KR20160141652A

KR20160141652A - 마스크리스 노광 장치 및 노광 방법

Info

Publication number: KR20160141652A
Application number: KR1020160062154A
Authority: KR
Inventors: 히사지 미요시; 유키 아베; 사토루 미도리카와
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-12-09
Also published as: TWI693478B; JP6554330B2; TW201702758A; JP2016224301A; KR102439362B1

Abstract

장척(長尺) 기판에 대해, 패턴의 선의 단선이나 사행(蛇行)을 일으키지 않고, 연속한 장척 패턴을 정밀도 좋게 노광할 수 있는 마스크리스 노광 장치를 얻는다.
광변조 소자 어레이를 포함하는 노광 수단과, 장척 기판의 길이 방향의 일부를 평면상(平面狀)으로 보지(保持)하는 기판 보지 수단과, 상기 장척 기판의 길이 방향으로, 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키는 상대 이동 수단과, 상기 장척 기판에 대한 장척 노광 패턴 데이터를 상기 장척 기판의 길이 방향으로 분할한 분할 노광 패턴 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단과, 상기 상대 이동 수단에 의해 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키면서, 상기 데이터 기억 수단에 기억되어 있는 상기 분할 노광 패턴 데이터에 따라 상기 노광 수단에 상기 장척 기판을 노광시키는 노광 제어 수단을 구비한 마스크리스 노광 장치.

Description

마스크리스 노광 장치 및 노광 방법{MASKLESS EXPOSURE DEVICE AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은, 장척(長尺) 패턴을 마스크를 이용하지 않고 직접 묘화해서 형성하는 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.

자동차 등의 대형의 기계에는, 전장부(제어 회로 기판 등)가 복수 개소에 설치되고 있다. 전장부 간의 신호선이나 전원선에는 종래, 복수의 피복된 전선(피복 전선)을 묶음으로 사용하는 경우가 많았다. 한편, 피복 전선은 중량이 크기 때문에, 피복 전선으로 바꾸어 FPC 기판에 의한 배선을 이용하는 시도가 있다. FPC 기판이라면 다수의 배선을 소정의 평면 형상으로 모을 수 있고, 두께는 피복 전선보다 얇고, 또한 자유롭게 굽힐 수 있으므로, 배선의 자유도가 커진다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2000-227661호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 2005-300804호 공보

그런데 소형의 FPC 기판에 비해, 대형의 FPC 기판, 특히 장척의 FPC 기판의 노광 장치에는 난점이 있었다. 특히, 마스크를 이용하는 컨택트 노광 장치는, 장척의 패턴의 전면에 대응한 포토마스크(photomask)를 준비할 필요가 있어, 여러 장의 포토마스크를 교환하면서 노광해야 하기 때문에, 노광 장치가 대형화되거나, 생산성이 낮다는 문제가 있었다.

한편, 마스크를 이용하지 않고, FPC 기판에 패턴을 노광하는 장치로서, 노광부에 DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 광변조 소자 어레이를 구비한, 롤투롤 방식의 마스크리스 노광 장치가 알려져 있다. 이러한 마스크리스 노광 장치의 경우, 노광 정밀도를 얻기 위해, 노광 스테이지를 이용해 장척 기판의 평면을 유지한 상태에서 노광하는 것이 일반적이다(특허 문헌 1). 특허 문헌 1은, 장척 기판(워크)을 노광 스테이지에 흡착 고정해 노광부와 장척 워크 표면과의 광축 방향의 거리를 일정하게 유지한 상태에서, 광변조 소자 어레이와 장척 워크를 상대 이동시키면서 장척 워크 표면의 감광제층에 패턴광을 투영 하는 롤투롤 방식의 마스크리스 노광 장치를 개시하고 있다. 그렇지만, 특허 문헌 1과 같은 롤투롤 방식의 마스크리스 노광 장치에서는, 스테이지의 크기를 초과하는 장척 패턴을 노광할 수 없기 때문에, 스테이지의 크기로 노광할 수 있는 FPC 기판의 최대 치수가 규제되어 버린다.

한편, 특허 문헌 2는, 스테이지를 이용하지 않는 롤투롤 방식의 마스크리스 노광 장치이다. 두 개의 롤러에 걸쳐서 연속적으로 반송되는 장척 워크를, 반송 중에 연속적으로 노광하므로, 스테이지의 크기에 FPC 기판의 최대 치수가 규제될 것은 없다. 그렇지만, 특허 문헌 2와 같은 노광 스테이지를 가지지 않는 마스크리스 노광 장치에서는, 워크의 평면성을 유지한 상태에서 노광하는 것이 곤란하여, 노광 정밀도의 점에서 문제가 있었다.

본 발명은, 이상의 문제 의식에 근거해, 장척 기판에 대해, 패턴의 선의 단선이나 사행을 일으키지 않고, 연속한 장척 패턴을 정밀도 좋게 노광할 수 있는 마스크리스 노광 장치 및 노광 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기판 보지 수단(노광 스테이지)에 보지(保持)된 장척 기판에 장척 패턴을 노광할 때에, 이미 노광한 장척 패턴의 일부의 위치에 따라, 장척 패턴의 나머지 부분(또는 장척 패턴의 나머지 일부)의 노광 위치를 조정함으로써, 연속적으로 연결된 패턴을 형성한다는 착안에 근거해 완성된 것이다.

본 발명의 마스크리스 노광 장치는, 광변조 소자 어레이를 포함하는 노광 수단과, 장척 기판의 길이 방향의 일부를 평면상(平面狀)으로 보지하는 기판 보지 수단과, 상기 장척 기판의 길이 방향으로, 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키는 상대 이동 수단과, 상기 장척 기판에 대한 장척 노광 패턴 데이터를 상기 장척 기판의 길이 방향으로 분할한 분할 노광 패턴 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단과, 상기 상대 이동 수단에 의해 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키면서, 상기 데이터 기억 수단에 기억되어 있는 상기 분할 노광 패턴 데이터에 따라 상기 노광 수단에 상기 장척 기판을 노광시키는 노광 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 노광 제어 수단은, 바람직한 구체 예에서는, 하나의 상기 분할 노광 패턴 데이터에 근거해 상기 노광 수단에 의해 상기 장척 기판에 노광된 분할 패턴의 위치를 기준으로서, 이어서 노광하는 미노광의 상기 분할 노광 패턴 데이터의 노광 위치를 조정하고, 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 형성한다.

인접한 상기 분할 노광 패턴 데이터는, 장척 기판의 길이 방향의 단부가 오버랩 하고 있는 것이 바람직하다.

상기 노광 제어 수단은, 상기 노광 수단이 상기 장척 기판에 노광 형성한 패턴 맞춤 마크의 위치를 검지하는 마크 위치 검지 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 노광 위치 제어 수단은, 게다가, 상기 장척 기판의 상대 이동 방향에 따른 적어도 일방의 단면의 위치를 검지하는 기판 단면 검지 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 노광 위치 제어 수단은, 상기 패턴 맞춤 마크와, 상기 기판 단면을 동일 시야에 파악함으로써, 상기 마크 위치 검지 수단과 상기 기판 단면 검지 수단을 겸용하는 촬상 수단을 갖추게 된다.

상기 데이터 기억 수단은, 상기 장척 기판의 반송에 따라 상기 분할 노광 수단이 노광하는 상기 분할 노광 패턴 데이터를 절환(切換)하는 것이 실제적이다.

본 발명은, 노광 패턴을 생성하는 광변조 소자 어레이를 포함하는 노광 수단과, 장척 기판의 길이 방향의 일부를 평면상으로 보지하는 기판 보지 수단과, 상기 장척 기판의 길이 방향으로, 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키는 상대 이동 수단을 구비한 마스크리스 노광 장치에 의해 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 형성하는 마스크리스 노광 방법의 양태에서는, 상기 장척 기판에 대한 장척 노광 패턴 데이터를 상기 장척 기판의 길이 방향으로 분할한 복수의 분할 노광 패턴 데이터를 형성하는 스텝과, 상기 상대 이동 수단에 의해 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키면서, 상기 복수의 분할 노광 패턴 데이터 중 선택된 어느 하나를 상기 장척 기판에 노광하는 스텝과, 상기 하나의 선택된 분할 노광 패턴 데이터에 근거해 상기 노광 수단에 의해 상기 장척 기판에 노광된 분할 패턴의 위치를 기준으로서, 이어서 노광하는 미노광의 분할 노광 패턴 데이터의 노광 위치를 조정하고, 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 노광하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 마스크리스 노광 방법에서도, 인접한 상기 분할 노광 패턴 데이터는, 상기 장척 기판의 길이 방향의 단부가 오버랩 하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 마스크리스 노광 장치 및 노광 방법에 의하면, 장척 기판에 대해, 패턴의 선의 단선이나 사행(蛇行)을 일으키지 않고, 연속한 장척 패턴을 정밀도 좋게 노광할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 마스크리스 노광 장치를 적용하는 롤투롤(Roll to Roll) 방식의 노광 장치의 일실시 형태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 노광 장치의 얼라이먼트 카메라(alignment camera) 및 노광 스테이지를 포함하는 부분의 평면도이다.
도 3은 도 1의 노광 장치의 노광 유닛 및 얼라이먼트 카메라를 포함하는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 마스크리스 노광 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 의한 마스크리스 노광 장치를 이용해 장척 기판에 그리는 장척 노광 패턴 데이터의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 장척 노광 패턴 데이터를 장척 기판의 길이 방향으로 5개로 분할한 분할 노광 패턴 데이터를 나타내는 평면도이다.
도 7의 (1), (2), (3), (4), (5), (6)은, 도 6과 같이 분할된 분할 노광 패턴 데이터에 의해 장척 기판에 분할 노광을 실시할 때의 노광 유닛 및 얼라이먼트 카메라에 대한 기판 및 노광 스테이지의 동작 예를 나타내는 평면도이다.

도 1은, 본 발명에 의한 마스크리스 노광 장치를 적용하는 롤투롤 방식의 노광 장치(1)의 기본 구성을 나타내고 있다. 이 노광 장치(1)는, 장척 기판(워크)(W)의 반송 방향(M)의 상류측에서 하류측을 향하여 순서대로, 장척 기판(W)을 공급하는 공급부(10)와, 장척 기판(W)의 표면에 패턴을 노광해 전자 회로를 형성하는 노광부(30)와, 노광이 종료한 장척 기판(W)을 회수하는 권취부(20)를 구비하고 있다.

장척 기판(W)은 포토레지스트(photoresist) 등의 감광 재료가 도포된 동장적층판(銅張積層板) 등에 의한 시트 상(狀)의 기판이며, 수십∼수백 미터의 길이를 가진다. 노광 후에 현상이나 에칭, 재단 등의 공정을 거침으로써, FPC 기판의 기재가 된다.

공급부(10)는, 장척 기판(W)의 반송 방향(M)의 상류측에서 하류측을 향해 순서대로, 공급 릴(supply reel)(11), 가이드 롤러(12), 공급측 댄서 롤러(dancer roller)(13), 가이드 롤러(14), 공급측 제동 롤러(15), 및 전후단 위치 센서(16)을 구비하고, 장척 기판(W)을 노광부(30)에 공급하기 위한 워크 공급계를 구성한다. 권취부(卷取部)(20)는, 장척 기판(W)의 반송 방향(M)의 상류측에서 하류 측을 향해 순서대로, 권취측 제동 롤러(25), 가이드 롤러(24), 권취측 댄서 롤러(23), 가이드 롤러(22), 및 권취 릴(21)을 구비하고, 노광부(30)로 노광된 장척 기판(W)을 권취(卷取)하기 위한 워크 권취계를 구성한다.

노광부(30)는, 공급측 제동 롤러(15) 및 권취측 제동 롤러(25)의 사이에 배치되고 있다. 공급측 제동 롤러(15)와 권취측 제동 롤러(25)의 사이에서 이동하는 장척 기판(W)의 이동 방향(반송 방향(M))을 X방향, 장척 기판(W)과 직교하는 방향(두께 방향)을 Z방향, X방향 및 Z방향에 직교하는 방향을 Y방향으로 정의한다. 노광부(30)는, 노광 스테이지(기판 보지 수단)(31), 한 쌍의 얼라이먼트 카메라(41)(도 2 참조) 및 노광 유닛(노광 수단)(51)을 구비하고 있다.

노광 유닛(51)은, 복수의 노광 헤드(도시하지 않음)를 구비하고, 장척 기판(W)으로부터 소정 거리만큼 연직 상향으로 떨어진 장소에 규칙적으로 배치되어 있다. 각 노광 헤드에 대해, 광원 및 조명 광학계(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 광원으로부터 방사된 광은, 각각 대응하는 조명 광학계를 통해 대응하는 노광 헤드에 인도된다. 각 노광 헤드는, 복수의 마이크로 미러를 2차원 배열시킨 DMD(Digital Micro-mirror Device)와, DMD의 상(像)을 장척 기판 상에 결상하는 결상 광학계를 구비하고 있다. 노광 유닛(51)은, 노광 범위(AE) 내에서 상(像)을 노광할 수 있다(도 3 참조).

DMD를 이용해 패턴을 다중 노광하는 기술은, 예를 들면, 일본 특허공개 2003-084444호 공보에 개시되어 광범하게 실용화되고 있는 주지 기술이다. 또한, 복수 헤드를 이용해 1개의 패턴을 묘화하는 기술은, 예를 들면, 일본 특허공개 2003-195512호 공보에 개시되어 광범하게 실용화되고 있는 주지 기술이다.

노광 유닛(노광 수단)(51)은, 장척 기판(W) 상에 노광하는 장척 노광 패턴 데이터를 장척 기판(W)의 길이 방향으로 복수로 분할한 분할 노광 패턴 데이터를 작성한 다음, 그 분할 노광 패턴 데이터를 장척 기판(W) 상에 순차 노광하는 것이다. 도 5는, 장척 노광 패턴 데이터(P)의 구체 예를 나타내고 있고, 도 6은, 이 장척 노광 패턴 데이터(P)를 장척 기판(W)의 길이 방향으로 5분할한 분할 노광 패턴 데이터 DPn(n=1 내지 5)를 나타내고 있다. 장척 노광 패턴 데이터(P)는 도시와 같이 예를 들면 2000(X)×250(Y) mm의 크기의 배선 패턴이다. 배선의 폭, 혹은 간격은, 예를 들면, 2 mm이다. 또한, 도면은 배선만의 패턴을 예시하고 있지만, 전기 부품을 실장하기 위한 전기 회로 패턴 등을 장척 패턴 중에 설치해도 무방하다.

분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5)는, 도 6에 도시한 것처럼, 오버랩 구간(AO1) 내지 오버랩 구간(AO4)를 가지고 있고, 각 오버랩 구간(AO1) 내지 오버랩 구간(AO4)에는, 장척 기판(W)의 길이 방향으로 늘어나는 선화(線畵) 패턴(PL)의 Y방향 양측에, 한 쌍의 패턴 맞춤 마크(MP)가 포함되어 있다.

노광 스테이지(31)는, 장척 기판(W)의 이면(裏面)을 흡착(예를 들면 진공 흡착)해 평면상으로 보지하며, X방향 및 Z방향으로 자유롭게 이동 가능하다. 즉, 가대(架臺)(2) 상에는, X방향으로 늘어나는 가이드 레일(33)이 구비되고, 이 가이드 레일(33)에 이동이 자유롭게 지지된 스테이지 이동부(32)에, 노광 스테이지(31)를 승강시키는 승강부(昇降部)(34)가 지지되고 있다. 노광 스테이지(31)는, 승강부(34)에 의해, 장척 기판(W)의 이면에 접촉하는 상단 위치와, 장척 기판(W)의 이면과 이간하는 하단 위치 사이를 승강한다. 스테이지 이동부(32)는, X방향으로 정역(正逆)(하류 방향과 상류 방향)으로 이동 가능하다. 노광 스테이지(31)의 이동 가능한 궤적(31M)을 도 1에 이점 쇄선으로 나타냈다. 스테이지 이동부(32)는, 장척 기판(W)의 길이 방향으로 노광 스테이지(31)와 노광 유닛(51)을 상대 이동시키는 상대 이동 수단을 구성하고 있다. 노광 스테이지(31)가 한 번에 장척 기판(W)을 흡착 보지 가능한 범위(면적)는, 예를 들면 620(X)×520(Y) mm이다.

도 2는 노광 스테이지(31)가 장척 기판(W)을 흡착 보지하고 있는 상태를, 기판 표면 측에서 본 도면이다. 부호(DE)는 1회의 노광 스텝에서 노광 가능한 에리어(즉, 분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5) 중 하나의 에리어)를 나타낸다. 부호(A)는 제1회째의 노광 스텝에서의 노광 개시 위치, 부호(B)는 1회의 노광 스텝에서의 노광 종료 위치이다.

한 쌍의 얼라이먼트 카메라(41)는, 노광 유닛(51)보다 상류측에 설치되고, 장척 기판(W)에 노광 형성된 패턴 맞춤 마크(MP)를 촬상한다. 각 얼라이먼트 카메라(41)가 촬상한 화상은, 화상 처리부(60a)(도 4 참조)에 의해 화상 처리 되고, 마크 위치 검지 수단(60b)에 의해 패턴 맞춤 마크(MP)의 위치 정보를 취득한다.

얼라이먼트 카메라(41)는, 본 실시 형태에서는, 패턴 맞춤 마크(MP) 뿐만 아니라, 기판 단면(EW)도 일종의 마크로 간주하여 촬상하고, 단면의 위치를 검출하는 기판 단면 검지 수단(60c)을 구비하고 있다. 패턴 맞춤 마크(MP)와 기판 단면(EW)이 동시에 얼라이먼트 카메라(41)의 시야(AC) 내에 들어오도록 하면, 얼라이먼트 카메라(41)를 Y방향으로 이동시키지 않아도 패턴 맞춤 마크(MP)와 기판 단면(EW)의 촬상이 가능하지만(도 5), 얼라이먼트 카메라(41)를 Y방향으로 이동시켜 패턴 맞춤 마크(MP)와 기판 단면(EW)을 촬상해도 무방하다. 여기서, 얼라이먼트 카메라(41)와 화상 처리부(60a)와 기판 단면 검지 수단(60c)은, 장척 기판(W)의 상대 이동 방향에 따른 적어도 일방의 단면의 위치를 검지하는 기판 단면 검지 수단을 구성한다. 얼라이먼트 카메라(41)는, 패턴 맞춤 마크(MP)와, 기판 단면(EW)을 동일 시야(AC)에 파악함으로써, 마크 위치 검지 수단(60b)과 기판 단면 검지 수단(60c)을 겸용하는 촬상 수단을 구성한다.

화상 처리부(60a)(마크 위치 검지 수단)가 기판 단면(EW)의 위치 정보를 취득함으로써, 노광한 분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5)의 뒤틀림(사행)이나, 분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5)가 비스듬하게 노광되는 것에 의한 워크 외로의 돌출을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5)의 노광 위치를 결정할 때에, 분할 노광 패턴 데이터(DP1 내지 DP5)의 X방향 보정량은, 한 쌍의 패턴 맞춤 마크(MP) 중 적어도 일방의 패턴 맞춤 마크(MP)의 위치 정보에 근거해 결정하고, Y방향 보정량은 적어도 일방의 기판 단면(EW)의 위치 정보 또는 적어도 일방의 패턴 맞춤 마크(MP)의 위치 정보에 근거해 결정한다.

기판 단면 검지 수단(60c)(및 마크 위치 검지 수단(60b))은, 기판 단면(EW)(장척 기판(W)의 길이 방향)이 X방향에 대해 이루는 각도를, θ방향 보정량으로서 검출할 수 있다. 예를 들면, 기판 단면(EW)(장척 기판(W)의 길이 방향)이 X방향에 대해 평행인 경우를 0°로서 검출한다. 검출한 θ방향 보정량은, 노광 유닛(51)(DMD)의 Y방향의 묘화 타이밍을 바꿈으로써 조정하는 것이 가능하다.

도 4는, 본 발명에 의한 마스크리스 노광 장치의 제어 블록도이다. 노광 장치(1)는, 공급부(10), 권취부(20) 및 노광부(30)와, 이들을 통괄적으로 제어하는 노광 장치 제어부(60)를 더 구비하고 있다. 노광 장치 제어부(60)는, 화상 처리부(60a)와, 장척 노광 패턴 데이터를 기억한 데이터 기억 수단(60e)과, 그 장척 노광 패턴 데이터로부터, 실제로 노광하기 위한 분할 노광 패턴 데이터를 작성하는 분할 패턴 데이터 생성부(60d)를 구비하고 있다. 화상 처리부(60a)는, 얼라이먼트 카메라(41)가 촬영한 화상 데이터로부터 패턴 위치 정보(분할 패턴(DPn)의 X방향 위치, Y방향 위치 및 기울기 θ)를 검출하는 기능을 구비하고 있다. 노광 장치(1)(노광부(30))는 게다가 얼라이먼트 카메라(41)가 촬영한 화상 데이터를 표시하는 모니터(61)를 구비하고 있다. 사용자는, 모니터(61)의 표시를 보고, 상기 얼라이먼트를 인식할 수 있다.

노광 장치(1)는, 공급부(10) 측으로, 공급 릴(11)을 구동 제어하는 공급 릴 구동부(11a)와 공급측 제동 롤러(15)를 구동 제어하는 제동 롤러 구동부(15a)를 구비하고, 권취부(20) 측으로, 권취 릴(21)을 구동 제어하는 권취 릴 구동부(21a)와 권취측 제동 롤러(25)를 구동 제어하는 제동 롤러 구동부(25a)를 구비하고 있다. 노광 장치 제어부(60)는, 공급 릴 구동부(11a) 및 권취 릴 구동부(12a)를 통해 공급 릴(11) 및 권취 릴(21)에 정역(正逆)의 회전력을 부여해, 장척 기판(W)을 정역으로 이동한다. 노광 장치 제어부(60)는, 제동 롤러 구동부(15a 및 25 b)를 통해 한 쌍의 공급측 제동 롤러(15) 및 한 쌍의 권취측 제동 롤러(25)에 의해 장척 기판(W)을 협압(挾壓)해서 장척 기판(W)의 X방향 이동에 제동력(부하)을 발생시킨다. 또한, 한 쌍의 공급측 제동 롤러(15) 및 한 쌍의 권취측 제동 롤러(25)를 장척 기판(W)으로부터 이반(離反)시켜 제동력(부하)을 해제시킨다. 노광 장치 제어부(60)는, 전후단 위치 센서(16)의 출력으로부터 장척 기판(W)의 X방향(길이 방향) 선단과 후단 및 이들이 통과한 것을 검지한다.

노광부(30)는, 분할 패턴 데이터 생성부(60d)에 의해 생성된 분할 노광 패턴 데이터에 의해 노광 유닛(51)을 구동하는 노광 유닛 구동부(52)를 구비하고 있다. 노광부(30)는, 노광 장치 제어부(60)의 제어 하에서, 스테이지 이동부(32)를 구동하는 스테이지 이동 구동부(32a)와, 승강부(34)를 구동해서 노광 스테이지(31)를 승강 이동시키는 승강부 구동부(34a)와, 노광 스테이지(31)의 표면에 장척 기판(W)을 흡착 또는 개방하는 흡착 구동부(31a)를 구비하고 있다.

분할 패턴 데이터 생성부(60d)는, 데이터 기억 수단(60e)에 기억되어 있는 장척 노광 패턴 데이터(P)를 바탕으로, 1회분의 노광 스텝을 위한 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 작성한다. 다만, n은 2이상의 정의 정수이며, 최대치는 장척 노광 패턴 데이터(P)의 분할 수가 된다. 분할 패턴 데이터 생성부(60d)는, 장척 노광 패턴 데이터(P)로부터 분할 노광 패턴 데이터(DPn)의 작성을 실시할 때, 오버랩 구간(AO)에서 분할 노광 패턴이 중복하도록 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 작성한다. 노광 유닛 구동부(52)는, 이 분할 노광 패턴 데이터(DPn)에 근거해 노광 유닛(51)을 구동해서 분할 노광 패턴을 장척 기판(W)에 노광한다.

노광 장치 제어부(60)는, 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 절환하면서 복수 회에 걸쳐 노광 동작을 실시함으로써, 연속적으로 계합(繫合)된 1개의 장척 선화 패턴(PL)을 장척 기판(W)에 노광하기 위한 노광 제어 수단(60f)을 구비한다(도 4). 노광 장치 제어부(60)(노광 제어 수단(60f))는, 이상의 구동부(11a와 15a, 21a와 25a, 31a와 32a와 34a)를 통해, 공급부(10), 권취부(20) 및 노광부(30)의 각 구성요소를 구동 제어한다.

묘화 데이터 상의 패턴 맞춤 마크(MP)는, 장척 노광 패턴 데이터(P)에 미리 포함시켜 두어도 무방하고, 분할 노광 패턴 데이터(DPn) 작성 시에 자동적으로 패턴 맞춤 마크(MP)가 가필되도록 해도 무방하다.

도면에서는 패턴 맞춤 마크(MP)는 환형(丸型)의 마크로서 도시되어 있지만, 십자형 등, 주지의 위치 맞춤용 마크여도 무방하다.

다음으로, 도 7에 따라, 본 발명의 마스크리스 노광 장치 및 노광 방법에 따른 노광 동작의 일례를 설명한다. 도면에서, X방향의 좌방향을 하류 방향, 동 우방향을 상류 방향으로 정의한다.

스텝(1): 준비 위치에 위치하는 노광 스테이지(31)가, 하강 위치에서 장척 기판(W) 보지 위치까지 상승해, 장척 기판(W)의 일부의 이면을 흡착 보지한다(도 7(1)). 공급측 제동 롤러(15)와 권취측 제동 롤러(25)는, 장척 기판(W)으로부터 이반하여 장척 기판(W)의 이동에 대한 제동력을 해제한다. 이 상태에서, 노광 스테이지(31)가 노광 유닛(51)에 대해 하류 방향으로 이동하고, 노광 유닛(51)은, 장척 기판(W) 상에 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1))에 의해 선화 패턴(분할 패턴)(PL)을 묘화(노광)하고, 선화 패턴(PL)의 상류측 단부 부근의 양측으로 패턴 맞춤 마크(MP)를 노광한다. 이와 같이, 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1)) 및 패턴 맞춤 마크(MP)의 노광이 종료하면, 노광 스테이지(31)가 X방향 노광 종료 위치에서 정지한다(도 7(2)). 노광된 패턴 맞춤 마크(MP)는, 포토레지스트의 자기 발색 작용에 의해, 촬상 가능한 상(像)으로서 형성된다.

노광 유닛(51)이 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1))를 묘화(노광)하는 타이밍은, 노광 스테이지(31)가 개시 위치에서 하류 방향으로 이동한 거리에 의해 제어된다. 노광 개시점(기판(W)의 반송 방향(M)과 직교하는 노광 개시선)(A)은, 장척 기판(W) 상의 제1회째의 노광 개시 위치이며, 노광 종료점((동)B)은 장척 기판(W) 상의 제1회째의 노광 종료 위치이다.

이 최초의 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1))의 노광의 경우는, 패턴 맞춤 마크(MP)가 기판에 형성되어 있지 않기 때문에, 노광 전의 얼라이먼트 카메라(41)에 의한 패턴 맞춤 마크(MP)의 촬상은 실시하지 않는다. 대신에, 장척 기판(W)의 기판 단면(EW)을 촬상하고, 분할 노광 패턴(DP1)의 묘화 노광 위치(Y 및 θ좌표)를 결정한다.

스텝(2): 공급측 제동 롤러(15)와 권취측 제동 롤러(25)가 장척 기판(W)을 협압하고, 노광 스테이지(31)가 장척 기판(W)의 흡착을 해제해 하강하고, 공급 릴(11)이 장척 기판(W)을 권취해 장척 기판(W)을 상류 방향으로 이동시킨다. 그 후, 얼라이먼트 카메라(41)가 그 시야(AC) 내에 패턴 맞춤 마크(MP)를 파악한 상태에서 공급 릴(11)이 정지하고, 공급측 제동 롤러(15)와 권취측 제동 롤러(25)가 장척 기판(W)을 협압해서 장척 기판(W)의 이동을 규제(제지)한다. 노광 스테이지(31)가 X방향의 노광 개시 위치까지 돌아온 후, 장척 기판(W)을 보지하는 위치까지 상승하여, 제지되고 있는 장척 기판(W)의 일부의 이면을 흡착 보지한다(도 7(3)).

얼라이먼트 카메라(41)가 패턴 맞춤 마크(MP)(및 기판 단면(EW))을 촬상하고, 촬상한 화상 데이터에 근거해, 화상 처리부(60a)가 장척 기판(W) 상에 형성되고 있는 패턴 맞춤 마크(MP)의 위치를 검출하고, 새롭게 노광하는 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))와, 노광이 끝난 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1))를 연결하는 연결 위치(정합 연결 위치)를 설정한다. 설정된 정합 연결 위치는, 오버랩 구간(AOn(AO1))을 포함한다(도 6).

스텝(3): 공급측 제동 롤러(15)와 권취측 제동 롤러(25)가 장척 기판(W)의 협압을 해제해, 노광 스테이지(31)가 장척 기판(W)을 흡착한 상태에서, 노광 유닛(51)에 대해 하류 방향으로 이동한다. 노광 유닛(51)은, 장척 기판(W) 상에, 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))가 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1))와 오버랩 구간(AOn)(오버랩 구간(AO1))을 통해 연결되도록, 분할 노광 패턴 데이터(DP2)의 선화 패턴(분할 패턴)(PL)을 묘화(노광)하고, 선화 패턴(PL)의 상류측 단부 부근의 양측으로 한 쌍의 패턴 맞춤 마크(MP)를 노광하고, 노광 스테이지(31)가 노광 정지 위치에서 정지한다(도 7(4)). 분할 노광 패턴 데이터(DPn(DP1)와 DPn＋1(DP2))는, 오버랩 구간(AOn(AO1))을 통해 연결된다.

노광 유닛(51)이 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))를 묘화(노광)하는 타이밍은, 스텝(2)에서 정합된 연결 위치와 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))에 근거해, 노광 스테이지(31)가 개시 위치에서 하류 방향으로 이동한 거리에 의해 제어된다. A1점은, 장척 기판(W) 상의 제2회째 이후의 노광 개시 위치이며, 장척 기판(W) 상에서의 오버랩 구간(AOn(AO1))의 하류측단점과 일치한다. B점은, 장척 기판(W) 상의 노광 종료 위치이며, 장척 기판(W) 상에서의 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))의 상류측단점과 일치한다. 오버랩 구간(AOn(AO2))의 하류측단점이 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))의 하류측단점이며, 장척 기판(W) 상의 노광 개시 위치인 A1점과 일치하고, 분할 노광 패턴 데이터(DPn＋1(DP2))의 상류측단점이 동 장척 기판(W) 상의 노광 종료 위치인 B점과 일치한다.

이후는, 장척 노광 패턴의 종단을 노광할 때까지 스텝(2와 3)을 순차 반복 실행한다(도 7(5), (6)).

이상의 실시 형태에서는, 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 차례로 노광했지만, 본 발명은, 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 순번으로 노광하지 않아도 무방하고, 순번을 어긋나게 해서, 예를 들면 순번을 바꾸어도 무방하고, 역순서여도 무방하고, 혹은 동일한 분할 노광 패턴 데이터(DPn)를 복수 회 노광해도 무방하다.

이상의 실시 형태에서는, 얼라이먼트 카메라(41)가 패턴 맞춤 마크(MP) 뿐만 아니라, 기판 단면(EW)도 일종의 마크로 간주하여 촬상했지만, 기판 단면(EW)을 기준으로 하는 것은 필수는 아니다. 또한, 특별한 패턴 맞춤 마크(MP)를 형성(노광)하지 않고, 선화 패턴(PL)의 일부를 패턴 맞춤 마크로서 이용하는 것도 가능하다.

1: 노광 장치
2: 가대
10: 공급부
11: 공급 릴
12, 14: 가이드 롤러
13: 공급측 댄서 롤러
15: 공급측 제동 롤러
16: 전후단 위치 센서
20: 권취부
21: 권취 릴
22, 24: 가이드 롤러
23: 권취측 댄서 롤러
25: 권취측 제동 롤러
30: 노광부
31: 노광 스테이지(기판 보지 수단)
32: 스테이지 이동부(상대 이동 수단)
33: 가이드 레일
34: 승강부
41: 얼라이먼트 카메라
51: 노광 유닛(노광 수단)
52: 노광 유닛 구동부
60: 노광 장치 제어부
60a: 화상 처리부
60b: 마크 위치 검지 수단
60c: 기판 단면 검지 수단
60d: 분할 패턴 데이터 생성부
60e: 데이터 기억 수단
60f: 노광 제어 수단
61: 모니터
W: 장척 기판(감광성 기판)
A: 장척 기판(W) 상의 제1회째의 노광 개시 위치(점 A)
A1: 장척 기판(W) 상의 제2회째 이후의 노광 개시 위치(점 A1)
B: 장척 기판(W) 상의 노광 종료 위치(점 B)
DE: 피노광 에리어(1회의 노광 스텝에서 노광 가능한 에리어)
P: 장척 노광 패턴 데이터
DP1∼DP5: 분할 노광 패턴 데이터
AO1∼AO4: 오버랩 구간
MP: 패턴 맞춤 마크
AC: 얼라이먼트 카메라(41)의 시야
AE: 노광 유닛(51)의 노광 범위
EW: 기판 단면
PL: 선화 패턴(분할 패턴)

Claims

광변조 소자 어레이를 포함하는 노광 수단과,
장척(長尺) 기판의 길이 방향의 일부를 평면상(平面狀)으로 보지(保持)하는 기판 보지 수단과,
상기 장척 기판의 길이 방향으로, 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키는 상대 이동 수단과,
상기 장척 기판에 대한 장척 노광 패턴 데이터를 상기 장척 기판의 길이 방향으로 분할한 분할 노광 패턴 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단과,
상기 상대 이동 수단에 의해 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키면서, 상기 데이터 기억 수단에 기억되어 있는 상기 분할 노광 패턴 데이터에 따라 상기 노광 수단에 상기 장척 기판을 노광시키는 노광 제어 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 노광 제어 수단은, 하나의 상기 분할 노광 패턴 데이터에 근거해 상기 노광 수단에 의해 상기 장척 기판에 노광된 분할 패턴의 위치를 기준으로서, 이어서 노광하는 미노광(未露光)의 상기 분할 노광 패턴 데이터의 노광 위치를 조정하고, 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
인접한 상기 분할 노광 패턴 데이터는, 장척 기판의 길이 방향의 단부가 오버랩 하고 있는 마스크리스 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 노광 제어 수단은, 상기 노광 수단이 상기 장척 기판에 노광 형성한 패턴 맞춤 마크의 위치를 검지하는 마크 위치 검지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
제4항에 있어서,
상기 노광 위치 제어 수단은, 상기 장척 기판의 상대 이동 방향에 따른 적어도 일방(一方)의 단면(端面)의 위치를 검지하는 기판 단면 검지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
제5항에 있어서,
상기 노광 위치 제어 수단은, 상기 패턴 맞춤 마크와, 상기 기판 단면을 동일 시야에 파악함으로써, 상기 마크 위치 검지 수단과 상기 기판 단면 검지 수단을 겸용하는 촬상 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 데이터 기억 수단은, 상기 장척 기판의 반송에 따라 상기 분할 노광 수단이 노광하는 상기 분할 노광 패턴 데이터를 절환(切換)하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
노광 패턴을 생성하는 광변조 소자 어레이를 포함하는 노광 수단과, 장척 기판의 길이 방향의 일부를 평면상으로 보지하는 기판 보지 수단과, 상기 장척 기판의 길이 방향으로, 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키는 상대 이동 수단을 구비한 마스크리스 노광 장치에 의해 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 형성하는 마스크리스 노광 방법에 있어서,
상기 장척 기판에 대한 장척 노광 패턴 데이터를 상기 장척 기판의 길이 방향으로 분할한 복수의 분할 노광 패턴 데이터를 형성하는 스텝과,
상기 상대 이동 수단에 의해 상기 노광 수단과 기판 보지 수단을 상대 이동시키면서, 상기 복수의 분할 노광 패턴 데이터 중 선택된 어느 하나를 상기 장척 기판에 노광하는 스텝과,
상기 하나의 선택된 분할 노광 패턴 데이터에 근거해 상기 노광 수단에 의해 상기 장척 기판에 노광된 분할 패턴의 위치를 기준으로서, 이어서 노광하는 미노광의 분할 노광 패턴 데이터의 노광 위치를 조정하고, 상기 장척 기판 상에 연속적으로 연결된 장척 패턴을 노광하는 스텝
을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
제8항에 있어서,
인접한 상기 분할 노광 패턴 데이터는, 상기 장척 기판의 길이 방향의 단부가 오버랩 하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.