KR20010051835A

KR20010051835A - 노광장치 및 노광방법

Info

Publication number: KR20010051835A
Application number: KR1020000069174A
Authority: KR
Inventors: 야나기하라마사미쯔; 가쯔메도모히로
Original assignee: 오노 시게오; 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2001-06-25
Also published as: US6552775B1; TW466585B; JP2001215718A; KR100848523B1

Abstract

선형보정의 오차의 잔류성분을 최소한으로 억제할 수 있어, 감광기판 및 디바이스의 대형화가 진행 중인 상황에서 고정세화를 실현할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공한다.

마스크 (10) 와 감광기판 (14) 을 동기시켜 주사노광하는 주사형 노광장치에, 투영광학계 (12a 내지 12e) 가, 기판에 투영하는 투영이미지의 상기 주사방향의 위치를 조정하는 결상특성 조정기구 (120) 를 구비하고, 주사방향의 노광오차의 비선형성분을 구하여 보정값으로서 등록해 두고, 이 보정값에 기초하여 투영광학계의 주사방향의 결상특성 조정기구 (120) 를 연속적으로 제어하면서 패턴노광을 실시하도록 한다.

Description

노광장치 및 노광방법{EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은, 복수의 투영광학계와 조명계를 갖는, 스캔형 노광장치 및 노광방법에 관한 것으로, 특히 광학계 상호의 위치조정이 용이하며, 프로세스중에 변형이 생긴 기판을 노광하는 데에도 적합한 노광장치 및 노광방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이 패널은, 최근 그의 표시품질이 현저하게 향상됨과 동시에, 얇고 경량인 점에서 화상표시장치로서 CRT 를 대신하여 널리 사용되고 있다. 특히 액티브 매트릭스 방식의 직시형 액정 패널은 대화면화가 진행되어 그 제조에 사용되는 글래스기판도 대형화되고 있다.

이와 같은 대형 글래스기판에 디스플레이 패널의 소자 패턴을 노광하기 위한 노광장치로서, 포토마스크 또는 레티클 (이하, 마스크라고 함) 에 형성된 원화패턴의 이미지를 투영광학계를 통해 글래스기판 (이하, 감광기판이라고 함) 상에 투영하고, 그 때 투영광학계에 대하여 마스크와 감광기판을 주사하는 타입의 주사형 노광장치가 있다.

상기 투영노광장치의 일례로서, 글래스기판에 대하여 노광처리를 실시하는 주사형 노광장치를 도 22 및 도 23 을 이용하여 설명한다. 도 22 는 종래의 주사형 노광장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 23 은 그 요부를 나타내는 도면이다.

도 22 및 도 23 에 있어서, 단면이 ㄷ 자 형상으로 형성된 캐리지 (101) 의 저면부인 감광기판 스테이지 (102) 에 감광기판 (103) 이 지지되고, 감광기판 스테이지 (102) 와 마주보는 상방의 마스크 스테이지 (104) 에 마스크 (105) 가 지지된다. 그리고, 조명광학계 (106) 에서 조사되는 노광광에 의해 마스크 스테이지 (104) 에 지지된 마스크 (105) 의 일부의 영역의 패턴이 조명되고, 마스크 (105) 를 통과한 노광광이 결상광학계 (투영광학계) (107) 를 통과함으로써 감광기판 (103) 상의 일부의 영역에 마스크 (105) 의 일부의 영역의 패턴이 전사된다. 그리고, 결상광학계 (107) 에 대하여 마스크 (105) 를 지지하는 마스크 스테이지 (104) 및 감광기판 (103) 을 지지하는 감광기판 스테이지 (102) 를 상대적으로 스캔시킴으로써 마스크 (105) 상의 패턴영역의 전면이 감광기판 (103) 상에 전사된다.

또한, 결상광학계 (107) 는 단일한 투영광학계 대신에 복수의 투영광학계 (107a 내지 107d) 를 배치하는 것이며, 조명광학계 (106) 에서 사출된 광속(光束)이 마스크 (105) 상의 복수의 소영역을 각각 조명한다. 이들 복수의 소영역의 전사 이미지는 복수의 투영광학계 (107a 내지 107d) 의 각각을 통해 감광기판 (103) 에 동시에 투영된다.

도 24 는 상기 주사형 노광장치에 의한 스캔 및 스텝의 노광 이미지를 나타내는 도면이다. 결상광학계 (투영광학계) (107) 는 도 24 에 나타내는 노광필드를 가지고 있으며, 감광기판 (103) 에 대하여 방향 (A) (주사방향) 로 2 회 스캔 (SCAN1, SCAN2) 하고, SCAN2 종료후, 방향 (B) 로 이동하고, 또한 방향 (C) (주사방향) 로 2 회 스캔 (SCAN3, SCAN4) 하여 전면의 마스크 패턴의 전사를 마친다.

또한, 감광기판 (103) 의 지지기구는 스캔 및 스텝을 가능하게 하는 긴 스트로크의 XY 스테이지를 가지고, 마스크 (105) 의 지지기구에는 스캔하기 위한 긴 스트로크의 X 와, 감광기판 (103) 과 상대위치보정을 가능하게 하는 Y 방향 및 회전방향의 보정용 작은 스트로크의 스테이지를 갖는다.

상기한 바와 같은 노광동작에 있어서는, 마스크 (105) 에 형성된 패턴의 투영 이미지와 감광기판 (103) 상에 이미 형성되어 있는 패턴층이 정확하게 중첩될 필요가 있다. 따라서, 마스크 (105) 와 감광기판 (103) 의 얼라인먼트가 이루어진다.

상기 얼라인먼트를 실시하기 위하여, 마스크 (105) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와, 감광기판 (103) 상에 형성된 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 현미경 (108) 을 통해 관찰하고, 이들의 위치어긋남을 검출하여 마스크 (105) 와 감광기판 (103) 의 위치관계의 보정이 이루어진다. 감광기판 (103) 및 마스크 (105) 의 Y 방향 양단부에는 X 방향을 따라 복수의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있고, 그들 1 또는 복수에 대하여 얼라인먼트 현미경 (108) 을 통한 관찰이 이루어진다. 그리고, 이들 얼라인먼트 현미경 (108) 의 검출결과에 기초하여, 마스크 (105) 에 대한 감광기판 (103) 의 상대위치, 상대 사이즈 등이 파악되며, 이에 기초하여 마스크 (105) 의 위치를 조정하거나 또는 결상광학계 (107) 의 배율을 보정한다.

도 25 는 상기 주사형 노광장치에서 실시되는 마스크 (105) 와 감광기판 (103) 의 위치맞춤 (얼라인먼트) 동작을 설명하기 위한 도면이다.

예컨대 얼라인먼트 현미경 (108) 에 의한 검출결과에 의해, 도 25a 에 나타내는 바와 같이 감광기판 (103) 과 마스크 (105) 가 상대적으로 X 방향 및 Y 방향으로 평행하게 어긋나 있는 (시프트하고 있는) 상태인 것이 판명되면, 마스크 (105) 를 지지하고 있는 마스크 테이블을 X 방향으로 이동시키는 액추에이터, 및 Y 방향으로 이동시키는 2 개의 액추에이터를 구동시킴으로써, 소정량 마스크 (105) 를 평행이동시킨다 (시프트 보정).

또한, 도 25b 에 나타내는 바와 같이 감광기판 (103) 과 마스크 (105) 가 Z 축 주변으로 회전어긋남을 발생시킨 경우에는, Y 방향으로 이동시키는 2 개의 액추에이터의 구동량을 다르게 함으로써 마스크 (105) 를 소정량 회전시킨다 (로테이션 보정). 또한, 도 25c 에 나타내는 바와 같이 마스크 (105) 와 감광기판 (103) 의 상대적인 크기가 다른 경우에는, Y 방향에 대하여는 결상광학계 (107) 의 배율을 보정함과 동시에, X 방향에 대하여는 X 방향으로 이동시키는 액추에이터를 구동시켜 캐리지 (101) 가 주사이동하는 도중에 마스크 (105) 를 X 방향으로 이동시켜 마스크 (105) 와 감광기판 (103) 의 상대주사속도를 소정량 변경시킴으로써 X 방향의 배율을 보정하도록 한다 (스케일링 보정).

구체적으로는 예컨대 감광기판 (103) 이 X 방향으로 4 ppm 늘어나 있는 경우에는, 마스크 (105) 는 캐리지 (21) 의 주사에 따라 주사방향과는 반대방향으로 4 ppm 만큼 이동시킴으로써 X 방향으로 이동시키는 액추에이터를 구동시키면 된다.

그리고, 마스크 (105) 의 얼라인먼트 마크는 마스크 작성시에 미리 작성되고, 감광기판 (103) 의 얼라인먼트 마크는 일반적으로는 초회의 노광처리시에 작성된다.

상술한 바와 같이 상기 주사형 노광장치는 중첩노광을 위하여 얼라인먼트를 실시하는 얼라인먼트 광학계를 탑재하고 있어서, 스캔 마다 복수 포인트의 얼라인먼트 계측을 실시하고, 각 결과로부터 스캔방향의 시프트, 비스캔방향의 시프트, 배율, 로테이션, 직교도의 선형성분을 산출하여 스캔노광에 가미할 수 있다. 각 시프트, 로테이션, 직교도, 스캔방향의 배율에 대하여는 마스크와 감광기판의 상대위치를 어긋나게 함으로써 보정하고, 비스캔방향의 배율에 대하여는 각 결상광학계에 형성된 배율보정기구 및 비스캔방향의 시프트기구를 보정하여 보정을 실시한다.

상기한 종래의 복수의 투영광학계를 사용하는 노광장치에서는 화면합성을 실시하는 복수의 투영광학계 각각의 투영광학계 (이하, 모듈이라고 함) 를 소정의 성능으로 되도록 완성시킨 다음, 화면합성에 충분한 위치정밀도로 조합하기 위하여, 각 모듈의 치수정밀도를 엄격하게 관리하여 조합할 필요가 있으며, 또한 조합후의 위치의 재조정은 각 모듈의 조합을 처음부터 다시 할 필요가 있다는 문제가 있다.

또한, 마스크패턴의 주사노광에 있어서도, 최근의 액정 디바이스의 대형화, 고정도화에 수반하여 상술한 선형보정만으로는 만족스러운 디바이스 성능을 얻을 수 없다. 즉, 디바이스 작성에 있어서 층을 형성하는 단계에서 노광 이외의 공정에서 기판의 열 등으로 인한 변형의 발생이 있을 수 있지만, 기판의 대형화와 디바이스의 대형화에 따라 선형보정의 오차의 잔류성분의 절대값이 커지는 한편, 고정세화에 있어서는 오차의 잔류성분을 최소한으로 할 필요가 있다.

예컨대 일반적으로 투영노광장치에 반송되어 노광처리되는 감광기판은 프로세스 중에 복수회의 가열처리를 통과하여, 몇층씩이나 걸쳐 원화패턴의 노광이 반복된다. 주로 이 프로세스 중에서의 가열처리에 의해, 감광기판이 신축하여 그 형상이 변화되는 경우가 있다. 예컨대 도 26a 에 나타내는 바와 같이 평면형상이 장방형이고, 각 변부가 거의 직선형상인 감광기판이 여러 가지의 프로세스를 거침으로써, 도 26b 에 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 곡선적으로 구부러지거나, 도 26c 에 나타낸 바와 같이 평행사변형 형상으로 변형되는 경우가 있다.

그러나, 이들 도 26b, 26c 에 나타낸 바와 같은 변형을 일으키고 있는 감광기판을 노광하고자 하면 노광동작에 있어서의 X 방향으로의 주사이동과 함께 Y 방향의 변형량이 점차 변화되기 때문에, 종래의 시프트 보정, 로테이션 보정, 및 스케일링 보정에서는 충분하게 얼라인먼트의 보정을 할 수 없다는 문제를 갖는다. 정확한 얼라인먼트가 행해지지 않고 노광된 패턴은 하지의 패턴과의 사이에 무시할 수 없는 중첩오차를 발생시킴으로써 결과적으로 감광기판 상에 형성된 다수의 소자의 특성이 감광기판의 영역 마다 달라지는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 조립시의 조정이 용이하며, 장치운용 중에 재조정의 필요가 생긴 경우에는 단시간에 재조정을 가능하게 하는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 마스크패턴의 주사노광에 있어서, 선형보정의 오차의 잔류성분을 최소한으로 억제할 수 있어, 감광기판 및 디바이스의 대형화가 진행 중인 상황에서 고정세화를 실현할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 주사형 노광장치의 일례의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 는 투영광학계에 구비된 렌즈모듈의 보정기구를 나타내는 도면이다.

도 3 은 투영광학계의 상세사시도이다.

도 4 는 투영광학계의 상세측면도이다.

도 5 는 전사 이미지의 위치를 나타내는 선략도이다.

도 6 은 기판 스테이지상에 지지된 감광기판의 상면도이다.

도 7 은 마스크의 상면도이다.

도 8 은 얼라인먼트계에 의해 촬상된 마스크 마크의 도면이다.

도 9 는 얼라인먼트계에 의해 촬상된 마스크 마크와 기판 마크의 도면이다.

도 10 은 감광기판의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 11 은 기판 마크의 배치예를 나타내는 도면이다.

도 12 는 주사방향의 노광오차의 비선형성분을 등록하는 처리를 나타내는 흐름도이다.

도 13 은 보정량의 연산을 설명하는 도면이다.

도 14 는 비선형성분의 보정 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 15 는 비선형성분의 보정 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 16 은 주사노광의 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.

도 17 은 감광기판의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 18 은 기판 마크의 배치예를 나타내는 도면이다.

도 19 는 비선형성분의 보정 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 20 은 비선형성분의 보정 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 21 은 비선형성분의 보정을 나타내는 도면이다.

도 22 는 종래의 주사형 노광장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도 23 은 도 20 의 요부를 나타내는 도면이다.

도 24 는 종래의 주사형 노광장치에 의한 스캔 및 스텝의 노광 이미지를 나타내는 도면이다.

도 25 는 종래의 주사형 노광장치에서 행해지는 마스크와 감광기판의 위치맞춤 (얼라인먼트) 동작을 설명하는 도면이다.

도 26 은 프로세스 중에 생기는 플레이트의 변형을 설명하는 도면이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

L1 내지 L5 : 조명광학계 9 : 시야조리개

10 : 마스크 10a : 패턴영역

11a 내지 11e : 조명영역

12a 내지 12e : 투영광학계 (결상광학계)

13a 내지 13e : 투영영역 14 : 감광기판

14a, 14b : 패턴노광영역 15 : 기판 스테이지

16Y : Y 방향 구동장치 17X, 17Y : 위치측정장치

18Y : Y 방향 구동장치 19X, 19Y : 위치측정장치

20a, 20b : 얼라인먼트계 22a, 22b : 기판 마크

23a 내지 23j : 마스크 마크 24a 내지 24j : 기판 마크

24k 내지 24p : 얼라인먼트 마크 27 : 관찰시야

28 : 지표 마크 31 : 직각프리즘

32 : 렌즈 33 : 오목면경

34 : 시야조리개 35 : 직각프리즘

36 : 렌즈 37 : 오목면경

41, 42 : 평행평판글래스 43 : 프리즘대

44a, 44b : 피에조 소자 45 : 줌 광학계

46 : 액추에이터 47 : 보정광학계

50 : 제어장치 51 : 기억장치

55 : 촬상소자 M1 내지 M5 : 투영영역

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 노광장치에 복수의 투영광학계에 의한 투영 이미지의 위치검출수단과, 검출된 위치오차를 보정하는 수단을 갖게 한다.

이와 같이 투영광학 이미지의 위치검출수단과 검출된 위치오차를 보정하는 수단을 구비함으로써, 각 모듈의 치수정밀도를 엄격하게 관리할 필요도 없으며, 모듈 조합후의 재조정이 필요해진 경우에도 각 모듈의 조합을 처음부터 다시 할 필요가 없어진다.

또한, 본 발명에서는 패턴을 갖는 마스크와 기판을 소정의 주사방향으로 동기주사하여 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판에 노광하는 노광장치에 있어서, 투영광학계가, 기판에 투영하는 투영 이미지의 상기 주사방향의 위치를 조정하는 주사방향 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

투영광학계는 반사프리즘과, 반사프리즘을 구동하는 구동부와, 렌즈와, 오목면경을 구비한 다이슨형 광학계를 2 세트 조합한 구성을 가지고, 일방의 다이슨형 광학계의 반사프리즘과 렌즈 사이의 광로 상에 배율조정광학계를 구비하는 것으로 할 수 있다.

또한, 투영광학계는 주사방향과 교차하는 방향을 따라 배치된 복수의 투영광학계 모듈을 가지고, 주사방향 조정수단은 복수의 투영광학계 모듈의 각각의 상기 주사방향의 투영 이미지의 위치를 조정하는 것일 수도 있다.

또한, 투영광학계는 복수의 투영광학계 모듈을 가지고, 이 투영광학계 모듈의 투영 이미지의 일부를 중복하여 기판에 패턴을 노광하는 것일 수도 있다.

주사방향 조정수단은 기판의 형상의 변화에 따라 투영 이미지의 위치를 조정하는 것일 수도 있다. 또한, 투영광학계의 배율조정을 실시하는 배율조정기구와, 투영광학계의 투영 이미지를 회전시키는 이미지 회전기구 중 하나 이상을 구비하는 것일 수도 있다.

본 발명의 노광방법은 패턴을 갖는 마스크와 기판을 소정의 주사방향으로 동기주사하여 상기 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 상기 기판에 노광하는 노광방법에 있어서, 투영광학계가, 기판에 투영하는 투영 이미지의 상기 주사방향의 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 투영광학계는 상기 주사방향과 교차하는 방향을 따라 배치된 복수의 투영광학계 모듈을 가지고, 주사방향의 위치의 조정은 복수의 투영광학계 모듈의 각각의 상기 주사방향의 투영 이미지의 위치를 조정하는 것일 수도 있다.

또한, 주사방향의 위치의 조정은 기판의 형상의 변화에 따라 이루어지는 것일 수도 있다.

또한, 투영광학계의 배율조정을 실시하는 스텝과, 투영광학계의 투영 이미지를 회전시키는 스텝 중 하나 이상의 스텝을 포함하는 것일 수도 있다.

투영광학계에 의한 노광 중의 투영 이미지의 위치조정은 처리공정에서 발생하는 기판의 변형에 대응하여 이루어진다. 기판의 변형량은 기판의 소정의 위치에 형성된 복수의 얼라인먼트 마크를 계측함으로써 측정할 수 있다. 또한, 기판 상에 규칙적으로 패턴의 위치를 계측함으로써 기판 전면에 있어서의 변형을 정확하게 계측할 수 있다. 이 경우, 패턴 매칭에 의해 인식한 기판 상의 패턴위치를 계측하고, 그 계측 데이터를 통계처리함으로써 기판의 변형을 거의 정확하게 파악할 수 있다.

이 같이 계측된 기판의 변형에 맞춰 투영광학계에서 투영되는 이미지를 회전시키거나, 시프트시키거나, 배율을 변경시킴으로써 투영 이미지와 기판의 상대적 위치관계를 조정할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 주사형 노광장치의 일례의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 초고압 수은램프 등의 광원 (1) 에서 사출된 광속은 타원경 (2) 에서 반사된 후에 다이크로익 미러 (dichroic mirror; 3) 에 입사한다. 이 다이크로익 미러 (3) 는 노광에 필요한 파장의 광속을 반사하고, 기타 파장의 광속을 투과시킨다. 다이크로익 미러 (3) 에서 반사된 광속은 광축 (AX1) 에 대하여 진퇴가능하게 배치된 셔터 (4) 에 의해 투영광학계측으로의 조사를 선택적으로 제한받는다. 셔터 (4) 가 개방됨으로써, 광속은 파장선택 필터 (5) 에 입사하고, 투영광학계 (12a) 가 전사하기에 적합한 파장 (통상은 g, h, i 선 중 하나 이상의 대역) 의 광속으로 된다. 또한, 이 광속의 강도분포는 광축근방이 가장 높고, 주변으로 되면 저하되는 가우스분포상으로 되기 때문에, 적어도 투영광학계 (12a) 의 투영영역 (13a) 내에서 강도를 균일하게 할 필요가 있다. 따라서, 플라이아이렌즈 (6) 와 콘덴서렌즈 (8) 에 의해 광속의 강도를 균일화한다. 그리고, 미러 (7) 는 배열상의 절곡미러이다.

강도가 균일화된 광속은 시야조리개 (9) 를 통해 마스크 (10) 의 패턴면 상으로 조사된다. 이 시야조리개 (9) 는 감광기판 (14) 상의 투영영역 (13a) 을 제한하는 개구를 갖는다. 시야조리개 (9) 와 마스크 (10) 사이에 렌즈계를 설치하여 시야조리개 (9) 와 마스크 (10) 의 패턴면과 감광기판 (14) 의 투영면이 서로 공액으로 되도록 하여도 된다.

광원 (1) 에서 시야조리개 (9) 까지의 구성을 투영광학계 (12a) 에 대한 조명광학계 (L1) 로 하고, 본 예에서는 조명광학계 (L1) 와 동일한 구성을 갖는 조명광학계 (L2 내지 L5) 를 형성하여 각 조명광학계 (L2 내지 L5) 로부터의 광속을 투영광학계 (12b 내지 12e) 의 각각에 공급한다. 복수의 조명광학계 (L1 내지 L5) 의 각각에서 사출된 광속은 마스크 (10) 상의 다른 부분영역 (조명영역) (11a 내지 11e) 을 각각 조명한다. 여기서, 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 광축방향을 Z 방향으로 하고, Z 방향과 수직인 방향에서 마스크 (12) 및 감광기판 (14) 의 주사방향을 X 방향으로 하고, Z 방향 및 X 방향과 수직인 방향을 Y 방향으로 한다.

부분영역 (11a 내지 11e) 은 마스크 (10) 로의 노광광의 조사영역을 규정하는 대(台)형상의 개구를 갖는 복수의 시야조리개이며, 제 1 열의 부분영역 (11b, 11d) 에 대하여 제 2 열의 부분영역 (11a,11c,11e) 이 서로 지즈재그 형상으로 구비되어 있다. 기준위치에 있어서, 제 1 열의 부분영역 (11b,11d) 과 제 2 열의 부분영역 (11a,11c,11e) 은 쌍방의 시야조리개의 Y 방향 단부가 X 방향에서 보면 소정량 중첩되도록 위치하고 있다. 부분영역 (11a 내지 11e) 에 있어서의 X 방향으로 소정량 중첩되는 단부영역을 이하, 이음영역이라고 한다. 주사노광시 이 이음영역을 통과하는 마스크의 패턴 이미지는, 제 1 열의 부분영역 (11b,11d) 과 제 2 열의 부분영역 (11a,11c,11e) 의 쌍방에서 노광되어 가장 적합한 적산노광량이 얻어지도록 되어 있다. 또한, 제 1 열의 부분영역 (11b,11d) 의 시야조리개의 X 방향의 중심위치와, 제 2 열의 부분영역 (11a,11c,11e) 의 시야조리개 X 방향의 중심위치와의 거리는 d (도 5 참조) 로 설정되어 있다.

또한, 본 주사형 노광장치에는, 조명시야조리개부인 부분영역 (11a 내지 11e) 에 의해 규정되는 조사영역 상의 마스크 (10) 의 패턴을 감광기판 (14) 에 전사하기 위하여, 각 부분영역 (11a 내지 11e) 에 대응시켜 지그재그형상으로 배열된 5 개의 투영광학계 (12a 내지 12e) 가 구비되어 있다. 이들 투영광학계 (12a 내지 12e) 는 Y 방향으로 2 열로 배열되어 있고, 각 투영광학계는 각 부분영역 (11a 내지 11e) 에 의해 규정되는 마스크 (10) 상의 조사영역에 대하여 각각 할당되어 있다.

또한, 각 열의 투영광학계 (12b,12d) (이하, 제 1 투영열이라고 함) (12a,12c,12e) (이하, 제 2 투영열이라고 함) 에는 결상특성 조정기구 (120) (주사방향 조정수단) 가 구비되어 있다. 이하, 투영광학계 (12a 내지 12d) 로서 2 세트의 다이슨형 광학계를 조합한 투영광학계를 채용한 경우를 예로 들어 설명한다.

도 2, 도 3, 도 4 는 투영광학계 (12a 내지 12e) 에 구비된 렌즈모듈의 보정기구를 나타내는 도면으로서, 투영광학계 (12a 내지 12e) 중 하나를 모식적으로 나타내고 있다. 투영광학계 (12a 내지 12e) 는 동일구성을 취하므로 여기서는 투영광학계 (12a) 의 결상특성 조정기구를 대표로 하여 설명한다.

투영광학계 (12a) 는 2 세트의 다이슨형 광학계를 상하로 조합한 구성을 가지고, 제 1 부분광학계 (31 내지 33) 와, 시야조리개 (34) 와, 제 2 부분 광학계 (35 내지 37) 로 이루어진다. 제 1 부분광학계는 마스크 (10) 에 면(面)하여 ±45°의 경사로 배치된 2 개의 반사면을 갖는 직각프리즘 (31) 과, 마스크 (10) 의 면내방향을 따라 광축을 갖는 렌즈 (32) 및 오목면경 (33) 을 갖는다. 제 2 부분광학계는 마스크 (10) 에 면하여 ±45° 의 경사로 배치된 2 개의 반사면을 갖는 직각프리즘 (35) 과, 마스크 (10) 의 면내방향을 따라 광축을 갖는 렌즈 (36) 및 오목면경 (37) 을 갖는다.

투영광학계 (12a) 는 추가로 결상특성 조정기구로서, 감광기판 (14) 에 전사되는 마스크 (10) 의 패턴 이미지를 마스크 (10) 의 X 방향 및 Y 방향의 이동에 따라 시프트시키기 위한 시프터부 (시프트 기구) 와, 감광기판 (14) 에 전사되는 마스크 (10) 의 패턴 이미지를 회전시키는 로테이션 보정부 (로테이션 보정기구) 와, 감광기판 (14) 에 전사되는 마스크 (10) 의 패턴 이미지의 배율을 조정하는 배율조정부 (배율보정기구) 를 구비한다. 각 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 시프터부, 로테이션 보정부, 배율조정부는 제어장치 (50) 에 의해 개별적으로 제어된다.

시프터부는 마스크 바로 아래에 배치된 평행평판글래스 (41,42) 로 이루어지고, X 시프트용 평행평판글래스 (41) 및 Y 시프트용 평행평판글래스 (42) 를 모터 등과 같은 구동수단을 이용하여 회전시킴으로써 감광기판 (14) 에 전사되는 마스크 (10) 의 패턴 이미지를 X 방향 또는 Y 방향으로 시프트시킨다.

로테이션 보정부에서는 도 3 에 나타내는 바와 같이 프리즘대 (43) 에 피에조(piezo) 소자 (44a,44b) 를 통해 고정되어 있는 직각프리즘 (31) 을, 광축의 주변으로 회전시킴으로써 로테이션 보정이 이루어진다. 피에조 소자 (44a,44b) 의 어느 한쪽을 구동시킴으로써, 또는 양방의 피에조 소자 (44a,44b) 를 반대방향으로 구동시킴으로써 직각프리즘 (31) 을 도 3 의 화살표 (a) 또는 그 반대방향으로 회전시킨다. 그럼으로써 투영 이미지는 직각프리즘 (31) 의 회전방향과 같은 방향으로 회전한다.

또한, 도 4 에 나타내는 바와 같이 양방의 피에조 소자 (44a,44b) 를 동시에 동일한 양만큼 늘리거나 줄이면 직각프리즘 (31) 이 화살표 (c) 방향 또는 그 반대방향으로 이동함으로써 광로차가 발생하고, 초점위치가 변하여 포커스 조정을 실시할 수 있다. 그리고, 도면에서는 피에조 소자를 2 군데에 배치하도록 하고 있지만, 3 개의 피에조 소자를 사용하여 직각프리즘 (31) 을 3 점에서 지지하도록 하여도 된다.

배율조정부는 직각프리즘 (31), 렌즈 (32), 오목면경 (33) 과 늘어선 다이슨형 광학계의 직각프리즘 (31) 과 렌즈 (32) 사이의 일방의 광축 상, 예컨대 입력측의 광축 상에 3 장의 광학렌즈로 구성된 줌 광학계 (45) 를 삽입함으로써 실현할 수 있다. 줌 광학계 (45) 의 3 장의 렌즈의 간격을 피에조 소자 등의 액추에이터 (46) 에 의해 제어함으로써 이미지의 투영배율을 제어할 수 있게 된다. 줌 광학계 (45) 의 렌즈간격을 제어하는 것 이외에도 줌 광학계 (45) 의 렌즈 사이를 공기와 다른 굴절율을 갖는 기체로 치환함으로써도 투영배율을 가변으로 할 수 있다. 그리고, 배율을 조정하는 줌 광학계 (45) 를 일방의 다이슨형 광학계의 광로에 넣었을 때에 타방의 다이슨형 광학계의 광로에는 그 줌 광학계에 의한 영향을 없애도록, 고정된 렌즈군으로 이루어지는 보정광학계 (47) 를 넣도록 하여도 된다.

제 1 부분광학계 (다이슨형 광학계) (31 내지 33) 에 의해 형성되는 마스크 (10) 의 1 차 이미지는 X 방향의 횡배율이 정이고, 또한 Y 방향의 횡배율이 부인 등배 이미지이다. 1 차 이미지로부터의 광은 제 2 부분광학계 (35 내지 37) 를 통해 마스크 (10) 의 2 차 이미지를 감광기판 (14) 의 표면 상에 형성한다. 따라서, 감광기판 (14) 의 표면에 형성되는 2 차 이미지는 마스크 (10) 의 등배의 정립상 (상하좌우 방향의 횡배율이 정인 이미지) 으로 된다. 제 1 부분광학계가 형성되는 1 차 이미지의 위치에는 시야조리개 (34) 가 배치되어 있다.

또한, 각 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 시프터부, 로테이션 보정부, 배율조정부를 제어함으로써, 투영광학계의 초기조정을 실시할 수 있다. 예컨대 마스크 (10) 에 형성된 기준마크를 기판 스테이지 (15) 에 형성된 촬상소자 (55) 로 수광함으로써 투영 이미지의 회전량을 구하고, 그 값에 기초하여 이미지 회전량이 소정의 값 이하로 되도록 각 투영광학계 (12a 내지 12d) 의 로테이션 보정부로 직각프리즘의 회전량을 제어한다. 이미지의 시프트에 대하여는 시프터부의 평행평판글래스를 소정량 회전시킴으로써, 기판 스테이지 (15) 에 형성된 촬상소자 (55) 에 투영된 마스크패턴의 위치를 모니터하여 시프트하는 양을 결정한다. 배율에 대하여도 이미지의 회전보정과 마찬가지로 마스크의 패턴을 기판스테이지 (15) 의 촬상소자 (55) 상에 투영하여 그 이미지의 위치를 모니터함으로써 배율을 정확하게 조정할 수 있다.

후술하는 바와 같이 기판의 변형은 노광개시의 위치와 노광종료위치에서 달라지므로, 미리 계측되어 있는 기판의 변형에 대응하도록, 결상특성 조정기구를 노광중에 구동한다. 이 때, 결상상태를 변경하는 피에조 소자나 모터 등의 구동량과 광학적 작용에 대하여 미리 테이블을 갖게 함으로써 적절히 보정할 수 있다.

또한, 감광기판 (14) 상의 복수의 전사 이미지 (P1 내지 P5) 는 도 5 에 나타내는 바와 같이 각각 대형상으로 정형되어 있다. 각각의 대형상의 상변은 전사 이미지 (P2 및 P4) 로 이루어지는 제 1 전사 이미지열과, 전사 이미지 (P1, P3 및 P5) 로 이루어지는 제 2 전사 이미지열이 대향하는 측으로 향하고 있다. 또한 인접하는 전사 이미지 (P1 내지 P5) (예컨대 P1 및 P2, P2 및 P3) 는 중심이 X 방향 및 Y 방향으로 각각 열간거리 (d) 및 이미지간 거리 (Ly) 만큼 서로 떨어져서, 대형상의 단부가 Y 방향으로 중복하도록 배치되어 있다.

복수의 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 광축도, 복수의 전사 이미지 (P1 내지 P5) 의 중심의 배치에 대응하여 X 방향 및 Y 방향으로 각각 열간거리 (d) 및 이미지간 거리 (Ly) 만큼 서로 떨어져 있다. 복수의 조명광학계 (L1 내지 L5) 는 마스크 (10) 상의 복수의 부분영역 (11a 내지 11e) 의 중심이 복수의 전사 이미지 (P1 내지 P5) 와 동일한 배치가 되도록 배치되어 있다.

마스크 (10) 를 투과한 복수의 광속은 각 조명광학계 (L1 내지 L5) 에 대응하는 투영광학계 (12a 내지 12e) 를 통해 감광기판 (14) 상의 다른 투영영역 (13a 내지 13e) 에 마스크 (10) 의 조명영역 (11a 내지 11e) 의 패턴 이미지를 결상한다. 투영광학계 (12a 내지 12e) 는 모두 정립등배실결상 (정립정상) 광학계이다.

감광기판 (14) 은 기판 스테이지 (15) 에 탑재되어 있고, 기판 스테이지 (15) 는 1 차원의 주사노광을 실시하기 위하여 주사방향 (X 방향) 으로 긴 스트로크를 갖는 X 방향 구동장치 (16X) 를 가지고 있다. 또한 주사방향에 대하여는 고분해능 및 고정밀도의 X 방향위치 측정장치 (예컨대 레이저 간섭계) (17X) 를 갖는다. 또한, 마스크 (10) 는 마스크 스테이지 (10) 에 의해 지지되고, 이 마스크 스테이지 (20) 도 기판 스테이지 (15) 와 마찬가지로 주사방향 (X 방향) 으로 긴 스트로크를 갖는 X 방향 구동장치 (18X) 와 마스크 스테이지 (20) 의 주사방향의 위치를 검출하는 X 방향 위치 측정장치 (19X) 를 갖는다.

또한, 기판 스테이지 (15) 및 마스크 스테이지 (20) 는 주사방향인 X 방향과 거의 직교하는 Y 방향으로 이동하는 기능을 갖는다. 즉, 기판 스테이지 (15) 에는 기판 스테이지 (15) 를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 구동장치 (16Y) 와 Y 방향 위치 측정장치 (17Y) 가 설치되어 있다. 마찬가지로 마스크 스테이지 (20) 에는 마스크 스테이지 (20) 를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 구동장치 (18Y) 와 마스크 스테이지 (20) 의 Y 방향의 위치를 검출하는 Y 방향 위치 측정장치 (19Y) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (15) 에는 촬상소자 (55) 가 설치되어 있고, 감광기판 (14) 상에 투영된 대형상의 마스크 패턴의 에지를 검출한다. 또한, 기판 스테이지 (15) 상에는 감광기판을 상하동시키기 위한 도시하지 않은 Z 스테이지가 설치되어 있다. Z 스테이지의 높이를 변경하여 노광함으로써 베스트 포커스 위치의 관계를 알 수 있다.

그리고, 감광기판 (14) 및 마스크 (10) 를 예컨대 ㄷ 자형의 주사 프레임 상에 고정시키고, 감광기판 (14) 과 마스크 (10) 를 일체로 하여 주사방향 (X 방향) 으로 구동하도록 구성할 수도 있다. 그 경우에는 감광기판 (14) 과 마스크 (10) 를 탑재한 주사 프레임을 X 방향으로 구동하는 구동장치를 구비하면, 기판 스테이지 (15) 를 X 방향으로 구동하는 X 방향 구동장치 (16X) 와 마스크 스테이지 (20) 를 X 방향으로 구동하는 X 방향 구동장치 (18X) 를 개별적으로 구비할 필요가 없다.

도 6 은 기판 스테이지 (15) 상에 지지된 감광기판 (14) 의 상면도이다. 감광기판 (14) 상의 투영영역 (13a 내지 13e) 은 도 6 에 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 인접하는 영역 끼리 (예컨대 13a 와 13b, 13b 와 13c) 가 도면의 X 방향으로 소정량 변위하도록, 또한 인접하는 영역의 단부끼리가 파선으로 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 중복하도록 배치된다. 따라서, 상기 복수의 투영광학계 (12a 내지 12e) 도 각 투영영역 (13a 내지 13e) 의 배치에 대응하여 X 방향으로 소정량 변위함과 동시에 Y 방향으로 중복하여 배치되어 있다. 투영영역 (13a 내지 13e) 의 형상은 도면에서는 대형상이지만 육각형이나 마름모형, 평행사변형 등의 형상일 수도 있다. 또한, 복수의 조명광학계 (L1 내지 L5) 는 마스크 (10) 상의 조명영역 (11a 내지 11e) 이 상기 투영영역 (13a 내지 13e) 과 동일한 배치가 되도록 배치된다. 감광기판 (14) 에는 노광기판 (14a) 의 외측에 얼라인먼트 마크 (기판 마크) (24a 내지 24j) 가 형성되어 있다.

도 7 은 마스크 (10) 의 상면도이며, 감광기판 (14) 에 전사하려는 패턴이 형성된 패턴영역 (10a) 이 형성되어 있다. 마스크 (10) 에는 패턴 영역 (10a) 의 외측에, 감광기판 (14) 의 기판 마크 (24a 내지 24j) 에 대응한 얼라인먼트 마크 (마스크 마크) (23a 내지 23j) 가 형성되어 있다. 본 예의 경우, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 마스크 (10) 에 형성된 패턴영역 (10a) 의 Y 방향 치수는 조명영역 (11a 내지 11e) 의 Y 방향 치수 보다 크다.

마스크 (10) 의 상방에는 도 1 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트계 (20a,20b) 가 배치되고, 이 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 마스크 (10) 에 형성된 마스크 마크 (23a 내지 23j) 를 검출함과 동시에 투영광학계 (12a 및 12e) 를 통해 감광기판 (14) 상에 형성된 기판마크 (24a 내지 24j) 를 검출한다. 즉, 얼라인먼트계 (20a,20b) 에서 사출된 조명광을 반사경 (25a,25b) 을 통해 마스크 (10) 상에 형성된 마스크 마크 (23a 내지 23j) 에 조사함과 동시에 복수 배열된 투영광학계 (12a 내지 12e) 중의 양단부의 광학계 (12a,12e) 를 통해 감광기판 (14) 상의 기판 마크 (24a 내지 24j) 에 조사한다.

감광기판 (14) 상에 형성된 기판마크 (24a 내지 24j) 로부터의 반사광은 투영광학계 (12a,12e) 및 반사경 (25a,25b) 을 통해, 또한 마스크 (10) 상에 형성된 마스크 마크 (23a 내지 23j) 로부터의 반사광은 반사경 (25a,25b) 을 통해 각각 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 입사한다. 얼라인먼트계 (20a,20b) 는 마스크 (10) 및 감광기판 (14) 으로부터의 반사광에 기초하여 각 얼라인먼트 마크의 위치를 검출한다.

도 8 은 얼라인먼트계 (20a,20b) 가 검출기로서 CCD 카메라를 구비하고, 화상처리에 의해 마크의 위치를 측정하는 타입인 것일 때, 마스크 마크 (23) 를 촬상한 화상을 나타내는 설명도이다. 27 은 얼라인먼트계의 관찰시야를, 28 은 얼라인먼트계 (20a,20b) 내에 형성된 지표마크를 나타낸다. 마스크 스테이지 (20) 또는 기판 스테이지 (15) 를 X 방향으로 소정 거리 이동한 상태에서 기판 스테이지 (15) 상의 기판 마크 (22a,22b) 와 마스크 (10) 상의 마스크 마크 (23a 내지 23j) 를 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 동시에 검출함으로써, 기판 스테이지 (15) 의 위치좌표와 마스크 (10) 의 위치좌표를 명확하게 대응시킬 수 있게 된다. 필요하다면 X 방향 구동장치 (19X) 및 Y 방향 구동장치 (18Y) 에 의해 마스크 스테이지 (20) 를 미동시킴으로써 마스크 (10) 의 위치를 제어한다.

도 9 는 마스크 마크 (23) 와 기판마크 (24) 를 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 동시에 촬상한 화상을 나타내는 도면이다. 얼라인먼트 검출계 (20a,20b) 는 기판 스테이지 (15) 상에 형성된 기판 마크 (22) 에 대하여 지표마크 (28) 의 위치를 관리함으로써, 기판 스테이지 (15) 의 위치기준에 대하여 캘리브레이션할 수 있다. 또한, 마스크 스테이지 (20) 와 기판 스테이지 (15) 를 X 방향으로 이동하면서 감광기판 (14) 상의 기판 마크 (24a 내지 24j) 와 마스크 (10) 상의 마스크 마크 (23a 내지 23j) 를 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 동시에 검출함으로써 감광기판 (14) 과 마스크 (10) 의 상대위치를 검출할 수 있다.

도 1 로 되돌아가서, 제어장치 (50) 는 주사형 노광장치 전체를 제어하는 것이며, 위치측정장치 (17X,17Y,19X,19Y) 의 측정결과와, 얼라인먼트계 (20a,20b) 의 얼라인먼트 출력이 입력됨과 동시에 각 투영광학계 (12a 내지 12e) 내부의 결상특성 조정기구 (120a 내지 120e) 를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

제어장치 (50) 는 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되고, 기억장치 (51) 를 가지며, 후술하는 바와 같이 미리 얼라인먼트 마크의 검출 등에 의해 오차의 비선형 성분을 측정하고, 결상광학계의 비스캔방향의 시프트기구와 배율보정기구를 보정하는 연산을 실시하여 각 결상특성 조정기구 (120a 내지 120e) 에 제어신호를 출력하여 비스캔방향의 비선형인 시프트성분, 배율성분을 보정하는 제어를 실시한다.

즉, 제어장치 (50) 는 얼라인먼트계 (20a,20b) 에서 출력된 검출결과에 기초하여 종래와 동일한 시프트 보정, 로테이션 보정을 실시하고, 또한 감광기판 (14) 의 형상을 파악하여 주사방향에 대한 감광기판 (14) 의 형상의 변화를 보정하는 보정값을 측정하여 기억장치 (51) 에 등록한다. 또한, 제어장치 (50) 는 노광동작 중, 상기 보정값에 따라 각 투영광학계 (12a 내지 12d) 의 결상특성 조정기구 (120) 를 제어하도록 되어 있다.

기억장치 (51) 는 ROM, RAM 및 전기적으로 재기입가능한 비휘발성 메모리인 EEPROM (electrically erasable programmable ROM) 으로 이루어지고, 제어장치 (50) 의 프로그램, 주사노광을 위한 제어데이터, 추가로 오차의 비선형성분에 의거한 데이터 등을 기억한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 주사형 노광장치의 동작을 설명한다. 먼저, 본 발명의 기본적인 사고방식에 대하여 설명한다.

본 주사형 노광장치에 반송되어 노광처리되는 감광기판 (14) 은 프로세스 중에 복수회의 가열처리를 통과하여, 몇층씩이나 걸쳐 원화패턴의 노광이 반복된다. 주로 상기 프로세스 중에 있어서의 가열처리에 의해 감광기판 (14) 이 신축하여 그 형상이 변화되는 경우가 있다.

도 10 은 감광기판 (14) 의 변형예를 나타내는 도면이다. 도면중, 파선으로 나타내는 장방형부분은 변형이 없는 이상적인 감광기판을 나타내고, 동 도면의 실선부분은 다양한 프로세스를 거침으로써 곡선형상으로 변형된 감광기판을 나타낸다. 도 10 의 예 이외에도 배럴형, 실패형, 초승달형 등 다양한 변형예가 있다. 이와 같은 변형을 일으키고 있는 감광기판을 노광하고자 하면, 노광동작에 있어서의 X 방향 (주사방향) 및 X 방향과 직교하는 Y 방향의 변형량이 점차 변하기 때문에, 단순한 시프트 보정, 로테이션 보정, 및 스케일링 보정으로는 충분하게 얼라인먼트의 보정을 할 수 없었다.

본 발명에서는 상기 감광성기판의 변형이 비선형인 것에 착안하여 주사방향의 노광오차의 비선형성분을 구하여 보정값으로 미리 등록해 놓고, 이 보정값에 기초하여 투영광학계의 주사방향의 이미지 시프트 기구를 연속적으로 제어하면서 패턴노광을 실시하도록 한다.

따라서, 미리 얼라인먼트 마크의 검출 등에 의해 오차의 비선형성분을 구하고, 제어장치 (50) 가 투영광학계 (결상광학계) (12a 내지 12e) 의 비스캔방향의 시프터부 (42) (시프트 기구) 및, 배율조정부 (45) (배율보정기구) 를 제어함으로써, 비스캔방향의 비선형 시프트성분, 배율성분을 보정한다. 또한, 비선형성분을 산출하기 위하여 도 11 에 나타내는 바와 같이 복수의 중첩 정밀도를 측정하는 기판마크 (중첩계측용 마크) (24) 를 배치한다.

이 때, 상기 기판 마크 (24) 대신에 복수의 중첩 정밀도를 측정하는 버니어 (vernier) 를 감광기판 (14) 상에 설치하는 구성으로 하여도 된다. 버니어는 주 눈금의 스텝간을 더욱 세분하는 부 눈금을 조합하는 것이며, 양 눈금의 일치개소로부터 감광기판 (14) 의 변형량을 알 수 있다. 또한, 감광기판 (14) 상에 제작된 노광패턴 (예컨대 발광소자를 구동하는 트랜지스터의 전극부분) 을 직접 판독하고, 판독한 결과를 화상처리하여 감광기판 (14) 의 변형량을 측정하는 방법이어도 좋다. 이와 같은 방법을 택하면 도 10 에 나타내는 예 이외의 형상, 예컨대 배럴형, 실패형, 초승달형 등의 비선형성분의 예에도 대응시킬 수 있다.

이어서, 상기 기본적인 사고방식에 따라 노광오차의 보정값을 등록하는 시퀀스의 일례에 대하여 설명한다.

도 12 는 주사방향의 노광오차의 비선형성분을 등록하는 처리를 나타내는 흐름도이고, 본 흐름은 통상의 노광처리를 실시하기 전에 제어장치 (50) 에 의해 실행된다. 도면 중, S 는 흐름의 각 스텝을 나타낸다.

액티브 매트릭스 방식의 액정패널은 그 액티브 소자를 형성하기 위하여 제조공정에서 복수의 패턴층을 중첩노광하는 것이 필요해진다. 따라서, 제조공정이 다르면 노광오차의 비선형성분이 다른 것으로 생각할 수 있으므로, 노광하는 감광기판의 프로세스 마다 본 흐름에 의한 노광처리 및 보정값 등록을 해 두는 것이 바람직하다.

먼저, 스텝 (S10) 에서 마스크 (10) 를 올려놓는다. 이 마스크 (10) 와 후술하는 노광하려는 감광기판 (14) 에는 노광오차의 비선형성분을 정밀도 높게 검출할 수 있는 측정패턴 (여기서는 얼라인먼트 마크) 이 형성되어 있다. 그리고, 상기 전용 측정패턴이 형성된 마스크 (10) 및 감광기판 (14) 대신에 감광기판 (14) 상에 제작된 노광패턴을 직접 판독하고, 화상처리에 의해 마크의 위치를 측정하는 타입인 것이어도 좋다.

이어서, 스텝 (S11) 에서 투영광학계 (12a 내지 12e) 를 지지하고 있는 지지부재에 의해 지지된 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 그 새로운 마스크 (10) 를 노광장치에 대하여 위치결정한다. 이 위치결정은 도 9 에서 설명한 바와 같이 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 마스크 마크 (23a,23j) 를 검출하고, 지표 마크 (28) 에 대한 마스크 마크의 위치가 소정의 관계가 되도록 마스크 스테이지 (20) 상에 탑재된 마스크의 위치를 도시하지 않은 구동수단에 의해 조정함으로써 이루어진다.

이어서, 스텝 (S12) 에서, 도시하지 않는 기판 로더에 의해 기판 스테이지 (15) 에 노광하려는 측정용 감광기판 (14) 을 로딩하고, 로드한 감광기판 (14) 을 노광장치에 대하여 위치결정한다. 구체적으로는 스텝 (S11) 에 있어서의 마스크 (10) 의 얼라인먼트와 마찬가지로, 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 기판 마크 (24a,24j) 를 검출하고, 지표 마크 (28) 에 대한 기판 마크 (24a,24j) 의 위치가 소정의 관계가 되도록 기판 스테이지 (15) 상에 형성된 도시하지 않은 구동수단을 제어함으로써 이루어진다.

스텝 (S13) 에서는 마스크 스테이지 (20) 의 X 방향 구동장치 (18X) 및 기판 스테이지 (15) 의 X 방향 구동장치 (16X) 에 의해 마스크 스테이지 (20) 와 기판 스테이지 (15) 를 예컨대 －X 방향으로 구동함으로써 투영광학계 (12a 내지 12e) 에 대하여 마스크 (10) 와 감광기판 (14) 을 동기하여 왕로(往路)주사한다. 그 때, 일방의 얼라인먼트계 (20a) 에 의해 마스크 마크 (23a 내지 23e) 와 기판 마크 (24a 내지 24e) 의 상대위치를 검출한다. 타방의 얼라인먼트계 (20b) 는 마스크 마크 (23f 내지 23j) 와 기판 마크 (24f 내지 24j) 의 상대위치를 검출한다. 이와 같은 방법으로 검출된 마스크 마크 (23a 내지 23e, 23f 내지 23j) 와 기판 마크 (24a 내지 24e, 24f 내지 24j) 의 상대위치는 기억장치 (51) 에 기억된다.

얼라인먼트 마크 검출이 종료되면 스텝 (S14) 으로 진행하고, 측정결과에 기초하여 마스크 (10) 에 대응하는 감광기판 (14) 의 측정오차를 소정 피치 마다 산출한다. 이 측정 포인트는 감광기판 (14) 의 노광오차의 비선형성분이 적절하게 검출할 수 있는 위치 및 피치가 된다. 이 경우, 제조공정이나 노광패턴의 중첩 정밀도 등에 따라 임의의 피치로 측정할 수 있도록 하여도 된다. 또한, 감광기판 (14) 에 제작된 노광패턴을 직접 판독하고, 판독한 결과를 화상처리하여 감광기판 (14) 의 변형량을 측정하는 방법인 경우에는 측정종료후, 제어장치 (50) 가 즉시 실행할 수 있다.

스텝 (S15) 에서는 측정오차로부터 감광기판 (14) 의 비선형성분을 구하고, 이 비선형성분을 없애도록 보정하는 보정량을 연산한다. 예컨대 도 13 에 나타내는 바와 같이 감광기판 (14) 상에 어떤 측정 포인트의 X-Y 좌표가 (－400,＋300) 일 때, 측정결과가 그 X-Y 좌표 (－400,＋300) 로부터 벗어나 있으면 그 편차에 대응하는 X-Y 좌표의 값 (예컨대 ＋0.5,－0.5) 을 보정값으로서 계산한다.

이어서, 스텝 (S16) 에서 상기 보정량을 기억장치 (51) 에 노광장치상의 보정계수로서 등록하여 본 흐름을 종료한다.

이와 같이, 통상의 선형보정이 이루어진 후, 상기 측정 포인트의 각 오차 (X 방향 및 Y 방향) 를 산출하여 노광데이터로서 기억장치 (51) 에 등록한다.

즉, 스텝 (S13) 에서 마스크 (10) 와 감광기판 (14) 의 얼라인먼트가 이루어지고, 기억장치 (51) 에 기억되어 있는 마스크 마크 (23a 내지 23j) 와 그에 대응하는 기판 마크 (24a 내지 24j) 의 쌍의 상대위치오차가 최소가 되도록 마스크 (10) 의 X 방향, Y 방향 및 회전방향의 이동량을 최소자승법 등으로 구하고, 그에 따라 마스크 스테이지 (20) 상의 마스크 (10) 의 위치를 도시하지 않은 구동수단에 의해 조정함으로써 선형보정이 이루어진다. 그리고, 이와 같은 선형보정을 실시하여도 계속 잔존하는 감광기판 (14) 의 비선형성분이 측정되고, 이 비선형성분이 보정계수로서 기억장치 (51) 에 등록된다.

이어서, 주사형 노광장치의 노광동작에 대하여 설명한다.

보정방법에 관하여는 각 결상광학계의 비스캔방향의 시프트기구와, 배율보정기구를 보정함으로써 실시한다. 등록된 데이터로부터 스캔위치 마다 각 결상광학계의 비스캔방향의 시프트 기구와, 배율보정기구의 목표위치를 산출하여 스캔 노광 중에 구동한다.

도 14 및 도 15 는 비선형성분의 보정의 시퀀스를 나타내는 도면이고, 이들 도면에 있어서 M1 내지 M5 는 5 개의 투영광학계 (결상광학계) (12a 내지 12e) 의 투영영역을 나타낸다. 또한, 상기 도 10 과 마찬가지로, 감광기판 (14) 은 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 곡선형상으로 변형된 감광기판 (실선부 참조) 을 나타낸다.

도 14a 는 노광개시 단계로서, 5 개의 투영영역 (M1 내지 M5) 중 제 1 투영열인 M2 와 M4 의 노광이 시작된다. 이 단계에서 기억장치 (51) 에 등록되어 있는 보정값 (보정계수) 에 따라 M2 와 M4 의 비스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구가 제어된다. 구체적으로는 제 1 투영열의 투영광학계 (12b,12d) 의 결상특성 조정기구 (120) 의 시프터부 (42) (시프트 기구) 및 배율조정부 (45) (배율보정기구) 가 제어장치 (50) 에 의해 제어된다.

도 14b 에서는 제 2 투영열인 M1, M3 및 M4 의 노광이 시작된다. 이 단계에서는 M2 및 M4 는 M1, M3 및 M5 와, M2 및 M4 의 렌즈간격만큼 앞의 위치를 노광하고 있다. M1, M3 및 M5 에 있어서도 M2 와 M4 의 보정과 마찬가지로, 제어장치 (50) 가 시프터부 (42) (시프트 기구) 및 배율조정부 (122) (배율보정기구) 를 제어한다. 여기서 M1, M3 및 M5 의 비스캔방향의 시프트기구와 배율보정기구는 도 14b 의 위치에서의 목표위치, 즉 도 14a 의 M2 와 M4 의 보정으로 이어지는 위치로 구동된다. 이 같이 M1, M3 및 M5 의 보정값은 항상 M2 와 M4 에 대하여 렌즈간격 만큼 지연된 좌표의 보정값을 목표로 하여 구동한다. 그럼으로써 렌즈간격이 다른 결상광학계를 갖는 장치구성에 있어서, 최적인 비선형보정이 실현가능해진다.

또한, M2 및 M4 근방의 화살표는 그 위치에 있어서 배율을 축소하는 제어를 실시하기 위한 보정값이 등록되어 있음을 나타내고, M2 및 M4 내부의 화살표는 그 위치에 있어서 화살표 방향으로 시프트 제어를 실시하기 위한 보정값이 등록되어 있음을 나타낸다. 그리고, 화살표의 길이는 보정값의 보정량의 크기를 모식적으로 나타내고 있다.

이 때, M2 및 M4 는, 이 위치에 있어서는, 감광기판 (실선부 참조) 이, 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여, 약간이지만 변형되어 있고, M2 와 M4 를 축소시킴과 동시에, 화살표 방향으로 시프트 보정하는 보정값이 등록되어 있다. 제어장치 (50) 는 이 보정값에 따라 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하여 감광기판의 중심방향으로 시프트하도록 제어한다), M2 및 M4 는 M2 및 M4 내의 화살표방향으로 보정된다.

도 14c 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 14b 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 14b 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 상기 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하여 감광기판의 중심방향으로 시프트하도록 제어한다), M1, M3 및 M5 중, M1 및 M5 에 대하여는 M1 및 M5 내의 화살표방향으로 보정된다.

이 때, M1, M3 및 M5 에 선행하는 M2 및 M4 는 감광기판의 중심위치에 근접하고 있으며, 도 14b 의 변형 보다 더욱 작은 변형위치에 도달한다. 이 위치에는 도 14b 의 보정값 보다 배율 및 시프트량이 작은 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하여 감광기판의 중심방향으로 시프트하도록 제어한다), M2 및 M4 는 M2 및 M4 내의 화살표방향으로 보정된다.

도 15d 에서는 M1, M3 및 M5 가 도14c 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 14c 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 상기 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하고, M1, M3 및 M5 중 M1 및 M5 에 대하여는 M1 및 M5 내의 화살표 방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 이 위치에서는 감광기판의 변형은 없으며, 보정값은 0 이다. 따라서, M2 및 M4 의 보정은 이루어지지 않는다.

도 15e 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 15d 의 M2 및 M4 의 위치인 감광기판의 중심위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, 감광기판의 변형은 없기 때문에 M1, M3 및 M5 의 보정은 이루어지지 않는다. 이 때, M2 및 M4 는 감광기판의 주사종단위치에 근접하고 있으며, 이 위치에서는 감광기판 (실선부 참조) 이 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 약간이지만 －Y 방향 (비주사방향 하측, 도면 중에서는 하방) 으로 변형되어 있고, 기억장치 (51) 에는 M2 와 M4 를 이 －Y 방향으로 시프트하는 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 이 보정값에 기초하여 시프트 기구를 －Y 방향으로 제어함으로써 M2 및 M4 를 도면의 화살표 방향으로 보정한다.

도 15f 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 15e 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 15e 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구를 제어하면 (이 경우, 시프트 기구를 －Y 방향으로 제어한다), M1, M3 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표 방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 감광기판의 주사종단위치에 있으며, 이 위치에서는 감광기판 (실선부 참조) 이 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 더욱 크게 －Y 방향으로 변형되어 있고, 기억장치 (51) 에는 이 －Y 방향에 대응하는 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 이 보정값에 기초하여 시프트 기구를 －Y 방향으로 제어함으로써, M2 및 M4 를 도면의 화살표 방향으로 보정한다.

마지막으로, 도 15g 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 15f 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 15e 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구를 제어하면 (이 경우 시프트 기구를 －Y 방향으로 제어한다), M1, M3 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표 방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 노광 종료되어 시프트 기구와 배율보정기구의 제어는 이루어지지 않는다.

상술한 바와 같이 주사방향의 노광오차의 비선형부분이 보정값으로서 미리 등록되어 있으며, 이 보정값에 기초하여 투영광학계 (M1 내지 M5) 의 주사방향의 이미지 시프트 기구 및 배율기구가 연속적으로 제어된다. 도 14 및 도 15 에서는 대표적인 위치에 있어서의 투영광학계 (M1 내지 M5) 의 보정에 대하여 설명하였는데, 실제로는 노광위치에 맞춰 등록된 보정값의 수는 더 많으며, 또한 각 위치에 있어서의 시프트량 및 배율은 각각 다르다. 투영광학계 (M1 내지 M5) 는 각각 내부에 시프터부 (41) (시프트 기구) 와, 배율조정부 (45) (배율보정기구) 와, 로테이션 보정부 (43) (로테이션 보정기구) 로 이루어지는 결상특성 조정기구 (120) 를 가지고, 제어장치 (50) 에 의해 각각 개별적으로 연속적으로 제어된다.

그런데, 종래에도 각 투영광학계에 전사 이미지를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키거나 광축에 대하여 회전방향으로 이동시키는 기구와, 전사 이미지의 배율을 조정하는 기구로 이루어지는 이미지 시프트·회전·배율 조정기구를 설치하고, 직교도 오차에 따라 전사 이미지를 시프트 및 회전시키는 것이 행해지고 있었다 (일본 공개특허공보 평8-8172 호 참조). 그러나, 상기 조정기구에 의한 시프트 및 회전은 어디까지나 선형보정이며, 또한 상기 조정기구를 사용하여 제 1 투영열의 투영광학계와 제 2 투영열의 투영광학계를 시프트 또는 회전시키는 것이었다.

이에 비하여 본 실시형태에 관한 주사형 노광장치에서는 비선형 성분을 포함하는 감광기판의 형상의 변화를 보정값으로서 미리 등록하고, 등록한 보정값에 기초하여 각 투영광학계의 주사방향의 결상특성 조정기구 (120) 를 각각 연속적으로 제어하면서 패턴노광을 실시하는 것이다. 예컨대 도 15d 에 나타내는 바와 같이 M2 및 M4 에 대하여는 보정을 실시하지 않는 한편, M1 과 M3 에 대하여는 배율을 축소함과 동시에 중심방향으로 시프트하도록 보정하고, M3 에 대하여는 배율의 축소만을 실시하도록 보정한다. 더욱이 이와 같은 조정이 제어장치 (50) 에 의해 연속적으로 제어된다. 그럼으로써, 제 1 및 제 2 투영열의 투영광학계의 선형보정에서는 미처 보정하지 못했던 비선형성분에 의한 오차도 보정할 수 있다.

도 16 은 주사노광의 시퀀스를 나타내는 흐름도이고, 미리 등록된 보정값에 기초하여 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 결상특성 조정기구 (120) 를 연속적으로 제어하면서 패턴노광을 실시하는 것이다.

전술한 바와 같이 액티브 매트릭스 방식의 액정패널은 그 액티브 소자를 형성하기 위하여 제조공정에서 복수의 패턴층을 중첩노광하는 일이 필요해진다. 따라서, 원판이 되는 마스크 (10) 가 복수장 준비되며, 마스크를 교환하면서 패턴층의 중첩노광을 실시한다.

먼저, 마스크 스테이지 (20) 에 탑재되어 있는 마스크 (10) 가 도시하지 않은 마스크 로더에 의해 교환되었을 때, 즉 스텝 (S20) 의 판정이「YES」인 경우에는 스텝 (S21) 으로 진행하여 투영광학계 (12a 내지 12e) 를 지지하고 있는 지지부재에 의해 지지된 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해, 그 새로운 마스크 (10) 를 노광장치에 대하여 위치결정한다. 이 위치결정은 도 9 에서 설명한 바와 같이 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 마스크 마크 (23a,23j) 를 검출하고, 지표 마크 (28) 에 대한 마스크 마크의 위치가 소정의 관계가 되도록, 마스크 스테이지 (20) 상에 올려진 마스크의 위치를 도시하지 않은 구동수단에 의해 조정함으로써 이루어진다. 마스크를 교환하지 않은 경우에는 이 스텝 (S21) 은 생략된다.

이어서, 스텝 (S22)으로 진행하고, 도시하지 않은 기판 로더에 의해 기판 스테이지 (15) 에 노광하려는 감광기판 (14) 을 로딩하고, 로드한 감광기판 (14) 을 노광장치에 대하여 위치결정한다. 구체적으로는 스텝 (S21) 에 있어서의 마스크 (10) 의 얼라인먼트와 마찬가지로 얼라인먼트계 (20a,20b) 에 의해 기판 마크 (24a,24j) 를 검출하고, 지표 마크 (28) 에 대한 기판 마크 (24a,24j) 의 위치가 소정의 관계가 되도록 기판 스테이지 (15) 상에 형성된 도시하지 않은 구동수단을 제어함으로써 이루어진다.

스텝 (S23) 에서는, 마스크 스테이지 (20) 의 X 방향 구동장치 (18X) 및 기판 스테이지 (15) 의 X 방향 구동장치 (16X) 에 의해 마스크 스테이지 (20) 와 기판 스테이지 (15) 를 예컨대 －X 방향으로 구동함으로써 투영광학계 (12a 내지 12e) 에 대하여 마스크 (10) 와 감광기판 (14) 을 동기하여 왕로주사한다. 이 때, 일방의 얼라인먼트계 (20a) 에 의해 마스크 마크 (23a 내지 23e) 와 기판 마크 (24a 내지 24e) 의 상대위치를 검출한다. 타방의 얼라인먼트계 (20b) 는 마스크 마크 (23f 내지 23j) 와 기판 마크 (24f 내지 24j) 의 상대위치를 검출한다. 이렇게 하여 검출된 마스크 마크 (23a 내지 23e, 23f 내지 23j) 와 기판 마크 (24a 내지 24e, 24f 내지 24j) 의 상대위치는 기억장치 (51) 에 기억된다.

마스크 (10) 와 감광기판 (14) 의 왕로주사가 종료하면, 마스크 (10) 가 조명영역 (11a 내지 11e) 에서 완전히 벗어나고, 감광기판 (14) 이 투영영역 (13a 내지 13e) 에서 완전히 벗어난 주사개시위치에 있어서, 마스크 (10) 와 감광기판 (14) 의 얼라인먼트를 실시한다. 스텝 (S24) 의 이 얼라인먼트는 스텝 (S23) 에 있어서 왕로주사하는 동안에 검출되어 기억장치 (51) 에 기억되어 있는 마스크 마크 (23a 내지 23e, 23f 내지 23j) 및 그것과 쌍을 이루는 기판 마크 (24a 내지 24e, 24f 내지 24j) 의 상대위치오차가 최소가 되는 마스크 (10) 의 X 방향, Y 방향 및 회전방향의 이동량을 최소자승법 등을 통해 측정하고, 그에 따라 마스크 스테이지 (20) 상의 마스크 (10) 의 위치를 도시하지 않은 구동수단에 의해 조정함으로써 이루어진다.

그 후, 스텝 (S25) 으로 진행하고, 마스크 (10) 및 감광기판 (14) 을 투영광학계 (12a 내지 12e) 에 대하여 ＋X 방향으로 동기주사 (왕로주사) 함으로써 주사노광이 이루어진다.

상기 주사노광 중에는 제어장치 (50) 가 미리 등록되어 있는 보정값에 기초하여 각 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 결상특성 조정기구 (120) 를 각각 연속적으로 제어한다. 즉, 기억장치 (51) 에는 도 12 의 흐름에 의한 노광처리 및 보정값 등록에 의해 미리 해당되는 감광기판에 대한 보정값이 격납되어 있고, 제어장치 (50) 는 기억장치 (51) 로부터 해당하는 감광기판에 대한 보정값을 읽어내서 각 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 비스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구를 제어한다. 상세하게는 제어장치 (50) 는 읽어낸 보정값을 기초로 비스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구의 목표위치를 산출하여 스캔 노광 중에 이들 조정기구를 구동한다. 또한 도 14 및 도 15 에 있어서, M1, M3 및 M5 의 비스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구는 M2 와 M4 의 보정과 이어지는 위치로 구동된다. 이 같이, M1, M3 및 M5 의 보정값은 항상 M2 와 M4 에 대하여 렌즈간격 만큼 지연된 좌표의 보정값을 목표로 하여 구동한다.

이렇게 함으로써, 렌즈간격이 다른 결상광학계 (12a 내지 12e) 를 갖는 장치구성에 있어서, 최적의 비선형보정이 실현가능해진다. 그 결과, 투영광학계 (12b,12d) 에 의한 투영영역과, 투영광학계 (12a,12c,12e) 에 의한 투영영역이 매우 정밀도 좋게 서로 가늘고 긴 영역에서 중첩하여 연속한 하나의 큰 패턴을 노광불균일없이 노광할 수 있다.

상술한 바와 같이 비스캔방향의 비선형보정을 실시하는 예에 대하여 설명하였으나, 동일한 방법으로 더욱 스캔방향의 비선형보정을 실현하는 예에 대하여 기술한다.

도 17 은 감광기판 (14) 의 변형예를 나타내는 도면이다. 도면 중, 파선으로 나타내는 장방형 부분은 변형이 없는 이상적인 감광기판을 나타내고, 동 도면의 실선부분은 여러 가지의 공정을 거침으로써 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형된 감광기판을 나타낸다. 도 17 의 예 이외에도 배럴형, 실패형, 초승달형 등 다양한 변형예가 있다. 이와 같은 변형을 일으키고 있는 감광기판에 대하여 노광어긋남을 보정한다.

도 18 은 기판 스테이지 (15) 상에 지지된 감광기판 (14) 의 상면도이다. 감광기판 (14) 에는 노광영역 (14a) 의 외측의 비스캔방향으로 얼라인먼트 마크 (기판 마크) (24k 내지 24p) 가 추가되어 있다. 즉, 비스캔방향의 비선형보정에 추가하여 스캔방향의 비선형부분을 산출하기 위하여 도 18 에 나타내는 바와 같이 복수의 중첩 정밀도를 측정하는 기판 마크 (중첩계측용 마크) (24k 내지 24p) 를 배치하고, 측정포인트를 추가한다. 여기서, 상기 기판 마크 (24a 내지 24p) 대신에 복수의 중첩 정밀도를 측정하는 버니어를 감광기판 (14) 상에 설치하여도 된다.

도 19 및 도 20 은 비선형부분의 보정의 시퀀스를 나타내는 도면으로서, 스캔방향의 시프트기구를 제어하는 것 이외에는 제 1 실시형태 (도 14 및 도 15 참조) 와 동일하다. 이들 도면에 있어서 M1 내지 M5 는 5 개의 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 투영영역을 나타낸다. 또한, 상기 도 17 과 마찬가지로 감광기판 (14) 은 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형된 감광기판 (실선부 참조) 을 나타내고 있다.

도 19a 는 노광개시 단계이며, 5 개의 투영영역 (M1 내지 M5) 중 제 1 투영열인 M2 와 M4 의 노광이 개시된다. 이 단계에서 기억장치 (51) 에 등록되어 있는 보정값 (보정계수) 에 따라 M2 와 M4 의 비스캔방향 및 스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구가 제어된다. 구체적으로는 제 1 투영열의 투영광학계 (12b,12d) 의 결상특성 조정기구 (120) 의 시프터부 (41,42) (시프트 기구) 및 배율조정부 (45) (배율보정기구) 가 제어장치 (50) 에 의해 제어된다.

도 19b 에서는 제 2 투영열인 M1, M3 및 M5 의 노광이 개시된다. 이 단계에서는 M2 및 M4 는 M1, M3 및 M5 와 M2 및 M4 의 렌즈간격 만큼 앞의 위치를 노광하고 있다. M1, M3 및 M5 에서도 M2 와 M4 의 보정과 마찬가지로, 제어장치 (50) 가 시프터부 (41,42) (시프트 기구) 및 배율조정부 (45) (배율보정기구) 를 제어한다. 여기서, M1, M3 및 M5 의 비스캔방향 및 스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구는 도 19b 의 위치에서의 목표위치, 즉 도 19a 의 M2 와 M4 의 보정과 이어지는 위치로 구동된다. 이 같이 M1, M3 및 M5 의 보정값은 항상 M2 와 M4 에 대하여 렌즈간격 만큼 지연된 좌표의 보정값을 목표로 하여 구동한다. 이렇게 함으로써, 렌즈간격이 다른 결상광학계를 갖는 장치구성에 있어서, 최적의 비선형보정을 실현할 수 있게 된다.

또한, M2 및 M4 근방의 화살표는 그 위치에서 배율을 축소하는 제어를 실시하기 위한 보정값이 등록되어 있음을 나타내고, M2 및 M4 내부의 화살표는 그 위치에 있어서 화살표방향으로 시프트제어를 실시하기 위한 보정값이 등록되어 있음을 나타낸다. 그리고, 화살표의 길이는 보정값의 보정량의 크기를 모식적으로 나타내고 있다.

이 때, M2 및 M4 는 이 위치에 있어서는 감광기판 (실선부 참조) 이 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형하고 있다. 기억장치 (51) 에는 M2 와 M4 를 축소시킴과 동시에 화살표방향 (X 방향 및 Y 방향) 으로 시프트 보정하는 보정값이 등록되어 있다. 제어장치 (50) 는 이 보정값에 따라 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하면서 감광기판의 중심방향 및 주사방향 (X 방향) 으로 시프트하도록 제어한다), M2 및 M4 는 M2 및 M4 내의 화살표방향으로 보정된다.

도 19c 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 19b 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 19b 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하면서 감광기판의 중심방향 및 주사방향으로 시프트하도록 제어한다), M1, M3 및 M5 중, M1 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표방향으로 보정된다.

이 때, M1, M3 및 M5 에 선행하는 M2 및 M4 는 감광기판의 중심위치에 근접하고 있으며, 도 19b 의 변형 보더 더욱 적은 변형위치에 도달하고 있다. 이 위치에서는 도 19b 의 보정값 보다 배율 및 시프트량이 작은 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하면 (이 경우, 배율을 축소하면서 중심방향 및 주사방향으로 시프트하도록 제어한다), M2 및 M4 는 M2 및 M4 내의 화살표방향으로 보정된다.

도 20d 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 19c 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 19c 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구와 배율보정기구를 제어하고, M1, M3 및 M5 중, M1 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 이 위치에서는 감광기판의 변형은 없으며 보정값은 0 이다. 따라서, M2 및 M4 의 보정은 이루어지지 않는다.

도 20e 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 20d 의 M2 및 M4 의 위치인 감광기판의 중심위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, 감광기판의 변형은 없으므로 M1, M3 및 M5 의 보정은 이루어지지 않는다. 이 때, M2 및 M4 는 감광기판의 주사종단위치에 근접하고 있으며, 이 위치에서는 감광기판 (실선부 참조) 이 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 약간이지만 －Y 방향 및 －X 방향으로 변형되어 있고, 기억장치 (51) 에는 M2 와 M4 를 이 －Y 방향으로 시프트하는 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 이 보정값에 기초하여 시프트 기구를 －Y 방향 및 －X 방향으로 제어함으로써 M2 및 M4 를 도면의 화살표방향으로 보정한다.

도 20f 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 20e 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 20e 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구를 제어하면 (이 경우, 시프트 기구를 －Y 방향 및 －X 방향으로 제어한다), M1, M3 및 M5 중, M1 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 감광기판의 주사종단위치에 있으며, 이 위치에서는 감광기판 (실선부 참조) 이 변형이 없는 이상적인 감광기판 (파선부 참조) 에 대하여 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형하고 있다. 기억장치 (51) 에는 이 스캔방향 및 비스캔방향에 대응하는 보정값이 등록되어 있다. 그리고, 제어장치 (50) 가 이 보정값에 기초하여 시프트 기구를 스캔방향 및 비스캔방향으로 제어함으로써 M2 및 M4 를 도면의 화살표방향으로 보정한다.

마지막으로 도 20g 에서는 M1, M3 및 M5 가 도 20f 의 M2 및 M4 의 위치로 까지 구동된 경우를 나타내고, M1, M3 및 M5 의 보정값은 도 20e 에서 M2 및 M4 를 보정한 보정값에 대응한 보정값이 된다. 따라서, M1, M3 및 M5 는 이 보정값에 의해 제어장치 (50) 가 시프트 기구를 제어하면 (이 경우, 시프트 기구를 －Y 방향 및 －X 방향으로 제어한다), M1, M3 및 M5 는 M1 및 M5 내의 화살표방향으로 보정된다. 이 때, M2 및 M4 는 노광종료되어 시프트 기구와 배율보정기구의 제어는이루어지지 않는다.

상술한 바와 같이 주사방향 및 비주사방향의 노광오차의 비선형부분이 보정값으로서 미리 등록되어 있고, 이 보정값에 기초하여 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 주사방향의 이미지 시프트 기구 및 배율기구가 연속적으로 제어된다. 도 19 및 도 20 에서는 대표적인 위치에 있어서의 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 보정에 대하여 설명하였는데, 실제로는 노광위치에 따라 등록된 보정값의 수는 더 많으며, 또한 각 위치에 있어서의 시프트량 및 배율은 각각 다르다. 또한, 투영광학계 (12a 내지 12e) 는 각각 내부에 시프터부 (41,42) (시프트 기구) 와, 배율조정부 (45) (배율보정기구) 와, 로테이션 보정부 (43) (로테이션 보정기구) 로 이루어지는 결상특성 조정기구 (120) 를 가지고, 제어장치 (50) 에 의해 각각 개별적으로 연속적으로 제어된다.

이어서, 로테이션 보정기구를 사용하는 경우의 예에 대하여 설명한다.

비스캔방향 및 스캔방향의 비선형보정을 실현할 때, 제어장치 (50) 가 투영광학계의 비스캔방향의 시프트 기구, 스캔방향의 시프트 기구, 배율보정기구, 및 로테이션 보정기구를 제어함으로써 비스캔방향 및 스캔방향의 비선형인 시프트 성분, 배율성분을 보정하면서 스캔방향의 비선형보정을 원활하게 이어지도록 하는 것이다.

예컨대 상기 도 17 에 나타낸 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형된 감광기판에 있어서, 상기 도 19 및 도 20 에서 설명한 비선형성분의 보정 시퀀스를 실행한다.

도 21 은 로테이션 보정기구를 사용하여 비선형성분을 보정하는 예를 나타내는 개념도이다. 투영광학계 (12a 내지 12e) 의 투영영역 (M1 내지 M5) 근방의 화살표는 그 위치에서 배율을 축소하는 보정을 실시하는 것을 나타내고, M1 내지 M5 내부의 화살표는 그 위치에 있어서 화살표방향으로 시프트 보정을 실시하는 것을 나타내고, 원호형상 화살표는 그 방향으로 로테이션 보정을 실시하는 것을 나타낸다.

기억장치 (51) 에는 도 12 의 흐름에 의한 노광처리 및 보정값 등록에 의해 미리 해당하는 감광기판에 대한 보정값이 격납되어 있고, 제어장치 (50) 는 읽어낸 보정값을 기초로, 비스캔방향 및 스캔방향의 시프트 기구와 배율보정기구, 및 로테이션 보정기구의 목표위치를 산출하여 스캔노광중에 이들 조정기구를 구동한다. 특히 본 실시형태는 결상특성 조정기구 (120) 의 로테이션 보정부 (43) (로테이션 보정기구) 를 사용함으로써, 도 21 에 나타내는 바와 같이 스캔방향 및 비스캔방향이 모두 곡선형상으로 변형한 감광기판의 변형에 맞춰, 투영영역 (M1,M2,M4,M5) 을 로테이션 보정하고 있다. 그 결과, 투영영역 (M2,M4) 과, 투영영역 (M1,M3,M5) 이 원활하게 이어맞춰짐으로써 연속한 1 개의 큰 패턴을 한층 더 노광불균일없이 노광할 수 있다.

그리고, 도 2, 3 과 같이 로테이션 보정부 후에 시야조리개 (34) 를 통과하는 경우, 투영영역의 위치는 변하지 않으며, 그 영역에 투영되는 패턴만이 회전하게 된다. 따라서, 도 21 과 동일하게 보정하는 경우, 직각프리즘 (35) 에 로테이션 보정부를 설치하도록 하면 된다.

지금까지 설명한 주사형 노광장치는 미리 노광결과에 의해 오차의 비선형 성분을 측정하고, 장치상의 보정값으로서 기억장치 (51) 에 등록해 놓고, 보정값에 기초하여 투영광학계의 스캔방향 및 비스캔방향의 이미지 조정기구를 연속적으로 제어하면서 패턴노광을 실시하는 것이며, 보정값을 기억장치 (51) 에 등록하기 위하여 마스크 (10) 및 감광기판 (14) 을 사용하여 오차를 측정할 필요가 있었다 (단, 이 오차측정은 등록데이터가 필요한 경우에만 미리 실행하여 데이터를 축적시켜 두면 되며, 소요 데이터가 등록되어 있는 경우에는 필요없다).

여기서, 비선형 성분을 보정하기 위한 측정포인트를 감광기판에 다수 설치하고, 이들 측정 포인트를 얼라인먼트시에 검출하여 보정값을 측정하도록 하면, 시험노광을 하지 않는 주사형 노광장치를 실현할 수 있다. 예컨대 도 6 및 도 18 에 나타낸 측정포인트 대신에 얼라인먼트 마크로서 다수 배치하고, 얼라인먼트 위치검출에 의해 선형성분과 비선형성분의 양방을 산출한다. 또한, 비스캔방향의 비선형보정은 얼라인먼트 마크를 사용하고, 스캔방향의 비선형보정에 대하여는 버니어 또는 중첩계측용 마크를 사용할 수도 있다. 그리고, 얼라인먼트 마크를 다수 배치한 것에서는 감광기판에 무작위 비선형성분이 있는 경우에도 적절하게 보정이 가능하다. 또한, 상기 마크 대신에 감광기판 (14) 상에 제작된 노광패턴 (실제패턴) 을 직접 판독하고, 판독한 결과를 화상처리하여 감광기판 (14) 의 변형량을 측정하는 방법이어도 좋다.

상기 예에서는 노광중의 얼라인먼트·포인트수가 증가하기 때문에 처리능력이 저하되는 것이 문제가 된다. 여기서, 상기 예를 전체 감광기판에서 실시하는 것이 아니고, 로트 최초 또는 최초의 복수장의 감광기판에서 실시하고, 나머지의 감광기판에 관하여는 그 실시결과에 기초하여 보정하도록 하여도 된다. 이 같이 하면 처리능력을 저하시키지 않고 오차를 최소한으로 할 수 있다.

그리고, 상기 각 실시형태에서는 복수의 결상광학계를 갖는 노광장치로 한 적용예이지만, 시험노광을 사용하지 않는 방법이나, 로트 최초 또는 최초의 복수장의 감광기판에서 실시하는 방법은 복수의 결상광학계를 갖는 노광장치 이외에도 적용할 수 있다.

또한, 마스크의 패턴 (종류) 에 따라 정밀도를 그다지 필요로 하지 않는 패턴일 때와, 정밀도가 엄격한 패턴일 때로 선택하여 실행하도록 하여도 된다.

그리고, 상술한 예에서는 로테이션 보정부와 배율조정부를 양방 모두 상단의 다이슨형 광학계에 설치하고 있으나, 하단의 다이슨형 광학계에 설치하여도 되고, 상단과 하단의 다이슨형 광학계에 나누어 설치하여도 된다. 또한, 시프터 (41,42) 는 마스크 (10) 와 투영렌즈 (32) 사이에 배치하도록 설치하고 있으나, 기판 (14) 과 투영렌즈 (36) 사이에 설치하도록 하여도 된다.

또한, 노광장치에 있어서, 투영광학계에 대하여 기판을 탑재하는 스테이지를 주사하는 경우에, 그 스테이지의 주사정밀도에 오차가 있어 직선적으로 주사를 실시하지 않는 경우에도 투영광학계에 설치한 본 발명의 결상특성 조정기구를 사용하여 광학적으로 투영 이미지의 위치를 보정함으로써 기판 상에 정밀도 좋게 패턴을 노광할 수 있게 된다.

또한, 직각프리즘 (31) 의 회전량을 모니터하는 경우에 마스크의 패턴을 스테이지에 투영하여 그 이미지를 촬상소자로 검출하여 상대적으로 맞추도록 설명하였으나, 직각프리즘 (31) 의 면에 대하여 광빔을 조사하여 그 복귀광의 위치를 계측함으로써 실제로 직각프리즘 (31) 이 경사진 양을 계측하도록 하여도 된다.

마스크 패턴의 묘화오차에 대하여도 투영광학계에 설치된 본 발명의 결상특성 조정기구를 사용하면 기판 상에 투영할 때에 보정할 수 있다.

본 발명에 의하면 투영광학계에 기판에 투영하는 투영 이미지의 위치를 조정하는 결상특성 조정기구를 구비하고, 결상특성 조정기구에 의해 투영 이미지의 시프트, 회전, 초점위치, 배율이 제어가능해지므로, 복수의 투영광학계의 조립시의 조정이 용이해져서 장치운용중에 재조정의 필요가 생긴 경우에도 장치 정지 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 또한, 주사노광에 있어서, 선형보정의 오차의 잔류성분을 최소한으로 억제할 수 있고, 감광기판 및 디바이스의 대형화가 진행 중인 상황에서 고정세화를 실현할 수 있다.

Claims

패턴을 갖는 마스크와 기판을 소정의 주사방향으로 동기주사하여, 상기 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 상기 기판에 노광하는 노광장치에 있어서,

상기 투영광학계가, 상기 기판에 투영하는 투영 이미지의 상기 주사방향의 위치를 조정하는 주사방향 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투영광학계는, 반사프리즘과, 상기 반사프리즘을 구동하는 구동부와, 렌즈와, 오목면경을 구비한 다이슨형 광학계를 2 세트 조합한 구성을 가지며, 일방의 다이슨형 광학계의 상기 반사프리즘과 상기 렌즈 사이의 광로상에 배율조정광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투영광학계는, 상기 주사방향과 교차하는 방향을 따라 배치형성된 복수의 투영광학계 모듈을 가지며,

상기 주사방향 조정수단은, 상기 복수의 투영광학계 모듈 각각의 상기 주사방향의 투영 이미지의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투영광학계는, 복수의 투영광학계 모듈을 가지며,

이 투영광학계 모듈의 투영 이미지의 일부를 중복하여 상기 기판에 패턴을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주사방향 조정수단은, 상기 기판의 형상의 변화에 따라 상기 투영 이미지의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투영광학계의 배율조정을 실시하는 배율조정기구와, 상기 투영광학계의 투영 이미지를 회전시키는 이미지 회전기구 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
패턴을 갖는 마스크와 기판을 소정의 주사방향으로 동기주사하여, 상기 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 상기 기판에 노광하는 노광방법에 있어서,

상기 투영광학계가, 상기 기판에 투영하는 투영 이미지의 상기 주사방향의 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투영광학계는, 상기 주사방향과 교차하는 방향을 따라 배치형성된 복수의 투영광학계 모듈을 가지며,

상기 주사방향의 위치의 조정은, 상기 복수의 투영광학계 모듈 각각의 상기 주사방향의 투영 이미지의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투영광학계는 복수의 투영광학계 모듈을 가지며,

이 투영광학계 모듈의 투영 이미지의 일부를 중복하여 상기 기판에 상기 패턴을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 주사방향의 위치의 조정은, 상기 기판의 형상의 변화에 따라 실시되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투영광학계의 배율조정을 실시하는 스텝과, 상기 투영광학계의 투영 이미지를 회전시키는 스텝 중 적어도 하나의 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.