KR100614012B1

KR100614012B1 - 노광방법 및 주사형 노광장치

Info

Publication number: KR100614012B1
Application number: KR1020007005741A
Authority: KR
Inventors: 나라게이; 가또히로까즈
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2006-08-22
Also published as: AU1687999A; JP4396032B2; US6437354B1; TW396395B; KR20010032499A; WO1999035537A1

Abstract

본 발명은, 액정표시장치 등을 제조할 때의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광방법 및 주사형 노광장치에 관한 것으로, 특히, 프로세스중에서 변형이 발생한 기판을 노광하는데 적합한 노광방법 및 주사형 노광장치에 관한 것으로, 변형된 기판에 대하여 정확한 위치맞춤을 행할 수 있는 노광방법 및 주사형 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 패턴을 가진 마스크 (5) 와 플레이트 (4) 를 동기이동하여, 마스크 (5) 의 패턴을 플레이트 (4) 에 노광하는 주사형 노광장치에 있어서, 플레이트 (4) 의 형상의 변화를 검출하는 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 과, 검출결과에 따라 동기이동 중에 마스크 (5) 와 플레이트 (4) 의 상대위치를 보정하는 제어장치 (13) 를 구비하도록 구성한다.

리소그래피 공정, 노광방법, 주사형 노광장치

Description

노광방법 및 주사형 노광장치{EXPOSURE METHOD AND SCANNING-TYPE ALIGNER}

본 발명은 반도체장치, 액정표시장치 또는 박막자기헤드 등을 제조할 때의 포토리소그래피공정에서 사용되는 노광방법 및 주사형 노광장치에 관한 것으로, 특히, 프로세스 중에서 변형이 발생한 기판을 노광하는데 적합한 노광방법 및 주사형 노광장치에 관한 것이다.

근년, 퍼스널 컴퓨터, 텔레비젼 등의 표시소자로서, 액정표시장치가 많이 이용되어 오고 있다. 이 액정표시장치는, 유리기판 상에 투명전극층이나 스위칭소자를 구성하는 복수의 패턴층이 적층되어 제작되고 있다. 이들 패턴층은 포토리소그래피의 수법을 사용하여 패터닝된다. 이 액정표시장치의 제조에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들면, 마스크 상에 형성된 원화(原畵)패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 유리기판 상에 투영하고, 유리기판 상에 도포된 포토리소그래피층을 감광시킴으로써 패턴을 전사하는 투영노광장치가 사용되고 있다.

이와 같은 투영노광장치의 일례로서, 유리기판 (플레이트) 에 대하여 노광처리를 행하는 주사형 노광장치를 도 12 및 도 13 을 사용하여 설명한다. 도 12 는, 종래의 주사형 노광장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다. 또, 도 13 은, 도 12 에 나타낸 종래의 주사형 노광장치에서 행해지는 마스크와 플레이트의 위치맞춤 (얼라인먼트) 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 12 에 있어서, 단면이 ⊃ 자 형상으로 형성된 캐리지 (21) 의 일방의 측벽부에 플레이트 (22) 가 고정되고, 타방의 측벽부에 마스크 (23) 가 고정된다. 그리고, 조명계 (24) 로부터 조사되는 노광광에 의해 캐리지 (21) 에 고정된 마스크 (23) 의 일부 영역의 패턴이 조명되고, 마스크 (23) 를 투과한 노광광이 투영광학계 (25) 를 투과함으로서, 플레이트 (22) 상의 일부의 영역에 마스크 (23) 의 일부 영역의 패턴이 전사된다. 그리고, 이와 같은 동작과 함께, 캐리지 (21) 가 가이드 (26) 상을 소정의 방향 (A ;주사방향) 으로 이동되어, 마스크 (23) 상의 패턴영역의 전면이 플레이트 (22) 상에 전사된다.

그리고, 상술한 바와 같은 노광동작에 있어서는, 마스크 (23) 에 형성된 패턴의 투영 이미지와 플레이트 (22) 상에 이미 형성되어 있는 패턴층이 정확하게 중첩될 필요가 있다. 그래서, 마스크 (23) 와 플레이트 (22) 의 얼라인먼트가 행해진다.

이 얼라인먼트를 행하기 위해, 마스크 (23) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와, 플레이트 (22) 상에 형성된 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 현미경 (26, 27) 으로 관찰하고, 이들의 위치어긋남을 검출하여 마스크 (23) 와 플레이트 (22) 의 위치관계의 보정이 행해진다. 플레이트 (22) 및 마스크 (23) 의 Y 방향 양단부에는 X 방향을 따라 복수의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있고, 이들 1 또는 복수에 대하여 얼라인먼트 현미경 (26, 27) 에 의한 관찰이 행해진다. 그리고, 이들 얼라인먼 트 현미경 (26, 27) 의 검출결과에 근거하여, 마스크 (23) 에 대한 플레이트 (22) 의 상대위치, 상대크기 등이 파악되고, 이것에 근거하여, 마스크 (23) 의 위치를 조정하거나, 또는 투영광학계 (25) 의 배율을 보정하거나 한다.

예를 들면, 상술의 얼라인먼트 현미경 (26, 27) 에 의한 검출결과에 의해, 도 13(a) 에 나타낸 바와 같이, 플레이트 (22) 와 마스크 (23) 가 상대적으로 X 방향 및 Y 방향으로 평행으로 어긋나 있는 (시프트되어 있음) 상태인 것이 판명되면, 마스크 (23) 를 고정하고 있는 마스크 테이블 (32) 을 X 방향으로 이동시키는 액츄에이터 (28) 및 Y 방향으로 이동시키는 2 개의 액츄에이터 (29, 30) 를 구동함으로써 소정량 마스크 (23) 를 평행이동시킨다 (시프트 보정).

또, 도 13(b) 에 나타낸 바와 같이, 플레이트 (22) 와 마스크 (23) 가 Z 축 둘레에 회전어긋남을 발생시키고 있는 경우에는, 액츄에이터 (29, 30) 의 구동량을 다르게 함으로서 마스크 (23) 를 소정량 회전시킨다 (로테이션 보정). 또, 도 13(c) 에 나타낸 바와 같이, 마스크 (23) 와 플레이트 (22) 와의 상대적인 크기가 다른 경우에는, Y 방향에 대해서는 투영광학계 (25) 의 배율을 보정함과 동시에, X 방향에 대해서는, 액츄에이터 (28) 를 구동하여, 캐리지 (21) 가 한창 주사이동하고 있는 중에 마스크 (23) 를 X 방향으로 이동시켜 마스크 (23) 와 플레이트 (22) 와의 상대주사속도를 소정량 변경하도록 하여 X 방향의 배율을 보정하도록 한다 (스케일링 보정).

구체적으로는, 예를 들면, 플레이트 (22) 가 X 방향으로 4 ppm 신장되어 있는 경우에는, 마스크 (23) 는 캐리지 (21) 의 주사에 따라 주사방향과는 역방향으 로 4 ppm 분 이동시키도록 액츄에이터 (28) 를 구동하면 된다.

또한, 마스크 (23) 의 얼라인먼트 마크는, 마스크 작성시에 미리 작성되고, 플레이트 (22) 의 얼라인먼트 마크는, 일반적으로는, 첫회의 노광처리시에 작성된다.

그런데, 일반적으로 투영노광장치에 반송되어 노광처리되는 플레이트는, 프로세스 중에 복수회의 가열처리를 통과하여, 몇 층에나 걸쳐 원화패턴의 노광이 반복된다. 주로 이 프로세스 중에 있어서의 가열처리에 의해, 플레이트가 신축 등으로 그 형상이 변화되는 경우가 있다. 예를 들면, 도 14(a) 에 나타낸 바와 같이, 평면형상이 장방형이고, 각 변부가 대략 직선형상이었던 플레이트가, 여러가지 프로세스를 거침으로써, 도 14(b) 에 나타낸 바와 같이, Y 방향으로 곡선적으로 구부러지거나, 도 14(c) 에 나타낸 바와 같이, 평행사변형 형상으로 변형되어 버리는 일이 있다.

그러나, 이들 도 14(b), (c) 에 나타낸 바와 같은 변형을 일으키고 있는 플레이트를 노광하려고 하면, 노광동작에 있어서의 X 방향으로의 주사이동과 함께 Y 방향의 변형량이 점점 변화하므로, 종래의 시프트보정. 로테이션보정 및 스케일링보정으로는 충분히 얼라인먼트의 보정을 행할 수 없는 문제를 갖고 있다. 정확한 얼라인먼트가 행해지지 않고 노광된 패턴은, 하지(下地)의 패턴과의 사이에 무시할 수 없는 중첩오차를 발생하게 되어, 결과적으로, 플레이트 상에 형성된 다수의 소자의 특성이 플레이트의 영역마다 달라지는 문제를 일으킨다.

본 발명의 목적은, 변형된 기판에 대하여 정확한 위치맞춤을 행할 수 있는 노광방법 및 주사형 노광장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 실시형태를 나타내는 도 1 내지 도 11 에 대응시켜 설명하면, 상기 목적은, 패턴을 가진 마스크 (5) 와 기판 (4) 을 동기이동하여, 마스크 (5) 의 패턴을 기판 (4) 에 노광하는 노광방법에 있어서, 기판 (4) 의 형상의 변화를 검출하는 스텝과, 검출결과에 따라 동기이동 중에 마스크 (5) 와 기판 (4) 의 상대위치를 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법에 의해 달성된다.

또, 본 발명의 노광방법에 있어서, 마스크 (5) 의 패턴은 투영광학계 (3, 15) 에 의해 기판 (4) 에 투영되도록 하여도 된다. 또, 본 발명의 노광방법에 있어서, 보정하는 스텝은, 동기이동방향과 투영광학계 (3, 15) 의 광축방향에 대략 직교하는 방향으로 마스크 (5) 를 이동하도록 하여도 된다.

또, 본 발명의 노광방법에 있어서, 기판 (4) 의 형상의 변화를 검출하는 스텝은, 마스크 (5) 와 기판 (4) 에 형성된 동기이동방향으로 나열한 적어도 3 점 이상의 위치맞춤 마크에 의한 위치맞춤에 근거하여 기판 (4) 형상의 변화를 검출하고, 보정하는 스텝은, 검출결과를 적어도 2 개 이상의 직선, 또는 곡선의 함수에 근사하여, 함수에 근거하여 상대위치의 보정을 하도록 하여도 된다.

또, 상기 목적은, 패턴을 가진 마스크 (5) 와 기판 (4) 을 동기이동하여, 마스크 (5) 의 패턴을 기판 (4) 에 노광하는 주사형 노광장치에 있어서, 기판 (4) 의 형상의 변화를 검출하는 검출장치 (1, 2) 와, 검출결과에 따라 동기이동 중에 마스크 (5) 와 기판 (4) 과의 상대위치를 보정하는 보정기구 (13, 16) 를 구비한 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치에 의해 달성된다.

또, 본 발명의 주사형 노광장치에 있어서, 마스크 (5) 의 패턴을 기판 (4) 에 투영하는 투영광학계 (3, 15) 를 구비하도록 하여도 된다. 또, 본 발명의 주사형 노광장치에 있어서, 투영광학계 (15) 는, 정립정상(正立正像)의 투영렌즈를 복수 구비하도록 하여도 된다. 그리고 또, 본 발명의 주사형 노광장치에 있어서, 투영광학계 (3, 15) 의 투영배율을 조정하는 배율조정기구 (19, 100) 를 구비하고, 보정기구 (13) 는, 검출결과에 따라 배율조정기구 (19, 100) 를 제어하도록 하여도 된다. 또, 본 발명의 주사형 노광장치에 있어서, 투영광학계 (15) 에 의해 기판 (4) 에 투영되는 패턴의 위치를 조절하는 위치조절기구 (100) 를 구비하도록 하여도 된다. 배율조정기구 (19, 100) 와 위치조절기구 (100) 를 병용함으로써 어떤 기판 (4) 의 변형에도 대응할 수 있어, 마스크 (5) 의 패턴을 기판 (4) 에 정밀하게 전사할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 노광방법에 있어서, 동기이동중에 투영광학계 (3, 15) 의 투영배율을 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 본 발명의 노광방법에 있어서, 투영광학계 (15) 는 정립정상의 투영렌즈를 복수 구비하여, 노광은 복수의 투영렌즈의 투영영역의 일부를 중복하여 행해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 노광방법에 있어서, 동기이동중에, 투영광학계 (15) 에 의해 기판 (4) 에 투영되는 패턴의 위치를 조절하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 노광방법에 있어서, 보정하는 스텝은, 동기이동방향과 투영광학계 (15) 의 광축방향에 대략 직교하는 방향으로 마스크 (5) 를 이동하는 것을 특징으로 한다. 또한, 동기이동중에, 투영광학계 (15) 의 투영배율을 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 본 발명의 주사형 노광장치에 있어서, 보정기구 (13, 16) 는, 마스크 (5) 를 고정하는 마스크 스테이지를 동기이동방향과 투영광학계 (15) 의 광축방향에 대략 직교하는 방향으로 구동하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 주사형 노광장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2 는 마스크와 플레이트의 얼라인먼트를 설명하는 도면이다.

도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 노광방법을 설명하는 도면이다.

도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 주사형 노광장치의 개략의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 5 는 투영광학계 (15) 의 결상특성 조정기구 (100) 를 나타낸 도면이다.

도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 노광방법에 있어서의 연결오차를 설명하는 도면이다.

도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 노광방법에 있어서의 연결오차를 방지하기 위한 동작을 나타내는 도면이다.

도 8 은 사다리꼴 형상으로 변형된 경우에 플레이트 (4) 를 나타낸 도면이다.

도 9 는 사다리꼴 형상으로 변형된 경우에 플레이트 (4) 를 나타낸 도면이다.

도 10 은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 노광방법에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크의 위치로부터 근사함수를 구하는 다른 방법을 설명하는 도면이다.

도 11 은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 노광방법에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크의 위치로부터 근사함수를 구하는 또 다른 방법을 설명하는 도면이다.

도 12 는 종래의 주사형 노광장치의 개략의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 13 은 종래의 얼라인먼트를 나타낸 도면이다.

도 14 는 프로세스 중에 발생하는 플레이트의 변형을 설명하는 도면이다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 주사형 노광장치를 도 1 내지 도 3 을 사용하여 설명한다. 또한, 주사형 노광장치는, U.S.Patent 5,602,620, U.S.Patent 5,617,181 및 본원 출원인에 의해 1996 년 11월 4일에 미국특허청에 출원된 출원번호 08/743096 에 기재되어 있고, 이들 기재는 본원 명세서에 포함된다. 먼저, 본 실시형태에 의한 주사형 노광장치의 개략 구성을 도 1 을 사용하여 설명한다. 또한, 도 1 에서, 투영광학계 (3) 의 광축에 평행으로 Z 축을 취하고, 캐리지 (7) 의 주사방향으로 X 축을 취하고, Z 축 및 X 축에 직교하는 방향으로 Y 축을 취하고 있다.

본 주사형 노광장치에는, 단면이 ⊃ 자형상으로 형성된 캐리지 (7) 가 구비되고, 캐리지 (7) 는 도시하지 않은 구동기구에 의해 가이드 (8) 상을 도면중 A 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 이 캐리지 (7) 는, 일방의 측벽부에 도시하지 않은 플레이트 테이블을 갖고, 타방의 측벽부에 마스크 테이블 (9) 를 가지며, 플레이트 테이블 및 마스크 테이블 (9) 에 플레이트 (4) 및 마스크 (5) 를 고정시키면, 플레이트 (4) 및 마스크 (5) 가 대향하도록 형성되어 있다. 또, 캐리지 (7) 에는, 복수 (본 실시형태에서는, 3개) 의 액츄에이터 (10 ∼ 12) 가 구비되고, 이들 액츄에이터 (10 ∼ 12) 에 의해 마스크 테이블 (9) 이 X 축방향, Y 축방향 및 X-Y 평면에서의 회전방향의 이동을 할 수 있게 되어 있어, 마스크 (5) 와 플레이트 (4) 와의 상대위치를 변경할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 주사형 노광장치는, 노광광을 조사하는 조명계 (6) 를 갖고 있고, 조명계 (6) 는, 도시하지 않은 조명조리개나 옵티컬 인테그레이터를 사용하여 마스크의 일부분을 조도 일정하게 조명하도록 되어 있다. 그리고, 조명계 (6) 에 대향하여 투영광학계 (3) 가 마스크 (5) 와 플레이트 (4) 와의 사이에 구비되어 있 다. 이 투영광학계 (3) 는, 마스크 (5) 를 통과한 노광광에 의해 마스크 (5) 의 일부분의 패턴을 플레이트 (4) 의 일부분에 정립상 (상하 좌우방향의 횡배율이 양으로 되는 이미지) 으로서 전사한다. 따라서, 마스크 (5) 및 플레이트 (4) 가 캐리지 (7) 의 이동에 따라 일체적으로 화살표 A 방향으로 이동함으로써, 마스크 (5) 의 모든 패턴이 플레이트 (4) 의 전체면에 전사되도록 되어 있다. 또, 투영광학계 (3) 는, 복수의 투영렌즈군으로 구성되어, 각 투영렌즈군 간의 기체의 압력 등을 조정할 수 있는 구성으로 되어 있어, 기체의 압력 등을 조정함으로써 패턴의 투영배율을 조정할 수 있는 배율조정기구 (19) 를 구비하고 있다.

또한, 본 주사형 노광장치에는, 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 이 마스크 (5) 의 조명계 (6) 측에 투영광학계 (3) 의 광축에 평행인 방향으로 향해져 형성되어 있어, 마스크 (5) 및 투영광학계 (3) 를 통하여 플레이트 (4) 를 관찰할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 은, 주사노광전에 마스크 (5) 및 플레이트 (4) 의 얼라인먼트 마크를 검출하여, 검출결과를 제어장치 (13) 에 출력하도록 되어 있다. 또한, 얼라인먼트 현미경 (1) 은, 마스크 (5) 및 플레이트 (4) 의 중심으로부터 ＋Y 방향측의 얼라인먼트 마크를 관찰하도록, 또 얼라인먼트 현미경 (2) 은 마스크 (5) 및 플레이트 (4) 의 중심으로부터 －Y 방향측의 얼라인먼트 마크를 관찰하도록, 도면내의 Y 축 방향으로 이간시켜 형성되어 있다.

제어장치 (13) 는 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 으로부터 출력된 검출결과에 근거하여, 종래와 동일한 시프트보정, 로테이션 보정을 행하고, 또한, 플레이트 (4) 의 형상을 파악하여, 주사방향에 대하는 플레이트 (4) 형상의 Y 축방향의 변화를 근사한 함수를 구함과 동시에, 주사방향에 대한 플레이트 (4) 의 Y 축방향의 플레이트폭의 변형율을 검출한다. 또, 제어장치 (13) 는 캐리지 (7) 의 주사방향의 이동에 따라, 상기의 구한 함수에 따라 액츄에이터 (10 ∼ 12) 를 구동시켜 마스크 테이블 (9) 를 이동시킴과 동시에, 검출한 변형율에 따라 배율조정기구 (19) 를 제어하여 투영광학계 (3) 의 투영배율을 변경하도록 되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 주사형 노광장치를 사용한 노광방법을 설명한다.

먼저, 주사노광처리 전에 행해지는 얼라인먼트의 동작을 도 2 를 사용하여 설명한다. 도 2(a) 는, 변형이 발생하지 않은 상태의 플레이트 (4) 를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 얼라인먼트 마크 (PM) 가, Y 축에 평행인 방향으로 복수개 (도 2(a) 중에서는, 2 세트) 형성되고, X 축에 평행인 방향으로 복수세트 (도 2(a) 중에서는 3 세트) 형성되어 있다. 도 2(b) 는, 프로세스중에서 변형이 발생한 상태의 플레이트 (4) 를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 얼라인먼트 마크 (PM) 가, 플레이트 (4) 의 변형에 따라 도 2(a) 에 나타낸 위치로부터 변위되어 있다. 도 2(c) 는, 마스크 (5) 를 나타내고 있다. 마스크 (5) 상의 얼라인먼트 마크 (MM) 는, 도 2(a) 에 나타낸 플레이트 (4) 의 얼라인먼트 마크 (PM) 와 대응하도록, Y 축에 평행한 방향으로 복수개 (도 2(c) 중에서는, 2개) 형성되고, X 축에 평행인 방향으로 복수세트 (도 2(c) 중에서는, 3 세트) 형성되어 있다. 도 2(d) 는, 도 2(b) 에 나타낸 변형이 발생한 플레이트 (4) 와 도 2(c) 의 마스크 (5) 가 캐리지 (7) 에 고정되어 있을 때의 일 상태를 나타내고 있다.

이 도 2(d) 에 있어서, 먼저, 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 이 마스크 (5) 상의 얼라인먼트 마크 (MM) 를 관찰함과 동시에, 마스크 (5) 및 투영광학계 (3) 를 통하여 플레이트 (4) 상의 얼라인먼트 마크를 관찰하고 (도 2(d) 의 오른쪽 위의 얼라인먼트 마크 (PM, MM) 의 중첩 이미지의 확대도를 도 2(e) 에 나타낸다), 플레이트 (4) 및 마스크 (5) 의 얼라인먼트 마크 (PM, MM) 의 X, Y 방향의 검출결과를 제어장치 (13) 로 출력한다. 제어장치 (13) 는, 검출결과에 근거하여 마스크 (5) 와 플레이트 (4) 와의 얼라인먼트 마크 (PM, MM) 의 X, Y 방향의 위치어긋남량을 구하여, 얻어진 위치어긋남량에 근거하여 액츄에이터 (10 ∼ 12) 를 소정량 구동하여, 시프트 보정 및 로테이션 보정을 행하고, 예를 들면, 주사노광에서 먼저 노광되는 영역에 가장 가까운 플레이트 (4) 및 마스크 (5) 의 대응하는 얼라인먼트 마크 (PM, MM) 의 위치어긋남이 가장 작아지는 보정을 행한다.

다음으로, 플레이트 형상의 변화를 근사한 함수를 구하는 동작을 도 3 을 사용하여 설명한다. 도 3 은, 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 으로 검출된 플레이트 (4) 상의 얼라인먼트 마크의 위치를 검은 원으로 나타내고 있다. 여기에서는, 편의상 얼라인먼트 마크에 부호 a ∼ f 를 달아 각 얼라인먼트 마크 (a ∼ f) 를 구별하는 것으로 한다.

제어장치 (13) 는, 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 의 검출결과에 근거하여, 얼라인먼트 마크 (a ∼ f) 의 위치정보로부터 플레이트 (4) 의 변형을 나타내는 함수를 산출한다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크 (b, d, f) 를 연결한 2 개의 직선의 함수를 구한다.

여기에서, 상기의 함수 이외에, 예를 들면, 얼라인먼트 마크 (a, c, e) 를 연결한 2 개의 직선의 함수를 구하여도 되고, 또, 상기의 얼라인먼트 마크 (a, c, e) 를 연결한 직선과 얼라인먼트 마크 (b, d, f) 를 연결한 직선과의 평균 함수를 구하여도 된다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크 (b, d) 를 연결하는 직선의 경사를 a1, 얼라인먼트 마크 (d, f) 를 연결하는 직선의 경사를 a2, 얼라인먼트 마크 (a, c) 를 연결하는 직선의 경사를 a3, 얼라인먼트 마크 (c, e) 를 연결하는 직선의 경사를 a4 로 하여, ((a1＋a3)/2)·X, ((a2＋a4)/2)·X 의 함수로 하여도 된다.

또, 제어장치 (13) 는, 배율보정을 위해, X 축방향에 대한 플레이트 (4) 의 Y 축방향의 얼라인먼트 마크의 간격과 대응하는 마스크 (5) 의 Y 축방향의 얼라인먼트 마크의 간격의 비율, 즉 X 축방향에 대한 Y 축방향의 플레이트 (4) 의 변형율을 구한다.

다음으로, 노광처리에 있어서의 동작을 설명한다.

캐리지 (7) 의 일방의 측벽부에 플레이트 (4) 가 고정되고, 타방의 측벽부에 마스크 (5) 가 고정된 후에, 조명계 (6) 에 의해 노광광을 조사하여, 캐리지 (7) 에 고정된 마스크 (5) 의 일부 영역의 패턴을 조명하고, 투영광학계 (3) 를 통하여, 플레이트 (4) 상의 일부의 영역에 마스크 (5) 의 일부 영역의 패턴을 전사한다. 그리고, 이와 같이 패턴을 전사하고 있는 상태에서, 제어장치 (13) 가 캐리지 (7) 를 가이드 (8) 를 따라 주사방향 (A) 으로 이동시킴과 동시에, 산출한 함수에 따라 액츄에이터 (10 ∼ 12) 를 제어하여 마스크 테이블 (9) 을 이동시킨다. 예를 들면, 도 3 에 나타낸 얼라인먼트 마크 (b, d, f) 에 의해 구해진 함수에 따 라 마스크 테이블 (9) 을 이동시키는 경우에 대하여 고찰해 본다. 여기에서, 얼라인먼트 마크 (b, d) 를 연결하는 직선의 경사는 a1, 얼라인먼트 마크 (d, f) 를 연결하는 직선의 경사는 a2 인 것으로 한다. 얼라인먼트 마크 (b, d) 간에 있어서, 얼라인먼트 마크 (b) 로부터 X 축방향으로 X1 떨어진 부분을 노광할 때에는, 마스크 테이블 (9) 을 얼라인먼트 마크 (b) 인 때의 위치로부터 Y 축방향으로 a1·X1 또는 ((a1＋a3)/2)·X1 만큼 이동시킨다. 얼라인먼트 (d, f) 간에서는, 얼라인먼트 마크 (d) 로부터 X 축의 방향으로 X2 떨어진 부분을 노광할 때에는, 마스크 테이블 (9) 을 얼라인먼트 마크 (d) 의 위치로부터 Y 축방향으로 a2·X2 또는 ((a2＋a4)/2)·X2 만큼 이동시키도록 한다.

또, 제어장치 (13) 는, 상기의 마스크 테이블 (9) 의 이동과 함께, Y 축방향의 플레이트의 변형율에 따라 투영광학계 (3) 의 투영배율을 조정한다.

이와 같이 하여, 캐리지 (7) 가 주사방향으로 소정거리 움직이면, 마스크 (5) 상의 패턴영역의 전면이 플레이트 (4) 상에 전사되게 된다.

이와 같이, 변형된 플레이트의 형상에 맞춰 마스크를 이동시켜 노광처리를 행할 수 있으므로, 플레이트에 적절한 패턴을 전사할 수 있다. 또, 변형된 플레이트의 폭에 따라 패턴 이미지의 크기를 변경하도록 했으므로, 플레이트에 적절한 패턴을 전사할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 주사형 노광장치를 도 4 내지 도 11 을 사용하여 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 의한 주사형 노광장치의 개략 구성을 도 4 를 사용하여 설명한다. 또한, 제 1 실시형태에 의한 주사형 노광 장치와 동일한 기능, 작용을 갖는 구성요소에는 동일한 부호를 달아 설명을 생략하는 것으로 한다.

본 주사형 노광장치의 조명계 (14) 에는, 2 열의 조명시야 조리개부 (14a, 14b) 가 구비되어 있다. 각 조명시야 조리개부 (14a, 14b) 는, 마스크 (5) 로의 노광광의 조사영역을 규정하는 사다리꼴 형상의 개구를 갖는 복수의 시야조리개 (14c) 가 교대로 지그재그로 구비되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 조명시야 조리개부 (14a) 측에는 4 개의 시야조리개 (14c) 가 형성되고, 조명시야 조리개부 (14b) 측에는, 3 개의 시야조리개 (14c) 가 형성되며, 기준위치에서, 조명시야 조리개부 (14a, 14b) 는, 쌍방의 시야조리개 (14c) 의 Y 방향 단부가 X 방향에서 보아 소정량 중첩되도록 위치하고 있다. 시야조리개 (14c) 에 있어서의 X 방향으로 소정량 중첩되는 단부영역을 이하, 연결영역이라 부르기로 한다. 주사노광시 이 연결영역을 통과하는 마스크의 패턴 이미지는, 조명시야 조리개부 (14a, 14b) 의 쌍방에서 노광되어 최적한 적산노광량이 얻어지도록 되어 있다.

또, 조명시야 조리개부 (14a) 의 시야조리개의 X 방향의 중심위치와, 조명시야 조리개부 (14b) 의 시야조리개 X 방향의 중심위치와의 거리는 d 로 설정되어 있다.

또, 본 주사형 노광장치에는, 조명시야 조리개부 (14a, 14b) 의 각 시야조리개 (14c) 에 의해 규정되는 조사영역 상의 마스크 (5) 의 패턴을 플레이트 (4) 에 전사하기 위해, 각 시야조리개 (14c) 에 대응시켜 지그재그형상으로 배열된 7 개의 투영광학계 (15a ∼ 15g) 가 구비되어 있다. 이들 투영광학계 (15a ∼ 15g) 는 Y 방향으로 2 열로 나열되어 있고, 각 투영광학계는 각 시야조리개 (14c) 에 의해 규정되는 마스크 (5) 상의 조사영역에 대하여 각각 할당되어 있다. 또, 각 열의 투영광학계 (15a ∼ 15d ; 이하, 제 1 투영열이라 함), 15e ∼ 15g (이하, 제 2 투영열이라 함) 는, 도 5 에 나타내고 있는 바와 같이, 결상특성 조정기구 (100) 가 구비되어 있다. 결상특성 조정기구 (100) 는, 플레이트 (4) 에 전사되는 마스크 (5) 의 패턴 이미지를 마스크 (5) 의 Y 방향의 이동에 따라 시프트시키기 위한 시프트부와, 플레이트 (4) 에 전사되는 마스크 (5) 의 패턴 이미지의 배율을 조정하는 배율조정부로 구성되어 있다. 이 시프터부는, 투과성의 평행평면유리를 경사 또는 회전시킴으로써, 플레이트 (4) 에 전사되는 마스크 (5) 의 패턴 이미지를 시프트시키고 있다. 또, 배율조정부는, 배율조정렌즈로 구성되어 있다. 또한, 배율조정부는, 배율조정렌즈 대신에 제 1 실시형태의 배율조정기구 (19) 를 사용할 수도 있다. 또한, 결상특성조정기구 (100) 는 제어장치 (16) 에 의해 제어되어 있다.

또, 제 1 투영열의 각 투영광학계의 광축과 제 2 투영열의 각 투영광학계의 광축과의 X 방향의 거리도 d 로 설정되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 주사형 노광장치에 의한 노광방법에 대하여 설명한다.

플레이트 (4) 의 Y 방향의 변형에 근거하여, 마스크 테이블 (9) 을 Y 방향으로 이동시켜 플레이트 (4) 와 마스크 (5) 의 Y 방향의 상대위치를 보정하면서 X 방 향으로 주사노광하는 절차는, 원칙적으로 제 1 실시형태에서 설명한 것과 동일하므로, 이 설명은 생략한다. 그러나, 제 1 실시형태에 의한 주사형 노광장치에서는, 1 개의 투영광학계 (3) 로 Y 방향의 모든 패턴 이미지를 투영했으므로 문제가 되지 않았지만, 본 실시형태와 같이 Y 방향으로 복수의 투영광학계 (15a ∼ 15g) 가 지그재그형상으로 배치되어 X 방향으로 2 열을 이루는 주사형 노광장치의 경우에는, 마스크 (5) 의 Y 방향으로의 이동에 따라 복수의 투영광학계 (15a ∼ 15g) 에 의해 플레이트 (4) 에 전사되는 패턴 이미지의 Y 방향의 배치를 변화시킬 필요가 생긴다.

이 마스크 (5) 의 Y 방향으로의 이동에 따르는 복수의 투영광학계 (15a ∼ 15g) 에 의해 플레이트 (4) 에 전사되는 패턴 이미지의 Y 방향의 배치를 최적화시키기 위한 방법을 이하 도 6 및 도 7 을 사용하여 설명한다,

도 6 은, 주사노광도중에 있어서의 시야조리개 (14c) 로 규정된 플레이트 (4) 상의 노광영역의 투영 이미지를 나타내고 있다. 얼라인먼트 현미경 (1, 2) 에서의 관찰에 근거하여, 플레이트 (4) 의 변형이 2 개의 직선 (K1, K2) 로 구해져 있는 것으로 한다. 주사노광이 개시되면, 먼저 직선 (K1) 에 근거하여 X 방향의 위치에 대응시켜 마스크 (5) 를 서서히 예를 들면 ＋Y 방향으로 시프트시켜 O 위치까지의 주사노광을 행하고, O 위치에 도달하면 이번에는 직선 (K2) 에 근거하여 마스크 (5) 를 －Y 방향으로 서서히 시프트시킨다. 도 6 은, 제어장치 (16) 가 마스크 (5) 의 Y 방향의 이동에 따라 도 5 의 결상특성조정기구 (100) 의 시프터 일부를 구동시키지 않는 경우를 나타내는 예이다. 도 6 중 영역 A 는, 제 1 시점에 있어서의 제 1 투영열의 투영광학계 (15a ∼ 15d) 에 의한 투영상의 일부를 나타내고, 영역 (A') 는, X 방향의 주사이동과 함께 마스크 (5) 를 Y 방향으로 이동시킨 경우의 제 1 시점 이후의 제 2 시점에 있어서의 제 1 투영열의 투영광학계 (15a ∼ 15d) 에 의한 투영 이미지의 일부를 나타내고 있다. 또, 영역 B 는, 제 1 시점에 있어서의 제 2 투영열의 투영광학계 (15e ∼ 15g) 에 의한 투영 이미지의 일부를 나타내고, 영역 B' 는, X 방향의 주사이동과 함께 마스크 (5) 를 Y 방향으로 이동시킨 경우의 제 1 시점 이후의 제 2 시점에서의 제 2 투영열의 투영광학계 (15e ∼ 15g) 에 의한 투영 이미지의 일부를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 제 1 시점과 제 2 시점에서는, 투영영역은 상대적으로 Y 방향으로 소정량 시프트되어 있으나, 제 1 투영열과 제 2 투영열의 Y 방향의 위치관계는 변화시키고 있지 않다.

그러나, 이 도 6 에 나타낸 바와 같은 배치관계에서 주사노광에 있어서의 마스크 (5) 의 Y 방향의 보정을 행하여 버리면 제 1 투영열과 제 2 투영열과의 광축간의 거리 (d) 에 의존하여, 제 1 투영열과 제 2 투영열과의 쌍방의 일부를 중복하여 노광되어야 하는 연결영역에 있어서 연결정밀도가 열화되는 문제가 발생한다(이것을 이하, 연결오차라 함).

따라서, 본 실시형태에 있어서의 노광방법에 있어서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 마스크 (5) 의 Y 방향의 이동에 동기시켜, 투영광학계의 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 의 각각의 결상특성조정기구 (100) 의 시프터부와 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 각각의 결상특성조정기구 (100) 의 시프터부를 구동시켜 플레이트 (4) 의 전 사되는 패턴 이미지를 Y 방향으로 시프트시키도록 하여, 연결오차의 발생을 방지하도록 하였다. 도 7 에 나타낸 바와 같이, 제1 투영열 (15a ∼ 15d) 의 Y 방향 위치와, 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 에 소정량의 Y 방향의 시프트를 부여함으로써, 제 2 투영열에서 투영한 영역 B 로 나타낸 연결영역이, 그 후 제 1 투영열로 투영되는 영역 A' 로 나타낸 연결영역에 의해 노광되므로 연결오차를 발생시키지 않고 노광할 수 있게 된다.

제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 과, 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 에 부여하는 시프트량은, 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 과 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 과의 거리 (d) 와, 예를 들면, 근사곡선 (K1) 의 경사 (a) 를 사용하여, 각각 -a·d/2, a·d/2 로 구해진다.

이상 도 7 을 사용하여 설명한 절차에 의해, 근사곡선 (K1) 에 있어서의 마스크 (5), 제 1 및 제 2 투영열의 구동을 행하여, 변극점 (O) 에 제 2 투영열의 투영 이미지 B 가 도달하면, 직선 (K2) 의 경사에 맞도록 제 2 투영열을 소정량 시프트한다. 그 후, 변극점 (0) 에 제 1 투영열의 투영 이미지 A 가 도달하면, 직선 (K2) 의 경사에 맞도록 제 1 투영열을 소정량 시프트하도록 한다. 이렇게 함으로써, 직선 (K2) 에 근거하는 마스크 (5) 의 Y 방향의 이동에 있어서도, 연결오차를 발생시키지 않고 정확하게 마스크 (5) 의 패턴 이미지를 플레이트 (4) 에 전사시킬 수 있게 된다.

도 8 과 도 9 는, 플레이트 (4) 가 사다리꼴 형상으로 변형된 경우에 플레이트 (4) 의 패턴 이미지를 전사하는 경우를 나타내고 있다.

도 8 은, 투영광학계의 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 과 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 의 각각의 결상특성조정기구 (100) 의 배율조정부만을 구동시킨 경우를 나타내고 있다. 도 8 에 나타나 있는 바와 같이 결상특성조정기구 (100) 의 배율조정부만 구동시킨 경우에는 투영광학계의 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 의 투영영역의 일부와 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 의 투영영역의 일부에서 중복노광되는 영역이 어긋나버려 정밀하게 마스크의 패턴을 전사할 수 없다. 따라서, 본 실시형태에서는, 투영광학계의 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 과 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 과의 각각의 결상특성조정기구 (100) 의 배율조정부와 시프터부를 구동시켰다. 구체적으로는, 패턴 이미지의 크기를 10 ppm 확대시키는 경우에는 플레이트 (4) 에 전사되는 패턴 이미지의 위치도 10 ppm 시프트시키도록 하였다. 이로써 도 9 에 나타나 있는 바와 같이, 투영광학계의 제 1 투영열 (15a ∼ 15d) 의 투영영역의 일부와 제 2 투영열 (15e ∼ 15g) 의 투영영역의 일부에서 중복노광하는 영역의 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 주사노광중에 결상특성조정기구 (100) 의 배율조정부와 시프터부를 구동시킬 때에도 필요에 따라 마스크 (5) 를 Y 방향으로 구동하는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러가지의 변형이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 도 3 을 사용하여 설명한 바와 같이, 3 점의 얼라인먼트 마크의 위치에 근거하여 2 개의 직선에 의한 근사를 행하여 마스크 (5) 의 Y 방향의 위치를 제어하도록 하고 있는데, 본 발명은 물론 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 4 개 이상의 다수개 (n개) 의 얼라인먼트 마크의 위치를 측정하여 (n-1) 개의 직선에 의해 근사하여, 그 다수의 근사곡선을 따라 마스크를 이동하도록 하여도 물론 좋다. 또는 도 11 에 나타낸 바와 같이, 다수개 (n개) 의 얼라인먼트 마크의 위치를 측정하여, 최소 자승법으로 2 개의 직선에 근사하도록 하여도 된다. 또, 마스크 (5) 의 Y 방향의 이동의 제어는 다소 복잡해지지만, 다수개의 얼라인먼트 마크의 위치를 최소자승법을 사용하여 고차원의 맞춤을 행하여, 곡선에 근사하도록 하여도 된다.

또, 주사형 노광장치로서는, 플레이트 (4) 와 마스크 (5) 를 수평방향을 따라 고정하는 타입의 것이어도 되고, 플레이트 (4) 와 마스크 (5) 를 캐리지 (7) 를 사용하지 않고 각각 독립하여 고정시켜도 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 기판의 변형에 대하여 유효한 노광을 행할 수 있는 노광방법 및 주사형 노광장치를 실현할 수 있다. 이 때문에, 복수의 층에 걸쳐 마스크 패턴을 노광하는 경우에도, 마스크 패턴상의 중첩에 어긋남을 발생시키지 않고 노광할 수 있게 된다.

Claims

패턴을 가진 마스크와 기판을 동기이동하여, 상기 마스크의 패턴을 복수의 투영 광학계를 통하여 상기 기판에 노광하는 노광방법에 있어서,

상기 기판에 형성된 복수의 위치 맞춤 마크로부터, 상기 복수의 투영 광학계의 광축과 교차하는 방향에서의 상기 기판의 형상을 검출하는 스텝과,

상기 검출한 기판의 형상에 따라서 상기 동기이동 중에 상기 마스크와 상기 기판의 상대위치를 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 형상은, 상기 검출결과를 2개 이상의 직선 함수, 또는 곡선의 함수를 연결한 함수에 의해 근사되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 2 항에 있어서,

상기 보정하는 스텝은, 상기 동기이동방향과 상기 투영광학계의 광축방향에 거의 직교하는 방향으로 상기 마스크를 이동하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판의 형상을 검출하는 스텝은, 상기 마스크와 상기 기판에 형성된 상기 동기이동방향으로 나열한 적어도 3 점 이상의 위치맞춤 마크에 의한 위치맞춤에 근거하여 상기 기판의 형상의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
패턴을 가진 마스크와 기판을 동기이동하여, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 주사형 노광장치에 있어서,

상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 투영하는 복수의 투영 광학계와,

상기 기판에 형성된 복수의 위치맞춤 마크로부터, 상기 복수의 투영 광학계의 광축과 교차하는 방향에서의 상기 기판의 형상을 검출하는 검출장치와,

상기 동기이동 중에 상기 마스크와 상기 기판의 상대위치를 보정하는 보정기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 5 항에 있어서,

상기 검출장치는, 상기 기판의 형상을, 상기 검출결과를 2개 이상의 직선함수, 또는 곡선의 함수를 연결한 함수에 의해 근사하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 투영광학계는, 정립정상의 투영렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 투영광학계의 투영배율을 조정하는 배율조정기구를 상기 복수의 투영광학계의 각각에 구비하고,

상기 보정기구는, 상기 검출결과에 따라 상기 배율조정기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 투영광학계에 의해 상기 기판에 투영되는 상기 패턴의 위치를 조절하는 위치조절기구를 상기 복수의 투영광학계의 각각에 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 투영광학계의 투영배율을 조정하는 배율조정기구와,

상기 복수의 투영광학계에 의해 상기 기판에 투영되는 상기 패턴의 위치를 조절하는 위치조절기구를 상기 복수의 투영광학계의 각각에 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
제 2 항에 있어서,

상기 동기이동중에 상기 투영광학계의 투영배율을 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 2 항에 있어서,

상기 투영광학계는 정립정상의 투영렌즈를 복수 구비하고, 상기 노광은 상기 복수의 투영렌즈의 투영영역의 일부를 중복하여 행해지는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 12 항에 있어서,

상기 동기이동중에, 상기 투영광학계에 의해 상기 기판에 투영되는 상기 패턴의 위치를 조절하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 13 항에 있어서,

상기 보정하는 스텝은, 상기 동기이동방향과 상기 투영광학계의 광축방향에 대략 직교하는 방향으로 상기 마스크를 이동하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 14 항에 있어서,

상기 동기이동중에, 상기 투영광학계의 투영배율을 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 9 항에 있어서,

상기 보정기구는, 상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지를 상기 동기이동방향과 상기 투영광학계의 광축방향에 대략 직교하는 방향으로 구동하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
마스크와 기판을 동기이동하여, 상기 마스크의 패턴을 복수의 투영광학계를 통하여 상기 기판에 노광하는 노광방법에 있어서.

상기 복수의 투영광학계의 광축과 직교하는 방향에서의 상기 기판의 곡선적인 형상을 근사한 함수를 얻는 스텝과,

상기 함수에 따라서, 상기 동기이동 중에 상기 복수의 투영광학계를 통하여 투영된 상기 패턴의 이미지와 상기 기판의 상대위치를 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 17 항에 있어서,

상기 함수를 얻는 스텝은, 상기 기판에 형성된 적어도 3점 이상의 마크를 이용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 보정하는 스텝은, 상기 기판의 형상을, 상기 검출결과를 2개 이상의 직선 함수, 또는 곡선의 함수를 연결한 함수에 의해 근사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 보정하는 스텝은, 상기 광축과 직교하는 방향에서의 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치관계를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 보정하는 스텝은, 상기 복수의 투영광학계로 투영되는 패턴의 이미지의 각각의 위치 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 노광방법.