KR20080032175A

KR20080032175A - 노광 장치 및 피노광체

Info

Publication number: KR20080032175A
Application number: KR1020087003346A
Authority: KR
Inventors: 코이치 가지야마; 요시오 와타나베
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-04-14
Also published as: CN101238416A; TW200707139A; CN101238416B; HK1119784A1; KR101308691B1; JP4309874B2; JP2007041447A; TWI391796B; WO2007018029A1

Abstract

본 발명은 표면에 설정된 패턴 영역의 어느 한 단부의 소정 위치에 얼라인먼트 마크가 형성된 컬러 필터 기판(6)을 적재하고, 반송 수단(1)으로 얼라인먼트 마크가 형성된 측을 선두로 하여 상기 컬러 필터 기판(6)을 반송하고, 촬상 수단(3)으로 얼라인먼트 마크와 픽셀을 촬상하며, 제어 수단(4)으로 촬상 수단(3)에 의하여 취득된 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 컬러 필터 기판(6) 위의 기준 위치와 노광 광학계(2)의 포토마스크(17)에 미리 설정된 기준 위치의 어긋남을 산출하고, 이 어긋남을 보정하도록 촬상 수단(3)과 노광 광학계(2)를 반송 수단(1)의 컬러 필터 기판 적재면에 평행한 면 내에서 컬러 필터 기판(6)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 일체적으로 이동시키고, 노광 광원(12)으로부터 발사되는 노광광을 포토마스크(17)를 통하여 컬러 필터 기판(6)에 조사하는 것이다.

Description

노광 장치 및 피노광체{EXPOSURE DEVICE AND OBJECT TO BE EXPOSED}

본 발명은 피노광체를 적재하여 반송하고, 포토마스크를 통하여 노광하는 노광 장치에 관한 것으로, 상세하게는 적재면에 평행한 면 내에서 반송 방향과 직교하는 방향의 포토마스크와 피노광체의 어긋남을 보정하여 피노광체 위의 기능 패턴과 노광 패턴의 중첩 정밀도를 향상시키고, 노광 처리 시간을 단축하는 노광 장치 및 피노광체에 관한 것이다.

종래의 노광 장치에서는 피노광체(이하, "컬러 필터 기판"이라 한다)의 모서리부 등에 형성된 얼라인먼트 마크와 포토마스크에 형성된 얼라인먼트 마크에 의하여, 컬러 필터 기판과 포토마스크의 위치를 맞춘 후에 노광을 하도록 되어 있는데, 대형 포토마스크를 이용하여 컬러 필터 기판 전체면을 일괄적으로 노광하는 방식 또는 적은 횟수로 노광하는 방식(예를 들면, 특허 문헌 1 참조)과, 소형 포토마스크를 사용하여 컬러 필터 기판을 분할하여 노광하는 방식(예를 들면, 특허 문헌 2 참조)이 알려져 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평09-127702호

특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 2003-43939호

그러나, 이러한 종래의 노광 장치에 있어서, 특히 상기 특허 문헌 1에 기재된 노광 장치에서는 컬러 필터 기판과 포토마스크의 얼라인먼트를 취하는데 손이 적게 간다는 이점은 있지만, 대형 포토마스크를 고정밀도로 제작하기가 어렵고, 포토마스크가 휘기 때문에 포토마스크와 컬러 필터 기판의 갭을 조정하는 데 수고가 든다는 문제점이 있다. 따라서, 컬러 필터 기판의 화소(기능 패턴)부와 노광 패턴의 중첩 정밀도를 향상시키기가 어려웠다.

또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 노광 장치에서는, 분할 수에 따라 얼라인먼트를 취하는 횟수가 증가하여, 전체적으로 노광 처리 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 컬러 필터 기판의 화소(기능 패턴) 부분에 얼라인먼트 마크를 표시함으로써 화소의 일부에 결함이 생기는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 피노광체 위의 기능 패턴과 노광 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킴으로써, 노광 처리 시간을 단축하는 노광 장치 및 피노광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 장치는 표면에 설정된 패턴 영역에 다수의 기능 패턴이 형성되고, 상기 패턴 영역의 어느 한 단부측의 소정의 위치에 적어도 하나의 얼라인먼트 마크가 형성된 피노광체를 적재하고, 상기 얼라인먼트 마크가 형성된 측을 선두로 하여 상기 피노광체를 반송하는 반송 수단과, 상기 반송 수단의 위쪽에 배치되어 노광 광원으로부터 발사되는 노광 광을 마스크 스테이지에 적재된 포토마스크를 통하여 상기 피노광체에 조사하는 노광 광학계와, 상기 반송 수단의 피노광체의 적재면에 평행한 면 내에서 상기 피노광체의 반송 방향과 직교하는 방향으로 상기 노광 광학계와 일체적으로 이동 가능하고, 상기 이동 방향을 따라 나란히 배치된 다수의 수광 소자를 가지며, 상기 피노광체의 기능 패턴과 얼라인먼트 마크를 촬상하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단에 의하여 취득된 상기 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 상기 피노광체 위의 기준 위치와 상기 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치와의 어긋남을 산출하고, 상기 어긋남을 보정하도록 상기 노광 광학계와 촬상 수단을 이동시키는 제어 수단을 구비한 것이다.

이러한 구성에 의하여, 다수의 기능 패턴이 형성된 패턴 영역의 어느 한 단부의 소정의 위치에 얼라인먼트 마크가 적어도 한 개 형성된 피노광체를 적재하고, 반송 수단으로 상기 얼라인먼트 마크가 형성된 측을 선두로 하여 상기 피노광체를 반송하고, 반송 수단의 피노광체의 적재면에 평행한 면 내에서 상기 피노광체의 반송 방향에 직교하는 방향을 따라 다수의 수광 소자가 일직선으로 나란히 배치된 촬상 수단으로 상기 얼라인먼트 마크와 상기 기능 패턴을 촬상하고, 제어 수단으로 촬상 수단에 의하여 취득된 상기 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 상기 피노광체 위의 기준 위치와 노광 광학계의 마스크 스테이지에 적재된 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치와의 어긋남을 산출하고, 이 어긋남을 보정하도록 상기 촬상 수단과 노광 광학계를 반송 수단의 적재면에 평행한 방향에서 상기 피노광체의 반송 방향과 직교하는 방향으로 일체적으로 이동시켜, 노광 광학계에서 노광 광원으로부터 발사되는 노광광을 상기 포토마스크를 통하여 상기 피노광체에 조사한다.

또한, 상기 촬상 수단은 상기 수광 소자가 일직선으로 나란히 배치된 것이다. 이에 따라, 수광 소자를 일직선으로 나란히 배치된 촬상 수단으로 피노광체의 얼라인먼트 마크 및 패턴 영역의 기능 패턴을 촬상한다.

또한, 상기 촬상 수단은 상기 노광 광학계에 의한 노광 위치의 반송 방향 바로 앞쪽을 촬상하도록 배치된 것이다. 이에 따라, 촬상 수단으로 노광 광학계에 의한 노광 위치의 반송 방향 바로 앞쪽을 촬상한다.

또한, 상기 노광 광학계는 상기 마스크 스테이지와 상기 반송 수단의 사이에 설치되고, 상기 포토마스크에 형성된 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 투영하는 투영 렌즈를 구비한 것이다. 이에 따라, 마스크 스테이지와 반송 수단 사이에 구비된 투영 렌즈로 포토마스크에 형성된 마스크 패턴을 피노광체 위에 투영한다.

또한, 상기 촬상 수단은 상기 마스크 스테이지와 상기 투영 렌즈의 사이에서 상기 노광 광학계의 광로와 다른 방향으로 편향된 광로 상에 배치된 것이다. 이에 따라, 포토마스크를 적재하는 마스크 스테이지와 투영 렌즈 사이에서 노광 광학계의 광로와 다른 방향으로 편향된 광로 상에 배치된 촬상 수단으로 피노광체의 얼라인먼트 마크 및 기능 패턴을 촬상한다.

또한, 상기 제어 수단은 상기 포토마스크의 기준 위치와 소정의 위치 관계를 가지고 상기 촬상 수단에 미리 설정된 기준 수광 소자와 상기 피노광체의 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 어긋남량을 산출하고, 상기 어긋남량이 제로(0)가 되도록 상기 촬상 수단과 상기 노광 광학계를 이동시키는 것이다. 이에 따라, 제어 수단으로 포토마스크의 기준 위치와 소정의 위치 관계를 가지고 촬상 수단에 미리 설정된 기준 수광 소자와 피노광체의 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 어긋남량을 산출하여, 상기 어긋남량이 제로가 되도록 촬상 수단과 노광 광학계를 일체적으로 이동시킨다.

또한, 본 발명에 따른 피노광체는 한 방향으로 반송되면서 포토마스크를 통하여 노광광이 조사되어 소정 위치에 소정 형상의 노광 패턴이 형성되는 피노광체로서, 표면에 설정된 패턴 영역에 다수 형성된 기능 패턴과, 상기 패턴 영역의 어느 한 단부측의 소정 위치에, 상기 패턴 영역에 미리 설정된 기준 위치와 상기 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 어긋남을 보정하여 얼라인먼트를 취하기 위하여, 적어도 한 개의 얼라인먼트 마크를 갖는 것이다.

이러한 구성에 의하여, 한 방향으로 반송되면서 다수의 기능 패턴이 형성된 패턴 영역의 어느 한 단부측의 소정 위치에 적어도 하나 형성된 얼라인먼트 마크로 패턴 영역에 미리 설정된 기준 위치와 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 어긋남을 보정하여 얼라인먼트를 취하고, 표면에 설정된 상기 패턴 영역에 포토마스크를 통하여 노광광을 조사하여 노광 패턴을 형성한다.

또한, 상기 얼라인먼트 마크의 옆에 나란히 얼라인먼트 상태를 확인하기 위한 얼라인먼트 확인 마크를 상기 패턴 영역에 다수 배치된 기능 패턴과 동일한 간격으로 나란히 형성한 것이다. 이에 따라, 얼라인먼트 마크 옆에 나란히 배열되어 패턴 영역에 다수 배치된 기능 패턴과 동일한 간격으로 형성된 얼라인먼트 확인 마크로 얼라인먼트 상태를 확인한다.

또한, 상기 얼라인먼트 마크가 형성된 측을 선두로 하여 반송된다. 이에 따라, 먼저 얼라인먼트 마크를 촬상 수단으로 검출하여 얼라인먼트 조정을 한다.

제1항의 발명에 의하면, 피노광체의 패턴 영역의 어느 한 단부에서 반송 방향 선두측의 소정 위치에 설치한 얼라인먼트 마크를 촬상 수단으로 촬상하고, 상기 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 포토마스크의 기준 위치와 피노광체의 기준 위치의 어긋남을 보정하기 때문에, 피노광체 위의 패턴 영역에 동일 형상의 기능 패턴이 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정 피치로 일렬로 나란히 형성되어 있더라도 피치 어긋남을 일으키지 않고 위치 맞춤을 할 수 있다. 따라서, 피노광체 위의 기능 패턴에 대한 노광 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 피노광체를 반송하면서 위치 맞춤을 하여 노광하도록 하고 있으므로, 노광 처리 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 제2항의 발명에 의하면, 수광 소자가 일직선상으로 나란히 배치되어 있으므로, 피노광체의 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자를 하나로 특정할 수 있어서 얼라인먼트 제어가 용이하게 된다.

또한, 제3항의 발명에 의하면, 촬상 수단에 의하여 노광 위치의 반송 방향 바로 앞쪽을 촬상하도록 되어 있으므로, 노광 광학계에 의하여 노광이 이루어지기 전에 촬상 수단으로 얼라인먼트 마크 및 기능 패턴을 촬상하여 위치 맞춤을 할 수 있다. 따라서, 포토마스크를 피노광체에 근접시켜서 노광하는 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 제4항의 발명에 의하면, 노광 광학계에 투영 렌즈를 구비하고 있으므로, 포토마스크와 피노광체를 이격하여 배치할 수 있다. 따라서, 포토마스크에 포토레지스트가 부착되어 오염되거나 손상될 우려가 없다.

또한, 제5항의 발명에 의하면, 노광 광학계의 광로와 다른 방향으로 편향된 광로 상에 촬상 수단이 배치되어 있으므로, 촬상 수단이 노광 광학계의 광로에 영향을 미치지 않고, 노광 광학계에 의한 노광 위치와 촬상 수단에 의한 촬상 위치를 접근시킬 수 있다. 따라서, 촬상 수단에 의한 기능 패턴의 촬상과 노광 광학계에 의한 노광을 거의 실시간으로 실행할 수 있어서, 피노광체 위의 기능 패턴에 대한 노광 패턴의 중첩 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

또한, 제6항의 발명에 의하면, 제어 수단에 의하여 촬상 수단에 미리 설정된 기준 수광 소자와 피노광체의 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 어긋남량을 산출하도록 되어 있기 때문에, 촬상 수단의 수광 소자에 의한 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 피노광체 위의 기준 위치와 포토마스크의 기준 위치의 어긋남을 보정할 수 있다. 따라서, 반송 수단의 적재면에 평행한 면 내에서 피노광체의 반송 방향과 직교하는 방향의 위치 어긋남을 용이하게 보정할 수 있다.

또한, 제7항의 발명에 의하면, 패턴 영역의 어느 한 단부에서 반송 방향 선두측에 얼라인먼트 마크를 설치하였기 때문에, 얼라인먼트 마크를 촬상 수단으로 촬상하고, 상기 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 상기 패턴 영역의 기준 위치와 포토마스크의 기준 위치의 어긋남을 용이하게 보정할 수 있다. 따라서, 패턴 영역에 동일 형상의 기능 패턴이 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정 피치로 일렬로 나란히 형성되어 있더라도, 피치 어긋남을 발생시키지 않고 위치 맞춤을 할 수 있다. 이에 따라, 피노광체 위의 기능 패턴에 대한 노광 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제8항의 발명에 의하면, 얼라인먼트 마크와 나란히 얼라인먼트 확인 마크가 설치되어 있어서, 얼라인먼트 마크로 얼라인먼트를 취한 후에 이 얼라인먼트의 상태를 얼라인먼트 확인 마크로 확인할 수 있다. 또한, 상기 얼라인먼트 확인 마크의 피치를 측정함으로써, 투영 렌즈의 배율, 또는 피노광체의 팽창 또는 수축 상태를 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태를 나타낸 개념도이다.

도 2는 상기 노광 장치에서 사용되는 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도이다.

도 3은 상기 실시 형태에서 포토마스크에 의한 노광 위치와 촬상 수단에 의한 촬상 위치의 관계를 나타낸 설명도이다.

도 4는 통상적인 컬러 필터 기판을 사용한 경우의 노광 위치 어긋남을 나타낸 설명도이다.

도 5는 상기 컬러 필터 기판에 대한 포토마스크의 얼라인먼트 조정을 나타낸 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태를 나타낸 개념도이다. 이 노광 장치는 피노광체를 한 방향으로 반송하면서 상기 피노광체 위에 포토마스크를 통하여 노광광을 조사하고, 소정의 노광 패턴을 형성하는 것으로, 반송 수단(1)과 노광 광학계(2)와, 촬상 수단(3)과, 제어 수단(4)으로 이루어진다. 이하, 피노광체가, 예를 들면 블랙 매트릭스를 형성한 컬러 필터 기판인 경우에 대하여 설명한다.

상기 반송 수단(1)은 컬러 레지스트가 도포된 컬러 필터 기판(6)을 스테이지(5) 위에 적재하고, 도 1에 도시하는 화살표 A 방향으로 소정의 속도로 반송하는 것으로, 도시하지는 않았지만, 상기 스테이지(5)를 이동시키는, 예를 들면 반송 롤러와, 상기 반송 롤러를 회전 구동하는 모터 등의 반송 구동부와, 스테이지(5)의 반송 속도를 검출하는 속도 센서 또는 위치를 검출하는 위치 검출 센서 등을 구비한다.

상기 컬러 필터 기판(6)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 표면에 설정된 패턴 영역(7)에 다수 형성된 블랙 매트릭스(8)의 픽셀(9)과, 상기 패턴 영역(7)의 어느 한 단부측의 소정의 위치에 상기 패턴 영역(7)에 미리 설정된 기준 위치(S1)와 후술하는 포토마스크(17)에 미리 설정된 기준 위치(S2)(도 3 참조)의 위치 어긋남을 보정하고 얼라인먼트를 취하기 위하여 형성된, 가늘고 긴 형태의 한 개의 얼라인먼트 마크(10)를 구비한 것으로, 얼라인먼트 마크(10)가 형성된 측을 선두로 하여 반송되도록 되어 있다. 또한, 화살표 A 방향과 직교하는 방향에는 상기 얼라인먼트 마크(10)와 나란히 얼라인먼트 확인 마크(11)가 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 확인 마크(11)는 상기 얼라인먼트 마크(10)에 의한 얼라인먼트 상태를 확인하기 위한 것으로, 상기 얼라인먼트 마크(10)보다 길이가 짧고, 상기 패턴 영역(7)에 다수 배치된 블랙 매트릭스(8)의 픽셀(9)과 동일한 간격으로 상기 얼라인먼트 마크(10)의 좌우에 동일한 개수가 형성되어 있다.

또한, 상기 얼라인먼트 마크(10)는 노광 개시 마커로서도 사용된다. 즉, 후 술하는 촬상 수단(3)으로 상기 얼라인먼트 마크(10)를 검지하면, 후술하는 노광 광학계(2)의 노광 광원(12)이 점등되어 노광이 개시된다.

상기 반송 수단(1)의 스테이지(5)의 위쪽에는 노광 광학계(2)가 설치되어 있다. 이 노광 광학계(2)는 컬러 필터 기판(6) 위에 노광광을 조사하고, 소정 노광 패턴을 형성하는 것으로, 노광 광원(12)과, 마스크 스테이지(13)와, 투영 렌즈(14)와, 다이크로익 미러(15)를 구비하고 있다.

상기 노광 광원(12)은 자외선을 포함한 노광광을 발사하는 것인데, 예를 들면 고압 수은 램프, 크세논 램프, 자외선 발광 레이저 등을 들 수 있다. 상기 마스크 스테이지(13)는 상기 노광 광원(12)으로부터 발사되는 노광광의 조사 방향 전방에 설치되어 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면 투명한 유리 기판 위에 형성된 불투명 막에 반송 방향(화살표 A 방향)과 직교하는 방향으로 소정 피치로, 광을 투과하는 직사각형 형상의 마스크 패턴(16)을 형성한 포토마스크(17)를 반송 수단(1)의 컬러 필터 기판(6)의 적재면(1a)과 평행하게 적재할 수 있게 되어 있다. 상기 투영 렌즈(14)는 상기 반송 수단(1)의 스테이지(5)와 마스크 스테이지(13)의 사이에 설치되어 있고, 상기 포토마스크(17)에 형성된 마스크 패턴(16)을 상기 컬러 필터 기판(6) 위에 투영하는 것이다. 상기 다이크로익 미러(15)는 상기 마스크 스테이지(13)와 투영 렌즈(14) 사이에 설치되어 있고, 자외선은 투과하고 가시광은 반사하도록 구성되는데, 컬러 필터 기판(6)측으로부터 오는 가시광을 반사하여, 상기 노광 광학계(2)의 광로와 다른 방향으로 편향시켜 촬상 수단(3)으로 수광 가능하게 하는 것이다.

상기 마스크 스테이지(13)와 투영 렌즈(14)의 사이에서, 상기 노광 광학계(2)의 광로(L1)와 다른 방향에서, 광로(L1)와 교차하는 방향으로 편향된 광로(L2) 상에는 촬상 수단(3)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(3)은 노광 광학계(2)에 의한 노광 위치에 근접한 위치를 촬상 위치로 하여, 도 2에 도시된 컬러 필터 기판(6)의 블랙 매트릭스(8)의 픽셀(9)과 얼라인먼트 마크(10)를 촬상하는 것으로, 반송 수단(1)의 적재면(1a)에 평행한 면 내에서, 도 3에 화살표 A로 나타낸 반송 방향과 직교하는 방향으로 일직선으로 나란히 다수의 수광 소자(18)가 배치되어 있다. 또한, 얼라인먼트 기구(19)에 의하여, 상기 노광 광학계(2)와 일체가 되어 반송 수단(1)의 적재면(1a)에 평행한 면 내에서, 화살표 A로 나타낸 반송 방향과 직교하는 화살표 B 또는 C 방향으로 이동이 가능하게 되어 있고, 또한 포토마스크(17)의 중심을 중심 축으로 하여 회동이 가능하게 되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반송 수단(1)의 스테이지(5)의 아래쪽에 배치된 가시광을 조사하는 조명 광원(20)에 의하여 컬러 필터 기판(6)이 배면으로부터 조명되어, 상기 컬러 필터 기판(6) 위에 형성된 블랙 매트릭스(8)의 픽셀(9)을 선명하게 촬상할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 조명 광원(20)의 가시광에 자외선 성분이 포함되는 경우에는, 조명 광원(20)의 전면(前面)에 자외선 컷 필터를 구비하여 컬러 필터 기판(6)에 도포된 컬러 레지스트가 노광되는 것을 방지하는 것이 좋다.

상기 반송 수단(1)과, 노광 광원(12)과, 촬상 수단(3)과, 얼라인먼트 기구(19)와, 조명 광원(20)에는 제어 수단(4)이 접속되어 있다. 이 제어 수단(4)은, 촬상 수단(3)에 의하여 취득된 상기 얼라인먼트 마크(10)의 검출 출력에 기초하여 상기 컬러 필터 기판(6) 위의 기준 위치(S1)(도 2 참조)와 상기 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)(도 3 참조)의 위치 어긋남을 산출하고, 얼라인먼트 기구(19)를 구동하여 이 위치 어긋남을 보정하도록 노광 광학계(2)와 촬상 수단(3)을 반송 수단(1)의 적재면(1a)에 평행한 면 내에서 반송 방향과 직교하는 방향으로 이동시키고, 포토마스크(17)의 중심을 중심축으로 하여 회전시키는 것이다. 구체적으로는, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 상기 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)와 소정의 위치 관계를 가지고 상기 촬상 수단(3)의 수광 소자(18)에 미리 설정된 기준 수광 소자(18s)와, 상기 컬러 필터 기판(6)의 얼라인먼트 마크(10)를 검출한 수광 소자(18n)의 어긋남량을 산출하고, 상기 어긋남량이 제로가 되도록 얼라인먼트 기구(19)를 구동하여 촬상 수단(3)과 노광 광학계(2)의 포토마스크(17)를 일체적으로 이동시키도록 되어 있다. 또한, 노광 광원 구동부(21)와, 얼라인먼트 기구 컨트롤러(22)와, 화상 처리부(23)와, 반송 수단 컨트롤러(24)와, 조명 광원 구동부(25)와, 기억부(26)와, 연산부(27)와, 제어부(28)를 구비하고 있다.

여기서, 상기 노광 광원 구동부(21)는 노광 광원(12)을 점등 구동하는 것이다. 또한, 상기 얼라인먼트 기구 컨트롤러(22)는 얼라인먼트 기구(19)를 구동 제어하는 것이다. 또한, 상기 화상 처리부(23)는 촬상 수단(3)으로 취득된 화상을 처리하여 화상 데이터를 작성하는 동시에, 상기 화상 데이터와 기억부(26)에 기억된 룩업 테이블(이하, "LUT"라고 기재한다)을 비교하여, 상기 컬러 필터 기판(6)의 패턴 영역(7)의 기준 위치(S1)를 검출하는 것이다. 또한, 상기 반송 수단 컨트롤러(24)는 반송 수단(1)의 스테이지(5)를 소정의 방향으로 소정의 속도로 이동시키는 것이 다. 또한, 상기 조명 광원 구동부(25)는 조명 광원(20)을 점등 구동하는 것이다. 또한, 상기 기억부(26)는, 예를 들면 컬러 필터 기판(6) 위의 기준 위치(S1)를 검출하기 위한 LUT나 촬상 수단(3)의 기준 수광 소자(18s)의 셀 번호 등을 기억하여 두는 것이다. 또한, 연산부(27)는 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)와 소정의 위치 관계를 가지고 촬상 수단(3)에 미리 설정된 기준 수광 소자(18s)와 상기 컬러 필터 기판(6)의 얼라인먼트 마크(10)를 검출한 수광 소자(18n)의 어긋남량 등을 산출하는 것이다. 또한, 제어부(28)는 상기 각부를 적절히 구동 제어하는 것이다.

다음으로, 이와 같이 구성된 실시 형태의 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 기동 스위치(도시되지 않음)를 넣으면, 제어 수단(4)이 기동되어 조명 광원 구동부(25)에 의하여 조명 광원(20)이 점등되고, 촬상 수단(3)이 촬상을 개시한다. 또한, 반송 수단(1)은 스테이지(5) 위의 소정 위치에 컬러 레지스트를 도포한 컬러 필터 기판(6)을 적재한 채 대기 상태로 되어 있다. 다음으로, 노광 개시 스위치(도시되지 않음)를 넣으면, 반송 수단(1)의 스테이지(5)가 반송 수단 컨트롤러(24)에 의하여 제어되어 화살표 A 방향으로 소정의 속도로 이동을 개시한다.

여기서, 도 4는 얼라인먼트 마크(10)가 형성되어 있지 않은 통상적인 컬러 필터 기판(6)에 대한 노광 패턴의 노광 어긋남을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S1)가 블랙 매트릭스(8)의 좌단 픽셀(9a)의 좌상단 모서리부에 설정되어 있는 경우, 제어 수단(4)은 촬상 수단(3)에 의하여 취득된 화상의 화상 데이터와 기억부(26)에서 독출한 LUT를 화상 처리부(23)에서 비교 하고, 양자가 일치하는 경우에는 픽셀(9)의 좌상단 모서리부를 기준 위치(S1)로 판정한다. 이 경우, 노광 광학계(2)의 포토마스크(17)가 화살표 B 방향으로 어긋나 있을 경우에는, 제어 수단(4)은, 예를 들면 좌단 픽셀(9a)의 우측에 인접한 픽셀(9b)의 좌상단 모서리부를 기준 위치(S1)로 오인하여, 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)와 소정의 위치 관계를 가지고 촬상 수단(3)에 미리 설정된 기준 수광 소자(18s)를 상기 픽셀(9b)의 좌상단 모서리부에 맞추도록 얼라인먼트 기구(19)를 제어할 우려가 있다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 스트라이프 형상의 노광 패턴(29)이 목표 위치로부터 어긋난 위치에 형성될 우려가 있다.

한편, 본 발명의 노광 장치에서 사용되는 컬러 필터 기판(6)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 블랙 매트릭스(8)가 형성된 패턴 영역(7)의 어느 한 단부의 소정 위치에, 화살표 A 방향으로 뻗은 가늘고 긴 형태의 얼라인먼트 마크(10)가 한 개 형성되어 있고, 상기 얼라인먼트 마크(10)가 형성된 측을 선두로 하여 반송되도록 되어 있으므로, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 먼저 촬상 수단(3)에 의하여 상기 얼라인먼트 마크(10)가 촬상된다. 이에 따라, 노광 광원 구동부(21)가 구동되어 노광 광원(12)이 점등되고, 노광이 개시된다.

동시에, 제어부(28)에서는 얼라인먼트 마크(10)의 예를 들면 좌측 가장자리부를 검지한 수광 소자(18n)의 셀 번호가 미리 기억부(26)에 기억된 기준 수광 소자(18s)의 셀 번호와 비교된다. 또한, 그 어긋남량이 연산부(27)에서 산출되고, 상기 어긋남량이 제로가 되도록 얼라인먼트 기구(19)가 얼라인먼트 기구 컨트롤러(22)에 의하여 구동 제어되며, 반송 수단(1)의 적재면(1a)에 평행한 면 내에서 도 5(b)에 나타낸 화살표 C 방향으로 노광 광학계(2)의 포토마스크(17)와 촬상 수단(3)이 일체적으로 이동된다. 이에 따라, 상기 얼라인먼트 마크(10)가 촬상 수단(3)의 기준 수광 소자(18s)에 위치 결정되면, 상기 얼라인먼트 마크(10)와 소정의 위치 관계를 갖는 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S1)와, 상기 기준 수광 소자(18s)와 소정의 위치 관계를 갖는 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)가 합치되어, 도 2에 사선으로 표시한 바와 같이, 목표 위치에 스트라이프 형상의 노광 패턴(29)을 형성할 수 있게 된다.

다음으로, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터 기판(6)의 블랙 매트릭스(8)의 각 픽셀(9)에 대응하여 설치되고, 얼라인먼트 마크(10)보다 길이가 짧은 얼라인먼트 확인 마크(11)가 촬상 수단(3)에 의하여 촬상된다. 또한, 제어 수단(4)은, 얼라인먼트 마크(10)와 상기 얼라인먼트 마크(10)의 좌우에 배열된 동일한 개수의 얼라인먼트 확인 마크(11)를 검출한 각 수광 소자(18)의 셀 번호를 독출하여 이들의 평균값을 연산부(27)에서 연산하고, 그 결과를 기준 수광 소자(18s)의 셀 번호와 비교한다. 이때, 양자가 일치하는 경우에는 얼라인먼트가 정확하게 이루어졌다고 판단한다. 또한, 얼라인먼트 확인 마크(11)의 피치를 촬상 수단(3)에 의하여 취득한 화상 데이터로부터 독출하고, 미리 기억부(26)에 기억된 설계값과 비교함으로써, 그 어긋남량으로부터 투영 렌즈(14)의 배율의 정확성이나 컬러 필터 기판(6)의 팽창 또는 수축을 확인할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 확인 마크(11)에 의한 확인에서 이상(異常)이 검출된 경우에는, 노광 동작을 정지하는 동시에 이상에 대하여 경보하도록 하여도 좋다.

그 후에는, 촬상 수단(3)에 의하여 취득된 화상 데이터에 기초하여 얼라인먼트 기구(19)의 이동이 제어되고, 컬러 필터 기판(6)의 기준 위치(S1)인 좌단 픽셀(9a)의 좌상단 모서리부에 포토마스크(17)의 기준 위치(S2)가 위치 결정되어 노광이 진행된다. 또한, 반송 중에 컬러 필터 기판(6)에 회전 어긋남이 발생한 경우에는, 상기 얼라인먼트 기구(19)가 제어되어, 포토마스크(17)의 중심을 중심축으로 하여 노광 광학계(2)와 촬상 수단(3)을 일체적으로 회동(θ)하여 회전 어긋남을 조정한다. 이에 따라, 포토마스크(17)는 컬러 필터 기판(6)이 좌우로 흔들리면서 반송되어도 그것에 추종하여 움직이면서, 도 2에 도시된 바와 같이, 목표로 하는 위치에 노광 패턴(29)이 높은 정밀도로 형성된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서 얼라인먼트 마크(10) 및 얼라인먼트 확인 마크(11)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 화살표 A 방향으로 가늘고 길게 뻗은 형상으로 형성된 것이지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 촬상 수단(3)의 수광 소자(18)에 의하여 검출 가능하면 직사각형 형태 또는 선 형태이어도 좋고, 또한 블랙 매트릭스(8)의 픽셀(9)의 폭과 거의 동일한 폭으로 형성될 수도 있다. 또한, 이상의 설명에서는 얼라인먼트 마크(10)가 한 개인 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 소정 간격으로 복수 개 형성하여도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 촬상 수단(3)이 노광 광학계(2)에 의한 노광 위치에 근접한 위치를 촬상하도록 배치된 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 촬상 수단(3)이 노광 광학계(2)에 의한 노광 위치의 반송 방향 바로 앞쪽을 촬상하도록 배치된 것이어도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 노광 광학계(2)에 투영 렌즈(14)가 설치되어 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 투영 렌즈(14)가 없는 근접 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는 피노광체가 컬러 필터 기판(6)인 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 피노광체는 액정 표시 패널의 TFT 기판이어도 좋고, 반도체 기판이어도 좋다. 이 경우, 피노광체가 불투명 기판일 경우에는 조명 광원(20)은 반송 수단(1)의 위쪽에 배치된 낙사(落射) 조명으로 하는 것이 바람직하다.

Claims

표면에 설정된 패턴 영역에 다수의 기능 패턴이 형성되고, 상기 패턴 영역의 어느 한 단부측의 소정 위치에 적어도 한 개의 얼라인먼트 마크가 형성된 피노광체를 적재하고, 상기 얼라인먼트 마크가 형성된 측을 선두로 하여 상기 피노광체를 반송하는 반송 수단과,

상기 반송 수단의 위쪽에 배치되고, 노광 광원으로부터 발사되는 노광광을 마스크 스테이지에 적재된 포토마스크를 통하여 상기 피노광체에 조사하는 노광 광학계와,

상기 반송 수단의 피노광체의 적재면에 평행한 면 내에서 상기 피노광체의 반송 방향과 직교하는 방향으로 상기 노광 광학계와 일체적으로 이동 가능하게 하고, 상기 이동 방향을 따라 나란히 배치된 다수의 수광 소자를 가지며, 상기 피노광체의 기능 패턴과 얼라인먼트 마크를 촬상하는 촬상 수단과,

상기 촬상 수단에 의하여 취득된 상기 얼라인먼트 마크의 검출 출력에 기초하여 상기 피노광체 위의 기준 위치와 상기 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치의 어긋남을 산출하고, 이 어긋남을 보정하도록 상기 노광 광학계와 촬상 수단을 이동시키는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 수광 소자가 일직선으로 나란히 배치된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 노광 광학계에 의한 노광 위치의 반송 방향 바로 앞쪽을 촬상하도록 배치된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 노광 광학계는 상기 마스크 스테이지와 상기 반송 수단의 사이에 설치되고, 상기 포토마스크에 형성된 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 투영하는 투영 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제4항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 마스크 스테이지와 상기 투영 렌즈 사이에서 상기 노광 광학계의 광로와는 다른 방향으로 편향된 광로 상에 배치된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 포토마스크의 기준 위치와 소정의 위치 관계를 가지고 상기 촬상 수단에 미리 설정된 기준 수광 소자와 상기 피노광체의 얼라인먼트 마크를 검출한 수광 소자의 어긋남량을 산출하고, 상기 어긋남량이 제로가 되도록 상기 촬상 수단과 상기 노광 광학계를 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
한 방향으로 반송되면서 포토마스크를 통하여 노광광이 조사되어 소정 위치에 소정 형상의 노광 패턴이 형성되는 피노광체로서,

표면에 설정된 패턴 영역에 다수 형성된 기능 패턴과,

상기 패턴 영역의 어느 한 단부측의 소정 위치에, 상기 패턴 영역에 미리 설정된 기준 위치와 상기 포토마스크에 미리 설정된 기준 위치의 위치 어긋남을 보정하고 얼라인먼트를 취하기 위하여, 적어도 한 개 형성된 얼라인먼트 마크를 구비한 것을 특징으로 하는 피노광체.
제7항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크의 옆에 나란히 얼라인먼트 상태를 확인하기 위한 얼라인먼트 확인 마크를, 상기 패턴 영역에 복수 개 배치된 기능 패턴과 동일한 간격으로 형성한 것을 특징으로 하는 피노광체.