KR20200044803A - 노광 장치 - Google Patents

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KR20200044803A
KR20200044803A KR1020207004494A KR20207004494A KR20200044803A KR 20200044803 A KR20200044803 A KR 20200044803A KR 1020207004494 A KR1020207004494 A KR 1020207004494A KR 20207004494 A KR20207004494 A KR 20207004494A KR 20200044803 A KR20200044803 A KR 20200044803A
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마코토 요네자와
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브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
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Abstract

높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다. 독취부에 의해, 2차원 형상으로 배열된 복수의 십자의 위치를 포함하는 보정용 기판 패턴이 묘화된 보정용 기판을 초기 상태와, 상기 초기 상태로부터 대략 90°대략 180°및 대략 270°회전시킨 상태의 각각에 있어서 독취하고, 당해 독취한 결과에 기초하여 묘화 정보를 보정하는 보정 테이블을 작성한다. 또, 독취부에 의해 템플릿의 십자 패턴을 독취하고, 당해 독취한 결과와 보정 테이블을 비교하여 템플릿의 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성한다. 그리고, 묘화 처리에 있어서, 보정 테이블에 기초하여 묘화 정보를 보정하고, 또한 구동부에 의해 마스크 보유부를 이동시키면서 광 조사부로부터 템플릿을 향해 광을 조사하고, 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 광 조사부의 제1 방향의 위치 어긋남 및 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 제1 방향의 위치 어긋남 및 제2 방향의 위치 어긋남과, 템플릿 보정 테이블에 기초하여 묘화 정보를 보정하고, 또한 광 조사부에 출력하는 신호의 타이밍을 조정한다.

Description

노광 장치
본 발명은 노광 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 계측 스테이션(station)에 있어서, 반송 스테이지(stage)에 장착된 참조 보드(board) 상의 위치 조정 마크(alignment mark)와 기판 상의 위치 조정 마크를 측정하여 참조 보드(board)의 위치 조정 마크와 기판 상의 위치 조정 마크와의 위치 관계를 산출하고, 본래 있어야 할 위치와 위치 조정 마크의 검출 위치와의 차분을 산출하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허 문헌 1에는, 반송 스테이지를 기입 스테이션(station)으로 이동하고, 기입 스테이션에 있어서 산출된 차분으로부터 기입 위치를 보정하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 1에는, 참조 보드 상의 위치 조정 마크의 위치를 측정하여 기입 스테이션을 교정하는 것이 개시되어 있다.
일본국 특허 제5873030호
특허 문헌 1에 기재의 발명에서는, 계측 스테이션과(station) 기입 스테이션이 다른 위치에 있기 때문에, 계측 스테이션으로부터 기입 스테이션으로 반송 스테이지를 이동시키지 않으면 안되고, 그로 인해 위치 맞춤의 정밀도가 낮아질 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 노광 장치는, 예를 들면 상측에 대략 수평인 면인 제1 면이 형성된 정반과, 상기 제1 면에, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 대략 직교하는 제2 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 평면시 대략 직사각형 형상의 대략 판상의 마스크 보유부로서, 상기 제1 면과 대향하는 면과 반대측의 면인 대략 수평인 제2 면에 마스크가 재치되는 마스크 보유부와, 상기 마스크 보유부를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 마스크 보유부의, 상기 제2 면과 인접하고, 또한 상기 제1 방향과 대략 직교하는 제3 면에 인접하여 설치되고, 상측의 면에 대략 십자 형상의 십자 패턴이 형성된 템플릿과, 상기 마스크 보유부의 상방에 설치된 광 조사부와, 상기 광 조사부로부터 조사되고, 상기 템플릿을 통과한 광을 수광하는 카메라와, 상기 광 조사부에 인접하여 또는 상기 광 조사부에 설치된 독취부와, 상기 마스크에 묘화하는 패턴의 위치 및 형상에 관한 정보인 묘화 정보를 취득하고, 상기 구동부를 구동하여 상기 마스크 보유부를 수평 방향으로 이동시키면서, 상기 묘화 정보에 기초하여 상기 광 조사부로부터 상기 마스크에 광을 조사하는 묘화 처리를 행하는 제어부를 구비하고, 상기 마스크 보유부에는, 상기 마스크에 2차원 형상으로 배열된 복수의 십자의 위치를 포함하는 보정용 기판 패턴이 묘화된 보정용 기판이 재치되고, 상기 제어부는, 상기 보정용 기판을 초기 상태와, 상기 초기 상태로부터 대략 90°대략 180°및 대략 270°회전시킨 상태의 각각에 있어서, 상기 독취부에 의해 상기 보정용 기판을 독취하고, 당해 독취한 결과에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하는 보정 테이블을 작성하고, 상기 독취부에 의해 상기 십자 패턴을 독취하고, 당해 독취한 결과와 상기 보정 테이블을 비교하여 상기 템플릿의 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성하고, 상기 묘화 처리에 있어서, 상기 보정 테이블에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하고, 또한 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시키면서 상기 광 조사부로부터 상기 템플릿을 향해 광을 조사하고, 상기 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제1 방향의 위치 어긋남 및 상기 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 상기 제1 방향의 위치 어긋남 및 상기 제2 방향의 위치 어긋남과, 상기 템플릿 보정 테이블과에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하고, 또한 상기 광 조사부에 출력하는 신호의 타이밍을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련되는 노광 장치에 의하면, 독취부에 의해, 2차원 형상으로 배열된 복수의 십자의 위치를 포함하는 보정용 기판 패턴이 묘화된 보정용 기판을 초기 상태와, 상기 초기 상태로부터 대략 90°대략 180°및 대략 270°회전시킨 상태의 각각에 있어서 독취하고, 당해 독취한 결과에 기초하여 묘화 정보를 보정하는 보정 테이블을 작성한다. 또, 독취부에 의해 템플릿의 십자 패턴을 독취하고, 당해 독취한 결과와 보정 테이블을 비교하여 템플릿의 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성한다. 그리고, 묘화 처리에 있어서, 보정 테이블에 기초하여 묘화 정보를 보정하고, 또한 구동부에 의해 마스크 보유부를 이동시키면서 광 조사부로부터 템플릿을 향해 광을 조사하고, 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 광 조사부의 제1 방향의 위치 어긋남 및 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 제1 방향의 위치 어긋남 및 제2 방향의 위치 어긋남과, 템플릿 보정 테이블에 기초하여 묘화 정보를 보정하고, 또한 광 조사부에 출력하는 신호의 타이밍을 조정한다. 이에 의해 광 조사부를 교정하여 정확하게 묘화 처리를 행할 수가 있다. 특히, 광 조사부에 인접하여 독취부를 설치하기 때문에, 정밀도가 높은 교정, 즉 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 광 조사부의 하측에 상기 템플릿이 위치하도록 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시킨 상태에서, 상기 광 조사부로부터 상기 템플릿을 향해 광을 조사하고, 상기 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 상기 광 조사부의 중심 위치를 취득하고, 상기 독취부의 하측에 상기 템플릿이 위치하도록 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시킨 상태에서, 상기 독취부에서 상기 십자 패턴을 독취하고, 상기 독취부의 중심 위치를 취득하고, 상기 광 조사부의 중심 위치와, 상기 독취부의 중심 위치와의 차이를 구하고, 당해 차이에 기초하여 상기 보정 테이블을 수정해도 좋다. 이에 의해 독취부의 위치에 있어서의 보정 테이블을 광 조사부의 위치에 있어서의 보정 테이블로 변환하고 정확하게 묘화를 행할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 광 조사부로부터 대략 십자 형상의 광인 역십자 패턴을 조사하여, 상기 역십자 패턴과 상기 십자 패턴이 겹쳐진 화상을 상기 카메라로 독취함으로써, 상기 독취부의 중심 위치를 취득해도 좋다. 이에 의해 독취부의 중심 위치의 편차량을 정확하게 취득할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 초기 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과와, 상기 보정용 기판을 대략 180°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과가 일치하고, 상기 보정용 기판을 대략 90°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과와, 상기 보정용 기판을 대략 270°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과가 일치하는 것 같은 보정치를 생성하고, 당해 생성된 보정치를 이용하여 상기 묘화 정보를 보정해도 좋다. 이에 의해 기판에 묘화되는 패턴과 묘화 정보에 나타나는 패턴과의 의도하지 않는 어긋남을 없앨 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 보정용 기판이 상기 마스크 보유부의 대략 중앙에 재치된 제1 상태와, 상기 제1 상태로부터 상기 보정용 기판의 대략 반만큼 상기 제2 방향으로 상기 보정용 기판이 이동된 제2 상태에서 상기 보정용 기판을 독취해도 좋다. 이에 의해 중심점을 중심으로 한 점대칭의 뒤틀림 성분을 배제할 수가 있다.
여기서, 상기 광 조사부는, 상기 제2 방향을 따라 설치된 제1 광 조사부와 제2 광 조사부를 가지고, 상기 독취부는, 상기 제1 광 조사부에 인접하여 또는 상기 제1 광 조사부에 설치된 제1 독취부와, 상기 제2 광 조사부에 인접하여 또는 상기 제2 광 조사부에 설치된 제2 독취부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 보정용 기판의 동일 위치를 상기 제1 독취부와 상기 제2 독취부에서 독취한 결과에 기초하여 상기 보정 테이블을 작성하고, 상기 템플릿의 동일 위치를 상기 제1 독취부와 상기 제2 독취부에서 독취한 결과에 기초하여 상기 템플릿 보정 테이블을 작성해도 좋다. 이에 의해 복수의 독취부의 위치 어긋남을 고려한 보정 테이블 및 템플릿 보정 테이블을 작성할 수가 있다. 그 결과, 제1 광 조사부에서 묘화된 화상과 제2 광 조사부에서 묘화된 화상과의 이음매가 눈에 띄지 않는 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다.
여기서, 상기 템플릿에는, 상기 제1 방향을 따른 제1 선이, 당해 제1 선의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 제1 패턴이 형성된 제1 영역과, 상기 제2 방향을 따른 제2 선이, 당해 제2 선의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 제2 패턴이 형성된 제2 영역이 상기 제1 방향으로 인접하여 형성되고, 상기 광 조사부는, 상기 제1 방향을 따른 줄무늬 모양의 제3 패턴으로서, 상기 제1 패턴보다 줄무늬의 폭이 넓거나 또는 폭이 좁은 제3 패턴의 광과, 상기 제2 방향을 따른 줄무늬 모양의 제4 패턴으로서, 상기 제2 패턴보다 줄무늬의 폭이 넓거나 또는 폭이 좁은 제4 패턴의 광을 조사하고, 상기 카메라는, 상기 제1 패턴과 상기 제3 패턴이 겹쳐짐으로써 형성된 모아레(moire) 줄무늬인 제1 모아레 줄무늬와, 상기 제2 패턴과 상기 제4 패턴이 겹쳐짐으로써 형성된 모아레 줄무늬인 제2 모아레 줄무늬를 독취하고, 상기 제어부는, 상기 제1 모아레 줄무늬에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 상기 제2 모아레 줄무늬에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제1 방향의 위치 어긋남을 취득해도 좋다. 이와 같이, 모아레 줄무늬의 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치나 모아레 줄무늬의 위상을 검출함으로써, 광 조사부의 위치 어긋남을 용이하게 취득할 수가 있다. 또, 카메라로 모아레 줄무늬를 관찰하기 때문에, 카메라가 고성능이 아닌(예를 들면, 카메라가 제1 패턴, 제2 패턴을 독취할 수 없는) 경우에 있어서도, 마스크 보유부와 광 조사부와의 위치 관계를 높은 정밀도로 구할 수가 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 제1 모아레 줄무늬 및 상기 제2 모아레 줄무늬에 기초하여, 상기 광 조사부로부터 조사된 광이 초점이 맞는지 아닌지를 검지해도 좋다. 이에 의해 전용의 센서를 이용하는 일이 없이 초점이 맞는지 아닌지의 유무를 검지할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 광 조사부의 하측에 상기 템플릿이 위치할 때에, 상기 템플릿(template)에 광을 조사하여 상기 템플릿에 다각형을 묘화하고, 상기 카메라는, 상기 다각형을 촬상해도 좋다. 이에 의해 묘화되는 화상의 변형(래스터라이징(rasterizing) 논리(logic)의 버그(bug)에 의한 화상의 깨짐)을 미리 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다.
도 1은 제1의 실시의 형태와 관련되는 노광 장치(1)의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 2는 마스크 보유부(20)의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 3은 템플릿 보유부(24) 및 템플릿(25)에 대해 설명하는 도이다.
도 4는 템플릿(25)의 상면(25a)의 부분 확대도이다.
도 5는 1매의 마스크로부터 템플릿(25)이 복수 작성되는 모습을 모식적으로 나타내는 도이며, (A)가 평면도이고, (B)가 측면도이다.
도 6은 광 조사부(30a)의 개략을 나타내는 주요부 투시도이다.
도 7은 독취부(60a)의 개략을 나타내는 사시도이며 주요부를 투시한 도이다.
도 8은 광 조사부(30와 독취부(60)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 9는 측정부(40) 및 레이저 간섭계(50)가 마스크 보유부(20)의 위치를 측정하는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 10은 노광 장치(1)의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 사전 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 12는 보정용 기판 묘화 정보의 일례를 나타내는 도이다.
도 13은 보정용 기판 묘화 정보에 기초하여 생성한 보정용 기판 M1을 나타내는 도이다.
도 14는 초기 상태로부터 보정용 기판 M1을 대략 180°회전시킨 상태(스텝 S14)에 있어서, 독취부(60)를 이용하여 보정용 기판 M1을 독취한 결과를 나타내는 도이다.
도 15는 광 조사부(30와 독취부(60)의 위치 관계를 파악하는 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 16은 광 조사부(30a~30g)로부터 각각 조사되는 검사용 패턴을 나타내는 도이다.
도 17은 템플릿(25)의 십자 패턴 P5와 역십자 패턴 P6이 겹쳐진 화상의 일례이고, (A)는 광 조사부(30)의 중심 위치가 본래의 위치에 있는 경우를 나타내고, (B)는 광 조사부(30)의 중심 위치가 본래의 위치로부터 어긋나 있는 경우를 나타낸다.
도 18은 촬상 소자(18m)에 결상된 화상의 일부를 예시하는 도이며, (A)는 패턴 P1과 패턴 P3이 겹쳐진 부분의 화상의 일례이고, (B)는 패턴 P2와 패턴 P4가 겹쳐진 부분의 화상의 일례이다.
도 19는 카메라(606)로 십자 패턴 P5를 독취하는 모습을 나타내는 도이다.
도 20은 패턴 P1, P3에 의해 형성된 모아레 줄무늬의 모습을 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 21은 제어부(151a)가 행하는 구동부(71, 72)의 제어에 대해 설명하는 도이다.
도 22는 묘화 처리에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 23은 제어부(151a)가 행하는 묘화 위치 보정 처리에 대해 설명하는 도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있고 중복하는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명에 있어서의 노광 장치는, 대략 수평 방향으로 보유한 감광성 기판(예를 들면, 유리 기판)을 주사 방향으로 이동시키면서 레이저 등의 광을 조사하여 포토마스크(photomask)를 생성하는 마스크 제조 장치이다. 감광성 기판으로서는, 예를 들면 열팽창율이 매우 작은(예를 들면, 약 5.5x10-7/K 정도) 석영 유리가 이용된다.
노광 장치에 의해 생성되는 포토마스크는, 예를 들면 액정표시 장치용의 기판을 제조하기 위해서 이용되는 노광용 마스크이다. 포토마스크는, 한 변이 예를 들면 1m를 넘는(예를 들면, 1400㎜x1220㎜) 대형의 대략 직사각형 형상의 기판 상에, 1개 또는 복수개의 이미지 디바이스용 전사 패턴이 형성된 것이다. 이하, 가공전, 가공중 및 가공후의 감광성 기판(포토마스크(photomask))을 포괄하는 개념으로서 마스크 M이라고 하는 용어를 사용한다.
다만, 본 발명의 노광 장치는, 마스크 제조 장치에 한정되지 않는다. 본 발명의 노광 장치는, 대략 수평 방향으로 보유한 기판을 주사 방향으로 이동시키면서 광(레이저, UV(Ultraviolet), 편광 광 등을 포함한다.)을 조사하는 여러 가지 장치를 포함한 개념이다.
도 1은 제1의 실시의 형태와 관련되는 노광 장치(1)의 개략을 나타내는 사시도이다. 노광 장치(1)는, 주로 정반(11)과, 판상부(12)와, 레일(13, 14)과, 프레임체(frame body)(15)와, 마스크 보유부(20)와, 광 조사부(30)와, 측정부(40)(도 9 참조)와, 레이저 간섭계(50)와, 독취부(60)를 가진다. 또, 도 1에 있어서는, 일부의 구성에 대해 도시를 생략하고 있다. 또, 노광 장치(1)는, 장치 전체를 덮는 도시하지 않는 온도 조정부에 의해, 일정 온도로 유지되어 있다.
정반(11)은, 대략 직방체 형상(두꺼운 판상)의 부재이며, 예를 들면 돌(예를 들면, 화강암)이나 낮은 팽창율의 주물(예를 들면, 니켈계의 합금)로 형성된다. 정반(11)은, 상측(+z측)에 대략 수평(xy평면과 대략 평행)인 상면(11a)을 가진다.
정반(11)은, 설치면(예를 들면, 바닥) 상에 재치된 복수의 제진대(도시하지 않음)의 상에 재치된다. 이에 의해 정반(11)이 제진대(除振臺)를 통해 설치면 상에 재치된다. 제진대는 이미 공지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다. 또, 제진대는 필수는 아니다. 정반(11)의 +x측에는, 마스크 M을 마스크 보유부(20)에 설치하는 로더(loader)(도시하지 않음)가 설치된다.
레일(13)은, 세라믹제의 가늘고 긴 판상의 부재이며, 정반(11)의 상면(11a)에, 긴 방향이 x방향을 따르도록 고정된다. 3개의 레일(13)은, 높이(z방향의 위치)가 대략 동일하고, 상면이 높은 정밀도 및 높은 평탄도로 형성된다.
로더(loader)측(+x측)의 레일(13)은, 단(端)이 상면(11a)의 단부에 설치되고, 반(反)로더(loader)측(-x측)의 레일(13)은, 단(端)이 상면(11a)의 단부보다 내측에 설치된다.
판상부(12)는, 레일(13)의 상에 재치된다. 판상부(12)는, 세라믹제의 대략 판상의 부재이며, 전체적으로 대략 직사각형 형상이다. 판상부(12)의 하면(-z측의 면)에는, 긴 방향이 x방향을 따르도록 가이드부(guide part)(도시하지 않음)가 설치된다. 이에 의해 판상부(12)가 x방향 이외로 이동하지 않게 판상부(12)의 이동 방향이 규제된다.
판상부(12)의 상면(12a)에는, 레일(14)이 설치된다. 레일(14)은, 긴 방향이 y방향을 따르도록 고정된다. 레일(14)은, 높이가 대략 동일하고, 상면이 높은 정밀도 및 높은 평탄도로 형성된다.
마스크 보유부(20)는, 평면시 대략 직사각형 형상의 대략 판상이며, 열팽창 계수가 대략 0.5~1x10-7/K의 낮은 팽창성 세라믹을 이용하여 형성된다. 이에 의해 마스크 보유부(20)의 변형을 방지할 수가 있다. 또, 마스크 보유부(20)는, 열팽창 계수가 대략 5x10-8/K의 매우 낮은 팽창성 유리 세라믹을 이용하여 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 제어할 수 없는 온도 변화가 발생하였다고 해도, 마스크 보유부(20)의 변형을 확실하게 방지할 수가 있다. 또, 마스크 보유부(20)를 마스크 M과 마찬가지로 신축하는 재료로 형성해도 좋다.
마스크 보유부(20)는, 레일(14)의 상에 재치된다. 바꾸어 말하면, 마스크 보유부(20)는, 판상부(12) 및 레일(13, 14)을 통해 상면(11a)에 설치된다.
마스크 보유부(20)의 하면에는, 긴 방향이 y방향을 따르도록 가이드부(도시하지 않음)가 설치된다. 이에 의해 마스크 보유부(20), 즉 판상부(12)가 y방향 이외로 이동하지 않게 마스크 보유부(20)의 이동 방향이 규제된다.
이와 같이, 마스크 보유부(20)(판상부(12))는, 레일(13)을 따라 x방향으로 이동 가능하게 설치되고, 마스크 보유부(20)는, 레일(14)을 따라 y방향으로 이동 가능하게 설치된다.
마스크 보유부(20)는, 대략 수평인 상면(20a)을 가진다. 상면(20a)에는, 마스크 M(도시 생략)이 재치된다. 마스크 보유부(20)의 상세한 것에 대하여는 후에 상술한다.
노광 장치(1)는, 도시하지 않는 구동부(71, 72)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 10 참조)를 가진다. 구동부(71, 72)는, 예를 들면 리니어 모터(linear motor)이다. 구동부(71)는 마스크 보유부(20)(판상부(12))를 레일(13)을 따라 x방향으로 이동시시키고, 구동부(72)는 마스크 보유부(20)를 레일(14)을 따라 y방향으로 이동시킨다. 구동부(71, 72)가 판상부(12)나 마스크 보유부(20)를 이동시키는 방법은, 이미 공지의 여러 가지 방법을 이용할 수가 있다.
측정부(40)(도 1에서는 도시 생략, 도 9 참조)는, 예를 들면 리니어 엔코더(linear encoder)이며, 마스크 보유부(20)의 위치를 측정한다. 측정부(40)는, 위치 측정부(41, 42)를 가진다. 측정부(40)에 대해서는 후에 상술한다.
정반(11)에는, 프레임체(15)가 설치된다. 프레임체(15)는, 마스크 보유부(20)의 상방(+z방향)에 광 조사부(30)를 보유한다. 또, 프레임체(15)는, 독취부(60)를 보유한다.
광 조사부(30)는, 마스크 M에 광(본 실시의 형태에서는, 레이저 광)을 조사한다. 광 조사부(30)는, y방향을 따라 일정 간격(예를 들면, 대략 200㎜ 띄움)으로 설치된다. 본 실시의 형태에서는, 7개의 광 조사부(30a), 광 조사부(30b), 광 조사부(30c), 광 조사부(30d), 광 조사부(30e), 광 조사부(30f), 광 조사부(30g)를 가진다. 광 조사부(30a~30g)는, 각각 도시하지 않는 구동부에 의해, z방향으로 이동 가능하게 설치된다. 구동부는, 광 조사부(30a~30g)의 초점 위치가 마스크 M의 상면에 맞추어지도록 광 조사부(30a~30g) 전체를 10㎜ 정도의 범위에서 움직이는 조동축(粗動軸)(도시하지 않음)과, 광 조사부(30a~30g)를 30㎛ 정도의 범위에서 미동(微動)시키는 미동축(微動軸)(도시하지 않음)를 가진다. 광 조사부(30)에 대해서는 후에 상술한다.
독취부(60)는, 마스크 M에 형성된 패턴이나, 템플릿(25)에 형성된 패턴을 독취한다. 독취부(60)는, 7개의 독취부(60a), 독취부(60b), 독취부(60c), 독취부(60d), 독취부(60e), 독취부(60f), 독취부(60g)를 가진다. 독취부(60a~60g)는, 각각 광 조사부(30a~30g)에 인접하여 설치된다. 독취부(60)에 대해서는 후에 상술한다.
또, 본 실시의 형태에서는, 독취부(60)와 광 조사부(30)가 인접하도록, 광 조사부(30) 및 독취부(60)가 프레임체(15)에 설치되지만, 독취부(60)가 광 조사부(30)에 설치되어도 좋다.
레이저 간섭계(50)는, 레이저 간섭계(51, 52)를 가진다. 프레임체(15)의 -y측에 설치된 기둥에는, 레이저 간섭계(51)가 설치된다. 또, 정반(11)의 +x측의 측면에는, 레이저 간섭계(52)(도 1에서는 도시 생략)가 설치된다. 레이저 간섭계(50)에 대해서는 후에 상술한다.
다음에, 마스크 보유부(20)에 대해 설명한다. 도 2는 마스크 보유부(20)의 개략을 나타내는 사시도이다.
마스크 보유부(20)는, 상면(20a)과 인접하는 측면(20b, 20c, 20d)을 가진다. 측면(20d)은 측면(20b)의 반대측의 면이다. 측면(20b)은 +x측의 측면이며, 측면(20c)은 -y측의 측면이며, 측면(20d)은 -x측의 측면이다. 측면(20b, 20d)은, x방향과 대략 직교하고 있고(y방향을 대략 따르고 있고), 측면(20c)은 x방향을 대략 따르고 있다. 측면(20b, 20c, 20d)은, z방향과 대략 평행이다.
상면(20a)에는, 막대 미러(bar mirror)(21, 22, 23)이 설치된다. 막대 미러(21, 22)는, 측면(20b)을 따라 설치되고, 막대 미러(23)는, -y측의 측면(20c)을 따라 설치된다.
측면(20d)에는, 템플릿 보유부(24)가 설치된다. 템플릿 보유부(24)에는, 템플릿(25)이 설치된다.
도 3은 템플릿 보유부(24) 및 템플릿(25)에 대해 설명하는 도이다. 템플릿 보유부(24)는, 투명한 재료(예를 들면, 석영 유리)로 형성되고, z방향과 대략 평행 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 템플릿 보유부(24)를 석영 유리로 함으로써, 템플릿(25)의 열팽창에 의한 뒤틀림을 최소로 할 수가 있다.
템플릿 보유부(24)의 상측의 면(24a)에는, 템플릿(25)이 설치되는 오목부(24b)가 형성된다. 오목부(24b)와 템플릿(25)의 사이에는, 탄성을 가지는 투명한 수지 재료(26)가 충전된다. 이에 의해 템플릿(25)을 오목부(24b)에 접착하면서, 템플릿 보유부(24)의 z방향의 이동이나 온도 등의 변화에 의한 뒤틀림을 방지할 수가 있다. 수지 재료(26)가 충전되는 공간의 두께는, 도 3에 있어서의 좌우 방향, 높이 방향 모두 대략 동일하게 한다. 본 실시의 형태에서는, 템플릿(25)의 이동에 의한 영향보다 템플릿(25)의 변형에 의한 영향이 훨씬 크기 때문에, 접착에 수지 재료(26)를 이용함으로써 템플릿(25)의 변형을 확실하게 방지한다.
마스크 보유부(20)에는, 구동부(73)(도 3에서는 도시하지 않음, 도 10 참조)가 설치된다. 구동부(73)는, 템플릿 보유부(24)를 z방향(도 3의 화살표 방향)으로 이동시킨다. 또, 템플릿 보유부(24)는, 측면(20d)에 있어서, 도시하지 않는 마그넷(magnet) 흡착 또는 진공 흡착 기구, 및 마찰력에 의해 고정된다. 구동부(73)나 진공 흡착 기구는, 이미 공지의 여러 가지 방법을 이용할 수가 있다.
구동부(73)은, 마스크 보유부(20)의 상면(20a)에 재치된 마스크 M의 상면 Ma와 템플릿(25)의 상면(25a)이 대략 일치(여기서 대략 일치란, 대략 ±30㎛ 이내)하도록, 템플릿 보유부(24)를 측면(20d)과 대략 평행 방향으로 이동시킨다. 템플릿 보유부(24)는, 마스크 M의 종류에 의한 두께의 차이분(10㎜ 정도)만큼 z방향으로 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
템플릿(25)은, 상면(25a)이 상측으로 노출하도록 템플릿 보유부(24)에 설치된다. 도 4는 템플릿(25)의 상면(25a)의 부분 확대도이다.
상면(25a)에는, x방향을 대략 따른 선 L1이, 선 L1의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 줄무늬 모양의 패턴 P1이 형성된 영역 R1과, y방향을 대략 따른 선 L2가, 선 L2의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 줄무늬 모양의 패턴 P2가 형성된 영역 R2가 형성된다. 영역 R1과 영역 R2는, x방향으로 인접하여 형성되고, x방향을 따라 보았을 때에 영역 R1의 양측에 영역 R2가 설치된다. 영역 R1, R2의 x방향의 길이는 대략 300㎛이다.
영역 R1은, 템플릿(25)의 x방향 대략 중앙에 설치된다. 템플릿(25)의 x방향 대략 중앙은, 만일 템플릿(25)에 구부러짐이 발생하였다고 해도 신축이 없는(또는 가장 적은.) 부분이다. 이와 같이 영역 R1, R2를 배치함으로써, 모아레 줄무늬를 촬상하는(후에 상술) 처리를 마스크 보유부(20)가 정지한 상태에서 행하는 경우에 있어서도, +x측의 영역 R2와 -x측의 영역 R2로 보완함으로써 광 조사부(30)의 대물 렌즈(32a~32g)(도 6 참조)의 대칭 뒤틀림 성분을 상쇄(cancel)할 수가 있다.
패턴 P1은, 광 조사부(30a~30g)의 y방향의 위치를 결정하기 위한 패턴이며, 패턴 P2는, 광 조사부(30a~30g)로부터 마스크 M에 광을 조사하는 타이밍을 결정하기 위한 패턴이다. 선 L1, L2의 폭 l1, l2는 대략 1~2㎛이다.
또, 본 실시의 형태에서는, 대략 1~2㎛의 폭 및 간격을 가지는 선 L1, L2를 묘화하였지만, 선 L1, L2의 폭 및 간격을 대략 1㎛로 하고, 대략 2㎛의 폭 및 간격을 가지는 선(x방향을 대략 따른 선 및 y방향을 대략 따른 선)을 더 묘화하도록 해도 좋다.
패턴 P1, P2의 외측에는, 십자 패턴 P5가 형성된다. 십자 패턴 P5는, 광 조사부(30a~30g)의 y방향의 간격과 대략 동일한 간격으로 형성된다.
템플릿(template)(25)은, 도 5에 나타내듯이, 1매의 마스크(감광성 기판)로부터 복수 작성된다. 도 5는 1매의 마스크로부터 템플릿(25)이 복수 작성되는 모습을 모식적으로 나타내는 도이며, (A)가 평면도이고, (B)가 측면도이다. 마스크는, 예를 들면 칼라 필터용의 특별 모따기품(예를 들면, 1500㎜x1220㎜ 정도의 크기, 두께가 13㎜ 정도)이다. 마스크 상에 띠모양의 영역 R1, R2를 복수 형성하고, 이것을 중심으로 한 소정의 폭(여기에서는 대략 55㎜)으로 마스크를 절단하고, 절단면을 마무리(여기에서는, 폭이 대략 50㎜ 정도까지 연마한다.)함으로써 템플릿(25)이 형성된다. 외주를 따라 폭 w1이 6.3㎜~8㎜ 정도, 높이 h1이 4.5㎜~6㎜ 정도의 모따기가 형성되어 있기 때문에, 외주를 따라 대략 15㎜ 정도인 영역 R5는 패턴 P1, P2 등을 묘화하지 않는다. 템플릿(25)은 마스크 M과 동일한 재질이기 때문에, 비록 환경 온도가 변화하여 마스크 M이 열팽창 또는 열수축하였다고 해도, 템플릿(25)도 동일한 양만큼 팽창 또는 수축하기 때문에, 온도 변화에 의한 불량을 최소한으로 할 수 있다.
도 3의 설명으로 되돌아온다. 도 3의 2점 쇄선으로 나타내듯이, 템플릿(25)에는 광 조사부(30)(도 3에서는 도시 생략)로부터 광이 조사되고, 템플릿 보유부(24), 템플릿(25) 등을 통과한 광은, 카메라(18)에 입사한다.
카메라(18)는, 레일(13)(도 3에서는 도시 생략)에 설치되고, 레일(13)을 따라 x방향으로 이동 가능하다. 카메라(18a~18g)는, 각각 도시하지 않는 구동부에 의해, 광 조사부(30a~30g)의 -z측에 위치하도록 x방향으로 이동된다.
카메라(18)는, z방향으로 이동 가능하게 설치되어 도시하지 않는 구동부에 의해 z방향으로 구동된다. 카메라(18)는, y방향을 따라 7개(카메라(18a~18g), 도 12 참조) 설치된다.
카메라(18)는, CCD, CMOS 등의 촬상 소자(18m)와 경통(18n)을 가진다. 촬상 소자(18m)는, 템플릿(25) 등을 통과한 광을 수광한다. 카메라(18)의 시야는 대략 1㎜x1.2㎜ 정도이며, 촬상 소자(18m)에는 패턴 P1, P2 및 십자 패턴 P5가 모두 결상된다. 경통(18n)의 내부에는, 대물 렌즈(18o)가 설치된다. 대물 렌즈(18o)는, 경통(18n)의 상단 근방에 설치되고, 템플릿 보유부(24), 템플릿(25) 및 수지 재료(26)를 통과한 광속(光束)을 집광한다. 경통(18n)과 템플릿 보유부(24)의 하측의 면과의 사이에는 간극이 형성된다.
카메라(18)는, 고성능일 필요는 없다. 예를 들면, 광학 뒤틀림의 유무와 상관없이 촬상 소자(18m)의 해상도가 낮아도 좋다. 이것에 대해서는 후에 상술한다.
다음에, 광 조사부(30)에 대해 설명한다. 도 6은 광 조사부(30a)의 개략을 나타내는 주요부 투시도이다. 광 조사부(30a)는, 주로 DMD(Digital Mirror Device, DMD)(31a)와, 대물 렌즈(32a)와, 광원부(33a)와, AF(Auto-Focus)처리부(34a)를 가진다. 광 조사부(30b)~광 조사부(30g)는, 광 조사부(30a)와 동일한 구성이며, 각각 DMD(31b~31g)와, 대물 렌즈(32b~32g)와, 광원부(33b~33g)와, AF처리부(34b~34g)를 가진다. 이하, 광 조사부(30b)~광 조사부(30g)에 대한 설명은 생략하고 광 조사부(30a)에 대해 설명한다.
DMD(31a)는, 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device, DMD)이고, 면 형상의 레이저 광을 조사 가능하다. DMD(31a)는, 다수의 가동식의 마이크로 미러(도시 생략)를 가지고, 1매의 마이크로 미러(micro-mirror)로부터 1화소분의 광이 조사된다. 마이크로 미러는, 크기가 대략 10㎛이며, 2차원 형상으로 배치되어 있다. DMD(31a)에는 광원부(33a)(후에 상술)로부터 광이 조사되어 광은 각 마이크로 미러에서 반사된다. 마이크로 미러는, 그 대각선과 대략 평행한 축을 중심으로 회전 가능하고, ON(마스크 M을 향해 광을 반사시킨다.)과 OFF(마스크 M을 향해 광을 반사시키지 않는다.)와의 변환이 가능하다. DMD(31a)는 이미 공지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
대물 렌즈(32a)는, DMD(31a)의 각 마이크로 미러에서 반사된 레이저 광을 마스크 M의 표면에 결상시킨다. 묘화시에는, 광 조사부(30a)~광 조사부(30g)의 각각으로부터 광이 조사되고, 이 광이 마스크 M 상에 결상함으로써, 마스크 M에 패턴이 묘화된다.
광원부(33a)는, 주로 광원(331)과, 렌즈(332)와, 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(333)와, 렌즈(334, 335)와, 미러(336)를 가진다. 광원(331)은, 예를 들면 레이저 다이오드이며, 광원(331)으로부터 출사된 광은, 광섬유 등을 통해 렌즈(332)에 도입된다.
광은 렌즈(332)로부터 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(333)에 도입된다. 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(333)는 복수매의 렌즈(도시하지 않음)를 2차원 형상으로 배치한 것이고, 플라이아이 렌즈(333)에 있어서 다수의 점광원이 만들어진다. 플라이아이 렌즈(333)를 통과한 광은, 렌즈(334, 335)(예를 들면, 콘덴서 렌즈)를 거쳐 평행광으로 되고, 미러(336)에서 DMD(31a)를 향해 반사된다.
AF처리부(34a)는, 마스크 M에 조사되는 광의 초점을 마스크 M에 맞추는 것이고, 주로 AF용 광원(341)과, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(342)와, AF용 실린드리칼 렌즈(cylindrical lens)(343)와, 5각 프리즘(344, 345)과, 렌즈(346)와, AF센서(347, 348)를 가진다. AF용 광원(341)으로부터 조사된 광은 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(342)에서 평행광으로 되고, AF용 실린드리칼 렌즈(cylindrical lens)(343)에서 선 형상의 광으로 되고, 5각 프리즘(344)에서 반사되어 마스크 M의 표면에 결상한다. 마스크 M에서 반사한 광은, 5각 프리즘(345)에서 반사되고, 렌즈(346)에서 집광되고, AF센서(347, 348)에 입사한다. 5각 프리즘(344, 345)은, 대략 97°의 구부림 각도로 광을 구부린다. 또, 5각 프리즘(344, 345) 대신에 미러를 이용해도 좋지만, 미러의 각도 어긋남에 의해 초점 흐림이 일어나기 때문에, 5각 프리즘을 이용하는 것이 바람직하다. AF처리부(34a)는, AF센서(347, 348)에서 수광된 결과에 기초하여 초점 맞춤 위치를 구하는 오토포커스(Auto-Focus) 처리를 행한다. 또, 이러한 광 지레식에 의한 오토포커스 처리는 이미 공지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
다음에, 독취부(60)에 대해 설명한다. 독취부(60a)~독취부(60g)는, 동일한 구성이기 때문에, 이하 독취부(60a)에 대해서만 설명한다.
도 7은 독취부(60a)의 개략을 나타내는 사시도이며 주요부를 투시한 도이다. 독취부(60a)는, 고배율 현미경 광학계이며, 주로 대물 렌즈(601)와, 대물 렌즈(601)에 광(여기에서는, 가시광선)을 조사하는 광원 유닛(602)과, 티탄, 산화지르코늄 등의 낮은 열전도체로 형성된 경통(603)과, 경통(603)의 내부에 설치된 튜브 렌즈(604)와, 광원 유닛(602)으로부터의 광을 투과시킴과 아울러, 대물 렌즈(601)로부터 도입된 광을 반사하는 반투명경(605)을 가지는 현미경과, 현미경에 의해 취득된 패턴을 결상 하는 카메라(606)를 가진다.
광원 유닛(602)은, 가시광선(예를 들면, 파장이 대략 450~600㎚인 광)을 조사하는 부재이며, 면광원 형상의 광을 조사한다. 광원 유닛(602)은, 먼 곳에 설치된 광원(621)과, 광원(621)으로부터의 광을 이끄는 광 번들 파이버(optical bundle fiber)(622)와, 광섬유의 단면 근방에 설치된 확산판(623)과, 확산판(623)에 인접하여 설치되는 콜리메이터 렌즈(624)를 가진다.
광원(621)은, 예를 들면 백색 LED이며, 가시광선 영역의 광을 조사한다. 광원(621)은 발열하기 때문에, 광원(621)은 독취부(60a)로부터 떨어진 위치에 설치된다. 광원(621)으로부터 조사된 광은, 광 번들 파이버(optical bundle fiber)(622)를 이용하여 도광된다. 확산판(623)은, 광 번들 파이버(optical bundle fiber)(622)에 의해 도광되어, 광 번들 파이버(optical bundle fiber)(622)의 단면으로부터 방사되는 광을 넓히고 균일하게 변환한 후, 콜리메이터 렌즈(624)는, 그 광을 대물 렌즈(601)에 도입한다.
광원 유닛(602)으로부터 조사된 광은, 대물 렌즈(601)를 통과하고, 패턴 P 등에서 반사하여, 다시 대물 렌즈(601)에 도입된다. 대물 렌즈(601)는, 배율이 대략 100배인 고배율, 개구 수(NA : Numerical Aperture)가 대략 0.8, 작동 거리가 대략 2㎜인 특성을 가지는 가시광선 렌즈이다. 튜브 렌즈(604)는, 무한원(無限遠) 보정된 대물 렌즈(601)로부터의 광을 결상시키는 렌즈이며, 초점 거리가 대략 200㎜이다.
카메라(606)는, 해상도가 UXGA(1600x1200 화소) 정도이며, 크기가 2/3 인치 정도이며, 소비 전력이 3W 정도이다. 카메라(606)는, 마스크 M(도 9에서는 도시 생략)에 형성된 패턴 P의 상(像)이나 템플릿(25)의 패턴 P1, P2, 십자 패턴 P5의 상(像)을 취득한다. 카메라(606)는, 수냉용 워터 재킷(water jacket)으로 둘러싸여 있다. 카메라(606)는, 제어부(151a)(도 12 참조)에 의해, 매우 낮은 속도 스캔(scan)이 가능하고, 따라서 마스크 M에 묘화된 미세한 패턴을 정확하게 독취할 수가 있다.
또한, 도 7에서는, 광원(621)으로부터 조사된 광이 광 번들 파이버(bundle fiber)(622)를 통해 확산판(623)에 도광되었지만, 광 번들 파이버(bundle fiber)(622)는 필수는 아니다. 예를 들면 광원(621)을 경통(603) 근방에 설치하고, 광원(621)으로부터 직접 대물 렌즈(601)에 광이 조사되어도 좋다. 이 경우에는, 광원(601) 및 카메라(606)를 수냉용 워터 쟈겟(water jacket)으로 둘러싸도록 하면 좋다.
도 8은 광 조사부(30와 독취부(60)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 8은 마스크 보유부(20)의 상면(20a)에 광 조사부(30) 및 독취부(60)를 투영했을 때의 모습을 나타낸다. 광 조사부(30a~30g)의 대물 렌즈(32a~32g)는, y방향을 따라 설치된다. 또, 대물 렌즈(32a~32g)에 인접하여 AF처리부(34a~34g)의 AF용 광원(341) 및 AF센서(347, 348)가 각각 설치된다.
또, 보유판(15a)에는, 대물 렌즈(32a~32g)에 인접하여, 각각 독취부(60a)~독취부(60g)의 대물 렌즈(601)가 설치된다. 본래이면 광 조사부(30)의 대물 렌즈(32a~32g)의 위치와 독취부(60)의 대물 렌즈(601)의 위치를 일치시키고 싶지만, 광 조사부(30)의 묘화 성능의 향상을 위해서는, 광 조사부(30)에 독취부(60)의 기능을 포함하게 하지 못하고, 광 조사부(30와 독취부(60)를 따로 따로 설치하지 않으면 안된다. 따라서, 대물 렌즈(601)와 대물 렌즈(32a~32g)는 가능한 한 가까운 위치, 예를 들면 대물 렌즈(32a~32g)에 인접하는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.
대물 렌즈(601)와 대물 렌즈(32a~32g)는, 일체의 기구로 보유하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 대물 렌즈(601)로서 제1 대물 렌즈와 제2 대물 렌즈(결상 렌즈)를 가지는 무한원 보정 대물 렌즈를 이용하고, 가벼운 제1 대물 렌즈만을 대물 렌즈(32a~32g)와 일체화하여, 제1 대물 렌즈와 대물 렌즈(32a~32g)가 모두 이동하도록 하면 좋다. 제1 대물 렌즈와 제2 대물 렌즈와의 사이는 평행 광선이기 때문에, 제1 대물 렌즈만이 z방향으로 이동해도 결상 조건은 변화하지 않고, 독취부(60)의 기능에 문제는 생기지 않는다. 이에 의해 무거운 독취부(60) 전체를 z방향으로 이동하지 않아도 된다.
AF용 광원(341)과, AF센서(347, 348)와, 대물 렌즈(601)는, 평면시에 있어서의 위치가 겹치지 않게 배치된다.
또한, 도 8에서는, 대물 렌즈(32a~32g)의 중심과 대물 렌즈(601)의 중심이 y방향으로 어긋나 있지만(yd＞0), 대물 렌즈(32a~32g)의 중심과 대물 렌즈(601)의 중심의 y방향의 위치를 맞추도록(yd=0) 해도 좋다. 이 경우에는, AF용 광원(341) 및 AF센서(347, 348)의 위치를 각각 도 8에 나타내는 상태로부터 반시계방향으로 돌리면 된다.
도 9는 측정부(40) 및 레이저 간섭계(50)가 마스크 보유부(20)의 위치를 측정하는 모습을 나타내는 개략도이다. 또, 도 9에서는, 레일(13, 14)의 일부만 도시하고 있다. 또, 도 9에서는, 광 조사부(30a, 30g)만 도시하고, 광 조사부(30b~30f)에 대해서는 도시를 생략한다.
위치 측정부(41, 42)는, 리니어 스케일(linear scale)에 의한 위치 측정부이며, 각각 스케일(41a, 42a)과, 검출 헤드(41b, 42b)를 가진다.
스케일(41a)은, +y측의 레일(13)의 +y측의 단면 및 -y측의 레일(13)의 -y측의 단면에 설치된다. 검출 헤드(41b)는, 판상부(12)(도 6에서는 도시 생략)의 +y측 및 -y측의 단면에 설치된다. 도 9에서는, +y측의 스케일(41a) 및 검출 헤드(41b)에 대한 도시를 생략한다.
스케일(42a)은, +x측의 레일(14)의 +x측의 단면 및 -x측의 레일(13)의 -x측의 단면에 설치된다. 검출 헤드(42b)는, 마스크 보유부(20)의 +x측 및 -x측의 단면에 설치된다. 도 9에서는, -x측의 스케일(42a) 및 검출 헤드(42b)에 대한 도시를 생략한다.
스케일(41a, 42a)은, 예를 들면 레이저 홀로그램 스케일이며, 0.512㎛ 피치로 메모리가 형성되어 있다. 검출 헤드(41b, 42b)는, 광(예를 들면, 레이저 광)을 조사하고, 스케일(41a, 42a)에서 반사된 광을 취득하고, 이에 의해 발생하는 신호를 512 등분하여 1㎚를 얻고, 이에 의해 발생하는 신호를 5120 등분하여 0.1㎚를 얻는다. 위치 측정부(41, 42)는 이미 공지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
광 조사부(30a)에는, xz평면과 대략 평행한 반사면을 가지는 미러(35a)가 설치된다. 광 조사부(30g)에는, xz평면과 대략 평행한 반사면을 가지는 미러(35b, 35c)가 설치된다. 미러(35a, 35b, 35c)는, x방향의 위치가 겹치지 않게 설치된다.
광 조사부(30a)에는, yz평면과 대략 평행한 반사면을 가지는 미러(36a)가 설치된다. 광 조사부(30g)에는, yz평면과 대략 평행한 반사면을 가지는 미러(36g)가 설치된다.
레이저 간섭계(51, 52)는, 4개의 레이저 광을 조사한다. 레이저 간섭계(51)는, 레이저 간섭계(51a, 51b, 51c)를 가진다. 레이저 간섭계(52)는, 레이저 간섭계(52a, 52g)를 가진다.
도 9에 있어서, 레이저 광의 경로를 2점 쇄선으로 나타낸다. 레이저 간섭계(51a, 51b, 51c)로부터 조사되는 광 중의 2개는, 막대 미러(23)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(51a, 51b, 51c)에서 수광된다.
레이저 간섭계(51a)로부터 조사되는 광 중의 나머지의 2개는 미러(35a)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(51a)에서 수광된다. 레이저 간섭계(51b)로부터 조사되는 광 중의 나머지의 2개는 미러(35b)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(51b)에서 수광된다. 레이저 간섭계(51c)로부터 조사되는 광 중의 나머지의 2개는 미러(35c)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(51c)에서 수광된다.
레이저 간섭계(51a~51c)는, 각각 미러(35a~35c)의 위치를 기준으로 하고 막대 미러(23)의 위치를 측정함으로써, 광 조사부(30a, 30g)와 마스크 보유부(20)와의 y방향의 위치 관계를 측정한다.
레이저 간섭계(52a)로부터 조사되는 광 중의 2개는, 막대 미러(22)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(52a)에서 수광된다. 레이저 간섭계(52g)로부터 조사되는 광 중의 2개는, 막대 미러(21)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(52g)에서 수광된다.
레이저 간섭계(52a)로부터 조사되는 광 중의 나머지의 2개는 미러(36a)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(52a)에서 수광된다. 레이저 간섭계(52g)로부터 조사되는 광 중의 나머지의 2개는 미러(36g)에서 반사되어, 그 반사광이 레이저 간섭계(52g)에서 수광된다.
레이저 간섭계(52a, 52g)는, 각각 미러(36a, 36g)의 위치를 기준으로 하고 막대 미러(21, 22)의 위치를 측정함으로써, 광 조사부(30a~30g)와 마스크 보유부(20)와의 x방향의 위치 관계를 측정한다.
본 실시의 형태에서는, 광 조사부(30b~30f)에는 미러가 설치되지 않고, 그 미러의 위치를 측정하는 레이저 간섭계도 설치되지 않는다. 이것은 광 조사부(30b~30f)의 위치를 광 조사부(30a, 30g)의 위치에 기초하여 내삽(內揷 : interpolation)에 의해 구함으로써, 카메라(18)로 촬상되는 모아레 줄무늬를 이용한 보정 처리(후에 상술)에 의해 보정이 가능하기 때문이다. 또, 레이저 간섭계(50)의 수를 줄임으로써, 레이저 간섭계(50)용의 레이저 트랜스듀서(transducer)로서 6개의 분기가 가능한 것을 이용하는 경우에, 5개를 레이저 간섭계(51a~51c, 52a, 52b)용으로 하고, 1개를 공기 중의 파장 변화를 검출하는 파장 트랙커(tracker)용으로 하고, 레이저 트랜스듀서의 수를 1개로 함으로써, 복수의 레이저 트랜스듀서를 설치하는 것에 의한 불편을 피하면서, 장치를 소형화할 수가 있고, 또한 비용를 내릴 수가 있다.
도 10은 노광 장치(1)의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이다. 노광 장치(1)는, CPU(Central Processing Unit)(151)와, RAM(Random Access Memory)(152)과, ROM(Read Only Memory)(153)과, 입출력 인터페이스(I/F)(154)와, 통신 인터페이스(I/F)(155)와, 미디어 인터페이스(I/F)(156)를 가지고, 이들은 광 조사부(30), 위치 측정부(41, 42), 레이저 간섭계(51, 52), 구동부(71, 72, 73) 등과 서로 접속되어 있다.
CPU(151)는, RAM(152), ROM(153)에 격납된 프로그램에 기초하여 동작하고, 각부(各部)의 제어를 행한다. CPU(151)에는, 위치 측정부(41, 42), 레이저 간섭계(51, 52) 등으로부터 신호가 입력된다. CPU(151)로부터 출력된 신호는, 구동부(71, 72, 63), 광 조사부(30)에 출력된다.
RAM(152)은, 휘발성 메모리이다. ROM(153)은, 각종 제어 프로그램 등이 기억되어 있는 불휘발성 메모리이다. CPU(151)는, RAM(152), ROM(153)에 격납된 프로그램에 기초하여 동작하고, 각부의 제어를 행한다. 또, ROM(153)은, 노광 장치(1)의 기동시에 CPU(151)가 행하는 부트(boot) 프로그램이나, 노광 장치(1)의 하드웨어에 의존하는 프로그램, 마스크 M에의 묘화 데이터 등을 격납한다. 또, RAM(152)은, CPU(151)가 실행하는 프로그램 및 CPU(151)가 사용하는 데이터 등을 격납한다.
CPU(151)는, 입출력 인터페이스(154)를 통해, 키보드나 마우스 등의 입출력 장치(1)41을 제어한다. 통신 인터페이스(155)는, 네트워크(142)를 통해 다른 기기로부터 데이터를 수신하여 CPU(151)에 송신함과 아울러, CPU(151)가 생성한 데이터를 네트워크(142)를 통해 다른 기기에 송신한다.
미디어 인터페이스(156)는, 기억 매체(143)에 격납된 프로그램 또는 데이터를 독취하고, RAM(152)에 격납한다. 또, 기억 매체(143)는, 예를 들면 IC카드, SD카드, DVD(Digital Versatile Disk) 등이다.
또, 각 기능을 실현하는 프로그램은, 예를 들면 기억 매체(143)로부터 읽어내어져, RAM(152)을 통해 노광 장치(1)에 인스톨(install) 되고, CPU(151)에 의해 실행된다.
CPU(151)는, 입력 신호에 기초하여 노광 장치(1)의 각부를 제어하는 제어부(151a)의 기능을 가진다. 제어부(151a)는, CPU(151)가 읽어들인 소정의 프로그램을 실행함으로써 구축된다. 제어부(151a)가 행하는 처리에 대해서는 후에 상술한다.
도 10에 나타내는 노광 장치(1)의 구성은, 본 실시 형태의 특징을 설명하는데 즈음하여 주요 구성을 설명한 것으로서, 예를 들면 일반적인 정보처리 장치가 구비하는 구성을 배제하는 것은 아니다. 노광 장치(1)의 구성 요소는, 처리 내용에 따라 한층 더 많은 구성 요소로 분류되어도 좋고, 1개의 구성 요소가 복수의 구성 요소의 처리를 실행하여도 좋다.
이와 같이 구성된 노광 장치(1)의 작용에 대해 설명한다. 이하의 처리는, 주로 제어부(151a)에 의해 행해진다.
제어부(151a)는, 묘화 처리에 앞서, 레이저 간섭계(51, 52)를 이용하여 위치 측정부(41, 42)의 교정 처리를 행한다. 레이저 간섭계(51, 52)의 측정치는 정확하지만, 노광 장치(1)에 있어서의 클린 에어(clean air)의 다운 플로우(down flow)로 10㎚ 가까이의 요동이 발생한다. 또, 레이저 간섭계(51, 52)는 상대 위치만의 측정밖에 할 수 없다(원점을 아는 것은 할 수 없다.).
위치 측정부(41, 42)의 측정 결과는, 마스크 보유부(20)의 피칭(pitching)이나 요잉(yawing)에 의한 오차 등을 포함한다. 그 때문에, 위치 측정부(41, 42)에 의한 측정 결과가 오차를 포함하지 않게 레이저 간섭계(51, 52)의 측정치와 위치 측정부(41, 42)에 의한 측정치의 관계를 사전에 조사하여 위치 측정부(41, 42)의 교정 처리를 행하고 나서, 위치 측정부(41, 42)를 이용하여 묘화 처리를 행함으로써, 요동이 없는 상태에서 피칭(pitching) 오차나 요잉(yawing) 오차를 없애어 묘화 정밀도를 향상시킬 수가 있다. 교정 처리에 있어서, 제어부(151a)는, 각 광 조사부(30a~30g)에 대한 LUT(Look Up Table)를 산출한다. 교정 처리의 상세한 것에 대하여는 후에 상술한다.
교정 처리의 다음에, 묘화 처리전에 행하는 사전 처리에 대해 설명한다. 도 11은 사전 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
우선, 광 조사부(30)로부터의 광 조사 위치나 광 조사 타이밍을 보정하기 위한 보정용 기판의 작성 및 이 보정용 기판을 이용한 보정 테이블 생성 처리를 행한다(스텝 S10). 이하, 스텝 S10의 처리에 대해 상세하게 설명한다.
우선, 보정용 기판의 작성 처리를 행한다(스텝 S11). 보정용 기판을 작성하기 위한 마스크 M이 마스크 보유부(20)에 재치되면, 제어부(151a)는, 마스크 M에 보정용 기판 패턴을 묘화하고, 보정용 기판을 생성한다. 제어부(151a)는, 보정용 기판 패턴에 관한 정보인 보정용 기판 묘화 정보를 ROM(153)으로부터 취득하고, 보정용 기판 묘화 정보에 기초하여 묘화 처리를 행한다.
도 12는 보정용 기판 묘화 정보의 일례를 나타내는 도이다. 도 12에 있어서는, 마스크 M의 위치를 점선으로 모식적으로 나타낸다. 보정용 기판 패턴은, 2차원 형상으로 배열된 복수의 십자를 포함하는 패턴이며, 본 실시의 형태에서는 격자 형상으로 배열된 패턴이다. 제어부(151a)는, 구동부(71, 72)를 제어하여 마스크 보유부(20)를 x방향 및 y방향으로 움직이면서, 마스크 M에 보정용 기판 패턴을 묘화하여 보정용 기판 M1을 생성한다. 또, 마스크 보유부(20)를 움직이는 처리에 대해서는 후에 상술한다. 또, 광을 마스크 M에 조사하는 처리는 이미 공지의 기술을 이용하여 행할 수가 있다.
도 13은 도 12에 나타내는 보정용 기판 묘화 정보에 기초하여 생성한 보정용 기판 M1을 나타낸다. 도 13에 있어서는, 여러 가지 오차에 의해, x방향의 묘화 패턴이 우측(-y방향)으로 y1만큼 부푼 곡선으로 되어 있다.
다음에, 제어부(151a)는, 보정용 기판 M1을 생성했을 때의 상태인 초기 상태(0°)와 초기 상태로부터 보정용 기판 M1을 대략 90°대략 180°및 대략 270°회전시킨 상태의 각각의 상태에서 보정용 기판 M1을 마스크 보유부(20)의 상면(20a)에 재치하고, 각각의 경우에 있어서, 독취부(60)를 이용하여 보정용 기판 M1을 독취한다(스텝 S12~S15).
또, 스텝 S12~S15에서는, 2개의 상태 하에서 보정용 기판 M1을 독취한다. 1번째 상태(상태 I)는, 보정용 기판 M1이 상면(20a)의 대략 중앙에 재치된 상태이다. 상태 I는, 스텝 S11에서 보정용 기판 M1을 작성하기 위해서 재치된 마스크 M의 위치와 대략 일치한다. 2번째 상태(상태 II)는, 상태 I로부터 보정용 기판 M1의 y방향의 크기의 대략 반만큼 y방향(예를 들면, -y방향)으로 보정용 기판 M1을 이동시켰을 때 상태이다.
초기 상태(스텝 S12) 또한 상태 I에 있어서는, 영역 A1의 패턴은 독취부(60a)에서 독취되고, 영역 A2의 패턴은 독취부(60b)에서 독취되고, 영역 A3의 패턴은 독취부(60c)에서 독취되고, 영역 A4의 패턴은 독취부(60d)에서 독취되고, 영역 A5의 패턴은 독취부(60e)에서 독취되고, 영역 A6의 패턴은 독취부(60f)에서 독취되고, 영역 A7의 패턴은 독취부(60g)에서 독취된다. 따라서, 독취부(60)를 이용하여 보정용 기판 M1을 독취한 결과는, 도 12에 나타내는 보정용 기판 묘화 정보와 일치한다.
도 14는 초기 상태로부터 보정용 기판 M1을 대략 180°회전시킨 상태(스텝 S14) 또한 상태 I에 있어서, 독취부(60)를 이용하여 보정용 기판 M1을 독취한 결과를 나타낸다. 이 경우에는, 영역 A1의 패턴은 독취부(60g)에서 독취되고, 영역 A2의 패턴은 독취부(60f)에서 독취되고, 영역 A3의 패턴은 독취부(60e)에서 독취되고, 영역 A4의 패턴은 독취부(60d)에서 독취되고, 영역 A5의 패턴은 독취부(60c)에서 독취되고, 영역 A6의 패턴은 독취부(60b)에서 독취되고, 영역 A7의 패턴은 독취부(60a)에서 독취된다. 따라서, 초기 상태로부터 대략 180°회전된 보정용 기판 M1을 독취부(60)에 의해 독취한 결과(도 14의 실선 참조)는, x방향의 묘화 패턴이, 좌측(+y방향)으로 y2만큼 부푼 곡선으로 된다. y2는, y1의 2배의 크기이다. 또, 도 14에 있어서, 파선은 보정용 기판 묘화 정보를 나타낸다.
제어부(151a)는, 스텝 S12~스텝 S15에 있어서의 독취 결과에 기초하여 광 조사부(30)의 보정치를 구하고, 이것을 보정 테이블로서 작성한다(스텝 S16). 이하, 스텝 S16의 처리에 대해 상세하게 설명한다.
제어부(151a)는, 스텝 S12에 있어서의 초기 상태에서의 독취 결과와 스텝 S14에 있어서의 보정용 기판 M1을 대략 180°회전시킨 상태에서의 독취 결과의 중간을 광 조사부(30)의 보정치로 한다.
도 13, 14에 나타내는 경우에 있어서는, 보정치는, x방향의 묘화 패턴이, +y방향으로 y1만큼 부푼 곡선으로 된다. 이 보정치를 보정용 기판 묘화 정보에 가산한 정보를 이용하여 보정용 기판 M1′(도시하지 않음)을 묘화하면, 보정용 기판 M1′의 패턴은 직선으로 되고, 초기 상태에서의 독취부(60)에 의한 독취 결과와 초기 상태로부터 보정용 기판 M1′를 대략 180°회전시킨 상태에서의 독취부(60)에 의한 독취 결과는 일치한다.
마찬가지로 제어부(151a)는, 스텝 S13에 있어서의 보정용 기판 M1을 대략 90°회전시킨 상태에서의 독취부(60)에 의한 독취 결과와 스텝 S15에 있어서의 보정용 기판 M1을 대략 270°회전시킨 상태에서의 독취부(60)에 의한 독취 결과의 중간을 보정치로서 산출한다.
스텝 S16에서는, 상태 I, II의 양쪽 모두의 독취 결과에 기초하여 보정치를 산출한다. 예를 들면, 보정용 기판 M1의 중심점을 중심으로 한 점대칭의 뒤틀림(예를 들면, 중심점으로부터 방사상으로 퍼지는 방사곡선상의 뒤틀림)이 있는 경우에는, 보정용 기판 M1을 90°180°270°회전시켜도 측정 결과가 겹쳐버려 보정을 할 수 없다. 따라서, 점대칭의 뒤틀림 성분을 배제하기 위해서는, 상태 I과 상태 II에서 독취를 행하고(스텝 S12~S15), 그 차를 없애도록 보정치를 산출하는(스텝 S16) 것이 바람직하다. 또, 스텝 S12~S15에 있어서, 또한 상태 II로부터 보정용 기판 M1의 y방향의 크기의 대략 반만큼 y방향으로 보정용 기판 M1을 이동시킨 상태(상태 III)에서 보정용 기판 M1을 독취하고, 그 차를 없애도록 보정치를 산출(스텝 S16)해도 좋다.
이와 같이 하여 제어부(151a)는, 스텝 S12~S15에 있어서의 독취 결과가 일치하는 보정치를 광 조사부(30)의 보정 테이블로 한다. 이에 의해 광 조사부(30)가 스스로를 교정하고, 마스크 M에 묘화되는 패턴과 묘화 정보에 나타나는 패턴과의 의도하지 않는 어긋남을 없앨 수가 있다. 또, 복수의 십자의 위치를 포함하는 보정용 기판 패턴을 이용함으로써, x방향, y방향의 각각에 대해 보정치를 구할 수가 있다. 여기서, 보정 테이블은, 마스크 M 상의 위치와 관련지어진 데이터이다.
제어부(151a)는, 보정용 기판 M1(마스크 보유부(20))을 y방향으로 이동시켜서 동일한 패턴을 인접하는 복수의 독취부(60)(예를 들면, 독취부(60a) 및 독취부(60b))로 독취하고(스텝 S12~S15), 이 독취 결과에 기초하여 보정 테이블을 작성한다(스텝 S16). 마스크 보유부(20)의 y방향의 스트로크(stroke)가 대략 200㎜(여기에서는, 인접하는 광 조사부(30)의 간격)이기 때문에, 보정 테이블은, y방향의 폭이 대략 200㎜로 x방향으로 가늘고 긴 띠모양의 블록이 y방향으로 인접하여 늘어선 구성으로 되어 있다. 따라서, 예를 들면 도 13에 나타내는 보정용 기판 M1의 패턴 f1을 독취부(60a, 60b)로 독취하고, 독취부(60a)로 독취한 결과와 독취부(60b)로 독취한 결과가 x방향으로 어긋나 있는 경우에는, 이 어긋남이 없어지도록 띠모양의 블록을 이동시켜 보정 테이블을 작성한다. 이에 의해 독취부(60)의 위치 어긋남(예를 들면, 프레임체(15)의 구부러짐)이나, 보정용 기판 M1의 구부러짐 성분의 영향을 배제할 수가 있다.
또, 보정용 기판 M1을 y방향으로 이동시켜서 동일한 패턴을 인접하는 복수의 독취부(60)로 독취하는 것을 반복함으로써, y방향의 독취 데이터를 확장하고, y방향의 폭이 대략 200㎜인 블록을 y방향으로 연결하여 y방향의 폭이 대략 1400㎜인 보정 테이블을 작성할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태에서는, 우선 보정용 기판(스텝 S11)을 작성하고, 이것에 기초하여 보정 테이블을 작성하였지만(스텝 S12~S16), 스텝 S11은 필수는 아니고, 미리 작성되어 있던 보정용 기판을 이용하여 스텝 S12~S16의 처리를 행하여도 좋다.
또, 스텝 S11~S16의 처리를 복수회(예를 들면, 3회 정도) 행하도록 해도 좋다. 예를 들면, 1회째의 스텝 S11~S16의 처리에 의해 보정 테이블을 작성하고, 이 보정 테이블을 이용하여 2번째의 보정용 기판을 작성하고(스텝 S11), 2번째의 보정 테이블을 작성하는(스텝 S12~S16) 처리를 행한다. 이에 의해 보다 정확한 보정 테이블을 작성할 수가 있다.
다음에, 제어부(151a)는, 템플릿(25)의 변형(구부러짐, 뒤틀림, 신축 등)에 의한 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성한다(스텝 S20). 이하, 스텝 S20의 처리에 대해 설명한다.
우선, 제어부(151a)는, 템플릿(25)을 독취부(60)의 하방으로 이동시켜서 독취부(60)에 의해 십자 패턴 P5를 독취한다(스텝 S21). 템플릿(25)은 마스크 보유부(20)의 마스크 M이 재치되는 영역의 외측에 있기 때문에, 제어부(151a)는, 보정 테이블이 0인 것으로 하여 마스크 보유부(20)를 이동시킨다. 이 때, 제어부(151a)는, 템플릿(25)(마스크 보유부(20))을 y방향으로 이동시켜서 동일한 십자 패턴 P5를 복수의 독취부(60)(예를 들면, 독취부(60a) 및 독취부(60b))로 독취한다.
다음에, 제어부(151a)는, 스텝 S21에서의 독취 결과와 스텝 S16에서 구해진 보정 테이블을 비교하여 템플릿 보정 테이블을 작성한다(스텝 S22). 템플릿 보정 테이블에 의해, 보정 테이블(마스크 보유부(20)가 가지는 오차)에 대한 템플릿(25)의 뒤틀림이나 구부러짐이 판명된다. 여기서, 템플릿 보정 테이블은, y방향의 위치와 관련지어진 정보이다.
또한 스텝 S21에 있어서, 동일한 십자 패턴 P5를 독취부(60a) 및 독취부(60b)로 독취하고, 독취부(60a)로 독취한 결과와 독취부(60b)로 독취한 결과가 x방향으로 어긋나 있는 경우에는, 스텝 S22에 있어서, 이 어긋남을 없애도록 템플릿 보정 테이블을 작성하는 것이 바람직하다. 이에 의해 독취부(60)의 위치 어긋남을 고려한 템플릿 보정 테이블을 작성할 수가 있다.
이상에 의해, 사전 처리가 종료한다. 그 후, 마스크 보유부(20)에 마스크 M이 재치된다. 제어부(151a)는, 구동부(73)를 제어하여 템플릿 보유부(24)를 z방향으로 이동시켜서 마스크 M의 높이와 템플릿(25)의 높이를 일치시킨다. 또, 묘화 처리를 행하는 것은, 마스크 보유부(20)에 마스크 M을 재치하고 나서 여러 시간 경과한 다음이기 때문에, 제어부(151a)는, 이 대기시에 광 조사부(30와 독취부(60)의 위치 관계를 파악하는 처리를 행한다.
도 15는 광 조사부(30와 독취부(60)의 위치 관계를 파악하는 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다. 우선, 제어부(151a)는, 광 조사부(30)의 하측에 템플릿(25)이 위치하도록, 구동부(71, 72)에 의해 마스크 보유부(20)를 이동시킨 상태에서, 광 조사부(30)로부터 템플릿(25)을 향해 광을 조사하고, 카메라(18)로 촬상된 화상에 기초하여 광 조사부(30)의 중심 위치를 취득한다(스텝 S31). 광 조사부(30)로부터 템플릿(25)을 향해 광을 조사할 경우에는, 제어부(151a)는 마스크 보유부(20)를 정지시킨다. 또, 광 조사부(30)로부터는 검사용 패턴이 조사된다.
도 16은 광 조사부(30a~30g)로부터 각각 조사되는 검사용 패턴을 나타내는 도이다. 검사용 패턴은, x방향을 따른 선 L3이, 선 L3의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 줄무늬 모양의 패턴 P3을 가지는 영역 R3과, y방향을 따른 선 L4가, 선 L4의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 줄무늬 모양의 패턴 P4가 형성된 영역 R4를 가진다. 영역 R3과 영역 R4는, x방향으로 인접하여 형성되고, x방향을 따라 보았을 때에 영역 R3의 양측에 영역 R4가 설치된다. 선 L3, L4의 폭 l3, l4는, 각각 선 L1, L2의 폭 l1, l2보다 굵다. 또, 광 조사부(30a~30g)로부터는 역콘트라스트(reverse contrast)의 역십자 패턴 P6이 조사된다.
검사용 패턴은, 템플릿(25) 등을 통과하여 카메라(18)의 촬상 소자(18m)에 결상된다. 카메라(18a~18g)(도 23 참조)에서는, 각각 광 조사부(30a~30g)로부터 조사된 패턴 P3, P4, 역십자 패턴 P6과, 템플릿(25)에 형성된 패턴 P1, P2, 십자 패턴 P5가 겹쳐진 화상을 독취한다.
제어부(151a)는, 십자 패턴 P5와 역십자 패턴 P6이 겹쳐진 화상에 기초하여, 광 조사부(30)의 아주 큰 위치 어긋남을 취득한다. 도 17은 템플릿(25)의 십자 패턴 P5와 역십자 패턴 P6이 겹쳐진 화상의 일례이고, (A)는 광 조사부(30)의 중심 위치가 본래의 위치에 있는 경우를 나타내고, (B)는 광 조사부(30)의 중심 위치가 본래의 위치로부터 어긋나 있는 경우를 나타낸다.
설계대로 광 조사부(30)가 설치되어 있으면, 도 17(A)에 나타내듯이 십자 패턴 P5가 역십자 패턴 P6의 중심에 있다. 그에 반해, 도 17(B)에 나타내듯이 십자 패턴 P5가 역십자 패턴 P6이 중심에 없는 경우에는, 십자 패턴 P5와 역십자 패턴 P6과의 간극 x1, x2의 차분을 광 조사부(30)의 중심 위치의 x방향의 어긋남으로서 취득하고, 십자 패턴 P5와 역십자 패턴 P6과의 간극 y1, y2의 차분을 광 조사부(30)의 중심 위치의 y방향의 어긋남으로서 취득한다. 이에 의해 광 조사부(30a~30g)의 아주 큰 위치 어긋남(예를 들면, 광 조사부(30b)가 광 조사부(30a)의 y방향 바로 옆에서 일정 간격의 위치에 있는 등, 1㎛ 정도의 정밀도)을 취득할 수가 있다.
또, 제어부(151a)는, 패턴 P1, P2와 패턴 P3, P4가 겹쳐진 화상에 기초하여, 광 조사부(30)의 정확한 위치 어긋남을 취득한다. 도 18은 촬상 소자(18m)에 결상된 화상의 일부를 예시하는 도이며, (A)는 패턴 P1과 패턴 P3이 겹쳐진 부분의 화상의 일례이고, (B)는 패턴 P2와 패턴 P4가 겹쳐진 부분의 화상의 일례이다. 또, 도 18에서는 설명을 위해 패턴 P1과 패턴 P3을 비켜 놓고, 패턴 P2와 패턴 P4를 비켜 놓아 도시하고 있다.
선 L3의 폭 l3이 선 L1의 폭 l1보다 굵고, 인접하는 선 L3과 선 L3과의 간격(폭 l3과 대략 동일)이 인접하는 선 L1과 선 L1과의 간격(폭 l1과 대략 동일)보다 넓기 때문에, 도 17(A)에 나타내듯이, 촬상 소자(18m)에는 모아레 줄무늬가 결상된다. 제어부(151a)는, 패턴 P1, P3에 의해 형성된 모아레 줄무늬의 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치나 모아레 줄무늬의 위상을 검출함으로써, 광 조사부(30a~30g)의 y방향의 위치 어긋남을 취득한다.
선 L4의 폭 l4가 선 L2의 폭 l2보다 굵고, 인접하는 선 L4와 선 L4와의 간격(폭 l4와 대략 동일)이 인접하는 선 L2와 선 L2와의 간격(폭 l2와 대략 동일)보다 넓기 때문에, 도 17(B)에 나타내듯이, 촬상 소자(18m)에는 모아레 줄무늬가 결상된다. 제어부(151a)는, 패턴 P2, P4에 의해 형성된 모아레 줄무늬의 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치나 모아레 줄무늬의 위상을 검출함으로써, 광 조사부(30a~30g)의 x방향의 위치 어긋남을 취득한다.
마스크 보유부(20)가 정지하고 있는 경우에는, DMD(31a~31g)가 스큐(skew)하고 있기 때문에, 패턴 P3, P4가 직선은 아니고, 톱니 모양으로 구부러지는 경우가 있을 수 있지만, 모아레 줄무늬의 피크 위치나 위상의 검출에 문제는 없다.
또, 본 실시의 형태에서는, 선 L3, L4의 폭 l3, l4가 각각 선 L1, L2의 폭 l1, l2보다 굵고, 인접하는 선 L3과 선 L3과의 간격 및 인접하는 선 L4와 선 L4와의 간격이, 각각 인접하는 선 L1과 선 L1과의 간격 및 인접하는 선 L2와 선 L2와의 간격보다 넓지만, 선 L3, L4의 폭 l3, l4가 각각 선 L1, L2의 폭 l1, l2보다 가늘고, 인접하는 선 L3과 선 L3과의 간격 및 인접하는 선 L4와 선 L4와의 간격이, 각각 인접하는 선 L1과 선 L1과의 간격 및 인접하는 선 L2와 선 L2와의 간격보다 좁아도 좋다. 이 경우에도, 촬상 소자(18m)에는 모아레 줄무늬가 결상된다.
영역 R1, R3은 y방향을 따라 연속하고 있기 때문에, 촬상 소자(18m)로 독취되는 모아레 줄무늬에는 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치가 복수 포함된다. 그렇지만, 영역 R2, R4는 x방향의 폭이 좁기 때문에, 영역 R2, R4가 각각 1개밖에 없는 경우에는 모아레 줄무늬에 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치가 복수 포함되지 않을 우려가 있다. 본 실시의 형태에서는, x방향을 따라 보았을 때에, 영역 R1의 양측에 영역 R2가 설치되고, 영역 R3의 양측에 영역 R4가 설치되기 때문에, 영역 R1, R3의 +x측에 배치된 영역 R2, R4에 의한 모아레 줄무늬와 영역 R1, R3의 -x측에 배치된 영역 R2, R4에 의한 모아레 줄무늬를 맞춤(필요에 따라서 영역 R2, R4 사이를 보완한다.)으로써 흑색의 피크 위치, 백색의 피크 위치를 복수 검출할 수가 있고, 이에 의해 광 조사부(30a~30g)의 x방향의 위치 어긋남을 정확하게 취득할 수가 있다.
본 실시의 형태에서는, 모아레 줄무늬를 이용하기 때문에, 선 L1, L2가 독출 불가능한 카메라(18)를 이용하였다고 해도, 선 L1, L2의 폭의 수백분의 1의 정밀도로 위치 어긋남을 취득할 수가 있다(구체적으로는, 선 L1, L2가 대략 1㎛, 위치 어긋남의 취득 정밀도는 대략 1㎚). 또, 모아레 줄무늬가 독출 가능하면, 경통(18n) 내의 대물 렌즈(18o) 등에 광학 뒤틀림이 있어도 문제는 없다.
제어부(151a)는, 카메라(18)로 촬상된 화상의 모아레 줄무늬의 위치 및 십자 패턴 P5, P6의 위치가 설계 위치와 대략 일치하는지 아닌지, 또는 설계 위치와 어느 정도 떨어져 있는지를 구한다. 예를 들면, 설계치와 1~2㎛ 이상 어긋나 있는 경우에는, 광 조사부(30)를 프레임체(15)에 대해서 이동시켜 광 조사부의 위치와 설계치와의 어긋남이 1~2㎛ 이하가 되도록 한다.
제어부(151a)는, 광 조사부(30)의 중심 위치를 취득하는(스텝 S31) 처리를 광 조사부(30a~30g)의 모두에 대해서 행한다.
다음에, 제어부(151a)는, 독취부(60)의 하측에 템플릿(25)이 위치하도록, 구동부(71, 72)에 의해 마스크 보유부(20)를 이동시킨 상태에서, 독취부(60)로 십자 패턴 P5를 독취하고, 독취부(60)의 중심 위치를 취득한다(스텝 S32). 이 때, 제어부(151a)는, x방향으로 거리 xd, y방향으로 거리 yd(도 8 참조)만큼 이동시킨다. 거리 xd, yd는, 설계치이며, 미리 정해지고 ROM(153)에 기억되어 있다.
독취부(60)의 시야는 좁기 때문에, 스텝 S32에 있어서는, 우선 +x측(도 4의 상측)의 십자 패턴 P5를 독취하고, 다음에 -x측(도 4의 하측)의 십자 패턴 P5를 독취하고, 2회의 측정 결과의 중심을 독취부(60)의 중심 위치로 한다.
도 19는 카메라(606)로 십자 패턴 P5를 독취하는 모습을 나타내는 도이다. 제어부(151a)는, 카메라(606)의 시야 내에 있어서의 십자 패턴 P5의 에지(edge) 위치 E1~E8을 독취한다. 제어부(151a)는, 에지(edge) 위치 E1~E4의 평균 위치로부터 십자 패턴 P5의 y방향의 중심 위치를 구하고, 에지 위치 E5~E8의 평균 위치로부터 십자 패턴 P5의 x방향의 중심 위치를 구하고, 십자 패턴 P5의 중심 위치와 카메라(606)의 시야의 중심 위치와의 차이를 독취부(60)의 중심 위치의 어긋남으로서 취득한다.
제어부(151a)는, 독취부(60)의 중심 위치를 취득하는(스텝 S32) 처리를 독취부(60a~60g)의 모두에 대해서 행한다.
제어부(151a)는, 스텝 S31에서 구해진 광 조사부(30a~30g)의 중심 위치와 스텝 S32에서 구해진 독취부(60a~60g)의 중심 위치와의 차분(거리)을 각각 구하고, 이 차분에 기초하여 보정 테이블을 수정한다(스텝 S33). 본 실시의 형태에서는, 광 조사부(30와 독취부(60)와의 거리를 간접적으로 측정한다. 예를 들면, 스텝 S31에 있어서, 광 조사부(30a)를 이용하고, 가장 -x측의 위치 또한 +x측의 십자 패턴 P5(이하, 십자 패턴 P51로 한다.)의 중심 위치를 구하고, 이것을 WTP11(x, y)로 한다. 또, 스텝 S32에 있어서, 독취부(60a)를 이용하여 십자 패턴 P51의 중심 위치를 구하고, 이것을 RTP11(x, y)로 한다. 그리고, WTP11(x, y)와 RTP11(x, y)와의 차분을 광 조사부(30와 독취부(60)와의 거리로 한다.
광 조사부(30a)에 의해 광이 조사되는 영역의 보정 테이블에 있어서는, 광 조사부(30a)의 중심 위치와 독취부(60a)의 중심 위치와의 차분에 기초하여 보정 테이블을 수정한다. 마찬가지로 광 조사부(30b~30g)에 의해 광이 조사되는 영역의 보정 테이블에 있어서는, 각각 광 조사부(30b~30g)의 중심 위치와 독취부(60b~60g)의 중심 위치와의 차분에 기초하여 보정 테이블을 수정한다.
보정 테이블은, 독취부(60)의 독취 결과에 기초하여 작성되지만, 묘화를 행하는 것은 광 조사부(30) 이다. 따라서, 스텝 S33에 있어서, 광 조사부(30)과 독취부(60)의 위치 관계에 기초하여 보정 테이블을 수정함으로써, 독취부(60)의 위치에 있어서의 보정 테이블을 광 조사부(30)의 위치에 있어서의 보정 테이블로 변환할 수가 있다.
이에 의해 대기시의 처리를 종료한다. 또, 제어부(151a)는, 스텝 S31에 있어서 카메라(18)로 촬상된 모아레 줄무늬에 기초하여, 광 조사부(30)로부터 조사된 광이 초점이 맞는지 아닌지를 검지해도 좋다. 도 20은 패턴 P1, P3에 의해 형성된 모아레 줄무늬의 모습을 모식적으로 나타내는 그래프이다. 도 20에 있어서의 세로축은 카메라(18)에 입사하는 광량이며, 가로축은 y방향의 위치를 나타낸다. 도 20에 나타내는 그래프에 있어서, 제일 낮은 곳이 흑색의 피크 위치이며, 제일 높은 곳이 백색의 피크 위치이다.
도 20에 있어서, 선 U는 초점이 맞는 경우의 그래프이며, 선 V는 초점이 맞지 않는 경우의 그래프이다. 선 V는 선 U에 비해 그래프의 기울기가 완만하고, 또 선 V의 백색의 피크 위치의 높이가 선 U의 백색의 피크 위치의 높이보다 낮게 되어 있다. 이와 같이, 모아레 줄무늬를 나타내는 그래프를 해석함으로써, 전용의 센서를 이용하는 일이 없이, 광 조사부(30)의 초점이 맞는지 아닌지의 유무를 검지할 수가 있다. 제어부(151a)는, 광 조사부(30)가 초점이 맞지 않는 것을 검지하면, 광 조사부(30)가 초점을 맞추도록 광 조사부(30)를 z방향으로 이동시킨다.
또, 제어부(151a)는, 대기시에 광 조사부(30)로부터 템플릿(25)의 패턴 P1, P2 및 십자 패턴 P5가 형성되어 있지 않은 위치에 광을 조사하여 다각형을 묘화하고, 묘화된 화상을 카메라(18)로 촬상해도 좋다. 이에 의해 묘화되는 화상의 변형(래스터라이징(rasterizing) 논리(logic)의 버그(bug)에 의한 화상의 깨짐, 예를 들면 본래 닫혀 있는 선이 닫혀 있지 않는 것 같은 불량)을 미리 알 수 있다.
다음에, 제어부(151a)는, 묘화 처리를 행한다. 묘화 처리의 설명 전에 마스크 보유부(20)의 이동에 대해 설명한다.
도 21은 제어부(151a)가 행하는 구동부(71, 72)의 제어에 대해 설명하는 도이다. 여기에서는, 구동부(71, 72)가 리니어 모터(linear motor)인 것으로 하여 설명한다.
우선, 추력 변환부(164, 174)는, 구동부(71, 72)의 가동자의 U상(相), V상, W상에 각각 신호를 출력하고, 추력 변환부(164, 174)는, 그 결과에 기초하여 가동자의 U상, V상, W상의 역률(역률 정보)을 구하여 둔다.
-y측의 위치 측정부(41)에 있어서의 계측 신호는, X카운터(1)(161)에 입력되고, +y측의 위치 측정부(41)에 있어서의 계측 신호는, X카운터(2)(162)에 입력된다. 제어부(151a)는, X카운터(1)(161)의 출력과 X카운터(2)(162)의 출력의 평균치를 현재 위치로 한다.
-x측의 위치 측정부(42)에 있어서의 계측 신호는, Y카운터(1)(171)에 입력되고, +x측의 위치 측정부(42)에 있어서의 계측 신호는, Y카운터(2)(172)에 입력된다. 제어부(151a)는, Y카운터(1)(171)의 출력과 Y카운터(2)(172)의 출력의 평균치를 현재 위치로 한다.
목표 좌표 산출부(163, 173)에서는, 각각 CPU(151)로부터 출력되는 펄스 등에 기초하여, 현시점에 있어서의 목표 좌표(위치 지령)가 산출된다. 제어부(151a)는, X카운터(1)(161), X카운터(2)(162)로부터의 출력 신호와 목표 좌표 산출부(163)로부터 출력된 위치 지령과의 편차의 일차 함수(P)를 산출한다. 또, 제어부(151a)는, 편차의 적분에 비례하여 변화하는 입력치(I)와, 편차의 미분에 비례하여 변화하는 입력치(D)를 산출한다. 이들 값은 추력 변환부(164)에 입력된다. 제어부(151a)는, Y카운터(1)(171), Y카운터(2)(172)로부터의 출력 신호와 목표 좌표 산출부(173)로부터 출력된 위치 지령과의 편차의 일차 함수(P)를 산출한다. 또, 제어부(151a)는, 편차의 적분에 비례히여 변화하는 입력치(I)와, 편차의 미분에 비례하여 변화하는 입력치(D)를 산출한다. 이들 값은 추력 변환부(174)에 입력된다.
또한, 제어부(151a)는, 목표 좌표 산출부(163, 173)에서 각각 산출된 위치 지령을 1차 미분하는 1차 미분항과, 위치 지령을 2차 미분하는 2차 미분항과를 산출하고, 각각 추력 변환부(164, 174)에 입력한다. 추력 변환부(164, 174)에는, 각각 원점 센서(165, 175)로부터 구동부(71, 72)의 위치를 관리하기 위해서 기준이 되는 원점 신호가 입력된다.
추력 변환부(164, 174)는, 각각 입력된 정보에 기초하여 구동부(71, 72)를 구동하기 위한 신호를 생성한다. 구체적으로는, 추력 변환부(164, 174)는, 비례 동작, 적분 동작, 미분 동작을 조합한 PID 제어와, 목표 좌표 산출부(163, 173)로부터 입력된 위치 지령, 1차 미분항, 2차 미분항과에 기초한 피드포워드(feed forward) 제어를 행한다. 그리고, 추력 변환부(164, 174)에서는, 제어 결과, 역률 정보 등에 기초하여 구동 신호를 생성한다. 구동 신호는, U상, V상, W상의 각각에 대응하는 신호이며, 증폭기로 각각 증폭된 후, 가동자의 U상, V상, W상의 코일 각각에 출력된다. 따라서, 마스크 보유부(20)를 정확하게 이동시킬 수가 있다. 또, 정밀도가 높은 제어(㎚~수십 ㎚ 단위의 제어)를 행하기 위해서는, 증폭기는(amplifier), DC(Direct Current) 선형 증폭기(linear amplifier)인 것이 바람직하다.
제어부(151a)는, 이와 같이 하여 마스크 보유부(20)를 이동시키면서, 광 조사부(30)의 하측을 마스크 M이 통과할 때에 광 조사부(30)로부터 광을 조사하여 묘화 처리를 행한다.
도 22는 묘화 처리에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도(flow chart)이다. 제어부(151a)는, 마스크 보유부(20)를 +x측의 단(端)으로 이동시키고 나서, 마스크 보유부(20)를 -x측으로 이동시킨다(스텝 S41).
제어부(151a)는, 광 조사부(30)의 하측에 템플릿(25)이 위치할 때에, 광 조사부(30)로부터 템플릿(25)을 향해 광을 조사하고, 광 조사부(30)의 x방향 및 y방향의 위치 어긋남을 취득한다(스텝 S42). 당해 처리는, 구동부(71, 72)에 의해 마스크 보유부(20)를 이동시키면서 행해진다.
스텝 S42에서는, 제어부(151a)는, 광 조사부(30)의 하측을 템플릿(25)이 통과하는 동안, 광 조사부(30)로부터 템플릿(25)을 향해 검사용 패턴(도 16 참조)을 조사한다. 검사용 패턴은, 템플릿(25) 등을 통과하여 카메라(18)의 촬상 소자(18m)에 결상된다. 카메라(18a~18g)(도 23 참조)에서는, 각각 광 조사부(30a~30g)로부터 조사된 패턴 P3, P4, 십자 패턴 P6과, 템플릿(25)에 형성된 패턴 P1, P2, 십자 패턴 P5가 겹쳐짐으로써 형성되는 모아레 줄무늬를 독취한다.
이와 같이 하여 광 조사부(30a~30g)의 각각에 대해 x방향 및 y방향의 위치 어긋남을 취득한 후에, 제어부(151a)는, 위치 어긋남을 보정하도록 광 조사부(30a~30g)로부터 마스크 M에 광을 조사한다(스텝 S43). 스텝 S43에 있어서, 제어부(151a)는, 패턴 P2, P4에 의한 모아레 줄무늬의 계측 결과로부터 x방향의 오프셋(offset) 값를 조정하여, 광 조사부(30a~30g)에 광을 조사하는 신호(수평 동기 신호)의 타이밍을 변경함으로써 x방향의 위치 어긋남을 보정한다. 또 제어부(151a)는, 패턴 P1, P3에 의한 모아레 줄무늬의 계측 결과로부터 y방향의 오프셋(offset) 값를 조정하여, 묘화 데이터를 위치 어긋남분만큼 y방향으로 이동시킴으로써 y방향의 위치 어긋남을 보정한다. 이하, 스텝 S43의 처리에 대해 도 23을 이용하여 설명한다.
도 23은 제어부(151a)가 행하는 묘화 위치 보정 처리에 대해 설명하는 도이다. 또, 광 조사부(30a~30g)에 대한 룩업 테이블(LUT : Look-Up Table) LUT(181a~187a)는, 교정 처리에 의해 미리 산출되어 있다. LUT(181a~187a)는, 광 조사부(30a~30g)의 위치마다 xy좌표에 대응하여 값이 2차원 형상으로 배치된 것이다.
교정 처리시에, 위치 측정부(41, 42)의 측정 결과와 레이저 간섭계(52)의 측정 결과는, LUT(181a~187a)에 입력된다. LUT(181a)에 대해서는 레이저 간섭계(52a)의 측정 결과에 기초하여, LUT(187a)에 대해서는 레이저 간섭계(52g)의 측정 결과에 기초한다. LUT(182a~186a)에 대해서는 레이저 간섭계(52a, 52g)의 측정 결과에 기초하여 내삽(interpolation)에 의해 산출한다. 제어부(151a)는, 레이저 간섭계(51, 52)에 있어서의 측정 결과에 기초하여 각 광 조사부(30a~30g)의 LUT(181a~187a)를 산출한다.
또 교정 처리시에, 위치 측정부(41, 42)의 측정 결과와 레이저 간섭계(51)의 측정 결과는, LUT(188a)에 입력된다. 제어부(151a)는, LUT(188a)를 산출한다. 또, LUT(181a~188a)는, 위치 측정부(41, 42)와 레이저 간섭계(51, 52)와의 계측차가 변화하지 않는 한 정상치이다.
제어부(151a)는, 추력 변환부(164, 174)에 대해 생성된 구동 신호에 기초하여 구동부(71, 72)를 구동하면서, 위치 측정부(41, 42)에 의해 마스크 보유부(20)의 x방향의 위치 및 마스크 보유부(20)의 y방향의 위치를 측정한다. 그리고, 이들 값을 각 광 조사부(30a~30g)의 위치에 따라 가중 가산하여, 현시점에 있어서의 광 조사부(30a~30g)의 x방향의 위치(191~197) 및 현시점에 있어서의 광 조사부(30a)의 y방향의 위치(198)을 산출한다. 가중 가산에 의한 위치(191~198)의 산출은, 위치 측정부(41, 42)가 광 조사부(30a~30g)의 위치에 있다고 가정했을 때의 측정치의 산출과 마찬가지의 방법으로 행한다. 또, 위치 측정부(41, 42)의 측정치는 각각 요(yaw) 차이을 포함하기 때문에, y방향의 위치(198)는, 위치 측정부(41, 42)의 측정치로부터 구해진 회전량을 더하여 산출할 필요가 있다.
카메라(18a~18g)로 계측된 모아레 줄무늬는, 각각 화상 처리 회로(190a~190g)에서 해석된다. 화상 처리 회로(190a~190g)에서의 해석 결과는, 각각 Ofs(181b~187b, 181c~187c)에 입력된다.
Ofs(181b~187b)는, 각각 화상 처리 회로(190a~190g)에 있어서의 주사 노광마다의 패턴 P2, P4에 기초한 모아레 줄무늬의 해석 결과로부터 산출된 오프셋(offset) 값과, 스텝 S16에서 작성되고, 또한 스텝 S33에서 수정된 보정 테이블이 가산된 값이다. 또, Ofs(181c~187c)는, 각각 화상 처리 회로(190a~190g)에 있어서의 주사 노광마다의 패턴 P1, P3에 기초한 모아레 줄무늬의 해석 결과로부터 산출된 오프셋(offset) 값과, 스텝 S16에서 작성되고, 또한 스텝 S33에서 수정된 보정 테이블이 가산된 값이다.
제어부(151a)는, 광 조사부(30a)의 x방향의 위치(191)를 취득하면, 이 위치(191)에 있어서의 보정치를 LUT(181a)로부터 취득하고, 이것에 Ofs(181b)의 값을 더한 값을 광 조사부(30a)의 x방향의 패턴 위치 보정량으로서 산출한다. 마찬가지로 제어부(151a)는, 광 조사부(30b~30g)의 x방향의 위치(192~197)에 기초하여, 이 위치(192~197)에 있어서의 보정치를 LUT(182a~187a)로부터 취득하고, 이것에 Ofs(182b~187b)를 더한 값을 광 조사부(30b~30g)의 x방향의 패턴 위치 보정량으로서 각각 산출한다.
또, 제어부(151a)는, 광 조사부(30a)의 y방향의 위치(198)을 취득하면, 이 위치(191)에 있어서의 보정치를 LUT(188a)로부터 취득하고, 이것에 Ofs(181c)의 값을 더한 값을 광 조사부(30a)의 y방향의 패턴 위치 보정량으로서 산출한다. 마찬가지로 제어부(151a)는, LUT(188a)의 값에 Ofs(182b~187b)의 값을 더한 값을 광 조사부(30b~30g)의 y방향의 패턴 위치 보정량으로서 각각 산출한다.
제어부(151a)는, 산출된 x방향의 패턴 위치 보정량 및 y방향의 패턴 위치 보정량을 이용하여 묘화 정보를 보정한다. 이에 의해 스텝 S43의 처리를 종료한다. 묘화 정보를 보정함으로써, 다음의 묘화 처리(스텝 S44, 후에 상술)에 있어서 광 조사부(30a~30g)끼리의 위치 어긋남을 보정하여 묘화 처리를 행할 수가 있다. 따라서, 마스크 M에 묘화된 화상에 있어서, 광 조사부(30a)와 광 조사부(30b)와의 이음매, 광 조사부(30b)와 광 조사부(30c)와의 이음매, 광 조사부(30c)와 광 조사부(30d)와의 이음매, 광 조사부(30d)와 광 조사부(30e)와의 이음매, 광 조사부(30e)와 광 조사부(30f)와의 이음매, 광 조사부(30f)와 광 조사부(30g)와의 이음매의 어긋남을 없애어 마스크 M에 깨끗한 묘화를 행할 수가 있다.
제어부(151a)는, 스텝 S43에서 보정된 후의 묘화 정보에 기초하여, 광 조사부(30a~30g)의 하에 마스크 M이 온 타이밍에 조사를 개시한다(스텝 S44).
스텝 S44의 묘화 처리에서는, 제어부(151a)가 광 조사부(30)에 수평 동기 신호(도 23에 있어서의 H Drive)를 출력하고, 수평 동기 신호가 광 조사부(30a~30g)에 입력된 타이밍에 묘화를 한다. 수평 동기 신호는, 묘화 화소에 대해서 1회 입력된다. 제어부(151a)는, x방향의 패턴 위치 보정량에 기초하여, 수평 동기 신호의 타이밍을 보정한다. 이하, 묘화 처리에 있어서의 수평 동기 신호의 타이밍 보정에 대해 설명한다.
템플릿(25)의 위치로부터 마스크 M의 단(端)의 위치까지의 수평 동기 신호의 수는 미리 정해져 있고, ROM(153)에 기억되어 있다. 제어부(151a)는, 카메라(18)로 촬상된 화상에 기초하여 광 조사부(30a~30g)의 x방향의 위치 어긋남을 취득하고, 취득한 x방향의 위치 어긋남에 기초하여 소정 횟수의 수평 동기 신호를 내는 타이밍을 변경한다.
수평 동기 신호의 카운트의 개시 시점은, 패턴 P2, P4의 맞추어 겹침에 의해 형성된 모아레 줄무늬의 흑색의 피크 위치(백색의 피크 위치라도 좋다.)이다. 제어부(151a)는, 이 피크 위치를, 스텝 S22에서 작성된 템플릿 보정 테이블을 이용하여 보정한다.
또, 템플릿(25)로부터 묘화 개시 위치까지의 수평 동기 신호의 타이밍(timing)은, LUT(181a~187a) 및 Ofs(181b~187b)로부터 산출된 위치 어긋남에 기초하여 보정된다.
제어부(151a)는, 마스크 보유부(20)를 -x방향으로 이동시키면서, 수평 동기 신호에 맞추어 광 조사부(30)로부터 광을 조사하여 묘화 처리를 행한다. 또, 소정 횟수의 수평 동기 신호는, 위치 측정부(41) 및 레이저 간섭계(52)의 측정 결과에 기초하여 보정된다. 제어부(151a)는 스텝 S43에서 보정된 묘화 정보를 이용하여 묘화하기 때문에 스텝 S44에 있어서의 묘화 위치는 정확하다.
마스크 보유부(20)가 -x방향의 단(端)으로 이동하면, 제어부(151a)는, 일렬 분의 묘화를 종료한다.
제어부(151a)는, 모든 열의 묘화가 종료하였는지 아닌지를 판정한다(스텝 S45). 모든 열의 묘화가 종료하면(스텝 S45에서 예(YES)) , 제어부(151a)는, 묘화 처리를 종료한다
모든 열의 묘화가 종료하지 않은(스텝 S45에서 아니오(NO)) 경우에는, 제어부(151a)는, 마스크 보유부(20)를 y방향으로 이동시킨다(스텝 S46). 그리고, 제어부(151a)는, 스텝 S41~S45의 처리를 반복한다. 또한 스텝 S45에서는, 묘화 위치의 오차를 작게 하기 위해, 최초의 1행의 묘화 후에, 대략 200㎜ 정도 마스크 보유부(20)를 -y방향으로 움직여서, 근처의 광 조사부(30)가 묘화한 바로 옆에 2행째의 묘화를 행하고, 다음에 마스크 보유부(20)를 +y방향으로 움직여서 1행째의 묘화의 근처에 3행째의 묘화를 행하고, 다음에 마스크 보유부(20)를 -y방향으로 움직여서 2행째의 옆에 4행째의 묘화를 행한다고 하는 처리를 반복하고, 마지막에 인접하는 광 조사부(30)의 대략 중간 위치의 행을 묘화한다.
본 실시의 형태에 의하면, 독취부(60)를 이용하여 보정용 기판 M1을 독취한 결과에 기초하여 보정 테이블 작성하고(스텝 S10), 보정 테이블을 이용하여 묘화 정보를 보정하기(스텝 S43) 때문에, 광 조사부(30)를 교정하여 정확하게 묘화 처리를 행할 수가 있다. 특히, 광 조사부(30)에 인접하여 독취부(60)를 설치하기 때문에, 정밀도가 높은 교정, 즉 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다. 또, 노광 장치(1)만으로 보정이 완료되기 때문에, 별도의 계측 장치를 설치하는 일이 없이 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태에서는, 마스크 보유부(20), 즉 템플릿(25)을 이동시키면서 광 조사부(30)로부터 광을 조사하고, 광 조사부(30)로부터 조사된 패턴과 템플릿(25)에 형성된 패턴이 겹쳐진 화상을 카메라(18)로 독취하고, 마크를 형성한 부품(템플릿(25), 즉 마스크 보유부(20))와 마크를 형성하고 있지 않는 부품(광 조사부(30))의 위치 관계를 구하고, 이것에 기초하여 묘화 정보나 수평 동기 신호의 타이밍을 보정함(스텝 S42~S44)으로써, 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다. 또한, 템플릿(25)의 구부러짐이나, 신축 등에 의한 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성(스텝 S20)하고, 이것을 가미하여 묘화 위치의 보정을 행함(스텝 S44)으로써, 보다 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다.
본 실시의 형태는, 복수의 광 조사부(30a~30g)를 가지는 경우에 유효하다. 광 조사부(30a~30g)마다 정확한 묘화를 행할 수가 있기 때문에, 광 조사부(30a~30g)의 각각에 의해 묘화된 화상의 이음매가 눈에 띄지 않는다. 이에 의해 높은 정밀도의 묘화를 행할 수가 있다. 또, 복수의 광 조사부(30a~30g)를 이용하기 때문에, 1매의 마스크 M에의 묘화에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태에 의하면, 템플릿(25)에 형성된 패턴 P1, P2와 광 조사부(30a~30g)로부터 조사되는 패턴 P3, P4의 모아레 줄무늬를 관찰함으로써, 카메라(18)가 패턴 P1, P2 등을 독취할 수 없는 경우에 있어서도, 마스크 보유부(20)와 광 조사부(30a~30g)와의 위치 관계를 구할 수가 있다. 따라서, 카메라(18)의 성능이 고도이지 않아도, 나노미터 단위의 정밀도로 광 조사부(30a~30g)의 위치 어긋남을 구할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태에 의하면, 대기시에 광 조사부(30a~30g)의 중심 위치(스텝 S31에서 구해진다.)와, 독취부(60a~60g)의 중심 위치(스텝 S32에서 구해진다.)와의 차분을 각각 구하고, 이 차분에 기초하여 보정 테이블을 수정하기(스텝 S33) 때문에, 정확하게 묘화를 행할 수가 있다. 광 조사부(30a~30g)의 묘화 능력을 높게 하기 위해서는, 광 조사부(30a~30g)와는 별도로 독취부(60a~60g)를 가질 필요가 있지만, 광 조사부(30a~30g)의 중심 위치와 독취부(60a~60g)의 중심 위치와의 차분에 기초하여 보정 테이블을 수정하기 때문에, 독취부(60a~60g)를 별도로 설치하는 것에 의한 불편을 해결할 수가 있다.
이상, 이 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상술하였지만, 구체적인 구성은, 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다. 당업자라면 실시 형태의 각 요소를 적당하게 변경, 추가, 변환 등을 하는 것이 가능하다.
또, 본 발명에 있어서, 「대략」이란, 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, 동일성을 잃지 않는 정도의 오차나 변형을 포함하는 개념이다. 예를 들면, 대략 수평이란, 엄밀하게 수평인 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 어느 정도의 오차를 포함하는 개념이다. 또, 예를 들면 단지 평행, 직교 등으로 표현하는 경우에 있어서, 엄밀하게 평행, 직교 등의 경우뿐만 아니라, 대략 평행, 대략 직교 등의 경우를 포함하는 것으로 한다. 또, 본 발명에 있어서 「근방」이란, 기준이 되는 위치의 가까이의 어떤 범위(임의에 정할 수가 있다.)의 영역을 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, A의 근방이라고 하는 경우에, A의 가까이의 어떤 범위의 영역으로서, A를 포함하고 있어도 포함하고 있지 않아도 좋은 것을 나타내는 개념이다.
1 : 노광 장치
11 : 정반 11a : 상면
12 : 판상부 12a : 상면
13, 14 : 레일 (rail)
15 : 프레임체(frame body) 15a : 보유판
18, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g : 카메라
18m : 촬상 소자 18n : 경통
18o : 대물 렌즈
20 : 마스크 보유부 20a : 상면
20b, 20c, 20d : 측면
21, 22, 23 : 막대 미러(bar mirror)
24 : 템플릿(template) 보유부
24a, 24c : 면 24b : 오목부
25 : 템플릿 25a : 상면
26 : 수지 재료
30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g : 광 조사부
32, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g : 대물 렌즈
33a, 33b, 33c, 33d, 33e, 33f, 33g : 대물 렌즈
34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f, 34g : AF(Auto-Focus)처리부
35a, 35b, 35c, 36a, 36g : 미러(mirror)
40 : 측정부 41, 42 : 위치 측정부
41a, 42a : 스케일 41b, 42b : 검출 헤드
50, 51, 51a, 51b, 51c, 52, 52a, 52g : 레이저 간섭계
60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f, 60g : 독취부
71, 72, 73 : 구동부
141 : 입출력 장치 142 : 네트워크
143 : 기억 매체
151 : CPU 151a : 제어부
152 : RAM 153 : ROM
154 : 입출력 인터페이스 (I/F:interface)
155 : 통신 인터페이스 156 : 미디어 인터페이스
163 : 목표 좌표 산출부 164 : 추력 변환부
165 : 원점 센서
173 : 목표 좌표 산출부 174 : 추력 변환부
175 : 원점 센서
181a, 182a, 183a, 184a, 185a, 186a, 187a, 188a : LUT
181b, 182b, 183b, 184b, 185b, 186b, 187b, 181c, 182c, 183c, 184c, 185c, 186c, 187c : Ofs
190a, 190b, 190c, 190d, 190e, 190f, 190g : 화상 처리 회로
331 : 광원 332 : 렌즈
333 : 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)
334, 335 : 렌즈 336 : 미러
341 : AF용 광원 342 : 콜리메이터 렌즈
343 : AF용 실린드리칼 렌즈
344, 345 : 5각 프리즘 346 : 렌즈
347, 348 : AF센서 601 : 대물 렌즈
602 : 광원 유닛 603 : 경통
604 : 튜브 렌즈(tube lens) 605 : 반투명경
606 : 카메라
621 : 광원 622 : 광섬유(optical fiber)
623 : 확산판 624 : 콜리메이터 렌즈

Claims (9)

  1. 상측에 대략 수평인 면인 제1 면이 형성된 정반과,
    상기 제1 면에, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 대략 직교하는 제2 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 평면시 대략 직사각형 형상의 대략 판상의 마스크 보유부로서, 상기 제1 면과 대향하는 면과 반대측의 면인 대략 수평인 제2 면에 마스크가 재치되는 마스크 보유부와,
    상기 마스크 보유부를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 이동시키는 구동부와,
    상기 마스크 보유부의, 상기 제2 면과 인접하고, 또한 상기 제1 방향과 대략 직교하는 제3 면에 인접하여 설치되고, 상측의 면에 대략 십자 형상의 십자 패턴이 형성된 템플릿과,
    상기 마스크 보유부의 상방에 설치된 광 조사부와,
    상기 광 조사부로부터 조사되고, 상기 템플릿을 통과한 광을 수광하는 카메라와,
    상기 광 조사부에 인접하여 또는 상기 광 조사부에 설치된 독취부와,
    상기 마스크에 묘화하는 패턴의 위치 및 형상에 관한 정보인 묘화 정보를 취득하고, 상기 구동부를 구동하여 상기 마스크 보유부를 수평 방향으로 이동시키면서, 상기 묘화 정보에 기초하여 상기 광 조사부로부터 상기 마스크에 광을 조사하는 묘화 처리를 행하는 제어부를 구비하고,
    상기 마스크 보유부에는, 상기 마스크에 2차원 형상으로 배열된 복수의 십자의 위치를 포함하는 보정용 기판 패턴이 묘화된 보정용 기판이 재치되고,
    상기 제어부는,
    상기 독취부에 의해 상기 보정용 기판을 초기 상태와, 상기 초기 상태로부터 대략 90°대략 180°및 대략 270°회전시킨 상태의 각각에 있어서 독취하고, 당해 독취한 결과에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하는 보정 테이블을 작성하고,
    상기 독취부에 의해 상기 십자 패턴을 독취하고, 당해 독취한 결과와 상기 보정 테이블을 비교하여 상기 템플릿의 변형에 관한 템플릿 보정 테이블을 작성하고,
    상기 묘화 처리에 있어서, 상기 보정 테이블에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하고, 또한 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시키면서 상기 광 조사부로부터 상기 템플릿을 향해 광을 조사하고, 상기 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제1 방향의 위치 어긋남 및 상기 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 상기 제1 방향의 위치 어긋남 및 상기 제2 방향의 위치 어긋남과, 상기 템플릿 보정 테이블과에 기초하여 상기 묘화 정보를 보정하고, 또한 상기 광 조사부에 출력하는 신호의 타이밍을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 광 조사부의 하측에 상기 템플릿이 위치하도록 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시킨 상태에서, 상기 광 조사부로부터 상기 템플릿을 향해 광을 조사하고, 상기 카메라로 촬상된 화상에 기초하여 상기 광 조사부의 중심 위치를 취득하고,
    상기 독취부의 하측에 상기 템플릿이 위치하도록 상기 구동부에 의해 상기 마스크 보유부를 이동시킨 상태에서, 상기 독취부에서 상기 십자 패턴을 독취하고, 상기 독취부의 중심 위치를 취득하고,
    상기 광 조사부의 중심 위치와, 상기 독취부의 중심 위치와의 차이를 구하고, 당해 차이에 기초하여 상기 보정 테이블을 수정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 광 조사부로부터 대략 십자 형상의 광인 역십자 패턴을 조사하여, 상기 역십자 패턴과 상기 십자 패턴이 겹쳐진 화상을 상기 카메라로 독취함으로써, 상기 독취부의 중심 위치를 취득하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 초기 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과와, 상기 보정용 기판을 대략 180°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과가 일치하고, 상기 보정용 기판을 대략 90°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과와, 상기 보정용 기판을 대략 270°회전시킨 상태에서 상기 보정용 기판을 독취한 결과가 일치하는 것 같은 보정치를 생성하고, 당해 생성된 보정치를 이용하여 상기 묘화 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 보정용 기판이 상기 마스크 보유부의 대략 중앙에 재치된 제1 상태와, 상기 제1 상태로부터 상기 보정용 기판의 대략 반만큼 상기 제2 방향으로 상기 보정용 기판이 이동된 제2 상태에서 상기 보정용 기판을 독취하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 조사부는, 상기 제2 방향을 따라 설치된 제1 광 조사부와 제2 광 조사부를 가지고,
    상기 독취부는, 상기 제1 광 조사부에 인접하여 또는 상기 제1 광 조사부에 설치된 제1 독취부와, 상기 제2 광 조사부에 인접하여 또는 상기 제2 광 조사부에 설치된 제2 독취부를 가지고,
    상기 제어부는, 상기 보정용 기판의 동일 위치를 상기 제1 독취부와 상기 제2 독취부에서 독취한 결과에 기초하여 상기 보정 테이블을 작성하고, 상기 템플릿의 동일 위치를 상기 제1 독취부와 상기 제2 독취부에서 독취한 결과에 기초하여 상기 템플릿 보정 테이블을 작성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 템플릿에는, 상기 제1 방향을 따른 제1 선이, 당해 제1 선의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 제1 패턴이 형성된 제1 영역과, 상기 제2 방향을 따른 제2 선이, 당해 제2 선의 폭과 대략 동일한 간격으로 배치된 제2 패턴이 형성된 제2 영역이 상기 제1 방향으로 인접하여 형성되고,
    상기 광 조사부는, 상기 제1 방향을 따른 줄무늬 모양의 제3 패턴으로서, 상기 제1 패턴보다 줄무늬의 폭이 넓거나 또는 폭이 좁은 제3 패턴의 광과, 상기 제2 방향을 따른 줄무늬 모양의 제4 패턴으로서, 상기 제2 패턴보다 줄무늬의 폭이 넓거나 또는 폭이 좁은 제4 패턴의 광을 조사하고,
    상기 카메라는, 상기 제1 패턴과 상기 제3 패턴이 겹쳐짐으로써 형성된 모아레 줄무늬인 제1 모아레 줄무늬와, 상기 제2 패턴과 상기 제4 패턴이 겹쳐짐으로써 형성된 모아레 줄무늬인 제2 모아레 줄무늬를 독취하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 모아레 줄무늬에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제2 방향의 위치 어긋남을 취득하고, 상기 제2 모아레 줄무늬에 기초하여 상기 광 조사부의 상기 제1 방향의 위치 어긋남을 취득하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 모아레 줄무늬 및 상기 제2 모아레 줄무늬에 기초하여, 상기 광 조사부로부터 조사된 광이 초점이 맞는지 아닌지를 검지하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 광 조사부의 하측에 상기 템플릿이 위치할 때에, 상기 템플릿에 광을 조사하여 상기 템플릿에 다각형을 묘화하고,
    상기 카메라는, 상기 다각형을 촬상하는 것을 특징으로 하는 기재의 노광 장치.
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