面を形成する。マスクホルダ２００からの熱エネルギーは、この支持界面を介してガラスマスク１００に伝達される。
【００４０】
ガラスマスク１００がマスクホルダ２００の突起部２０４により支持される場合、突起部の局地的な弾性変形により、ガラスマスク１００とマスクホルダ２００との間の接触面積が安定的に確保できる。従って、マスクホルダ２００の表面粗度がよく管理されていない状態であっても熱伝達性能が低下することを防止できる。
【００４１】
また、突起部２０４を用いると、熱変形による物理的なエネルギーを突起部が吸収できるので、加熱による変形を維持しながらもガラスマスク１００の損傷を防止できるという長所がある。
【００４２】
図５ａは、本発明の第３実施例に係るガラスマスク−マスクホルダの結合体の断面図であり、図５ｂは、本発明の第３実施例に係るガラスマスクの斜視図である。図５ａ及び図５ｂを参照すると、ガラスマスク１００、金属コーティング１０４、マスクホルダ２００、熱交換物質の通路２０２、突起部２０４が示されている。
【００４３】
ガラスマスク１００の一面には金属コーティング１０４が形成されている。金属コーティング１０４は、マスクホルダ２００とガラスマスク１００とが接する支持界面に対応する領域に形成される。これにより、マスクホルダ２００とガラスマスク１００との熱伝達の経路が、より安定的に確保できる。
【００４４】
本実施例において、金属コーティングはクロム（Ｃｒ）からなっている。クロムからなる金属コーティング１０４は、数μｍ範囲の厚みを有することができ、露光性能を阻害しない範囲でガラスマスク１００の中心領域に拡張され得る。すなわち、金属コーティングはガラスマスク１００にて基板を露光させる領域の間の空間に拡張され得る。
【００４５】
このようにガラスマスク１００の一面に形成された金属コーティングは、マスクホルダ２００から伝達された熱エネルギーをガラスマスク１００の全体に均一に拡散させる。
【００４６】
図６は、本発明の好ましい第４実施例に係る基板製造方法のフローチャートであり、図７ａ〜図７ｃは、本発明の好ましい第４実施例に係る基板製造方法の工程図である。
【００４７】
段階Ｓ６１０で、図７ａに示すように、一面に感光性物質層が形成されている絶縁層を提供する。基板上に回路パターンを形成するために用いられる露光工程は、絶縁層７００の一面に形成されている感光性物質層７０２を所定の形状で露光させる。感光性物質層７０２の感光された部分、または感光されなかった部分を選択的に除去してパターンを形成し、形成されたパターンに伝導性物質を充填することにより回路パターンを形成できる。
【００４８】
一方、基板が複数個の回路パターン層を含む場合には絶縁層７００の下に、既に形成された回路パターンが存在することもできる。
【００４９】
段階Ｓ６２０で、図７ｂに示すように、基板の寸法に対応するようにガラスマスクを熱変形させる。本実施例の基板製造方法を行う基板製造装置は、加熱手段を具備したマスクホルダ２００に結合されているガラスマスク１００を用いる。
【００５０】
前述したように、提供された絶縁層は、露光工程の以前に多数の工程を経たこともあり得るので、累積された工程誤差による変形を含んでいる。これを考慮しないで露光工程を行う場合、層間回路パターンの整合度が不良になる恐れがある。
【００５１】
これを防止するために、従来には各変形に対応する大きさのガラスマスクを用意する方法などを用いた。
【００５２】
本実施例によれば、提供された絶縁層７００の寸法に対応するようにガラスマスク１００を熱変形させることにより、回路パターンの層間整合度を向上させることができる。ガラスマスク１００の熱変形は、マスクホルダ２００から伝達された熱エネルギーにより発生できる。
【００５３】
マスクホルダ２００を加熱する加熱手段は、マスクホルダ２００に形成した熱交換物質の通路２０２により具現可能である。マスクホルダ２００とガラスマスク１００との間の支持界面における熱伝達性能を向上させるための手段としての突起部２０４、金属コーティング１０４については、前述した実施例の説明を参照すればよい。
【００５４】
段階Ｓ６３０で、図７ｃに示すように、感光性物質層を所定の形状に露光させる。露光に用いられる光は、ガラスマスク１００は透過するが、ガラスマスク１００上の露光パターンは透過できない。
【００５５】
これにより、感光性物質層はガラスマスク１００の上の露光パターンの形状に対応する形状で感光されることができる。これは感光性物質層の物性変化をもたらし、感光された領域と感光されなかった領域との物性の差異は後続するエッチング工程によるパターニングを可能とさせる。
【００５６】
本願で用いた用語は、単に特定の実施例を説明するために使用したものに過ぎなくて、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に述べない限り、複数の表現を含む。
【００５７】
本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００５８】
「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いたものであって、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用される。
【００５９】
以上、本発明をその実施例を中心にして説明したが、前述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明が、本発明の本質的な特性から脱しない範囲内で変形された形態で具現可能であることを理解できよう。よって、開示された実施例は限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮すべきである。本発明の範囲は前述した説明ではなく、特許請求の範囲に記載されており、それと同等の範囲内にある全ての差異点は本発明に含まれるものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１ａ】本発明の第１実施例によるガラスマスク−マスクホルダの結合体の斜視図である。
【図１ｂ】図１ａの結合体のＡ−Ａ'による断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるガラスマスクの熱変形を例示する図である。
【図３ａ】本発明の第１実施例による基板の変形範囲と、それによるガラスマスクの熱変形を示す図である。
【図３ｂ】本発明の第１実施例による基板の変形範囲と、それによるガラスマスクの熱変形を示す図である。
【図４ａ】本発明の第２実施例によるガラスマスク−マスクホルダの結合体の断面図である。
【図４ｂ】本発明の第２実施例によるマスクホルダの斜視図である。
【図５ａ】本発明の第３実施例によるガラスマスク−マスクホルダの結合体の断面図である。
【図５ｂ】本発明の第３実施例によるガラスマスクの斜視図である。
【図６】本発明の好ましい第４実施例による基板製造方法のフローチャートである。
【図７ａ】本発明の好ましい第４実施例による基板製造方法の工程図である。
【図７ｂ】本発明の好ましい第４実施例による基板製造方法の工程図である。
【図７ｃ】本発明の好ましい第４実施例による基板製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  ガラスマスク
１０２  認識マーク
１０４  金属コーティング
２００  マスクホルダ
２０２  熱交換物質の通路
２０４  突起部
３００  認識マークの許容領域
【図１ａ】
2009116307.tif 000003
【図１ｂ】
2009116307.tif 000004
【図２】
2009116307.tif 000005
【図３ａ】
2009116307.tif 000006
【図３ｂ】
2009116307.tif 000007
【図４ａ】
2009116307.tif 000008
【図４ｂ】
2009116307.tif 000009
【図５ａ】
2009116307.tif 000010
【図５ｂ】
2009116307.tif 000011
【図６】
2009116307.tif 000012
【図７ａ】
2009116307.tif 000013
【図７ｂ】
2009116307.tif 000014
【図７ｃ】
2009116307.tif 000015