KR101570544B1

KR101570544B1 - 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR101570544B1
Application number: KR1020097016959A
Authority: KR
Inventors: 미치오 노보루
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2015-11-19
Also published as: CN103728841A; CN101617274B; JP2008257233A; US20150212426A1; JP5526487B2; US8139199B2; TW200905407A; WO2008123535A3; TWI444780B; US20120176590A1; KR20100014785A; WO2008123535A2; US20080239266A1; CN101617274A

Abstract

노광 방법은, 기판(P)에 근접하도록 배치된 마스크(10)에 노광 광을 조사하여, 마스크에 형성된 소정의 패턴을 기판에 노광하는 제 1 노광 단계와, 기판에 근접하도록 배치되고 복수의 집광부(20a, 20b)를 포함하는 집광 패턴 형성 부재(20)에 노광 광을 조사하여 기판 상에 소정 형상의 집광 패턴을 노광하는 제 2 노광 단계를 포함한다. 제 1 노광 공정에 의해 노광되는 소정의 패턴의 적어도 일부와, 제 2 노광 공정에 의해 형성되는 집광 패턴의 적어도 일부는 중첩된다.

Description

노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE METHOD, EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

(관련 출원의 상호 참조)

본원은 2007년 4월 2일에 출원한 미국 가출원 제 60/907,444호와 2008년 2월 27일에 출원한 미국 출원에 근거하는 우선권을 주장한다.

본 발명은 예컨대 반도체 소자, 액정 표시 소자, 인쇄 회로 기판, MEMS(마이크로 일렉트로 메카니컬 시스템) 또는 광 집적 회로 등의 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조할 때에 회로 패턴 등을 감광성 기판 상에 노광하는 노광 방법 및 노광 장치, 상기 노광에 사용되는 집광 패턴 형성 부재 및 마스크, 이들 집광 패턴 형성 부재 및 마스크의 설계 및 제조 방법, 그리고 상기 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자, 액정 표시 소자, 인쇄 회로 기판, MEMS 또는 광 집적 회로 등의 디바이스의 제조 공정에 있어서는 이들 디바이스에 미세 패턴을 형성하기 위한 노광 장치가 사용되고 있다(예컨대 미국 특허 제 4,636,626호 공보 참조)

상술한 특허 문헌에 개시되는 노광 장치에서는, 기판으로부터 소정의 간격을 두고 배치된 마스크를 이용해서 패턴이 기판에 전사된다. 이는 전사된 패턴을 흐리게 한다. 따라서, 미세 패턴이 전사될 수 없다. 본 발명의 목적은 미세 패턴이 흐려지지 않고 전사 가능될 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 노광 방법은 기판에 근접하게 배치된 마스크에 노광 광을 조사하여, 마스크에 형성된 소정의 패턴을 기판에 노광하는 제 1 노광 단계와, 기판에 근접하도록 배치되고 복수의 집광부를 포함하는 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사하여, 기판 상에 소정 형상의 집광 패턴을 노광하는 제 2 노광 단계를 포함한다. 제 1 노광 단계에서 기판 상에 노광되는 소정의 패턴의 적어도 일부와, 제 2 노광 단계에서 기판 상에 형성되는 집광 패턴의 적어도 일부는 서로 중첩한다.

본 발명의 노광 방법은 소정의 제 1 패턴에 대하여 기판이 정지한 상태에서 제 1 패턴을 기판 상의 제 1 영역에 노광하는 제 1 노광 단계와, 소정의 제 2 패턴과 기판을 상대적으로 이동시키면서, 제 2 패턴을 기판 상의 상기 제 1 영역에 노광하는 제 2 노광 단계와, 기판 상의 제 1 영역과는 다른 제 2 영역에, 제 1 패턴을 노광하기 위해서 제 1 패턴이 형성되는 위치와 기판을 상대적으로 이동시키는 이동 단계를 포함한다. 제 2 노광 단계는 이동 단계가 실행될 때에 실행된다.

본 발명의 노광 장치는, 소정의 패턴을 갖는 마스크를 기판에 근접하도록 유지하는 제 1 유지부와, 기판 상에 소정 형상을 갖는 광 패턴을 형성하는 복수의 집광부를 포함한 집광 패턴 형성 부재를, 기판에 근접하도록 유지하는 제 2 유지부와, 마스크 및 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사하는 조명부를 포함한다.

본 발명의 노광 장치는, 소정의 제 1 패턴을 기판 상의 제 1 영역에 노광하는 제 1 노광부와, 소정의 제 2 패턴을 기판 상의 제 1 영역에 노광하는 제 2 노광 단계와, 기판을 소정의 제 1 방향을 따라 이동시키는 기판 이동부와, 제 1 및 제 2 노광부에 의한 노광과 기판 이동부에 의한 기판의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 제 1 노광부가 노광을 수행할 때 제 1 패턴과 기판을 상대적으로 정지한 상태로 유지한다. 제어 유닛은 제 1 패턴을 기판 상의 제 1 영역과는 다른 제 2 영역에 노광하기 위해서 제 1 패턴이 형성되는 위치와 기판을 상대적으로 이동시킬 때에 제 2 노광부에 의한 노광을 수행한다.

본 발명의 집광 패턴 형성 부재는 피노광체 상에 형성되는 광 패턴의 일부인 제 1 광 패턴에 따른 제 1 패턴을 가지는 마스크와 조합해서 이용된다. 집광 패턴 형성 부재는 광 패턴의 다른 일부인 제 2 광 패턴에 따른 집광 패턴을 형성하는 복수의 집광부를 포함한다.

본 발명의 마스크는 상기 집광 패턴 형성 부재와 조합해서 이용된다. 마스크는 피노광체에 근접하여 배치 가능하고 제 1 패턴을 갖는다.

본 발명의 집광 패턴 형성 부재를 설계하는 설계 방법은, 피노광체에 형성될 광 패턴을 복수의 광 패턴의 세트로 분할하는 단계와, 복수의 광 패턴의 세트 중 적어도 하나의 광 패턴을 추출하여 제 1 광 패턴을 얻는 단계와, 복수의 광 패턴의 세트 중 추출된 패턴과는 다른 적어도 하나의 패턴을 추출하여 제 2 광 패턴을 얻는 단계와, 제 2 광 패턴을 형성하기 위한 복수의 집광부의 파라미터를 구하는 단계를 포함하고, 제 1 광 패턴의 적어도 일부와 제 2 광 패턴의 적어도 일부는 서로 중첩한다.

본 발명의 마스크 설계 방법은 피노광체에 형성할 광 패턴을 복수의 광 패턴의 세트로 분할하는 단계와, 복수의 광 패턴의 세트 중 적어도 하나의 패턴을 추출하여 제 1 광 패턴을 얻는 단계와, 제 1 광 패턴에 따라서, 제 1 패턴을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 집광 패턴 형성 부재를 제조하는 방법은 광투과성 기판을 준비하는 단계와, 집광 패턴을 형성하기 위한 복수의 집광부의 설계 데이터에 따라서, 상기 광투과성 기판을 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 마스크를 제조하는 방법은 광투과성 기판을 준비하는 단계와, 제 1 패턴의 정보에 따라서, 광투과성 기판을 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 디바이스 제조 방법은 상기 노광 방법을 이용하여 소정의 패턴 및 상기 집광 패턴을 기판에 노광하는 노광 단계와, 패턴이 전사된 기판을 현상하여, 패턴에 대응하는 형상을 갖는 마스크 층을 기판의 표면에 형성하는 현상 단계와, 마스크 층을 통해서 기판의 표면을 가공하는 가공 단계를 포함한다.

본 발명의 디바이스 제조 방법은 상기 노광 장치를 이용하여 패턴을 기판에 노광하는 노광 단계와, 패턴이 전사된 기판을 현상하여, 패턴에 대응하는 형상의 마스크 층을 기판의 표면에 형성하는 현상 단계와, 마스크 층을 통해서 기판의 표면을 가공하는 가공 단계를 포함한다.

본 발명은, 프록시미티 노광과 집광 패턴 형성 부재에 의한 집광 패턴 노광의 다중 노광을 행한다. 프록시미티 노광에서는 해상할 수 없던 부분을 집광 패턴 노광으로 보충한다. 이로써 미세한 패턴을 흐리게 하지 않게 전사할 수 있다.

본 발명의 다양한 특징을 실시하는 전반적인 구조가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위해서 도면 및 관련 설명이 제공되지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 실시예 1의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 도 2(a)는 기판(P) 상에 노광되는 광 패턴의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 2(b)는 마스크(10)에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 광 패턴을 나타내는 평면도이며, 도 2(c)는 집광 패턴 형성 부재(20)에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 광 패턴을 나타내는 평면도,

도 3은 실시예 1의 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)의 구성을 나타내는 도면으로, 도 3(a)는 마스크(10)의 배치도이고, 도 3(b)는 도 3(a)에 도시된 마스크(10)의 3b-3b를 따라 취한 도면이며, 도 3(c)는 집광 패턴 형성 부재(20)의 배치도이고, 도 3(d)는 도 3(c)에 도시된 집광 패턴 형성 부재(20)의 3d-3d를 따라 취한 도면,

도 4는 실시예 1의 변형예를 도시하는 도면으로, 도 4(a)는 집광 패턴 형성 부재(20)의 집광부(20a, 20b)의 배치도이고, 도 4(b)는 집광부의 제 1 변형예의 평면도이며, 도 4(c)는 제 1 변형예의 단면도이고, 도 4(d)는 집광부의 제 2 변형예 의 평면도이며, 도 4(e)는 제 2 변형예의 단면도이고, 도 4(f)는 집광부의 제 3 변형예의 평면도이며, 도 4(g)는 제 3 변형예의 단면도이고, 도 4(h)는 집광부의 제 4 변형예의 평면도이며, 도 4(i)는 제 4 변형예의 단면도이고, 도 4(j)는 집광부의 제 5 변형예의 평면도이며, 도 4(k)는 제 5 변형예의 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 6은 실시예 2에 따른 노광 장치에 의해 수행되는 노광 동작시의 광 패턴 형성 부재(40)와 기판(P) 사이의 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도,

도 7은 도 6의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면,

도 8(a)는 실시예 2에 따른 노광 장치의 조명부(42)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8(b)는 광 분기부로부터 광 패턴 형성 부재까지의 광로에서의 광학 배치를 나타내는 도면,

도 9는 집광 패턴의 배율 제어를 설명하기 위한 도면,

도 10은 텔레센트리시티(telecentricity) 검출 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 12는 실시예 3에 있어서의 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 배치를 나타내는 평면도,

도 13은 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 13(a) 내지 도 13(c)는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작시의 기판(P)에 대한 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도이고, 도 13(d) 내지 도 13(f)는 도 13(a) 내지 도 13(c)의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면,

도 14는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 14(a) 내지 도 14 (c)는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작시의 기판(P)에 대한 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도이고, 도 14(d) 내지 도 14 (f)는 도 14(a) 내지 도 14 (c)의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면,

도 15는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 15(a)는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작시의 기판(P)에 대한 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도이고, 도 15(b)는 도 15(a)의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면,

도 16은 제 6 변형예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면,

도 17은 제 7 변형예에 따른 노광 장치의 제 1 및 제 2 유지부의 개략적인 구성을 나타내는 도면,

도 18은 실시예 4에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면으로, 도 18(a)는 노광 장치 전체를 나타내는 도면, 도 18(b)는 가변광 스폿 생성 유닛을 나타내는 도면,

도 19는 실시예 4에 따른 노광 장치의 노광 동작을 설명하는 도면,

도 20은 실시예 5에 따른 디바이스 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 21은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 1 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 21(a)는 배치도, 도 21(b)는 도 21(a)의 배치도에 있어서 IVb-IVb'선을 따라 취한 단면도, 도 21(c)는 도 21(a)의 배치도에 있어서 IVc-IVc'선을 따라 취한 단면도,

도 22는 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 2 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 22(a)는 도 21(b)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 21(a)의 IVb-IVb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 22(b)는 도 21(c)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 21(a)의 IVc-IVc'선을 따라 취한 단면도,

도 23은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 3 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서 도 23(a)는 배치도, 도 23(b)는 도 23(a)의 배치도에 있어서 VIb-VIb'선을 취한 단면도, 도 23(c)는 도 23(a)의 배치도에 있어서, VIc-VIc'선을 취한 단면도,

도 24는 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 3 단계에서 이용하는 마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 배치도,

도 25는 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 4 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 25(a)는 도 23(b)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 25(b)는 도 23(c)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도,

도 26은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 5 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 26(a)는 도 25(a)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 26(b)는 도 25(b)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도,

도 27은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 6 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 27(a)는 도 26(a)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 27(b)는 도 26(b)의 다음 단계에서의 단면도로서 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도,

도 28은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 7 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 28(a)는 배치도, 도 28(b)는 도 28(a)의 배치도에 있어서 XIIb-XIIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 28(c)는 도 28(a)의 배치도에 있어서 XIIc-XIIc'선을 따라 취한 단면도,

도 29는 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 제 9 단계에서 이용되는 마스크의 배치도,

도 30은 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 따라서 제조된 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 30(a)는 배치도, 도 30(b)는 도 30(a)에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 II-II'선 및 III-III'선을 따 라 취한 단면도이며, 도 30(c)는 도 30(a)에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 III-III'선을 따라 취한 단면도,

도 31은 본 발명의 실시예 6에 따른 마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 설계 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 32는 본 발명의 실시예 7에 따른 집광 패턴 형성 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 마스크 11 : 제 1 유지부

12, 22 : 조명부 20 : 집광 패턴 형성 부재

21 : 제 2 유지부 P : 기판

PS : 기판 스테이지

본 발명의 실시예가 첨부 도면에 따라서 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대해서 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해서 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라 상향으로 설정되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 노광 장치는 제 1 유지부(11)와, 제 2 유지부(21)와, 조명부(12, 22)를 포함하고 있다. 제 1 유지부(11)는 소정의 차광 또는 감광(light reduction) 패턴인 마스크 패턴이 형성된 마스크(10)를 기판(P)에 근접하도록 유지한다. 제 2 유지부(21)는 기판(P) 상에 소정 형상의 광 패턴을 형성하는 복수의 집광부(렌즈면)(20a, 20b)를 포함한 집광 패턴 형성 부재(20)를, 기판(P)에 근접하게 유지한다. 조명부(12, 22)는 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)에 노광 광을 조사한다.

기판(P)은 이 기판(P)을 적어도 Y축에 따라서 이동 가능하게 유지하는 기판 스테이지(PS)에 탑재되어 있다.

마스크(10)를 유지하는 제 1 유지부(11)와, 집광 패턴 형성 부재(20)를 유지하는 제 2 유지부(21)는, 마스크(10)와 집광 패턴 형성 부재(20)가 Y 방향을 따라 정렬하도록 구성되어 있다.

본 실시예의 기판(P)의 일례는 한 변 또는 대각선의 길이가 500mm보다 큰 직사각형의 평판상의 유리 기판이다. 이 기판(P)에는 액정 표시 소자 제조용 포토레지스트(감광 재료)가 도포된다. 이 기판(P)으로서는, 박막 자기 헤드 제조용 세라믹 기판, 반도체 소자 제조용 원형의 반도체 웨이퍼 등을 사용할 수 있다.

본 실시예의 노광 장치의 작용이 도 2를 참조해서 설명될 것이다. 도 2(a)는 기판(P) 상에 노광된 광 패턴의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 2(b)는 마스크(10)에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 광 패턴을 나타내는 평면도이며, 도 2(c)는 집광 패턴 형성 부재(20)에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 광 패턴을 나타내는 평면도이다.

도 2(a)에 있어서, 기판(P) 상에 노광된 광 패턴(30)은 광 강도가 거의 0인 암(dark) 패턴부(31a, 31b, 31c)와, 소정의 광 강도를 갖는 명(bright) 패턴부(32)와, 상기 명 패턴부(32)보다 낮은 광 강도를 갖는 중간 강도 광 패턴부(33a, 33b)를 갖고 있다. 중간 강도 광 패턴부(33a, 33b)는 예컨대 액정 표시 디바이스 등의 플랫 패널 디스플레이의 TFT 트랜지스터 회로에서의 게이트 전극부를 형성하기 위해서 사용되며, 그 치수는 매우 작아서, 예컨대 2 내지 3㎛정도이다.

본 실시예에서는, 도 2(a)에 나타내는 광 패턴(30)이, 도 2(b)에 도시된 바와 같은 개략 치수를 가지는 광 패턴(34)과, 도 2(c)에 도시된 바와 같은 미세 치수(미세 피쳐(feature))를 가지는 광 패턴(35)으로 분해된다. 여기서, 도 2(c)에 있어서의 광 패턴(35)은 도 2(a)에 도시된 매우 작은 치수를 갖는 중간 강도 광 패턴부(33a, 33b)에 대응하고 있다.

도 3은 광 패턴(34, 35)을 형성하기 위해서 사용되는 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)의 구성을 나타내는 도면으로, 도 3(a)는 마스크(10)의 배치도, 도 3(b)는 도 3(a)에 도시된 마스크(10)의 3b-3b 선을 따라 취한 단면도, 도 3(c)는 집광 패턴 형성 부재(20)의 배치도, 도 3(d)는 도 3(c)에 도시된 집광 패턴 형성 부재(20)의 3d-3d 선을 따라 취한 단면도이다.

도 3(a), 도 3(b)에 나타내는 마스크(10)는 광투과성 기판 상에 형성된 크로뮴이나 산화크로뮴 등의 차광 또는 감광 패턴인 차광부(감광부)(10a, 10b, 10c)를 포함한다. 이 마스크(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 기판(P)에 대해서 소정의 간격(프록시미티 갭)만큼 이격해서 배치되어서, 조명부(12)로부터의 노광 광에 따라 서, 기판(P) 상에 도 2(b)에 도시된 광 패턴(34)을 형성한다.

도 3(c), (d)에 나타내는 집광 패턴 형성 부재(20)는 광투과성의 기판 상에 형성된 렌즈면(20a, 20b)과, 상기 렌즈면(20a, 20b) 이외의 영역에 형성된 차광 또는 감광 패턴인 차광부(감광부)(20c)를 포함하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 집광 패턴 형성 부재(20)는 기판(P)에 대해서 소정의 간격만큼 이격되어 배치되고, 조명부(22)로부터의 노광 광을 렌즈면(20a, 20b)에 집광함으로써 기판(P) 상에 도 2(c)에 도시된 광 패턴(집광 패턴)(35)을 형성한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마스크(10)와 집광 패턴 형성 부재(20)는 Y 방향으로 정렬되어 있다. 이로써, 마스크(10)에 의해서 기판(P) 상의 특정의 한 구획에 광 패턴(34)을 일괄 노광하고, 그 후 기판 스테이지(PS)가 Y 방향으로 스텝 이동된다. 이후에, 집광 패턴 형성 부재(20)에 의해서 기판(P)의 노광을 마친 특정의 한 구획을 중첩하는 방식으로 광 패턴(35)을 일괄 노광함으로써, 도 2(a)에 도시된 광 패턴(30)을 노광한 경우와 등가인 잠상(a latent image)이 기판(P)에 도포되어 있는 감광성 재료 상에 형성된다.

예컨대, 집광 패턴 형성 부재(20)에 평행광을 조사하는 경우(컬리메이션 반각이 실질적으로 0°인 경우)에는, 집광 패턴 형성 부재(20)와 기판(P) 사이의 Z 방향에 따른 간격(프록시미티 갭)을 100㎛로 하고, 집광 패턴(35)의 폭을 3㎛로 하면, 집광 패턴 형성 부재(20)의 렌즈면(20a, 20b)의 기판(P)측 개구수 NAP는 약 0.082정도면 된다. 이러한 기판(P)측 개구수 NAP를 얻기 위해서, 기판(P) 상에 초점을 위치시키기 위해서 렌즈면(20a, 20b)의 촛점 거리를 100㎛로 하면, 렌즈 면(20a, 20b)의 개구부 직경은 약 300㎛정도면 된다.

집광 패턴 형성 부재(20)에 조사되는 노광 광의 컬리메이션 반각은 예컨대 0° 내지 5°일 수 있고, 프록시미티 갭은, 1㎛ 내지 1000㎛일 수 있다.

도 2(c)에 도시된 광 패턴(35)에 포함되는 각 피쳐의 형상은 한쪽 방향으로 연장하는 가늘고 긴 직사각형상이다. 따라서, 이 피쳐에 대응하는 렌즈면(20a, 20b)은 실린드리컬 렌즈이다. 이 경우, 실린드리컬 렌즈면(20a, 20b)의 렌즈면의 축 방향은 광 패턴(35)의 긴 방향과 일치하고 있다. 상기 한 예의 제원은 상기 실린드리컬 렌즈의 축 방향(광을 굴절하지 않는 경선의 방향)과 직교하는 방향(광을 가장 강하게 굴절하는 경선의 방향, 강주경선 방향(strong principal meridian direction))에 따른 일차원적인 제원이다.

실린드리컬 형상의 강주경선 방향에 따른 단면 형상은 예컨대 원형상, 타원 형상 등일 수 있다.

도 4는 집광 패턴 형성 부재의 렌즈면(20a, 20b)의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 4(a)는 집광 패턴 형성 부재(20)의 집광부(20a, 20b)의 배치도, 도 4(b)는 집광부의 제 1 변형예의 평면도, 도 4(c)는 도 4(b)의 단면도, 도 4(d)는 집광부의 제 2 변형예의 평면도, 도 4(e)는 도 4(d)의 단면도, 도 4(f)는 집광부의 제 3 변형예의 평면도, 도 4(g)는 도 4(f)의 단면도, 도 4(h)는 집광부의 제 4 변형예의 평면도, 도 4(i)는 도 4(h)의 단면도, 그리고, 도 4(j)는 집광부의 제 5 변형예의 평면도, 도 4(k)는 도 4(j)의 단면도이다.

도 4(b), (c)에 나타내는 제 1 변형예에서, 도 4(a)에 도시된 집광 패턴 형 성 부재(20)의 집광부는 실린드리컬 렌즈와 등가의 파워를 가지는 명암형(진폭형)의 일차원 프레스넬 렌즈(Fresnel lens)이다. 이 명암형의 일차원 프레스넬 렌즈는 차광부(20c)를 형성하는 재료와 같은 차광 재료로 형성되어, 소정의 일차원 방향으로 나열될 수 있고, 상기 일차원 방향과 직교하는 방향으로 연장하는 형상의 차광띠를 포함하고 있다. 이 제 1 변형예의 명암형의 일차원 프레스넬 렌즈는 집광부와 차광부(20)를 동일한 리소그래피 공정으로 형성할 수 있기 때문에, 매우 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 제 1 변형예는, 마스크(10)와 집광 패턴 형성 부재를 동일 기판 상에 형성하는 경우에도, 동일한 프로세스로 마스크(10)의 차광 패턴과 집광부의 명암 패턴을 형성할 수 있다는 이점을 갖는다.

도 4(d), (e)에 나타내는 제 2 변형예에서는, 도 4(b), (c)에 도시된 제 1 변형예의 집광부는 토릭 렌즈와 등가의 파워를 가지는 명암형의 애너머픽(anamorphic) 프레스넬 렌즈이다. 이 구성에서, 기판(P) 상에 형성되는 집광 패턴의 치수는 2차원적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 기판(P) 상에 직사각형상의 집광 패턴을 형성할 때에, 애너머픽 프레스넬 렌즈의 개구수(애너머픽 프레스넬 렌즈의 크기)는 서로 직교하는 2 방향 각각에서 적절한 값으로 설정된다. 이로써, 상기 직사각형의 긴 방향의 치수와 짧은 방향의 치수를 독립적으로 제어할 수 있다.

도 4(f), 도 4(g)에 나타내는 제 3 변형예에서는 도 4(b), (c)에 도시된 제 1 변형예의 집광부는 위상형의 일차원 프레스넬 렌즈이다. 이 구성에 의하면, 집광부에서의 광량 손실을 저감할 수 있다는 이점이 있다. 제 3 변형예에 있어서, 제 2 변형예와 마찬가지로, 집광부를 애너머픽 프레스넬 렌즈로 변형해도 된다.

도 4(h), (i)에 나타내는 제 4 변형예에서, 집광 패턴 형성 부재의 렌즈면(20a, 20b)은 상기 렌즈면의 정점이 집광 패턴 형성 부재의 표면과 같은 레벨 또는 다소 안쪽의 레벨에 위치되도록 형성된다. 이 제 4 변형예의 구성에 의하면, 광투과성의 기판을 에칭 등의 방법으로 가공해서 렌즈면을 형성할 때에, 광투과성의 기판의 에칭량이 적다. 나아가서는 집광 패턴 형성 부재의 제조를 용이하게 할 수 있다.

도 4(j), (k)에 나타내는 제 5 변형예에서, 집광 패턴 형성 부재의 렌즈면(20a, 20b)은, 집광 패턴 형성 부재(20)의 광입사측의 면에 형성된다. 따라서, 집광 패턴 형성 부재의 집광부의 배치는 기판(P) 측(광사출측) 면으로는 한정되지 않고, 집광 패턴 형성 부재(20)의 광입사측의 면이여도 된다. 이 제 5 변형예의 교시에 따라서, 상술한 제 1 내지 제 4 변형예를 변형해도 된다.

광투과성의 기판으로서는 예컨대 석영 유리 기판 등의 자외광을 투과하는 재료로 형성된 기판이 이용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5에서는, X축 및 Y축이 기판(P)에 대해서 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해서 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다.

실시예 1에서는, 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)를 이용해서 기판(P) 상에 노광이 수행된다. 도 5에 나타내는 실시예 2에서는 마스크(10)와 등가 인 마스크 패턴 영역(40a)과 집광 패턴 형성 부재(20)의 집광부와 등가인 구조를 가지는 집광부 형성 영역(40b)을 하나의 광투과성의 기판 상에 형성한 광 패턴 형성 부재(40)를 이용해서 노광이 수행된다.

도 5에 있어서, 광 패턴 형성 부재(40)는 유지부(41)에 의해서 상방측(+Z축 방향측)으로부터 흡착 유지되어 있다. 이 유지부(41)는 지지대(GA)에 대해 Z축 방향으로 이동 가능하고, 또한 X축 둘레 및 Y축 둘레로 경사(피봇) 가능해지도록, 지지대(GA)에 부착되어 있다. 유지부(41)는 광 패턴 형성 부재(40)가 소정의 간격을 두고 기판(P)에 대해서 평행하도록 복수의 액츄에이터(도시 생략)에 의해서 구동 제어된다. 도 5에서는 이해를 쉽게 하기 위해서, 광 패턴 형성 부재(40)로부터 조명부(42)쪽으로의 구성을 실제보다 +Z 방향측으로 이격한 상태로 도시하고 있다. 유지부(41)는 마스크를 유지하는 제 1 유지부와 집광 패턴 형성 부재를 유지하는 제 2 유지부를 구비하며, 이들은 일체적으로 형성된다.

조명부(42)는 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b) 각각에 노광 광을 공급한다. 조명부(42)는 마스크 패턴 영역(40a)으로의 노광 광의 공급 및 정지의 제어와, 집광부 형성 영역(40b)으로의 노광 광의 공급 및 정지의 제어를 독립적으로 수행한다. 조명부(42)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

또한, 감광성 재료가 도포된 기판(P)은 XY 평면내에서 이동 가능하게 마련된 기판 스테이지(PS)에 의해서 유지되고 있다. 기판 스테이지 구동 유닛(도시 생략)에 의한 구동 제어에 의해, 기판(P)은 도면 중 XY 평면내에 따라 이동한다. 기판 스테이지(PS)에 있어서의 기판(P)이 탑재되는 XY 평면내의 영역으로부터 벗어난 개소에는 위치 맞춤을 위한 기준 마크가 형성된 기준판(RP)이 마련되어 있다.

실시예 2에 따른 노광 장치에서는 광 패턴 형성 부재(40)의 XY 평면내의 위치를 검출하기 위한 제 1 정렬 시스템(43A 내지 43D)과, 기판(P)의 XY 평면내의 위치를 검출하기 위한 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)을 포함하고 있다.

제 1 정렬 시스템(43A 내지 43D)은 기준판(RP)에 대한 광 패턴 형성 부재(40)의 XY 평면내의 위치를 검출한다. 즉, 기준판(RP)이 마련되어 있는 기판 스테이지(PS)의 XY 평면내의 위치를 계측하는 스테이지 위치 계측 유닛에 의해서, 기준판(RP)의 XY 평면 내의 좌표가 관리되고 있어서, 상기 기준판(RP) 상의 기준 마크를 제 1 정렬 시스템(43A 내지 43D)으로 검출함으로써 기준판(RP)에 대한 제 1 정렬 시스템(43A 내지 43D)의 위치가 알려지게 된다. 이 제 1 정렬 시스템(43A 내지 43D)에 의해서 광 패턴 형성 부재(40)의 위치를 검출함으로써 XY 좌표가 관리되고 있는 기준판에 대한 광 패턴 형성 부재(40)의 위치를 간접적으로 구할 수 있다.

제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)은 기준판(RP)에 대한 기판(P)의 XY 평면내의 위치를 검출한다. 상술한 바와 같이, 기준판(RP)의 XY 평면내의 좌표가 관리되고 있어서, 상기 기준판(RP) 상의 기준 마크를 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)으로 검출함으로써 기준판(RP)에 대한 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)의 위치가 알려지게 된다. 이 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)에 의해서 기판(P)의 위치를 검출함으로써, XY 좌표가 관리되고 있는 기준판에 대한 기판(P)의 위치를 간접적으로 구할 수 있다.

실시예 2에 따른 노광 장치의 노광 동작이 도 6 및 도 7을 참조해서 설명될 것이다. 도 6은 실시예 2에 따른 노광 장치의 노광 동작시에서의 광 패턴 형성 부재(40)와 기판(P) 사이의 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 6의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면이다.

이 노광 동작에 앞서서, 상술한 정렬 과정이 실행된다. 따라서, 광 패턴 형성 부재(40)와 기판(P)의 상대적인 위치 관계는 스테이지 위치 계측 유닛에 의해서 항상 관리되고 있다.

도 6(a)에 도시한 바와 같이, 광 패턴 형성 부재(40)의 집광부 형성 영역(40b)만이 기판(P)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)가 구동 제어된다. 그 후, 조명부(42)에 의해서 집광부 형성 영역(40b)에 노광 광을 조사한다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 이 일괄 노광 동작에 의해, 기판(P) 상에는 노광 영역(A1)이 형성된다.

그 후, 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)이 노광 영역(A1)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)는 -Y 방향으로 스텝 이동된다. 이후에, 조명부(42)는, 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)에 노광 광을 조사한다. 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A1)과 중첩하는 노광 영역(B1)이 마스크 패턴 영역(40a)을 거친 노광 광에 의해서 형성된다. 동시에, 노광 영역(B1)에 대해 +Y 방향측으로 인접한 노광 영역(A2)이 집광부 형성 영역(40b)을 거친 노광 광에 의해서 형성된다.

도 6(c), 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(PS)의 -Y 방향으로의 스텝 이동과, 조명부(42)에 의한 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)으로의 노광 광의 조사를 반복해서, 도 7(c), 도 7(d)에 나타내는 노광 영역(A3, A4, B2, B3)을 형성한다.

광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)이 노광 영역(A4)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)를 -Y 방향으로 스텝 이동시켜서 도 6(e)에 나타내는 위치 관계를 얻는다. 그 후, 조명부(42)는, 마스크 패턴 영역(40a)에만 노광 광을 조사한다. 도 7(e)에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A4)과 중첩하는 노광 영역(B4)이 마스크 패턴 영역(40a)을 거친 노광 광에 의해서 형성된다.

그 후, 기판 스테이지(PS)를 -X 방향으로 스텝 이동시켜, 도 6(f)에 나타내는 광 패턴 형성 부재(40)와 기판(P)의 위치 관계를 얻는다. 그 후, 조명부(42)에 의해서 마스크 패턴 영역(40a)에만 노광 광을 조사한다. 도 7(f)에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상의 노광 영역(A4, B4)에 대해 +X 방향측으로 인접한 노광 영역(A5)이 마스크 패턴 영역(40a)을 거친 노광 광에 의해서 형성된다.

그 후, 광 패턴 형성 부재(40)의 집광부 형성 영역(40b)이 노광 영역(A5)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)가 +Y 방향으로 스텝 이동되어서, 도 6(g)에 나타내는 위치 관계를 얻는다. 그리고, 조명부(42)는 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)에 노광 광을 조사한다. 그러면, 마스크 패턴 영역(40a)을 거친 노광 광에 의해서 노광 영역(A5)에 중첩한 노광 영역(B5)이 형성된다. 도 7(g)에 도시된 바와 같이, 집광부 형성 영역(40b)을 거친 노광 광에 의해서 노광 영역(B5)에 대해 -Y 방향측에 인접한 노광 영역(A6)이 형성된다.

그 후, 도 6(h), 도 6(i)에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(PS)의 +Y 방향으로의 스텝 이동과, 조명부(42)에 의한 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)으로의 노광 광의 조사를 반복해서, 도 7(h), 도 7(i)에 나타내는 노광 영역(A7, A8, B6, B7)을 형성한다.

그 후, 광 패턴 형성 부재(40)의 집광부 형성 영역(40b)이 노광 영역(A8)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)를 +Y 방향으로 스텝 이동시켜, 도 6(j)에 나타내는 위치 관계를 얻는다. 조명부(42)는 집광부 형성 영역(40b)에만 노광 광을 조사하고, 도 7(j)에 도시된 바와 같이, 집광부 형성 영역(40b)을 거친 노광 광에 의해서 노광 영역(A8)에 중첩한 노광 영역(B8)을 형성한다.

실시예 2에 따른 노광 장치에서는, 기판 스테이지(PS)는 XY 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 광 패턴 형성 부재(40)를 기판(P)에 비해서 소형으로 할 수 있다. 나아가서는 광 패턴 형성 부재(40) 자체의 비용이 저감되고, 광 패턴 형성 부재(40)의 중력에 의한 휘어짐의 영향을 저감하여, 고정밀도로 광 패턴 노광이 수행된다.

조명부(42)의 구성이 도 8을 참조해서 설명될 것이다. 도 8(a)는 광원으로부터 광 분기부까지의 광로에서의 광학 배치를 나타내는 도면이고, 도 8(b)는 광 분기부로부터 광 패턴 형성 부재까지의 광로에서의 광학 배치를 나타내는 도면이다. 도 8에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대해 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다.

도 8(a)에 있어서, 예컨대 초고압 수은 램프 광원 등으로 이루어지는 광원(411)으로부터 사출한 광속은, 타원 거울(412) 및 다이클로익 미러(413)에 의해 반사되어, 컬리메이트 렌즈(414)에 입사한다. 타원 거울(412)의 반사막 및 다이클로익 미러(413)의 반사막에 의해 g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚) 및 i선(파장 365㎚)의 광을 포함하는 파장역의 광이 추출된다. g, h, i 선의 광을 포함하는 파장역의 광이 컬리메이트 렌즈(414)에 입사한다. 광원(411)은 타원 거울(412)의 제 1 초점 위치에 배치되어 있다. 이로써, g, h, i 선의 광을 포함하는 파장역의 광은 타원 거울(412)의 제 2 초점 위치에 광원 이미지를 형성한다. 타원 거울(412)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원 이미지로부터의 발산 광속은 컬리메이트 렌즈(414)에 의해 컬리메이트 광속으로 변환되어, 소정의 노광 파장역의 광속만을 투과시키는 파장 선택 필터(415)를 투과한다.

파장 선택 필터(415)를 통과한 조명광은 감광 필터(416)를 통과한다. 집광 렌즈(417)는 라이트 가이드 파이버(light guide fiber)(418)의 입사구(418A)로 광을 집광한다. 라이트 가이드 파이버(418)는, 예컨대 다수의 파이버 라인을 랜덤으로 묶어서 구성된 랜덤 라이트 파이버로, 입사구(418A)와 2개의 사출구(이하, 사출구(418a, 418b)라고 한다)를 포함하고 있다.

도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 라이트 가이드 파이버(418)의 입사구(418A)에 입사한 조명광은 라이트 가이드 파이버(418)의 내부를 전파한다. 그 후 2개의 사출구(418a, 418b)에 의해 분할되어 사출해서, 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)을 부분적으로 조명하는 2개의 부분 조명 광학 시스템에 각각 입사한다.

라이트 가이드 파이버(418)의 사출구(418a, 418b)로부터 사출한 조명광은 사출구(418a, 418b) 근방에 배치되어 있는 셔터(419a, 419b)를 통과한다. 그 후 컬리메이트 렌즈(421a, 421b)에 의해 컬리메이트 광속으로 변환되어서, 옵티컬 인테그레이터(optical integrator)인 플라이 아이 렌즈(fly's eye lenses)(422a, 422b)에 입사한다. 플라이 아이 렌즈(422a, 422b)의 후측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 조명광은 각각 콘덴서(condenser) 렌즈(424a, 424b)를 통해서 광로 합성 부재(425)의 편향 반사면(425a, 425b)에 입사한다. 이들 2개의 편향 반사면(425a, 425b)의 윤곽을 통과하여 확장한 면 상에 2개의 인접한 조명 영역을 형성한다.

이들 2개의 조명 영역으로부터의 광은 집광 렌즈군(426) 및 편향 오목면 거울(427)을 포함하는 재결상 광학 시스템에 의해, 광 패턴 형성 부재(40)로 유도된다. 이 때, 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a) 상에는 2개의 조명 영역 중 한쪽 조명 영역의 이미지가 형성되고, 집광부 형성 영역(40b)에는 다른쪽 조명 영역의 이미지가 형성된다.

2개의 부분 조명 광학 시스템 중 셔터(419a, 419b)는 각각 셔터 구동 유닛(420a, 420b)에 의해 구동 제어되어서, 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)으로의 조명의 ON/OFF를 독립적으로 제어 가능하게 하고 있다. 또한, 2개의 부분 조명 광학 시스템 중의 플라이 아이 렌즈(422a, 422b)는 각각 광축 방향의 위치 및 광축 수직면 내의 위치가 변경 가능하게 마련되 어 있다. 또한, 플라이 아이 렌즈(422a, 422b)는 플라이 아이 렌즈 구동 유닛(423a, 423b)에 의해 구동 제어됨으로써, 광축 방향의 위치 및 광축 수직면 내의 위치가 변경된다. 이로써, 광 패턴 형성 부재(40)의 마스크 패턴 영역(40a)과 집광부 형성 영역(40b)에 입사하는 조명광의 텔레센트리시티(telecentricity)(텔레센트릭 특성)가 제어될 수 있다. 이들 플라이 아이 렌즈 구동 유닛(423a, 423b)은 조명 텔레센트리시티 제어 유닛으로 기능한다.

도 9는 조명광의 텔레센트리시티을 제어함으로써, 집광부 형성 영역(40b)에 의한 집광 패턴의 배율을 제어 가능하다는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 9(a)는 플라이 아이 렌즈(422b)가 기준 위치(Ini)에 위치 결정되어 있는 상태를 나타낸다. 도 9(a)에 있어서, 플라이 아이 렌즈(422b)는 콘덴서 렌즈(424b)의 전측 초점 위치에 위치 결정되어 있다. 이 상태에서의 플라이 아이 렌즈(422b)의 위치를 기준 위치로 한다. 이와 같이 플라이 아이 렌즈(422b)가 기준 위치에 위치 결정되어 있을 때, 플라이 아이 렌즈(422b)로부터의 광은 콘덴서 렌즈(424b) 및 재결상 광학 시스템(426, 427)을 거쳐서, 집광부 형성 영역(40b)을 텔레센트릭한 조명광(조명광의 주 광선이 광축과 평행한 상태의 조명광)으로 조명한다. 이 조명광은 집광부 형성 영역(40b)의 복수의 집광부에서 집광된다. 이로써 기판(P) 상의 기준 위치에 집광 패턴을 형성한다.

도 9(b)는 플라이 아이 렌즈(422b)를 기준 위치(Ini)로부터 광축 방향으로 이동시킨 상태를 나타낸다. 이 때, 집광부 형성 영역(40b)으로의 조명광은 텔레센트릭한 상태에서 벗어나서, 기판(P)의 기준 위치로부터 벗어난 위치에 집광 패턴이 형성된다. 이 집광 패턴의 기준 위치로부터 벗어난 양은 광축(Axc)으로부터의 거리에 비례한다. 이로써, 집광 패턴의 배율이 등방적으로 변경되었을 때와 등가의 상태를 실현할 수 있다.

도 9(c)는 플라이 아이 렌즈(422b)를 기준 위치(Ini)로부터 광축 수직 방향으로 이동시킨 상태를 나타낸다. 이 때, 집광부 형성 영역(40b)으로의 조명광은 서로 평행하지만, 광축에 대해 경사진 주 광선을 포함한다. 기판(P) 상에 형성되는 집광 패턴은 기준 위치로부터 한쪽 방향으로 같은 양만큼 이동된다. 이는 집광 패턴 위치를 기판(P) 상에 있어서 옆으로 시프트시킨 상태와 등가이다.

이와 같이, 플라이 아이 렌즈(422b)를 이동시켜 조명광의 텔레센트리시티의 상태를 변경함으로써 기판(P) 상에 형성되는 집광 패턴의 등방적인 배율, 형성 위치 등을 제어할 수 있다.

또한, 마스크 패턴 영역(40a)을 조명하는 조명광의 텔레센트리시티도 플라이 아이 렌즈 구동 유닛(423a)에 의한 플라이 아이 렌즈(422a)의 이동에 의해 제어될 수 있다. 이로써, 마스크 패턴 영역(40a)을 거친 조명광에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 광 패턴의 등방적인 배율이나 광 패턴 위치의 횡방향 시프트(기판(P) 상에서의 시프트)도 제어할 수 있다. 따라서, 실시예 2에서는 마스크 패턴 영역(40a) 및 집광부 형성 영역(40b)이 하나의 부재상에 형성되어 있는 경우에도, 마스크 패턴 영역(40a)에 의해 전사되는 광 패턴의 배율 및 위치와 집광부 형성 영역(40b)에 의해 형성되는 집광 패턴의 배율 및 위치를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.

도 5로 돌아가서, 실시예 2에서는 조명광의 텔레센트리시티의 상태를 검출하 기 위한, 텔레센트리시티 검출 장치가 기판 스테이지(PS) 상의 기준판(RP) 내에 마련되어 있다. 이 텔레센트리시티 검출 장치의 세부 사항이, 도 10를 참조해서 설명될 것이다.

도 10은 기준판(RP)의 일부분을 도시하는 XZ 단면도이다. 도 10에 있어서, 기준판(RP)을 구성하는 광투과성 기판(45A)의 일부의 영역에, 콘덴서 렌즈면(45B)이 형성되어 있다. 이 콘덴서 렌즈면(45B)은 광투과성 기판(45A)의 광의 사출측의 면이 아닌 광의 입사측의 면에 형성되어 있어도 되고, 또한 렌즈면이 아니라 회절면이어도 된다. 이 콘덴서 렌즈면(45B)에 대응하는 광입사측(+Z 방향측)의 위치 주위에는 차광부(45C)가 형성되어 있다. 이 차광부(45C)가 형성되지 않는 영역인 광 통과 영역을 통해서 입사광이 콘덴서 렌즈면(45B)으로 유도되고, 이 콘덴서 렌즈면(45B)에 의해 집광되어, 콘덴서 렌즈면(45B)의 후측 초점 위치에 배치된 광 검출기(46)로 유도된다.

광 검출기(46)는, 콘덴서 렌즈면(45B)에 의해 집광된 광 스폿의 광량 중심 위치를 검출하는 2차원 CCD일 수 있다. 이 광 검출기(46)에 의해 검출된 광 스폿의 광량 중심 위치에 기초해서, 입사하는 조명광의 텔레센트리시티의 상태를 계측할 수 있다.

광투과성 기판(45A) 상의 콘덴서 렌즈면(45B)의 주위에는 미광(stray light)을 방지하기 위한 차광부(45D)가 형성되어 있다. 광투과성 기판(45A)의 광입사측의 차광부(45C)에 의해서 상술한 기준 마크를 형성해도 된다.

실시예 2에서는, 프로세스 중 가열 처리에 의해 기판(P)에 비선형적인 변형 이 있어도, 상술한 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)과 조명 텔레센트리시티 제어 유닛을 이용해서, 이 변형에 따라서 광 패턴이 노광될 수 있다. 즉, 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)을 이용해서 기판(P) 상의 정렬 마크를 검출함으로써 기판(P)의 등방적인 배율 변화(변형)양, X 방향의 배율 성분 변화(변형)양, Y 방향의 배율 성분 변화(변형)양 및 비선형 배율 성분 변화(변형)양을 구할 수 있다. 그러면, 이들 구해진 배율 변화(변형량)에 따라 광 패턴의 형성 위치를 모든 노광 위치마다 구한다(예컨대, 도 6(a) 내지 (j)의 위치마다 구한다). 구해진 광 패턴의 형성 위치로 텔레센트리시티 제어 유닛을 구동하기 위한 구동량(실시예 2에서는 플라이 아이 렌즈 구동 유닛(423a, 423b)의 구동량)을 각 노광 위치마다 구한다. 노광 동작시에, 각 노광 위치마다 텔레센트리시티 제어 유닛에 의해서 마스크 패턴 영역(40a)으로의 조명광의 텔레센트리시티의 상태와 집광부 형성 영역(40b)으로의 조명광의 텔레센트리시티를 제어하면서 노광이 수행된다. 이로써, 기판(P)에 프로세스 중 가열 처리에 기인한 비선형적인 변형이 있어도, 이 변형에 따라서 광 패턴을 노광할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 11에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대하여 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면 내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다.

상술한 실시예 2에서는, 광 패턴 형성 부재(40)에 대해 기판(P)을 XY 평면 내에서의 스텝 이동과 일괄 노광을 반복함으로써 기판(P)의 전체 면에 노광이 수행된다. 도 11에 나타내는 실시예 3에서는 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)를 기판(P)과 거의 평행한 면내에 지그재그형으로 배열하고, 기판(P)의 한 방향으로의 스텝 이동과 일괄 노광을 반복해서 기판(P)의 전체 면에 노광을 행한다.

도 11에 있어서, 복수의 마스크(10A 내지 10E)는 상술한 실시예 1에 도시된 마스크(10)와 등가의 것이고, 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)는 실시예 1의 집광 패턴 형성 부재(20)와 등가이다. 따라서, 여기서의 상세한 설명은 생략한다. 이들 마스크(10A 내지 10E)는 각각 유지부(11A 내지 11E)에 탑재되어 있고, 이들 유지부(11A 내지 11E)는 Z축 방향으로 이동 가능하고 또한 X축 둘레 및 Y축 둘레로 경사(피봇) 가능하게 마련되어 있다. 유지부(11A 내지 11E)는 마스크(10A 내지 10E)가 기판(P)에 대해 소정의 간격으로 이격되어 평행하도록 복수의 액츄에이터(도시 생략)에 의해서 구동 제어된다. 유지부(11A 내지 11E)는 복수의 제 1 유지부로 기능한다.

복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)는 각각 유지부(21A 내지 21E)에 탑재되어 있고, 이들 유지부(21A 내지 21E)는 Z축 방향으로 이동 가능하고 또한 X축 주위 및 Y축 주위로 경사(피봇) 가능하게 마련되어 있다. 유지부(21A 내지 21E)는 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)가 기판(P)에 대해 평행 또한 소정의 간격으로 이격되어 평행하도록 복수의 액츄에이터(도시 생략)에 의해서 구동 제어된다. 유지부(21A 내지 21E)는 복수의 제 2 유지부로 기능한다.

복수의 조명부(12A 내지 12E)는 복수의 마스크(10A 내지 10E)에 대해 각각 노광 광을 공급하며, 각각 독립적으로 노광 광의 공급 및 정지를 제어할 수 있다. 복수의 조명부(22A 내지 22E)는 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)에 대해 각각 노광 광을 공급하며, 각각 독립적으로 노광 광의 공급 및 정지를 제어할 수 있다. 이들 복수의 조명부(12A 내지 12E, 22A 내지 22E)에는 상술한 실시예 2와 마찬가지인 텔레센트리시티 제어 유닛이 마련되어 있고, 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)로의 조명광의 텔레센트리시티의 상태를 각각 독립적으로 변경하는 것이 가능하다.

또한, 도 11에 있어서, 기판 정렬 시스템(44A 내지 44D)은 실시예 2의 제 2 정렬 시스템(44A 내지 44D)과 같은 구성을 갖기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

기판(P)은 도면 중 Y 방향으로 이동 가능한 기판 스테이지(PS) 상에 탑재되어 있다. 구동 유닛(도시 생략)에 의한 구동 제어에 의해, 기판(P)은 Y 방향을 따라 이동할 수 있다. 기판 스테이지(PS)의 Y 방향에서의 단부에는 기준판(RP)이 부착되어 있다. 기판 정렬 시스템(44A 내지 44D)은 이 기준판(RP)을 기준으로 한 기판(P)의 위치 검출 및 변형 검출을 행한다. 간섭계(IF1, IF2)는 기판 스테이지(PS)의 Y 방향의 위치와, 도면 중 Z 방향을 축으로 한 회전 방향(θz 방향)을 검출하는 스테이지 위치 계측 유닛으로 기능한다.

복수의 마스크(10A 내지 10E)의 XY 평면내의 위치 및 Z 방향을 축으로 한 회전 방향(θz 방향), 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20)의 XY 평면내의 위치 및 Z 방향을 축으로 한 회전 방향(θz 방향)을 검출하기 위해 기준판(RP)에 마련된 정렬 시스템(도시 생략)을 이용할 수 있다

도 12는 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 배치를 나타내는 평면도이다.

도 12에 있어서, 복수의 마스크(10A 내지 10E) 중 마스크(10A, 10C, 10E)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 두고 제 1 열로서 -Y 방향측으로 배치되어 있다. 마스크(10B, 10D)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 두고 제 2 열로서 +Y 방향측으로 배치되어 있다.

복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E) 중 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 두고 제 3 열로서 -Y 방향측으로 배치되어 있다. 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 갖고 제 4 열로서 +Y 방향측으로 배치되어 있다.

복수의 마스크(10A 내지 10E)는 각각 제 1 마스크 패턴 영역(10A1 내지 10E1)과, 상기 제 1 마스크 패턴 영역(10A1 내지 10E1)의 주위에 배치된 제 2 마스크 패턴 영역(10A2 내지 10E2)을 포함하고 있다. X 방향에서는 제 2 마스크 패턴 영역(10A2 내지 10E2)이 서로 중첩하도록 각 마스크(10A 내지 10E)가 배치되어 있다.

제 2 마스크 패턴 영역(10A2 내지 10E2)은 마스크(10A 내지 10E)에 의한 노광시에 기판(P) 상에 있어 서로 중첩하는 영역으로, 오버랩 영역이라고 한다.

제 1 열의 마스크(10A, 10C, 10E)의 X 방향에 있어서의 간격은 제 2 열의 마 스크(10B, 10D)에서의 제 1 마스크 패턴 영역(비 오버랩 영역)(10B1, 10D1)의 X 방향의 폭(W101)과 같다. 제 2 열의 마스크(10B, 10D)의 X 방향에서의 간격은 제 1 열의 마스크(10C)의 X 방향의 폭(W101)과 같다.

복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)는 각각 제 3 집광 패턴 영역(20A1 내지 20E1)과, 제 3 집광 패턴 영역(20A1 내지 20E1) 주위에 배치된 제 4 집광 패턴 영역(20A2 내지 20E2)을 포함하고 있다. X 방향에서는 제 3 집광 패턴 영역(20A2 내지 20E2)이 서로 중첩하도록 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)가 배치되어 있다.

제 4 집광 패턴 영역(20A2 내지 20E2)은 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)에 의한 노광시에 기판(P) 상에 있어서 서로 중첩하는 영역이며, 오버랩 영역이라고 한다.

제 3 열의 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)의 X 방향에서의 간격은 제 4 열의 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)에서의 제 3 집광 패턴 영역(비 오버랩 영역)(20B1, 20D1)의 X 방향의 폭(W101)과 같다. 제 4 열의 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)의 X 방향에서의 간격은 제 3 열의 집광 패턴 형성 부재(20C)의 X 방향의 폭(W101)과 같다. 실시예 3에서는 복수의 마스크(10A 내지 10E)에서의 제 1 마스크 패턴 영역(비 오버랩 영역)의 X 방향의 폭과, 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)에서의 제 3 집광 패턴 영역(비 오버랩 영역)의 X 방향의 폭은 모두 W101이다. 그러나, 이들 복수의 마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 비 오버랩 영역의 X 방향의 폭을 같게 할 필요는 없다.

마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 수를 n이라고 하면, 마스크 및 집광 패턴 형성 부재에 의해서 노광되는 X 방향의 폭의 최대치는

n×W101+{(n+1)×(W102-W101)/2}

가 된다.

실시예 3에서는 마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 수는 5이다. 그러나, 이 수는 자연수이면 되고 홀수로 한정되는 것이 아니다.

후술하는 바와 같이, 실시예 3에서는 제 1 열의 마스크(10A, 10C, 10E)에 의해서 노광되는 영역과, 제 3 열의 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)에 의해서 노광되는 영역이 기판(P) 상에서 중첩한다. 이 때, 제 1 열의 마스크(10A, 10C, 10E)의 제 1 마스크 패턴 영역(비 오버랩 영역)(10A1, 10C1, 10E1)의 Y 방향의 길이를 L10이라고 하고, 제 3 열의 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)의 제 3 집광 패턴 영역(비 오버랩 영역)(20A1, 20C1, 20E1)의 Y 방향의 길이를 L20이라고 하며, L10과 L20이 같은 경우에는, 제 1 열과 제 3 열의 Y 방향의 간격 S1은

S1=m×L10 또는 S1=m×L20

의 조건을 만족시킨다(단, m은 0 이외의 정수).

제 1 열과 제 3 열의 Y 방향의 간격 S1으로서, 제 1 열에 배치되는 마스크(10A, 10C, 10E)의 중심과, 제 3 열에 배치되는 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)의 중심의 Y 방향의 간격을 이용할 수 있다.

마찬가지로, 실시예 3에서는 제 2 열의 마스크(10B, 10D)에 의해서 노광되는 영역과, 제 4 열의 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)에 의해서 노광되는 영역이 기 판(P) 상에서 중첩한다. 이 때, 제 2 열의 마스크(10B, 10D)의 제 1 마스크 패턴 영역(비 오버랩 영역)(10B1, 10D1)의 Y 방향의 길이를 L10이라고 하고, 제 4 열의 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)의 제 3 집광 패턴 영역(비 오버랩 영역)(20B1, 20D1)의 Y 방향의 길이를 L20이라고 하며, L10과 L20이 같은 경우에는, 제 2 열과 제 4 열의 Y 방향의 간격 S1은

S1=m×L10, 또는 S1=m×L20

의 조건을 만족시킨다(단, m은 0 이외의 정수).

제 2 열과 제 4 열의 Y 방향의 간격 S2로서, 제 2 열에 배치되는 마스크(10B, 10D)의 중심과, 제 4 열에 배치되는 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)의 중심의 Y 방향의 간격이 이용될 수 있다.

위의 설명에서는 Y 방향을 따라 제 1 열, 제 2 열, 제 3 열 및 제 4 열의 순으로, 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)를 배치했지만, Y 방향을 따라서 제 1 열, 제 3 열, 제 2 열 및 제 4 열의 순이여도 된다. 또한, 제 1 열과 제 2 열의 순서는 교체 가능하고, 제 3 열과 제 4 열의 순서도 교체 가능하다.

실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작이, 도 13 내지 도 15를 참조해서, 설명될 것이다. 도 13(a) 내지 도 13(c), 도 14(a) 내지 도 14(c) 및 도 15(a)는 실시예 3에 따른 노광 장치의 노광 동작시에서의 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 기판(P)에 대한 위치 관계의 변화를 나타내는 평면도이다. 도 13(d) 내지 도 13(f), 도 14(d) 내지 도 14(f) 및 도 15(b)는 도 13(a) 내지 도 13(c), 도 14(a) 내지 도 14(c) 및 도 15(a)의 과정에 따라서 노광된 기판(P) 상의 노광 영역을 나타내는 도면이다.

이 노광 동작에 앞서서 복수의 마스크(10A 내지 10E) 및 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 기판(P)에 대한 정렬이 실행된다.

도 13(a)에 도시된 바와 같이, 우선 마스크(10A, 10C, 10E)가 기판(P)과 중첩되도록, 기판 스테이지(PS)가 구동 제어된다. 그 후, 조명부(12A, 12C, 12E)에 의해서 마스크(10A, 10C, 10E)에 노광 광이 조사된다. 도 13(d)에 도시된 바와 같이, 이 일괄 노광 동작에 의해, 기판(P) 상에는 노광 영역(A11, A12, A13)이 형성된다.

그 후, 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(PS)는 -Y 방향으로 스텝 이동을 수행해서, 마스크(10A, 10C, 10E)는 노광 영역(A11, A12, A13)의 -Y 방향측으로 인접된다. 조명부(12A, 12C, 12E)에 의해서 마스크(10A, 10C, 10E)에 노광 광이 조사된다. 그 후, 도 13(e)에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A11, A12, A13)에 대해 -Y 방향측으로 인접하는 노광 영역(A21, A22, A23)이 마스크(10A, 10C, 10E)를 거친 노광 광에 의해서 형성된다. 노광 영역(A11, A12, A13)에 있어서의 마스크(10A, 10C, 10E)의 제 2 마스크 패턴 영역(10A2, 10C2, 10E2)에 의해서 형성되는 -Y 방향측의 부분과, 노광 영역(A21, A22, A23)에 있어서의 마스크(10A, 10C, 10E)의 제 2 마스크 패턴 영역(10A2, 10C2, 10E2)에 의해서 형성되는 +Y 방향측의 부분은, 기판(P) 상에서 서로 중첩한다.

그 후, 도 13(c)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A, 10C, 10E)가 노광 영 역(A21, A22, A23)의 -Y 방향측으로 인접하고 또한 마스크(10B, 10D)가 노광 영역(A11, A12, A13)의 사이에 위치하도록 기판 스테이지(PS)를 -Y 방향으로 스텝 이동시킨다. 조명부(12A, 12C, 12E)에 의해서 마스크(10A, 10C, 10E)에 노광 광이 조사되고, 조명부(12B, 12D)에 의해서 마스크(10B, 10D)에 노광 광이 조사된다. 도 13(f)에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A21, A22, A23)에 대해 -Y 방향측으로 인접하는 노광 영역(A31, A32, A33)이 마스크(10A, 10C, 10E)를 거친 노광 광에 의해서 형성되고, 노광 영역(A11, A12, A13)의 사이에 위치하는 노광 영역(A14, A15)이 마스크(10B, 10D)를 거친 노광 광에 의해서 형성된다.

노광 영역(A21, A22, A23)에 있어서의 마스크(10A, 10C, 10E)의 제 2 마스크 패턴 영역(10A2, 10C2, 10E2)에 의해서 형성되는 -Y 방향측의 부분과, 노광 영역(A31, A32, A33)에 있어서의 마스크(10A, 10C, 10E)의 제 2 마스크 패턴 영역(10A2, 10C2, 10E2)에 의해서 형성되는 +Y 방향측의 부분은, 기판(P) 상에 있어서 서로 중첩한다.

노광 영역(A14)에 있어서의 마스크(10B)의 제 2 마스크 패턴 영역(10B2)에 의해서 형성되는 -X 방향측의 부분은, 노광 영역(A11)에 있어서의 마스크(10A)의 제 2 마스크 패턴 영역(10A2)에 의해서 형성되는 +X 방향측의 부분과 중첩된다. 노광 영역(A14)에 있어서의 마스크(10B)의 제 2 마스크 패턴 영역(10B2)에 의해서 형성되는 +X 방향측의 부분은 노광 영역(A12)에 있어서의 마스크(10C)의 제 2 마스크 패턴 영역(10C2)에 의해서 형성되는 -X 방향측의 부분과 중첩된다.

마찬가지로, 노광 영역(A15)에 있어서의 마스크(10D)의 제 2 마스크 패턴 영 역(10D2)에 의해서 형성되는 -X 방향측의 부분은 노광 영역(A12)에 있어서의 마스크(10C)의 제 2 마스크 패턴 영역(10C2)에 의해서 형성되는 +X 방향측의 부분과 중첩된다. 노광 영역(A15)에 있어서의 마스크(10D)의 제 2 마스크 패턴 영역(10D2)에 의해서 형성되는 +X 방향측의 부분은 노광 영역(A13)에 있어서의 마스크(10C)의 제 2 마스크 패턴 영역(10C2)에 의해서 형성되는 -X 방향측의 부분과 중첩된다.

도 14(a)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A, 10C, 10E)가 노광 영역(A31, A32, A33)의 -Y 방향측에 인접하고 또한 마스크(10B, 10D)가 노광 영역(A14, A15)의 -Y 방향측에 인접하도록 기판 스테이지(PS)는 -Y 방향으로 스텝 이동을 수행한다. 또한, 조명부(12A 내지 12E)에 의해서 마스크(10A 내지 10E)에 노광 광이 조사된다. 이 일괄 노광 동작에 의해, 도 14(d)에 도시된 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A41 내지 A43, A24, A25)을 형성한다.

그 후, 도 14(b)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A, 10C, 10E)가 노광 영역(A41, A42, A43)의 -Y 방향측에 인접하고 또한 마스크(10B, 10D)가 노광 영역(A24, A25)의 -Y 방향측에 인접하도록, 기판 스테이지(PS)는 -Y 방향으로 스텝 이동을 수행한다. 이 때, 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)는 노광 영역(A11, A12, A13)과 중첩된다.

이 스텝 동작 후, 조명부(12A 내지 12E)에 의해서 마스크(10A 내지 10E)에 노광 광이 조사되고, 조명부(22A, 22C, 22E)에 의해서 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)에 노광 광이 조사된다. 이 일괄 노광 동작에 의해, 도 14(e)에 도시된 바와 같이, 기판(P) 상에는 노광 영역(A51 내지 A53, A34, A35)을 형성하고, 노광 영역(A11 내지 A13)의 영역에 중첩하도록 노광 영역(B11 내지 B13)을 형성한다.

다음으로 도 14(c)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A, 10C, 10E)가 노광 영역(A51, A52, A53)의 -Y 방향측에 인접하고, 마스크(10B, 10D)가 노광 영역(A34, A35)의 -Y 방향측에 인접하며, 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)가 노광 영역(B11(A11), B12(A12), B13(A13))의 -Y 방향측에 인접하도록 기판 스테이지(PS)를 -Y 방향으로 스텝 이동시키고, 조명부(12A 내지 12E, 22A, 22C, 22E)에 의해서 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)에 노광 광을 조사한다. 이 일괄 노광 동작에 의해, 기판(P) 상에는 노광 영역(A61 내지 A63, A44, A45)이 형성된다. 또한, 도 14(f)에 도시된 바와 같이, 노광 영역(A21 내지 A23)의 영역에 중첩하도록 노광 영역(B21 내지 B23)가 형성된다.

이 일괄 노광 동작의 후, 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A, 10C, 10E)가 노광 영역(A61 내지 A63)의 -Y 방향측에 인접하고 또한 마스크(10B, 10D)가 노광 영역(A44, A45)의 -Y 방향측에 인접하도록 기판 스테이지(PS)는 -Y 방향으로 스텝 이동을 수행한다. 집광 패턴 형성 부재(20A, 20C, 20E)는 노광 영역(A31, A32, A33)과 중첩하고, 집광 패턴 형성 부재(20B, 20D)는 노광 영역(A14, A15)과 중첩된다. 그 후, 조명부(12A 내지 12E, 22A 내지 22E)에 의해서 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)에 노광 광이 조사된다.

도 15(b)에 도시된 바와 같이, 이 일괄 노광 동작에 의해서, 기판(P) 상에는 노광 영역(A71 내지 A73, A54, A55)이 형성된다. 또한 노광 영역(A31 내지 A33)의 영역에 중첩하도록 노광 영역(B31 내지 B31)이 형성되고, 노광 영역(A14 내지 A15) 의 영역에 중첩하도록 노광 영역(B14 내지 B15)가 형성된다.

Y 방향으로의 스텝 이동과 일괄 노광 동작을 반복하여, 기판(P) 상에 노광을 수행한다.

이와 같이, 실시예 3에 따른 노광 장치에서는 지그재그형으로 배치된 복수의 마스크(10A 내지 10E)와, 지그재그형으로 배치된 복수의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)를 이용한다. 따라서, 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)를 기판(P) 상에 대해서 소형으로 할 수 있다. 나아가서는 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E) 자체의 비용을 저감할 수 있다. 또한 마스크(10A 내지 10E) 및 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)의 중력에 의한 휘어짐의 영향을 저감해서, 고정밀도로 광 패턴 노광을 행할 수 있다.

한편, 실시예 3에 있어서도, 상술한 실시예 2와 같이, 기판 정렬 시스템(44A 내지 44D)을 이용해서 기판(P) 상의 정렬 마크를 검출함으로써 이 기판(P)의 변형량을 구할 수 있다. 이들 구해진 변형량에 따라 조명부(12A 내지 12E, 22A 내지 22E)의 텔레센트리시티 제어 유닛에 의한 조명광의 텔레센트리시티 상태가 제어될 수 있다. 이로써, 기판(P)에 프로세스 중 가열 처리에 기인한 비선형적인 변형이 있어도, 이 변형에 따라서 광 패턴이 노광될 수 있다.

실시예 1 내지 3에서는 기판(P)의 노광시에는 기판(P)은 정지했었다. 그러나, 변형예에서는, 기판(P)을 이동시키면서 노광이 수행될 수도 있다.

도 16은 기판(P)을 이동시키면서 노광을 행하는 제 6 변형예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 16에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대해서 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면 내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다.

도 16은 상술한 실시예 1를 변형한 것으로, 도 1에 도시된 실시예 1과 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 16에 있어서, 조명부는 제 1 유지부(11)에 유지된 마스크(10)에 대해 노광 광을 공급한다. 조명부는 광원(511)과, 인풋 렌즈(512)와, 플라이 아이 렌즈 등의 옵티컬 인테그레이터(513)와, 콘덴서 렌즈(514)를 포함하고 있다. 발광 컨트롤러(LC1)는 광원(511)의 발광 및 정지를 제어한다. 인풋 렌즈(512)는 이 광원(511)으로부터의 노광 광을 집광한다. 옵티컬 인테그레이터(513)는 인풋 렌즈(512)로부터의 노광 광에 기초해서 2차 광원을 형성한다. 콘덴서 렌즈(514)는 옵티컬 인테그레이터(513)가 형성하는 2차 광원으로부터의 광을 마스크로 유도한다.

제 2 유지부(21)에 유지된 집광 패턴 형성 부재(20)에 대하여 노광 광을 공급하는 조명부는 마스크(10)에 노광 광을 공급하는 조명부와 같은 구성이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

각각 광원(511, 521)의 발광 및 정지를 제어하는 발광 컨트롤러(LC1, LC2)는 주 제어 유닛(MCU)에 접속되어 있다. 이 주 제어 유닛(MCU)에는 기판 스테이지(PS)의 XY 평면 내의 위치를 검출하기 위한 스테이지 위치 계측 유닛으로서의 간섭계(IF)와, 기판 스테이지(PS)를 구동하는 기판 스테이지 구동 유닛(PSD)이 접속되어 있다.

제 6 변형예에 따른 노광 장치에서는, 기판(P)의 ±Z 방향의 위치를 검출하기 위한 면 위치 검출 장치(AF)가 마련되어 있고, 이 면 위치 검출 장치(AF)에 의해서, 기판(P)의 ±Z 방향의 위치, 나아가서는 마스크(10)와 기판(P)의 간격 및 집광 패턴 형성 부재(20)와 기판(P)의 간격이 항상 계측된다. 이 계측 결과에 기초해서, 마스크(10)의 ±Z 방향의 위치를 변경하기 위해서 제 1 유지부에 접속된 구동 유닛(도시 생략) 및 집광 패턴 형성 부재(20)의 ± Z 방향의 위치를 변경하기 위해서 제 2 유지부에 접속된 구동 유닛(도시 생략)을 제어하여, 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)의 ±Z 방향의 위치를 조정하는 것이 가능하다. 이로써, 집광 패턴 형성 부재(20)의 복수의 집광부에 의한 집광 패턴을 디포커스 상태로 하는 일없이 형성할 수 있기 때문에, 한층 더 고정밀도의 노광을 달성할 수 있다.

제 6 변형예에 따른 노광 장치에 의해 수행되는 노광 동작에 대해서 간단히 설명한다. 한편, 도 16에는 도시하지 않지만, 제 6 변형예에 따른 노광 장치에 있어서도, 상술한 실시예 2 또는 실시예 3에 도시된 정렬 시스템이 마련되어 있다. 노광 동작에 앞서서, 마스크(10), 집광 패턴 형성 부재(20) 및 기판(P)의 정렬이 실행되어 있다.

제 6 변형예에 따른 노광 장치에 있어서, 주 제어 유닛(MCU)은 기판 스테이지 구동 유닛(PSD)을 이용해서 기판 스테이지(PS)를 Y 방향을 따라 이동시킨다. 한편, 기판 스테이지(PS)의 XY 좌표는 주 제어 유닛(MCU)에 의해서 간섭계(IF)를 통해서 항상 모니터되고 있다. 기판(P) 상의 소정의 노광 영역과 마스크(10)가 중첩한 순간에, 주 제어 유닛(MCU)은 발광 컨트롤러(LC1)를 통해서 광원(511)을 순간 적으로 발광시킨다. 더 구체적으로, 주 제어 유닛(MCU)은 기판 스테이지(PS)의 XY 좌표가, 기판(P) 상의 소정의 노광 영역과 마스크(10)가 중첩하는 좌표가 된 순간에, 발광 컨트롤러(LC1)를 통해서 광원(511)을 발광시켜서, 마스크(10) 상의 패턴을 기판(P) 상에 노광한다.

또한, 주 제어 유닛(MCU)은 마스크(10)에 의한 노광이 행해진 상기 소정의 노광 영역에, 집광 패턴 형성 부재(20)에 의해서 광 패턴이 형성되는 영역(노광 영역)인 광 패턴 형성 영역이 중첩하는 순간에, 발광 컨트롤러(LC2)를 통해서 광원(521)을 순간적으로 발광한다. 이로써, 집광 패턴 형성 부재(20)를 통해서 소정의 노광 영역에 광 패턴을 중첩해서 노광한다.

주 제어 유닛(MCU)은 마스크(10)에 의한 노광이 행해진 상기 소정의 노광 영역과 Y 방향으로 인접하는 다른 노광 영역에 마스크(10)가 중첩한 순간에, 발광 컨트롤러(LC1)를 통해서 광원(511)을 순간적으로 발광시킨다. 이로써, 이 다른 노광 영역에도 마스크(10)의 패턴을 노광한다.

상술한 동작을, 기판(P) 상의 전체 면에 대해서 행함으로써, 기판(P)에의 노광이 완료된다.

제 6 변형예에 있어서의 광원(511, 521)으로서는, 자외역의 광을 발광하는 반도체 레이저나 고조파 레이저 등의 레이저 광원이나, 자외 발광 다이오드(자외 LED) 등을 이용할 수 있다.

이 제 6 변형예는, 기판(P)을 정지시키지 않고 노광이 실행되기 때문에, 스루풋이 향상된다는 이점을 갖는다.

상술한 제 6 변형예에서는, 주 제어 유닛(MCU)은 마스크(10) 또는 집광 패턴 형성 부재(20)가 피노광 영역에 중첩한 순간에 발광 컨트롤러(LC1, LC2)를 제어한다. 그러나, 광원(511, 521)으로의 전력 인가부터 발광까지 시간적 지연이 있는 경우에는 이 지연 시간을 고려해서 발광 컨트롤러(LC1, LC2)를 제어할 수 있다.

도 16에 도시된 제 6 변형예는 실시예 1의 변형예이다. 그러나, 이 개시에 따라서, 상술한 실시예 2 및 실시예 3를 변형하는 것도 가능하다.

도 17은 마스크(10) 또는 집광 패턴 형성 부재(20)를 유지하는 제 1 유지부(11) 또는 제 2 유지부(21)를 변형한 제 7 변형예를 도시한다. 도 17에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대해서 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해서 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는 XY 평면이 수평면 내에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다. 도 17에 있어서, 상술한 실시예 및 변형예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙인다.

도 17에는 집광 패턴 형성 부재(20)를 유지하는 제 2 유지부만이 도시되어 있다. 그러나, 마스크(10)를 유지하는 제 1 유지부도 유사한 구성을 갖는다.

도 17에 있어서, 집광 패턴 형성 부재(20)의 하면측(사출면측)에는 복수의 집광부(20a, 20b)와 차광부(감광부:light reduction portion)(20c)가 형성되어 있다. 상면측(입사면측)의 주연부에는 플레어 광(flare light) 등의 유해광의 발생을 저감하기 위한 차광부(감광부)(20d)가 형성되어 있다. 집광 패턴 형성 부재(20)의 상면(입사면)과 하면(사출면)의 사이에는 제 2 유지부(21)에 접촉 가능한 피유지면(20e)이 형성되어 있다. 이 피유지면(20e)으로부터 사출면에 이르기까지의 측면 은 하면을 향해서 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.

제 7 변형예에서는 피유지면(20e)이 복수의 집광부(20a, 20b)보다 입사면측에 가깝게 위치하고 있다. 따라서, 집광 패턴 형성 부재(20)를 하측으로부터 유지하는 경우에도, 복수의 집광부(20a, 20b)와 기판(P)의 사이의 거리(작동 거리)를 짧게 설정하는 것이 가능하다.

실시예 4가 도 18 및 도 19를 참조해서 설명될 것이다. 도 18은 실시예 4에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 여기서 도 18(a)는 노광 장치 전체를 나타내는 사시도, 도 18(b)는 가변광 스폿 생성 유닛을 나타내는 도면이다. 도 19는 실시예 4에 따른 노광 장치에 의해 수행되는 노광 동작을 설명하는 도면이다. 도 18 및 도 19에서는 X축 및 Y축이 기판(P)에 대해 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 기판(P)에 대해 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 더 구체적으로는, XY 평면이 수평면에 평행하게 설정되고, +Z축이 연직 방향을 따라서 상향으로 설정되어 있다. 도 18 및 도 19에 있어서, 상술한 실시예 및 변형예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙인다.

실시예 4에 따른 노광 장치는 도 11에 도시된 실시예 3에 있어서의 집광 패턴 형성 부재(20A 내지 20E)를, 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)으로 대치한 것이다.

도 18(a)에 도시된 바와 같이, 실시예 4의 노광 장치에 있어서, 제 1 유지부(11A 내지 11C)에 의해서 각각 유지되는 복수의 마스크(10A 내지 10C)는 XY 평면내에서 지그재그형으로 배치되어 있다. 구체적으로는 복수의 마스크(10A 내지 10 C) 중 마스크(10A, 10C)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 갖고 제 1 열로서 -Y 방향측으로 배치되어 있다. 마스크(10B)는 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 갖고 제 2 열로서 +Y 방향측으로 배치되어 있다.

실시예 4의 노광 장치에 있어서는, 복수의 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)이, 복수의 마스크(10A 내지 10C)의 +Y 방향측으로 지그재그형으로 배치되어 있다. 구체적으로는 복수의 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E) 중 가변광 스폿 생성 유닛(200A, 200C, 200E, 200G)은 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 소정 간격을 갖고 제 1 열로서 -Y 방향측으로 배치되어 있다. 가변광 스폿 생성 유닛(200B, 200D, 200F)은 X 방향으로 소정 간격을 갖고 제 2 열로서 +Y 방향측으로 배치되어 있다.

도 18(b)는 가변광 스폿 생성 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 여기서는 하나의 가변광 스폿 생성 유닛(200A)의 구성만이 설명될 것이다. 다른 가변광 스폿 생성 유닛(200B 내지 200G)의 구성은 가변광 스폿 생성 유닛(200A)과 같기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

도 18(b)에 있어서, 가변광 스폿 생성 유닛(200A)은 예컨대 2차원 마이크로 렌즈 어레이와 같은 복수의 집광부로 형성된 집광 패턴 형성부(220A)와, 노광 광을 공급하는 조명부(222A)와, 예컨대 디지털 마이크로 미러(DMD) 어레이와 같은 공간광 변조기(223A)를 포함하고 있다. 공간광 변조기(223A)와 집광 패턴 형성부(220A)의 사이의 광로중에는, 조명부(222A)로부터의 노광 광을 공간광 변조기(223A)로 유도하고, 또한 공간광 변조기(223A)를 거친 노광 광을 집광 패턴 형성 부(220A)로 유도하는 빔 스플리터(224A)가 배치된다.

공간광 변조기(223A)와 집광 패턴 형성부(220A)의 사이의 광로중에 배치된 릴레이 광학 시스템(225A, 226A)에 의해, 공간광 변조기(223A)의 광변조면과 집광 패턴 형성부(220A)의 입사면이 광학적으로 공액으로 된다. 공간광 변조기(223A)는 집광 패턴 형성부(220A)의 각 집광부(2차원 마이크로 렌즈 어레이의 각 렌즈)에 공급되는 노광 광의 공급 및 정지를 개별적으로 제어하고 있다. 즉, 각 집광부에 대해서 선택적으로 광을 조사하고 있다. 이로써, 공간광 변조기(223A)에서 반사된 노광 광이 도달한 집광부에 의해서만 기판(P) 상에 광 스폿이 형성된다. 즉, 기판(P) 상에 형성되는 광 스폿의 ON/OFF를 공간광 변조기에 의해서 제어할 수 있고, 나아가서는 기판(P) 상에 임의의 광 패턴을 형성할 수 있다.

집광 패턴 형성부(220A)는 하우징(227A)에 의해서 유지되고 있다. 이 하우징(227A)은 집광 패턴 형성 부재를 유지하는 제 2 유지부로 기능한다. 이 하우징(227A) 내에는 공간광 변조기(223A), 빔 스플리터(224A) 및 릴레이 광학 시스템(225A, 226A)이 수납되어 있다.

가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)에 의한 기판(P) 상의 노광 영역이 X 방향에서 서로 일부만 중첩하도록, 각 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)에 의한 기판(P) 상의 노광 영역의 최대 범위는 설정되어 있다.

실시예 4의 노광 장치에 있어서의 노광 동작이 도 19를 참조해서 설명될 것이다. 도 19는 실시예 4에 따른 노광 장치에 의해 수행되는 노광 동작시에서의 기판(P)의 상태를 나타내는 도면이다.

이 노광 동작에 앞서서, 복수의 마스크(10A 내지 10C) 및 복수의 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)이 기판(P)과 정렬된다. 복수의 마스크(10A 내지 10C)와 기판(P)의 정렬에 대해서는 상술한 각 실시예를 참조할 수 있다. 복수의 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)과 기판(P)의 정렬에 대해서는 국제 공개 제 WO2006/080285호 팜플렛의 개시를 참조할 수 있다. 여기서는 국제 공개 제 WO2006/080285호 팜플렛을 참조로서 원용한다.

도 19에서는 설명을 간단하게 하기 위해서, 복수의 마스크 중 마스크(10A)만을 도시하고, 또한 복수의 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E) 중 가변광 스폿 생성 유닛(200A)만을 도시하고 있다. 이하에서는 마스크(10A) 및 가변광 스폿 생성 유닛(200A)에 착안해서 설명하고 있다.

우선, 도 19(a)에 도시된 바와 같이, 마스크(10A)와 기판(P) 상의 영역(PA1)이 중첩하도록 기판 스테이지(PS)를 구동 제어한다. 그 후, 조명부(12A)에 의해서 마스크(10A)에 노광 광을 조사한다. 이 일괄 노광 동작에 의해, 기판(P) 상의 영역(PA1)에는 마스크(10A)의 패턴이 잠상으로서 전사된다.

그 후, 마스크(10A)와 기판(P) 상의 영역(PA2)이 중첩하도록 기판 스테이지(PS)를 도면 중 +Y방향으로 이동시킨다. 도 19(b) 내지 도 19(e)에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(PS)의 이동 중, 즉 기판(P)의 이동 중에 가변광 스폿 생성 유닛(200A)에 의해, 기판(P) 상의 영역(PA1)에 대해 광 스폿 노광을 행한다. 이 주사광 스폿 노광에 의해, 기판(P) 상의 영역(PA1)에는 가변광 스폿 생성 유닛(200A)에 의한 광 스폿이, 마스크(10A)에 의해서 이미 형성된 잠상에 중첩하여 형성된다.

도 19(f)에 도시된 바와 같이, 조명부(12A)는 마스크(10A)에 노광 광을 조사한다. 이 일괄 노광 동작에 의해, 기판(P) 상의 영역(PA2)에는 마스크(10A)의 패턴이 잠상으로서 전사된다.

기판(P)을 +Y 방향으로 이동하면서 가변광 스폿 생성 유닛(200A)에 의한 광 스폿 노광을 행하는 동작과, 마스크(10A)에 의한 일괄 노광 동작을 반복하여, 기판(P)의 전체 면에 노광을 행한다.

이와 같이, 실시예 4에 따른 노광 장치에서는, 복수의 마스크(10A 내지 10C)에 의해 노광된 노광 영역에 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)에 의한 광 스폿 노광을 행할 수 있다. 이 때, 마스크(10A 내지 10C)에 대한 기판(P) 상의 영역을 이동시키는 스텝 동작 중에 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)에 의한 주사광 스폿 노광을 실행할 수 있다. 이는 스루풋을 향상시킨다.

이러한 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)은 마스크레스(mask-less) 노광 장치에서 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 기판(P)에 노광되는 광 패턴의 패턴 데이터량이 늘어나면, 이 막대한 패턴 데이터를 처리하기 위한 제어 시스템이나, 이 제어 시스템으로부터 공간광 변조기로 패턴 데이터를 전송하는 전송 회로를 구성하는 데 비용이 증가한다. 또한, 막대한 패턴 데이터를 전송하는 전송 회로의 데이터 전송 속도의 제약에 의해, 스루풋이 향상되지 않는다.

이에 비해서, 실시예 4에서는, 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)에서 사용되는 패턴 데이터량은 매우 적다. 따라서 실시예 4는, 제어 시스템이나 전송 회로의 저비용화를 도모해도 스루풋의 저하를 초래하지 않는다는 이점이 있다.

실시예 4의 노광 장치를 액정 표시 디바이스 등의 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용하는 경우에는, 가변광 스폿 생성 유닛(200A 내지 200E)만을 이용해서 디스플레이 주변의 노광을 행해도 된다.

실시예 4에 있어서, 상술한 제 6 변형예를 참조하여, 마스크(10A 내지 10C)를 이용한 기판(P)의 노광시에 기판(P)을 이동시키면서 노광을 행하는 변형예도 가능하다.

상술한 실시예 1 내지 4, 혹은 각 변형예에 따른 노광 장치에 있어서, 기판(P)으로서 유리 등의 광투과성 기판을 이용하는 대신에, 광투과성 수지 등의 가요성이 있는 시트 형상 기판을 이용해도 된다. 이 때에는 시트 형상 기판을 제 1 및 제 2 유지부에 대하여 이동시키는 기구(전형적으로는 처리전의 시트 형상 기판을 롤 형상으로 감는 송출 롤러, 송출 롤러로부터 보내여진 시트 형상 기판을 이송하는 롤러나 스프로켓 등의 반송 기구 및 처리 후의 시트 형상 기판을 롤 형상으로 감는 권회 롤러)가 기판 스테이지로 기능할 수 있다.

상술한 실시예 1 내지 4 혹은 각 변형예에 따른 노광 장치는 이하의 과정으로 제조하는 것이 가능하다. 우선, 마스크를 유지하기 위한 제 1 유지부, 집광 패턴 형성 부재를 유지하기 위한 제 2 유지부, 및 마스크 및 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사하기 위한 조명부를 서브시스템으로서 준비한다. 기판이 탑재되는 기판 스테이지에 근접하도록 제 1 유지부 및 제 2 유지부가 조립된다. 이들 제 1 유지부 및 제 2 유지부에 의해서 유지되는 마스크 및 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사할 수 있도록 조명부를 조립한다. 이 조립시에는 상기 서브시스템이, 소 정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립 전후에는 각종 광학 시스템에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계 시스템에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위해의 조정, 각종 전기 시스템에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위해의 조정이 행해진다. 상기 서브시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해져서, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 노광 장치는 온도 및 클린도(cleanness) 등이 관리되는 클린 룸에서 제조되는 것이 바람직하다.

상술한 실시예 1 내지 4 혹은 각 변형예에 따른 노광 장치를 이용해서, 감광 기판(유리 기판) 상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수도 있다. 이 제조 방법의 일례가 도 20 내지 도 30을 참조하면서 설명될 것이다.

도 20의 스텝 S401(패턴 형성 공정)에서는 노광 대상인 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 감광 기판을 준비하는 도포 공정, 실시예 1 내지 4 혹은 각 변형예 중 어느 하나에 따른 노광 장치를 이용해서 액정 표시 소자용 마스크의 패턴을 그 감광 기판 상에 전사 노광하는 노광 공정, 및 그 감광 기판을 현상하는 현상 공정이 실행된다. 이 도포 공정, 노광 공정 및 현상 공정을 포함하는 리소그래피 공정에 의해서, 그 기판 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다. 이 리소그래피 공정에 이어서, 그 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭 공정 및 레지스트 박리 공정 등을 거쳐서, 그 기판 상에 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 리소그래피 공정 등은 그 기판 상의 레이어 수에 따라 복수회 실행된다. 이들 리소그래피 공정을 거침으로써, 기판 상에 박막 트랜지스터 기판이 형성된다.

실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 있어서의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정이, 이하 도 21 내지 30을 참조하면서 상세하게 설명될 것이다.

우선, 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정의 제 1 단계가, 도 21을 참조해서 설명될 것이다.

도 21(a)는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정에서의 제 1 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 21(b)는 도 21(a)의 배치도에 있어서 IVb-IVb'선을 따라 취한 단면도, 도 21(c)는 도 21(a)의 배치도에 있어서 IVc-IVc'선을 따라 취한 단면도이다.

도 21에 도시된 바와 같이, 우선 기판(510)(기판(P))상에 금속 등의 전도체층이 스퍼터링 등의 방법으로 1000Å 내지 3000Å의 두께로 증착된다. 그리고, 이 기판(510) 상에 감광막이 도포된다. 그 후, 도 21(a)의 배치도에 도시되는 회로 패턴에 대응하는 패턴을 가지는 마스크를 이용해서 감광막을 노광하고, 해당 감광막을 현상한다. 그 후, 현상된 감광막을 마스크로서 이용해서 건식 또는 습식 에칭이 수행된다. 이로써, 기판(510) 위에 게이트선(522), 게이트 패드(524), 게이트 전극(526) 및 유지 전극(528)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다.

도 22는 제 2 공정에서의 박막 트랜지스터 기판의 단면도로서, 여기서 도 22(a)는 도 21(a)의 IVb-IVb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 22(b)는 도 21(a)의 IVc-IVc'선을 따라 취한 단면도이다.

제 2 단계에서는 게이트 절연막(530), 반도체층(540), 중간층(접촉층)(550)을 화학 기상 성장법을 이용해서 각각 1500Å 내지 5000Å, 500Å 내지 2000Å, 300Å 내지 600Å의 두께로 연속 기상 증착한다. 또한 금속 등의 전도체층(560)을 스퍼터링 등의 방법으로 1500Å 내지 3000Å의 두께로 기상 증착한다. 그 후 그 위에 감광막(5110)(감광성 수지(레지스트)층)을 1㎛ 내지 2㎛의 두께로 도포한다.

도 23은 제 3 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 23(a)는 배치도, 도 23(b)는 도 23(a)의 배치도에 있어서 VIb-VIb'선을 취한 단면도, 도 23(c)는 도 23(a)의 배치도에 있어서, VIc-VIc'선을 취한 단면도이다.

도 24(a)는 제 3 단계에서 사용되는 집광 패턴 형성 부재(20)의 배치도이고, 도 24(b)는 제 3 단계에서 사용되는 집광 패턴 형성 부재(20)에 의해서 형성되는 광 패턴(37)의 배치도이다.

도 24(a)에 나타내는 바와 같이, 제 3 단계에서 사용되는 집광 패턴 형성 부재(20)는 광투과성 기판에 형성된 복수의 집광부(20f 내지 20j)와, 이들 집광부(20f 내지 20j) 이외의 영역에 형성된 차광 또는 감광 패턴인 차광부(감광부)(20k)를 포함하고 있다. 이 집광 패턴 형성 부재(20)는 기판(510)으로부터 소정 간격만큼 이격되어 배치되고, 조명부로부터의 노광 광을 집광부(20f 내지 20j)에 집광함으로써 기판(510) 상에 도 24(b)에 도시된 광 패턴(집광 패턴)(37)을 형성한다.

이 제 3 단계에서는, 상술한 실시예 중 어느 하나에 따른 노광 장치와, 상기 집광 패턴 형성 부재(20)를 이용해서 감광막(5110) 상에 광 패턴을 노광한다.

제 3 단계에서는, 감광막(5110)에 광 패턴을 노광하고, 그 후, 현상해서, 도 23(b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴의 제 1 부분(5114), 제 2 부분(5112)을 형성한다. 이 때, 감광막 패턴의 제 1 부분(5114), 제 2 부분(5112) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C)(즉, 소스 전극(565)과 드레인 전극(566)의 사이에 위치하고 있는 제 1 부분(5114))는 데이터 배선부(A)(즉 데이터 배선(562, 564, 565, 566, 568)이 형성되는 부분에 위치하고 있는 제 2 부분(5112))보다 두께가 얇게 되도록 하고, 그 밖의 부분(B)의 감광막은 모두 제거한다.

다음으로, 감광막 패턴의 제 1 부분(5114) 및 그 하부의 막, 즉 전도체층(560), 접촉층(550) 및 반도체층(540)에 대한 에칭을 진행시킨다. 에칭 후에는 데이터 배선부(A)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막이 그대로 남는다. 또한, 채널부(C)에는 반도체층만이 남아 있어야 되며, 나머지 부분(B)에는 위의 세개의 층(560, 550, 540)이 모두 제거되어 게이트 절연막(530)이 나타나야 하다.

도 25는 제 4 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 단면도로서, 여기서 도 25(a)는 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 25(b)는 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도이다.

제 4 단계에서는 도 25(a) 및 도 25(b)에 도시한 바와 같이, 다른 부분(B)에 노출되어 있는 전도체층(560)을 제거하여, 그 하부의 접촉층(550)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 또는 습식의 방법을 모두 이용할 수 있다.

도 26은 제 5 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 단면도로서, 여기서 도 26(a)는 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 26(b)는 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도이다.

제 5 단계에서는 도 26(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 다른 부분(B)의 노출된 접촉층(550) 및 그 하부의 반도체층(540)이 감광막의 제 1 부분(5114)과 함께 건식 에칭의 방법으로 동시에 제거된다. 에칭은 감광막 패턴의 제 1 부분(5114), 제 2 부분(5112)과 접촉층(550) 및 전도체 패턴(567)의 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.

도 27은 제 6 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 단면도로서, 여기서 도 27(a)는 도 23(a)의 VIb-VIb'선을 따라 취한 단면도이고, 도 27(b)는 도 23(a)의 VIc-VIc'선을 따라 취한 단면도이다.

제 6 단계에서는 도 27(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 채널부(C)의 소스/드레인용 전도체 패턴(567) 및 그 하부의 소스/드레인용 접촉층 패턴(557)을 에칭하여 제거한다. 이로써, 채널부(C)에 위치하는 감광막 패턴의 제 1 부분(5114)이 제거되어 소스/드레인용 전도체 패턴(567)이 노출된다. 또한, 다른 부분(B)에 위치하는 접촉층(550) 및 반도체층(540)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(530)이 노출된다.

데이터 배선부(A)에 대응하는 감광막 패턴의 제 2 부분(5112)도 역시 에칭된다. 이로써 제 2 부분(5112)의 두께가 얇아진다. 이 단계에서 반도체 패턴(542, 548)이 완성된다. 도면 부호 557와 558은 각각 소스/드레인용 전도체 패턴(567)의 하부의 접촉층 패턴과 유지 축전기용 전도체 패턴(568)의 하부의 접촉층 패턴을 나타낸다.

이로써, 소스 전극(565)과 드레인 전극(566)을 분리하고, 또한 데이터 배선(562, 564, 565, 566, 568)과 그 하부에 위치하는 접촉층 패턴(555, 556, 558)이 완성된다.

마지막으로, 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막 패턴의 제 2 부분(5112)을 제거한다. 제 2 부분(5112)은 채널부(C)에 위치하는 소스/드레인용 전도체 패턴(567)을 제거하고, 그 후, 그 아래의 접촉층 패턴(557)을 제거하기 전에 제거할 수 있다.

도 28은 제 7 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 여기서 도 28(a)는 배치도, 도 28(b)는 도 28(a)의 배치도에 있어서 XIIb-XIIb' 선을 따라 취한 단면도이고, 도 28(c)는 도 28(a)의 배치도에 있어서 XIIc-XIIc'선을 따라 취한 단면도이다.

제 7 단계에서는 전술한 바와 같이 해서 데이터 배선(562, 564, 565, 566, 568)을 형성하고, 그 후 도 28(a) 내지 도 28(c)에 도시된 바와 같이 질화규소를 CVD 방법으로 증착하거나, 유기 절연 물질을 스핀 코팅해서 3000Å 이상의 두께를 갖는 보호막(570)을 형성한다. 그리고, 보호막(570) 위에 감광막을 도포한다.

제 8 단계에서는 도 3에 도시된 마스크(10) 및 집광 패턴 형성 부재(20)와, 상술한 실시예 및 변형예 중 어느 하나에 따른 노광 장치를 이용해서, 감광막상에 광 패턴 노광을 행한다.

광 패턴 노광된 감광막을 현상해서 마스크로서 이용해서, 보호막(570) 및 게이트 절연막(530)을 에칭해서 드레인 전극(566), 게이트 패드(524), 데이터 패드(564) 및 유지 축전기용 전도체 패턴(568)을 각각 노출하는 접촉 구멍(571, 572, 573, 574)을 형성한다.

그 후, 제 9 단계에서, 400Å 내지 500Å 두께의 ITO 층을 기상 증착하고, 그 위에 감광막을 도포한다. 도 29에 나타내는 마스크를 이용하여 감광막에 광 패턴을 노광하여, 이 감광막을 현상한다. 현상된 감광막을 마스크로서 이용해서 에칭하여, 화소 전극(582), 보조 게이트 패드(584) 및 보조 데이터 패드(586)를 형성한다.

상술한 공정을 거침으로써, 실시예 5에 따른 플랫 패널 디스플레이의 박막 트랜지스터 기판을 제조할 수 있다. 즉, 스텝 S401가 완료된다. 도 30은 상기 박막 트랜지스터 기판의 구성을 나타내는 도면으로서, 여기서 도 30(a)는 배치도, 도 30(b)는 도 30(a)에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 II-II'선 및 III-III'선을 따라 취한 단면도이고, 도 30(c)는 도 30(a)에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 III-III'선을 따라 취한 단면도이다.

도 20으로 돌아가서, 그 다음 스텝 S402(컬러 필터 형성 공정)에서는 적색 R, 녹색 G, 청색 B에 대응한 3개의 미세한 복수의 필터의 세트를 매트릭스 형상으로 다수 배열하던지, 혹은 적색 R, 녹색 G, 청색 B의 3개의 스트라이프 형상의 복수의 필터의 세트를 수평 주사선 방향으로 배열함으로써 컬러 필터를 형성한다. 그 다음의 스텝 S403(셀 조립 공정)에서는 예컨대, 스텝 S401에서 획득된 소정 패 턴을 갖는 기판과 스텝 S402에서 얻은 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다.

그 후의 스텝 S404(모듈 조립 공정)에서는, 이와 같이 해서 조립된 액정 패널(액정 셀)에 표시 동작을 시키는 전기 회로, 및 백 라이트 등의 부품을 부착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다.

이상과 같이 해서, 실시예 5에서는 플랫 패널 디스플레이가 비용을 억제하면서 제조될 수 있다. 특히 실시예 1 내지 3 및 이들의 변형예에 따른 노광 장치를 이용하는 경우에는, 저비용으로 조달할 수 있는 노광 장치를 이용해서 저비용화를 도모할 수 있다. 실시예 4 및 그 변형예에 따른 노광 장치를 이용하는 경우에는 높은 스루풋을 내는 리소그래피 공정을 행할 수 있다. 따라서, 플랫 패널 디스플레이의 제조 비용을 줄일 수 있다.

실시예 5에 있어서, 실시예 1 내지 4 및 이들의 변형예에 따른 노광 장치를 이용해서 미세한 피쳐를 형성하고, 그 외의 회로 패턴을, 예컨대 잉크 젯 인쇄법, 스크린 인쇄(공판 인쇄)법, 오프셋 인쇄(평판 인쇄)법, 오목판 인쇄법, 또는 볼록판 인쇄법 등의 인쇄 수법을 이용해도 된다. 기판으로서는 유리 등의 광투과성 평판 이외에, 광투과성 수지 등의 가요성이 있는 박형 시트를 이용해도 된다.

마스크 및 집광 패턴 형성 부재의 설계 방법인 실시예 6이 도 31을 참조해서 설명될 것이다.

도 31의 스텝 S501(광 패턴 준비 공정)에서는, 최종적으로 포토레지스트 상에 형성하려하는 광 패턴과 같은 형상의 광 패턴 데이터(이하, 제 1 광 패턴 데이 터라고 한다)가 생성된다.

스텝 S502(광 패턴 분할 공정)에서는, 스텝 S501에서 생성된 제 1 광 패턴 데이터를 복수의 광 패턴의 세트로 분할한다. 본 실시예에서는 제 1 광 패턴 데이터를, 예컨대 상기 광 패턴 데이터를 구성하는 라인 패턴 성분, 아일랜드 패턴 성분, 홀 패턴 성분으로 분해한다.

스텝 S503(제 1 광 패턴 추출 공정)에서는, 스텝 S502에서 분해된 광 패턴 데이터(이하, 제 2 패턴 데이터라고 한다)로부터, 패턴 치수가 큰 광 패턴을 제 3 광 패턴 데이터로서 추출한다. 본 실시예에서는, 프록시미티 노광 방법으로 해상 가능한 패턴 치수를 가지는 성분을 제 3 광 패턴 데이터로서 추출한다. 이 제 3 광 패턴 데이터가 마스크(10)의 설계 데이터에 대응한다.

스텝 S504(제 2 광 패턴 추출 공정)에서는, 제 2 광 패턴 데이터와 제 3 광 패턴 데이터의 차분을 제 4 광 패턴 데이터로서 추출한다. 본 실시예에서는 이 제 4 광 패턴 데이터가 집광 패턴 형성 부재의 복수의 집광부에서 형성할 광 패턴이 된다.

스텝 S505(집광부 파라미터 산출 공정)에서는, 제 4 광 패턴 데이터를 얻기 위한 복수의 집광부의 파라미터를 구한다. 본 실시예에서는 이 파라미터로서, 각각의 집광부의 XY 좌표(집광 패턴 형성 부재 내의 위치), 기판(P)과의 Z 방향에 따른 거리, XZ 단면에 있어서의 촛점 거리 및 개구수, YZ 단면에 있어서의 촛점 거리 및 개구수, 및 집광부에서의 감광율을 이용할 수 있다.

상술한 도 2에 도시된 광 패턴(35)(제 4 광 패턴 데이터에 상당)을 형성하기 위한, 도 3에 도시된 복수의 집광부(20a, 20b)의 파라미터를 생각한다. 우선, 광 패턴(35)에 있어서의 2개소의 밝은 부분(bright portions)의 무게 중심 위치로부터 복수의 집광부(20a, 20b)의 XY 좌표를 구한다.

다음으로 2개소의 밝은 부분의 X 방향의 치수를 10㎛, Y 방향의 치수를 3㎛로 해서, 복수의 집광부(20a, 20b)의 XZ 단면의 개구수와 YZ 단면의 개구수를 구한다. 이 상태에서, 집광 패턴 형성 부재(20)에 조사되는 노광 광의 컬리메이션 반각을 0°라고 하면, 복수의 집광부(20a, 20b)의 XZ 단면의 개구수는 거의 0, 복수의 집광부(20a, 20b)의 YZ 단면의 개구수는 0.082이 된다.

집광 패턴 형성 부재(20)와 기판(P)의 Z 방향에 따른 간격(프록시미티 갭)을 100㎛로 해서, 복수의 집광부(20a, 20b)의 XZ 단면의 촛점 거리 및 치수, YZ 단면의 촛점 거리 및 치수를 구한다. 여기서는, XZ 단면의 촛점 거리는 무한대가 되고, 그 치수(복수의 집광부(20a, 20b)의 X 방향의 치수)는 10㎛가 된다. YZ 단면의 촛점 거리는 100㎛가 되고, 그 치수(복수의 집광부(20a, 20b)의 Y 방향의 치수)는 300㎛가 된다. 즉, 복수의 집광부(20a, 20b)는 작동 거리 100㎛를 갖고, 1 방향(Y 방향)에 파워(300㎛의 촛점 거리)를 가지는 실린드리컬 렌즈가 된다.

집광 패턴 형성 부재(20)에 조사되는 노광 광의 컬리메이션 반각으로서는 0° 내지 5°를 이용할 수 있고, 프록시미티 갭으로서는 1㎛ 내지 1000㎛를 이용할 수 있다.

이 구해진 복수의 집광부(20a, 20b)의 파라미터로부터, 복수의 집광부(20a, 20b)가 렌즈면인 경우에는 상기 렌즈면의 곡율(곡율 반경)을 구한다. 복수의 집광 부(20a, 20b)가 위상형(진폭형) 회절 패턴인 경우에는 상기 회절 패턴의 형상 및 배치를 구한다.

도 2에 도시된 광 패턴(35)에서는, 하프톤 노광을 행하기 위해서 광 패턴(34)보다 광 강도를 약하게 하고 있다. 여기서는, 복수의 집광부(20a, 20b)에서의 감광율도 아울러 구한다.

이 스텝 S505에서는, 복수의 집광부(20a, 20b) 이외의 영역을 차광 영역으로 하는 차광 패턴 데이터(이하, 제 5 차광 패턴 데이터라 한다)도 생성된다.

이상의 스텝 S501 내지 S505에 의해, 집광 패턴 형성 부재의 설계 데이터 및 마스크의 설계 데이터를 얻을 수 있다.

실시예 6에서 획득된 집광 패턴 형성 부재의 설계 데이터로부터 집광 패턴 형성 부재를 제조하는 방법이, 실시예 7로서 도 32를 참조해서 설명될 것이다.

도 32의 스텝 S601(광투과성 기판 준비 공정)에서는, 광투과성 기판이 형성된다. 예컨대 석영 유리의 기판 재료를 감삭 및 연마하여 평행 평면판 형상으로 형성한다. 그 후, 크롬 등의 차광막이 기상 증착이나 스퍼터링으로 표면에 형성된다. 또한, 일반적으로는 이 스텝 S601에서, 감광성 수지(레지스트)를 광투과성 기판에 도포해 둔다.

스텝 S602(집광부 형성 공정)에서는 실시예 6에서 획득된 설계 데이터에 기초해서, 감광성 수지가 도포된 기판에 패턴이 그려진다. 그 후, 현상, 포스트 베이크, 디스컴(descum), 에칭, 레지스트 제거 등의 프로세스 처리를 행하여, 광투과성 기판 상에 복수의 집광부를 형성한다. 복수의 집광부가 형성되지 않는 영역에는 스텝 S601에서 형성해 둔 차광부가 남겨지게 된다. 스텝 S602에 있어서, 복수의 집광부가 렌즈면일 때에는, 주 평면 방향에 투과율의 분포(농담)를 갖는 그레이 스케일 마스크를 이용해서 패턴이 그려진다.

스텝 S603(검사 공정)에서는, 스텝 S602에서 형성된 복수의 집광부가 검사된다. 복수의 집광부가 진폭형(위상형) 회절 패턴인 경우에는, 실시예 6에서 획득된 집광 패턴 형성 부재의 설계 데이터에 기초해서, 패턴 치수 정밀도, 패턴 위치 정밀도, 그리고 외관 품질의 관점에서 비교 검사한다. 복수의 집광부가 렌즈면인 경우에는 복수의 집광부를 이용해서 검사용 감광성 기판 상에 시험해서 노광하는 수법이나 2차원적으로 이동 가능한 광 검출기를 이용해서 복수의 집광부가 형성하는 광 패턴의 형상(분포)을 계측한다. 계측된 광 패턴의 형상(분포)과, 설계 데이터를 비교 검사한다.

이상의 스텝 S601 내지 S603에 의해, 집광 패턴 형성 부재가 제조된다.

실시예 6에서 획득된 마스크의 설계 데이터로부터 마스크를 제조하는 경우에는, 상술한 스텝 S601과 같이, 마스크 기판이 되는 광투과성 기판을 준비하고, 이 마스크 설계 데이터에 기초해서, 감광성 수지가 도포된 광투과성 기판에 패턴이 그려진다. 이 광투과성 기판에 대해, 현상, 포스트 베이크, 디스컴, 에칭, 레지스트 제거 등의 프로세스 처리를 행한다. 마지막으로 이 프로세스 처리를 거친 마스크를 설계 데이터와 비교 검사한다. 이 과정에 의해, 실시예 6에서 획득된 마스크의 설계 데이터로부터 마스크를 제조한다.

이상의 실시예는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 기재된 것으로, 본 발 명을 한정하기 위해서 기재된 것이 아니다. 따라서, 상기 실시예에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함한다. 또한, 상기 실시예의 각 구성 요소 등은 어느 조합 등도 가능하게 할 수 있다.

상술한 각 실시예에 따른 노광 장치에서는, 스테이지의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계를 이용했다. 그러나, 레이저 간섭계 대신, 또는 이와 조합해서, 인코더와 같은 다른 계측 센서를 이용해도 된다.

상술한 각 실시예에 따른 노광 장치에서 이용한 광원은 예시이며, 예컨대 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚), ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚), F₂ 레이저(파장 157㎚), 또는 그 밖의 광원을 이용할 수 있다. 또한, 파장이 13.4㎚, 또는 11.5㎚인 레이저 플라즈마 광원, 또는 EUV(극단 자외)와 같은 SOR(싱크로트론 궤도 방사:synchrotron orbital radiation)로부터 발생하는 소프트 X선 영역 방사를 이용해도 된다. 또한, 전자선(an electron beam) 또는 이온 빔 등의 하전 입자선을 이용해도 된다. 또는 자외역의 광을 방사하는 반도체 레이저나 LED, 혹은 적외 혹은 가시역의 레이저를 비선형 광학 결정을 이용해서 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용해도 된다.

집광 패턴 형성 부재를 이용해서, 기판(P) 상에 소정의 한 방향으로 연장된 형상의 집광 패턴을 형성하는 경우, 기판(P)에 대해서 s편광이 되는 편광 성분으로서 상기 한 방향과 평행한 편광 방향을 가지는 편광 성분을 주 성분으로서 가지는 노광 광을 조명부로부터 공급해도 된다. 복수의 집광부 각각에 대응한 편광자가 집광 패턴 형성 부재 상에 마련되어도 되고, 서로 다른 형상을 가진 집광부에 대해서 복수의 집광부가 사용될 수 있다.

기판면 또는 그 위에 도포된 감광성 재료에서의 노광 광의 반사에 의한 악 영향을 저감하기 위해서, 기판(P)에 대해 p 편광을 가진 편광 성분을 주 성분으로서 가지는 노광 광을 조명부로부터 공급해도 된다.

상술한 실시예에 따른 노광 장치를 적용 가능한 범위는, 반도체 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 사용되는 것으로는 한정되지 않고, 예컨대 마이크로 머신, DNA 칩, 마스크 혹은 레티클 등을 제조하기 위한 것에도 적용할 수 있다.

상술한 각 실시예에 따른 노광 장치에 있어서, 마스크와 기판 사이의 공간과, 집광 패턴 형성 부재 및 기판의 사이의 공간 중 적어도 하나를 액체로 채운 상태에서 노광, 이른바 액침 노광을 행해도 된다. 이 경우, 상기 공간에 국소적으로 액체를 채우는데, 국제 공개 번호 WO99/49504호 공보에 개시되는 노즐 기구(액체 공급 노즐 및 액체 회수 노즐)가 이용될 수 있다. 여기서는 국제 공개 번호 WO99/49504호 공보를 참조로서 원용한다.

또한, 실시예 4 및 그 변형예에 따른 노광 장치에 이용되는 투영 광학 시스템의 배율은 등배, 축소 배율, 확대 배율 중 어느 것이여도 된다. 또한 반사 광학 시스템, 굴절 광학 시스템 및 반사 굴절 광학 시스템 중 어느 것을 이용해도 된다.

스테이지의 구동 장치로서 평면 모터를 이용하는 경우에는 자석 유닛과 전기자 유닛 중 어느 한쪽을 스테이지에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 다른쪽 을 스테이지의 이동면측(베이스)에 마련하면 된다.

스테이지의 이동에 의해 발생하는 반발력은 미국 특허 제 5,528,118호에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용해서 기계적으로 마루(대지)로 흘려도 된다. 그 대신, 혹은 이에 더해서, 미국 특허 제 6,969,966호에 기재되어 있는 바와 같이, 운동량 보존 규칙을 이용하여 스테이지 이동시에 발생하는 반발력을 상쇄하는 카운터 매스 방식(a counter mass method)을 채용해도 된다. 한편, 여기서는 미국 특허 제 5,528,118 호 및 미국 특허 제 6,969,966 호를 참조로서 원용한다.

본 발명은 상술한 실시예로 제한되지 않으며, 본 발명의 구성의 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 가능하다. 또한, 실시예에 개시된 구성을 본 발명을 구현하기 위해 어떠한 조합의 형태로 조립될 수 있다. 예컨대, 구성의 일부는 본 실시예에 개시된 전체 구성에서 생략될 수 있다. 또한 다른 실시예들의 구성 요소들은 적절히 조합될 수 있다.

Claims

기판에 근접하도록 배치된 마스크에 노광 광을 조사하여, 상기 마스크에 형성된 마스크 패턴을 상기 기판에 노광하는 제 1 노광 단계와,

상기 기판에 근접하도록 배치되고, 복수의 집광부를 포함하는 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사하여, 상기 기판 상에 집광 패턴을 노광하는 제 2 노광 단계

를 포함하며,

상기 제 1 노광 단계에서 상기 기판에 노광되는 상기 마스크 패턴의 적어도 일부와, 상기 제 2 노광 단계에서 상기 기판에 형성되는 상기 집광 패턴의 적어도 일부는 서로 중첩되는

노광 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 노광 단계는, 상기 마스크와 상기 기판이 상대적으로 정지한 상태에서 노광을 수행하는 단계를 포함하는 노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 2 노광 단계는, 상기 집광 패턴과 상기 기판이 상대적으로 정지한 상태에서 노광을 수행하는 단계를 포함하는 노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 2 노광 단계는, 상기 집광 패턴이 형성되는 위치와 상기 기판을 상대적으로 이동시키면서 노광을 수행하는 단계를 포함하는 노광 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 노광 단계는, 상기 마스크와 상기 기판을 상대적으로 이동시키면서 노광을 수행하는 단계를 포함하는 노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 마스크와 상기 기판을 제 1 방향을 따라 상대적으로 이동시키는 제 1 이동 단계를 더 포함하는 노광 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마스크와 상기 집광 패턴 형성 부재를 상기 제 1 방향을 따라 배치하는 배치 단계를 더 포함하는 노광 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 마스크와 상기 기판을, 상기 제 1 방향을 가로지르는 방향인 제 2 방향을 따라 상대적으로 이동시키는 제 2 이동 단계를 더 포함하는 노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 마스크는 복수의 마스크 중 하나이고,

상기 복수의 마스크를 상기 기판과 평행한 면 내에서 지그재그형으로 배치하는 단계를 더 포함하는

노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 2 노광 단계에서 형성되는 상기 집광 패턴의 피쳐(feature)는 상기 제 1 노광 단계에서 노광되는 상기 마스크 패턴의 피쳐보다 상대적으로 미세한 노광 방법.
마스크 패턴을 갖는 마스크를 물체에 근접하도록 유지하는 제 1 유지부와,

상기 물체 상에 집광 패턴을 형성하는 복수의 집광부를 포함한 집광 패턴 형성 부재를 상기 물체에 근접하도록 유지하는 제 2 유지부와,

상기 마스크 및 상기 집광 패턴 형성 부재에 노광 광을 조사하는 조명부와,

상기 마스크를 통과한 노광 광으로 노광되는 상기 물체 상의 영역과 상기 집광 패턴이 형성되는 상기 물체 상의 영역이 적어도 일부가 겹치도록, 상기 물체와 상기 제 1 및 제 2 유지부와의 상대 위치 관계와, 상기 조명부에 의한 상기 노광 광의 조사를 제어하는 제어부

를 포함하는 노광 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 마스크와 상기 집광 패턴 형성 부재를 구비하고 있는 노광 장치.
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제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 물체를 제 1 방향으로 이동 가능하게 지지하는 물체 이동 장치를 더 포함하는 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 유지부 및 상기 제 2 유지부는 상기 마스크와 상기 집광 패턴 형성 부재를 상기 제 1 방향을 따라 유지하는 노광 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 물체 이동 장치는 상기 제 1 방향을 가로지르는 방향인 제 2 방향을 따라서 이동 가능한 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 유지부는 복수의 제 1 유지부 중 하나이며, 상기 마스크는 복수의 마스크 중 하나이고, 상기 복수의 제 1 유지부는 상기 물체와 평행한 면 내에 지그재그형으로 상기 복수의 마스크를 유지하는 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 마스크와 상기 물체가 상대적으로 정지한 상태에서 상기 마스크에 상기 노광 광을 조사하는

노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 집광 패턴과 상기 물체가 상대적으로 정지한 상태에서 상기 집광 패턴 형성 부재에 상기 노광 광을 조사하는

노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 집광 패턴이 형성되는 위치와 상기 물체를 상기 제 1 방향을 따라 상대적으로 이동시키면서 상기 집광 패턴 형성 부재에 상기 노광 광을 조사하는

노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 마스크와 상기 물체를 상기 제 1 방향을 따라 상대적으로 이동시키면서 상기 마스크에 상기 노광 광을 조사하는

노광 장치.
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제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 조명부는 상기 노광 광의 텔레센트리시티(telecentricity)를 제어하는 텔레센트리시티 제어 유닛을 포함하는 노광 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 조명부는 상기 마스크에 상기 노광 광을 조사하는 제 1 조명부와, 상기 집광 패턴 형성 부재에 상기 노광 광을 조사하는 제 2 조명부를 포함하고,

상기 텔레센트리시티 제어 유닛은 상기 제 1 조명부 내에 배치되어 상기 마스크로 향하는 상기 노광 광의 텔레센트리시티를 제어하는 제 1 텔레센트리시티 제어 유닛과, 상기 제 2 조명부 내에 배치되어 상기 집광 패턴 형성 부재로 향하는 상기 노광 광의 텔레센트리시티를 제어하는 제 2 텔레센트리시티 제어 유닛을 포함하는

노광 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 물체의 변형 상태를 검출하는 물체 변형 상태 검출 유닛을 더 포함하고,

상기 텔레센트리시티 제어 유닛은 상기 물체 변형 상태 검출 유닛으로부터의 출력에 기초해서 상기 노광 광의 텔레센트리시티를 제어하는

노광 장치.
제 35 항에 있어서,

상기 물체 변형 상태 검출 유닛은 상기 물체 상에 마련된 위치 맞춤 마크를 검출하는 노광 장치.
제 35 항에 있어서,

상기 노광 광의 텔레센트리시티를 계측하는 텔레센트리시티 계측 유닛을 더 포함하고,

상기 텔레센트리시티 제어 유닛은 상기 물체 변형 상태 검출 유닛으로부터의 출력 및 상기 텔레센트리시티 계측 유닛으로부터의 출력에 기초해서 상기 노광 광의 상기 텔레센트리시티를 제어하는

노광 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 제 2 유지부는, 상기 집광 패턴 형성 부재와 상기 물체 사이의 간격을 조정 가능하도록 상기 집광 패턴 형성 부재를 유지하는 노광 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 물체의 상기 간격의 방향에 따른 면 위치를 검출하는 면 위치 검출 유닛을 더 포함하고, 상기 면 위치 검출 유닛으로부터의 출력에 따라 상기 간격이 제어되는 노광 장치.
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청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 노광 방법을 이용해서 상기 마스크 패턴 및 상기 집광 패턴을 감광성 기판에 노광하는 노광 단계와,

상기 마스크 패턴 및 상기 집광 패턴이 전사된 상기 감광성 기판을 현상하여, 마스크 층을 상기 감광성 기판의 표면에 형성하는 현상 단계와,

상기 마스크 층을 이용해서 상기 감광성 기판의 표면을 가공하는 가공 단계

를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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