KR20120104538A

KR20120104538A - 노광 장치 및 그것에 사용하는 포토마스크

Info

Publication number: KR20120104538A
Application number: KR1020127012117A
Authority: KR
Inventors: 미치노부 미주무라
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2012-09-21
Also published as: US9030646B2; WO2011058634A1; CN102597881A; KR101650116B1; US20120218537A1; CN102597881B

Abstract

본 발명은, 포토마스크(3)는 피노광체의 반송 방향 A에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴(13)을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열(15)과, 복수의 마스크 패턴 열(15)의 각 마스크 패턴(13)에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 형성되고, 각 마스크 패턴(13)을 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈(14)를 구비하여 이루어지고, 피노광체의 반송 방향 A의 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열(15a)에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열(15b 내지 15d)에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 상기 후속되는 마스크 패턴 열(15b 내지 15d) 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈(14)를 복수의 마스크 패턴(13)의 상기 배열 방향과 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 것이다. 이에 의하여 미세한 노광 패턴을 피노광체의 전면에 걸쳐서 고분해능으로 고밀도로 형성한다.

Description

노광 장치 및 그것에 사용하는 포토마스크 {EXPOSURE APPARATUS AND PHOTOMASK USED THEREIN}

본 발명은 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 이 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여 노광 패턴을 형성하는 노광 장치에 관한 것으로, 상세하게는 미세한 노광 패턴을 피노광체의 전면에 걸쳐 고분해능으로 고밀도로 형성하는 노광 장치 및 그것에 사용하는 포토마스크와 관한 것이다.

종래의 노광 장치는 일정 속도로 반송되는 피노광체에 대하여 포토마스크를 개재하여 노광 광을 간헐적으로 조사하여, 포토마스크의 마스크 패턴을 소정 위치에 노광하는 노광 장치로서, 촬상 수단에 의하여 포토마스크에 의한 노광 위치의 피노광체의 반송 방향의 앞쪽의 위치를 촬상하고, 이 촬상 화상에 기초하여 피노광체와 포토마스크와의 위치 맞춤을 하는 동시에, 노광 광의 조사 타이밍을 제어하게 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 2008－76709호

그러나, 이와 같은 종래의 노광 장치에 있어서는 포토마스크를 수직으로 투과하는 노광 광에 의하여 포토마스크에 형성된 마스크 패턴을 피노광체 위에 그대로 전사하는 것이었기 때문에, 포토마스크에 조사되는 광원 광에 있어서의 시각 (커리메이션 반각)의 존재에 의하여, 피노광체상의 패턴의 상이 선명하지 않아서 분해능이 저하되어, 미세한 패턴을 노광 형성할 수 없을 우려가 있었다.

이와 같은 문제에 대하여는, 포토마스크의 피노광체측에 마스크 패턴에 대응하여 마이크로 렌즈를 설치하고, 피노광체 위에 마스크 패턴을 축소 투영함으로써 대처할 수 있지만, 이 경우, 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향에 인접한 렌즈 사이의 부분에는 노광 패턴을 형성하지 못하고, 미세한 노광 패턴을 피노광체의 전면에 걸쳐서 고밀도로 형성할 수 없다고 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 미세한 노광 패턴을 피노광체의 전면에 걸쳐서 고분해능으로 고밀도로 형성하는 노광 장치 및 그것에 사용하는 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 노광 장치는 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 포토마스크를 개재하여 상기 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하고, 상기 포토마스크에 형성된 복수의 마스크 패턴에 대응하여 상기 피노광체 위에 노광 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 포토마스크는 상기 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 상기 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과, 상기 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 형성되고, 상기 각 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여 이루어지고, 상기 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 상기 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 것이다.

이와 같은 구성에 의하여, 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과, 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 피노광체측에 형성되고, 각 마스크 패턴을 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 복수의 마스크 패턴의 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 포토마스크를 개재하여 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여, 포토마스크에 형성된 복수의 마스크 패턴에 대응하여 피노광체 위에 노광 패턴을 형성한다.

또한, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈는 상기 마스크 패턴의 상기 피노광체 상에의 투영 상으로, 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향에 대응하는 폭의 정수 배와 동일한 치수만큼 각각 상기 배열 방향으로 어긋나게 하여 형성된 것이다. 이에 의하여, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열의 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 피노광체 위에 투영되는 마스크 패턴의 투영상의, 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향의 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 어긋나게 하여 형성한 포토마스크를 사용하여, 피노광체 위에 노광 패턴을 형성한다.

또한, 본 발명에 의한 포토마스크는 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 이 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여 노광 패턴을 형성하는 노광 장치에 사용하는 포토마스크로서, 상기 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과, 상기 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 형성되고, 상기 각 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여 이루어지고, 상기 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 상기 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 것이다.

이와 같은 구성에 의하여, 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과, 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 피노광체측에 형성되고, 각 마스크 패턴을 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하고, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 복수의 마스크 패턴의 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 포토마스크를 사용하여, 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 이 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여 노광 패턴을 형성한다.

또한, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈는 상기 마스크 패턴의 상기 피노광체 위로의 투영 상으로, 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향에 대응하는 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 상기 배열 방향으로 어긋나게 하여 형성된 것이다. 이로써, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열의 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 피노광체 위에 투영되는 마스크 패턴의 투영상의, 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향의 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 어긋나게 하여 형성한 포토마스크를 사용하여, 피노광체 위에 노광 패턴을 형성한다.

또한, 상기 복수의 마스크 패턴을 투명한 기판의 한쪽 면에 형성하고, 상기 복수의 마이크로 렌즈를 상기 투명한 기판의 다른 면에 형성한 것이다. 이로써, 복수의 마스크 패턴을 투명한 기판의 한쪽 면에 형성하고, 상기 복수의 마이크로 렌즈를 상기 투명한 기판의 다른 면에 형성한 포토마스크를 사용하여 피노광체 위에 노광 패턴을 형성한다.

또한, 상기 복수의 마스크 패턴을 한쪽 면에 형성한 마스크용 기판과, 상기 복수의 마이크로 렌즈를 한쪽 면에 형성한 렌즈용 기판을 상기 복수의 마스크 패턴과 상기 복수의 마이크로 렌즈가 서로 대응하도록 포개어 형성한 것이다. 이로써, 복수의 마스크 패턴을 한쪽 면에 형성한 마스크용 기판과, 복수의 마이크로 렌즈를 한쪽 면에 형성한 렌즈용 기판을, 복수의 마스크 패턴과 복수의 마이크로 렌즈가 서로 대응하도록 포개어 형성한 포토마스크를 사용하여 피노광체 위에 노광 패턴을 형성한다.

청구항 1 및 3에 관한 발명에 의하면, 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 피노광체측에 각 마스크 패턴을 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 설치하고 있으므로, 미세한 노광 패턴을 고분해능으로 형성할 수 있다. 또한, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열의 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 복수의 마스크 패턴의 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성하고 있으므로, 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광할 수 있다. 따라서, 노광 패턴을 피노광체의 전면에 걸쳐서 고밀도로 형성할 수 있다.

또한, 청구항 2 및 4에 관한 발명에 의하면, 노광 패턴을 더 고밀도로 배열하여 형성할 수 있다.

또한, 청구항 5에 관한 발명에 의하면, 마스크 패턴과 마이크로 렌즈를 동일한 투명 기판에 일체적으로 형성하고 있기 때문에, 마스크 패턴과 마이크로 렌즈와의 위치 맞춤이 불필요하다. 따라서, 포토마스크 취급이 용이하게 된다.

또한, 청구항 6에 관한 발명에 의하면, 복수의 마스크 패턴과 복수의 마이크로 렌즈를 각각 다른 기판에 형성하고 있기 때문에, 마스크 패턴에 결함이 있는 경우나 피치가 동일하고 설계 변경되었을 경우에, 마스크 패턴을 형성한 마스크용 기판만을 교환하면 되므로, 포토마스크의 비용 상승을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 노광 장치에 사용하는 포토마스크의 구성을 도시하는 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 저면도이다.
도 3은 상기 포토마스크의 일부 확대 평면도이다.
도 4는 상기 노광 장치의 제어 수단의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 5는 상기 포토마스크를 사용하여 피노광체 위에 형성된 노광 패턴을 도시하는 평면도이다.
도 6은 상기 포토마스크의 다른 형성 예를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 7은 도 6의 포토마스크를 사용하여 형성된 노광 패턴을 모식적으로 도시하는 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 이 노광 장치는 피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 이 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여 노광 패턴을 형성하는 것으로, 반송 수단(1)과, 마스크 스테이지(2)와, 포토마스크(3)와, 노광 광학계(4)와, 촬상 수단(5)과, 조명 수단(6)과, 제어 수단(7)을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 여기서 사용하는 피노광체(8)는 투명한 기판의 한쪽 면에, 예를 들면 TFT 기판의 박막트랜지스터와 같은 소정 형상의 기능 패턴을 소정의 관계로 반복 형성한 것이다.

상기 반송 수단(1)은 스테이지(9)의 윗면에 피노광체(8)를 탑재하여 소정 속도로 한 방향 (화살표 A 방향)으로 반송하는 것으로, 예를 들면 모터와 기어 등을 조합하여 구성한 이동 기구에 의하여 스테이지(9)를 이동하게 되어 있다. 또한, 반송 수단(1)에는 스테이지(9)의 이동 속도를 검출하기 위한 속도 센서나 스테이지(9)의 이동 거리를 검출하기 위한 위치 센서 (도시하지 않음)가 설치되어 있다.

상기 반송 수단(1)의 윗쪽에는 마스크 스테이지(2)가 설치되어 있다. 이 마스크 스테이지(2)는 반송 수단(1)에 탑재되어 반송되는 피노광체(8)에 근접 대향하여 후술하는 포토마스크(3)을 유지하는 것이고, 포토마스크(3)의 마스크 패턴(13)의 형성 영역(10) 및 관찰 창(17)을 포함하는 영역 (도 2 참조)에 대응하여 중앙부를 개구하고, 포토마스크(3)의 주연부를 위치 결정하여 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 스테이지(9)의 면에 평행한 면 내에서 피노광체(8)의 화살표 A로 나타내는 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 후술하는 촬상 수단(5)과 일체적으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 또한, 필요에 따라서 마스크 스테이지(2)의 중심을 축으로 하여 소정의 각도 범위 내에서 회동 가능하게 형성되어도 좋다.

상기 마스크 스테이지(2)에는 포토마스크(3)가 착탈 가능하게 유지되고 있다. 이 포토마스크(3)는 피노광체(8) 위에 형성되는 노광 패턴과 상사형(相似形)의 복수의 마스크 패턴을 형성한 것이고, 마스크 스테이지(2) 위에 유지된 상태에서, 피노광체(8)의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과, 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 피노광체(8) 측에 형성되고, 각 마스크 패턴을 피노광체(8) 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여 이루어지고, 피노광체(8)의 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향 (피노광체(8)의 반송 방향에 대략 직교하는 방향)으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성하고 있다.

구체적으로는, 포토마스크(3)는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 석영으로 이루어지는 투명 기판(11)의 한쪽 면(11a)에 불투명한 크롬(Cr) 막(12)을 형성하고, 이 크롬 (Cr) 막(12)에는 동도(a)에 파선으로 나타내는 패턴 형성 영역(10) 내에 소정 형상의 개구로 이루어지는 복수의 마스크 패턴(13)을 형성하였다. 또한, 동도(a)에 있어서는 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위하여, 마스크 패턴(13)은 그 외형에 상당하는 사각형으로 간략화하여 나타내고 있다. 또한, 상기 투명 기판(11)의 다른쪽 면(11b)에는 동도(c)에 나타내는 바와 같이, 복수의 마스크 패턴(13)에 대응하여, 예를 들면 배율이 0.25배, 초점거리가 355nm인 파장의 자외선에 대하여 0.683 mm인 복수의 마이크로 렌즈(14)를 형성하고 있다. 또한, 각 마스크 패턴 열(15) 및 각 마이크로 렌즈(14)는 마스크 패턴(13)의 피노광체(8) 위에의 투영 상으로, 복수의 마스크 패턴(13)의 배열 방향에 대응하는 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 상기 배열 방향으로 어긋나게 하여 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 포토마스크(3)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 마스크 패턴(13)의 피노광체(8) 상에의 투영상(16) (후술하는 노광 패턴(30)에 상당 (도 5 참조))하는 크기가, 예를 들면 한 변의 길이가 W인 사각형인 경우에, 각 마스크 패턴 열(15)의 복수의 마스크 패턴(13)을 4W 피치로 형성하고, 반송 방향 선두측의 제1 마스크 패턴 열(15a)의 후속되는 제2, 제3, 제4의 마스크 패턴 열 (15b, 15c, 15d)를 제1 마스크 패턴 열(15a)에 대하여, 각각 W, 2W, 3W만큼 각 마스크 패턴 열(15)의 마스크 패턴(13)의 배열 방향 (화살표 A에 대략 직교하는 방향)으로 어긋나게 형성하고, 제1 내지 제4의 마스크 패턴 열(15a 내지 15d)를 4W 피치로 평행하게 형성한 것이다. 또한, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 제1 내지 제4의 마스크 패턴 열(15a 내지 15d)을 1조로 하여 3조를 각 마스크 패턴 열(15)이 평행이 되도록 배열하여 형성하였다. 따라서, 하나의 노광 패턴은 복수의 마스크 패턴(13)의 중첩 노광에 의하여 형성되게 된다.

또한, 포토마스크(3)의 크롬(Cr) 막(12)에는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 패턴 형성 영역(10)의 측방에서 제1 마스크 패턴 열(15a)로부터 거리 D만큼 떨어져서 각 마스크 패턴 열(15)에 대략 평행하게 가늘고 긴 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부는 후술하는 촬상 수단(5)에 의하여 피노광체(8) 표면의 관찰을 가능하게 하는 관찰 창(17)이 되는 것이다.

또한, 포토마스크(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈(14)측을 피노광체(8)측으로 하는 동시에, 관찰 창(17)을 피노광체(8)의 반송 방향 (화살표 A 방향) 앞쪽으로 하여 마스크 스테이지(2) 위에 위치 결정하여 고정된다.

상기 마스크 스테이지(2)의 윗쪽에는 노광 광학계(4)가 형성되어 있다. 이 노광 광학계(4)는 포토마스크(3)에 대하여 균일한 광원 광(L1)을 조사하는 것으로, 광원(18)과 로드 렌즈(19)와 콘덴서 렌즈(20)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 광원(18)은 예를 들면 355 nm의 자외선을 방사함으로써, 후술하는 제어 수단(7)에 의하여 점등이 제어되는, 예를 들면 플래시 램프, 자외선 발광 레이저 광원 등이다. 또한, 상기 로드 렌즈(19)는 광원(18)으로부터 방사되는 광원 광(L1)의 방사 방향 전방에 설치되어, 광원 광(L1)의 노광 광학계(4)의 광학 축에 직교하는 단면 내의 휘도 분포를 균일하게 하기 위한 것이다. 또한, 광원 광(L1)의 휘도 분포를 균일화하는 수단으로서는, 로드 렌즈(19)에 한정되지 않고, 라이트 파이프나 그 밖의 공지의 수단을 사용하여도 된다. 또한, 상기 콘덴서 렌즈(20)는 그 전 초점을 로드 렌즈(19)의 출력 단면(19a)에 일치시켜서 설치되어 있고, 로드 렌즈(19)로부터 사출한 광원 광(L1)을 평행 광으로 하여 포토마스크(3)에 조사시키는 것이다.

상기 노광 광학계(4)의 피노광체(8)의 화살표 A로 나타내는 반송 방향 앞쪽에는 촬상 수단(5)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(5)은 포토마스크(3)에 의한 노광 위치의 반송 방향 앞쪽의 위치에서, 피노광체(8) 위에 형성된 위치 결정 기준이 되는 기능 패턴의 기준 위치 및 포토마스크(3)의 관찰 창(17) 내에 형성된 기준 마크를 동시에 촬상하는 것으로, 수광 소자를 스테이지(9)의 윗면에 평행한 면 내에서 피노광체(8)의 반송 방향 (화살표 A 방향)에 대략 직교하는 방향으로 일직선상으로 배열된 라인 카메라이며, 그 직사각형 중심 축을 포토마스크(3)의 관찰 창(17)의 직사각형 중심 축과 합치시켜서 배치되어 있다. 또한, 도 1에 있어서, 부호 21은 촬상 수단(5)의 광로를 절곡하는 전반사 미러이다.

상기 반송 수단(1)의 스테이지(9)의 아래쪽에는 촬상 수단(5)에 의한 촬상 영역에 대응하여 조명 수단(6)이 설치되어 있다. 이 조명 수단(6)은 피노광체(8)에 자외선을 차단(cut)한 가시광으로 이루어지는 조명 광을 아래면측으로부터 조사하여, 피노광체(8) 표면에 형성된 기능 패턴을 촬상 수단(5)에 의하여 관찰 가능하게 만드는 것으로, 예를 들면 할로겐 램프 등이다. 또한, 조명 수단(6)은 스테이지(9)의 윗쪽에 설치하여 낙사 조명으로 하여도 좋다.

상기 반송 수단(1), 촬상 수단(5), 광원(18), 마스크 스테이지(2) 및 조명 수단(6)에 접속하여 제어 수단(7)이 설치되어 있다. 이 제어 수단(7)은 피노광체(8)를 한 방향으로 반송시키면서, 포토마스크(3)를 개재하여 피노광체(8)에 노광 광(L2)를 간헐적으로 조사시켜, 피노광체(8) 위에 형성된 기능 패턴에 포개어 포토마스크(3)의 복수의 마스크 패턴(13)에 대응하는 노광 패턴(30)을 형성시키도록 제어하는 것으로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 화상 처리부(22)와, 연산부(23)와, 메모리(24)와, 반송 수단 구동 컨트롤러(25)와, 광원 구동 컨트롤러(26)와, 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(27)와, 조명 수단 구동 컨트롤러(28)와, 제어부 29를 구비하고 있다.

화상 처리부(22)는 촬상 수단(5)으로 취득된 피노광체(8) 표면 및 포토마스크(3)의 기준 마크의 촬상 화상을 화상 처리하고, 피노광체(8) 위의 기능 패턴에 미리 설정된 기준 위치와 포토마스크(3)의 기준 마크의 위치를 검출하는 것이다.

또한, 연산부(23)는 화상 처리부(22)에서 검출된 피노광체(8) 위의 기준 위치와 포토마스크(3)의 기준 마크의 위치와의 사이의 거리를 산출하고, 그 결과를 후술하는 메모리(24)에 보존된 목표 값과 비교하여, 그 차분을 보정 값으로 하여 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(27)에 출력하는 동시에, 반송 수단(1)의 위치 센서의 출력을 입력하여 스테이지(9)의 이동 거리를 산출하고, 그 결과를 메모리(24)에 보존된 피노광체(8)의 기능 패턴의 화살표 A 방향 (반송 방향)의 배열 피치 W와 비교하여 스테이지(9)가 거리 W만큼 이동할 때마다 광원 구동 컨트롤러(26)에 광원(18)을 점등시키는 점등 지령을 출력하게 되어 있다.

또한, 메모리(24)는 연산부(23)에 있어서의 연산 결과를 일시적으로 보존하는 동시에, 스테이지(9)의 이동 속도(V), 피노광체(8) 상의 기준 위치와 포토마스크(3)의 기준 마크의 위치와의 사이의 거리의 목표 값 및 기타 초기 설정 값을 기억하는 것이다.

또한, 반송 수단 구동 컨트롤러(25)는 반송 수단(1)의 스테이지(9)를 화살표 A로 나타내는 방향으로 일정 속도로 이동시키는 것으로, 반송 수단(1)의 속도 센서의 출력을 입력하여 메모리(24)에 보존된 스테이지(9)의 이동 속도와 비교하여, 양자가 일치하도록 반송 수단(1)을 제어하게 되어 있다.

또한, 광원 구동 컨트롤러(26)는 광원(18)을 간헐적으로 점등시키는 것이고, 연산부(23)로부터 입력하는 점등 지령에 따라서 광원(18)에 구동 신호를 송신하게 되어 있다.

또한, 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(27)는 마스크 스테이지(2)를 촬상 수단(5)과 일체적으로 화살표 A로 나타내는 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 이동시키는 것으로, 연산부(23)로부터 입력한 보정 값에 기초하여 마스크 스테이지(2)의 이동을 제어하게 되어 있다.

또한, 조명 수단 구동 컨트롤러(28)는 조명 수단(6)을 점등 및 소등시키는 것으로, 노광 개시 스위치가 투입되면 조명 수단(6)을 점등시키고, 피노광체(8) 위로의 모든 노광이 종료하면 소등시키도록 제어하게 되어 있다. 또한, 제어부(29)는 상기 각 구성 요소가 적절하게 구동하도록 각 구성 요소간을 중개하여, 제어하는 것이다.

다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 여기에서는 한 변이 W인 사각형의 노광 패턴(30)이 가로세로로 배열 피치 W로 형성되는 경우에 대하여 설명한다.

먼저, 예를 들면 키 보드 등으로 이루어지는 도시를 생략한 조작 수단을 조작하여 스테이지(9)의 이동 속도 V, 노광 개시부터 노광 종료까지의 스테이지(9)의 이동 거리, 광원(18)의 파워 및 점등 시간, 포토마스크(3)의 제1 마스크 패턴 열(15)과 관찰 창(17)과의 사이의 거리 D, 피노광체(8) 위에 형성된 기능 패턴의 화살표 A 방향 (반송 방향)의 배열 피치 W, 피노광체(8)의 상기 기능 패턴에 미리 설정된 기준 위치와 포토마스크(3)에 형성된 기준 마크와의 사이의 거리의 목표 값 등을 입력하여 메모리(24)에 보존하고, 초기 설정을 실시한다.

다음으로, 표면에 감광성 수지를 도포한 피노광체(8)를 그 도포면을 위로 하여 스테이지(9) 위의 소정 위치에 위치 결정하여 탑재한다. 또한, 도시를 생략한 노광 개시 스위치가 투입되면, 제어 수단(7)의 반송 수단 구동 컨트롤러(25)가 기동하고, 스테이지(9)를 속도 V로 화살표 A 방향으로 이동시킨다. 이 때, 반송 수단 구동 컨트롤러(25)는 반송 수단(1)의 속도 센서의 출력을 입력하고, 메모리(24)에 보존된 속도 V에 비하여 스테이지(9)의 이동 속도가 V가 되도록 반송 수단(1)을 제어한다. 또한, 노광 개시 스위치가 투입되면, 조명 수단 구동 컨트롤러(28)가 기동하여 조명 수단(6)을 점등시킨다. 동시에, 촬상 수단(5)이 기동하여 촬상을 개시한다.

스테이지(9)의 이동에 따라 피노광체(8)가 반송되고, 피노광체(8)에 형성된 기능 패턴 중에 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측에 위치하는 기능 패턴이 촬상 수단(5)의 촬상 영역에 이르면, 촬상 수단(5)은 포토마스크(3)의 관찰 창(17)을 통하여 상기 기능 패턴을 촬상하고, 동시에 포토마스크(3)의 기준 마크를 촬상한다. 또한, 그러한 촬상 화상의 전기 신호를 제어 수단(7)의 화상 처리부(22)에 출력한다.

화상 처리부(22)에 있어서는, 촬상 수단(5)으로부터 입력한 촬상 화상의 전기 신호를 화상 처리하고, 피노광체(8)의 기능 패턴에 미리 설정된 기준 위치 및 포토마스크(3)의 기준 마크의 위치를 검출하고, 그 위치 데이터들을 연산부(23)에 출력한다.

연산부(23)에 있어서는 화상 처리부(22)로부터 입력한 상기 기준 위치의 위치 데이터와 포토마스크(3)의 기준 마크의 위치 데이터에 기초하여 양자 사이의 거리를 연산하고, 메모리(24)로부터 읽어낸 양자 사이의 거리의 목표 값과 비교하고, 그 차분을 보정 값으로 하여 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(27)에 출력한다.

마스크 스테이지 구동 컨트롤러(27)는 연산부(23)로부터 입력한 보정 값분만큼, 마스크 스테이지(2)를 스테이지(9)의 면에 평행한 면 내에서 화살표 A 방향 (반송 방향)과 대략 직교하는 방향으로 이동하여 피노광체(8)와 포토마스크(3)과의 위치 결정을 행한다. 또한, 이 동작은 피노광체(8)의 전면에 대한 노광 동작 중 상시 행해져서, 피노광체(8)의 화살표 A와 직교하는 방향으로의 요잉에 의한 위치 어긋남이 억제된다.

또한, 촬상 수단(5)으로부터 입력하는 촬상 화상의 전기 신호를 화상 처리부(22)에서 화상 처리하고, 피노광체(8)의 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측의 기능 패턴이 검출되면, 연산부(23)는 반송 수단(1)의 위치 센서의 출력에 기초하여 상기 기능 패턴 검출 시점으로부터의 스테이지(9)의 이동 거리를 산출하고, 이것을 메모리(24)에 보존된 포토마스크(3)의 제1 마스크 패턴 열(15a)와 관찰 창(17)과의 사이의 거리(D)와 비교한다. 또한, 스테이지(9)의 이동 거리가 상기 거리 D와 합치하면, 연산부(23)는 광원(18)을 점등시키는 점등 지령을 광원 구동 컨트롤러(26)에 출력한다. 광원 구동 컨트롤러(26)는 상기 점등 지령에 따라서 구동 신호를 광원(18)에 출력한다. 이로써, 광원(18)은 상기 초기 설정 값에 따라서 소정의 파워로 소정 시간만큼 점등한다.

광원(18)으로부터 방사된 자외선의 광원 광(L1)은 로드 렌즈(19)에 의하여 휘도 분포가 균일화된 후에 콘덴서 렌즈(20)에 의하여 평행 광으로 되어 포토마스크(3)에 조사한다. 포토마스크(3)을 통과한 노광 광(L2)은 마이크로 렌즈(14)에 의하여 피노광체(8) 위에 집광되고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포토마스크(3)의 마스크 패턴(13)을 축소 투영하고, 도 5에 나타내는 바와 같이 피노광체(8) 위에 한 변이 W인 4각형의 노광 패턴(30)을 형성한다.

이에 의하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 마스크 패턴 열(15a)에 대응하여 제1 노광 패턴 열(31a)가 형성되고, 제2 마스크 패턴 열(15b)에 대응하여 제2 노광 패턴 열(31b)이 제1 노광 패턴 열(31a)에 대하여 화살표 A 방향 (반송 방향)에 직교하는 방향으로 W만큼 어긋나게 형성되며, 제3 마스크 패턴 열(15c)에 대응하여 제3 노광 패턴 열(31c)이 제1 노광 패턴 열(31a)에 대하여 화살표 A 방향 (반송 방향)에 직교하는 방향으로 2W만큼 어긋나게 형성되고, 제4의 마스크 패턴 열(15d)에 대응하여 제4의 노광 패턴 열(31d)이 제1 노광 패턴 열(31a)에 대하여 화살표 A 방향 (반송 방향)에 직교하는 방향으로 3W만큼 어긋나게 형성된다.

또한, 연산부(23)는 반송 수단(1)의 위치 센서의 출력에 기초하여 취득한 스테이지(9)의 이동 거리를 메모리(24)에 보존된 초기 설정 값 중에서, 피노광체(8) 위에 형성된 기능 패턴의 화살표 A 방향 (반송 방향)의 배열 피치 W와 비교하여, 양자가 합치하면 광원(18)의 점등 지령을 광원 구동 컨트롤러(26)에 출력한다. 이에 의하여, 광원(18)은 상기 초기 설정 값에 따라서 소정의 파워로 소정 시간만큼 점등한다.

광원(18)으로부터 방사된 자외선의 광원 광(L1)은 전술한 바와 같이 하여 포토마스크(3)에 조사한다. 또한, 포토마스크(3)를 통과한 노광 광(L2)은 전술한 바와 같이 피노광체(8) 위에 포토마스크(3)의 마스크 패턴(13)을 축소 투영하고, 피노광체(8) 위에 한 변의 길이가 W인 4각형의 노광 패턴(30)을 형성한다. 이후, 스테이지(9)가 거리 W만 이동할 때마다 광원(18)이 소정 시간만큼 점등하여 노광 패턴(30)이 형성되고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 피노광체(8)의 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측에 위치하는 제1 마스크 패턴 열(15a)에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴(30)의 사이를 후속되는 제2 내지 제4의 마스크 패턴 열(15b 내지 15d)에 의한 복수의 노광 패턴(30)으로 보완하여 피노광체(8)의 전면에 걸쳐 노광 패턴(30)을 형성할 수 있다.

도 6은 포토마스크(3)의 다른 형성 예를 나타내는 주요부 확대 평면도인데, 도 7에 파선으로 둘러싸서 나타내는, 형상이 큰 단위 노광 패턴(30s)을 가로세로로 배열하여 형성하는 것을 가능하게 하는 것이다.

이 경우, 포토마스크(3)에는 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측의 제1 마스크 패턴 열(15a)에 의하여 노광 형성되는 제1 노광 패턴(30a)이, 예를 들면 한 변의 길이가 W인 4각형일 때, 제1 노광 패턴 (30a)의 화살표 A로 나타내는 반송 방향의 바로 뒤에 이어서 제2 노광 패턴(30b)을 노광 형성(도 7 참조)하기 위한 제2 마스크 패턴 열(15b)이 제1 마스크 패턴 열(15a)의 후방에 화살표 A 방향과 대략 직교하는 방향으로의 어긋남량이 제로로 형성되어 있다. 또한, 제2 마스크 패턴 열(15b)의 후방에는 상기 제1 노광 패턴(30a)의 화살표 A 방향을 향하여 바로 오른 쪽 옆에 배열하여 제3 노광 패턴(30c)을 노광 형성(도 7 참조)하기 위한 제3 마스크 패턴 열(15c)이 제1 마스크 패턴 열(15a)에 대하여 화살표 A와 대략 직교하는 방향으로 W만큼 어긋나게 형성되어 있다. 또한, 제3 마스크 패턴 열(15c)의 후방에는 제3 노광 패턴(30c)의 화살표 A로 나타내는 반송 방향의 바로 뒤에 이어서 제4의 노광 패턴(30d)을 노광 형성(도 7 참조)하기 위한 제4의 마스크 패턴 열(15d)이 제1 마스크 패턴 열(15a)에 대하여 화살표 A와 대략 직교하는 방향으로 W만큼 어긋나게 형성되어 있다. 또한, 제4의 마스크 패턴 열(15d)의 후방에는 상기 제 1 내지 제4의 마스크 패턴 열(15a 내지 15d)과 동일한 조합으로 이루어지는 마스크 패턴 열이 제1 마스크 패턴 열(15a)에 대하여 화살표 A 방향과 대략 직교하는 방향으로 2W만큼 어긋나게 형성되어 있다. 또한, 제1 내지 제4의 마스크 패턴 열(15a 내지 15d)의 화살표 A 방향의 배열 피치는 예를 들면 3W 피치로 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 포토마스크(3)을 사용하는 경우에는 피노광체(8)가 화살표 A 방향으로 거리 2W만큼 이동할 때마다 광원(18)을 간헐적으로 점등시켜 노광하면 좋다. 이에 의하여, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 마스크 패턴 열(15a)에 의하여 형성되는 복수의 제1 노광 패턴(30a)의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열(15)에 의한 노광 패턴(30)로 보완하여 피노광체(8)의 전면에 걸쳐 노광 패턴(30)을 형성할 수 있다.

이 경우, 제1 내지 제4의 노광 패턴(30a 내지 30d)에 의하여, 도 7에 파선으로 둘러싸서 나타내는 바와 같이 단위 노광 패턴(30s)이 형성되고, 이 단위 노광 패턴(30s)가 가로세로로 배열하여 형성된다. 이에 의하여, 형상이 큰 노광 패턴을 소정 피치로 가로세로로 배열하여 형성하는 경우에, 상기 노광 패턴을 복수의 미소한 패턴으로 분할하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 내지 제4의 마스크 패턴 열(15a 내지 15d)의 배열 순서는 전술한 것에 한정되지 않고, 적절하게 변경하여도 좋다. 또한, 각 마스크 패턴 열의 배열 피치 및 노광 타이밍은 피노광체(8)에 미리 형성된 패턴의 피치에 맞추어 적절하게 설정된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 포토마스크(3)이 복수의 마스크 패턴(13)을 투명한 기판(11)의 한쪽 면(11a)에 형성하고, 복수의 마이크로 렌즈(14)를 투명한 기판(11)의 다른 쪽면(11b)에 형성한 것인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 포토마스크(3)는 복수의 마스크 패턴(13)을 한쪽 면에 형성한 마스크용 기판과 복수의 마이크로 렌즈(14)를 한쪽 면에 형성한 렌즈용 기판을, 복수의 마스크 패턴(13)과 복수의 마이크로 렌즈(14)가 서로 대응하도록 포개어 형성한 것이어도 좋다.

1…반송 수단
3…포토마스크
8…피노광체
11…투명 기판
11a…한쪽 면
11b…다른쪽 면
13…마스크 패턴
14…마이크로 렌즈
15…마스크 패턴 열
15a…제1 마스크 패턴 열
15b…제2 마스크 패턴 열
15c…제3 마스크 패턴 열
15d…제4 마스크 패턴 열
16…투영 상
18…광원
30…노광 패턴
L1…광원 광
L2…노광 광

Claims

피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 포토마스크를 개재하여 상기 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여, 상기 포토마스크에 형성된 복수의 마스크 패턴에 대응하여 상기 피노광체 위에 노광 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
상기 포토마스크는
상기 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 상기 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과,
상기 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 형성되고, 상기 각 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여 이루어지고,
상기 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 상기 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈는 상기 마스크 패턴의 상기 피노광체 위에의 투영 상으로, 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향에 대응하는 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 상기 배열 방향으로 어긋나게 하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
피노광체를 한 방향으로 반송하면서, 이 피노광체에 노광 광을 간헐적으로 조사하여 노광 패턴을 형성하는 노광 장치에 사용하는 포토마스크로서,
상기 피노광체의 반송 방향에 대략 직교하는 방향으로 복수의 마스크 패턴을 소정 피치로 배열하여 형성한 복수의 마스크 패턴 열과,
상기 복수의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 형성되고, 상기 각 마스크 패턴을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하여 이루어지고,
상기 피노광체의 반송 방향 선두측에 위치하는 상기 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴의 사이를 후속되는 마스크 패턴 열에 의하여 형성되는 복수의 노광 패턴에 의하여 보완하여 노광 가능하도록, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈를 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향으로 각각 소정 치수만큼 어긋나게 하여 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제3항에 있어서, 상기 후속되는 마스크 패턴 열 및 그것에 대응하는 각 마이크로 렌즈는 상기 마스크 패턴의 상기 피노광체상에의 투영 상으로, 상기 복수의 마스크 패턴의 상기 배열 방향에 대응하는 폭의 정수배와 동일한 치수만큼 각각 상기 배열 방향으로 어긋나게 하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 마스크 패턴을 투명한 기판의 한쪽 면에 형성하고, 상기 복수의 마이크로 렌즈를 상기 투명한 기판의 다른쪽 면에 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 마스크 패턴을 한쪽 면에 형성한 마스크용 기판과, 상기 복수의 마이크로 렌즈를 한쪽 면에 형성한 렌즈용 기판을, 상기 복수의 마스크 패턴과 상기 복수의 마이크로 렌즈가 서로 대응하도록 포개어 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.