KR20180109970A - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 상이한 품종용에 상이한 노광 패턴으로의 노광을 행하는 경우에도 수고나 비용이 들지 않고, 다품종 소량 생산에 적합한 노광 기술을 제공한다.
(해결 수단) 워크(W)의 각 얼라이먼트 마크(AM)가, 투과형인 디지털 포토마스크(2)를 통해 각 카메라(7)로 촬영되고, 각 촬상 데이터에 의거해 컨트롤러(4) 상의 수정 프로그램이 오리지널 패턴 데이터를 수정한다. 수정에는, 마스크 패턴의 표시 위치의 수정, 배율의 수정이 포함된다. 광원(1)으로부터의 자외선을 포함하는 광은, 수정된 마스크 패턴을 통과해 워크(W)에 조사되고, 워크(W)가 노광된다.

Description

노광 장치 및 노광 방법

본원의 발명은, 포토리소그래피에 있어서의 노광 기술에 관한 것이다.

포토리소그래피는, 대상물에 미세한 형상을 만들어 넣는 기술로서 각종의 용도로 이용되고 있다. 대표적으로는, 각종 전자기기에 탑재되어 있는 프린트 기판의 제조에 있어서의 회로 패턴의 형성을 위해서, 포토리소그래피가 행해지고 있다. 포토리소그래피에 있어서는, 얻고자 하는 형상의 광을 대상물에 조사하는 노광 공정이 존재하고 있으며, 노광 장치가 사용된다.

노광 장치에는, 투영 노광, 컨택트 노광, 프록시미티 노광 등의 각종 방식이 존재하고 있다. 이들 방식으로는, 광원으로부터의 광을 포토마스크를 통해 대상물(이하, 워크라 함)에 조사하는 구성으로 되어 있다. 포토마스크는, 석영 유리 기판과 같이 투명한 유리 기판 상에, 크롬 등의 차광성 재료로 패턴이 형성되어 있으며, 이 패턴에 의해 광의 투과, 차단이 제어된다. 이 패턴은, 워크에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 것이며, 이 패턴의 광이 워크 상에 투영 또는 전사됨으로써 노광이 행해진다. 이하, 워크 상에 조사되는 광의 패턴을 노광 패턴이라 하고, 마스크 상에 형성되어 있는 패턴을 마스크 패턴이라 한다.

일본국 특허 공개 평 6-232024호 공보 일본국 특허 공개 2004-87771호 공보

상술한 종래의 노광 장치에 있어서, 제품의 품종이 상이한 경우에는 형성하는 패턴도 상이하므로, 각 품종에 맞춰 각 포토마스크를 준비하여 보관해야 되며, 포토마스크 자체의 비용 외에, 관리 비용도 무시할 수 없는 것으로 되고 있다. 이 점은, 다품종 소량 생산의 경향이 큰 생산 현장일수록 심각한 문제로 되고 있다.

본원의 발명은, 상기 과제를 고려하여 이루어진 것이며, 상이한 품종용에 상이한 노광 패턴으로의 노광을 행하는 경우에도 수고나 비용이 들지 않고, 다품종 소량 생산에 적합한 노광 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 청구항 1에 기재된 발명은, 자외선을 포함하는 광을 방출하는 광원과,

투과형인 디지털 포토마스크와,

디지털 포토마스크를 통과한 광원으로부터의 광의 조사 위치에 워크를 반송하는 반송계와,

광의 조사 위치에 반송된 워크의 특정 부위를 촬상하는 카메라와,

컨트롤러를 구비하고 있으며,

디지털 포토마스크는, 컨트롤러에 의해서 제어되는 다수의 화소를 갖고 있고, 각 화소는, 자외선을 투과하는 오프 상태와, 자외선을 차단하는 온 상태를 취할 수 있는 것이며,

컨트롤러는, 마스크 패턴의 표시를 디지털 포토마스크로 하여금 행하게 하기 위한 데이터인 패턴 데이터를 기억한 기억부와, 디지털 포토마스크에 대해 패턴 데이터를 출력하여 마스크 패턴의 표시를 디지털 포토마스크로 하여금 행하게 하는 출력부를 구비하고 있음과 더불어, 컨트롤러에는, 카메라에 의한 촬상 데이터에 의거해 수정된 데이터를 수정하여 수정한 패턴 데이터가 출력부로부터 출력되도록 하는 수정 프로그램이 실장되고 있고,

수정 프로그램은, 카메라에 의한 워크의 특정 부위의 촬상 데이터에 따라서 디지털 포토마스크 상에 있어서의 마스크 패턴의 표시 위치를 수정하는 표시 위치 수정 모듈을 포함하고 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 워크의 특정 부위는, 얼라이먼트 마크라는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 청구항 2의 구성에 있어서, 상기 얼라이먼트 마크는 복수 설치되어 있으며, 상기 카메라는 각 얼라이먼트 마크를 촬상하는 것이라는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 청구항 3의 구성에 있어서, 상기 카메라는, 각 얼라이먼트 마크를 촬상 가능한 위치에 각각 설치되어 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 청구항 3또는 4의 구성에 있어서, 상기 수정 프로그램은, 상기 카메라에 의한 상기 얼라이먼트 마크의 촬상 데이터에 따라서, 디지털 포토마스크에 있어서의 마스크 패턴의 표시 배율을 결정하는 확대 축소 모듈을 포함하고 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 청구항 3, 4 또는 5의 구성에 있어서, 상기 수정 프로그램은, 상기 카메라에 의한 얼라이먼트 마크의 촬상 데이터에 따라서 워크의 변형을 판단하고, 그 판단 결과에 따라서 마스크 패턴이 변형되어 표시되도록 하는 변형 모듈을 포함하고 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 내지 6 중 어느 한 구성에 있어서, 상기 디지털 포토마스크는, 상기 카메라의 촬영 파장의 광을 투과하는 투과부를 갖고 있으며,

상기 카메라는, 상기 디지털 포토마스크의 당해 투과부를 통해 상기 특정 부위를 내다보는 위치에 배치되어 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 8에 기재된 발명은, 상기 청구항 7의 구성에 있어서, 상기 조사 위치에 반송된 워크 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 워크와 상기 디지털 포토마스크가 접촉한 상태로 하거나 또는 소정의 간극을 갖고 대향한 상태로 하는 이동 기구가 설치되어 있다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 9에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 워크의 특정 부위는, 이미 행해진 포토리소그래피에 의해 형성된 패턴의 특정 개소라는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,

당해 노광 장치는, 상기 광의 조사 위치에 배치된 스테이지와, 스테이지에 워크가 재치(載置)된 상태로 스테이지 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 상기 디지털 포토마스크를 워크에 접촉시키는 이동 기구를 구비하고 있으며,

상기 디지털 포토마스크와 워크가 접촉한 후에, 상기 디지털 포토마스크를 통해 상기 카메라에 의해 상기 워크의 특정 부위의 촬영을 행하는 촬영 단계와,

촬영 단계에서 얻어진 촬상 데이터에 따라서 상기 수정 프로그램을 실행하는 수정 단계와,

상기 수정 프로그램으로 수정된 패턴 데이터에 의해 상기 디지털 포토마스크에 마스크 패턴을 표시시키면서 상기 워크를 노광하는 노광 단계를 갖고 있으며,

촬영 단계부터 노광 단계가 종료될 때까지, 상기 디지털 포토마스크와 워크가 접촉하여 양자의 위치 관계가 변화하지 않는 상태가 계속된다고 하는 구성을 갖는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 11에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,

당해 노광 장치는, 상기 광의 조사 위치에 배치된 스테이지와, 스테이지에 워크가 재치된 상태로 스테이지 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 상기 디지털 포토마스크를 워크에 접촉시키는 이동 기구와, 상기 디지털 포토마스크가 워크에 접촉하고 있는 상태로 상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간을 진공 배기하여 양자를 밀착시키는 배기계를 구비하고 있고,

상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간이 진공 배기되어 양자가 밀착한 후에, 상기 디지털 포토마스크를 통해 상기 카메라에 의해 상기 워크의 특정 부위의 촬영을 행하는 촬영 단계와,

촬영 단계에서 얻어진 촬상 데이터에 따라서 상기 수정 프로그램을 실행하는 수정 단계와,

상기 수정 프로그램으로 수정된 패턴 데이터에 의해 상기 디지털 포토마스크에 마스크 패턴을 표시시키면서 상기 워크를 노광하는 노광 단계를 갖고 있고,

촬영 단계부터 노광 단계가 종료될 때까지, 상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간이 진공 배기되어 양자가 밀착한 상태가 계속된다고 하는 구성을 갖는다.

이하에 설명하는 바와 같이, 본원의 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 디지털 포토마스크를 사용하여 노광이 행해지므로, 상이한 품종의 제품을 위한 노광을 행하는 경우에도 하드웨어로서의 포토마스크의 교환은 필요없고, 또 품종마다 하드웨어로서의 포토마스크를 준비하여 관리할 필요는 없다. 이 때문에, 생산성이 높고, 또 러닝코스트가 저렴한 노광 장치가 제공된다. 그리고, 워크의 특정 부위의 촬상 결과에 따라서 산출된 표시 수정 데이터에 의해 수정된 패턴 데이터로 마스크 패턴이 표시되고, 그 마스크 패턴을 통과한 광으로 워크가 노광되므로, 얼라이먼트의 동작은 불필요해진다. 따라서, 이 점에서 더욱 장치의 비용이 저렴해지고, 또 생산성이 높아진다.

또, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 워크에 설치된 얼라이먼트 마크를 카메라가 촬상하여 표시 수정 데이터를 산출하므로, 데이터 처리가 용이하다.

또, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 얼라이먼트 마크가 복수 설치되어 있으므로, 매우 해상도가 높은 카메라가 필요해지거나, 마크의 확대 축소로부터 워크의 확대 축소을 판단할 때의 정밀도가 저하하거나 하는 문제가 없다.

또, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 각 얼라이먼트 마크 촬영용으로 각각 카메라가 설치되어 있으므로, 카메라의 이동 기구는 불필요하며, 정지 위치의 정밀도도 무관해진다. 이로 인해, 비용 및 노광 품질면에서 더욱 우위가 되는 효과가 얻어진다.

또, 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 워크의 사이즈가 변화했었다고 해도, 그 사이즈 변화에 따라 마스크 패턴이 수정되고, 수정된 상태로 노광이 되므로, 사이즈 변화가 최종적인 제품과의 관계에서 허용될 수 있는 것인 경우, 허용될 수 있는 사이즈 변화에 따른 패턴 형성이 된다. 이 때문에, 제품의 수율을 높게 할 수 있다.

또, 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 워크가 변형되어 있었다고 해도 그 변형에 따라 마스크 패턴이 수정되고, 수정된 상태로 노광이 되므로, 변형이 최종적인 제품과의 관계에서 허용될 수 있는 것인 경우, 허용될 수 있는 워크의 변형에 따른 상태로 패턴이 형성된다. 이로 인해, 제품의 수율을 높게 할 수 있다.

또, 청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 디지털 포토마스크를 통해 얼라이먼트 마크를 촬상하므로, 얼라이먼트 마크를 촬상할 때의 시차가 작아진다. 이로 인해, 보다 고정밀도의 데이터 수정을 행할 수 있다.

또, 청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과와 더불어, 계층 구조의 패턴 형성을 행할 때, 위치 어긋남이나 변형이 보정된 상태로 각 층의 패턴이 형성되므로, 보다 양질의 다층 구조의 패턴가 얻어진다.

또, 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 디지털 포토마스크와 워크가 접촉하여 양자의 위치 관계가 변화하지 않는 상태가 유지된 채로, 수정 데이터가 적용된 패턴 데이터가 디지털 포토마스크에 표시되고, 노광이 행해진다. 이로 인해, 카메라에 의한 촬영 후에 워크의 위치 어긋남이 생겨 표시 수정 데이터가 부정확하게 되어 버리는 경우는 없고, 카메라에 의한 촬상 결과에 따른 마스크 패턴의 수정이라는 기술 구성이 보다 유의미한 것이 된다.

또, 청구항 11에 기재된 발명에 의하면, 진공 배기에 의한 디지털 포토마스크와 워크의 밀착 상태가 유지된 채로, 수정 데이터가 적용된 패턴 데이터가 디지털 포토마스크에 표시되고, 노광이 행해진다. 이 때문에, 상기 효과가 보다 확실하게 얻어진다.

도 1은 실시형태의 노광 장치의 개략도이다.
도 2는 실시형태의 장치에 있어서의 시퀀스 프로그램의 주요부를 나타내는 플로차트이다.
도 3은 수정 프로그램의 개략을 나타낸 플로차트이다.
도 4는 상 원점의 특정에 대해 나타낸 개념도이다.
도 5는 표시 위치 수정 모듈에 대해 나타낸 개념도이다.
도 6은 확대 축소 모듈에 대해서 나타낸 개념도이다.
도 7은 변형 모듈에 대해서 나타낸 개념도이다.
도 8은 실시형태의 노광 장치의 전체의 동작을 나타내는 정면 단면 개략도이다.

다음에, 본원 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태)에 대해서 설명한다.

도 1은, 실시형태의 노광 장치의 개략도이다. 도 1에 나타낸 노광 장치는, 광원(1)과, 포토마스크(2)와, 반송계(3)와, 장치의 각 부를 제어하는 컨트롤러(4) 등을 구비해 구성되어 있다.

광원(1)은, 적어도 자외선을 포함하는 광을 방출하는 것이다. 예를 들면, 쇼트 아크형 또는 롱 아크형의 수은 램프 등이 광원(1)으로서 채용된다.

포토마스크(2)는, 이 실시형태의 노광 장치의 큰 특징점을 이루고 있으며, 투과형의 디지털 포토마스크(2)가 사용되고 있다. 디지털 포토마스크(2)란, 일반적인 용어는 아니지만, 마스크 패턴을 디지털 표시하는 포토마스크이다.

디지털 포토마스크(2)는, 컨트롤러(4)에 의해서 제어되는 다수의 화소를 갖고 있고, 각 화소는, 자외선을 투과하는 오프 상태와, 자외선을 차단하는 온 상태를 취할 수 있는 것이며, 그들 화소의 온 오프의 패턴이, 표시되는 마스크 패턴이다.

이러한 디지털 포토마스크(2)로는, 이 실시형태에서는, 투과형 액정 디스플레이가 사용되고 있다. 예를 들면, 10~100μm 정도의 화소 피치의 고해상도의 TFT 컬러 액정 디스플레이를 채용할 수 있다. 단, 백 라이트는 불필요하므로 떼어낸 상태로 사용된다. 또, 시판되고 있는 액정 디스플레이는, 자외선 컷 필터가 설치되어 있는 경우가 있지만, 그 경우에도 떼내어져 사용된다.

광학계의 구성은, 노광 방식에 따라 상이해진다. 이 실시형태의 장치는, 컨택트 노광을 행하는 장치로 되어 있으며, 광원(1)과 디지털 포토마스크(2) 사이에 조사 광학계(5)가 배치되어 있다. 조사 광학계(5)에 대해서는, 다양한 것으로부터 임의로 선택할 수 있지만, 예를 들면 쇼트 아크형의 자외선 램프를 광원(1)으로 한 경우, 광원(1)으로부터의 광을 인티그레이터 렌즈로 균일한 강도 분포의 광속으로 한 후, 콜리메이터 렌즈로 평행광으로서 디지털 포토마스크(2)에 조사하는 구성이 채용될 수 있다. 디지털 포토마스크(2)로 투과·차단이 제어된 광은, 평행광인 채 워크(W)에 도달하여 워크(W)를 노광한다. 조사 광학계(5)는, 도시하지 않은 셔터를 포함하고 있으며, 셔터는 컨트롤러(4)에 의해서 제어된다.

또한, 투영 노광을 행하는 경우, 디지털 포토마스크(2)와 워크(W) 사이에 투영 광학계가 배치된다. 투영 광학계는, 디지털 포토마스크(2) 상의 마스크 패턴을 투영하여 워크(W)에 광조사한다.

디지털 포토마스크(2)와 대향한 위치에는, 스테이지(6)가 배치되어 있다. 스테이지(6)는, 노광 패턴의 광이 조사되는 위치에 워크(W)를 유지하는 부재이다. 워크(W)는, 스테이지(6)의 상면에 재치되어 유지된다. 스테이지(6)는, 워크(W)가 스테이지(6) 상에서 움직이지 않도록 하기 위한 진공 흡착 구멍(61)을 상면에 갖고 있으며, 진공 흡착 구멍(61)을 배기하여 워크(W)를 진공 흡착하는 배기계(8)가 설치되어 있다. 스테이지(6)는, 도시하지 않은 워크용 센서를 구비하고 있으며, 워크(W)가 재치되었던 것이 워크용 센서로 확인되도록 되어 있다. 워크용 센서는, 컨트롤러(4)에 접속되어 있다.

반송계(3)로는, 워크(W) 타입에 따라 최적화된 것이 채용된다. 이 실시형태에서는, 리지드(rigid) 타입의 프린트 기판용 노광 장치로 되어 있다. 이 때문에, 이 실시형태에서는, 컨베이어(31, 32)와, 반송 핸드(33, 34) 등에 의해서 반송계(3)가 구성되어 있다.

컨베이어(31, 32)는, 스테이지(6)에 대해 반입측과 반출측에 설치되어 있고(이하, 반송측 컨베이어, 반출측 컨베이어), 반송 핸드(33, 34)도 반입측과 반출측에 설치되어 있다(이하, 반입 핸드, 반출 핸드). 이 실시형태에서는, 반송 방향은 수평 방향이다. 이하, 설명의 편의상, 반송 방향(도 1의 지면 상, 좌우 방향)을 X방향으로 하고, X방향에 수직인 수평 방향(도 1의 지면에 수직인 방향)을 Y방향으로 한다.

반입 핸드(33)는, 반입측 컨베이어(31)로 반송된 워크(W)를 픽업하여 스테이지(6)에 재치하는 기구이며, 반출 핸드(34)는, 노광된 워크(W)를 스테이지(6)로부터 픽업하여 반출측 컨베이어(32)에 재치하는 기구이다. 각 핸드(33, 34)는, 하단에 워크(W)를 흡착하는 흡착 패드(부호 생략)를 구비하고 있음과 더불어, 핸드 구동 기구(331, 341)를 구비하고 있다. 각 핸드 구동 기구(331, 341)는, 각 핸드를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 기구이다. 이들 기구에 의해서, 워크(W)의 이재(移載)가 행해진다.

또, 장치는, 스테이지(6)를 이동하는 이동 기구(62)를 구비하고 있다. 이동 기구(62)는, 재치된 스테이지(6)의 디지털 포토마스크(2)에 대한 거리를 최적으로 조절하기 위한 기구이다. 이 실시형태에서는, 컨택트 노광을 행하는 것으로 되어 있으며, 재치된 워크(W)를 디지털 포토마스크(2)에 접촉시키기 위한 이동을 행하는 기구로 되어 있다. 따라서, 이동 기구(62)는, 이 실시형태에서는 승강 기구로 되어 있다. 또한, 디지털 포토 포토마스크(2)에 대해서도, 필요에 따라서 이동 기구가 설치되고, 워크(W)에 대한 거리(거리 제로를 포함함)가 조절된다.

또한, 실시형태의 장치는, 워크(W)에 대한 디지털 포토마스크(2)의 밀착성을 높이기 위해, 워크(W)와 디지털 포토마스크(2) 사이를 진공 배기하는 구성을 채용하고 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 스테이지(6)의 표면에는 O링과 같은 둘레형상 봉지 부재(63)가 설치되어 있다. 디지털 포토마스크(2)는 틀부(21)를 갖고 있으며, 후술하는 바와 같이 스테이지(6)가 이동 기구(62)에 의해서 상승했을 때, 틀부(21)는 둘레형상 봉지 부재(63)에 접촉하여 밀착한다. 워크(W)는, 둘레형상 봉지 부재(63)의 내측에 재치된다. 스테이지(6)는, 재치된 워크(W)와 둘레형상 봉지 부재(63) 사이의 위치가 되도록 하여 밀착용 배기 구멍(64)을 갖고 있다. 배기 구멍(64)으로부터 배기됨으로써 워크(W)와 디지털 포토마스크(2) 사이가 진공이 되어, 워크(W)에 대한 디지털 포토마스크(2)의 밀착성을 높일 수 있다.

또, 조사 위치에 반송된 워크(W)의 얼라이먼트 마크를 촬상하는 카메라(7)가 설치되어 있다. 얼라이먼트 마크는, 워크(W)의 표면에 적어도 2개 설치되어 있다. 이에 맞춰, 이 실시형태에서는 적어도 2개의 카메라(7)이 설치되어 있다. 예를 들면 얼라이먼트 마크가 4개이면, 카메라(7)도 4개 설치된다.

각 카메라(7)의 배치 위치는, 설정된 재치 위치에 워크(W)가 재치되었을 때, 당해 재치된 워크(W)의 얼라이먼트 마크를 촬상 가능한 위치(시야의 범위 내)이다. 각 카메라(7)에는, 예를 들면 CCD 카메라(7)가 채용되고, 디지털 포토마스크(2)의 화소 피치에 따른 고해상도의 카메라(7)가 채용된다. 예를 들면, 2μm~10μm 정도의 화소 피치인 것이 채용된다. 또한, 각 카메라(7)는, 디지털 포토마스크(2)를 통해 각 얼라이먼트 마크를 촬상한다. 각 카메라는 가시광을 촬상 파장으로 하는 것이지만, 디지털 포토마스크(2)는, 가시광을 투과하는 투과부를 갖는다. 투과부는, 마스크 패턴의 표시와 마찬가지로, 일정한 영역의 도트군을 투과 상태로 함으로써 구성된다.

또, 각 카메라(7)는 컨트롤러(4)에 접속되어 있으며, 각 카메라(7)로 촬영함으로써 얻어진 데이터(이하, 촬상 데이터라고 함)는 컨트롤러(4)에 보내지게 되어 있다. 컨트롤러(4)의 기억부는, 각 카메라(7)용에 기억 영역을 확보하고 있으며, 각 기억 영역에는 각 카메라(7)로부터의 촬상 데이터를 기억하고, 각 카메라(7)의 프레임 주기로 갱신한다.

컨트롤러(4)는 각종 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하는 제어 수단이며, PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 프로그래머블 제어 디바이스가 컨트롤러(4)로서 사용된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(4)는, 프로세서(41), 메모리와 같은 기억부(42), 입출력부(I/O)(43) 등을 구비하고 있다. 또한, 기억부(42)에는, 각종 프로그램이 기억되어 있으며, 그 중에 시퀀스 프로그램이 포함된다.

상술한 바와 같이, 디지털 포토마스크(2)는, 형성되어 있는 마스크 패턴으로 광의 투과·차단을 제어하여 워크(W) 상에 노광 패턴의 광을 투영해 전사하기 위한 것이다. 이 실시형태의 장치에 있어서, 디지털 포토마스크(2)는 컨트롤러(4)에 접속되어 있으며, 컨트롤러(4)로부터 보내지는 데이터에 따라서 표시를 행하는 것이 마스크 패턴의 형성이 된다. 이하, 이 마스크 패턴의 표시용 데이터를 패턴 데이터라고 한다. 또, 컨트롤러(4)에 있어서의 입출력부(43)는, 실시형태에 있어서의 출력부로서 기능하고, 포토마스크(2)에 대해 패턴 데이터를 출력하는 부분이다.

컨트롤러(4)는, 반송계(3)을 제어하여 워크(W)를 1장씩 반입하여 스테이지(6)에 재치시키고, 디지털 포토마스크(2)에 패턴 데이터를 출력하여 마스크 패턴을 표시시키고, 이 상태로 워크(W)를 노광한다. 소정 시간의 노광 후, 워크(W)를 스테이지(6)로부터 픽업하여 반출시킨다. 이러한 시퀀스로 동작하도록 시퀀스 프로그램이 컨트롤러(4)에 실장되어 있다. 이러한 시퀀스 프로그램에 있어서, 디지털 포토마스크(2)를 사용한 마스크 패턴의 표시와 그것을 이용한 워크(W)의 노광이 최적화되어 있다. 이하, 이 점에 대해서 설명한다.

도 2는, 실시형태의 장치에 있어서의 시퀀스 프로그램의 주요부를 나타내는 플로차트이다.

실시형태에 있어서, 패턴 데이터는 기본적으로는 미리 작성되고, 컨트롤러(4)의 기억부(42)에 기억된다. 패턴 데이터의 작성은, 워크(W)에 대해 어떠한 패턴을 형성하는지와 같은 것에 따른 것이며, 최종적인 제품의 설계 정보에 의거해 작성된다. 또한, 패턴 데이터는, 디지털 포토마스크(2)에서의 이미지 표시용 데이터이며, 일종의 이미지 데이터이라고도 할 수 있다.

기억부(42)에는, 품종마다 패턴 데이터가 기억되어 있다. 이하, 기억부(42)에 기억되어 있는 오리지널 품종마다의 패턴 데이터를 오리지널 데이터라고 한다. 시퀀스 프로그램은, 지정된 품종의 패턴 데이터를 기억부(42)로부터 읽어내고, 입출력부(43)을 통해 디지털 포토마스크(2)에 보내 마스크 패턴의 표시를 행하게 한다. 이 때, 각 카메라(7)로부터 보내지는 촬상 데이터에 따라서 오리지널 데이터를 수정하고, 수정된 패턴 데이터(이하, 수정이 끝난 패턴 데이터)를 디지털 포토마스크(2)에 보낸다. 이 수정을 행하는 수정 프로그램이, 시퀀스 프로그램의 서브루틴으로서 실장되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 노광 시, 시퀀스 프로그램은, 워크(W)를 스테이지(6)에 재치한 후, 스테이지(6)를 구동하여 워크(W)가 디지털 포토마스크(2)에 접촉한 상태로 하고, 또한 배기계(8)에 의해서 양자 사이를 진공 배기하여 밀착시킨다. 이 상태에서, 시퀀스 프로그램은 수정 프로그램을 실행한다.

수정 프로그램의 반환값은, 오리지널 데이터를 어떻게 수정하여 표시하는지를 나타내는 데이터(이하, 표시 수정 데이터)이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 시퀀스 프로그램은, 오리지널 데이터에 대해 표시 수정 데이터를 적용하여 수정이 끝난 패턴 데이터를 취득하고, 수정이 끝난 패턴 데이터를 디지털 포토마스크(2)에 보내 마스크 패턴을 표시시킨다. 이 상태에서, 조사 광학계(5) 내의 셔터를 열어 노광을 행하게 한다. 그리고, 소정 시간의 노광 후, 셔터를 닫아, 밀착을 해제하고 나서 반송계(3)를 제어하여 노광이 끝난 워크(W)를 스테이지(6)로부터 픽업하여 반출시킨다. 이러한 시퀀스로 동작하도록 시퀀스 프로그램이 컨트롤러(4)에 실장되어 있다.

다음에, 수정 프로그램에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은, 수정 프로그램의 개략을 나타낸 플로차트이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 워크(W)가 재치되었던 것이 워크용 센서에서 확인되면, 시퀀스 프로그램은, 수정 프로그램을 불러내어 실행한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 수정 프로그램은, 기동하면, 각 카메라(7)의 촬상 데이터를 취득한다. 즉, 기억부(42)의 기억 영역으로부터 각 촬상 데이터를 읽어내고, 일시적으로 변수로 저장한다.

다음에, 수정 프로그램은, 각 촬상 데이터를 처리하여 표시 수정 데이터를 산출한다. 표시 수정 데이터는, 마스크 패턴의 표시 위치를 수정하는 데이터인 경우, 마스크 패턴의 형상을 수정하는 데이터인 경우, 또는 그들 쌍방인 경우가 있다. 어느 경우에서나, 수정 프로그램은, 각 촬상 데이터로부터 얼라이먼트 마크의 상(이하, 마크상)을 표시하고 있는 부분의 데이터를 취득하고, 마크상의 기준이 되는 점(이하, 상 원점)을 특정한다. 이 점에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 실시형태에 있어서의 얼라이먼트 마크 및 상 원점의 특정에 대해서 나타낸 개념도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 워크(W)는, 포토리소그래피에 의해 패턴 형성을 하는 영역(이하, 패턴 형성 영역)(WR)을 갖는다. 얼라이먼트 마크(AM)는, 패턴 형성 영역(WR)의 외측의 마진 영역에 형성되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는, 사각형인 워크(W)의 평면에서 봤을 때의 윤곽에 있어서의 각 모서리의 부분에 설치되어 있다. 이 예에서는, 얼라이먼트 마크(AM)는, 원형의 패턴으로 되어 있다.

도 4에 있어서, 각 카메라(7)에 의한 촬영 가능 영역(시야)(72)이 나타나 있고, 어떤 카메라(7)에 의해 촬영된 이미지(I)가 예시적으로 나타나 있다. 이 이미지(I)의 데이터(촬상 데이터)를 처리하여 상 원점(Mo)이 특정된다. 상 원점의 특정에 대해서는, 몇 가지 방법이 있지만, 이 실시형태에서는, 중심을 상 원점으로서 특정하도록 되어 있다. 이 경우의 중심이란, 평면에서 봤을 때 당해 마크상의 형상을 갖는 균질의 판이라고 가정한 경우의 중심의 의미이다. 이 예에서는 얼라이먼트 마크(AM)는 원형이므로 원의 중심이 상 원점(Mo)이 되는데, 별모양이나 십자형 등의 다른 형상인 경우도 중심의 평면에서 봤을 때의 좌표가 산출되어 상 원점(Mo)이 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 수정 프로그램은, 상 원점(Mo)의 산출 후, 기준점과 상 원점(Mo)의 어긋남을 구하고, 그 어긋남을 보상하는(수정하는) 양으로서 표시 수정 데이터를 산출한다. 우선, 기준점에 대해서 설명한다.

표시 수정 데이터의 산출 시의 기준점이란, 스테이지(6)로의 워크(W)의 재치에 있어서의 기준점이며, 이상적으로는, 스테이지(6) 상에서 이 위치에 재치된다고 하는 의미에서의 기준점이다. 이하, 기준점을 재치 기준점으로 바꿔 말한다. 재치 기준점을, 도 4에 있어서 Po로 나타낸다. 예를 들면 워크(W)가 사각형이며, 사각형의 각 귀퉁이에 얼라이먼트 워크(W)가 형성되어 있으며, 카메라(7)가 각 얼라이먼트 마크를 동시에 촬상할 수 있도록 4대 설치되어 있는 것으로 한다. 이 경우, 재치 기준점(Po)은, 예를 들면 스테이지(6)에 대해 조사 광학계(5)의 광축(51)이 교차하는 점을 스테이지 원점(도 1에 60으로 나타낸다)으로 하고, 이 스테이지 원점(60)에 대해 XY방향으로 연장되는 사각형의 각 모서리의 위치가 재치 기준점(Po)이 된다. 이 사각형의 치수는, 4개의 얼라이먼트 마크가 이루는 설계 정보로서의 사각형의 치수에 상당하고 있다. 즉, 워크(W) 상에서의 얼라이먼트 마크의 형성 위치로서 미리 정해진 정보에 있어서의 사각형의 치수와 동일하다.

각 카메라(7)는, 스테이지(6) 상의 재치 기준점(Po)을 바라보는 위치에 배치된다. 통상은, 카메라(7)의 광축(카메라(7)의 촬상 렌즈의 중심축)(71)이 재치 기준점(Po)과 일치하는 위치가 된다. 반송계(3)에 있어서의 반입 핸드(33)는, 워크(W)의 각 얼라이먼트 마크가 각 재치 기준점(Po)과 일치하도록 워크(W)를 스테이지(6)에 재치한다. 그러나, 반입 핸드(33)의 정밀도나, 반입 컨베이어(41) 상에 있는 시점에서 이미 위치가 어긋나 있는 등의 요인으로부터, 스테이지(6)에 재치되었을 때의 워크(W)의 위치는, 각 얼라이먼트 마크가 재치 기준점(Po)과 일치하는 위치는 아니다. 그런데도, 각 얼라이먼트 마크는, 각 카메라(7)의 촬상 영역 안에 들어오게 되어 있다. 즉, 각 기구계의 정밀도를 요인으로 하는 위치 어긋남은, 있었다고 해도 최대 0.5~1.0mm 정도이다. 한편, 각 카메라(7)는, 부착 상태에서의 촬영 거리에 있어서 예를 들면 7.5×10mm 정도의 영역을 촬상 영역으로 하고 있으며, 충분한 여유를 갖고 각 얼라이먼트 마크가 촬상된다.

이러한 재치 기준점(Po)은, 촬상 데이터의 처리에 있어서도 상수로서 설정되어 있다. 예를 들면 카메라(7)의 광축(71) 상의 점이 재치 기준점(Po)인 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이 촬상 데이터가 표현하는 이미지(I)의 중심점이 재치 기준점(Po)이다. 수정 프로그램은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 카메라(7)로부터의 촬상 데이터에 있어서 상기 상 원점(Mo)을 산출하고, 각 상 원점(Mo)을 연결해 이루어지는 형상(이하, 상 원점 형성 도형이라고 함)이, 사각형인지 여부를 판단한다. 사각형인 경우, 재치 기준점(Po)을 연결해 이루어지는 사각형(이하, 기준 사각형이라 함)(BR)과 거의 동일한 사이즈인지 여부를 판단한다. 「거의 동일한 사이즈」란, 각 변의 크기의 상이가 있는 역치 이내인 것을 말한다. 거의 동일한 사이즈인 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 수정 프로그램은, 표시 위치 수정 모듈을 실행한다. 표시 위치 수정 모듈은, 수정 프로그램의 서브루틴으로서 실장되어 있는 프로그램이다. 도 5는, 표시 위치 수정 모듈에 대해서 나타낸 개념도이다.

표시 위치 수정 모듈은, 4개의 재치 기준점(Po) 중 어느 하나를 기준으로 하여 어긋남량을 산출한다. 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이 좌측 하단의 재치 기준점(Po)이 기준이 되고, 각 상 원점(Mo)을 연결해 이루어지는 사각형(이하, 상 사각형이라 함)(MR)이, 좌측 하단의 재치 기준점(Po)을 기준으로 하여 어느 정도 어긋나 있는지가 산출된다. 즉, 상 사각형(MR)의 좌측 하단의 상 원점(Mo)의 재치 기준점(Po)으로부터의 X방향의 어긋남량, Y방향의 어긋남량, 회전 방향(θ방향)의 어긋남량이 산출된다. 이들 어긋남량의 데이터가 XYθ방향으로의 수정용 데이터(이하, XYθ 수정 데이터라 함)이다. 표시 위치 수정 데이터에는, XYθ의 각 량과, 4개의 재치 기준점(Po) 중 어느 것을 기준으로 했는지를 나타내는 정보를 포함한다. 표시 위치 수정 모듈은, 이와 같이 하여 산출한 표시 위치 수정 데이터를 반환값으로서 수정 프로그램으로 되돌린다. 또한, θ가 제로와 같은 경우도 있다.

또, 상 원점 형성 도형이 사각형이기는 하지만, 기준 사각형(BR)과 거의 동일 사이즈가 아닌 경우, 표시 위치 수정 프로그램은, 확대 축소 모듈을 실행한다. 도 6은, 확대 축소 모듈에 대해서 나타낸 개념도이다.

도 6(1)에 나타낸 바와 같이, 확대 축소 모듈은, 동일하게 4개의 재치 기준점(Po) 중 어느 한 점을 기준으로 하여 상 사각형(MR)의 XY방향의 어긋남, θ방향의 어긋남을 산출한다. 즉, XYθ 수정 데이터를 산출한다. 그리고, 도 6(2)에 나타낸 바와 같이, 그 재치 기준점(Po)에, 대응하는 상 사각형(MR)의 상 원점(Mo)을 일치시켜 경사각 θ만큼 역방향으로 회전시키고, XY방향의 변을 일치시킨 상태를 관념한다. 이 상태에서, 상 사각형(MR)이 기준 사각형(BR)으로부터 어느 정도의 배율인지를 산출하고, 그 배율을 확대 축소율로서 표시 수정 데이터에 포함시킨다. 이 경우, X방향의 확대 축소율과 Y방향의 확대 축소율이 동일한 경우도 있고 다른 경우도 있다. 이와 같이 하여, 확대 축소 모듈은, XYθ 수정 데이터에 추가해, XY의 확대 축소율을 추가한 수정 데이터를 취득하고, 반환값으로서 수정 프로그램으로 되돌린다.

상 원점 형성 도형이 사각형이 아닌 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이 수정 프로그램은 변형 모듈을 실행한다. 도 7은, 변형 모듈에 대해서 나타낸 개념도이다.

상 원점 형성 도형이 사각형이 아닌 경우, 워크(W)에 일그러짐과 같은 변형이 발생한 것을 의미한다. 이 경우, 수정 가능한 변형과 수정 가능하지 않은 변형이 있다. 변형 모듈은, 상 원점 형성 도형을 해석하고, 수정할 수 있는지 여부를 판단한다. 예를 들면, 도 7(1)에 나타낸 바와 같이, 상 원점(Mo)을 연결해 이루어지는 형상이 중심선(Lc)에 대해 대칭의 사다리꼴인 경우, 수정 가능하다. 즉, 변형 모듈은, 어느 2개의 상 원점(Mo)을 연결하는 선분(Lo)을 기준 선분으로 하고, 기준 선분(Lo)의 중점을 통과해 당해 선분에 수직인 선(Lc)을 관념한다. 상 원점 형성 도형이 그 선분에 대해 대칭의 사다리꼴이면, 수정 가능한 것이 된다.

이 경우, 변형 프로그램은, 도 7(1)에 나타낸 바와 같이, 당해 기준 선분(Lo)을, 대응하는 기준 사각형(BR)의 변과 일치시키기 위한 XYθ 수정 데이터를 산출한다. 그리고, 도 7(2)에 나타낸 바와 같이, 상 원점 형성 도형을 XYθ에 대해서 역방향에 이동시키고, 상 원점 형성 도형의 기준 선분(Lo)을 기준 사각형(BR)의 대응하는 변과 일치시킨 상태를 관념한다. 이 때, 기준 선분(Lo)의 길이가, 기준 사각형(BR)의 대응하는 변의 길이와 일치하지 않는 경우, 상 원점 형성 도형을 전체적으로 확대 축소시키고, 그 때의 확대 축소율을 기억한다.

그리고, 도 7(2)에 나타낸 상태에 있어서, 사다리꼴의 상변과 하변의 비율을 산출하고, 중심선(Lc)의 방향에 있어서 서서히 확대 또는 축소하는 수정 데이터(점차 확대 축소율)를 생성한다. 그리고, XYθ 수정 데이터, 전체의 확대 축소율의 역수, 및 X방향 또는 Y방향으로의 점차 확대 축소율을 수정 데이터에 포함시킨다. 이와 같이 하여 산출된 표시 수정 데이터가 변형 모듈의 실행 결과로서 수정 프로그램으로 되돌려진다. 상기 예는 사다리꼴이었으나, 평행사변형이나 마름모꼴과 같은 도형인 경우에도 수정 가능하고, 수정 가능한 것으로 하여 변형 데이터가 작성되어 수정 프로그램으로 되돌려진다. 또한, 변형 불가능의 판단이 된 경우, 그 취지의 값이 반환값으로서 수정 프로그램으로 되돌려진다.

이와 같이 하여, 조건에 따라 각 모듈이 실행되고, 표시 수정 데이터가 수정 프로그램에 있어서 취득된다. 수정 프로그램은, 이와 같이 하여 취득된 표시 수정 데이터를 프로그램의 실행 결과로서 시퀀스 프로그램으로 되돌리고, 프로그램을 종료한다. 또한, 변형 모듈에 의해 변형 불가능한 값으로 되돌려진 경우, 워크(W)에 있어서 수정을 할 수 없는 일그러짐이 발생한 것이 되므로, 수정 프로그램은, 수정 불가능한 취지의 프로그램의 실행 결과를 시퀀스 프로그램에 출력하고, 프로그램을 종료한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 수정 프로그램으로부터 표시 수정 데이터가 되돌려지면, 시퀀스 프로그램은, 표시 수정 데이터를 적용하여 오리지널 데이터를 갱신한다. 즉, XY방향의 수정 데이터에 의거해 마스크 패턴의 표시 위치를 XY방향으로 수정하여 오리지널 데이터를 갱신하고, 수정이 끝난 패턴 데이터로 한다. 또, 표시 수정 데이터에 θ수정 데이터가 포함되어 있으면, 회전 중심점과 회전 각도를 적용하여 오리지널 데이터를 수정한다. 또한, 확대 축소 수정 데이터나 변형 데이터가 포함되어 있으면, 그것을 적용해, X방향, Y방향으로 확대 축소 또는 점차 확대 축소을 행하여 오리지널 데이터를 수정한다. 이와 같이 하여, 시퀀스 프로그램은, 수정이 끝난 패턴 데이터를 취득한다.

다음에, 시퀀스 프로그램은, 수정이 끝난 패턴 데이터를 디지털 포토마스크(2)에 보내어, 마스크 패턴을 표시시킨다. 이 상태로 셔터를 열고, 디지털 포토마스크(2)를 통해 워크(W)를 노광한다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수정 프로그램으로부터의 반환값이 표시 수정 데이터가 아닌 경우(수정 불가능인 경우), 시퀀스 프로그램은, 컨트롤러(4)가 구비하는 도시하지 않은 디스플레이에 그 취지의 에러 메시지를 표시하고, 프로그램을 중지한다. 이러한 시퀀스로 동작이 행해지도록, 시퀀스 프로그램 및 수정 프로그램은 프로그래밍되어 있다.

또한, 각 카메라(7)에 의한 각 얼라이먼트 마크의 촬상은, 배기계(8)에 의해서 진공 배기가 되어 디지털 포토마스크(2)와 워크(W)가 밀착한 후이며, 표시 수정 데이터를 적용한 마스크 패턴의 표시, 마스크 패턴에 따른 노광 패턴으로의 워크(W)의 노광이 완료되므로, 밀착 상태는 유지된다. 따라서, 각 카메라(7)로 각 얼라이먼트 마크가 촬상된 후의 노광이 완료될 때까지 디지털 포토마스크(2)에 대해 워크(W)가 위치 어긋나버리는 일은 없다.

다음에, 실시형태의 노광 장치의 전체의 동작에 대해서, 도 8을 참조하여 개략적으로 설명한다. 도 8은, 실시형태의 노광 장치의 전체의 동작을 나타내는 정면 단면 개략도이다. 이하의 설명은, 노광 방법의 발명의 실시형태의 설명이기도 하다.

우선, 도 8(1)에 나타낸 바와 같이, 한 장의 워크(W)가 반입측 컨베이어(31)에 의해 반입된다. 그리고, 도 8(2)에 나타낸 바와 같이, 반입 핸드(33)에 의해 스테이지(6)에 재치된다. 그리고, 워크(W)는 진공 흡착 구멍(62)으로부터의 진공 배기에 의해 스테이지(6)에 흡착된다. 다음에, 이동 기구(62)가 동작하여 스테이지(6)를 상승시켜, 도 8(3)에 나타낸 바와 같이, 워크(W)를 디지털 포토마스크(2)에 접촉시킨다.

그리고, 스테이지(6)의 배기 구멍(64)으로부터 진공 배기가 되어, 디지털 포토마스크(2)와 워크(W) 사이의 공간이 진공 배기되어 양자가 밀착한다. 이 상태에서 각 카메라(7)가 디지털 포토마스크(2)를 통해 워크(W)의 각 얼라이먼트 마크를 촬상한다. 각 카메라는, 촬상 데이터를 컨트롤러(4)에 보내고, 컨트롤러(4)에서는 수정 프로그램이 실행된다. 이 결과, 수정이 끝난 패턴 데이터가 디지털 포토마스크(2)에 보내지고, 수정된 마스크 패턴이 디지털 포토마스크(2)에 있어서 표시된다.

이 상태로 조사 광학계(5) 내의 셔터가 열리고, 수정된 마스크 패턴이 표시되어 있는 디지털 포토마스크(2)에 조사 광학계(R)로부터의 광(E)이 조사되어, 워크(W)에 대해 노광 패턴으로의 노광이 행해진다. 소정 시간의 노광 후, 셔터가 닫히고, 디지털 포토마스크(2)와 워크(W) 사이의 진공 배기는 해제된다. 그 후, 이동 기구(62)가 스테이지(6)를 하강시켜, 도 8(4)에 나타낸 바와 같이, 당초의 높이로 되돌린다. 이에 의해, 워크(W)는 디지털 포토마스크(2)로부터 이격한다. 그 후, 스테이지(6)에서의 워크(W)의 진공 흡착이 해제되어, 도 8(5)에 나타낸 바와 같이, 반출 핸드(34)가 워크(W)를 스테이지(6)으로부터 픽업하여, 반출측 컨베이어(32)에 이재한다. 그리고, 반출측 컨베이어(32)가 워크(W)를 반출한다. 한편, 반입측 컨베이어(31)에는 다음의 워크(W)가 반입되어 있으며, 다음의 워크(W)에 대해 동일한 단계가 반복된다.

상술한 구성 및 동작에 따른 실시형태의 노광 장치에 의하면, 종래의 말하자면 아날로그 포토마스크는 아니며 디지털 포토마스크를 사용하여 노광이 행해진다. 이 때문에, 상이한 품종의 제품을 위한 노광을 행할 때에는 패턴 데이터의 변경만으로 충분하고, 하드웨어로서의 포토마스크의 교환은 필요없다. 이로 인해, 생산성이 높은 프로세스가 된다. 또, 품종마다 하드웨어로서의 포토마스크를 준비할 필요는 없고, 품종마다 하드웨어로서의 포토마스크를 관리할 필요는 없다. 이로 인해, 러닝코스트도 저렴해진다.

또, 실시형태의 노광 장치에서는, 워크(W)가 반입되어 스테이지(6)에 재치되었을 때, 워크(W)의 각 얼라이먼트 마크를 촬상하고, 그 촬상 데이터를 처리함으로써 마스크 패턴의 표시 수정 데이터가 작성되고, 표시 수정 데이터에 의해 수정된 상태로 마스크 패턴이 표시된다. 그리고, 수정 표시된 마스크 패턴에 의해 광의 투과 및 차단이 제어되어 노광 패턴의 광이 워크(W)에 조사되어 노광된다. 즉, 워크(W)는, 스테이지(6)에 재치된 채의 상태로 노광되고, 본질적으로 얼라이먼트의 동작은 불필요하다. 이 때문에, 실시형태의 장치는 얼라이먼트 기구를 필요로 하지 않고, 또 얼라이먼트의 동작은 불필요하다. 따라서, 이 점에서 장치의 비용이 저렴해지고, 또 택트 타임이 짧아진다.

또, 워크(W)에 사이즈의 변화나 변형이 있었다고 해도, 그 사이즈 변화나 변형에 따라 마스크 패턴이 수정되고, 수정된 상태로 노광이 된다. 따라서, 그들 사이즈 변화나 변형이 최종적인 제품과의 관계에서 허용될 수 있는 것인 경우, 그들 허용될 수 있는 사이즈 변화나 변형에 따른 패턴 형성이 된다. 이로 인해, 제품의 수율을 높게 할 수 있다. 즉, 워크(W)에 허용되는 사이즈 변화나 변형이 있었던 경우에, 그것에 대응하고 있지 않는 상태로 패턴이 형성되면, 패턴과 워크(W)의 사이즈나 형상이 언밸런스가 되기 때문에, 제품 불량이 되기 쉽다. 실시형태의 장치에 의하면, 이 요인으로의 제품 불량을 저감시킬 수 있어, 수율 향상에 기여할 수 있다.

또한, 사이즈 변화나 변형이 허용되는 정도는, 상술한 수정 프로그램에 있어서의 판단의 조건에 반영된다. 즉, 예를 들면 사각형이라고 판단되는 경우의 역치는, 변형이 허용되는 정도를 반영한 것이 된다. 사이즈 변화에 대해서도 동일하다.

사이즈 변화나 변형에 대한 대응이 불필요한 경우에는, 수정 프로그램은, XYθ의 수정만을 행하면 된다. 이 경우에도, 얼라이먼트가 불필요하다고 하는 효과는 누릴 수 있다. 또한, θ방향의 어긋남이 없는 상태에서 워크(W)가 반입, 재치되는 경우, θ방향의 수정을 행하지 않도록 수정 프로그램은 프로그래밍되는 경우도 있다. 또한, 확대 축소의 수정에 있어서 XY방향으로 등배의 확대 축소의 수정은 행하지만, 부등배의 수정(비상사(非相似)의 수정)은 행하지 않도록 하는 경우도 있을 수 있다. 워크(W)에 있어서 상사형으로의 변화만 발생하고, 비상사의 변화는 발생하지 않는다면, 그와 같이 하는 경우도 있다. 또한, 사각형의 워크(W)가 비사각형이 되는 변화가 발생하지 않는다면, 비사각형으로의 수정(변형)은 행하지 않도록 하는 경우도 있다.

상기 실시형태에 있어서, 상이한 품종을 위한 노광이 행해지는 경우, 마스크 패턴은 당연히 상이한 것이 된다. 컨트롤러(4)의 기억부(42)에는, 각 품종에 대한 패턴 데이터가 기억되어 있다. 작업자는, 어느 품종의 로트의 처리가 시작될 때, 컨트롤러(4)를 조작해, 마스크 패턴을 선택하는 입력을 행한다. 컨트롤러(4)는, 선택된 마스크 패턴을 기억부(42)로부터 읽어내고, 상기와 같이 수정 프로그램을 실행하면서 각 워크(W)의 노광 처리를 행하게 한다. 수정 프로그램은, 재치 기준점(Po)의 위치, 기준 사각형(BR), 또한 각 역치 등이 품종마다 상이하기 때문에, 패턴 데이터에 따라 최적화되어 프로그래밍되어 컨트롤러(4)에 실장된다. 따라서, 상이한 패턴 데이터로 노광 처리가 행해지는 경우, 그에 따라 수정 프로그램도 선택되어 프로세서(41)에 있어서 실행된다.

또한, 워크(W)에는, 제품의 품종을 나타내는 ID가 인자되어 있는 경우도 있으므로, 경우에 따라서는 이 ID를 카메라(7)로 읽어내어 품종을 판단하고, 패턴 데이터를 컨트롤러(4)가 자동적으로 선택하도록 해도 된다.

상술한 실시형태에 있어서, 얼라이먼트 마크의 수는 4개라고 했지만, 얼라이먼트 마크는 적어도 2개 있으면 된다. 2개 있으면, XYθ의 표시 위치 수정은 가능하다. 또, 얼라이먼트 마크가 3개인 경우, 재치 기준점(Po)도 3개가 되므로, 기준의 도형은 삼각형이 된다. 따라서, 상 원점 형성 도형이, 재치 기준점(Po)을 연결해 이루어지는 삼각형과 거의 상사의 삼각형이 되는지 여부에 따라, 확대 축소 수정을 할 수 있는지 여부가 판단된다.

또, 카메라의 대수는 얼라이먼트 마크의 수에 따른 것이 되지만, 반드시 동수가 아니어도 된다. 즉, 예를 들면 2개의 얼라이먼트 마크에 대해 1대의 카메라로 한 경우, 당해 카메라에 이동 기구를 설치하고, 카메라를 각 얼라이먼트 마크의 촬상 위치에 순차적으로 이동시키는 구성이어도 된다. 단, 촬상했을 때에 어느 위치에 얼라이먼트 마크가 있는지에 따라 표시 위치 수정을 행하므로, 카메라는 기준이 되는 위치에 정밀하게 정지할 필요가 있다. 상술한 실시형태와 같이 각 얼라이먼트 마크 촬영용으로 각각 카메라가 설치되어 있으면, 이동 기구는 불필요하고, 정지 위치의 정밀도도 무관해지므로, 비용 및 노광 품질면에서 우위성이 있다.

또, 얼라이먼트 마크가 1개여도, 실시는 가능하다. 예를 들면 칠해진 사각형의 패턴으로 1개의 얼라이먼트 마크가 형성되어 있으며, 그 얼라이먼트 마크가 촬상된 위치, 경사각으로부터 XYθ 수정 데이터가 산출되고, 상의 사이즈의 기준 사이즈로부터의 어긋남에서 확대 축소 데이터가 산출된다. 단, 1개의 마크만으로 수정 데이터를 산출하고자 하면, 매우 해상도가 높은 카메라가 필요하게 되는 결점이 있다. 또, 마크의 확대 축소로부터 워크(W)의 확대 축소를 판단하면 정밀도가 좋지 않은 경우도 있을 수 있다. 이러한 결점이 없는 점에서, 복수의 얼라이먼트 마크로 판단하는 것이 우수하다.

또, 상기 실시형태에서는, 카메라(7)는 디지털 포토마스크(2)를 통해 얼라이먼트 마크를 촬상하는 위치에 배치되어 있었지만, 이것도 반드시 필수는 아니다. 예를 들면 워크(W)의 이면에 각 얼라이먼트 마크가 설치되어 있는 경우도 있으며, 이 경우에는 스테이지(6)에 촬상용 개구를 설치해, 이면측으로부터 개구를 통해 촬상하는 구조를 생각할 수 있다. 개구의 위치는, 워크(W)가 재치되었을 때에 각 얼라이먼트 마크를 내다볼 수 있는 위치가 된다. 또, 투영 노광을 행하는 광학계의 경우, 디지털 포토마스크(2)와 스테이지(6) 사이에 반사 미러를 설치하고, 미러로 반사하면서 각 얼라이먼트 마크를 촬상하는 구성도 있을 수 있다. 각 반사 미러는, 노광용 광을 차폐하지 않는 위치에 배치된다.

단, 컨택트 노광 또는 프록시미티 노광을 행하는 장치에 있어서, 디지털 포토마스크(2)를 통해 얼라이먼트 마크를 촬상하는 구성을 채용하면, 얼라이먼트 마크를 촬상할 때의 시차가 작아지므로, 보다 고정밀도의 데이터 수정을 행할 수 있는 우위성이 있다.

또, 상술한 바와 같이, 상기 실시형태에서는 진공 배기로 밀착성을 높인 컨택트 노광을 행하는 장치로 되어 있고, 카메라(7)에 의한 얼라이먼트 마크의 촬상은, 디지털 포토마스크(2)와 워크(W)가 진공 배기에 의해 밀착한 상태로 행해진다. 그리고, 진공 배기에 의한 밀착 상태를 유지한 채로, 수정 데이터가 적용된 마스크 패턴이 디지털 포토마스크(2)에 표시되고, 노광이 행해진다. 이로 인해, 카메라(7)에 의한 촬영 후에 워크(W)의 위치 어긋남이 발생해 표시 수정 데이터가 부정확해져 버리는 일은 없고, 얼라이먼트 마크의 촬상에 의한 마스크 패턴의 수정이라는 기술 구성이 보다 유의미한 것이 된다.

또한, 진공 배기로 밀착성을 높이는 것은 본원 발명에 있어서 필수 요건은 아니며, 워크(W)에 대해 디지털 포토마스크(2)를 접촉시키는 것만이어도 된다. 이 경우에도, 양자간에는 마찰력이 작용하고 있고, 어느 한쪽만을 움직이게 하는 것을 하지 않는 한, 양자의 위치 관계는 변화하지 않고, 상기 효과는 동일하게 얻어진다. 단, 진공 흡착을 하는 것이 마찰력이 높아지므로, 상기 효과가 보다 확실하게 된다는 면은 있다.

디지털 포토마스크(2)의 도트 피치와 노광의 해상도의 관계에 대해서, 일례를 들면, 예를 들면 30μm 정도의 도트 피치의 디지털 포토마스크(2)를 사용하고, 등배로 노광하는 경우(컨택트 방식 또는 프록시미티 방식), 100μm 정도의 라인 앤드 스페이스에서 노광이 가능하다. 100μm 정도의 선폭은, 많은 제품에서 채용되고 있는 오더이며, 이 오더로 플렉시블성이 높은 포토리소그래피가 가능하게 되는 것의 의의는 크다.

또, 어떤 종류의 제조 프로세스에서는, 1개의 워크(W)에 대해 포토리소그래피를 복수회 반복하여 계층 구조의 패턴을 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 어떤 회의 포토리소그래피 시에 패턴 형성의 상황에 맞춰 다음 회의 포토리소그래피의 패턴 형성(위의 층의 패턴 형성)을 조정하는 경우가 있을 수 있다. 즉, 도 4 중에 확대하여 나타낸 바와 같이, 워크(W)의 패턴 형성 영역(WR)에는, 이미 다른 패턴이 형성되어 있는 경우가 있을 수 있다. 실시형태의 구성은, 이러한 용도에 있어서 최적화되는 경우가 있을 수 있다. 구체적으로는, 전회의 포토리소그래피로 형성된 패턴의 특정 개소를 카메라로 촬상하고, 데이터 처리를 행한다. 이 경우, 전회의 포토리소그래피에서의 패턴의 형성 위치를 판단할 수 있는 개소가 촬상 개소로서 선택되고, 워크(W)의 경우와 동일하게, XYθ 수정 데이터가 산출된다. 또, 어느 특징적인 개소를 촬상함으로써, 이미 형성되어 있는 패턴의 사이즈의 어긋남을 판단하거나, 변형을 판단하거나 할 수 있고, 이 경우에도 워크(W)의 경우와 마찬가지로, 확대 축소 수정 데이터를 산출하거나, 변형 데이터를 작성하거나 하여, 마스크 패턴의 표시 위치나 형상이 수정된 상태로 다음 회의 노광이 행해진다. 이와 같이 하면, 위치 어긋남이나 변형이 보정된 상태로 각 층의 패턴이 형성되므로, 보다 양질의 다층 구조의 패턴이 얻어진다.

또한, 웨이퍼와 같은 워크(W)에서는, 오리엔테이션 플랫이나 노치와 같은 윤곽 형상에 있어서의 특이점이 설정된다. 따라서, 카메라로 이 특이점을 촬상하여 XYθ 수정 데이터를 작성하는 일도 있을 수 있다. 따라서, 본원 발명에 있어서, 카메라에 의한 촬상은, 수정 데이터의 작성이 가능한 워크(W)의 특정 부위라는 것이 된다.

단, 상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 워크에 얼라이먼트 마크를 설치하여 얼라이먼트 마크를 촬영해 마스크 데이터의 수정에 이용하는 것이, 데이터 처리가 용이하고, 확대 축소 수정 등도 용이하게 행할 수 있다. 이 점에서, 얼라이먼트 마크의 촬상이 바람직하다.

1:광원
2:디지털 포토마스크
3:반송계
31:반입측 컨베이어
32:반출측 컨베이어
33:반입 핸드
34:반출 핸드
4:컨트롤러
41:프로세서
42:기억부
43:입출력부
5:조사 광학계
6:스테이지
61:진공 흡착 구멍
62:이동 기구
63:둘레형상 봉지 부재
64:배기 구멍
7:카메라
8:배기계

Claims (11)

1. 자외선을 포함하는 광을 방출하는 광원과,
   투과형인 디지털 포토마스크와,
   디지털 포토마스크를 통과한 광원으로부터의 광의 조사 위치에 워크를 반송하는 반송계와,
   광의 조사 위치에 반송된 워크의 특정 부위를 촬상하는 카메라와,
   컨트롤러를 구비하고 있으며,
   디지털 포토마스크는, 컨트롤러에 의해서 제어되는 다수의 화소를 갖고 있고, 각 화소는, 자외선을 투과하는 오프 상태와, 자외선을 차단하는 온 상태를 취할 수 있는 것이며,
   컨트롤러는, 마스크 패턴의 표시를 디지털 포토마스크로 하여금 행하게 하기 위한 데이터인 패턴 데이터를 기억한 기억부와, 디지털 포토마스크에 대해 패턴 데이터를 출력하여 마스크 패턴의 표시를 디지털 포토마스크로 하여금 행하게 하는 출력부를 구비하고 있음과 더불어, 컨트롤러에는, 카메라에 의한 촬상 데이터에 의거해 패턴 데이터를 수정하여 수정한 패턴 데이터가 출력부로부터 출력되도록 하는 수정 프로그램이 실장되어 있고,
   수정 프로그램은, 카메라에 의한 워크의 특정 부위의 촬상 데이터에 따라서 디지털 포토마스크 상에 있어서의 마스크 패턴의 표시 위치를 수정하는 표시 위치 수정 모듈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 워크의 특정 부위는, 얼라이먼트 마크인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 얼라이먼트 마크는 복수 설치되어 있으며, 상기 카메라는 각 얼라이먼트 마크를 촬상하는 것임을 특징으로 하는 노광 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 카메라는, 각 얼라이먼트 마크를 촬상 가능한 위치에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 수정 프로그램은, 상기 카메라에 의한 상기 얼라이먼트 마크의 촬상 데이터에 따라서, 디지털 포토마스크에 있어서의 마스크 패턴의 표시 배율을 결정하는 확대 축소 모듈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
6. 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 수정 프로그램은, 상기 카메라에 의한 얼라이먼트 마크의 촬상 데이터에 따라서 워크의 변형을 판단하고, 그 판단 결과에 따라서 마스크 패턴이 변형되어 표시되도록 하는 변형 모듈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디지털 포토마스크는, 상기 카메라의 촬영 파장의 광을 투과하는 투과부를 갖고 있으며,
   상기 카메라는, 상기 디지털 포토마스크의 당해 투과부를 통해 상기 특정 부위를 내다보는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 조사 위치에 반송된 워크 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 워크와 상기 디지털 포토마스크가 접촉한 상태로 하거나 또는 소정의 간극을 갖고 대향한 상태로 하는 이동 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 워크의 특정 부위는, 이미 행해진 포토리소그래피에 의해 형성된 패턴의 특정 개소인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,
    당해 노광 장치는, 상기 광의 조사 위치에 배치된 스테이지와, 스테이지에 워크가 재치(載置)된 상태로 스테이지 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 상기 디지털 포토마스크를 워크에 접촉시키는 이동 기구를 구비하고 있으며,
    상기 디지털 포토마스크와 워크가 접촉한 후에, 상기 디지털 포토마스크를 통해 상기 카메라에 의해 상기 워크의 특정 부위의 촬영을 행하는 촬영 단계와,
    촬영 단계에서 얻어진 촬상 데이터에 따라서 상기 수정 프로그램을 실행하는 수정 단계와,
    상기 수정 프로그램으로 수정된 패턴 데이터에 의해 상기 디지털 포토마스크에 마스크 패턴을 표시시키면서 상기 워크를 노광하는 노광 단계를 갖고 있으며,
    촬영 단계로부터 노광 단계가 종료될 때까지, 상기 디지털 포토마스크와 워크가 접촉하여 양자의 위치 관계가 변화하지 않는 상태가 계속되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,
    당해 노광 장치는, 상기 광의 조사 위치에 배치된 스테이지와, 스테이지에 워크가 재치된 상태로 스테이지 또는 상기 디지털 포토마스크를 이동시켜 상기 디지털 포토마스크를 워크에 접촉시키는 이동 기구와, 상기 디지털 포토마스크가 워크에 접촉하고 있는 상태로 상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간을 진공 배기하여 양자를 밀착시키는 배기계를 구비하고 있고,
    상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간이 진공 배기되어 양자가 밀착한 후에, 상기 디지털 포토마스크를 통해 상기 카메라에 의해 상기 워크의 특정 부위의 촬영을 행하는 촬영 단계와,
    촬영 단계에서 얻어진 촬상 데이터에 따라서 상기 수정 프로그램을 실행하는 수정 단계와,
    상기 수정 프로그램으로 수정된 패턴 데이터에 의해 상기 디지털 포토마스크에 마스크 패턴을 표시시키면서 상기 워크를 노광하는 노광 단계를 갖고 있고,
    촬영 단계로부터 노광 단계가 종료될 때까지, 상기 디지털 포토마스크와 워크 사이의 공간이 진공 배기되어 양자가 밀착한 상태가 계속되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

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