露光装置
【課題】基板とフォトマスクとを、全面領域に渡って特異点なく連続した所望の湾曲状に変形させ、露光する。
【解決手段】露光装置は、基板支持部材２を基板１とともに湾曲状に変形させるための変形手段６，７を備える。変形手段は、基板支持部材２に対して少なくともひとつの力の作用点１４を有する第二の駆動機構６と、基板支持部材２の上下方向の移動を規制するとともに傾斜および横方向の移動を許容する連結機構７とを備える。露光装置はさらに、基板支持部材２を横方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構８ａ，８ｂと、基板１に対して接触および離反する方向へのフォトマスク４の移動を許容するフォトマスク支持部材５と、フォトマスク支持部材５に対してフォトマスク４を横方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構９とを備える。
【解決手段】露光装置は、基板支持部材２を基板１とともに湾曲状に変形させるための変形手段６，７を備える。変形手段は、基板支持部材２に対して少なくともひとつの力の作用点１４を有する第二の駆動機構６と、基板支持部材２の上下方向の移動を規制するとともに傾斜および横方向の移動を許容する連結機構７とを備える。露光装置はさらに、基板支持部材２を横方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構８ａ，８ｂと、基板１に対して接触および離反する方向へのフォトマスク４の移動を許容するフォトマスク支持部材５と、フォトマスク支持部材５に対してフォトマスク４を横方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構９とを備える。
【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。
【背景技術】
【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。
この露光方法において、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を行うため、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。
【０００３】
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り、そのデータに基づいて、基板またはフォトマスクのいずれかをX・Y・θ方向（基板またはフォトマスクの面内に含まれる方向）に移動させて、フォトマスクと基板との位置合わせを行う。
フォトマスクと基板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を基板表面の感光層に転写して、露光処理が完了する。
しかし、位置合わせを行うために、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によって変化する。
このためフォトマスクと基板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合わすことは困難である。
そこで、従来は、このフォトマスクと基板との対応する位置に付された複数の位置合わせマーク間ピッチ誤差に起因するずれ量を按分するように、基板とフォトマスクとの位置合わせを行なっていた。
従来の基板では、たとえこのようなずれ量が生じても、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、このずれ量が問題となってきた。
したがって、フォトマスクと基板との各位置合わせマークのずれ量をできるだけ小さくして、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良く転写することが望まれていた。
【０００４】
これに関する従来の主な対策として、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。
【０００５】
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ことは、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るため、フォトマスクのパターンを基板の定められた位置に、より精度よく転写することが可能となる。
【０００６】
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、基板の位置合わせマーク間ピッチの寸法は、先に述べた理由で、基板ごとに異なるため、高い位置合わせ精度を実現するには、異なるスケールを有する複数枚の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、フォトマスクを選択して交換する必要があった。
【０００７】
この露光方法においては、許容範囲内の転写精度が得られたとしても、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。
【０００８】
そこで次に考えられたのが、フォトマスクと基板とを互いに均一に接触させ、且つ、フォトマスクと基板とが凹状または凸状に湾曲させられた状態を作り出し、それによって、フォトマスク上のパターンの寸法を実質的に変化させ、パターンのスケールを基板のスケールに一致させる方法である。この状態で、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、寸法が実質的に変化したパターンが、基板の導電孔等と位置合わせされた状態で基板上に転写される。
【０００９】
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基板に合わせることができるので、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。
【００１０】
この方法において、基板全面領域にわたっての正確なスケーリングを達成するには基板ならびにフォトマスクを全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲形状に変形させる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、基板とフォトマスクとを全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲状に変形させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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を覆う位置に配置し、基板をフォトマスクに対して凹または凸の所望の湾曲状に変形させ、基板の感光層が形成された面とフォトマスクのパターンが描かれた面とを互いに均一に接触させることによりフォトマスクも基板に倣うように変形した状態で、フォトマスクを通して基板に光を照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンの寸法を実質的に変化させて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、
基板を支持するための基板支持部材と、
フォトマスクと基板とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構と、
前記基板支持部材を支持するためのベース部材と、
前記基板支持部材を基板とともに湾曲状に変形させるための変形手段にして、前記基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、前記基板支持部材と前記ベース部材との間にて前記力の作用点から離れた複数の位置に設けられ、前記力の作用方向と同じ方向に関して前記基板支持部材の前記ベース部材に対する相対移動を規制するとともに、前記基板支持部材の湾曲変形に伴う該基板支持部材の傾斜および前記力の作用方向と垂直方向の移動を許容する連結機構とを備えた変形手段と、
前記ベース部材に対して前記基板支持部材を前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構と、
フォトマスクの外縁部を支持するためのフォトマスク支持部材にして、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するフォトマスク支持部材と、
該フォトマスク支持部材に対してフォトマスクを前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構と、
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ガイド機構と、
フォトマスクを通して基板の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、露光装置が提供される。
【００１３】
露光装置は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間の所望の位置に設けられた力付与手段にして、
前記基板支持部材の変形形状を補完的に制御すべく該基板支持部材に付加的な力を作用させる力付与手段をさらに備えることができる。
【００１４】
前記力付与手段は、バネを含む手段とすることができる。
【００１５】
前記連結機構は、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶または球面接触によるすべり運動をなすもうひとつの面対偶とを有することができる。
【００１６】
あるいはまた前記連結機構は、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有するものとすることができる。
【００１７】
あるいはまた前記連結機構は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられた鋼線を含むものとすることができる。
【００１８】
前記連結機構の少なくとも一部を弾性体からなるものとしてもよい。
【００１９】
前記第二の駆動機構の前記少なくともひとつの力の作用点を、前記基板支持部材の中央領域に配置し、前記連結機構を、前記少なくともひとつの力の作用点を囲む複数の位置に設けることができる。
【００２０】
あるいはまた、前記第二の駆動機構が複数の力の作用点を有するものとし、該複数の力の作用点を、前記基板支持部材の周辺領域に配置し、前記連結機構を、前記複数の力の作用点によって囲まれた位置に少なくともひとつ設けるようにしてもよい。
【００２１】
前記第二の駆動機構の力の作用点は、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置することができる。
【００２２】
前記連結機構は、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置することができる。
【００２３】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の厚みが場所によって変化しているようにしてもよい。
【００２４】
また、前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の所望の箇所に溝を形成するようにしてもよい。
【００２５】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記連結機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられるようにしてもよい。
【００２６】
また、前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記第二の駆動機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられるようにしてもよい。
【００２７】
前記第二の駆動機構が、複数の力の作用点を有しており、且つ、一つの駆動装置が前記複数の力の作用点のそれぞれを介して前記基板支持部材に力を作用させるようにしてもよい。
【００２８】
前記フォトマスク支持部材は、フォトマスクと基板とを互いに接触させようとする力によって撓む弾性要素を含むことができる。
【００２９】
前記弾性要素は板バネとしてもよい。
【００３０】
露光装置は、基板とフォトマスクと前記基板支持部材とによって囲まれる空間領域内を減圧する手段をさらに備えていてもよい。
【００３１】
前記第二の駆動機構は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、基板支持部材とベース部材との間に設けられた複数の連結機構とによって基板支持部材が支持される。さらに、連結機構は、基板支持部材の湾曲変形に伴う基板支持部材の傾斜およびＸＹ方向移動を許容するようになされているので、基板支持部材および基板は、特異点を形成することなく変形することができる。一方、フォトマスクの外縁部を支持するフォトマスク支持部材は、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するようになされているので、フォトマスクが変形するときにフォトマスク支持部材による支持が支障となることはないので、第一の駆動機構によってフォトマスクを基板に接触させることで、フォトマスクも基板に倣って特異点なく変形することができる。
【００３３】
このように本発明によれば、基板支持部材およびこれに支持された基板ならびにフォトマスクを、全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲状に変形させることができる。したがって、基板の全面領域にわたって正確なスケーリングを行うことができ、よって、基板の全面領域にわたってフォトマスクのパターンを基板の定められた位置に、より精度よく転写することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態による作動前の露光装置の概略側断面図である。露光装置は、基板１を支持するための基板支持部材２と、基板支持部材を支持するためのベース部材３と、フォトマスク４の外縁部を支持するフォトマスク支持部材５とを備える。
【００３５】
フォトマスク支持部材５は、接続された第一の駆動機構（図示せず）によって、基板支持部材２に対して図１で見て上下方向に移動できる構造となっている。基板支持部材２とフォトマスク支持部材５との相対移動は、ガイド機構（図示せず）によって、X,Y方向の移動（図１で見て水平面内における移動）が生じないように案内されている。これにより、フォトマスク４は、基板１に対して接触および離反するよう移動可能である。
【００３６】
第一の駆動機構は、露光装置の一部を構成する。
【００３７】
基板１を取り囲むようにして基板支持部材２上に設けられた真空シール（封止）用チューブ１０は、後述するように、基板１とフォトマスク４とを互いに均一に密着させるために機能する。したがって、チューブ１０もまた、フォトマスク４と基板１とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構の一部に含まれるものとしてもよい。
【００３８】
露光装置はまた、基板支持部材２を基板１とともに湾曲状に変形させるための変形手段を備える。
【００３９】
変形手段は、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた第二の駆動機構６と、同じく基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた連結機構７とを備える。露光装置はさらに、基板支持部材位置規制機構８と、フォトマスク位置規制機構９と、光照射装置（図示せず）とを備える。
【００４０】
基板支持部材２は、基板１の露光面１ａとは反対側の面に当接し、真空吸引孔１１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。
【００４１】
第二の駆動機構６は、上下動するロッド１２と、該ロッド１２の拡大ヘッド１２ａに対して枢動可能に結合されている受け部１３ａを有する押圧部材１３とを備えている。
押圧部材１３は、ロッド１２が上下動する際、該ロッド１２に対してわずかに傾斜することを許容されながら該ロッド１２とともに上下動することができる。押圧部材１３は、上面に少なくともひとつ（たとえば４個）の突起１４を有している。これらの突起１４が、基板支持部材２の中央領域に押圧力を作用させる作用点となる。
【００４２】
第二の駆動機構６は、ロッド１２を上下動させるための駆動装置（図示せず）を備える。この駆動装置は、たとえば、モータ、歯車およびスクリューシャフトを組み合わせたものでもよい。他の任意の駆動装置が採用可能である。
【００４３】
押圧部材１３の複数の突起１４は、一つの駆動装置が複数の力の作用点のそれぞれを介して基板支持部材２に力を作用させることを可能にしている。複数の突起１４は、力を均等に与えるため、円周上に等間隔で配置することができる。
【００４４】
基板支持部材２とベース部材３との間にて両者を連結する連結機構７は、第二の駆動機構６における突起１４を取り囲むようにして複数の位置（たとえば４カ所）に設けられている。
連結機構７は、突起１４から離れた位置において、第二の駆動機構６から受ける力の反作用力を基板支持部材２に与える。すなわち、連結機構７は、第二の駆動機構６による力の作用方向と同じ方向に関して、基板支持部材２のベース部材３に対する相対移動を規制する。一方で連結機構７は、後述するように、基板支持部材２の湾曲変形に伴う基板支持部材２の傾斜および、第二の駆動機構６から受ける力の作用方向と垂直方向の移動を許容する機構となっている。
【００４５】
図示する実施形態では、第二の駆動機構６と連結機構７とによって、基板支持部材２およびそれに支持される基板１は、フォトマスク４に対して凸状に湾曲変形される。
【００４６】
複数の連結機構７もまた、力の反作用を均等に与えるために、円周上に等間隔で配置することができる。図４は、連結機構７が、一点鎖線Ｃで示す円上に配置されている状態を示している。
【００４７】
しかしながら、長方形の基板および該基板を支持する長方形の基板支持部材を変形させるに際しては、基板全体を所望の状態、たとえば均一に湾曲した状態に変形させるためには、第二の駆動機構６および連結機構７の利用だけでは難しい場合がある。そこで、基板支持部材２とベース部材３との間の所望の位置に、基板支持部材２の変形形状を補完的に制御するための力付与手段を設け、基板支持部材２に付加的な力を作用させるようにしてもよい。図４および図６には、かかる力付与手段としてのバネ１５が示されている。バネ１５は、基板支持部材２の各辺部の中央に設けられている。バネ１５の強さは、経験上必要と思われる力を与えるように選択される。また、力付与手段として、バネに代わる手段、たとえばエアシリンダ装置１５ａのようなアクチュエータを採用してもよい。さらに、図６に示すように、バネ１５とエアシリンダ装置１５ａとを組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
図１０は、本発明の別の実施形態による作動前の露光装置の概略側断面図である。
【００４９】
第二の駆動機構６の力の作用点を、基板支持部材２の周辺領域に複数配置し、連結機構７を、これら複数の力の作用点によって囲まれた中央領域の位置に少なくともひとつ設けている。この場合もまた、複数の力の作用点および複数の連結機構７のそれぞれを、円周上に等間隔で配置することができる。
【００５０】
図１０に示すように、第二の駆動機構６が基板支持部材２の周辺領域に設けられ、基板支持部材２およびそれに支持される基板１をフォトマスク４に対して凸状に湾曲変形させるためには、第二の駆動機構６は、基板支持部材２に対して押圧力ではなく、引張力を与えるように構成される。このように、第二の駆動機構６と連結機構７との相対位置関係および凹凸いずれの形状に基板支持部材２を変形させるかに依存して、第二の駆動機構６が基板支持部材２に対して押圧力を与えるように構成されるか、引張力を与える用に構成されるかが決まる。
【００５１】
図７ないし図９に、連結機構７の３種の具体例をそれぞれ示す。図７の連結機構７ａは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶とを有している。球面接触による面対偶は、ベース部材３から上方に突出した直立部材１６の先端の球状部１７と、これと嵌合すべく基板支持部材２に取り付けられたソケット部１８とから形成されている。一方、平面接触によるすべり運動をなす面対偶は、直立部材の底部に形成されたスライド部１９と、該スライド部１９に対してスライド移動可能に接触する面を有するベース部材３とから形成されている。スライド部１９は、ベース部材３の上面に設けたキャップ部材２０が形成する空間内に収容され、該キャップ部材２０に制限された範囲内をＸＹ方向にスライド移動可能である。
【００５２】
図８の連結機構７ｂは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶を２つ有している。２つの面対偶は、棒状部材２１の両端に設けられた球状部２２，２３と、該球状部２２，２３とそれぞれ嵌合するソケット部２４，２５とによって形成されている。ソケット部２４，２５は、それぞれ基板支持部材２およびベース部材３に取り付けられている。
【００５３】
図９の連結機構７ｃは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有している。球面接触による面対偶は、ベース部材３から上方に突出するフック部材２６の先端に取り付けられたソケット部２７と、このソケット部２７に嵌合するボール２８とによって形成されている。点接触による点対偶は、基板支持部材２から下方に突出するフック部材２９の先端と、ボール２８とによって形成されている。フック部材２９の先端とボール２８とは、バネ３０のような弾性体による付勢力を受けて互いに接触を維持している。バネ３０のような弾性体もまた、連結機構７ｃの一部を構成する。
【００５４】
図７ないし図９に例示したもののほか、連結機構はさまざまな形態をとることができる。たとえば連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた適切な長さの金属製部材を含んでいてもよい。この金属製部材は、たとえば鋼線とすることができる。鋼線の端部は基板支持部材２およびベース部材３にそれぞれ取り付けられる。鋼線は、基板支持部材２を介して第二の駆動機構６による力を受け、該基板支持部材２に反作用力を与える。
【００５５】
あるいは連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた他の形態の金属製部材を含んでいてもよい。たとえば中央部分の断面積を減じたり中央部分にスリットを形成することによって曲げ剛性を調整された、鋼のような金属製部材を利用することができる。
【００５６】
あるいはまた連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた、金属以外の物質からなる弾性体から構成されるようにしてもよい。
【００５７】
上述した連結機構のいずれも、少なくともその一部に弾性体を含むことができる。
【００５８】
上述した連結機構の例は、いずれも、第二の駆動機構６による力の作用方向と同じ方向に関して基板支持部材２のベース部材３に対する相対移動を規制する一方で、基板支持部材２の湾曲変形に伴う基板支持部材２の傾斜および、第二の駆動機構６による力の作用方向と垂直方向の移動を許容する機構となっている。
【００５９】
第二の駆動機構６による力を受けた基板支持部材２を所望の形状に湾曲させるためには、第二の駆動機構６が与える力の作用点または連結機構７が与える力の反作用点の位置を調節できると都合がよい。そこで、第二の駆動機構６または連結機構７あるいはその双方を、第二の駆動機構６による力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けるようにしてもよい。
【００６０】
また、第二の駆動機構６による力を受けた基板支持部材２を所望の形状に湾曲させるための別の手段として、基板支持部材２の厚みを場所によって変えてもよい。あるいは、基板支持部材２の所望の箇所に溝を形成してもよい。これらの手段はいずれも、基板支持部材２の曲げ剛性を場所によって変化させ、全面領域に渡って特異点なく連続した湾曲形状に調整しようとするものである。
【００６１】
ベース部材３に対して基板支持部材２を、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するための基板支持部材位置規制機構８は、図１ないし図４に開示されている。この基板支持部材位置規制機構８は、基板支持部材２を第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に付勢するためにベース部材３と基板支持部材２との間で作用するバネ８ａのような付勢手段と、基板支持部材２の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向への移動を制限する位置規制ピン８ｂのようなストッパとから構成されている。かかる基板支持部材位置規制機構８によって、湾曲変形前後の基板支持部材２は、常に一定の位置を維持するよう制御される。
【００６２】
同様にして、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関しての、湾曲変形前後のフォトマスク４の位置は、図１ないし図３および図５に示すフォトマスク位置規制機構９によって制御され、一定に維持される。フォトマスク位置規制機構９は、フォトマスク４を第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に付勢するためにフォトマスク支持部材５とフォトマスク４との間で作用するバネ９ａのような付勢手段と、フォトマスク４の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向への移動を制限する位置規制ピン９ｂのようなストッパとから構成されている。
【００６３】
フォトマスク支持部材５は、図１ないし図３および図５に示すように、フレーム５ａと、押さえ板バネ５ｂのような弾性要素と、フレーム５ａおよび押さえ板バネ５ｂ間を接続するスペーサ５ｃとから構成されている。押さえ板バネ５ｂは、フォトマスク４が変形される前は（図１および図２）、フレーム５ａと協働してフォトマスク４を挟持している。しかしながら、後述するように真空力によって基板１に倣って、フォトマスク４が湾曲状に変形され密着する段階になると、（図３）、押さえ板バネ５ｂは、フォトマスク４の周辺部の自然な変形に対してこれに実質的に抵抗することなく撓むことができる。フォトマスク４の変形が解除される段階では、押さえ板バネ５ｂはフォトマスク４の周辺部を押し上げ、再びフレーム５ａと協働してフォトマスク４を挟持し、所定の位置に戻す。この際、前述したフォトマスク支持部材位置規制機構９の働きにより、フォトマスク４の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関する位置は変形の前後を通して所定の位置に維持される。このように基板１に対して接触および離反する方向へのフォトマスク４の移動を許容すると共に、離反した際にフォトマスク支持部材に対するフォトマスクの位置を定位置に戻す機構は、押さえ板バネ５ｂ以外の手段を利用するものであってもよい。
【００６４】
また、本実施例では、基板支持部材およびフォトマスク支持部材の位置規制をそれぞれ側辺部を基準として行っているが、基板支持部材またはフォトマスク支持部材の位置規制を各々の中心を基準として行ってもよい。
【００６５】
図１ないし図３を参照して、本発明による露光装置の基本的な作用を説明する。まず、基板１およびフォトマスク４の対応した位置にそれぞれ設けられた位置あわせマークをＣＣＤカメラ３１で読み取る。
【００６６】
次にCCDカメラ３１で読み取ったデータを基に、基板１とフォトマスク４との位置合わせを行う（図１）。このとき、基板１またはフォトマスク４のＸＹθ方向の位置が調節される。
【００６７】
次に、CCDカメラ３１で読み取ったデータを基に第二の駆動機構６を作動させ、基板支持部材２およびそれに支持される基板１をフォトマスク４に対して凸状に湾曲変形させる（図２）。このとき連結機構７は、基板支持部材２がベース部材３に対して相対的に上下動することに対してはこれを規制するが、基板支持部材２が自然な形で湾曲変形することに対してはこれを妨げず、基板支持部材２の傾斜および第二の駆動機構６から受ける力の作用方向と垂直な方向の移動を許容する。
【００６８】
基板支持部材２およびそれに支持された基板１を所望の湾曲状に変形させた後、フォトマスク支持部材５を第一の駆動機構（図示せず）によって、基板１に向けて降下させる。それによって、基板１を取り囲むようにして基板支持部材２上に設けられた真空シール（封止）用チューブ１０の頂部とフォトマスク４とを接触させる。すると、基板１とフォトマスク４と基板支持部材２とによって囲まれる空間領域が、チューブ１０によって封止される。次に、この空間領域内を真空ポンプ（図示しない）などの手段で減圧することで、まずフォトマスク４の中央部を、基板１の突出した中央部に接触させ、それからフォトマスク４を基板１に倣うように変形させる（図３）。フォトマスク４は、中央領域から周辺領域に向かって徐々に基板１に密着してゆき、前述したように、フォトマスク支持部材５の押さえ板バネ５ｂが下方に撓んでフォトマスク４の周辺部の自然な変形移動を許容するため、基板１とフォトマスク４とは、両者の間に空間が残ることなく全域にわたって均一に接触する。
【００６９】
このようにして、基板支持部材２に支持された基板１とフォトマスク４とは、全面領域にわたって特異点なく、連続した所望の湾曲形状に変形され、基板全面領域にわたっての正確なスケーリングを達成することができる。
【００７０】
湾曲変形したフォトマスク４の下面に描かれているパターンは、中立面よりも内側にあるので、フォトマスク４が湾曲したことによりスケールは小さくなる。この状態で再びＣＣＤカメラ３１を用いて位置合わせを行い、十分な位置合わせ精度が得られていることを確認したら、光照射装置（図示せず）からの光３２をフォトマスク４を通して基板１に照射し、パターンを基板１上に転写する。
また、基板支持部材２およびそれに支持された基板１をフォトマスク４に対して凸の所望の湾曲状に変形させ、フォトマスク４を基板１に密着させて基板１に倣うように変形させた後、基板支持部材２を、フォトマスク４に対して凹の湾曲状となるように変形させることにより、基板１およびフォトマスク４のスケーリングを一致させ、その状態で露光を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形される前の状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形された状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、変形された基板に倣ってフォトマスクが変形された状態を示す。
【図４】基板、基板支持部材およびベース部材を示す平面図。
【図５】フォトマスクおよびフォトマスク支持部材を示す底面図。
【図６】図１と同様の図であるが、力付与手段を備えた露光装置を示す概略断面図。
【図７】連結機構の一例を示す拡大断片断面図。
【図８】連結機構の別の例を示す拡大断片断面図。
【図９】連結機構のさらに別の例を示す拡大断片断面図。
【図１０】本発明の別の実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形される前の状態を示す。
【符号の説明】
【００７２】
１ 基板、１ａ 露光面、２ 基板支持部材、３ ベース部材、４ フォトマスク、５ フォトマスク支持部材、５ａ フレーム、５ｂ 押さえ板バネ、５ｃ スペーサ、６ 第二の駆動機構、７，７ａ，７ｂ，７ｃ 連結機構、８ 基板支持部材位置規制機構、８ａ バネ、８ｂ 位置規制ピン、９ フォトマスク位置規制機構、９ａ バネ、９ｂ 位置規制ピン、１０ 真空シール用チューブ、１１ 真空吸引孔、１２ ロッド、１２ａ 拡大ヘッド、１３ 押圧部材、１３ａ 受け部、１４ 突起、１５ バネ、１５ａ エアシリンダ装置、１６ 直立部材、１７ 球状部、１８ ソケット部、１９ スライド部、２０ キャップ部材、２１ 棒状部材、２２ 球状部、２３ 球状部、２４，２５ ソケット部、２６ フック部材、２７ ソケット部、２８ ボール、２９ フック部材、３０ バネ、３１ ＣＣＤカメラ。
【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。
【背景技術】
【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。
この露光方法において、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を行うため、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。
【０００３】
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り、そのデータに基づいて、基板またはフォトマスクのいずれかをX・Y・θ方向（基板またはフォトマスクの面内に含まれる方向）に移動させて、フォトマスクと基板との位置合わせを行う。
フォトマスクと基板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を基板表面の感光層に転写して、露光処理が完了する。
しかし、位置合わせを行うために、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によって変化する。
このためフォトマスクと基板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合わすことは困難である。
そこで、従来は、このフォトマスクと基板との対応する位置に付された複数の位置合わせマーク間ピッチ誤差に起因するずれ量を按分するように、基板とフォトマスクとの位置合わせを行なっていた。
従来の基板では、たとえこのようなずれ量が生じても、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、このずれ量が問題となってきた。
したがって、フォトマスクと基板との各位置合わせマークのずれ量をできるだけ小さくして、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良く転写することが望まれていた。
【０００４】
これに関する従来の主な対策として、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。
【０００５】
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ことは、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るため、フォトマスクのパターンを基板の定められた位置に、より精度よく転写することが可能となる。
【０００６】
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、基板の位置合わせマーク間ピッチの寸法は、先に述べた理由で、基板ごとに異なるため、高い位置合わせ精度を実現するには、異なるスケールを有する複数枚の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、フォトマスクを選択して交換する必要があった。
【０００７】
この露光方法においては、許容範囲内の転写精度が得られたとしても、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。
【０００８】
そこで次に考えられたのが、フォトマスクと基板とを互いに均一に接触させ、且つ、フォトマスクと基板とが凹状または凸状に湾曲させられた状態を作り出し、それによって、フォトマスク上のパターンの寸法を実質的に変化させ、パターンのスケールを基板のスケールに一致させる方法である。この状態で、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、寸法が実質的に変化したパターンが、基板の導電孔等と位置合わせされた状態で基板上に転写される。
【０００９】
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基板に合わせることができるので、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。
【００１０】
この方法において、基板全面領域にわたっての正確なスケーリングを達成するには基板ならびにフォトマスクを全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲形状に変形させる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、基板とフォトマスクとを全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲状に変形させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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を覆う位置に配置し、基板をフォトマスクに対して凹または凸の所望の湾曲状に変形させ、基板の感光層が形成された面とフォトマスクのパターンが描かれた面とを互いに均一に接触させることによりフォトマスクも基板に倣うように変形した状態で、フォトマスクを通して基板に光を照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンの寸法を実質的に変化させて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、
基板を支持するための基板支持部材と、
フォトマスクと基板とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構と、
前記基板支持部材を支持するためのベース部材と、
前記基板支持部材を基板とともに湾曲状に変形させるための変形手段にして、前記基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、前記基板支持部材と前記ベース部材との間にて前記力の作用点から離れた複数の位置に設けられ、前記力の作用方向と同じ方向に関して前記基板支持部材の前記ベース部材に対する相対移動を規制するとともに、前記基板支持部材の湾曲変形に伴う該基板支持部材の傾斜および前記力の作用方向と垂直方向の移動を許容する連結機構とを備えた変形手段と、
前記ベース部材に対して前記基板支持部材を前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構と、
フォトマスクの外縁部を支持するためのフォトマスク支持部材にして、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するフォトマスク支持部材と、
該フォトマスク支持部材に対してフォトマスクを前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構と、
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ガイド機構と、
フォトマスクを通して基板の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、露光装置が提供される。
【００１３】
露光装置は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間の所望の位置に設けられた力付与手段にして、
前記基板支持部材の変形形状を補完的に制御すべく該基板支持部材に付加的な力を作用させる力付与手段をさらに備えることができる。
【００１４】
前記力付与手段は、バネを含む手段とすることができる。
【００１５】
前記連結機構は、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶または球面接触によるすべり運動をなすもうひとつの面対偶とを有することができる。
【００１６】
あるいはまた前記連結機構は、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有するものとすることができる。
【００１７】
あるいはまた前記連結機構は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられた鋼線を含むものとすることができる。
【００１８】
前記連結機構の少なくとも一部を弾性体からなるものとしてもよい。
【００１９】
前記第二の駆動機構の前記少なくともひとつの力の作用点を、前記基板支持部材の中央領域に配置し、前記連結機構を、前記少なくともひとつの力の作用点を囲む複数の位置に設けることができる。
【００２０】
あるいはまた、前記第二の駆動機構が複数の力の作用点を有するものとし、該複数の力の作用点を、前記基板支持部材の周辺領域に配置し、前記連結機構を、前記複数の力の作用点によって囲まれた位置に少なくともひとつ設けるようにしてもよい。
【００２１】
前記第二の駆動機構の力の作用点は、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置することができる。
【００２２】
前記連結機構は、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置することができる。
【００２３】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の厚みが場所によって変化しているようにしてもよい。
【００２４】
また、前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の所望の箇所に溝を形成するようにしてもよい。
【００２５】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記連結機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられるようにしてもよい。
【００２６】
また、前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記第二の駆動機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられるようにしてもよい。
【００２７】
前記第二の駆動機構が、複数の力の作用点を有しており、且つ、一つの駆動装置が前記複数の力の作用点のそれぞれを介して前記基板支持部材に力を作用させるようにしてもよい。
【００２８】
前記フォトマスク支持部材は、フォトマスクと基板とを互いに接触させようとする力によって撓む弾性要素を含むことができる。
【００２９】
前記弾性要素は板バネとしてもよい。
【００３０】
露光装置は、基板とフォトマスクと前記基板支持部材とによって囲まれる空間領域内を減圧する手段をさらに備えていてもよい。
【００３１】
前記第二の駆動機構は、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、基板支持部材とベース部材との間に設けられた複数の連結機構とによって基板支持部材が支持される。さらに、連結機構は、基板支持部材の湾曲変形に伴う基板支持部材の傾斜およびＸＹ方向移動を許容するようになされているので、基板支持部材および基板は、特異点を形成することなく変形することができる。一方、フォトマスクの外縁部を支持するフォトマスク支持部材は、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するようになされているので、フォトマスクが変形するときにフォトマスク支持部材による支持が支障となることはないので、第一の駆動機構によってフォトマスクを基板に接触させることで、フォトマスクも基板に倣って特異点なく変形することができる。
【００３３】
このように本発明によれば、基板支持部材およびこれに支持された基板ならびにフォトマスクを、全面領域に渡って特異点なく、連続した所望の湾曲状に変形させることができる。したがって、基板の全面領域にわたって正確なスケーリングを行うことができ、よって、基板の全面領域にわたってフォトマスクのパターンを基板の定められた位置に、より精度よく転写することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態による作動前の露光装置の概略側断面図である。露光装置は、基板１を支持するための基板支持部材２と、基板支持部材を支持するためのベース部材３と、フォトマスク４の外縁部を支持するフォトマスク支持部材５とを備える。
【００３５】
フォトマスク支持部材５は、接続された第一の駆動機構（図示せず）によって、基板支持部材２に対して図１で見て上下方向に移動できる構造となっている。基板支持部材２とフォトマスク支持部材５との相対移動は、ガイド機構（図示せず）によって、X,Y方向の移動（図１で見て水平面内における移動）が生じないように案内されている。これにより、フォトマスク４は、基板１に対して接触および離反するよう移動可能である。
【００３６】
第一の駆動機構は、露光装置の一部を構成する。
【００３７】
基板１を取り囲むようにして基板支持部材２上に設けられた真空シール（封止）用チューブ１０は、後述するように、基板１とフォトマスク４とを互いに均一に密着させるために機能する。したがって、チューブ１０もまた、フォトマスク４と基板１とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構の一部に含まれるものとしてもよい。
【００３８】
露光装置はまた、基板支持部材２を基板１とともに湾曲状に変形させるための変形手段を備える。
【００３９】
変形手段は、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた第二の駆動機構６と、同じく基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた連結機構７とを備える。露光装置はさらに、基板支持部材位置規制機構８と、フォトマスク位置規制機構９と、光照射装置（図示せず）とを備える。
【００４０】
基板支持部材２は、基板１の露光面１ａとは反対側の面に当接し、真空吸引孔１１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。
【００４１】
第二の駆動機構６は、上下動するロッド１２と、該ロッド１２の拡大ヘッド１２ａに対して枢動可能に結合されている受け部１３ａを有する押圧部材１３とを備えている。
押圧部材１３は、ロッド１２が上下動する際、該ロッド１２に対してわずかに傾斜することを許容されながら該ロッド１２とともに上下動することができる。押圧部材１３は、上面に少なくともひとつ（たとえば４個）の突起１４を有している。これらの突起１４が、基板支持部材２の中央領域に押圧力を作用させる作用点となる。
【００４２】
第二の駆動機構６は、ロッド１２を上下動させるための駆動装置（図示せず）を備える。この駆動装置は、たとえば、モータ、歯車およびスクリューシャフトを組み合わせたものでもよい。他の任意の駆動装置が採用可能である。
【００４３】
押圧部材１３の複数の突起１４は、一つの駆動装置が複数の力の作用点のそれぞれを介して基板支持部材２に力を作用させることを可能にしている。複数の突起１４は、力を均等に与えるため、円周上に等間隔で配置することができる。
【００４４】
基板支持部材２とベース部材３との間にて両者を連結する連結機構７は、第二の駆動機構６における突起１４を取り囲むようにして複数の位置（たとえば４カ所）に設けられている。
連結機構７は、突起１４から離れた位置において、第二の駆動機構６から受ける力の反作用力を基板支持部材２に与える。すなわち、連結機構７は、第二の駆動機構６による力の作用方向と同じ方向に関して、基板支持部材２のベース部材３に対する相対移動を規制する。一方で連結機構７は、後述するように、基板支持部材２の湾曲変形に伴う基板支持部材２の傾斜および、第二の駆動機構６から受ける力の作用方向と垂直方向の移動を許容する機構となっている。
【００４５】
図示する実施形態では、第二の駆動機構６と連結機構７とによって、基板支持部材２およびそれに支持される基板１は、フォトマスク４に対して凸状に湾曲変形される。
【００４６】
複数の連結機構７もまた、力の反作用を均等に与えるために、円周上に等間隔で配置することができる。図４は、連結機構７が、一点鎖線Ｃで示す円上に配置されている状態を示している。
【００４７】
しかしながら、長方形の基板および該基板を支持する長方形の基板支持部材を変形させるに際しては、基板全体を所望の状態、たとえば均一に湾曲した状態に変形させるためには、第二の駆動機構６および連結機構７の利用だけでは難しい場合がある。そこで、基板支持部材２とベース部材３との間の所望の位置に、基板支持部材２の変形形状を補完的に制御するための力付与手段を設け、基板支持部材２に付加的な力を作用させるようにしてもよい。図４および図６には、かかる力付与手段としてのバネ１５が示されている。バネ１５は、基板支持部材２の各辺部の中央に設けられている。バネ１５の強さは、経験上必要と思われる力を与えるように選択される。また、力付与手段として、バネに代わる手段、たとえばエアシリンダ装置１５ａのようなアクチュエータを採用してもよい。さらに、図６に示すように、バネ１５とエアシリンダ装置１５ａとを組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
図１０は、本発明の別の実施形態による作動前の露光装置の概略側断面図である。
【００４９】
第二の駆動機構６の力の作用点を、基板支持部材２の周辺領域に複数配置し、連結機構７を、これら複数の力の作用点によって囲まれた中央領域の位置に少なくともひとつ設けている。この場合もまた、複数の力の作用点および複数の連結機構７のそれぞれを、円周上に等間隔で配置することができる。
【００５０】
図１０に示すように、第二の駆動機構６が基板支持部材２の周辺領域に設けられ、基板支持部材２およびそれに支持される基板１をフォトマスク４に対して凸状に湾曲変形させるためには、第二の駆動機構６は、基板支持部材２に対して押圧力ではなく、引張力を与えるように構成される。このように、第二の駆動機構６と連結機構７との相対位置関係および凹凸いずれの形状に基板支持部材２を変形させるかに依存して、第二の駆動機構６が基板支持部材２に対して押圧力を与えるように構成されるか、引張力を与える用に構成されるかが決まる。
【００５１】
図７ないし図９に、連結機構７の３種の具体例をそれぞれ示す。図７の連結機構７ａは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶とを有している。球面接触による面対偶は、ベース部材３から上方に突出した直立部材１６の先端の球状部１７と、これと嵌合すべく基板支持部材２に取り付けられたソケット部１８とから形成されている。一方、平面接触によるすべり運動をなす面対偶は、直立部材の底部に形成されたスライド部１９と、該スライド部１９に対してスライド移動可能に接触する面を有するベース部材３とから形成されている。スライド部１９は、ベース部材３の上面に設けたキャップ部材２０が形成する空間内に収容され、該キャップ部材２０に制限された範囲内をＸＹ方向にスライド移動可能である。
【００５２】
図８の連結機構７ｂは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶を２つ有している。２つの面対偶は、棒状部材２１の両端に設けられた球状部２２，２３と、該球状部２２，２３とそれぞれ嵌合するソケット部２４，２５とによって形成されている。ソケット部２４，２５は、それぞれ基板支持部材２およびベース部材３に取り付けられている。
【００５３】
図９の連結機構７ｃは、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有している。球面接触による面対偶は、ベース部材３から上方に突出するフック部材２６の先端に取り付けられたソケット部２７と、このソケット部２７に嵌合するボール２８とによって形成されている。点接触による点対偶は、基板支持部材２から下方に突出するフック部材２９の先端と、ボール２８とによって形成されている。フック部材２９の先端とボール２８とは、バネ３０のような弾性体による付勢力を受けて互いに接触を維持している。バネ３０のような弾性体もまた、連結機構７ｃの一部を構成する。
【００５４】
図７ないし図９に例示したもののほか、連結機構はさまざまな形態をとることができる。たとえば連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた適切な長さの金属製部材を含んでいてもよい。この金属製部材は、たとえば鋼線とすることができる。鋼線の端部は基板支持部材２およびベース部材３にそれぞれ取り付けられる。鋼線は、基板支持部材２を介して第二の駆動機構６による力を受け、該基板支持部材２に反作用力を与える。
【００５５】
あるいは連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた他の形態の金属製部材を含んでいてもよい。たとえば中央部分の断面積を減じたり中央部分にスリットを形成することによって曲げ剛性を調整された、鋼のような金属製部材を利用することができる。
【００５６】
あるいはまた連結機構が、基板支持部材２とベース部材３との間に設けられた、金属以外の物質からなる弾性体から構成されるようにしてもよい。
【００５７】
上述した連結機構のいずれも、少なくともその一部に弾性体を含むことができる。
【００５８】
上述した連結機構の例は、いずれも、第二の駆動機構６による力の作用方向と同じ方向に関して基板支持部材２のベース部材３に対する相対移動を規制する一方で、基板支持部材２の湾曲変形に伴う基板支持部材２の傾斜および、第二の駆動機構６による力の作用方向と垂直方向の移動を許容する機構となっている。
【００５９】
第二の駆動機構６による力を受けた基板支持部材２を所望の形状に湾曲させるためには、第二の駆動機構６が与える力の作用点または連結機構７が与える力の反作用点の位置を調節できると都合がよい。そこで、第二の駆動機構６または連結機構７あるいはその双方を、第二の駆動機構６による力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けるようにしてもよい。
【００６０】
また、第二の駆動機構６による力を受けた基板支持部材２を所望の形状に湾曲させるための別の手段として、基板支持部材２の厚みを場所によって変えてもよい。あるいは、基板支持部材２の所望の箇所に溝を形成してもよい。これらの手段はいずれも、基板支持部材２の曲げ剛性を場所によって変化させ、全面領域に渡って特異点なく連続した湾曲形状に調整しようとするものである。
【００６１】
ベース部材３に対して基板支持部材２を、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するための基板支持部材位置規制機構８は、図１ないし図４に開示されている。この基板支持部材位置規制機構８は、基板支持部材２を第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に付勢するためにベース部材３と基板支持部材２との間で作用するバネ８ａのような付勢手段と、基板支持部材２の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向への移動を制限する位置規制ピン８ｂのようなストッパとから構成されている。かかる基板支持部材位置規制機構８によって、湾曲変形前後の基板支持部材２は、常に一定の位置を維持するよう制御される。
【００６２】
同様にして、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関しての、湾曲変形前後のフォトマスク４の位置は、図１ないし図３および図５に示すフォトマスク位置規制機構９によって制御され、一定に維持される。フォトマスク位置規制機構９は、フォトマスク４を第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に付勢するためにフォトマスク支持部材５とフォトマスク４との間で作用するバネ９ａのような付勢手段と、フォトマスク４の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向への移動を制限する位置規制ピン９ｂのようなストッパとから構成されている。
【００６３】
フォトマスク支持部材５は、図１ないし図３および図５に示すように、フレーム５ａと、押さえ板バネ５ｂのような弾性要素と、フレーム５ａおよび押さえ板バネ５ｂ間を接続するスペーサ５ｃとから構成されている。押さえ板バネ５ｂは、フォトマスク４が変形される前は（図１および図２）、フレーム５ａと協働してフォトマスク４を挟持している。しかしながら、後述するように真空力によって基板１に倣って、フォトマスク４が湾曲状に変形され密着する段階になると、（図３）、押さえ板バネ５ｂは、フォトマスク４の周辺部の自然な変形に対してこれに実質的に抵抗することなく撓むことができる。フォトマスク４の変形が解除される段階では、押さえ板バネ５ｂはフォトマスク４の周辺部を押し上げ、再びフレーム５ａと協働してフォトマスク４を挟持し、所定の位置に戻す。この際、前述したフォトマスク支持部材位置規制機構９の働きにより、フォトマスク４の、第二の駆動機構による力の作用方向と垂直な方向に関する位置は変形の前後を通して所定の位置に維持される。このように基板１に対して接触および離反する方向へのフォトマスク４の移動を許容すると共に、離反した際にフォトマスク支持部材に対するフォトマスクの位置を定位置に戻す機構は、押さえ板バネ５ｂ以外の手段を利用するものであってもよい。
【００６４】
また、本実施例では、基板支持部材およびフォトマスク支持部材の位置規制をそれぞれ側辺部を基準として行っているが、基板支持部材またはフォトマスク支持部材の位置規制を各々の中心を基準として行ってもよい。
【００６５】
図１ないし図３を参照して、本発明による露光装置の基本的な作用を説明する。まず、基板１およびフォトマスク４の対応した位置にそれぞれ設けられた位置あわせマークをＣＣＤカメラ３１で読み取る。
【００６６】
次にCCDカメラ３１で読み取ったデータを基に、基板１とフォトマスク４との位置合わせを行う（図１）。このとき、基板１またはフォトマスク４のＸＹθ方向の位置が調節される。
【００６７】
次に、CCDカメラ３１で読み取ったデータを基に第二の駆動機構６を作動させ、基板支持部材２およびそれに支持される基板１をフォトマスク４に対して凸状に湾曲変形させる（図２）。このとき連結機構７は、基板支持部材２がベース部材３に対して相対的に上下動することに対してはこれを規制するが、基板支持部材２が自然な形で湾曲変形することに対してはこれを妨げず、基板支持部材２の傾斜および第二の駆動機構６から受ける力の作用方向と垂直な方向の移動を許容する。
【００６８】
基板支持部材２およびそれに支持された基板１を所望の湾曲状に変形させた後、フォトマスク支持部材５を第一の駆動機構（図示せず）によって、基板１に向けて降下させる。それによって、基板１を取り囲むようにして基板支持部材２上に設けられた真空シール（封止）用チューブ１０の頂部とフォトマスク４とを接触させる。すると、基板１とフォトマスク４と基板支持部材２とによって囲まれる空間領域が、チューブ１０によって封止される。次に、この空間領域内を真空ポンプ（図示しない）などの手段で減圧することで、まずフォトマスク４の中央部を、基板１の突出した中央部に接触させ、それからフォトマスク４を基板１に倣うように変形させる（図３）。フォトマスク４は、中央領域から周辺領域に向かって徐々に基板１に密着してゆき、前述したように、フォトマスク支持部材５の押さえ板バネ５ｂが下方に撓んでフォトマスク４の周辺部の自然な変形移動を許容するため、基板１とフォトマスク４とは、両者の間に空間が残ることなく全域にわたって均一に接触する。
【００６９】
このようにして、基板支持部材２に支持された基板１とフォトマスク４とは、全面領域にわたって特異点なく、連続した所望の湾曲形状に変形され、基板全面領域にわたっての正確なスケーリングを達成することができる。
【００７０】
湾曲変形したフォトマスク４の下面に描かれているパターンは、中立面よりも内側にあるので、フォトマスク４が湾曲したことによりスケールは小さくなる。この状態で再びＣＣＤカメラ３１を用いて位置合わせを行い、十分な位置合わせ精度が得られていることを確認したら、光照射装置（図示せず）からの光３２をフォトマスク４を通して基板１に照射し、パターンを基板１上に転写する。
また、基板支持部材２およびそれに支持された基板１をフォトマスク４に対して凸の所望の湾曲状に変形させ、フォトマスク４を基板１に密着させて基板１に倣うように変形させた後、基板支持部材２を、フォトマスク４に対して凹の湾曲状となるように変形させることにより、基板１およびフォトマスク４のスケーリングを一致させ、その状態で露光を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形される前の状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形された状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態による露光装置の概略断面図であり、変形された基板に倣ってフォトマスクが変形された状態を示す。
【図４】基板、基板支持部材およびベース部材を示す平面図。
【図５】フォトマスクおよびフォトマスク支持部材を示す底面図。
【図６】図１と同様の図であるが、力付与手段を備えた露光装置を示す概略断面図。
【図７】連結機構の一例を示す拡大断片断面図。
【図８】連結機構の別の例を示す拡大断片断面図。
【図９】連結機構のさらに別の例を示す拡大断片断面図。
【図１０】本発明の別の実施形態による露光装置の概略断面図であり、基板が変形される前の状態を示す。
【符号の説明】
【００７２】
１ 基板、１ａ 露光面、２ 基板支持部材、３ ベース部材、４ フォトマスク、５ フォトマスク支持部材、５ａ フレーム、５ｂ 押さえ板バネ、５ｃ スペーサ、６ 第二の駆動機構、７，７ａ，７ｂ，７ｃ 連結機構、８ 基板支持部材位置規制機構、８ａ バネ、８ｂ 位置規制ピン、９ フォトマスク位置規制機構、９ａ バネ、９ｂ 位置規制ピン、１０ 真空シール用チューブ、１１ 真空吸引孔、１２ ロッド、１２ａ 拡大ヘッド、１３ 押圧部材、１３ａ 受け部、１４ 突起、１５ バネ、１５ａ エアシリンダ装置、１６ 直立部材、１７ 球状部、１８ ソケット部、１９ スライド部、２０ キャップ部材、２１ 棒状部材、２２ 球状部、２３ 球状部、２４，２５ ソケット部、２６ フック部材、２７ ソケット部、２８ ボール、２９ フック部材、３０ バネ、３１ ＣＣＤカメラ。
【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を覆う位置に配置し、基板をフォトマスクに対して凹または凸の所望の湾曲状に変形させ、基板の感光層が形成された面とフォトマスクのパターンが描かれた面とを互いに均一に接触させることによりフォトマスクも基板に倣うように変形した状態で、フォトマスクを通して基板に光を照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンの寸法を実質的に変化させて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、
基板を支持するための基板支持部材と、
フォトマスクと基板とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構と、
前記基板支持部材を支持するためのベース部材と、
前記基板支持部材を基板とともに湾曲状に変形させるための変形手段にして、前記基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、前記基板支持部材と前記ベース部材との間にて前記力の作用点から離れた複数の位置に設けられ、前記力の作用方向と同じ方向に関して前記基板支持部材の前記ベース部材に対する相対移動を規制するとともに、前記基板支持部材の湾曲変形に伴う該基板支持部材の傾斜および前記力の作用方向と垂直方向の移動を許容する連結機構とを備えた変形手段と、
前記ベース部材に対して前記基板支持部材を前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構と、
フォトマスクの外縁部を支持するためのフォトマスク支持部材にして、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するフォトマスク支持部材と、
該フォトマスク支持部材に対してフォトマスクを前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構と、
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ガイド機構と、
フォトマスクを通して基板の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２】
前記基板支持部材と前記ベース部材との間の所望の位置に設けられた力付与手段にして、
前記基板支持部材の変形形状を補完的に制御すべく該基板支持部材に付加的な力を作用させる力付与手段を備える、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記力付与手段がバネを含む手段である、請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記連結機構が、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶または球面接触によるすべり運動をなすもうひとつの面対偶とを有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記連結機構が、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記連結機構が、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられた鋼線を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記連結機構の少なくとも一部が弾性体からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記第二の駆動機構の前記少なくともひとつの力の作用点が、前記基板支持部材の中央領域に配置されており、前記連結機構が、前記少なくともひとつの力の作用点を囲む複数の位置に設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記第二の駆動機構が複数の力の作用点を有しており、該複数の力の作用点が、前記基板支持部材の周辺領域に配置されており、前記連結機構が、前記複数の力の作用点によって囲まれた位置に少なくともひとつ設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第二の駆動機構の力の作用点が、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
前記連結機構が、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の厚みが場所によって変化している、請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１３】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の所望の箇所に溝が形成されている、請求項１ないし１２のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記連結機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられている、請求項１ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記第二の駆動機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられている、請求項１ないし１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
前記第二の駆動機構が、複数の力の作用点を有しており、且つ、一つの駆動装置が前記複数の力の作用点のそれぞれを介して前記基板支持部材に力を作用させるようになされている、請求項１ないし１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
前記フォトマスク支持部材が、フォトマスクと基板とを互いに接触させようとする力によって撓む弾性要素を含んでいる、請求項１ないし１６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１８】
前記弾性要素が板バネである、請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
基板とフォトマスクと前記基板支持部材とによって囲まれる空間領域内を減圧する手段を備えている、請求項１ないし１８のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第二の駆動機構が前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられている、請求項１ないし１９のいずれかに記載の露光装置。
【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を覆う位置に配置し、基板をフォトマスクに対して凹または凸の所望の湾曲状に変形させ、基板の感光層が形成された面とフォトマスクのパターンが描かれた面とを互いに均一に接触させることによりフォトマスクも基板に倣うように変形した状態で、フォトマスクを通して基板に光を照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンの寸法を実質的に変化させて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、
基板を支持するための基板支持部材と、
フォトマスクと基板とを互いに接触および離反させるための第一の駆動機構と、
前記基板支持部材を支持するためのベース部材と、
前記基板支持部材を基板とともに湾曲状に変形させるための変形手段にして、前記基板支持部材に対して少なくともひとつの力の作用点を有する第二の駆動機構と、前記基板支持部材と前記ベース部材との間にて前記力の作用点から離れた複数の位置に設けられ、前記力の作用方向と同じ方向に関して前記基板支持部材の前記ベース部材に対する相対移動を規制するとともに、前記基板支持部材の湾曲変形に伴う該基板支持部材の傾斜および前記力の作用方向と垂直方向の移動を許容する連結機構とを備えた変形手段と、
前記ベース部材に対して前記基板支持部材を前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制する基板支持部材位置規制機構と、
フォトマスクの外縁部を支持するためのフォトマスク支持部材にして、基板に対して接触および離反する方向へのフォトマスクの移動を許容するフォトマスク支持部材と、
該フォトマスク支持部材に対してフォトマスクを前記力の作用方向と垂直な方向に関して位置規制するフォトマスク位置規制機構と、
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ガイド機構と、
フォトマスクを通して基板の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２】
前記基板支持部材と前記ベース部材との間の所望の位置に設けられた力付与手段にして、
前記基板支持部材の変形形状を補完的に制御すべく該基板支持部材に付加的な力を作用させる力付与手段を備える、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記力付与手段がバネを含む手段である、請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記連結機構が、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、平面接触によるすべり運動をなす面対偶または球面接触によるすべり運動をなすもうひとつの面対偶とを有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記連結機構が、球面接触によるすべり運動をなす面対偶と、点接触によるころがり運動をなす点対偶とを有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記連結機構が、前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられた鋼線を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記連結機構の少なくとも一部が弾性体からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記第二の駆動機構の前記少なくともひとつの力の作用点が、前記基板支持部材の中央領域に配置されており、前記連結機構が、前記少なくともひとつの力の作用点を囲む複数の位置に設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記第二の駆動機構が複数の力の作用点を有しており、該複数の力の作用点が、前記基板支持部材の周辺領域に配置されており、前記連結機構が、前記複数の力の作用点によって囲まれた位置に少なくともひとつ設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第二の駆動機構の力の作用点が、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
前記連結機構が、前記基板支持部材の中央を中心とした円周上に複数配置されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の厚みが場所によって変化している、請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１３】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、該基板支持部材の所望の箇所に溝が形成されている、請求項１ないし１２のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記連結機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられている、請求項１ないし１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第二の駆動機構による力を受けたときに前記基板支持部材が所望の形状に湾曲されるように、前記第二の駆動機構が、前記力の作用方向と垂直な方向に移動可能なように設けられている、請求項１ないし１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
前記第二の駆動機構が、複数の力の作用点を有しており、且つ、一つの駆動装置が前記複数の力の作用点のそれぞれを介して前記基板支持部材に力を作用させるようになされている、請求項１ないし１５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１７】
前記フォトマスク支持部材が、フォトマスクと基板とを互いに接触させようとする力によって撓む弾性要素を含んでいる、請求項１ないし１６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１８】
前記弾性要素が板バネである、請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
基板とフォトマスクと前記基板支持部材とによって囲まれる空間領域内を減圧する手段を備えている、請求項１ないし１８のいずれかに記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第二の駆動機構が前記基板支持部材と前記ベース部材との間に設けられている、請求項１ないし１９のいずれかに記載の露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１７０７７５（Ｐ２００８−１７０７７５Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４３９１（Ｐ２００７−４３９１）
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００１０６１６２）サンエー技研株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００１０６１６２）サンエー技研株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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