KR20040002511A

KR20040002511A - 투영 노광장치

Info

Publication number: KR20040002511A
Application number: KR1020030029765A
Authority: KR
Inventors: 상구가쯔야; 나카가와와타루
Original assignee: 가부시키가이샤 아도테크 엔지니어링
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-01-07
Also published as: CN1467569A; TW200307858A; CN1275097C; JP2004012598A

Abstract

본 발명은 고정밀도의 위치맞춤이 가능한 투영노광장치(投影露光裝置)를 제공하는 것으로, 포토마스크(50)의 마스크마크(51)를 노광광(露光光) 조명장치(4)에 의해 노광광을 조사시키고, 투영 노광렌즈(70)에 의해서 결상부(5)에 상을 형성시킨 다음, 이를 CCD 카메라(2)로 찍어서 데이터화하여 연산제어장치(11)에 기록하고, 기록된 마스크마크(51')로 사용하게 한다. 다음에 적외선 조명장치(3)에 의해서 적외광으로 기판마크(61)를 조사하여 기판마크(61)의 화상을 얻고, 상기 마스크마크(51')와 기판마크(61)를 동시에 표시장치(12)에 중합시켜 표시하도록 한다.

Description

투영 노광장치{Projection exposure device}

본 발명은 투영(投影) 노광장치(露光裝置)에 관한 것이다.

포토레지스트등의 감광재료를 코팅한 프린트 배선기판의 표면에 포토마스크에 그려져 있는 소정의 패턴을 노광장치로서 감광 인화시키고, 에칭공정에 의해 기판 위에 그 패턴을 형성시키는 포토리소그래피(photolithography)는 여러분야에서 폭 넓게 응용되고 있으며, 프린트 배선기판도 최근에는 노광장치를 이용하여 제조되고 있다.

투영 노광장치는 포토마스크의 회로패턴을 투영노광렌즈와 같은 광학계를 사용하여 투영노광시킴으로서 프린트 배선기판에 마스크와 동일하거나 또는 일정한 배율을 갖는 패턴을 찍도록 하는 것으로서, 종래부터 집적회로 제조에 사용되어 왔다. 그러나, 최근에 와서 이 투영장치를 프린트 배선기판 제조용으로 이용하고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있다.

노광장치를 이용하여 노광함에 있어서, 포토마스크와 배선기판과의 위치 맞춤을 우선 하여야 하며, 통상적으로 포토마스크와 기판의 양쪽 방향에 위치 맞춤용 마크를 배치하고, 포토마스크의 위치맞춤 마크를 기판 위에 투영시킨 다음, 이것과 기판 위의 위치맞춤 마크를 CCD 카메라로 계측하여 합치하도록 하는 방법이 이용되고 있다. 이때에 포토마스크의 마크를 투영함에 있어서, 노광파장광을 이용하면, 기판 위에 있는 포토레지스트가 감광되므로, 노광파장광 이외의 파장을 갖는 것을 사용하는 경우가 보통의 경우이다.

통상적으로 노광파장광으로서 자외선을 사용하며, 마크 투영에는 적외선을 사용한다. 그러나, 투영 노광장치로는 노광파장에 합치되는 투영 노광렌즈 등의 광학계에 의해서 포토마스크의 마크를 투영하기 때문에 적외선을 사용하여 투영하는 경우, 마크의 결상위치(結像位置)가 어긋나서 정확한 위치맞춤을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해서는 보정렌즈를 사용하는 방법이 알려져 있다.

일본의 특허등록 제2629709호 와 특허등록 제2720873호에서는 집적회로 제조와 관련하여 노광대상물과 떨어진 위치에 포토마스크 마크를 결상시켜, 노광 대상물이 감광되는 것을 방지하도록 하는 기술을 프린트 배선기판의 노광장치에 전용하는 내용이 제안되고 있다.

그러나, 보정렌즈를 사용하는 경우에는 보정렌즈에 추가하여 보정렌즈의 위치를 제어하는 장치가 별도로 필요하게 되어, 장치비용이 증가되는 문제가 있다. 또한, 서로 떨어져 있는 위치에 포토마스크를 결상시키는 경우에는 결상된 상(像)을 일정시간 기억시켜두는 성질을 갖는 물질, 예를 들면, 잔광(殘光)이 비교적 긴 형광물질등을 결상면으로 사용하여야 하고, 이 잔광이 있는 사이에 위치 맞춤을 하여야 하므로 정확한 위치맞춤을 하기 위해서는 전번의 잔광을 완전 소거시킬 필요가 있는 것입니다. 이 때문에 설비의 필요가 요구되는 동시에 또 소거하기 위해서 여분의 시간을 가져야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와같은 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 1 실시형태를 나타내는 개략정면도.

도 2는 본 발명의 1 실시형태의 동작을 나타내는 개략정면도.

도 3은 본 발명의 1 실시형태에 있어서 결상부(結像部)의 배치상태를

나타내는 설명도.

도 4는 본 발명의 1 실시형태의 마스크마크와 기판마크와의 표시상태를 나타내는 설명도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 마크 검출장치 2 : CCD 카메라

3 : 적외선 조명장치4 : 노광광 조명장치

5 : 결상부(結像部)10 : 화상처리장치

11 : 연산제어장치 12 : 표시장치

13 : 구동제어장치 50 : 포토마스크

51 : 마스크마크 52 : 마스크 스테이지

60 : 프린트 배선기판 61 : 기판 마크

62 : 스테이지 63 : 이동장치

70 : 투영 노광렌즈 71 : 노광광원

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 회로등의 패턴을 찍은 포토마스크와, 이 포토마스크의 패턴을 노광시키는 노광 대상물을 올려놓는 스테이지와 이 포토마스크의 패턴을 노광 대상물에 대해서, 축소/확대할 수 있도록 노광시키는 투영광학계를 구비한 투영 노광장치에서, 상기 포토마스크 위에 설치되어 위치맞춤을 하게 되는 마스크마크와 상기 노광 대상물의 위에 설치되고, 위치맞춤에 쓰이는 대상물 마크와 이 마스크마크를 노광파장과 동일한 파장의 빛으로 조사시키는 마스크마크 조명광원과, 상기 스테이지 상에 있는 노광 대상물의 탑재범위 이외의 소정위치에 설치되고, 상기 노광파장과 동일한 파장의 빛으로 조사되어지는 마스크마크의 상을 상기 투영광확계에 의해서 결상되도록 하는 마스크마크 결상체를 갖게 된다.

더욱이 마스크마크 결상체에 결상된 마스크마크를 찍고, 이 상을 데이터화하여 기억시키는 마스크마크 검출장치와, 상기 대상물 마크를 노광파장과 상이한 파장의 비노광(非露光) 파장광으로 조사하는 대상물 마크 조명광원과 상기 비노광 파장광에 의해 조사되는 대상물 마크를 찍는 대상물 마크 검출장치 및 데이터화 된 마스크마크 상과 상기 찍혀진 대상물마크 상에 근거하여 포토마스크의 노광대상물의 위치관계를 조정하는 위치조정장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 있어서, 마크스마크는 투영 광학계에 의해서 투영되기 때문에 정확한 마스크마크 상을 얻을 수 있게 된다. 또 마스크마크 결상체는 노광대상물 탑재범위 이외의 소정의 위치에 설치되어 있으므로 노광대상물이 감광되는 등의 문제는 일어나지 않는다.

특히, 마스크마크 검출장치에 의해서 마스크마크 결상체에 결상된 마스크마크 상을 찍고, 데이터화 한 다음, 기억시키기 위해 마스크마크의 상을 소정시간 동안 기억시킬 필요는 없으며, 노광광은 조사중에만 결상하면 된다. 이 때문에 결상체로는 잔광(殘光)타입의 현광물질을 필요로 하지는 않고, 또 그것 때문에 소거장치를 별도로 가질 필요는 없게 된다.

더욱이, 상기 마스크마크 결상체를 비노광 파장광에 근사한 파장으로 마스크

마크상을 나타내는 형태의 것은 동일한 장치로 찍을 수 있기 때문에 상기 마스크마

크의 검출장치와 대상물마크 검출장치를 동일장치로 실현시킬 수 있게 된다.

따라서, 전형적인 실시형태로는 상기 비노광 파장광을 적외선광으로 하고,

상기 마스크마크 결상체가 노광 파장광에 의해 여기되어 적외광을 발하며 마스크마크 상을 나타내는 형광부재(螢光部材)를 가질수 있도록 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 프린트 배선기판을 제조하기 위한 투영 노광장치로서, 포토레지스트를 실시한 프린트 배선기판(60)은 스테이지(62)에 재치되고, 이동장치(63)에 의해서 XYZ 및 θ방향으로 이동할 수 있게 되어 있다. 또한 이동장치(63)는 연산제어장치(11)에 의해서 제어되도록 되어 있고, 노광하고자 하는 회로등의 패턴이 찍혀진 포토마스크(50)는 투영노광렌즈(70)에 의해서 프린트 배선기판(60)과 대향하도록 되어 있으며, 마스크 스테이지(52)에 지지되어 그 위치를 조정할 수 있게 되어 있다.

또, 노광광원(71)의 자외선 노광에 의해서 회로의 패턴을 투영노광렌즈(70)에 의해 소정의 배율로 확대시키거나 또는 축소시켜 프린트 배선기판(60)에 인화하도록 한다.

도 1에서 포토마스크(50)와 프린트 배선기판(60)은 상하방향으로 배치되고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 이와 반대되는 경우도 있을 수 있으며, 또는 포토마스크(50)와 프린트 배선기판(60)을 수직으로 세워 배치된 구조의 것도 있을 수 있다. 또한, 프린트 배선기판(60)을 이동시키지 않고 포토마스크(50)를 이동시킬 수 있으며, 양자를 모두 이동시킬 수 있게 구성하여도 좋다.

포토마스크(50)에는 마스크마크(51)가 설치되어 있고, 프린트 배선기판(60)에는 기판마크(61)가 설치되어 있다. 이 마스크마크(51)와 기판마크(61)를 사용하여 위치맞춤을 할 수 있게 되어 있다.

마크 검출장치(1)는 본체에 CCD 카메라(2), 적외선 조명장치(3)를 갖추고 있으며, 특히 노광광 조명장치(4), 결상부(5), 화상처리장치(10), 연산제어장치(11) ,표시장치(12) 및 구동제어장치(13)등이 여기에 접속되어 있다.

마크 검출장치(1)는 자유로이 이동할 수 있게 되어 있고, 구동 제어장치(13)는 연산제어장치(11)에 의해서 그 이동이 제어된다. 마크 검출장치(1)는 필요에 따라 여러개 설치할 수 있으며, 2개 또는 4개를 설치하는 것이 보통이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(62)를 이동시켜 결상부(5)를 마크 검출장치(1)의 아래에 위치시키고, 또 마크 검출장치(1)를 이동시켜 결상부(5)를 시야에 들도록 하며, 노광 조명장치(4)는 노광 파장인 자외선을 마스크마크(51) 부분만을 조사하여 투영 노광렌즈(70)에 의해서 마스크마크(51)의 상을 도 2에서와 같이 결상부(5)에 형성하도록 한다. 또한 노광조명장치(4)는 대략 지름 8㎜정도의 범위를 조사할 수 있도록 되어 있다. 스테이지(62)와 마크 검출장치(1)의 이동량은 연산제어장치(11)에 의해서 제어되고, 또한 그 이동량은 기록되도록 되어 있다.

이와같이 하여 얻어진 마스크마크(51)의 상은 노광파장에 의해서 결상되기 때문에 투영노광렌즈(70)에 의해 위치가 불일치하게 되는 경우가 발생하게 된다.

결상부(5)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이지(62)의 최대 기판 탑재범위(65)의 외측에 배치되고, 노광광 조명장치(4)에서 노광파장의 조사에 의해 최대 기판 탑재범위(65)내에 탑재되는 프린트 배선기판(60)의 포토레지스트가 감광되지 않도록 되어 있다.

결상부(5)는 노광파장에 의해 상을 나타낼 수 있는 것이라면 무엇이든지 사용 가능하나, 그 실시형태는 형광부재를 사용하고 노광파장에 의해 여기되어 가시광 또는 전외선광을 발하여 상을 실현시킬 수 있도록 구성되어 있다.

이와같이 함으로써, 마스크마크(51)의 상과 기판마크(61)의 상은 동일한 마크검출장치(1)와 CCD 카메라(2)를 사용하여 이룰 수 있도록 되어 있다. 또한 형광부재로는 잔광이 없는 형태의 것을 사용하며, 이로 인하여 상(像)을 소거하는 장치 및 소거에 소요되는 시간을 줄이게 되어 공정시간의 단축을 도모할 수 있게 된다.

이 결상부(5)의 마스크마크(51)의 상은 마크 검출장치(1)의 CCD 카메라(2)에

의해서 찍히고, 이 데이터가 화상처리장치(10)로 보내어져 여기서 소정의 처리를 받은 다음, 마이크로컴퓨터를 주체로 하는 연산제어장치(11)에 이 마스크마크(51)의 상(像)에 관한 데이터가 기록되도록 되어 있다.

이 데이터는 표시장치(12)에 의해서 다시 화상화되어 표시된다. 또 마스크마크(51)의 위치데이터에 근거하여 마크상을 새로이 작성할 수도 있다.

마크 검출장치(1)에는 하프밀러와 같은 적당한 광학장치가 있어서 투영 노광렌즈(70)에 자외선을 투과하여 결상부(5)를 조사하고, 결상부(5)의 상을 CCD 카메라(2)에 찍을 수 있도록 한다. 따라서 마스크마크(51)의 상은 노광 조명장치(4)가 조사하고 있는 동안에 찍히고, 결상부(5)에 잔류상을 필요로 하지 않게 된다.

한편, 프린트 배선기판(60) 위에 있는 기판마크(61)는 도 1에 도시된 바와 같이 스테이지(62)의 이동에 따라 마크 검출장치(1)의 아래에 위치하도록 되어 있으며, 마크 검출장치(1)의 시야에 들어가도록 하고, 적외선 조명장치(3)에서 나오는 적외선으로 조사하여 CCD 카메라(2)에 의해 찍을 수 있도록 구성되어 있다.

이 상(像)은 화상처리장치(10)에 의해서 소정의 처리를 받게 되고, 연산제어장치(11)에 의해서 화상 신호를 보낼 수 있도록 구성되어 있다. 또한 스테이지(62)의 이동량은 연산 제어장치(11)에 기억되도록 구성되어 있다.

연산 제어장치(11)는 스테이지(62) 와 마크 검출장치(1)의 이동 데이터에 의해서 기본적인 위치수정을 하게 되고, 기억된 마스크마크(51)의 데이터와 기판마크(61)의 데이터에 근거하여 그 위치오차를 계측하고, 오차가 0이 되도록 구동제어장치(13)와 이동장치(63)로서 스테이지(62)를 이동하게 되어 있다. 또 기억되어 있는 마스크마크(51)의 데이터 신호를 표시장치(12)에서 화상화시키고, 동시에 기판마크(61)도 표시장치(12)에 표시하여 양 화상을 스테이지(62)와 마크 검출장치(1)의 이동 데이터에 근거하여 위치보정을 한 후, 중합 표시하고 시각적으로 양자의 위치를 확인하도록 한다. 도 4는 그 상태를 나타내는 것으로, 카메라 시야(視野)(20) 내에 들어오는 기판마크(61)는 재 화상화된 마스크 마크(51')를 기준으로 하여 중합하여 표시되어지도록 되어 있다.

이하, 동작에 대하여 설명한다.

도 2에 도시된바와 같이, 스테이지(62)를 이동시켜 결상부(5)를 마크 검출장치(1) 아래에 위치시키고, 그 상태에서 노광광 조명장치(4)에서 자외선을 마스크마크(51)에 조사시키고, 마스크마크(51)의 상을 결상부(5) 위에 결상시킨다. 동시에 이 상을 CCD 카메라(2)로 찍은 다음, 노광 조명장치(4)에서 자외선의 조사를 정지시킨다. 이 마스크마크(51)의 상 데이터는 화상 처리장치(10)로 보내고, 여기서소정의 처리를 받아 연산 제어장치(11)에 기억시키고, 또 표시장치(12)에서 다시 화상화 하여 표시한다. 다음에 마크 검출장치(1)의 위치를 움직이지 않고, 스테이지(62)를 이동시켜 프린트 배선기판(60)의 기판마크(61)를 마크 검출장치(1)의 아래에 위치시키고, 적외선 조명장치(3)로부터 비 노광광인 적외광을 조사한다, 이와같이 기판마크(61)를 찍고 이를 화상 처리장치(10), 연산 제어장치(11)로 보내며, 기판 마크(61)와 기억시킨 마스크마크(51')와의 위치 오차를 구하고, 그 오차가 0이 되도록 스테이지(62)를 이동시켜 위치 맞춤을 하게되어 있다. 이와같은 상태를 표시장치(12)로 화상 표시한 것이 도 4에 도시되고 있다.

이상과 같이 위치맞춤을 끝내면, 노광광 조명장치(4) 및 마크 검출장치(1)를 이용하여 노광광원(71)에 의한 노광을 실행한다.

이상 설명한 구성으로는 마스크마크(51)의 상은 노광광에 의해 얻어지게 되므로 투영 노광렌즈(70)에 기인하는 오차는 없게 된다. 또 최대 기판탑재범위(65) 밖에 설정된 결상부(5)에 결상되므로 노광광에 의한 프린트 배선기판(60)에 주는 악영향은 거의 없게 된다. 또 마스크마크(51)의 상은 전자신호의 데이터로 연산 제어장치(11)에 기록되기 때문에 결상부(5)에 화상을 잔존시키는 기능을 가질 필요는 전혀 없고, 특히 이 화상의 소거를 위한 설비나 소거에 필요한 시간은 불필요하므로 설비의 간소화와 공정의 신속화를 기할 수 있게 된다. 또 결상부(5)로 형광체를 사용함으로 마스크마크(51)의 상을 가시광 또는 적외광으로 얻을 수 있고, 동일한 마크 검출장치(1)를 사용하여 마스크마크(51)와 기판마크(61)의 상을 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

이상 설명과 같이 본 발명의 투영 노광장치에 의하면, 고정밀도의 위치맞춤을 할 수 있고, 또 프린트 배선기판에 나쁜 영향을 전혀 주지 않게되는 등의 효과가 있다.

Claims

회로등의 패턴을 찍은 포토마스크와, 이 포토마스크의 패턴을 노광시키는 노광 대상물을 지지하는 스테이지와, 이 포토마스크의 패턴을 노광대상물에 대해서 축소/확대 가능하도록 노광시키는 투영광학계를 구비한 투영 노광장치에 있어서,

상기 포토마스크 위에 설치되어 위치맞춤에 쓰이는 마스크 마크와,

상기 노광대상물 위에 설치되어, 위치맞춤에 쓰이는 대상물 마크와,

상기 마스크마크를 노광파장과 동일한 파장을 갖는 빛으로 조사하는 마스크마크 조명 광원과,

상기 스테이지 위에 있는 노광 대상물의 탑재범위 밖의 소정 위치에 설치되고, 상기 노광파장과 동일한 파장을 갖는 빛으로 조사되는 마스크마크의 상을 투영 광학계에 의해서 결상되도록 하는 마스크마크 결상체와,

이 마스크마크 결상체에 결상되는 마스크마크의 상을 찍은 다음, 이 상(像)을 데이터화하고, 기억시키는 마스크마크 검출장치와,

상기 대상물 마크를 노광파장과 상이한 파장을 갖는 비노광(非露光) 파장광(波長光)으로 조사하는 대상물 마크 조명광원과,

상기 비노광 파장광에 의해 조사되는 대상물 마크를 찍는 대상물 마크 검출장치와,

상기 데이터화 된 마스크마크의 상과 이미 찍힌 대상물 마크의 상에 근거하여 포토마스크와 노광 대상물과의 위치관계를 조정하는 위치 조정장치 등을 갖는것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마스크마크 결상체가 노광파장과 동일한 파장을 갖는 광으로 마스크마크를 조사하는 동안에 한해서 상을 결상함을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 2에 있어서,

상기 마스크마크 결상체가 잔광(殘光)이 없는 형광부재를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마스크마크 결상체가 비노광(非露光) 파장광(波長光)에 가까운 파장으로 마스크마크의 상을 나타냄을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마스크마크 결상체가 노광파장광에 의해서 여기되어 적외광을 발사하여 마스크마크 상을 나타냄을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 4 또는 5에 있어서,

상기 마스크마크 검출장치와 대상물 마크검출장치가 동일한 장치임을 특징으로 하는 투영 노광장치
청구항 1에 있어서,

상기 마스크마크 검출장치에 의해서 검출된 마스크마크와, 마스크마크 걸상체의 소정위치와, 대상물 마크 검출장치에 의해서 검출된 대상물 마크에 근거하여, 상기 마스크마크의 위치와 대상물 마크의 위치를 일치시키도록 상기 위치 조정장치를 제어하는 제어장치를 구비함을 특징으로 하는 투영 노광장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마스크 마크 검출장치에 의해서 데이터화 된 마스크 마크를 화상으로 변화시키는 수단과, 이 화상으로 변화된 마스크마크와 상기 대상물 마크의 화상을 나타내는 수단을 구비함을 특징으로 하는 투영 노광장치.