KR20040002800A - 주사노광장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 주사노광장치는, 원호형상조명광을 사용해서 패턴을 마스크에 조명하는 조명광학계와, 상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판에 투영하는 투영광학계와, 마스크를 주사하는 마스크 스테이지와, 상기 투영광학계에 대하여 상기 마스크 스테이지와 상기 기판스테이지를 동기해서 주사하는 주사노광장치와, 상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지기구와, 마스크가 지지된 주변부로부터 자중에 의해 변형하고, 상기 원호형상조명광에 의해 조명된 영역의 패턴을 상기 투영광학계의 물체면쪽 촛점면내에 배치하는 마스크 스테이지 경사기구를 포함한다.

Description

주사노광장치 및 방법{SCANNING EXPOSURE APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 주사형 노광장치 및 그것을 사용한 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 특히 대형의 마스크를 노광하기에 적합한 노광장치에 관한 것이다.
근년, 개인용컴퓨터(PC), 텔레비젼등에 있어서의 표시장치에 있어서, 액정표시(LCD) 기판이 많이 사용되어 왔다. 액정표시기판은, 글래스기판 위에 투명박막전극을 포토리소그래피의 기법으로 소망한 형상으로 패터닝해서 만들어지고, 포토리소그래피를 위한 장치로써는, 마스크 위에 형성된 원화(原畵) 패턴을 투영광학계를 개재하여 글래스기판 위의 포토레지스트 층에 노광하는 투영노광장치가 사용되고 있다.
투영노광장치는, 소위 스텝 앤드 리피트 방식이나 미러프로젝션 방식의 노광장치를 포함한다.
최근에는, LCD기판의 대화면화가 요구되고 있고 이에 수반하여 투영노광장치 에 있어서도 노광영역의 확대가 요구되고 있다. 도 13은 종래의 일반적인 미러프로젝션타입의 주사형 노광장치의 주요부의 개략도이다. 도 13에 있어서, (1)은 마스크, (2)는 마스크(1)을 주사하기 위한 마스크스테이지, (4)는 투영광학계, (5)는 글래스플레이트등의 기판, (6)은 기판 (5)를 주사하는 기판스테이지이다. 기판(5)의 면위에는 UV에 반응하는 포토레지스트가 도포되어 있다. (13)은 조명계(7)로부터의 원호형상의 조명광이다.
동 도면에 있어서, 조명계(7)는, 마스크(1)의 직전에 또는 마스크(1)와 광학적으로 공역의 위치에 배치된 원호형상의 개구 또는 슬릿개구를 사용해서 원호형상의 조명광(13)을 발생한다. 또, 원주형의 렌즈와 같은 광학소자를 사용하면, 역시 마찬가지의 원호형상 조명광을 얻을수 있다.
(11)은 X, Y, Z좌표계를 나타내고 있다. 동 도면의 주사형 노광장치에서는 원호형상의 조명광(13)의 길이방향을 X축 방향에, 또 가로방향 또는 마스크스테이지(2)와 기판 스테이지(6)의 주사방향을 Y축 방향에, 그리고 X, Y면에 수직인 방향을 Z축 방향에 일치하도록 설정하고 있다.
동작원리를 간단하게 설명하면, 마스크(1)상의 패턴은, 원호형상의 조명광 (13)을 받는 부분(10)만 투영 전사 된다. 따라서 마스크(1)을 화살표(9)의 방향으로 소정의 속도로 주사함과 동시에, 이 속도에 투영광학계(4)의 결상배율을 곱한 속도로 기판 스테이지(6)을 화살표(8)의 방향으로 주사하는 것에 의해 마스크(1)위의 회로패턴 전체를 기판(5)위에 투영 전사하고 있다.
또, 스테이지 제어계에 의해서 마스크(1)와 기판(5)를 동기시키고 이들의 주사를 제어하고 있다. 그리고 회로패턴 전체의 전사 종료후, 기판 스테이지(6)을 소정의 양만큼 X, Y 방향에 이동 또는 스텝해서 기판(5)상의 다른 다수의 위치에서 상기와 마찬가지 방법으로 패턴의 전사를 반복하고, 마스크의 묘화영역 보다도 더 큰 영역을 노광한다.
이와같이 넓은 노광영역을 가지는 노광장치에 있어서는, 대형의 액정패널과 같은 대 기판을 쓰루풋으로 노광하기 위해서는, 대형인 마스크를 이용한 주사노광이 유효하다. 이 경우, 그 넓은 노광영역 전체면에서 마스크의 패턴을 기판에 포커싱하는 것이 필요하다.
그런데, 마스크등의 음판(negative plate)을 수평으로 지지한 경우, 그 음판은 자중 변형한다. 재료의 강도에 의하면, 마스크의 자중변형은 마스크의 한 변의 길이의 4승에 비례하고, 마스크의 대형화에 수반해서 현저하게 증대한다. 예를 들면, 양단이 자유 지지된 레벨의 마스크의 최대변형량 Ymax는 다음식으로 주어진다.
Ymax=(5wL4) /384EI
여기서, w는 단위길이 당의 중량, L는 지지간격의 길이, E는 영률, I는 단면 2차 모멘트이다.
또한, 양단이 고정된 레벨 마스크의 최대변형량은 다음식으로 주어진다.
YmaX=(wL4) /384EI
예를 들면, L=500 mm, 두께 1 0 mm의 석영제의 마스크에 있어서는,
양단 지지의 최대 변형량은, Ymax=30㎛, 양단 고정의 그것은, Ymax=6㎛로 된다.
한편, 미러프로젝션 방식의 투영광학계의 초점심도 (DOF)는, 대략 ±30㎛이다.
따라서, 마스크가 자중 변형하면, 마스크 패턴의 투영상의 DOF에 대해서 마스크의 자중 변형량은 무시할 수 없는 양이되고, 해상력등과 같은 전사성능이 열화하게 된다.
또한, 도 5에서와 같이 마스크 지지수단(14)이 마스크의 주위 사방을 동일평면위에서 지지할 때에도, 도 6에 도시된 바와같이 마스크면은 복잡하게 변형 하고, 마스크 단면형상은 각각 다른 형상으로 변형한다.
도 1은, 본 발명에 따른 제 1실시예의 주요부 개략도.
도 2는, 본 발명의 제 2실시예 주요부 개략도.
도 3은, 본 발명의 제 3실시예의 주요부 개략도.
도 4는, 본 발명의 제 4실시예의 주요부 개략도.
도 5는, 4변을 흡착하는 마스크지지방법의 개략도.
도 6은, 4변을 흡착하는 마스크지지방법에 있어서의 자중변형을 설명하는 도면.
도 7은, 주사방향으로 2변을 흡착하는 마스크지지방법의 개략도.
도 8은, 2변을 흡착하는 마스크지지방법에 있어서의 자중변형을 설명하는 도면.
도 9는, 제 1~제 4실시예 및 스테이지 보정량의 설명도이다.
도 10은, 경사 보정량의 획득 플로우차트,
도 11은, 본 발명의 디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 12는, 본 발명의 디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 13은, 종래의 주사형 노광장치의 주요부 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1 : 마스크2 : 마스크 스테이지
3 : 마스크 스테이지정반4 : 투영광학계
5 : 기판6 : 기판스테이지
7 : 조명계8 : 화살표시(기판스테이지 주사방향)
9 : 화살표시(마스크스테이지 주사방향)
10 : 조명영역(마스크)11 : X, Y, Z축
12 : 조명영역(기판)13 : 원호형상 조명광
14 : 마스크지지수판15 : 마스크지지수단
따라서, 본 발명의 목적은, 주사노광방식을 이용하는 투영광학계에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하기 위해 원호형상 조명광을 이용해서 자중에 의해 변형하는 마스크를 조명하는데 있어서, 고해상력으로 대화면에의 투영노광을 용이하게 한 주사형 노광장치 및 그것을 이용한 디바이스의 제조방법과, 투영광학계에 의해 촬상되는 기판면 및 원호형상 조명 마스크 패턴상면 및 기판면을 소정의 위치관계로 배치시키기 위한 마스크지지방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면으로서의 주사노광장치는, 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 이용해서 조사하는 조명광학계와, 상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판에 투영하는 투영광학계와, 상기 마스크를 주사하는 마스크스테이지 와, 상기 기판을 주사하는 기판 스테이지와, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 투영광학계에 대해서 주사하는 주사노광장치와, 상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크 지지수단과, 주변부 지지에 의해 자중변형한 마스크에 대해 상기 원호형상 조명광에 의한 조사 영역내의 상기 패턴을 상기 투영광학계의 물체면측 초점면 내에 배치하는 마스크 스테이지 경사기구을 포함한다.
본 발명의 다른 측면으로서의 주사노광장치는, 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하는 조명광학계와, 상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영광학계와, 상기 마스크를 주사하는 마스크스테이지와, 기판을 주사하는 기판 스테이지와 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 투영광학계에 대해서 주사하는 주사노광장치와, 상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지기구와, 주변부 지지에 의해 자중변형한 상기 마스크에 대해 상기 원호형상 조명광에 의해 조사된 영역내의 상기 패턴의 상이 상기 투영광학계에 의해 상형성하는 물체면쪽 촛점면내에 상기 기판의 표면을 배치시키는 기판스테이지경사기구를 포함한다.
본 발명의 다른 측면으로서의 주사노광장치는, 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하는 조명광학계와, 상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영광학계와, 상기 마스크를 주사하는 마스크 스테이지와, 기판을 주사하는 기판스테이지와, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 투영광학계에 대해서 주사하는 주사노광장치와, 상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지 기구와, 주변부지지에 의해 자중 변형한 상기 마스크에 대해 상기 원호형상조명광에 의해 조사된 영역내의 상기 패턴의 상이 상기 투영광학계에 의해 상형성하는 물체면쪽 촛점면내에 상기 기판의 표면을 배치시키기 위해 상기 마스크 스테이지와 상기 기판스테이지를 경사기키는 기구를 포함한다.
상기 마스크지지 기구는, 상기 마스크를 적어도 상기 주사방향과 평행한 2 변 및/또는 수직한 2변을 지지해도 된다. 상기 마스크지지기구는, 상기 마스크를 상기 주사방향과 평행한 2변만을 지지해도 된다. 상기 마스크 스테이지 경사기구는 마스크를 재치하는 스테이지 정반을 기울이는 것에 의해 상기 마스크를 상기 주사의 방향에 관해서 기울여도 된다. 상기 주사노광장치는 또 주사의 방향과 직교하는 방향의 투영배율을 보정하는 투영배율보정수단을 구비해도 된다. 상기 주사노광장치는 또 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 상기 투영광학계의 투영배율에 대응한 속도비로 동기하고, 상기 투영광학계에 대해서 주사하는 스테이지 제어기구를 포함해도 된다. 상기 스테이지 제어기구는 상기 마스크 및 상기 기판의 경사에 따라서 상기 속도비를 조정한다.
본 발명의 다른 측면 으로서의 주사노광방법은, 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하고, 상기 조명광학계에 의해 조사된 상기 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하며, 주사노광장치가 상기 마스크와 상기 기판을 투영광학계에 대해서 동기해서 주사하는 주사조광방법으로써, 포커스 계측용 패턴 마스크를 노광하는 단계와, 기판 위의 포커스 계측용 패턴 상의 광강도 또는 해상도성능으로부터 특정영역의 포커스 위치를 계측하는 단계와, 계측결과를 선형보간하고 상면위치를 특정하는 단계와, 상면위치에 있어서의 초점면에 기판의 표면을 배치시키기 위하여 상기 마스크 및/또는 기판을 경사시키기 위한 경사각도를 연산하는 단계와, 이 연산데이터 에 의거하여 마스크스테이지 및/또는 상기 기판 스테이지의 경사를 보정하는 단계와, 실제 마스크를 노광하는 단계로 이루어진다.
상기 주사노광방법은 또, 포커스계측용패턴으로부터 특정영역의 포커스상태를 측정하는데 있어서, 주사방향의 포커스계측용패턴마스크만을 조사하고, 특정노광영역에 배치된 광량검출기로부터의 출력에 의거해서 상면위치를 특정하는 단계를 구비해도 된다.
상기 주사노광방법은 또, 포커스계측용패턴으로부터 특정영역의 포커스상태를 계측하는데 있어서, 포커스계측용 패턴마스크와 감광제가 도포된 기판을 주사방향으로 노광하고, 기판상의 감광상으로부터 포커스 상태를 확인하고, 이 확인데이터에 의거해서 상기 상면위치를 특정하는 단계를 구비해도 된다.
본 발명의 다른 양상의 디바이스 제조방법은 상기 주사조광방법을 사용해서 디바이스패턴을 기판에 노광하는 단계와 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예의 주요부의 개략도이다. 도면 중, (1)은 마스크이고, 마스크 지지방법은 도 7에 도시한 마스크 지지수단(15)을 사용해서, 마스크 주사방으로 2변에서 흡착 및 지지함으로써 도 8과 같이 주사방향 또는 X방향에 직교하는 방향 또는 Y방향으로 자중에 의해 변형하도록 하고 있다. 이에 의해 마스크의 단면형상은 일정한 형상이 된다. 또 마스크의 원호형상 조명영역 패턴 (1O)의 결상위치의 오프셋(offset)을 보정하는 방향, 또는 마스크의 원호형상 조명영역과 기판사이의 광학적 거리를 보정하는 방향으로 마스크스테이지(2)를 탑재 지지하는 마스크스테이지 정반(3)을 기울이고 있다. 이 상태에서 마스크상의 패턴을 기판(5)위에 노광하고 있다. (4)는 투영광학계, (6)은 기판 스테이지이고, 글래스플레이트로 이루어지는 기판(5)를 지지하고 있다. 기판(5)의 면위에는 자외광에 반응하는 포토 레지스트가 도포되어 있다.
또한 본 발명에서는 후술하는 바와같이, (제 2실시예와 같이) 마스크(1)을 기울이지 않고 기판(5)를 기울이거나, 또는 제 3실시예와 같이 마스크(1)와 기판(5)를 양쪽 모두 동시에 기울여도 된다.
(13)은 조명계(7)로부터의 원호형상의 조명광이다. 동 도면에 있어서, 원호형상의 조명광(13)은 조명계(7)중에서 마스크(1)의 직전에 원호 슬릿형상의 개구 또는 슬릿개구를 형성하던가, 또는 조명계(7)중에서 마스크(1)와 광학적으로 공역인 위치에 마찬가지의 개구 또는 슬릿 개구를 형성함으로써 얻고 있다. 또는 원통 렌즈등의 광학소자를 사용해서, 마찬가지의 원호형상 조명광을 얻고 있고, 이것이 마스크의 패턴면에서 원호형상 조명영역패턴(10)을 형성하고 있다.
동도면에 있어서 (11)은 XYZ좌표계를 나타내고 있다. 동도면의 주사형 노광장치에서는 원호형상의 조명광(13)의 길이방향을 X축방향에, 또 가로방향 또는 마스크스테이지(2)와 기판스테이지(6)의 주사방향을 Y축방향에, XY면에 수직인 방향을 Z축방향에 일치하도록 하고 있다.
본 실시예에 있어서는 마스크(1)상의 패턴은, 원호형상의 조명광을 받는 부분(10)만 투영해서 전사한다. 따라서, 마스크(1)을 화살표(9)의 방향으로 소정의 속도로 주사함과 동시에, 이 속도에 투영광학계(4)의 결상배율을 곱한 속도로 기판스테이지(6)을 화살표(8)의 방향으로 주사함으로써, 마스크(1)상의 회로패턴 전체를 기판(5) 위에 투영해서 전사하고 있다.
또, 스테이지 제어계에 의해서 마스크 스테이지(2)와 기판스테이지(6)을 동기시켜서 주사를 제어하고 있다. 그리고 회로패턴 전체의 전사 종료 후, 기판스테이지(6)을 소정의 양만큼 X,Y방향으로 이동 또는 스텝해서 기판(5) 상의 다른 다수의 위치에서 상기와 마찬가지 방법으로 패턴의 전사를 반복하고 있다.
마스크(1)을 지지하는데 있어서, 마스크 지지수단(15)는 상술한 투영광학계의 광경로를 기계적으로 차단할수 없다. 또, 마스크(1)과 기판(5)는 투영광학계에 대해서 상대적으로 주사되기 때문에, 마스크(1)은 주변부 밖에 지지할 수 없다. 그 때문에, 마스크(1)은 그 자중에 의해서, 중력방향으로 변형한다. 이 마스크(1)의 자중 변형을 투영광학계로부터 보면, 마스크(1)의 중앙부는 투영광학계의 광축방향으로 기판(5)에 접근하고, 주변부는 상기 광축방향으로 기판으로부터 분리한다. 이 때문에, 투영광학계의 상면위치에서 패턴형상 또는 상면형상은, 원호형상조명패턴의 중앙부가 디포커스하고, 주변부가 온포커스한다.
이 때 본 실시예에서는 다음과 같이 마스크(1)상의 조명영역(10)과 기판(5)상의 조명영역(13) 사이의 거리를 일정하게 함으로써 마스크의 변형을 캔슬(cancel)하고 있다.
먼저, 도 7의 마스크 지지수단(15)에 의해 마스크(1)을 특정방향으로 자중 변형가능하게 지지하고, 이것에 의해, 마스크(1)은 역학적으로 안정된다. 다음에, 마스크(1)상의 조명영역(10)과 기판(5) 사이의 거리가 일정해지도록 마스크(1) 또는 마스크스테이지 정반(3)을 기울이고, 이것에 의해, 원호 조명광에 의해 조사된 패턴부분은, 투영광학계의 물체면과 대략 일치한다. 이후 광학계를 개재하여 결상되는 패턴 상면은, 기판(5)의 표면과 대략 일치하고 있으므로, 원호형상의 패턴상은 기판(5) 표면 위에 초점이 맞추어져 최적노광이 행해진다.
또한, 마스크를 자중변형시키는 것에 의해, 주사방향과 직교하는 방향으로, 투영상을 확대하고 있다. 또, 마스크 또는 기판을 주사방향으로부터 광축방향으로 기울이는 것에 의해 주사방향의 패턴상을 확대한다.
그 보정수단으로서, 본 출원인에 의해 출원된 일본국특개평08-306618호에 개시된 배율보정광학계(4a)를 설치함으로써, 주사방향과 직교하는 방향의 결상배율을 보정할 수 있다. 또, 스테이지 제어계에 의해 마스크(1)과 기판(5)의 속도비를 변경하는 것에 의해, 주사방향의 투영배율 또는 주사배율을 보정할 수 있다.
또, 마스크의 에지(edge)의 지지가 고정된 지지이기 때문에, 마스크의 패턴면이 완전한 원통면으로 되지 않고, 투영상에 왜곡(distortion) 발생하는 경우가 있지만, 광학보정수단(도시하지 않음)에 의해 보정할 수 있다.
이와 같이 해서, 본 실시예에서는 종래 촛점맞춤이 곤란하였던 원호 슬릿의 전체영역에 있어서 촛점맞춤을 할 수 있고, 투영광학계의 성능에 대응한 패턴상을 얻고 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 주요부의 개략도이다. 본 실시예에서는, 도 1의 제 1실시예에 비해 마스크(1)을 기울이는 대신에 기판(5)를 기울여서 마스크(1)상의 패턴을 기판(5) 위에 투영, 노광하고 있는 것이 다르고, 그 외의 구성은 대략 동일하다.
마찬가지로, 마스크(1)은 그 주변부에서 지지될 때 그 자중에 의해 변형한다. 본 실시예에서의 마스크는 변형하고, 기판(5)상의 패턴상면형상은 원호형상패턴상의 중앙부가 마스크(1)를 향해 구부러진 원통 측면 위에 형성된다. 이 점을 고려해서 제2 실시예는 기판(5) 측을 그 정도에 맞추어서 경사시켜서 주사하는 것으로 노광을 행한다.
기판(5)를 기울이는 수단으로서, 예를 들면 기판스테이지용 틸트기구를 사용할 수 있다.
이상에 의해, 본 실시예에서는 종래 촛점맞춤이 곤란하였던 원호 슬릿의 전체영역에 있어서 촛점맞춤이 가능하고, 고해상력의 패턴상을 얻고 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예의 주요부 개략도이다. 본 실시예에서는 도 1의 제1 실시예에 비해 마스크(1)과 기판(5)를 주사방향에 대해서 양쪽 모두 기울여서 마스크(1)의 패턴을 기판 위에 노광하고 있는 점이 다르고, 그 외의 구성은 대략 동일하다.
마찬가지로, 마스크(1)은 그 주변부에서 지지될 때 그 자중에 의해 변형한다. 본 실시예에서의 마스크는 변형하고, 기판(5)상의 패턴상면형상은 마스크(1)을 향해 구부러진 원통 옆면 위에 원호 형상 패턴상의 중앙부가 형성된다. 이 현상을노광시스템으로서 취급하기 때문에, 제3 실시예는 마스크(1)과 기판(5)를 그 정도에 맞추어서 경사시키고 주사하는 것에 의해 노광을 행한다.
본 실시예에서는 도 7에 도시한 마스크지지수단(15)에 의해 마스크(1)을 지지하고, 다음에, 마스크(1)의 원호형상 조명영역(10)과 기판(5) 사이의 거리를 일정하게 유지하면서, 마스크(1)과 기판(2)의 모두를 주사방향에 대해서 동시에 기울인다.
즉, 제1 실시예(1)에서 설명한 바와같이, 마스크만을 기울이거나, 혹은 제2 실시예에서 설명한 바와같이 기판(5)만을 기울이는 것이 아니라, 마스크(1)와 기판(5)를 양쪽 모두 동시에 기울이고 있다.
본 실시예에서는 마스크(1)과 기판(5)를 모두 동시에 기울이기 때문에, 각각을 단독으로 기울였을 때 보다도 포커스의 어긋남을 보정하기 위한 경사량을 보다 작게 할 수 있다.
이상은, 마스크(1) 및/또는 기판(5)를 단순히 경사시켜서 그 세로 방향으로 주사하는 3가지의 실시예를 소개했다. 상술의 실시예들은 비교적 단순하고 유효한 것들이다.
다음에, 이들 실시예를 기초로 하여, 종래의 문제로 되어왔던 도 4 및 도 5의 변형을 가지는 마스크(1)에 대해 해결하는 발명을 설명한다.
상술한 3가지의 실시예는 이러한 경우에도 유효하게 된다. 즉, 마스크(1) 및/또는 기판(5)을 그 길이 방향으로 주사가능하게 지지하고, 적절한 때에 그 경사를 조정하며, 그 주사위치에 따라서 그 경사각을 바람직하게 조정해주면 된다.
예를 들면, 마스크(1)이 도 4 및 도 5와 같은 자중변형을 가지는 경우, 마스크(1)의 주사위치에 대응해서 경사각이 정도가 선형으로 변화하면 상기 자중변형은 보정 할 수 있다.
도 9를 이용해서 설명한다. 도 9는 전술한 3가지의 실시예에서 마스크(1) 및/또는 기판(5)를 지지하는 스테이지의 주사위치와 경사각 사이의 관계를 설명하는 도면이다.
상술한 3가지의 실시예에 있어서는, 도 9에서의 거의 일정한 경사각"A"로 주사하면 된다. 이 경우, 스테이지의 경사각은 기계적으로 조정하거나 제어해도 된다. 반면에, 도 4 및 도 5에 도시한 변형을 가지는 마스크(1)에 있어서는 상당히 복잡하다. 본래, 본 발명은 2차원의 노광영역을 가지는 장치에 있어서 현저한 효과를 나타낸다. 그리고, 광축방향으로 가장앞의 주사패턴 및 최후의 주사패턴의 위치를 기판(5)와 합치(合致)시키는 것이 본 발명의 과제이다.
도 4 및 도 5에 도시한 변형을 가지는 마스크(1)에 대해서는, 그 2차원의 노광영역을 통계적으로 기판(5)의 상면과 일치시키는 것이 중요하게 된다. 그래서, 본 실시예에서는 도 9의 "B"로 도시한 바와같이 스테이지 위치와 스테이지 경사각 사이의 관계를 선형으로 변화시키는 것으로 했다. 또한, 도 9에서 파선으로 도시한 부분은, 2차원 노광영역이 주사방향으로 축대칭인 경우이며, 도 9의 "B"는 주사방향으로 비대칭의 경우이다. 이 비대칭 영역에 대한 주사는 주사패턴에 있어서 가장 앞의 패턴과 최후 패턴 사이에 포커싱 상태의 밸런스를 잡으면서 주사할 필요가 있다.
이 경우, 통상 마스크(1)의 두께는, 공정마다 일정한 두께를 가지기 때문에, 1 노광공정에 사용할 수 있는 대표 마스크를 사용해서, 경사각 테이블을 작성하기도 하고, 마스크(1)의 변형량의 계산결과에 의거해서, 마스크(1) 및/또는 기판(5)의 경사량을 산출하고, 이것을 이용해서 경사각을 제어해도 된다.
도 10은, 상기의 필요데이터를 취득해서 조정 및 보정에 반영시키기 위한 경사 보정량의 취득 플로우차트이다.
이 보정량을 취득하려면 , 먼저, 포커스 계측용의 패턴마스크를 준비하고, 노광장치에 장착한다. 다음 공정의 일예로서는, 가상기판 표면위치에 계측 포커스 위치를 설정한 광량측정기를 2차원슬릿의 패턴상영역내의 적어도 3개소에 배치하고, 당해 포커스 계측용 패턴마스크를 사용해서 주사노광을 행한다. 이때 패턴 마스크의 조사위치와 계측광량 사이의 관계를 이용하고, 데이터의 선형보간 처리를 행하여, 마스크 변형에 수반하는 상면위치의 변동량을 분석해도 되고, 그 분석결과로부터 경사기구의 조정량을 계산하고, 보정 테이블을 제작할 수 있다.
다른 예로서는, 먼저, 포커스 계측용의 마스크패턴을 준비하고, 그것을 노광장치에 장착한다. 그후 포토 레지스트가 도포된 포커스 평가용 기판에 대해서 스캔 노광을 행한다. 그리고, 현상후의 패턴의 평가에 의해서 2차원 노광영역의 포커스 상태를 계측 할 수 있다.
또한, 이 실제 노광에 의해서 포커스 위치를 특정하는 방법에 있어서, 포토레지스트 등 현상을 필요로 하는 감광제를 도포한 기판을 준비하는 것 대신에, 현상을 필요로 하지 않는 다른 감광재료, 예를 들면, 포토크로믹 재료를 도포한 기판을 이용하면, 단시간에 염가로 평가를 행할 수 있다. 또, 이 목적을 위해, 계측은 기판 전체영역에서 행할 수도 있지만 계측 및 처리시간의 절약을 위해서 특정영역에서 이산적으로 계측해도 된다.
노광영역내의 특정 대표점에 대해서 포커스 데이터를 선형보간 하고, 스테이지 위치에 대응한 스테이지 경사각을 결정한다. 기구를 조정하는데 있어서, 상기 데이터를 기본으로 경사수단의 조정량을 산출한다.
이와 같이해서 기구를 조정한다. 상기 스테이지 위치에 따라서 스테이지 경사를 제어하는 경우, 예를들면, 보정테이블을 작성하고, 스테이지 위치제어에 이용해도 된다.
이후는, 통상의 노광공정을 행한다.
다음에 상기 설명한 투영노광장치를 이용한 액정패널 제조방법의 실시예를 설명한다.
도 11은 액정패널을 제조하기 위한 플로우차트이다. 본 실시예에 있어서, 스텝 1(배열설계공정)에서는 액정배열의 회로설계를 행한다. 스텝 2(마스크 제조공정)에서는 설계한 배열의 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 스텝 3(기판 제조공정)에서는 글래스기판을 제조한다. 스텝 4(배열 제조공정)는 소위 "전처리"라고 불리우고 상기 준비한 마스크와 기판을 이용해서 포토리소그래피 기술에 의해서 글래스 기판 위에 실제의 회로를 형성한다.
다음의 스텝 5(패널제조공정)는 소위 "후처리"라고 불리우고, 별도의 공정에서 제조되고 있는 색필터와 함께 접합된 뒷주변부를 실링하고, 액정이 주입되는 공정이다. 스텝 6(검사공정)에서는 스텝(5)의 후에, 탭이나 백라이트 조립이 되고, 에이징(aging)이 가해진 액정패널모듈의 성능 테스트 및 내구성 테스트 등의 여러가지 검사를 행한다. 이러한 공정을 거쳐서 액정패널이 완성하고, 출하된다(스텝7).
도 12는 상기 스텝(4)의 배열제조공정의 상세한 플로우챠트이다. 먼저 스텝브 11(박막형성전 세정)에서는 글래스기판표면에 박막을 형성하기 전의 전처리로서의 글래스기판의 세정공정을 실행한다. 스텝 12(PCVD)에서는 글래스기판 표면에 박막을 형성한다. 스텝 13(레지스트 도포공정)에서는 글래스 기판표면에 소망의 레지스트를 도포하고, 그것을 베이킹 한다. 스텝 14(노광공정)에서는 상기 설명한 노광장치에 의해서 마스크의 배열패턴을 글래스 기판 위에 노광한다.
스텝 15(현상공정)에서는 노광한 글래스기판을 현상한다. 스텝 16(에칭공정)에서는 현상한 레지스트상 이외의 부분을 지워낸다. 스텝 17(레지스트 박리공정)에서는 에칭이 끝나고 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들의 스텝을 반복해서 행하는 것에 의해서 기판 위에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
또 본 실시예의 제조방법을 사용하면, 고품질의 액정패널을 용이하게 제조할 수 있다.
이상 설명한 실시예들은, 본 발명의 이해를 용이하게 하게 하기 위한 것이고, 본 발명의 범위를 한정하기 위해서 기재되어 있는 것은 아니다. 따라서, 상기의 실시예에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계변경이나 균등물을 포함하는 취지이다.
예를들면, 상술의 실시예에 있어서는, 미러 프로젝션방식의 등배 주사형 노광장치에 대해서 설명했지만, 원호형상의 조명광으로 마스크를 조명하는 노광장치에 적용할 수 있고, 예를들면 투영광학계로서 반사굴절광학계를 가진 스텝·앤드·스캔방식의 축소투영노광장치에 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예의 주요부의 개략도이다. 본 실시예는 제1~제3 실시예와 비교해서 투영광학계가 반사굴절광학계인 점이 다르고. 그 외의 구성은 동일하다.
본 실시예는 마스크(1)을 기울여도 되고, 기판(5)를 기울여도 되고, 마스크(1)과 기판(5)를 양쪽 모두 기울여도 된다.
주사방향의 배율보정 및 주사방향에 직교하는 방향의 배율보정은 제1 실시예에서 설명한 것과 같다.
본 실시예에서는 미러프로젝션타입과 달리, 상이 180도 반전하기 때문에 도 4에 나타내는 바와같이 도 2에 대해서 마스크(1)과 기판(5)의 주사방향이 역으로 되어 기울여어지는 방향도 역으로 되지만, 그 외의 구성은 상기한 것과 동일하다.
노광용 조명광으로서는, 수은램프로부터 사출되는 휘선(예를들면 g선 및 i선), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머레이저(파장 193nm), F2 레이저(파장 157nm), Ar2레이저(파장 126nm), YAG 레이저 및 다른 고조파 중의 어느하나를 사용해도 된다.
또, 본 발명은 액정표시장치의 제조에 이용되는 노광장치 뿐만 아니라, 반도체소자, 박막자기헤드 및 촬상소자(CCD등)의 제조에 이용되는 노광장치, 나아가서는, 레티클이나 마스크를 제조하기 위해, 글래스기판, 실리콘 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 주사노광방식을 이용하는 투영광학계에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하기 위해 원호형상 조명광을 이용해서 자중에 의해 변형하는 마스크를 조명하는데 있어서, 고해상력으로 대화면에의 투영 노광을 용이하게 한 주사형 노광장치 및 그것을 이용한 디바이스의 제조방법과, 투영광학계에 의해 촬상되는 기판면 및 원호형상 조명마스크 패턴상면 및 기판면을 소정의 위치관계로 배치시키기 위한 마스크 지지방법을 제공할 수 있다.
원호형상 조명광을 사용해서 마스크를 조명하고, 주사노광방법을 이용하는 투영광학계에 의해 마스크의 패턴을 기판에 투영 노광하는 경우, 고해상도로 대화면에 용이하게 투영 노광할 수 있는 주사형 노광장치 및 이것을 이용한 디바이스 제조방법을 제공할 수 있다. 그러나, 마스크를 적절한 형상으로 변형시키고, 마스크의 원호형상 조명영역과 기판사이의 거리를 보정함으로써 마스크는 변형 될 수 있다.
또, 기판만 또는 마스크와 기판 모두를 동시에 기울여서 전체 원호형상 조명영역에 걸쳐서 포커싱을 조정하는 원호형상조명광을 가진 주사형 노광장치를 가능하게 한다. 본 발명에 의하면 마스크이 중력변형에 의한 디포커스를 효과적으로 보정할 수있다.

Claims (22)

  1. 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하는 조명광학계와,
    상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영광학계와,
    상기 마스크를 주사하는 마스크 스테이지와,
    상기 기판을 주사하고, 주사형 노광장치는 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 상기 투영광학계에 대해서 주사하는 기판스테이지와,
    상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지기구와,
    주변부 지지에 의해 자중 변형한 상기 마스크에 대하여 상기 원호형상 조명광에 의한 조사영역내의 상기 패턴을 상기 투영광학계의 물체면측 초점면내에 배열하기 위한 마스크 스테이지 경사기구를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 지지기구는. 상기 마스크를 적어도 상기 주사방향과 평행한 2변 및/또는 수직의 2변에서 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 지지기구는, 상기 마스크를 주사방향과 평행한 2변에서만 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 스테이지 경사기구는 상기 마스크를 재치하는 스테이지 정반을 기울이는 것에 의해, 상기 마스크를 상기 주사방향에 관해서 기울이는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  5. 제 1항에 있어서, 주사의 방향과 직교하는 방향의 투영배율을 보정하는 투영배율보정기구를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 상기 투영광학계의 투영배율에 대응한 속도비로 동기하고, 상기 투영광학계에 대해서 주사하며, 상기 마스크 및 상기 기판의 기울어짐에 따라서 상기 속도비를 조정하는 스테이지 제어기구를 또 구비하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  7. 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 이용해서 조사하는 조명광학계와,
    상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영광학계와,
    상기 마스크를 주사하는 마스크 스테이지와,
    상기 기판을 주사하고, 주사노광장치는 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 상기 투영광학계에 대해서 주사하는 기판스테이지와,
    상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지기구와,
    주변부 지지에 의해 자중변형한 상기 마스크에 대해, 상기 원호형상 조명광에 의해 조사된 영역내의 상기 패턴의 상이 상기 투영광학계에 의해 상형성하는 물체면측 촛점면 내에, 상기 기판의 표면을 배열하기위한 기판스테이지경사 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 마스크 지지 기구는, 상기 마스크를 적어도 주사방향과 평행한 2변 및/또는 수직의 2변에서 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 마스크 지지기구는 상기 마스크를 주사방향과 평행한 2변에서만 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 마스크스테이지경사기구는 상기 마스크를 재치하는 스테이지 정반을 기울이는 것에 의해 상기 마스크를 상기 주사의 방향에 관해서 기울이는 것을 특징으로 주사노광장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    주사의 방향과 직교하는 방향의 투영배율을 보정하는 투영배율보정 기구를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 상기 투영광학계의 투영배율에 대응한 속도비로 동기하고, 상기 투영광학계에 대해서 주사하며, 상기 마스크 및 상기 기판의 기울어짐에 따라서 상기 속도비를 조정하는 스테이지 제어기구를 또 구비하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  13. 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하는 조명광학계와, 상기 조명광학계에 의해 조사된 마스크의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영광학계와, 상기 마스크를 주사하는 마스크 스테이지와,
    기판을 주사하고, 주사노광장치가 상기 투영광학계에 대해서 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 동기시켜서 주사하는 기판스테이지와,
    상기 마스크의 주변부를 지지하는 마스크지지기구와,
    주변부지지에 의해 자중변형한 상기 마스크에 대해, 상기 원호형상 조명광에 의해 조사된 영역내의 상기 패턴의 상이 상기 투영광학계에 의해 상형성하는 물체면측 촛점면내에 상기 기판의 면을 배열시키기 위한 마스크 스테이지 및 기판스테이지를 경사시키는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 마스크지지 기구는, 상기 마스크를 적어도 주사 방향과 평행한 2변 및/또는 수직한 2변에서 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 마스크 지지 기구는, 상기 마스크를 주사방향과 평행한 2변에서만 지지하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 마스크 스테이지 경사기구는 상기 마스크를 재치하는 스테이지 정반을 기울이는 것에 의해 상기 마스크를 상기 주사의 방향에 관해서 기울이는 것을 특징으로하는 주사노광장치.
  17. 제 13항에 있어서, 주사의 방향과 직교하는 방향의 투영배율을 보정하는 투영배율보정 기구를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지를 상기 투영광학계의 투영 배율에 대응한 속도비로 동기하고, 상기 투영광학계에 대해서 주사하며, 상기 마스크 및 상기 기판의 기울어짐에 따라서 상기 속도비를 조정하는 스테이지 제어기구를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  19. 마스크의 패턴을 원호형상의 조명광을 사용해서 조사하고, 조명광학계에 의해 조명된 마스크의 패턴을 기판에 투영하며, 주사노광장치가 투영광학계에 대해서 상기 마스크와 기판을 동기해서 주사하는 주사노광방법에 있어서,
    포커스계측용 패턴 마스크를 노광하는 단계와,
    기판 위의 포커스계측패턴상의 광강도 또는 해상도 성능으로부터 특정영역의 포커스 위치를 계측하는 단계와,
    상기 계측결과를 선형보간하고 상면위치를 특정하는 단계와,
    상면위치에 있어서의 촛점면 상에 상기 기판표면을 배열시키기 위해 상기 마스크 및/또는 기판을 경사시키기 위한 경사각도를 연산하는 단계와,
    연산된 데이터에 의거하여 마스크 스테이지 및/또는 상기 기판 스테이지의 경사를 보정하는 단계와,
    실제 마스크를 노광하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 포커스계측패턴으로부터 특정영역의 포커스상태를 계측하는데 있어서,
    주사방향으로 포커스계측용 패턴마스크만을 주사하는 단계와,
    특정의 노광영역내에 배치된 광량검출기로부터의 출력에 의거해서 상기 상면 위치를 특정하는 단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 포커스계측용패턴으로부터 특정영역의 포커스상태를 계측하는데 있어서, 포커스 계측용 패턴마스크와 감광제가 도포된 기판을 주사방향으로 노광하는 단계와,
    기판상의 감광상으로부터 포커스상태를 확인하는 단계와,
    이 확인데이터에 의거해서 상기 상면위치를 특정하는 단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광방법.
  22. 주사노광방법을 이용해서 디바이스패턴을 기판에 노광하는 단계와, 노광된 상기 기판을 현상하는 단계로 이루어지고,
    상기 주사노광방법은 원호형상의 조명광을 이용해서 마스크에 패턴을 조명하고, 상기 조명광학계에 의해 조명된 마스크의 패턴을 기판에 투영하며, 상기 주사노광장치는 투영광학계에 대해서 상기 마스크와 상기 기판을 동기해서 주사하며,
    상기 방법은 포커스계측용 패턴마스크를 노광하는 단계와, 기판상의 포커스계측용패턴상의 광감도 또는 해상도성능으로부터 특정영역의 포커스 위치를 계측하는 단계와, 측정결과를 선형보간하고 상면위치를 특정하는 단계와, 상면위치에 있어서의 촛점면에 기판의 표면을 배치시키기 위하여 상기 마스크 및/또는 기판을 경사시키기 위한 각도를 연산하는 단계와, 연산된 데이터에 의거해서 마스크스테이지 및/또는 기판스테이지의 경사를 보정하는 단계와, 실제 마스크를 노광하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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