KR20110113142A - 노광 방법 및 노광 장치 - Google Patents

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요시히코 미츠모토
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

(과제)워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 변화에 맞추어 노광량을 변경하고, 한 롤의 띠형상 워크의 모든 노광 영역을 원하는 노광 정밀도로 노광할 수 있도록 하는 것.
(해결수단)권출 롤(1)로부터 권출된 띠형상 워크(W)는, 노광부(3)에 반송되고, 광조사부(4)로부터 마스크(M)를 개재하여 조사되는 노광광에 의해 노광된다. 제어부(20)에는, 워크에 도포된 레지스트의 경시적인 감도 특성의 변화에 따른 노광 시간의 감소량, 최후의 노광 영역의 노광 시간 등의 파라미터가 기억되어 있고, 제어부(20)는 띠형상 워크의 노광 회수를 카운트하고, 노광을 개시하고 나서의 카운트값과, 상기 파라미터에 기초하여, 노광하고자 하는 노광 영역의 노광 시간을 구한다. 그리고, 이 노광 시간에 따라서, 셔터 기구(6)의 셔터판(6a)의 개방 시간을 제어하여, 띠형상 워크의 각 노광 영역을 상기 구해진 노광 시간이 되도록 제어한다.

Description

노광 방법 및 노광 장치{EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 마스크를 개재하여 워크에 노광광을 조사하고, 레지스트가 도포된 워크 상에, 마스크에 형성된 패턴을 노광(전사)하는 노광 방법 및 노광 장치에 관한 것이고, 특히, TAB(Tape Automated Bonding)나 FPC(Flexible Printed Circuit)와 같은 긴 띠형상 워크에 패턴을 형성하기 위한 노광 방법 및 노광 장치에 관한 것이다.
액정 등의 디스플레이 패널, 휴대 전화, 디지털 카메라, IC 카드 등에서는, 두께 25㎛~125㎛ 정도의 폴리에스테르이나 폴리이미드 등의 수지 필름 상에 집적 회로를 실장한 필름 회로 기판이 이용되고 있다. 필름 회로 기판은, 그 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 폭 160㎜, 두께 100㎛, 길이 수백m의 띠형상의 워크이며, 통상 릴에 감겨 있다.
또, 필름 회로 기판은, 상기의 수지 필름 상에, 도전체(예를 들면 동박)가 붙여져 있다. 필름 회로 기판의 제조는, 레지스트를 도포하는 공정, 원하는 회로 패턴을 전사하는 노광 공정, 레지스트의 현상 공정, 불필요한 도전체를 제거하는 에칭 공정 등을, 예를 들면 4회부터 5회, 반복함으로써 행해진다. 각 공정에 있어서는, 필름 회로 기판이 릴로부터 권출되고, 처리 가공되고, 다시 릴에 감긴다. 이하 필름 회로 기판을 띠형상 워크라고 한다.
띠형상 워크의 노광 장치의 선행 기술로서, 예를 들면 특허 문헌 1 등이 알려져 있다. 도 6에 띠형상 워크의 노광 장치의 일례를 나타낸다.
띠형상 워크(W)(이하, 단지 워크(W)라고도 한다)는, 워크(W)를 보호하는 스페이서와 겹쳐 권출 롤(1)에 롤형상으로 감겨 있다. 권출 롤(1)로부터 인출할 때, 스페이서는 스페이서 권취 롤(1a)에 감긴다. 또, 노광 처리가 끝난 워크(W)는, 스페이서 권출 롤(2a)로부터 권출된 스페이서와 겹쳐 권취 롤(2)에 감긴다.
권출 롤(1)로부터 나온 띠형상 워크(W)는, 늘어짐부(A1), 중간 가이드 롤(R2)을 거쳐 인코더 롤(R3)과 누름 롤(R3＇) 사이에 끼워 지지된다. 인코더 롤(R3)은, 워크 반송시, 후술하는 반송 롤에 있어서 슬립이 생기지 않았는지 확인하기 위한 롤이다.
권출 롤(1)로부터 인출된 띠형상 워크(W)는, 노광부(3)를 거쳐, 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4＇) 사이에 끼워 지지된다. 워크(W)는, 반송 롤(R4)이 회전함으로써 설정된 소정량 반송되고, 노광부(3)의 워크 스테이지(10) 상에 보내진다.
노광부(3) 상에는, 램프(4a)와 집광경(4b)으로 구성되는 광원을 구비한 광조사부(4)와, 워크에 노광하는 패턴(마스크 패턴)을 가지는 마스크(M)와, 투영 렌즈(5)가 설치되어 있다. 또, 워크 스테이지(10)는 워크 스테이지 구동 기구(6) 상에 부착되어 있고, 좌우 전후 방향, 상하 방향으로 구동 가능함과 더불어, 워크 스테이지면에 수직인 축을 중심으로 하여 회전 구동이 가능하다.
광조사부(4)는, 또 셔터 기구(6)를 구비하고 있다. 셔터 기구(6)는, 셔터판(6a)과 셔터판 구동 기구(6b)로 구성된다. 셔터판 구동 기구(6b)가 구동함으로써, 셔터판(6a)이 광로 중에 삽입 퇴피된다. 셔터판(6a)이 광로로부터 퇴피하면, 광조사부(4)로부터 노광광이 조사된다. 셔터판(6a)이 광로에 삽입되면, 광조사부(4)로부터의 노광광의 조사가 정지한다.
상기 셔터 기구에 대해서는, 예를 들면 특허 문헌 2에 기재되어 있다. 그 문헌에 기재되는 바와 같이, 셔터 기구(6)는, 예를 들면 선형(扇形)의 절결부를 가지는 회전식의 셔터판을 가지며, 상기 절결부가 광로 상에 위치하도록 셔터판을 회전시키면, 광조사부(4)로부터의 노광광이 마스크(M)를 개재하여 워크(W)에 조사되고, 상기 절결부가 설치되어 있지 않은 부분이 광로 상에 위치하도록 셔터판을 회전시키면, 노광광의 조사가 정지한다.
노광부(3)에서, 띠형상 워크(W)는, 노광되는 영역의 이면측이, 워크 스테이지(10)의 표면에 진공 흡착 등의 유지 수단에 의해 유지된다.
마스크(M)와 띠형상 워크(W)에는, 각각 위치 맞춤용의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있다.
레지스트가 도포된 띠형상 워크(W)가 노광부(3)에 반송되고, 워크 스테이지(10)에 흡착 유지되면, 도시가 생략된 얼라인먼트 현미경이, 마스크(M)의 얼라인먼트 마크와 워크(W)의 얼라인먼트 마크를 검출하고, 워크 스테이지(10)를 이동함으로써 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤(얼라인먼트)이 이루어진다. 위치 맞춤 종료 후, 셔터 기구(6)가 개방이 되고, 광조사부(4)로부터 노광광이 마스크(M)를 개재하여 워크(W)에 조사되고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴이 워크(W) 상에 노광된다.
노광 장치의 제어부(20)는, 광조사부(4)의 램프(4a)의 점등 소등, 셔터판 구동 기구(6b)의 동작, 권출 롤(1)로부터의 워크(W)의 권출이나 권취 롤(2)에 의한 워크(W)의 권취를 시작으로 하는 띠형상 워크(W)의 반송, 또 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 등, 노광 장치 전체의 동작을 제어한다.
워크(W) 상의 레지스트에, 원하는 노광 정밀도의 패턴을 형성하기 위한 노광량은, 레지스트에 따라 다르지만, 미리 실험에 의해 구해져 있다. 노광량은, 하기식에 나타내는 바와 같이, 노광광의 조도와, 노광광이 조사되는 조사 시간 즉 노광 시간의 곱으로 나타내어진다.
노광량=조도×노광 시간
따라서, 노광량의 제어는 조도와 노광 시간의 양쪽에서 행할 수 있지만, 통상 노광 시간으로 제어한다. 노광 시간은, 광조사부(4)의 광원으로부터의 광로 내에 셔터판(6a)을 삽입 퇴피함으로써 제어한다.
[특허 문헌 1]일본국 특허공개2009-37026호 공보 [특허 문헌 2]일본국 특허공개평11-338005호 공보
최근, 띠형상 워크의 노광에 사용되는 레지스트에 있어서, 도포하고 나서 시간이 경과하면, 서서히 감도가 오르는 것이 나왔다. 즉, 도포하고 나서의 시간이 길어짐에 따라, 패턴을 형성하기(전사하기) 위해서 필요한 노광량이 감소한다.
그 때문에, 공장에서는 레지스트 도포 후 미리 정해진 시간 내에 노광 처리가 이루어진다. 그러나, 띠형상 워크의 경우, 워크의 길이 즉 워크에 형성되는 노광 영역의 수나, 1개의 노광 영역의 노광 시간의 길이에 따라 다소 변화하지만, 평균적으로는 1롤의 노광 처리에 2시간 내지 3시간이 걸린다. 그 때문에, 워크의 최후의 노광 영역을 노광하는 것은, 최초의 노광 영역의 노광으로부터 2시간 내지 3시간 후가 된다. 레지스트는 이 사이에 서서히 감도가 상승해 버린다.
대표적인 것으로서 다음과 같은 예를 들 수 있다. 1개의 노광 영역의 감광 시간 약 2초, 노광 영역간의 워크의 이송 시간과 마스크와 워크의 위치 맞춤 시간의 합계 약 2초, 노광 영역의 수 2000. 따라서, 이 띠형상 워크의 처리 시간은, (2초＋2초)×2000=8000초, 즉 약 2시간 13분이 된다. 그리고, 이 시간에, 최적인 노광량은 15% 정도 적어진다(조도가 일정해지면, 최초의 노광 영역의 노광 시간이 2초이며, 최후의 노광 영역의 노광 시간은 대략 1.7초, 즉 노광 시간은 약 0.3초 감소한다).
따라서, 워크의 최후의 노광 영역을, 최초의 노광 영역의 노광량으로 노광하면, 노광량이 과잉이 된다. 노광량이 과잉이 되면, 예를 들면 노광한 부분이 현상액에 녹는 포지티브형 레지스트의 경우, 노광하지 않고 남겨 두고 싶은 부분에도 광이 들어가고, 노광하지 않고 남겨 두어야 할 패턴의 폭이 좁아진다. 따라서, 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 없게 된다.
또, 도포하고 나서 시간이 경과하면, 서서히 감도가 저하하는 레지스트도 있다. 그 경우, 상기와는 반대로, 워크의 최후의 노광 영역을, 최초의 노광 영역의 노광량으로 노광하면, 노광량이 부족해진다. 포지티브형 레지스트의 경우, 노광하고 싶은 부분의 노광량이 부족하여 불필요한 레지스트가 남고, 원하는 노광 정밀도 를 얻을 수 없게 된다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 변화에 맞추어 노광량을 변경할 수 있고, 한 롤의 띠형상 워크의 모든 노광 영역에 있어서 원하는 노광 정밀도로 노광하는 것이 가능한 노광 방법 및 노광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해,
본 발명에 있어서는, 띠형상 워크의 각 노광 영역을 순차적으로 노광함에 있어서, 이 띠형상 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 변화에 맞추어, 노광 시간을 변화시킨다.
여기에서는, 레지스트가 경시적으로 감도 상승하는 특성을 갖는 경우를 예로 하여 설명한다.
이 경우는, 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 상승에 맞추어, 노광량을 줄인다. 그 때문에, 이하와 같이, 미리 대상이 되는 레지스트를 이용하여 실험 등을 행함으로써, 노광량의 경시적인 감도 변화를 구해 두고, 그 결과에 기초하여 노광 시간을 제어한다.
예를 들면, 레지스트를 워크에 도포하고, 도포 후 곧바로 노광 실험 등을 행하고, 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 있는 노광량(조도×노광 시간(Ts))을 구하고, 그 노광 시간(Ts)으로부터, 한 롤의 띠형상 워크의 전부가 노광되는 대략의 노광 처리 시간(총노광 시간)(Ta)을 계산한다.
또, 워크에 레지스트 도포 후, 총 노광 처리 시간(Ta) 방치하여 노광 실험을 행하고, 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 있는 노광량(조도×노광 시간(Te))을 구한다.
그리고, 노광 1회당의 노광 시간의 감소량(n회째의 노광 시간과 n＋1회째의 노광 시간의 차)(Δt)을, 예를 들면 이하의 식(a)에 의해 구한다.
Δt=(Ts－Te)/(N－1) ……(a)
N:노광 영역수
이상에 기초하여, n회째의 노광 영역의 노광 시간(Tn)은 예를 들면 이하의 식(b)으로 구해진다.
Tn=(N－n)×Δt＋Te ……(b)
또한, 상기 노광 시간의 계산은, 도포한 직후의 노광 시간(Ts)을 이용하여 예를 들면 이하의 식으로 계산하는 등, 그 외의 식으로 계산해도 된다.
Tn=Ts－(n－1)×Δt
또, 도포하고 나서 시간이 경과하면, 서서히 감도가 저하하는 레지스트의 경우는, 상기 실시예와 같이 생각하여, 이하의 식에 기초하여 노광 시간을 제어하면 된다.
Tn=(n－1)×Δt＋Ts
Tn:n회째의 노광 영역의 노광 시간
Δt:노광 1회당의 노광 시간의 증가량
Ts:최초의 노광 영역의 노광 시간
또한, 1회의 노광마다 노광 시간을 변화시키는 대신에, 복수의 노광 영역마다, 단계적으로 노광 시간을 짧게 해도 된다.
또, 노광 시간을 상기와 같이 계산으로 구하는 대신에, 레지스트의 감도 변화에 따른 노광 시간을 테이블에 기억시키고, 이 테이블로부터 노광 시간을 독출하도록 해도 된다.
이상과 같이 본 발명에 있어서는, 이하의 절차를 실행함으로써, 레지스트의 경시적인 감도 변화에 맞추어 노광량을 변화시키는 노광을 실현할 수 있다.
(1)노광 장치의 제어부에, 상기와 같이 하여 구한 노광 1회당의 노광 시간의 감소량(Δt)(또는 증가량)을 입력한다.
(2)제어부에 있어서, 상기 노광 시간의 감소량(Δt)(또는 증가량)과 노광 회수에 기초하여 n회째의 노광 영역의 노광 시간(Tn)을 구하다.
(3)제어부는, n회째의 노광 영역에 대해서, 상기 노광 시간(Tn)이 되도록, 광조사부의 셔터 기구를 구동 제어한다.
본 발명에 있어서는, 띠형상 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 변화를 구해 두고, 이것에 기초하여 노광 시간을 변화시키도록 했으므로, 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 상승에 맞춘 노광량으로 할 수 있다. 이 때문에, 한 롤의 띠형상 워크의 모든 노광 영역에 있어 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 띠형상 워크의 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 노광 장치의 제어부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 셔터를 개방 상태로 했을 때에 워크에 조사되는 노광광의 조도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 노광량의 변화 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 제어부의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 띠형상 워크의 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 띠형상 워크의 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 장치는, 제어부의 구성 및 동작이 다른 점을 제외하고, 상기 도 6에서 설명한 노광 장치와 같다.
도 1에 있어서, 도 6에서 설명한 바와 같이, 띠형상 워크(W)(이하, 단지 워크(W)라고도 한다)는, 권출 롤(1)로부터 인출되고, 노광부(3)에 반송되어 노광 처리가 행해지고, 권취 롤(2)에 권취된다.
노광부(3) 상에는, 램프(4a)와 집광경(4b)으로 구성되는 광원을 구비한 광조사부(4)와, 워크에 노광하는 패턴(마스크 패턴)을 가지는 마스크(M)와, 투영 렌즈(5)가 설치되고, 워크(W)는 노광부(3)의 워크 스테이지(10) 상에 반송되어 노광 처리가 이루어진다.
광조사부(4)는, 상기한 바와 같이, 셔터판(6a)과 셔터판 구동 기구(6a)로 구성되는 셔터 기구(6)를 구비하고 있다. 셔터판 구동 기구(6b)에 의해 구동되고, 셔터판(6a)은 광로 중에 삽입 퇴피된다. 셔터판(6a)이 광로로부터 퇴피하면, 광조사부(4)로부터 노광광이 조사된다. 셔터판(6a)이 광로에 삽입되면, 광조사부(4)로부터의 노광광이 조사된다. 셔터판(6a)이 광로에 삽입되면, 광조사부(4)로부터의 노광광의 조사가 정지한다.
상기 셔터 기구로서는, 예를 들면 상기 특허 문헌 2에 기재되는 것을 이용할 수 있다.
노광 장치의 제어부(20)는, 상기한 바와 같이, 광조사부(4)의 램프(4a)의 점등 소등, 셔터판 구동 기구(6b)의 동작, 권출 롤(1)로부터의 워크(W)의 권출이나 권취 롤(2)에 의한 워크(W)의 권취를 시작으로 하는 띠형상 워크(W)의 반송, 또 마스트(M)와 워크(S)의 위치 맞춤 등, 노광 장치 전체의 동작을 제어한다.
또, 제어 장치에는 등록부(21)가 설치되고, 여기부터 제어부(20)에, 각 노광 영역의 노광 시간을 설정하기 위한 파라미터인 노광 영역 수(N), 노광 시간의 감소량(증가량)(Δt) 등의 데이터가 입력된다.
또, 제어부(20)에는, 노광 시간 설정부(20a)가 설치되고, 여기서, 상기 파라미터 등에 기초하여, 각 노광 영역의 노광 시간을 설정하고, 상기 셔터 기구(6)를 제어한다.
도 2는, 상기 제어부(20)의 구성예를 나타내는 도면이며, 이 도면은, 경시적으로 감도 상승 특성을 가지는 레지스트를 이용하는 경우로서, 연산에 의해 노광 시간을 구하는 경우의 구성예를 나타내고 있다.
이 도면에 있어서, 제어부(20)는, 노광 시간을 설정하기 위한 노광 시간 설정부(20a)와, 광조사부(4)의 램프(4a)의 점등 소등, 셔터 기구(6)의 동작, 띠형상 워크(W)의 반송, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 등의 노광 장치 전체의 동작을 제어하는 노광 제어부(20b)와, 각종 데이터 등을 기억하는 기억부(20c)로 구성되고, 등록부(21)로부터 등록된 각종 파라미터는 이 기억부(20c)에 기억된다. 또한, 제어부(20)는 컴퓨터 등으로 구성할 수 있고, 그 기능은 소프트웨어로 실현할 수 있다. 도 2는 그 기능 구성을 블록으로 나타낸 것이다.
노광 제어부(20b)는, 상기한 바와 같이 노광 장치 전체의 제어를 행하고, 워크(W)의 1개의 노광 영역의 노광이 완료할 때마다 노광 완료 신호를, 노광 시간 설정부(20a)의 노광 회수 카운트부(201)에 송출한다.
노광 시간 설정부(20a)는, 노광 회수 카운트부(201)와 노광 시간 연산부(202)를 구비한다. 노광 회수 카운트부(201)는 카운터를 구비하고, 그 카운트값은, 노광 개시시 제로 클리어되어 있다. 그리고, 각 노광 영역의 처리가 끝날 때마다 노광 제어부(20b)로부터 보내져 오는 노광 완료 신호에 의해 카운트업된다. 즉, 노광 회수 카운트부(201) 카운트값은, 현재 노광 중의 띠형상 워크의 노광 회수(n)를 나타내고, 이 노광 회수(n)는 노광 시간 연산부(202)에 보내진다.
노광 시간 연산부(202)는, 등록부(21)로부터 등록되고 기억부(20c)에 기억된 노광 영역수(N), 노광 시간의 감소량(Δt)과, 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)에 기초하여, 상기 이하의 식(b)으로 각 노광 영역의 노광 시간(Tn)을 구한다. 또한, 여기에서는 레지스트가 경시적으로 감도 상승하는 특성을 가지는 경우를 예로 하여 설명한다.
Tn=(N－n)×Δt＋Te ……(b)
이 노광 시간(Tn)은 노광 제어부(20b)에 보내지고, 노광 제어부(20b)는 이 노광 시간(Tn)에 기초하여, 셔터 기구(6)를 제어하여 띠형상 워크(W)의 노광을 행한다.
도 1, 도 2에 나타낸 노광 장치는 다음과 같이 동작한다.
미리 등록부(21)로부터, 노광 영역 수(N), 미리 실험 등으로 구한 노광 시간 감소량(Δt), 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te) 등의 파라미터를 입력하고, 기억부(20c)에 기억시킨다.
노광을 개시하면, 상술한 바와 같이 권출 롤(1)로부터 권출된 띠형상 워크(W)는, 늘어짐부(A1), 중간 가이드 롤(R2)을 거쳐 인코더 롤(R3)과 누름 롤(R3') 사이에 끼워 지지되어 노광부(3)에 반송되고, 워크 스테이지(10)에 흡착 유지된다.
한편, 제어부(20)의 노광 시간 설정부(20a)에서는, 등록부(21)로부터 입력되고 기억부(20c)에 등록된 노광 영역수(N), 노광 시간 감소량(Δt), 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)과, 노광 시간 설정부(20a)의 노광 회수 카운트부(201)의 카운트값(n)에 기초하여, 상기한 (b)식에 의해 노광 시간(Tn)을 구한다. 구해진 노광 시간(Tn)은, 노광 제어부(20b)에 보내진다. 또한, 노광 회수 카운트부(201)의 카운트값(n)은 최초는 제로 클리어되어 있고, 노광이 완료할 때마다 카운트업된다.
노광부(3) 상에는, 광조사부(4)와 마스크(M)와, 투영 렌즈(5)가 설치되어 있고, 제어부(20)의 노광 제어부(20b)는, 상기한 바와 같이, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행하고, 위치 맞춤 종료 후, 셔터 기구(6)를 제어하여, 광조사부(4)로부터 노광광을 마스크(M)를 개재하여 워크(W)에 조사하고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴을 워크(W) 상에 노광한다.
이 때, 노광 제어부(20b)는 상기 노광 시간 설정부(20a)로부터 보내져 온 노광 시간(Tn)일 때, 셔터판(6a)을 개방 상태로 하여, 노광광을 마스크(M)를 개재하여 레지스트가 도포된 워크(W)에 조사하고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴을 워크(W) 상에 노광한다. 노광이 완료하면 노광 제어부(20b)는 노광 완료 신호를 노광 시간 설정부(20a)의 노광 회수 카운트부(201)에 송출한다. 이로 인해, 노광 회수 카운트부(261)의 카운트값은 카운트업된다.
노광 회수 카운트부(201)의 카운트값이 갱신되면, 노광 시간 설정부(202)는, 갱신된 n의 값과, 상기한 노광 영역수(N), 노광 시간 감소량(Δt), 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)에 기초하여 다음의 노광 영역의 노광 시간(Tn)을 구한다.
띠형상 워크(W) 상의 최초의 노광 영역의 노광이 끝나면, 워크(W)는, 반송 롤(R4)과 누름 롤(R4＇) 사이에 끼워 지지되고, 늘어짐부(A2)를 거쳐 권취 롤(2)에 감기고, 워크(W) 상의 다음의 노광 영역이 워크 스테이지(10) 상에 반송된다.
그리고, 상술한 바와 같이 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행하고, 위치 맞춤 종료 후, 셔터 기구(6)를 제어하여, 상기 노광 시간 설정부(20a)에서 구해진 노광 시간(Tn)의 사이, 셔터판(6a)을 개방 상태로 하여, 노광광을 마스크(M)를 개재하여 레지스트가 도포된 워크(W)에 조사한다.
이하, 마찬가지로, 띠형상 워크(W)의 각 노광 영역을 순차적으로 노광한다. 노광 시간(Tn)은, 노광 처리가 진행됨에 따라 감소하고, 최후의 노광 영역을 노광할 때에는, 최초의 노광 영역의 노광 시간(Tn)에 대해서, 예를 들면 70% 정도의 노광 시간이 된다.
도 3에 상기 특허 문헌 2에 기재되는 셔터 기구를 이용한 경우에 있어서, 셔터판(6a)이 열려 있을 때 워크(W)에 조사되는 노광광의 조도를 나타낸다. 이 도면의 횡축은 시간, 종축은 조도이며, 이 도면의 사선으로 나타내는 면적이 노광량에 대응한다.
제1회째의 노광 영역을 노광할 때의 워크(W)의 노광량이 이 도면의 실선으로 나타내는 양이라고 하면, 최후의 노광 영역을 노광할 때에는, 셔터판(6a)이 열려 있는 시간이 짧아지고, 노광량은 이 도면의 점선으로 나타내는 바와 같이 제1회째의 노광 영역을 노광할 때의 노광량의 예를 들면 70% 정도가 된다.
다음에, 상기 노광 시간(Tn)의 구하는 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는, 경시적으로 감도가 상승하는 레지스트를 이용한 경우의 예를 나타낸다. 노광 시간(Tn)은 예를 들면, 이하의 절차로 구해진다.
(1)경시적으로 감도가 상승하는 레지스트를 워크(W)에 도포하고, 도포 후 바로 노광 실험을 행하고, 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 있는 노광량(조도×노광 시간(Ts))을 구한다.
(2)그 노광 시간(Ts)으로부터, 한 롤의 띠형상 워크의 전부가 노광되는 대략의 노광 처리 시간(총 노광 시간)(Ta)을 이하의 식(c)에 의해 계산한다. 계산식은(조도의 변화는 없다고 하여) 다음과 같다.
Ta=(Ts＋Th)×N ……(c)
여기서, Ta:토탈의 노광 처리 시간
Th:노광 영역간의 워크의 이송 시간이나 마스크와 워크의 위치 맞춤 시간 등의 합계
N:노광 영역 수
(3)워크(W)에 레지스트 도포 후, 총 노광 처리 시간(Ta) 방치하여 노광 실험을 행하고, 상기 (1)에 있어서의 실험과 같은 조도로, 원하는 노광 정밀도를 얻을 수 있는 노광량(조도×노광 시간(Te))을 구한다. Ts는 최초의 노광 영역의 노광 시간, Te는 최후의 노광 영역의 노광 시간이다.
(4)노광 1회당의 노광 시간의 감소량(n회째의 노광 시간과 n＋1회째의 노광 시간의 차)(Δt)를 상기 식(a)로 구한다. 즉, 최초의 노광 영역의 노광 시간(Ts)으로부터 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)을 빼고, 노광 영역수(N)로부터 1을 뺀 것으로 나누면 된다.
Δt=(Ts－Te)/(N－1) ……(a)
(5)최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)에서 볼 때, 1회전의 노광 시간은 1×Δt만큼 길어지고, 또, 최초의 노광 영역의 노광 시간(Ts)은, 최후의 노광 영역의 노광 시간(Tb)에서 볼 때 (N－1)×Δt만큼 길어진다. 따라서, n회째의 노광 영역의 노광 시간(Tn)은 이하의 식(b)로 나타내어진다.
Tn=(N－n)×Δt＋Te ……(b)
또한, 1회의 노광마다 Δt의 노광 시간이 줄어 가는 것이기 때문에, 식(c)로 구한 총 노광 시간(Ta)보다도 실제의 총 노광 시간은 짧아진다. 그러나, 감소하는 노광 시간은, 상기한 바와 같이 0.3초 정도이므로, 여기에서는 계산 상은 무시한다. 물론, 노광 시간을 짧게 한 경우의 총 노광 시간을 다시 계산하고, 다시 그 시간에서의 레지스트의 감도 상승을 구하고, 노광 시간의 변화량을 계산해도 된다.
상기 노광 시간(Tn)의 구하는 방법에 대해서, 구체적인 수치예에 의해 설명한다. 여기에서는, 실제와는 다른 알기 쉬운 수치를 사용한다.
(1)노광 영역 수(N)=5(회), 최초의 노광 영역의 노광 시간(Ts)= 20초, 1회의 반송 시간(Th)=2초였다고 한다. 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)=12초로 한다.
(2)식(c)로부터, 총 노광 시간(Ta)=(Ts＋Th)×N=(20초＋2초)×5=110초
(3)상기로부터, 레지스트 도포 후 110초 후의 최적인 노광 시간(Te)을 구한다. Te가 12초였다고 한다.
식(a)로부터, 노광 1회당의 노광 시간의 감소량(Δt)=(Ts－Te)/(N－1)=(20초－12초)/(5－1)=2초
(4)등록부(21)로부터 제어부(20)의 기억부(20c)에, 노광 영역수(N)=5, 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te)=12초, 노광 1회당의 노광 시간의 감소량(Δt)=2초(또는, 최초의 노광 영역의 노광 시간(Ts)=20초)을 입력하고, 기억시킨다.
(5)식(b)에 기초하여, 각 회수째의 노광 시간을 구한다.
1회째(최초)의 노광 영역의 노광 시간(T1)=(N－n)×Δt＋Te=(5－1)×2초＋12초=20초(=Ts)
2회째의 노광 영역의 노광 시간(T2)=(N－n)×Δt＋Te=(5－2)×2초＋12초=18초
3회째의 노광 영역의 노광 시간(T3)=(N－n)×Δt＋Te=(5－3)×2초＋12초=16초
4회째의 노광 영역의 노광 시간(T4)=(N－n)×Δt＋Te=(5－4)×2초＋12초=14초
5회째(최후)의 노광 영역의 노광 시간(T5)=(N－n)×Δt＋Te=(5－5)×2초＋12초=12초(=Te)
상기를 표로 하면 이하와 같다.
제어부(20)는, n회째의 노광 영역에 대해서, 상기 계산에 의해 얻어진 노광 시간(Tn)이 되도록, 광조사부의 셔터 기구(6)를 구동 제어한다.
Figure pat00001
또한, 상기 설명에서는, 노광 시간 설정부(20a)에서 식(b)의 연산을 행하고 있지만, 예를 들면, 등록부로부터 최초의 노광 영역의 노광 시간(Ts), 최후의 노광 영역의 노광 시간(Te), 노광 영역 수(N)를 입력하고, 노광 시간 설정부(20a)에서 상기(a)(b)의 연산을 행하여 Tn을 구하도록 해도 된다.
또, 상기한 바와 같이, 도포한 직후의 노광 시간(Ts)을 이용하여, 이하의 식으로 노광 시간을 계산하도록 해도 된다.
Tn=Ts－(n－1)×Δt
또, 상기에서는, 도포하고 나서의 시간이 경과하면 레지스트의 감도가 서서히 향상하는 경우에 대해서 설명했지만, 도포하고 나서 시간이 경과하면, 서서히 감도가 저하하는 레지스트의 경우는, 상기 실시예와 마찬가지로 생각하여, 이하의 식에 기초하여 노광 시간을 제어하면 된다.
Tn=(n－1)×Δt＋Ts
여기서,
Tn:n회째의 노광 영역의 노광 시간
Δt:노광 1회당의 노광 시간의 증가량
Ts:최초의 노광 영역의 노광 시간
또한, 상기 실시예에서는, 노광 회수를 카운트하여 노광 회수에 대한 노광 시간을 구하고 있지만, 노광 시간을 카운트하는 대신에, 노광을 개시하고 나서(혹은, 레지스트 도포하고 나서)의 경과 시간을 구하고, 경과 시간에 따른 노광 시간을 연산하여, 노광량을 제어하도록 해도 된다.
그런데, 상기한 바와 같이 노광량은 조도와 노광 시간의 곱이므로, 노광 시간 뿐만이 아니라 조도의 대소로도 제어할 수 있다. 조도의 제어를 행하는 경우는, 광로에 감광 필터를 삽입하거나, 램프에 공급하는 전력을 변화시키거나 함으로써 행한다. 그러나, 다음과 같은 이유에 의해, 조도에 의해 노광량의 제어를 행하는 것은 불리하고, 노광 시간에 제어를 행하는 쪽이 유리하다.
(1)감광 필터를 사용하는 경우는, 광조사부에 새롭게, 투과하는 광량이 연속적으로 바뀌는 감광 필터를 설치하지 않으면 안된다. 부품 점수가 증가하고 장치의 코스트 증가로 이어진다.
(2)방전 램프의 경우, 전력을 바꿈으로써 미묘한 조도 조정을 행하는 것이 어렵다.
(3)노광 시간의 제어는, 셔터의 개폐 시간만을 바꿈으로써 가능하다. 제어가 용이하고, 부품 점수를 늘릴 필요도 없다. 또, 서서히 노광 시간이 적어지므로, 전체의 처리 시간의 단축화도 도모할 수 있다.
상기의 실시예에 있어서는, 1회의 노광마다 노광 시간을 변화시키고 있다. 그러나, 노광량이 허용되는 범위이면, 복수의 노광 영역마다, 단계적으로 노광 시간을 짧게 해도 된다. 예를 들면, 상기한 바와 같이, 2000의 노광 영역에 대해서, 노광 시간이 2초 내지 1.7초로 감소하는 경우이면, 1번째 내지 500번째의 노광 영역은 노광 시간을 2초, 501번째에서 1000번째까지는 1.9초, 1001번째에서 1500번째까지는 1.8초, 1501번째에서 2000번째까지는 1.7초와 같이, 노광 시간을 단계적으로 짧게 하도록 해도 된다.
도 4에, 도포하고 나서의 시간이 경과하면 레지스트의 감도가 서서히 향상하는 경우의 노광량의 변화 패턴의 예를 나타낸다. 이 도면(a)는 시간에 비례시켜 리니어에 노광량을 감소시키는 경우를 나타내고, 이 도면(b)은 노광량을 시간에 비례시켜, 상기와 같이 단계적으로 감소시키는 경우를 나타낸다. 또, (c)는 노광량을 단계적으로 또한, 비선형으로 감소시키는 경우를 나타낸다. 상기 변화 패턴은, 사용하는 레지스트의 특성 등에 맞추어 적절히 선택할 수 있다.
도 5는, 제어부(20)의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도면은 노광 시간을 계산으로 구하는 대신에, 미리 작성한 테이블로부터 노광 시간을 독출하도록 한 경우의 구성예를 나타낸다.
이 구성예는, 도 4(b)(c)에 나타낸 바와 같이 노광량을 단계적으로 변화시키는 경우나, 레지스트의 감도 특성이 시간에 대해서 비선형으로 변화하는 경우 등에 적용하는데 적합하다.
이 도면에 있어서, 20a는 노광 시간을 설정하기 위한 노광 시간 설정부, 20b는, 광조사부(4)의 램프(4a)의 점등 소등, 셔터 기구(5)의 동작, 띠형상 워크(W)의 반송, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 등의 노광 장치 전체의 동작을 제어하는 노광 제어부, 20c는 등록부(21)로부터 등록된 각종 파라미터를 기억하는 기억부이다.
노광 시간 설정부(20a)는, 상기한 노광 회수 카운트부(201)와, 기억부(20c)에 기억된 노광 시간 테이블(204)로부터 노광 시간을 독출하는 테이블 참조부(203)를 구비한다.
노광 시간 테이블(204)은 이 도면에서 A로 나타내는 바와 같이 노광 회수에 대한 노광 시간을 등록한 테이블이다. 이 테이블(204)에 등록되는 노광 시간은, 사용하는 레지스트의 감도 특성, 노광 영역 수 등에 따라 설정되고, 상기한 실험 등에 의해 구한 데이터에 기초하여 미리 작성하고, 기억부(20c)에 등록해 둔다.
노광 제어부(20b)는, 상기한 바와 같이 노광 장치 전체의 제어를 행하고, 워크(W)의 1개의 노광 영역의 노광이 완료할 때마다 노광 완료 신호를, 노광 시간 설정부(20a)의 노광 회수 카운트부(201)에 송출한다.
노광 시간 설정부(20a)의 노광 회수 카운트부(201)는, 상기한 바와 같이 각 노광 영역의 처리가 끝날 때마다 노광 제어부(20b)로부터 보내져 오는 노광 완료 신호에 의해 카운트업되고, 그 카운트값은, 현재 노광 중의 띠형상 워크의 노광 회수(n)를 나타낸다.
테이블 참조부(203)는, 상기 노광 회수 카운트부(201)로부터 노광 회수(n)가 보내져 오면, 상기 노광 시간 테이블(204)로부터 이 노광 회수(n)에 대응한 노광 시간을 독출하고, 노광 제어부(20b)에 보낸다.
노광 제어부(20b)는, 상술한 바와 같이 노광 시간 설정부(20a)로부터 보내져 온 상기 노광 시간(Tn)의 사이, 셔터판(6a)을 개방 상태로 하여, 노광광을 마스크(M)를 개재하여 레지스트가 도포된 워크(W)에 조사하고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴을 워크(W) 상에 노광한다. 그 외의 동작은 상기 도 1, 도 2에서 설명한 것과 같다.
또한, 상기에서는 노광 시간 테이블에 노광 회수에 대한 노광 시간을 기억시키고 있었지만, 노광 시간 테이블에, 레지스트 도포하고 나서의 경과 시간에 대한 노광 시간을 등록해 두고, 노광 회수를 카운트하는 대신에, 노광을 개시하고 나서(혹은, 레지스트 도포하고 나서)의 경과 시간을 구하고, 경과 시간에 따른 노광 시간을 독출하여 노광량을 제어하도록 해도 된다. 또한, 노광 회수로부터 노광을 개시하고 나서의 경과 시간을 구하여, 경과 시간에 따른 노광 시간을 독출하도록 해도 된다.
또, 기억부(20c)에, 다른 레지스트의 감도 특성에 따른 복수의 테이블을 기억시키고, 사용하는 레지스트의 감도 특성에 따른 테이블을 사용하여, 노광 시간을 설정하도록 해도 된다.
1:권출 롤 2:권취 롤
3:노광부 4:광조사부
4a:램프 4b:집광경
5:투영 렌즈 6:셔터 기구
6a:셔터판 6b:셔터판 구동 기구
10:워크 스테이지 20:제어부
20a:노광 시간 설정부 20b:노광 제어부
20c:기억부 201:노광 회수 카운트부
202:노광 시간 연산부 204:노광 시간 테이블
203:테이블 참조부 21:등록부
M:마스크 W:띠형상 워크

Claims (4)

  1. 띠형상 워크에 형성된 복수의 노광 영역에 대해서 마스크를 개재하여 노광광을 조사하고, 마스크에 형성된 패턴을 워크 상에 노광하는 노광 방법에 있어서,
    한 롤의 띠형상 워크의 각 노광 영역을 순차적으로 노광함에 있어서, 이 띠형상 워크에 도포한 레지스트의 경시적인 감도 변화에 맞추어, 노광 시간을 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하나의 노광 영역을 노광하는 시간과, 레지스트 감도의 경시적인 감도 변화 특성으로부터 노광 1회당의 노광 시간의 감소량 혹은 증가량(Δt)을 구해 두고, 이 감소량 혹은 증가량(Δt)과 노광 개시하고 나서의 경과 시간에 기초하여, 각 노광 영역의 노광 시간을 정하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  3. 노광광을 방사하는 광원과, 이 광원으로부터의 광의 광로에 셔터를 삽입 퇴피하는 셔터 기구를 구비한 광조사부와,
    패턴이 형성된 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와,
    패턴이 노광되는 띠형상의 워크를 유지하는 워크 스테이지와,
    띠형상 워크의 각 노광 영역의 노광을 제어하는 제어부를 구비한 띠형상 워크의 노광 장치로서,
    상기 제어부는, 노광 회수를 카운트하는 카운트부와, 각 노광 영역의 노광 시간을 설정하는 노광 시간 설정부를 구비하고,
    이 노광 시간 설정부는, 상기 카운트부의 카운트값에 기초하여, 각 노광 영역의 노광 시간을 구하고,
    상기 제어부는, 상기 노광 시간 설정부에 의해 구해진 노광 시간에 따라서, 상기 셔터 구동 기구를 제어하여, 셔터의 삽입 퇴피 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 노광 시간 설정부는, 하나의 노광 영역을 노광하는 시간과, 레지스트 감도의 경시적인 감도 변화 특성으로부터 구해진 노광 1회당의 노광 시간의 감소량 혹은 증가량(Δt)과, 각 노광 영역을 노광하는데 필요한 시간과, 상기 노광 회수를 카운트하는 카운트부에 있어서의 카운트값(n)과, 미리 설정되는 노광 영역수(N)에 기초하여, 각 노광 영역의 노광 시간을 구하는 것을 특징으로 하는 띠형상 워크의 노광 장치.
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