KR20110132231A - 노광 장치 - Google Patents

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히로히데 미나카와
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가부시키가이샤 토프콘
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Abstract

본 발명은 간단한 구성으로, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻을 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
대상 워크(23) 위에 정해진 마스크(18a) 패턴을 노광하는 노광 장치(10)이다. 노광광을 이용한 얼라인먼트 광을 마스크(18a)의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)에 조사 가능한 얼라인먼트 조명 유닛(30)과, 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터 출사되어 마스크(18a) 및 투영 렌즈(20)를 경유한 얼라인먼트 광을 입사시키는 얼라인먼트 카메라 유닛(40)을 포함한다. 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 입사된 얼라인먼트 광에서의 마스크(18a)에 대한 광학적인 위치 관계를, 대상 워크(23)와는 상이한 위치에서 대상 워크(23)와 동등하게 하는 더미 워크 영역(42a)에, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을 형성하는 결상 광학 시스템과, 촬상 장치에 대한 대상 워크(23)와 더미 워크 영역과의 광학적인 위치 관계를 동등하게 하는 촬상 광학 시스템을 갖는다.

Description

노광 장치{EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은, 프린트 기판이나 액정 기판 등의 기판 제조에 이용되는 노광 장치에 관한 것이다.
포토레지스트 등의 감광 재료를 도포한 대상 워크의 표면에, 정해진 마스크 패턴을 노광 장치에 의해 노광하고, 그 후 에칭 공정에 의해 기판 위에 마스크 패턴을 형성하는 포토리소그래피법이 여러 가지의 분야에서 널리 응용되고 있으며, 프린트 배선 기판이나 액정 기판 등도 노광 장치를 이용하여 제조되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 이러한 노광 장치에서는, 노광광으로서 자외선을 이용하여, 정해진 패턴이 형성된 마스크를 투과한 자외선을, 투영 렌즈로 대상 워크 위에 결상시키는 것에 의해, 대상 워크 위에 정해진 마스크 패턴을 형성하는 것이 있다.
여기서, 프린트 배선 기판 등에서는, 전자기기의 고속화, 다기능화, 소형화가 요구되는 것에 따라, 다층화, 고밀도화, 미세화가 요구되고 있다. 예컨대 다층화란, 기판 위에 형성된 패턴 위에 다른 패턴을 겹쳐 형성하는 것을 말한다. 이와 같이 패턴을 겹쳐 형성하는 경우, 「상」「하」 패턴 사이에서는, 정해진 위치에서 도통 또는 절연의 관계를 유지하도록, 「하」의 패턴에 대하여, 「상」의 패턴을 정해진 위치 관계가 되도록 중첩해야 한다. 이 때문에, 전술한 노광 장치에서는, 대상 워크에 대한 마스크 패턴의 노광 위치의 정렬, 소위 얼라인먼트에 매우 높은 정밀도가 요구된다.
그런데, 전술한 노광 장치에서는, 보다 정밀도 좋게 마스크 패턴을 대상 워크 위에 형성하기 위해, 투영 렌즈가 노광을 위한 자외선에 대하여 고정밀도로 수차 보정되어 있지만, 대상 워크를 노광시키지 않는 광(이하, 비노광광이라고도 함)에 대해서는 수차 보정되어 있지 않다. 이 때문에, 노광 장치에서는, 얼라인먼트 광으로서 노광광인 자외선을 이용하여, 투영 렌즈를 경유한 얼라인먼트 광을 대상 워크 위에 조사하고, 대상 워크에 대한 마스크의 위치를 얼라인먼트하는 것이 바람직하다. 그런데, 자외선은 대상 워크를 노광시켜 버리기 때문에, 자외선을 얼라인먼트 광에 이용하여, 이 얼라인먼트 광을 대상 워크 위에 조사할 수는 없다. 이것으로부터, 대상 워크를 노광시키지 않고 얼라인먼트를 행하는 방법으로서, 비노광광을 이용한 축외(Off Axis) 얼라인먼트 방식과, TTL(Throuhg The Lens) 얼라인먼트 방식이 고려되고 있다.
이 축외 얼라인먼트 방식은, 투영 렌즈와는 별도로 비노광광을 이용한 얼라인먼트 광을 대상 워크에 조사하는 얼라인먼트 광학 시스템을 설치하여, 이 얼라인먼트 광학 시스템을 통해 대상 워크에 대한 마스크 위치의 얼라인먼트를 행한다.
또한, TTL 얼라인먼트 방식은, 투영 렌즈를 얼라인먼트에 이용하는 비노광광에 대해서도 수차 보정한 소위 2파장으로 수차 보정(색지움)한 설계로 하거나, 또는 투영 렌즈에서의 비노광광에 대한 수차를 보정할 수 있는 보정 광학 시스템을 설치하여, 투영 렌즈를 통과시킨 비노광광을 대상 워크에 조사하는 것에 의해, 대상 워크에 대한 마스크 위치의 얼라인먼트를 행한다.
일본 특허 공개 제2006-292902호 공보
그런데, 축외 얼라인먼트 방식의 경우, 투영 렌즈를 통과시키지 않는 얼라인먼트 광을 이용하여 얼라인먼트를 행하기 때문에, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻기 어렵다. 또한, 투영 렌즈에 대한 얼라인먼트 광학 시스템의 위치 설정을 매우 고정밀도로 행해야 하기 때문에, 시간이 걸려 비용의 상승을 초래하고, 이 투영 렌즈와 얼라인먼트 광학 시스템과의 위치 설정에서의 오차를 완전히 없애는 것은 어렵기 때문에, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻기 어렵다.
또한, TTL 얼라인먼트 방식의 경우, 노광광 및 얼라인먼트에 이용하는 비노광광의 2파장에 대하여 수차 보정한 투영 렌즈를 작성하는 것은 대단히 어렵기 때문에, 비용의 상승을 억제하면서, 정밀도 좋게 마스크 패턴을 대상 워크 위에 형성하는 것을 가능하게 하며, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻는 것은 어렵다. 또한, 투영 렌즈에서의 비노광광에 대한 수차를 보정할 수 있는 보정 광학 시스템을 설치하는 것으로 하여도, 이러한 보정 광학 시스템을 작성하는 것은 어렵기 때문에, 비용의 상승을 억제하면서, 정밀도 좋게 마스크 패턴을 대상 워크 위에 형성하는 것을 가능하게 하며, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻는 것은 어렵다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 간단한 구성으로, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻을 수 있는 노광 장치를 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 기재한 발명은, 패턴과 마스크측 얼라인먼트 마크가 형성된 마스크에 노광광을 조사하여, 상기 마스크를 투과한 노광광을 투영 렌즈로 대상 워크에 결상시켜, 상기 대상 워크 위에 정해진 마스크 패턴을 노광하는 노광 장치로서, 노광광에 포함되는 파장 대역의 광을 이용한 얼라인먼트 광을 상기 마스크의 상기 마스크측 얼라인먼트 마크에 조사할 수 있는 얼라인먼트 조명 유닛과, 화상의 취득을 위한 촬상 장치를 가지며 상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되어 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유한 얼라인먼트 광을 입사시키는 얼라인먼트 카메라 유닛을 포함하고, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은 입사된 얼라인먼트 광에서의 상기 마스크에 대한 광학적인 위치 관계를, 상기 대상 워크와는 상이한 위치에서 상기 대상 워크와 동등하게 하는 더미 워크 영역에, 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상(像)을 형성하는 결상 광학 시스템과, 상기 촬상 장치에 대한 상기 대상 워크와 상기 더미 워크 영역과의 광학적인 위치 관계를 동등하게 하는 촬상 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 노광 장치로서, 상기 결상 광학 시스템은, 상기 더미 워크 영역에 평면을 형성하는 더미 워크부와, 상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되어 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유하여 상기 얼라인먼트 카메라 유닛에 입사한 얼라인먼트 광을 상기 더미 워크부를 향해 진행시키는 반사부를 포함하고, 상기 마스크와 상기 더미 워크부는, 상기 투영 렌즈 및 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계인 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 2에 기재한 노광 장치로서, 상기 반사부는 하프 미러이고, 상기 촬상 광학 시스템은, 상기 반사부와, 상기 대상 워크로부터 상기 반사부를 경유하여 상기 촬상 장치에 이르는 광로에 설치된 결상 렌즈를 가지며, 상기 더미 워크부와 상기 촬상 장치가, 상기 반사부를 투과한 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계에 있고, 상기 대상 워크와 상기 촬상 장치는, 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 한다.
제4항에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재한 노광 장치로서, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 입사된 얼라인먼트 광이, 상기 대상 워크에 도달하는 것을 방지하는 노광광 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재한 노광 장치로서, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 대상 워크를 비노광광으로 조명하는 조명부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재한 노광 장치로서, 상기 얼라인먼트 조명 유닛은, 상기 마스크에 노광광을 조사하는 조사 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있고, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 투영 렌즈와 상기 대상 워크 사이에서, 상기 마스크 패턴을 상기 대상 워크에 투영하는 투영 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 노광 장치에 의하면, 얼라인먼트 광으로서 노광광에 포함되는 파장 대역의 광을 이용하고, 그 얼라인먼트 광을 노광을 위한 투영 렌즈를 통과시켜 얼라인먼트를 행하기 때문에, 매우 고정밀도로 투영 광학 시스템을 경유한 마스크에 대한 대상 워크의 노광을 위한 위치를 조정할 수 있다.
또한, 노광 장치에서는, 더미 워크 영역에, 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상을 형성하는 것이기 때문에, 얼라인먼트 광을 대상 워크에 도달시키지 않고, 투영 렌즈를 경유한 얼라인먼트 광을 이용하여 얼라인먼트를 행할 수 있다.
또한, 노광 장치에서는 촬상 장치가 취득한 화상에 있어서, 더미 워크 영역에 형성한 마스크측 얼라인먼트 마크상을, 대상 워크 위에 중첩시켜 표시시킬 수 있기 때문에, 얼라인먼트 광을 대상 워크에 도달시키지 않고 투영 광학 시스템으로서의 투영 렌즈를 통과시켜, 화상에 있어서 대상 워크 위의 마스크측 얼라인먼트 마크상의 직접적인 위치 관계에 기초하여, 얼라인먼트를 행할 수 있다.
노광 장치에서는, 투영 렌즈를, 노광광에 대해서만 고정밀도로 수차 보정되는 설정으로 하면 되기 때문에, TTL 얼라인먼트 방식을 채용하기 위해 2파장으로 수차 보정하는 설정과 비교하여, 매우 용이하게 고정밀도인 광학 성능을 갖는 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 대상 워크 위에 매우 정밀도 좋게 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
전술한 구성에 추가로, 상기 결상 광학 시스템은, 상기 더미 워크 영역에 평면을 형성하는 더미 워크부와, 상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되고 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유하여 상기 얼라인먼트 카메라 유닛에 입사한 얼라인먼트 광을 상기 더미 워크부를 향해 진행시키는 반사부를 포함하고, 상기 마스크와 상기 더미 워크부가, 상기 투영 렌즈 및 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계인 것으로 하면, 간이한 구성으로 결상 광학 시스템을 형성할 수 있다.
전술한 구성에 추가로, 상기 반사부는, 하프 미러이고, 상기 촬상 광학 시스템은, 상기 반사부와, 상기 대상 워크로부터 상기 반사부를 경유하여 상기 촬상 장치에 이르는 광로에 설치된 결상 렌즈를 포함하며, 상기 더미 워크부와 상기 촬상 장치가, 상기 반사부를 투과한 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계이고, 상기 대상 워크와 상기 촬상 장치가, 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계인 것으로 하면, 간이한 구성으로 촬상 광학 시스템을 형성할 수 있다.
전술한 구성에 추가로, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 입사된 얼라인먼트 광이, 상기 대상 워크에 도달하는 것을 방지하는 노광광 차단부를 갖는 것으로 하면, 얼라인먼트를 행하는 것에 의해 대상 워크가 노광되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
상기한 구성에 추가로, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 대상 워크를 비노광광으로 조명하는 조명부를 갖는 것으로 하면, 촬상 장치로 취득하는 화상에 있어서, 대상 워크의 모습을 보다 확실하고 명확하게 인식할 수 있다.
상기한 구성에 추가로, 상기 얼라인먼트 조명 유닛은, 상기 마스크에 노광광을 조사하는 조사 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있고, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 투영 렌즈와 상기 대상 워크 사이에서, 상기 마스크 패턴을 상기 대상 워크에 투영하는 투영 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있는 것으로 하면, 대상 워크를 노광시키는 동작의 방해가 되지 않고, 간이하게 얼라인먼트를 행할 수 있다.
도 1은 본원 발명에 따른 노광 장치(10)의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도.
도 2는 노광 장치(10)에서의 각 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 각 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도.
도 3은 얼라인먼트 조명 유닛(30)과 얼라인먼트 카메라 유닛(40)과의 구성을 설명하기 위한 설명도.
도 4는 노광 장치(10)에서의 얼라인먼트의 모습을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 카메라(44)로 취득한 화상을 모식적으로 도시하며, (b)는 (a) 상태에서의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 대한 대상 워크(23)의 위치 관계를 모식적으로 도시하고, (c)는 얼라인먼트되었을 때의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 카메라(44)로 취득한 화상을 모식적으로 도시하며, (d)는 (c) 상태에서의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 대한 대상 워크(23)의 위치 관계를 모식적으로 도시하고 있다.
도 5는 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치 관계에 기초하여, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 얼라인먼트의 모습을 설명하기 위한 설명도.
이하에, 본원 발명에 따른 노광 장치의 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
[실시예]
우선, 본원 발명에 따른 노광 장치(10)의 개략적인 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본원 발명에 따른 노광 장치의 일례로서의 노광 장치(10)의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 노광 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광축 방향을 따라 출사측부터 순서대로, 광원(11)과, 콜드 밀러(12)와, 노광 셔터(13)와, 자외선 밴드 패스 필터(14)와, 인티그레이터 렌즈(15)와, 콜리메이터 렌즈(16)와, 평면 거울(17)과, 마스크 스테이지(18)와, 마스크 블라인드(19)와, 투영 렌즈(20)와, 배율 보정부(21)와, 투영 노광 스테이지(22)를 갖는다. 이 노광 장치(10)는, 노광광으로서 자외선을 이용하고 있다.
광원(11)은, 노광에 이용하는 노광광으로서의 자외선을 조사하기 위해 설치되어 있고, 본 실시예에서는, 수은 램프(11a)가 타원 반사 거울(타원 거울)(11b)의 제1 초점 위치에 배치되어 구성되어 있다. 이 광원(11)에서는, 수은 램프(11a)로부터 출사된 출사광을, 타원 반사 거울(11b)에 반사하여 콜드 밀러(12)로 진행시킨다.
콜드 밀러(12)는, 입사한 광 중, 적외 영역의 열선을 투과시키고 다른 파장 대역의 광을 반사하는 것이며, 입사한 광으로부터 적외 영역의 열선을 분리할 수 있다. 이 때문에 광원(11)으로부터의 출사광은, 콜드 밀러(12)에 의해 적외 영역의 열선이 분리되어, 노광 셔터(13) 또는 자외선 밴드 패스 필터(14)로 진행한다.
그 노광 셔터(13)는, 콜드 밀러(12)에 의해 반사된 출사광의 투과 및 차단의 전환을 가능하게 하기 위해, 콜드 밀러(12)로부터 자외선 밴드 패스 필터(14)로 향하는 광로(후술하는 조사 광로) 위에 출입 가능하게 되어 있다. 이 노광 셔터(13)는, 광로 상으로부터 후퇴되면 후술하는 바와 같이 대상 워크(23)의 노광을 가능하게 하고, 광로 위에 위치되면 후술하는 대상 워크(23)의 노광을 정지시킨다.
자외선 밴드 패스 필터(14)는, 입사한 광 중 자외선만을 투과 허용하는 것이고, 본 실시예에서는, 파장 365 nm의 수은의 스펙트럼선인 i선의 투과를 허용하는 i선 밴드 패스 필터에 의해 구성되어 있다. 이 때문에, 콜드 밀러(12)에 의해 반사된 출사광은, 자외선 밴드 패스 필터(14)에 의해 자외선(i선)의 파장 대역뿐인 광(실제로는, i선의 파장 대역 근방의 강도가 높은 광)으로 되어, 인티그레이터 렌즈(15)로 진행한다. 또한 i선 이외에도, h선, i선과 h선의 조합, 또는 그 사이의 파장을 이용할 수 있다.
인티그레이터 렌즈(15)는, 입사된 광의 조도 불균일을 상쇄하여 조사면에서 주변부까지 균일하고 밝은 조도 분포로 한다. 이 때문에, 자외선 밴드 패스 필터(14)를 경유하여 자외선(i선)의 파장 대역뿐인 광으로 된 입사광은, 인티그레이터 렌즈(15)에 의해 균일한 조도 분포가 되어 콜리메이터 렌즈(16)로 진행한다. 또한, 이 인티그레이터 렌즈(15)와 자외선 밴드 패스 필터(14)는 배치를 역전시켜도 동일한 작용을 얻을 수 있다.
콜리메이터 렌즈(16)는, 입사된 광을 평행광(광속)으로서 출사한다. 이 때문에, 인티그레이터 렌즈(15)를 경유한 균일한 조도 분포로 된 출사광은, 콜리메이터 렌즈(16)에 의해 평행광이 되어 평면 거울(17)로 진행하고, 그 평면 거울(17)에 의해 반사되어 마스크 스테이지(18)로 진행한다.
마스크 스테이지(18)는, 패턴이 형성된 마스크(18a)를, 평면 거울(17)에 의해 반사된 출사광의 광로 위에 위치시키면서 상기 광로의 광축에 직교하는 방향으로 이동 가능하게 유지한다. 또한, 마스크 스테이지(18)는 도시는 생략하지만, 마스크(18a)의 제거가 가능하게 되어 있고, 마스크(18a)와는 상이한 패턴이 형성된 마스크로의 교환이 가능하게 되어 있다. 본 실시예에서는, 마스크(18a)를 포함하는 교환 대상이 되는 각 마스크에, 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)(도 2 참조)가 설치되어 있다. 이 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)는, 후술하는 대상 워크(23)의 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)에 대응하는 위치 관계로 되어 있다. 이 때문에, 평면 거울(17)에 의해 반사된 출사광은, 마스크(18a)를 투과하는 것에 의해, 마스크(18a)에 형성된 패턴의 형상에 따른 것으로 되어 투영 렌즈(20)로 진행한다.
이것으로부터, 노광 장치(10)에서는, 광원(11)으로부터, 콜드 밀러(12), 노광 셔터(13), 자외선 밴드 패스 필터(14), 인티그레이터 렌즈(15), 콜리메이터 렌즈(16) 및 평면 거울(17)을 경유하는 광로가, 마스크(18a)를 노광광으로서의 자외선(i선)으로 조사하기 위한 조사 광학 시스템으로서 기능한다.
이 마스크 스테이지(18)와 투영 렌즈(20) 사이에, 마스크 블라인드(19)가 설치되어 있다. 마스크 블라인드(19)는, 마스크(18a)를 경유한 출사광의 광로 위에 진퇴 가능하게 설치되어 있고, 마스크(18a)의 마스크 패턴 중 원하는 영역뿐인 마스크 패턴상을, 투영 노광 스테이지(22)에 배치된 후술하는 대상 워크(23) 위에 적절히 형성하기 위해, 마스크(18a)의 마스크 패턴에 따라 적절하게 광로 위에 진출된다.
투영 렌즈(20)는, 투영 노광 스테이지(22) 상의 후술하는 대상 워크(23)에, 마스크(18a)에 형성된 패턴을 적절히 노광하기 위한 것이고, 마스크 스테이지(18)에 유지된 마스크(18a)의 패턴의 상(이하, 마스크 패턴상이라고도 함)을, 적절하게 배율 변경하여 투영 노광 스테이지(22)에 배치된 후술하는 대상 워크(23)의 표면에 형성한다. 즉, 투영 렌즈(20)는, 투영 노광 스테이지(22)에 배치된 상태의 대상 워크(23)의 표면을 결상면으로 하여, 상기 결상면과 마스크(18a)를 광학적으로 공역인 위치 관계로 하고 있다. 노광 장치(10)에서는, 전술한 바와 같이, 노광광으로서 자외선(i선)을 이용하기 때문에, 투영 렌즈(20)는, 노광광인 자외선(i선)에 대하여 고정밀도로 수차 보정되어 설정되어 있다. 이 때문에, 투영 렌즈(20)는 마스크(18a)를 투과한 출사광이 입사되면, 마스크(18a)의 마스크 패턴상을 투영 노광 스테이지(22) 위의 결상면[후술하는 대상 워크(23) 위]에 적절히 형성한다.
이 투영 렌즈(20)와 투영 노광 스테이지(22) 사이에, 배율 보정부(21)가 설치되어 있다. 배율 보정부(21)는, 투영 노광 스테이지(22) 위에 배치되는 후술하는 대상 워크(23)에서의 왜곡에 따라, 투영 노광 스테이지(22) 위의 결상면에 형성하는 마스크 패턴상을 변형시키는 것이다. 이 배율 보정부(21)는, 광로에 직교하는 면에서 봤을 때, 임의의 방향에서의 배율을 적절하게 변화시키는 것에 의해, 결상면에서의 마스크 패턴상을 변형시킨다. 배율 보정부(21)는, 예컨대 광로 방향으로 복수개의 유리판을 병렬 배치하고, 각 유리판을 적절하게 만곡시키거나 회전시키는 구성으로 함으로써, 실현할 수 있다.
이와 같이, 노광 장치(10)에서는, 마스크 블라인드(19), 투영 렌즈(20) 및 배율 보정부(21)가, 정해진 패턴이 형성된 마스크(18a)를 투과한 노광광으로서의 자외선을, 투영 노광 스테이지(22) 위의 결상면[후술하는 대상 워크(23) 위]에 마스크 패턴상으로서 결상시키는 투영 광학 시스템으로서 기능한다.
투영 노광 스테이지(22)는, 마스크 패턴의 노광을 위해 대상 워크(23)가 배치된다. 이 투영 노광 스테이지(22)는, 배치되는 대상 워크(23)의 표면을 투영 렌즈(20)의 결상면에 일치시켜 대상 워크(23)를 유지할 수 있고, 유지한 대상 워크(23)를 투영 광로에 직교하는 면을 따라 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 이 투영 노광 스테이지(22)에서의 대상 워크(23)의 이동은, 본 실시예에서는, 투영 노광 스테이지(22)의 내측에 설치된 구동 제어부(도시 생략)의 제어하에서 행해진다. 또한 투영 노광 스테이지(22)에서의 대상 워크(23)의 이동은, 수동에 의해 행하는 것이어도 좋다. 본 실시예에서는, 대상 워크(23)는 프리얼라인먼트된 상태로 투영 노광 스테이지(22) 위에 배치된다. 이 프리얼라인먼트란, 대상 워크(23)를 투영 광학 시스템에서의 기준 위치로 하는 것이고, 대상 워크(23)에 대한 마스크 패턴의 노광 위치에 요구되는 위치 정밀도를 만족시키는 것이 아니다.
그 대상 워크(23)는, 실리콘 웨이퍼나 유리 기판이나 프린트 기판 등에, 자외선(i선)에 대하여 광반응하는 포토레지스트 등의 감광 재료가 도포 또는 부착되어 형성되어 있다. 이 때문에, 대상 워크(23)는 자외선(i선)의 조사에 의해 노광 가능하게 되어 있다. 본 실시예에서는, 대상 워크(23)에, 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)(도 2 참조)가 설치되어 있다. 이 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)는, 본 실시예에서는, 대상 워크(23)의 표면이 오목형으로 되어 형성되어 있고, 전술한 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)와 일대일로 대응되어 설치되어 있다.
이 노광 장치(10)에서는, 조사 광학 시스템에 있어서, 광원(11)으로부터 출사된 출사광이, 콜드 밀러(12), 자외선 밴드 패스 필터(14), 인티그레이터 렌즈(15), 콜리메이터 렌즈(16) 및 평면 거울(17)을 경유하여, 마스크 스테이지(18)에 도달하는 것에 의해, 마스크 스테이지(18)에 유지된 마스크(18a)를 자외선(i선)으로 균일하게 조사한다. 그렇게 하면, 노광 장치(10)에서는, 투영 광학 시스템, 즉 마스크 블라인드(19), 투영 렌즈(20) 및 배율 보정부(21)의 기능에 의해, 투영 노광 스테이지(22) 위의 결상면에, 자외선(i선)에 의한 마스크 패턴상이 적절하게 형성된다. 이것으로부터, 노광 장치(10)에서는, 대상 워크(23)를 결상면을 따르는 적절한 위치로 하는 것에 의해, 대상 워크(23)에 마스크 패턴상을 적절히 노광할 수 있다. 이 마스크 패턴상에 대한 대상 워크(23)의 위치, 즉 광학적으로 투영 광학 시스템[주로, 투영 렌즈(20)]을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치는, 투영 노광 스테이지(22)가 유지하는 대상 워크(23)를 결상면 위에서 적절하게 이동시키는 것에 의해, 조정(얼라인먼트)할 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치(10)에서는, 광학적으로 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23) 위치의 얼라인먼트를 위해, 도 2에 도시하는 바와 같이, 4개의 얼라인먼트 조명 유닛(30)과, 4개의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 설치되어 있다. 이와 같이, 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 4개씩 설치되어 있는 것은, 전술한 바와 같이, 마스크(18a)에 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)가 설치되어 있고, 대상 워크(23)에 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 설치되어 있는 것에 의한다.
이 4개의 얼라인먼트 조명 유닛(30)은, 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)에 개별로 대응하여 설치되어 있고, 4개의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)에 개별로 대응하여 설치되어 있다. 즉, 개별적인 대응 관계가 된 마스크측 얼라인먼트 마크(51) 및 워크측 얼라인먼트 마크(52)에 대응하여, 단일의 얼라인먼트 조명 유닛(30)과 단일의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 대응된다. 여기서, 각 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 각 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 각각 동등한 구성으로 되어 있고 동등한 대응 관계로 되어 있기 때문에, 단일의 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 대해서, 도 3을 이용하여 설명한다.
얼라인먼트 조명 유닛(30)은, 광원(31)과, 콜리메이터 렌즈(32)와, 반사 프리즘(33)을 갖는다. 광원(31)은, 얼라인먼트 광으로서, 노광광과 같은 파장 대역의 광을 출사하는 것이 가능하게 되어 있고, 본 실시예에서는, 자외선(i선)을 출사하는 것이 가능하게 되어 있다. 콜리메이터 렌즈(32)는, 입사된 광을 평행광(광속)으로서 출사하는 것이고, 광원(31)으로부터 출사된 자외선(i선)을 평행광으로서 반사 프리즘(33)으로 진행시킨다. 반사 프리즘(33)은, 콜리메이터 렌즈(32)에 의해 평행광이 된 자외선(i선)의 진행 방향을, 마스크(18a)에 직교하는 방향으로 변환하는 것이다. 이 반사 프리즘(33)은, 얼라인먼트 조명 유닛(30)에서의 자외선(i선)의 출사면(33a)을 형성하고 있다. 또한 프리즘(33) 대신에, 반사 미러를 이용할 수 있다. 또한 프리즘이나 미러를 이용하지 않고 직선적으로 배치할 수도 있다.
이 얼라인먼트 조명 유닛(30)은, 마스크(18a)의 근접 위치에서 조사 광로에 진퇴 가능하게 설치되어 있고, 얼라인먼트를 행할 때는, 출사면(33a)이, 마스크(18a)에서의 대응된 마스크측 얼라인먼트 마크(51)에 대향되어 배치된다. 이 얼라인먼트 조명 유닛(30)은, 대응된 마스크측 얼라인먼트 마크(51)를 향해 조사 광로 방향을 따르는 평행광인 얼라인먼트 광을 출사할 수 있다. 이 얼라인먼트 광은, 자외선(i선)이기 때문에, 결상면에서의 투영 렌즈(20)에 설정된 배율에 따른 위치에 따른 위치에, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)이 적절히 형성되게 된다(2점 쇄선으로 도시하는 얼라인먼트 광 참조). 이것은, 전술한 바와 같이, 투영 렌즈(20)가, 자외선(i선)에 대하여 고정밀도로 수차 보정되어 설정되어 있고, 결상면과 마스크(18a)를 광학적으로 공역인 위치 관계로 하고 있는 것에 의한다. 그 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터 출사되어, 마스크(18a) 및 투영 렌즈(20)를 경유한 얼라인먼트 광의 광로 위로서, 투영 렌즈(20)와 대상 워크(23) 사이에, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 설치되어 있다.
이 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 합성 프리즘(41)과, 미러(42)와, 결상 렌즈(43)와, 카메라(44)와, 차광 부재(45)와, 링 조명(46)을 갖는다.
합성 프리즘(41)은, 투영 광축에 대하여 45도의 경사를 이루는 접합면(41a)을 갖는다. 이 접합면(41a)은, 하프 미러로서의 기능을 가지며, 진행되어 온 광의 일부를 반사하고 다른 부의 투과를 허용한다. 이 합성 프리즘(41)은, 상단면에서 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서의 입사면(41b)을 형성하고 있고, 하단면(41c)에 얼라인먼트 광으로서의 자외선(i선)의 투과를 저지하고 가시광의 투과를 허용하는 자외선 차단막이 설치되어 있다. 이 자외선 차단막은, 예컨대 자외선(i선)보다 큰 파장 대역의 투과를 허용하는 롱패스 필터로서의 코팅막을 증착하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이 때문에, 합성 프리즘(41)에서는, 입사면(41b)으로부터 입사된 얼라인먼트 광을, 접합면(41a)에서 반사하여 직각 방향을 향해 진행시키고, 하단면(41c)을 투과한 얼라인먼트 광이 대상 워크(23)에 도달하는 것을 방지한다. 이 입사면(41b)으로부터 입사하여 접합면(41a)에 의해 반사된 얼라인먼트 광의 진행 방향으로 미러(42)가 설치되어 있다.
미러(42)는, 접합면(41a)으로부터의 반사 광로에 직교하는 면을 따르는 평면형의 반사면(42a)을 형성하도록 설치되어 있다. 이 미러(42)는, 투영 렌즈(20)를 경유하여 접합면(41a)에 의해 반사되는 광로에서, 반사면(42a)이 마스크(18a)와 광학적으로 공역인 위치 관계가 되도록 위치가 설정되어 있다. 이 때문에, 미러(42)의 반사면(42a)에서는, 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터의 얼라인먼트 광에 의해 마스크(18a)의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)가 조사되면, 투영 렌즈(20)에 설정된 배율에 따른 위치에, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)이 적절히 형성된다. 이 때문에, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서는, 미러(42)의 반사면(42a)이, 입사된 얼라인먼트 광에서의 마스크(18a)에 대한 광학적인 위치 관계를, 대상 워크(23)와는 상이한 위치에서 대상 워크(23)와 동등하게 하는 더미 워크 영역으로 되어 있고, 미러(42)가 더미 워크부로서 기능한다. 또한 더미 워크부로서, 더미의 기판, 백색판 등도 이용할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서는, 미러(42)와 합성 프리즘(41)의 접합면(41a)이, 입사된 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을 형성하는 결상 광학 시스템으로서 기능한다. 미러(42)의 반사면(42a)은, 입사면(41b)으로부터 합성 프리즘(41)에 입사하고 접합면(41a)을 투과한 얼라인먼트 광이 그대로 대상 워크(23)에 도달하면, 그 대상 워크(23)(그 표면) 위에 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을 형성할 수 있는 영역(가상 결상 영역으로 함)과, 동등한 크기 치수의 더미 워크 영역을 형성할 수 있는 것으로 되어 있다. 이 가상 결상 영역과 더미 워크 영역은, 최대로 투영 렌즈(20)에 의한 결상 영역으로 할 수 있고, 본 실시예에서는, 합성 프리즘(41)에서의 각 면의 크기 치수에 의해 상한이 규정되어 있다. 이 미러(42)[반사면(42a)]에 의해 반사되는 얼라인먼트 광의 진행 방향으로서, 미러(42)로부터 봤을 때 합성 프리즘(41)[그 접합면(41a)]을 투과한 위치에 결상 렌즈(43) 및 카메라(44)가 설치되어 있다.
이 결상 렌즈(43)는, 미러(42)의 반사면(42a)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과, 대상 워크(23)에 설치된 워크측 얼라인먼트 마크(52)를, 카메라(44)에 화상(54)(도 4 참조)으로서 취득시키기 위해 설치되어 있다. 결상 렌즈(43)는, 카메라(44)의 광학 시스템(도시 생략)과의 협동에 의해, 미러(42)로부터 합성 프리즘(41)[그 접합면(41a)]을 투과하여 카메라(44)에 이르는 광로에서, 미러(42)의 반사면(42a)과 카메라(44)의 촬상면(44a)을 광학적으로 공역인 위치 관계로 하도록 설정되어 있다. 또한, 결상 렌즈(43)는, 카메라(44)의 광학 시스템(도시 생략)과의 협동에 의해, 대상 워크(23)로부터 합성 프리즘(41)의 접합면(41a)에 의해 반사되어 카메라(44)에 이르는 광로에서, 대상 워크(23)의 표면(결상면)과 카메라(44)의 촬상면(44a)을 광학적으로 공역인 위치 관계로 하도록 설정되어 있다. 이 때문에, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서는, 결상 렌즈(43)와, 카메라(44)의 광학 시스템(도시 생략)과, 합성 프리즘(41)의 접합면(41a)이 카메라(44)에 대한 대상 워크(23)와 미러(42)의 반사면(42a)(더미 워크 영역)과의 광학적인 위치 관계를 동등하게 하는 촬상 광학 시스템으로서 기능한다.
카메라(44)는, 화상의 취득을 위한 촬상 장치이고, 적어도 얼라인먼트 광으로서의 파장 대역과, 링 조명(46)이 출사하는 파장 대역에 감도를 갖는 것으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 노광광에 포함되는 파장 대역이 된 얼라인먼트 광인 자외선(i선)의 파장 대역과, 가시광의 파장 대역에 감도를 갖고 있다. 카메라(44)는, 적어도 전술한 가상 결상 영역과 동등한 크기 치수의 영역을 화상으로서 취득할 수 있고, 본 실시예에서, 합성 프리즘(41)에서의 각 면의 크기 치수에 의해 상한이 규정되어 있다. 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 본 실시예에서, 적절한 위치에 있는 대상 워크(23)에 대한 프리얼라인먼트된 대상 워크(23)의 위치 편차량, 및 마스크(18a)에 대한 프리얼라인먼트된 대상 워크(23)의 위치 편차량보다 큰 영역을, 카메라(44)의 취득 영역으로 하도록 설정되어 있다. 이 카메라(44)와 광을 유도하는 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)측에 차광 부재(45)가 설치되어 있다.
차광 부재(45)는, 카메라(44)가 합성 프리즘(41)을 경유하여 대상 워크(23)의 화상을 취득하는 것을 저해하지 않고, 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터의 얼라인먼트 광으로 대상 워크(23)를 조사하는 것을 방지하는 것이다. 이 차광 부재(45)는, 본 실시예에서는, 적어도 자외선(i선)의 투과를 저지하는 평판형 부재로 이루어지고, 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)을 둘러싸도록 설치되어 있다. 이 때문에, 차광 부재(45)는, 노광광에 포함되는 파장 대역의 광으로 이루어지는 얼라인먼트 광이 대상 워크(23)에 도달하는 것을 방지하는 노광광 차단부로서 기능한다. 이 차광 부재(45)와 대상 워크(23) 사이에 링 조명(46)이 설치되어 있다.
이 링 조명(46)은, 비노광광으로 대상 워크(23) 위를 조명하기 위해, 대상 워크(23)로부터 합성 프리즘(41)의 접합면(41a)를 경유하여 카메라(44)에 이르는 촬영 광로의 중심을 둘러 싸 설치된 조명부이다. 링 조명(46)은, 본 실시예에서, 가시광의 파장 대역의 광을 출사할 수 있게 되어 있다. 이 링 조명(46)은, 대상 워크(23)의 표면이 오목형으로 되어 형성되어 있는 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 내주 가장자리부를 조명하는 것에 의해, 카메라(44)로 취득한 화상(54)(도 4 참조)에서의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 시인성을 향상시킨다. 또한 링 조명(46)은, 카메라(44)로 취득한 화상(54)(도 4 참조)에서의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 시인성을 높이는 것을 가능하게 하기 위해, 대상 워크(23) 위를 비노광광으로 조명하는 것(예컨대 동축 낙사 조명이어도 좋음)이면 좋고, 본 실시예에 한정되지 않는다.
이 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 투영 렌즈(20)와 대상 워크(23) 사이에서 투영 광로에 진퇴 가능하게 설치되어 있다. 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 얼라인먼트를 행할 때는, 대응하는 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터 출사되어 투영 렌즈(20)를 통과한 얼라인먼트 광을 입사면(41b)에 입사시키고, 조사 광축 방향에서 봤을 때 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)이 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)와 대향되어 배치된다. 본 실시예에서는, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)을, 프리얼라인먼트된 상태로 투영 노광 스테이지(22)에 배치된 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치에 따라 배치한다. 그렇게 하면, 카메라(44)가 취득한 화상 내에, 미러(42)의 반사면(42a) 위에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과, 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)를 위치시킬 수 있다(도 4 참조). 이것은, 전술한 바와 같이, 카메라(44)로 취득 가능한 영역이, 적절한 위치에 있는 대상 워크(23)에 대한 프리얼라인먼트된 대상 워크(23)의 위치 편차량, 및 마스크(18a)에 대한 프리얼라인먼트된 대상 워크(23)의 위치 편차량보다 큰 것으로 되어 있는 것에 의한다.
다음에, 본 발명에 따른 노광 장치(10)에 있어서, 얼라인먼트 조명 유닛(30)과 얼라인먼트 카메라 유닛(40)을 이용한, 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치의 얼라인먼트에 대해서, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 또한, 이 도 4 및 도 5에서는, 용이한 이해를 위해, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치 편차량[마스크(18a)와 대상 워크(23)와의 위치 편차량]을 강조하여 나타내고 있지만, 실제의 위치 편차량과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한 도 4 및 도 5에서는, 용이한 이해를 위해, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을 X 표시로 나타내고, 워크측 얼라인먼트 마크(52)를 ○ 표시로 나타내고 있다. 이 도 4 및 도 5에서는, 카메라(44)가 취득하는 화상의 이미지를 부호 54로 나타내는 원형으로 하고, 그 화상(54)의 중심 위치를 촬영 광축(Pa)으로 하고 있다.
노광 장치(10)에서는, 마스크 스테이지(18)에 마스크(18a)를 설치하고, 대상 워크(23)를 프리얼라인먼트된 상태로 투영 노광 스테이지(22) 위에 배치하며, 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23) 위치의 얼라인먼트를 시작한다. 노광 장치(10)에서는, 얼라인먼트를 행할 때, 전술한 바와 같이, 얼라인먼트 조명 유닛(30)을 마스크(18a)에서의 대응된 마스크측 얼라인먼트 마크(51)에 출사면(33a)을 대향시켜 배치하고, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)을 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치에 따라 배치한다. 이 상태에서, 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터 얼라인먼트 광[자외선(i선)]을 출사시켜, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 있어서 링 조명(46)으로의 조명을 시작하고, 카메라(44)에서의 촬영을 시작한다. 이 얼라인먼트의 동작은, 도시를 생략하는 구동 제어부의 제어하에서 통괄적으로 행해진다. 그렇게 하면, 전술한 바와 같이, 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 설정에 의해, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 카메라(44)가 취득한 화상(54) 내에는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 미러(42)의 반사면(42a) 위에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과, 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 위치한다.
여기서, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서는, 전술한 바와 같이, 미러(42)의 반사면(42a)과 대상 워크(23)의 표면은, 투영 렌즈(20)를 통해 본 마스크(18a)에 대한 광학적인 위치 관계가 동등한 것으로 되어 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 미러(42)의 반사면(42a)과 대상 워크(23)의 표면은, 결상 렌즈(43) 및 카메라(44)의 광학 시스템(도시 생략)을 통해 본 카메라(44)의 촬상면(44a)에 대한 광학적인 위치 관계가 동등한 것으로 되어 있다.
이 때문에, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에서는, 카메라(44)가 취득한 화상(54)에 있어서, 더미 워크 영역에 형성한 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을, 대상 워크(23) 위에 겹쳐서 표시시킬 수 있다. 따라서, 노광 장치(10)에서는, 화상(54)에 있어서, 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 워크측 얼라인먼트 마크(52)를 일치시키도록, 마스크(18a)와 대상 워크(23)를 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 투영 광학 시스템을 개재하는 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치를 적절한 것으로 할 수 있다. 본 실시예에서는, 마스크 스테이지(18)에 유지된 마스크(18a)를 고정한 채, 투영 노광 스테이지(22)가 유지한 대상 워크(23)를 투영 광로에 직교하는 면을 따라 적절하게 이동시켜, 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치를 적절한 것으로 한다.
도 4의 (a)에 도시하는 화상(54)에서는, 얼라인먼트 광에 의해 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)이 촬영 광축(Pa)에 대하여 변위되어 있다. 이것은, 프리얼라인먼트된 상태의 대상 워크(23)의 위치에 따라 배치된 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 대하여, 마스크(18a)의 위치가 어긋나 있는 것에 기인한다. 또한, 도 4의 (a)에 도시하는 화상(54)에서는, 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 촬영 광축(Pa)에 대하여 변위하고 있다. 이것은, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)은, 프리얼라인먼트된 상태의 대상 워크(23)의 위치에 따라 배치되어 있지만, 프리얼라인먼트의 정밀도에 기인하는 위치 편차가 생기고 있는 것에 의한다.
여기서, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)와 대상 워크(23)와의 상대적인 위치를 조절하면 되기 때문에, 화상(54)에서의 마스크측 얼라인먼트 마크상(53) 및 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 촬영 광축(Pa)에 대한 위치 편차가 문제가 되는 경우는 없다. 이 때문에, 화상(54)에 있어서, 워크측 얼라인먼트 마크(52)를 마스크측 얼라인먼트 마크상(53) 위에 위치시키도록[도 4의 (a)의 화살표 A1 참조], 대상 워크(23)를 조사 광로에 직교하는 면을 따라 이동시킨다[도 4의 (b)의 화살표 A2 참조]. 이 이동에 의해, 화상(54)에 있어서, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 워크측 얼라인먼트 마크(52)와 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)이 일치되면, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 없는 것으로 하면 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터의 조사에 의해 마스크측 얼라인먼트 마크상이 형성되는 위치에 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 일치하게 된다. 이것에 의해, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23) 위치의 얼라인먼트를 행할 수 있다.
본 실시예의 노광 장치(10)에서는, 전술한 바와 같이, 마스크(18a)에 4개의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)가 설치되어 있고, 대상 워크(23)에 4개의 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 설치되어 있으며, 각각 개별로 대응하여 4개의 얼라인먼트 조명 유닛(30) 및 4개의 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 설치되어 있다. 이 때문에, 노광 장치(10)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 카메라(44)가 취득한 4개의 화상(54)에서의 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 워크측 얼라인먼트 마크(52)와의 위치 관계에 기초하여, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 x 방향의 위치 편차량(dx)과, x 방향에 직교하는 y 방향의 위치 편차량(dy)과, x-y 평면 상에서 본 회전 편차각(dθ)을 산출한다. 본 실시예에서는, 이 각 편차량의 산출은, 전술한 구동 제어부(도시 생략)가 화상 해석에 의해 행한다. 그리고, 그 산출된 각 편차량을 상쇄하도록 투영 노광 스테이지(22)가 유지한 대상 워크(23)를 투영 광로에 직교하는 면을 따라 이동한다. 이것에 의해, 얼라인먼트가 종료하고, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치를 적절한 것으로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 노광 장치(10)에서는, 얼라인먼트 광으로서 노광광과 동일한 자외선(i선)을 이용하고, 그 얼라인먼트 광을 노광을 위한 투영 렌즈(20)를 통과시켜 얼라인먼트를 행하기 때문에, 매우 고정밀도로 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 노광을 위한 위치를 조정할 수 있다.
또한, 노광 장치(10)에서는, 미러(42)의 반사면(42a)과 대상 워크(23)의 표면을, 투영 렌즈(20)를 통해 본 마스크(18a)에 대한 광학적인 위치 관계를 동등한 것으로 하기 위해 미러(42)로 더미 워크부를 형성하고, 그 미러(42)[그 반사면(42a)] 위에 자외선(i선)인 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을 형성하는 것이기 때문에, 얼라인먼트 광을 대상 워크(23)에 도달시키지 않고, 투영 렌즈(20)를 경유한 얼라인먼트 광을 이용하여 얼라인먼트를 행할 수 있다.
또한, 노광 장치(10)에서는, 카메라(44)가 취득한 화상(54)에 있어서, 더미 워크 영역에 형성한 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)을, 대상 워크(23) 위에 중첩시켜 표시시킬 수 있기 때문에, 얼라인먼트 광을 대상 워크(23)에 도달시키지 않고 투영 광학 시스템으로서의 투영 렌즈(20)를 통과시켜, 화상(54)에서의 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 워크측 얼라인먼트 마크(52)와의 직접적인 위치 관계에 기초하여, 얼라인먼트를 행할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 얼라인먼트 광이 입사되는 각 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 있어서, 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)에 설치된 자외선 차단막과 차광 부재(45)에 의해, 자외선(i선)인 얼라인먼트 광이 대상 워크(23)에 도달하는 것이 방지되어 있기 때문에, 얼라인먼트를 행하는 것에 의해 대상 워크(23)가 노광되는 것을 방지할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 각 얼라인먼트 카메라 유닛(40)에 있어서, 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)을 둘러싸도록 차광 부재(45)가 설치되어 있기 때문에, 상정하는 것 이외의 사태가 생기는 것에 기인하여 각 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터 출사되는 얼라인먼트 광이 입사면(41b)으로부터 벗어나 버린 경우라도, 자외선(i선)인 얼라인먼트 광이 대상 워크(23)에 도달하는 것을 방지할 수 있고, 얼라인먼트를 행하는 것에 의해 대상 워크(23)가 노광되는 것을 방지할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 출사면(33a)이 마스크(18a)의 마스크측 얼라인먼트 마크(51)와 대향하도록 얼라인먼트 조명 유닛(30)을 배치하고, 프리얼라인먼트된 상태로 투영 노광 스테이지(22)에 배치된 대상 워크(23)의 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치에 따라 얼라인먼트 카메라 유닛(40)을 배치함으로써, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛(40)의 카메라(44)로 취득하는 화상(54) 내에 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)과 워크측 얼라인먼트 마크(52)를 위치시킬 수 있기 때문에, 얼라인먼트의 준비 작업을 용이한 것으로 할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 투영 렌즈(20)를, 노광광으로서의 자외선(i선)에 대해서만 고정밀도로 수차 보정되는 설정으로 하면 되기 때문에, TTL 얼라인먼트 방식을 채용하도록 2파장으로 수차 보정하는 설정과 비교하여, 매우 용이하게 고정밀도인 광학 성능을 갖는 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 대상 워크(23) 위에 매우 정밀도 좋게 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 카메라(44)가 가시광의 파장 대역의 광에 감도를 갖고 있고, 가시광의 파장 대역의 광으로 대상 워크(23) 상을 조명하는 링 조명(46)이 설치되어 있기 때문에, 화상(54)(도 4 참조)에서 워크측 얼라인먼트 마크(52)의 위치를 보다 확실하고 명확하게 인식할 수 있다.
노광 장치(10)에서는, 더미 워크부로서 미러(42)가 이용되고 있기 때문에, 화상(54)(도 4 참조)에서 더미 워크 영역에 형성되는 마스크측 얼라인먼트 마크상(53)의 위치를 보다 확실하고 명확하게 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 노광 장치(10)에서는, 간단한 구성으로, 매우 높은 얼라인먼트의 정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는, 본 발명에 따른 노광 장치의 일례로서의 노광 장치(10)에 대해서 설명했지만, 노광광을 이용한 얼라인먼트 광을 마스크의 마스크측 얼라인먼트 마크에 조사 가능한 얼라인먼트 조명 유닛과, 화상의 취득을 위한 촬상 장치를 가지며 상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되고 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유한 얼라인먼트 광을 입사시키는 얼라인먼트 카메라 유닛을 구비하고, 그 얼라인먼트 카메라 유닛은 입사된 얼라인먼트 광에서의 상기 마스크에 대한 광학적인 위치 관계를, 대상 워크와는 상이한 위치에서 상기 대상 워크와 동등하게 하는 더미 워크 영역에, 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상을 형성하는 결상 광학 시스템과, 상기 촬상 장치에 대한 상기 대상 워크와 상기 더미 워크 영역과의 광학적인 위치 관계를 동등하게 하는 촬상 광학 시스템을 갖는 노광 장치이면 좋고, 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 실시예에서는, 노광광으로서 자외선(i선)의 파장 대역의 광을 이용하고, 대상 워크를 조명하는 비노광광으로서 가시광의 파장 대역의 광을 이용하고 있었지만, 상이한 파장 대역의 광을 노광광 및 비노광광으로서 이용하면 좋고, 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 실시예에서는, 마스크측 얼라인먼트 마크(51)와 워크측 얼라인먼트 마크(52)가 4개씩 설치되고, 그것에 대응하여 얼라인먼트 조명 유닛(30)과 얼라인먼트 카메라 유닛(40)이 4개씩 설치되어 있었지만, 투영 광학 시스템을 경유한 마스크(18a)에 대한 대상 워크(23)의 위치를 적절한 것으로 할 수 있는 것으로서, 각각이 하나 이상 설치되면 좋고, 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
전술한 실시예에서는, 하단면(41c)에 노광광 차단부로서의 자외선 차단막이 설치되어 있었지만, 카메라(44)가 합성 프리즘(41)을 경유하여 대상 워크(23)의 화상을 취득하는 것을 저해하지 않고, 얼라인먼트 조명 유닛(30)으로부터의 얼라인먼트 광으로 대상 워크(23)를 조사하는 것을 방지하는 것이면 좋으며, 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 이 노광광 차단막은, 노광광에 포함되는 파장 대역의 얼라인먼트 광의 투과를 저지하고, 카메라(44)가 대상 워크(23)[워크측 얼라인먼트 마크(52)]의 화상 취득에 이용하는 비노광광의 파장 대역의 광의 투과를 허용하는 것이면 좋다. 또한, 이 노광광 차단부는, 전술한 작용을 갖는 것이면 되기 때문에, 합성 프리즘(41)의 하단면(41c)에 설치되지 않아도, 예컨대 링 조명(46)의 상단면이나 하단면에 필터로서 설치하는 것이어도 좋고, 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
이상, 본 발명의 노광 장치를 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이들의 각 예 및 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.
10: 노광 장치 18a: 마스크
20: 투영 렌즈 23: 대상 워크
30: 얼라인먼트 조명 유닛 40: 얼라인먼트 카메라 유닛
41a: (반사부로서의) 접합면
41c: (노광광 차단부로서의 자외선 차단막이 설치된) 하단면
42: (더미 워크부로서의) 미러
42a: (더미 워크 영역으로서의) 반사면
43: (결상 렌즈의 일부로서의) 결상 렌즈 44: (촬상 장치로서의) 카메라
45: (노광광 차단부로서의) 차광 부재 46: (조명부로서의) 링 조명
51: 마스크측 얼라인먼트 마크 53: 마스크측 얼라인먼트 마크상

Claims (6)

  1. 패턴과 마스크측 얼라인먼트 마크가 형성된 마스크에 노광광을 조사하여, 상기 마스크를 투과한 노광광을 투영 렌즈로 대상 워크에 결상시켜, 상기 대상 워크 위에 정해진 마스크 패턴을 노광하는 노광 장치로서,
    노광광에 포함되는 파장 대역의 광을 이용한 얼라인먼트 광을 상기 마스크의 상기 마스크측 얼라인먼트 마크에 조사할 수 있는 얼라인먼트 조명 유닛과,
    화상의 취득을 위한 촬상 장치를 가지며 상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되어 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유한 얼라인먼트 광을 입사시키는 얼라인먼트 카메라 유닛을 포함하고,
    상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 입사된 얼라인먼트 광에서의 상기 마스크에 대한 광학적인 위치 관계를, 상기 대상 워크와는 상이한 위치에서 상기 대상 워크와 동등하게 하는 더미 워크 영역에, 얼라인먼트 광에 의한 마스크측 얼라인먼트 마크상(像)을 형성하는 결상 광학 시스템과,
    상기 촬상 장치에 대한 상기 대상 워크와 상기 더미 워크 영역과의 광학적인 위치 관계를 동등하게 하는 촬상 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결상 광학 시스템은, 상기 더미 워크 영역에 평면을 형성하는 더미 워크부와,
    상기 얼라인먼트 조명 유닛으로부터 출사되어 상기 마스크 및 상기 투영 렌즈를 경유하여 상기 얼라인먼트 카메라 유닛에 입사한 얼라인먼트 광을 상기 더미 워크부를 향해 진행시키는 반사부를 포함하고,
    상기 마스크와 상기 더미 워크부는, 상기 투영 렌즈 및 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사부는, 하프 미러이고,
    상기 촬상 광학 시스템은, 상기 반사부와, 상기 대상 워크로부터 상기 반사부를 경유하여 상기 촬상 장치에 이르는 광로에 설치된 결상 렌즈를 포함하며,
    상기 더미 워크부와 상기 촬상 장치는, 상기 반사부를 투과한 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계에 있고,
    상기 대상 워크와 상기 촬상 장치는, 상기 반사부를 경유하는 광로에서 광학적으로 공역인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 입사된 얼라인먼트 광이, 상기 대상 워크에 도달하는 것을 방지하는 노광광 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 대상 워크를 비노광광으로 조명하는 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 조명 유닛은, 상기 마스크에 노광광을 조사하는 조사 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있고,
    상기 얼라인먼트 카메라 유닛은, 상기 투영 렌즈와 상기 대상 워크 사이에서, 상기 마스크 패턴을 상기 대상 워크에 투영하는 투영 광로에 대하여 진퇴 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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