KR102033059B1 - 노광 장치 및 그 고정 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 높은 노광 정밀도를 실현할 수 있는 노광 장치를 제공한다.
(해결 수단) 노광 장치는, 광학 소자가 2차원형상으로 배열된 배열 소자와, 상기 배열 소자를 유지하는 홀더와, 상기 배열 소자를 통한 광을 감광 재료 상에 결상하는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계에 대한 위치가 고정되어 있어 상기 홀더가 고정되는 피고정부와, 상기 홀더를 상기 피고정부에 고정하는 고정구와, 상기 홀더를 상기 피고정부에 흡착으로 유지하기 위한, 상기 홀더와 상기 피고정부 중 적어도 한쪽에 설치된 오목부를 구비한다.

Description

노광 장치 및 그 고정 방법{EXPOSING APPARATUS AND METHOD FOR FIXING THE SAME}

본 발명은, 예를 들면 포토리소그래피에 이용되는 노광 장치에 관한 것이며, 특히 상세하게는, 공간광 변조 소자로 변조된 광을 투영 광학계에 통과시키고, 이 광에 의한 상(像)을 소정의 면 상에 결상시키는 노광 장치에 관한 것이다.

근년, DMD(디지털·미러·디바이스: 등록상표) 등의 공간광 변조 소자를 이용하여 변조한 광을 투영 광학계에 통과시키고, 이 광에 의한 상을 감광 재료(레지스트) 상에 결상시켜 노광하는 노광 장치가 제안되고 있다. 이와 같이, 공간광 변조 소자를 이용한 노광 장치를, DI(다이렉트·이미지: 직묘) 노광 장치라고 한다.

DI 노광 장치의 노광 헤드는, 「공간광 변조 소자(DMD)」, 「제1의 투영 광학계(투영 렌즈)」, 「마이크로 렌즈 어레이(MLA)」, 및 「제2의 투영 광학계(투영 렌즈)」를 구비한다. 이와 같은 DI 노광 장치는, DMD에서 변조한 광을 제1의 투영 렌즈에 의해 MLA의 위에 확대 투영하고, MLA를 통과한 광을 제2의 투영 렌즈에 의해, 소정의 광조사면에 투영한다고 하는 구성을 갖는다. 여기서, MLA란, DMD의 각 화소부에 각각 대응하는 마이크로 렌즈가, 상기 DMD의 각 화소의 위치에 맞추어 어레이형상으로 배치된 렌즈이다.

이러한 DI 노광 장치로는, 예를 들면 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재된 기술이 있다. 이들 기술은, DMD, 제1의 투영 렌즈, MLA, 및 제2의 투영 렌즈와 같은 구성 요소를 구비한 노광 장치에 관한 것이며, DMD의 각 화소부(미러)를 거친 광을 MLA의 각 마이크로 렌즈로 유도하는 것이다.

일본국 특허 제4510429호 공보 일본국 특허 공개 2005-189403호 공보

그런데, DI 노광 장치에 있어서는, DMD의 교환 빈도가 비교적 높고, 그때마다 DMD의 미러와 이것에 대응하는 MLA의 렌즈의 위치 맞춤을 행할 필요가 있다. 또, DMD보다도 빈도는 낮지만, 광조사면 상의 투영상을 바람직한 위치나 방향으로 하기 위해서 MLA의 위치 맞춤을 행할 필요도 있다. 그리고, 그와 같은 위치 맞춤 후에는, DMD나 MLA의 위치를 고정하는 것이 바람직하다.

그러나, 위치 맞춤에는 높은 정밀도가 요구되므로, DMD나 MLA의 위치를 고정하기 위한 작업(예를 들어, 나사 조임)에서, 무시할 수 없는 위치 어긋남이 발생하면, 높은 노광 정밀도를 실현할 수 없다. 상기 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에는, 이러한 위치 어긋남을 억제하여 DMD나 MLA의 위치를 고정하기 위한 구성이나 방법에 대해서는 전혀 제안되어 있지 않다.

그래서, 본 발명은, 높은 노광 정밀도를 실현할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 본 발명은, 상기 노광 장치에 적용할 수 있는 고정 방법을 제공하는 것도 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 노광 장치의 일 양태는, 광학 소자가 2차원형상으로 배열된 배열 소자와, 상기 배열 소자를 유지하는 홀더와, 상기 배열 소자를 통한 광을 감광 재료 상에 결상하는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계에 대한 위치가 고정되어 있어 상기 홀더가 고정되는 피고정부와, 상기 홀더를 상기 피고정부에 고정하는 고정구와, 상기 홀더를 상기 피고정부에 흡착으로 유지하기 위한, 상기 홀더와 상기 피고정부 중 적어도 한쪽에 설치된 오목부를 구비한다.

이러한 노광 장치에 의하면, 오목부를 이용하여 홀더를 흡착 고정해 두고 나서 고정구로 고정할 수 있으므로, 고정 작업에 수반하는 홀더의 위치 어긋남(나아가서는 배열 소자의 위치 어긋남)을 억제할 수 있다. 그 결과, 고정밀도로 위치 맞춤된 배열 소자에 의한 높은 노광 정밀도를 실현할 수 있다.

또, 상기 노광 장치에 있어서, 상기 배열 소자가, 반사형 또는 투과형의 광학 소자가 배열된 것이며, 상기 투영 광학계가, 상기 배열 소자에 의해서 반사 또는 투과된 광을 결상하는 것인 것이 바람직하다.

배열 소자가 반사형이나 투과형이면, 배열 소자의 위치 어긋남은, 후단의 투영 광학계 등을 통해 노광 장치의 노광 정밀도에 큰 영향을 미치므로, 상술한 바와 같은 위치 어긋남의 억제에 의해서 노광 정밀도가 효과적으로 향상된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 고정 방법의 일 양태는, 광학 소자가 2차원형상으로 배열된 배열 소자와, 상기 배열 소자를 유지하는 홀더와, 상기 배열 소자를 통한 광을 감광 재료 상에 결상하는 투영 광학계를 구비한 노광 장치에 대해서, 상기 홀더를, 상기 투영 광학계에 대한 위치가 고정되어 있는 피고정부에 고정하는 고정 방법에 있어서, 상기 홀더를 상기 피고정부에 흡착으로 유지하는 제1 공정과, 상기 제1 공정에서 유지되어 있는 상기 홀더를 상기 피고정부에 고정구로 고정하는 제2 공정을 갖는다.

이와 같은 고정 방법에 의하면, 제2 공정에 있어서의 고정 작업에 수반하는 홀더의 위치 어긋남(나아가서는 배열 소자의 위치 어긋남)을 억제할 수 있어, 고정밀도로 위치 맞춤된 배열 소자에 의한 높은 노광 정밀도를 실현할 수 있다.

본 발명의 노광 장치 및 고정 방법에서는, 고정 작업에 수반하는 홀더의 위치 어긋남을 억제할 수 있으므로, 높은 노광 정밀도를 실현할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 노광 헤드의 구체적 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a는 MLA의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3b는 MLA의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 노광 헤드에 의한 화상 형성 에리어를 나타내는 도면이다.
도 5는 베이스 플레이트에 대한 투영 광학계의 고정 방법을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 DMD 홀더와 MLA 홀더의 고정 위치를 나타내는 도면이다.
도 7은 DMD 홀더의 상세 구조의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 DMD 홀더의 상세 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 9는 DMD 홀더의 조정용 지그의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 조정용 지그의 아암의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 MLA 홀더의 상세한 구조의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 12는 MLA 홀더의 상세한 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 13은 상부 홀더(171)의 조정용 지그의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 변형예의 MLA 홀더를 나타내는 도면이다.
도 15는 크로스토크의 발생 패턴과 조정 방향의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해 설명한다.

도 1은, 본 실시형태의 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.

노광 장치(1)는, 공간광 변조 소자로 변조한 광을 투영 광학계에 통과시키고, 이 광에 의한 상을 감광 재료(레지스트) 상에 결상시켜 노광하는 것이다. 이와 같은 노광 장치는, 공간광 변조 소자로 화상을 직접 형성하기 때문에, 마스크(내지는 레티클)가 불필요하고, DI(다이렉트·이미지:직묘) 노광 장치라고 불린다.

노광 장치(1)는, 노광 헤드 유닛(10)과, 노광 대상이 되는 기판(워크)(W)을 반송하는 반송계(20)와, 노광 헤드 유닛(10) 및 반송계(20)를 설치하는 설치대(30)를 구비한다. 여기서, 워크(W)는, 예를 들면 레지스트를 도포한 수지제의 프린트 기판이다.

노광 헤드 유닛(10)은, 복수의 노광 헤드(광학 엔진)(11)와, 여기에서는 도시를 생략한 광원을 구비한다. 노광 헤드(11)는, 상술한 공간광 변조 소자를 내장하고 있고, 광원으로부터 광이 공급되어, 미리 설정된 패턴으로 광을 조사하는 것이다. 이들 복수의 노광 헤드(11)는, 공통의 베이스 플레이트(12)에 의해서 지지고 있다. 이 베이스 플레이트(12)는, 설치대(30)에 걸치도록 설치된 문형의 갠트리(31)에 고정되어 있고, 갠트리(31)의 각 단부(다리부)는, 각각 설치대(30)의 측면에 고정되어 있다.

여기서, 베이스 플레이트(12)는, 갠트리(31)의 2개의 다리부를 연결하는 수평의 빔부 위에 직접 탑재되어 있다. 갠트리(31)의 빔부에는, 노광 헤드(11)가 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 베이스 플레이트(12)는, 그 관통 구멍을 사이에 두고, 양단부(여기에서는 X방향의 단부)를 갠트리(31)의 빔부에 고정한 구조로 되어 있다. 즉, 베이스 플레이트(12)는, 갠트리(31)에 양단 지지 형식으로 고정되어 있다.

또한, 베이스 플레이트(12)의 갠트리(31)에 대한 고정 방법은, 강성을 확보할 수 있는 수법이면 적절히 적용 가능하다. 예를 들면, 노광 헤드 유닛(10)이 외틀 프레임을 구비하고, 상기 외틀 프레임과 갠트리(31)를 고정하는 구성인 경우에는, 베이스 플레이트(12)를 노광 헤드 유닛(10)의 외틀 프레임을 통해 갠트리(31)에 고정할 수도 있다. 이 경우, 베이스 플레이트(12)는, 외틀 프레임에 양단 지지 형식으로 고정되게 된다.

또, 반송계(20)는, 진공 흡착 등의 방법에 의해 워크(W)를 흡착 유지하는 평판형상의 스테이지(21)와, 스테이지(21)의 이동 방향을 따라서 연장되는 2개의 가이드(22)와, 스테이지(21)의 이동 기구를 일례로서 구성하는 전자석(23)을 구비한다.

여기에서는, 상기 이동 기구로서, 리니어 모터 스테이지를 채용하는 예를 설명한다. 이 경우, 리니어 모터 스테이지는, 격자형상으로 강자성체의 볼록극이 설치된 평면형상의 플래턴 위에 이동체(스테이지)를 에어에 의해 부상시키고, 이동체에 자력을 인가하여, 이동체와 플래턴의 볼록극 사이의 자력을 변화시킴으로써 이동체(스테이지)를 이동시키는 기구이다.

스테이지(21)는, 그 길이 방향이 스테이지 이동 방향을 향하도록 배치됨과 더불어, 가이드(22)에 의해서 진직도를 보상한 상태로 왕복 이동 가능하게 지지되고 있다.

본 명세서에서는, 스테이지(21)의 이동 방향을 X방향이라고 하고, X방향에 수직인 수평 방향을 Y방향, 연직 방향을 Z방향이라고 한다. 워크(W)는 사각형이며, 한 변의 방향이 X방향을 향하고, 다른 쪽의 변이 Y방향을 향한 자세로 스테이지(21) 상에 유지되고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, X방향을 워크(W)의 길이 방향, Y방향을 워크(W)의 폭방향이라고 하기도 한다.

스테이지(21)의 이동 경로는, 노광 헤드 유닛(10)의 직하를 통과하도록 설계되어 있고, 반송계(20)는, 워크(W)를 각 노광 헤드(11)에 의한 광의 조사 위치로 반송하고, 또한 그 조사 위치를 통과시키도록 구성되어 있다. 이 통과 과정에서, 각 노광 헤드(11)에 의해서 형성한 상의 패턴이 워크(W)에 노광된다.

다음에, 노광 헤드(11)의 광학적 구성에 대해서 설명한다.

도 2는, 노광 헤드(11)의 광학적인 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다. 이 도 2에 나타낸 바와 같이, 노광 헤드(11)는, 입사 광학계(14)와, 공간광 변조 소자(15)와, 제1의 투영 렌즈(16)와, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)(17)와, 제2의 투영 렌즈(18)를 구비한다.

입사 광학계(14)는, 광원(13)의 출력광을 공간광 변량 소자(15)에 입사시키는 것이며, 광섬유(14a)와, 콜리메이트 렌즈(14b)와, 미러(14c)를 구비한다. 여기서, 광원(13)은, 405nm나 365nm와 같은 파장을 출사하는 램프나 레이저 다이오드이며, 광섬유(14a)로는, 예를 들면 석영의 섬유를 이용한다.

광원(13)의 출력광은, 광섬유(14a)로 유도되어 콜리메이트 렌즈(14b)에 입사되고, 콜리메이트 렌즈(14b)는, 광섬유(14a)로부터 출사하여 확산되는 광을 평행광으로 변환하여 출사한다. 콜리메이트 렌즈(14b)를 통과한 광은, 미러(14c)에 의해서 반사되어, 각도 θ로 공간광 변조 소자(15)에 입사된다.

공간광 변조 소자(15)로는, 디지털 미러 디바이스(DMD)를 사용한다. DMD는, 예를 들면 13.68μm각 정도의 미소한 미러(화소 미러)를 2차원형상으로 배열한 배열 소자이다. 배열 수는, 예를 들면 1024×768개이며, 공간광 변조 소자(DMD)(15)의 전체의 크기는, 예를 들면 14mm×10.5mm 정도이다.

DMD(15)의 각 화소 미러의 각도는, 제어부(도시하지 않음)에 의해서 제어된다. 제어부는, 원하는 패턴을 형성하는 반사광만을 제1의 투영 렌즈(16)에 입사하도록, DMD(15)의 각 화소 미러의 각도를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

즉, DMD(15)의 각 화소 미러의 각도는, 형성해야 하는 화상의 패턴에 따라 선택적으로 제어된다. 구체적으로는, 형성해야 하는 패턴에 따라 광을 워크(W)에 도달시켜야 하는 위치의 화소 미러는, 상기 화소 미러에 의해서 반사된 광이 제1의 투영 렌즈(16)에 입사하는 각도(제1의 각도)가 되고, 그 이외의 화소 미러는, 상기 화소 미러에 의해서 반사된 광이 제1의 투영 렌즈(16)에 입사하지 않는 각도(제2의 각도)로 제어된다.

이와 같이, 제1의 각도의 화소 미러에 의해 반사된 광만이 워크(W)의 표면에 도달하고, 제2의 각도의 화소 미러에 반사된 광은 워크(W)에 도달하지 않도록 되어 있다.

제1의 투영 렌즈(16)는, DMD(15)로부터의 상을 예를 들면 2배~5배로 확대하여 MLA(17) 상에 투영하는 확대 투영 렌즈이다.

또, MLA(17)는, 도 3a에 단면도, 도 3b에 평면도를 나타낸 바와 같이, 미소한 렌즈(이하, 렌즈 소자라 부름)(17a)를 2차원형상으로 다수 배열한 광학 부품(배열 소자)이다. 각 렌즈 소자(17a)는, DMD(15)의 각 화소 미러에 1 대 1로 대응하고 있다. 즉, 각 렌즈 소자(17a)가 1개의 화소 미러의 상을 워크(W)의 표면에 결상시키는 것이다.

또한, 제2의 투영 렌즈(18)는, MLA(17)에 의해 스폿형상으로 집광한 광을, 예를 들면 1배(등 배)~1/2배 정도로 축소하여 워크(W) 상에 투영하는 등배 투영 렌즈 또는 축소 투영 렌즈이다.

이와 같이, DI 노광 장치(1)에서는, MLA(17)의 전단(광 입사측)과 후단(광 출사측)에, 각각 제1의 투영 렌즈(16)와 제2의 투영 렌즈(18)를 배치하고 있다. 이들 제1의 투영 렌즈(16), MLA(17) 및 제2의 투영 렌즈(18)에 의해, DMD(15)에 대한 투영 광학계를 구성하고 있다. 또, 제2의 투영 렌즈(18)는, MLA(17)에 대한 투영 광학계를 구성하고 있다.

도 4는, 노광 헤드(11)에 의한 화상 형성 에리어에 대해서 나타낸 사시 개략도이다.

이 도 4에 있어서, 각 노광 헤드(11)에 의한 화상 형성 에리어는, 워크(W)의 표면 상의 네모난 틀(부호 E)로 나타내고 있다. 이 틀로 나타난 화상 형성 에리어(E) 내에, 1개의 노광 헤드(11)에 의한 상이 형성된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 노광 헤드(11)는 X방향에 있어서 2열 설치되어 있고, 워크(W)의 이동 방향에 대해 후측 군의 각 노광 헤드(11)는, 전측 군의 각 노광 헤드(11)의 Y방향 사이의 위치에 배치되어 있다.

이와 같이 각 노광 헤드(11)를 배치함으로써, 워크(W)를 X방향으로 이동시키면서 노광할 때, 전측 군의 각 노광 헤드(11)에 의한 화상 형성 에리어(E)로 노광할 수 없는 부분을, 후측의 각 노광 헤드(11)에 의한 화상 형성 에리어(E)에 의해 노광할 수 있다. 그리고, 이들 노광 헤드(11) 전체에 의해 원하는 1개의 패턴이 형성되도록 한다.

즉, 도시하지 않은 제어부는, 형성해야 하는 화상(노광 패턴)의 디지털 데이터(원 데이터)를 기억하고 있고, 반송계(20)에 제어 신호를 보내고, 워크(W)가 올려진 스테이지(21)를 소정 속도로 이동시킨다. 또, 동시에 제어부는, DMD(15)에 제어 신호를 보내고, 워크(W) 상에 원 데이터에 의거한 노광 패턴이 형성되도록 소정의 타이밍 및 시퀀스로 각 화소 미러의 각도를 제어한다.

이 결과, 레지스트를 도포한 워크(W)가 화상 형성 에리어(E)를 통과하고, 워크(W)에, 원 데이터에 의한 노광 패턴이 형성된다.

여기서, 투영 광학계의 각 구성 요소를 베이스 플레이트(12)에 대해 고정하는 구성에 대해서 설명한다.

도 5는, 베이스 플레이트(12)에 대한 투영 광학계의 고정 방법을 개념적으로 나타내는 도면이다. 또한, 이 도 5에서는, 갠트리(31)의 도시는 생략하고 있다.

베이스 플레이트(12)에는, DMD(15)에 의해 반사된 광이 통과하는 관통 구멍(12a)이 형성되어 있다.

그리고, 베이스 플레이트(12)의 상면에는, 관통 구멍(12a)의 상방에 MLA(17)가 배치되도록, 상기 MLA(17)를 유지한 마이크로 렌즈 어레이 홀더(MLA 홀더)(17b)를 고정한다. MLA 홀더(17b)는, 나사(17c)에 의해 베이스 플레이트(12)에 나사 고정되어 있다.

또한, 베이스 플레이트(12)의 상면에는, MLA(17)의 상방에 제1의 투영 렌즈(16)가 배치되도록, 상기 제1의 투영 렌즈(16)를 유지하는 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)를 고정한다. 여기서, 제1의 투영 렌즈(16)는, 예를 들면, 나사 고정에 의해 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)에 유지된다. 또, 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)는, 나사(16b)에 의해서 베이스 플레이트(12)에 나사 고정되어 있다.

또, 제1의 투영 렌즈(16)의 상부에는 입사 광학계(14)가, 예를 들면, 나사 고정에 의해 고정되고, 그 입사 광학계(14)에, DMD(15)를 유지한 DMD 홀더(15a)가 고정되어 있다.

한편, 베이스 플레이트(12)의 하면에는, 관통 구멍(12a)의 하방에 제2의 투영 렌즈(18)가 배치되도록, 상기 제2의 투영 렌즈(18)를 유지하는 제2의 투영 렌즈 홀더(18a)를 고정한다. 여기서, 제2의 투영 렌즈(18)는, 예를 들면, 나사 고정에 의해 제2의 투영 렌즈 홀더(18a)에 유지된다. 또, 제2의 투영 렌즈 홀더(18a)는, 나사(18b)에 의해서 베이스 플레이트(12)에 나사 고정되어 있다.

이와 같이, 노광 헤드(11)를 구성하는 각 요소는 베이스 플레이트(12)에 대해 직접, 혹은 간접적으로 고정되어 있지만, 입사 광학계(14), 제1의 투영 렌즈(16) 및 제2의 투영 렌즈(18)에 대해서는, DMD(15)(및 DMD 홀더(15a))나 MLA(17)(및 MLA 홀더(17b))에 비해서 고정밀도의 위치 맞춤이 요구되지 않으므로, 단순히 나사와 나사 구멍을 맞추면 나사 고정에 의해서 고정될 수 있다. 이에 대해, MLA(17)(및 MLA 홀더(17b))는, 워크(W)의 이동 방향을 기준으로 한 특정 각도에 맞추는 고정밀도의 위치 맞춤이 필요하게 되어, DMD(15)(및 DMD 홀더(15a))는, MLA(17)의 위치와 각도에 맞추는 고정밀도의 위치 맞춤이 필요하게 된다. 그리고, 그러한 고정밀도의 위치 맞춤 후에, 위치 맞춤의 정밀도를 흩뜨리지 않고 고정하는 것이 요구된다.

이하, 본 실시형태에 있어서의 DMD(15)(및 DMD 홀더(15a))와 MLA(17)(및 MLA 홀더(17b))의 구체적인 고정 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 6은, DMD 홀더와 MLA 홀더의 고정 위치를 나타내는 도면이다.

이 도 6에는, 도 5에서 개념적으로 나타낸 DMD 홀더와 MLA 홀더의 고정 위치가 구체적으로 나타나 있다.

MLA 홀더(17b)는, 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)에 거의 덮여진 상태로 베이스 플레이트(12)에 고정되어 있고, 뒤에서 상세하게 기술하는 조정용 아암이 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)로부터 밖으로 돌출되어 있다.

상술한 바와 같이, 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)는 베이스 플레이트(12)에 나사 고정되고, 그 제1의 투영 렌즈 홀더(16a)의 상부에는 제1의 투영 렌즈(16)가 나사 고정되어 있다. 그 제1의 투영 렌즈(16)의 상부에 입사 광학계(14)가 나사 고정되고, 그 입사 광학계(14)의 상부에 DMD 홀더(15a)가 고정된다.

도 7은, DMD 홀더의 상세 구조의 일례를 나타내는 단면도이며, 도 8은, DMD 홀더의 상세 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 7에 있어서, DMD 홀더(15a)는, 세 개의 누름 금구(151, 152, 153)와 베이스판(158)을 구비하고 있다. 반도체칩인 DMD(15)는 기판(15b)에 탑재되어 있고, 세 개의 누름 금구(151, 152, 153)는, DMD(15)를 기판(15b)채로 끼워넣어 서로 나사 고정됨으로써 일체화되어 있다. 이와 같이 일체화된 누름 금구(151, 152, 153)는, 틸트 조정용의 심(shim)(스테인리스의 박판)(155)을 사이에 끼고 베이스판(158)에 나사(156)로 고정되어 있다. 심(155)은, DMD 홀더(15a)가 고정되는 입사 광학계(14)의 상면에 대해 DMD(15)의 반사면이 평행하게 되도록 적절히 선택된 개수만큼 끼워져 있다. 이와 같은 심(155)에 의한 틸트 조정에 의해서, DMD(15) 로부터 제1의 투영 렌즈(16)를 향하는 광의 방향은, 제1의 투영 렌즈(16)의 광축에 평행한 방향(즉, 도 1에 나타내는 Z축의 방향)이 된다.

DMD 홀더(15a)는 이와 같은 구조에 의해 DMD(15)와 일체화하여 DMD(15)를 유지하고 있다. DMD(15)와 일체화한 DMD 홀더(15a)는, DMD 홀더(15a)에 대한 피고정부인 입사 광학계(14)의 상부에 고정된다. 이 입사 광학계(14)의 상부에는, DMD 홀더(15a)를 진공 흡착하기 위한 구멍(141)과 흡착용 조인트(142)가 설치되어 있다. 구멍(141)의 일단은, DMD 홀더(15a)에 대향한 상면을 따라서 홈형상으로 연장되어 있고, 이와 같이 홈형상으로 연장된 구멍(141)을 통한 진공 흡착에 의해서 DMD 홀더(15a)는 입사 광학계(14)의 상부에 강하게 유지된다. 또한, 충분한 유지력을 얻을 수 있는 한, 구멍(141)의 끝은 홈형상일 필요는 없고, 예를 들면 둥근 구멍 등이어도 된다.

DMD 홀더(15a)는, 고정밀도의 위치 조정 후, 진공 흡착에 의해서 피고정부인 입사 광학계(14)의 상부에 일시적으로 유지된다. 진공 흡착으로 대표되는 흡착 유지는, 정밀하게 조정된 DMD 홀더(15a)의 위치를 흩뜨리지 않고 DMD 홀더(15a)를 입사 광학계(14)의 상부(피고정부)에 유지할 수 있다. 이와 같이 유지된 DMD 홀더(15a)는 나사(15c)에 의해서 입사 광학계(14)의 상부에 강고하게 고정되고, 그 후에, 진공 흡착은 해제되어도 된다. 나사(15c)에 의한 고정 작업 중에는 진공 흡착에 의해서 DMD 홀더(15a)가 유지되고 있으므로, 고정 작업에 수반하는 DMD 홀더(15a)의 위치 어긋남은 억제된다. 이러한 고정 방법에 의해, DMD 홀더(15a)(및 DMD(15))는 피고정부에 정밀 또한 강고하게 고정되게 된다. 또한, 여기서의 예에서는 흡착용의 조인트(142) 및 구멍(141)을 피고정부측에 설치하고 있지만, 조인트(142) 및 구멍(141)을 DMD 홀더(15a)측에 설치하는 양태여도 흡착의 작용이 동일하게 얻어지는 것은 당연하다.

DMD 홀더(15a)의 위치 조정으로는, 제1의 투영 렌즈(16)의 광축에 대해 수직인 면(즉 도 1에 나타내는 Z축에 수직인 XY면) 내에 있어서의, 종횡 위치 및 각도의 조정이 행해진다. 이 위치 조정은 정밀한 조정이므로, 조정용 지그가 이용된다.

도 9는, DMD 홀더의 조정용 지그의 일례를 나타내는 도면이며, 도 10은, 조정용 지그의 아암의 일례를 나타내는 도면이다.

조정용 지그(40)는, DMD 홀더(15a)의 위치 조정시에 일시적으로 부착되는 것이며, 위치 조정 후에 DMD 홀더(15a)가 고정되면 떼어내진다.

도 9 및 도 10에 있어서, 조정용 지그(40)는, 3개의 아암(41, 42, 43)을 구비하고 있고, 제1과 제2의 아암(41, 42)은 아암의 길이 방향(XY면 내의 X방향)으로 진퇴하고, 제3의 아암(43)은 XY면 내의 Y방향으로 진퇴한다. 제1과 제2의 아암(41, 42)의 같은 방향으로의 진퇴에 의해서 DMD 홀더(15a)는 X방향으로 이동하고, 제3의 아암(43)의 진퇴에 의해서 DMD 홀더(15a)는 Y방향으로 이동한다. 또, 제1과 제2의 아암(41, 42)이 서로 역방향으로 진퇴함으로써 DMD 홀더(15a)는 XY면 내에서 회전한다. 각 아암(41, 42, 43)은, 작업자의 조작에 따라서 고정밀도로 진퇴하므로, 작업자는 DMD 홀더(15a)를 원하는 위치 및 각도로 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있다. 이 원하는 위치 및 각도는 MLA(17)의 위치 및 각도를 기준으로 한다.

다음에 MLA(17)(및 MLA 홀더(17b))의 구체적인 고정 방법에 대해서 설명한다.

도 11은, MLA 홀더의 상세한 구조의 일례를 나타내는 단면도이며, 도 12는, MLA 홀더의 상세한 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.

MLA 홀더(17b)는, 상부 홀더(171)와 하부 홀더(172)를 구비하고 있고, 상부 홀더(171)는 하부 홀더(172)에 대해 정밀하게 회전 가능하게 되어 있다. MLA(17)는, 접착제에 의해 상부 홀더(171)에 접착됨으로써 상부 홀더(171)와 일체화되어 있다. 또, 상부 홀더(171)에는, 각도 조정용 아암(177)이 설치되어 있다.

하부 홀더(172)는 틸트 조정용 심(173)을 사이에 끼고 베이스 플레이트(12)에 나사(174)로 고정되어 있다. 심(173)은, MLA(17)의 광축의 방향이 제1의 투영 렌즈(16)의 광축이나 제2의 투영 렌즈(18)의 광축에 평행한 방향(즉, 도 1에 나타내는 Z축의 방향)이 되도록 적절히 선택된 개수만큼 끼워져 있다. 이와 같이 틸트 조정되어 베이스 플레이트(12)에 고정된 하부 홀더(172)는, 상부 홀더(171)가 고정되는 피고정부로 되어 있다. 하부 홀더(172)에는, 상부 홀더(171)를 진공 흡착하기 위한 구멍(175)과 흡착용의 조인트(176)가 설치되어 있다. 구멍(175)의 일단은, 상부 홀더(171)에 대향한 상면을 따라서 홈형상으로 연장되어 있고, 이와 같이 홈형상으로 연장된 구멍(175)을 통한 진공 흡착에 의해서 상부 홀더(171)는 하부 홀더(172)에 강하게 유지된다. 또한, 이 구멍(175)도, 충분한 유지력이 얻어지는 한, 끝이 홈형상이 아니라 둥근 구멍 등이어도 된다.

상부 홀더(171)는, 도 1에 나타내는 Z축에 수직인 XY면에 있어서의 정밀한 각도 조정 후, 진공 흡착에 의해서 피고정부인 하부 홀더(172)에 일시적으로 유지된다. 이 유지도, 흡착에 의한 유지이므로, 정밀하게 조정된 각도 위치를 흩뜨리지 않고 상부 홀더(171)를 유지할 수 있다. 이와 같이 유지된 상부 홀더(171)는 나사(17c)에 의해서 하부 홀더(172)에 강고하게 고정되고, 그 후에, 진공 흡착은 해제된다. 나사(17c)에 의한 고정 작업 중에는 진공 흡착에 의해서 상부 홀더(171)가 하부 홀더(172)에 유지되어 있으므로, 고정 작업에 수반하는 상부 홀더(171)의 위치 어긋남(예를 들면, 나사를 체결하는 힘에 의한 위치 어긋남)은 억제된다. 이러한 고정 방법에 의해, 상부 홀더(171)는 하부 홀더(172)에 정밀 또한 강고하게 고정되고, 나아가서는 MLA(17)가 베이스 플레이트(12)에 정밀 또한 강고하게 고정되게 된다. 여기서의 예에서도 흡착용 조인트(176) 및 구멍(175)을 피고정부인 하부 홀더(172)측에 형성하고 있지만, 조인트(176) 및 구멍(175)을 상부 홀더(171)측에 형성하는 양태여도 흡착의 작용이 동일하게 얻어지는 것은 당연하다.

상부 홀더(171)의 각도 조정도 정밀한 조정이므로, 조정용 지그가 이용된다.

도 13은, 상부 홀더(171)의 조정용 지그의 일례를 나타내는 도면이다.

조정 지그(50)는, 상부 홀더(171)의 아암(177)을 작업자의 조작에 따라서 고정밀도로 누를 수 있으므로, 작업자는 상부 홀더(171) 및 MLA(17)를 원하는 각도로 고정밀도로 맞출 수 있다. 이 원하는 각도는, 도 1에 나타내는 스테이지(21)에 의한 워크(W)의 이동 방향을 기준으로 한 특정 각도이다.

또한, XY면 내에 있어서의 MLA(17)의 위치(즉 하부 홀더(172)의 위치)에 대해서는, MLA(17)에 배열된 렌즈 소자의 수가, DMD(15)에 배열된 화소 미러의 수보다도 여유를 갖고 넉넉한 수로 되어 있으므로, MLA(17)의 각도 조정에 비하면 고정밀도의 위치 맞춤이 요구되지 않으므로, 단순히 나사와 나사 구멍을 맞추면 나사 고정에 의해서 그대로 고정된다.

여기서, 도 11, 12에 나타낸 MLA 홀더(17b)를 대신해 채용 가능한 변형예의 MLA 홀더에 대해서 설명한다.

도 14는, 변형예의 MLA 홀더를 나타내는 도면이다.

이 변형예의 MLA 홀더(117b)에서는, 상부 홀더(171)와 하부 홀더(172)의 각각에, 고정용 돌출판(178, 179)이 설치되어 있고, 그들 돌출판(178, 179)이 서로 접착제(60)에 의해서 고정됨으로써 상부 홀더(171)가 하부 홀더(172)에 고정된다. 접착제(60)로도 상부 홀더(171)는 하부 홀더(172)에 대해 충분히 강고하게 고정된다.

이 변형예의 경우, 예를 들면 접착제(60)를 도포할 때의 응력 등에 의한 상부 홀더(171)의 위치 어긋남이 억제되고, 상부 홀더(171)는 하부 홀더(172)에 정밀 또한 강고하게 고정되게 된다.

이상으로 변형예의 설명을 종료한다.

다음에, MLA(17)를 기준으로 한 DMD(15)의 위치 맞춤에 대해서 설명한다. DMD(15)는, 상술한 바와 같이 조정용 지그(40)가 이용되어 위치 조정되지만, 그 위치 조정에 있어서의 DMD 홀더(15a)의 원하는 위치 및 각도(즉, DMD(15)의 원하는 위치 및 각도)는, 본 실시형태의 경우, MLA(17)의 위치와 각도를 기준으로 하고 있고, 구체적으로는, DMD(15)의 각 화소 미러로부터 나온 광이 MLA(17)의 대응한 각 렌즈 소자에 입사되는 위치와 각도이다. DMD(15)가 원하는 위치 및 각도에 위치 맞춤되어 있으면 DMD(15)의 각 화소 미러로부터 나온 광은, 대응한 각 렌즈 소자를 경유하여 최종적으로는 노광 헤드(11)의 광조사 위치에서 점형상으로 결상된다. 그러나, DMD(15)의 위치 및 각도가 원하는 위치 및 각도로부터 어긋나 있으면, 크로스토크라고 칭해지는 여분의 광점이 생겨 노광 정밀도가 저하된다. 그래서, DMD(15)는, 그러한 크로스토크의 발생 상태가 카메라와 모니터에 의해서 확인되면서, 크로스토크의 발생이 줄어들도록 위치 조정된다.

도 15는, 크로스토크의 발생 패턴과 조정 방향의 관계를 나타내는 도면이다.

이 도 15에는, 정상적으로 결상된 광점이 사선을 부여하여 나타나고, 크로스토크의 광점이 흰색으로 나타나 있다. 또, 이 도 15에는, DMD(15)의 X방향 위치가 원하는 위치로부터 어긋나 있는 패턴 1과, DMD(15)의 Y방향 위치가 원하는 위치로부터 어긋나 있는 패턴 2와, DMD(15)의 각도가 원하는 각도로부터 어긋나 있는 패턴 3이 나타나 있다. 어느 패턴에 있어서나 DMD(15)는, 정상적으로 결상된 광점쪽으로 크로스토크의 광점이, 도면에 나타낸 화살표와 같이 가까워지는 방향으로, 도 9에 나타낸 조정 지그를 사용하여 위치 조정된다.

이와 같은 위치 조정에 의해서 DMD(15)가 MLA(17)에 대해 정밀하게 위치 맞춤되어, 크로스토크가 적은 고정밀도의 노광이 실현된다.

1: 노광 장치 10: 노광 헤드 유닛
11: 노광 헤드 12: 베이스 플레이트
13: 광원 14: 입사 광학계
15: 공간광 변조 소자(DMD) 15a: DMD 홀더
155: 진공 흡착용 구멍 16: 제1의 투영 렌즈
17: 마이크로 렌즈 어레이(MLA) 17a: 렌즈 소자
17b: MLA 홀더 17c: 나사
18: 제2의 투영 렌즈 171: 상부 홀더
172: 하부 홀더 175: 진공 흡착용 구멍

Claims (3)

1. 광원으로부터의 광을 각 화소에 대해서 변조하여 감광 재료 상에 결상하는 노광 장치로서,
   광학 소자가 2차원형상으로 배열된 배열 소자와,
   상기 배열 소자를 유지하는 홀더와,
   상기 배열 소자를 통한 광을 상기 감광 재료 상에 결상하는 투영 광학계와,
   상기 투영 광학계에 대한 위치가 고정되어 있어 상기 홀더가 고정되는 피고정부와,
   상기 홀더를 상기 피고정부에 고정하는 고정구와,
   상기 고정구에 의해 상기 홀더가 고정될 때 상기 홀더를 상기 피고정부에 흡착으로 유지하기 위한, 상기 홀더와 상기 피고정부 중 적어도 한쪽에 설치된 오목부를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배열 소자가, 반사형 또는 투과형의 광학 소자가 배열된 것이며,
   상기 투영 광학계가, 상기 배열 소자에 의해서 반사 또는 투과된 광을 결상하는 것임을 특징으로 하는 노광 장치.
3. 광원으로부터의 광을 각 화소에 대해서 변조하여 감광 재료 상에 결상하는 노광 장치로서, 광학 소자가 2차원형상으로 배열된 배열 소자와, 상기 배열 소자를 유지하는 홀더와, 상기 배열 소자를 통한 광을 감광 재료 상에 결상하는 투영 광학계를 구비한 노광 장치에 대해서, 상기 홀더를, 상기 투영 광학계에 대한 위치가 고정되어 있는 피고정부에 고정하는 고정 방법에 있어서,
   상기 홀더를 상기 피고정부에 흡착으로 유지하는 제1 공정과,
   상기 제1 공정에서 유지되어 있는 상기 홀더를 상기 피고정부에 고정구로 고정하는 제2 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고정 방법.

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