KR100574076B1

KR100574076B1 - 노광 장치

Info

Publication number: KR100574076B1
Application number: KR1020030016827A
Authority: KR
Inventors: 스미야마사토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US6741330B2; TW200304584A; US20030227608A1; KR20030076340A; EP1347340A2; TWI247971B; JP2003273005A

Abstract

마스크 마크용 현미경의 삽입 퇴피를 행하기 위한 삽입 퇴피 기구를 필요로 하지 않고, 장치 구성을 간단하게 하는 것으로서, 마스크 마크용 현미경(24)을 워크 스테이지(13)에 설치하여 워크 스테이지(13)와 일체로 이동 가능하게 구성한다. 또한, 기준 마크(BM)를 마스크 마크 검출 현미경(24)의 광 입사부(24b)에 배치한다. 그리고, 이 기준 마크(BM)를 이용하여, 워크 마크용 현미경(15)과 마스크 마크 현미경(24)과 워크 스테이지(12)의 위치 관계를 확인해 둔다. 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 시에는 워크 스테이지(13)를 이동시켜 워크 마크용 현미경(15)에 의해 워크 마크(WAM)의 위치를 검출한다. 이어서, 워크 스테이지(13)를 이동시켜 마스크 마크용 현미경(15)에 의해 마스크 마크(MAM)의 투영 위치를 검출한다. 그리고 양자가 일치하도록 워크 스테이지(13)를 구동하여 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예의 노광 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 기준 마크의 예를 나타내는 도면,

도 3은 마스크 마크용 현미경의 다른 부착예를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예의 현미경 위치 측정 작업을 설명하는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예의 마스크와 워크의 위치 맞춤을 설명하는 도면,

도 6은 종래의 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면,

도 7은 종래의 노광 장치의 베이스 라인 보정을 설명하는 도면,

도 8은 종래의 노광 장치의 마스크와 워크의 위치 맞춤을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광 조사부 10a : 램프

10b : 집광 거울 11 : 마스크 스테이지

12 : 투영 렌즈 13 : 워크 스테이지

13a : XY 방향 이동 기구 13b : 광 입사부

15 : 워크 마크용 현미경 15a : 얼라인먼트 광원

15b : CCD 카메라 24 : 마스크 마크용 현미경

24a : 미러 24b : CCD 카메라

M : 마스크 W : 워크

BM : 기준 마크 MAM : 마스크 마크

WAM : 워크 마크

본 발명은 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경 각각을 구비하고, 양 현미경을 사용하여 마스크 얼라인먼트 마크와 워크 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하는 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 워크를 다수의 노광 구역으로 분할하고, 각 노광 구역을 순차 노광하는 노광 장치에 적용하는데 적합한 노광 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 장치의 생산 공정에 있어서, 마스크에 형성되어 있는 마스크 패턴을 처리 기판인 웨이퍼(이하 워크라고 한다)에 노광 처리할 때, 워크상의 노광 영역을 다수로 분할하고, 상기 분할한 영역에 마스크 패턴을 투영하여, 워크가 실장된 워크 스테이지를 소정량씩 이동시킴으로써, 상기 노광 구역을 노광 위치에 순차 이동시켜, 순차 노광하는 방법이 취해지고 있다.

이는 일반적으로 순차 노광, 또는 스텝 ·앤드 ·리피트 노광이라고 불리고, 이와 같은 노광을 행하는 노광 장치를 순차 노광 장치 또는 스텝퍼(이하 순차 노광 장치라고 한다)라 불리고 있다.

이하, 도 6을 이용하여 상기 순차 노광 장치의 개략 구성과 동작을 설명한다. 또한, 동일 도면에서 각 구성 요소를 지지하는 프레임 등은 생략되어 있다.

동일 도면에 있어서, 광 조사부(10)는 램프(10a) 및 집광 거울(10b) 등의 광학계를 갖고 노광광을 출사한다.

광 조사부(10)로부터 출사된 노광광은 마스크 스테이지(11) 상의 마스크(M)에 조사되고, 마스크(M)에 형성되어 있는 마스크 패턴은 투영 렌즈(12)를 통해, 워크 스테이지(13) 상의 워크(W)에 투영 결상되어 노광된다.

워크 스테이지(13)에는 XY(XY는 동 도면 지면에 수직인 평면상의 직교하는 2축) 방향 이동 기구(13a)가 설치되고, 워크 스테이지(13)를 순차 이동시킴으로써, 워크(W)가 분할된 영역마다 이동하여 노광된다. 또한, 필요하면 워크 스테이지(13)를 θZ 방향(θ은 XY 평면에 수직인 축을 중심으로 한 회전, Z는 노광광의 광축 방향)으로 이동시키는 이동 기구를 설치해도 된다.

마스크 패턴의 결상 위치의 조정은 마스크(M), 투영 렌즈(12), 워크 스테이지(13) 중 어느 하나를 광축 방향(Z 방향)으로 이동시켜 행한다.

워크(W)를 노광하기 전에, 마스크 패턴을 워크(W)의 소정 위치에 노광시키기 위해, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다. 이 위치 맞춤은 마스크(M)에 형성되는 마스크 얼라인먼트 마크(MAM)(이하, 마스크 마크라고 한다)와 워크(W)에 형성되는 워크 얼라인먼트 마크(WAM)(이하, 워크 마크라고 한다)의 위치를 검출하고, 상호 마크가 소정의 위치 관계(예를 들면 일치한다)가 되도록, 마스크(M) 및/또는 워크(W)를 이동시킴으로써 행한다.

이를 위해, 마스크 마크(MAM)를 검출하는 마스크 마크 검출용 현미경(14)(이하, 마스크 마크용 현미경이라고 한다)이 2개, 워크 마크(WAM)를 검출하는 워크 마크 검출용 현미경(15)(이하, 워크 마크용 현미경이라고 한다) 1개가 설치된다.

마스크 마크용 현미경(14)은 광 조사부(10)와 마스크(M) 사이에 삽입 퇴피 가능하게 설치된다. 2개의 마스크 마크용 현미경(14)의 위치 관계는 미리 설정되고, 상호 좌표계는 일치하고 있다.

마스크 마크용 현미경(14)은 통상 2개 설치된다. 2개의 마스크 마크(MAM)를 동시에 검출하고, 마스크(M)의 θ방향의 어긋남을 측정하여 어긋남 분을 보정하기 위함이다. 마스크 마크용 현미경(14)을 크게 XY 방향으로 이동시키는 기구를 설치하면, 1개로 되지만, 통상 마스크 스테이지(11)는 크게 이동할 수 있도록 구성되어 있지 않고, 또한 크게 이동할 수 있도록 하면, 이동 정밀도가 문제가 되고, 장치 구성이 복잡하게 되므로 통상 2개를 이용하고 있다.

마스크 마크용 현미경(14)에는 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 광원(14a)이 설치되어 있고, 얼라인먼트 광은 마스크(M)가 있는 경우는 마스크(M), 투영 렌즈(12)를 통해 워크(W) 또는 워크 스테이지(13)에서 반사되고, 다시 투영 렌즈(12), 마스크(M)가 있는 경우에는 마스크(M)를 통해 마스크 마크용 현미경(14)의 CCD 카메라(14b)에 입사한다.

워크 마크용 현미경(15)은 투영 렌즈(12)와 일체로 설치되어 있다. 워크 마크용 현미경(15)에도 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 광원(15a)이 설치되어 있고, 얼라인먼트 광은 워크(W) 또는 워크 스테이지(13)에서 반사되어, 워크 마크 용 현미경(15)의 CCD 카메라(15b)에 입사한다.

여기서, 워크 스테이지(13)의 XY 이동 방향에 대해, 2대의 마스크 마크용 현미경(14) 및 워크 마크용 현미경(15)의 XY 좌표의 직각 평행은 취해져 있는 것으로 한다.

각 현미경(14, 15)에 형성된 CCD 카메라(14b, 15b)에서 수상한 영상은 제어부(16)에 보내지고, 제어부(16)는 검출한 마스크 마크(MAM) 또는 워크 마크(WAM)를 화상 처리함으로써, 각각의 마크의 위치 정보를 얻는다.

다음에 상기 노광 장치에 있어서의 마스크와 워크의 위치 맞춤의 순서에 관해서 설명한다.

(1) 베이스 라인 보정

도 6에 도시하는 노광 장치에서는 마스크 마크를 검출하는 현미경과, 워크 마크를 검출하는 현미경이 다르기 때문에, 양자의 위치 관계를 확실하게 알고 있지 않으면 마스크와 워크의 위치 맞춤이 불가능하다.

또한, 양자의 위치 관계는 장치의 환경 상태 등이 원인인 열팽창에 의해 변화하므로, 정기적으로 확인이나 보정을 행할 필요가 있다. 이 마스크 마크용 현미경(14)과 워크 마크용 현미경(15)의 상대 위치를 보정하는 작업을 여기서는 베이스 라인 보정이라고 부른다.

(i) 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 워크 스테이지(13)에 기준 마크(BM)(1개로 된다)를 형성한다.

(ii) 한쪽 마스크 마크용 현미경(14)의 시야 내에 상기 기준 마크(BM)가 들 어가도록 워크 스테이지(13)를 미리 설정한 위치로 이동한다. 마스크 마크용 현미경(14)으로부터 얼라인먼트 광을 조사하고, 투영 렌즈(12)를 통해 기준 마크(BM)를 조명한다.

기준 마크(BM)에서의 반사광은 투영 렌즈(12)를 통해 마스크 마크 현미경(14)의 CCD 카메라(14b)에 수상된다. 도 7(a)에 CCD 카메라(14b)에 수상되는 기준 마크(BM)를 도시한다.

(iii) CCD 카메라(14b)에서 수상된 기준 마크상은 제어부(16)에 보내지고, 화상 처리되어, 마스크 마크용 현미경(14)의 좌표에 있어서의 위치가 연산되고, 제어부(16)에 기억된다. 여기서, 마스크 마크용 현미경(14)의 시야 중심에 대한 기준 마크(BM)의 위치 좌표를 (x0, y0)로 한다. 또, 2개의 마스크 마크용 현미경의 시야의 중심을 연결하는 선은 워크 스테이지(13)의 X축 또는 Y축 방향에 평행하게 배치되어 있고, 어느 마스크 마크용 현미경을 이용해도 된다.

(iv) 이어서, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 내에 기준 마크(BM)가 들어가도록 워크 스테이지(13)를 이동한다.

이 워크 스테이지(13)의 이동량(△X0, △Y0)은 마스크 마크용 현미경(14)의 시야의 위치와 워크 마크용 현미경(15)의 시야 위치로부터 설계상의 값으로서 미리 구해져 있다.

(v) 워크 마크용 현미경(15)으로 기준 마크(BM)를 검출한다. 워크 마크용 현미경(15)으로부터 얼라인먼트 광을 조사하여 기준 마크(BM)를 조명한다.

기준 마크(BM)로부터의 반사광이 워크 마크용 현미경(15)의 CCD 카메라(15b) 에 수상되어 검출된다. 도 7(b)에 CCD 카메라(15b)에 수상되는 기준 마크(BM)를 도시한다.

검출한 기준 마크(BM)는 상기한 바와 같이 제어부(16)에 보내지고, 화상 처리되어, 워크 마크용 현미경(15)의 좌표에 있어서의 기준 마크(BM)의 위치가 연산되어 제어부(16)에 기억된다.

여기서, 기준 마크(BM)의 워크 마크용 현미경(15)에 있어서의 시야 중심에 대한 위치 좌표를 (x1, y1)로 한다.

(vi) 마스크 마크용 현미경(14)의 시야 내에서의 기준 마크의 위치(x0, y0)와 워크 마크용 현미경의 시야 내에서의 기준 마크의 위치(x1, y1)와의 차 △x= x0-x1, △y= y0-y1은 마스크 마크용 현미경(14)과 워크 마크용 현미경(15)의 편차량을 나타내고, 이 편차량이 베이스 라인 보정의 보정량이 된다.

예를 들면, △x = 0, △y = 0이면, 베이스 라인 보정의 양은 0이고, 마스크 마크용 현미경(14)과 워크 마크용 현미경(15)은 상기한 설계치 [워크 스테이지(13)의 이동량(△X0, △Y0)에 상당한 값]대로 떨어져 있게 된다.

(2) 마스크와 워크의 위치 맞춤

상기와 같이 베이스 라인 보정량이 결정되면, 이어서 이하와 같이 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

(i) 도 8(a)에 도시하는 바와 같이 마스크 스테이지(11)에 마스크(M)가 부착된다. 또한, 워크 스테이지(13)에 워크 마크(WAM)가 형성된 워크(W)를 실장한다.

(ii) 2개의 마스크 마크용 현미경(14)을 삽입한다(도 8에서는 1개의 마스크 마크용 현미경만 도시한다). 그리고, 2개의 마스크 마크용 현미경에 의해 마스크 마크(MAM)를 검출하고, 마스크 스테이지(11)를 이동시켜, θ방향 보정을 행하고, 2개의 마스크 마크(MAM)가 X축(Y축이라도 된다)에 평행하게 되도록 한다.

(iii) 도 8(b)에 도시하는 바와 같이 워크 스테이지(13)를 워크 마크용 현미경(15)에 의해, 워크(W) 상의 워크 마크(WAM)를 검출할 수 있는 위치까지 이동시킨다.

워크 마크용 현미경(15)에 의해, 얼라인먼트 광을 워크 마크(WAM)에 조사하고, 상기한 바와 같이, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 내에서 시야 중심을 원점으로 하였을 때의 워크 마크(WAM)의 위치 좌표(x3, y3)를 검출한다. 도 8(b)에 CCD 카메라(15b)에 수상되는 워크 마크(WAM)를 도시한다.

(iii) 이어서, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이 마스크 마크용 현미경(14)으로부터 얼라인먼트 광을 조사한다.

그리고, 마스크 마크용 현미경(14)의 CCD 카메라(14b)에 의해, 마스크 마크(MAM) 상을 수상한다.

(iv) 마스크 마크(MAM)는 화상 처리되어, 마스크 마크용 현미경(14)의 시야 내에서 시야 중심 원점으로 했을 때의 마스크 마크의 위치 좌표(x2, y2)를 연산한다.

(v) 상기한 베이스 라인 보정에 의해, 마스크 마크용 현미경(14)에 대한 워크 마크용 현미경(15)의 편차량(△X0 + △x, △Y0 + △y)이 구해진다. 이를 이하, (△XBL, △YBL)로 한다.

상기 편차량(△XBL, △YBL)과, 마스크 마크용 현미경(14)의 시야 중심을 원점으로 한 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표(x2, y2)와, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 중심을 원점으로 한 워크 마크(WAM)의 위치 좌표(x3, y3)로부터, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

즉, 마스크 마크용 현미경(14)과 워크 마크용 현미경의 시야 중심은 상기한 바와 같이, (△XBL, △YBL) 어긋나 있으므로, 도 8(b)의 상태에서 마스크 마크(MAM)는 워크 마크(WAM)에 대해 (△XBL + x2 - x3, △YBL + y2 - y3) 어긋나게 된다.

이상으로, 도 8(b)의 상태에서 상기 편차량(△XBL + x2 - x3, △YBL + y2 - y3)에 상당한 양만큼 워크 스테이지(13)를 이동시키면, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

이를 2개의 워크 마크 각각에 대해 행한다. 워크 마크용 현미경(15)은 2개라도 되지만, 워크 스테이지(13)는 순차 노광을 행하기 위해 XY 이동 기구(13a)를 가지고 있고, 이를 이용하여, 1개의 현미경으로 2개의 워크 마크를 순서대로 검출한다.

(vi) 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 종료 후, 마스크 마크용 현미경(14)을 퇴피하고, 광 조사부(10)로부터 노광광을 조사하여, 마스크 패턴을 워크(W)에 노광한다.

상기 구성의 노광 장치는 이하의 문제점을 가지고 있다.

마스크 마크용 현미경(14)을, 광 조사부(10)와 마스크(M) 사이에 삽입 퇴피 가능하게 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 삽입 퇴피를 행하는 이동 기구가 필요하여 장치 및 제어가 복잡하게 된다.

또한, 일반적으로 삽입 퇴피시의 마스크 마크용 현미경의 위치 재현성은 나쁘고, 퇴피 후 삽입했을 때 마스크 마크용 현미경은 반드시 원래의 위치로 되돌아가는 것은 아니다. 이 때문에, 마스크 마크용 현미경을 삽입 퇴피할 때마다, 상기 베이스 라인 보정을 할 필요가 있어, 작업 처리량이 저하한다.

한편, 마스크 마크용 현미경(14)을 삽입 퇴피하지 않으면, 베이스 라인 보정은 열 팽창 등에 의한 어긋남만을 고려하면 된다. 이 때문에, 베이스 라인 보정은 그다지 빈번하게 행할 필요가 없고, 작업 처리량이 저하하는 경우는 없는데, 마스크 마크용 현미경(14)이 광 조사부(10)로부터의 광로에 삽입된 채로, 이 현미경(14)이 있는 부분이 그림자가 된다. 즉, 유효 노광 영역이 작아져 노광광의 유효 이용이 불가능하다.

본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 마스크 마크용 현미경의 삽입 퇴피를 행하기 위한 삽입 퇴피 기구를 필요로 하지 않고, 장치 구성을 간단히 하여, 비용의 저감화를 도모함과 동시에, 작업 처리량의 저하를 막고, 또한, 유효 노광 영역이 작아지지 않는 노광 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 본 발명에서는 다음과 같이 해결한다.

(1) 마스크에 형성된 마스크 얼라인먼트 마크를 검출하는 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과, 워크에 형성된 워크 얼라인먼트 마크를 검출하는 워크 얼라 인먼트 마크 검출용 현미경과, 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출된 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 정보와, 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출된 워크 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 근거하여, 마스크의 워크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비한 노광 장치에 있어서, 상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경을 워크 스테이지에 설치하여 워크 스테이지와 일체로 이동하도록 구성한다. 또한, 기준 마크를 상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 광 입사부에서, 이 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출 가능한 위치에 배치한다.

(2) 상기 (l)의 노광 장치를 다수의 노광 구역으로 분할된 워크를 순차 이동하여 노광하는 순차 노광 장치로 한다.

(3) 상기 (1) (2)에 있어서, 워크 스테이지에 1개의 얼라인먼트 마크 검출용 현미경을 설치한다.

(4) 상기 (1) (2) (3)에 있어서, 상기 기준 마크를 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 시야 주위에 설치한 상호 직교하는 틀 형상의 광 반사 부재로 한다.

(5) 상기 (4)에 있어서, 상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 시야 주위의 광 반사 부재를 광 투과 부분의 증착에 의해 형성한다.

이상과 같이, 본 발명에서는 마스크 마크 검출용 현미경을 워크 스테이지에 설치하고, 그 광 입사부에 기준 마크를 설치하였으므로, 마스크 마크 검출용 현미경의 삽입 퇴피를 행하기 위한 삽입 퇴피 기구를 필요로 하지 않고, 장치 구성을 간단히 할 수 있다.

또한, 종래에는 마스크 마크 검출용 현미경을 삽입 퇴피시킬 때, 마스크나 워크 상에 먼지 등이 떨어지는 경우가 있었지만, 본 발명에 있어서는 삽입 퇴피 기구를 설치할 필요가 없으므로, 상기 문제가 발생하지도 않는다.

또한, 마스크 마크 검출용 현미경은 워크 스테이지와 함께 이동하므로, 워크 스테이지 이동 기구를 이용하여 마스크 마크 현미경을 이동시켜 2개의 마스크 마크를 검출하는 것이 가능하고, 종래예와 같이 2개의 마스크 마크 검출용 현미경을 설치할 필요가 없다.

도 1은 본 발명의 실시예의 노광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, 광 조사부(10)는 상기 도 6과 마찬가지로, 램프(10a) 및 집광 거울(10b) 등의 광학계를 갖고, 노광광을 출사한다.

광 조사부(10)로부터 출사한 노광광은 마스크 스테이지(11) 상의 마스크(M)에 조사되고, 마스크(M)에 형성되어 있는 마스크 패턴은 투영 렌즈(12)를 통해 워크 스테이지(13)상의 워크(W)에 투영 결상되어 노광된다.

워크 스테이지(13)에는 XY(XY는 동 도면 지면에 수직인 평면상의 직교하는 2축) 방향 이동 기구(13a)가 설치되고, 워크 스테이지(13)를 순차 이동시킴으로써, 워크(W)가 분할된 영역마다 이동하여 노광된다. 또, 필요하면, 워크 스테이지를 θZ 방향(θ는 XY 평면에 수직인 축을 중심으로 한 회전, Z는 노광광의 광축 방향)으로 이동시키는 이동 기구를 설치해도 된다.

또한, 상기한 바와 같이, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치 맞춤을 위해, 상호 위치를 검출하기 위한 마스크 마크용 현미경과 워크 마크용 현미경이 설치되어 있다.

본 실시예에서 마스크 마크용 현미경(24)은 워크 스테이지(13)와 일체로 설치되고, 도 1에서는 마스크 마크용 현미경(24)이 워크 스테이지(13)내에 매립된 상태로 부착되어 있다.

즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 워크 스테이지(13)의 표면에는 마스크 마크용 현미경(24)에 광을 입사하기 위한 광 입사부(13b)인 개구가 형성되어 있다. 이 광 입사부(13b)로부터 마스크 마크용 현미경(24)에 광이 입사한다. 입사한 광은 미러(24a)에 의해 광로가 되돌려지고, 수광 소자인 CCD 카메라(24b)에 수광된다.

상기 광 입사부(13b)는 워크 스테이지(13)에 워크(W)가 실장되었을 때, 워크(W)에 의해 막히지 않는 위치에 설치한다.

상기 광 입사부(13b)에는 기준 마크(BM)를 설치한 유리판을 설치한다. 기준 마크(BM)는 상기한 바와 같이 마스크 마크용 현미경(24)에 광을 입사하기 위한 광 입사부(13b)에 설치되어 있으므로, 마스크 마크용 현미경(24)은 기준 마크(BM)를 항상 검출할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 마스크 마크용 현미경(24)은 이 유리판 상에 투영되어 결상된 마스크 마크(MAM)와 기준 마크(BM)를 동시에 검출한다.

도 2(a)에 기준 마크를 설치한 유리판의 일례를 나타낸다. 이 경우의 기준 마크(BM)는 마스크 마크용 현미경(24)의 시야보다 약간 좁은 직사각형의 틀이다. 이 검은 틀은 유리 기판 상에 크롬을 증착함으로써 형성한다.

마스크 마크용 현미경(24)의 시야는 그만큼 좁아지는데, 이 검은 틀의 에지 위치 정보로부터, 예를 들면 검은 틀의 중심을 연산하여 기준 위치로 할 수 있다. 그 중심의 마스크 마크용 현미경(24)의 좌표계의 위치를 연산한다.

도 2(b)는 기준 마크(BM)의 다른 예이다. 상호 직교하는 성분을 갖는 형상이면, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기준 마크는 유리판 상에 형성되지 않아도 되고, 박판 형상의 틀체라도 된다. 이 경우, 마스크 마크상은 공중에 투영되어 결상된다.

또한, 마스크 마크용 현미경(24)의 광 입사부(13b)의 평면과, 워크 스테이지(13)의 표면의 평면은 일치할 필요는 없다. 워크 스테이지(13), 투영 렌즈(12), 마스크 스테이지(11) 중 어느 하나를 광축 방향으로 이동시키고, 마스크 마크(MAM)(및 마스크 패턴)의 결상 위치를 바꾸면 된다.

또, 상기에서는 마스크 마크용 현미경(24)을 워크 스테이지(13)에 매립한 경우를 나타냈는데, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 마스크 마크용 현미경(24)을 워크 스테이지(13)의 측면에 부착하여 설치해도 된다.

한편, 워크 마크용 현미경(15)은 상기 도 6에 도시한 것과 동일, 투영 렌즈(12)와 일체로 설치되어 있다. 워크 마크용 현미경(15)에는 상기 도 6에 도시한 바와 같이 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 광원(15a)이 설치되어 있고, 얼라인먼트 광은 워크(W) 또는 워크 스테이지(13)에서 반사되어, 워크 마크용 현미 경(15)의 CCD 카메라(15b)에 입사한다.

각 현미경(24, 15)에 형성된 CCD 카메라(24b, 15b)에서 수상한 화상은 제어부(16)에 보내지고, 제어부(16)는 검출한 마스크 마크(MAM) 또는 워크 마크(WAM)를 화상 처리함으로써, 각각의 마크의 위치 정보를 얻는다.

다음에 상기 노광 장치에 의한 마스크와 워크의 위치 맞춤에 대해 설명한다.

본 실시예의 노광 장치에서도, 상기 도 6에 나타낸 노광 장치와 마찬가지로, 마스크 마크를 검출하는 현미경과, 워크 마크를 검출하는 현미경이 다르고, 양자의 위치관계는 열 팽창 등에 의해 변화하므로, 정기적으로 확인이나 보정을 행할 필요가 있다.

그러나, 본 실시예의 장치에서는 마스크 마크용 현미경(24)이 워크 스테이지(13)와 일체로 이동하므로, 상기 종래예에서 설명한 방법(베이스 라인 보정)으로 마스크 마크용 현미경과 워크 마크용 현미경의 위치 관계를 구할 수 없다.

그래서, 상기 베이스 라인 보정에 상당하는 작업으로서 기준 마크(BM)를 이용하여, 워크 마크용 현미경(15)과 마스크 마크 현미경(24)과 워크 스테이지(13)의 위치 관계를 확인해 놓는다.

즉, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 중심 위치에 마스크 마크용 현미경으로 검출되는 기준 마크(BM)의 위치를 일치시켰을 때의 워크 스테이지(13)의 위치 좌표를 미리 구해 두고, 이 위치를 원점 위치로서 기억해 둔다. 이 작업을 이하에서는 현미경 위치 측정이라고 부른다.

(1) 현미경 위치 측정

(i) 도 4에 도시하는 바와 같이, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 내에 기준 마크가 들어가도록 워크 스테이지(13)를 이동시킨다. 워크 스테이지(13)의 이 때의 위치 좌표를 (Xw0, Yw0)로 한다.

기준 마크(BM)는 여기서는 상기 도 2(a)에 도시한 바와 같이 마스크 마크용 현미경의 시야 주위에 형성된 직사각형의 틀이고, 기준 마크의 위치는 예를 들면 틀의 중심 위치(프레임 중심이라고 한다)이다.

이 상태에서 워크 스테이지(13)상에 투영되는 마스크 마크(MAM)의 위치와, 워크 스테이지(13)상에 실장된 워크(W) 상의 워크 마크(WAM)의 위치 편차량은 도 4에 도시하는 바와 같이 (△X, △Y)인 것으로 한다. 또한, 도 4에서는 마스크 스테이지(11)에 마스크(M)를 부착, 워크 스테이지(13)상에 워크(W)를 실장한 상태를 나타내는데, 이 작업에 있어서는 반드시 마스크(M) 및 워크(W)를 부착할 필요는 없다.

(ii) 워크 마크용 현미경(15)으로부터 얼라인먼트 광을 조사하고, 기준 마크(BM)를 조명한다. 기준 마크(BM)로부터의 반사광이 워크 마크용 현미경(15)의 CCD 카메라(15b)에 수상되어 검출된다. 이 경우 기준 마크(BM)는 상기한 바와 같이 도 2(a)에 도시한 틀이고, 프레임 중심 위치를 기준 마크(BM)의 위치로 한다.

검출한 화상을 제어부(16)에서 화상 처리하고, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 중심에 대한 기준 마크(BM)의 위치 좌표를 구한다. 상기 워크 마크용 현미경(15)의 시야 중심의 위치 좌표를 WC(0, 0)로 하고, 상기 시야 중심에 대한 기준 마크(BM)의 위치 좌표를 W(x1, y1)로 한다.

(iii) 마스크 마크용 현미경(24)으로 기준 마크(BM)를 검출하고, 검출한 화상을 제어부(16)에서 화상 처리하여, 마스크 마크용 현미경(24)의 기준 마크(BM)의 위치 좌표(프레임 중심 위치의 좌표)를 구한다. 이 위치 좌표를 MC(0, 0)로 한다.

(iii) 제어부(16)에서 WC(0, 0)와 MC(0, 0)가 일치하는 워크 스테이지(13)의 위치 좌표를 구하고, 그 위치 좌표를 WS(0, 0)로서 제어부(16)에 기억한다.

즉, 워크 마크 현미경(15)의 시야 중심에 대해, 기준 마크(BM)가 상기한 바와 같이 W(x1, y1) 어긋나 있으므로, WC(0, 0)와 MC(0, 0)가 일치하는 워크 스테이지(13)의 위치 좌표는 (Xw0 - x1, Yw0 - y1)으로 된다. 이 좌표를 워크 스테이지(13)의 원점 위치(WS(0, 0))로서, 상기 제어부(16)에 기억한다.

이상에서 현미경 위치 측정 작업은 끝난다. 이 작업은 워크의 처리마다 행할 필요는 없지만, 상기한 바와 같이 열 팽창 등의 영향을 고려하여, 매일 1회로 정기적으로 행하면 좋다.

(2) 마스크와 워크의 위치 맞춤

(i) 마스크 스테이지(11)에 마스크 마크(MAM)가 기록된 마스크(M)를 부착한다. 또한, 워크 스테이지(13)에 워크 마크(WAM)가 형성된 워크(W)를 실장한다. 또한, 워크 스테이지(13)를 상기 원점 위치(WS(0, 0))로 이동시킨다.

(ii) 도 5(a)에 도시하는 바와 같이 워크 마크(WAM)가 워크 마크용 현미경(15)의 시야 내에 들어가도록 워크 스테이지(13)를 상기 원점 위치(WS(0, 0))로부터 △X2, △Y2 이동시킨다.

(iii) 워크 마크용 현미경(15)으로부터 얼라인먼트 광을 워크 마크(WAM)상에 조사하고, 워크 마크용 현미경(15)의 CCD 카메라(15b)에 의해 워크 마크(WAM)를 수상한다.

워크 마크(WAM)의 화상은 제어부(16)에서 화상 처리되고, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 내에서, 시야 중심에 대한 워크 마크의 위치 좌표(x2, y2)를 연산한다.

워크 스테이지(13)는 원점 위치(WS(0, 0))로부터 △X2, △Y2 이동하는데, 워크 마크용 현미경(15)의 시야 중심(WC(0, 0))과 상기 원점 위치(WS(0, 0))는 상기 현미경 위치 측정 작업에 의해 일치하고 있으므로, 이 때의 워크 마크(WAM)의 위치 좌표는 상기 WC(0, 0)[= WS(0, 0)〕을 원점으로 하면, (x2, y2)이 된다.

(iv) 워크 스테이지(13)를 XY 이동 기구(13a)에 의해 XY 방향으로 이동하고, 워크(W) 상의 또 하나의 워크 마크(WAM)에 대해, 상기와 같이 워크 마크(WAM)의 위치 좌표를 구한다.

(v) 도 5(b)에 도시하는 바와 같이 마스크 마크(MAM)가 마스크 마크용 현미경(24)의 시야 내에 들어가도록 워크 스테이지(13)를 상기 원점 위치로부터 △X1, △Y1(상기 워크 마크(WAM)를 워크 마크용 현미경(15)으로 관찰한 위치로부터 △X1 + △X2, △Y1 + △Y2)만큼 이동시킨다.

(vi) 광 조사부(10)로부터 얼라인먼트 광을 조사한다. 얼라인먼트 광은 마스크 마크(MAM)와, 투영 렌즈(12)를 통해 기준 마크(BM)를 조명하고, 마스크 마크용 현미경(24)의 CCD 카메라(24b)는 마스크 마크(MAM)와 기준 마크(BM)를 수상한다. 마스크 마크(MAM)와 기준 마크(BM)의 화상은 제어부(16)에서 화상 처리되어, 마스크 마크용 현미경(24)의 시야 내에서, 기준 마크(BM)에 대한 마스크 마크의 위치 좌표(x1, y1)를 연산한다.

이 때의 마스크 마크(MAM)의 투영 위치의 좌표는 상기 WS(0, 0)를 원점으로 하면, △X1 + x1, △Y1 + y1이 된다.

또한, 이 때의 워크 마크(WAM)의 위치 좌표는 상기 WS(0, 0)를 원점으로 하면, △X1 + △X2 + x2, △Y1 + △Y2 + y2가 된다.

(vii) 워크 스테이지(13)를 XY 이동 기구(13a)에 의해 XY 방향으로 이동하고, 마스크(M) 상에 기록된 또 하나의 마스크 마크(MAM)에 대해 상기와 마찬가지로 원점 W(0, 0)로부터의 마스크 마크(MAM)의 투영 위치의 좌표를 구한다.

(viii) 이상에서 구한 마스크 마크(MAM)의 투영 위치와, 워크 마크(WAM)의 위치로부터 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치의 차(△X, △Y)를 구한다.

즉, 상기 WS(0, 0)을 원점으로 했을 때, 도 5(b)의 상태에서의 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표는 (△X1 + x1, △Y1 + y1)이 되고, 또한, 상기 WS(0, 0)를 원점으로 했을 때, 도 5(b)의 상태에서의 워크 마크(WAM)의 위치 좌표는 (△X1 + △X2 + x2, △Y1 + △Y2 + y2)이 된다.

이 차를 구하면, 워크 마크(WAM)와 마스크 마크(MAM)의 투영 위치의 차(△X, △Y)는 (△X, △Y) = (△X2 - x1 + x2, △Y2 - y1 + y2)가 된다.

따라서, 도 5(b)의 상태로부터 상기 (△X, △Y)만큼 워크 스테이지(13)를 이동시키면, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

(ix) 마스크와 워크의 위치 맞춤 종료 후, 광 조사부(10)로부터 노광광을 조 사하며, 마스크 패턴을 워크(W) 상에 노광한다.

(x) 이하, 워크 스테이지(13)를 순차 이동시키면서, 워크(W) 상의 각 영역을 순차 노광한다.

또, 이상 설명한 실시예에서는 워크를 다수의 노광 구역으로 분할하고, 순차 워크를 이동하여 노광하는 순차 노광 장치에 대해 설명했는데, 워크 스테이지가 XYθ 방향으로 이동하면, 1개의 워크를 일괄해서 노광하는 노광 장치에도 마찬가지로 적용시킬 수 있다.

(1) 마스크 마크용 현미경을 워크 스테이지에 설치하고, 그 광 입사부에 기준 마크를 설치하였으므로, 마스크 마크용 현미경의 삽입 퇴피를 행하기 위한 삽입 퇴피 기구가 필요하지 않아, 장치 구성을 간단히 할 수 있다.

(2) 마스크 마크 검출용 현미경을 삽입 퇴피시킬 필요가 없으므로, 마스크 마크 검출용 현미경의 삽입 퇴피에 의한 마스크 마크 검출용 현미경의 위치 어긋남이 생기지 않는다. 이 때문에, 상술한 현미경 위치 측정을 빈번히 행할 필요는 없고, 작업 처리량의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 종래에는 마스크 마크용 현미경을 삽입 퇴피시킬 때, 마스크나 워크 상에 먼지 등이 떨어지는 경우가 있었지만, 본 발명에서는 삽입 퇴피 기구를 설치할 필요가 없으므로, 상기 문제가 생기지도 않는다.

(3) 마스크 마크 검출용 현미경은 워크 스테이지와 함께 이동하므로, 워크 스테이지 이동 기구를 이용하여 마스크 마크 검출용 현미경을 이동시켜 2개의 마스 크 마크를 검출하는 것이 가능하여, 종래예와 같이 2개의 마스크 마크 검출용 현미경을 설치할 필요가 없다.

Claims

마스크에 형성된 마스크 얼라인먼트 마크를 검출하는 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과,

워크에 형성된 워크 얼라인먼트 마크를 검출하는 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과,

마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출된 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 정보와, 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출된 워크 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 근거하여, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비하고,

마스크에 형성된 마스크 패턴을 XYθ 방향 이동 기구를 구비한 워크 스테이지에 실장된 워크에 노광하는 노광 장치에 있어서,

상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경은 워크 스테이지에 설치되어, 워크 스테이지와 일체로 이동하고,

기준 마크가 상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 광 입사부이고, 이 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경과 워크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경에 의해 검출 가능한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 노광 장치는 다수의 노광 구역으로 분할된 워크를 순차 이동하여 노광하는 순차 노광 장치인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 워크 스테이지에 설치한 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경은 1개인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 마크는 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 시야 주위에 설치한 서로 직교하는 틀 형상의 광 반사 부재인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제4항에 있어서, 상기 마스크 얼라인먼트 마크 검출용 현미경의 시야 주위의 광 반사 부재는 광 투과 부분에 증착에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.