KR101674248B1

KR101674248B1 - 투영 노광 장치

Info

Publication number: KR101674248B1
Application number: KR1020137001642A
Authority: KR
Inventors: 유켄 나카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2016-11-08
Also published as: KR20140004616A; TW201216008A; US20130155398A1; WO2012035843A1; JP2015200910A; JPWO2012035843A1; CN103098171B; TWI536112B; CN103098171A; US9013695B2; JP6077597B2

Abstract

기판의 반입 반출에 수반하는 차광 부재의 제거와 장착의 소요 시간이 짧아지는 차광 수단을 구비하는 투영 노광 장치를 제공한다. 투영 노광 장치는, 자외선을 포함하는 광선을 포토마스크(photomask)에 조사하고, 포토마스크(photomask)를 통과한 광선을 포토레지스트(photoresist)가 도포된 기판에 투영하는 투영 광학계와, 기판을 재치하는 기판 테이블과, 기판의 주변부를 가려 광선을 차광하는 차광 수단을 구비하고 있다. 그리고, 차광 수단(80)은, 대략 반원 형상의 개구부를 가지는 제1 및 제2 차광 부재(84, 86)와, 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접 또는 이간하도록 양자를 이동시키는 이동 수단(82, 83)을 가진다. 이 때문에, 제1 및 제2 차광 부재는 서로 근접했을 때에는 제1 및 제2 차광 부재가 환상을 형성하여 기판(CB)의 주변부를 가린다.

Description

투영 노광 장치{PROJECTION ALIGNER}

본 발명은, 실리콘 등의 기판 표면에 소정의 패턴을 노광할 때, 포토레지스트(photoresist)가 도포된 기판의 가장자리를 차광하는 차광체를 가지는 투영 노광 장치에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼 등의 반도체용 기판, 플랫 디스플레이용의 유리 기판 또는 전자 회로용의 각종 기판(이하, 기판이라고 한다)에 포토레지스트(photoresist)를 도포했을 경우에, 기판의 가장자리에서는 포토레지스트(photoresist)가 불균일하게 도포되는 일이 있다. 이 때문에 포토레지스트(photoresist)가 제거되지 않고 남아서, 후 공정으로 포토레지스트(photoresist)가 쓰레기의 요인이 되는 일이 있다. 그 때문에 사전에 기판의 가장자리의 포토레지스트(photoresist)를 제거해 두는 것이 필요하다.

또한, 네가티브형 포토레지스트(negative type photoresist)의 경우는, 도금 공정의 전극 작성용 공정 등에 이용되고, 포지티브형 포토레지스트(positive type photoresist)는 주변부에서의 레지스터막 벗겨짐 방지 등에 이용된다.

특허문헌 1에서는, 링 형상의 차광체를 기판 위에 배치하여 기판의 가장자리를 일괄적으로 가리는 장치가 제안되고 있다. 특허문헌 1에 개시되는 차광체는 기판의 가장자리 전체를 가리는 형상이다. 이 때문에 기판의 반입 반출 시에는 기판 테이블이 차광체를 차광체의 대기 위치까지 이동하여 차광체를 제거하고, 다음으로 기판 테이블이 기판의 반입 위치까지 이동하여 기판이 교환되고, 다시 기판 테이블이 차광체의 차광체의 대기 위치까지 이동하여 차광체를 기판 상에 설치한다. 따라서, 기판 테이블의 이동거리가 길어져 기판의 반입 반출에 시간이 걸린다. 또한, 차광체의 이동도 많아져 쓰레기를 감아올릴 가능성도 높아진다.

또한, 특허문헌 2에서는, 오목한 형상의 원호 차광대나 구형(矩形) 차광대를 웨이퍼 가장자리 근방에 배치하여 기판의 주변 영역을 노광하지 않도록 되어 있다. 이 때문에, 오목한 형상의 원호 차광대나 구형 차광대를 기판의 주위로 이동시키는 기구와 차광 위치의 산출 제어 기구를 필요로 한다.

특표2005-505147호 특개2005-045160호

특허문헌 1과 같이 기판의 전면을 가리는 차광체는 대형이 되기 때문에, 기판의 반입 반출 작업에 시간이 걸려서 투영 노광 장치의 처리 능력을 저하시키고 있었다. 게다가, 특허문헌 2에 관한 차광체는 작아서 취급이 간단하지만, 차광체의 제어부는 포토마스크(photomask)에 그려지는 패턴에 따라 차광체의 삽입 위치를 미리 구할 필요가 있어서, 처리가 번잡해지는 문제가 있었다.

여기서 본 발명은, 기판의 반입 반출에 수반하는 차광 부재의 제거와 장착의 소요 시간이 짧아지는 차광 수단을 구비한 투영 노광 장치를 제공한다. 또한, 차광 수단은 기판의 차광 영역의 다양성에 대응할 수 있도록 한다.

제1 관점의 투영 노광 장치는, 자외선을 포함하는 광선을 포토마스크(photomask)에 조사하고, 포토마스크(photomask)를 통과한 광선을 포토레지스트(photoresist)가 도포된 기판에 투영하는 투영 광학계와, 기판을 재치하는 기판 테이블과, 기판의 주변부를 가려 광선을 차광하는 차광 수단을 구비하고 있다. 그리고 차광 수단은, 대략 반원 형상의 개구부를 가지는 제1 및 제2 차광 부재와, 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접 또는 이간하도록 양자를 이동시키는 이동 수단을 가진다. 이 때문에, 제1 및 제2 차광 부재는 서로 근접했을 때에는 제1 및 제2 차광 부재가 환상을 형성해 기판의 주변부를 가린다.

제2 관점의 투영 노광 장치에 있어서, 제1 및 제2 차광 부재는 각각 장착, 제거 가능하고 광선을 차광하는 제1 및 제2 차광 날개와, 제1 및 제2 차광 날개가 장착된 제1 및 제2 차광 베이스로 이루어지고, 제1 및 제2 차광 베이스는 이동 수단에 연결되는 것과 동시에, 제1 및 제2 차광 베이스를 승강시키는 승강 수단에 연결되어 있다.

제3 관점의 투영 노광 장치에 있어서, 제1 차광 날개의 선단 및 제2 차광 날개의 선단은 서로 근접했을 때에 두께 방향으로 서로 겹쳐지도록 얇아진 박육부가 형성된다.

제4 관점의 투영 노광 장치에 있어서, 기판은 기판 반송 수단에 의해 기판 테이블로 반송되고, 기판 반송 수단의 위치 어긋남이 큰 수평 방향에 평행하도록 이동 수단은 제1 및 제2 차광 부재를 직선 방향으로 이동시킨다.

이것에 의해, 이동 수단에 의한 이동량으로 기판 반송 수단에 의한 위치 어긋남을 수정할 수 있다.

제5 관점의 투영 노광 장치에 있어서, 제1 및 제2 차광 부재의 적어도 한 쪽은 그 단부가 회전축에 고정되고, 이동 수단은 제1 및 제2 차광 부재의 적어도 한 쪽을 회전 방향으로 이동시킨다.

제6 관점의 투영 노광 방법은, 자외선을 포함하는 광선을 포토마스크(photomask)에 조사하고, 포토마스크(photomask)를 통과한 광선을 기판의 주변부를 가리는 차광 수단에 의해서 광선을 차광하여, 포토레지스트(photoresist)가 도포된 기판의 주변부에 광선을 조사시키지 않고 주변부보다 중심측의 중앙부를 노광한다. 그리고 투영 노광 방법은, 기판 반송 수단에 의해 기판을 기판 스테이지에 재치하는 공정과, 차광 수단을 기판의 윗쪽에 근접하게 배치하는 공정과, 기판 스테이지에 재치된 기판의 위치와 차광 수단의 위치를 측정하는 공정과, 기판의 위치에 대한 차광 수단의 위치가 소정의 격차보다 큰 경우는 차광 수단을 소정의 격차 이하로 이동시키는 공정을 구비한다.

제7 관점의 투영 노광 방법에 있어서, 기판의 위치는 기판 상의 얼라인먼트 마크를 글로벌 얼라인먼트함으로써 측정하고, 차광 수단의 위치는 차광 수단에 설치된 적어도 1개의 얼라인먼트 마크를 측정한다.

이 방법에 의해 정확하게 차광 위치에 차광 수단을 이동시킬 수 있다.

가동식의 2개로 나누어진 제1 및 제2 차광 부재를 투영 노광 장치에 구비하는 것으로써, 기판의 반입 반출에 수반하는 차광 부재를 용이하게 실시할 수 있다.

도 1은 투영 노광 장치(100)의 개략 측면도이다.
도 2는 조명 광학계(30)를 제외한 반사형 노광 장치(100)의 개략 사시도이다.
도 3은 제1 차광체 장치(80)를 Z축 방향에서 본 평면도이다.
도 4(a)는 반송 암으로 기판(CB)이 반입되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 4(b)는 반송 암의 반입 방향과 이동 가이드(82)의 이동 방향과의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 제1 차광체 장치(80)의 동작 플로차트(flow chart)이다.
도 6(a)는, 기판(CB)이 진공 척(69)에 반입 또는 반출되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6(b)는, 기판(CB)의 주변부가 차광 날개(86)로 덮인 도면이다.
도 7(a)는 환상의 차광 날개(86)와 차광 베이스를 도시한 도면이다.
도 7(b)는 도 7(a)의 B-B 단면의 확대도이다.
도 8(a) 내지 도 8(d)는 차광 날개(86)의 형상에 관한 변형예이다.
도 9는 제2 차광체 장치(180)를 도시한 도면이다.
도 10은 제3 차광체 장치(280)를 도시한 도면이다.

<투영 노광 장치(100)의 개략 구성>

도 1은 투영 노광 장치(100)의 개략 측면도이다.

투영 노광 장치(100)는, 크게 나누어 자외선을 포함한 파장역의 광속을 조사하는 광원(10)과, 광원(10)으로부터의 광속을 집광하는 조명 광학계(30)와, 포토마스크(photomask)(M)를 보관 유지하는 마스크 스테이지(40)와, 투영 광학계(50)와 기판 스테이지(60)를 구비한다.

마스크 스테이지(40) 상에 있어 XY 평면에 평행하게 지지된 포토마스크(photomask)(M)를 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계(30)를 구비한다. 조명 광학계(30)는, 예를 들면, 점광원에 가까운 수은 쇼트 아크 램프로 이루어진 광원(10)을 구비한다. 광원(10)은 타원 미러(ellipse mirror)(11)의 제1 초점 위치에 배치되기 때문에, 광원(10)으로부터 사출된 조명 광속은 다이크로익 미러(dichroic mirror)(12)를 개재하여 타원 미러의 제2 초점 위치에 광원 상(光源像)을 형성한다. 다이크로익 미러(12)는, 소정의 파장 범위 이외의 빛을 반사하지 않는다. 덧붙여, 조명 광학계(30)가 구비하는 광원(10)으로는, 자외선 방사 타입의 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)나 레이저여도 된다.

셔터(13)에 의해 기판(CB)에 이르는 노광 광을 차단한다. 광원 상으로부터의 발산광은 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(31)에 의해서 평행 광속으로 변환되고, 파장 선택부(15)에 입사한다. 파장 선택부(15)는 광원(10)과 포토마스크(photomask)(M) 사이의 광로 중에 삽입, 제거 가능하게 구성되어 있다.

타원 미러의 제2 초점 위치에는 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(32)가 배치되어 있다. 파장 선택부(15)를 통과한 광속은 플라이아이 렌즈(32) 및 콘덴서 렌즈(33)를 순서대로 통과한다.

파장 선택부(15)를 통과한 광속은 플라이아이 렌즈(32)로 입사한다. 플라이아이 렌즈(32)는 다수의 정(+)렌즈 엘리먼트를 그 중심축선이 광축(OA)을 따라서 연장되도록 종횡 및 치밀하게 배열되어 있다. 따라서, 플라이아이렌즈(32)에 입사한 광속은 다수의 렌즈 엘리먼트에 의해 파면 분할되고, 그 후측 초점면(즉, 사출면의 근방)에 렌즈 엘리먼트의 수와 동수의 광원으로 이루어진 2차 광원을 형성한다.

플라이아이 렌즈(32)의 뒤측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈(33)에 입사한다. 콘덴서 렌즈(33)를 개재한 광속은, 패턴이 형성된 포토마스크(photomask)(M)를 중첩적으로 조명한다. 노광 광에 의해서 조명되어 포토마스크(photomask)(M)를 투과한 광속은, 투영 광학계(50)로 향하고, 그 후 노광 대상인 기판(CB)에 조사된다.

도 2는, 조명 광학계(30)를 제외한 반사형 노광 장치(100)의 개략 사시도이며, 마스크 스테이지(40), 반사식 투영 광학계(50) 및 기판 스테이지(60)를 각각 분해하여 도시하고 있다. 기판 스테이지(60)는, 제1 차광체 장치(80)를 탑재하여 도시하고 있다.

마스크 스테이지(40)는, 포토마스크(photomask)(M)를 주사 방향인 Y축 방향을 따라서 이동시키기 위한 Y스테이지(41)를 갖는다. Y스테이지(41)는 그 양측에 배치된 리니어 모터(42)에 의해 고속 및 고정밀도로 구동된다. Y스테이지(41)는, X축 방향, Z축에 대해 θ회전 방향으로 이동하는 Xθ 스테이지(45)를 재치하고 있다.

투영 광학계(50)는, 오프너 형으로 불리는 반사식의 투영 광학계이다. 투영 광학계(50)는 지지대(74)로 지지되어 있다. 반사식 투영 광학계(50)에는, 반사 미러 외에 레이저 간섭계에 의해서 계측하기 위한 고정 미러가 탑재된다. 오프너 형의 투영 광학계를 대신하여 반사 굴절식의 다이슨형이나 굴절식의 투영 광학계가 사용될 수 있다.

기판 스테이지(60)는 기대(基台)(72)의 표면에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지(60)는, 주사 방향인 XY 스테이지(62)를 갖는다. 기판 스테이지(60)도 마스크 스테이지(40)와 동일하게 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. XY 스테이지(62)는 각각, 그 양측에 배치된 리니어 모터에 의해 고속 및 고정밀도로 구동된다.

기판 테이블(60)은, 기판(CB)을 흡착하는 진공 척(chuck)(69)을 구비한다. 기판(CB)은, 예를 들면, 전자 회로 기판, 액정 소자용 유리 기판, 또는 PDP용 유리 소자 기판을 포함한다. 진공 척(69)은 세라믹으로 형성되고, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해서 기판(CB)을 흡착 보관 유지할 수 있다. 기판 테이블(60)은 Z축 방향으로 이동한다. 이와 같이 하여, 오프나 형의 반사식 투영 광학계(50)로 반사된 광속은, 기판(CB)에 입사하고 기판(CB) 상에서 결상한다. 즉, 포토마스크(photomask)(M)의 패턴상이 기판(CB) 상에서 결상하고, 기판(CB) 상에 도포된 포토레지스트(photoresist)에 의해서 이 상은 기판(CB) 상에 전사된다.

또한, 투영 광학계(50)를 지지하는 지지대(74)에 얼라인먼트 카메라(alignment camera)(AC)가 장착된다. 얼라인먼트 카메라(AC)는 기판(CB)에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출한다. 또한, 얼라인먼트 카메라(AC)는 후술하는 차광 날개에 형성된 날개용 얼라인먼트 마크도 검출한다.

기판 테이블(60)은 진공 척(69)의 주위에 제1 차광체 장치(80)를 구비한다. 제1 차광체 장치(80)는 진공 척(69)에 보관 유지된 기판(CB)의 주변부를 차광할 수 있다. 제1 차광체 장치(80)는 기판 스테이지(60) 위에 설치된다. 이 때문에, 투영 광학계(50)의 광축(OA)에 대해서 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동할 수 있다.

<제1 차광체 장치(80)의 개략 구성>

도 3은 XY 스테이지(62) 및 제1 차광체 장치(80)를 Z축 방향에서 본 평면도이다. 도 3에서는 진공 척(69)에 기판(CB)이 재치된 상태로, 후술하는 제1 차광체 장치(80)의 차광 날개(86)가 열린 상태이다.

XY 스테이지(62)의 XY 평면의 거의 중앙에는 진공 척(69)이 배치되어 있다. 그 진공 척(69)을 사이에 두도록 Y축 방향으로 한 쌍의 기판 리프터(68)가 배치되어 있다. 기판 리프터(68)는 기판(CB)의 반입 또는 반출시에 기판(CB)을 상하(Z축 방향)로 이동시킨다.

한 쌍의 기판 리프터(68)의 Y축 방향 외측에 이동 장치의 이동 베이스(81)가 배치되어 있다. 이동 베이스(81)에는 이동 가이드(82)와 구동 모터 등의 액츄에이터(83)가 배치되어 있다. 이동 베이스(81)의 X축 방향 양측에는, 승강 가이드(88)가 배치되고, 이동 베이스(81)의 거의 중심으로는 승강 액츄에이터(89)가 배치되어 있다. 승강 가이드(88) 및 승강 액츄에이터(89)는 이동 베이스(81)를 Z축 방향으로 승강시킨다.

한 쌍의 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)에는 한 쌍의 차광 베이스(84)(84A, 84B)가 장착된다. 한 쌍의 차광 베이스(84)에는 각각 한 쌍의 차광 날개(86)(86A, 86B)가 장착된다. 차광 베이스(84)에는 위치 결정 핀(85)이 설치된다. 차광 날개(86)는, 예를 들면, 6인치용, 8인치용 등 기판(CB)의 크기, 또는 차광 영역의 크기에 대응하도록 반원 형상의 개구부를 가진다. 그리고 용도에 맞추어 크기 또는 형상이 다른 차광 날개(86)는 적당한 차광 베이스(84)에 장착 제거가 행해진다. 위치 결정 핀(85)은, 차광 날개(86)가 장착될 때의 위치 결정을 실시한다.

차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)는, 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)가 X축 방향으로 이동하여, 화살표 AR로 도시한 바와 같이, 서로 근접하거나 떨어지거나 한다. 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)가 근접했을 때에는 환상을 형성하여 기판(CB)의 주변부를 가린다.

일반적으로, 기판(CB)에는 노광에 의해서 얼라인먼트 마크(AM1)가 형성된다. 또한, 차광 날개(86)에도 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)가 형성된다. XY 스테이지(62)가 XY축 방향으로 이동하면, 얼라인먼트 마크(AM1) 또는 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)는 얼라인먼트 카메라(AC)의 바로 아래로 이동한다. 얼라인먼트 카메라(AC)는, 3개에서 수십개의 얼라인먼트 마크(AM1)를 촬영하여 기판(CB) 전체의 신축 또는 위치를 계산하는 글로벌 얼라인먼트를 실시한다. 이 때, 얼라인먼트 카메라(AC)는 기판(CB)의 XY 평면에 있어서의 중심 위치도 산출할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 카메라(AC)는 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)를 촬영하여, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)의 위치도 확인한다.

<반송 암에 의한 기판의 반송(반입 및 반출) 방향>

도 4는, 반송 암에 의해서 기판(CB)이 기판 테이블(60)의 진공 척(69)에 재치되는 상태를 도시한 사시도이다. 도 4에서는 반송 로봇(RB1)과 반송 로봇(RB2)이 기판(CB)을 반송한다.

반송 로봇(RB1)과 반송 로봇(RB2)도 복수의 회전축을 가지는 스칼라형으로 불리는 반송 로봇이다. 반송 로봇(RB1)은 그 선단에 기판(CB)을 재치하는 반송 암(92)이 장착되고, 반송 로봇(RB2)은 그 선단에 기판(CB)을 재치하는 반송 암(94)이 장착된다. 반송 암(92, 94)은 진공 흡착 등으로 기판(CB)을 흡착하여 보관 유지한다. 반드시, 2개의 반송 로봇이 준비될 필요는 없지만, 예를 들면, 반송 로봇(RB1)은 진공 척(69)에 기판(CB)을 반입하는 역할을, 반송 로봇(RB2)은 진공 척(69)으로부터 기판(CB)을 반출하는 역할을 가진다.

여기서, 반송 로봇(RB1)은, 진공 척(69)에 대해서 X축 방향의 위치 결정 정도가 ±2㎜이며 Y축 방향의 위치 결정 정도가 ±1㎜이라 가정한다. 즉, 반송 로봇(RB1)은, Y축 방향에 비해 X축 방향으로 위치가 어긋나기 쉽다. 그 때문에, 기판(CB)은, 진공 척(69)의 중앙 위치에 대해서 X축 방향으로 위치가 어긋나 있을 가능성이 높다.

이 때, 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)는 X축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 반송 로봇(RB1)이 Y축 방향에 비해 X축 방향으로 위치가 어긋나기 쉽기 때문에, 이 위치 어긋남을 가이드(82) 및 액츄에이터(83)의 X축 방향 이동에 의해서 가능한 한 작게 하기 위함이다.

<제1 차광체 장치(80)의 동작>

도 5는, 제1 차광체 장치(80)의 동작 플로차트(flow chart)이다. 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6(a)는 기판(CB)이 진공 척(69)에 반입 또는 반출되는 상태를 도시한 도면이다. 도 6(b)는 기판(CB)의 주변부가 차광 날개(86)으로 덮인 도면이다.

스텝 S101에서는, 반송 암(92)(도 4를 참조)이 X축 방향에서 기판(CB)을 진공 척(69)으로 반입한다. 이 실시 형태에서는 반송 암(92)은 Y축 방향보다 X축 방향이 위치 정도가 나쁘다고 가정한다. 이 때문에, 이동 베이스(81)에 배치된 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)는 X축 방향으로 이동하도록 배치되어 있다. 또한, 반입 시에는, 차광 날개(86)는 열린 상태로 이동 베이스(81)가 하강한 상태이다. 도 6(a)에 도시한 상태가 스텝 S101 상태이다.

스텝 S102에서는, 반송 암(92)이 X축 방향에서 기판(CB)을 진공 척(69)으로 반입한다. 이 때, 기판 리프터(68)는 상승한 상태이며, 기판(CB)은 반송 암(92)으로부터 기판 리프터(68)로 옮겨진다. 그리고 기판 리프터(68)가 하강하여 기판(CB)이 진공 척(69)에 놓여진다. 그 후 진공 척(69)이 기판(CB)을 진공 척킹하고, 기판(CB)이 고정된다. 반송 암(92)은 기판(CB)의 이송을 완료한 후에 퇴피한다.

스텝 S103에서는, 이동 베이스(81)는 승강 가이드(88) 및 승강 액츄에이터(89)에 의해서 Z축 방향으로 상승한다. 그리고 기판(CB)의 Z축 방향 높이와 거의 동일한 높이까지 이동한다.

스텝 S104에서는, 얼라인먼트 카메라(AC)가 기판(CD)의 얼라인먼트 마크(AM1)를 3개에서 수십개 정도 촬영한다. 반드시 모든 얼라인먼트 마크(AM1)를 촬영할 필요는 없다. 그리고, 기판(CB)에 노광되고 있는 각 쇼트의 위치 등이 계산됨과 함께, 기판(CB)의 중심 위치가 계산된다.

스텝 S105에서는, 얼라인먼트 카메라(AC)는, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)의 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)을 촬영한다. 그리고, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)의 위치가 계산된다. 기판(CB)의 Z축 방향 높이와 차광 날개(86)의 Z축 방향 높이는 거의 동일하고, 연속해서 얼라인먼트 카메라(AC)가 얼라인먼트 마크(AM1)와 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)를 촬영할 수 있다. 스텝 S105의 뒤에 스텝 S104를 실시할 수도 있다.

스텝 S106에서는, 기판(CB)의 중심 위치가 진공 척(69)의 중심 위치로부터 소정량보다 크게 떨어져 있는지 아닌지가 판단된다. 기판(CB)의 중심 위치가 거의 정확하게 진공 척(69)의 중심 위치에 있을 때는, 스텝 S107로 진행되고, 기판(CB)의 중심 위치가 소정량보다 크게 떨어져 있으면 스텝 S108로 진행된다.

스텝 S107에서는, 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)가 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)를 X축 방향으로 이동시킨다. 이 이동량은, 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)가 동일한 거리이며, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)가 환상을 형성하는 기준 위치까지의 거리이다. 덧붙여, 스텝 S105에서 계산된 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)의 위치가 통상의 위치로부터 어긋나 있는 경우에는, 액츄에이터(83)가 그 오차분을 가미하여 기준 위치까지 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)를 이동시킨다.

스텝 S108에서는, 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)가, 기판(CB)의 중심 위치가 진공 척(69)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 어긋남 양을 고려하여, 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)를 X축 방향으로 이동시킨다. 이 실시 형태에서는, 반송 암(92)이 X축 방향으로 위치 정도가 나쁘다. 이 때문에, 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)의 이동량을 조정하고, 기판(CB)의 적절한 주변부를 차광하도록 한다.

도 6(b)에 도시한 상태가 스텝 S107 또는 S108에 도시한 상태이다.

스텝 S109에서는, 포토마스크(photomask)(M)의 패턴이 기판(CB)에 노광된다.

스텝 S110에서는, 이동 가이드(82) 및 액츄에이터(83)가 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)를 X축 방향으로 이동시켜, 기판(CB) 상에서 퇴피시킨다.

스텝 S111에서는, 이동 베이스(81)가 승강 가이드(88) 및 승강 액츄에이터(89)에 의해서 Z축 방향으로 하강한다.

스텝 S112에서는, 기판 리프터(68)가 상승하고, 기판(CB)이 진공 척(69)으로부터 들어 올려진다. 거기에 반송 암(92)이 X축 방향에서 기판(CB) 아래로 들어가, 기판(CB)이 반출된다.

본 실시 형태에 있어서, 투영 노광 장치(100)의 기판 리프터(68)가 Z축 방향으로 승강한다. 이 때문에, 상술한 플로차트(flow chart)의 각 스텝이 있다. 그러나, 기판 리프터(68)가 고정되고 진공 척(69)이 Z축 방향으로 승강하는 구성일 수도 있다.

<차광 날개(86)의 구성>

차광 날개(86)의 구성에 대해 설명한다. 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)는 근접했을 때에는 환상을 형성하고, 기판(CB)의 주변부를 가린다. 도 7(a)는 환상이 된 차광 날개(86)와 차광 베이스를 도시한 도면이다. 도 7(b)는 도 7(a)의 B-B단면의 확대도이다.

도 7(a)에 도시한 바와 같이, 위치 결정 핀(85)으로 위치 결정된 한 쌍의 차광 날개(86)(86A, 86B)가 한 쌍의 차광 베이스(84)(84A, 84B)에 장착된다. 차광 날개(86)는, 재질이 스텐레스강판(SUS), 티탄판 또는 세라믹스판 등의 가볍고 강도가 있는 금속 또는 비금속으로 이루어진다. 차광 날개(86)의 표면은, 흑색 크롬으로 도금되거나 케프라코트(등록상표) 처리되거나 하여 내광성을 높였다. 많은 기판(CB)이 원형이기 때문에, 차광 날개(86)의 각각은 반원 형상의 개구부를 가지고 있다.

차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)가 근접했을 때에는 차광 날개(86A)의 선단(86AT)과 차광 날개(86B)의 선단(86BT)는, Z축 방향으로 서로 겹쳐진다. 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 차광 날개(86A)와 차광 날개(86B)의 두께는 서로 0.3㎜ 정도이며, 그 선단(86AT 및 86BT)은 두께 0.1㎜의 박육부가 형성된다. 차광 날개(86)(86A, 86B)는, 노광 시의 차광 영역이 명확하게 형성되도록 가능한 한 얇은 것이 바람직하고, 특히, 두께 0.5㎜ 이하가 바람직하다. 차광 날개(86A)의 선단(86AT)은 +Z축 방향으로 형성되고, 차광 날개(86B)의 선단(86BT)은 -Z축 방향으로 형성되어 있기 때문에, 서로 충돌하는 일 없이 서로 겹쳐진다.

<차광 날개의 형상>

도 8은, 차광 날개(86)의 형상에 관한 변형예이다. 본 실시 형태의 차광 날개(86)의 형상은 이하에 나타내는, 다양한 형상을 취할 수 있다.

도 8(a)에 도시한 차광 날개(86)는 차광 날개(86C 및 86D)로 구성된다. 차광 날개(86C)에는, 기판(CB)의 노치(notch) 형상에 맞추고, 노치용 차광부(86Nt)가 형성된다.

또한, 도 8(b)에 도시한 차광 날개(86)는 차광 날개(86E 및 86F)로 구성된다. 차광 날개(86E 및 86F)의 한 쪽 선단에는, 기판(CB)의 노치 형상에 맞추어, 노치용 차광부(86Nt)가 형성된다.

도 8(c)에 도시한 차광 날개(86)는 차광 날개(86G 및 86H)로 구성된다. 차광 날개(86H)에는, 기판(CB)의 오리엔테이션 플랫 형상에 맞추어, 오리엔테이션 플랫용 차광부(86 Of)가 형성된다.

또한, 도 8(d)에 도시한 차광 날개(86)는 차광 날개(86I 및 86J)로 구성된다. 차광 날개(86I 및 86J)의 한 쪽 선단에는, 기판(CB)의 오리엔테이션 플랫 형상에 맞추어, 오리엔테이션 플랫용 차광부(86Of)가 형성된다.

이와 같이, 기판(CB)의 형상에 맞추어, 차광 날개(86)의 형상을 적당하게 변경할 수 있다. 또한, 각 차광 날개(86)에는, 위치 결정 핀(85)(도 3, 도 7을 참조.)에 합치하는 절개부(86Z)가 형성되기 때문에, 기판(CB)의 형상에 맞추어 적당하게 차광 날개(86)를 변경할 수 있다. 또한, 만일 차광 날개(86)가 위치 결정 핀(85)으로 위치 결정되어 있지 않은 것이 있어도, 차광 날개(86)에는 날개용 얼라인먼트 마크(AM2)가 형성되어 있기 때문에, 차광 날개(86)의 위치가 확실히 파악된다.

<차광체 장치의 변형예>

도 9는 제2 차광체 장치(180)를 도시한 도면이다. 도3 또는 도 6에 도시한 제1 차광체 장치(80)에서는 이동 베이스(81)가 Z축 방향으로 승강하여 차광 날개(86)를 승강시키고, 차광 베이스(84)가 X축 방향으로 이동하여 차광 날개(86)를 X축 방향으로 이동시켰다. 제2 차광체 장치(180)는, Y축 방향으로 연장되어 있는 회전축을 가지고 있는 회전 기구로 차광 날개(86)를 Z축 방향과 X축 방향으로 동시에 이동시킨다.

도 9에 도시한 제2 차광체 장치(180)는, 차광 날개(86A)만을 도시하고 있다. 차광 날개(86B)에 관해서도 동일한 구성이다. 차광 날개(86A)는 차광 베이스(182)에 위치 결정해서 배치되어 있다. 차광 베이스(182)는 핀(183)을 개재하여 회전 암(186)에 장착된다. 또한, 액츄에이터(187)도 핀(185)을 개재하여 회전 암(186)에 장착된다. 회전 암(186)은 회전축(184)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 액츄에이터(187)도 회전 핀(188)을 개재하여 회전 가능하다.

회전 암(186)이 일점 긴 점선으로 도시한 바와 같이, 회전축(184)을 중심으로 약 반회전하면, 2점 긴 점선으로 도시한 바와 같이, 차광 날개(86A)가 Z축 방향으로 승강하는 것과 동시에 X축 방향으로 이동한다. 제2 차광체 장치(180)는, 차광 날개(86A)에 이러한 동작을 시켜서 기판(CB)의 주변부를 가리거나 기판(CB)으로부터 퇴피할 수 있다.

덧붙여, 반입된 기판(CB)이 진공 척(69)의 중심으로부터 어긋나 있는 경우에는, 액츄에이터(187)의 구동량을 조정하여 기준 위치까지 차광 날개(86A)를 이동시킨다.

도 10은 제3 차광체 장치(280)를 도시한 도면이다. 제3 차광체 장치(280)는, Z축 방향으로 연장되어 있는 회전축을 가지고 있는 회전 기구로 차광 날개(86)를 이동시킨다.

도 10(a)에 도시한 바와 같이, 제3 차광체 장치(280)는 이동 베이스(281)가 구비되고, 이동 베이스(281)에 회전축(282)과 한 쌍의 액츄에이터(285)가 배치되어 있다. 한 쌍의 액츄에이터(285)는, 각각의 일단이 이동 베이스(281)에 설치된 핀(286)에 접속되고, 타단이 차광 베이스(284)에 설치된 핀(287)에 접속된다.

이동 베이스(281)는 도시하지 않은 액츄에이터 및 가이드에 의해서 Y축 방향으로 이동 가능하다. 또한, 이동 베이스(281)의 회전축(282)에 한 쌍의 차광 베이스(284)가 회전 가능하게 장착된다. 액츄에이터(285)의 신축에 의해서 한 쌍의 차광 베이스(284)가 개폐 가능하다.

도 10(b)의 화살표(AR1)에 도시한 바와 같이, 이동 베이스(281)가 Y축 방향으로 이동하여, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)가 기판(CB)으로부터 퇴피한다. 동시에, 액츄에이터(285)가 줄어들어, 차광 날개(86A) 및 차광 날개(86B)가 화살표(AR2)에 도시한 바와 같이 열린다. 차광하는 경우에는 동작을 반대로 할 수 있다.

반입된 기판(CB)이 진공 척(69)의 중심으로부터 어긋나 있는 경우에는, 한 쌍의 액츄에이터(285)의 구동량을 조정하여 기준 위치까지 차광 날개(86A 및 86B)를 이동시킨다.

이상과 같이, 기판(CB)의 크기마다 또는 차광 영역의 형상마다 복수 종류의 차광 날개를 준비하여, 일련의 노광 공정 중에서 차광체부의 장착 교환 작업을 줄일 수 있다. 또한, 차광체 장치는 반송 로봇의 위치 어긋남 양 등을 고려하여 제1 차광체 장치(80), 제2 차광체 장치(180) 또는 제3 차광체 장치(280)로부터 적당하게 사용할 수 있다.

60…기판 테이블
62…XY 스테이지
69…진공 척(chuck)
68…기판 리프터
80…제1 차광체 장치
81…이동 베이스
82…이동 가이드
83…액츄에이터
84(84A, 84B)…차광 베이스
86(86A, 86B)…차광 날개
88…승강 가이드
89…승강 액츄에이터
92, 94…반송 암
180…제2 차광체 장치
182…차광 베이스
183, 185…핀
184…회전축
186…회전 암
187…액츄에이터
188…회전 핀
280…제3 차광체 장치
281…이동 베이스
282…회전축
284…차광 베이스
285…액츄에이터
287…핀
AR…화살표
AM…얼라인먼트 마크
AC…얼라인먼트 카메라
CB…기판
RB…반송 로봇

Claims

자외선을 포함하는 광선을 포토마스크(photomask)에 조사하고, 상기 포토마스크(photomask)를 통과한 광선을 포토레지스트(photoresist)가 도포된 기판에 투영하는 투영 광학계와, 상기 기판을 재치하는 기판 테이블과, 상기 기판의 주변부를 가려 상기 광선을 차광하는 차광 수단을 구비하는 투영 노광 장치에 있어서,
상기 차광 수단은
반원 형상의 개구부를 가지는 제1 및 제2 차광 부재와,
상기 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접 또는 이간하도록 양자를 이동시키는 이동 수단을 갖고,
상기 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접했을 때에는 상기 제1 및 제2 차광 부재가 환상을 형성하여, 상기 기판의 주변부를 가리고,
상기 제1 및 제2 차광 부재는 각각, 상기 광선을 차광하는 제1 및 제2 차광 날개와, 상기 제1 및 제2 차광 날개가 장착된 제1 및 제2 차광 베이스를 포함하고,
상기 제1 및 제2 차광 날개는 상기 제1 및 제2 차광 베이스에 각각 장착 제거 가능하고,
상기 이동 수단은, 이동 가이드 및 액츄에이터가 배치되는 이동 베이스를 포함하고,
상기 제1 차광 베이스의 일단과, 상기 제2 차광 베이스의 일단은 각각 상기 이동 베이스에 연결되어, 상기 제1 및 제2 차광 베이스의 움직임은, 상기 이동 가이드에 의해 안내되고, 상기 액츄에이터에 의해 제어되고,
상기 제1 및 제2 차광 베이스는, 상기 제1 및 제2 차광 베이스를 승강시키는 승강 수단에 연결되고,
상기 기판의 반입 시, 상기 승강 수단은, 상기 이동 수단이 상기 제1 및 제2 차광 날개를 연 상태에서 상기 제1 및 제2 차광 베이스를 하강시키는 투영 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1차광 날개의 선단 및 제2 차광 날개의 선단은, 서로 근접했을 때에 두께 방향으로 서로 겹쳐지도록 얇아진 박육부가 형성되어 있는 투영 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
기판 반송 수단에 의해 상기 기판은 상기 기판 테이블에 반송되고, 상기 기판 반송 수단의 위치 어긋남이 큰 수평 방향에 평행하도록, 상기 이동 수단은 상기 제1 및 제2 차광 부재를 직선 방향으로 이동시키는 투영 노광 장치.
자외선을 포함하는 광선을 포토마스크(photomask)에 조사하고, 상기 포토마스크(photomask)를 통과한 광선을 기판의 주변부를 가리는 차광 수단에 의해서 상기 광선을 차광하여, 포토레지스트(photoresist)가 도포된 상기 기판의 주변부에 상기 광선을 조사시키지 않고 상기 주변부보다 중심측의 중앙부를 노광하는 투영 노광 방법에 있어서,
기판 반송 수단에 의해 상기 기판을 기판 스테이지에 재치하는 공정과,
상기 차광 수단을 상기 기판의 윗쪽에 근접하게 배치하는 공정과,
상기 기판 스테이지에 재치된 상기 기판의 위치와 상기 차광 수단의 위치를 측정하는 공정과,
상기 기판의 위치에 대한 상기 차광 수단의 위치가 소정의 격차보다 큰 경우는 상기 차광 수단을 상기 소정의 격차 이하로 이동시키는 공정
을 구비하고,
상기 차광 수단은
반원 형상의 개구부를 가지는 제1 및 제2 차광 부재와,
상기 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접 또는 이간하도록 양자를 이동시키는 이동 수단을 갖고,
상기 제1 및 제2 차광 부재가 서로 근접했을 때에는 상기 제1 및 제2 차광 부재가 환상을 형성하여, 상기 기판의 주변부를 가리고,
상기 제1 및 제2 차광 부재는 각각, 상기 광선을 차광하는 제1 및 제2 차광 날개와, 상기 제1 및 제2 차광 날개가 장착된 제1 및 제2 차광 베이스를 포함하고,
상기 제1 차광 날개 및 제2 차광 날개는 상기 제1 및 제2 차광 베이스에 각각 장착 제거 가능하고,
상기 이동 수단은, 이동 가이드 및 액츄에이터가 배치되는 이동 베이스를 포함하고,
상기 제1 차광 베이스의 일단과, 상기 제2 차광 베이스의 일단은 각각 상기 이동 베이스에 연결되어, 상기 제1 차광 베이스 및 제2 차광 베이스의 움직임은, 상기 이동 가이드에 의해 안내되고, 상기 액츄에이터에 의해 제어되고,
상기 제1 및 제2 차광 베이스는, 상기 제1 및 제2 차광 베이스를 승강시키는 승강 수단에 연결되고,
상기 기판의 반입 시, 상기 승강 수단은, 상기 이동 수단이 상기 제1 및 제2 차광 날개를 연 상태에서 상기 제1 및 제2 차광 베이스를 하강시키는 투영 노광 방법.
제4항에 있어서,
상기 기판의 위치는 상기 기판 상의 얼라인먼트 마크를 글로벌 얼라인먼트함으로써 측정하고,
상기 차광 수단의 위치는 상기 차광 수단에 설치된 적어도 1개의 얼라인먼트 마크를 측정하는 투영 노광 방법.
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