KR20010077942A - 주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크 - Google Patents

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KR20010077942A
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오노 시게오
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Abstract

본 발명은, 길이가 긴 거울의 면 정밀도를 계측할 때에도 간섭계의 계측 축을 삭감하여 비용 억제에 기여하는 것을 과제로 한다.
그 해결수단으로서, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 제 1 방향을 따라서 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광장치 (1) 에 있어서, 제 1 방향으로 소정 거리를 두고 배치됨과 동시에, 패턴을 기판 (P) 에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계 (3) 와, 기판 (P) 에 중복 노광되는 패턴의 이미지를 제 1 방향과 거의 직교하는 제 2 방향을 따라서 시프트시키는 시프트부를 구비한다.

Description

주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크{SCANNING TYPE EXPOSURE APPARATUS, SCANNING EXPOSURE METHOD, AND MASK}
본 발명은, 한 쌍의 투영광학계에 의하여 투영되는 패턴을 가지는 마스크, 및 마스크와 기판을 소정 방향으로 동기이동하여 마스크에 형성된 패턴을 유리기판 등의 기판에 노광하는 주사형 노광장치 및 주사노광방법에 관한 것이다.
최근 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 표시소자로는, 박형화를 가능하게 하는 액정표시패널이 많이 사용되게 되었다. 이런 종류의 액정표시패널은, 평면에서 보아 직사각형 형상인 감광기판 상에 투명 박막전극을 포토리소그라피의 수법으로 소망하는 형상으로 패터닝하여 제조되고 있다. 그리고, 이 포토리소그라피의 장치로서, 마스크 (레티클) 상에 형성된 패턴을 투영광학계를 통하여 감광기판 상의 포토레지스트층에 노광하는 노광장치가 사용되고 있다.
그런데, 상기 액정표시패널은, 화면을 보기 쉬운 점에서 대면적화가 진행되고 있다. 이 요청에 부응한 노광장치로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평7－57986 호에 개시되어 있는 바와 같이, 마스크의 패턴을 정립상(正立像)으로 기판상에 투영하는 복수의 투영광학계를 조합하고, 마스크와 유리기판을 소정 방향으로 동기이동시켜 투영광학계에 대하여 주사함으로써 동기이동방향과 직교하는 방향으로 큰 노광영역을 가지며, 마스크에 형성된 LCD (Liquid Crystal Display) 등의 패턴을 유리기판 상의 노광영역에 순차적으로 전사하는 주사형 노광장치가 고안되어 있다.
이 때, 투영영역이 커도 장치를 대형화시키지 않고, 또한 양호한 결상 특성을 얻는 투영광학계로서, 복수의 투영광학계를 인접하는 투영영역이 주사방향으로 소정량 변위되도록, 그리고 인접하는 투영영역의 단부끼리가 주사방향과 직교되는 방향으로 중복되도록 배치된 것이 사용되고 있다. 이 경우, 각 투영광학계의 시야 조리개는 사다리꼴 형상으로 주사방향의 시야 조리개의 개구 폭의 합계는 항상 동일해지도록 설정되어 있다. 그래서, 상기한 바와 같은 주사형 노광장치는 인접하는 투영광학계의 이음부가 중복되어 노광되고, 투영광학계의 광학 수차 또는 노광조도가 원활하게 변화되는 이점을 갖고 있다.
이런 종류의 주사형 노광장치에서는, 주사노광 중에도 마스크와 유리기판과의 상대위치관계를 고정밀도로 제어할 필요가 있기 때문에, 복수의 위치계측장치, 예를 들어 레이저간섭계에 의하여 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와 유리기판을 유지하는 플레이트 스테이지의 주사방향 (X 방향이라고 함) 에 관한 상대적인위치어긋남, 또는 마스크면 내에서 주사방향과 직교하는 비주사방향 (Y 방향이라고 함) 에 관한 상대적인 위치어긋남, 나아가 노광광의 광축방향 (Z 방향이라고 함) 주위의 상대적인 각도어긋남 등, 마스크와 유리기판에 관한 상대위치 또는 자세가 모니터되고 있다.
이들 상대위치어긋남 중, Y 방향에 관한 상대적인 위치어긋남은 주사방향으로 뻗은 길이가 긴 반사거울 (이후, 길이가 긴 거울이라고 함) 을 마스크 스테이지 및 플레이트 스테이지 각각에 대응하여 형성하고, 각 스테이지와 각 반사거울의 변위를 간섭계로 각각 계측하여 구하고 있다. 이렇게 길이가 긴 거울은 Y 방향에 관한 상대위치어긋남을 계측할 때의 기준이 되나, 주사하는 길이 전체에 걸쳐 면 정밀도를 유지하면 길이가 긴 거울의 제조비용이 증대되는 문제가 있었다.
그래서, 길이가 긴 거울의 면 정밀도를 엄격히 하지 않고 주사노광을 실시하는 기술로서, 예를 들어 일본 공개특허공보 평 8－184113 호가 개시되어 있으나, 이 기술에서는 길이가 긴 거울에 짧은 주기의 비틀림이 있는 경우, Y 방향에서의 마스크와 유리기판과의 상대적인 위치어긋남을 무시할 수 있는 레벨로 고정밀도로 유지할 수 없는 문제가 있었다.
이런 문제를 해결하기 위한 기술로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평 10－284416 호 또는 일본 공개특허공보 평 11－132762 호가 제공되고 있다. 이들 기술은 각 스테이지와 길이가 긴 거울의 변위를 각각 계측하는 간섭계 이외에, 양쪽의 길이가 긴 거울을 통하여 마스크 스테이지와 플레이트 스테이지의 Y 방향의 상대적인 위치어긋남을 계측하는 차동형 간섭계를 형성하고, X 방향으로 이간된 2지점에서 각 스테이지와 각 길이가 긴 거울의 변위를 각각 계측하는 공정을 X 방향으로 이동시키면서 복수 회 행함으로써 각 길이가 긴 거울의 면 정밀도를 구하고, 이 결과에 의하여 마스크와 유리기판의 상대위치어긋남을 보정하는 것이다.
그러나, 전술한 종래의 주사형 노광장치 및 주사노광방법에는 아래와 같은 문제가 있다.
간섭계는 고가의 장치이므로, X 방향으로 이간된 복수 위치에서 마스크 스테이지와 플레이트 스테이지의 Y 방향의 상대적인 위치어긋남을 계측하기 위한 차동형 간섭계를 별도로 형성함으로써, 비용상승을 초래하고 비용절감에 대한 요청이 점차 높아가는 요즘에서는 무시할 수 없는 문제로 되었다.
본 발명은, 이상과 같은 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 길이가 긴 거울의 면 정밀도를 계측할 때에도 간섭계의 계측 축을 삭감하여 비용 억제에 기여할 수 있는 주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실시형태를 나타내는 도 1 내지 도 11 에 대응하는 이하의 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 주사노광장치는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 제 1 방향 (X 방향) 을 따라서 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴 (43) 을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광장치 (1) 에 있어서, 제 1 방향 (X 방향) 으로 소정 거리를 두고 배치됨과 동시에, 패턴 (43) 을 기판 (P) 에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되어 있는한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 와, 기판 (P) 에 중복 노광되는 패턴 (43) 의 이미지를 제 1 방향 (X 방향) 과 거의 직교하는 제 2 방향 (Y 방향) 을 따라서 시프트시키는 시프트부 (25) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주사노광방법은, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 제 1 방향 (X 방향) 을 따라서 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴 (43) 을 기판 (P) 에 노광하는 주사노광방법에 있어서, 제 1 방향 (X 방향) 으로 소정 거리를 두고 배치됨과 동시에, 패턴 (43) 을 기판 (P) 에 투영하는 투영영역 (34b, 34c) 의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 를 사용하여 기판 (P) 에 노광할 때, 기판 (P) 에 중복 노광되는 패턴 (43) 의 이미지를 제 1 방향 (X 방향) 과 거의 직교하는 제 2 방향 (Y 방향) 을 따라서 시프트시키는 스텝 S2 을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명의 주사형 노광장치 및 주사노광방법은, 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 의 투영영역 (34b, 34c) 이 중복되는 영역에서 패턴 (43) 이 주사되도록 마스크 (M) 를 위치시키고, 시프트부 (25) 에 의하여 일방의 투영광학계 (3b) 의 결상위치를 제 2 방향 (Y 방향) 을 따라서 시프트시킨 후, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 각각 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 변위에 기초하여 제 1 방향 (X 방향) 을 따라서 이동시키면, 일방의 투영광학계 (3b) 에서 투영된 패턴 (43) 의 이미지가 타방의 투영광학계 (3c) 에서 투영된 이미지에 대하여 시프트하여 제 2 방향 (Y 방향) 으로 분리된다.
여기에서, 각 투영이미지는 패턴 (43) 이 각 투영광학계 (3b, 3c) 에서 투영되는 각 위치에 대응하는 각각의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 면 정밀도에 따라서 변위된다. 그래서, 양 투영이미지의 간격에서 시프트량을 뺀 값이, 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 를 패턴 (43) 이 이동할 때 발생된 제 2 방향 (Y 방향) 의 오차, 즉 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 2 점간의 평면도 차(平面度差) 로써 구해진다. 이때 분리된 각 패턴 (43) 은, 중복되어 투영될 때에 비교하여 절반의 노광량으로 투영되므로, 이 투영영역 (34b, 34c) 의 노광량을 변경하여 2 배로 해두는 것이 바람직하다. 또한, 분리된 패턴 (43) 을 용이하게 계측할 수 있도록, 양 투영이미지가 중복되지 않도록 일방의 투영광학계 (3b) 의 결상위치를 시프트시키는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 마스크는, 소정 거리 (L) 를 두고 배치되는 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 에 의하여 투영되는 패턴 (43) 을 갖는 마스크 (M) 에 있어서, 패턴 (43) 이 소정 거리 (L) 를 두고 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명의 마스크에서는 투영영역 (34b, 34c) 의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 중, 일방의 투영광학계 (3b) 의 결상위치를 시프트시킨 상태에서 투영광학계 (3b, 3c) 가 배치되는 방향으로 마스크 (M) 가 이동함으로써 각 투영광학계 (3b, 3c) 에서 투영된 이미지가 분리된다. 그리고, 분리된 양 투영이미지의 간격에서 시프트량을 뺀 값이, 당해 한 쌍의 투영광학계 (3b, 3c) 를 패턴 (43) 이 이동할 때 발생된 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 2 점간의 평면도 차로써 구해진다.
도 1 은, 본 발명을 적용한 주사형 노광장치의 일 구성의 예를 나타내는 외관 사시도.
도 2 는, 동 주사형 노광장치의 개략 구성도,
도 3 은, 본 발명의 주사형 노광장치를 구성하는 필터의 평면도,
도 4 는, 본 발명의 주사형 노광장치를 구성하는 투영광학계 모듈의 개략 구성도,
도 5 는, 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로서, 마스크의 패턴과 투영영역과의 위치관계를 나타내는 정면도,
도 6a 는 도 5 의 패턴의 확대도, 6b 는 분리되어 투영된 패턴의 도면,
도 7 은, 본 발명의 주사노광방법에 관련되는 플로우차트도,
도 8 은, 본 발명의 실시형태를 나타낸 도면으로서, 유리기판에 투영된 패턴과 길이가 긴 거울의 위치관계를 나타낸 정면도,
도 9 는, 동 길이가 긴 거울에 있어서의 반사위치와 반사위치간의 벡터와의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 10 은, 본 발명의 제 2 의 실시형태를 나타낸 도면으로서, 플레이트 스테이지 내에 결상렌즈 및 디텍터가 쌍으로 복수 형성된 단면도,
도 11 은, 액정표시 디바이스의 제조공정의 일례를 나타낸 플로우차트도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
M : 마스크 (레티클) P : 유리기판 (기판)
1 : 주사형 노광장치 3, 3a∼3e : 투영광학계
17 : 제어장치 (노광량 제어부) 25 : 이미지 시프트기구 (시프트부)
34a∼34e : 투영영역 43 : 패턴
이하에서, 본 발명의 주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크의 제 1 의 실시형태를 도 1 내지 도 9 를 참조하면서 설명하기로 한다. 여기에서는, 기판으로서 액정표시패널제조에 사용되는 각형(角形)의 유리기판을 사용하고, 마스크에 형성된 패턴을 유리기판 상에 전사하는 경우의 예를 사용하여 설명하기로 한다. 또한, 여기에서는 투영광학계가 5 개인 투영계 모듈로 이루어지는 경우의 예를 사용하여 설명하기로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 마스크와 기판의 주사이동방향을 X 방향 (제 1 방향) 으로 하고, 마스크와 동일 면내에서 X 방향과 직교하는 Y 방향 (제 2 방향) 으로 하고, 마스크의 법선 방향, 즉 노광광의 광축방향을 Z 방향으로 한다.
도 1 은, 정립등배 (正立等倍) 의 주사노광장치 (1) 의 외관 사시도이다. 이 주사형 노광장치 (1) 는 평면에서 보아 직사각형인 마스크 (레티클; M) 를 유리기판 (기판; P) 을 동기 이동시켜 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 유리기판 (P) 에 노광하는 것으로서, 복수의 조명계 모듈 (2a∼2e) 을 가지는 조명광학계 (2) 와, 마스크 (M) 상의 패턴을 유리기판 (P) 상에 투영하는 복수의 투영계 모듈 (3a∼3e) 로 이루어지는 투영광학계 (3) 와, 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (4) 와, 유리기판 (P) 을 유지하는 플레이트 스테이지 (5) 와, 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5) 를 투영광학계 (3a∼3e) 를 사이에 두고 일체적으로 지지하는 U 자형상의 캐리지 (6) 로 개략 구성되어 있다.
조명광학계 (2) 는 도 2 에 나타낸 초고압 수은램프 등의 광원 (7) 에서 사출된 광속(노광광) 을 마스크 (M) 상에 조명하는 것으로서, 릴레이 광학계, 라이트 가이드 (8) 및 투영계 모듈 (3a∼3e) 의 각각에 대응하여 배치 형성된 조명계 모듈 (단, 도 2 에서는 편의상 투영계 모듈 (3a) 에 대응하는 것만을 표시함) 로 구성되어 있다.
그리고, 타원거울 (7a) 의 제 1 초점위치에 있는 광원 (7) 에서 사출된 광속은, 타원거울 (7a) 에 의하여 제 2 초점위치에 집광된다. 릴레이 광학계는, 이 제 2 초점위치의 광원 이미지를 라이트 가이드 (8) 의 입사면에 결상시키는 것으로서, 그 광로 중에는 다이크로익 미러 (9) 와 파장선택 필터 (10) 와 노광 셔터 (12) 가 배치되어 있다. 이 다이크로익 미러 (9) 는 노광에 필요한 파장의 광속을 반사하고, 그외의 파장의 광선을 투과시키는 것이다. 다이크로익 미러 (9) 에서 반사된 광속은 파장선택 필터 (10) 에 입사되고, 투영광학계 (3) 가 노광을 행하는데 적합한 파장 (통상은, g, h, i 선의 내에서 적어도 1 개의 대역을 포함함) 의 광속이 된다.
노광 셔터 (12) 는 광속의 광로에 대하여 진퇴가 자유롭도록 배치되고, 비노광시에는 광로 중에 삽입됨으로써 광속의 마스크 (M) 에 대한 조명을 차단하고, 반대로 노광시에는 광로에서 후퇴함으로써 광속이 마스크 (M) 상에 조명되도록 되어 있다. 또한 노광 셔터 (12) 에는 상기 노광 셔터 (12) 를 광로에 대하여 진퇴 이동시키는 셔터 구동부 (16) 가 부설되어 있고, 셔터 구동부 (16) 는 제어장치 (노광량 제어부; 17) 에 의하여 그 구동을 제어받고 있다. 라이트 가이드 (8) 는 입사된 광속을 5 개로 분지하여 반사 미러 (11) 를 통하여 각 조명계 모듈 (2a∼2e) 에 입사시키는 것이다.
각 조명계 모듈 (2a∼2e) 은 인풋 광학계와 콘덴서 광학계로 개략적으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 조명계 모듈 (2a) 과 동일한 구성의 조명계 모듈 (2b∼2e) 가 X 방향과 Y 방향으로 일정한 간격으로 배치되어 있다. 그리고, 각 조명계 모듈 (2a∼2e) 으로부터의 광속은 마스크 (M) 상의 상이한 조명영역을 조명하는 구성으로 되어 있다.
인풋 광학계는, 라이트 가이드 (8) 의 사출면으로부터의 광속에 의하여 조도가 균일한 제 2 의 광원 이미지를 형성된다. 인풋 광학계 중에는 광량조정기구가 형성되어 있다. 이 광량조정기구는, 예를 들어 도 3 에 나타낸 바와 같은 유리판 상에 Cr 등으로 발(簾) 형상으로 패터닝되고 투과율이 Y 방향을 따라서 어느 범위에서 선형으로 점차 변화되는 필터 (21) 를 구비하고 있다. 그리고, 필터 구동부 (22) 에 의하여 필터 (21) 를 광축에 수직이 되는 방향으로 이동시킴으로써 임의의 투과율, 즉 임의의 노광량을 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 필터 구동부 (22) 는 제어장치 (17) 에 의하여 그 구동이 제어되고 있다.
광량조정기구를 투과한 광속은 릴레이렌즈 (13) 를 통하여 플라이아이 렌즈 (14) 에 입사된다. 플라이아이 렌즈 (14) 는 조도를 균일하게 하기 위한 것으로서 사출면측에는 2 차 광원이 형성된다. 플라이아이 렌즈 (14) 를 투과한 광속은 콘덴서 광학계의 콘덴서렌즈 (15) 에 의하여 마스크 (M) 의 조명영역을 균일한 조도로 조명한다. 또한, 콘덴서 광학계 중에는 광량 모니터기구가 배치 형성되어 있다.
이 광량 모니터기구는, 광로 중에 배치된 하프미러 (19) 가 광속의 일부를 반사하여 디텍터 (20) 에 입사시키고, 그 광량을 검출하여 광로 중의 조도를 모니터하는 것이다. 검출된 조도신호는 제어장치 (17) 로 출력된다. 제어장치 (17) 는, 광량 모니터기구 및 광량 조정기구를 제어함으로써 광속의 광량을 소정치로 조정할 수 있도록 되어 있다.
마스크 (M) 를 투과한 광속은 투영계 모듈 (3a∼3e) 에 각각 입사된다. 그리고, 조명영역의 마스크 (M) 의 패턴은 소정의 결상특성을 가지고, 레지스트가 도포된 유리기판 (P) 상에 정립상(正立像)으로 노광된다. 각 투영계 모듈 (3a∼3e) 은, 도 4 에 나타낸 바와 같이 2 조의 반사굴절형 광학계 (23, 24) 와 이미지 시프트 기구 (시프트부; 25) 와 이미지 배율기구 (26) 와 이미지 회전기구 (비도시) 와 시야조리개 (27) 로 구성되어 있다.
마스크 (M) 를 투과한 광속은 먼저 이미지 시프트 기구 (25) 에 입사된다. 이미지 시프트 기구 (25) 는, 예를 들어 2 장의 평행평면판 유리가 각각 Y 축 주위 또는 X 축 주위로 회전함으로써 마스크 이미지를 X 방향 또는 Y 방향으로 시프트시키는 것이다. 이미지 시프트 기구 (25) 를 투과한 광속은 1 조째의 반사굴절형 광학계 (23) 에 입사된다. 이 반사굴절형 광학계 (23) 는 마스크 이미지의 중간 이미지를 형성하는 것으로서, 직각 프리즘 (28), 렌즈 (29) 및 오목면 거울 (30) 등으로 구성된다. 중간이미지 위치에는 시야 조리개 (27) 가 배치되어 있고, 유리기판 (P) 상에서의 투영영역이 설정된다. 시야조리개 (27) 를 투과한 광속은 2 조째의 반사굴절형 광학계 (24) 에 입사된다.
반사굴절형 광학계 (24) 는 직각프리즘 (31), 렌즈 (32) 및 오목면 거울 (33) 등으로 구성되고, 여기에는 오목면 거울 (30) 에서 반사된 광속의 광로 중, 렌즈 (32) 와 직각프리즘 (31) 간에 이미지 배율기구 (26) 가 배치되어 있다. 이 이미지 배율기구 (26) 에 의하여 마스크 이미지의 배율을 임의로 변화시킬 수 있다. 이미지 회전기구는 직각프리즘 (31) 을 Z 축 주위로 회전시킴으로써 마스크 상에 임의의 회전을 부여할 수 있다. 이들 이미지 시프트 기구 (25), 이미지 배율기구 (26) 및 이미지 회전기구의 구동부 (비도시) 는 제어장치 (17) 에 의하여 그 구동을 제어받고, 각 투영계 모듈 (3a∼3e) 마다 마스크 (M) 의 이미지 위치를 조정할 수 있게 되어 있다.
도 5 에, 유리기판 (P) 에 있어서의 투영계 모듈 (3a∼3e) 의 투영영역 (34a∼34e) 을 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 각 투영영역 (34a∼34e) 은 사다리꼴 형상을 나타내고 있다. 또한, 투영영역 (34a, 34c, 34e) 과 투영영역 (34b, 34d) 은 X 방향으로 거리 (소정 거리; L) 를 사이를 두고 대향 배치되어 있다. 그리고, 투영영역 (34a∼34e) 은 인접하는 투영영역의 단부끼리가 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이 Y 방향에서 중복되도록 병렬 배치되고, X 방향의 투영영역의 폭의 총계가 거의 동일해지도록 설정되어 있다. 즉, X 방향으로 주사노광했을 때의 노광량이 동등해지도록 설정되어 있다.
이렇게, 각 투영계 모듈 (3a∼3e) 에 의한 투영영역 (34a∼34e) 이 중복되는 오버랩부를 형성함으로써, 이음부에서의 Y 방향의 광학수차의 변화 또는 조도변화를 원활하게 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태의 투영영역(34a∼34e) 의 형상은 사다리꼴형으로서, 육각형 또는 마름모형, 평행사변형 등일 수도 있다.
마스크 스테이지 (4) 는 마스크 (M) 를 유지하는 것으로서, 3 개의 미동기 (비도시) 를 통하여 캐리지 (6) 에 지지되어 있다. 즉, 마스크 스테이지 (4) 는 X 방향 미동기(微動機)에 의하여 마스크 스테이지 (4) 의 X 방향의 위치를 미동하고, 2 개의 Y 방향 미동기에 의하여 마스크 스테이지 (4) 의 Y 방향의 위치와 Z 축 주위의 위치를 미동할 수 있도록 구성되어 있다.
플레이트 스테이지 (5) 는 유리기판 (P) 을 유지하는 것으로서, 유리기판 (P) 의 두께 편차 또는 경사에 대한 영향을 보정하고, 동시에 마스크 패턴의 결상면에 일치시키기 위하여 3 개 이상의 Z 방향 미동기 (비도시) 를 통하여 캐리지 (6) 에 지지되어 있고, Z 방향의 미동 (오토포커스) 과, X 축 주위 및 Y 축 주위의 경사각도 (오토레벨링) 를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
캐리지 (6) 는 캐리지 구동부 (35) 로 구동되어, 도시하지 않은 베이스상을 X 방향으로 자유롭게 이동된다. 이 캐리지 구동부 (35) 는 제어장치 (17) 에 의하여 제어된다. 그리고, 캐리지 구동부 (35) 를 통하여 캐리지 (6) 를 X 방향으로 주사함으로써 마스크 (M) 상의 패턴 전체가 유리기판 (P) 상에 전사된다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5) 의 상방에는, 마스크용 길이가 긴 거울 (36) 및 기판용의 길이가 긴 거울 (37) 이 도시하지 않은 가대 (架臺) 에 각각 고정되어 있다. 양 길이가 긴 거울 (36, 37) 은 X 방향으로 뻗은 반사거울으로서, 그 반사면의 법선은 Y 방향을 향하여 배치되어 있다. 마스크용 길이가 긴 거울 (36) 은 마스크 스테이지 (4) 에 대향하여 배치되고, 기판용의 길이가 긴 거울 (37) 은 플레이트 스테이지 (5) 에 대향하여 배치되어 있다.
이들 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5) 의 위치와 자세는, 5 개의 간섭계 (Ⅰx1, Ⅰx2, Ⅰcx, Ⅰmy, Ⅰpy) 에 의하여 검출되고, 검출결과는 제어장치 (17) 에 출력된다. 제어장치 (17) 는, 간섭계 (Ⅰx1, Ⅰx2, Ⅰcx, Ⅰmy, Ⅰpy) 의 출력에 기초하여 마스크 스테이지 (4), 플레이트 스테이지 (5) 의 위치를 모니터하고, 각 스테이지 (4, 5) 의 미동기 및 캐리지 구동부 (35) 를 제어함으로써 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5)(나아가, 마스크 (M) 및 유리기판 (P)) 를 소망하는 위치로 고정밀도로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.
차동형 간섭계 (Ⅰx1) 는 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 X 방향의 상대적인 위치어긋남을 계측하기 위한 것이다. 즉, 간섭계 (Ⅰx1) 는 분할된 레이저 광속이 마스크 스테이지 (4), 플레이트 스테이지 (5) 에 각각 형성된 반사거울 (38a, 38b) 으로 반사하고, 그 반사광과 입사광의 간섭에 기초하여 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 X 방향의 상대적인 위치어긋남을 계측한다.
차동형 간섭계 (Ⅰx2) 는 간섭계 (Ⅰx1) 와는 Y 방향에서 상이한 위치에 있어서, 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 X 방향의 상대위치어긋남을 계측하기 위한 것이다. 즉, 간섭계 (Ⅰx2) 는 분할된 레이저 광속이 마스크 스테이지 (4), 플레이트 스테이지 (5) 에 각각 형성된 반사거울 (39a, 39b) 으로반사하고, 그 반사광과 입사광의 간섭에 기초하여 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 X 방향의 상대적인 위치어긋남을 계측한다.
또한, 마스크 스테이지 (4) 에 형성된 반사거울 (38a 및 39a) 의 간격과, 플레이트 스테이지 (5) 에 형성된 반사거울 (38b, 39b) 의 간격은 동일하게 설정되어 있다. 또한, 마스크 스테이지 (4) 상의 반사거울 (38a, 39a) 및 플레이트 스테이지 (5) 상의 반사거울 (38b, 39b) 의 위치는, 각 스테이지 (4, 5) 의 중심에서 등거리에 있는 것이 바람직하다. 이들 양 간섭계 (Ⅰx1, Ⅰx2) 에 의하여 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 상대적인 위치어긋남량 및 Z 축 주위의 상대 회전량을 계측할 수 있다.
측장(測長)형 간섭계 (Ⅰcx) 는, 캐리지 (6) 의 X 방향의 위치를 계측하기 위한 것이다. 즉, 간섭계 (Ⅰcx) 는 레이저 광속이 캐리지 (6) 에 형성된 반사 거울 (40) 으로 반사되고, 그 반사광과 입사광의 간섭에 의하여 캐리지 (6) 의 X 방향의 위치를 계측한다.
측장형 간섭계 (Ⅰmy) 는, 마스크 스테이지 (4) 와 마스크용 길이가 긴 거울 (36) 의 Y 방향의 거리를 검출하는 것으로서, 마스크 스테이지 (4) 의 Y 방향의 변위를 계측하기 위한 것이다. 즉, 간섭계 (Ⅰmy) 는 레이저 광속이 마스크 스테이지 (4) 에 형성된 반사거울 (41) 을 통하여 길이가 긴 거울 (36) 로 반사하고, 그 반사광과 입사광의 간섭에 기초하여 마스크 스테이지 (4) 의 Y 방향의 변위를 계측한다.
마찬가지로, 측장형 간섭계 (Ⅰpy) 는 플레이트 스테이지 (5) 와 기판용의길이가 긴 거울 (37) 의 Y 방향의 거리를 검출함으로써, 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위를 계측하기 위한 것이다. 즉, 간섭계 (Ⅰpy) 는 레이저 광속이 플레이트 스테이지 (5) 에 형성된 반사거울 (42) 를 통하여 길이가 긴 거울 (37) 로 반사하고, 그 반사광과 입사광과의 간섭에 기초하여 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위를 계측한다.
또한, 길이가 긴 거울 (36) 과 길이가 긴 거울 (37) 은 주사방향으로 뻗어 있고, 주사노광시에 있어서의 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위를 계측하기 위한 기준으로 되어 있는데, 간섭계 (Ⅰmy, Ⅰpy) 의 계측치에는 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위 이외에 길이가 긴 거울 (36 및 37) 의 면 정밀도가 포함되어 있다. 따라서, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 면 정밀도를 미리 계측하고 노광시에 보정할 필요가 있다. 단, 본 실시형태에서는 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 상대적인 변위를 계측할 수 있으면 되므로, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 하나하나 구할 필요가 없고, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도 차를 구하면 된다. 이후, 간섭계 (Ⅰmy 와 Ⅰpy) 의 동일 시점에서의 각각의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 계측점의 평면도 차를 약칭하여 길이가 긴 거울의 평면도라고 하기로 한다.
도 5 에, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 면 정밀도 계측용의 마스크 (M) 를 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 마스크 (M) 에는 Y 방향의 위치가 투영영역 (34b 와 34c) 의 오버랩부의 거의 중심에 위치하고, 또한 투영영역 (34a,34c, 34e) 과 투영영역 (34b, 34d) 이 2 열로 배치된 거리와 동일한 거리 (L) 를 두고 패턴 (43) 이 복수로 형성되어 있다. 도 6a 에 나타낸 바와 같이 각 패턴 (43) 은 X 방향으로 뻗어있는 폭 (S) 의 라인마크를 가지고 있다.
상기 구성의 주사형 노광장치 (1) 및 마스크 (M) 에 의하여, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도 차를 구하는 순서를 도 7 에 나타낸 플로우차트에 의하여 설명하기로 한다. 또한, 마스크 스테이지 (4), 플레이트 스테이지 (5) 의 이동은, 캐리지 구동부 (35) 및 캐리지 (6) 를 통하여 제어장치 (17) 의 제어에 기초하여 이루어지는 것으로 한다 (이하 상동).
시퀀스가 스타트하면 (스텝 S0), 먼저 투영영역 (34b, 34c) 이 중복되는 영역에서 패턴 (43) 이 주사되는 위치에 마스크 (M) 를 세트한다 (스텝 S1). 다음으로, 패턴 (43) 을 투영하는 한 쌍의 투영계 모듈 (3b, 3c) 중, 투영계 모듈 (3b) 에 대하여 이미지 시프트 기구 (25) 에 의하여 유리기판 (P) 상에 있어서의 패턴 (43) 의 결상위치를 도 6b 에 나타낸 바와 같이, ＋Y 방향을 따라서 거리 Δ분을 시프트시킨다 (스텝 S2). 이 때 거리 Δ를 패턴 (43) 의 라인 폭 (S) 보다도 크게 함으로써, 각 투영이미지를 중복시키지 않고 분리시킬 수 있다.
여기에서, 패턴 (43) 은, 투영계 모듈 (3b, 3c) 을 통하여 유리기판 (P) 상에서 이중으로 투영됨으로써 적정 노광량으로 노광되는데, 투영계 모듈 (3b) 의 결상위치를 시프트시킴으로써 하나의 투영계 모듈만으로 투영되게 되고 적정치의 절반의 노광량으로 노광된다. 그래서, 조명계 모듈 (3b, 3c) 의 광량 조정기구에 있어서, 필터 구동부 (22) 를 통하여 필터 (21) 를 구동시키고, 투영영역 (34b,34c) 에서의 노광량을 통상의 2 배로 설정한다 (스텝 S3).
그리고, 주사개시위치에서 간섭계 (Ⅰx1, Ⅰx2, Ⅰcx, Ⅰmy, Ⅰpy) 의 계측결과에 기초하여 캐리지 (6) 를 －X 방향으로 이동시키고, 마스크 (M) 의 패턴 (43) 을 유리기판 (P) 상에 노광한다 (스텝 S4). 이로써, 도 8 에 나타낸 바와 같이 유리기판 (P) 상에는 패턴 (43) 이 분리된 패턴 (m1, n1∼m11, n11) 이 노광된다. 이후, 유리기판 (P) 을 현상하고 (스텝 S5), 유리기판 (P) 상에 Y 방향으로 분리하여 전사된 각 패턴 (43) 의 간격을 SEM (Scanning Electron Microscope; 주사형 전자현미경) 등에 의하여 계측한다 (스텝 S6).
주사노광시에는, 간섭계 (Ⅰmy, Ⅰpy) 의 계측결과에 기초하여, 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위를 보정하도록 각 스테이지 (4, 5) 에 형성된 미동기를 구동하고 있다. 그래서, 각 패턴 (43) 은, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 각 반사면이 쌍방 모두 이상적인 평면인 경우에는 거리 Δ의 거리를 두고 노광되나, 실제로는 마스크 (M) 의 패턴이 유리기판 (P) 상에 노광될 때, 간섭계 (Ⅰmy, Ⅰpy) 의 레이저 광속이 길이가 긴 거울 (36, 37) 로 각각 반사되는 위치의 면 정밀도에 따라서 어긋나게 노광된다.
즉, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 마스크 (M) 의 패턴 (43) 이 유리기판 (P) 상에서 분리되어 패턴 (m1, n1) 으로서 노광되었을 때, 패턴 (m1) 은 패턴 (43) 의 이미지가 투영영역 (34b) 에 투영되었을 때의 길이가 긴 거울 (36, 37) 에 있어서의 레이저 광속의 반사위치 (D1) 의 면 정밀도에 따른 위치에 노광되고, 패턴 (n1) 은 패턴 (43) 의 이미지가 투영영역 (34c) 에 투영되었을 때의 길이가 긴 거울(36, 37) 에 있어서의 레이저 광속의 반사위치 (D2) 의 면 정밀도에 따른 위치에 노광된다.
여기에서, 도 9 에 나타낸 바와 같이 패턴 (m1) 이 노광되었을 때의 반사위치 (D1) 에 있어서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 Y 방향성분 벡터를 a1, 패턴 (n1) 이 노광되었을 때의 반사위치 (D2) 에 있어서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 Y 방향성분 벡터를 b1 로 하면 반사위치 (D1, D2) 간의 평면도 (c1) 는 아래 식으로 표시된다.
c1 = b1 － a1
한편, 유리기판 (P) 상에서 패턴 (m1) 은 Y 방향으로 a1 시프트된 위치에 노광되고, 패턴 (n1) 은 Y 방향으로 (Δ＋ b1) 시프트된 위치에 노광된다. 따라서, 전사된 패턴 (m1, n1) 의 간격은 (Δ＋ b1) － a1 = Δ＋ c1 이 된다. 그래서 계측된 패턴 (m1, n1) 의 간격에서 투영계 모듈 (3b) 에 있어서의 시프트량 Δ를 뺀 값은, 2 열로 배치된 투영계 모듈 (3b, 3c) 을 캐리지 (6) 가 이동할 때 발생되는 Y 방향의 오차, 즉 패턴 (43) 이 투영계 모듈 (3b, 3c) 로부터의 노광광으로 유리기판 (P) 에 각각 노광된 시점에서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 반사위치 (D1, D2) 간의 평면도(c1) 가 된다.
또한, 마스크 (M) 상의 패턴 (43) 의 배치간격이 투영계 모듈 (3b, 3c) 의 배치간격과 동일한 거리 (L) 이므로, 첫 번째의 패턴 (43) 의 이미지가 투영영역 (34c) 에 투영되었을 때, 두 번째의 패턴 (43) 의 이미지는 투영영역 (34b) 에 동시에 투영되고 패턴 (m2) 으로서, 길이가 긴 거울 (36, 37) 에 있어서의 레이저 광속의 반사위치 (D2) 의 면 정밀도 (벡터 a2) 에 따른 위치에 노광된다. 그리고, 캐리지 (6) 의 이동에 수반하여, 이 두 번째의 패턴 (43) 의 이미지는, 투영영역 (34c) 에 투영되고, 패턴 (n2) 으로서 길이가 긴 거울 (36, 37) 에 있어서의 레이저 광속의 반사위치 (D3) 의 면 정밀도(벡터 b2 ＋Δ) 에 따른 위치에 노광된다. 따라서, 계측한 패턴 (m2, n2) 의 간격에서 투영계 모듈 (3b) 에 있어서의 시프트량 Δ를 뺀 값은, 두 번째의 패턴 (43) 이 투영계 모듈 (3b, 3c) 로부터의 노광광으로 유리기판 (P) 에 각각 노광된 시점에서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 반사위치 (D2, D3) 간의 평면도 (c2) 가 된다.
마찬가지로, 패턴 (m3, n3∼m11, n11) 마다 간격을 각각 계측함으로써, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 반사위치 (D3, D4∼D10, D11) 간의 평면도 (c3∼c10) 를 각각 구할 수 있다. 그래서, 반사위치 (i) 에 있어서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도(MFi) 는 아래의 식으로 표시된다.
MFi = c1 ＋ c2 ＋ … ＋ ci
또한, 각 반사위치간의 평면도는 선형보간 또는 스프라인보간 등으로 보간할 수 있다. 길이가 긴 거울 (36, 37) 에 있어서의 위치와 마스크 (M)(또는 유리기판 (P)) 와의 위치관계는 기지의 것이므로, 임의의 노광위치에 있어서의 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 구할 수 있다.
나아가, 마스크 (M) 상의 패턴 (43) 을 당해 마스크 (M) 의 X 방향에 있어서의 패턴영역에 걸쳐 또한 패턴 (43) 의 간격을 모두 거리 (L) 로 형성함으로써, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 노광범위 전체에 걸쳐 끊임없이 연속적으로 구할 수 있다. 그리고, 상기 연산으로 구한 평면도를 제어장치 (17) 에 기억시켜 둔다 (스텝 S7).
이후, 대량생산용의 마스크 및 유리기판을 마스크 스테이지 (4) 및 플레이트 스테이지 (5) 에 각각 세트하고, 캐리지 (6) 를 투영계 모듈 (3a∼3e) 에 대하여 상대 이동시킴으로써 마스크의 회로패턴을 유리기판 상에 주사노광한다. 이때, 간섭계 (Ⅰmy, Ⅰpy) 의 계측결과와 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도에 기초하여, 마스크 스테이지 (4) 와 플레이트 스테이지 (5) 의 Y 방향의 변위를 보정하도록 각 스테이지 (4, 5) 에 형성된 미동기를 구동시키면 된다 (스텝 S8).
또한, 상기 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 구하는 시퀀스는, 노광장치 (1) 를 설치할 때의 이니셜 동작시에 행할 수도 있고 로트마다 행할 수도 있다.
본 실시형태의 주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크에서는, 투영계 모듈 (3b, 3c) 의 배치간격과 동일한 거리 (L) 를 두고 형성된 패턴 (43) 을, 투영계 모듈 (3b) 의 결상위치를 시프트시켜 노광하고 있기 때문에, 분리하여 노광된 패턴 (m1, n1∼m11, n11) 의 간격을 계측함으로써, 마스크용 길이가 긴 거울 (36), 기판용의 길이가 긴 거울 (37) 의 평면도 차를 용이하게 구할 수 있다. 그래서, 길이가 긴 거울 (36, 37) 에 대하여 X 방향으로 이간시킨 2 지점에서 각 스테이지 (4, 5) 의 변위를 계측할 때 사용하는 간섭계를 별도 형성하는 등, 간섭계의 계측 축을 증가시킬 필요가 없어져 비용 삭감에 기여할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 주사형 노광장치 및 주사노광방법에서는, 투영계 모듈 (3b) 의 결상특성을 조정하는 이미지 시프트 기구 (25) 로 패턴 (43) 의 이미지를 시프트시키고있으므로, 별도 시프트기구를 형성할 필요가 없어져 비용 삭감에 더욱 기여할 수 있다.
게다가, 본 실시형태에서는 마스크 (M) 상의 패턴 (43) 을 당해 마스크 (M) 의 X 방향에 있어서의 패턴영역에 걸쳐, 또한 패턴 (43) 의 간격을 모두 거리 (L) 로 형성함으로써 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 노광범위 전체에 걸쳐 끊임없이 연속적으로 구할 수 있도록 되어 있다.
나아가, 본 실시형태의 주사형 노광장치 및 주사노광방법에서는, 유리기판 (P) 상에서 패턴 (m1∼m11) 과 패턴 (n1∼n11) 이 중복되지 않도록 투영계 모듈 (3b) 의 결상위치를 시프트시키고 있으므로 패턴의 간격을 용이하게 계측할 수 있게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 투영영역 (34b, 34c) 의 노광량을 2 배로 증대시키고 있기 때문에, 본래 중복노광됨으로써 적정 노광량이 되는 오버랩부에서 패턴 (43) 을 시프트시켜 노광할 때에도, 분리된 양 패턴을 각각 적정 노광량으로 노광할 수 있고 소정 선폭의 패턴 (m1∼m1, n1∼n11) 을 얻을 수 있다.
도 10 은, 본 발명의 주사형 노광장치 및 주사노광방법 그리고 마스크의 제 2 의 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 도면에 있어서, 도 1 내지 도 9 에 나타낸 제 1 실시형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 제 2 의 실시형태와 상기 제 1 의 실시형태가 상이한 점은, 패턴 (43) 의 이미지를 유리기판 (P) 에 노광하지 않고 디텍터로 계측하는 구성으로 한 것이다.
즉, 이 도면에 나타낸 바와 같이, 플레이트 스테이지 (5) 에는 분리하여 투영된 패턴 (43) 의 이미지를 쌍방에서 수신 가능한 위치에 결상렌즈 (44) 및 디텍터 (45) 가 X 방향을 따라서 거리 (L) 를 두고 각각 쌍으로 복수 매설되어 있다. 결상렌즈 (44) 는 분리되어 투영된 패턴 (43) 의 이미지를 각각 디텍터에 결상하는 것이다. 디텍터 (45) 는 예를 들어 이차원 CCD 로 구성되고, 분리되어 투영된 패턴 (43) 의 이미지를 화상처리함으로써 이미지의 간격을 검출하고 제어장치 (17) 에 출력한다. 기타 구성은 상기 제 1 의 실시형태와 동일하다.
본 실시형태의 주사형 노광장치 및 주사노광방법에서는, 상기 제 1 의 실시형태와 동일한 작용ㆍ효과를 얻을 수 있는데 부가하여, 분리된 패턴 (43) 의 이미지의 간격을 직접 검출할 수 있으므로 현상공정 또는 계측공정을 별도로 거칠 필요가 없고, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도를 신속하게 구할 수 있게 되어 탁트의 향상에 기여할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 투영계 모듈 (3b) 에 있어서 결상위치를 시프트시키는 구성으로 하였으나, 투영계 모듈 (3c) 에 있어서 결상위치를 시프트시키거나, 투영계 모듈 (3b, 3c) 의 쌍방에서 결상위치를 시프트시키는 구성일 수도 있다. 또한, 투영계 모듈 (3b, 3c) 에 대응하는 투영영역 (34b, 34c) 의 오버랩부에서 마스크 (M) 의 패턴 (43) 을 투영하는 구성으로 하였으나, 패턴 (43) 의 위치를 Y 방향으로 변경함으로써 다른 투영영역의 오버랩부에서 투영할 수도 있다. 이 경우, 투영영역에 대응하는 한 쌍의 투영계 모듈에 있어서, 적어도 어느 한쪽에서 결상위치를 시프트시키면 된다. 나아가 마스크 (M) 상에 패턴 (43) 을 X 방향을 따라서 1 열로 형성하는 구성으로 하였으나, 투영영역 (34a∼34e) 의 4 개의오버랩부 전체에 대응하도록 4 열로 형성할 수도 있다. 이 경우, 투영계 모듈 (3a∼3e) 중 일방의 예, 즉 투영계 모듈 (3b, 3d) 의 쌍방에 있어서 결상위치를 Y 방향으로 시프트시키면 된다. 이로써, 길이가 긴 거울 (36, 37) 의 평면도 복수의 계측결과에 의하여 평균화시켜 구할 수 있고, 계측정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 투영계 모듈 (3b, 3c) 로 결상되는 패턴 (43) 의 이미지가 상호 중복되지 않도록 시프트시키나, 투영된 이미지의 간격이 계측 가능하면 일부 중복시킬 수도 있다. 예를 들어, 유리기판 (P) 상에 패턴 (43) 을 일부 중복시켜 전사한 경우, 중복된 부분은 노광량이 비중복부에 대하여 2 배가 되어 선폭이 상이하므로 용이하게 식별할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 기판으로서는, 액정 표시 디바이스용의 유리기판 (P) 만이 아니고, 반도체 디바이스용의 반도체 웨이퍼나 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼 또는 노광장치로 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.
주사형 노광장치 (1) 의 종류로는, 유리기판 (P) 에 액정표시 디바이스패턴을 노광하는 액정표시 디바이스 제조용의 노광장치에 한정되지 않고, 웨이퍼에 반도체 디바이스 패턴을 노광하는 반도체 디바이스 제조용의 노광장치, 또는 박막자기헤드, 촬상소자(CCD) 또는 레티클 등을 제조하기 위한 노광장치 등에도 널리 적용할 수 있다. 나아가, 본 실시형태에서는 마스크 (M) 와 유리기판 (P) 을 연직방향을 따라서 지지하였으나, 마스크 (M) 와 유리기판 (P) 을 수평방향을 따라서 지지하게 할 수도 있다.
또한, 광원 (7) 으로서, 초고압 수은램프에서 발생되는 휘선 (g 선 (436 ㎚), h 선 (404.7 ㎚), i 선 (365 ㎚)), KrF 엑시머레이저 (248 ㎚), ArF 엑시머레이저 (193 ㎚), F2레이저 (157 ㎚) 뿐만 아니라, X 선 또는 전자선 등의 하전 입자선을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자선을 사용하는 경우에는 전자총으로서 열전자 방사형의 랜턴헥사보라이트 (LaB6), 탄탈 (Ta) 을 사용할 수 있다. 또한, YAG 레이저 또는 반도체레이저 등의 고주파 등을 사용할 수도 있다.
투영계 모듈 (3a∼3e) 의 배율은, 등배계뿐만 아니라 축소계 및 확대계의 어느 하나일 수도 있다. 또한, 투영영역 (3a∼3e) 으로는, 엑시머레이저 등의 원적외선을 사용하는 경우에는 초재 (硝材) 로서 석영 또는 형석 등의 원자외선을 투과하는 재료를 사용하고, F2레이저 또는 X 선을 사용하는 경우에는 반사굴절계 또는 굴절계의 광학계로 하고 (마스크 (M) 도 반사형 타입의 것을 사용함), 또는 전자선을 사용하는 경우에는 광학계로서 전자렌즈 및 편광기로 이루어지는 전자광학계를 사용할 수도 있다. 또한, 전자선이 통과하는 광로는 진공상태로 하는 것은 물론이다.
캐리지 (6)(캐리지 (6) 를 사용하지 않고, 유리기판 (P), 마스크 (M) 를 각각 독립적으로 구동하는 경우에는 플레이트 스테이지 (5), 마스크 스테이지 (4)) 에 리니어모터 (USP 5,623,853 또는 USP 5,528,118 참조) 를 사용하는 경우에는, 에어베어링을 사용한 에어부상형 및 로렌츠력 또는 리엑턴스력을 사용한 자기부상형의 어느 한가지를 사용할 수도 있다. 또한, 캐리지 (6)(경우에 따라서는 플레이트 스테이지 (5), 마스크 스테이지 (4)) 는 가이드를 따라서 이동하는 타입일 수도 있고, 가이드를 형성하지 않은 타입일 수도 있다.
캐리지 (6) 의 캐리지 구동부 (35)(경우에 따라서는 각 스테이지 (4, 5) 의 구동부) 로는, 이차원으로 자석을 배치한 자석 유닛(영구자석) 과, 이차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의하여 캐리지 (6)(경우에 따라서는 각 스테이지 (4, 5)) 를 구동하는 평면 모터를 사용할 수도 있다. 이 경우 자석 유닛과 전기자 유닛의 어느 일방을 캐리지 (6)(경우에 따라서는 스테이지 (4, 5)) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 캐리지 (6)(경우에 따라서는 각 스테이지 (4, 5)) 의 이동면측 (베이스) 에 형성할 수도 있다.
캐리지 (6)(경우에 따라서는 마스크 스테이지 (4), 플레이트 스테이지 (5)) 의 이동에 의하여 발생되는 반력은, 투영광학계 (3)(투영계 모듈 (3a∼3e)) 로 전달되지 않도록 일본 공개특허공보 평8－166475 호 (USP 5,528,118) 또는 일본 공개특허공보 평8－330224 호 (US S/N 08/416,558) 에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 도피시켜도 된다. 본 발명은 이러한 구조를 구비한 노광장치에도 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본원 실시형태의 기판처리장치인 주사형 노광장치 (1) 는, 본원 특허청구범위에 기재된 각 구성요소를 포함한 각종 서브시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 가지도록 조립하여 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위하여, 이 조립 전후에는 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 이루어진다. 각종 서브시스템에서 노광장치로의 조립공정은, 각종 서브시스템 상호의, 기계적 접속, 전기회로의 배선접속, 기압회로의 배관접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템에서 노광장치로의 조립공정 전에 각 서브시스템 각각의 조립공정이 있는 것은 말할 것도 없다. 각종 서브시스템의 노광장치에 대한 조립공정이 종료되면 종합 조정이 이루어지고, 노광장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 크리인도 등이 관리된 크리인룸에서 행하는 것이 바람직하다.
액정표시 디바이스 또는 반도체 디바이스 등의 디바이스는, 도 11 에 나타낸 바와 같이 액정표시 디바이스 등의 기능ㆍ성능 설계를 하는 스텝 (201), 이 설계 스텝을 기초로 하여 마스크 (M)(레티클) 를 제작하는 스텝 (202), 석영 등으로 유리기판 (P), 또는 실리콘재료에서 웨이퍼를 제작하는 스텝 (203), 전술한 실시형태의 주사형 노광장치 (1) 에 의하여 마스크 (M) 의 패턴을 유리기판 (P)(또는 웨이퍼) 에 노광하는 스텝 (204), 액정표시 디바이스 등을 조립하는 스텝 (웨이퍼의 경우, 다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함함; 205), 검사스텝 (206) 등을 거쳐 제조된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 1 항에 관계되는 주사형 노광장치는 패턴을 기판에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계가 제 1 방향으로 소정 거리를 두고 배치되고, 시프트부가 기판에 중복 노광되는 패턴의 이미지를 제 2 방향을 따라서 시프트시키는 구성으로 되어 있다.
이로써, 이 주사형 노광장치에서는, 분리되어 노광된 패턴의 간격을 계측함으로써 길이가 긴 거울의 평면도 차를 용이하게 구할 수 있기 때문에, 길이가 긴 거울에 대하여 사용하는 간섭계의 계측 축을 증가시킬 필요가 없어 비용 억제에 기여할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 2 항에 관계되는 주사형 노광장치는 시프트부가 한 쌍의 투영광학계의 적어도 일방에 배치되는 구성으로 되어 있다.
이로써, 이 주사형 노광장치에서는 적어도 일방의 투영광학계에서 투영하는 패턴의 이미지를 시프트시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 3 항에 관계되는 주사형 노광장치는 한 쌍의 투영광학계가 투영하는 이미지를 중복되지 않도록 시프트시키는 구성으로 되어 있다.
이로써, 이 주사형 노광장치에서는 패턴의 간격을 용이하게 계측할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 4 항에 관련되는 주사형 노광장치는 노광량 제어부가 투영이미지의 시프트에 따라서 패턴을 기판에 노광할 때의 노광량을 변경하는 구성으로 되어 있다.
이로써, 이 주사형 노광장치에서는 분리된 양 패턴을 각각 적정 노광량으로 노광할 수 있고, 소정 선폭의 패턴을 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 5 항에 관련된 주사노광방법은 패턴을 기판에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되고, 제 1 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 투영광학계를 사용하여 기판에 노광할 때, 기판에 중복 노광되는 패턴의 이미지를 제 2방향의 따라서 시프트시키는 순서로 되어 있다.
이로써, 이 주사노광방법에서는, 분리되어 노광된 패턴의 간격을 계측함으로써 길이가 긴 거울의 평면도 차를 용이하게 구할 수 있기 때문에, 길이가 긴 거울에 대하여 사용되는 간섭계의 계측 축을 증가시킬 필요가 없고, 비용 억제에 기여할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 6 항에 관련된 주사노광방법은 한 쌍의 투영광학계가 투영하는 이미지를 중복되지 않도록 시프트시키는 순서로 되어 있다.
이로써, 이 주사노광방법에서는 패턴의 간격을 용이하게 계측할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 7 항에 관련된 주사노광방법은 투영이미지의 시프트에 따라서 패턴을 기판에 노광할 때의 노광량을 변경하는 순서로 되어 있다.
이로써, 이 주사노광방법에서는 분리된 양 패턴을 각각 적정 노광량으로 노광할 수 있고, 소정 선폭의 패턴을 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제 8 항에 관련된 마스크는 한 쌍의 투영광학계가 배치되는 거리와 동일한 거리를 두고 패턴이 복수 형성되는 구성으로 되어 있다.
이로써, 이 마스크에서는 분리되어 노광된 패턴의 간격을 계측함으로써 길이가 긴 거울의 평면도 차를 용이하게 구할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 마스크와 기판을 제 1 방향을 따라서 이동시켜, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 주사형 노광장치에 있어서,
    상기 제 1 방향으로 소정 거리를 두고 배치됨과 동시에, 상기 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계와,
    상기 기판에 중복 노광되는 패턴의 이미지를 상기 제 1 방향과 거의 직교하는 제 2 방향을 따라서 시프트시키는 시프트부를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시프트부는, 상기 한 쌍의 투영광학계의 적어도 일방의 투영광학계에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시프트부는, 상기 한 쌍의 투영광학계가 투영하는 이미지를 중복되지 않도록 시프트시키는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시프트부의 상기 시프트에 따라서, 상기 패턴을 기판에 노광할 때의 노광량을 변경하는 노광량제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광장치.
  5. 마스크와 기판을 제 1 방향을 따라서 이동시켜, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 주사노광방법에 있어서,
    상기 제 1 방향으로 소정 거리를 두고 배치됨과 동시에, 상기 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영영역의 적어도 일부가 중복되어 있는 한 쌍의 투영광학계를 사용하여 상기 기판에 노광할 때, 상기 기판에 상기 중복 노광되는 패턴의 이미지를 상기 제 1 방향과 거의 직교하는 제 2 방향을 따라서 시프트시키는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 시프트시키는 스텝은, 상기 한 쌍의 투영광학계가 투영하는 이미지를 중복되지 않도록 시프트시키는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 시프트에 따라서, 상기 패턴을 기판에 노광할 때의 노광량을 변경하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  8. 소정의 거리를 두고 배치되는 한 쌍의 투영광학계에 의하여 투영되는 패턴을 가진 마스크에 있어서,
    상기 패턴은, 상기 소정의 거리를 두고 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
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