KR19980080744A - 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치 - Google Patents

Abstract

글래스면과 같이 반사율이 낮은 부분에서도 충분한 검출감도를 얻을 수 있는 설정기구를 구비한 프록시미티 노광(露光)장치를 제공하는 것이다.

간극 측정부(10)에는, 측정용 광원과 핀 홀 판과 대물 렌즈와 수광기(受光 器) 등이 설치되어 있으며, 상기 측정용 광원에서 나온 광을 상기 핀 홀 판, 대물 렌즈를 통하여 마스크/워크면에 조사하고, 그 반사광을 대물 렌즈, 핀 홀 판을 통하여 상기 수광(受光) 소자로 수광한다. 마스크/워크면이 대물 렌즈의 대물면측 초점에 있을 때, 수광기는 강도가 큰 반사광이 입사한다. 마스크와 워크의 간극을 측정하는 데는, 간극 측정부(10)를 Z방향으로 이동시켜, 마스크(M)와 워크(W)의 두 개의 반사광 강도의 피크를 검출하고, 그 때의 간극 측정부(10)의 위치로부터 마스크(M)와 워크(W)의 간극을 구한다. 마스크(M)와 워크(W)의 간극을 측정하고 나서, 마스크(M)와 워크(W)의 간극을 소망의 값으로 측정하여 노광을 행한다.

Description

간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치

본 발명은, 마스크와 워크의 간극을 설정하기 위한 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치에 관한 것이다.

프록시미티 노광이란, 마스크와 워크를 근접시켜 유지하고, 마스크와 워크 사이에 미소한 간극을 형성시킨 상태로 거의 평행광을 마스크측에서 워크로 조사하는 것으로, 마스크상의 패턴을 워크에 전사하는 노광방법이다.

마스크와 워크 사이에 미소한 간극을 형성시키는 것은, 마스크와 워크가 접촉하는 것에 의한 마스크 또는 워크에의 흠의 발생이나, 워크상에 형성된 포트레지스트막 등이 마스크에 부착하는 것 등에 의한 마스크의 오염 등, 여러 가지 흠을 회피하기 위함이다.

마스크와 워크 사이에 미소한 간극을 형성시키는 방법으로서는, 금속이나 수지의 테이프나 볼 등을 스페이서로서 마스크와 워크 사이에 끼워 넣는 방법이 종래부터 이용되어져 왔다. 이 방법은 스페이서의 두께를 미리 선정(측정)해 두면 소망의 간극을 간단하게 설정할 수 있다.

상기 방법에 의하면, 마스크와 워크가 전면으로 접촉하는 일이 없으므로, 마스크나 워크에 부여하는 상기와 같은 흠을 경감할 수 있지만, 여전히 일부분에서는 스페이서를 통하여 마스크와 워크가 접촉하므로, 완전하게 상기한 흠을 제거할 수는 없다.

상기한 문제를 해결하는 수단으로서, 예를 들면, 특개평3-38024호 공보, 특개평3-38025호 공보가 제안되어 있다.

상기 두 개의 공보에 기재되는 기술은, 간극을 측정하는 수단을 설치하여, 마스크와 워크를 접촉시키지 않고 소망의 간극을 측정하는 것으로, 마스크/워크면내의 3점에서 간극을 측정하고, 3점의 간극을 소망의 간극으로 되도록 워크 스테이지의 경사를 조정하여, 비접촉으로 소망의 간극을 형성한다.

상기 두 개의 공보에 기재되는 간극의 측정방법은, 측정용 광학계 중에 줄무늬 패턴을 형성한 마스크를 배치하고, 그 패턴을 워크와 마스크에 투영하여, 그 투영 상을 관찰한다. 그리고, 투영상이 마스크, 워크에 각각 합초한 위치의 차로부터 간극의 값을 측정한다.

같은 목적으로 간극을 측정하는 방법으로서, 특개소63-138730호 공보, 특개평5-226215호 공보, 특개평6-5486호 공보, 특개평6-283400호 공보 등에 기재되는 기술이 제안되어 있다.

특개소63-138730호 공보에 기재되는 기술은, 아키시콘 고리띠 광(링 형상의 광)을 작성하고, 그 고리띠 광을 마스크와 워크에 조사하여, 반사광을 2중 링형의 포트디텍터로 수광한다. 마스크와 워크의 사이에 간극이 있는 것에 의한 광로 길이의 차이로부터, 반사해 온 링 광의 크기가 마스크와 워크로 달라, 이 차를 2중 링형의 포트디텍터로 검출함으로써 간극의 값을 측정하는 것이다.

특개평5-226215호 공보에 기재되는 기술은, 마스크가 측정하고 싶어하는 장소에 회절(回折) 격자나 존 플레이트, 글레이팅 렌즈 등의 물리광학소자를 설치하여, 이것을 통하여 워크에 광속을 비스듬히 입사하여 반사시키고, 다시 물리광학소자를 통과하여 출사각(出射角)을 변화시켜 온 반사광의 스포트의 위치를 라인센서로 측정하여 간극의 값을 측정하는 것이다.

특개평6-5486호 공보에 기재되는 기술은, 워크의 하측으로부터 광을 비스듬히 입사시키고, 같은 워크의 하측에 설치한 수광부에서 마스크면과 워크면에서의 반사광의 위치의 어긋남 양을 검출함으로써 간극의 값을 측정하는 것이다.

특개평6-283400호 공보에 기재되는 기술은, 마스크와 워크의 측방에서 평행광속을 마스크/워크 측면에 대하여 비스듬히 입사시켜, 마스크/워크내를 굴절·통과해 온 광 또는 간극을 통과해 온 광 중 어느 하나의 강도를 측정한다. 그리고, 광의 강도가 간극의 값에 의존하고 있는 것을 이용하여 간극의 값을 측정하는 것이다.

상기한 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1) 특개평3-38024호 공보에 기재되는 기술에서는, 투영상의 관측에 충분한 반사광 강도를 얻기 위하여, 마스크 및 워크가 측정하는 장소에 광을 반사하는 반사막을 형성하고 있다.

따라서, 측정 가능한 장소가 반사막을 형성시킨 부분에 측정되므로, 마스크/워크의 임의의 장소에서 측정할 수 없다. 또한, 측정부분에는 제조되는 예를 들면 액정 화면 등의 소자에 불필요한 반사막이 있으므로, 소자를 형성하는 영역과는 별도로 측정용의 영역을 워크에 확보할 필요가 있어, 워크 소재의 이용효율이 나쁘다는 문제가 있다. 또, 나중에 반사막을 제거할 경우는, 제조공정에 반사막 제거공정이 늘러남으로써, 제조비용이 상승한다는 문제가 있다.

(2) 특개평3-38025호 공보에 기재되는 기술은, 특개평3-38024호 공보에 기재되는 기술을 개량하여, 반사막을 불필요로 한 것이지만, 동 공보에 기술되는 대로, 마스크와 워크의 간극이 작은 경우는, 반사광의 강도가 마스크와 워크로 거의 동등해져, 간섭을 일으켜 명료한 줄무늬 패턴이 얻어지지 않는다.

그래서, 먼저, 마스크와 워크를 간섭이 일어나지 않는 충분한 간극에 있어서 측정을 행하며, 그후, 실제로 노광하는 간극까지 간극을 작게 하여 노광을 행하는 것이다.

따라서, 실제로 노광을 행하는 간극이 소망의 값인지를 직접 확인할 수 없으며, 또, 노광시의 간극의 설정 정밀도는, 측정시의 간극에서 노광시의 간극으로 이동시키는 이동기구의 정밀도에 율속(律速)되어, 이동 오차가 있어도 그것을 확인하는 것도 수정할 수 없다는 문제가 있다.

(3) 특개소63-138730호 공보에 기재되는 기술은, 간극이 작은 경우, 반사광의 강도가 마스크와 워크로 거의 동등하므로 간섭을 일으켜 명료한 링 광을 얻을 수 없으므로, 상기 특개평8-38025호 공보와 같은 문제가 있다.

(4) 특개평5-226215호 공보에 기재되는 기술은, 마스크가 측정하고 싶어하는 장소에 회절 격자나 존 플레이트, 글레이팅 렌즈 등의 물리광학소자를 설치할 필요가 있으므로, 임의의 장소에서의 측정이 불가능하며, 마스크가 고가(高價)라 하는 문제가 있다.

(5) 특개평 6-5486호 공보에 기재되는 기술은, 측정용 광원 및 수광부를 워크의 하측, 즉, 워크를 보존하는 워크 스테이지의 내부에 파묻을 필요가 있어, 워크 스테이지의 구조에 현저하게 제약이 있음과 동시에, 파묻은 장소 이외에서의 측정은 불가능하여, 임의의 장소에서의 측정을 할 수 없다는 문제가 있다.

(6) 특개평6-283400호 공보에 기재되는 기술은, 그 측정방법의 특징으로부터, 마스크/워크의 중앙부의 측정시, 중앙부의 간극에 의한 광 강도의 정보는 외주부의 간극에 의한 광 강도의 정보와 겹쳐 얻어지므로, 정확하게 중앙부의 간극을 측정할 수 없다는 문제가 있다. 이것은, 마스크/워크가 대형으로 되면 될수록, 현저해지므로, 특히 액정 화면 소자 등의 영상표시 화면소자 제조시와 같은 대형의 마스크/워크를 취급할 경우에는, 적용할 수 없다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 제1의 목적은, 마스크/워크에 반사막이나 물리광학소자 등을 작성할 필요가 없어, 마스크/워크면의 임의의 부분에서의 간극 측정이 가능하며, 글래스면과 같이 반사율이 낮은 부분에서도 충분한 검출 감도를 얻을 수 있는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은, 워크 스테이지의 내부에 측정부 등을 파묻는 일없이, 작은 간극을 측정할 수 있고, 노광시의 간극의 상태에서 고정밀도인 간극 측정·확인을 할 수 있는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은, 마스크 패턴 형성면에 있어서의 측정용 광원으로부터의 단면 형상을, 마스크에 형성된 개구부의 형상에 포함되는 형상으로 할 수 있고, 광이 마스크의 금속막 등의 반사율이 높은 부분에 입히는 일없이, 글래스 등으로 형성된 반사율이 낮은 워크에 대해서도, 마스크와 워크의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4의 목적은, 측정용 광원의 광 강도의 변동을 보정할 수 있고, 고 정밀도인 간극 측정을 행하는 것이 가능한 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 실시예의 프록시미티 노광장치의 개략 구성을 도시하는 도면,

도2는 본 발명의 제1실시예의 간극 측정부의 구성을 도시하는 도면,

도3은 핀 홀 판에 설치된 핀 홀의 배치예를 도시하는 도면,

도4는 복수의 핀 홀을 통하여 반사광이 제1수광기의 수광면에 결상(結像)하는 소자를 도시하는 도면,

도5는 본 발명의 제2실시예의 간극 측정부의 구성을 도시하는 도면,

도6은 칼라 액정 패널에 있어서의 1화소(畵素)와, 핀 홀의 투영상의 일례를 도시하는 두면이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 자외선 조사부 1a : 자외선 램프

1b : 집광경 1c : 제1 미러

1d : 인터그레이터(integator) 렌즈 1e : 셔터

1f : 콜리메이터(collimator) 미러 1g : 제2 미러

2 : 마스크 스테이지 3 : 워크 스테이지

4 : 간극 조정기구 5 : XYθZ 스테이지

6 : 워크 스테이지 이동기구 7 : 제어부

7a : 연산부 10 : 간극 측정부

11 : 간극 측정부 Z이동기구 12 : 위치검출기

100 : 제1 광원 101 : 렌즈

102 : 제1 빔 스플리터(splitter) 102’: 편광 빔 스프립터

103 : 렌즈 104 : 렌즈

105 : 제1수광기 106 : 렌즈

107 : 제2수광기 108 : 핀 홀 판

109 : 제2 빔 스프립터 110 : 대물 렌즈

111 : 제2 광원 112 : 렌즈

113 : 제3 빔 스플리터 114 : 촬상(撮像)소자

116 : 1/4파장판 120 : 피측정면

121 : 모니터 M : 마스크

W : 워크

본 발명에 있어서는, 다음가 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1) 자외선을 조사하는 자외선 조사부와, 마스크를 보존하는 마스크 스테이지부와, 워크를 상기 마스크에 간극을 설치하여 근접시킨 상태로 보존하는 워크 스테이지부와, 상기 워크 스테이지에 접속되어 상기 워크와 상기 마스크와의 상기 간극을 조정하는 간극조정기구를 구비한 프록시미티 노광장치에 있어서, 간극 측정부와, 그 간극 측정부를 상기 마스크 및 상기 워크에 대하여 수직방향으로 연속적 또는 순차적으로 이동시키는 간극 측정부 이동기구와, 상기 간극 측정부의 위치를 검출하는 위치검출기와, 마스크와 워크의 간극을 연산하는 연산부를 설치하고, 상기 간극 측정부에, 측정용 광원과, 빔 스플리터와, 핀 홀 판과, 대물 렌즈 및 수광기를 설치한다.

그리고, 상기 측정용 광원을, 그 광원에서 방사(放射)된 광이 상기 빔 스플리터를 통하여 상기 핀 홀 판에 집광되도록 배치하고, 상기 핀 홀 판을, 상기 대물 렌즈의 대물면측 초점과는 반대측의 초점으로서, 상기 핀 홀 판을 통과한 상기 측정용 광원으로부터의 광이 상기 대물 렌즈의 대물면측 초점에 집광하는 위치에 배치하며, 또, 상기 수광기를, 상기 대물 렌즈 및 상기 핀 홀을 통과하여, 상기 빔 스플리터를 통해 온 상기 마스크 및 상기 워크로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치하여, 상기 수광기로부터의 출력신호의 강도 및 상기 위치검출기로부터의 출력신호로부터 상기 연산부에 의해 마스크와 워크의 간극의 값을 연산한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 핀 홀 판의 핀 홀을 복수의 핀 홀의 집합체로 한다.

(3) 상기 (1)(2)에 있어서, 간극 측정부에 제2 수광기를 설치함과 동시에, 상기 빔 스플리터를 상기 측정용 광원의 광을 2분할하는 방향으로 배치하여, 분할된 광의 한쪽을 상기 핀 홀 판에 조사하고, 다른 쪽을 상기 제2 수광기에 입사시킨다. 그리고, 상기 연산부에 있어서, 상기 수광기와 상기 제2 수광기의 출력신호를 연산하여 상기 측정용 광원의 광 강도의 변동을 보정한다.

(4) 상기 (1) (2) (3)에 있어서, 상기 빔 스플리터로서 편광 빔 스플리터를 이용하여, 그 편광 빔 스플리터에 의해, 상기 측정용 광원으로부터 방사되는 광을 제1의 편광 방향으로 편광함과 동시에 상기 제1의 편광 방향의 광을 투과시키고, 상기 제1의 편광 방향과는 다른 제2의 편광 방향의 광을 상기 수광기에 입사시킨다.

또, 상기 핀 홀 판과 대물면측 초점간의 광로중에 1/4파장판을 배치하여, 그 1/4파장판에 의해, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 편광된 제1의 편광방향의 편광 광을 원편광으로 변환함과 동시에, 상기 마스크 및 상기 워크로부터의 원편광의 반사광을 제2의 편광방향의 광으로 변환한다.

(5) 상기 (1) (2) (3) (4)에 있어서, 상기 간극 측정부에 제2의 광원과 촬상(撮像) 소자를 설치하고, 상기 제2 광원을, 그 광원으로부터 방사된 광이 상기 대물 렌즈를 통하여 상기 마스크 및 상기 워크에 조사되는 위치에 배치하고, 상기 촬상소자를 상기 마스크 및 워크의 상을 수상하는 위치에 배치한다.

(6) 상기 (1) (2) (3) (4) (5)에 있어서, 상기 마스크로서, 영상표시 화면소자 제작용의 마스크를 사용하고, 상기 마스크의 패턴 형성면에 있어서의 측정용 광원으로부터의 광속(光束)의 단면형상을, 상기 마스크의 패턴 영역에 형성된 개구부에 포함 가능한 형상으로 한다.

본 발명의 제1항의 발명에 있어서는, 상기 (1)과 같이, 마스크와 워크의 간극 측정에 투영 상을 사용하지 않고, 마스크와 워크면의 반사광의 강도를 사용하고 있으므로, 글래스면과 같은 반사율이 낮은 부분에서도 충분한 검출감도를 얻을 수 있다. 이 때문에, 마스크나 워크에 반사막이나 물리광학소자 등을 형성할 필요가 없이, 마스크나 워크면의 임의의 개소에서의 측정이 가능해지며, 또, 마스크가 고가로 되는 일도 없다.

또, 대물 렌즈의 대물면측의 초점과 반대측의 초점에 핀 홀을 배치했으므로, 피측정면이 대물 렌즈의 대물측 초점으로부터 약간 벗어났을 뿐으로 피측정면으로부터의 반사광의 대부분이, 핀 홀을 통과할 수 없어 수광기에 입사하지 않는다. 이 때문에, 간극이 작은 경우라도, 마스크와 워크의 반사광을 큰 강도비로 분리하는 것이 가능해져, 마스크와 워크의 반대광이 간섭을 일으키는 일도 없다.

따라서, 노광시의 간극의 상태에서 고 정밀도의 측정·확인이 가능해진다. 또, 측정을 위해 특별한 시퀀스를 행할 필요가 없어, 간극의 설정 정밀도가 이동기구의 정밀도로 율속되는 일도 없다.

또한, 간극 측정부를 마스크측에 배치하는 것이 가능해져, 워크 스테이지의 내부에 측정부를 파묻을 필요가 없다. 따라서, 워크 스테이지의 구조에 제약이 없고, 또, 임의의 부분에서의 측정이 가능해진다. 특히, 마스크나 워크의 중앙부의 측정시, 외주부의 간극에 측정결과가 영향받는 일이 없으므로, 대형의 마스크/워크라도 임의의 부분에서 고 정밀도인 간극의 측정이 가능해진다.

본 발명의 제2항의 발명에 있어서는, 상기 (2)와 같이 핀 홀을 복수의 핀 홀의 집합체로 했으므로, 글래스 워크와 같은 반사율이 낮은 워크에 대해서도, 충분한 반사광 강도를 얻을 수 있으며, 마스크와 워크의 반사광을 양호하게 분리할 수 있다.

즉, 반사광의 광 강도가 어느 정도 강한 쪽이 SN비가 좋은 신호가 얻어지며, 고 정밀도인 측정이 가능해진다. 그러나, 예를 들면, 액정화면소자, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)등의 촬영표시 화면소자 제조시에 간극을 측정할 경우, 워크의 재질은 대부분의 경우 투명한 글래스이며, 글래스 워크 경우의 광의 반사율은 4%정도 또는 그 이하이다. 따라서, 간극을 측정할 때, 경우에 따라서는 충분한 반사광 강도를 얻을 수 없어, 측정 정밀도가 저하할 염려가 있다. 또, 큰 반사광 강도를 얻기 위한 핀 홀의 크기를 크게 하면, 마스크 또는 워크의 피측정면이 대물 렌즈의 대물면측 초점에서 벗어난 경우라도 핀 홀을 통과할 수 있는 반사광이 증가하므로, 마스크와 워크의 반사광이 겹쳐, 수광기에 입사하기 위해 마스크와 워크의 반사광을 양호하게 분리하는 것이 어려워진다. 이에 대하여, 상기와 같이, 핀 홀을 복수의 핀 홀의 집합체로 함으로써, 핀 홀의 크기를 크게 하는 일없이, 수광기에 입사하는 반사광 강도를 크게 할 수 있으며, 글래스 워크와 같이 반사율이 비교적 낮은 워크의 경우에 있어서도 고 정밀도의 측정이 가능해진다.

본 발명의 제3항의 발명에 있어서는, 상기 (3)과 같이, 간극 측정부에 제2 수광기를 설치하고, 상기 수광기와 상기 제2수광기의 출력신호를 연산하여 상기 측정용 광원의 광 강도의 변동을 보정하도록 했으므로, 전원 등의 변동에 의해 측정용 광원의 광 강도가 변동해도, 그 영향을 받는 일없이 고 정밀도인 측정을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제4항의 발명에 있어서는, 상기 (4)와 같이, 사이 빔 스플리터로서 편광 빔 스플리터를 이용함과 동시에, 핀 홀 판과 대물면측 초점간의 광로중에 1/4파장판을 배치했으므로, 핀 홀 판에 있어서의 반사광이 상기 수광기에 입사하지 않도록 할 수 있어, S/N비를 향상시킬 수 있어, 고 정밀도의 측정이 가능해진다.

본 발명의 제5항의 발명에 있어서는, 상기 (5)와 같이, 제2 광원과 촬상소자를 설치하여, 마스크 및 워크상을 수상할 수 있도록 했으므로, 측정위치의 위치맞춤을 간단하게 행할 수 있고, 워크가 액정화면소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 영상표시 화면소자의 경우에 있어서도, 측정위치를 바르게 마스크의 개구부에 맞출 수 있다.

본 발명의 제6항의 발명에 있어서는, 상기 (6)과 같이 마스크의 패턴 형성면에 있어서의 측정용 광원으로부터의 광속의 단면형상을, 상기 마스크의 패턴 영역에 형성된 개구부에 포함 가능한 형상으로 했으므로, 광이 마스크의 금속막에 입혀지는 일이 없다. 이 때문에, 마스크로부터의 반사광의 강도가 극단으로 강해지는 일없이, 글래스 워크와 같은 반사율이 낮은 워크에 대해서도 마스크와 워크의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있어, 고 정밀도인 간극 측정이 가능해진다.

즉, 고 정밀도로 간극을 측정하기 위해서는, 마스크로부터의 반사광의 강도와 워크로부터의 반사광의 강도를 될 수 있는 한 같게 하는 것이 필요하다. 한쪽이 극단으로 강할 경우에는, 약한 쪽의 반사광의 신호가 강한 쪽의 신호에 묻혀버려 마스크와 워크의 반사광을 분리할 수 없게 된다. 일반적으로, 마스크의 패턴 형성에는 크롬(chrome) 등의 금속막이 사용된다. 금속막의 반사율은 매우 높고, 크롬막에서는 50∼70% 정도이지만, 액정화면소자 등의 제조에 사용되는 글래스 워크 경우의 반사율은 4% 정도 또는 그 이하이다. 따라서, 간극을 측정할 경우, 조사한 측정용 광원의 광속이 마스크를 통과할 때에 크롬막의 부분에 입혀지면, 크롬막으로부터의 강력한 반사광이 발생하여 마스크로부터의 반사광의 강도가 워크로부터의 반사광의 강도보다 극단으로 강해져, 고 정밀도인 간극 측정이 행해지지 않게 된다.

액정화면소자, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 영상표시 화면소자 등의 워크에 있어서는, 워크의 대부분을 점하는 것은 화소의 부분이며, 이들의 제조시에 간극을 측정할 경우, 상기 화소의 부분을 사용할 경우가 많다.

칼라 필터 등을 제조할 경우, 마스크에는 통상, 1화소에 관해 하나의 개구부가 있다. 또, 최근, 액정화면 소자에 있어서는, 시야각(視野角) 개선을 위해 하나의 화소를 복수로 분할하고, 화소내의 특정부분의 배향막에 자외선을 조사하여 배향막의 특성을 선택적으로 개질하는 것이 행해지고 있다. 이 경우의 마스크에는, 하나의 화소 당, 1화소가 작게 분할된 개구부가 하나 또는 복수개 있다.

따라서, 상기와 같이 측정용 광원으로부터의 광속의 단면 형상을, 마스크의 패턴영역에 형성된 상기 개구부에 포함 가능한 형상으로 함으로써, 측정용 광원으로부터의 광이 크롬막의 부분에 입혀지는 일이 없고, 이 때문에, 마스크와 워크의 반사광을 분리할 수 없게 된다는 문제를 회피하여 고 정밀도의 측정이 가능해진다.

도1은 본 발명의 실시예의 프록시미티 노광장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 동 도면에 있어서, 1은 자외선 조사부이며, 자외선 조사부(1)는 자외선을 포함하는 광을 방출하는 자외선 램프(1a)와, 자외선 램프(1a)가 방출하는 광을 집광하는 집광경(1b)과 제1 미러(1c)와, 인터그레이터 렌즈(1d)와, 셔터(1e)와, 凹면경(鏡)으로 구성되는 콜리메이터 미러(1f)와, 제2 미러(1g)로 구성되어 있다.

자외선 램프(1a)가 방출하는 광은, 집광경(1b)에서 집광되며, 제1 미러(1c), 인터그레이터 렌즈(1d), 셔터(1e), 제2미러(1g)를 통하여 콜리메이터 미러(1f)에 입사하며, 콜리메이터 미러(1f)에서 사출하는 광이 마스크 스테이지(2)에 고정된 마스크(M)를 통하여, 워크 스테이지(3)상에 재치된 워크(W)에 조사된다. 또한, 조사 면적이 비교적 작은 경우는, 콜리메이터 미러(1f) 대신 콜리메이터 렌즈를 사용하는 구성으로 해도 된다. 이 경우는, 미러(1g)를 하향(인터그레이터 렌즈(1d)를 나온 광이 마스크(M)에 조사되는 방향)에 배치하고, 미러(1g)와 마스크(M)와의 사이에 콜리메이터 렌즈를 배치한다.

워크 스테이지(3)는 간극 조정기구(4)를 통하여 XYθZ 스테이지(5)에 장착되어 있으며, 워크 스테이지(3)의 기울기 및 상하방향(이하 Z방향이라 한다)의 위치(마스크(M)와 워크(W)의 간극)는, 간극 조정기구(4)에 의해 미세 조정된다.

또, XYθZ 스테이지(5)는 워크 스테이지 이동기구(6)에 의해 X, Y, θ, Z방향(예를 들면 X는 동 도면의 좌우방향, Y는 동 도면 지면(紙面)에 대하여 수직방향, θ은 XY평면에 수직인 축을 중심으로 한 회전, Z는 상기한 상하방향)으로 구동되며, 이에 따라 워크 스테이지(3)는 XYθZ 방향으로 이동한다.

10은 간극 측정부이며, 간극 측정부(10)는 도시하지 않는 XY방향 구동기구에 의해 마스크(M) 위를, 마스크(M)면에 평행으로 이동 가능하게 구성되어 있으며, 간극 측정부(10)를 마스크(M)/워크(W)면상의 임의의 간극 측정점에 이동시키는 것으로, 복수의 측정점에 있어서의 간극을 측정한다. 또한, 간극 측정부(10)를 간극 측정점의 수만큼 설치하여, 복수의 측정점에서 간극을 측정하도록 구성해도 된다.

또, 간극 측정부(10)는 간극 측정부 Z이동기구(11)에 의해 Z방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 상기 간극 측정부 Z이동기구(11)에는, 간극 측정부(10)를 이동시키기 위한 모터 및 볼 나사, 직동(直動) 가이드(도시하지 않음) 등이 설치되어 있으며, 또, 간극 측정부(10)의 위치와 이동량을 검출하기 위한 위치검출기로서 엔코더(12)가 설치되어 있다.

7은 제어부이며, 제어부(7)에 의해 상기 자외선 조사부(1), 간극 측정부(10) 간극 측정부 Z이동기구(11), 워크 스테이지 이동기구(6)가 제어된다. 또, 상기 간극 측정부 Z이동기구(11)에 설치된 엔코더의 출력이 제어부(7)의 연산부(7a)로 보내어진다.

도2는 본 발명의 제1 실시예인 간극 측정부(10)의 구성을 도시하는 도면이며, 동 도면에 의해 본 실시예의 간극 측정부(10)에 관해서 설명한다.

동 도면에 있어서, 100은 간극 측정용에 사용되는 제1 광원이며, 본 실시예에 있어서는, 강한 발광 강도가 얻어지므로 레이저 다이오드를 사용했다. 이밖에, 할로겐 램프, 크세논 램프, LED 등을 사용할 수 있다. 제1 광원(100)에서 나온 광은, 렌즈(101)에서 거의 평행광으로 되어, 제1 빔 스플리터(102)에 입사한다. 그리고, 제1 빔 스플리터(102)에서 분할되어, 그 한쪽의 광이 렌즈(103)에 의해 핀 홀 판(108)에 집광된다. 핀 홀 판(108)은 후술하는 대물 렌즈(110)의 대물면측 초점과는 반대측의 초점에 배치되어 있다.

또, 제1 빔 스플리터(102)로 분할된 다른 쪽의 광은 렌즈(106)를 통하여 제1 수광기(107)에 입사한다. 제1 수광기(107)는, 후술하는 바와 같이, 제1 광원(100)의 광 강도의 변동을 검출하고, 그 변동을 취소하기 위해 설치된 것이며, 제2 수광기(107)에서 검출된 신호는 기준 강도 신호로서 제어부(7)의 연산부(7a)로 보내어진다.

상기 핀 홀 판(108)은 글래스에 크롬막을 증착하여, 에칭으로 크롬막에 개구부를 형성시키는 것으로, 예를 들면 도3에 도시하는 바와 같이 ø12㎛의 홀이 48㎛의 피치로 ø125㎛의 범위에 늘어놓아져 있다.

또한, 핀 홀 판은 간단하게 수 백㎛ 두께의 금속박에 홀을 설치한 것도 사용 가능하지만, 글래스를 사용한 핀 홀 판의 쪽이 기계적 충격에 강하고, 또 열에 의한 변형이나 신장도 적다.

핀 홀 판(108)을 통과한 광은 제2 빔 스플리터(109)로 90° 구부러져 대물 렌즈(110)에 입사하며, 대물면측 초점에 집광된다.

대물면측 초점에 있어서의 광속의 크기는, 〔대물 렌즈의 배율(호칭)의 역수〕×〔핀 홀의 크기〕이다. 여기에서, 대물 렌즈의 배율은 대물면측으로부터 광이 입사한 경우의 배율로 부르며, 이 경우는, 광이 역행하고 있으므로, 배율은 호칭의 역수로 된다.

본 실시예에서는 5배의 대물 렌즈(110)를 사용했으므로, 광속의 크기는 ø25㎛의 범위에 ø2.4㎛ 크기의 광이 9.6㎛의 피치로 늘어선 것으로 된다. 마스크(M) 또는 워크(W)의 표면(이하, 피측정면(120)이라 한다)이 대물 렌즈(110)의 대물면측 초점에 있는 경우는, 상기 형상의 ø25㎛의 스포트 광으로 피측정면이 조명된 상태로 된다.

피측정면(120)에서 반사된 반사광은, 다시 대물 렌즈(110), 제2 빔 스플리터(109)를 거쳐 핀 홀 판(108) 위에 집광된다. 이때, 핀 홀 판(108)상에서의 반사광의 광속의 크기는, 〔피측정면(120)에서의 스포트 조사광의 크기〕×〔대물 렌즈의 배율〕이다. 본 실시예의 경우는, ø12㎛ 광의 스포트를 48㎛의 피치로 ø125㎛의 범위에 늘어선 광으로 된다.

즉, 피측정면(120)이 대물 렌즈(110)의 대물면측의 초점에 있는 경우는, 반사광의 광속의 크기가 핀 홀의 크기와 같게 되므로, 반사광은 거의 전부가 핀 홀 판(108)을 통과할 수 있게 된다.

핀 홀 판(108)을 통과한 반사광은, 렌즈(103)에서 대략 평행광으로 된 후, 제1 빔 스플리터(102)에서 90° 구부러져, 렌즈(104)로 제1 수광기(105)에 집광·입사된다.

도4는 핀 홀 판(108)에 설치된 복수의 핀 홀을 통하여 반사광이 제1 수광기(105)의 수광면에 결상하는 모습을 도시하는 도면으로, 동 도면에서는, 제1 빔 스플리터(102), 렌즈(103)는 생략되어 있다. 피측정면(120)이 대물 렌즈(110)의 대물면측의 초점에 있는 경우, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 제1 수광기(105)의 수광면에는, 핀 홀을 통과한 광이 스포트형상으로 결상한다.

제1 수광기(105)에서 CCD소자와 같은 작은 수광 소자의 집합체를 사용한 경우는, 작은 수광 소자 하나하나의 감도에 흩어짐이 있으므로, 결상한 스포트 광의 위치가 바뀌면 제1 수광기(105)의 출력이 변동하는 일이 있다. 또, 제1 수광기(105)에 포트 다이오드와 같은 비교적 큰 수광 소자를 사용한 경우라도, 수광 소자의 제작상의 흩어짐으로부터 수광면의 장소에 의해 감도에 흩어짐이 있는 경우가 많으므로 역시 제1 수광기(105)의 출력이 변동하는 일이 있다.

상기와 같이, 핀 홀 판(108)에 복수의 핀 홀을 설치함으로써, 제1 수광기(105)에 입사하는 광의 위치에 대하여 수광 소자의 감도의 흩어짐을 평균화할 수 있음과 동시에, 진동 또는 핀 홀 판(108) 등의 위치 어긋남 등에 대한 제1 수광기(105)의 출력값의 변동을 작게 할 수 있다.

또한, 핀 홀을 복수로 함으로써 고감도로 할 수 있다. 즉, 핀 홀이 하나인 경우, 고감도로 하기에는 상기 수광기(105)에 도달하는 광자(光子)의 수를 늘리지 않으면 안되고, 그를 위해서는 제1 광원(100)의 발광 강도를 올릴 필요가 있지만, 발광 강도를 올리면 제1 수광기(105)의 흔적이 발생하는 가능성이 있다. 이것에 대하여, 핀 홀을 복수로 하면, 제1 광원(100)의 발광 강도를 올리는 일없이 단위시간에 제1 수광기(105)에 도달하는 광자의 수를 늘릴 수 있어, 고감도로 하는 것이 가능해진다.

사기와 같이 하여 제1 수광기(105)로 수광된 광 강도신호는 연산부(7a)로 송출된다. 연산부(7a)는, 상기 제1 수광기(105)에 입사하는 광 강도신호가 커짐으로써, 피측정면(120)이 대물면측 초점위치에 있다고 판정한다.

한편, 피측정면(120)이 대물 렌즈(110)의 대물면측 초점에 없을 경우에는, 피측정면(120)에서의 측정용 광원의 광속은, 희미해지므로 크게 퍼진 스포트 광으로 된다. 그 반사광은 핀 홀 판(108)상에서는 마찬가지로 흐릿해지므로, 더욱 크게 퍼진다.

따라서, 반사광의 대부분은 핀 홀 판(108)을 통과할 수 없어, 제1 수광기(105)에 입사하지 않는다. 핀 홀이 복수개의 경우라도, 핀 홀의 피치를 48㎛로 충분하게 취하고 있으므로, 흐릿한 광이 이웃의 핀 홀을 통과하는 일은 거의 없다. 또, 흐릿한 스포트가 이웃의 핀 홀에 입히는 만큼 커진 경우는, 넓어진 스포트의 면적에 비하여 스포트 홀을 통과하는 광의 면적이 충분하게 작으므로, 피측정면이 대물 렌즈의 대물면적 초점에 있는 경우와, 없는 경우를 충분한 강도비로 분리할 수 있다.

상기와 같이, 적어도 피측정면(120)이 대물 렌즈(11)의 대물면측 초점에서 벗어난 경우, 제1 수광기(105)에 입사하는 반사광의 강도가 극단으로 감소하므로, 마스크(M) 및 워크(W)의 반사광을 양호하게 분리할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 광원(100)의 출력광의 강도가 변동하면, 제1 수광기(105)에 입사하는 광의 강도를 변동한다. 그래서, 본 실시예에서는, 상기한 바와 같이, 제2 수광기(107)를 설치하여, 제1 광원(100)의 출력광의 강도를 검출하고, 그 변동을 취소한다.

즉, 상기 제2 수광기(107)에 의해, 제1 빔 스플리터(102)로 분할된 제1 광원(100)의 출력 광을 수광하고, 기준 강도 신호로서 연산부(7a)로 보낸다. 연산부(7a)는 상기 제1 수광기(105)로 수광한 광의 강도 신호를, 상기 기준 강도 신호로 제거하고, 제1 광원(100)의 출력광의 강도의 변동을 취소한다.

또, 본 실시예에 있어서는, 측정위치를 관찰하기 위해서, 조명용 광원인 제2 광원(111)과, 렌즈(112)와, 제3 빔 스플리터(113)와, 촬상소자(114)가 설치되어 있다. 상기 제2 광원(111)으로서는, LED를 사용하였다. 또한, 제1 광원(100)과 같게 레이저 다이오드나 다른 종류의 광원을 사용해도 된다. 또, 촬상소자(114)로서는 CCD 카메라를 이용하였다.

제2 광원(111)에서 나온 광은, 제3 빔 스플리터(113), 제2 빔 스플리터(109), 대물 렌즈(110)를 거쳐 피측정면(120)을 조명한다. 그리고, 피측정면의 상이, 대물 렌즈(110), 제2 빔 스플리터(109), 제3 빔 스플리터(113)를 거쳐, 렌즈(115)에 의해 촬상소자(114) 위에 결상한다. 촬상소자(114)로 수상된 화상 신호는 모니터(121)로 보내져, 모니터(121)상에 피측정면의 상이 표시된다.

또한, 상기 제2 광원(111)을 측정용 제1 광원(100)과 별도로 설치한 이유는, 제1 광원(100)으로부터의 광은 핀 홀 판(108)에 의해 작은 스포트 형상으로 조사되므로, 전체 상을 관찰하는 데는 적합하지 않기 때문이다. 본 실시예에서는 상기와 같이 간극 측정부(10)를 콤팩트하게 하기 위한 제2 광원(111)을 간극 측정부(10)에 내장시켰지만 외부에 조명을 설치해도 된다. 이 경우는, 일반적으로 현미경의 조명용에 이용되고 있는 파이버 조명계나 대물 렌즈의 끝에 장착하는 링 조명계 등을 사용할 수 있다.

상기와 같이, 제2 광원(111)과, 렌즈(112)와, 제3 빔 스플리터(113)와, 촬상소자(114)로 이루어진 관찰용의 광학계를 설치함으로써, 측정위치의 위치맞춤을 간단하게 행할 수 있다.

상기 간극 측정부에 의한 간극 측정은 다음과 같이 행해진다.

모니터(121)를 관찰하면서, 간극 측정부(10)를 마스크(M)면에 평행하게 이동시키고, 간극 측정부(10)를 간극 측정위치까지 이동시킨다.

계속하여, 상기 간극 측정부 Z이동기구(11)의 모니터를 구동하여 간극 측정부(10)를 Z방향으로 이동시키고, 간극 측정부 Z이동기구(11)에 설치된 위치검출기인 엔코더(12)에 의해 간극 측정부(10)의 Z방향의 위치를 판독하면서, 제1 수광기(105)에 입사한 반사광의 강도를 판독한다.

상기와 같이 대물 렌즈(110)의 대물면측 초점이 마스크(M)와 워크(W)면의 양쪽을 종단하도록 간극 측정부 Z이동기구(11)를 구동하면, 상기한 바와 같이, 마스크(M)면 또는 워크(W)면이 대물 렌즈(110)의 대물면 초점에 왔을 때 강한 반사광이 얻어지므로, 이동위치에 대해서 두 개의 강한 반사광 강도의 피크가 얻어진다.

연산부(7a)는, 상기 두 개의 반사광 강도의 피크를 검출하며, 그 때의 상기 위치검출기인 엔코더(12)의 출력으로부터 마스크(M)와 워크(W)의 간극을 계산한다. 또한, 간극 측정부 Z이동기구(11)를 연속적으로 구동하지 않고, 스텝 형상으로 순차 구동시킬 경우는, 이동 스텝의 1스텝의 이동량을 간극의 값에 대해서 충분히 작은 양으로 설정한다. 그리고, 간극 측정부 Z이동기구(11)가 정지하고 있을 때에, 엔코더에 의해 검출되는 위치신호와, 제1 수광기(105)에 의해 수광되는 반사광의 강도 정보를 연산부(7a)에 읽어 넣는다.

도5는 본 발명의 간극 측정부(10)의 제2 실시예를 도시하는 도면이며, 본 실시예는, 편광 빔 스플리터와 1/4 파장판을 이용하여, 핀 홀 판(108)의 반사광을 제1 수광기(105)에 입사하지 않도록 함으로써 S/N비가 저하하는 것을 방지하는 실시예를 도시하고 있다.

동 도면에 있어서, 상기 도2에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있으며, 본 실시예는, 상기 도2의 제1 빔 스플리터(102)로 바꾸어, 편광 빔 스플리터(102’)를 이용함과 동시에, 핀 홀 판(108)과 제2 빔 스플리터(109)간의 광로중에 1/4파장판(116)을 설치한 것이다.

본 실시예의 간극 측정시의 동작은 기본적으로는 상기 도2에 도시한 것과 같지만, 본 실시예에 있어서는 상기와 같이 편광과 빔 스플리터와 1/4파장판을 이용하고 있으므로, 이하에 설명하는 바와 같이 핀 홀 판(108)에 의한 반사광이 제1 수광기(105)에 입사하는 것을 방지할 수 있다.

제1 광원(100)에서 나온 무편광인 광은, 렌즈(101)로 대략 평행광으로 되며, 편광 빔 스플리터(102’)에 입사한다. 그리고, 편광 빔 스플리터(102’)에 있어서, P편광인 광은 편광 빔 스플리터(102’)를 통과하여, 렌즈(103)에 의해 핀 홀 판(108)에 집광된다. 여기에서, 핀 홀 판(108)에 있어서 광의 일부가 반사된 경우, 그 반사광은 편광방향이 P편광이므로, 그대로 편광 빔 스플리터(102’)를 통과하여 제1 광원(101)으로 되돌아간다.

또, S편광인 광은 편광 빔 스플리터(102’)에 있어서 90° 구부러져 렌즈(106)를 통하여 제2 수광기(107)에 입사한다. 제2 수광기(107)의 출력은 상기한 바와 같이 연산부(7a)로 보내져, 제1 광원(100)의 광 강도의 변동을 취소하기 위해 사용된다.

핀 홀 판(108)을 통과한 P편광인 광은, 1/4 파장판(116)에 있어서 원편광으로 변환된 후, 제2 빔 스플리터(109)에서 90° 구부러져 대물 렌즈(11)에 입사하여, 대물면측 초점에 집광된다.

그리고, 피측정면(120)에서 반사된 원편광의 반사광은, 다시 대물 렌즈(110), 제2 빔 스플리터(109)를 거쳐 1/4 파장판(116)에 입사하며, 편광 방향이 S편광인 광에 변환된 핀 홀 판(108) 위에 집광된다. 핀 홀 판(108)을 통과한 S편광인 광은 렌즈(103)로 대략 평행광으로 된 후, 편광 빔 스플리터(102’)로 입사한다. 그리고, 편광 빔 스플리터(102’)에 입사한 편광방향이 S편광인 반사광은 90° 구부러져, 렌즈(104)로 제1 수광기(105)에 집광·입사된다.

이상과 같이 본 실시예에 있어서는, 편광 빔 스플리터(102’)와 1/4 파장판(116)을 이용하고 있으므로, 대물면측 초점에 있는 피측정면(120)에서의 반사광만을 제1 수광기(105)에 입사시킬 수 있고, 핀 홀 판(108)에서 반사한 광이 제1 수광기(105)에 입사하는 일이 없다. 이 때문에, S/N비를 향상시킬 수 있으며, 고감도의 측정이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는, 1/4 파장판(116)을 핀 홀 판(108)과 제2 빔 스플리터(109)의 사이에 설치하여 있지만, 1/4 파장판(116)은 핀 홀 판(108)과 대물면측 초점 사이의 임의의 개소에 설치할 수 있으며, 어디에 설치해도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 원편광으로 입사한 광을 제2 빔 스플리터(109)에서 그대로 반사시킬 필요가 있으므로, 제2 빔 스플리터(109)로 바꾸어 편광으로 변화를 초래하는 도전성의 금속 미러를 이용하는 것은 바람직하지 않다.

또한, 도5의 제1 수광기(105)와 제1 광원(100)의 위치를 교환한 배치에 있어서도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 제1 광원(100)에서 방출된 무편광인 광은 편광 빔 스플리터(102’)에 있어서 S편광인 광은 편광 빔 스플리터(102’)를 통과하여 렌즈(106)를 통하여 제2 수광기(107)에 입사한다. 한편, P편광인 광은 90° 구부러져 렌즈(103)에 의해 핀 홀 판(108)에 집광된다. 또 피측정면(120)에서 반사되어 1/4 파장판(116)에 입사한 광은 P편광으로 되어, 편광 빔 스플리터(102’)를 통과하여 제1 수광기(105)에 입사한다.

다음에, 본 실시예의 프록시미티 노광장치에 의한 노광처리에 관하여 설명한다.

(a) 워크(W)를 워크 스테이지(3)에 재치하고, 도시하지 않는 진공흡착장치에 의해 워크 스테이지(3)에 고정한다.

(b) XYθZ 스테이지(5)를 Z방향으로 구동하고, 워크(W)를 마스크(M)에 접근시킨다. 이 때, XYθZ 스테이지(5)에 내장시킨 도시하지 않는 엔코더로부터의 위치신호를 판독하면서 Z방향으로 워크(W)를 구동하여, 소망의 간극 값에 가까운 상태까지 근접시킨다. 이 단계에서는 마스크(M)와 워크(W)는 정확하게 소망의 간극으로는 되어 있지 않다.

(c) 상기 (b)의 상태에서, 필요에 따라서 마스크(M)와 워크(W)의 위치맞춤을 행한다. 상기 위치 맞춤은, 미리 마스크(M)와 워크(W)에 얼라이먼트 마크를 설치해 두고, 이 얼라이먼트 마크를 도시하지 않는 얼라이먼트 현미경을 보면서 행한다. 이것은 자동으로 행해도 수동으로 행해도 된다.

(d) 다음에, 간극을 측정하기 위해, 상기한 간극 측정부 XY방향 이동 기구에 의해, 간극 측정부(10)를 간극 측정점까지 이동시킨다. 그 때, 필요에 따라서 측정위치의 미세 조정을 행한다. 간극 측정부(10)의 측정위치의 미세 조정에는, 상기한 제2 광원(111)과, 렌즈(112)와, 제3 빔 스플리터(113)와, 촬상소자(114)로 이루어진 관찰용인 광학계를 이용하여, 모니터(121)에 표시된 화상을 관찰하여 행한다. 간극 측정부(10)의 미세 조정은, 상기 간극 측정부 XY방향이동기구를 이용해도 되며, 별도로 미세 조정용인 마이크로미터를 설치해도 된다.

액정화면이나 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)의 제조인 경우에는, 워크가 글래스이므로, 측정용의 제1 광원(100)의 광속을 정확하게 마스크(M)의 개구부에 맞춤으로써, 마스크(M)와 워크(W)의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있어, 고 정밀도의 측정을 행할 수 있다.

도6은, 칼라 액정 패널에 있어서의 1화소와, 핀 홀의 투영상의 일례를 도시하는 도면이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 칼라 액정 패널의 1화소는, R, G, B에 대응한 투명부분(개구부)을 구비하고 있으며, 그 폭은 동 도면에 도시하는 바와 같이 대략 50㎛이다.

여기에서, 상기한 바와 같이, ø12㎛의 홀이 48㎛의 피치로 ø125㎛의 범위에 늘어놓아진 핀 홀 판(108)을 사용하고, 5배의 대물 렌즈(110)를 사용하면, 칼라 액정 패널상의 핀 홀의 투영상은, 도5에 도시하는 바와 같이, 1/5배로 축소되어, 상기 투명부분의 50㎛ 내에 모인다.

그래서, 상기한 바와 같이, 관찰용의 광학계를 이용하여, 모니터(121)에 표시된 화상을 관찰하고, 상기 칼라 액정 패널의 투명부분에 핀 홀 상이 투영되도록 간극 측정부(10)를 이동시킨다. 이것에 의해, 상기한 바와 같이, 마스크(M)와 워크(W)의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있어, 고 정밀도의 측정을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 도6에서는 칼라 액정 패널에 관해서 도시하였지만, PDP패널에 있어서도, 상기와 같은 투명부분을 구비하고 있으므로, 그 투명부분에 핀 홀 상이 투영되도록 간극 측정부(10)를 이동시킴으로써, 상기한 바와 같이 마스크(M)와 워크(W)의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있어, 고 정밀도인 측정을 행하는 것이 가능해진다.

또, 상기한 바와 같이 화소 분할 노광을 행하는 마스크의 경우에는, 핀 홀의 투영상이 분할된 패턴의 하나인 개구부에 포함되도록 크기나 배치를 고려한 핀 홀을 핀 홀 판(108)에 형성해 두면, 상기와 같이 고감도인 검출을 행할 수 있다.

(e) 간극 측정부(10)를 간극 측정점으로 이동시키면, 상기한 바와 같이, 대물 렌즈(110)의 대물면측 초점이 마스크(M)와 워크(W)면의 양쪽을 종단하도록 간극 측정부(10)를 Z방향으로 이동시켜 두 개의 반사광 강도의 피크를 검출하고, 그 때의 상기 위치검출기인 엔코더(12)의 출력으로부터 마스크(M)와 워크(W)의 간극을 구하여, 간극의 소망 값의 편차를 계산한다.

(f) 상기 (d)(e)의 조작을 마스크/워크면의 3점 이상에 관하여 행하고, 간극의 편차를 구하여, 그 편차가 작아지도록 간극 조정기구(4)에 의해 워크(W)의 기울기와, 워크(W)와 마스크(M)의 거리를 조정한다.

그리고, 편차가 허용치 이하로 될 때까지 상기 조작을 반복한다. 또한, 편차의 허용치는 제조하는 소자의 노광에 요구되는 정밀도에 의해 적시 정해진다. 또, 편차의 산출방법이나 그것에 대한 간극 조정의 방법은, 종래 기술에서 예시한 공보 등에 기재되는 공지의 방법 등을 이용할 수 있다.

(g) 마스크(M)와 워크(W)의 간극 조정이 완료하면, 간극 측정부(10) 등을 노광영역으로부터 퇴피시킨 후, 자외선 조사부(1)로부터 노광광을 조사하여, 소정의 조광을 행하여, 워크(W)를 반출한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 측정용 광원에서 방사된 광을 핀 홀과 대물 렌즈를 통하여 마스크와 워크에 조사하고, 대물 렌즈와 핀 홀을 통과해 간 마스크와 워크로부터의 반사광을 수광기로 수광하여, 그 광 강도에 의해 마스크와 워크의 간극 측정을 행하고 있으므로, 글래스면과 같은 반사율이 낮은 부분에서도 충분한 검출감도를 얻을 수 있다. 이 때문에, 마스크나 워크에 반사막이나 물리광학소자 등을 형성할 필요가 없어, 마스크나 워크면의 임의의 개소에서의 측정이 가능해지며, 또, 마스크가 고가로 되는 일도 없다.

또, 간극이 작은 경우라도, 마스크와 워크의 반사광을 양호하게 분리하는 것이 가능해져, 마스크와 워크의 반사광이 간섭을 일으키는 일도 없으므로, 노광시의 간극의 상태에서 고 정밀도의 측정·확인이 가능해진다.

또한, 워크 스테이지의 구조에 제약이 없고, 또, 임의의 부분에서의 측정이 가능해진다.

(2) 핀 홀 판의 핀 홀을 복수의 핀 홀의 집합체로 했으므로, 글래스 워크와 같은 반사율이 낮은 워크에 대해서도, 충분한 반사 강도를 얻을 수 있어, 마스크와 워크의 반사광을 양호하게 분리할 수 있다.

또, 수광기에 입사하는 광의 위치에 대해서 제1 수광 소자의 감도의 흩어짐을 평균화할 수 있음과 동시에, 진동 또는 핀 홀 판 등의 위치 어긋남 등에 대한 수광기의 출력값의 변동을 작게 할 수 있다. 또한, 제1 광원의 발광 강도를 높이는 일없이, 단위 시간에 수광기에 도달하는 광자의 수를 늘릴 수 있으며, 발광 강도를 올림으로써 수광기의 자국을 방지할 수 있다.

(3) 간극 측정부에 제2 수광기를 설치하고, 상기 수광기와 상기 제2 수광기의 출력 신호를 연산하여 상기 측정용 광원의 광 강도의 변동을 보정하도록 했으므로, 전원 등의 변동에 의해 측정용 광원의 광 강도가 변동해도, 그 영향을 받는 일없이 고 정밀도인 측정을 행하는 것이 가능해진다.

(4) 편광 빔 스플리터와 1/4 파장판을 설치함으로써, 핀 홀 판에 있어서의 반사광이 상기 수광기에 입사하지 않도록 할 수 있어, S/N 비를 향상시킬 수 있다.

(5) 제2 광원과 촬상소자를 설치하여, 마스크 및 워크상을 수상할 수 있도록 했으므로, 측정위치의 위치맞춤을 간단하게 행할 수 있고, 워크가 액정 화면 소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 영상표시 화면소자의 경우에 있어서도, 측정위치를 바르게 마스크의 개구부에 맞출 수 있다.

(6) 마스크의 패턴 형성면에 있어서의 측정용 광원으로부터의 광속의 단면형상을, 상기 마스크의 패턴 영역에 형성된 개구부에 포함 가능한 형상으로 했으므로, 광이 마스크의 금속막에 입혀지는 일없이, 글래스 워크와 같은 반사율이 낮은 워크에 대해서도 마스크와 워크의 반사광의 강도를 거의 같게 할 수 있어, 고 정밀도인 간극 측정이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명의 프록시미티 노광장치는 마스크와 워크의 간극 측정을 고 정밀도로 행할 수 있으므로, 이 측정 데이터를 기초로 간극 조정기구를 조정함으로써, 고 정밀도로 소망의 간극을 설정할 수 있다.

Claims (6)

1. 자외선을 조사하는 자외선 조사부와, 마스크를 보존하는 마스크 스테이지부와, 워크를 상기 마스크에 간극을 설치하여 근접시킨 상태에서 보존하는 워크 스테이지부와, 상기 워크 스테이지에 접속되어 상기 워크와 상기 마스크와의 상기 간극을 조정하는 간극조정기구와, 간극 측정부와, 그 간극 측정부를 상기 마스크 및 상기 워크에 대해서 수직방향으로 연속적 또는 순차적으로 이동시키는 간극 측정부 이동기구와, 상기 간극 측정부의 위치를 검출하는 위치검출기와, 마스크와 워크의 간극을 연산하는 연산부를 구비하며, 상기 간극 측정부는, 측정용 광원과, 빔 스플리터와, 핀 홀 판과, 대물 렌즈 및 수광기를 구비하고, 상기 측정용 광원은, 그 광원에서 방사된 광이 상기 빔 스플리터를 통하여 상기 핀 홀 판에 집광되도록 배치되고, 상기 핀 홀 판은, 상기 대물 렌즈의 대물면측 초점과는 반대측의 초점으로서, 상기 핀 홀 판을 통과한 상기 측정용 광원으로부터의 광이 상기 대물 렌즈의 대물면측 초점에 집광하는 위치에 배치되고, 상기 수광기는, 상기 대물 렌즈 및 상기 핀 홀을 통과하여, 상기 빔 스플리터를 통해 온 상기 마스크 및 상기 워크로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치되며, 상기 연산부는, 상기 수광기로부터의 출력 신호 및 상기 위치검출기로부터의 출력신호로부터 상기 간극의 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 핀 홀 판의 핀 홀이 복수의 핀 홀의 집합체인 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 간극 측정부가, 제2 수광기를 구비하고, 상기 빔 스플리터는 상기 측정용 광원인 광을 2분할하는 방향으로 배치되어 있으며, 분할된 광의 한쪽을 상기 핀 홀 판에 조사하고, 다른쪽을 상기 제2 수광기에 입사시키고, 상기 연산부는, 상기 수광기와 상기 제2 수광기의 출력신호를 연산하여 상기 측정용 광원의 광 강도의 변동을 보정하는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 빔 스플리터가 편광 빔 스플리터이며, 그 편광 빔 스플리터는 상기 측정용 광원에서 방사되는 광을 제1 편광방향으로 편광함과 동시에 상기 제1 편광 방향의 광을 투과시키고, 상기 제1 편광 방향과는 다른 제2 편광방향의 광을 상기 수광기에 입사시키는 것이고, 또, 상기 핀 홀 판과 대물면측 초점간의 광로중에 1/4 파장판이 배치되며, 그 1/4파장판은 상기 편광 빔 스플리터에 의해 편광된 제1 편광방향의 편광광을 원편광으로 변환함과 동시에, 상기 마스크 및 상기 워크로부터의 원편광의 반사광을 제2 편광방향의 광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티노광장치.
5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 간극 측정부가 제2 광원과 촬상소자를 구비하고, 상기 제2 광원은, 그 광원에서 방사된 광이 상기 대물 렌즈를 통하여 상기 마스크 및 상기 워크에 조사되는 위치에 배치되며, 상기 촬상 소자는 상기 마스크 및 워크의 상을 수상하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치.
6. 제1항, 제2항, 제3항 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 마스크가 영상표시 화면소자 제작용인 마스크로서, 상기 마스크의 패턴 형성면에 있어서의 측정용 광원으로부터의 광속의 단면형상이, 상기 마스크의 패턴영역에 형성된 개구부에 포함 가능한 형상인 것을 특징으로 하는 간극 설정기구를 구비한 프록시미티 노광장치.