KR101205522B1

KR101205522B1 - 노광 장치

Info

Publication number: KR101205522B1
Application number: KR1020087007852A
Authority: KR
Inventors: 고이치 가지야마; 요시오 와타나베
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2012-11-28
Also published as: CN101258448A; JP2007102094A; TWI446122B; TW200731031A; WO2007043324A1; KR20080053481A; CN101258448B; JP4754924B2

Abstract

본 발명은 컬러 필터 기판(6)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와 포토마스크(7)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 각각 동일 시야 내에 포착하여 촬상 수단(3)으로 촬상하고, 이 촬상된 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크의 각 화상에 기초하여 스테이지(1)와 마스크 스테이지(2)를 상대적으로 이동시키고, 컬러 필터 기판(6)과 포토마스크(7)의 위치 맞춤을 하고 노광하는 것으로, 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6) 간의 광학 거리 및 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 포토마스크(7) 간의 광학 거리를 거의 합치시키는 광학 거리 보정 수단(4)을 구비한 것이다. 이것에 의하여, 기판 및 포토마스크의 위치 맞춤 처리 시간을 단축한다.

Description

노광 장치 {EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 기판 및 포토마스크의 얼라인먼트 마크를 각각 촬상하고, 그 화상들에 기초하여 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하고 노광하는 노광 장치에 관한 것으로, 상세하게는 촬상 수단의 수광면(受光面)에 기판 및 포토마스크의 각 얼라인먼트 마크를 동시에 결상시키고, 위치 맞춤 처리 시간을 단축하는 노광 장치에 관한 것이다.

종래의 노광 장치는 감광성 수지를 도포한 기판을 상면에 탑재하여 유지하는 스테이지와, 상기 기판에 근접 대향시켜서 포토마스크를 지지하는 마스크 스테이지와, 상기 기판에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와 상기 포토마스크에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 각각 동일 시야 내에 포착하여 촬상하는 촬상 수단을 구비하고, 먼저 마스크측 얼라인먼트 마크를 촬상 수단의 수광면에 결상시킨 상태로 촬상 수단을 이동시켜 그 시야 내의 중앙부에 마스크측 얼라인먼트 마크를 위치 결정하고, 다음으로 기판측 얼라인먼트 마크를 상기 수광면에 결상시킨 상태로 스테이지를 이동시켜 촬상 수단의 시야 내의 중앙부에 기판측 얼라인먼트 마크를 위치 결정하여 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하도록 되어 있었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평5-196420호

그러나, 이와 같은 종래의 노광 장치에 있어서는, 기판측 얼라인먼트 마크와 마스크측 얼라인먼트 마크의 위치가 촬상 수단의 광축 방향으로 어긋나 있기 때문에 양쪽 얼라인먼트 마크를 촬상 수단의 수광면에 동시에 결상시킬 수 없었다. 따라서, 전술한 바와 같이 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하는 경우에는, 먼저 마스크측 얼라인먼트 마크를 촬상 수단의 수광면에 결상시켜서 위치를 조정하고, 다음으로 기판측 얼라인먼트 마크를 상기 수광면에 결상시켜서 위치를 조정할 필요가 있어서, 위치 맞춤 처리 시간이 오래 걸렸다.

이에, 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 기판 및 포토마스크의 위치 맞춤 처리 시간을 단축하도록 하는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 장치는 감광성 수지를 도포한 기판을 상면에 탑재하여 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지의 위쪽에 배치되어 상기 기판에 근접 대향시켜서 포토마스크를 지지하는 마스크 스테이지와, 상기 기판에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와 상기 포토마스크에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 각각 동일 시야 내에 포착하여 촬상하는 촬상 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단에 의하여 촬상된 상기 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크의 각 화상에 기초하여 상기 스테이지와 마스크 스테이지를 상대적으로 이동시키고, 상기 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하고 노광하는 노광 장치로서, 상기 촬상 수단의 수광면과 기판 간의 광학 거리 및 상기 촬상 수단의 수광면과 포토마스크 간의 광학 거리를 거의 합치(合致)시키는 광학 거리 보정 수단을 구비한 것이다.

이와 같은 구성에 의하여, 스테이지에서 그 상면에 탑재되어 감광성 수지를 도포한 기판을 유지하고, 마스크 스테이지에서 상기 기판에 근접 대향시켜서 포토마스크를 지지하고, 광학 거리 보정 수단에서 촬상 수단의 수광면과 기판 간의 광학 거리 및 촬상 수단의 수광면과 포토마스크 간의 광학 거리를 거의 합치시키고, 촬상 수단에서 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크를 동일 시야 내에 포착하여 촬상하며, 이 촬상된 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크의 각 화상에 기초하여 상기 스테이지와 마스크 스테이지를 상대적으로 이동시키고, 상기 기판과 포토마스크의 위치를 맞추어 노광한다.

또한, 상기 광학 거리 보정 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 수광면과 기판을 연결하는 광로 상에 배치된 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재이다. 이것에 의하여, 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재로, 촬상 수단의 수광면과 기판 간의 광학 거리 및 촬상 수단의 수광면과 포토마스크 간의 광학 거리를 거의 합치시킨다.

또한, 상기 스테이지는 노광 동작 중에 소정의 방향으로 이동하여 상면에 탑재된 기판을 반송하는 것이다. 이것에 의하여, 소정의 방향으로 이동하는 스테이지로 그 상면에 탑재된 기판을 노광 동작 중에 반송한다.

또한, 상기 촬상 수단은 광을 수광하는 다수의 수광 소자를 일직선상으로 배열하여 구비한 것이다. 이것에 의하여, 일직선상으로 배열하여 구비한 다수의 수광 소자로 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크를 촬상한다.

발명의 효과

제1항의 발명에 의하면, 촬상 수단의 광축 방향으로 기판과 포토마스크가 서로 어긋나게 배치되어 있는 경우에도 기판에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와 포토마스크에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크의 상(像)을 촬상 수단의 수광면에 동시에 결상시킬 수 있다. 따라서, 촬상된 기판측 얼라인먼트 마크와 마스크측 얼라인먼트 마크의 화상 처리를 동시에, 그리고 실시간으로 할 수 있어서 기판 및 포토마스크의 위치 맞춤 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 종래 기술과 같이 촬상 수단을 그 광축 방향으로 이동시켜서 기판측 및 포토마스크측 얼라인먼트 마크를 각각 촬상하는 것이 아니기 때문에 촬상 수단의 이동 편차에 의한 위치 어긋남이 발생하지 않는다. 따라서, 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제2항의 발명에 의하면, 마스크측 얼라인먼트 마크의 결상 위치의 바로 앞쪽에 결상하는 기판측 얼라인먼트 마크의 결상 위치를 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재에 의하여 후방으로 어긋나게 이동시킬 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 광학 거리의 보정을 할 수 있다.

또한, 제3항의 발명에 의하면, 기판을 반송하면서 노광할 수 있기 때문에 포토마스크의 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서, 포토마스크의 비용을 저렴하게 할 수 있다.

또한, 제4항의 발명에 의하면, 기판측 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 셀 번호와 마스크측 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 셀 번호를 비교하여 기판측 얼라인먼트 마크와 마스크측 얼라인먼트 마크의 수평 거리를 용이하게 검출할 수 있다. 따라서, 상기 거리가 소정의 값이 되도록 스테이지와 마스크 스테이지를 상대적으로 이동시키면 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태의 개략적인 구성을 나타낸 정면도이다.

도 2는 상기 노광 장치에서 사용되는 포토마스크의 구성의 일례를 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 2의 X-X선에 따른 단면도이다.

도 4는 도 2의 Y-Y선에 따른 단면도이다.

도 5는 상기 노광 장치에서 사용되는 컬러 필터 기판의 구성의 일례를 나타낸 평면도이다.

도 6은 상기 노광 장치에서 사용되는 광학 거리 보정 수단의 원리를 나타낸 설명도이다.

도 7은 상기 포토마스크와 컬러 필터 기판의 위치 맞춤을 설명하는 도면으로서, 조정 전의 상태를 나타낸 설명도이다.

도 8은 상기 포토마스크와 컬러 필터 기판의 위치 맞춤을 설명하는 도면으로서, 조정 후의 상태를 나타낸 설명도이다.

도 9는 상기 포토마스크와 컬러 필터 기판의 위치 맞춤을 설명하는 도면으로서, 노광 실행 중의 미조정(微調整)을 나타낸 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 스테이지

1a 상면

2 마스크 스테이지

3 촬상 수단

4 광학 거리 보정 수단

6 컬러 필터 기판(기판)

7 포토마스크

16 기판측 얼라인먼트 마크

17 마스크측 얼라인먼트 마크

22 라인 CCD(수광면)

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태의 개략적인 구성을 나타낸 정면도이다. 이 노광 장치는 기판에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와 포토마스크에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 각각 촬상하고, 그 화상들에 기초하여 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하고 노광하는 것으로, 스테이지(1)와, 마스크 스테이지(2)와, 촬상 수단(3)과, 광학 거리 보정 수단(4)과, 노광 광학계(5)로 이루어진다. 또한, 이하의 설명에서는 기판이 컬러 필터 기판인 경우에 대하여 설명한다.

상기 스테이지(1)는 그 상면(1a)에 감광성 수지로서의 컬러 레지스트를 도포한 컬러 필터 기판(6)을 탑재하여 유지하는 것이며, 도시하지 않은 반송 수단에 의하여 이동되어, 도 1에 도시된 바와 같이 컬러 필터 기판(6)을 화살표 A 방향으로 일정한 속도로 반송하도록 되어 있다.

상기 스테이지(1)의 위쪽에는 마스크 스테이지(2)가 배치되어 있다. 이 마스크 스테이지(2)는 상기 컬러 필터 기판(6)에 대하여 소정의 갭, 예를 들면 100~300㎛의 갭을 두고 근접 대향시켜서 포토마스크(7)를 지지하는 것이다.

여기서, 상기 포토마스크(7)는 노광광의 조사에 의하여 포토마스크에 형성된 마스크 패턴을 컬러 필터 기판(6) 상의 컬러 레지스트에 전사시키는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 기재(8)와, 차광막(9)과, 마스크 패턴(10)과, 가시창(11)과, 마스크측 얼라인먼트 마크(17)로 이루어진다.

상기 투명 기재(8)는 자외선 및 가시광을 고효율로 투과시키는 투명한 유리 기재로서, 예를 들면 석영유리로 이루어진다.

도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 투명 기재(8)의 한쪽 면(8a)에는 차광막(9)이 형성되어 있다. 이 차광막(9)은 노광광을 차광하는 것으로, 불투명한, 예를 들면 크롬(Cr) 박막으로 형성되어 있다.

상기 차광막(9)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 방향으로 나란히 복수의 마스크 패턴(10)이 형성되어 있다. 이 복수의 마스크 패턴(10)은 노광광을 통과시키는 소정의 형상의 개구(開口)이며, 대향하여 반송되는 컬러 필터 기판(6)에 노광광을 조사할 수 있게 하여, 도 5에 도시된 컬러 필터 기판(6) 상에 형성된 블랙 매트릭스(12)의 픽셀(13) 상에 전사된다. 또한, 예를 들면 상기 픽셀(13)의 폭과 거의 일치하는 폭을 가지고 상기 배열 방향과 직교하는 방향으로 긴 직사각형으로 형성되며, 상기 픽셀(13)의 3 피치 간격과 일치하는 간격으로 형성되어 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면 중앙부에 위치하는 마스크 패턴(10a)의 좌측 가장자리부가 기준 위치(S1)로서 미리 설정되어 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 투명 기재(8)의 다른 한쪽 면(8b)에서 상기 마스크 패턴(10)의 형성 영역에 대응한 영역(14) (도 2 참조)에는 자외선 반사 방지막(15)이 형성되어, 노광광에 포함되는 자외선 성분의 투과 효율이 향상된다.

상기 차광막(9)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 마스크 패턴(10)에 근접하여 그 배열 방향의 측방에 가시창(11)이 형성되어 있다. 이 가시창(11)은 대향하여 반송되는 도 5에 도시된 컬러 필터 기판(6)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 블랙 매트릭스(12)의 픽셀(13)을 관찰하기 위한 것으로, 후술하는 촬상 수단(3)으로 상기 기판측 얼라인먼트 마크(16)의 위치 및 블랙 매트릭스(12)의, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이 중앙부에 위치하는 픽셀(13a)의 좌측 상단 모서리부에 미리 설정된 기준 위치(S2)를 검출할 수 있게 되어 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 마스크 패턴(10)의 배열 방향과 평행하게 중앙측에서 한쪽 단부(8c)를 향하여 길게 직사각형으로 형성되어 있다.

상기 차광막(9)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가시창(11)의 한쪽 단부의 측방에 중앙측으로부터 타단부(8d)를 향하여 나란히 복수의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)가 형성되어 있다. 이 복수의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)는 상기 마스크 패턴(10)에 미리 설정된 기준 위치(S1)와 상기 컬러 필터 기판(6)의 픽셀(13)에 미리 설정된 기준 위치(S2)의 위치 맞춤을 하기 위한 것으로, 상기 마스크 패턴(10)에 대응하여 형성되어 있다. 또한, 그 형성 위치는 도 2에서 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 좌측 가장자리부가 대응하는 마스크 패턴(10)의 좌측 가장자리와 일치하도록 되어 있다. 또한, 예를 들면 차광막(9)의 중앙부측에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(17)가 기준 마크(17a)로서 미리 설정되어 있다. 이것에 의하여, 상기 기준 마크(17a)와 상기 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마크(16)가 소정의 위치 관계가 되도록 위치 조정됨으로써, 상기 마스크 패턴(10)의 기준 위치(S1)와 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S2)의 위치 맞춤을 할 수 있게 되어 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 투명 기재(8)의 다른 한쪽 면(8b)에서 상기 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 형성 영역에 대응한 영역(19)(도 2 참조)에는 가시광을 투과시키고 자외선을 반사시키는 파장 선택성 막(20)이 형성되어 있어서, 노광광에 포함되는 자외선 성분이 상기 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 통과하여 컬러 필터 기판(6)에 조사되어, 컬러 필터 기판(6)에 도포된 컬러 레지스트를 노광하는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

또한, 상기 포토마스크(7)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 차광막(9)을 형성한 측을 아래로 향하게 하여 마스크 스테이지(2)에 의하여 지지된다.

상기 스테이지(1)의 위쪽에는 촬상 수단(3)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(3)은 컬러 필터 기판(6)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(16)와 포토마스크(7)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 하프 미러(21)를 통하여 각각 동일 시야 내에 포착하여 촬상하는 것으로, 광을 수광하는 다수의 수광 소자를 일직선상으로 배열하여 구비한 수광면으로서의 라인 CCD(22)와, 그 전방에 배치되어 컬러 필 터 기판(6)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 픽셀(13)이나 포토마스크(7)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 각각 상기 라인 CCD(22) 상에 결상시키는 집광 렌즈(23)를 구비한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 촬상 수단(3)의 광로 상에서 상기 라인 CCD(22)와 집광 렌즈(23) 간에는 광학 거리 보정 수단(4)이 배치되어 있다. 이 광학 거리 보정 수단(4)은 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6) 간의 광학 거리 및 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 포토마스크(7) 간의 광학 거리를 거의 합치시키는 것이며, 공기의 굴절율보다 큰 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재로 이루어지는데, 예를 들면 유리 플레이트이다.

이 경우, 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재로 이루어진 광학 거리 보정 수단(4)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 포토마스크(7)에 형성된 가시창(11)을 통과하여 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6)을 연결하는 광로 상에 배치되어 있다. 또는, 상기 라인 CCD(22)의 전방에 그 전체면을 커버하는 크기의 광학 거리 보정 수단(4)을 배치하고, 상기 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6)을 연결하는 광로 상에 위치하는 부분의 두께를 다른 부분보다 두껍게 형성하여도 좋다.

도 6에 도시된 바와 같이, 통상적으로 집광 렌즈(23)로부터의 거리가 서로 다른 2점(P1, P2)에서 발광된 광은 집광 렌즈(23)로부터의 거리가 서로 다른 2점(F1, F2)에 집광된다. 따라서, 촬상 수단(3)에 의하여 포토마스크(7)의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 촬상하고 있는 상태(집광 점(F2)이 라인 CCD(22) 상에 일치하는 상태)에서는, 촬상 수단(3)의 집광 렌즈(23)로부터의 거리가 포토마스크(7)보 다 먼 컬러 필터 기판(6)으로부터 발광된 광(L1)은 라인 CCD(22)보다 가까운 점(F1)에 집광된다. 따라서, 포토마스크(7)의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)와 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마크(16)는 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22) 상에 동시에 결상시킬 수 없다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 포토마스크(7)의 가시창(11)을 거쳐 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6)을 연결하는 광로 상에 광학 거리 보정 수단(4)을 배치함으로써 광학 거리가 길어져서, 광(L1)을 상기 라인 CCD(22) 상의 점(F3)에 집광시킬 수 있다. 이것에 의하여, 마스크측 얼라인먼트 마크(17)와 기판측 얼라인먼트 마크(16)를 동시에 라인 CCD(22) 상에 결상시킬 수 있다. 또한, 상기 광학 거리는 광학 거리 보정 수단(4)의 부재의 굴절율 및/또는 두께를 조절하여 조정할 수 있다.

이와 같이 구성된 마스크 스테이지(2) 및 촬상 수단(3)은 도시하지 않은 얼라인먼트 기구에 의하여 일체적으로 도 1에 도시된 스테이지(1)의 상면(1a)과 평행한 면 내에서 화살표 A로 나타낸 반송 방향과 직교하는 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다.

상기 스테이지(1)의 위쪽에는 노광 광학계(5)가 배치되어 있다. 이 노광 광학계(5)는 노광광을 포토마스크(7)를 통하여 컬러 필터 기판(6) 위에 조사하여 포토마스크(7)의 마스크 패턴(10)의 상(像)을 컬러 필터 기판(6)에 도포된 컬러 레지스트 위에 전사시키는 것으로, 광원(24)과 콘덴서 렌즈(25)를 구비한다.

상기 광원(24)은 자외선을 포함한 노광광을 방사하는 것으로, 예를 들면 초고압 수은 램프, 크세논 램프 또는 자외선 발광 레이저이다. 또한, 오목면경(26)에 의하여 그 초점에 집광된다. 또한, 상기 콘덴서 렌즈(25)는 광원(24)과 마스크 스테이지(2)의 사이에 배치되고, 광원(24)에서 방사된 노광광을 평행 광으로 만들어 포토마스크(7)에 수직으로 조사하도록 하는 것으로, 그 전방 초점을 상기 오목면경(26)의 초점 근방에 위치시키고 있다.

다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다.

이때, 사용되는 컬러 필터 기판(6)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 기판의 한 면에 Cr 등으로 이루어진 불투명막이 형성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 노광 영역(26) 내에 다수의 픽셀(13)이 매트릭스 형태로 형성된 것이다. 또한, 노광 영역(26)의 한쪽 단부(26a)측의 거의 중앙부에, 상기 포토마스크(7)에 미리 설정된 기준 위치(S1)와 상기 컬러 필터 기판(6)에 미리 설정된 기준 위치(S2)의 위치 어긋남을 보정하여 얼라인먼트를 하기 위하여 가늘고 긴 형태의 기판측 얼라인먼트 마크(16)가 1개 형성되어 있다. 또한, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(16)의 측방에는 중앙에서 한쪽 단부(6a)를 향하여 나란히 배열되어, 복수의 얼라인먼트 확인 마크(27)를 픽셀(13)에 대응시켜서 픽셀(13)의 배열의 3 피치 간격과 일치하는 간격으로 형성되어 있다. 또한, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 얼라인먼트 확인 마크(27)는 도 5에 있어서 각 마크의 좌측 가장자리부와 대응하는 픽셀(13)의 좌측 가장자리부가 각각 일치하도록 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 컬러 필터 기판(6)은 상면에 소정의 컬러 레지스트가 도포되고, 노광 영역(26)의 상기 기판측 얼라인먼트 마크(16)를 형성한 단부(26a)측을 도 5에 화살표 A로 나타낸 반송 방향의 선두에 위치시켜 스테이지(1)의 상면(1a)에 탑재되고, 도시하지 않은 반송 수단에 의하여 일정한 속도로 화살표 A 방향으로 반송된다.

한편, 포토마스크(7)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 가시창(11)이 형성된 단부(8e)측을 화살표 A로 나타낸 반송 방향의 바로 앞쪽에 위치시켜, 도 1에 도시된 바와 같이 차광막(9)을 형성한 면을 아래로 향하게 하여 마스크 스테이지(2)에 의하여 지지된다. 또한, 반송되는 컬러 필터 기판(6)의 상면에 근접하여 대향하게 된다.

이와 같은 상태에서, 포토마스크(7)에 형성된 가시창(11)을 통하여 컬러 필터 기판(6) 상의 기판측 얼라인먼트 마크(16), 얼라인먼트 확인 마크(27) 및 픽셀(13)이 촬상 수단(3)에 의하여 촬상된다. 이 경우, 포토마스크(7)에 형성된 가시창(11)을 거쳐 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6)을 연결하는 광로 상에 광학 거리 보정 수단(4)이 배치되고, 그 광학 거리가 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 포토마스크(7) 사이의 광학 거리와 거의 합치하게 되므로, 촬상 수단(3)의 광축 방향으로 어긋나게 위치한 컬러 필터 기판(6) 상의 기판측 얼라인먼트 마크(16) 등의 상(像)과 포토마스크(7)의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 상(像)이 동시에 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22) 상에 결상한다. 따라서, 촬상 수단(3)으로 동시에 촬상된 기판측 얼라인먼트 마크(16) 등의 화상과 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 화상이 도시하지 않은 화상 처리부에서 동시에 처리된다.

이 경우, 먼저 촬상 수단(3)에 의하여, 도 7에 도시된 바와 같이 포토마스크(7)의 가시창(11)을 통하여 관찰되는 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마 크(16)와 포토마스크(7)의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)가 동시에 촬상된다. 이때, 기판측 얼라인먼트 마크(16)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호와, 상기 포토마스크(7)의 기준 마크(17a)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호가 독출되어, 연산부(도시되지 않음)에서 그 수평 거리(L)가 연산된다. 또한, 미리 설정되어 기억된 소정의 거리(L₀)와 비교된다.

여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 기판(6)에 대하여 포토마스크(7)가 화살표 B 방향으로 어긋나 있는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판측 얼라인먼트 마크(16)와 기준 마크(17a)의 거리(L)가 L₀ 또는 L₀±x(x는 허용치)가 되도록 포토마스크(7)가 화살표 C 방향으로 이동된다. 이것에 의하여, 포토마스크(7)의 기준 위치(S1)와 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S2)가 소정의 허용 범위 내에서 합치하게 된다.

다음으로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 포토마스크(7)의 가시창(11)을 통하여 컬러 필터 기판(6)의 얼라인먼트 확인 마크(27)가 촬상 수단(3)에 의하여 촬상된다. 또한, 각 얼라인먼트 확인 마크(27)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호 및 포토마스크(7)의 각 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호가 독출되어, 연산부에서 각 셀 번호의 평균값이 연산된다. 그 평균값은 얼라인먼트 조정 직후에 상기 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마크(16)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호와 비교되고, 두 값이 소정의 허용 범위 내에서 일치하는 경우에는 얼라인먼트가 확실하게 이루어진 것으로 판단하여 노광광이 포토마스크(7)에 조사된다. 이것에 의하여, 포토마스크(7)의 마스크 패턴(10)의 상(像)이 컬러 필터 기판(6)의 픽셀(13) 위에 전사된다. 또한, 상기 평균값과 셀 번호가 일치하지 않는 경우에는, 예를 들면 컬러 필터 기판(6)이 다른 종류이거나, 또는 블랙 매트릭스(12)가 형성 불량품이라고 판단하고, 이 경우에는 노광을 정지하고 경보를 발(發)한다.

다음으로, 촬상 수단(3)으로 촬상된 화상 데이터와 기억부에 기억된 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S2)의 룩업 테이블(LUT)이 비교되어, 기준 위치(S2)가 검출된다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 상기 기준 위치(S2)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호와, 포토마스크(7)의 기준 마크(17a)를 검출한 라인 CCD(22)의 수광 소자의 셀 번호가 비교되고, 양자의 거리(L)가 L₀ 또는 L₀±x가 되도록 포토마스크(7)가 화살표 B, C 방향으로 미세하게 이동된다. 또한, 필요에 따라 포토마스크(7)는 그 면의 중심을 중심축으로 하여 회동 조정된다. 이것에 의하여, 컬러 필터 기판(6)이 화살표 A로 나타낸 반송 방향과 직교하는 방향으로 흔들리면서 반송되더라도 포토마스크(7)는 그것에 추종하여 움직여, 목표로 하는 위치에 포토마스크(7)의 마스크 패턴(10)의 상(像)이 고정밀도로 전사된다.

이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 포토마스크(7)의 투명 기재(8)의 다른 한쪽 면(8b)에서 마스크 패턴(10)의 형성 영역에 대응한 영역(14)(도 2 참조)에는 노광광에 포함되는 자외선 성분의 반사 방지막(15)이 형성되어 있기 때문에, 자외선은 상기 반사 방지막(15)에 의하여 반사가 억제되어 효율적으로 포토마스크(7)의 마스크 패턴(10)을 통과한다. 그리하여, 컬러 필터 기판(6) 상의 컬러 레지스트를 효율적으로 노광한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 포토마스크(7)의 투명 기재(8)의 다른 한쪽 면(8b)에서 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 형성 영역에 대응한 영역(19)(도 2 참조)에는 가시광을 투과시키고 자외선을 반사시키는 파장 선택성 막(20)이 형성되어 있기 때문에, 상기 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 조사한 노광광의 자외선 성분은 상기 파장 선택성 막(20)에 의하여 반사된다. 따라서, 노광광의 자외선 성분이 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 통하여 컬러 필터 기판(6)을 조사하는 경우는 없다.

따라서, 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)가 마스크 패턴(10)에 근접하여 반송 방향으로 선후(先後)하여 형성되어 있어도, 상기 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)의 상(像)이 컬러 필터 기판(6)의 노광 영역(26)에 전사되지 않는다.

한편, 가시광은 상기 파장 선택성 막(20)을 투과하기 때문에, 상기 가시창(11)을 통하여 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마크(16), 얼라인먼트 확인 마크(27) 및 픽셀(13)을 관찰할 수 있다. 따라서, 컬러 필터 기판(6)을 반송하면서 마스크 패턴(10)과 근접한 위치에서 가시창(11)을 통하여 컬러 필터 기판(6)의 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 픽셀(13)의 위치를 확인하고, 포토마스크(7)의 기준 위치(S1)와 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S2)의 위치 맞춤을 할 수 있어서 양자의 위치 맞춤 정밀도를 종래보다 훨씬 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 마스크측 얼라인먼트 마크(17)가 가시창(11)의 옆에 나란히 형성된 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 가시창(11)을 투명 기재(8)의 한쪽 단부(8c)에서 다른 쪽 단부(8d)까지 뻗어 있도록 길게 형성하고 그 내부에 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 형성하여도 좋다. 이 경우, 마스크측 얼라인먼트 마크(17)는 불투명막으로 예를 들면 가늘고 긴 형태로 형성된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 컬러 필터 기판(6)에 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 얼라인먼트 확인 마크(27)를 형성한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(16) 및 얼라인먼트 확인 마크(27)가 없어도 좋다. 이 경우, 노광 영역(26)의 반송 방향에서 양 측방의 소정의 위치에 별도의 얼라인먼트 마크를 형성하고, 그것에 대응하여 포토마스크(7)의 양단부에도 얼라인먼트 마크를 형성하고, 컬러 필터 기판(6)을 반송하기 전에 양쪽 얼라인먼트 마크에 의하여 얼라인먼트의 거침조정(粗調整)을 하고, 노광 실행 중에는 촬상 수단(3)으로 가시창(11)을 통하여 픽셀(13)의 기준 위치(S2)를 검출하여 전술한 방법에 의하여 위치 맞춤을 할 수도 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 노광광이 마스크 패턴(10), 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 조사하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 노광광을 압축하고 가시창(11) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(17)에는 노광광이 조사되지 않도록 할 수도 있다. 이 경우에는 가시광을 투과시키고 자외선을 반사시키는 파장 선택성 막(20)은 가시창(11) 및 마스크측 얼라인 먼트 마크(17)를 덮어서 형성하지 않아도 된다.

또한, 이상의 설명에서는 광학 거리 보정 수단(4)으로서 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재를 포토마스크(7)의 가시창(11)을 통하여 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 컬러 필터 기판(6)을 연결하는 광로 상에 배치한 경우에 대하여 설명하였지만, 촬상 수단(3)의 집광 렌즈(23)와는 별도의 집광 렌즈를 촬상 수단(3)의 라인 CCD(22)와 포토마스크(7)의 마스크측 얼라인먼트 마크(17)를 연결하는 광로 상에 배치하여 집광점(F2)을 바로 그 앞쪽으로 어긋나게 하고, 이 집광점을 컬러 필터 기판(6)에서 나온 광(L1)의 집광점(F1)의 위치에 맞추어도 좋다.

또한, 이상의 설명에서는 스테이지(1)가 노광 동작 중에 소정의 방향으로 이동하여 상면에 탑재된 컬러 필터 기판(6)을 반송하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이지(1)는 노광 동작 중에 정지되어, 컬러 필터 기판(6)의 노광 영역(26)의 전면(全面)에 소정의 노광 패턴을 일괄적으로 노광하는 것이어도 좋다. 이 경우, 노광 영역(26)의 주변에 형성된 상기한 것과는 별도의 기판측 얼라인먼트 마크를 포토마스크에 형성한 별도의 가시창을 통하여 촬상하고, 포토마스크에 상기 기판측 얼라인먼트 마크에 대응하여 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 상기 기판측 얼라인먼트 마크에 배열하여 촬상하고, 양쪽 얼라인먼트 마크가 소정의 위치 관계를 갖도록 스테이지와 포토마스크를 상대적으로 이동시켜서 위치 맞춤을 하면 좋다.

또한, 이상의 설명에서는 기판이 컬러 필터 기판(6)인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 소정의 노광 패턴을 형성하는 것이 라면 반도체 기판 등 어떠한 것이라도 좋다.

Claims

감광성 수지를 도포한 기판을 상면에 탑재하여 유지하는 스테이지와,

상기 스테이지의 위쪽에 배치되어 상기 기판에 근접 대향시켜서 포토마스크를 지지하는 마스크 스테이지와,

상기 포토마스크를 투과하여 관찰되는 상기 기판에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크와, 상기 기판측 얼라인먼트 마크에 대하여 상기 스테이지의 상면에 평행한 수평 방향에 어긋나게 위치하는 상기 포토마스크에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크를 광측을 분기하지 않고 각각 동일 시야 내의 다른 위치에 포착하여 촬상하는 촬상 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단에 의하여 촬상된 상기 기판측 및 마스크측 얼라인먼트 마크의 각 화상에 기초하여 상기 스테이지와 마스크 스테이지를 상대적으로 이동시켜서, 상기 기판과 포토마스크의 위치 맞춤을 하고 노광하는 노광 장치로서,

상기 촬상 수단의 수광면과 상기 포토마스크를 투과하여 상기 기판을 연결하는 광로 상에, 상기 촬상 수단의 수광면과 기판 사이의 광학 거리 및 상기 촬상 수단의 수광면과 포토마스크 사이의 광학 거리를 합치시키기 위한 미리 정해진 굴절율 및 두께를 가진 투명한 플레이트로 이루어지는 광학 거리 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 광학 거리 보정 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 수광면과 기판을 연결하는 광로 상에 배치된 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 스테이지는 노광 동작 중에 소정의 방향으로 이동하여 상면에 탑재된 기판을 반송하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상 수단은 광을 수광하는 다수의 수광 소자를 일직선상으로 배열하여 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.