KR20090013676A

KR20090013676A - 띠형상 워크의 노광 장치 및 띠형상 워크의 노광 장치에있어서의 포커스 조정 방법

Info

Publication number: KR20090013676A
Application number: KR1020080052471A
Authority: KR
Inventors: 기요타카 시바타
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-02-05
Also published as: JP2009037026A; CN101359188A; TW200907595A; JP5104107B2; TWI381252B; KR101217406B1; CN101359188B

Abstract

노광 처리의 도중에 포커스 조정을 행할 수 있고, 포커스 조정 전용의 조명 수단이나 수상(受像) 수단을 추가하지 않고 단시간에 포커스 조정할 수 있도록 하는 것이다.

마스크(M)에 형성되어 있는 패턴을 띠형상 워크(W)에 투영하여, 노광하는 띠형상 워크의 노광 장치에서, 마스크(M)의 얼라인먼트 마크(MAM)의 내측에 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴(FP)을 형성한다. 또, 워크 스테이지(10)의 관통구멍 또는 노치(10a) 상에 광투과 부재(10b)를 배치하고, 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴(AP)을 형성한다. 마스크와 띠형상 워크의 얼라인먼트 마크를, 얼라인먼트 현미경(12)으로 검출하여, 마스크(M)와 띠형상 워크(W)의 위치 맞춤을 행하고, 다음에, 얼라인먼트 현미경(12)에 의해, 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴(FP)과 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴(AP)을 검출하여 포커스 조정을 행한다.

Description

띠형상 워크의 노광 장치 및 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서의 포커스 조정 방법{EXPOSING APPARATUS FOR BAND SHAPED WORKS AND FOCUS ADJUSTING METHOD IN THE SAME}

본 발명은, TAB(Tape Automated Bonding)나 FPC(Flexible Printed Circuit)와 같은 긴 띠형상 워크에 패턴을 형성하기 위한 노광 장치 및 그 노광 장치에 있어서의 포커스의 조정 방법에 관한 것이다.

액정 등의 디스플레이 패널, 휴대전화, 디지털 카메라, IC 카드 등에서는, 두께 25μm∼125μm 정도의 폴리에스테르나 폴리이미드 등의 수지 필름 상에 집적 회로를 실장한 필름 회로 기판이 이용되고 있다. 필름 회로 기판은, 그 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 폭 160mm, 두께 100μm, 길이 수백 m인 띠형상의 워크이고, 통상 릴에 감겨져 있다.

또, 필름 회로 기판은, 상기의 수지 필름 상에, 도전체(예를 들면 구리박)가 붙여져 있다. 필름 회로 기판의 제조는, 레지스트를 도포하는 공정, 원하는 회로 패턴을 전사하는 노광 공정, 레지스트의 현상 공정, 필요 없는 도전체를 제거하는 에칭 공정 등을, 예를 들면 4회에서 5회, 반복함으로써 행해진다. 각 공정에 있어 서는, 필름 회로 기판이 릴로부터 풀어내어져, 처리 가공되고, 다시 릴에 감겨진다. 이하 필름 회로 기판의 것을 띠형상 워크라고 부른다.

상기 띠형상 워크를 반송하면서 각 노광 영역에 회로 패턴 전사하는 노광 장치는 예를 들면 특허 문헌 1 등에 개시되어 있다.

도 5에 띠형상 워크의 노광 장치의 구성의 일례를 나타낸다.

띠형상 워크(W)(이하, 간단히 워크(W)라고도 한다)는, 워크(W)를 보호하는 스페이서와 서로 겹쳐져 권출(卷出) 롤(1)에 롤형상으로 감겨져 있다. 권출 롤(1)로부터 인출할 때, 스페이서는 스페이서 권취(卷取) 롤(1a)에 감겨진다.

권출 롤(1)로부터 나온 띠형상 워크(W)는, 늘어짐부(A1), 중간 가이드 롤(R2)을 거쳐 인코더 롤(R3)과 누름 롤(R3')에 의해 사이에 끼워져 지지된다. 인코더 롤(R3)은, 워크 반송 시, 후술하는 반송 롤에 있어서 슬립이 발생하고 있지 않는지를 확인하기 위한 롤이다.

권출 롤(1)로부터 인출된 띠형상 워크(W)는, 노광부(3)를 거쳐, 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4')에 의해 사이에 끼워져 지지된다. 워크(W)는, 반송 롤(R4)이 회전함으로써 설정된 소정량 반송되어, 노광부(3)의 워크 스테이지(10) 상으로 이송된다.

노광부(3) 상에는, 램프(4a)와 집광경(4b)으로 구성되는 광 조사부(4)와, 워크에 노광하는 패턴(마스크 패턴)을 갖는 마스크(M)와, 투영 렌즈(5)가 설치되어 있다. 또, 워크 스테이지(10)는 워크 스테이지 구동 기구(6) 상에 부착되어 있고, 상하, 좌우 방향으로 구동 가능함과 더불어, 워크 스테이지면에 수직인 축을 중심 으로 하여 회전 가능하다.

노광부(3)에서, 띠형상 워크(W)는, 노광되는 영역의 이면측이, 워크 스테이지(10)의 표면에 진공 흡착 등의 유지 수단에 의해 유지된다. 이것은, 투영 렌즈(5)에 의해 투영되는 마스크 패턴의 결상 위치에, 워크(W)의 노광하는 영역을 고정하여, 노광 중에 워크(W)가 광축 방향 또는 반송 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위해서이다.

도 6은, 도 5의 노광 장치의, 마스크, 투영 렌즈, 워크 스테이지의 부분을 추출하여 도시한 사시도이다.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, 마스크(M)에는, 2개소 얼라인먼트 마크(마스크 마크)(MAM)가 형성되고, 워크(W)에는 노광 영역마다 마스크 마크(MAM)의 수에 대응하여 2개소의 얼라인먼트 마크(워크 마크)(WAM)가 형성되어 있다. 또한, 본 예에서는 워크 마크(WAM)는, 띠형상 워크(W)의 주변부에 형성된 스루홀이지만, 띠형상 워크(W)가 광투과성인 경우는, 워크(W) 상에 마크(WAM)를 형성한 것이어도 된다.

또, 워크 스테이지(10)에는, 투영 렌즈(5)에 의해 마스크 마크(MAM)가 투영되는 위치(2개소)에, 노치(10a) 또는 관통구멍이 형성되고, 그 아래쪽에는 얼라인먼트 현미경(2대)(12)이 배치된다.

얼라인먼트 현미경(12)은, 워크 스테이지(10)의 노치(10a) 또는 관통구멍을 통해, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)를 검출한다.

워크 마크(WAM)가, 워크 스테이지(10)의 노치(10a) 상, 즉 얼라인먼트 현미 경(12) 상으로까지 반송되면, 워크 스테이지(10)에 흡착 유지된다.

얼라인먼트광 조명 수단(11)이, 도시하지 않은 이동 기구에 의해, 마스크(M)의 위쪽에 삽입된다. 얼라인먼트광 조명 수단(11)으로부터, 얼라인먼트광이, 마스크 마크(MAM)에 조사되고, 투영 렌즈(5)에 의해 마스크 마크상이, 워크 마크(WAM)인 스루홀을 통과하여 얼라인먼트 현미경(12) 상에 투영된다.

얼라인먼트 현미경(12)은, 투영된 마스크 마크상을 검출한다. 동시에 워크 마크(WAM)인 스루홀의 에지의 상도 검출한다.

도 5에 나타낸 제어부(20)는, 얼라인먼트 현미경(12)에 의해 검출한 마스크 마크(MAM)상과 워크 마크(WAM)의 에지상을 입력하여 화상 처리한다. 그리고, 이 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치 정보에 의거해, 양자가 소정의 위치 관계가 되도록 워크 스테이지 구동 기구(6)를 구동하여, 회로 등의 마스크 패턴을 형성한 마스크(M)와 워크(W)의 노광 영역을 위치 맞춤한다.

위치 맞춤 종료 후, 광 조사부(4)로부터 방사되는 노광광이 마스크(M), 투영 렌즈(5)를 통해 워크(W)에 조사되고, 마스크 패턴이 워크(W)에 전사된다.

노광이 종료되면, 띠형상 워크(W)는 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4')에 의해 사이에 끼워져 지지되고, 다음의 노광 영역이 워크 스테이지(10) 상에 오도록 반송되어 노광된다.

이와 같이 하여 띠형상 워크(W)는 순차적으로 노광되고, 가이드 롤(R5), 늘어짐부(A2)를 거쳐 권취 롤(2)에 감겨진다. 그 때, 스페이서 권출 롤(2a)로부터 스페이서가 송출되고, 노광이 완료된 띠형상 워크(W)는, 스페이서와 함께 권취 롤(2)에 감겨진다.

워크 스테이지(10)의 표면 위치는, 미리 상기 워크 스테이지 구동 기구(6)에 의해, 투영 렌즈(5)의 포커스 위치로 조절되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본국 특허 제2886675호 공보

필름 회로 기판에 형성되는 회로 패턴은, 전자기기의 고속화, 다기능화, 소형화에 따라, 고밀도화, 미세화되어 오고 있고, 노광 장치의 노광 정밀도도 해마다 높은 것이 요구되어 오고 있다. 그 때문에, 노광 장치의 투영 렌즈는, 보다 높은 해상도의 것이 필요해지고 있다. 그러나, 노광 장치에 고해상도의 투영 렌즈를 탑재하면, 종래에는 필요가 없었던 포커스 조정을 행할 필요가 생겼다.

그 이유를 이하에 설명한다. 또한, 포커스 조정이란, 워크 상에 투영되는 마스크 패턴상의 포커스를 맞추는 것이다.

(1) 투영 렌즈의 포커스 위치는, 설계된 위치에 대해, 온도 변화에 따른 렌즈의 팽창 수축이나 기압의 변화에 따른 렌즈와 렌즈 사이의 공기의 굴절률의 변화에 의해 변화한다.

포커스 위치의 변화가, 투영 렌즈의 초점 심도 내이면 문제가 없다. 그러나, 포커스 위치의 변화가, 초점 심도보다 커지면, 노광 정밀도가 저하한다.

(2) 투영 렌즈는, 일반적으로, 해상도를 높게 하면 초점 심도가 얕아지는 경향이 있다. 예를 들면, 해상도가 6μm 정도인 투영 렌즈에서는, 초점 심도는 약 50μm이었던 것이, 해상도가 4μm 정도가 되면, 초점 심도는 약 30μm가 된다.

(3) 또, 투영 렌즈는 해상도를 높게 할수록 사용하는 렌즈의 매수가 증가하고, 렌즈를 지지하는 경통 내에는, 렌즈와 렌즈의 사이에 끼워진 공간이 많아진다. 이 공간의 압력은, 렌즈가 놓여지는 환경의 기압 변화에 추종하기 어렵고, 기압이 낮아지면, 렌즈에는 경통으로부터 외측으로 밀어내어지는 힘이 가해지고, 또, 기압이 높아지면, 반대로 경통의 내측으로 밀어내어지는 힘이 작용한다. 그 때문에, 고해상도의 투영 렌즈는, 기압 변동의 영향을 받기 쉬워지고, 포커스 위치의 변화도 커진다.

(4) 종래는, 노광 장치를 유저의 공장에 부착할 때, 마스크 패턴의 투영상이 워크 상에서 결상하도록, 마스크로부터 워크까지의 거리(상원화(像原畵)간 거리라고도 한다)를 조정하고, 장치를 설치한 방의 온도가 거의 일정해지도록 관리해 두면, 포커스 위치의 변화는 투영 렌즈의 초점 심도 내에 포함시킬 수 있었다. 즉, 상원화간 거리의 조정은, 장치 부착 시에 행하면, 그 후 재차 행할 필요는 없었다.

그러나, 노광 장치에 탑재하는 투영 렌즈가 고해상도의 것이 되면, 온도나 기압의 변화에 의해 발생하는 포커스 위치의 변화가, 투영 렌즈의 초점 심도보다 커진다.

포커스 위치의 변화 원인은, 상기와 같이, 온도 변화와 기압 변화에 의해 발생하지만, 특히 큰 영향을 주는 것이, 장치가 가동함으로써 발생하는 온도 변화이다.

장치가 가동함으로써 발생하는 온도 변화에는, 주로 다음의 3개가 있다.

(a) 노광광이 투영 렌즈를 통과할 때, 렌즈가 광 에너지를 흡수하여 온도가 상승한다. 한편, 워크의 교환 등에 의해 셔터가 닫혀, 광이 렌즈를 통과하지 않게 되면 렌즈의 온도는 내려간다. 이 온도 변화에 의해 렌즈가 팽창 수축하여, 포커스 위치가 변화한다.

(b) 렌즈의 온도 변화에 따라, 렌즈를 유지하는 경통도 열 전도에 의해 온도가 변화하여, 팽창 수축한다. 이에 의해 렌즈의 위치가 변화하여, 포커스 위치가 변화한다.

(c) 상기의 경통의 온도 변화나, 노광광을 출사하는 광원부의 열이, 장치의 하우징에 전달되어, 장치 전체가 팽창 수축한다. 이에 의해, 마스크 스테이지로부터 워크 스테이지까지의 거리가 변화하여, 포커스 위치가 변화한다.

따라서, 원하는 노광 정밀도를 유지하기 위해서는, 하루에 여러 차례 소정 시간이나 노광의 회수마다 정기적으로, 포커스 위치의 확인을 행하여, 마스크의 투영상이 워크 상에 결상하도록, 마스크와 워크의 위치(상원화간 거리)의 조정(포커스 조정)을 행할 필요가 있다.

포커스 조정을 행하는 가장 단순한 방법은, 포커스 조정용의 패턴을, 실제로 상원화간 거리를 변화시켜 워크 상에 노광하고, 그 현상 결과로부터, 가장 정밀도 좋게 패턴이 형성되는 위치로 상원화간 거리를 설정하는 것이다. 그러나, 이 방법은, 다음과 같은 문제가 있다.

노광 현상을 반복하여 행할 필요가 있기 때문에, 조정 설정에 시간이 걸려, 하루에 몇 번이나 행하는 것은 현실적이지 않다.

가령 상기의 방법으로 포커스 조정을 행하는 것으로 하여, 노광 처리의 도중(로트의 도중)에 행하는 경우를 생각한다. 워크가 낱장(枚葉)이면, 어떤 워크의 노광 처리가 종료되어 장치로부터 반출되었을 때, 다음의 워크가 반입되는 것을 일시 정지한다. 그리고, 마스크와 워크를 포커스 조정용의 것으로 교환하여, 포커스 조정을 행한다.

그러나, 워크가 띠형상인 경우, 워크의 도중에 끊어진 부분이 없기 때문에, 마스크와 워크를 교환하는 것은 곤란하다. 따라서, 노광 처리의 도중(로트의 도중)에 포커스 조정을 행할 수 없다.

또, 노광 현상을 행하지 않고 포커스를 조정하는 방법으로서, 마스크의 패턴을, 투영 렌즈를 통해 투영하고, 투영된 패턴 상을 검출하여, 그 포커스가 맞도록 상원화간 거리를 조정하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 이것에도 다음과 같은 문제가 있다.

투영상을 이용하여 포커스 조정을 행하는 경우, 마스크의 어딘가에 포커스 조정용의 패턴을 형성하게 된다. 또, 이 포커스 조정용의 패턴을 조명하는 조명 수단과, 투영된 패턴상을 검출 수상하는 수상 수단이 필요해진다. 그러나, 포커스 조정용의 조명 수단이나 수상 수단을 설치하는 것은, 장치의 비용 상승으로 이어진다.

그래서, 위치 맞춤용으로 형성되어 있는 마스크 마크를 사용하여 포커스 조정을 행하는(마스크 얼라인먼트 마크를 포커스 조정용 패턴과 겸용하는) 것도 생각할 수 있다. 마스크 마크는, 얼라인먼트 조명계에 의해, 얼라인먼트 현미경 상에 투영되므로, 마스크 마크를 사용하여 포커스 조정을 행할 수 있으면, 새롭게 조명 수단이나 수상 수단을 설치할 필요가 없다.

그러나, 다음에 설명하는 바와 같이, 이 방법에도 문제가 있다.

현재 상태의 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서 필요하게 되는 위치 맞춤 정 밀도는 약 ±5μm이고, 이 정밀도를 달성하기 위한 마스크 마크의 크기는, 예를 들면 직경이 약 0.5mm인 원이다(워크 마크인 스루홀의 직경은 약 1mm).

한편, 예를 들면 해상도가 4μm인 투영 렌즈의 포커스 조정을 하려고 하면, 그것과 동등한 패턴상이, 초점이 맞아 보이는지 보이지 않는지를 확인하여 조정을 행하게 된다. 따라서, 포커스 조정용의 패턴은, 수 μm(예를 들면 6μm)의 라인·앤드·스페이스(L&S)의 패턴일 필요가 있다. 따라서, 마스크 마크는 너무 커서, 포커스 조정용으로는 사용할 수 없다.

또, 얼라인먼트 현미경에는, 그 수상면에 투영상을 결상시키기 위한 렌즈가 설치되어 있다. 그 때문에, 얼라인먼트 현미경도, 투영 렌즈와 동일하게, 온도나 기압의 변화에 따라 포커스 위치에 변화가 발생한다. 따라서, 얼라인먼트 현미경에 포커스 조정용 패턴을 수상시켜 포커스 조정을 행하는 경우, 얼라인먼트 현미경의 포커스 위치의 변화도 보정할 필요가 생기지만, 그 방법은 확립되어 있지 않다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 띠형상 워크의 노광 장치에서, 워크가 띠형상이어도 노광 처리의 도중(로트의 도중)에 포커스 조정을 행할 수 있고, 또, 포커스 조정 전용의 조명 수단이나 수상 수단을 추가하지 않고, 또한 장치의 비용 상승을 초래하지 않으며, 단시간에 포커스 조정을 할 수 있도록 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는, 상기 워크 스테이지의 관통구멍 또는 노치 상에 광투과 부재를 설치하고, 이 광투과 부재에 얼라인먼트 현 미경용 포커스 조정 패턴을 형성하고, 또, 마스크에 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴을 형성하고, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴과 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 검출하여, 포커스 조정을 행한다.

즉, 이하와 같이 하여 포커스 조정을 행한다.

(1) 노광광을 조사하는 광 조사부와, 패턴과 마스크 얼라인먼트 마크가 형성된 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와, 워크 얼라인먼트 마크가 형성된 긴 띠형상 워크를 유지하고, 노치 또는 관통구멍이 형성된 워크 스테이지와, 상기 마스크에 형성되어 있는 패턴을, 상기 워크에 투영하는 투영 렌즈와, 상기 워크 스테이지의 관통구멍 또는 노치 상에 배치된 광투과 부재와, 상기 광투과 부재의 아래쪽에 설치된 얼라인먼트 현미경과, 이 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 마스크 얼라인먼트 마크와 상기 워크 얼라인먼트 마크를 검출하여, 마스크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비한 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서, 상기 마스크에 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴을 형성하고, 또, 상기 광투과 부재에 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 형성하고, 상기 제어부가, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴과 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 검출하여 포커스 조정을 행한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 얼라인먼트 현미경은, 저배율로 화상을 검출하는 제1 수상부와, 고배율로 화상을 수상하는 제2 수상부를 구비하고, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행할 때에는, 제1 수상부에서 얼라인먼트 마크를 검출하고, 포커스 조 정을 행할 때에는, 제2 수상부에서 포커스 조정 패턴을 검출한다.

(3) 상기 (1) (2)에 있어서, 마스크에 형성되는 마스크 얼라인먼트 마크를 둥근 고리형상으로 하고, 상기 마스크에 형성되는 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴을, 상기 마스크 얼라인먼트 마크의 둥근 고리의 내측에 형성되어 있는 라인과 스페이스로 된 패턴으로 한다.

(4) 상기 (1) (2) (3)에 있어서, 워크 얼라인먼트 마크를, 띠형상 워크에 형성된 관통구멍으로 한다.

(5) 상기 (1)∼(4)의 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서의 포커스 조정 방법이고, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 수상하여, 이 패턴의 포커스가 맞도록 워크 스테이지를 광축 방향(Z방향)으로 이동시키는 제1 공정과, 상기 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴을 수상하여, 이 패턴의 포커스가 맞도록 마스크 스테이지를 광축 방향(Z방향)으로 이동시키는 제2 공정과, 상기 공정 종료 시의 마스크 스테이지로부터 워크 스테이지까지의 거리를 유지한 상태로, 상기 투영 렌즈에 대해 워크 스테이지와 마스크 스테이지가 동일한 거리가 되도록, 마스크 스테이지와 워크 스테이지를 이동시키는 제3 공정을 구비한다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 마스크에 포커스 조정용의 패턴을 형성하고, 그 투영상을 얼라인먼트 현미경에 의해 검출 촬상하여, 포커스가 맞도록 상원화간 거리의 조정을 행하므로, 실제로 패턴을 노광 현상하지 않고, 단시간에 포커스 조정을 행할 수 있다.

(2) 마스크에 형성하는 포커스 조정용의 패턴은, 마스크에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크를 둥근 고리형상으로 하여 그 내측에 형성하므로, 워크의 도중에 끊어진 부분이 없는 띠형상 워크여도, 노광 처리의 도중(로트의 도중)에 포커스 조정을 행할 수 있다.

(3) 또한, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행함으로써, 포커스 조정용의 패턴을 얼라인먼트 현미경의 시야 내에 위치 맞춤할 수 있다. 따라서, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하면, 바로 포커스 조정의 작업으로 이동할 수 있어, 로트의 도중에 포커스 조정을 행해도, 스루풋의 저하를 최대한 방지할 수 있다.

(4) 워크 스테이지에, 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정용의 패턴을 설치하였으므로, 상원화간 거리의 조정 시, 얼라인먼트 현미경의 포커스 위치의 변화분을 보정할 수 있다.

도 1, 도 2에 본 발명의 실시예의 장치 구성을 나타낸다. 도 1은 본 실시예의 띠형상 워크의 노광 장치의 전체 구성을 도시하고, 도 2는 도 1에 나타낸 장치에 있어서, 얼라인먼트광 조명 수단, 마스크 스테이지, 투영 렌즈, 워크 스테이지, 얼라인먼트 현미경의 부분을 추출하여 도시한 도면이다.

도 1, 도 2에 있어서, 마스크 스테이지(13)는, 마스크 스테이지 이동 기구(14)에 의해, 적어도 Z방향(광축 방향, 도면 상하 방향)으로 이동한다.

워크 스테이지(10)도, 워크 스테이지 이동 기구(6)에 의해, 광축 방향(Z방 향, 도면 상하 방향)으로 이동한다.

마스크 스테이지(13)와 워크 스테이지(10)는, 투영 렌즈(5)의 초점 거리(설계치)의 위치를, 각각의 스테이지의 Z방향(광축 방향)의 원점 위치로서 이동한다. 제어부(20)는, 원점 위치와, 각각의 스테이지(14, 10)의 Z방향(광축 방향)의 이동 원점으로서 기억하고 있다.

워크 스테이지(10)에는 노치(10a) 또는 관통구멍이 설치되고, 그 아래에 얼라인먼트 현미경(12)이 배치된다. 또한, 얼라인먼트 현미경(12)은, 워크 스테이지(10)의 이동에 대해 독립되어 있다.

워크 스테이지(10)의 노치 또는 관통구멍(이하에서는 주로 노치로서 설명한다)(10a)에는, 노광 파장광이 통과하는 재질의 유리판(10b)이 끼워 넣어져 있다. 유리판(10b)은 워크 스테이지(10)의 표면보다 위로 튀어나오지 않도록 한다.

얼라인먼트 현미경(12)은 이 유리판(10b)의 아래에 배치된다. 종래예와 동일하게, 얼라인먼트 현미경(12)은, 얼라인먼트 마크(MAM)가 형성되는 위치에, 그 수에 맞추어 설치된다. 본 실시예에 있어서는, 얼라인먼트 마크(MAM)는 2개소에 형성되어 있으므로, 얼라인먼트 현미경(12)도 그것에 맞추어 2대 설치한다.

또, 얼라인먼트 현미경(12)은, 1대에 대해, 화상을 수상하는 CCD 카메라를 2개 구비하고 있다. 한쪽이 저배율용이고, 또 한쪽이 고배율용이다. 광로를 전환함으로써 배율을 변경한다. 낮은 배율(예를 들면 1.5배)은, 마스크와 워크의 위치 맞춤 시에, 마스크 마크와 워크 마크를 검출하기 위해 사용한다. 한편, 높은 배율(예를 들면 10배)은, 포커스 조절 시에 포커스 조정용 패턴을 검출하기 위해 사 용한다.

상기 이외의 구성은, 도 5와 기본적으로 동일하며, 권출 롤(1)로부터 나온 띠형상 워크(W)는, 늘어짐부(A1), 중간 가이드 롤(R2)을 거쳐 인코더 롤(R3)과 누름 롤(R3')에 의해 사이에 끼워져 지지되고, 노광부(3)를 거쳐, 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4')에 의해 사이에 끼워져 지지되어 반송된다. 워크(W)는, 반송 롤(R4)이 회전함으로써 설정된 소정량이 반송되어, 노광부(3)의 워크 스테이지(10) 상으로 이송된다.

노광부(3) 상에는, 램프(4a)와 집광경(4b)으로 구성되는 광 조사부(4)와, 워크에 노광하는 패턴(마스크 패턴)을 갖는 마스크(M)와, 투영 렌즈(5)가 설치되어 있다. 또, 워크 스테이지(10)는 워크 스테이지 구동 기구(6) 상에 부착되어 있고, 상하, 좌우 방향으로 구동 가능함과 더불어, 워크 스테이지면에 수직인 축을 중심으로 하여 회전 가능하다.

띠형상 워크(W)는, 노광부(3)에서 위치 맞춤된 후, 노광되고, 노광된 띠형상 워크(W)는, 가이드 롤(R5), 늘어짐부(A2)를 거쳐 권취 롤(2)에 감겨진다.

여기에서, 투영 렌즈의 포커스 조정용의 패턴과, 얼라인먼트 현미경용의 포커스 조정용의 패턴에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이, 마스크 마크의 크기(예를 들면 직경 0.5mm)와, 포커스 조정용 패턴의 크기(예를 들면 6μm의 L&S)는 다르다. 이 크기의 차이를 이용하여, 포커스 조정용 패턴을 마스크 마크의 내측에 형성한다.

즉, 도 3(a)(b)에 나타낸 바와 같이, 마스크 마크(MAM)를, 외형이 예를 들면 φ0.5mm이고 내경이 φ0.3mm인 둥근 고리(원형 고리) 형상으로 한다. 그리고, 예를 들면 6μm의 L&S의 포커스 조정용 패턴(이하 포커스 패턴(FP))을 φ0.3mm의 내경의 내측에 형성한다. 따라서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 시, 마스크 마크(MAM)가 얼라인먼트 현미경 상에 투영될 때, 포커스 패턴(FP)도 동시에 얼라인먼트 현미경(12) 상에 투영된다. 또한, 도 3(a)는, 마스크 마크(MAM)와 포커스 패턴(FP)의 투영상, 스루홀(워크 마크(WAM))의 에지, 및 유리판에 형성된 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정용의 패턴(AP)을 확대하여 도시한 도면이고, 도 3(b)는 (a)의 마스크 마크와 포커스 패턴(FP와 AP)을 확대하여 도시한 도면이다.

얼라인먼트 현미경용의 포커스 조정용의 패턴(AP)은, 워크 스테이지(10)의 노치 또는 관통구멍에 끼워 넣어진 유리판(10b)에 형성된다.

패턴(AP)을 형성하는 위치는, 마스크 마크(MAM)나 포커스 패턴(FP)이 투영되었을 때 겹치지 않는 위치로서, 얼라인먼트 현미경(12)의 시야 내로 한다. 예를 들면, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 둥근 고리형상의 마스크 마크상의 내측으로서, 포커스 패턴(FP)상의 옆이다.

다음에, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 및 투영 렌즈 및 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정의 순서에 대해 설명한다.

(1) 워크(W)가, 반송 롤(R4)이 회전함으로써, 미리 설정된 거리만큼 반송되고, 워크 마크(WAM)인 스루홀이 얼라인먼트 현미경(12) 상에서 정지한다. 워크(W)에는, 노광 영역마다 소정의 피치로 스루홀이 형성되어 있고, 반송 롤(R4)은, 그 피치에 상당하는 거리분만큼 회전한다. 워크(W)가 워크 스테이지(10) 상에 유지된 다.

(2) 얼라인먼트광 조명 수단 이동 기구(11a)에 의해 얼라인먼트광 조명 수단(11)이, 마스크(M)의 위쪽(마스크(M)와 광 조사부(4)의 사이)에 삽입된다.

얼라인먼트광 조명 수단(11)은, 얼라인먼트광을, 마스크 마크(MAM)와 그 안에 형성되어 있는 포커스 패턴(FP)에 대해 조사한다. 여기에서, 얼라인먼트광의 파장은, 광 조사부(4)로부터 조사되는 노광광과 동일한 파장이다.

(3) 얼라인먼트광에 의해 조명된 마스크 마크(MAM)와 포커스 패턴(FP)의 상이, 워크 스테이지(10)의 노치 또는 관통구멍에 설치한 유리판(10b) 상에 투영된다.

얼라인먼트 현미경은, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 마스크 마크(MAM)와 포커스 패턴(FP)의 투영상, 및 워크 마크(WAM)인 스루홀의 에지, 유리판에 형성된 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정용의 패턴(AP)을 수상한다.

(4) 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤은, 둥근 고리형상의 마스크 마크(MAM)와, 워크 마크(WAM)인 스루홀의 에지가 미리 설정된 위치 관계가 되도록 행해진다. 이 때, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 검출은, 얼라인먼트 현미경의 낮은 배율을 사용한다. 제어부(20)는, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치 정보에 의거하여 위치 맞춤을 행한다.

마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤에 의해, 둥근 고리형상의 마스크 마크(MAM)와 스루홀의 워크 마크(WAM)가 소정의 위치 관계가 된다. 이에 의해, 둥근 고리형상의 마스크 마크(MAM)의 내측에 형성된 투영 렌즈용 포커스 패턴(FP)과, 워 크 스테이지의 유리판 상에 형성되어 있는 얼라인먼트 현미경용 포커스 패턴(AP)이, 얼라인먼트 현미경의 시야 내에 나란히 배치되게 된다. 이에 의해, 이하의 포커스 조정 동작이 가능해진다.

(5) 투영 렌즈(5)의 포커스 조정 및 얼라인먼트 현미경(12)의 포커스 조정은, 다음의 순서로 행한다. 또한, 이 때, 포커스 패턴(FP와 AP)의 검출은, 얼라인먼트 현미경의 높은 배율을 사용한다.

도 4의 (a)∼(d)는, 포커스 조정 시에 있어서의 마스크와 워크의 움직임을 설명하는 도면이고, 본 실시예의 포커스 조정의 순서를 도 4를 이용하여 설명한다.

(a) 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 현미경(12)은, 유리판(10b) 상에 투영된, 투영 렌즈 포커스 조정용 패턴(FP)과, 유리판(10b) 상에 형성되어 있는 얼라인먼트 현미경 포커스 조정용 패턴(AP)을 동시에 수상한다. 그 수상 신호는 제어부(20)로 이송된다.

제어부(20)는, 수상한 투영 렌즈용 포커스 패턴(FP)과 얼라인먼트 현미경용 포커스 패턴(AP)의 상을 화상 처리한다.

여기에서, 마스크 스테이지(13)와 워크 스테이지(10)는, 원점 위치에 있다. 원점 위치란, 상기한 바와 같이, 투영 렌즈(5)의 초점 거리(설계치)의 위치이다.

(b) 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정을 행한다. 즉, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 제어부(20)는, 패턴(AP)의 포커스가 맞도록, 워크 스테이지(10)를 상하 방향(광축 방향·Z방향)으로 이동시킨다. 패턴(AP)의 포커스가 맞으면, 제어부(20)는, 워크 스테이지(10)의 이동을 정지하고, 원점 위치로부터의 이동 거리 A 를 기억한다.

(c) 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 제어부(20)는, 패턴(FP)의 포커스가 맞도록, 마스크 스테이지(14)를 상하 방향(광축 방향·Z방향)으로 이동시킨다. 패턴(FP)의 포커스가 맞으면, 제어부(20)는, 마스크 스테이지(14)의 이동을 정지하고, 원점 위치로부터의 이동 거리 B를 기억한다. 마스크 스테이지의 이동 거리 B는, 반드시 워크 스테이지(10)의 이동 거리 A보다 커진다.

또한, 얼라인먼트 현미경(12)의 포커스 조정과 투영 렌즈(5)의 포커스 조정은, 순서를 반대로 행해도 되고, 동시에 행해도 된다.

이 상태로, 얼라인먼트 현미경은, 워크 스테이지(10)의 유리(10b) 상에 포커스가 맞아 있고, 포커스 패턴(FP)상은, 워크 스테이지(10)의 유리 상에, 포커스가 맞은 상태로 투영되어 있다. 이 상태에 있어서의 마스크 스테이지(14)로부터 워크 스테이지(10)까지의 거리가, 현재의 환경에 있어서의 노광 장치의 포커스가 맞는 상원화간 거리 D이다.

여기에서, 포커스가 맞아 있기 때문에 이 상태로 노광 처리를 할 수 있는가 하면 그렇지 않다. 이 상태에서는, 통상, 마스크(M)로부터 투영 렌즈(5)까지의 거리와, 투영 렌즈(5)로부터 워크 스테이지(10)까지의 거리가 동일하지 않다. 양자의 거리가 동일하지 않으면, 투영상에는 수차에 의한 왜곡이 발생한다.

그 때문에, 이 상원화간 거리 D를 유지한 상태로, 마스크(M)로부터 투영 렌즈(5)까지의 거리와, 투영 렌즈(5)로부터 워크 스테이지(10)까지의 거리가 서로 동일해지도록, 마스크 스테이지(14)와 워크 스테이지(10)를 이동시키지 않으면 안 된 다.

(d) 그래서, 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, 상기에서 기억한 마스크 스테이지(14)의 이동 거리 B로부터 워크 스테이지(10)의 이동 거리 A를 빼고, 그 값을 2로 나눈다. 이 값을 C로 한다. 그리고, 마스크 스테이지(14)는, 그 원점 위치로부터 위쪽 방향으로 거리 C의 위치로, 또 워크 스테이지(10)는, 그 원점 위치로부터 아래쪽 방향으로 거리 C의 위치로 이동시킨다. 이와 같이 하면, 포커스가 맞는 상원화간 거리 D를 유지한 상태로, 마스크(M)로부터 투영 렌즈(5)까지의 거리와, 투영 렌즈(5)로부터 워크 스테이지(10)까지의 거리를 동일하게 할 수 있다.

이상으로 투영 렌즈 및 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정이 종료된다.

이상과 같이, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 및 포커스가 종료되면, 이 상태로, 노광 동작을 재개한다.

워크 상에는, 포커스가 맞은 마스크 패턴의 투영상이 얻어진다. 이 상태로, 광 조사부(4)로부터 방사되는 노광광이 마스크(M), 투영 렌즈(5)를 통해 워크(W)에 조사되고, 마스크 패턴이 워크(W)에 전사된다.

노광이 종료되면, 띠형상 워크(W)는 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4')에 의해 사이에 끼워져 지지되고, 다음의 노광 영역이 워크 스테이지(10) 상에 오도록 반송되어, 노광된다.

노광된 띠형상 워크(W)는, 전술한 바와 같이, 가이드 롤(R5), 늘어짐부(A2)를 거쳐 권취 롤(2)에 감겨진다. 그 때, 스페이서 권출 롤(2a)로부터 스페이서가 송출되고, 노광이 완료된 띠형상 워크(W)는, 스페이서와 함께 권취 롤(2)에 감겨진 다.

또한, 상기 실시예에서는, 워크 마크가, 띠형상 워크의 주변부에 형성된 스루홀인 경우에 대해 설명하였지만, 띠형상 워크가 광투과성인 경우는, 스루홀이 아니라, 워크 상에 마크를 형성한 것이어도 된다.

또, 최근에는, 마스크와 워크의 위치 맞춤 정밀도를 좋게 하기 위해, 얼라인먼트 마크를 2개소 이상, 예를 들면 4개소에 형성하는 경우가 있다. 그 때는, 얼라인먼트 현미경은, 얼라인먼트 마크의 수에 맞추어 4대 설치한다. 또한, 얼라인먼트 현미경을 4대 설치하면 워크 스테이지의 경사량도 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명 실시예의 띠형상 워크의 노광 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 도 1에 나타낸 장치에서 얼라인먼트광 조명 수단, 마스크 스테이지, 투영 렌즈, 워크 스테이지, 얼라인먼트 현미경의 부분을 추출하여 도시한 사시도이다.

도 3은 마스크 마크(MAM), 포커스 조정용 패턴(FP)의 투영상, 포커스 조정용의 패턴(AP), 워크 마크(WAM)를 확대하여 도시한 도면이다.

도 4는 포커스 조정 시에 있어서의 마스크와 워크의 움직임을 설명하는 도면이다.

도 5는 띠형상 워크의 노광 장치의 구성의 일례를 도시한 도면이다.

도 6은 도 5의 노광 장치의, 마스크, 투영 렌즈, 워크 스테이지의 부분을 추출하여 도시한 사시도이다.

[부호의 설명]

1 : 권출 롤 2 : 권취 롤

3 : 노광부 4 : 광 조사부

5 : 투영 렌즈 6 : 워크 스테이지 구동 기구

10 : 워크 스테이지 10a : 노치(관통구멍)

10b : 유리판 11 : 얼라인먼트광 조명 수단

12 : 얼라인먼트 현미경 13 : 마스크 스테이지

14 : 마스크 스테이지 이동 기구 20 : 제어부

M : 마스크 W : 띠형상 워크

MAM : 마스크 마크 WAM : 워크 마크

FP : 투영 렌즈의 포커스 조정용 패턴

AP : 얼라인먼트 현미경의 포커스 조정용 패턴

Claims

노광광을 조사하는 광 조사부와,

패턴과 마스크 얼라인먼트 마크가 형성된 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와,

워크 얼라인먼트 마크가 형성된 긴 띠형상 워크를 유지하고, 노치 또는 관통구멍이 형성된 워크 스테이지와,

상기 마스크에 형성되어 있는 패턴을, 상기 워크에 투영하는 투영 렌즈와,

상기 워크 스테이지의 관통구멍 또는 노치 상에 배치된 광투과 부재와,

상기 광투과 부재의 아래쪽에 설치된 얼라인먼트 현미경과,

이 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 마스크 얼라인먼트 마크와 상기 워크 얼라인먼트 마크를 검출하여, 마스크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비한 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서,

상기 마스크에는 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴이,

또, 상기 광투과 부재에는 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴이, 각각 형성되고,

상기 제어부는, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴과 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 검출하여, 포커스 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 얼라인먼트 현미경은,

저배율로 화상을 검출하는 제1 수상부와, 고배율로 화상을 수상하는 제2 수상부를 구비하고,

마스크와 워크의 위치 맞춤을 행할 때에는, 제1 수상부에서 얼라인먼트 마크를 검출하고,

포커스 조정을 행할 때에는, 제2 수상부에서 포커스 조정 패턴을 검출하는 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 마스크에 형성되는 마스크 얼라인먼트 마크는 둥근 고리형상이고,

상기 마스크에 형성되는 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴은, 상기 마스크 얼라인먼트 마크의 둥근 고리의 내측에 형성되어 있는 라인과 스페이스로 된 패턴인 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 워크 얼라인먼트 마크는, 띠형상 워크에 형성된 관통구멍인 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서의 포커스 조정 방법으로서,

상기 얼라인먼트 현미경에 의해, 상기 얼라인먼트 현미경용 포커스 조정 패턴을 수상하여, 이 패턴의 포커스가 맞도록 워크 스테이지를 광축 방향으로 이동시키는 제1 공정과,

상기 투영 렌즈용 포커스 조정 패턴을 수상하여, 이 패턴의 포커스가 맞도록 마스크 스테이지를 광축 방향으로 이동시키는 제2 공정과,

상기 공정 종료 시의 마스크 스테이지로부터 워크 스테이지까지의 거리를 유지한 상태로,

상기 투영 렌즈에 대해 워크 스테이지와 마스크 스테이지가 동일한 거리가 되도록, 마스크 스테이지와 워크 스테이지를 이동시키는 제3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치에 있어서의 포커스 조정 방법.