KR102477736B1 - 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법 - Google Patents

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Abstract

곡률을 보정 가능한 미러 변형 유닛 (70) 을 갖는 평면 미러 (68) 와, 마스크 (M) 측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 를 촬상 가능한 CCD 카메라 (30) 와, 1 층째의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때에 있어서의 워크 (W) 에 조사되는 주광선 (EL) 의 각도와 마스크 (M) 및 워크 (W) 사이의 갭으로부터 계산되는 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 초기 어긋남 성분을 기억하는 기억부 (91) 와, 2 층째 이후의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때, CCD 카메라 (30) 에 의해 관측되는 워크 (W) 측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에 대해 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크 (W) 측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 와, 마스크 (M) 측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 로 얼라인먼트 조정하는 제어 장치 (90) 를 구비한다.

Description

근접 노광 장치 및 근접 노광 방법
본 발명은, 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1 에는, 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 각각 구비하는 복수의 반사경을 갖고, 마스크측의 일방의 반사경은, 워크의 변형량에 따라 미러 굽힘 기구를 구동시켜 워크의 변형을 보정하고, 타방의 반사경은, 일방의 반사경의 곡률을 보정한 상태에서, 미러 굽힘 기구를 구동시켜 반사경의 곡률을 보정하여 노광광의 조도 분포를 향상시키는 노광 장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2015-146417호
그런데, 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 미러 굽힘을 실시하면, 워크에 조사되는 노광광의 주광선의 각도가 워크에 대해 수직이 아니게 되어, 전사 패턴이 그만큼 어긋나 전사되게 된다. 이 때문에, 2 층째를 노광할 때의 얼라인먼트에 사용되는, 1 층째를 노광했을 때에 전사된 워크측의 얼라인먼트 마크는, 위치가 어긋나 전사되어 있는 경우가 있다. 이 워크측의 얼라인먼트 마크를 사용하여 얼라인먼트 조정하고, 2 층째 이후의 노광을 실시하면, 상기 주광선의 각도의 어긋남분만큼 어긋나 노광 전사되기 때문에, 노광 정밀도가 저하된다.
또, 워크는 노광했을 때에, 워크의 온도 변화에 의한 신장, 흡착 상태의 변화, 워크의 특성 등에 의해, 워크마다 고유의 변형이 발생한다. 이 때문에, 2 층째 이후를 노광할 때의 얼라인먼트에 사용되는, 워크측의 얼라인먼트 마크에는, 상기 워크에 고유한 변형에 의해서도 위치가 어긋나 전사되어 있는 경우가 있다.
특허문헌 1 에 기재된 노광 장치에서는, 워크의 변형에 따라 반사경의 곡률을 보정하고 있는데, 1 층째의 노광시의 데클러네이션각의 변화분만큼, 얼라인먼트 마크가 위치가 어긋나는 점을 고려하고 있지 않다. 또, 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남만으로는, 워크 고유의 변형을 판단할 수 없다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은, 미러 굽힘에 수반하는 노광광의 주광선의 각도에서 기인하는 얼라인먼트 오차를 보정하여 마스크의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사 가능한 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법을 제공하는 것에 있다. 또, 제 2 목적은, 워크 고유의 변형에서 기인하는 어긋남량을 보정하여 마스크의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사 가능한 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 하기의 구성에 의해 달성된다.
(1) 워크를 지지하는 워크 지지부와,
마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 장치로서,
상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라와,
1 층째의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때에 있어서의 상기 워크에 조사되는 상기 노광광의 주광선의 각도와, 상기 마스크 및 상기 워크 사이의 갭으로부터 계산되는, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 기억하는 기억부와,
2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 얼라인먼트 카메라에 의해 관측되는 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해 상기 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크측의 보정 얼라인먼트 마크와, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트 조정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
(2) 상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구를 구동시켜 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 근접 노광 장치.
(3) 상기 미러 굽힘 기구를 구비한 상기 반사경을, 그 반사경에 대해 수직 방향으로 각각 이동 가능한 미러 이동 기구를 추가로 구비하고,
상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 평균 어긋남량을 산출하고, 그 평균 어긋남량에 기초하여 상기 미러 이동 기구에 의해 상기 반사경의 기울기를 변경함과 함께, 상기 각 위치에서의 어긋남량과 상기 평균 어긋남량의 차분에 기초하여 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 근접 노광 장치.
(4) 상기 기억부는, 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하고,
상기 제어 장치는, 상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 근접 노광 장치.
(5) 워크를 지지하는 워크 지지부와,
마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 장치로서,
상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하고,
2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 기억부와,
상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
(6) 워크를 지지하는 워크 지지부와,
마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계와,
상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하는 근접 노광 장치를 사용하여, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 방법으로서,
1 층째의 마스크의 패턴을 노광할 때에 있어서의 상기 워크에 조사되는 상기 노광광의 주광선의 각도와, 상기 마스크 및 상기 워크 사이의 갭으로부터 계산되는, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 기억하는 공정과,
2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 얼라인먼트 카메라에 의해 관측되는 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해 상기 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크측의 보정 얼라인먼트 마크와, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
(7) 상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구를 구동시켜 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 (6) 에 기재된 근접 노광 방법.
(8) 상기 근접 노광 장치는, 상기 미러 굽힘 기구를 구비한 상기 반사경을, 그 반사경에 대해 수직 방향으로 각각 이동 가능한 미러 이동 기구를 추가로 구비하고,
상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 평균 어긋남량을 산출하고, 그 평균 어긋남량에 기초하여 상기 미러 이동 기구에 의해 상기 반사경의 기울기를 변경함과 함께, 상기 각 위치에서의 어긋남량과 상기 평균 어긋남량의 차분에 기초하여 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 (6) 에 기재된 근접 노광 방법.
(9) 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 공정과,
상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 (6) 에 기재된 근접 노광 방법.
(10) 워크를 지지하는 워크 지지부와,
마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계와,
상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하는 근접 노광 장치를 사용하여, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 방법으로서,
2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 공정과,
상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
본 발명의 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법에 의하면, 1 층째의 마스크의 패턴을 노광할 때에 있어서의 워크에 조사되는 상기 노광광의 주광선의 각도와, 마스크 및 워크 사이의 갭으로부터 계산되는, 워크측의 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 기억하고, 2 층째 이후의 마스크의 패턴을 노광할 때, 얼라인먼트 카메라에 의해 관측되는 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크측의 보정 얼라인먼트 마크와, 마스크측의 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트 조정한다. 이로써, 미러 굽힘에 수반하는 노광광의 주광선의 각도에서 기인하는 얼라인먼트 오차를 보정하여 마스크의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사할 수 있다.
또, 본 발명의 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법에 의하면, 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 마스크의 패턴을 노광할 때, 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하고, 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 미러 굽힘 기구에 의해 반사경의 곡률을 보정한다. 이로써, 워크 고유의 변형에서 기인하는 어긋남량을 보정하여 마스크의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치의 정면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 조명 광학계를 나타내는 도면이다.
도 3 의 (a) 는, 조명 광학계의 미러 변형 유닛을 나타내는 평면도이고, (b) 는 (a) 의 A-A 선을 따른 단면도이고, (c) 는, (a) 의 B-B 선을 따른 단면도이다.
도 4 는 도 3 의 미러 변형 유닛의 지지 기구를 작동한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 는 미러 변형 유닛의 작동 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 6 은 데클러네이션각에 의해 마스크의 얼라인먼트 마크가 어긋나 워크에 전사되는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된, 데클러네이션각과 노광 갭으로부터 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 산출하는 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된, 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 보정하여 얼라인먼트 조정하는 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 9 의 (a) 는, 얼라인먼트 조정 전에 얼라인먼트 카메라로 관측되는 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도, (b) 는, 얼라인먼트 조정 후의 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된, 미러 이동 기구를 구비한 평면 미러의 개략 사시도이다.
도 11 의 (a) 는, 도 10 의 미러 이동 기구의 동작 상태의 일례이고, (b) 는, 도 10 의 미러 이동 기구의 동작 상태의 다른 예이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된, 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 보정하고, 추가로 워크 고유의 변형에 의한 어긋남 성분을 보정하여 2 층째 이후의 워크를 노광하는 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 13 은 초기 어긋남 성분을 오프셋한 마크간 거리의 평균값에 기초하여, 2 층째 이후의 소정의 층의 마스크의 패턴을 노광하는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 14 의 (a) 는 1 장째의 워크 노광시의 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도, (b) 는 2 장째의 워크 노광시의 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도, (c) 는 3 장째의 워크 노광시의 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도, (d) 는 4 장째의 워크를, 1 ∼ 3 장째의 얼라인먼트 마크의 어긋남 성분을 평균화하여 노광할 때의 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 나타내는 모식도이다.
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명에 관련된 노광 장치의 제 1 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 근접 노광 장치 (PE) 는, 피노광재로서의 워크 (W) 보다 작은 마스크 (M) 를 사용하고, 마스크 (M) 를 마스크 스테이지 (마스크 지지부) (1) 에서 유지함과 함께, 워크 (W) 를 워크 스테이지 (워크 지지부) (2) 에서 유지하고, 마스크 (M) 와 워크 (W) 를 근접시켜 소정의 노광 갭으로 대향 배치한 상태에서, 조명 광학계 (3) 로부터 패턴 노광용의 광을 마스크 (M) 를 향하여 조사함으로써, 마스크 (M) 의 패턴을 워크 (W) 상에 노광 전사한다. 또, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 (M) 에 대해 X 축 방향과 Y 축 방향의 2 축 방향으로 스텝 이동시켜, 스텝마다 노광 전사가 실시된다.
워크 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 스텝 이동시키기 위해서, 장치 베이스 (4) 상에는, X 축 이송대 (5a) 를 X 축 방향으로 스텝 이동시키는 X 축 스테이지 이송 기구 (5) 가 설치되어 있다. X 축 스테이지 이송 기구 (5) 의 X 축 이송대 (5a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 를 Y 축 방향으로 스텝 이동시키기 위해서, Y 축 이송대 (6a) 를 Y 축 방향으로 스텝 이동시키는 Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 가 설치되어 있다. Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 의 Y 축 이송대 (6a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 가 설치되어 있다. 워크 스테이지 (2) 의 상면에는, 워크 (W) 가 워크 척 등에 의해 진공 흡인된 상태에서 유지된다. 또, 워크 스테이지 (2) 의 측부에는, 마스크 (M) 의 하면 높이를 측정하기 위한 기판측 변위 센서 (15) 가 배치 형성되어 있다. 따라서, 기판측 변위 센서 (15) 는, 워크 스테이지 (2) 와 함께 X, Y 축 방향으로 이동 가능하다.
장치 베이스 (4) 상에는, 복수 (도면에 나타내는 실시형태에서는 4 개) 의 X 축 리니어 가이드의 가이드 레일 (51) 이 X 축 방향으로 배치되고, 각각의 가이드 레일 (51) 에는, X 축 이송대 (5a) 의 하면에 고정된 슬라이더 (52) 가 걸쳐서 가설되어 있다. 이로써, X 축 이송대 (5a) 는, X 축 스테이지 이송 기구 (5) 의 제 1 리니어 모터 (20) 로 구동되어, 가이드 레일 (51) 을 따라 X 축 방향으로 왕복 이동 가능하다. 또, X 축 이송대 (5a) 상에는, 복수의 Y 축 리니어 가이드의 가이드 레일 (53) 이 Y 축 방향으로 배치되고, 각각의 가이드 레일 (53) 에는, Y 축 이송대 (6a) 의 하면에 고정된 슬라이더 (54) 가 걸쳐서 가설되어 있다. 이로써, Y 축 이송대 (6a) 는, Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 의 제 2 리니어 모터 (21) 로 구동되어, 가이드 레일 (53) 을 따라 Y 축 방향으로 왕복 이동 가능하다.
Y 축 스테이지 이송 기구 (6) 와 워크 스테이지 (2) 사이에는, 워크 스테이지 (2) 를 상하 방향으로 이동시키기 위해서, 비교적 위치 결정 분해능은 러프하지만 이동 스트로크 및 이동 속도가 큰 상하 조동 (粗動) 장치 (7) 와, 상하 조동 장치 (7) 와 비교하여 고분해능에 의한 위치 결정이 가능하여 워크 스테이지 (2) 를 상하로 미동 (微動) 시켜 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 대향면 사이의 갭을 소정량으로 미세 조정하는 상하 미동 장치 (8) 가 설치되어 있다.
상하 조동 장치 (7) 는 후술하는 미동 스테이지 (6b) 에 형성된 적절한 구동 기구에 의해 워크 스테이지 (2) 를 미동 스테이지 (6b) 에 대해 상하동시킨다. 워크 스테이지 (2) 의 바닥면의 4 개 지점에 고정된 스테이지 조동축 (14) 은, 미동 스테이지 (6b) 에 고정된 직동 베어링 (14a) 에 걸어맞춰져, 미동 스테이지 (6b) 에 대해 상하 방향으로 안내된다. 또한, 상하 조동 장치 (7) 는, 분해능이 낮아도, 반복 위치 결정 정밀도가 높은 것이 바람직하다.
상하 미동 장치 (8) 는, Y 축 이송대 (6a) 에 고정된 고정대 (9) 와, 고정대 (9) 에 그 내단측을 비스듬히 하방으로 경사지게 한 상태에서 장착된 리니어 가이드의 안내 레일 (10) 을 구비하고 있고, 그 안내 레일 (10) 에 걸쳐서 가설된 슬라이더 (11) 를 통하여 안내 레일 (10) 을 따라 왕복 이동하는 슬라이드체 (12) 에 볼 나사의 너트 (도시 생략) 가 연결됨과 함께, 슬라이드체 (12) 의 상단면은 미동 스테이지 (6b) 에 고정된 플랜지 (12a) 에 대해 수평 방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 접하고 있다.
그리고, 고정대 (9) 에 장착된 모터 (17) 에 의해 볼 나사의 나사축을 회전 구동시키면, 너트, 슬라이더 (11) 및 슬라이드체 (12) 가 일체가 되어 안내 레일 (10) 을 따라 경사 방향으로 이동하고, 이로써, 플랜지 (12a) 가 상하 미동한다.
또한, 상하 미동 장치 (8) 는, 모터 (17) 와 볼 나사에 의해 슬라이드체 (12) 를 구동시키는 대신에, 리니어 모터에 의해 슬라이드체 (12) 를 구동시키도록 해도 된다.
이 상하 미동 장치 (8) 는, Z 축 이송대 (6a) 의 Y 축 방향의 일단측 (도 1 의 좌단측) 에 1 대, 타단측에 2 대, 합계 3 대 설치되어 각각이 독립적으로 구동 제어되도록 되어 있다. 이로써, 상하 미동 장치 (8) 는, 갭 센서 (27) 에 의한 복수 지점에서의 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 갭량의 계측 결과에 기초하여, 3 개 지점의 플랜지 (12a) 의 높이를 독립적으로 미세 조정하여 워크 스테이지 (2) 의 높이 및 기울기를 미세 조정한다.
또한, 상하 미동 장치 (8) 에 의해 워크 스테이지 (2) 의 높이를 충분히 조정할 수 있는 경우에는, 상하 조동 장치 (7) 를 생략해도 된다.
또, Y 축 이송대 (6a) 상에는, 워크 스테이지 (2) 의 Y 방향의 위치를 검출하는 Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 대향하는 바 미러 (19) 와, 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향의 위치를 검출하는 X 축 레이저 간섭계에 대향하는 바 미러 (모두 도시 생략) 가 설치되어 있다. Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 대향하는 바 미러 (19) 는, Y 축 이송대 (6a) 의 일측에서 X 축 방향을 따라 배치되어 있고, X 축 레이저 간섭계에 대향하는 바 미러는, Y 축 이송대 (6a) 의 일단측에서 Y 축 방향을 따라 배치되어 있다.
Y 축 레이저 간섭계 (18) 및 X 축 레이저 간섭계는, 각각 항상 대응하는 바 미러에 대향하도록 배치되어 장치 베이스 (4) 에 지지되어 있다. 또한, Y 축 레이저 간섭계 (18) 는, X 축 방향으로 이간되어 2 대 설치되어 있다. 2 대의 Y 축 레이저 간섭계 (18) 에 의해, 바 미러 (19) 를 통하여 Y 축 이송대 (6a), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 의 Y 축 방향의 위치 및 요잉 오차를 검출한다. 또, X 축 레이저 간섭계에 의해, 대향하는 바 미러를 통하여 X 축 이송대 (5a), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향의 위치를 검출한다.
마스크 스테이지 (1) 는, 대략 장방 형상의 프레임체로 이루어지는 마스크 베이스 프레임 (24) 과, 그 마스크 베이스 프레임 (24) 의 중앙부 개구에 갭을 통하여 삽입되고 X, Y, θ 방향 (X, Y 평면 내) 으로 이동 가능하게 지지된 마스크 프레임 (25) 을 구비하고 있고, 마스크 베이스 프레임 (24) 은 장치 베이스 (4) 로부터 돌출 형성된 지주 (4a) 에 의해 워크 스테이지 (2) 의 상방의 정위치에 유지되어 있다.
마스크 프레임 (25) 의 중앙부 개구의 하면에는, 프레임상의 마스크 홀더 (26) 가 형성되어 있다. 즉, 마스크 프레임 (25) 의 하면에는, 도시되지 않은 진공식 흡착 장치에 접속되는 복수의 마스크 홀더 흡착 홈이 형성되어 있고, 마스크 홀더 (26) 가 복수의 마스크 홀더 흡착 홈을 통하여 마스크 프레임 (25) 에 흡착 유지된다.
마스크 홀더 (26) 의 하면에는, 마스크 (M) 의 마스크 패턴이 그려져 있지 않은 주연부를 흡착하기 위한 복수의 마스크 흡착 홈 (도시 생략) 이 개방 형성되어 있고, 마스크 (M) 는, 마스크 흡착 홈을 통하여 도시되지 않은 진공식 흡착 장치에 의해 마스크 홀더 (26) 의 하면에 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지된다.
또, 마스크 프레임 (25) 에는, 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와, 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 를 촬상하는 얼라인먼트 조정용의 CCD 카메라 (30) 가 탑재되어 있다. 근접 노광 장치 (PE) 는, CCD 카메라 (30) 에 의해 촬상된 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 마크간 거리에 기초하여 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 조정하는 제어 장치 (90) 를 구비한다. 제어 장치 (90) 는, 후술하는 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 초기 어긋남 성분이나, 워크 고유의 변형에서 기인하는 변형 기인 어긋남 성분을 기억하는 기억부 (91) 를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 워크 스테이지 (2) 에는, 워크 스테이지 (2) 에 조사되는 노광광의 조도를 측정하는 조도 측정 수단으로서의 복수의 조도 센서 (95) 가 형성되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (PE) 의 조명 광학계 (3) 는, 자외선 조사용의 광원인 고압 수은 램프 (61), 및 이 고압 수은 램프 (61) 로부터 조사된 광을 집광하는 리플렉터 (62) 를 각각 구비한 멀티 램프 유닛 (60) 과, 광로 (EL) 의 방향을 바꾸기 위한 평면 미러 (63) 와, 조사 광로를 개폐 제어하는 노광 제어용 셔터 유닛 (64) 과, 노광 제어용 셔터 유닛 (64) 의 하류측에 배치되고, 리플렉터 (62) 에서 집광된 광을 조사 영역에 있어서 가능한 한 균일한 조도 분포가 되도록 하여 출사하는 옵티컬 인터그레이터 (65) 와, 옵티컬 인터그레이터 (65) 로부터 출사된 광로 (EL) 의 방향을 바꾸기 위한 평면 미러 (66) 와, 고압 수은 램프 (61) 로부터의 광을 평행광으로서 조사하는 콜리메이션 미러 (67) 와, 그 평행광을 마스크 (M) 를 향하여 조사하는 평면 미러 (68) 를 구비한다. 또한, 옵티컬 인터그레이터 (65) 와 노광면 사이에는, DUV 컷 필터, 편광 필터, 밴드 패스 필터가 배치되어도 된다. 또, 광원은, 고압 수은 램프의 단일한 램프여도 되고, 혹은, LED 에 의해 구성되어도 된다.
그리고, 노광시에 그 노광 제어용 셔터 유닛 (64) 이 열림 제어되면, 멀티 램프 유닛 (60) 으로부터 조사된 광이, 평면 미러 (63), 옵티컬 인터그레이터 (65), 평면 미러 (66), 콜리메이션 미러 (67), 평면 미러 (68) 를 통하여, 마스크 홀더 (26) 에 유지되는 마스크 (M), 나아가서는 워크 (W) 의 표면에 패턴 노광용의 광으로서 조사되어, 마스크 (M) 의 노광 패턴이 워크 (W) 상에 노광 전사된다.
여기서, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 평면 미러 (66, 68) 는, 정면에서 보았을 때 사각형상으로 형성된 유리 소재로 이루어진다. 마스크측의 평면 미러 (68) 는, 평면 미러 (68) 의 이면측에 형성된 미러 굽힘 기구인 복수의 미러 변형 유닛 (70) 에 의해 미러 변형 유닛 유지 프레임 (71) 에 지지되어 있다. 미러 변형 유닛 (70) 은, 복수의 패드 (72) 와, 복수의 유지 부재 (73) 와, 구동 장치인 복수의 모터 (74) 를 구비한다. 미러 변형 유닛 (70) 은, 평면 미러 (68) 의 이면의 중앙 부근 3 개 지점, 및 주연부 16 개 지점에 형성되어 있다.
중앙 부근에 형성된 미러 변형 유닛 (70) 에서는, 패드 (72) 가 평면 미러 (68) 의 이면에 접착제로 고정되어 있다. 주연부에 형성된 미러 변형 유닛 (70) 에서는, 평면 미러 (68) 의 표리면을 사이에 두도록 형성된 지지부 (75) 에 패드 (72) 가 접착제로 고정되어 있다. 또, 일단이 패드 (72) 에 고정된 각 유지 부재 (73) 에는, 패드 (72) 근처의 위치에, ±0.5 deg 이상의 굴곡을 허용하는 굴곡 기구로서의 볼 조인트 (76) 가 형성되어 있고, 미러 변형 유닛 유지 프레임 (71) 에 대해 반대측이 되는 타단에는, 모터 (74) 가 장착되어 있다. 또한, 평면 미러 (68) 의 중앙의 유지 부재 (73) 는, 미러 변형 유닛 유지 프레임 (71) 에 고정되는 구조여도 된다.
또, 사각형상의 미러 변형 유닛 유지 프레임 (71) 에는, 서로 직교하는 2 변의 위치에 안내 부재 (77, 78) 가 장착되어 있고, 이들 안내 부재 (77, 78) 에 대향하는 지지부 (75) 의 측면에는, 전동 부재 (79) 가 장착되어 있다. 또, 전동 부재 (79) 를 안내하는 안내 부재 (77, 78) 의 안내면 (77a, 78a) 에는, 테플론 (등록상표) 등의 저마찰 기구 (80) 가 도포되어 있다.
또한, 마스크측의 얼라인먼트 마크 (도시 생략) 의 위치에 노광광을 반사하는 평면 미러 (68) 의 각 위치의 이면에는, 복수의 접촉식 센서 (81) 가 장착되어 있다.
이로써, 평면 미러 (68) 는, 접촉식 센서 (81) 에 의해 평면 미러 (68) 의 변위량을 센싱하면서, 각 미러 변형 유닛 (70) 의 모터 (74) 를 구동시킴으로써, 각 미러 변형 유닛 (70) 이 그 길이를 바꾸어 지지부 (75) 를 직선적으로 이동시킨다. 그리고, 각 미러 변형 유닛 (70) 의 길이의 상이에 의해, 평면 미러 (68) 는 지지부 (75) 에 형성된 전동 부재 (79) 를 통하여 2 개의 안내 부재 (77, 78) 에 의해 안내되면서, 그 곡률을 국부적으로 보정할 수 있다.
또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 평면 미러 (68) 의 미러 변형 유닛 (70) 의 각 모터 (74) 에는, 제어 장치 (90) 로부터의 지령에 기초하여 각 모터 (74) 에 제어 신호를 송출하는 제어부 (94) 가 접속되어 있다. 제어부 (94) 는, 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정하여, 후술하는 워크 (W) 의 변형을 보정함과 함께, 조도 센서 (95) 에서 측정된 노광광의 조도의 편차가 억제되도록, 모터 (74) 에 제어 신호를 부여한다.
도 5 는, 미러 변형 유닛 (70) 의 작동 순서를 나타내는 플로 차트로, 마스크 (M) 의 패턴을 워크 (W) 에 노광하고 (스텝 S1), 이 노광 전사 패턴 (Wp) 을 측장한다 (스텝 S2). 그리고, 측장 결과와 설계값을 비교하고 (스텝 S3), 그 차로부터 보정량을 결정하고 (스텝 S4), 평면 미러 (68) 의 형상을 결정하고 (스텝 S5), 미러 변형 유닛 (70) 의 각 모터 (74) 의 구동량을 결정한다 (스텝 S6).
또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 각 미러 변형 유닛 (70) 에는, 볼 조인트 (76) 가 형성되어 있으므로, 지지부측의 부분을 삼차원적으로 회동 가능하게 할 수 있어, 각 패드 (72) 를 평면 미러 (68) 의 표면을 따라 경사지게 할 수 있다. 이 때문에, 각 패드 (72) 와 평면 미러 (68) 의 접착 박리를 방지함과 함께, 이동량이 상이한 각 패드 (72) 사이에 있어서의 평면 미러 (68) 의 응력이 억제되어, 평균 파괴 응력값이 작은 유리 소재로 이루어지는 경우라도, 평면 미러 (68) 의 곡률을 국부적으로 보정할 때, 평면 미러 (68) 를 파손시키지 않고, 10 ㎜ 오더로 평면 미러 (68) 를 굽힐 수 있어, 곡률을 크게 변경할 수 있다.
여기서, 하지 마크가 없는 1 층째의 노광은, 근접 노광 장치 (PE) 의 기계 정밀도에 따라 노광 위치가 결정된다. 또, 1 층째의 노광에서는, 2 층째 이후의 각 층의 노광에서 사용되는 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 가 노광된다.
이 1 층째의 노광시에는, 노광 장치의 갭 분포나, 조명 장치의 데클러네이션각의 분포, 워크의 온도 변형 등에 의해, 예를 들어, 장방형으로 노광하려고 해도, 약간 변형되는 경우가 있다. 이 경우, 1 층째의 노광 결과의 패턴을 측장하여, 설계 좌표와 측정 좌표의 어긋남량을 구하고, 이 어긋남량을 기초로, 미러 굽힘량을 결정한다. 즉, 어긋남량이 0 이 되도록, 측정 결과를 설계 좌표값에 근접시킨다. 평면 미러 (68) 가 미러 굽힘 보정되어 있으면, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 주광선 (EL) 의 각도 (데클러네이션각) 가 워크 (W) 에 수직인 방향에 대해 기울기 때문에, 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 는, 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 의 바로 밑의 위치로부터 어긋난 위치에 형성된다.
1 층째의 워크 (W) 의 노광에 있어서의 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 어긋남량 (초기 어긋남 성분) 은, 도 7 에 나타내는 플로 차트에 의해 구할 수 있다. 즉, 평면 미러 (68) 의 형상과 마스크 (M) 의 패턴으로부터, 각 얼라인먼트 마크 (Ma) 의 위치에 대응하여 정해지는 데클러네이션각 (스텝 S11) 을 먼저 구한다. 그리고, 각 데클러네이션각과, 마스크 (M) 와 워크 (W) 의 노광 갭 (스텝 S12) 에 기초하여, 초기 어긋남 성분이 산출된다 (스텝 S13). 이 초기 어긋남 성분은, 기억부 (91) 에 기억된다.
그리고, 2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광에 있어서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, CCD 카메라 (30) 에 의해 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 를, 동시에 관측한다 (스텝 S21). 그 때, CCD 카메라 (30) 에 의해 관측되는 워크측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에 대해, 기억부 (91) 에 기억되어 있는 초기 어긋남 성분 (스텝 S22) 을 오프셋하여 얻어지는 워크측의 보정 얼라인먼트 마크를 사용하여, 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와의 사이에서 얼라인먼트 보정량을 결정한다 (스텝 S23). 그 후, 도시가 생략된 마스크 구동부에 의해 마스크 스테이지 (마스크 지지부) (1) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 이동시켜 얼라인먼트 조정한다 (스텝 S24).
이로써, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 초기 어긋남 성분만큼 어긋나 관측되는 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에 대해, 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얼라인먼트 조정함으로써, 제어 장치 (90) 내에서는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 가 일치한 상태가 되도록 얼라인먼트 조정을 실시할 수 있다.
또한, 실제로는, 미러 변형 유닛에서 기인하는 오차, 얼라인먼트 동작에 의한 오차나, 워크 (W) 를 노광 처리할 때의, 워크의 온도 변화에 의한 신장, 흡착 상태의 변화, 워크의 특성 등에 따라 워크 (W) 고유의 변형이 추가로 포함되어 있다. 이 때문에, 실제의 노광에 있어서 관측되는 각 마크의 위치는, 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얼라인먼트 조정해도 모든 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 보정 얼라인먼트 마크가 일치하는 경우는 없고, 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 얼라인먼트 마크의 어긋남량의 합계가 최소가 되도록 얼라인먼트 조정이 실시된다.
이 때문에, 제 1 실시형태에서는, 마스크측의 얼라인먼트 마크와 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 워크 (W) 마다 각 미러 변형 유닛 (70) 의 모터를 구동시킴으로써, 평면 미러 (68) 를 추가로 미러 굽힘 보정한다. 이로써, 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남량도 제거하여, 2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광을 실시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 근접 노광 장치 (PE) 및 근접 노광 방법에 의하면, 1 층째의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때에 있어서의 워크 (W) 에 조사되는 노광광의 주광선 (EL) 의 각도와, 마스크 (M) 및 워크 (W) 사이의 갭으로부터 계산되는, 워크 (W) 측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 초기 어긋남 성분을 기억하고, 2 층째 이후의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때, CCD 카메라 (30) 에 의해 관측되는 워크 (W) 측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에 대해 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크 (W) 측의 보정 얼라인먼트 마크와, 마스크 (M) 측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 로 얼라인먼트 조정한다. 이로써, 미러 굽힘에 수반하는 노광광의 주광선 (EL) 의 각도에서 기인하는 얼라인먼트 오차를 보정하여 마스크 (M) 의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 2 층째 이후의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때, 마스크측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 미러 변형 유닛 (70) 을 구동시켜 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정하므로, 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남량도 제거하여, 2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법에 대해, 도 10 및 도 11 을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시형태는, 평면 미러 (68) 가 미러 이동 기구를 추가로 구비하는 점에 있어서, 및, 미러의 제어 방법에 있어서, 제 1 실시형태의 것과 상이하다.
제 2 실시형태에서는, 미러 변형 유닛 (70) 을 구비한 평면 미러 (68) 는, 그 평면 미러 (68) 에 대해 수직 방향으로 각각 이동 가능한 복수 (본 실시형태에서는, 4 개) 의 미러 이동 기구 (80) 를 추가로 구비한다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 복수의 미러 이동 유닛 (80) 은, 미러 변형 유닛 유지 프레임 (71) 의 4 개 지점의 모서리부에 각각 장착된다. 복수의 미러 이동 유닛 (80) 은, 예를 들어, 평면 미러 (68) 의 전체를 X 방향에 대해, 또는 Y 방향에 대해, 혹은 X, Y 양 방향에 대해 기울어지게 하여, 광원으로부터의 주광선의 각도를 바꾸도록 하여 구동된다.
여기서, 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 2 층째 이후의 마스크의 패턴을 노광할 때, 마스크측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량을, Pi ＝ (Δxi, Δyi) 로 한다. 단, i ＝ 1, 2, ···, N
여기서, 각 위치에서의 어긋남량의 평균 어긋남량 G 는, 다음 식으로 나타낸다.
Figure 112019057533197-pct00001
따라서, 본 실시형태에서는, 먼저, 평균 어긋남량 G 의 x 성분, y 성분에 기초하여 각각 미러 이동 기구 (80) 를 구동시켜, 평면 미러 (68) 의 기울기를 변경한다. 예를 들어, 평균 어긋남량 G 가 x 방향으로 δ (㎛) 어긋나 있었다고 하면, 노광 갭을 gap (㎛) 라고 하면, 보정각 θ 은, 이하의 식으로 나타낸다.
Figure 112019057533197-pct00002
한편, 회전시키는 미러의 x 방향으로 대응하는 변의 길이를 L (㎜) 로 하면, 평균 어긋남량 G 만큼 주광선을 기울어지게 하기 위해서는, A ＝ Ltan(θ/2) 가 되고, 이 A (㎜) 만큼, 평면 미러 (68) 의 변을 움직이면 된다. 예를 들어, gap ＝ 200 ㎛, δ ＝ 1 ㎛, L ＝ 2000 ㎜ 일 때, A ＝ 5 ㎜ 가 된다.
또한, 평면 미러 (68) 를 A 만큼 기울일 때에는, 도 11(a) 에 나타내는 바와 같이, x 방향의 일방의 미러 이동 기구 (80) 만을 움직여도 되고, 도 11(b) 에 나타내는 바와 같이, x 방향의 양측의 미러 이동 기구 (80) 를 역방향으로 균등하게 A/2 씩 움직여도 된다.
또한, 각 위치에서의 어긋남량 Pi 와 평균 어긋남량 G 의 차분 Ai ＝ Pi － G 를 산출하고, 이 차분에 기초하여 미러 변형 유닛 (70) 에 의해 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정한다.
따라서, 본 실시형태에서는, 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 마스크측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량 Pi 에 기초하여, 평균 어긋남량 G 를 산출하고, 그 평균 어긋남량 G 에 기초하여 미러 이동 기구 (80) 에 의해 평면 미러 (68) 의 기울기를 변경함과 함께, 각 위치에서의 어긋남량 Pi 와 평균 어긋남량 G 의 차분 Ai 에 기초하여 미러 변형 유닛 (70) 에 의해 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정한다. 이로써, 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남량도 제거하여, 2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있음과 함께, 미러 변형 유닛 (70) 의 스트로크를 작게 설정할 수 있어, 평면 미러 (68) 의 굽힘을 억제할 수 있다.
그 밖의 구성 및 작용에 대해서는, 제 1 실시형태의 것과 동일 또는 동등하다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법에 대해, 도 12 ∼ 도 14 를 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 미러의 제어 수법에 있어서, 제 1 및 제 2 실시형태의 것과 상이하다.
상기 서술한 바와 같이, 워크측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에는, 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남 성분도 포함되어 버리기 때문에, 본 실시형태에 있어서도, 2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광에 있어서는, 이 어긋남 성분에 의한 어긋남량을 보정한다.
2 층째 이후의 워크 (W) 의 노광에 있어서는, 관측되는 워크측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 에는, 상기 서술한 미러 굽힘 보정에 의한 초기 어긋남 성분 A 이외에, 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남 성분 B 가 포함되어 있다. 예를 들어, 1 개 지점의 마크 관측 위치에 주목하면, 도 14 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 관측되는 워크측의 얼라인먼트 마크 (Wa) 는, 미러 굽힘 보정에 의한 초기 어긋남 성분 A 를 오프셋하면, 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 가 부여되고, 이 중에 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남 성분 B 가 포함되어 있다. 그리고 어긋남 성분 B 를 포함하는 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′(Wa1′, Wa2′, Wa3′)) 의 위치는, 도 14 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 워크 (W) 마다 상이하다.
본 실시형태에서는, 이 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 에 대해, 노광할 때의 마스크측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크 (도 14 에서는, 3 개의 워크) 를 노광했을 때에 평균화하여, 변형 기인 어긋남 성분 C 로서 기록한다 (도 14(d) 참조). 그리고, 변형 기인 어긋남 성분 C 에 기초하여, 미러 변형 유닛 (70) 에 의해 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정한다.
도 12 는, 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 보정하고, 또한 워크 고유의 변형에 의한 어긋남 성분을 보정하여 2 층째 이후의 워크를 노광하는 순서를 나타내는 플로 차트이다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, CCD 카메라 (30) 에 의해 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와 워크 (W) 의 얼라인먼트 마크 (Wa) 를 동시에 관측하고 (스텝 S31), 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 에 대해, 기억부 (91) 에 기억되어 있는 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 보조 얼라인먼트 마크 (Wa′) 를 구한다 (스텝 S32).
이어서, 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 와, 마스크 (M) 의 얼라인먼트 마크 (Ma) 를 사용하여 얼라인먼트 조정한다 (스텝 S33). 이 때, 얼라인먼트 조정량이 허용 범위보다 큰 경우에는, 마스크 스테이지 (마스크 지지부) (1) 를 이동 (스텝 S34) 시켜 스텝 S31 로 되돌아간다. 얼라인먼트 조정량이 허용 범위보다 작은 경우에는, 관측되는 얼라인먼트 마크 (Wa) 에 대해 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 워크 (W) 고유의 변형에 의한 어긋남 성분 B 를 산출한다 (스텝 S35). 복수 장의 워크 (W) 를 노광한 경우에는, 도 14(d) 에 나타내는 바와 같이, 각 워크 (W) (도 14 에서는 3 장의 워크 (W)) 고유의 변형에 의한 어긋남 성분 B 의 평균값 (변형 기인 어긋남 성분 C) 을 산출하고 (스텝 S36), 이것을 얼라인먼트 마크 기준 위치로서 보정한다 (스텝 S37).
그리고, 얼라인먼트 마크 (Wa) 의 위치로부터 패턴 보정 위치의 보정 변환 계수를 산출하고 (스텝 S38), 노광 패턴 보정량을 산출하고 (스텝 S39), 평면 미러 (68) 의 형상을 결정한다 (스텝 S40). 이어서, 얻어진 평면 미러 (68) 의 형상을 달성하기 위한 모터 (74) 의 작동 범위가, 리미트를 초과하고 있는지의 여부를 판별한다 (스텝 S41). 그리고, 모터 (74) 의 작동 범위가 리미트를 초과하고 있는 경우에는, 그 이상의 평면 미러 (68) 의 형상 수정은 곤란하기 때문에, 스텝 S45 에서 노광 전사한다.
한편, 모터 (74) 의 작동 범위가 리미트를 초과하고 있지 않은 경우에는, 모터 (74) 의 추가적인 이동분 (차분) 을 산출하고 (스텝 S42), 그 차분만큼 모터 (74) 를 작동 (스텝 S43) 시켜 평면 미러 (68) 의 형상을 변형 (스텝 S44) 시키고, 마스크 (M) 의 패턴을 워크 (W) 에 노광 전사한다 (스텝 S45). 그리고, 노광이 종료된 후 (스텝 S46), 워크 스테이지 (워크 지지부) (2) 를 다음의 노광 위치로 이동시키고 (스텝 S47), 모터 (74) 를 설정 포지션으로 이동시키고 (스텝 S48), 스텝 S31 로 되돌아가, 동일한 동작을 반복 실시한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 근접 노광 장치 (PE) 및 근접 노광 방법에 의하면, 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 마스크 (M) 의 패턴을 노광할 때, 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 에 대해, 노광할 때의 마스크측의 얼라인먼트 마크 (Ma) 와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크 (W) 를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분 C 로서 기록하고, 변형 기인 어긋남 성분 C 에 기초하여, 미러 변형 유닛 (70) 에 의해 평면 미러 (68) 의 곡률을 보정한다. 이로써, 워크 (W) 고유의 변형에서 기인하는 어긋남 성분 B 를 보정하여 마스크 (M) 의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사할 수 있다.
또한, 미러 변형 유닛에서 기인하는 오차, 얼라인먼트 동작에 의한 오차를 특정할 수 있는 경우에는, 워크측의 보정 얼라인먼트 마크 (Wa′) 는, 초기 변형 성분에 더하여, 이들 오차 성분도 오프셋하여 부여할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 워크 고유의 변형에서 기인하는 어긋남량의 보정은, 미러 굽힘에 수반하는 노광광의 주광선의 각도에서 기인하는 얼라인먼트 오차의 보정과 독립적으로 실시되어도 된다. 즉, 본 발명의 근접 노광 장치 및 근접 노광 방법은, 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 마스크의 패턴을 노광할 때, 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하고, 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 미러 굽힘 기구에 의해 반사경의 곡률을 보정한다. 이로써, 워크 고유의 변형에서 기인하는 어긋남량을 보정하여 마스크의 패턴을 양호한 정밀도로 노광 전사할 수 있다.
본 발명을 상세하게 또 특정한 실시양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
본 출원은, 2016년 12월 8일에 출원된 일본 특허출원 2016-238738호에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
1 : 마스크 스테이지 (마스크 지지부)
2 : 워크 스테이지 (워크 지지부)
3 : 조명 광학계
30 : CCD 카메라 (얼라인먼트 카메라)
60 : 멀티 램프 유닛 (광원)
65 : 옵티컬 인터그레이터
68 : 평면 미러 (반사경)
70 : 미러 변형 유닛 (미러 굽힘 기구)
90 : 제어 장치
91 : 기억부
EL : 주광선
M : 마스크
Ma : 마스크측의 얼라인먼트 마크
PE : 근접 노광 장치
W : 워크
Wa, Wa1, Wa2, Wa3 : 워크측의 얼라인먼트 마크
Wa′, Wa1′, Wa2′, Wa3′: 워크측의 보조 얼라인먼트 마크

Claims (10)

  1. 워크를 지지하는 워크 지지부와,
    마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
    광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 장치로서,
    상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
    마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라와,
    1 층째의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때에 있어서의 상기 워크에 조사되는 상기 노광광의 주광선의 각도와, 상기 마스크 및 상기 워크 사이의 갭으로부터 계산되는, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 기억하는 기억부와,
    2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 얼라인먼트 카메라에 의해 관측되는 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해 상기 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크측의 보정 얼라인먼트 마크와, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트 조정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구를 구동시켜 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 굽힘 기구를 구비한 상기 반사경을, 그 반사경에 대해 수직 방향으로 각각 이동 가능한 미러 이동 기구를 추가로 구비하고,
    상기 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 당해 소정의 층의 상기 마스크 패턴을 노광할 때의 얼라인먼트에 있어서의, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 평균 어긋남량을 산출하고, 그 평균 어긋남량에 기초하여 상기 미러 이동 기구에 의해 상기 반사경의 기울기를 변경함과 함께, 상기 각 위치에서의 어긋남량과 상기 평균 어긋남량의 차분에 기초하여 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기억부는, 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하고,
    상기 제어 장치는, 상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
  5. 워크를 지지하는 워크 지지부와,
    마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
    광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 장치로서,
    상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
    마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하고,
    2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 기억부와,
    상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 장치.
  6. 워크를 지지하는 워크 지지부와,
    마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
    광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계와,
    상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
    마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하는 근접 노광 장치를 사용하여, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 방법으로서,
    1 층째의 마스크의 패턴을 노광할 때에 있어서의 상기 워크에 조사되는 상기 노광광의 주광선의 각도와, 상기 마스크 및 상기 워크 사이의 갭으로부터 계산되는, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크의 초기 어긋남 성분을 기억하는 공정과,
    2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 얼라인먼트 카메라에 의해 관측되는 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해 상기 초기 어긋남 성분을 오프셋하여 얻어진 워크측의 보정 얼라인먼트 마크와, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 2 층째 이후의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구를 구동시켜 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 근접 노광 장치는, 상기 미러 굽힘 기구를 구비한 상기 반사경을, 그 반사경에 대해 수직 방향으로 각각 이동 가능한 미러 이동 기구를 추가로 구비하고,
    상기 2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 당해 소정의 층의 상기 마스크 패턴을 노광할 때의 얼라인먼트에 있어서의, 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크의 각 위치에서의 어긋남량에 기초하여, 평균 어긋남량을 산출하고, 그 평균 어긋남량에 기초하여 상기 미러 이동 기구에 의해 상기 반사경의 기울기를 변경함과 함께, 상기 각 위치에서의 어긋남량과 상기 평균 어긋남량의 차분에 기초하여 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 보정 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 공정과,
    상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
  10. 워크를 지지하는 워크 지지부와,
    마스크를 지지하는 마스크 지지부와,
    광원, 인터그레이터, 및 광원으로부터의 노광광을 반사하는 복수의 반사경을 갖는 조명 광학계와,
    상기 복수의 반사경 중의 적어도 1 개의 상기 반사경은, 상기 반사경의 곡률을 보정 가능한 미러 굽힘 기구를 갖고,
    마스크측의 얼라인먼트 마크와, 워크측의 얼라인먼트 마크를 촬상 가능한 얼라인먼트 카메라를 구비하는 근접 노광 장치를 사용하여, 상기 광원으로부터의 노광광을 상기 마스크를 통하여 상기 워크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 워크에 전사하는 근접 노광 방법으로서,
    2 층째 이후의 소정의 층에 있어서의 상기 마스크의 패턴을 노광할 때, 상기 워크측의 얼라인먼트 마크에 대해, 노광할 때의 상기 마스크측의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남 성분을, 소정 수의 워크를 노광했을 때에 평균화하여 변형 기인 어긋남 성분으로서 기록하는 공정과,
    상기 변형 기인 어긋남 성분에 기초하여, 상기 미러 굽힘 기구에 의해 상기 반사경의 곡률을 보정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 노광 방법.
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