KR101443431B1

KR101443431B1 - 노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법

Info

Publication number: KR101443431B1
Application number: KR1020117027227A
Authority: KR
Inventors: 도모노리 하라다; 신이치로 나가이; 히로노리 가와시마; 유타카 야마다; 슈사쿠 가루이시; 신이치로 하야시
Original assignee: 엔에스케이 테쿠노로지 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2014-10-30
Also published as: KR20120037908A; CN102483587A; TW201232186A; CN102483587B; TWI443479B

Abstract

광원부의 조사 시간의 경과에 따르는 조도 저하를 억제할 수 있는 노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법을 제공한다.
발광부 (71) 와 반사 광학계 (72) 를 포함하는 복수의 광원부 (73) 와, 소정 수의 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록, 광원부 (73) 를 광원 지지부 (83) 에 의해 지지하는 복수의 카세트 (81) 와, 모든 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록, 복수의 카세트 (81) 를 장착하는 복수의 카세트 장착부 (90) 를 갖는 지지체 (82) 와, 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구 (99) 를 구비한다.

Description

노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법{LIGHT IRRADIATION DEVICE FOR EXPOSURE DEVICE, CONTROL METHOD OF LIGHT IRRADIATION DEVICE, EXPOSURE DEVICE, AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은 노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 대형 플랫 패널 디스플레이의 기판 상에 마스크의 마스크 패턴을 노광 전사하는 노광 장치에 적용할 수 있는 노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.

종래, 플랫 패널 디스플레이 장치의 컬러 필터 등의 패널을 제조하는 장치로서, 근접 노광 장치, 스캔 노광 장치, 투영 노광 장치, 미러 프로젝션, 밀착식 노광 장치 등의 여러 가지 노광 장치가 고안되어 있다. 예를 들어, 분할 축차 근접 노광 장치에서는, 기판보다 작은 마스크를 마스크 스테이지에 의해 유지함과 함께 기판을 워크 스테이지에 의해 유지하여 양자를 근접시켜 대향 배치한 후, 워크 스테이지를 마스크에 대해서 스텝 이동시키고 각 스텝마다 마스크측으로부터 기판에 패턴 노광용의 광을 조사함으로써, 마스크에 묘화된 복수의 패턴을 기판 상에 노광 전사하여, 1 장의 기판에 복수의 패널을 제작한다. 또한, 스캔 노광 장치에서는, 일정 속도로 반송되고 있는 기판에 대해서 노광용 광을 마스크를 사이에 두고 조사하여, 기판 상에 마스크의 패턴을 노광 전사한다.

최근, 디스플레이 장치는 점차로 대형화되어, 예를 들어, 분할 축차 노광에 있어서, 제 8 세대 (2200 ㎜ × 2500 ㎜) 의 패널을 4 회의 노광 쇼트로 제조하는 경우, 1 회의 노광 영역은 1300 ㎜ × 1120 ㎜ 가 되고, 6 회의 노광 쇼트로 제조하는 경우, 1 회의 노광 영역은 1100 ㎜ × 750 ㎜ 가 된다. 따라서, 노광 장치에 있어서도 노광 영역의 확대가 요구되고 있으며, 사용되는 광원의 출력도 높일 필요가 있다. 이 때문에, 조명 광학계로서, 복수의 광원을 사용하여 광원 전체의 출력을 높이고자 한 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 및 3 참조).

특허문헌 1 에 기재된 노광용 조명 장치에서는, 광원부에서부터 출사되는 발산광이 입사면에 입사되는 영역의 크기를 입사면보다 작게 하여, 발산광의 전체가 입사면에 입사되도록 하여 광원부로부터 발해진 광의 유효 활용을 꾀하고 있다. 또한, 특허문헌 2 에 기재된 광조사 장치는, 인접 배치되는 각 광원간에 광을 차단하는 격리벽을 형성함으로써 인접하는 광원으로부터의 광조사를 방지하여, 가열 등에 의한 광원부의 문제를 해결하고 있다. 그리고, 특허문헌 3 에 기재된 광조사 장치는, 복수의 광원 유닛이 지그재그 형상으로 배치된 2 조 (組) 의 광원부를 전후 방향으로 이간 배치함으로써 광원 유닛 사이에 공극을 갖게 하여, 광원 유닛을 효율적으로 냉각하도록 하고 있다. 또한, 특허문헌 4 에 기재된 광조사 장치에서는, 광원으로부터의 광을 차광하여 인터그레이터 렌즈에 입사되는 광의 집광각을 좁게 하는 차광 수단을 형성하여, 조사 영역이 좁은 인터그레이터 렌즈를 사용한 경우에는 차광 수단을 광로 내에 삽입한다.

일본 특허공보 제4391136호 일본 공개특허공보 2006-324435호 일본 공개특허공보 2007-115817호 일본 공개특허공보 2005-292316호

일반적으로 노광 장치용의 광원부로는, 전극이 텅스텐으로 만들어져 있는 초고압 수은 램프가 사용되고 있다. 도 28 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 노광 장치용 광조사 장치 (1) 에서는 복수의 초고압 수은 램프 (2) 로부터의 모든 광 (L) 이 인터그레이터 (3) 에 입사되도록, 복수의 초고압 수은 램프 (2) 가 곡면을 따라서 대략 원호 형상으로 배치되어 있다. 이 초고압 수은 램프 (2) 로부터 조사되는 광은, 초고압 수은 램프 (2) 가 미사용이라도 약 2°정도의 광의 확산각을 갖는 것이 일반적으로, 고출력을 얻기 위해서 전극에 대전류를 공급하면, 사용 시간의 경과와 함께 광원의 밸브 내에서 서서히 텅스텐 전극이 증발하여 전극끼리의 간격이 넓어지고, 광원의 기점이 커져, 결과적으로 도 28 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 광의 조사 각도가 예를 들어 2.2°로 넓어진다.

이 경우, 초고압 수은 램프 (2) 로부터 인터그레이터 (3) 까지의 거리를 예를 들어 4 m 로 하면, 조사 각도 0.2°의 변화는 조사 위치 (인터그레이터의 입사면) 에 있어서, 통상적으로 100 ∼ 200 ㎜ 정도의 조사 범위의 인터그레이터 (3) 의 사이즈에 대하여 약 14 ㎜ 의 조사 범위의 확대에 상당한다. 이 때문에, 초고압 수은 램프 (2) 로부터의 광의 일부는 인터그레이터 (3) 에 입사되지 않고 로스가 되어, 이것에 의해 조도가 저하되는 문제가 있다. 특허문헌 1 ∼ 4 에 개시되어 있는 기술은, 인터그레이터에 대한 광입사 영역의 설정이나 광원부의 열 대책에 의해서 광의 유효 이용을 꾀한 것으로, 모두 상기한 전극의 소모에 기인하는 광의 확산에 대해서는 고려되어 있지 않아, 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 광원부의 조사 시간의 경과에 따르는 조도 저하를 억제할 수 있는 노광 장치용 광조사 장치, 광조사 장치의 제어 방법, 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 하기 구성에 의해 달성된다.

(1) 발광부와 그 발광부에서 발생된 광에 지향성을 부여하여 사출하는 반사 광학계를 각각 포함하는 복수의 광원부와,

상기 소정 수의 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 광원부를 각각 지지하는 광원 지지부를 갖는 복수의 카세트와,

상기 모든 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 복수의 카세트가 각각 장착되는 복수의 카세트 장착부를 갖는 지지체와,

상기 각 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 광의 확산을 수정하도록, 상기 각 광원부의 상기 인터그레이터 렌즈에 대한 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치.

(2) 상기 소정 수의 광원부는, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부에 의해서 구성되는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 노광 장치용 광조사 장치.

(3) 상기 소정 수의 광원부의 각 발광부는, 분광 특성이 동일하고,

상기 소정 수의 광원부는, 그 일부에 파장 컷 필터를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부를 구성하는 것을 특징으로 하는 (2) 에 기재된 노광 장치용 광조사 장치.

(4) 피노광재로서의 기판을 유지하는 기판 유지부와,

상기 기판과 대향하도록 마스크를 유지하는 마스크 유지부와,

(1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치와, 그 광조사 장치의 복수의 광원부에서 출사된 광이 입사되는 인터그레이터 렌즈를 갖는 조명 광학계를 구비하고,

상기 기판에 대하여 상기 조명 광학계로부터의 광을 상기 마스크를 사이에 두고 조사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.

(5) 발광부와 그 발광부에서 발생된 광에 지향성을 부여하여 사출하는 반사 광학계를 각각 포함하는 복수의 광원부와,

상기 각 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 광의 확산을 수정하도록, 상기 각 광원부의 상기 인터그레이터 렌즈에 대한 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구를 구비하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법으로서,

상기 각 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 광의 확산을 검출하는 공정과,

상기 광축 각도 조정 기구에 의해서 상기 광의 확산을 수정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.

(6) 상기 인터그레이터 렌즈의 하류측에 배치되고, 각 파장에 대응한 조도를 계측하는 조도계와,

상기 각 발광부의 점등·소등, 및 조도를 제어하는 제어부를 추가로 구비하고,

상기 소정 수의 광원부는, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부에 의해서 구성되고,

상기 제어부는, 상기 조도계에 의해 계측된 각 파장에 대응한 조도에 기초하여, 소정의 파장에 있어서 원하는 조도가 얻어지도록, 상기 카세트 내의 각 광원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 (5) 에 기재된 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.

(7) 상기 소정 수의 광원부의 각 발광부는, 분광 특성이 동일하고,

상기 소정 수의 광원부는, 그 일부에 파장 컷 필터를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부를 구성하는 것을 특징으로 하는 (6) 에 기재된 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.

(8) 피노광재로서의 기판을 유지하는 기판 유지부와,

(5) ∼ (7) 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치와, 그 광조사 장치의 복수의 광원부에서 출사된 광이 입사되는 인터그레이터 렌즈를 갖는 조명 광학계를 구비하고,

(5) ∼ (7) 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치의 제어 방법을 실시하면서, 상기 기판에 대하여 상기 조명 광학계로부터의 광을 상기 마스크를 사이에 두고 조사하여, 상기 마스크에 형성되는 패턴을 상기 기판에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

본 발명의 노광 장치용 광조사 장치에 의하면, 발광부 및 반사 광학계를 포함하는 복수의 광원부와, 소정 수의 광원부를 지지하는 광원 지지부를 갖는 복수의 카세트와, 복수의 카세트를 장착하는 복수의 카세트 장착부를 갖는 지지체와, 각 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 수정하도록, 각 광원부의 인터그레이터 렌즈에 대한 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구를 구비하기 때문에, 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 광의 확산이 발생해도, 광축 각도 조정 기구에 의해 확산을 수정하여 각 광원부로부터의 70 ∼ 100 ％ 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈에 입사시킬 수 있고, 이것에 의해 조사 시간의 경과에 따르는 조도 저하를 억제할 수 있어, 장기에 걸쳐 안정된 조도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법에 의하면, 각 광원부의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 검출하여, 광축 각도 조정 기구에 의해서 검출된 광의 확산을 수정하기 때문에, 각 광원부에서의 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 확실히 인터그레이터 렌즈에 입사시킬 수 있고, 조사 시간의 경과에 따르는 조도 저하를 억제할 수 있어, 장기에 걸쳐 안정된 조도를 얻을 수 있다.

그리고 또한, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에 의하면, 상기한 노광 장치용 광조사 장치 및 그 제어 방법을 사용하여 마스크에 형성되는 패턴을 기판에 노광 전사하도록 하였기 때문에, 장기에 걸쳐 안정된 조도의 노광광으로 노광할 수 있고, 높은 정밀도로 노광을 실시하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 분할 축차 근접 노광 장치의 정면도이다.
도 3 은 마스크 스테이지의 단면도이다.
도 4 의 (a) 는 광조사 장치를 나타내는 정면도, (b) 는 (a) 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도, (c) 는 (a) 의 Ⅳ'-Ⅳ' 선을 따른 단면도이다.
도 5 는 카세트에 장착된 광원부 근방의 확대 단면도이다.
도 6 은 카세트가 지지체에 장착된 상태를 나타내는 요부 확대도이다.
도 7 의 (a) ∼ (d) 는 반사경의 개구부의 형상을 각각 나타내는 정면도이다.
도 8 은 각 광원부의 출사면에서부터 인터그레이터 렌즈의 입사면까지의 거리를 나타내는 개략도이다.
도 9 는 지지체를 광조명 장치에 장착하는 예를 나타내는 단면도이다.
도 10 은 카세트를 카세트 장착부에 장착할 때의 예를 나타내는 단면도이다.
도 11 은 카세트를 지지체에 장착하기 위한 카세트 고정 수단의 변형예를 나타내는 도면으로, (a) 는 사시도이고, (b) 는 평면도이고, (c) 는 (b) 의 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따른 단면도이다.
도 12 는 카세트를 지지체에 장착하기 위한 카세트 고정 수단의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 13 은 카세트를 지지체에 장착하기 위한 카세트 고정 수단의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 14 의 (a) 는 카세트를 지지체에 장착하기 위한 카세트 고정 수단의 다른 변형예를 나타내는 사시도이고, (b) 는 카세트가 지지체에 장착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 15 의 (a) 는 카세트를 지지체에 장착하기 위한 카세트 고정 수단의 또 다른 변형예를 나타내는 사시도이고, (b) 는 카세트가 지지체에 장착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 16 은 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치의 정면도이다.
도 17 의 (a) 는 광조사 장치를 나타내는 정면도, (b) 는 (a) 의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선을 따른 단면도이다.
도 18 의 (a) 는 카세트를 나타내는 정면도이고, (b) 는 (a) 의 측면도이고, (c) 는 (a) 의 하면도이다.
도 19 의 (a) 는 제 2 실시형태의 변형예에 관련된 광조사 장치의 카세트를 나타내는 정면도이고, (b) 는 다른 변형예에 관련된 광조사 장치의 카세트를 나타내는 정면도이고, (c) 는 (a) 의 광조사 장치의 광원부를 부분적으로 소등시킨 경우를 나타내는 도면이다.
도 20 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 근접 스캔 노광 장치의 전체 사시도이다.
도 21 은 근접 스캔 노광 장치를, 조사부 등의 상부 구성을 제거한 상태로 나타내는 상면도이다.
도 22 는 근접 스캔 노광 장치의 마스크 배치 영역에 있어서의 노광 상태를 나타내는 측면도이다.
도 23 의 (a) 는, 마스크와 에어 패드의 위치 관계를 설명하기 위한 요부 상면도이고, (b) 는 그 단면도이다.
도 24 는 근접 스캔 노광 장치의 조사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 25 의 (a) 는 도 24 의 광조사 장치를 나타내는 정면도이고, (b) 는 (a) 의 ⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅤ 선을 따른 단면도이다.
도 26 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 근접 스캔 노광 장치의 조사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 27 의 (a) 는 도 26 의 광조사 장치를 나타내는 정면도이고, (b) 는 (a) 의 ⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅦ 선을 따른 단면도이다.
도 28 의 (a) 및 (b) 는, 확산된 광이 인터그레이터 렌즈로부터 벗어나는 상태를 나타내는 종래의 광조사 장치의 개략도이다.

이하, 본 발명에 관련된 노광 장치용 광조사 장치, 그리고 이 광조사 장치를 사용한 노광 장치 및 노광 방법에 관한 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 는, 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (10) 와, 유리 기판 (피노광재) (W) 을 유지하는 기판 스테이지 (20) 와, 패턴 노광용 광을 조사하는 조명 광학계 (70) 를 구비하고 있다.

또한, 유리 기판 (W) (이하, 간단히 「기판 (W)」이라고 한다) 은, 마스크 (M) 에 대향 배치되어 있고, 이 마스크 (M) 에 묘화된 패턴을 노광 전사하기 위해서 표면 (마스크 (M) 의 대향면측) 에 감광제가 도포되어 있다.

마스크 스테이지 (10) 는, 중앙부에 직사각형 형상의 개구 (11a) 가 형성되는 마스크 스테이지 베이스 (11) 와, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구 (11a) 에 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동 가능하게 장착되는 마스크 유지부인 마스크 유지 프레임 (12) 과, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 상면에 형성되고, 마스크 유지 프레임 (12) 을 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동시켜 마스크 (M) 의 위치를 조정하는 마스크 구동 기구 (16) 를 구비한다.

마스크 스테이지 베이스 (11) 는, 장치 베이스 (50) 상에 세워서 형성되는 지주 (支柱) (51), 및 지주 (51) 의 상단부에 형성되는 Z 축 이동 장치 (52) 에 의해 Z 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고 (도 2 참조), 기판 스테이지 (20) 의 상방에 배치된다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구 (11a) 의 주연부 상면에는 평면 베어링 (13) 이 복수 지점 배치되어 있고, 마스크 유지 프레임 (12) 은, 그 상단 외주연부에 형성되는 플랜지 (12a) 를 평면 베어링 (13) 에 재치 (載置) 하고 있다. 이로써, 마스크 유지 프레임 (12) 은, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구 (11a) 에 소정의 간극을 사이에 두고 삽입되기 때문에, 이 간극분만큼 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동할 수 있게 된다.

또한, 마스크 유지 프레임 (12) 의 하면에는, 마스크 (M) 를 유지하는 척부 (14) 가 간좌 (間座) (15) 를 사이에 두고 고정되어 있다. 이 척부 (14) 에는, 마스크 (M) 의 마스크 패턴이 묘화되어 있지 않은 주연부를 흡착하기 위한 복수의 흡인 노즐 (14a) 이 개설 (開設) 되어 있고, 마스크 (M) 는, 흡인 노즐 (14a) 을 통해서 도시하지 않은 진공식 흡착 장치에 의해 척부 (14) 에 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지된다. 또한 척부 (14) 는, 마스크 유지 프레임 (12) 과 함께 마스크 스테이지 베이스 (11) 에 대하여 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동할 수 있다.

마스크 구동 기구 (16) 는, 마스크 유지 프레임 (12) 의 X 축 방향을 따른 한 변에 장착되는 2 대의 Y 축 방향 구동 장치 (16y) 와, 마스크 유지 프레임 (12) 의 Y 축 방향을 따른 한 변에 장착되는 1 대의 X 축 방향 구동 장치 (16x) 를 구비한다.

Y 축 방향 구동 장치 (16y) 는, 마스크 스테이지 베이스 (11) 상에 설치되어, Y 축 방향으로 신축하는 로드 (16b) 를 갖는 구동용 액츄에이터 (예를 들어 전동 액츄에이터 등) (16a) 와, 로드 (16b) 의 선단에 핀 지지 기구 (16c) 를 통해서 연결되는 슬라이더 (16d) 와, 마스크 유지 프레임 (12) 의 X 축 방향을 따른 변부에 장착되고, 슬라이더 (16d) 를 이동 가능하게 장착시키는 안내 레일 (16e) 을 구비한다. 또한, X 축 방향 구동 장치 (16x) 도, Y 축 방향 구동 장치 (16y) 와 동일한 구성을 갖는다.

그리고, 마스크 구동 기구 (16) 에서는, 1 대의 X 축 방향 구동 장치 (16x) 를 구동시킴으로써 마스크 유지 프레임 (12) 을 X 축 방향으로 이동시키고, 2 대의 Y 축 방향 구동 장치 (16y) 를 동등하게 구동시킴으로써 마스크 유지 프레임 (12) 을 Y 축 방향으로 이동시킨다. 또한, 2 대의 Y 축 방향 구동 장치 (16y) 의 어느 일방을 구동함으로써 마스크 유지 프레임 (12) 을 θ 방향으로 이동 (Z 축 둘레의 회전) 시킨다.

또한, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 상면에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 대향면 사이의 갭을 측정하는 갭 센서 (17) 와, 척부 (14) 에 유지되는 마스크 (M) 의 장착 위치를 확인하기 위한 얼라인먼트 카메라 (18) 가 설치된다. 이들 갭 센서 (17) 및 얼라인먼트 카메라 (18) 는, 이동 기구 (19) 를 통해서 X 축, Y 축 방향으로 이동 가능하게 유지되고, 마스크 유지 프레임 (12) 내에 배치된다.

또한, 마스크 유지 프레임 (12) 상에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구 (11a) 의 X 축 방향 양 단부에, 마스크 (M) 의 양 단부를 필요에 따라 차폐하는 어퍼쳐 블레이드 (38) 가 형성된다. 이 어퍼쳐 블레이드 (38) 는, 모터, 볼 나사, 및 리니어 가이드 등으로 이루어지는 어퍼쳐 블레이드 구동 기구 (39) 에 의해 X 축 방향으로 이동할 수 있게 되어, 마스크 (M) 의 양 단부의 차폐 면적을 조정한다. 또한, 어퍼쳐 블레이드 (38) 는, 개구 (11a) 의 X 축 방향 양 단부뿐만 아니라, 개구 (11a) 의 Y 축 방향 양 단부에 동일하게 형성되어 있다.

기판 스테이지 (20) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지부 (21) 와, 기판 유지부 (21) 를 장치 베이스 (50) 에 대하여 X 축, Y 축, Z 축 방향으로 이동시키는 기판 구동 기구 (22) 를 구비한다. 기판 유지부 (21) 는, 도시하지 않은 진공 흡착 기구에 의해 기판 (W) 을 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지한다. 기판 구동 기구 (22) 는, 기판 유지부 (21) 의 하방에, Y 축 테이블 (23), Y 축 이송 기구 (24), X 축 테이블 (25), X 축 이송 기구 (26), 및 Z-틸트 조정 기구 (27) 를 구비한다.

Y 축 이송 기구 (24) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 리니어 가이드 (28) 와 이송 구동 기구 (29) 를 구비하여 구성되고, Y 축 테이블 (23) 의 이면에 장착된 슬라이더 (30) 가, 장치 베이스 (50) 상으로 연장되는 2 개의 안내 레일 (31) 에 전동체 (도시 생략) 를 통해서 걸쳐 가설됨과 함께, 모터 (32) 와 볼 나사 장치 (33) 에 의해 Y 축 테이블 (23) 을 안내 레일 (31) 을 따라 구동시킨다.

또한, X 축 이송 기구 (26) 도 Y 축 이송 기구 (24) 와 동일한 구성을 갖고, X 축 테이블 (25) 을 Y 축 테이블 (23) 에 대하여 X 방향으로 구동시킨다. 또한, Z-틸트 조정 기구 (27) 는, 쐐기 형상의 이동체 (34, 35) 와 이송 구동 기구 (36) 를 조합하여 이루어지는 가동 쐐기 기구를 X 방향의 일단측에 1 대, 타단측에 2 대 배치함으로써 구성된다. 또한, 이송 구동 기구 (29, 36) 는, 모터와 볼나사 장치를 조합한 구성이어도 되고, 고정자와 가동자를 갖는 리니어 모터여도 된다. 또한, Z-틸트 조정 기구 (27) 의 설치 수는 임의이다.

이로써, 기판 구동 기구 (22) 는, 기판 유지부 (21) 를 X 방향 및 Y 방향으로 이송 구동함과 함께, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 대향면 사이의 갭을 미세 조정하도록, 기판 유지부 (21) 를 Z 축 방향으로 미동시키고 또한 틸트 조정한다.

기판 유지부 (21) 의 X 방향 측부와 Y 방향 측부에는 각각 바 미러 (61, 62) 가 장착되고, 또한, 장치 베이스 (50) 의 Y 방향 단부와 X 방향 단부에는, 합계 3 대의 레이저 간섭계 (63, 64, 65) 가 형성되어 있다. 이로써, 레이저 간섭계 (63, 64, 65) 로부터 레이저광을 바 미러 (61, 62) 에 조사하고, 바 미러 (61, 62) 에 의해 반사된 레이저광을 수광하여, 레이저광과 바 미러 (61, 62) 에 의해 반사된 레이저광의 간섭을 측정하여 기판 스테이지 (20) 의 위치를 검출한다.

도 2 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 조명 광학계 (70) 는, 복수의 광원부 (73) 를 구비한 광조사 장치 (80) 와, 복수의 광원부 (73) 로부터 사출된 광속이 입사되는 인터그레이터 렌즈 (74) 와, 각 광원부 (73) 의 램프 (71) 에 전압이 조정된 직류 전류를 공급하는 광학 제어부 (76) 와, 인터그레이터 렌즈 (74) 의 출사면으로부터 출사된 광로의 방향을 바꾸는 오목면 경 (77) 과, 복수의 광원부 (73) 와 인터그레이터 렌즈 (74) 사이에 배치되어 조사된 광을 투과·차단하도록 개폐 제어하는 노광 제어용 셔터 (78) 를 구비한다. 또한, 인터그레이터 렌즈 (74) 와 노광면 사이에는, DUV 컷 필터, 편광 필터, 밴드 패스 필터가 배치되어도 되고, 또한, 오목면 경 (77) 에는, 미러의 곡률을 수동 또는 자동으로 변경할 수 있는 디클리네이션각 보정 수단이 형성되어도 된다.

도 4 내지 도 8 에 나타내는 바와 같이, 광조사 장치 (80) 는, 발광부로서의 초고압 수은 램프 (71) 와, 이 램프 (71) 로부터 발생된 광에 지향성을 부여하여 사출하는 반사 광학계로서의 반사경 (72) 을 각각 포함하는 복수의 광원부 (73) 와, 복수의 광원부 (73) 중, 소정 수의 광원부 (73) 를 각각 장착할 수 있는 복수의 카세트 (81) 와, 복수의 카세트 (81) 를 장착할 수 있는 지지체 (82) 를 구비한다.

또한, 조명 광학계 (70) 에 있어서, 160 W 의 초고압 수은 램프 (71) 를 사용한 경우, 제 6 세대 플랫 패널을 제조하는 노광 장치에서는 374 개의 광원부, 제 7 세대 플랫 패널을 제조하는 노광 장치에서는 572 개의 광원부, 제 8 세대 플랫 패널을 제조하는 노광 장치에서는 774 개의 광원부가 필요해진다. 단, 본 실시형태에서는 설명을 간략하게 하기 위해서, 도 4 에 나타내는 바와 같이 α 방향으로 3 단, β 방향으로 2 열의 합계 6 개의 광원부 (73) 가 장착된 카세트 (81) 를 3 단 × 3 열의 합계 9 개 배치한, 54 개의 광원부 (73) 를 갖는 것으로서 설명한다. 또한, 카세트 (81) 나 지지체 (82) 는, 광원부 (73) 의 배치를 α, β 방향으로 동일한 수로 한 정사각형 형상도 생각할 수 있지만, α, β 방향으로 상이한 수로 한 직사각형 형상이 적용된다. 또한, 본 실시형태의 광원부 (73) 에서는, 반사경 (72) 의 개구부 (72b) 가 대략 정사각형 형상으로 형성되어 있고, 4 변이 α, β 방향을 따르도록 배치되어 있다. 또, 대략 직사각형 형상의 개구부 (72b) 란, 도 7 의 (a) 에 나타내는 모서리부 (72c) 가 직각으로 교차하는 정사각형 형상이나 대략 직사각형 형상인 것에 한정되지 않고, 도 7 의 (b) 에 나타내는 모서리부 (72c) 가 곡면 형상으로 면취된 것이나, 도 7 의 (c) 에 나타내는 모서리부 (72c) 가 직선 형상으로 면취된 것이어도 된다. 또한, 도 7 의 (d) 에 나타내는 바와 같이, 개구부 (72b) 는, 대향하는 2 변의 양 단부가 원호로 접속된 형상이어도 된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 초고압 수은 램프 (71) 의 발광관 (석영 유리구) (94) 의 내부에는 2 개의 전극 등이 형성되고, 소정의 수은 증기압, 예를 들어 10⁶ ∼ 수 10⁷ 파스칼의 수은이 봉입되어 있다. 직류 전류가 공급되는 초고압 수은 램프 (71) 의 경우, 전극은 방전 플라즈마에 전자를 방출하는 음극 (95) 과 방전 플라즈마로부터 전자가 유입되는 양극 (96) 으로 이루어지고, 음극 (95) 과 양극 (96) 사이의 아크 방전에 의해 발광한다. 발광관 (94) 은, 음극 (95) 과 양극 (96) 의 중간점이 반사경 (72) 의 초점에 대략 위치하도록 고정되어 있다.

반사경 (72) 은, 반사광이 초점에 집중하는 포물면 또는 타원면을 갖는 형상이어도 되고, 반사광이 평행광이 되는 파라볼라 미러여도 된다. 반사경 (72) 은, 예를 들어, 붕규산 유리나 결정화 유리의 성형체로 이루어지고, 그 내표면에는 반사 코팅막이 형성되어 있다. 반사 코팅막은, 300 ∼ 590 ㎚ 의 자외 영역에서부터 가시 영역의 광을 반사시키고, 불필요한 가시 영역이나 적외 영역의 광을 반사경 (72) 의 배후에 투과시키는, 예를 들어 SiO₂ 와 Nb₂O₅ 로 이루어지는 유전체 다층막이다.

도 5 내지 도 8 에 나타내는 바와 같이, 각 카세트 (81) 는, 소정 수의 광원부 (73) 를 지지하는 광원 지지부 (83) 와, 광원 지지부 (83) 에 지지된 광원부 (73) 를 누르며, 그 광원 지지부 (83) 에 장착되는 오목 형상의 램프 누름 커버 (커버 부재) (84) 를 구비한 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있고, 각각 동일 구성을 갖는다. 또한, 대략 직육면체 형상이란, 면취부를 포함하는 형상이어도 된다.

광원 지지부 (83) 에는, 광원부 (73) 의 수에 대응하여 형성되고, 광원부 (73) 로부터의 광을 발광하는 복수의 창부 (83a) 와, 그 창부 (83a) 의 커버측에 형성되고, 반사경 (72) 의 개구부 (72a) (또는, 반사경 (72) 이 장착되는 반사경 장착부의 개구부) 를 둘러싸는 램프용 오목부 (83b) 가 형성된다. 또한, 그 창부 (83a) 의 커버 반대측에는, 복수의 커버 유리 (85) 가 각각 장착되어 있다. 또한, 커버 유리 (85) 의 장착은 임의로, 형성되지 않아도 된다.

각 램프용 오목부 (83b) 의 바닥면은, 후술하는 광축 각도 조정 기구 (99) 가 작동하고 있지 않은 상태에 있어서, 광원부 (73) 의 광을 조사하는 조사면 (여기서는, 반사경 (72) 의 개구면 (72b)) 과 광원부 (73) 의 광축 (LA) 과의 교점 (p) 이, 각 α, β 방향에 있어서 단일한 곡면, 예를 들어 구면 (r) 상에 위치하도록 평면 또는 곡면 (본 실시형태에서는 평면) 으로 형성된다.

램프 누름 커버 (84) 의 바닥면에는, 광원부 (73) 의 뒷쪽에 맞닿는 맞닿음부 (86) 가 형성되어 있고, 각 맞닿음부 (86) 에는, 모터나 실린더와 같은 액츄에이터, 스프링 누름, 나사 고정 등에 의해 구성되는 램프 누름 기구 (87) 가 형성되어 있다. 이로써, 각 광원부 (73) 는, 반사경 (72) 의 개구부 (72a) 를 광원 지지부 (83) 의 램프용 오목부 (83b) 에 끼워 맞추어, 램프 누름 커버 (84) 를 광원 지지부 (83) 에 장착하고, 램프 누름 기구 (87) 에 의해 광원부 (73) 의 뒷쪽을 누름으로써, 카세트 (81) 에 위치 결정된다.

따라서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 카세트 (81) 에 위치 결정된 소정 수의 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되어, 소정 수의 광원부 (73) 의 각 조사면에서부터 조사된 광이, 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 도달하는 조사량은 70 ％ ∼ 100 ％ 가 된다.

또한, 지지체 (82) 는, 복수의 카세트 (81) 를 장착하는 복수의 카세트 장착부 (90) 를 갖는 지지체 본체 (91) 와, 그 지지체 본체 (91) 에 장착되어 각 카세트 (81) 의 뒷쪽부를 덮는 지지체 커버 (92) 를 갖는다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 지지체 (82) 는 광조사 장치 (80) 에 장착될 때, 카세트 (81) 가 장착된 지지체 (82) 의 무게 중심을 고려하여, 가장 아래쪽에 위치하는 카세트 (81) 의 전면과 지지체 (82) 의 설치면 사이의 각도 (Ψ) 를 Ψ ≤ 90°로 하여 장착되는 것이 바람직하다. 이로써, 광조사 장치 (80) 가 쓰러지는 것을 방지할 수 있다. 또, 도 9 는, Ψ = 90°로 한 경우를 나타내고 있다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 카세트 장착부 (90) 에는 광원 지지부 (83) 가 면하는 개구부 (90a) 가 형성되고, 그 개구부 (90a) 의 주위에는, 광원 지지부 (83) 주위의 직사각형 평면이 대향하는 평면 (90b) 을 바닥면으로 한 카세트용 오목부 (90c) 가 형성된다. 또한, 지지체 본체 (91) 의 카세트용 오목부 (90c) 의 주위에는, 카세트 (81) 를 고정시키기 위한 카세트 고정 수단 (93) 이 형성되어 있고, 본 실시형태에서는, 카세트 (81) 에 형성된 오목부 (81a) 에 걸어 맞추어져, 카세트 (81) 를 고정시킨다.

또, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 카세트 (81) 는 카세트 고정 수단 (93) 에 의해 고정될 때, 카세트 (81) 의 일부를 기울인 상태에서 카세트 장착부 (90) 에 부착시키는 편이, 광조사 장치 (80) 가 후방으로 잘 쓰러지지 않게 부착시키기 쉽다.

α 방향 혹은 β 방향으로 정렬하는 카세트용 오목부 (90c) 의 각 평면 (90b) 은, 각 카세트 (81) 의 모든 광원부 (73) 의 광을 조사하는 조사면과, 광원부 (73) 의 광축 (LA) 의 교점 (p) 이 각 α, β 방향에 있어서 단일한 곡면, 예를 들어 구면 (r) 상에 위치하도록, 소정의 각도 (γ) 로 교차하도록 형성된다 (도 8 참조).

따라서, 각 카세트 (81) 는, 이들 광원 지지부 (83) 를 각 카세트 장착부 (90) 의 카세트용 오목부 (90c) 에 끼워 맞추어 위치 결정한 상태에서, 카세트 고정 수단 (93) 을 카세트 (81) 의 오목부 (81a) 에 걸어 맞춤으로써 지지체 (82) 에 각각 고정된다. 그리고, 이들 각 카세트 (81) 가 지지체 본체 (91) 에 장착된 상태에서, 그 지지체 본체 (91) 에 지지체 커버 (92) 가 장착된다. 따라서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 각 카세트 (81) 에 위치 결정된 모든 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되어, 모든 광원부 (73) 의 각 조사면에서부터 조사된 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 도달하는 조사량은 70 ％ ∼ 100 ％ 가 된다.

또한, 도 6 에 나타내는 카세트 고정 수단 (93) 대신에, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 카세트 (81) 의 대향하는 2 변에 관통구멍 (83c) 을 형성하여, 카세트 고정 수단으로서의 원기둥 형상의 샤프트 부재 (93a) 를 관통구멍 (83c) 을 통해서 지지체 본체 (91) 의 오목부 (91b) 에 삽입함으로써, 카세트 (81) 가 고정되어도 된다. 또, 관통구멍이나 카세트 고정 수단은 대향하는 2 변의 중간부에 형성되어 있지만, 예를 들어, 카세트 (81) 의 네 모서리에 형성해도 된다. 또한, 카세트 (81) 에는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 관통구멍 (83c) 대신에, 카세트 (81) 의 측면에 면하는 홈부 (83d) 를 형성하여, 원기둥 형상의 샤프트 부재 (93a) 를 홈부 (83d) 를 통해서 지지체 본체 (91) 의 오목부 (91b) 에 삽입함으로써, 카세트 (81) 가 고정되어도 된다. 또한, 카세트 고정 수단은 원기둥 형상의 샤프트 부재 (93a) 대신에, 도 13 에 나타내는 다각 형상의 샤프트 부재 (93e) 여도 되고, 그것에 따라서 관통구멍 (83c) 이나 오목부 (91b) 의 형상을 변경하면 된다. 특히, 카세트 고정 수단을 원기둥 형상의 샤프트 부재 (93a) 와 다각 형상의 샤프트 부재 (93e) 의 조합으로 함으로써, 카세트 (81) 를 실수하지 않고 지지체 (82) 의 정규 위치에 장착할 수 있다. 또한, 도 11 및 도 12 에 나타내는 바와 같은 카세트 고정 수단은, 도 6 에 나타내는 카세트 고정 수단 (93) 과 함께 사용할 수 있다.

또는, 도 14 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 카세트 (81) 의 네 모서리에 카세트 고정 수단으로서의 원주 돌기 (93b) 또는 다각형 돌기를 형성하고, 도 14 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 지지체 본체 (91) 측에 형성된 구멍부 또는 홈부 (91c) 와 끼워 맞춰서 얼라인먼트하도록 해도 된다. 또는, 도 15 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 카세트 (81) 의 대향하는 2 변에 순자부 (93c) 를 형성하여, 도 15 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 지지체 본체 (91) 측에 형성된 구멍부 또는 홈부 (91d) 와 끼워 맞춰 얼라인먼트하도록 해도 된다. 또, 순자부 (93c) 는, 맞부착성 면에서 2 변에 형성되는 것이 바람직하지만, 도 15 의 (a) 의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 순자부 (93c) 는 나머지 대향하는 2 변에도 형성해도 된다. 또한, 도 14 의 (a) 에 나타내는 원주 돌기 (93b) 나 도 15 의 (a) 에 나타내는 순자부 (93c) 를 지지체 본체 (91) 측에 형성하고, 구멍부나 홈부를 카세트 (81) 측에 형성하는 구성이어도 된다. 그리고, 도 14 의 (a) 및 도 15 의 (a) 에 나타내는 카세트 고정 수단도, 도 8 에 나타내는 카세트 고정 수단 (93) 과 함께 사용할 수 있다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 프레임 형상의 광원 지지부 (83) 의 이면에는, 인접하는 광원부 (73) 의 사이로부터 후방으로 연장되는 장척 (長尺) 의 수나사 (97a) 가 고정되어 있고, 이 수나사 (97a) 의 선단이, 램프 누름 커버 (84) 의 바닥부에 고정되는 모터 (98) 에 의해 회전 구동되는 너트 (97b) 에 나사 결합되어 있다. 모터 (98) 가 작동하여 너트 (97b) 가 회전하면, 나사 결합하는 수나사 (97a) 를 통해서 광원 지지부 (83) 가 잡아 당겨지거나 또는 가압되어 탄성 변형되고, 이로써, 광원 지지부 (83) 에 고정되는 광원부 (73) 의 광축 각도가 조정된다. 바꾸어 말하면, 수나사 (97a), 너트 (97b) 및 모터 (98) 는, 인터그레이터 렌즈 (74) 에 대한 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정하는 광축 각도 조정 기구 (99) 를 구성한다.

한편, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의한 조정되는 각 광원부 (73) 의 광축 각도는, 광원부 (73) 의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 수정 가능한 각도, 예를 들어 1°이하의 미소 각도로 충분하기 때문에, 광원 지지부 (83) 의 탄성 변형의 범위 내에서 조정 가능하다. 또한, 광축 각도 조정 기구 (99) 는, 상기한 수나사 (97a), 너트 (97b), 및 모터 (98) 로 이루어지는 기구에 한정되지 않고 임의의 기구를 채용할 수 있으며, 광원부 (73) 의 뒷쪽을 누르는 램프 누름 기구 (87) 에 배치하도록 해도 된다.

또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이 인터그레이터 렌즈 (74) 에 인접하여, 예를 들어, 조도계 등의 광검출 장치 (101) 가 배치되어 있다. 광검출 장치 (101) 는, 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광원부 (73) 의 광의 확산에 의해서, 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사되지 않고 인터그레이터 렌즈 (74) 밖으로 조사되는 누설광량을 검출한다. 또한, 광검출 장치 (101) 및 광축 각도 조정 기구 (99) 의 모터 (98) 는, 각각 전선 (103) 에 의해 제어 장치 (102) 에 접속되어 있다.

그리고, 광검출 장치 (101) 가 누설광량을 검출하면, 모터 (98) 를 작동시켜 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사되도록 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정하여, 광의 확산분을 보정한다. 보다 구체적으로는, 광검출 장치 (101) 가 설정된 소정의 역치를 초과하는 광량을 검출하면, 제어 장치 (102) 가 모터 (98) 에 작동 지령을 전달하여 작동시켜, 너트 (97b) 를 회전시킨다. 이로써, 너트 (97b) 에 나사 결합하는 수나사 (97a) 를 모터 (98) 방향으로 집어넣고, 광원 지지부 (83) 를 곡률 반경이 작아지는 방향으로 탄성 변형시킴으로써 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 내측을 향하여, 광의 확산분을 보정한다. 이로써, 광검출 장치 (101) 가 검출하는 광량이 초기치 이하로 저감되면, 즉, 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광이 초기 상태와 같이 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사되게 되면, 모터 (98) 의 작동이 정지한다.

한편, 광검출 장치 (101) 는, 조사 시간에 의한 광원부 (73) 의 광 확산을 검출 가능한 것이면 광검출 장치 (101) 에 한정되지 않고, 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 배치되는 광량 검출 장치나, 조사 시간을 카운트하는 타이머 등이어도 된다. 광량 검출 장치가 인터그레이터 렌즈 (74) 에 배치되는 경우에는, 광량 검출 장치에 의해서 검출되는 광량이 소정의 역치보다 적어졌을 때, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의해 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정하여 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 의 중심측으로 입사시킨다. 그리고, 검출 광량이 초기치로 되돌아갔을 때, 작동을 정지한다. 한편, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의해서 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정하여도 소정의 역치보다 적은 경우에는, 램프 (71) 자체의 조도가 저하된 것으로 판단하여, 램프 (71) 의 교환을 실시한다.

또한, 타이머 제어되는 경우에는, 미리 광원부 (73) 의 조사 시간과 광의 확산 각도의 관계를 조사해 두고, 소정의 조사 시간이 경과했을 때 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정한다.

또한, 램프 (71) 를 교환한 후에도 조도를 체크하는데, 조도가 되돌아가지 않은 경우가 있다. 예를 들어, 커버 유리 (85) 가 오염되어 있는 경우에는, 커버 유리 (85) 를 교환한다. 커버 유리 (85) 의 오염은 육안으로 확인해도 되고, 센서로 확인해도 된다. 센서로는, 투과형의 광검출 센서, 반사형의 광검출 센서, 와전류식의 센서를 적용할 수 있다.

이와 같이 구성된 노광 장치 (PE) 에서는, 조명 광학계 (70) 에 있어서, 노광시에 노광 제어용 셔터 (78) 가 열림 제어되면, 초고압 수은 램프 (71) 로부터 조사된 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사된다. 그리고, 인터그레이터 렌즈 (74) 의 출사면에서 발생된 광은, 오목면 경 (77) 에 의해서 그 진행 방향이 바뀌어짐과 함께 평행광으로 변환된다. 그리고, 이 평행광은, 마스크 스테이지 (10) 에 유지되는 마스크 (M), 나아가서는 기판 스테이지 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 표면에 대하여 대략 수직으로 패턴 노광용 광으로서 조사되어, 마스크 (M) 의 패턴 (P) 이 기판 (W) 상에 노광 전사된다.

여기서, 초고압 수은 램프 (71) 로부터 조사되는 광은 초고압 수은 램프 (71) 가 미사용의 램프라도, 예를 들어 2°정도의 광의 확산각을 갖고 있는데, 고출력을 얻기 위해서 전극 (95, 96) 사이에 대전류를 공급하면, 사용 시간의 경과와 함께 발광관 (94) 내에서 서서히 텅스텐의 전극 (95, 96) 이 증발되어 양 전극 (95, 96) 의 간격이 넓어지고, 광원의 기점이 커져, 광이 확산되어 조사 각도가 예를 들어, 2.2°로 넓어진다. 직류가 공급되는 초고압 수은 램프 (71) 에 있어서의 이 마모 현상은, 전류가 일 방향으로 흐르기 때문에 교류가 공급되는 초고압 수은 램프보다 현저해지는 경향이 있다.

광의 이용 효율이란 관점에서, 조명 광학계 (70) 의 부착 시점에서는, 전체 광원부 (73) 로부터의 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록 조정되어 있다. 그러나, 상기한 초고압 수은 램프 (71) 의 사용 시간에 따르는 광의 확산에 의해, 광검출 장치 (101) 가 누설광량 (광의 확산) 을 검출하면, 제어 장치 (102) 가 모터 (98) 를 작동시켜, 수나사 (97a) 를 통해서 광원 지지부 (83) 를 끌어당겨 탄성 변형시킨다. 이로써, 광원 지지부 (83) 에 고정되는 각 광원부 (73) 를 내측을 향하여, 광의 확산을 수정하도록 광축 각도를 조정한다.

상기한 바와 같이, 제 1 실시형태의 노광 장치용 광조사 장치 (80) 에 의하면, 발광부 (71) 와 반사 광학계 (72) 를 포함하는 복수의 광원부 (73) 와, 소정 수의 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록 광원부 (73) 를 광원 지지부 (83) 에 의해 지지하는 복수의 카세트 (81) 와, 모든 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록 복수의 카세트 (81) 를 장착하는 복수의 카세트 장착부 (90) 를 갖는 지지체 (82) 와, 각 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구 (99) 를 구비하기 때문에, 광원부 (73) 의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 수정하여, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있고, 이것에 의해 광이용 효율을 높여, 조도 저하를 억제할 수 있다.

또한, 각 광원부 (73) 의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 검출하여, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의해서 검출된 광의 확산을 수정하도록 광조사 장치 (80) 를 제어하기 때문에, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 확실하게 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있어, 조도 저하가 방지된다. 한편, 상기 실시형태에 있어서는 광의 확산을 검출하여 자동적으로 광원부 (73) 의 광축 각도를 조정하도록 하였지만, 수명 조사 시간과 광의 확산과의 관계를 예측하여, 미리 각 광원부 (73) 를 그 각도분만큼 내측을 향하여 조정해 둠으로써도, 어느 정도 광의 이용 효율을 개선할 수 있다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치에 관해서, 도 16 ∼ 19 를 참조하여 설명한다. 또, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치는 제 1 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치와 기본적 구성을 동일하게 하기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 상이한 부분에 관해서 상세히 서술한다.

도 17, 18 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치 (PE) 에서는, 카세트 (81) 에, 원하는 램프 (71) 에 대응하는 전면 (前面) 에 파장 컷 필터 (186) 가 배치되어 있다. 파장 컷 필터 (186) 로는, 로우 패스 필터, 하이 패스 필터, 밴드 패스 필터 중 어느 것이어도 되고, 원하는 파장의 강도를 떨어뜨리는 ND (감광) 필터여도 된다. 또, 파장 컷 필터 (186) 는 점대칭으로 설치하는 것이 바람직하고, 이 실시형태에서는, 상단의 6 개의 램프와 하단의 6 개의 램프에 설치되어 있다 (도 17 및 18 의 사선 부분). 이로써, 카세트 (81) 에는, 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73) 가 구성된다. 이하, 파장 컷 필터 (186) 가 설치된 광원부 (73) 를 필터가 달린 광원부 (73A), 파장 컷 필터 (186) 를 갖지 않은 광원부 (73) 를 필터가 없는 광원부 (73B) 라고 한다.

또, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 오목면 경 (77) 의 일부에는 개구 (77a) 가 형성되어 있고, 개구 (77a) 의 후방에는, g 선, h 선, i 선, j 선, k 선 등에 있어서의 각 파장의 조도를 측정하는 각 조도계 (79) 가 설치되어 있다.

또한, 광학 제어부 (76) 에서는, 필터가 달린 광원부 (73A) 와 필터가 없는 광원부 (73B) 의 각 분광 특성, 특히 각 파장의 피크 높이를 미리 측정해 두고, 데이터 베이스로서 저장해 놓는다. 또, 광원부 (73A, 73B) 는, 램프 (71) 를 계속해서 사용하면 분광 특성이 변화하기 때문에, 노광을 실시하지 않은 상태에서, 각 광원부 (73A, 73B) 의 각 파장에 있어서의 조도를 측정해 둔다.

이와 같이 구성된 광조사 장치 (80) 에서는, 조도계 (79) 에 의해 측정한 결과를 바탕으로 데이터 베이스를 참조하여, 각 광원부 (73A, 73B) 의 점등하는 램프 (71) 의 파워, 개수를 결정한다. 여기서, 점등하는 램프 (71) 의 개수가 많은 경우에는, 램프 (71) 를 소등하는 방법이 점 대칭이 아니어도 노광면 조도 분포에는 영향이 작지만, 점등하는 램프 (71) 의 개수가 적은 경우, 예를 들어, 216 개의 램프 (71) 의 50 ％ 정도를 소등하는 경우에는, 램프 (71) 를 소등하는 방법이 점 대칭이 아니면 노광면 조도 분포가 나빠질 가능성이 있다. 이 때문에, 필터가 달린 광원부 (73A), 필터가 없는 광원부 (73B) 는, 각각 점 대칭이 되도록 램프 (71) 를 점등하는 것이 바람직하다.

수은 램프 (71) 로부터 출사되는 광은 일반적으로 인코히런트 광으로, 인터그레이터 렌즈 (74), 오목면경 (77) 등으로 이루어지는 조명 광학계를 통과하여 노광면에 도달하였을 때, 그 강도는 파장마다 합으로서 주어진다. 필터가 달린 광원부 (73A) 와 필터가 없는 광원부 (73B) 를 형성함으로써, 각 파장에 있어서의 분광 강도비를 어느 정도 컨트롤할 수 있다.

여기서, 분광 특성이 상이한 2 종류의 램프를 사용한 경우와, 분광 특성이 동일한 램프에 파장 컷 필터를 설치한 경우에, 조도의 측정 시험을 실시하였다. 구체적으로, 분광 특성이 상이한 2 종류의 램프를 사용한 시험에서는, 4 개의 제 1 램프를 사용한 경우, 그 제 1 램프보다 단파장측의 강도가 강한 4 개의 제 2 램프를 사용한 경우, 2 개의 제 1 램프 및 2 개의 제 2 램프를 사용한 경우에 조도를 측정하였다. 또한, 파장 컷 필터를 설치한 시험에서는, 4 개의 제 2 램프를 사용하고, 파장 컷 필터를 설치하지 않은 경우, 파장 컷 필터를 2 개의 램프에 설치한 경우, 파장 컷 필터를 4 개의 램프에 설치한 경우에 조도를 측정하였다. 2 종류의 램프를 사용한 경우의 결과를 표 1 에, 파장 컷 필터를 설치한 경우의 결과를 표 2 에 나타낸다.

또한, 본 시험에서 사용되는 조도계로는, 우시오 전기 주식회사 제조의 자외선 적산 광량계 UIT-250 과, 수광부에 365 ㎚ 측정용 수광기 UVD-S365, 313 ㎚ 측정용 수광기 UVD-S313 을 사용하여, 이들 수광부에서 200 ㎜ × 200 ㎜ 노광면의 중심부에 있어서의 i 선 (365 ㎚) 과 j 선 (313 ㎚) 의 강도를 측정하였다.

이 결과, 표 1 및 표 2 에 나타내는 바와 같이, DUV 필터의 개수를 변경함으로써, 램프의 종류를 변경하는 경우와 동일하게 각 파장에 있어서의 강도를 변경할 수 있음을 알 수 있다.

	조도 (mW/㎠)
	365 (㎚)	313 (㎚)
제 1 램프 4 개	40.5	15.9
제 2 램프 4 개	34.9	23.0
제 1 램프 2 개 제 2 램프 2 개	37.8	19.4

	조도 (mW/㎠)
	365 (㎚)	313 (㎚)
DUV 필터 없음	34.9	23.0
DUV 필터 4 개	32.1	1.02
DUV 필터 2 개	33.5	11.7

상기한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치용 광조사 장치 (80) 및 노광 장치 (PE) 에 의하면, 램프 (71) 와 반사경 (72) 을 포함하는 소정 수의 광원부 (73) 와, 소정 수의 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되 도록 광원부 (73) 를 지지하는 카세트 (81) 를 구비하고, 소정 수의 광원부 (73) 는, 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73) 에 의해 구성된다. 이로써, 광원부 (73) 를 교환하지 않고서, 파장마다의 강도를 자유롭게 설정할 수 있다. 특히, 소정 수의 광원부 (73) 의 각 램프 (71) 는 분광 특성이 동일하고, 소정 수의 광원부 (73) 는, 그 일부에 파장 컷 필터 (186) 를 배치함으로써 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73) 를 구성하고 있다. 이로써, 광원부 (73) 를 교환하지 않고서, 또한 분광 특성이 상이한 광원부를 사용하지 않고서, 파장마다의 강도를 자유롭게 설정할 수 있다.

또, 카세트 (81) 를 복수 구비함과 함께, 모든 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록 복수의 카세트 (81) 가 장착되는 지지체 (82) 를 추가로 구비함으로써, 램프 (71) 를 유닛화하여 관리할 수 있어, 램프 (71) 의 교환 시간 및 장치의 다운 타임을 단축시키고, 또한, 램프 (71) 의 장착 부품에 큰 곡면 가공을 실시하지 않고서, 모든 광원부 (73) 를 단일 곡면 상에 배치할 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 노광 장치용 광조사 장치의 점등 제어 방법 및 노광 방법에 의하면, 광조사 장치 (80) 는, 상기 서술한 복수의 광원부 (73) 와 복수의 카세트 (81) 와 지지체 (82) 에 추가하여, 인터그레이터 렌즈 (74) 의 하류측에 배치되고, 각 파장에 대응한 조도를 계측하는 조도계 (79) 와, 각 램프 (71) 의 점등ㆍ소등, 및 조도를 제어하는 광학 제어부 (76) 를 구비한다. 그리고, 광학 제어부 (76) 는, 조도계 (79) 에 의해 계측된 각 파장에 대응한 조도에 기초하여, 소정의 파장에 있어서 원하는 조도가 얻어지도록 카세트 (81) 내의 각 광원부 (73) 를 제어한다. 이로써, 필요한 램프 (71) 를 점등시켜서 노광에 필요한 파장 성분에 있어서의 강도를 자유롭게 설정할 수 있어, 램프 (71) 의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 1 종류의 파장 컷 필터 (186) 를 사용하여 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73A, 73B) 를 구성하고 있지만, 도 19 의 (a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 2 종류의 파장 컷 필터 (186a, 186b) 를 사용하여 분광 특성이 상이한 3 종류의 광원부 (73A1, 73A2, 73B) 를 구성하도록 해도 된다. 예를 들어, 3 종류의 광원부 (73A1, 73A2, 73B) 를, 도 19 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 8 : 8 : 8 로 구성해도 되고, 도 19 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 10 : 10 : 4 로 구성해도 된다. 이들 경우에도, 3 종류의 광원부 (73A1, 73A2, 73B) 를 점대칭으로 구성하는 것이 바람직하고, 또한, 광학 제어부 (76) 에 의해서 도 19 의 (a) 의 램프 (71) 를 소등시키는 경우에는, 도 19 의 (c) 의 그물로 나타낸 부분에 나타내는 바와 같이 점대칭으로 소등시키면 된다.

(제 3 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 근접 스캔 노광 장치에 관해서, 도 20 ∼ 도 25 를 참조하여 설명한다.

근접 스캔 노광 장치 (200) 는, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 에 근접하면서 소정 방향으로 반송되는 대략 직사각형 형상의 기판 (W) 에 대하여, 패턴 (P) 을 형성한 복수의 마스크 (M) 를 통해 노광용 광 (L) 을 조사하여, 기판 (W) 에 패턴 (P) 을 노광 전사한다. 즉, 그 노광 장치 (200) 는, 기판 (W) 을 복수의 마스크 (M) 에 대하여 상대 이동시키면서 노광 전사가 이루어지는 스캔 노광 방식을 채용하고 있다. 또한, 본 실시형태에서 사용되는 마스크의 사이즈는 350 ㎜ × 250 ㎜ 로 설정되어 있고, 패턴 (P) 의 X 방향 길이는 유효 노광 영역의 X 방향 길이에 대응한다.

근접 스캔 노광 장치 (200) 는, 도 20 및 도 21 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 을 부상시켜 지지함과 함께, 기판 (W) 을 소정 방향 (도면에 있어서 X 방향) 으로 반송하는 기판 반송 기구 (120) 와, 복수의 마스크 (M) 를 각각 유지하고, 소정 방향과 교차하는 방향 (도면에 있어서 Y 방향) 을 따라 지그재그 형상으로 2 열 배치되는 복수의 마스크 유지부 (171) 를 갖는 마스크 유지 기구 (170) 와, 복수의 마스크 유지부 (171) 의 상부에 각각 배치되고, 노광용 광 (L) 을 조사하는 조명 광학계로서의 복수의 조사부 (180) 와, 복수의 조사부 (180) 와 복수의 마스크 유지부 (171) 사이에 각각 배치되고, 조사부 (180) 로부터 출사된 노광용 광 (L) 을 차광하는 복수의 차광 장치 (190) 를 구비한다.

이들 기판 반송 기구 (120), 마스크 유지 기구 (170), 복수의 조사부 (180), 및 차광 장치 (190) 는, 레벨 블록 (도시 생략) 을 통해 지면에 설치되는 장치 베이스 (201) 상에 배치되어 있다. 여기서, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 기판 반송 기구 (120) 가 기판 (W) 을 반송하는 영역 중, 상방에 마스크 유지 기구 (170) 가 배치되는 영역을 마스크 배치 영역 (EA), 마스크 배치 영역 (EA) 에 대하여 상류측의 영역을 기판 반입측 영역 (IA), 마스크 배치 영역 (EA) 에 대하여 하류측의 영역을 기판 반출측 영역 (OA) 이라고 한다.

기판 반송 기구 (120) 는, 장치 베이스 (201) 상에 다른 레벨 블록 (도시 생략) 을 통해서 설치된 반입 프레임 (105), 정밀 프레임 (106), 반출 프레임 (107) 상에 배치되고, 에어로 기판 (W) 을 부상시켜 지지하는 기판 유지부로서의 부상 유닛 (121) 과, 부상 유닛 (121) 의 Y 방향 측방에서, 장치 베이스 (201) 상에 또 다른 레벨 블록 (108) 을 통해 설치된 프레임 (109) 상에 배치되어, 기판 (W) 을 파지함과 함께, 기판 (W) 을 X 방향으로 반송하는 기판 구동 유닛 (140) 을 구비한다.

부상 유닛 (121) 은, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 반입출 및 정밀 프레임 (105, 106, 107) 의 상면으로부터 상방으로 연장되는 복수의 연결봉 (122) 이 하면에 각각 장착되는 장척 형상의 복수의 배기 에어 패드 (123 : 도 21 참조, 124) 및 장척 형상의 복수의 흡배기 에어 패드 (125a, 125b) 와, 각 에어 패드 (123, 124, 125a, 125b) 에 형성된 복수의 배기구멍 (126) 으로부터 에어를 배출하는 에어 배출계 (130) 및 에어 배출용 펌프 (131) 와, 흡배기 에어 패드 (125a, 125b) 에 형성된 흡기구멍 (127) 으로부터 에어를 흡인하기 위한 에어 흡인계 (132) 및 에어 흡인용 펌프 (133) 를 구비한다.

또한, 흡배기 에어 패드 (125a, 125b) 는, 복수의 배기구멍 (126) 및 복수의 흡기구멍 (127) 을 가지고 있으며, 에어 패드 (125a, 125b) 의 지지면 (134) 과 기판 (W) 사이의 에어압을 밸런스 조정하여 소정의 부상량으로 고정밀도로 설정할 수 있어, 안정적인 높이로 수평 지지할 수 있다.

기판 구동 유닛 (140) 은, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 진공 흡착에 의해 기판 (W) 을 파지하는 파지 부재 (141) 와, 파지 부재 (141) 를 X 방향을 따라서 안내하는 리니어 가이드 (142) 와, 파지 부재 (141) 를 X 방향을 따라 구동하는 구동 모터 (143) 및 볼나사 기구 (144) 와, 프레임 (109) 의 상면으로부터 돌출되도록, 기판 반입 영역 (IA) 에 있어서의 프레임 (109) 의 측방에 Z 방향으로 이동할 수 있고 또한 자유롭게 회전할 수 있도록 장착되어, 마스크 유지 기구 (170) 로의 반송을 대기 중인 기판 (W) 의 하면을 지지하는 복수의 워크 충돌 방지 롤러 (145) 를 구비한다.

또한, 기판 반송 기구 (120) 는, 기판 반입측 영역 (IA) 에 형성되고, 이 기판 반입측 영역 (IA) 에서 대기되는 기판 (W) 의 프리얼라인먼트를 실시하는 기판 프리얼라인먼트 기구 (150) 와, 기판 (W) 의 얼라인먼트를 실시하는 기판 얼라인먼트 기구 (160) 를 갖고 있다.

마스크 유지 기구 (170) 는, 도 21 및 도 22 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 복수의 마스크 유지부 (171) 와, 마스크 유지부 (171) 마다 형성되고, 마스크 유지부 (171) 를 X, Y, Z, θ 방향, 즉, 소정 방향, 교차 방향, 소정 방향 및 교차 방향과의 수평면에 대한 연직 방향, 및, 그 수평면의 법선 둘레로 구동하는 복수의 마스크 구동부 (172) 를 갖는다.

Y 방향을 따라 지그재그 형상으로 2 열 배치되는 복수의 마스크 유지부 (171) 는, 상류측에 배치되는 복수의 상류측 마스크 유지부 (171a) (본 실시형태에서는 6 개) 와, 하류측에 배치되는 복수의 하류측 마스크 유지부 (171b) (본 실시형태에서는 6 개) 로 구성되며, 장치 베이스 (201) 의 Y 방향 양측에 세워서 설치한 기둥부 (112) (도 20 참조) 사이에서 상류측과 하류측에 2 개씩 가설된 메인프레임 (113) 에 마스크 구동부 (172) 를 통해서 각각 지지되어 있다. 각 마스크 유지부 (171) 는 Z 방향으로 관통하는 개구 (177) 를 가짐과 함께, 그 주연부 하면에 마스크 (M) 가 진공 흡착되어 있다.

마스크 구동부 (172) 는, 메인프레임 (113) 에 장착되고, X 방향을 따라 이동하는 X 방향 구동부 (173) 와, X 방향 구동부 (173) 의 선단에 장착되고, Z 방향으로 구동하는 Z 방향 구동부 (174) 와, Z 방향 구동부 (174) 에 장착되고, Y 방향으로 구동하는 Y 방향 구동부 (175) 와, Y 방향 구동부 (175) 에 장착되고, θ 방향으로 구동하는 θ 방향 구동부 (176) 를 갖고, θ 방향 구동부 (176) 의 선단에 마스크 유지부 (171) 가 장착되어 있다.

복수의 조사부 (180) 는, 도 24 및 도 25 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (181) 내에, 제 1 실시형태와 동일하게 구성되는 광조사 장치 (80A), 인터그레이터 렌즈 (74), 광학 제어부 (76), 오목면 경 (77), 및 노광 제어용 셔터 (78) 를 구비함과 함께, 광원부 (73A) 와 노광 제어용 셔터 (78) 사이, 및 인터그레이터 렌즈 (74) 와 오목면 경 (77) 사이에 배치되는 평면 미러 (280, 281, 282) 를 구비한다. 또한, 오목면 경 (77) 또는 폴딩 미러로서의 평면 미러 (282) 에는, 미러의 곡률을 수동 또는 자동으로 변경할 수 있는 디클리네이션각 보정 수단이 형성되어도 된다.

광조사 장치 (80A) 는, 초고압 수은 램프 (71) 와 반사경 (72) 을 각각 포함하는, 예를 들어 4 단 2 열의 8 개의 광원부 (73) 를 포함하는 카세트 (81A) 를 직선 형상으로 3 개 정렬한 지지체 (82A) 를 갖고 있다. 제 1 실시형태와 동일하게, 카세트 (81A) 에서는, 8 개의 광원부 (73) 가 지지된 광원 지지부 (83) 에 램프 누름 커버 (84) 를 장착함으로써, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ％ ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있도록, 각 광원부 (73) 가 위치 결정된다. 또한, 지지체 (82A) 의 복수의 카세트 장착부 (90) 에 각 카세트 (81A) 가 장착됨으로써, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ％ ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있도록, 각 카세트 (81A) 가 위치 결정된다.

프레임 형상의 광원 지지부 (83) 와 램프 누름 커버 (84) 의 바닥부 사이에는, 장척의 수나사 (97), 너트 (97b) 및 모터 (98) 로 이루어지는 광축 각도 조정 기구 (99) 가 배치되어 있다. 또한, 인터그레이터 렌즈 (74) 에 인접하여 배치되는 광검출 장치 (101) 및 광축 각도 조정 기구 (99) 는, 전선 (103) 에 의해 제어 장치 (102) 가 접속되어 있는 것은 제 1 실시형태와 동일하다.

복수의 차광 장치 (190) 는, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 경사 각도를 변경하는 1 쌍의 판 형상 블라인드 부재 (208, 209) 를 갖고, 블라인드 구동 유닛 (192) 에 의해 1 쌍의 블라인드 부재 (208, 209) 의 경사 각도를 변경한다. 이로써, 마스크 유지부 (171) 에 유지된 마스크 (M) 의 근방에서, 조사부 (180) 로부터 출사된 노광용 광 (L) 을 차광함과 함께, 노광용 광 (L) 을 차광하는 소정 방향에 있어서의 차광 폭, 즉, Z 방향에서 본 투영 면적을 가변으로 할 수 있다.

또한, 근접 스캔 노광 장치 (200) 에는, 마스크 (M) 를 유지하는 1 쌍의 마스크 트레이부 (도시 생략) 를 Y 방향으로 구동시킴으로써, 상류측 및 하류측 마스크 유지부 (171a, 171b) 에 유지된 마스크 (M) 를 교환하는 마스크 체인저 (220) 가 형성됨과 함께, 마스크 교환 전에, 마스크 트레이부 (221) 에 대하여 부상 지지되는 마스크 (M) 를 밀어 누르면서, 위치 결정 핀 (도시 생략) 을 마스크 (M) 에 맞닿게 함으로써 프리얼라인먼트를 실시하는 마스크 프리얼라인먼트 기구 (240) 가 형성되어 있다.

또한, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 근접 스캔 노광 장치 (200) 에는, 레이저 변위계 (260), 마스크 얼라인먼트용 카메라 (도시 생략), 추종용 카메라 (도시 생략), 추종용 조명 (273) 등의 각종 검출 수단이 배치되어 있다.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 근접 스캔 노광 장치 (200) 를 사용하여, 기판 (W) 의 노광 전사에 대하여 설명한다. 또한 본 실시형태에서는, 하지 (下地) 패턴 (예를 들어 블랙 매트릭스) 이 묘화된 컬러 필터 기판 (W) 에 대하여, R (적), G (녹), B (청) 중 어느 것의 패턴을 묘화하는 경우에 대해 설명한다.

근접 스캔 노광 장치 (200) 는, 도시하지 않은 로더 등에 의해서, 기판 반입 영역 (IA) 으로 반송된 기판 (W) 을 배기 에어 패드 (123) 로부터의 에어에 의해 부상시켜 지지하고, 기판 (W) 의 프리얼라인먼트 작업, 얼라인먼트 작업을 실시한 후, 기판 구동 유닛 (140) 의 파지 부재 (141) 에 의해 척된 기판 (W) 을 마스크 배치 영역 (EA) 으로 반송한다.

그 후, 기판 (W) 은, 기판 구동 유닛 (140) 의 구동 모터 (143) 를 구동시킴으로써, 리니어 가이드 (142) 를 따라서 X 방향으로 이동한다. 그리고, 기판 (W) 은 마스크 배치 영역 (EA) 에 형성된 배기 에어 패드 (124) 및 흡배기 에어 패드 (125a, 125b) 상으로 이동시켜, 진동을 최대한 배제한 상태에서 부상시켜서 지지된다. 그리고, 조사부 (180) 내의 광원으로부터 노광용 광 (L) 을 출사하면, 이러한 노광용 광 (L) 은 마스크 유지부 (171) 에 유지된 마스크 (M) 를 통과하여, 패턴을 기판 (W) 에 노광 전사한다.

또한, 당해 노광 장치 (200) 는 추종용 카메라 (도시 생략) 나 레이저 변위계 (260) 를 갖고 있기 때문에, 노광 동작 중, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 상대 위치 어긋남을 검출하고, 검출된 상대 위치 어긋남에 기초하여 마스크 구동부 (172) 를 구동시켜, 마스크 (M) 의 위치를 기판 (W) 에 실시간으로 추종시킨다. 동시에, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 갭을 검출하고, 검출된 갭에 기초하여 마스크 구동부 (172) 를 구동시켜, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 갭을 실시간으로 보정한다.

이상, 동일하게 하여 연속 노광함으로써, 기판 (W) 전체에 패턴의 노광을 실시할 수 있다. 마스크 유지부 (171) 에 유지된 마스크 (M) 는 지그재그 형상으로 배치되어 있기 때문에, 상류측 혹은 하류측의 마스크 유지부 (171a, 171b) 에 유지되는 마스크 (M) 가 이간되어 정렬되어 있어도, 기판 (W) 에 간극없이 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 기판 (W) 으로부터 복수의 패널을 잘라내는 경우에는, 인접하는 패널끼리의 사이에 대응하는 영역에 노광용 광 (L) 을 조사하지 않는 비노광 영역을 형성한다. 이 때문에, 노광 동작 중, 1 쌍의 블라인드 부재 (208, 209) 를 개폐하여 비노광 영역에 블라인드 부재 (208, 209) 가 위치하도록, 기판 (W) 의 이송 속도에 맞추어 기판 (W) 의 이송 방향과 동일한 방향으로 블라인드 부재 (208, 209) 를 이동시킨다.

본 실시형태에 있어서도, 노광 동작 중에는 초고압 수은 램프 (71) 의 양 전극 (95, 96) 사이에 대전류를 공급하기 때문에, 사용 시간의 경과와 함께 전극 (95, 96) 이 증발되어 광의 확산이 발생하지만, 제 1 실시형태와 동일하게, 광의 확산을 광검출 장치 (101) 로 검출하고, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의해 각 광원부 (73) 의 광축 (LA) 을 내측을 향하게 하여 광축 각도를 조정한다.

따라서, 본 실시형태와 같은 근접 스캔 노광 장치에 있어서도, 각 광원부 (73) 의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 광의 확산을 광검출 장치 (101) 로 검출하고, 광축 각도 조정 기구 (99) 에 의해, 검출된 광의 확산을 수정하도록 광조사 장치 (80) 를 제어함으로써, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 확실하게 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있어, 조도 저하를 억제할 수 있다.

(제 4 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 근접 스캔 노광 장치에 관해서, 도 26 ∼ 27 을 참조하여 설명한다. 또, 본 실시형태의 근접 스캔 노광 장치는, 제 3 실시형태의 근접 스캔 노광 장치와 기본적 구성을 동일하게 하기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 붙임으로써 그 설명을 생략하고, 상이한 부분에 관해서 상세히 서술한다.

본 실시형태의 근접 스캔 노광 장치 (200) 는, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 복수의 조사부 (180) 의 케이싱 (181) 내에 있어서 오목면 경 (77) 의 일부에 개구 (77a) 가 형성되어 있고, 개구 (77a) 의 후방에는, g 선, h 선, i 선, j 선, k 선 등에 있어서의 각 파장의 조도를 측정하는 각 조도계 (79) 가 설치되어 있다. 또, 도 26 중, 부호 195 는 점등 전원이고, 부호 196 은 제어 회로이다.

광조사 장치 (80A) 는, 초고압 수은 램프 (71) 와 반사경 (72) 을 각각 포함하는, 예를 들어 6 단 4 열의 24 개의 광원부 (73) 를 포함하는 카세트 (81) 가 직선 형상으로 3 개 정렬된 지지체 (82A) 를 갖고 있다. 제 1 실시형태와 동일하게, 카세트 (81) 에서는, 24 개의 광원부 (73) 가 지지된 광원 지지부 (83) 에 카세트 누름 커버 (84) 를 장착함으로써, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ％ ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있도록 각 광원부 (73) 가 위치 결정된다. 또한, 지지체 (82A) 에 각 카세트 (81) 가 장착됨으로써, 각 광원부 (73) 로부터의 70 ％ ∼ 100 ％ 의 조사량의 광을 인터그레이터 렌즈 (74) 에 입사시킬 수 있도록 각 카세트 (81) 가 위치 결정된다.

또한, 본 실시형태의 광조사 장치 (80A) 에서도, 소정 수의 광원부 (73) 의 각 발광부 (71) 는 분광 특성이 동일하고, 소정 수의 광원부 (73) 는 그 일부에 파장 컷 필터 (186) 를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73) 를 구성한다.

따라서, 본 실시형태와 같은 근접 스캔 노광 장치 (200) 에 있어서도, 발광부 (71) 와 반사 광학계 (72) 를 포함하는 소정 수의 광원부 (73) 와, 소정 수의 광원부 (73) 의 광이 인터그레이터 렌즈 (74) 의 입사면에 입사되도록 광원부 (73) 를 지지하는 카세트 (81) 를 구비하고, 소정 수의 광원부 (73) 의 각 램프 (71) 는 분광 특성이 동일하고, 소정 수의 광원부 (73) 는, 그 일부에 파장 컷 필터 (186) 를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 2 종류의 광원부 (73) 를 구성한다. 이로써, 램프 (71) 를 교환하지 않고, 또한 분광 특성이 상이한 광원부를 사용하지 않고서, 파장마다의 강도를 자유롭게 설정할 수 있다.

한편 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는 노광 장치로서 분할 축차 근접 노광 장치와 주사식 근접 노광 장치를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명은, 미러 프로젝션식 노광 장치, 렌즈 투영식 노광 장치, 밀착식 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은, 일괄식, 축차식, 주사식 등의 어떠한 노광 방법에도 적용할 수 있다.

본 출원은, 2010년 7월 22일 출원된 일본 특허출원 2010-165163호, 2010년 8월 27일 출원된 일본 특허출원 2010-191288호, 2011년 7월 13일 출원된 일본 특허출원 2011-154669호에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

12 … 마스크 유지 프레임 (마스크 유지부)
21 … 기판 유지부
70 … 조명 광학계
71 … 초고압 수은 램프 (발광부)
72 … 반사경 (반사 광학계)
73, 73A, 73B … 광원부
74 … 인터그레이터 렌즈
80, 80A … 노광 장치용 광조사 장치
81, 81A … 카세트
82, 82A … 지지체
83 … 광원 지지부
90 … 카세트 장착부
99 … 광축 각도 조정 기구
171 … 마스크 유지부
171a … 상류측 마스크 유지부
171b … 하류측 마스크 유지부
180 … 조사부 (조명 광학계)
186 … 파장 컷 필터
200 … 근접 스캔 노광 장치 (노광 장치)
LA … 광축
M … 마스크
P … 패턴
PE … 분할 축차 근접 노광 장치 (노광 장치)
W … 기판, 유리 기판, 컬러 필터 기판 (피노광재)

Claims

발광부와 그 발광부에서 발생된 광에 지향성을 부여하여 사출하는 반사 광학계를 각각 포함하는 복수의 광원부와,
상기 복수의 광원부 중 미리 결정된 수의 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 미리 결정된 수의 광원부를 각각 지지하는 광원 지지부를 갖는 복수의 카세트와,
상기 복수의 카세트에 위치 결정된 모든 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 복수의 카세트가 각각 장착되는 복수의 카세트 장착부를 갖는 지지체와,
상기 복수의 광원부 각각의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 복수의 광원부 각각의 광의 확산을 수정하도록, 상기 복수의 광원부 각각의 상기 인터그레이터 렌즈에 대한 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구와,
노광을 실시하지 않은 상태에서, 각 광원부의 각 파장에 있어서의 조도를 측정하는 조도계와,
상기 조도계에 의해 측정된 결과를 바탕으로 각 광원부의 점대칭이 되도록 점등되는 램프의 파워 및 개수를 결정하는 광학 제어부와,
조도 분포를 설정하기 위해 광원부에 사용되는 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 미리 결정된 수의 광원부는, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부에 의해서 구성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 미리 결정된 수의 광원부의 각 발광부는, 분광 특성이 동일하고,
상기 미리 결정된 수의 광원부는, 그 일부에 파장 컷 필터를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부를 구성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치.
피노광재로서의 기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판과 대향하도록 마스크를 유지하는 마스크 유지부와,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치와, 그 광조사 장치의 복수의 광원부에서 출사된 광이 입사되는 인터그레이터 렌즈를 갖는 조명 광학계를 구비하고,
상기 기판에 대하여 상기 조명 광학계로부터의 광을 상기 마스크를 사이에 두고 조사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
발광부와 그 발광부에서 발생된 광에 지향성을 부여하여 사출하는 반사 광학계를 각각 포함하는 복수의 광원부와,
상기 복수의 광원부 중 미리 결정된 수의 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 미리 결정된 수의 광원부를 각각 지지하는 광원 지지부를 갖는 복수의 카세트와,
상기 복수의 카세트에 위치 결정된 모든 광원부의 광이 인터그레이터 렌즈의 입사면에 입사되도록, 상기 복수의 카세트가 각각 장착되는 복수의 카세트 장착부를 갖는 지지체와,
상기 복수의 광원부 각각의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 복수의 광원부 각각의 광의 확산을 수정하도록, 상기 복수의 광원부 각각의 상기 인터그레이터 렌즈에 대한 광축 각도를 조정할 수 있는 광축 각도 조정 기구를 구비하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법으로서,
상기 복수의 광원부 각각의 조사 시간의 경과에 따라서 발생하는 상기 복수의 광원부 각각의 광의 확산을 검출하는 공정과,
상기 광축 각도 조정 기구에 의해서 상기 복수의 광원부 각각의 광의 확산을 수정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 인터그레이터 렌즈의 하류측에 배치되고, 각 파장에 대응한 조도를 계측하는 조도계와,
상기 복수의 광원부의 각 발광부의 점등·소등, 및 조도를 제어하는 제어부를 추가로 구비하고,
상기 미리 결정된 수의 광원부는, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부에 의해서 구성되고,
상기 제어부는, 상기 조도계에 의해 계측된 각 파장에 대응한 조도에 기초하여, 미리 결정된 파장에 있어서 원하는 조도가 얻어지도록, 상기 카세트 내의 각 광원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 미리 결정된 수의 광원부의 각 발광부는, 분광 특성이 동일하고,
상기 미리 결정된 수의 광원부는, 그 일부에 파장 컷 필터를 배치함으로써, 분광 특성이 상이한 복수 종류의 광원부를 구성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.
피노광재로서의 기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판과 대향하도록 마스크를 유지하는 마스크 유지부와,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치와, 그 광조사 장치의 복수의 광원부에서 출사된 광이 입사되는 인터그레이터 렌즈를 갖는 조명 광학계를 구비하고,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 광조사 장치의 제어 방법을 실시하면서, 상기 기판에 대하여 상기 조명 광학계로부터의 광을 상기 마스크를 사이에 두고 조사하여, 상기 마스크에 형성되는 패턴을 상기 기판에 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 광원부의 램프는 점대칭이 되도록 점등되는 것을 특징으로 하는 노광 장치용 광조사 장치의 제어 방법.