KR102413894B1 - Exposure device - Google Patents

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다카시 오쿠야마
신지 키쿠치
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가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
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Abstract

노광 장치에 있어서, 간이(簡易)하고 정밀도 좋게 합초(合焦) 상태를 검출 혹은 확인한다.
스테이지(12)를 이동시키면서, 바(bar) 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6의 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 판단한다.
An exposure apparatus WHEREIN: The in-focus state is detected or confirmed simply and accurately.
A light amount signal is output from the photosensor PD by projecting the pattern column PT composed of the bar-shaped patterns PL1 to PL4 onto the light shielding portion 40 formed in the slits ST1 to ST6 while moving the stage 12 . Then, based on the amplitude ratio M obtained from the light amount signal, it is determined whether the in-focus state is maintained.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}Exposure apparatus {EXPOSURE DEVICE}

본 발명은, 광 변조 소자 어레이 등을 이용해 패턴을 형성하는 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 초점 검출에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for forming a pattern using an array of light modulation elements or the like, and more particularly, to focus detection.

마스크리스(Maskless) 노광 장치에서는, 기판이 탑재되는 스테이지를 주사 방향에 따라 이동시키면서, DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 광 변조 소자 어레이에 의해 패턴 광을 기판에 투영한다. 거기에서는, 스테이지에 실린 기판 상에서의 투영 에리어(노광 에리어)의 위치에 따라 패턴 광을 투영하도록, 2차원 상(狀)으로 배열된 광 변조 소자(마이크로미러(micromirror) 등)를 제어한다.In a maskless exposure apparatus, pattern light is projected onto a substrate by means of a light modulation element array such as a digital micro-mirror device (DMD) while moving a stage on which the substrate is mounted in the scanning direction. There, the light modulation elements (micromirrors, etc.) arranged in a two-dimensional image are controlled so as to project pattern light according to the position of the projection area (exposure area) on the board|substrate mounted on the stage.

감광 재료를 도포 혹은 붙인 기판 상면에 패턴 광의 초점 위치를 맞추기 위해, 노광 전에 초점 조정을 한다. 예를 들면, 초점 조정 시에 있어서, 포커스 렌즈를 광축 방향으로 이동시키면서, 투영 광학계의 해상 한계에 가까운 주기에 따른 라인&스페이스 패턴(L/S 패턴)의 광을, DMD에 의해 투영한다. 투영 광학계의 하방에는 CCD 카메라가 설치되어 있어, CCD 카메라가 패턴 광을 수광하면, 화상 처리에 의해 L/S 패턴의 콘트라스트 관련치를 산출한다. 그리고, 피크 검출 위치를 합초(合焦) 위치로 정하고, 기판 위치를 조정한다(특허 문헌 1 참조).In order to adjust the focal position of the pattern light on the upper surface of the substrate on which the photosensitive material is applied or pasted, the focus is adjusted before exposure. For example, during focus adjustment, the DMD projects light in a line & space pattern (L/S pattern) according to a period close to the resolution limit of the projection optical system while moving the focus lens in the optical axis direction. A CCD camera is installed below the projection optical system, and when the CCD camera receives pattern light, a contrast-related value of the L/S pattern is calculated by image processing. And the peak detection position is set as the in-focus position, and the board|substrate position is adjusted (refer patent document 1).

노광 장치의 광학계의 초점 위치는 경시(經時) 변화하는 경우가 있다. 그 때문에, 한 번 초점 조정을 실시해도, 초점 위치가 합초 위치에서 벗어날 우려가 있다. 특히, 근래에는, 패턴의 미세화에 따라 초점 심도가 얕아지는 경향이 있기 때문에, 합초 위치에서 벗어나기 쉽다. 그래서, 관찰용 카메라에 의해, 더미 기판 상에 투영된 빔을 관찰하여, 콘트라스트가 최대가 되는 포커싱 렌즈의 위치를 설정함과 동시에, 그 위치에서의 기판과 광학계와의 거리(기준 거리)를 경시 변화에 맞춰 조정하는 캘리브레이션(calibration) 동작을 실시한다(특허 문헌 2 참조).The focal position of the optical system of the exposure apparatus may change with time. Therefore, even if focus adjustment is performed once, there exists a possibility that a focus position may deviate from a focus position. In particular, in recent years, since the depth of focus tends to become shallow as the pattern is refined, it tends to deviate from the in-focus position. Therefore, the beam projected onto the dummy substrate is observed with the observation camera, the position of the focusing lens at which the contrast is maximized is set, and the distance (reference distance) between the substrate and the optical system at that position is elapsed. A calibration operation to adjust according to changes is performed (see Patent Document 2).

한편, 노광 장치에 있어서 광원 수명에 의해 출력 저하가 생기면, 필요한 노광량을 얻을 수 없다. 또한, DMD의 마이크로미러의 동작 불량 등에 의해 국소적으로 광량 얼룩짐이 생기는 경우가 있다. 광량이 사양(仕樣) 조건 등을 만족시키는지 아닌지를 판단하기 위해, 광량 센서를 노광 장치에 설치해, 노광 전에 계측용의 패턴 광을 투영해 광량 검출을 실시한다(특허 문헌 3 참조).On the other hand, in the exposure apparatus, if an output fall occurs due to the life of the light source, the required exposure amount cannot be obtained. In addition, there is a case where a light intensity irregularity occurs locally due to a malfunction or the like of the micromirror of the DMD. In order to determine whether or not the amount of light satisfies specification conditions or the like, a light amount sensor is installed in the exposure apparatus, and pattern light for measurement is projected before exposure to detect the amount of light (refer to Patent Document 3).

거기에서는, 광원의 광량을 직접 측정하는 포토 센서와, 기판에 조사되는 광의 광량을 측정하는 광량 센서, DMD의 반사광을 측정하는 포토 센서를 노광 장치에 설치한다. 광원의 출력 특성을 조사하는 경우, 광원과 DMD 사이에 배치시킨 포토 센서에 의해 광량을 검출한다. 한편, DMD의 광학 특성, 투영 광학계의 광학 특성을 조사하는 경우, 묘화 테이블에 설치된 포토 센서가, 각 마이크로미러를 ON 상태로 한 경우의 패턴 광을 수광한다.There, a photo sensor for directly measuring the amount of light from the light source, a light intensity sensor for measuring the amount of light irradiated to the substrate, and a photosensor for measuring the reflected light of the DMD are provided in the exposure apparatus. When irradiating the output characteristics of the light source, the amount of light is detected by a photo sensor disposed between the light source and the DMD. On the other hand, when examining the optical properties of the DMD and the optical properties of the projection optical system, the photosensor provided on the drawing table receives the pattern light in the case where each micromirror is turned on.

일본 특개 2009-246165호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-246165 일본 특개 2013-77677호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2013-77677 일본 특개 2008-242173호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2008-242173

노광 장치의 스테이지 기구, 혹은 투영 광학계의 배치 구조 등에 어떠한 지장(변화)이 생기면, 노광면의 위치가 합초(핀트) 범위에서 벗어나 버린다. 특히, 패턴이 미세해질수록 초점 심도가 얕아지기 때문에, 노광 장치를 장기간 사용하면, 핀트 엇갈림이 생길 가능성이 높아진다.If any disturbance (change) occurs in the stage mechanism of the exposure apparatus or the arrangement structure of the projection optical system, the position of the exposure surface will deviate from the focusing (focus) range. In particular, since the depth of focus becomes shallower as the pattern becomes finer, the possibility that the exposure apparatus is used for a long period of time increases the possibility that the focus is shifted.

그 때문에, 노광의 개시 전 등의 타이밍에서, 기판의 위치가 합초 범위에 있는 것을 확인하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 시험용의 기판에 패턴을 형성해 목시(目視)하고, 혹은 카메라로 촬상해 패턴 정밀도를 확인하는 것이 가능하다.Therefore, it is preferable to confirm that the position of the substrate is in the in-focus range at a timing such as before the start of exposure. For example, it is possible to form a pattern on the board|substrate for a test, to visualize, or to image with a camera, and to confirm pattern precision.

그렇지만, 광원 출력의 변동에 의해 광량 변화가 생기면, 패턴 상(像)의 외관은 바뀐다. 그 때문에, 단지 합초 상태에서 벗어나 있지 않는지 확인하는 작업에 있어서도, 기판의 광축(z축) 방향의 이동 혹은 광학계의 구동 등, 초점 조정과 같은 작업을 실시할 필요가 있다. 이는, 합초 확인에 긴 작업 시간을 수반하게 되어, 기판 제조의 처리량 향상을 방해한다.However, when a change in the amount of light occurs due to a change in the output of the light source, the appearance of the pattern image changes. Therefore, it is necessary to perform an operation such as focus adjustment, such as movement of the substrate in the optical axis (z-axis) direction or driving the optical system, even in the operation of merely checking whether the in-focus state is not deviating. This entails a long working time for in-focus confirmation, which hinders the improvement of throughput in substrate manufacturing.

따라서, 노광 장치에 있어서, 간이(簡易)하고 정밀도 좋게 합초 상태를 검출 혹은 모니터링 할 수 있는 것이 요구된다.Therefore, in the exposure apparatus, it is required to be able to detect or monitor the in-focus state simply and accurately.

한편, 노광 장치의 설치 상황에 따라서는, 장시간의 사용에 따라, 먼지, 혹은 수증기 등등이 렌즈 표면에 부착한다. 또한, 고 휘도의 광을 수지 등에 의해 성형된 기판에 조사해 패턴을 형성하므로, 수지 성분 등이 가스가 되어 렌즈 표면에 부착한다. 먼지 등이 렌즈 표면에 부착 함에 따라 광학계의 결상 성능이 저하하면, 패턴 해상도가 요구되는 해상도 레벨에서 벗어나 버린다.On the other hand, depending on the installation conditions of the exposure apparatus, dust, water vapor, or the like adheres to the lens surface due to prolonged use. In addition, since a pattern is formed by irradiating light of high luminance to a substrate molded from a resin or the like, the resin component or the like becomes a gas and adheres to the lens surface. If the imaging performance of the optical system deteriorates as dust or the like adheres to the lens surface, the pattern resolution deviates from the required resolution level.

수증기 등 투명한 부착물의 경우, 광량 저하 없이 결상 성능만 저하하기 때문에, 광원의 광량을 모니터링 해도 해상도 저하를 검출할 수 없다. 그 때문에, 노광하기 전에 해상도 저하가 생기고 있는지 여부를 미리 확인하는 것이 필요하다. 그렇지만, 시험용의 기판에 패턴을 형성해, 그 형성된 패턴으로부터 해상도를 판단하는 것은, 이를 위한 긴 작업 시간을 수반하게 되어, 기판 제조의 처리량 향상의 방해가 된다.In the case of transparent deposits such as water vapor, since only the imaging performance deteriorates without a decrease in the amount of light, a decrease in resolution cannot be detected even if the amount of light from the light source is monitored. Therefore, before exposure, it is necessary to confirm in advance whether or not a decrease in resolution is occurring. However, forming a pattern on a substrate for a test and judging the resolution from the formed pattern entails a long working time, which hinders improvement in throughput of substrate manufacturing.

따라서, 노광 장치에 있어서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계의 해상 성능을 모니터링 하는 것이 요구된다.Therefore, in the exposure apparatus, it is required to monitor the resolution performance of the optical system simply and accurately.

다른 한편에서, 가동 중의 열 등에 의해 DMD, 광학계와 같은 부품이 열화하는 경우, 처음에는 노광 에리어의 작은 영역에 광량 저하가 부분적으로 생기고, 서서히 주변으로 퍼져 간다. 예를 들면, 열에 의해 부품의 성능 열화가 생기는 경우, 최초로 광량 저하가 중심부에 생기고 주변으로 퍼진다. 대기 중의 먼지와 같은 이물을 원인으로서 성능 열화가 생기는 경우, 광량 저하가 주변부에 생기고 중심부로 퍼져 간다.On the other hand, when parts such as the DMD and optical system deteriorate due to heat or the like during operation, a decrease in the amount of light partially occurs in a small area of the exposure area at first, and then gradually spreads to the periphery. For example, when the performance of a part is deteriorated due to heat, a decrease in the amount of light first occurs in the center and spreads to the periphery. When performance degradation occurs due to a foreign object such as dust in the air, a decrease in the amount of light occurs in the periphery and spreads to the center.

그렇지만, 단지 포토 센서를 설치해 광량 검출한 것 만으로는, 노광 에리어 전체에서의 광량 분포를 조사하지 않기 때문에, 부품 열화 등에 기인하는 국소적 광량 저하인지, 램프 출력 저하 등에 기인하는 전체적 광량 저하인지 판별하기 어렵다. 또한, 측정 간격이 광량 센서의 셀 사이즈에 제한되기 때문에, 검출되는 측정치가 단계적으로 변화해, 광량 저하 에리어를 정확하게 검지하는 것이 어렵다.However, simply by installing a photosensor and detecting the amount of light, it is difficult to determine whether the light amount distribution over the entire exposure area is irradiated, whether it is a local decrease in the amount of light due to component deterioration, etc. or a decrease in the overall light amount due to a decrease in lamp output, etc. . Further, since the measurement interval is limited by the cell size of the light quantity sensor, the detected measured value changes stepwise, and it is difficult to accurately detect the light quantity decrease area.

따라서, 노광 장치에 있어서, 부품의 열화 등에 기인하는 광량 저하를, 간이하고 정밀도 좋게 모니터링 하는 것이 요구된다.Therefore, in an exposure apparatus, it is calculated|required to monitor the light quantity fall resulting from deterioration of components etc. simply and accurately.

본 발명의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상(狀)으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주(主) 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와, 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와, 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿(slit)을 형성한 차광부와, 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와, 측광부의 출력에 근거해, 합초 상태를 검출하는 합초 검출부를 갖춘다.In the exposure apparatus of the present invention, a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix, and an exposure area by the light modulation element array are arranged with respect to an object to be drawn in the main scanning direction A scanning unit for relative movement; an exposure control unit for controlling a plurality of light modulation elements based on pattern data corresponding to the relative positions of the exposure areas; an imaging optical system, a light shielding unit having at least one slit formed along the drawing surface, a light metering unit receiving light passing through the slit, and an in-focus detection unit detecting an in-focus state based on the output of the light metering unit equip

본 발명의 노광 제어부는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시킨다. L/S 패턴 광이 상대 이동하면서 슬릿을 통과하는 것에 의해, 파형상(波形狀) 광량이 측광부의 출력에 근거해 검출된다. 여기서, 「파형상 광량」이란, 주사 방향에 따른 광량 변화가 주기적으로 파형상이 되는 공간적인 광량 분포를 나타낸다. 측광부의 출력은 시계열적으로 주기성을 가진 파형 출력(시계열적 파형상 광량이라고 한다)이 되지만, 시계열적 파형상 광량과 광량 변화의 특성이 상응하는 공간적인 광량 분포를 얻을 수 있다.The exposure control unit of the present invention projects line & space (L/S) pattern light while the light shielding unit moves relative to the exposure area. When the L/S pattern light passes through the slit while relatively moving, the amount of wavy light is detected based on the output of the light metering unit. Here, the "waveform light quantity" represents a spatial light quantity distribution in which the light quantity change along the scanning direction periodically becomes wavy. The output of the light metering unit becomes a waveform output with periodicity in time series (referred to as the amount of light in the time series waveform), but a spatial light amount distribution in which the light amount in the time series waveform and the characteristics of the change in light amount correspond to each other can be obtained.

그리고 합초 검출부는, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭(즉, 광량 변위의 폭)과, 합초 범위에 있을 때의 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출한다. 여기서, 「합초 범위에 있을 때의 기준 진폭」이란, 초점 심도를 바탕으로, 합초라고 판단되는 상태에서 검출되는 파형상 광량의 진폭을 나타낸다. 진폭에 근거한 합초 판단 검출에 의해, 기판이나 광학계를 구동시키지 않고, 합초 상태를 확인할 수 있다. 또한, 콘트라스트가 아니라, 기준 진폭에 대한 진폭의 변화를 보는 것으로써, 보다 간이한 연산 처리로 합초 판단할 수 있다.Then, the in-focus detection unit determines whether the image to be drawn is in the in-focus range based on the amplitude of the waveform-like light quantity detected by the projection of the L/S pattern light (that is, the width of the light quantity displacement) and the reference amplitude when in the in-focus range. to detect Here, the "reference amplitude when in-focus range" represents the amplitude of the amount of light in the waveform detected in a state determined to be in-focus based on the depth of focus. By the in-focus determination detection based on the amplitude, the in-focus state can be confirmed without driving the substrate or the optical system. In addition, by looking at the change in amplitude with respect to the reference amplitude instead of the contrast, it is possible to determine in-focus by simpler arithmetic processing.

예를 들면, 합초 검출부는, 광량 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단한다. 진폭비라는 용이한 연산 처리에 의해, 합초 판단하는 것이 가능해진다. 특히, 합초 상태와 비합초 상태에서 파형상 광량의 중심 광량(평균 광량)이 동일한 경우, 합초 검출부는, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출할 수 있다. 파형상 광량 진폭에 대해서는, 최대 광량과 최소 광량(Peak to Peak)을 검출하면 좋다.For example, the in-focus detection unit determines whether or not it is within the in-focus range based on an amplitude ratio that is a ratio between the light amount amplitude and the reference amplitude. It becomes possible to determine in-focus by an easy arithmetic process called amplitude ratio. In particular, when the central light quantity (average light quantity) of the waveform light quantity is the same in the in-focus state and the non-focus state, the in-focus detection unit calculates the average light quantity of the L/S pattern light and the base light quantity when the L/S pattern light is not projected. Based on this, the reference amplitude can be calculated. As for the waveform-like light amount amplitude, the maximum light amount and the minimum light amount (Peak to Peak) may be detected.

합초 검출부는, 미리 광학계나 기판을 구동하는 초점 조정 시에 있어서, 각 초점 위치의 진폭비를 계측해, 초점 검출용 데이터로서 메모리에 보존할 수 있다. 이 경우, 데이터에 정해지는 합초 범위에 근거해, 합초 검출부가, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것이 가능하다. 합초 범위는, 감광 재료의 감도 특성, 요구되는 패턴 정밀도 중 적어도 어느 하나에 근거해 정하면 좋다.The in-focus detection unit can measure the amplitude ratio of each focus position in advance during focus adjustment for driving the optical system or the substrate, and store it in the memory as data for focus detection. In this case, based on the in-focus range determined by the data, it is possible for the in-focus detection unit to determine whether or not it is in the in-focus range. The in-focus range may be determined based on at least one of the sensitivity characteristics of the photosensitive material and the required pattern accuracy.

평균 광량을 산출하는 경우, 전용의 개구부 및 수광부를 마련해도 무방하다. 예를 들면, 차광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 가지고, 측광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 통과하는 L/S 패턴 광을 수광하는 평균 광량용 수광부를 가진다.When calculating the average light quantity, you may provide an exclusive opening part and a light receiving part. For example, the light shielding unit has an average light quantity measurement opening, and the light metering unit has an average light quantity light receiving unit that receives L/S pattern light passing through the average light quantity measurement opening.

오퍼레이터에게 합초 범위가 아닌 것을 신속히 알리는 것을 고려하면, 합초 범위에서 벗어나는 경우, 합초 범위에서 벗어나 있는 것을 보지(報知)하는 보지부(報知部)를 마련하는 것이 좋다.In consideration of promptly notifying the operator of an out-of-focus range, it is preferable to provide a holding portion that holds the out-of-focus range when it deviates from the in-focus range.

노광 장치는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 노광 위치 검출용의 L/S 패턴 광을 투영시킴으로써, 측광부로부터 출력되는 광량에 근거해, 노광 위치를 검출하는 노광 위치 검출부를 마련하는 것이 가능하다. 이 경우, 노광 위치 검출과 초점 검출 양쪽 모두를 같은 기구로 실시하는 것이 가능해진다.The exposure apparatus projects the L/S pattern light for exposure position detection while the light-shielding unit moves relative to the exposure area. It is possible. In this case, it becomes possible to perform both exposure position detection and focus detection with the same mechanism.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 초점 검출 장치는, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 따른 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출하는 합초 검출부를 갖춘다. 또한, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 초점 검출 방법은, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하여, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 따른 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출한다.A focus detection apparatus of an exposure apparatus according to another aspect of the present invention includes a light metering unit for receiving line and space (L/S) pattern light, an amplitude of a waveform light quantity detected by projection of L/S pattern light, and focusing and an in-focus detection unit configured to detect whether or not the image to be drawn is in the in-focus range based on the reference amplitude according to the range. In addition, the focus detection method of the exposure apparatus according to another aspect of the present invention receives line & space (L/S) pattern light, and the amplitude of the amount of wavy light detected by projection of the L/S pattern light, and the focusing range Based on the reference amplitude according to

한편, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와, 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와, 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와, 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와, 측광부로부터의 출력에 근거해, 결상 광학계의 해상력을 검출하는 해상력 검출부를 갖춘다.On the other hand, in the exposure apparatus according to another aspect of the present invention, a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix, and an exposure area by the light modulation element array are arranged with respect to the object to be drawn in the main scanning direction A scanning unit for relative movement; an exposure control unit for controlling a plurality of light modulation elements based on pattern data corresponding to the relative positions of the exposure areas; a light-shielding unit having at least one slit formed along the drawing surface, a photometric unit receiving light passing through the slit, and a resolution detecting unit detecting the resolution of the imaging optical system based on an output from the light metering unit to equip

본 발명의 노광 제어부는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시킨다. L/S 패턴 광이 상대 이동하면서 슬릿을 통과하는 것에 의해, 파형상 광량이 측광부의 출력에 근거해 검출된다. 여기서, 「파형상 광량」이란, 주사 방향에 따른 광량 변화가 주기적으로 파형상이 되는 공간적인 광량 분포를 나타낸다. 측광부의 출력은 시계열적으로 주기성을 가진 파형 출력(시계열적 파형상 광량이라고 한다)이 되지만, 시계열적 파형상 광량과 광량 변화의 특성이 상응하는 공간적인 광량 분포를 얻을 수 있다.The exposure control unit of the present invention projects line & space (L/S) pattern light while the light shielding unit moves relative to the exposure area. When the L/S pattern light passes through the slit while relatively moving, the amount of light in the waveform is detected based on the output of the light metering unit. Here, the "waveform light quantity" represents a spatial light quantity distribution in which the light quantity change along the scanning direction periodically becomes wavy. The output of the light metering unit becomes a waveform output with periodicity in time series (referred to as the amount of light in the time series waveform), but a spatial light amount distribution in which the light amount in the time series waveform and the characteristics of the change in light amount correspond to each other can be obtained.

그리고 해상력 검출부는, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭(즉, 광량 변위의 폭)과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 검출되는 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출한다. 여기서, 「합초 범위에 있을 때의 기준 진폭」이란, 초점 심도를 바탕으로, 합초라고 판단되는 상태에서 검출되는 파형상 광량의 진폭을 나타낸다. 파형상 광량의 진폭을 검출하는 것만으로, 해상력의 저하를 검지하는 것이 가능해진다.And the resolution detection unit, based on the amplitude (that is, the width of the light amount displacement) of the amount of light in the waveform detected by the projection of the L/S pattern light, and the reference amplitude when the resolution is greater than or equal to the predetermined limit resolution, the detected resolution is Detects whether it is lower than the limit resolution. Here, the "reference amplitude when in-focus range" represents the amplitude of the amount of light in the waveform detected in a state determined to be in-focus based on the depth of focus. It becomes possible to detect a decrease in resolution only by detecting the amplitude of the amount of light in the waveform.

예를 들면 해상력 검출부는, 검출되는 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다. 진폭비 산출이라는 용이한 연산 처리에 의해, 해상력을 모니터링 할 수 있다.For example, the resolving power detection unit may determine whether the resolving power is lower than the limit resolving power based on an amplitude ratio that is a ratio between the detected amplitude and the reference amplitude. The resolution can be monitored by an easy arithmetic process called amplitude ratio calculation.

특히, 해상력이 있는 경우와 저하하는 경우 양쪽에서 파형상 광량의 중심 광량(평균 광량)이 동일한 경우, 해상력 검출부는, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출할 수 있다. 파형상 광량의 진폭에 대해서는, 최대 광량과 최소 광량(Peak to Peak)을 검출하면 좋다.In particular, when the central light quantity (average light quantity) of the waveform light quantity is the same in both cases with resolution and case with lowering power, the resolution detecting unit determines the average light quantity of L/S pattern light and L/S pattern light when not projected. Based on the base light amount, the reference amplitude can be calculated. As for the amplitude of the amount of light in the waveform, the maximum amount of light and the minimum amount of light (Peak to Peak) may be detected.

합초 검출부는, 진폭비와 결상 광학계의 해상력과의 대응 관계에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 초점 조정 시, 혹은 출하 시 등에서, 결상 광학계의 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 데이터를 메모리에 기억하고, 해상력 검출 시에 데이터에 근거하여 판단할 수 있다. 결상 광학계의 한도 해상력은, 결상 광학계의 광학 성능에 근거해 정하면 좋다.The in-focus detection unit can determine whether or not the resolution is lower than the limit resolution based on the correspondence relationship between the amplitude ratio and the resolution of the imaging optical system. For example, data representing the relationship between the resolution and amplitude ratio of the imaging optical system can be stored in the memory at the time of focus adjustment or shipment, etc., and judgment can be made based on the data when detecting the resolution. The limiting resolution of the imaging optical system may be determined based on the optical performance of the imaging optical system.

평균 광량을 산출하는 경우, 전용의 개구부 및 수광부를 마련해도 무방하다. 예를 들면, 차광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 가지고, 측광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 통과하는 L/S 패턴 광을 수광하는 평균 광량용 수광부를 가진다.When calculating the average light quantity, you may provide an exclusive opening part and a light receiving part. For example, the light shielding unit has an average light quantity measurement opening, and the light metering unit has an average light quantity light receiving unit that receives L/S pattern light passing through the average light quantity measurement opening.

오퍼레이터에게 합초 범위가 아닌 것을 신속히 알리는 것을 고려하면, 합초 범위에서 벗어나는 경우, 합초 범위에서 벗어나 있는 것을 알리는 보지부를 마련하는 것이 좋다.Considering that the operator is quickly notified that the in-focus range is out of focus, it is preferable to provide a holding unit that notifies the outside of the in-focus range when the operator is out of the in-focus range.

노광 장치는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 노광 위치 검출용의 L/S 패턴 광을 투영시킴으로써, 측광부로부터 출력되는 광량에 근거해, 노광 위치를 검출하는 노광 위치 검출부를 마련하는 것이 가능하다. 이 경우, 노광 위치 검출과 초점 검출 양쪽 모두를 같은 기구로 실시하는 것이 가능해진다.The exposure apparatus projects the L/S pattern light for exposure position detection while the light-shielding unit moves relative to the exposure area. It is possible. In this case, it becomes possible to perform both exposure position detection and focus detection with the same mechanism.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 해상력 검출 장치는, 슬릿을 투과하는 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 검출되는 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출하는 해상력 검출부를 갖춘다. 또한, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 노광 방법은, 슬릿을 투과하는 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하여, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출한다.A resolving power detecting apparatus of an exposure apparatus according to another aspect of the present invention includes a light metering unit for receiving line and space (L/S) pattern light passing through a slit, and a waveform light quantity detected by projection of L/S pattern light. and a resolution detection unit configured to detect whether or not the detected resolution is lower than the limit resolution based on the amplitude and the reference amplitude when the resolution is equal to or greater than the predetermined limit resolution. In addition, the exposure method of the exposure apparatus according to another aspect of the present invention receives line & space (L/S) pattern light passing through a slit, and receives the amplitude and , on the basis of the reference amplitude when the resolving power is greater than or equal to the predetermined limit resolving power, it is detected whether the resolving power is lower than the limit resolving power.

한편, 본 발명의 다른 양태에서의 본 발명의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인&스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와, L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴이 측광 영역을 상대 이동할 때의 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖춘다. 예를 들면, 측광부가, 측광 영역에 따른 사이즈를 가지는 슬릿을 형성한 차광부를 가진다.On the other hand, in the exposure apparatus of the present invention in another aspect of the present invention, a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix, and an exposure area by the light modulation element array are mainly scanned with respect to a drawing object A scanning unit that moves relative to each other according to the direction; The light amount distribution in the exposure area is detected based on the output from the light metering unit that receives light passing through the narrow and long light metering area that is inclined with respect to the line direction of the pattern, and the light metering unit when the L/S pattern moves relative to the light metering area. and a light quantity detection unit. For example, the light-metering portion has a light-shielding portion in which a slit having a size corresponding to the light-metering area is formed.

본 발명에서는, L/S 패턴의 각 라인 상(狀) 패턴의 광량이 순서대로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있다. 즉, 그 피치에 맞춰 라인 상 패턴 광의 투영에 사용하는 광 변조 소자를 정한다. 여기서, 「광량이 순서대로 계측된다」란, 어느 라인 상 패턴이 측광 영역을 통과하고 있을 때 다음의 라인 상 패턴이 측광 영역으로 진행하지 않고, 각 라인 상 패턴 각각의 통과 시의 광량 변화가, 1개씩 순서대로 계측되는 것을 나타낸다.In the present invention, the pitch of the L/S pattern is determined so that the light amount of each line-shaped pattern of the L/S pattern is sequentially measured. That is, according to the pitch, the light modulation element used for the projection of the patterned light on the line is determined. Here, "the amount of light is measured in sequence" means that when a pattern on a line passes through the light metering area, the next line pattern does not advance to the metering area, and the change in light amount when each pattern on each line passes through, It indicates that each is measured one by one in order.

예를 들면, 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족하도록 정하면 좋다.For example, what is necessary is just to set the inclination angle with respect to the line direction of a photometric area|region so that the following expression may be satisfied.

Lytanθ < PPLytanθ < PP

다만, Ly는 L/S 패턴의 부(副) 주사 방향에 따른 길이를 나타내고, θ는 기울기 각도를 나타내고, PP는 L/S 패턴의 피치를 나타낸다.However, Ly represents the length along the sub-scan direction of the L/S pattern, θ represents the inclination angle, and PP represents the pitch of the L/S pattern.

또한, 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도는, 광 변조 소자 어레이의 종횡 사이즈에 따라, 그 경사 각도를, 예를 들면, 37°혹은 30°이하로 정하면 좋다. 예를 들면, 기울기 각도 θ를, 1.2 °< θ < 2.8°로 정할 수 있다.The inclination angle of the photometric region with respect to the line direction may be set to, for example, 37° or 30° or less according to the vertical and horizontal size of the optical modulation element array. For example, the inclination angle θ may be set to 1.2°<θ<2.8°.

광량 검출부는, 광량 분포에 근거해, 노광 에리어에서의 광량비가 소정의 임계치 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 광량이 임계치 이하인 경우, 그 사실을 보지하는 보지부를 마련해도 무방하다. 또한, 광량 검출부는, 노광 에리어의 광량 분포 그래프를 작성하는 것이 가능하다.The light amount detection unit can determine whether or not the light amount ratio in the exposure area is equal to or less than a predetermined threshold based on the light amount distribution. When the amount of light is equal to or less than the threshold, a holding portion for holding the fact may be provided. Moreover, the light amount detection part can create the light amount distribution graph of an exposure area.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 방법은, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키고, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인&스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하고, L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하고, L/S 패턴이 측광 영역을 상대 이동할 때의 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 노광 방법이며, L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있다.In the exposure method in another aspect of the present invention, an exposure area by a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix is relatively moved with respect to an object to be drawn along a main scanning direction, and the plurality of light modulation elements are modulated. By controlling the element, light of a line and space (L/S) pattern arranged along the main scanning direction is projected onto an object to be drawn, and light passing through a narrow and long photometric region inclined with respect to the line direction of the L/S pattern is received. It is an exposure method that detects the light amount distribution of the exposure area based on the output from the light metering unit when the L/S pattern moves relative to the light metering area, so that the light amount of the pattern on each line of the L/S pattern is sequentially measured , the pitch of the L/S pattern is determined.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치용 측광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이를 갖춘 노광 장치의 피묘화체가 탑재되는 스테이지에 마련되고, 스테이지에 규정되는 부 주사 방향에 대해 경사지는 슬릿을 가지는 차광부와, 슬릿을 통과하는 광을 수광하는 측광부를 갖추고, 슬릿의 부 주사 방향에 대한 경사 각도가, 37°이하로 정해져 있다. 또한, 이 측광 장치와 연계해 동작하는 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어서며, 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록 피치가 정해져 있는 라인&스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와, 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖춘다.In another aspect of the present invention, a light metering device for an exposure apparatus is provided on a stage on which an object to be drawn of an exposure apparatus having a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix, and sub-scan defined on the stage A light shielding unit having a slit inclined with respect to the direction and a light metering unit for receiving light passing through the slit are provided, and the inclination angle of the slit with respect to the sub-scanning direction is set to 37° or less. In addition, the exposure apparatus operating in conjunction with the light metering apparatus includes a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix, and an exposure area by the light modulation element array in the main scanning direction with respect to the object to be drawn. A line and space (L/S) pattern of light arranged in a line along the main scanning direction by controlling a scanning unit to move relative to each other and a plurality of light modulation elements, and having a fixed pitch so that the light amount of each pattern on each line is sequentially measured. An exposure control unit for projecting the to-be-drawn object, and a light quantity detection unit for detecting a light quantity distribution of an exposure area based on the output from the light metering unit are provided.

본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 합초 상태를 검출 혹은 확인할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in an exposure apparatus, the in-focus state can be detected or confirmed simply and accurately.

또한, 본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계의 해상 성능을 모니터링 할 수 있다.Further, according to the present invention, in the exposure apparatus, it is possible to monitor the resolution performance of the optical system simply and accurately.

게다가, 본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계 성능을 모니터링 할 수 있다.Furthermore, according to the present invention, in the exposure apparatus, it is possible to monitor the optical system performance simply and accurately.

도 1은 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.
도 2는 차광부와, 초점 조정 및 초점 검출용의 패턴 열을 도시한 도면이다.
도 3은 포토 센서와 차광부의 배치를 나타낸 개략적 측면도이다.
도 4는 1개의 슬릿을 1개의 바(bar) 상(狀) 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포 및 시계열적 광량 분포를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 1개의 슬릿을 1개의 바 상 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 바 상 패턴 열에 따른 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 상이한 진폭비를 가지는 공간적 광량 분포의 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 초점 이동량과 진폭비와의 상관 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 9는 합초 상태 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다.
도 10은 해상 성능을 유지한 경우의 광량 분포와 해상 성능이 저하한 경우의 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 11은 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 12는 기준이 되는 진폭을 가지는 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 13은 해상 성능의 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다.
도 14는 차광부와, 광량 분포 계측용의 패턴 열을 도시한 도면이다.
도 15a는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15b는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15c는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15d는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과할 경우에 취득되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포이다.
도 17은 포토 센서의 광량 검출 시간 간격에 따른 슬릿의 이동 피치를 도시한 도면이다.
도 18은 각 바 상 패턴에 대한 광량 분포를 겹쳐서 도시한 도면이다.
도 19는 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포를 3차원적으로 도시한 도면이다.
도 20은 광량 분포 측정 및 경고 처리를 나타낸 플로우 차트이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the exposure apparatus which is 1st Embodiment.
Fig. 2 is a view showing a light shielding unit and a pattern column for focus adjustment and focus detection.
3 is a schematic side view illustrating an arrangement of a photosensor and a light blocking unit.
FIG. 4 is a graph showing the spatial light quantity distribution and time-series light quantity distribution when light of a single bar-shaped pattern passes through one slit.
5 is a diagram illustrating a graph showing spatial light quantity distribution when light of one bar-shaped pattern passes through one slit.
6 is a diagram illustrating spatial light quantity distribution according to a bar-shaped pattern column.
7 is a diagram illustrating a graph of spatial light quantity distribution having different amplitude ratios.
8 is a graph illustrating a correlation between a focus shift amount and an amplitude ratio.
9 is a diagram showing a flow of in-focus state monitoring processing.
10 is a diagram illustrating a light amount distribution when the resolution performance is maintained and a light amount distribution when the resolution performance is lowered.
11 is a diagram illustrating a graph showing the relationship between the resolution and the amplitude ratio.
12 is a diagram illustrating a spatial light quantity distribution having an amplitude serving as a reference.
Fig. 13 is a diagram showing a flow of monitoring processing for maritime performance.
Fig. 14 is a diagram showing a light-shielding section and a pattern column for measuring light quantity distribution.
15A is a diagram illustrating a process in which one bar-shaped pattern PL1 passes through a slit SL.
15B is a diagram illustrating a process in which one bar-shaped pattern PL1 passes through a slit SL.
15C is a diagram illustrating a process in which one bar-shaped pattern PL1 passes through a slit SL.
15D is a diagram illustrating a process in which one bar-shaped pattern PL1 passes through a slit SL.
16 is a light quantity distribution along the sub-scan direction obtained when one bar-shaped pattern PL1 passes through the slit SL.
17 is a diagram illustrating a movement pitch of a slit according to a light amount detection time interval of a photo sensor.
18 is a diagram illustrating a light amount distribution for each bar-shaped pattern overlaid.
19 is a diagram showing the light quantity distribution over the entire exposure area in three dimensions.
20 is a flowchart showing light amount distribution measurement and warning processing.

이하에서는, 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

도 1은, 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an exposure apparatus according to a first embodiment.

노광 장치(10)는, 포토 레지스트 등의 감광 재료를 도포, 혹은 붙인 기판 W로 광을 함으로써 패턴을 형성하는 마스크리스 노광 장치이며, 기판 W를 탑재하는 스테이지(12)가 주사 방향에 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. 스테이지 구동 기구(15)는, 주 주사 방향 X, 부 주사 방향 Y에 따라 스테이지(12)를 이동시킬 수 있다.The exposure apparatus 10 is a maskless exposure apparatus that forms a pattern by applying light to a substrate W on which a photosensitive material such as a photoresist is applied or pasted, and the stage 12 on which the substrate W is mounted is movable along the scanning direction. is properly installed. The stage drive mechanism 15 can move the stage 12 along the main scanning direction X and the sub scanning direction Y.

노광 장치(10)는, 패턴 광을 투영하는 복수의 노광 헤드를 갖추고 있고(여기에서는 1개의 노광 헤드(18)만 도시), 노광 헤드(18)는, DMD(22), 조명 광학계(도시하지 않음), 결상 광학계(23)를 갖춘다. 광원(20)은, 예를 들면 방전 램프(도시하지 않음)로 구성되고, 광원 구동부(21)에 의해 구동된다.The exposure apparatus 10 includes a plurality of exposure heads that project pattern light (only one exposure head 18 is shown here), and the exposure head 18 includes a DMD 22 and an illumination optical system (not shown). not), and an imaging optical system 23 is provided. The light source 20 is comprised, for example with a discharge lamp (not shown), and is driven by the light source drive part 21. As shown in FIG.

벡터 데이터 등으로 구성되는 CAD/CAM 데이터가 노광 장치(10)로 입력되면, 벡터 데이터가 래스터 변환 회로(26)에 보내져, 벡터 데이터가 래스터 데이터로 변환된다. 생성된 래스터 데이터는, 버퍼 메모리(도시하지 않음)에 일시적으로 격납된 후, DMD 구동 회로(24)로 보내진다.When CAD/CAM data composed of vector data or the like is input to the exposure apparatus 10, the vector data is sent to the raster conversion circuit 26, and the vector data is converted into raster data. The generated raster data is temporarily stored in a buffer memory (not shown) and then sent to the DMD driving circuit 24 .

DMD(22)는, 미소(微小) 마이크로미러를 2차원 배열시킨 광 변조 소자 어레이(광 변조기)이며, 각 마이크로미러는, 자세를 변화시키는 것에 의해 광의 반사 방향을 선택적으로 전환한다. DMD 구동 회로(24)에 의해 각 미러가 자세 제어 됨으로써, 패턴에 따른 광이, 결상 광학계(23)를 통해 기판 W의 표면에 투영(결상)된다. 이에 따라, 패턴 상이 기판 W에 형성된다.The DMD 22 is a light modulation element array (light modulator) in which micromirrors are arranged two-dimensionally, and each micromirror selectively switches the reflection direction of light by changing its posture. When each mirror is attitude-controlled by the DMD driving circuit 24, light according to the pattern is projected (imaged) on the surface of the substrate W through the imaging optical system 23 . Thereby, a pattern image is formed on the board|substrate W.

스테이지 구동 기구(15)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호에 따라, 스테이지(12)를 이동시킨다. 스테이지 구동 기구(15)에는 도시하지 않는 리니어 인코더가 갖춰져 있고, 스테이지(12)의 위치를 측정해, 컨트롤러(30)로 피드백 한다. 컨트롤러(30)는, 노광 장치(10)의 동작을 제어하여, 스테이지 구동 기구(15), DMD 구동 회로(24)로 제어 신호를 출력한다. 또한, 도시하지 않은 모니터에 메뉴 화면 등을 표시하기 위한 표시 제어 처리를 실행한다. 노광 동작에 관한 프로그램은, 미리 메모리(32)에 격납되어 있다.The stage drive mechanism 15 moves the stage 12 according to a control signal from the controller 30 . The stage drive mechanism 15 is equipped with a linear encoder (not shown), measures the position of the stage 12 and feeds it back to the controller 30 . The controller 30 controls the operation of the exposure apparatus 10 , and outputs a control signal to the stage drive mechanism 15 and the DMD drive circuit 24 . In addition, display control processing for displaying a menu screen or the like on a monitor (not shown) is executed. A program related to the exposure operation is stored in the memory 32 in advance.

광 검출부(28)는, 스테이지(12)의 단부(端部) 부근에 설치되어 있고, 포토 센서 PD, 및 펄스 신호 발생부(29)를 갖추고 있다. 광 검출부(28)의 상향에는, 부분적으로 광을 통과시키는 차광부(40)가 마련되어 있다. 광 검출부(28)는, 초점 조정 및 얼라인먼트(alignment) 조정 시에 사용된다. 연산부(27)는, 광 검출부(28)에서 보내 오는 신호에 근거해, 합초 상태를 모니터링하기 위한 파라미터가 되는 광량 진폭비를 산출한다. 또한, 연산부(27)는, 노광 위치, 즉 노광 헤드에 대한 기판 W(스테이지(12))의 위치를 산출 가능하다.The photodetector 28 is provided near the end of the stage 12 , and includes a photosensor PD and a pulse signal generator 29 . Above the light detection unit 28, a light shielding unit 40 that partially passes light is provided. The light detection unit 28 is used for focus adjustment and alignment adjustment. The calculating unit 27 calculates a light quantity amplitude ratio as a parameter for monitoring the in-focus state based on the signal sent from the light detecting unit 28 . Moreover, the calculating part 27 can calculate the exposure position, ie, the position of the board|substrate W (stage 12) with respect to the exposure head.

결상 광학계(23)와 차광부(40) 사이의 광로 상에 마련된 초점 조정용 프리즘(25)은, 2개의 설형(楔型) 프리즘을 서로 사면(斜面)에서 접하도록 대향 배치시킨 광학계이며, 프리즘 구동부(33)는, 광축 방향 두께가 변화하도록 2개의 프리즘을 서로 상대 이동시킨다. 결상 광학계(23)의 초점 위치는, 프리즘(25)을 구동 함으로써, 기판 연직 방향(z축 방향)에 따라 이동한다.The focusing prism 25 provided on the optical path between the imaging optical system 23 and the light-shielding unit 40 is an optical system in which two tongue-shaped prisms are oppositely arranged so as to be in contact with each other at an oblique angle, and a prism driving unit At (33), the two prisms are moved relative to each other so that the thickness in the optical axis direction is changed. The focal position of the imaging optical system 23 is moved along the substrate vertical direction (z-axis direction) by driving the prism 25 .

노광 동작 중, 스테이지(12)는, 주사 방향 X에 따라 일정 속도로 이동한다. DMD(22) 전체에 의한 투영 에리어(이하, 노광 에리어라고 한다)는, 기판 W의 이동에 따라 기판 W 상을 상대적으로 이동한다. 노광 동작은 소정의 노광 피치에 따라 수행되고, 노광 피치에 맞춰 마이크로미러가 패턴 광을 투영하도록 제어된다.During the exposure operation, the stage 12 moves at a constant speed along the scanning direction X. The projection area (henceforth an exposure area) by the DMD22 whole moves relatively on the board|substrate W with the movement of the board|substrate W. The exposure operation is performed according to a predetermined exposure pitch, and the micromirror is controlled to project pattern light according to the exposure pitch.

DMD(22)의 각 마이크로미러의 제어 타이밍을 노광 에리어의 상대 위치에 따라 조정 함으로써, 노광 에리어의 위치에 그려야 할 패턴의 광이 순차적으로 투영된다. 그리고, 노광 헤드(18)를 포함한 복수의 노광 헤드에 의해 기판 W 전체를 묘화 함으로써, 기판 W 전체에 패턴이 형성된다.By adjusting the control timing of each micromirror of the DMD 22 according to the relative position of the exposure area, the light of the pattern to be drawn on the position of the exposure area is sequentially projected. And a pattern is formed in the whole board|substrate W by drawing the whole board|substrate W with the some exposure head including the exposure head 18. As shown in FIG.

또한, 노광 방식으로서는, 일정 속도로 이동하는 연속 이동 방식 뿐만 아니라, 간헐적으로 이동하는 스텝&리피트도 가능하다. 또한, 마이크로미러의 상(像)을 부분적으로 겹쳐서 노광하는 다중 노광(오버랩 노광)도 가능하다.In addition, as an exposure method, not only the continuous movement method which moves at a constant speed, but also the step & repeat which moves intermittently is possible. In addition, multiple exposures (overlap exposure) in which the images of the micromirror are partially overlapped and exposed are also possible.

기판의 종류 변경 등을 실시한 경우, 노광 전에 초점 조정용 프리즘(25)을 이용해 초점 조정이 수행된다. 구체적으로는, 기판 W나 포토 레지스트의 두께 변경에 따라 초점 조정량을 계산하고, 초점 조정량에 따라 초점 조정용 프리즘(25)을 구동하여, 결상 광학계(23)의 초점 위치를 기판 W의 묘화면과 일치시킨다.When the type of the substrate is changed or the like, focus adjustment is performed using the focus adjustment prism 25 before exposure. Specifically, the focus adjustment amount is calculated according to the thickness change of the substrate W or the photoresist, the focus adjustment prism 25 is driven according to the focus adjustment amount, and the focus position of the imaging optical system 23 is set on the drawing surface of the substrate W match with

초점 조정이 수행되면, 각 기판에 대한 노광 동작의 개시 전, 혹은 노광 작업 시간이 소정 시간 경과할 때에, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 검출/모니터링 한다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 초점 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)로부터의 출력 신호에 근거해, 합초 상태에 있는지 여부를 판단한다.When focus adjustment is performed, it is detected/monitored whether or not the in-focus state is maintained before the start of the exposure operation for each substrate or when the exposure operation time elapses for a predetermined time. Specifically, the pattern light for focus detection is projected while moving the stage 12 at a constant speed. The controller 30 determines whether or not it is in the in-focus state based on the output signal from the photodetector 28 .

또한, 패턴을 정확한 위치에 형성하기 위해, 노광 개시 위치에 관한 보정 처리가 노광 동작 개시 전에 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 위치 검출용의 패턴의 광을 투영한다. 여기서의 위치 검출용 패턴 광은, 초점 검출용 패턴 광과는 다른 패턴 열이다. 컨트롤러(30)는, 연산부(27)에서 보내 오는 위치 정보에 근거해, 노광 개시 위치를 보정한다.Further, in order to form the pattern at the correct position, correction processing regarding the exposure start position is performed before the exposure operation starts. Specifically, the light of the pattern for position detection is projected while moving the stage 12 at a constant speed. The pattern light for position detection here is a pattern string different from the pattern light for focus detection. The controller 30 corrects the exposure start position based on the positional information transmitted from the calculating unit 27 .

이하, 도 2~6을 이용해, 합초 상태의 검출, 모니터링에 대해 설명한다.Hereinafter, detection and monitoring of an in-focus state are demonstrated using FIGS. 2-6.

도 2는, 차광부와, 초점 조정 및 초점 검출용의 패턴 열을 도시한 도면이다. 도 3은, 포토 센서와 차광부의 배치를 나타낸 개략적 측면도이다.Fig. 2 is a diagram showing a light shielding unit and a pattern column for focus adjustment and focus detection. Fig. 3 is a schematic side view showing the arrangement of the photosensor and the light-shielding unit.

차광부(40)는, 포토 센서 PD의 광원 측 상향에 배치되어 있고, 슬릿 에리어 ST가 주 주사 방향 X에 따라 형성되고 있다. 여기에서는, 주 주사 방향 X에 수직, 즉 부 주사 방향 Y에 평행한 6개의 바 상 슬릿 ST1~ST6이, 슬릿 피치 SP로 등간격으로 형성되고 있다. 차광부(40)의 사이즈는, 포토 센서 PD 전체의 사이즈보다 크고, 차광부(40)의 바로 아래에 배치된 포토 센서 PD는, 슬릿 ST를 통과한 광만 수광한다.The light shielding portion 40 is disposed upward on the light source side of the photosensor PD, and the slit area ST is formed along the main scanning direction X. Here, six bar-shaped slits ST1 to ST6 perpendicular to the main scanning direction X, ie, parallel to the sub scanning direction Y, are formed at equal intervals with a slit pitch SP. The size of the light-shielding part 40 is larger than the size of the whole photosensor PD, and the photosensor PD arrange|positioned just below the light-shielding part 40 receives only the light which passed through the slit ST.

도 3에 도시한 바와 같이, 광 강도/광량을 검지하는 포토 센서 PD는 지지 기구(60)에 의해 보관 유지되어 있고, 지지 기구(60)는, 스테이지(12)에 취부(取付)되어 있다. 차광부 취부 부재(50)는, 포토 센서의 수광면 PS와 기판 W의 묘화면에 평행한 차광부(40)의 양단을 지지하고, 지지 기구(60)에 의해 보관 유지되고 있다.As shown in FIG. 3 , the photosensor PD that detects light intensity/light quantity is held by the support mechanism 60 , and the support mechanism 60 is attached to the stage 12 . The light-shielding part attaching member 50 supports the both ends of the light-shielding part 40 parallel to the light-receiving surface PS of the photosensor, and the drawing surface of the board|substrate W, and is held by the support mechanism 60 .

초점 조정 및 합초 상태를 검출할 때, 스테이지(12)의 이동에 따라 노광 에리어가 차광부(40)를 통과한다. 이때, 도 2에 도시한 패턴 열 PT의 광을 차광부(40)를 향해 투영시킨다. 패턴 열 PT는, 이른바 라인&스페이스(L/S) 패턴이며, 주 주사 방향 X에 수직, 즉, 부 주사 방향 Y에 평행한 바 상 패턴을 복수 늘어놓은 패턴 열이다. 여기서는, 패턴 피치 PP로 등간격으로 늘어선 4개의 바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4에 의해 구성된다. 여기서는, 패턴 열 PT의 라인 폭 K와 라인 간 스페이스의 폭이 동일하다. 즉, 패턴 피치 PP가, 라인 폭 K의 2배가 된다.When the focus adjustment and the in-focus state are detected, the exposure area passes through the light-shielding portion 40 in accordance with the movement of the stage 12 . At this time, the light of the pattern column PT shown in FIG. 2 is projected toward the light blocking unit 40 . The pattern row PT is a so-called line & space (L/S) pattern, and is a pattern row in which a plurality of bar-shaped patterns are arranged in a line perpendicular to the main scanning direction X, ie, parallel to the sub scanning direction Y. Here, it is comprised by the four bar-shaped patterns PL1, PL2, PL3, PL4 arranged at equal intervals with the pattern pitch PP. Here, the line width K of the pattern column PT is equal to the width of the interline space. That is, the pattern pitch PP becomes twice the line width K.

바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4의 각 패턴 폭 K는, 차광부(40)에 형성된 슬릿 ST1~ST6 각각의 슬릿 폭 Z보다 넓다. 또한, 패턴 피치 PP도, 슬릿 폭 Z보다 넓다. 따라서, 1개의 바 상 패턴이 소정 속도로 1개의 슬릿을 완전하게 통과한 후, 다음의 바 상 패턴이 슬릿 통과를 개시한다. 또한, 바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4의 각 패턴 폭 K는, 결상 광학계(23)의 해상 성능의 상한에 가까운 폭으로 정해져 있다. 예를 들면, 패턴 열 PT의 패턴 폭 K는, 인접하는 2개의 마이크로미러의 상(2 셀)의 폭으로 정해진다.Each pattern width K of the bar-shaped patterns PL1, PL2, PL3, and PL4 is wider than the slit width Z of each of the slits ST1 to ST6 formed in the light-shielding portion 40 . Moreover, the pattern pitch PP is also wider than the slit width Z. Therefore, after one bar-shaped pattern completely passes through one slit at a predetermined speed, the next bar-shaped pattern starts passing through the slit. In addition, each pattern width K of the bar-shaped patterns PL1, PL2, PL3, PL4 is set to the width|variety close to the upper limit of the resolution performance of the imaging optical system 23. FIG. For example, the pattern width K of the pattern column PT is determined by the width of the images (2 cells) of two adjacent micromirrors.

도 2에 도시한 바와 같이, 패턴 열 PT의 주 주사 방향 X에 따른 전체 폭 PW는, 슬릿 피치 SP보다 작다. 이 때문에, 패턴 열 PT의 최후미 바 상 패턴 PL4가 1개의 슬릿을 일정 속도로 통과 종료하면, 선두의 바 상 패턴 PL1이 다음의 슬릿 통과를 개시한다.As shown in Fig. 2, the overall width PW along the main scanning direction X of the pattern column PT is smaller than the slit pitch SP. For this reason, when the tail-end bar-shaped pattern PL4 of the pattern row PT finishes passing through one slit at a constant speed, the leading bar-shaped pattern PL1 starts passing through the next slit.

패턴 열 PT의 광이 차광부(40)를 일정 속도로 통과할 때, 바 상 패턴 PL1이 슬릿 ST6을 투과했을 때에 포토 센서 PD에서 출력되는 신호(이하, 광량 신호라고 한다)는, 시계열적으로 연속 변화한다. 이는, 상술한 것처럼, 슬릿 폭 Z가 바 상 패턴 PL1의 패턴 폭 K보다 짧은 것에 기인한다. 따라서, 다른 바 상 패턴 PL2, PL3, PL4가 순차적으로 슬릿 SL6을 통과할 때도 시계열적으로 연속 변화한다.When the light of the pattern column PT passes through the light shielding portion 40 at a constant speed and when the bar-shaped pattern PL1 passes through the slit ST6, the signal (hereinafter referred to as the light amount signal) output from the photosensor PD is time-sequentially change continuously. This is due to the fact that, as described above, the slit width Z is shorter than the pattern width K of the bar-shaped pattern PL1. Therefore, even when the different bar-shaped patterns PL2, PL3, and PL4 sequentially pass through the slit SL6, they continuously change in time series.

도 4, 도 5는, 1개의 슬릿을 1개의 바 상 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포 및 시계열적 광량 분포를, 합초 상태, 핀트 엇갈림 상태로 나누어 도시한 그래프이다. 다만, 여기서의 「공간적 광량 분포」는, X 방향에 따른 광량 변화의 모습을 나타내고 있어, Y 방향에 따른 광량은 포함되지 않는다.4 and 5 are graphs showing spatial light quantity distribution and time-series light quantity distribution when light of one bar-shaped pattern passes through one slit divided into in-focus state and defocused state. However, "spatial light quantity distribution" here shows the state of the light quantity change along the X direction, and the light quantity along the Y direction is not included.

결상 광학계(23)의 해상 한계에 가까운 바 상 패턴 PL1의 주 주사 방향 X에 따른 광 강도 분포/광량 분포는, 대략 가우스 분포로 되어 있고, 피크치를 중심으로 하여 광량이 전후로 감소한다. 그 결과, 포토 센서 PD에 의해 검출되는 광량의 시계열적 분포(이하, 광량 신호 분포라고 한다) AL도 대략 가우스 분포로 되어, 시계열적인 광량 신호 분포 AL과 공간적인 광량 분포 GD가, 서로 상사적(相似的)인 상관 관계를 가진다(도 4 참조). 다만, 여기서의 광량 신호 분포 AL은, 슬릿 폭 Z에 따라 검출되는 광량 신호치를 스테이지(12)의 이동에 대해 연속적으로 플롯 한 궤적을 나타낸다.The light intensity distribution/light amount distribution along the main scanning direction X of the bar image pattern PL1 close to the resolution limit of the imaging optical system 23 is approximately Gaussian, and the light amount decreases back and forth with the peak value as the center. As a result, the time series distribution (hereinafter referred to as light amount signal distribution) AL of the amount of light detected by the photosensor PD also becomes an approximately Gaussian distribution, and the time series light amount signal distribution AL and the spatial light amount distribution GD are similar to each other ( It has a positive correlation (refer to FIG. 4). Here, the light amount signal distribution AL represents a locus in which the light amount signal value detected according to the slit width Z is continuously plotted with respect to the movement of the stage 12 .

광량 신호 분포 AL과 광량 분포 GD가 상사적 관계를 가지려면, 슬릿 폭 Z가 바 상 패턴 폭 K보다 짧으면 좋고, 충분히 짧게 함으로써 광량 신호 분포 AL의 산형(山形) 형상이 광량 분포 GD의 산형 형상에 더 가까워진다. 여기서는, 슬릿 폭 Z가, 바 상 패턴 폭 K에 대해 0.1~0.5배로 정해진다. 이러한 비율이 되도록, 바 상 패턴 PL1의 광을 투영하는 마이크로미러의 영역 설정 혹은 슬릿 폭 Z의 조정 중 하나를 조정하거나, 혹은 양쪽 모두를 실시한다.In order for the light intensity signal distribution AL and the light intensity distribution GD to have a similar relationship, the slit width Z needs to be shorter than the bar-shaped pattern width K, and by making it sufficiently short, the ridge shape of the light intensity signal distribution AL corresponds to the ridge shape of the light intensity distribution GD. getting closer Here, the slit width Z is determined to be 0.1 to 0.5 times the bar-shaped pattern width K. To achieve such a ratio, either the area setting of the micromirror that projects the light of the bar-shaped pattern PL1 or the adjustment of the slit width Z is adjusted, or both.

한편, 도 5에는, 핀트가 벗어나 있는 상태에서의 공간적 광량 분포를 나타내고 있다. 이 경우에서도, 광량 분포는, 서서히 증가하면서 광량 피크 P'를 거쳐 서서히 감소하는 분포 형상이 되지만, 광량 피크 P'는 합초 상태의 광량 피크 P와 비교해 작다. 이는, 초점 위치가 차광부(40)의 표면, 즉, 기판 W의 표면과 일치하지 않기 때문에, 광량 분포의 범위가 확대되어, 중심 부근의 광 강도가 저하하기 때문이다.On the other hand, in FIG. 5, the spatial light quantity distribution in the state out of focus is shown. Even in this case, the light quantity distribution gradually increases and gradually decreases through the light quantity peak P', but the light quantity peak P' is smaller than the light quantity peak P in the in-focus state. This is because, since the focal position does not coincide with the surface of the light-shielding portion 40 , that is, the surface of the substrate W, the range of the light quantity distribution expands and the light intensity near the center decreases.

도 6은, 바 상 패턴 열 PT에 따른 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating spatial light quantity distribution according to a bar-shaped pattern column PT.

도 6에서는, 4개의 바 상 패턴 PT1~PT4의 슬릿 통과 후의 공간적 광량 분포를 이어 놓은 광량 분포를 나타내고 있다. 다만, 이 분포는, 각 바 상 패턴의 위치에 맞춰 슬릿을 형성한 경우에 얻어지는 광량 분포이며, 실제로는, 각 바 상 패턴 통과에 맞춰 차례로 공간적 광량 분포를 얻을 수 있다.In FIG. 6, the light quantity distribution which connected the spatial light quantity distribution after passing through the slit of the four bar-shaped patterns PT1 - PT4 is shown. However, this distribution is a light amount distribution obtained when slits are formed according to the positions of each bar-shaped pattern, and in reality, spatial light-quantity distribution can be sequentially obtained according to the passage of each bar-shaped pattern.

이와 같이 나타난 일련의 광량 분포는, 주기적인 파형(물결 모양)으로 나타내지고 있고, 중심으로부터의 진폭 S를 가진다. 핀트 위치에서 얻어지는 진폭 S는, 핀트가 벗어나 있을 때의 진폭 S'보다 크다. 그렇지만, 상술한 것처럼, 패턴 열 PT의 라인/스페이스의 폭이 같다(=K)는 것으로부터, 핀트 위치와 핀트에서 벗어난 위치 양쪽 모두, 파형의 중심이 일치한다. 따라서, 공간적 광량 분포의 진폭의 크기가, 핀트 위치, 즉, 합초 위치에 있는지 여부를 나타내는 바로미터(barometer)가 된다.A series of light quantity distributions shown in this way is represented by a periodic waveform (wavy shape), and has an amplitude S from the center. The amplitude S obtained at the focus position is larger than the amplitude S' when the focus is out of focus. However, as described above, since the line/space width of the pattern column PT is equal (=K), the center of the waveform coincides with both the focus position and the out-of-focus position. Accordingly, the magnitude of the amplitude of the spatial light quantity distribution becomes a barometer indicating whether or not the amplitude is at the focus position, that is, the in-focus position.

도 7은, 상이한 진폭비를 가지는 공간적 광량 분포의 그래프를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a graph of spatial light quantity distribution having different amplitude ratios.

도 7에 도시한 바와 같이, 합초 상태에 있는 경우와 합초 상태에서 벗어나 있는 경우에서는, 파형의 진폭에 차가 생긴다. 또한, 초점 심도의 범위에 따라, 합초 상태 중에서도 상이한 진폭이 얻어진다. 한편, 상술한 것처럼, 진폭이 상이해도 파형 중심 위치 C는 실질적으로 변화하지 않는다. 이는, 광량 피크 부근(파형의 산(山) 부분)의 광량 감소분이 생기는 것과 동시에, 광량 보텀(bottom) 부근(파형의 곡(谷) 부분)에 상보적인 광량 증가 부분이 생기기 때문이다.As shown in Fig. 7, a difference occurs in the amplitude of the waveforms in the case of being in the in-focus state and the case of being out of the in-focus state. Also, depending on the range of the depth of focus, different amplitudes are obtained even in the in-focus state. On the other hand, as described above, the waveform center position C does not substantially change even if the amplitudes are different. This is because a decrease in the amount of light in the vicinity of the light intensity peak (mountain portion of the waveform) occurs, and a complementary light amount increase portion occurs in the vicinity of the bottom of the light intensity (curve portion of the waveform).

따라서, 합초 상태에서의 진폭을 기준으로서 설정하고, 기준이 되는 진폭과, 검출되는 공간적 광량 분포의 진폭을 비교 함으로써, 초점 위치의 변동을 수반하는 초점 조정 작업을 실시하지 않아도, 합초 상태에 있는지 여부를 모니터링 할 수 있다. 예를 들면, 기준 진폭과 검출되는 진폭과의 비를 구해 합초 상태, 즉 초점 심도의 범위에 들어가는 진폭비를 정하는 것으로, 합초 상태를 모니터링 할 수 있다.Therefore, by setting the amplitude in the in-focus state as a reference, and comparing the reference amplitude with the amplitude of the detected spatial light quantity distribution, whether the in-focus state is present without performing a focus adjustment operation accompanied by a change in the focus position. can be monitored. For example, the in-focus state can be monitored by determining the ratio of the reference amplitude and the detected amplitude to determine the in-focus state, that is, the amplitude ratio that falls within the range of the focal depth.

그런데, 도 4에 도시한 것처럼, 공간적 광량 분포와 시계열적 광량 분포는 상사 관계에 있으므로, 스테이지(12)를 이동시키면서 위치 검출용의 패턴 열 PT의 광을 차광부(40)에 투영하는 것에 의해, 도 7과 같은 시계열 광량 분포를 얻을 수 있다. 또한, 포토 센서 PD에 의해 검출되는 시계열적 광량 분포의 진폭의 크기가, 공간적 광량 분포의 진폭의 크기에 대응하므로, 시계열적 광량 분포의 진폭비는, 공간적 광량 분포의 진폭비에 상당한다. 따라서, 시계열적 광량 분포에서의 진폭비에 근거해, 합초 상태를 판단하는 것이 가능해진다.However, as shown in Fig. 4, since spatial light quantity distribution and time series light quantity distribution have a similar relationship, by projecting the light of the pattern column PT for position detection onto the light shielding unit 40 while moving the stage 12 , a time-series light quantity distribution as shown in FIG. 7 can be obtained. Moreover, since the magnitude|size of the amplitude of the temporal-sequential light quantity distribution detected by the photosensor PD corresponds to the magnitude|size of the amplitude of spatial light quantity distribution, the amplitude ratio of time-series light quantity distribution corresponds to the amplitude ratio of spatial light quantity distribution. Accordingly, it becomes possible to judge the in-focus state based on the amplitude ratio in the time-series light quantity distribution.

위치 검출용의 패턴 열 PT의 광량이 일정할 때, 공간적 광량 분포의 중심 위치 C는 합초 상태, 비합초 상태에 관계없이 일정하므로, 중심 위치와 최소 혹은 최대 광량을 검출 함으로써 진폭 A를 산출하는 것이 가능하다. 중심 위치 C는, 예를 들면, 공간적 광량 분포의 피크 광량(최대 광량)과 보텀 광량(최소 광량)으로부터 산출할 수 있다.When the light quantity of the pattern column PT for position detection is constant, the central position C of the spatial light quantity distribution is constant regardless of the in-focus state or the out-of-focus state, so it is better to calculate the amplitude A by detecting the central position and the minimum or maximum light quantity. It is possible. The central position C can be calculated from, for example, the peak light amount (maximum light amount) and the bottom light amount (minimum light amount) of the spatial light amount distribution.

혹은, 중심 위치 C가 패턴 열 PT의 1주기(1개의 라인과 1개의 스페이스의 페어)의 평균 광량에 동일하기 때문에, 중심 위치 C를, 포토 센서 등의 측광부를 마련하여 광량을 측정하고, 측정된 패턴 열 PT의 광량의 평균치를 구해도 무방하다. 여기서는, 각 슬릿을 투과한 광에 의해 얻어지는 시계열적 광량치를 주기에 맞춰 적분 혹은 평균화하는 것으로, 중심 위치 C를 구한다.Alternatively, since the central position C is equal to the average amount of light in one period (a pair of one line and one space) of the pattern column PT, a light meter such as a photosensor is provided for the central position C to measure and measure the amount of light You may obtain the average value of the light quantity of the pattern row|line|column PT. Here, the central position C is obtained by integrating or averaging the time-series light quantity obtained by the light passing through each slit according to the period.

한편, 결상 광학계(23)의 초점 위치가 기판 W의 표면과 일치할 때의 진폭(기준 진폭) B에 대해서는, 패턴을 투영하지 않을 때 검출되는 광량 신호 레벨(베이스 광량)을 검출 함으로써, 중심 위치 C와 검출된 광량 신호 레벨 사이의 진폭 B를, 기준 진폭으로서 얻을 수 있다.On the other hand, with respect to the amplitude (reference amplitude) B when the focal position of the imaging optical system 23 coincides with the surface of the substrate W, by detecting the light amount signal level (base light amount) detected when not projecting a pattern, the central position An amplitude B between C and the detected light amount signal level can be obtained as the reference amplitude.

또한, 평균 광량 산출을 위해 측광부를 마련하는 경우, 상기 차광부나 포토 센서와는 상이한 독립된 측광부를 마련해도 무방하고, 혹은, 상기 차광부 및/또는 포토 센서에 의해 측광부를 겸용하는 구성으로 해도 무방하다. 그 경우, 차광부에 상술한 슬릿과는 상이한 위치에 개구부를 별도 마련하여, 개구부를 통과한 광의 광량을 측정하도록 하면 좋다. 개구부로서는, 적어도 패턴 열 PT의 라인 폭 K보다 넓고, 바람직하지는 패턴 열 PT전체의 폭PW보다 넓은 폭의 투광부분을 가지는 개구부를 벌면 좋다. 또한, 광량을 측정하기 위한 포토 센서를 별도 배치해도 무방하고, 혹은, 상술한 포토 센서에 의해 측광해도 무방하다.In addition, when the light metering unit is provided for calculating the average light amount, an independent light metering unit different from the light blocking unit or the photosensor may be provided, or the light blocking unit and/or the photosensor may also serve as a light metering unit. . In that case, what is necessary is just to provide an opening part separately in the position different from the above-mentioned slit in the light shielding part, and just to measure the amount of light which has passed through the opening part. As the opening, an opening having a light-transmitting portion at least wider than the line width K of the pattern column PT, preferably wider than the width PW of the entire pattern column PT is provided. Moreover, you may arrange|position separately the photosensor for measuring the amount of light, or you may measure light with the photo sensor mentioned above.

도 8은, 초점 이동량과 진폭비와의 상관 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a graph showing a correlation between a focus shift amount and an amplitude ratio.

도 8에서는, 초점 위치를 바꾸면서 검출되는 광량 분포에 근거해 산출한 진폭비를 플롯 한 그래프를 나타내고 있다. 진폭비 A/B가 클수록, 즉, 검출되는 진폭 A가 최대 진폭 B에 가까울수록 합초 위치에 가깝고, 초점 위치가 합초 위치에서 멀어짐에 따라, 진폭비 A/B가 작아진다.In FIG. 8, the graph which plotted the amplitude ratio calculated based on the light quantity distribution detected while changing a focal position is shown. The larger the amplitude ratio A/B, that is, the closer the detected amplitude A is to the maximum amplitude B, the closer to the in-focus position, and as the focus position moves away from the in-focus position, the smaller the amplitude ratio A/B.

그래서, 출하 시 등에 있어서, 미리 초점 이동 가능한 전 범위에서의 진폭비를 산출하고, 진폭비와 그 때의 결상 광학계(23)의 초점 위치를 대응 지은 데이터(마스터 데이터)를, 메모리(32)에 기억한다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 초점 조정용 패턴의 광을 투영한다. 그리고, 초점 조정용 프리즘(25)을 구동하여 초점 위치를 이동 가능한 거리 범위에서 바꾸면서, 이를 반복해서 실시한다.Therefore, at the time of shipment or the like, the amplitude ratio in the entire range in which the focus can be moved is calculated in advance, and data (master data) in which the amplitude ratio and the focal position of the imaging optical system 23 at that time are correlated (master data) is stored in the memory 32 . . Specifically, the light of the pattern for focus adjustment is projected while moving the stage 12 at a constant speed. Then, while driving the focus adjustment prism 25 to change the focus position within the movable distance range, this is repeatedly performed.

컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)에서 출력되는 신호에 근거해 진폭비를 산출하고, 마스터 데이터를 작성한다. 또한, 기판 W의 합초 위치 FP가 메모리(32)에 기억된다. 그리고, 합초 위치 FP를 중심으로 한 합초 범위 AR이 정해진다.The controller 30 calculates the amplitude ratio based on the signal output from the photodetector 28 and creates master data. In addition, the in-focus position FP of the substrate W is stored in the memory 32 . Then, the in-focus range AR centering on the in-focus position FP is determined.

합초 위치 FP는, 진폭비가 가장 큰 합초 범위 AR0로부터 오프셋(offset) 한 위치로 정해진다. 이는, 차광부(40)의 위치와 기판 W의 묘화면의 위치는, 기판 W의 두께 T(도 1 참조)만큼 차가 있고, 또한, 차광부(40)의 광 입사면이 기판 W의 탑재면(스테이지 표면)보다 조금 낮은 위치에 설치되어 있는 것에 기인한다. 합초 범위 AR의 폭(상한, 하한)은, 결상 광학계(23)의 초점 심도와 함께, 기판 W의 두께 T, 기판 W의 표면에 형성된 감광 재료의 종류, 요구되는 패턴 오더 등에 근거하여 정해진다.The in-focus position FP is determined as a position offset from the in-focus range AR0 with the largest amplitude ratio. In this case, there is a difference between the position of the light blocking portion 40 and the position of the drawing surface of the substrate W by the thickness T of the substrate W (refer to FIG. 1 ), and the light incident surface of the light blocking portion 40 is the mounting surface of the substrate W This is due to the fact that it is installed at a slightly lower position than (the stage surface). The width (upper limit, lower limit) of the in-focus range AR is determined based on the depth of focus of the imaging optical system 23, the thickness T of the substrate W, the type of photosensitive material formed on the surface of the substrate W, a required pattern order, and the like.

도 9는, 합초 상태 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다. 여기서는, 사용되는 기판 W 등에 맞춰 산출되는 초점 위치에 초점 조정용 프리즘(25)이 조정된 후, 각 기판의 노광 동작 개시 전, 혹은 소정 시간 경과할 때에 처리가 실시된다.9 is a diagram showing a flow of in-focus state monitoring processing. Here, after the focus adjustment prism 25 is adjusted to the focus position calculated according to the board|substrate W etc. used, a process is performed before the exposure operation start of each board|substrate, or when a predetermined time passes.

컨트롤러(30)는, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 열 PT를 차광부(40)를 향해 조사하도록, DMD 구동 회로(24)를 제어한다(S101). 그리고, 포토 센서 PD로부터 출력되는 광량 신호에 근거해, 진폭비 M이 산출되면(S102), 메모리(32)에 기억된 마스터 데이터 중에서 진폭비 M에 따른 초점 위치가, 합초 범위 R에 포함되는지 여부가 판단된다(S103). 또한, 진폭비의 연산에 대해서는, 컨트롤러(30)에서 실행해도 무방하다.The controller 30 controls the DMD driving circuit 24 so as to irradiate the bar-shaped pattern column PT toward the light shielding unit 40 while moving the stage 12 ( S101 ). Then, when the amplitude ratio M is calculated based on the light amount signal output from the photosensor PD (S102), it is determined whether the focus position according to the amplitude ratio M among the master data stored in the memory 32 is included in the focusing range R becomes (S103). In addition, you may carry out with the controller 30 about the calculation of an amplitude ratio.

검출되는 진폭비 M에 따른 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나는 경우, 컨트롤러(30)는, 모니터에 경고 표시하기 위한 표시 제어 처리를 실행한다(S104). 이에 따라, 유저는, 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나 있는 것을 인식할 수 있다. 또한, 경고 표시 이외의 버저(buzzer)음 발생 등, 다른 보지 수단에 의해 오퍼레이터에게 알리는 것도 가능하다.When the focus position according to the detected amplitude ratio M deviates from the in-focus range R, the controller 30 executes display control processing for displaying a warning on the monitor (S104). Accordingly, the user can recognize that the focus position is out of the focus range R. In addition, it is also possible to notify the operator by other holding means, such as generation of a buzzer sound other than the warning display.

이와 같이 제1 실시 형태에 의하면, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6이 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 판단한다.As described above, according to the first embodiment, while moving the stage 12, the pattern column PT composed of the bar-shaped patterns PL1 to PL4 is projected onto the light shielding portion 40 in which the slits ST1 to ST6 are formed from the photosensor PD. A light amount signal is output. Then, based on the amplitude ratio M obtained from the light amount signal, it is determined whether the in-focus state is maintained.

화소 사이즈 등에 의해 분해능이 제한되는 CCD를 사용하지 않고, 초점 검출용의 패턴 광을 기판 W에 대해 주사시킴으로써, 결상 광학계(23)의 합초 혹은 핀트 벗어남(out of focus)을 판단하기 때문에, 합초 상태를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 게다가, 메모리에 기억된 마스터 데이터에 대해 정해지는 합초 범위 R은, 진폭비의 변화율은 단조(單調) 감소하고 있으므로, 핀트 벗어남이 생긴 경우, 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나는 방향을 확실히 검출할 수 있다. 한편, 광 검출부(28)는 노광 위치 검출과 겸용해 사용되기 때문에, 초점 검출을 위해 전용 CCD를 설치할 필요가 없고, 코스트를 억제할 수 있다.Without using a CCD whose resolution is limited by pixel size or the like, by scanning the pattern light for focus detection onto the substrate W, the in-focus or out-of-focus of the imaging optical system 23 is determined, so the in-focus state can be detected with high precision. In addition, in the in-focus range R determined for the master data stored in the memory, the rate of change of the amplitude ratio monotonically decreases, so that when out-of-focus occurs, the direction in which the focus position deviates from the in-focus range R can be reliably detected. . On the other hand, since the light detection unit 28 is used in combination with exposure position detection, it is not necessary to provide a dedicated CCD for focus detection, and the cost can be reduced.

또한, 복수의 슬릿을 패턴 광이 통과해, 그 상대적 이동량에 근거해 평균 중심치를 산출 함으로써, 광원의 흔들림이나 포토 센서의 감도 얼룩짐 등이 생긴 경우에서도, 그 영향을 억제할 수 있다. 게다가, 복수의 바 상 패턴이 복수의 슬릿을 통과하는 것에 의해, 평균치의 모수(母數)가 확대되어, 진폭비가 정밀도 좋게 계측된다.In addition, even when pattern light passes through a plurality of slits and the average center value is calculated based on the relative movement amount, even when fluctuations in the light source or irregularity in the sensitivity of the photosensor occur, the influence can be suppressed. In addition, when the plurality of bar-shaped patterns pass through the plurality of slits, the parameter of the average value is enlarged, and the amplitude ratio is accurately measured.

초점 검출용 패턴 열의 바 상 패턴은, 주 주사 방향으로 수직이 아니어도 무방하고, 슬릿 형성 방향에 맞춰 패턴 형상을 정해, 상술한 연속적 광량 분포가 얻어지도록 슬릿의 주 주사 방향 폭, 패턴 광의 주 주사 방향 폭을 정해도 무방하다. 포토 센서에 대해서는, 각 주사 밴드에 대해 포토 센서를 설치하는 것도 가능하다.The bar-shaped pattern of the pattern column for focus detection may not be perpendicular to the main scanning direction, and the main scanning direction width of the slit, the main scanning direction of the pattern light, so that the pattern shape is determined according to the slit formation direction to obtain the above-described continuous light quantity distribution It is free to set the direction width. About a photo sensor, it is also possible to provide a photo sensor with respect to each scanning band.

다음으로, 도 10~13을 이용해, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에서는, 결상 광학계의 해상 성능을 모니터링 한다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 실질적으로 같다.Next, 2nd Embodiment is demonstrated using FIGS. 10-13. In the second embodiment, the resolution performance of the imaging optical system is monitored. About the structure other than that, it is substantially the same as 1st Embodiment.

도 10은, 해상 성능을 유지한 경우의 광량 분포와 해상 성능이 저하한 경우의 광량 분포를 도시한 도면이다.Fig. 10 is a diagram showing a light amount distribution when the resolution performance is maintained and a light amount distribution when the resolution performance is lowered.

결상 광학계(23)의 해상 성능이 높은(문제 없는) 경우, 제1 실시 형태에서 설명한 것처럼, 해상 성능 한계에 가까운 바 상 패턴의 광을 1개의 슬릿이 통과시키는 것에 의해 얻어지는 공간적 광량 분포 GD는, 그 피크를 중심으로 한 가우스 분포가 되고, 바 상 패턴의 엣지(edge)부에서 광량 변화(기울기)가 비교적 크다. 그렇지만, 해상 성능이 저하하면, 공간적 광량 분포 GD1은, 바 상 패턴의 엣지부에서의 광량 변화가 완만해지고, 또한, 피크 광량이 저하하여, 평탄한 파형상 광량 분포가 된다.When the resolution performance of the imaging optical system 23 is high (no problem), as described in the first embodiment, the spatial light amount distribution GD obtained by passing light of a bar-shaped pattern close to the resolution performance limit through one slit is, It becomes a Gaussian distribution centered on the peak, and the change in the amount of light (slope) at the edge of the bar-shaped pattern is relatively large. However, when the resolution performance decreases, in the spatial light quantity distribution GD1, the light quantity change at the edge portion of the bar-shaped pattern becomes gentle, and the peak light quantity decreases, resulting in a flat wavy light quantity distribution.

그 결과, 패턴 열 PT에 의한 연속한 공간적 광량 분포에서는, 파형의 산(피크 광량)과 곡(보텀 광량) 양쪽 모두의 중심 위치로부터의 거리는 작아진다. 즉, 공간적 광량 분포의 진폭이 작아진다. 따라서, 요구되는 최저한의 해상 성능에 따른 진폭을 기준이 되는 진폭으로 정하고, 제1 실시 형태와 같이, 공간적 광량 분포의 진폭을 검출해 진폭비를 연산 함으로써, 해상 성능을 모니터링 할 수 있다.As a result, in the continuous spatial light quantity distribution by the pattern column PT, the distance from the center position of both the peak (peak light quantity) and the valley (bottom light quantity) of the waveform becomes small. That is, the amplitude of spatial light quantity distribution becomes small. Accordingly, the resolution performance can be monitored by determining the amplitude according to the required minimum resolution performance as the reference amplitude, and calculating the amplitude ratio by detecting the amplitude of the spatial light quantity distribution as in the first embodiment.

도 11은, 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 12는, 기준이 되는 진폭을 가지는 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.11 is a diagram showing a graph showing the relationship between the resolution and the amplitude ratio. 12 is a diagram illustrating a spatial light quantity distribution having an amplitude serving as a reference.

도 11에는, 해상력과 진폭비와의 대응 관계를 나타내는 곡선 CG가 그려져 있다. 다만, 도 11의 그래프 횡축을 나타내는 해상력은, 결상 광학계(23)에 대한 단위 길이(1mm) 당 이미징(Imaging) 할 수 있는 직선 개수를 나타낸다. 해상 성능이 저하하면 진폭이 감소하므로, 진폭비의 값이 작아짐에 따라 해상력은 저하한다. 따라서, 측정되는 진폭비가 한도(하한)가 되는 진폭비 D0보다 크면, 요구되는 해상 성능은 유지된다.In Fig. 11, a curve CG showing the correspondence between the resolution and the amplitude ratio is drawn. However, the resolution indicating the horizontal axis of the graph of FIG. 11 indicates the number of straight lines that can be imaged per unit length (1 mm) for the imaging optical system 23 . Since the amplitude decreases when the resolution performance decreases, the resolution decreases as the value of the amplitude ratio decreases. Accordingly, if the amplitude ratio to be measured is greater than the amplitude ratio D0 which becomes the limit (lower limit), the required resolution performance is maintained.

도 12에 도시한 공간적 광량 분포 GD'는, 요구되는 해상 성능의 한도에 따른 1개의 바 상 패턴에 대한 공간적 광량 분포 GD1, GD2를 인접시켰을 때에 얻어지는 광량 분포를 나타내고 있다. 해상 성능 한도에 따른 공간적 광량 분포 GD1, GD2의 파형은, 노광 장치의 사양, 결상 광학계(23) 등의 광학 성능에 따라 정해진다.The spatial light quantity distribution GD' shown in Fig. 12 represents the light quantity distribution obtained when the spatial light quantity distributions GD1 and GD2 for one bar-shaped pattern are adjacent to each other according to the limit of the required resolution performance. Waveforms of spatial light quantity distributions GD1 and GD2 according to resolution performance limits are determined according to the specifications of the exposure apparatus and optical performance of the imaging optical system 23 and the like.

공간적 광량 분포 GD'의 진폭 A0과 해상 성능이 가장 높은 경우의 최대 진폭 B와의 비(A0/B)를 한도 진폭비 D0이라고 정하면, 검출되는 진폭 A와 기준 진폭 B와의 비 A/B가 D0 이상이면, 필요한 해상 성능을 만족시킨다고 판단할 수 있다. 한도 진폭비 D0 및 곡선 CG에 관한 데이터는, 메모리(32)에 미리 기억된다.If the ratio (A0/B) between the amplitude A0 of the spatial light distribution GD' and the maximum amplitude B in the case of the highest resolution performance is defined as the limit amplitude ratio D0, if the ratio A/B between the detected amplitude A and the reference amplitude B is greater than D0 , it can be judged that the required resolution performance is satisfied. Data relating to the limit amplitude ratio D0 and the curve CG are stored in advance in the memory 32 .

도 13은, 해상 성능의 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다. 제1 실시 형태와 같이, 임의의 타이밍(로트(lot) 생산의 개시 시, 혹은 소정 시간 경과할 때 등)에 처리를 한다.Fig. 13 is a diagram showing a flow of monitoring processing for resolution performance. As in the first embodiment, processing is performed at an arbitrary timing (when lot production is started, when a predetermined time has elapsed, etc.).

컨트롤러(30)는, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 열 PT를 차광부(40)를 향해 조사하도록, DMD 구동 회로(24)를 제어한다(S201). 그리고, 포토 센서 PD로부터 출력되는 광량 신호에 근거해 진폭비 M이 산출되면(S202), 진폭비 M이 한도 진폭비 D0 이상인지 여부가 판단된다(S203). 진폭비 M이 한도 진폭비 D0 미만인 경우, 경고음 버저 등에 의해 해상 성능 저하를 오퍼레이터에게 알린다(S204).The controller 30 controls the DMD driving circuit 24 so as to irradiate the bar-shaped pattern column PT toward the light blocking unit 40 while moving the stage 12 ( S201 ). Then, when the amplitude ratio M is calculated based on the light amount signal output from the photosensor PD (S202), it is determined whether the amplitude ratio M is equal to or greater than the limit amplitude ratio D0 (S203). When the amplitude ratio M is less than the limit amplitude ratio D0, an operator is notified of a decrease in resolution performance by a warning buzzer or the like (S204).

이와 같이, 제2 실시 형태에 의하면, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6이 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 해상력이 한도가 되는 해상력보다 저하하고 있는지 여부를 판단한다.In this way, according to the second embodiment, the photo sensor PD is projected by projecting the pattern column PT composed of the bar-shaped patterns PL1 to PL4 onto the light shielding portion 40 in which the slits ST1 to ST6 are formed while the stage 12 is moved. A light intensity signal is output from And based on the amplitude ratio M calculated|required from the light quantity signal, it is judged whether the resolution is falling below the resolution used as a limit.

제1, 제2 실시 형태에서는, 패턴 열의 라인/스페이스 폭이 동일함에 따라 광량 진폭의 중심 위치(평균 광량)가 일정하다고 간주하고, 합초 상태에서의 기준 진폭을 평균 광량과 패턴 비 투영 상태의 광량으로부터 산출하고 있으나, 그 이외의 방법으로 기준 진폭을 산출해도 무방하고, 또한, 패턴 열의 라인/스페이스 폭이 동일하지 않은 경우에 대해서도, 진폭비를 구하는 것은 가능하다. 예를 들면, 광학계 혹은 기판을 이동시키면서 실시하는 초점 조정에서, 합초 상태 혹은 해상력이 있는 상태에서의 파형상 광량의 진폭을 산출하고, 광원 출력 변동 등을 바탕으로, 초점 검출 시에 기준 진폭을 정해도 무방하다.In the first and second embodiments, it is assumed that the central position (average light quantity) of the light quantity amplitude is constant as the line/space widths of the pattern columns are the same, and the reference amplitude in the in-focus state is the average light quantity and the light quantity in the pattern non-projection state. , but the reference amplitude may be calculated by other methods, and it is possible to obtain the amplitude ratio even when the line/space widths of the pattern columns are not the same. For example, in focus adjustment performed while moving the optical system or substrate, the amplitude of the waveform-like light amount is calculated in the in-focus state or in the state with resolution, and the reference amplitude is determined at the time of focus detection based on fluctuations in the light source output, etc. is also free

또한, 스테이지를 이동시키면서 바 상 패턴 열을 투영하지 않고, CCD 등의 이미지 센서에 대해 L/S 패턴 광을 투영하여, 그 공간적 광량 분포로부터 합초 상태, 혹은 해상 성능 상태를 판단해도 무방하다.In addition, the L/S pattern light may be projected to an image sensor such as a CCD without projecting a bar-shaped pattern row while moving the stage, and the in-focus state or the resolution performance state may be determined from the spatial light quantity distribution.

다음으로, 도 14~20을 이용해, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에서는, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 검출해, 광량 저하가 있는지 여부를 모니터링 한다.Next, 3rd Embodiment is demonstrated using FIGS. 14-20. In the third embodiment, the light quantity distribution over the entire exposure area is detected, and whether there is a decrease in the light quantity is monitored.

제3 실시 형태의 노광 장치는, 도 1에 도시한 제1 실시 형태와 같은 구성을 채용한다. 다만, 프리즘 및 프리즘 구동부는 마련되어 있지 않다.The exposure apparatus of the third embodiment adopts the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 . However, the prism and the prism driving unit are not provided.

광학계의 열화가 없는지 여부를 조사하기 위해, 로트의 사이나 노광 작업 시간이 소정 시간 경과할 때에, 광량 측정이 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 광량 분포 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)로부터의 출력 신호에 근거해, 광량 저하가 생기는지 여부를 판단한다.In order to check whether there is no deterioration of the optical system, light quantity measurement is performed between lots or when the exposure operation time elapses for a predetermined time. Specifically, the pattern light for light quantity distribution detection is projected while moving the stage 12 at a constant speed. The controller 30 determines whether or not a decrease in the amount of light occurs based on the output signal from the light detection unit 28 .

또한, 패턴을 정확한 위치에 형성하기 위해, 노광 개시 위치에 관한 보정 처리가 노광 동작 개시 전에 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 위치 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 연산부(27)에서 보내 오는 위치 정보에 근거해, 노광 개시 위치를 보정한다.Further, in order to form the pattern at the correct position, correction processing regarding the exposure start position is performed before the exposure operation starts. Specifically, the pattern light for position detection is projected while moving the stage 12 at a constant speed. The controller 30 corrects the exposure start position based on the positional information transmitted from the calculating unit 27 .

이하, 도 14~15를 이용해, 합초 상태의 검출, 모니터링에 대해 설명한다.Hereinafter, detection and monitoring of an in-focus state are demonstrated using FIGS. 14-15.

도 14는, 광량 분포 측정용의 패턴 열과 차광부를 도시한 도면이다.Fig. 14 is a diagram showing a pattern column and a light shielding unit for measuring the light quantity distribution.

광량 분포 측정용의 패턴 PT는, 패턴 길이 Ly를 각각 가지는 복수의 바 상 패턴 PL1, PL2,‥이 주 주사 방향에 따라 등간격으로 늘어선 패턴 열(이하, 라인&스페이스(L/S) 패턴이라고도 한다)이며, 부 주사 방향으로 평행한 각 바 상 패턴이 피치 PP로 등간격으로 늘어서 있다. 여기서의 바 상 패턴 각각의 폭은, 부 주사 방향에 따른 1라인 분의 마이크로미러의 미소 투영 에리어 폭에 상당한다.The pattern PT for measuring the amount of light distribution is a pattern row (hereinafter also referred to as a line & space (L/S) pattern) in which a plurality of bar-like patterns PL1, PL2, ... each having a pattern length Ly are arranged at equal intervals along the main scanning direction. ), and each bar-shaped pattern parallel to the sub-scan direction is arranged at equal intervals with a pitch PP. The width of each bar-shaped pattern here corresponds to the width of the micro-projection area of the micromirror for one line along the sub-scan direction.

차광부(40)에 형성된 슬릿 SL은, 패턴 PT의 부 주사 방향에 따른 길이 Ly보다 큰 부 주사 방향에 따른 길이 SLL을 가진다. 또한, 슬릿 SL은, 패턴 PT의 라인 방향(긴 방향)에 대해, 미소 각도 θ만큼 경사지고 있다. 여기서 패턴 PT는, 상술한 것처럼 스테이지(12)에 규정된 X-Y 좌표계의 Y 방향(부 주사 방향)에 대해 미소 각도 θ°(도 3에서는 나타나지 않음)만큼 경사지도록 형성된다. 따라서, 슬릿 SL은, 부 주사 방향 Y에 대해 θ±θ°만큼 기울어져 있다.The slits SL formed in the light shielding portion 40 have a length SLL along the sub-scan direction greater than the length Ly along the sub-scan direction of the pattern PT. Further, the slits SL are inclined by a minute angle θ with respect to the line direction (longitudinal direction) of the pattern PT. Here, the pattern PT is formed to be inclined by a minute angle θ° (not shown in FIG. 3 ) with respect to the Y direction (sub-scan direction) of the X-Y coordinate system defined on the stage 12 as described above. Accordingly, the slits SL are inclined by θ±θ° with respect to the sub-scan direction Y.

슬릿 SL의 하방에 배치된 포토 센서 PD는, 여기서는 1개의 수광면을 가지는 1개의 포토 다이오드로 구성되어 있고, 바 상의 좁고 긴 영역(측광 영역) PDS를 가지는 슬릿 SL을 통과한 광만 수광한다. 즉, 포토 센서 PD의 수광면 전체 영역 PDS 중에서, 일부의 영역에 슬릿 SL을 투과한 광이 입사한다. 또한, 포토 센서 PD는, 슬릿 SL을 투과한 광이 모두 포토 센서 PD에 도달하도록, 그 부 주사 방향에 따른 길이 SB는 패턴 길이 Ly보다 길고, 슬릿 SL의 폭보다 큰 포토 센서 폭 PDW를 가진다. 한편, 후술하는 바와 같이, 슬릿 폭 SLB는 각 바 상 패턴의 폭보다 작다.The photosensor PD disposed below the slit SL is constituted by one photodiode having one light receiving surface here, and only the light that has passed through the slit SL having a narrow and elongated area (photometric area) PDS on the bar is received. That is, the light transmitted through the slit SL is incident on a part of the entire area PDS of the light receiving surface of the photosensor PD. Moreover, the length SB along the sub-scan direction is longer than the pattern length Ly, and the photosensor PD has the photosensor width PDW larger than the width of the slit SL so that all the light which has passed through the slit SL may reach the photosensor PD. On the other hand, as will be described later, the slit width SLB is smaller than the width of each bar-shaped pattern.

패턴 PT의 피치 PP는, 슬릿 SL의 주 주사 방향에 따른 점유 길이 B보다 커지도록 정해져 있다. 여기서, 점유 길이 B는, 슬릿 SL의 임의의 점 T1(여기서는 패턴 PT에 맞춘 슬릿 위치)으로부터 부 주사 방향으로 Ly 떨어진 점 T2 사이의, 주 주사 방향에 따라 차지하는 길이(사영(射影)했을 때의 길이)를 나타내고, 경사 각도 θ가 미소하므로, 주 주사 방향 점유 길이 B ≒ Lytanθ로 나타낼 수 있다.The pitch PP of the pattern PT is determined to be larger than the occupied length B along the main scanning direction of the slits SL. Here, the occupied length B is the length occupied along the main scanning direction (when projected) between the arbitrary point T1 of the slit SL (here, the slit position aligned with the pattern PT) and the point T2 separated by Ly in the sub-scan direction. length), and since the inclination angle θ is minute, it can be expressed as the occupied length B ≒ Lytanθ in the main scanning direction.

이와 같이, 패턴 피치 PP를 슬릿 SL의 주 주사 방향의 점유 길이 B보다 크게 정함으로써, 패턴 PT가 슬릿 SL을 통과할 때, 1개의 바 상 패턴이 슬릿 SL을 통과하기 시작하고 나서 통과 종료할 때까지, 다음의 바 상 패턴이 슬릿 SL의 통과를 개시하지 않는다. 즉, 라인 센서인 포토 센서 PD는, 바 상 패턴의 광을 시계열적으로 하나씩 차례로 수광하게 된다.In this way, by setting the pattern pitch PP to be larger than the occupied length B in the main scanning direction of the slit SL, when the pattern PT passes through the slit SL, when one bar-shaped pattern starts passing through the slit SL and then ends Until then, the following bar-like pattern does not initiate the passage of the slit SL. That is, the photo sensor PD, which is a line sensor, sequentially receives the bar-shaped light one by one in time series.

도 15a~도 15d는, 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다. 도 16은, 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과할 때에 취득되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포이다. 또한, 설명을 위해, 슬릿 SL의 패턴 PT에 대한 경사 각도를 과장해 그리고 있다.15A to 15D are diagrams illustrating a process in which one bar-shaped pattern PL1 passes through a slit SL. 16 is a light quantity distribution along the sub-scan direction obtained when one bar-shaped pattern PL1 passes through the slit SL. In addition, for explanation, the inclination angle of the slit SL with respect to the pattern PT is exaggerated.

슬릿 SL이 바 상 패턴 PL1에 대해서 경사지고 있기 때문에, 바 상 패턴 PL1의 한쪽의 긴 방향 사이드 LT1이 그 단부 EL에서 슬릿 SL과 교차하기 시작한다(도 15a 참조). 바 상 패턴 PL1이 상대 이동함에 따라, 패턴 PL1과 슬릿 SL과의 교차 레인지 R이 넓어지고(도 15b 참조), 슬릿 SL이 바 상 패턴 PL의 양 사이드 LT1, LT2와 교차하게 된다.Since the slit SL is inclined with respect to the bar-shaped pattern PL1, one longitudinal side LT1 of the bar-shaped pattern PL1 starts to intersect the slit SL at its end EL (see Fig. 15A). As the bar-shaped pattern PL1 moves relative to each other, the intersection range R between the pattern PL1 and the slit SL is widened (refer to FIG. 15B ), and the slit SL intersects both sides LT1 and LT2 of the bar-shaped pattern PL.

슬릿 SL이 바 상 패턴 PL1의 양 사이드 LT1, LT2와 교차하는 상태가 계속된 후(도 15c 참조), 사이드 LT2만 바 상 패턴 PL과 교차하는 단계로 이동하여, 최종적으로, 바 상 패턴 PL1 전체가 슬릿 SL을 넘어 간다(도 15d 참조).After the state in which the slit SL intersects both sides LT1 and LT2 of the bar-like pattern PL1 continues (see Fig. 15c), only the side LT2 moves to the step of intersecting the bar-like pattern PL, and finally, the entire bar-like pattern PL1 goes beyond the slit SL (see Fig. 15d).

도 16에는, 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과했을 때에 검출되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포를 나타내고 있다. 라인 센서인 포토 센서 PD는, 시계열적으로 광량을 검출하지만, 상술한 것처럼, 1개의 바 상 패턴 PL1의 슬릿 SL과의 교차 개시로부터 교차 종료까지의 사이, 이웃하는 바 상 패턴 PL2는 슬릿 SL과 교차하지 않는다.In Fig. 16, the light quantity distribution along the sub-scan direction detected when the bar-shaped pattern PL1 passes through the slit SL is shown. The photo sensor PD, which is a line sensor, detects the amount of light in time-series, but as described above, from the start to the end of the intersection of one bar-shaped pattern PL1 with the slit SL, the adjacent bar-shaped pattern PL2 and the slit SL do not cross

따라서, 포토 센서 PD에서 시계열적으로 검출되는 1개의 바 상 패턴에서의 광량 분포는, 부 주사 방향에 따른 광량 분포에 상당한다. 도 16의 (A)~(D)는, 각각 도 15a~도 15d가 도시하는 위치에 바 상 패턴 PL1이 있을 때의 광량을 나타내고 있다.Therefore, the light quantity distribution in one bar-shaped pattern detected time-sequentially by the photosensor PD corresponds to the light quantity distribution along the sub-scan direction. Figs. 16A to 16D show the amount of light when the bar-shaped pattern PL1 is located at the positions shown in Figs. 15A to 15D, respectively.

도 17은, 포토 센서의 광량 검출 시간 간격에 따른 슬릿의 이동 피치를 도시한 도면이다.Fig. 17 is a diagram showing the movement pitch of the slits according to the light amount detection time interval of the photosensor.

슬릿 SL이 주 주사 방향에 따라 이동 피치 d만큼 이동할 때마다 포토 센서 PD에서 광량이 검출되는 경우, 측정 길이 L(=Lx/tanθ)은, 부 주사 방향에 따른 피치 P(=d/tanθ)만큼 이동한다. 다만, 측정 길이 L은, 포토 센서 PD에서 광량이 검출되는 부 주사 방향에 따른 슬릿 길이를 나타낸다.When the amount of light is detected by the photosensor PD every time the slit SL moves by the movement pitch d along the main scanning direction, the measurement length L (=Lx/tanθ) is equal to the pitch P (=d/tanθ) along the sub-scan direction Move. However, the measurement length L represents the slit length along the sub-scan direction in which the amount of light is detected by the photosensor PD.

여기서, 패턴 PL1의 폭 Lx가 주 주사 방향에 따른 이동 피치 d보다 충분히 크므로, 측정 길이 L은 부 주사 방향에 따른 피치 P보다 충분히 길어진다(L≫P). 피치 P는 부 주사 방향에 따른 분해능을 나타내므로, 피치 P는 1개의 마이크로미러의 미소 투영 에리어 사이즈(셀 사이즈)보다 작아진다.Here, since the width Lx of the pattern PL1 is sufficiently larger than the movement pitch d along the main scanning direction, the measurement length L becomes sufficiently longer than the pitch P along the sub-scan direction (L»P). Since the pitch P represents the resolution along the sub-scan direction, the pitch P becomes smaller than the micro-projection area size (cell size) of one micromirror.

그 결과, 이동 피치 d 마다 검출되는 광량 분포를 부 주사 방향에 따른 광량 분포로 간주하면, 그 광량 변화는 셀 사이즈 이하의 변화로 나타내게 되어, 광량 분포 곡선은 평활하게 된다. 즉, 도 16에 도시한 것과 같은 단차가 없는 광량 분포 곡선을 얻을 수 있다. 바 상 패턴이 순차적으로 슬릿 SL을 통과할 때에 부 주사 방향에 따른 광량 분포가 검출되는 결과, 노광 에리어 EA 전체에 대한 광량 분포를 얻을 수 있다.As a result, if the light quantity distribution detected for each movement pitch d is regarded as the light quantity distribution along the sub-scan direction, the light quantity change is expressed as a change equal to or less than the cell size, and the light quantity distribution curve becomes smooth. That is, it is possible to obtain a light quantity distribution curve having no level difference as shown in FIG. 16 . When the bar-shaped pattern sequentially passes through the slit SL, the light amount distribution along the sub-scan direction is detected. As a result, the light amount distribution for the entire exposure area EA can be obtained.

도 18은, 각 바 상 패턴에 대한 광량 분포를 겹쳐서 도시한 도면이다. 도 19는, 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포를 3차원적으로 도시한 도면이다.Fig. 18 is a diagram showing the light amount distribution for each bar-shaped pattern overlaid. 19 is a diagram showing the light quantity distribution over the entire exposure area three-dimensionally.

도 19에는, 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포 LG를 나타내고 있다. 여기서는, 주변 부근에는 광량 감소가 생기지 않지만, 중심부에서 광량이 저하하고 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 노광 에리어 주위의 광량 분포 DPL1에서 최대 광량 MM을 검출하고, 중심 부근의 광량 분포 DPLm에서 최소 광량 ML이 검출된 경우, 그 광량비(ML/MM)에 근거해 광학계 등의 열화를 검지할 수 있다. 다만, 광량 검출에 대해서는, 검출에 유효한 범위 BE를 대상으로 하여 광량비를 산출한다.19, the light quantity distribution LG with respect to the whole exposure area is shown. Here, although a decrease in the amount of light does not occur in the vicinity of the periphery, the amount of light is falling in the center. As shown in Fig. 18, when the maximum light amount MM is detected in the light amount distribution DPL1 around the exposure area and the minimum light amount ML is detected in the light amount distribution DPLm near the center, the optical system is based on the light amount ratio (ML/MM) Deterioration of the back can be detected. However, for light amount detection, the light amount ratio is calculated with the range BE effective for detection as a target.

도 20은, 광량 분포 측정 및 경고 처리를 나타낸 플로우 차트이다. 여기서는, 소정의 가동 시간 마다 실행된다.Fig. 20 is a flowchart showing light amount distribution measurement and warning processing. Here, it is executed for every predetermined operating time.

노광 에리어를 슬릿 SL에 대해 상대 이동시키면서, 바 상 패턴 PT를 투영하고, 포토 센서 PD에 의해 광량을 검출한다(S301). 그리고, 포토 센서 PD로부터의 출력 신호에 근거해, 광량비를 산출한다. 또한, 광량비의 산출과 함께, 3차원적인 광량 분포 데이터를 작성하여, 도시하지 않은 메모리 등에 보존한다(S302).While the exposure area is moved relative to the slit SL, the bar-shaped pattern PT is projected, and the amount of light is detected by the photosensor PD (S301). And based on the output signal from photosensor PD, light quantity ratio is computed. In addition, three-dimensional light quantity distribution data is created along with the calculation of the light quantity ratio and stored in a memory (not shown) or the like (S302).

광량비가 미리 정한 임계치 이하인 경우, 조작 화면 등에 경고 표시하는 등 하여, 광량 저하한 것을 보지한다(S303, S304). 이때, 생산 관리용의 파일에 그 사실을 알리는 정보를 기록시켜도 무방하다. 또한, 연산 처리에 의해 얻어진 3차원적 광량 분포 데이터를, 부품 열화가 없는 초기의 광량 분포 데이터와 비교하여, 광량 저하가 생기고 있는지 판단해도 무방하다.When the light quantity ratio is equal to or less than a predetermined threshold, a warning is displayed on an operation screen or the like to keep the decrease in light quantity (S303, S304). At this time, the information notifying the fact may be recorded in the file for production management. Moreover, you may compare the three-dimensional light quantity distribution data obtained by calculation process with the light quantity distribution data of the initial stage without component deterioration, and you may judge whether the light quantity fall has arisen.

이와 같이, 제3 실시 형태에 의하면, 노광 장치(10)의 스테이지(12)에서, 포토 센서 PD의 상향에 슬릿 SL을 형성한 광 검출부(28)를 설치한다. 그리고, 슬릿 SL을 부 주사 방향에 대해 경사지게 한 상태에서 바 상 패턴 PT를 투영하고, 슬릿 SL을 통과시킨다. 이때, 바 상 패턴 PT의 피치 PP가, 슬릿 SL의 주 주사 방향에 따른 점유 길이 B보다 작아지도록 정해진다.Thus, according to 3rd Embodiment, in the stage 12 of the exposure apparatus 10, the light detection part 28 in which the slit SL was formed in the upward direction of the photosensor PD is provided. Then, the bar-shaped pattern PT is projected in a state in which the slit SL is inclined with respect to the sub-scan direction, and the slit SL is passed through. At this time, the pitch PP of the bar-shaped pattern PT is determined to be smaller than the occupied length B along the main scanning direction of the slit SL.

패턴 PT가 슬릿 SL을 통과하는 동안, 각 바 상 패턴 PT1, PT2…는, 1개씩 순서대로 바뀌면서 포토 센서 PD에 투영된다. 1개의 바 상 패턴이 슬릿 SL을 통과하고 있는 동안, 다음의 패턴이 슬릿 SL을 통과 개시하지 않는다. 그리고, 포토 센서 PD에서의 그 투영 영역이 미소 각도 θ에 따라 이동해 가는 것에 의해, 부 주사 방향에 따른 광량 분포를 검출 가능하게 되어, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 획득하는 것이 가능해진다.While the pattern PT passes through the slit SL, on each bar pattern PT1, PT2… are projected on the photosensor PD while being changed one by one in order. While one bar-like pattern is passing through the slit SL, the next pattern does not start passing through the slit SL. And when the projection area|region in the photosensor PD moves according to the minute angle (theta), it becomes possible to detect the light quantity distribution along the sub-scan direction, and it becomes possible to acquire the light quantity distribution of the whole exposure area.

노광 에리어의 광량 분포를 형성하기 위해서는, 노광 에리어의 슬릿 통과 시에 각 바 상 패턴의 광 전부가 수광될 필요가 있으므로, 경사 각도를 노광 에리어의 대각선 각도 이하로 정함으로써, 노광 에리어의 광량 분포 측정을 실현할 수 있다. 예를 들면, 영상 규격 등에 따라 광 변조 소자 어레이(마이크로미러 배열)의 종횡 사이즈가 4:3인 경우, 경사 각도 θ를 37°이하로 정하면 좋다. 또한, 광 변조 소자 어레이의 종횡 사이즈가 16:9인 경우, 경사 각도 θ를 30°이하로 정하면 좋다.In order to form the light amount distribution of the exposure area, all of the light of each bar-shaped pattern needs to be received when passing through the slits of the exposure area. can be realized For example, when the vertical and horizontal size of the optical modulation element array (micromirror array) is 4:3 according to the image standard, the inclination angle θ may be set to 37° or less. Further, when the vertical and horizontal size of the optical modulation element array is 16:9, the inclination angle θ may be set to 30° or less.

또한, 노광 에리어를 미소 각도 경사지게 해 상대 이동시키는 경우, 그 각도는 미소하다. 따라서, 묘화 테이블에 규정되는 부 주사 방향에 대해 슬릿의 경사 각도를 37°이하로 정함으로써, 같은 광량 분포를 구할 수 있다.In addition, when an exposure area is made to incline a minute angle and is relatively moved, the angle is minute. Therefore, the same light quantity distribution can be obtained by setting the inclination angle of the slit to be 37 degrees or less with respect to the sub-scan direction prescribed in the drawing table.

패턴 PT에 대한 슬릿 SL의 경사 각도 θ는 다양한 각도로 설정 가능하지만, 정밀도 면을 고려하면, L/S 패턴의 패턴 배열 개수를 가능한 한 늘리는 것이 바람직하다. 그런 의미에서는, 마이크로미러의 1라인으로 각 바 상 패턴을 투영하는 것이 바람직하다. 이 경우, 패턴 PT의 폭 등이 마이크로미러의 미소 투영 에리어(셀 사이즈) 등에 영향을 받으므로, B < PP를 만족시키기 위해서는, 소정의 경사 각도 이하로 정하는 것이 좋다.The inclination angle θ of the slit SL with respect to the pattern PT can be set to various angles, but in consideration of the precision, it is preferable to increase the number of pattern arrangements of the L/S pattern as much as possible. In that sense, it is preferable to project each bar-like pattern with one line of the micromirror. In this case, since the width of the pattern PT and the like are affected by the micromirror micro-projection area (cell size), etc., it is preferable to set the inclination angle to be less than or equal to a predetermined angle in order to satisfy B < PP.

한편, B < PP를 만족시키는 범위 내에서, θ를 가능한 한 크게 하는 편이 분해능을 보다 높일 수 있다. 또한, 측정 길이 L이 길어짐에 따라 광량 상승/하강 영역의 길이가 길어지면, 그 만큼 검출 유효 범위 BE가 좁아져 버린다. 유효 범위 BE를 가능한 한 넓히기 위해도, θ를 가능한 한 크게 하는 것이 좋다.On the other hand, within a range satisfying B < PP, the resolution can be further increased by making θ as large as possible. Also, as the length of the light quantity rising/falling region increases as the measurement length L increases, the detection effective range BE becomes narrower by that amount. In order to widen the effective range BE as much as possible, it is desirable to make θ as large as possible.

일례로서, XGA 규격에 따른 1024×768의 마이크로미러로 이루어지는 DMD를 사용하는 경우(라인 방향으로 1024 픽셀), 라인 피치 PP는 L/S 패턴의 라인 개수에 의해 정할 수 있다. 광량 분포 데이터의 정밀도 면을 고려해 16개 이상의 라인 개수로 설정하면, 라인 16개일 때의 피치 PP는 768/15 = 51 픽셀이 되어, B(=1024 tanθ) < PP(=51)를 만족시킬 필요가 있으므로, 경사 각도 θ는 2.8°보다 작게 정해진다. Y 방향의 분해능 P는 d/tanθ로 나타내지기 때문에, 이동 피치 d = 1㎛로 한 경우, θ = 2.8°일 때 분해능 P = 20㎛ 가 된다.As an example, in the case of using a DMD composed of a 1024×768 micromirror according to the XGA standard (1024 pixels in the line direction), the line pitch PP may be determined by the number of lines of the L/S pattern. If the number of lines is set to 16 or more in consideration of the precision of the light distribution data, the pitch PP when there are 16 lines becomes 768/15 = 51 pixels, so it is necessary to satisfy B(=1024 tanθ) < PP(=51) Therefore, the inclination angle θ is set to be smaller than 2.8°. Since the resolution P in the Y direction is expressed by d/tanθ, when the moving pitch d = 1 µm, the resolution P = 20 µm when θ = 2.8°.

한편, 검출 유효 범위 BE를 패턴 길이 Ly의 90%를 넘도록(즉, L은 Ly의 5% 이하가 되도록) 하고 싶은 경우, 패턴 광의 라인의 폭 Lx는 1 픽셀이므로, L = Lx/tanθ < Ly×0.05로부터, tanθ > 1/51.2가 유도된다. 즉, 경사 각도 θ는 1.2°보다 큰 각도로 정해진다. 이 경우, θ = 1.2°에서는 분해능 P = 48㎛가 된다.On the other hand, if it is desired that the detection effective range BE exceeds 90% of the pattern length Ly (that is, L is 5% or less of Ly), the width Lx of the line of pattern light is 1 pixel, so L = Lx/tanθ < Ly From ×0.05, tanθ > 1/51.2 is derived. That is, the inclination angle θ is determined to be an angle greater than 1.2°. In this case, at θ = 1.2°, the resolution P = 48 μm.

이상으로부터, 1.2°< θ < 2.8°의 범위에서 슬릿 SL과 패턴 PT가 이루는 각도 θ를 결정하는 것이 가능하고, 더욱 바람직하게는 2.0°< θ < 2.8°의 범위에서 θ를 결정해도 무방하다. 또한, 노광 에리어의 경사 각도 θ°가 있는 경우, 슬릿과 같은 측에 경사지고 있으면 그 만큼 감산하고, 슬릿과 반대 측에 경사지고 있으면 그 만큼 가산하면 좋다.From the above, it is possible to determine the angle θ between the slit SL and the pattern PT in the range of 1.2° < θ < 2.8°, and more preferably, in the range of 2.0° < θ < 2.8°, θ may be determined. In the case where the exposure area has an inclination angle θ°, if it is inclined on the same side as the slit, it is subtracted by that amount, and if it is inclined on the side opposite to the slit, it may be added by that much.

또한, 포토 센서 PD에 대해서는, 상술한 긴 방향으로 늘어나는 좁고 긴 포토 다이오드 이외의 센서로 구성해도 무방하고, 바 상 패턴을 수광 가능하게 되는 수광면 사이즈를 가진 포토 센서이면 좋다. 포토 센서 PD 상(狀)으로 슬릿을 마련한 차광부 이외의 구성에 의해, 광량 분포를 검출하는 것도 가능하다. 또한, 투영 패턴에 대해서도, 상술한 패턴 이외의 L/S 패턴을 적용하는 것이 가능하다. L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록, L/S 패턴 광의 피치를 정함으로써, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 측정할 수 있다. 또한, 노광 헤드가 복수 있는 경우, 각 노광 헤드에 대해 슬릿을 형성하면 좋다.In addition, about the photo sensor PD, you may comprise sensors other than the narrow and elongate photodiode extending in the longitudinal direction mentioned above, and a photo sensor with the light receiving surface size which can receive light in a bar-shaped pattern may be sufficient. It is also possible to detect light quantity distribution by structures other than the light shielding part which provided the slit on the photo sensor PD. Moreover, it is possible to apply L/S patterns other than the above-mentioned pattern also to a projection pattern. By determining the pitch of the L/S pattern light so that the light amount of the pattern on each line of the L/S pattern is sequentially measured, the light amount distribution of the entire exposure area can be measured. Moreover, when there are a plurality of exposure heads, what is necessary is just to form a slit with respect to each exposure head.

측광부의 구성은 상기 구성으로 한정되지 않고, 예를 들면, 차광부와 포토 센서를 일체적으로 구성한 측광부를 노광 장치에 착탈이 자유롭게 장착 혹은 일체적으로 설치하도록 구성해도 무방하다. 라인 패턴에 대해 경사지는 좁고 긴(긴 방향으로 늘어난다)의 측광 영역을 통과한 광을 수광 가능한 수광 영역을 가지는 포토 센서를 마련하여, 패턴 광이 통과했을 때 수광 영역 전체 중에서 측광 영역에 따른 에리어에 광이 입사하도록 구성하면 좋다.The configuration of the light metering unit is not limited to the above configuration, and for example, the light metering unit in which the light shielding unit and the photosensor are integrally configured may be detachably attached to the exposure apparatus or provided integrally with the exposure apparatus. A photo sensor having a light receiving area capable of receiving light passing through a narrow and elongated (extending in the longitudinal direction) light metering area inclined with respect to the line pattern is provided, and when the pattern light passes through the entire light receiving area, the area corresponding to the metering area It is good to configure so that light is incident.

또한, 광량비가 아닌 광량차를 구하여, 차가 소정 임계치 이상일 때에 광학계의 열화가 생긴다고 판단해도 무방하다. 광량비, 광량차 이외의 파라미터에 의해 광량 변화를 검출해도 무방하다.In addition, it may be determined that deterioration of the optical system occurs when the difference is equal to or greater than a predetermined threshold by obtaining the light quantity difference, not the light quantity ratio. The light quantity change may be detected by parameters other than the light quantity ratio and the light quantity difference.

10: 노광 장치
22: DMD(광 변조 소자 어레이)
27: 연산부(광량 검출부)
28: 광 검출부(측광부)
30: 컨트롤러(노광 제어부, 광량 검출부, 보지부)
40: 차광부
PD: 포토 센서
SL: 슬릿(측광 영역)
10: exposure apparatus
22: DMD (Light Modulation Element Array)
27: arithmetic unit (light amount detection unit)
28: light detection unit (metering unit)
30: controller (exposure control unit, light quantity detection unit, holding unit)
40: light blocking unit
PD: photo sensor
SL: slit (metering area)

Claims (13)

복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 상기 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와,
상기 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 상기 피묘화체의 피묘화면에 결상시키는 결상 광학계와,
상기 피묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와,
상기 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와,
상기 측광부의 출력에 근거해, 합초 상태를 검출하는 합초 검출부를 갖추고,
상기 노광 제어부가, 상기 차광부를 상기 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시키고,
상기 합초 검출부가, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 있을 때의 기준 진폭에 근거해, 상기 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix;
a scanning unit for relatively moving the exposure area by the optical modulation element array with respect to the object to be drawn along the main scanning direction;
an exposure control unit configured to control the plurality of light modulation elements based on pattern data corresponding to the relative positions of the exposure areas;
an imaging optical system for imaging the patterned light from the light modulation element array on a drawing surface of the drawing object;
a light-shielding unit having at least one slit formed along the drawing surface;
a light metering unit for receiving the light passing through the slit;
an in-focus detection unit configured to detect an in-focus state based on the output of the light metering unit;
the exposure control unit projects line and space (L/S) pattern light while the light blocking unit moves relative to the exposure area;
The in-focus detection unit detects whether or not the image to be drawn is in the in-focus range based on the amplitude of the waveform-like light amount detected by projection of the L/S pattern light and the reference amplitude when it is in the in-focus range exposure device.
제1항에 있어서,
상기 합초 검출부가, 광량 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
According to claim 1,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the in-focus detection unit determines whether or not the in-focus range is within the in-focus range based on an amplitude ratio that is a ratio between a light quantity amplitude and a reference amplitude.
제2항에 있어서,
상기 합초 검출부가, 상기 진폭비와 상기 결상 광학계의 초점 위치와의 대응 관계에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
3. The method of claim 2,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the in-focus detection unit determines whether or not the in-focus range is present based on a correspondence relationship between the amplitude ratio and a focal position of the imaging optical system.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합초 검출부가, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the in-focus detection unit calculates a reference amplitude based on an average light amount of the L/S pattern light and a base light amount when the L/S pattern light is not projected.
제4항에 있어서,
상기 차광부가, 평균 광량 측정용의 개구부를 가지고,
상기 측광부가, 상기 평균 광량 측정용 개구부를 통과하는 L/S 패턴 광을 수광하는 평균 광량용 수광부를 가지는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
5. The method of claim 4,
The light-shielding unit has an opening for measuring the average light quantity,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light metering unit has a light receiving unit for an average light quantity that receives the L/S pattern light passing through the opening for measuring the average light quantity.
복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 상기 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와,
상기 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 상기 피묘화체의 피묘화면에 결상시키는 결상 광학계와,
상기 피묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와,
상기 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와,
상기 측광부로부터의 출력에 근거해, 상기 결상 광학계의 해상력을 검출하는 해상력 검출부를 갖추고,
상기 노광 제어부가, 상기 차광부를 상기 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인&스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시키고,
상기 해상력 검출부가, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix;
a scanning unit for relatively moving the exposure area by the optical modulation element array with respect to the object to be drawn along the main scanning direction;
an exposure control unit configured to control the plurality of light modulation elements based on pattern data corresponding to the relative positions of the exposure areas;
an imaging optical system for imaging the patterned light from the light modulation element array on a drawing surface of the drawing object;
a light-shielding unit having at least one slit formed along the drawing surface;
a light metering unit for receiving the light passing through the slit;
a resolution detection unit configured to detect the resolution of the imaging optical system based on the output from the light metering unit;
the exposure control unit projects line & space (L/S) pattern light while the light blocking unit moves relative to the exposure area;
Detecting whether the resolution is lower than the limit resolution based on the amplitude of the waveform light amount detected by the projection of the L/S pattern light and the reference amplitude when the resolution detection unit has a resolution greater than or equal to a predetermined limit resolution Exposure apparatus characterized in that.
제6항에 있어서,
상기 해상력 검출부가, 검출되는 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
7. The method of claim 6,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the resolving power detection unit determines whether the resolving power is lower than a limit resolving power based on an amplitude ratio that is a ratio between the detected amplitude and the reference amplitude.
제7항에 있어서,
상기 해상력 검출부가, 진폭비와 상기 결상 광학계의 해상력과의 대응 관계에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
8. The method of claim 7,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the resolving power detecting unit determines whether or not the resolving power is lower than the limit resolving power based on a correspondence relationship between the amplitude ratio and the resolving power of the imaging optical system.
복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인&스페이스(L/S) 패턴의 광을 상기 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와,
L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하는 측광부와,
L/S 패턴이 상기 측광 영역을 상대 이동할 때의 상기 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖추고,
L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 순서대로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are arranged in a matrix;
a scanning unit for relatively moving the exposure area by the optical modulation element array with respect to the object to be drawn along the main scanning direction;
an exposure control unit that controls the plurality of light modulation elements to project light in a line and space (L/S) pattern arranged along the main scanning direction onto the object to be drawn;
A light metering unit for receiving light passing through a narrow and long light metering area inclined with respect to the line direction of the L/S pattern;
a light quantity detection unit configured to detect a light quantity distribution of an exposure area based on an output from the light metering unit when the L/S pattern moves relative to the light metering area;
An exposure apparatus characterized in that the pitch of the L/S pattern is determined so that the light amount of the pattern on each line of the L/S pattern is sequentially measured.
제9항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
Lytanθ < PP
다만, Ly는 L/S 패턴의 부 주사 방향에 따른 길이를 나타내고, θ는 기울기 각도를 나타내고, PP는 L/S 패턴의 피치를 나타낸다.
10. The method of claim 9,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle of the photometric area with respect to the line direction satisfies the following expression.
Lytanθ < PP
However, Ly represents the length along the sub-scan direction of the L/S pattern, θ represents the inclination angle, and PP represents the pitch of the L/S pattern.
제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
θ ≤ 37°
다만, θ는 상기 측광 영역의 기울기 각도를 나타낸다.
11. The method according to any one of claims 9 to 10,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle of the photometric area with respect to the line direction satisfies the following expression.
θ ≤ 37°
However, θ represents the inclination angle of the photometric area.
제11항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
1.2 °< θ < 2.8°
다만, θ는 상기 측광 영역의 기울기 각도를 나타낸다.
12. The method of claim 11,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle of the photometric area with respect to the line direction satisfies the following expression.
1.2 °< θ < 2.8°
However, θ represents the inclination angle of the photometric area.
제9항에 있어서,
상기 광량 검출부가, 노광 에리어의 광량 분포 그래프를 작성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
10. The method of claim 9,
The said light amount detection part creates the light amount distribution graph of an exposure area, The exposure apparatus characterized by the above-mentioned.
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