JP5533769B2 - マスクとワークの位置合せ方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク上にマスクパターンを投影して露光する投影露光装置におけるマスクとワークの位置合せ方法に関し、特に、処理工程において伸縮して大きさが変わるワークが対象であって、上記位置合わせに際し次の工程での位置合わせを考慮して位置合わせを行うことにより、当該投影露光処理の次の工程で、はんだのスクリーン印刷、コンタクト露光、プロキシミティ露光のような、大きさの定まったマスクとワークを接触もしくは接近させてマスクパターンをワーク上に転写する作業を行う場合にも、大きなずれを生じさせることなく、上記大きさの定まったマスクとワークの位置合わせを行うことが可能なマスクとワークの位置合せ方法に関するものである。
投影露光を行い、次の工程でマスクとワークを密着させてマスクパターンをワークに転写する例として、ここではスクリーン印刷を例として説明する。
プリント基板等の製造においては、投影露光装置によりワーク上にマスクパターンを転写する処理を行ってワークに配線パッドのパターンを形成し、その後、形成した配線パッド上にスクリーン印刷によりはんだを印刷する作業が行われる。
図９に上記配線パッドと、はんだが印刷（塗布）された配線パッドの概念図を示す。
同図（ａ）に示すように、投影露光処理等により、基板（ワーク）上に銅等の導体からなる配線パターンＰｐと配線パッドＰｄを形成し、同図（ｂ）に示すように、配線パッドＰｄ上に、スクリーン印刷により、はんだＳを印刷（塗布）する。
プリント基板等の製造においては、投影露光装置によりワーク上にマスクパターンを転写する処理を行ってワークに配線パッドのパターンを形成し、その後、形成した配線パッド上にスクリーン印刷によりはんだを印刷する作業が行われる。
図９に上記配線パッドと、はんだが印刷（塗布）された配線パッドの概念図を示す。
同図（ａ）に示すように、投影露光処理等により、基板（ワーク）上に銅等の導体からなる配線パターンＰｐと配線パッドＰｄを形成し、同図（ｂ）に示すように、配線パッドＰｄ上に、スクリーン印刷により、はんだＳを印刷（塗布）する。
上記スクリーン印刷は、マスクと上記配線パッドが形成されたワークを重ね合わせ、マスク上にはんだを塗布し、ワーク上の、マスクに設けられた開口部分に対応した位置にはんだを塗布するものである。なお、上記ワークに配線パッドのパターンを形成する工程では、プリント基板（ワーク）が伸縮するので、投影露光に際しては、ワークの伸縮に応じて投影するマスクパターン像の倍率を変化させる。
一方、上記スクリーン印刷では、マスクをワークに密着させてはんだを塗布するので、投影露光のようにワークの伸縮に応じて投影するマスクパターン像の倍率を変化させることはできず、上記ワークの伸縮を考慮して予め大きさを設定したマスクを使用して行うことになる。
一方、上記スクリーン印刷では、マスクをワークに密着させてはんだを塗布するので、投影露光のようにワークの伸縮に応じて投影するマスクパターン像の倍率を変化させることはできず、上記ワークの伸縮を考慮して予め大きさを設定したマスクを使用して行うことになる。
以上のように、プリント基板などのワークに配線パッドのパターンを形成し、形成した配線パッドの上にはんだを載せる（印刷する）工程は、概ね次のようになる。
（ア）投影露光装置により、配線パターンを形成しているワークに配線パッドのパターンを形成する。
（イ）スクリーン印刷装置によりワークに形成した配線パッドの上にはんだを印刷する。
（ア）投影露光装置により、配線パターンを形成しているワークに配線パッドのパターンを形成する。
（イ）スクリーン印刷装置によりワークに形成した配線パッドの上にはんだを印刷する。
上記処理について、さらに具体的に説明する。
（ア）投影露光によるワークへの配線パットのパターンの形成
まず上記（ア）の工程について説明する。なおこの工程の前に、ワークにはすでに配線パターンが形成されている。
投影露光装置により、配線パッドのパターンを形成したマスクと、レジストを塗布したワーク（配線パターンがすでに形成されている）を、所定の位置関係に位置合わせ（アライメント）し、その後、このマスクを介してワークに露光光を照射する。これにより、ワークの所定の位置に配線パッドのパターンがワークに転写（露光）される。
上記の露光処理に使用される投影レンズを備えた露光装置の一例が、特許文献１（特開平９−８２６１５）に記載されている。同公報の図１等に示される露光装置により、上記位置合わせを行う場合の動作を、図１０を使って説明する。なお、図１０においては、図が複雑になるのでワークに形成されている配線パターンを省略している。
（ア）投影露光によるワークへの配線パットのパターンの形成
まず上記（ア）の工程について説明する。なおこの工程の前に、ワークにはすでに配線パターンが形成されている。
投影露光装置により、配線パッドのパターンを形成したマスクと、レジストを塗布したワーク（配線パターンがすでに形成されている）を、所定の位置関係に位置合わせ（アライメント）し、その後、このマスクを介してワークに露光光を照射する。これにより、ワークの所定の位置に配線パッドのパターンがワークに転写（露光）される。
上記の露光処理に使用される投影レンズを備えた露光装置の一例が、特許文献１（特開平９−８２６１５）に記載されている。同公報の図１等に示される露光装置により、上記位置合わせを行う場合の動作を、図１０を使って説明する。なお、図１０においては、図が複雑になるのでワークに形成されている配線パターンを省略している。
図１０（ａ）に示すように、マスクＭには、ワークＷに形成する配線パッドのパターンＰが形成されている。ワークＷはプリント基板などの樹脂基板である。
投影レンズ（特許文献１の図１等参照）は、マスクＭに形成されているパターンＰをワークＷ上に投影するレンズであり、投影レンズはズーム機構を備えており、ワークの伸縮に応じて投影するパターン像の倍率を変化させることができる。
露光処理においては、ワークＷの所定の位置に配線パッドＰｄを形成するために、露光を行う前に、マスクＭとワークＷの位置合せを行う。そのため、図１０（ａ）に示すようにマスクＭにはマスク・アライメントマーク（以下マスクマークＭＡＭ）、ワークにはワーク・アライメントマーク（以下ワークマークＷＡＭ）が形成されている。
マスクとワークの位置合せは、平面内の２方向（Ｘ方向とＹ方向）及び回転方向（θ方向）について行うので、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭは、それぞれ２個所以上形成される。図１０においては、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭは、それぞれ４個形成している。
投影レンズ（特許文献１の図１等参照）は、マスクＭに形成されているパターンＰをワークＷ上に投影するレンズであり、投影レンズはズーム機構を備えており、ワークの伸縮に応じて投影するパターン像の倍率を変化させることができる。
露光処理においては、ワークＷの所定の位置に配線パッドＰｄを形成するために、露光を行う前に、マスクＭとワークＷの位置合せを行う。そのため、図１０（ａ）に示すようにマスクＭにはマスク・アライメントマーク（以下マスクマークＭＡＭ）、ワークにはワーク・アライメントマーク（以下ワークマークＷＡＭ）が形成されている。
マスクとワークの位置合せは、平面内の２方向（Ｘ方向とＹ方向）及び回転方向（θ方向）について行うので、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭは、それぞれ２個所以上形成される。図１０においては、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭは、それぞれ４個形成している。
マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの検出は、アライメント顕微鏡（特許文献１の図１等参照）により行う。アライメント顕微鏡は、形成するマスクマークとワークマークの数に合わせて設ける。
マスクＭとワークＷの位置合せの手順は、次のようなものである。
（ａ）投影レンズにより投影されるマスクマークＭＡＭを、アライメント顕微鏡により検出する。また、ワークＷに形成されているワークマークＷＡＭをアライメント顕微鏡によって検出する。
（ｂ）アライメント顕微鏡により検出したマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭを装置の制御部において画像処理し、それぞれの位置座標を求める。
マスクＭとワークＷの位置合せの手順は、次のようなものである。
（ａ）投影レンズにより投影されるマスクマークＭＡＭを、アライメント顕微鏡により検出する。また、ワークＷに形成されているワークマークＷＡＭをアライメント顕微鏡によって検出する。
（ｂ）アライメント顕微鏡により検出したマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭを装置の制御部において画像処理し、それぞれの位置座標を求める。
（ｃ）ワークマークＷＡＭとマスクマークＭＡＭの位置のずれ量の総和が最小になるように、望ましくは一致するように、マスクＭまたはワークＷをＸＹθ方向に移動する。また、ワークＷが伸縮変形して、大きさに変化が生じている場合は、投影レンズのズーム機構により、ワークＷ上に投影するマスクパターン像の倍率を変える。
（ｄ）図１０（ｂ）に示すように、左上のマスクマークＭＡＭ１とワークマークＷＡＭ１のずれ量をｄＲ１、同様に右上の両マークＭＡＭ２とＷＡＭ２のずれ量をｄＲ２、左下の両マークＭＡＭ３とＷＡＭ３０のずれ量をｄＲ３、右下の両マークＭＡＭ４とＷＡＭ４のずれ量をｄＲ４（図の右側に、ＭＡＭ４とＷＡＭ４のずれ量ｄＲ４を拡大して示す）とすると、４個所のマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量の総和は、次の式（１）で表される。
そして図１０（ｃ）に示すように、上記ずれ量ｄＲの総和がもっとも小さくなるように、（投影レンズにより）ワーク上に投影するマスクパターン像の倍率を変え、また、マスクとワークをＸＹθ方向に相対的に移動する。
（ｄ）図１０（ｂ）に示すように、左上のマスクマークＭＡＭ１とワークマークＷＡＭ１のずれ量をｄＲ１、同様に右上の両マークＭＡＭ２とＷＡＭ２のずれ量をｄＲ２、左下の両マークＭＡＭ３とＷＡＭ３０のずれ量をｄＲ３、右下の両マークＭＡＭ４とＷＡＭ４のずれ量をｄＲ４（図の右側に、ＭＡＭ４とＷＡＭ４のずれ量ｄＲ４を拡大して示す）とすると、４個所のマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量の総和は、次の式（１）で表される。
そして図１０（ｃ）に示すように、上記ずれ量ｄＲの総和がもっとも小さくなるように、（投影レンズにより）ワーク上に投影するマスクパターン像の倍率を変え、また、マスクとワークをＸＹθ方向に相対的に移動する。
（ｅ）位置合せ終了後、ワークＷに対しマスクＭを介して露光光を照射し、マスクＭに形成されているパターンをワークＷ上に露光する。これにより、ワークＷに形成されている配線パターンの所定の位置に配線パッドが形成される。
（イ）次に、（イ）のスクリーン印刷の工程について、図１１、図１２、図１３を用いて説明する。
図１１は、スクリーン印刷に用いられるマスクＳｃＭ（以下、スクリーンマスクまたはメタルマスクという）の一例を示す図、図１２はスクリーン印刷装置による作業を説明する図、図１３はその手順を示すフローチャートである。
なお、上記スクリーン印刷技術については、例えば特許文献２の段落０００４〜０００６、図９や、特許文献３の段落０００５、図６等に記載されている。
図１１は、スクリーン印刷に用いられるマスクＳｃＭ（以下、スクリーンマスクまたはメタルマスクという）の一例を示す図、図１２はスクリーン印刷装置による作業を説明する図、図１３はその手順を示すフローチャートである。
なお、上記スクリーン印刷技術については、例えば特許文献２の段落０００４〜０００６、図９や、特許文献３の段落０００５、図６等に記載されている。
以下、上記図１１−図１３により、はんだ塗布装置によるワークへのはんだ塗布（スクリーン印刷）手順の概要を説明する。
（ａ）不図示の搬送機構により、ワークＷが図１２（ａ）に示すワークステージ１４上に置かれ保持される。なお、ワークには回路パターンが形成されている。
（ｂ）ワークステージ駆動機構（不図示）が動作し、ワークステージ１４は、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷとが近接する位置まで上昇（Ｚ方向移動）する（図１３のステップＳ１）。
なお、スクリーン印刷に使用されるスクリーンマスクＳｃＭは、図１１に示すように、前記図９に示した配線パッドが形成されている位置に対応する位置に開口が設けられたものであり、同図には示していないが、露光装置で用いたマスクと同様に、スクリーンマスクＳｃＭにも４個所にアライメントマーク（スクリーンマスクのアライメントマークまたは第２のマスクマーク）ＳＡＭとして貫通孔が形成されている。
（ｃ）スクリーンマスクＳｃＭの上に、図１２（ａ）に示すアライメント顕微鏡１６を挿入する（図１３のステップＳ２）。
アライメント顕微鏡１６は、マスクマークＳＡＭとワークＷに形成されているワークマークＷＡＭを同時に検出する。即ち、アライメント顕微鏡１６は、マスクマークＳＡＭである貫通孔の中にワークマークＷＡＭを検出する。（図１３のステップＳ３）。
（ａ）不図示の搬送機構により、ワークＷが図１２（ａ）に示すワークステージ１４上に置かれ保持される。なお、ワークには回路パターンが形成されている。
（ｂ）ワークステージ駆動機構（不図示）が動作し、ワークステージ１４は、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷとが近接する位置まで上昇（Ｚ方向移動）する（図１３のステップＳ１）。
なお、スクリーン印刷に使用されるスクリーンマスクＳｃＭは、図１１に示すように、前記図９に示した配線パッドが形成されている位置に対応する位置に開口が設けられたものであり、同図には示していないが、露光装置で用いたマスクと同様に、スクリーンマスクＳｃＭにも４個所にアライメントマーク（スクリーンマスクのアライメントマークまたは第２のマスクマーク）ＳＡＭとして貫通孔が形成されている。
（ｃ）スクリーンマスクＳｃＭの上に、図１２（ａ）に示すアライメント顕微鏡１６を挿入する（図１３のステップＳ２）。
アライメント顕微鏡１６は、マスクマークＳＡＭとワークＷに形成されているワークマークＷＡＭを同時に検出する。即ち、アライメント顕微鏡１６は、マスクマークＳＡＭである貫通孔の中にワークマークＷＡＭを検出する。（図１３のステップＳ３）。
（ｄ）はんだ塗布装置の制御部（不図示）は、検出したマスクマークＳＡＭとワークマークＷＡＭの位置情報に基づき、貫通孔であるマスクマークＳＡＭの中心にワークマークＷＡＭが来るように、ワークステージ駆動機構１５によりワークステージ１４をＸ方向（例えば同図の左右方向）、Ｙ方向（例えば同図において紙面に対して垂直方向）、θ方向に移動（ワークステージ面に垂直な軸を中心として回転）させ、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷの位置合わせ（アライメント）を行う（図１３のステップＳ４）。
なお、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷの位置合せは、マスクステージ１３を移動させて行っても良いし、ワークステージ１４とマスクステージ１３の両方を移動させて行うようにしても良い。
（ｅ）アライメント終了後、ワークステージ駆動機構によりワークステージ１４を上昇させて、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させる（図１３のステップＳ５）。
（ｆ）図１２（ｂ）に示すように、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させた状態で、スキージ１５と呼ばれるへらで、はんだ（クリームはんだ）をローリングさせながら、スクリーンマスクＳｃＭの開口の上を通過させ、ワークＷに塗布する。ワークＷには、スクリーンマスクＳｃＭの開口が形成されている部分にだけ、はんだが塗布され、はんだパッドが形成される（図１３のステップＳ６）。
なお、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷの位置合せは、マスクステージ１３を移動させて行っても良いし、ワークステージ１４とマスクステージ１３の両方を移動させて行うようにしても良い。
（ｅ）アライメント終了後、ワークステージ駆動機構によりワークステージ１４を上昇させて、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させる（図１３のステップＳ５）。
（ｆ）図１２（ｂ）に示すように、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させた状態で、スキージ１５と呼ばれるへらで、はんだ（クリームはんだ）をローリングさせながら、スクリーンマスクＳｃＭの開口の上を通過させ、ワークＷに塗布する。ワークＷには、スクリーンマスクＳｃＭの開口が形成されている部分にだけ、はんだが塗布され、はんだパッドが形成される（図１３のステップＳ６）。
（ｇ）はんだの塗布が終わると、ワークステージ駆動機構が動作し、図１２（ｃ）に示すようにワークステージ１４が下降する（図１３のステップＳ７）。
（ｈ）不図示の搬送機構により、はんだの塗布（はんだパッドの形成）が終わったワークＷが、ワークステージ１４からはんだ塗布装置外に搬出される。
図９に示したように、はんだＳは配線パッドＰｄ上に塗布されるが、ワークＷに形成した配線パッドＰｄの位置と、スクリーンマスクＳｃＭの間口の位置が一致していないと、配線パッドＰｄの上にはんだＳが印刷（塗布）されず、断線や短絡などの不具合の原因となる。
なお、このように、投影露光を行った後に、マスクをワークに密着もしくは接近させて処理する作業は、上記のようにスクリーン印刷を行う場合に限られず、例えば、投影露光を行ったのちにコンタクト露光、プロキシミティ露光を行う場合にも同様である。
（ｈ）不図示の搬送機構により、はんだの塗布（はんだパッドの形成）が終わったワークＷが、ワークステージ１４からはんだ塗布装置外に搬出される。
図９に示したように、はんだＳは配線パッドＰｄ上に塗布されるが、ワークＷに形成した配線パッドＰｄの位置と、スクリーンマスクＳｃＭの間口の位置が一致していないと、配線パッドＰｄの上にはんだＳが印刷（塗布）されず、断線や短絡などの不具合の原因となる。
なお、このように、投影露光を行った後に、マスクをワークに密着もしくは接近させて処理する作業は、上記のようにスクリーン印刷を行う場合に限られず、例えば、投影露光を行ったのちにコンタクト露光、プロキシミティ露光を行う場合にも同様である。
上記スクリーン印刷は、図１４（ａ）に示す開口を形成したスクリーンマスク（メタルマスク）Ｍを、同図（ｂ）に示すワークＷ上に載せ、同図（ｃ）に示すように、ワークに形成されているワークマークＷＡＭと第２のマスクマークＳＡＭの位置が一致するように、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを相対的にＸＹθ方向に移動して位置合わせをする。そして、前記したように、スキージ１５で、スクリーンマスクＳｃＭの開口にはんだＳを充填させ、はんだＳをワークの配線パッドの上に印刷する。
図１４に示すように、ワークＷが伸縮せず、スクリーンマスクＳｃＭと同じ大きさであれば、マスクＳｃＭの開口とワークＷ上の配線パッドＰｄはずれることなく一致する。
しかし、上記ワークＷとして使用するプリント基板は、ビルトアップのためにラミネートと熱硬化の工程を繰り返す。この工程の繰り返しにより、プリント基板は徐々に収縮していくことが多い。
基板が収縮すると、図１５（ａ）に示すように、その上に形成されているワークマークＷＡＭの位置も変化する。具体的には、基板に形成されている配線パターンの大きさが、基板の収縮した分、全体的に縮小する。
図１４に示すように、ワークＷが伸縮せず、スクリーンマスクＳｃＭと同じ大きさであれば、マスクＳｃＭの開口とワークＷ上の配線パッドＰｄはずれることなく一致する。
しかし、上記ワークＷとして使用するプリント基板は、ビルトアップのためにラミネートと熱硬化の工程を繰り返す。この工程の繰り返しにより、プリント基板は徐々に収縮していくことが多い。
基板が収縮すると、図１５（ａ）に示すように、その上に形成されているワークマークＷＡＭの位置も変化する。具体的には、基板に形成されている配線パターンの大きさが、基板の収縮した分、全体的に縮小する。
従来技術において示した投影露光装置を用いれば、投影レンズの倍率を変化させることにより、基板の収縮により位置が変化した配線パターンやワークマークに対して、マスクパターンの大きさを変えてマスクとワークの位置合せすることができる。
これにより、露光装置は、ワークの収縮により全体的に縮小した配線パターンに合わせて、配線パッドの位置をずらして形成することができる。
しかし、配線パッドにはんだを印刷するためのスクリーン印刷機のスクリーンマスクＳｃＭは、基本的には、伸縮の生じていない基板に形成される配線パッドの位置を想定して開口が形成されている。すなわち、伸縮していないパターンに基づいて開口が形成されている。
そしてこのスクリーンマスクは、ワーク上に直接載せて使用するものであり、投影露光のように開口パターンの倍率を、基板の変形に合わせて変えることはできない。
これにより、露光装置は、ワークの収縮により全体的に縮小した配線パターンに合わせて、配線パッドの位置をずらして形成することができる。
しかし、配線パッドにはんだを印刷するためのスクリーン印刷機のスクリーンマスクＳｃＭは、基本的には、伸縮の生じていない基板に形成される配線パッドの位置を想定して開口が形成されている。すなわち、伸縮していないパターンに基づいて開口が形成されている。
そしてこのスクリーンマスクは、ワーク上に直接載せて使用するものであり、投影露光のように開口パターンの倍率を、基板の変形に合わせて変えることはできない。
そのため、投影露光装置において、図１５（ａ）に示すように例えば基板（ワークＷ）の収縮により縮小した配線パターンに合わせて、ワークＷに、位置をずらした配線パッドＰｄが形成されると、図１５（ｂ）に示す縮小していないスクリークマスクＳｃＭを、図１５（ｃ）に示すようにワークＷの上に重ねた場合、ワークＷに形成した配線パッドの位置と、スクリークマスクＳｃＭの開口の位置とが合わなくなる。
このような状態ではんだ印刷を行うと、ワークに形成されているはんだパッドの上にはんだが印刷されず、断線や短絡などの不具合の原因となる。
かといって、露光装置により配線パッドを形成するときに、ワークに投影する配線パッドの位置をワークの伸縮に伴う配線パターンの縮小や拡大合わせて倍率を変更することをしないと、ワークに形成されている配線パターンの位置と配線パッドの位置が合わなくなるので、これも、断線や短絡などの不具合の原因となる。
また、スクリーンマスクＳｃＭの大きさをワークＷの伸縮を考慮して設定し、スクリーンマスクの開口位置およびアライメントマークＳＡＭの位置が、予想した配線パッドの位置およびワークマークＷＡＭの位置に合うようにスクリーンマスクＳｃＭを作成することも考えられるが、ワークの伸縮量は必ずしも一定でないので、このようなスクリーンマスクＳｃＭを作成できたとしても、スクリーンマスクＳｃＭのアライメントマークＳＡＭと、ワークＷに形成されたワークマークＷＡＭの位置合わせは、困難となる場合が多い。
このような状態ではんだ印刷を行うと、ワークに形成されているはんだパッドの上にはんだが印刷されず、断線や短絡などの不具合の原因となる。
かといって、露光装置により配線パッドを形成するときに、ワークに投影する配線パッドの位置をワークの伸縮に伴う配線パターンの縮小や拡大合わせて倍率を変更することをしないと、ワークに形成されている配線パターンの位置と配線パッドの位置が合わなくなるので、これも、断線や短絡などの不具合の原因となる。
また、スクリーンマスクＳｃＭの大きさをワークＷの伸縮を考慮して設定し、スクリーンマスクの開口位置およびアライメントマークＳＡＭの位置が、予想した配線パッドの位置およびワークマークＷＡＭの位置に合うようにスクリーンマスクＳｃＭを作成することも考えられるが、ワークの伸縮量は必ずしも一定でないので、このようなスクリーンマスクＳｃＭを作成できたとしても、スクリーンマスクＳｃＭのアライメントマークＳＡＭと、ワークＷに形成されたワークマークＷＡＭの位置合わせは、困難となる場合が多い。
以上のように、スクリーン印刷では、マスクをワークに密着させてはんだを塗布するので、投影露光のようにワークの伸縮に応じて投影するマスクパターン像の倍率を変化させることはできず、ワークの伸縮により、スクリーン印刷に使用するマスクと大きさが大きく異なると、スクリーン印刷をできない場合も生ずることになる。
なお、上記のような問題は、前記した、投影露光を行ったのちにコンタクト露光、プロキシミティ露光を行う場合にも同様に生ずる。
本発明は、上記事情に基づきなされたものであって、本発明の目的は、ワークに伸縮変形が生じワークに形成したパターンに縮小拡大が生じても、当該投影露光によりワークに形成するパターン（例えば配線パッド）の位置と、ワークにそれ以前の露光処理により形成されているパターン（例えば配線パターン）の位置を動作に支障がない程度に合わせることができ、さらに、次の工程で、はんだのスクリーン印刷、コンタクト露光、プロキシミティ露光のような、大きさの定まったマスクとワークを接触もしくは接近させてマスクパターンをワーク上に転写する作業を行う場合にも、ワーク上に形成されたパターンとマスクパターンの間に大きなずれを生じさせることがないようにすることである。
なお、上記のような問題は、前記した、投影露光を行ったのちにコンタクト露光、プロキシミティ露光を行う場合にも同様に生ずる。
本発明は、上記事情に基づきなされたものであって、本発明の目的は、ワークに伸縮変形が生じワークに形成したパターンに縮小拡大が生じても、当該投影露光によりワークに形成するパターン（例えば配線パッド）の位置と、ワークにそれ以前の露光処理により形成されているパターン（例えば配線パターン）の位置を動作に支障がない程度に合わせることができ、さらに、次の工程で、はんだのスクリーン印刷、コンタクト露光、プロキシミティ露光のような、大きさの定まったマスクとワークを接触もしくは接近させてマスクパターンをワーク上に転写する作業を行う場合にも、ワーク上に形成されたパターンとマスクパターンの間に大きなずれを生じさせることがないようにすることである。
従来、配線パッドのパターンを形成する露光工程において、投影露光装置は、図１０に示したように、投影レンズにより投影されたマスクＭのマスクマークＭＡＭと、ワークＷに形成されているワークマークＷＡＭの位置のずれ量ｄＲの総和が最小になるように、マスクＭとワークＷの位置合せを行っていた。
これに対して、本発明においては、上記投影露光装置における位置合わせの際、上記マスクＭ（第１のマスク）のマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲの総和に、さらに、上記第１のマスクＭのマスクマークＭＡＭの位置と、次の工程で使用する第２のマスク（例えばスクリーンマスクＳｃＭ）のマスクマーク（例えばＳＡＭ）の基準位置のずれ量ｄＭの総和を加えたものが最小になるように、上記第１のマスクのパターンを拡大または縮小投影する倍率を調整するとともに、マスクＭまたはワークＷを移動させて、マスクとワークの位置合せを行う。
上記第２のマスクの基準位置とは、例えば、スクリーンマスクに形成したマスクマークＳＡＭ（スクリーンマスクのアライメントマーク）の位置であり、このマスクのアライメントマークの位置は、ワークが変形する前のワークマークの位置、あるいは、ワークＷの伸縮を想定した作成される第２のマスクにおけるアライメントマークの位置である。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）第１のマスクのパターンを、該マスクとは大きさが異なるワーク上に拡大または縮小投影して、上記マスクに形成されたアライメントマークの投影像と、ワーク上に形成されたアライメントマーク像とを位置合せして上記マスクパターンをワーク上に露光する露光する、マスクとワークの位置合わせ方法であって、次の工程で上記ワークに重ねて合わせて使用される予め定められた大きさの第２のマスクのアライメントマークの位置を予め記憶しておく。
そして、第１のマスクとワークの位置合わせを行う際、上記第１のマスクのパターンを上記ワーク上へ拡大または縮小投影する倍率を調整し、該第１のマスクに形成されたアライメントマーク像のワーク上の投影位置と、ワークに形成したアライメントマークの第１のずれ量と、第１のマスクに形成されたアライメントマークのワーク上の投影位置と、上記記憶されている第２のマスクに形成されたアライメントマークの位置の第２のずれ量との総和が、最も小さくなるように、上記第１のマスクと上記ワークとを位置合せする。
（２）上記（１）の次の工程における作業は、上記ワークに上記第２のマスクを重ねて合わせて、該マスクに形成された開口にはんだペーストを注入してワーク上にはんだを載せるはんだ印刷作業、もしくは、上記第２のマスクに形成されたパターンをワーク上に転写するコンタクト露光、またはプロキシミティ露光である。
これに対して、本発明においては、上記投影露光装置における位置合わせの際、上記マスクＭ（第１のマスク）のマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲの総和に、さらに、上記第１のマスクＭのマスクマークＭＡＭの位置と、次の工程で使用する第２のマスク（例えばスクリーンマスクＳｃＭ）のマスクマーク（例えばＳＡＭ）の基準位置のずれ量ｄＭの総和を加えたものが最小になるように、上記第１のマスクのパターンを拡大または縮小投影する倍率を調整するとともに、マスクＭまたはワークＷを移動させて、マスクとワークの位置合せを行う。
上記第２のマスクの基準位置とは、例えば、スクリーンマスクに形成したマスクマークＳＡＭ（スクリーンマスクのアライメントマーク）の位置であり、このマスクのアライメントマークの位置は、ワークが変形する前のワークマークの位置、あるいは、ワークＷの伸縮を想定した作成される第２のマスクにおけるアライメントマークの位置である。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）第１のマスクのパターンを、該マスクとは大きさが異なるワーク上に拡大または縮小投影して、上記マスクに形成されたアライメントマークの投影像と、ワーク上に形成されたアライメントマーク像とを位置合せして上記マスクパターンをワーク上に露光する露光する、マスクとワークの位置合わせ方法であって、次の工程で上記ワークに重ねて合わせて使用される予め定められた大きさの第２のマスクのアライメントマークの位置を予め記憶しておく。
そして、第１のマスクとワークの位置合わせを行う際、上記第１のマスクのパターンを上記ワーク上へ拡大または縮小投影する倍率を調整し、該第１のマスクに形成されたアライメントマーク像のワーク上の投影位置と、ワークに形成したアライメントマークの第１のずれ量と、第１のマスクに形成されたアライメントマークのワーク上の投影位置と、上記記憶されている第２のマスクに形成されたアライメントマークの位置の第２のずれ量との総和が、最も小さくなるように、上記第１のマスクと上記ワークとを位置合せする。
（２）上記（１）の次の工程における作業は、上記ワークに上記第２のマスクを重ねて合わせて、該マスクに形成された開口にはんだペーストを注入してワーク上にはんだを載せるはんだ印刷作業、もしくは、上記第２のマスクに形成されたパターンをワーク上に転写するコンタクト露光、またはプロキシミティ露光である。
本発明においては、投影露光装置における第１のマスクとワークの位置合せにおいて、該マスクとワークとの関係だけでなく、その後の工程で、上記ワークと重ね合わせて、もしくは、接近させて使用する大きさが予め定まった第２のマスクとの位置関係も考慮して位置合せを行う。
このため、ワークの伸縮によりワークに形成されているパターンが縮小拡大しても、当該投影露光によりワークに形成するパターン（例えば配線パッド）の位置を、それ以前にワークに形成されているパターン（例えば配線パターン）の位置に近づけることができるとともに、次の工程で大きさの定まったマスクとワークを接触もしくは接近させてマスクパターンをワーク上に転写する作業を行う際にも、ワーク上に形成されたパターンとマスクパターンの間に大きなずれを生じさせることがない。
したがって、次の工程で例えばスクリーン印刷を行う場合には、はんだパッドを、配線パターンの所定の位置に形成することができ、また、はんだを配線パッドの上に大きなずれを生じさせることなく印刷することができる。このため、断線や短絡を生じさせることなく、はんだを塗布した基板を作成することができる。
このため、ワークの伸縮によりワークに形成されているパターンが縮小拡大しても、当該投影露光によりワークに形成するパターン（例えば配線パッド）の位置を、それ以前にワークに形成されているパターン（例えば配線パターン）の位置に近づけることができるとともに、次の工程で大きさの定まったマスクとワークを接触もしくは接近させてマスクパターンをワーク上に転写する作業を行う際にも、ワーク上に形成されたパターンとマスクパターンの間に大きなずれを生じさせることがない。
したがって、次の工程で例えばスクリーン印刷を行う場合には、はんだパッドを、配線パターンの所定の位置に形成することができ、また、はんだを配線パッドの上に大きなずれを生じさせることなく印刷することができる。このため、断線や短絡を生じさせることなく、はんだを塗布した基板を作成することができる。
以下本発明の実施例について説明するが、以下の実施例では、ワークが収縮しパターンが縮小する場合を例にして説明する。しかし、ワークが伸張してパターンが拡大する場合であっても同様に適用できる。
図１、図２は、本発明に係る投影露光装置の構成を示す図である。なお、本実施例においては、露光装置は、ワーク（基板）全体を一括して露光するものであり、ワークマークは４個形成され、それに対応してマスクマークも４個所形成されている。
なお、以下の実施例においては、ワーク全体を一括して露光するものであるが、ワークを複数の露光領域に分割し、その領域を順番に露光する露光についても適用できる。
図１、図２において、ＭＳはマスクステージである。マスクステージＭＳには、マスクマークＭＡＭとマスクパターンＭＰが形成されたマスクＭが置かれて保持される。マスクステージＭＳは、マスクステージ駆動機構３によりＸＹθ方向に移動する。
光照射装置１から露光光が出射する。出射した露光光は、マスクＭ、投影レンズ２を介して、ワークステージＷＳ上に載置された、レジストを塗布したワークＷ上に照射され、マスクパターンＭＰがワークＷ上に投影され露光される。
図１、図２は、本発明に係る投影露光装置の構成を示す図である。なお、本実施例においては、露光装置は、ワーク（基板）全体を一括して露光するものであり、ワークマークは４個形成され、それに対応してマスクマークも４個所形成されている。
なお、以下の実施例においては、ワーク全体を一括して露光するものであるが、ワークを複数の露光領域に分割し、その領域を順番に露光する露光についても適用できる。
図１、図２において、ＭＳはマスクステージである。マスクステージＭＳには、マスクマークＭＡＭとマスクパターンＭＰが形成されたマスクＭが置かれて保持される。マスクステージＭＳは、マスクステージ駆動機構３によりＸＹθ方向に移動する。
光照射装置１から露光光が出射する。出射した露光光は、マスクＭ、投影レンズ２を介して、ワークステージＷＳ上に載置された、レジストを塗布したワークＷ上に照射され、マスクパターンＭＰがワークＷ上に投影され露光される。
投影レンズ２は投影レンズズーム駆動機構２ａを備えている。投影レンズズーム駆動機構２ａは、ワークＷ上に投影するマスクパターンＭＰの投影像の倍率を変更する。
投影レンズ２とワークＷの間には、同図の矢印方向に移動可能なアライメント顕微鏡１０が４個所に設けられている。マスクパターンＭＰをワークＷ上に露光する前に、アライメント顕微鏡１０を図示の位置に挿入し、マスクマークＭＡＭとワークＷに形成されているワークマークＷＡＭとを検出し、マスクＭとワークＷの位置合わせを行う。位置合せ後、アライメント顕微鏡１０は、ワークＷ上から退避する。なお、図１、図２においては、４個所設けられている内の１個のアライメント顕微鏡１０のみを示す。
投影レンズ２とワークＷの間には、同図の矢印方向に移動可能なアライメント顕微鏡１０が４個所に設けられている。マスクパターンＭＰをワークＷ上に露光する前に、アライメント顕微鏡１０を図示の位置に挿入し、マスクマークＭＡＭとワークＷに形成されているワークマークＷＡＭとを検出し、マスクＭとワークＷの位置合わせを行う。位置合せ後、アライメント顕微鏡１０は、ワークＷ上から退避する。なお、図１、図２においては、４個所設けられている内の１個のアライメント顕微鏡１０のみを示す。
アライメント顕微鏡１０は、ハーフミラー１０ａ、複数のレンズＬ１、Ｌ２等とＣＣＤカメラ１０ｂから構成されている。アライメント顕微鏡１０のＣＣＤカメラ１０ｂにより受像したマスクマークＭＡＭ像、ワークマークＷＡＭ像などは、制御部１１に送られる。
制御部１１は、上記ＣＣＤカメラ１０ｂで受像した画像を処理する画像処理部１１ａ、マスクマークＭＡＭの位置座標情報などの各種パラメータを記憶する記憶部１１ｂ、ワークマークとして検出されたパターンの位置座標が、記憶部１１ｂに記憶されたマスクマーク像の位置座標に一致するようにワークステージＷＳあるいはマスクステージＭＳ（あるいはその両方）を移動させる、また投影レンズズーム駆動機構により投影レンズにより投影されるマスクパターンＭＰ像の倍率を変更する位置合わせ制御部１１ｄ等を備える。
制御部１１は、上記ＣＣＤカメラ１０ｂで受像した画像を処理する画像処理部１１ａ、マスクマークＭＡＭの位置座標情報などの各種パラメータを記憶する記憶部１１ｂ、ワークマークとして検出されたパターンの位置座標が、記憶部１１ｂに記憶されたマスクマーク像の位置座標に一致するようにワークステージＷＳあるいはマスクステージＭＳ（あるいはその両方）を移動させる、また投影レンズズーム駆動機構により投影レンズにより投影されるマスクパターンＭＰ像の倍率を変更する位置合わせ制御部１１ｄ等を備える。
ワークステージＷＳあるいはマスクステージＭＳは、上記位置合わせ制御部１１ｄにより制御されるワークステージ駆動機構４、マスクステージ駆動機構３により駆動され、ＸＹ方向（Ｘ，Ｙ：マスクステージＭＳ、ワークステージＷＳ面に平行で互いに直交するに方向）移動させるとともに、ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転する。
投影レンズ２は、上記位置合わせ制御部１１ｄにより制御される投影レンズズーム駆動機構２ａにより、鏡塔内の一部のレンズが駆動され、投影されるマスクパターンＭＰ像の倍率が変更され、ワークＷ上に投影されるマスクパターンＭＰが拡大縮小される。
また、ワークステージＷＳの表面の、４個のマスクマークＭＡＭが投影される位置には、ミラー５が設けられている。このミラー５は、ワークステージＷＳに投影されるマスクマークＭＡＭ像を反射する。反射したマスクマークＭＡＭ像がアライメント顕微鏡１０に取り込まれる。
上記制御部１１には、モニタ１２が接続され、上記画像処理部１１ａで画像処理された画像はモニタ１２の画面に表示される。
投影レンズ２は、上記位置合わせ制御部１１ｄにより制御される投影レンズズーム駆動機構２ａにより、鏡塔内の一部のレンズが駆動され、投影されるマスクパターンＭＰ像の倍率が変更され、ワークＷ上に投影されるマスクパターンＭＰが拡大縮小される。
また、ワークステージＷＳの表面の、４個のマスクマークＭＡＭが投影される位置には、ミラー５が設けられている。このミラー５は、ワークステージＷＳに投影されるマスクマークＭＡＭ像を反射する。反射したマスクマークＭＡＭ像がアライメント顕微鏡１０に取り込まれる。
上記制御部１１には、モニタ１２が接続され、上記画像処理部１１ａで画像処理された画像はモニタ１２の画面に表示される。
前記したように、スクリーン印刷装置においても、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷの位置合せを行うので、スクリーンマスクＳｃＭにも、露光装置で使用するマスクＭと同様に、アライメントマークＳＡＭが４個形成されている。そこで、あらかじめ、露光装置の制御部１１の登録部１１ｅに、はんだ印刷用のスクリーン印刷装置で用いるスクリーンマスク（メタルマスク）ＳｃＭのアライメントマーク（第２のマスクマーク）ＳＡＭ１〜４の位置情報を入力しておく。
スクリーンマスクのアライメントマークＳＡＭの位置は、ワークの収縮を考慮したワークマークＷＡＭの位置、あるいは、ワークに収縮などの変形が生じていない状態のワークマークＷＡＭの位置（即ちワークマークの設計値の位置）等に対応させて設定する。
これは、スクリーンマスクは、基本的には、想定される基板の伸縮量を考慮して、あるいは変形の生じていない基板を想定して作成され、スクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭの位置も、想定される伸縮量のワークのワークマークの位置、あるいは基板に変形が生じていないワークマークの位置に合わせ作られるためであり、スクリーンマスクＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の位置情報もこれらに対応させて設定する。
これにより、制御部１１は、記憶部１１ｂに、スクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭの位置情報を記憶する。
スクリーンマスクのアライメントマークＳＡＭの位置は、ワークの収縮を考慮したワークマークＷＡＭの位置、あるいは、ワークに収縮などの変形が生じていない状態のワークマークＷＡＭの位置（即ちワークマークの設計値の位置）等に対応させて設定する。
これは、スクリーンマスクは、基本的には、想定される基板の伸縮量を考慮して、あるいは変形の生じていない基板を想定して作成され、スクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭの位置も、想定される伸縮量のワークのワークマークの位置、あるいは基板に変形が生じていないワークマークの位置に合わせ作られるためであり、スクリーンマスクＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の位置情報もこれらに対応させて設定する。
これにより、制御部１１は、記憶部１１ｂに、スクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭの位置情報を記憶する。
図３、図４は本実施例の露光装置におけるマスクとワークの位置合せを説明する図であり、同図により、本実施例のマスクとワークの位置合せにの概要について説明する。なお、位置合わせの手順の詳細については後述する。なお、以下の説明では、投影露光処理の次の工程でスクリーン印刷を行う場合について説明するが、前記したように、次の工程でコンタクト露光、プロキシミティ露光を行う場合にも同様に適用できる。
図３（ａ）はワークＷを示し、前記したようにワークとして使用するプリント基板は、工程の繰り返しにより伸縮するが、同図では収縮したワークＷを示している。ワークＷには同図に示すようにワークマークＷＡＭ１〜ＷＡＭ４が設けられている。図３（ｂ）はワークステージＷＳ上に投影されるマスクＭを示し、同図は縮尺が、例えば１でワークステージＷＳ上に投影されている場合を示している。マスクＭ上には同図に示すように、マスクマークＭＡＭ１〜ＭＡＭ４が設けられている。
図３（ｃ）はスクリーンマスクＳｃＭを示し、スクリーンマスクＳｃＭに第２のマスクマークＳＡＭ1〜ＳＡＭ４が設けられ、第２のマスクマークＳＡＭ１〜ＳＡＭ４の位置は、前記したように制御部１１の記憶部１１ｂに記憶されている。
図３（ａ）はワークＷを示し、前記したようにワークとして使用するプリント基板は、工程の繰り返しにより伸縮するが、同図では収縮したワークＷを示している。ワークＷには同図に示すようにワークマークＷＡＭ１〜ＷＡＭ４が設けられている。図３（ｂ）はワークステージＷＳ上に投影されるマスクＭを示し、同図は縮尺が、例えば１でワークステージＷＳ上に投影されている場合を示している。マスクＭ上には同図に示すように、マスクマークＭＡＭ１〜ＭＡＭ４が設けられている。
図３（ｃ）はスクリーンマスクＳｃＭを示し、スクリーンマスクＳｃＭに第２のマスクマークＳＡＭ1〜ＳＡＭ４が設けられ、第２のマスクマークＳＡＭ１〜ＳＡＭ４の位置は、前記したように制御部１１の記憶部１１ｂに記憶されている。
図４は、上記図３（ａ）〜（ｃ）に示すワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを、中心が一致するよう重ね合わせ、それぞれに設けられたアライメントマークが最も接近するように配置した図であり、ワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを重ね合わせると、例えば同図（ａ）に示すようになる。
なお、露光装置の制御部１１には、スクリーンマスクＳｃＭのアライメントマークＳＡＭ1〜ＳＡＭ４の位置座標が記憶されているだけで、スクリーンマスクＳｃＭの開口部のパターンや、ワークＷ上の配線パッド（はんだパッド）Ｐｄの位置が記憶されているわけではないので同図に示すようにワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを重ね合わせた状態になるわけではないが、同図は理解を容易にするため、これらを重ね合わせて示したものである。
ワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを重ね合わせると、図４（ａ）に示すように、それぞれに設けられたアライメントマークＷＡＭ１−４、ＭＡＭ１−４、ＳＡＭ１−４がずれた状態で重なり、例えばその右下のアライメントマークＷＡＭ４、ＭＡＭ４、ＳＡＭ４を拡大して示すと、図４（ｂ）に示すようになる。
ここで、ワークマークＷＡＭ４とマスクマークＭＡＭ４のずれ量をｄＲ４とし、マスクマークＭＡＭ４と第２のマスクマークＳＡＭ４のずれ量をｄＭ４とする。
同様に、ワークマークＷＡＭ１−３とマスクマークＭＡＭ１−３のずれ量をそれぞれｄＲ１〜ｄＲ３とし、マスクマークＭＡＭ１−３と第２のマスクマークＳＡＭ１−３のずれ量をそれぞれｄＭ３とする。
なお、露光装置の制御部１１には、スクリーンマスクＳｃＭのアライメントマークＳＡＭ1〜ＳＡＭ４の位置座標が記憶されているだけで、スクリーンマスクＳｃＭの開口部のパターンや、ワークＷ上の配線パッド（はんだパッド）Ｐｄの位置が記憶されているわけではないので同図に示すようにワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを重ね合わせた状態になるわけではないが、同図は理解を容易にするため、これらを重ね合わせて示したものである。
ワークＷとマスクＭとスクリーンマスクＳｃＭを重ね合わせると、図４（ａ）に示すように、それぞれに設けられたアライメントマークＷＡＭ１−４、ＭＡＭ１−４、ＳＡＭ１−４がずれた状態で重なり、例えばその右下のアライメントマークＷＡＭ４、ＭＡＭ４、ＳＡＭ４を拡大して示すと、図４（ｂ）に示すようになる。
ここで、ワークマークＷＡＭ４とマスクマークＭＡＭ４のずれ量をｄＲ４とし、マスクマークＭＡＭ４と第２のマスクマークＳＡＭ４のずれ量をｄＭ４とする。
同様に、ワークマークＷＡＭ１−３とマスクマークＭＡＭ１−３のずれ量をそれぞれｄＲ１〜ｄＲ３とし、マスクマークＭＡＭ１−３と第２のマスクマークＳＡＭ１−３のずれ量をそれぞれｄＭ３とする。
本実施例においては、上記マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和に、さらに、上記マスクＭのマスクマークＭＡＭの位置と、次の工程で使用するスクリーンマスクＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４のずれ量ｄＭ１〜４の総和を加えたものが最小になるように、上記マスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率を調整するとともに、マスクＭまたはワークＷを移動させて、マスクとワークの位置合せを行う。
すなわち、４個のマスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標と、それに対応する４個のワークマークＷＡＭ１〜４の位置座標とのずれ量ｄＲ１〜ｄＲ４の総和は、次に示す前記式（１）であらわされる。
また、４個所のマスクマークＭＡＭ１〜４とスクリーンマスクＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４のずれ量の総和は、次の式（２）で表される。
なお、従来は、このずれ量ｄＲ１〜ｄＲ４の総和（式（１））が最も小さくなるように、して位置合せを行っていた。
すなわち、４個のマスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標と、それに対応する４個のワークマークＷＡＭ１〜４の位置座標とのずれ量ｄＲ１〜ｄＲ４の総和は、次に示す前記式（１）であらわされる。
また、４個所のマスクマークＭＡＭ１〜４とスクリーンマスクＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４のずれ量の総和は、次の式（２）で表される。
なお、従来は、このずれ量ｄＲ１〜ｄＲ４の総和（式（１））が最も小さくなるように、して位置合せを行っていた。
本実施例では、式（１）で示されるマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和と、式（２）で示されるマスクマークＭＡＭと第２のマスクマークＳＡＭのずれ量ｄＭ１〜４の総和の和が最も小さくなるように、上記マスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率を調整するとともに、マスクＭまたはワークＷを移動させて、マスクとワークの位置合せを行う。
マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量の総和と、マスクマークＭＡＭとスクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭのずれ量の総和の和は、次の式（３）で表される。即ち露光装置は、式（３）の値が最小になるように、マスクとワークの位置合せを行う。
マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量の総和と、マスクマークＭＡＭとスクリーンマスクの第２のマスクマークＳＡＭのずれ量の総和の和は、次の式（３）で表される。即ち露光装置は、式（３）の値が最小になるように、マスクとワークの位置合せを行う。
これにより、露光処理によりワークＷに形成される配線パッドの位置は、収縮したワークＷに伴い縮小した配線パターンと、スクリーンマスクＳｃＭの開口の中間位置になる。
そのため、露光によりワークＷに形成するはんだパッドＰｄは、縮小している配線パターンＰｐのはんだパッドを形成すべき所定の位置に対して、完全には一致しないが、断線や短絡が生じるほどはずれない位置に形成される。
また、この後、スクリーン印刷により形成するはんだの印刷も、露光により形成されたはんだパッドＰｄの位置に対して、完全には一致しないが、断線や短絡が生じるほどはずれない位置に形成される。
なお、式（３）のαは、マスクマークＭＡＭとワークワークマークＷＡＭの位置合せと、スクリーンマスクのアライメントマークＳＡＭとマスクマークＭＡＭの位置合せの、どちらに重きをおくかの係数である。
そのため、露光によりワークＷに形成するはんだパッドＰｄは、縮小している配線パターンＰｐのはんだパッドを形成すべき所定の位置に対して、完全には一致しないが、断線や短絡が生じるほどはずれない位置に形成される。
また、この後、スクリーン印刷により形成するはんだの印刷も、露光により形成されたはんだパッドＰｄの位置に対して、完全には一致しないが、断線や短絡が生じるほどはずれない位置に形成される。
なお、式（３）のαは、マスクマークＭＡＭとワークワークマークＷＡＭの位置合せと、スクリーンマスクのアライメントマークＳＡＭとマスクマークＭＡＭの位置合せの、どちらに重きをおくかの係数である。
α＞１とすると、マスクマークＭＡＭと第２のマスクマークＳＡＭのずれ量ｄＭ１〜４の総和が小さくなるように位置合せが行われる。即ち、マスクＭとスクリーンマスクＳｃＭとのずれが少ないように位置合せを行う。
α＜１とすると、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和が小さくなるように位置合せが行われる。即ち、マスクＭとワークＷとのずれが少ないように位置合せを行う。
α＝１とすると、マスクマークＭＡＭと第２のマスクマークＳＡＭのずれ量ｄＭ１〜４の総和と、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和とが均等になるように位置合せが行われる。
αの値は、ワークＷに形成されている配線パターンＰｐとはんだパッドＰｄの位置合せに重みを置くか、印刷するはんだＳとはんだパッドＰｄの位置合せに重みを置くかで、その場に応じて適宜設定する。
α＜１とすると、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和が小さくなるように位置合せが行われる。即ち、マスクＭとワークＷとのずれが少ないように位置合せを行う。
α＝１とすると、マスクマークＭＡＭと第２のマスクマークＳＡＭのずれ量ｄＭ１〜４の総和と、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭのずれ量ｄＲ１〜４の総和とが均等になるように位置合せが行われる。
αの値は、ワークＷに形成されている配線パターンＰｐとはんだパッドＰｄの位置合せに重みを置くか、印刷するはんだＳとはんだパッドＰｄの位置合せに重みを置くかで、その場に応じて適宜設定する。
図５は位置合わせ手順を示すフローチャート、図６は位置合わせの説明図であり、以下、前記図１、図２等を参照しながら具体的な位置合わせ手順について説明する。
まず、前記したように、露光装置の制御部１１の登録部１１ｅに、はんだ印刷用のスクリーン印刷装置で用いるスクリーンマスク（メタルマスク）ＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の位置情報を設定しておく（図５のステップＳ１）。
次にマスクマークＭＡＭをサーチする（図５のステップＳ２）。すなわち、ワークステージＷＳにワークＷがない状態（図２参照）で、４個のマスクマークＭＡＭが形成されたマスクＭに光照射装置１から光を照射する。マスクマークＭＡＭは投影レンズ２、アライメント顕微鏡１０のハーフミラー１０ａを介してワークステージＷＳの表面に設けられたミラー５上に投影される。マスクマークＭＡＭはミラー５により反射され、ハーフミラー１０ａ、レンズＬ１，Ｌ２を介してＣＣＤカメラ１０ｂに入射する。入射したマスクマークＭＡＭ像は制御部１１の画像処理部１１ａにより画像処理され、各マスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標が記憶部１１ｂに記憶される。マスクマークＭＡＭの位置の記憶ができたら、光照射部１からの光照射を停止する。なお、このときの投影レンズズーム駆動機構２ａによるマスクパターンＭＰの投影像の倍率は、前記したように倍率が１であってもよいし、また、ワークの寸法に合わせた倍率を設定してもよい。
まず、前記したように、露光装置の制御部１１の登録部１１ｅに、はんだ印刷用のスクリーン印刷装置で用いるスクリーンマスク（メタルマスク）ＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の位置情報を設定しておく（図５のステップＳ１）。
次にマスクマークＭＡＭをサーチする（図５のステップＳ２）。すなわち、ワークステージＷＳにワークＷがない状態（図２参照）で、４個のマスクマークＭＡＭが形成されたマスクＭに光照射装置１から光を照射する。マスクマークＭＡＭは投影レンズ２、アライメント顕微鏡１０のハーフミラー１０ａを介してワークステージＷＳの表面に設けられたミラー５上に投影される。マスクマークＭＡＭはミラー５により反射され、ハーフミラー１０ａ、レンズＬ１，Ｌ２を介してＣＣＤカメラ１０ｂに入射する。入射したマスクマークＭＡＭ像は制御部１１の画像処理部１１ａにより画像処理され、各マスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標が記憶部１１ｂに記憶される。マスクマークＭＡＭの位置の記憶ができたら、光照射部１からの光照射を停止する。なお、このときの投影レンズズーム駆動機構２ａによるマスクパターンＭＰの投影像の倍率は、前記したように倍率が１であってもよいし、また、ワークの寸法に合わせた倍率を設定してもよい。
ついで、不図示の搬送系によりワークＷが搬送され、ワークステージＷＳ上にワークＷが載置される（図１参照）。ワークＷには配線パターンが形成されレジストが塗布されている。上記ワークＷのワークマークＷＡＭをサーチする（図５のステップＳ３）。
すなわち、ワークＷに形成されているワークマークＷＡＭの像は、アライメント顕微鏡１０のハーフミラー１０ａ、レンズＬ１，Ｌ２を介してＣＣＤカメラ１０ｂにより撮像される。撮像されたワークマークＷＡＭ像は、制御部１１の画像処理部１１ａにより画像処理され、各ワークマークＷＡＭ１〜４の位置座標が求められる。
すなわち、ワークＷに形成されているワークマークＷＡＭの像は、アライメント顕微鏡１０のハーフミラー１０ａ、レンズＬ１，Ｌ２を介してＣＣＤカメラ１０ｂにより撮像される。撮像されたワークマークＷＡＭ像は、制御部１１の画像処理部１１ａにより画像処理され、各ワークマークＷＡＭ１〜４の位置座標が求められる。
上記のようにして得た、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４を図示すると例えば図６（ａ）に示すようになる。なお、同図はワークマークＷＡＭ１〜４が最も外側に配置され、マスクマークＭＡＭ１〜４がその内側に配置され、第２のマスクマークＳＡＭが最も内側に配置される場合を示している。
制御部１１の演算部１１ｃは上記ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４の中心位置を求める。これに基づき、制御部１１の位置合わせ制御部２２ｄは、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の中心位置に一致するように、また、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４によりそれぞれ形成される矩形の各辺が平行になるようにワークステージＷＳまたはマスクステージＭＳをＸＹθ方向に移動させる（図５のステップＳ４）。
これにより、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４は図６（ｂ）に示すような配置になる。
制御部１１の演算部１１ｃは上記ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４の中心位置を求める。これに基づき、制御部１１の位置合わせ制御部２２ｄは、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の中心位置に一致するように、また、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４によりそれぞれ形成される矩形の各辺が平行になるようにワークステージＷＳまたはマスクステージＭＳをＸＹθ方向に移動させる（図５のステップＳ４）。
これにより、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４は図６（ｂ）に示すような配置になる。
制御部１１の演算部１１ｃは、ワークマークＷＡＭｉ（ｉ＝１〜４）とマスクマークＭＡＭｉ（ｉ＝１〜４）の位置座標の差を演算しこれをａｉ（ｉ＝１〜４）とする。また、マスクマークＭＡＭｉ（ｉ＝１〜４）と第２のマスクマークＳＡＭｉ（ｉ＝１〜４）の差を演算しこれをｂｉ（ｉ＝１〜４）とする（図５のステップＳ５）。
そして、以下の式（４）によりワークマークＷＡＭｉ、マスクマークＭＡＭｉ、第２のマスクマークＳＡＭｉのずれ量の総和Ｅを求め、ずれ量の総和Ｅが最小となるマスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率を演算する（図５のステップＳ６）。位置合わせ制御１１ｄは、投影レンズズーム駆動機構２ａを駆動して、投影レンズ２の倍率を設定する（図５のステップＳ７）。
そして、以下の式（４）によりワークマークＷＡＭｉ、マスクマークＭＡＭｉ、第２のマスクマークＳＡＭｉのずれ量の総和Ｅを求め、ずれ量の総和Ｅが最小となるマスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率を演算する（図５のステップＳ６）。位置合わせ制御１１ｄは、投影レンズズーム駆動機構２ａを駆動して、投影レンズ２の倍率を設定する（図５のステップＳ７）。
以上のようにしてマスクＭとワークＷの位置合わせが行われると、前記したように、ワークＷに対しマスクＭを介して、光照射部１から露光光を照射し、マスクＭに形成されているパターンをワークＷ上に露光する。これにより、ワークＷに形成されている配線パターンの所定の位置に配線パッドが形成される。
次に、前記図１１−１３で説明したように、ワークＷとスクリーンマスクＳｃＭとの位置合わせを行って、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させ、ワークＷ上の配線パッド上にはんだを塗布し、はんだパットを形成する。
これにより、ワークに形成される配線パッドは、配線パターンを形成した位置に対して、大きくずれた位置に形成されることはなく、かつ、次の工程でスクリーン印刷により塗布されるはんだの位置も配線パッドの位置に対して、完全には一致しないが、大きくずれることがない。
次に、前記図１１−１３で説明したように、ワークＷとスクリーンマスクＳｃＭとの位置合わせを行って、スクリーンマスクＳｃＭとワークＷを接触させ、ワークＷ上の配線パッド上にはんだを塗布し、はんだパットを形成する。
これにより、ワークに形成される配線パッドは、配線パターンを形成した位置に対して、大きくずれた位置に形成されることはなく、かつ、次の工程でスクリーン印刷により塗布されるはんだの位置も配線パッドの位置に対して、完全には一致しないが、大きくずれることがない。
次に、図７、図８により位置合わせ手順の他の実施例を説明する。図７は、位置合わせ手順を示すフローチャート、図８は位置合わせの説明図である。
図５、図６では、マスクＭとワークＷの中心位置を合わせた後に、ずれ量の総和Ｅが最小になるように投影レンズの倍率を設定する場合の手順について説明したが、図７、図８は上記のような中心位置を合わせる操作をすることなく、位置合わせを行う場合を示している。
図５、図６では、マスクＭとワークＷの中心位置を合わせた後に、ずれ量の総和Ｅが最小になるように投影レンズの倍率を設定する場合の手順について説明したが、図７、図８は上記のような中心位置を合わせる操作をすることなく、位置合わせを行う場合を示している。
まず、前記したように、露光装置の制御部１１の登録部１１ｅに、はんだ印刷用のスクリーン印刷装置で用いるスクリーンマスク（メタルマスク）ＳｃＭの第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の位置情報を設定しておく（図７のステップＳ１）。
次にマスクマークＭＡＭをサーチする（図７のステップＳ２）。そして、マスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標を記憶部１１ｂに記憶する。
ついで、ワークＷのワークマークＷＡＭをサーチする（図７のステップＳ３）。
上記のようにして得た、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４を図示すると例えば図８（ａ）に示すようになる（前記図６（ａ）と同じ）。
次にマスクマークＭＡＭをサーチする（図７のステップＳ２）。そして、マスクマークＭＡＭ１〜４の位置座標を記憶部１１ｂに記憶する。
ついで、ワークＷのワークマークＷＡＭをサーチする（図７のステップＳ３）。
上記のようにして得た、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４を図示すると例えば図８（ａ）に示すようになる（前記図６（ａ）と同じ）。
制御部１１の演算部１１ｃは、ワークマークＷＡＭｉ（ｉ＝１〜４）とマスクマークＭＡＭｉ（ｉ＝１〜４）の位置座標の差を演算しこれをａｉ（ｉ＝１〜４）とする。また、マスクマークＭＡＭｉ（ｉ＝１〜４）と第２のマスクマークＳＡＭｉ（ｉ＝１〜４）の差を演算しこれをｂｉ（ｉ＝１〜４）とする（図７のステップＳ４）。
そして、前記式（４）によりワークマークＷＡＭｉ、マスクマークＭＡＭｉ、第２のマスクマークＳＡＭｉのずれ量の総和Ｅを求め、ずれ量の総和Ｅが最小となるマスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率と、マスクステージＭＳもしくはワークステージＷＳのＸＹθ移動量を演算する（図７のステップＳ５）。
そして、これに基づき、制御部１１の位置合わせ制御部２２ｄは、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の中心位置に一致するように、また、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４がそれぞれ最も接近するように、ワークステージＷＳまたはマスクステージＭＳをＸＹθ方向に移動させるとともに、投影レンズズーム駆動機構２ａを駆動して、投影レンズ２の倍率を設定する（図７のステップＳ６）。これにより、図８（ｂ）に示すようにマスクＭとワークＷの位置合わせが行われる。
そして、前記式（４）によりワークマークＷＡＭｉ、マスクマークＭＡＭｉ、第２のマスクマークＳＡＭｉのずれ量の総和Ｅを求め、ずれ量の総和Ｅが最小となるマスクＭのパターンを拡大または縮小投影する倍率と、マスクステージＭＳもしくはワークステージＷＳのＸＹθ移動量を演算する（図７のステップＳ５）。
そして、これに基づき、制御部１１の位置合わせ制御部２２ｄは、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４の中心位置に一致するように、また、ワークマークＷＡＭ１〜４、マスクマークＭＡＭ１〜４、第２のマスクマークＳＡＭ１〜４がそれぞれ最も接近するように、ワークステージＷＳまたはマスクステージＭＳをＸＹθ方向に移動させるとともに、投影レンズズーム駆動機構２ａを駆動して、投影レンズ２の倍率を設定する（図７のステップＳ６）。これにより、図８（ｂ）に示すようにマスクＭとワークＷの位置合わせが行われる。
１ 光照射装置
２ 投影レンズ
２ａ 投影レンズズーム駆動機構
３ マスクステージ駆動機構
４ ワークステージ駆動機構
５ ミラー
１０ アライメント顕微鏡
１０ａ ハーフミラー
１０ｂ ＣＣＤカメラ
１１ 制御部
１１ａ 画像処理部
１１ｂ 記憶部
１１ｃ 演算部
１１ｄ 位置合わせ制御部
１１ｅ 登緑部
１２ モニタ
１３ マスクステージ（スクリーン印刷用）
１４ ワークステージ（スクリーン印刷用）
１５ スキージ
１６ アライメント顕微鏡（スクリーン印刷用）
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＭＡＭ マスクマーク（マスクのアライメントマーク）
Ｐｄ 配線パッド
Ｐｐ 配線パターン
Ｓ はんだ
ＳｃＭ スクリーンマスク（メタルマスク）
ＳＡＭ 第２のマスクマーク（スクリーンマスクのアライメントマーク）
Ｗ ワーク
ＷＳ ワークステージ
ＷＡＭ ワークマーク（ワークのアライメントマーク）
２ 投影レンズ
２ａ 投影レンズズーム駆動機構
３ マスクステージ駆動機構
４ ワークステージ駆動機構
５ ミラー
１０ アライメント顕微鏡
１０ａ ハーフミラー
１０ｂ ＣＣＤカメラ
１１ 制御部
１１ａ 画像処理部
１１ｂ 記憶部
１１ｃ 演算部
１１ｄ 位置合わせ制御部
１１ｅ 登緑部
１２ モニタ
１３ マスクステージ（スクリーン印刷用）
１４ ワークステージ（スクリーン印刷用）
１５ スキージ
１６ アライメント顕微鏡（スクリーン印刷用）
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＭＡＭ マスクマーク（マスクのアライメントマーク）
Ｐｄ 配線パッド
Ｐｐ 配線パターン
Ｓ はんだ
ＳｃＭ スクリーンマスク（メタルマスク）
ＳＡＭ 第２のマスクマーク（スクリーンマスクのアライメントマーク）
Ｗ ワーク
ＷＳ ワークステージ
ＷＡＭ ワークマーク（ワークのアライメントマーク）
Claims (2)
- 第１のマスクのパターンを、該マスクとは大きさが異なるワーク上に拡大または縮小投影して、上記マスクに形成されたアライメントマークの投影像と、ワーク上に形成されたアライメントマーク像とを位置合せして上記マスクパターンをワーク上に露光する露光する、マスクとワークの位置合わせ方法であって、
次の工程で上記ワークに重ねて合わせて使用される予め定められた大きさの第２のマスクのアライメントマークの位置を予め記憶しておき、
第１のマスクとワークの位置合わせを行う際、
上記第１のマスクのパターンを上記ワーク上へ拡大または縮小投影する倍率を調整し、該第１のマスクに形成されたアライメントマーク像のワーク上の投影位置と、ワークに形成したアライメントマークの第１のずれ量と、
第１のマスクに形成されたアライメントマークのワーク上の投影位置と、上記記憶されている第２のマスクに形成されたアライメントマークの位置の第２のずれ量との総和が、最も小さくなるように、上記第１のマスクと上記ワークとを位置合せする
ことを特徴とするマスクとワークの位置合せ方法。 - 上記次の工程における作業は、上記ワークに上記第２のマスクを重ねて合わせて、該マスクに形成された開口にはんだペーストを注入してワーク上にはんだを載せるはんだ印刷作業、もしくは、上記第２のマスクに形成されたパターンをワーク上に転写するコンタクト露光、またはプロキシミティ露光である
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクとワークの位置合わせ方法。
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