KR20160068654A

KR20160068654A - 노광 장치

Info

Publication number: KR20160068654A
Application number: KR1020150159653A
Authority: KR
Inventors: 다카시 오쿠야마; 신지 키쿠치
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-06-15
Also published as: CN105676596A; KR102413894B1; CN105676596B; TW201633370A; TWI671796B

Abstract

노광 장치에 있어서, 간이(簡易)하고 정밀도 좋게 합초(合焦) 상태를 검출 혹은 확인한다.
스테이지(12)를 이동시키면서, 바(bar) 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6의 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 판단한다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}

본 발명은, 광 변조 소자 어레이 등을 이용해 패턴을 형성하는 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 초점 검출에 관한 것이다.

마스크리스(Maskless) 노광 장치에서는, 기판이 탑재되는 스테이지를 주사 방향에 따라 이동시키면서, DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 광 변조 소자 어레이에 의해 패턴 광을 기판에 투영한다. 거기에서는, 스테이지에 실린 기판 상에서의 투영 에리어(노광 에리어)의 위치에 따라 패턴 광을 투영하도록, 2차원 상(狀)으로 배열된 광 변조 소자(마이크로미러(micromirror) 등)를 제어한다.

감광 재료를 도포 혹은 붙인 기판 상면에 패턴 광의 초점 위치를 맞추기 위해, 노광 전에 초점 조정을 한다. 예를 들면, 초점 조정 시에 있어서, 포커스 렌즈를 광축 방향으로 이동시키면서, 투영 광학계의 해상 한계에 가까운 주기에 따른 라인＆스페이스 패턴(L/S 패턴)의 광을, DMD에 의해 투영한다. 투영 광학계의 하방에는 CCD 카메라가 설치되어 있어, CCD 카메라가 패턴 광을 수광하면, 화상 처리에 의해 L/S 패턴의 콘트라스트 관련치를 산출한다. 그리고, 피크 검출 위치를 합초(合焦) 위치로 정하고, 기판 위치를 조정한다(특허 문헌 1 참조).

노광 장치의 광학계의 초점 위치는 경시(經時) 변화하는 경우가 있다. 그 때문에, 한 번 초점 조정을 실시해도, 초점 위치가 합초 위치에서 벗어날 우려가 있다. 특히, 근래에는, 패턴의 미세화에 따라 초점 심도가 얕아지는 경향이 있기 때문에, 합초 위치에서 벗어나기 쉽다. 그래서, 관찰용 카메라에 의해, 더미 기판 상에 투영된 빔을 관찰하여, 콘트라스트가 최대가 되는 포커싱 렌즈의 위치를 설정함과 동시에, 그 위치에서의 기판과 광학계와의 거리(기준 거리)를 경시 변화에 맞춰 조정하는 캘리브레이션(calibration) 동작을 실시한다(특허 문헌 2 참조).

한편, 노광 장치에 있어서 광원 수명에 의해 출력 저하가 생기면, 필요한 노광량을 얻을 수 없다. 또한, DMD의 마이크로미러의 동작 불량 등에 의해 국소적으로 광량 얼룩짐이 생기는 경우가 있다. 광량이 사양(仕樣) 조건 등을 만족시키는지 아닌지를 판단하기 위해, 광량 센서를 노광 장치에 설치해, 노광 전에 계측용의 패턴 광을 투영해 광량 검출을 실시한다(특허 문헌 3 참조).

거기에서는, 광원의 광량을 직접 측정하는 포토 센서와, 기판에 조사되는 광의 광량을 측정하는 광량 센서, DMD의 반사광을 측정하는 포토 센서를 노광 장치에 설치한다. 광원의 출력 특성을 조사하는 경우, 광원과 DMD 사이에 배치시킨 포토 센서에 의해 광량을 검출한다. 한편, DMD의 광학 특성, 투영 광학계의 광학 특성을 조사하는 경우, 묘화 테이블에 설치된 포토 센서가, 각 마이크로미러를 ON 상태로 한 경우의 패턴 광을 수광한다.

일본 특개 2009-246165호 공보 일본 특개 2013-77677호 공보 일본 특개 2008-242173호 공보

노광 장치의 스테이지 기구, 혹은 투영 광학계의 배치 구조 등에 어떠한 지장(변화)이 생기면, 노광면의 위치가 합초(핀트) 범위에서 벗어나 버린다. 특히, 패턴이 미세해질수록 초점 심도가 얕아지기 때문에, 노광 장치를 장기간 사용하면, 핀트 엇갈림이 생길 가능성이 높아진다.

그 때문에, 노광의 개시 전 등의 타이밍에서, 기판의 위치가 합초 범위에 있는 것을 확인하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 시험용의 기판에 패턴을 형성해 목시(目視)하고, 혹은 카메라로 촬상해 패턴 정밀도를 확인하는 것이 가능하다.

그렇지만, 광원 출력의 변동에 의해 광량 변화가 생기면, 패턴 상(像)의 외관은 바뀐다. 그 때문에, 단지 합초 상태에서 벗어나 있지 않는지 확인하는 작업에 있어서도, 기판의 광축(z축) 방향의 이동 혹은 광학계의 구동 등, 초점 조정과 같은 작업을 실시할 필요가 있다. 이는, 합초 확인에 긴 작업 시간을 수반하게 되어, 기판 제조의 처리량 향상을 방해한다.

따라서, 노광 장치에 있어서, 간이(簡易)하고 정밀도 좋게 합초 상태를 검출 혹은 모니터링 할 수 있는 것이 요구된다.

한편, 노광 장치의 설치 상황에 따라서는, 장시간의 사용에 따라, 먼지, 혹은 수증기 등등이 렌즈 표면에 부착한다. 또한, 고 휘도의 광을 수지 등에 의해 성형된 기판에 조사해 패턴을 형성하므로, 수지 성분 등이 가스가 되어 렌즈 표면에 부착한다. 먼지 등이 렌즈 표면에 부착 함에 따라 광학계의 결상 성능이 저하하면, 패턴 해상도가 요구되는 해상도 레벨에서 벗어나 버린다.

수증기 등 투명한 부착물의 경우, 광량 저하 없이 결상 성능만 저하하기 때문에, 광원의 광량을 모니터링 해도 해상도 저하를 검출할 수 없다. 그 때문에, 노광하기 전에 해상도 저하가 생기고 있는지 여부를 미리 확인하는 것이 필요하다. 그렇지만, 시험용의 기판에 패턴을 형성해, 그 형성된 패턴으로부터 해상도를 판단하는 것은, 이를 위한 긴 작업 시간을 수반하게 되어, 기판 제조의 처리량 향상의 방해가 된다.

따라서, 노광 장치에 있어서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계의 해상 성능을 모니터링 하는 것이 요구된다.

다른 한편에서, 가동 중의 열 등에 의해 DMD, 광학계와 같은 부품이 열화하는 경우, 처음에는 노광 에리어의 작은 영역에 광량 저하가 부분적으로 생기고, 서서히 주변으로 퍼져 간다. 예를 들면, 열에 의해 부품의 성능 열화가 생기는 경우, 최초로 광량 저하가 중심부에 생기고 주변으로 퍼진다. 대기 중의 먼지와 같은 이물을 원인으로서 성능 열화가 생기는 경우, 광량 저하가 주변부에 생기고 중심부로 퍼져 간다.

그렇지만, 단지 포토 센서를 설치해 광량 검출한 것 만으로는, 노광 에리어 전체에서의 광량 분포를 조사하지 않기 때문에, 부품 열화 등에 기인하는 국소적 광량 저하인지, 램프 출력 저하 등에 기인하는 전체적 광량 저하인지 판별하기 어렵다. 또한, 측정 간격이 광량 센서의 셀 사이즈에 제한되기 때문에, 검출되는 측정치가 단계적으로 변화해, 광량 저하 에리어를 정확하게 검지하는 것이 어렵다.

따라서, 노광 장치에 있어서, 부품의 열화 등에 기인하는 광량 저하를, 간이하고 정밀도 좋게 모니터링 하는 것이 요구된다.

본 발명의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상(狀)으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주(主) 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와, 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와, 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿(slit)을 형성한 차광부와, 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와, 측광부의 출력에 근거해, 합초 상태를 검출하는 합초 검출부를 갖춘다.

본 발명의 노광 제어부는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시킨다. L/S 패턴 광이 상대 이동하면서 슬릿을 통과하는 것에 의해, 파형상(波形狀) 광량이 측광부의 출력에 근거해 검출된다. 여기서, 「파형상 광량」이란, 주사 방향에 따른 광량 변화가 주기적으로 파형상이 되는 공간적인 광량 분포를 나타낸다. 측광부의 출력은 시계열적으로 주기성을 가진 파형 출력(시계열적 파형상 광량이라고 한다)이 되지만, 시계열적 파형상 광량과 광량 변화의 특성이 상응하는 공간적인 광량 분포를 얻을 수 있다.

그리고 합초 검출부는, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭(즉, 광량 변위의 폭)과, 합초 범위에 있을 때의 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출한다. 여기서, 「합초 범위에 있을 때의 기준 진폭」이란, 초점 심도를 바탕으로, 합초라고 판단되는 상태에서 검출되는 파형상 광량의 진폭을 나타낸다. 진폭에 근거한 합초 판단 검출에 의해, 기판이나 광학계를 구동시키지 않고, 합초 상태를 확인할 수 있다. 또한, 콘트라스트가 아니라, 기준 진폭에 대한 진폭의 변화를 보는 것으로써, 보다 간이한 연산 처리로 합초 판단할 수 있다.

예를 들면, 합초 검출부는, 광량 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단한다. 진폭비라는 용이한 연산 처리에 의해, 합초 판단하는 것이 가능해진다. 특히, 합초 상태와 비합초 상태에서 파형상 광량의 중심 광량(평균 광량)이 동일한 경우, 합초 검출부는, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출할 수 있다. 파형상 광량 진폭에 대해서는, 최대 광량과 최소 광량(Peak to Peak)을 검출하면 좋다.

합초 검출부는, 미리 광학계나 기판을 구동하는 초점 조정 시에 있어서, 각 초점 위치의 진폭비를 계측해, 초점 검출용 데이터로서 메모리에 보존할 수 있다. 이 경우, 데이터에 정해지는 합초 범위에 근거해, 합초 검출부가, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것이 가능하다. 합초 범위는, 감광 재료의 감도 특성, 요구되는 패턴 정밀도 중 적어도 어느 하나에 근거해 정하면 좋다.

평균 광량을 산출하는 경우, 전용의 개구부 및 수광부를 마련해도 무방하다. 예를 들면, 차광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 가지고, 측광부는, 평균 광량 측정용 개구부를 통과하는 L/S 패턴 광을 수광하는 평균 광량용 수광부를 가진다.

오퍼레이터에게 합초 범위가 아닌 것을 신속히 알리는 것을 고려하면, 합초 범위에서 벗어나는 경우, 합초 범위에서 벗어나 있는 것을 보지(報知)하는 보지부(報知部)를 마련하는 것이 좋다.

노광 장치는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 노광 위치 검출용의 L/S 패턴 광을 투영시킴으로써, 측광부로부터 출력되는 광량에 근거해, 노광 위치를 검출하는 노광 위치 검출부를 마련하는 것이 가능하다. 이 경우, 노광 위치 검출과 초점 검출 양쪽 모두를 같은 기구로 실시하는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 초점 검출 장치는, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 따른 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출하는 합초 검출부를 갖춘다. 또한, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 초점 검출 방법은, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하여, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 따른 기준 진폭에 근거해, 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출한다.

한편, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와, 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와, 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와, 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와, 측광부로부터의 출력에 근거해, 결상 광학계의 해상력을 검출하는 해상력 검출부를 갖춘다.

본 발명의 노광 제어부는, 차광부를 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시킨다. L/S 패턴 광이 상대 이동하면서 슬릿을 통과하는 것에 의해, 파형상 광량이 측광부의 출력에 근거해 검출된다. 여기서, 「파형상 광량」이란, 주사 방향에 따른 광량 변화가 주기적으로 파형상이 되는 공간적인 광량 분포를 나타낸다. 측광부의 출력은 시계열적으로 주기성을 가진 파형 출력(시계열적 파형상 광량이라고 한다)이 되지만, 시계열적 파형상 광량과 광량 변화의 특성이 상응하는 공간적인 광량 분포를 얻을 수 있다.

그리고 해상력 검출부는, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭(즉, 광량 변위의 폭)과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 검출되는 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출한다. 여기서, 「합초 범위에 있을 때의 기준 진폭」이란, 초점 심도를 바탕으로, 합초라고 판단되는 상태에서 검출되는 파형상 광량의 진폭을 나타낸다. 파형상 광량의 진폭을 검출하는 것만으로, 해상력의 저하를 검지하는 것이 가능해진다.

예를 들면 해상력 검출부는, 검출되는 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다. 진폭비 산출이라는 용이한 연산 처리에 의해, 해상력을 모니터링 할 수 있다.

특히, 해상력이 있는 경우와 저하하는 경우 양쪽에서 파형상 광량의 중심 광량(평균 광량)이 동일한 경우, 해상력 검출부는, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출할 수 있다. 파형상 광량의 진폭에 대해서는, 최대 광량과 최소 광량(Peak to Peak)을 검출하면 좋다.

합초 검출부는, 진폭비와 결상 광학계의 해상력과의 대응 관계에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 초점 조정 시, 혹은 출하 시 등에서, 결상 광학계의 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 데이터를 메모리에 기억하고, 해상력 검출 시에 데이터에 근거하여 판단할 수 있다. 결상 광학계의 한도 해상력은, 결상 광학계의 광학 성능에 근거해 정하면 좋다.

오퍼레이터에게 합초 범위가 아닌 것을 신속히 알리는 것을 고려하면, 합초 범위에서 벗어나는 경우, 합초 범위에서 벗어나 있는 것을 알리는 보지부를 마련하는 것이 좋다.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 해상력 검출 장치는, 슬릿을 투과하는 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 검출되는 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출하는 해상력 검출부를 갖춘다. 또한, 본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치의 노광 방법은, 슬릿을 투과하는 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 수광하여, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출한다.

한편, 본 발명의 다른 양태에서의 본 발명의 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인＆스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와, L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하는 측광부와, L/S 패턴이 측광 영역을 상대 이동할 때의 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖춘다. 예를 들면, 측광부가, 측광 영역에 따른 사이즈를 가지는 슬릿을 형성한 차광부를 가진다.

본 발명에서는, L/S 패턴의 각 라인 상(狀) 패턴의 광량이 순서대로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있다. 즉, 그 피치에 맞춰 라인 상 패턴 광의 투영에 사용하는 광 변조 소자를 정한다. 여기서, 「광량이 순서대로 계측된다」란, 어느 라인 상 패턴이 측광 영역을 통과하고 있을 때 다음의 라인 상 패턴이 측광 영역으로 진행하지 않고, 각 라인 상 패턴 각각의 통과 시의 광량 변화가, 1개씩 순서대로 계측되는 것을 나타낸다.

예를 들면, 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족하도록 정하면 좋다.

Lytanθ < PP

다만, Ly는 L/S 패턴의 부(副) 주사 방향에 따른 길이를 나타내고, θ는 기울기 각도를 나타내고, PP는 L/S 패턴의 피치를 나타낸다.

또한, 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도는, 광 변조 소자 어레이의 종횡 사이즈에 따라, 그 경사 각도를, 예를 들면, 37°혹은 30°이하로 정하면 좋다. 예를 들면, 기울기 각도 θ를, 1.2 °< θ < 2.8°로 정할 수 있다.

광량 검출부는, 광량 분포에 근거해, 노광 에리어에서의 광량비가 소정의 임계치 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 광량이 임계치 이하인 경우, 그 사실을 보지하는 보지부를 마련해도 무방하다. 또한, 광량 검출부는, 노광 에리어의 광량 분포 그래프를 작성하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 방법은, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키고, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인＆스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하고, L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하고, L/S 패턴이 측광 영역을 상대 이동할 때의 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 노광 방법이며, L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있다.

본 발명의 다른 양태에서의 노광 장치용 측광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이를 갖춘 노광 장치의 피묘화체가 탑재되는 스테이지에 마련되고, 스테이지에 규정되는 부 주사 방향에 대해 경사지는 슬릿을 가지는 차광부와, 슬릿을 통과하는 광을 수광하는 측광부를 갖추고, 슬릿의 부 주사 방향에 대한 경사 각도가, 37°이하로 정해져 있다. 또한, 이 측광 장치와 연계해 동작하는 노광 장치는, 복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와, 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와, 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어서며, 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록 피치가 정해져 있는 라인＆스페이스(L/S) 패턴의 광을 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와, 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖춘다.

본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 합초 상태를 검출 혹은 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계의 해상 성능을 모니터링 할 수 있다.

게다가, 본 발명에 의하면, 노광 장치에서, 간이하고 정밀도 좋게 광학계 성능을 모니터링 할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.
도 2는 차광부와, 초점 조정 및 초점 검출용의 패턴 열을 도시한 도면이다.
도 3은 포토 센서와 차광부의 배치를 나타낸 개략적 측면도이다.
도 4는 1개의 슬릿을 1개의 바(bar) 상(狀) 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포 및 시계열적 광량 분포를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 1개의 슬릿을 1개의 바 상 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 바 상 패턴 열에 따른 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 상이한 진폭비를 가지는 공간적 광량 분포의 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 초점 이동량과 진폭비와의 상관 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 9는 합초 상태 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다.
도 10은 해상 성능을 유지한 경우의 광량 분포와 해상 성능이 저하한 경우의 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 11은 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 12는 기준이 되는 진폭을 가지는 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.
도 13은 해상 성능의 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다.
도 14는 차광부와, 광량 분포 계측용의 패턴 열을 도시한 도면이다.
도 15a는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15b는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15c는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15d는 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과할 경우에 취득되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포이다.
도 17은 포토 센서의 광량 검출 시간 간격에 따른 슬릿의 이동 피치를 도시한 도면이다.
도 18은 각 바 상 패턴에 대한 광량 분포를 겹쳐서 도시한 도면이다.
도 19는 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포를 3차원적으로 도시한 도면이다.
도 20은 광량 분포 측정 및 경고 처리를 나타낸 플로우 차트이다.

이하에서는, 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은, 제1 실시 형태인 노광 장치의 블록도이다.

노광 장치(10)는, 포토 레지스트 등의 감광 재료를 도포, 혹은 붙인 기판 W로 광을 함으로써 패턴을 형성하는 마스크리스 노광 장치이며, 기판 W를 탑재하는 스테이지(12)가 주사 방향에 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. 스테이지 구동 기구(15)는, 주 주사 방향 X, 부 주사 방향 Y에 따라 스테이지(12)를 이동시킬 수 있다.

노광 장치(10)는, 패턴 광을 투영하는 복수의 노광 헤드를 갖추고 있고(여기에서는 1개의 노광 헤드(18)만 도시), 노광 헤드(18)는, DMD(22), 조명 광학계(도시하지 않음), 결상 광학계(23)를 갖춘다. 광원(20)은, 예를 들면 방전 램프(도시하지 않음)로 구성되고, 광원 구동부(21)에 의해 구동된다.

벡터 데이터 등으로 구성되는 CAD/CAM 데이터가 노광 장치(10)로 입력되면, 벡터 데이터가 래스터 변환 회로(26)에 보내져, 벡터 데이터가 래스터 데이터로 변환된다. 생성된 래스터 데이터는, 버퍼 메모리(도시하지 않음)에 일시적으로 격납된 후, DMD 구동 회로(24)로 보내진다.

DMD(22)는, 미소(微小) 마이크로미러를 2차원 배열시킨 광 변조 소자 어레이(광 변조기)이며, 각 마이크로미러는, 자세를 변화시키는 것에 의해 광의 반사 방향을 선택적으로 전환한다. DMD 구동 회로(24)에 의해 각 미러가 자세 제어 됨으로써, 패턴에 따른 광이, 결상 광학계(23)를 통해 기판 W의 표면에 투영(결상)된다. 이에 따라, 패턴 상이 기판 W에 형성된다.

스테이지 구동 기구(15)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호에 따라, 스테이지(12)를 이동시킨다. 스테이지 구동 기구(15)에는 도시하지 않는 리니어 인코더가 갖춰져 있고, 스테이지(12)의 위치를 측정해, 컨트롤러(30)로 피드백 한다. 컨트롤러(30)는, 노광 장치(10)의 동작을 제어하여, 스테이지 구동 기구(15), DMD 구동 회로(24)로 제어 신호를 출력한다. 또한, 도시하지 않은 모니터에 메뉴 화면 등을 표시하기 위한 표시 제어 처리를 실행한다. 노광 동작에 관한 프로그램은, 미리 메모리(32)에 격납되어 있다.

광 검출부(28)는, 스테이지(12)의 단부(端部) 부근에 설치되어 있고, 포토 센서 PD, 및 펄스 신호 발생부(29)를 갖추고 있다. 광 검출부(28)의 상향에는, 부분적으로 광을 통과시키는 차광부(40)가 마련되어 있다. 광 검출부(28)는, 초점 조정 및 얼라인먼트(alignment) 조정 시에 사용된다. 연산부(27)는, 광 검출부(28)에서 보내 오는 신호에 근거해, 합초 상태를 모니터링하기 위한 파라미터가 되는 광량 진폭비를 산출한다. 또한, 연산부(27)는, 노광 위치, 즉 노광 헤드에 대한 기판 W(스테이지(12))의 위치를 산출 가능하다.

결상 광학계(23)와 차광부(40) 사이의 광로 상에 마련된 초점 조정용 프리즘(25)은, 2개의 설형(楔型) 프리즘을 서로 사면(斜面)에서 접하도록 대향 배치시킨 광학계이며, 프리즘 구동부(33)는, 광축 방향 두께가 변화하도록 2개의 프리즘을 서로 상대 이동시킨다. 결상 광학계(23)의 초점 위치는, 프리즘(25)을 구동 함으로써, 기판 연직 방향(z축 방향)에 따라 이동한다.

노광 동작 중, 스테이지(12)는, 주사 방향 X에 따라 일정 속도로 이동한다. DMD(22) 전체에 의한 투영 에리어(이하, 노광 에리어라고 한다)는, 기판 W의 이동에 따라 기판 W 상을 상대적으로 이동한다. 노광 동작은 소정의 노광 피치에 따라 수행되고, 노광 피치에 맞춰 마이크로미러가 패턴 광을 투영하도록 제어된다.

DMD(22)의 각 마이크로미러의 제어 타이밍을 노광 에리어의 상대 위치에 따라 조정 함으로써, 노광 에리어의 위치에 그려야 할 패턴의 광이 순차적으로 투영된다. 그리고, 노광 헤드(18)를 포함한 복수의 노광 헤드에 의해 기판 W 전체를 묘화 함으로써, 기판 W 전체에 패턴이 형성된다.

또한, 노광 방식으로서는, 일정 속도로 이동하는 연속 이동 방식 뿐만 아니라, 간헐적으로 이동하는 스텝＆리피트도 가능하다. 또한, 마이크로미러의 상(像)을 부분적으로 겹쳐서 노광하는 다중 노광(오버랩 노광)도 가능하다.

기판의 종류 변경 등을 실시한 경우, 노광 전에 초점 조정용 프리즘(25)을 이용해 초점 조정이 수행된다. 구체적으로는, 기판 W나 포토 레지스트의 두께 변경에 따라 초점 조정량을 계산하고, 초점 조정량에 따라 초점 조정용 프리즘(25)을 구동하여, 결상 광학계(23)의 초점 위치를 기판 W의 묘화면과 일치시킨다.

초점 조정이 수행되면, 각 기판에 대한 노광 동작의 개시 전, 혹은 노광 작업 시간이 소정 시간 경과할 때에, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 검출/모니터링 한다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 초점 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)로부터의 출력 신호에 근거해, 합초 상태에 있는지 여부를 판단한다.

또한, 패턴을 정확한 위치에 형성하기 위해, 노광 개시 위치에 관한 보정 처리가 노광 동작 개시 전에 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 위치 검출용의 패턴의 광을 투영한다. 여기서의 위치 검출용 패턴 광은, 초점 검출용 패턴 광과는 다른 패턴 열이다. 컨트롤러(30)는, 연산부(27)에서 보내 오는 위치 정보에 근거해, 노광 개시 위치를 보정한다.

이하, 도 2~6을 이용해, 합초 상태의 검출, 모니터링에 대해 설명한다.

도 2는, 차광부와, 초점 조정 및 초점 검출용의 패턴 열을 도시한 도면이다. 도 3은, 포토 센서와 차광부의 배치를 나타낸 개략적 측면도이다.

차광부(40)는, 포토 센서 PD의 광원 측 상향에 배치되어 있고, 슬릿 에리어 ST가 주 주사 방향 X에 따라 형성되고 있다. 여기에서는, 주 주사 방향 X에 수직, 즉 부 주사 방향 Y에 평행한 6개의 바 상 슬릿 ST1~ST6이, 슬릿 피치 SP로 등간격으로 형성되고 있다. 차광부(40)의 사이즈는, 포토 센서 PD 전체의 사이즈보다 크고, 차광부(40)의 바로 아래에 배치된 포토 센서 PD는, 슬릿 ST를 통과한 광만 수광한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 광 강도/광량을 검지하는 포토 센서 PD는 지지 기구(60)에 의해 보관 유지되어 있고, 지지 기구(60)는, 스테이지(12)에 취부(取付)되어 있다. 차광부 취부 부재(50)는, 포토 센서의 수광면 PS와 기판 W의 묘화면에 평행한 차광부(40)의 양단을 지지하고, 지지 기구(60)에 의해 보관 유지되고 있다.

초점 조정 및 합초 상태를 검출할 때, 스테이지(12)의 이동에 따라 노광 에리어가 차광부(40)를 통과한다. 이때, 도 2에 도시한 패턴 열 PT의 광을 차광부(40)를 향해 투영시킨다. 패턴 열 PT는, 이른바 라인＆스페이스(L/S) 패턴이며, 주 주사 방향 X에 수직, 즉, 부 주사 방향 Y에 평행한 바 상 패턴을 복수 늘어놓은 패턴 열이다. 여기서는, 패턴 피치 PP로 등간격으로 늘어선 4개의 바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4에 의해 구성된다. 여기서는, 패턴 열 PT의 라인 폭 K와 라인 간 스페이스의 폭이 동일하다. 즉, 패턴 피치 PP가, 라인 폭 K의 2배가 된다.

바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4의 각 패턴 폭 K는, 차광부(40)에 형성된 슬릿 ST1~ST6 각각의 슬릿 폭 Z보다 넓다. 또한, 패턴 피치 PP도, 슬릿 폭 Z보다 넓다. 따라서, 1개의 바 상 패턴이 소정 속도로 1개의 슬릿을 완전하게 통과한 후, 다음의 바 상 패턴이 슬릿 통과를 개시한다. 또한, 바 상 패턴 PL1, PL2, PL3, PL4의 각 패턴 폭 K는, 결상 광학계(23)의 해상 성능의 상한에 가까운 폭으로 정해져 있다. 예를 들면, 패턴 열 PT의 패턴 폭 K는, 인접하는 2개의 마이크로미러의 상(2 셀)의 폭으로 정해진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 패턴 열 PT의 주 주사 방향 X에 따른 전체 폭 PW는, 슬릿 피치 SP보다 작다. 이 때문에, 패턴 열 PT의 최후미 바 상 패턴 PL4가 1개의 슬릿을 일정 속도로 통과 종료하면, 선두의 바 상 패턴 PL1이 다음의 슬릿 통과를 개시한다.

패턴 열 PT의 광이 차광부(40)를 일정 속도로 통과할 때, 바 상 패턴 PL1이 슬릿 ST6을 투과했을 때에 포토 센서 PD에서 출력되는 신호(이하, 광량 신호라고 한다)는, 시계열적으로 연속 변화한다. 이는, 상술한 것처럼, 슬릿 폭 Z가 바 상 패턴 PL1의 패턴 폭 K보다 짧은 것에 기인한다. 따라서, 다른 바 상 패턴 PL2, PL3, PL4가 순차적으로 슬릿 SL6을 통과할 때도 시계열적으로 연속 변화한다.

도 4, 도 5는, 1개의 슬릿을 1개의 바 상 패턴의 광이 통과했을 때의 공간적 광량 분포 및 시계열적 광량 분포를, 합초 상태, 핀트 엇갈림 상태로 나누어 도시한 그래프이다. 다만, 여기서의 「공간적 광량 분포」는, X 방향에 따른 광량 변화의 모습을 나타내고 있어, Y 방향에 따른 광량은 포함되지 않는다.

결상 광학계(23)의 해상 한계에 가까운 바 상 패턴 PL1의 주 주사 방향 X에 따른 광 강도 분포/광량 분포는, 대략 가우스 분포로 되어 있고, 피크치를 중심으로 하여 광량이 전후로 감소한다. 그 결과, 포토 센서 PD에 의해 검출되는 광량의 시계열적 분포(이하, 광량 신호 분포라고 한다) AL도 대략 가우스 분포로 되어, 시계열적인 광량 신호 분포 AL과 공간적인 광량 분포 GD가, 서로 상사적(相似的)인 상관 관계를 가진다(도 4 참조). 다만, 여기서의 광량 신호 분포 AL은, 슬릿 폭 Z에 따라 검출되는 광량 신호치를 스테이지(12)의 이동에 대해 연속적으로 플롯 한 궤적을 나타낸다.

광량 신호 분포 AL과 광량 분포 GD가 상사적 관계를 가지려면, 슬릿 폭 Z가 바 상 패턴 폭 K보다 짧으면 좋고, 충분히 짧게 함으로써 광량 신호 분포 AL의 산형(山形) 형상이 광량 분포 GD의 산형 형상에 더 가까워진다. 여기서는, 슬릿 폭 Z가, 바 상 패턴 폭 K에 대해 0.1~0.5배로 정해진다. 이러한 비율이 되도록, 바 상 패턴 PL1의 광을 투영하는 마이크로미러의 영역 설정 혹은 슬릿 폭 Z의 조정 중 하나를 조정하거나, 혹은 양쪽 모두를 실시한다.

한편, 도 5에는, 핀트가 벗어나 있는 상태에서의 공간적 광량 분포를 나타내고 있다. 이 경우에서도, 광량 분포는, 서서히 증가하면서 광량 피크 P'를 거쳐 서서히 감소하는 분포 형상이 되지만, 광량 피크 P'는 합초 상태의 광량 피크 P와 비교해 작다. 이는, 초점 위치가 차광부(40)의 표면, 즉, 기판 W의 표면과 일치하지 않기 때문에, 광량 분포의 범위가 확대되어, 중심 부근의 광 강도가 저하하기 때문이다.

도 6은, 바 상 패턴 열 PT에 따른 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.

도 6에서는, 4개의 바 상 패턴 PT1~PT4의 슬릿 통과 후의 공간적 광량 분포를 이어 놓은 광량 분포를 나타내고 있다. 다만, 이 분포는, 각 바 상 패턴의 위치에 맞춰 슬릿을 형성한 경우에 얻어지는 광량 분포이며, 실제로는, 각 바 상 패턴 통과에 맞춰 차례로 공간적 광량 분포를 얻을 수 있다.

이와 같이 나타난 일련의 광량 분포는, 주기적인 파형(물결 모양)으로 나타내지고 있고, 중심으로부터의 진폭 S를 가진다. 핀트 위치에서 얻어지는 진폭 S는, 핀트가 벗어나 있을 때의 진폭 S'보다 크다. 그렇지만, 상술한 것처럼, 패턴 열 PT의 라인/스페이스의 폭이 같다(=K)는 것으로부터, 핀트 위치와 핀트에서 벗어난 위치 양쪽 모두, 파형의 중심이 일치한다. 따라서, 공간적 광량 분포의 진폭의 크기가, 핀트 위치, 즉, 합초 위치에 있는지 여부를 나타내는 바로미터(barometer)가 된다.

도 7은, 상이한 진폭비를 가지는 공간적 광량 분포의 그래프를 도시한 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 합초 상태에 있는 경우와 합초 상태에서 벗어나 있는 경우에서는, 파형의 진폭에 차가 생긴다. 또한, 초점 심도의 범위에 따라, 합초 상태 중에서도 상이한 진폭이 얻어진다. 한편, 상술한 것처럼, 진폭이 상이해도 파형 중심 위치 C는 실질적으로 변화하지 않는다. 이는, 광량 피크 부근(파형의 산(山) 부분)의 광량 감소분이 생기는 것과 동시에, 광량 보텀(bottom) 부근(파형의 곡(谷) 부분)에 상보적인 광량 증가 부분이 생기기 때문이다.

따라서, 합초 상태에서의 진폭을 기준으로서 설정하고, 기준이 되는 진폭과, 검출되는 공간적 광량 분포의 진폭을 비교 함으로써, 초점 위치의 변동을 수반하는 초점 조정 작업을 실시하지 않아도, 합초 상태에 있는지 여부를 모니터링 할 수 있다. 예를 들면, 기준 진폭과 검출되는 진폭과의 비를 구해 합초 상태, 즉 초점 심도의 범위에 들어가는 진폭비를 정하는 것으로, 합초 상태를 모니터링 할 수 있다.

그런데, 도 4에 도시한 것처럼, 공간적 광량 분포와 시계열적 광량 분포는 상사 관계에 있으므로, 스테이지(12)를 이동시키면서 위치 검출용의 패턴 열 PT의 광을 차광부(40)에 투영하는 것에 의해, 도 7과 같은 시계열 광량 분포를 얻을 수 있다. 또한, 포토 센서 PD에 의해 검출되는 시계열적 광량 분포의 진폭의 크기가, 공간적 광량 분포의 진폭의 크기에 대응하므로, 시계열적 광량 분포의 진폭비는, 공간적 광량 분포의 진폭비에 상당한다. 따라서, 시계열적 광량 분포에서의 진폭비에 근거해, 합초 상태를 판단하는 것이 가능해진다.

위치 검출용의 패턴 열 PT의 광량이 일정할 때, 공간적 광량 분포의 중심 위치 C는 합초 상태, 비합초 상태에 관계없이 일정하므로, 중심 위치와 최소 혹은 최대 광량을 검출 함으로써 진폭 A를 산출하는 것이 가능하다. 중심 위치 C는, 예를 들면, 공간적 광량 분포의 피크 광량(최대 광량)과 보텀 광량(최소 광량)으로부터 산출할 수 있다.

혹은, 중심 위치 C가 패턴 열 PT의 1주기(1개의 라인과 1개의 스페이스의 페어)의 평균 광량에 동일하기 때문에, 중심 위치 C를, 포토 센서 등의 측광부를 마련하여 광량을 측정하고, 측정된 패턴 열 PT의 광량의 평균치를 구해도 무방하다. 여기서는, 각 슬릿을 투과한 광에 의해 얻어지는 시계열적 광량치를 주기에 맞춰 적분 혹은 평균화하는 것으로, 중심 위치 C를 구한다.

한편, 결상 광학계(23)의 초점 위치가 기판 W의 표면과 일치할 때의 진폭(기준 진폭) B에 대해서는, 패턴을 투영하지 않을 때 검출되는 광량 신호 레벨(베이스 광량)을 검출 함으로써, 중심 위치 C와 검출된 광량 신호 레벨 사이의 진폭 B를, 기준 진폭으로서 얻을 수 있다.

또한, 평균 광량 산출을 위해 측광부를 마련하는 경우, 상기 차광부나 포토 센서와는 상이한 독립된 측광부를 마련해도 무방하고, 혹은, 상기 차광부 및/또는 포토 센서에 의해 측광부를 겸용하는 구성으로 해도 무방하다. 그 경우, 차광부에 상술한 슬릿과는 상이한 위치에 개구부를 별도 마련하여, 개구부를 통과한 광의 광량을 측정하도록 하면 좋다. 개구부로서는, 적어도 패턴 열 PT의 라인 폭 K보다 넓고, 바람직하지는 패턴 열 PT전체의 폭PW보다 넓은 폭의 투광부분을 가지는 개구부를 벌면 좋다. 또한, 광량을 측정하기 위한 포토 센서를 별도 배치해도 무방하고, 혹은, 상술한 포토 센서에 의해 측광해도 무방하다.

도 8은, 초점 이동량과 진폭비와의 상관 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.

도 8에서는, 초점 위치를 바꾸면서 검출되는 광량 분포에 근거해 산출한 진폭비를 플롯 한 그래프를 나타내고 있다. 진폭비 A/B가 클수록, 즉, 검출되는 진폭 A가 최대 진폭 B에 가까울수록 합초 위치에 가깝고, 초점 위치가 합초 위치에서 멀어짐에 따라, 진폭비 A/B가 작아진다.

그래서, 출하 시 등에 있어서, 미리 초점 이동 가능한 전 범위에서의 진폭비를 산출하고, 진폭비와 그 때의 결상 광학계(23)의 초점 위치를 대응 지은 데이터(마스터 데이터)를, 메모리(32)에 기억한다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 초점 조정용 패턴의 광을 투영한다. 그리고, 초점 조정용 프리즘(25)을 구동하여 초점 위치를 이동 가능한 거리 범위에서 바꾸면서, 이를 반복해서 실시한다.

컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)에서 출력되는 신호에 근거해 진폭비를 산출하고, 마스터 데이터를 작성한다. 또한, 기판 W의 합초 위치 FP가 메모리(32)에 기억된다. 그리고, 합초 위치 FP를 중심으로 한 합초 범위 AR이 정해진다.

합초 위치 FP는, 진폭비가 가장 큰 합초 범위 AR0로부터 오프셋(offset) 한 위치로 정해진다. 이는, 차광부(40)의 위치와 기판 W의 묘화면의 위치는, 기판 W의 두께 T(도 1 참조)만큼 차가 있고, 또한, 차광부(40)의 광 입사면이 기판 W의 탑재면(스테이지 표면)보다 조금 낮은 위치에 설치되어 있는 것에 기인한다. 합초 범위 AR의 폭(상한, 하한)은, 결상 광학계(23)의 초점 심도와 함께, 기판 W의 두께 T, 기판 W의 표면에 형성된 감광 재료의 종류, 요구되는 패턴 오더 등에 근거하여 정해진다.

도 9는, 합초 상태 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다. 여기서는, 사용되는 기판 W 등에 맞춰 산출되는 초점 위치에 초점 조정용 프리즘(25)이 조정된 후, 각 기판의 노광 동작 개시 전, 혹은 소정 시간 경과할 때에 처리가 실시된다.

컨트롤러(30)는, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 열 PT를 차광부(40)를 향해 조사하도록, DMD 구동 회로(24)를 제어한다(S101). 그리고, 포토 센서 PD로부터 출력되는 광량 신호에 근거해, 진폭비 M이 산출되면(S102), 메모리(32)에 기억된 마스터 데이터 중에서 진폭비 M에 따른 초점 위치가, 합초 범위 R에 포함되는지 여부가 판단된다(S103). 또한, 진폭비의 연산에 대해서는, 컨트롤러(30)에서 실행해도 무방하다.

검출되는 진폭비 M에 따른 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나는 경우, 컨트롤러(30)는, 모니터에 경고 표시하기 위한 표시 제어 처리를 실행한다(S104). 이에 따라, 유저는, 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나 있는 것을 인식할 수 있다. 또한, 경고 표시 이외의 버저(buzzer)음 발생 등, 다른 보지 수단에 의해 오퍼레이터에게 알리는 것도 가능하다.

이와 같이 제1 실시 형태에 의하면, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6이 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 합초 상태가 유지되고 있는지 여부를 판단한다.

화소 사이즈 등에 의해 분해능이 제한되는 CCD를 사용하지 않고, 초점 검출용의 패턴 광을 기판 W에 대해 주사시킴으로써, 결상 광학계(23)의 합초 혹은 핀트 벗어남(out of focus)을 판단하기 때문에, 합초 상태를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 게다가, 메모리에 기억된 마스터 데이터에 대해 정해지는 합초 범위 R은, 진폭비의 변화율은 단조(單調) 감소하고 있으므로, 핀트 벗어남이 생긴 경우, 초점 위치가 합초 범위 R에서 벗어나는 방향을 확실히 검출할 수 있다. 한편, 광 검출부(28)는 노광 위치 검출과 겸용해 사용되기 때문에, 초점 검출을 위해 전용 CCD를 설치할 필요가 없고, 코스트를 억제할 수 있다.

또한, 복수의 슬릿을 패턴 광이 통과해, 그 상대적 이동량에 근거해 평균 중심치를 산출 함으로써, 광원의 흔들림이나 포토 센서의 감도 얼룩짐 등이 생긴 경우에서도, 그 영향을 억제할 수 있다. 게다가, 복수의 바 상 패턴이 복수의 슬릿을 통과하는 것에 의해, 평균치의 모수(母數)가 확대되어, 진폭비가 정밀도 좋게 계측된다.

초점 검출용 패턴 열의 바 상 패턴은, 주 주사 방향으로 수직이 아니어도 무방하고, 슬릿 형성 방향에 맞춰 패턴 형상을 정해, 상술한 연속적 광량 분포가 얻어지도록 슬릿의 주 주사 방향 폭, 패턴 광의 주 주사 방향 폭을 정해도 무방하다. 포토 센서에 대해서는, 각 주사 밴드에 대해 포토 센서를 설치하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 10~13을 이용해, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에서는, 결상 광학계의 해상 성능을 모니터링 한다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 실질적으로 같다.

도 10은, 해상 성능을 유지한 경우의 광량 분포와 해상 성능이 저하한 경우의 광량 분포를 도시한 도면이다.

결상 광학계(23)의 해상 성능이 높은(문제 없는) 경우, 제1 실시 형태에서 설명한 것처럼, 해상 성능 한계에 가까운 바 상 패턴의 광을 1개의 슬릿이 통과시키는 것에 의해 얻어지는 공간적 광량 분포 GD는, 그 피크를 중심으로 한 가우스 분포가 되고, 바 상 패턴의 엣지(edge)부에서 광량 변화(기울기)가 비교적 크다. 그렇지만, 해상 성능이 저하하면, 공간적 광량 분포 GD1은, 바 상 패턴의 엣지부에서의 광량 변화가 완만해지고, 또한, 피크 광량이 저하하여, 평탄한 파형상 광량 분포가 된다.

그 결과, 패턴 열 PT에 의한 연속한 공간적 광량 분포에서는, 파형의 산(피크 광량)과 곡(보텀 광량) 양쪽 모두의 중심 위치로부터의 거리는 작아진다. 즉, 공간적 광량 분포의 진폭이 작아진다. 따라서, 요구되는 최저한의 해상 성능에 따른 진폭을 기준이 되는 진폭으로 정하고, 제1 실시 형태와 같이, 공간적 광량 분포의 진폭을 검출해 진폭비를 연산 함으로써, 해상 성능을 모니터링 할 수 있다.

도 11은, 해상력과 진폭비와의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 12는, 기준이 되는 진폭을 가지는 공간적 광량 분포를 도시한 도면이다.

도 11에는, 해상력과 진폭비와의 대응 관계를 나타내는 곡선 CG가 그려져 있다. 다만, 도 11의 그래프 횡축을 나타내는 해상력은, 결상 광학계(23)에 대한 단위 길이(1mm) 당 이미징(Imaging) 할 수 있는 직선 개수를 나타낸다. 해상 성능이 저하하면 진폭이 감소하므로, 진폭비의 값이 작아짐에 따라 해상력은 저하한다. 따라서, 측정되는 진폭비가 한도(하한)가 되는 진폭비 D0보다 크면, 요구되는 해상 성능은 유지된다.

도 12에 도시한 공간적 광량 분포 GD'는, 요구되는 해상 성능의 한도에 따른 1개의 바 상 패턴에 대한 공간적 광량 분포 GD1, GD2를 인접시켰을 때에 얻어지는 광량 분포를 나타내고 있다. 해상 성능 한도에 따른 공간적 광량 분포 GD1, GD2의 파형은, 노광 장치의 사양, 결상 광학계(23) 등의 광학 성능에 따라 정해진다.

공간적 광량 분포 GD'의 진폭 A0과 해상 성능이 가장 높은 경우의 최대 진폭 B와의 비(A0/B)를 한도 진폭비 D0이라고 정하면, 검출되는 진폭 A와 기준 진폭 B와의 비 A/B가 D0 이상이면, 필요한 해상 성능을 만족시킨다고 판단할 수 있다. 한도 진폭비 D0 및 곡선 CG에 관한 데이터는, 메모리(32)에 미리 기억된다.

도 13은, 해상 성능의 모니터링 처리의 플로우를 도시한 도면이다. 제1 실시 형태와 같이, 임의의 타이밍(로트(lot) 생산의 개시 시, 혹은 소정 시간 경과할 때 등)에 처리를 한다.

컨트롤러(30)는, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 열 PT를 차광부(40)를 향해 조사하도록, DMD 구동 회로(24)를 제어한다(S201). 그리고, 포토 센서 PD로부터 출력되는 광량 신호에 근거해 진폭비 M이 산출되면(S202), 진폭비 M이 한도 진폭비 D0 이상인지 여부가 판단된다(S203). 진폭비 M이 한도 진폭비 D0 미만인 경우, 경고음 버저 등에 의해 해상 성능 저하를 오퍼레이터에게 알린다(S204).

이와 같이, 제2 실시 형태에 의하면, 스테이지(12)를 이동시키면서, 바 상 패턴 PL1~PL4로 구성되는 패턴 열 PT를, 슬릿 ST1~ST6이 형성된 차광부(40)에 투영 함으로써, 포토 센서 PD로부터 광량 신호가 출력된다. 그리고, 광량 신호로부터 구해지는 진폭비 M에 근거해, 해상력이 한도가 되는 해상력보다 저하하고 있는지 여부를 판단한다.

제1, 제2 실시 형태에서는, 패턴 열의 라인/스페이스 폭이 동일함에 따라 광량 진폭의 중심 위치(평균 광량)가 일정하다고 간주하고, 합초 상태에서의 기준 진폭을 평균 광량과 패턴 비 투영 상태의 광량으로부터 산출하고 있으나, 그 이외의 방법으로 기준 진폭을 산출해도 무방하고, 또한, 패턴 열의 라인/스페이스 폭이 동일하지 않은 경우에 대해서도, 진폭비를 구하는 것은 가능하다. 예를 들면, 광학계 혹은 기판을 이동시키면서 실시하는 초점 조정에서, 합초 상태 혹은 해상력이 있는 상태에서의 파형상 광량의 진폭을 산출하고, 광원 출력 변동 등을 바탕으로, 초점 검출 시에 기준 진폭을 정해도 무방하다.

또한, 스테이지를 이동시키면서 바 상 패턴 열을 투영하지 않고, CCD 등의 이미지 센서에 대해 L/S 패턴 광을 투영하여, 그 공간적 광량 분포로부터 합초 상태, 혹은 해상 성능 상태를 판단해도 무방하다.

다음으로, 도 14~20을 이용해, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에서는, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 검출해, 광량 저하가 있는지 여부를 모니터링 한다.

제3 실시 형태의 노광 장치는, 도 1에 도시한 제1 실시 형태와 같은 구성을 채용한다. 다만, 프리즘 및 프리즘 구동부는 마련되어 있지 않다.

광학계의 열화가 없는지 여부를 조사하기 위해, 로트의 사이나 노광 작업 시간이 소정 시간 경과할 때에, 광량 측정이 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 광량 분포 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 광 검출부(28)로부터의 출력 신호에 근거해, 광량 저하가 생기는지 여부를 판단한다.

또한, 패턴을 정확한 위치에 형성하기 위해, 노광 개시 위치에 관한 보정 처리가 노광 동작 개시 전에 수행된다. 구체적으로는, 스테이지(12)를 일정 속도로 이동시키면서, 위치 검출용의 패턴 광을 투영한다. 컨트롤러(30)는, 연산부(27)에서 보내 오는 위치 정보에 근거해, 노광 개시 위치를 보정한다.

이하, 도 14~15를 이용해, 합초 상태의 검출, 모니터링에 대해 설명한다.

도 14는, 광량 분포 측정용의 패턴 열과 차광부를 도시한 도면이다.

광량 분포 측정용의 패턴 PT는, 패턴 길이 Ly를 각각 가지는 복수의 바 상 패턴 PL1, PL2,‥이 주 주사 방향에 따라 등간격으로 늘어선 패턴 열(이하, 라인＆스페이스(L/S) 패턴이라고도 한다)이며, 부 주사 방향으로 평행한 각 바 상 패턴이 피치 PP로 등간격으로 늘어서 있다. 여기서의 바 상 패턴 각각의 폭은, 부 주사 방향에 따른 1라인 분의 마이크로미러의 미소 투영 에리어 폭에 상당한다.

차광부(40)에 형성된 슬릿 SL은, 패턴 PT의 부 주사 방향에 따른 길이 Ly보다 큰 부 주사 방향에 따른 길이 SLL을 가진다. 또한, 슬릿 SL은, 패턴 PT의 라인 방향(긴 방향)에 대해, 미소 각도 θ만큼 경사지고 있다. 여기서 패턴 PT는, 상술한 것처럼 스테이지(12)에 규정된 X-Y 좌표계의 Y 방향(부 주사 방향)에 대해 미소 각도 θ°(도 3에서는 나타나지 않음)만큼 경사지도록 형성된다. 따라서, 슬릿 SL은, 부 주사 방향 Y에 대해 θ±θ°만큼 기울어져 있다.

슬릿 SL의 하방에 배치된 포토 센서 PD는, 여기서는 1개의 수광면을 가지는 1개의 포토 다이오드로 구성되어 있고, 바 상의 좁고 긴 영역(측광 영역) PDS를 가지는 슬릿 SL을 통과한 광만 수광한다. 즉, 포토 센서 PD의 수광면 전체 영역 PDS 중에서, 일부의 영역에 슬릿 SL을 투과한 광이 입사한다. 또한, 포토 센서 PD는, 슬릿 SL을 투과한 광이 모두 포토 센서 PD에 도달하도록, 그 부 주사 방향에 따른 길이 SB는 패턴 길이 Ly보다 길고, 슬릿 SL의 폭보다 큰 포토 센서 폭 PDW를 가진다. 한편, 후술하는 바와 같이, 슬릿 폭 SLB는 각 바 상 패턴의 폭보다 작다.

패턴 PT의 피치 PP는, 슬릿 SL의 주 주사 방향에 따른 점유 길이 B보다 커지도록 정해져 있다. 여기서, 점유 길이 B는, 슬릿 SL의 임의의 점 T1(여기서는 패턴 PT에 맞춘 슬릿 위치)으로부터 부 주사 방향으로 Ly 떨어진 점 T2 사이의, 주 주사 방향에 따라 차지하는 길이(사영(射影)했을 때의 길이)를 나타내고, 경사 각도 θ가 미소하므로, 주 주사 방향 점유 길이 B ≒ Lytanθ로 나타낼 수 있다.

이와 같이, 패턴 피치 PP를 슬릿 SL의 주 주사 방향의 점유 길이 B보다 크게 정함으로써, 패턴 PT가 슬릿 SL을 통과할 때, 1개의 바 상 패턴이 슬릿 SL을 통과하기 시작하고 나서 통과 종료할 때까지, 다음의 바 상 패턴이 슬릿 SL의 통과를 개시하지 않는다. 즉, 라인 센서인 포토 센서 PD는, 바 상 패턴의 광을 시계열적으로 하나씩 차례로 수광하게 된다.

도 15a~도 15d는, 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과하는 과정을 도시한 도면이다. 도 16은, 1개의 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과할 때에 취득되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포이다. 또한, 설명을 위해, 슬릿 SL의 패턴 PT에 대한 경사 각도를 과장해 그리고 있다.

슬릿 SL이 바 상 패턴 PL1에 대해서 경사지고 있기 때문에, 바 상 패턴 PL1의 한쪽의 긴 방향 사이드 LT1이 그 단부 EL에서 슬릿 SL과 교차하기 시작한다(도 15a 참조). 바 상 패턴 PL1이 상대 이동함에 따라, 패턴 PL1과 슬릿 SL과의 교차 레인지 R이 넓어지고(도 15b 참조), 슬릿 SL이 바 상 패턴 PL의 양 사이드 LT1, LT2와 교차하게 된다.

슬릿 SL이 바 상 패턴 PL1의 양 사이드 LT1, LT2와 교차하는 상태가 계속된 후(도 15c 참조), 사이드 LT2만 바 상 패턴 PL과 교차하는 단계로 이동하여, 최종적으로, 바 상 패턴 PL1 전체가 슬릿 SL을 넘어 간다(도 15d 참조).

도 16에는, 바 상 패턴 PL1이 슬릿 SL을 통과했을 때에 검출되는 부 주사 방향에 따른 광량 분포를 나타내고 있다. 라인 센서인 포토 센서 PD는, 시계열적으로 광량을 검출하지만, 상술한 것처럼, 1개의 바 상 패턴 PL1의 슬릿 SL과의 교차 개시로부터 교차 종료까지의 사이, 이웃하는 바 상 패턴 PL2는 슬릿 SL과 교차하지 않는다.

따라서, 포토 센서 PD에서 시계열적으로 검출되는 1개의 바 상 패턴에서의 광량 분포는, 부 주사 방향에 따른 광량 분포에 상당한다. 도 16의 (A)~(D)는, 각각 도 15a~도 15d가 도시하는 위치에 바 상 패턴 PL1이 있을 때의 광량을 나타내고 있다.

도 17은, 포토 센서의 광량 검출 시간 간격에 따른 슬릿의 이동 피치를 도시한 도면이다.

슬릿 SL이 주 주사 방향에 따라 이동 피치 d만큼 이동할 때마다 포토 센서 PD에서 광량이 검출되는 경우, 측정 길이 L(=Lx/tanθ)은, 부 주사 방향에 따른 피치 P(=d/tanθ)만큼 이동한다. 다만, 측정 길이 L은, 포토 센서 PD에서 광량이 검출되는 부 주사 방향에 따른 슬릿 길이를 나타낸다.

여기서, 패턴 PL1의 폭 Lx가 주 주사 방향에 따른 이동 피치 d보다 충분히 크므로, 측정 길이 L은 부 주사 방향에 따른 피치 P보다 충분히 길어진다(L≫P). 피치 P는 부 주사 방향에 따른 분해능을 나타내므로, 피치 P는 1개의 마이크로미러의 미소 투영 에리어 사이즈(셀 사이즈)보다 작아진다.

그 결과, 이동 피치 d 마다 검출되는 광량 분포를 부 주사 방향에 따른 광량 분포로 간주하면, 그 광량 변화는 셀 사이즈 이하의 변화로 나타내게 되어, 광량 분포 곡선은 평활하게 된다. 즉, 도 16에 도시한 것과 같은 단차가 없는 광량 분포 곡선을 얻을 수 있다. 바 상 패턴이 순차적으로 슬릿 SL을 통과할 때에 부 주사 방향에 따른 광량 분포가 검출되는 결과, 노광 에리어 EA 전체에 대한 광량 분포를 얻을 수 있다.

도 18은, 각 바 상 패턴에 대한 광량 분포를 겹쳐서 도시한 도면이다. 도 19는, 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포를 3차원적으로 도시한 도면이다.

도 19에는, 노광 에리어 전체에 대한 광량 분포 LG를 나타내고 있다. 여기서는, 주변 부근에는 광량 감소가 생기지 않지만, 중심부에서 광량이 저하하고 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 노광 에리어 주위의 광량 분포 DPL1에서 최대 광량 MM을 검출하고, 중심 부근의 광량 분포 DPLm에서 최소 광량 ML이 검출된 경우, 그 광량비(ML/MM)에 근거해 광학계 등의 열화를 검지할 수 있다. 다만, 광량 검출에 대해서는, 검출에 유효한 범위 BE를 대상으로 하여 광량비를 산출한다.

도 20은, 광량 분포 측정 및 경고 처리를 나타낸 플로우 차트이다. 여기서는, 소정의 가동 시간 마다 실행된다.

노광 에리어를 슬릿 SL에 대해 상대 이동시키면서, 바 상 패턴 PT를 투영하고, 포토 센서 PD에 의해 광량을 검출한다(S301). 그리고, 포토 센서 PD로부터의 출력 신호에 근거해, 광량비를 산출한다. 또한, 광량비의 산출과 함께, 3차원적인 광량 분포 데이터를 작성하여, 도시하지 않은 메모리 등에 보존한다(S302).

광량비가 미리 정한 임계치 이하인 경우, 조작 화면 등에 경고 표시하는 등 하여, 광량 저하한 것을 보지한다(S303, S304). 이때, 생산 관리용의 파일에 그 사실을 알리는 정보를 기록시켜도 무방하다. 또한, 연산 처리에 의해 얻어진 3차원적 광량 분포 데이터를, 부품 열화가 없는 초기의 광량 분포 데이터와 비교하여, 광량 저하가 생기고 있는지 판단해도 무방하다.

이와 같이, 제3 실시 형태에 의하면, 노광 장치(10)의 스테이지(12)에서, 포토 센서 PD의 상향에 슬릿 SL을 형성한 광 검출부(28)를 설치한다. 그리고, 슬릿 SL을 부 주사 방향에 대해 경사지게 한 상태에서 바 상 패턴 PT를 투영하고, 슬릿 SL을 통과시킨다. 이때, 바 상 패턴 PT의 피치 PP가, 슬릿 SL의 주 주사 방향에 따른 점유 길이 B보다 작아지도록 정해진다.

패턴 PT가 슬릿 SL을 통과하는 동안, 각 바 상 패턴 PT1, PT2…는, 1개씩 순서대로 바뀌면서 포토 센서 PD에 투영된다. 1개의 바 상 패턴이 슬릿 SL을 통과하고 있는 동안, 다음의 패턴이 슬릿 SL을 통과 개시하지 않는다. 그리고, 포토 센서 PD에서의 그 투영 영역이 미소 각도 θ에 따라 이동해 가는 것에 의해, 부 주사 방향에 따른 광량 분포를 검출 가능하게 되어, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 획득하는 것이 가능해진다.

노광 에리어의 광량 분포를 형성하기 위해서는, 노광 에리어의 슬릿 통과 시에 각 바 상 패턴의 광 전부가 수광될 필요가 있으므로, 경사 각도를 노광 에리어의 대각선 각도 이하로 정함으로써, 노광 에리어의 광량 분포 측정을 실현할 수 있다. 예를 들면, 영상 규격 등에 따라 광 변조 소자 어레이(마이크로미러 배열)의 종횡 사이즈가 4:3인 경우, 경사 각도 θ를 37°이하로 정하면 좋다. 또한, 광 변조 소자 어레이의 종횡 사이즈가 16:9인 경우, 경사 각도 θ를 30°이하로 정하면 좋다.

또한, 노광 에리어를 미소 각도 경사지게 해 상대 이동시키는 경우, 그 각도는 미소하다. 따라서, 묘화 테이블에 규정되는 부 주사 방향에 대해 슬릿의 경사 각도를 37°이하로 정함으로써, 같은 광량 분포를 구할 수 있다.

패턴 PT에 대한 슬릿 SL의 경사 각도 θ는 다양한 각도로 설정 가능하지만, 정밀도 면을 고려하면, L/S 패턴의 패턴 배열 개수를 가능한 한 늘리는 것이 바람직하다. 그런 의미에서는, 마이크로미러의 1라인으로 각 바 상 패턴을 투영하는 것이 바람직하다. 이 경우, 패턴 PT의 폭 등이 마이크로미러의 미소 투영 에리어(셀 사이즈) 등에 영향을 받으므로, B < PP를 만족시키기 위해서는, 소정의 경사 각도 이하로 정하는 것이 좋다.

한편, B < PP를 만족시키는 범위 내에서, θ를 가능한 한 크게 하는 편이 분해능을 보다 높일 수 있다. 또한, 측정 길이 L이 길어짐에 따라 광량 상승/하강 영역의 길이가 길어지면, 그 만큼 검출 유효 범위 BE가 좁아져 버린다. 유효 범위 BE를 가능한 한 넓히기 위해도, θ를 가능한 한 크게 하는 것이 좋다.

일례로서, XGA 규격에 따른 1024×768의 마이크로미러로 이루어지는 DMD를 사용하는 경우(라인 방향으로 1024 픽셀), 라인 피치 PP는 L/S 패턴의 라인 개수에 의해 정할 수 있다. 광량 분포 데이터의 정밀도 면을 고려해 16개 이상의 라인 개수로 설정하면, 라인 16개일 때의 피치 PP는 768/15 = 51 픽셀이 되어, B(=1024 tanθ) < PP(=51)를 만족시킬 필요가 있으므로, 경사 각도 θ는 2.8°보다 작게 정해진다. Y 방향의 분해능 P는 d/tanθ로 나타내지기 때문에, 이동 피치 d = 1㎛로 한 경우, θ = 2.8°일 때 분해능 P = 20㎛ 가 된다.

한편, 검출 유효 범위 BE를 패턴 길이 Ly의 90%를 넘도록(즉, L은 Ly의 5% 이하가 되도록) 하고 싶은 경우, 패턴 광의 라인의 폭 Lx는 1 픽셀이므로, L = Lx/tanθ < Ly×0.05로부터, tanθ > 1/51.2가 유도된다. 즉, 경사 각도 θ는 1.2°보다 큰 각도로 정해진다. 이 경우, θ = 1.2°에서는 분해능 P = 48㎛가 된다.

이상으로부터, 1.2°< θ < 2.8°의 범위에서 슬릿 SL과 패턴 PT가 이루는 각도 θ를 결정하는 것이 가능하고, 더욱 바람직하게는 2.0°< θ < 2.8°의 범위에서 θ를 결정해도 무방하다. 또한, 노광 에리어의 경사 각도 θ°가 있는 경우, 슬릿과 같은 측에 경사지고 있으면 그 만큼 감산하고, 슬릿과 반대 측에 경사지고 있으면 그 만큼 가산하면 좋다.

또한, 포토 센서 PD에 대해서는, 상술한 긴 방향으로 늘어나는 좁고 긴 포토 다이오드 이외의 센서로 구성해도 무방하고, 바 상 패턴을 수광 가능하게 되는 수광면 사이즈를 가진 포토 센서이면 좋다. 포토 센서 PD 상(狀)으로 슬릿을 마련한 차광부 이외의 구성에 의해, 광량 분포를 검출하는 것도 가능하다. 또한, 투영 패턴에 대해서도, 상술한 패턴 이외의 L/S 패턴을 적용하는 것이 가능하다. L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 차례로 계측되도록, L/S 패턴 광의 피치를 정함으로써, 노광 에리어 전체의 광량 분포를 측정할 수 있다. 또한, 노광 헤드가 복수 있는 경우, 각 노광 헤드에 대해 슬릿을 형성하면 좋다.

측광부의 구성은 상기 구성으로 한정되지 않고, 예를 들면, 차광부와 포토 센서를 일체적으로 구성한 측광부를 노광 장치에 착탈이 자유롭게 장착 혹은 일체적으로 설치하도록 구성해도 무방하다. 라인 패턴에 대해 경사지는 좁고 긴(긴 방향으로 늘어난다)의 측광 영역을 통과한 광을 수광 가능한 수광 영역을 가지는 포토 센서를 마련하여, 패턴 광이 통과했을 때 수광 영역 전체 중에서 측광 영역에 따른 에리어에 광이 입사하도록 구성하면 좋다.

또한, 광량비가 아닌 광량차를 구하여, 차가 소정 임계치 이상일 때에 광학계의 열화가 생긴다고 판단해도 무방하다. 광량비, 광량차 이외의 파라미터에 의해 광량 변화를 검출해도 무방하다.

10: 노광 장치
22: DMD(광 변조 소자 어레이)
27: 연산부(광량 검출부)
28: 광 검출부(측광부)
30: 컨트롤러(노광 제어부, 광량 검출부, 보지부)
40: 차광부
PD: 포토 센서
SL: 슬릿(측광 영역)

Claims

복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 상기 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와,
상기 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 상기 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와,
상기 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와,
상기 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와,
상기 측광부의 출력에 근거해, 합초 상태를 검출하는 합초 검출부를 갖추고,
상기 노광 제어부가, 상기 차광부를 상기 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시키고,
상기 합초 검출부가, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 합초 범위에 있을 때의 기준 진폭에 근거해, 상기 피묘화면이 합초 범위에 있는지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서,
상기 합초 검출부가, 광량 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제2항에 있어서,
상기 합초 검출부가, 상기 진폭비와 상기 결상 광학계의 초점 위치와의 대응 관계에 근거해, 합초 범위에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합초 검출부가, L/S 패턴 광의 평균 광량과, L/S 패턴 광이 투영되지 않을 때의 베이스 광량에 근거해, 기준 진폭을 산출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제4항에 있어서,
상기 차광부가, 평균 광량 측정용의 개구부를 가지고,
상기 측광부가, 상기 평균 광량 측정용 개구부를 통과하는 L/S 패턴 광을 수광하는 평균 광량용 수광부를 가지는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 노광 에리어의 상대 위치에 따른 패턴 데이터에 근거해, 상기 복수의 광 변조 소자를 제어하는 노광 제어부와,
상기 광 변조 소자 어레이로부터의 패턴 광을, 상기 피묘화체의 묘화면에 결상시키는 결상 광학계와,
상기 묘화면을 따라 적어도 1개의 슬릿을 형성한 차광부와,
상기 슬릿을 투과하는 광을 수광하는 측광부와,
상기 측광부로부터의 출력에 근거해, 상기 결상 광학계의 해상력을 검출하는 해상력 검출부를 갖추고,
상기 노광 제어부가, 상기 차광부를 상기 노광 에리어가 상대 이동하는 동안, 라인＆스페이스(L/S) 패턴 광을 투영시키고,
상기 해상력 검출부가, L/S 패턴 광의 투영에 의해 검출되는 파형상 광량의 진폭과, 미리 정해진 한도 해상력 이상의 해상력을 가질 때의 기준 진폭에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제6항에 있어서,
상기 합초 검출부가, 검출되는 진폭과 기준 진폭과의 비인 진폭비에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제7항에 있어서,
상기 해상력 검출부가, 진폭비와 상기 결상 광학계의 해상력과의 대응 관계에 근거해, 해상력이 한도 해상력보다 낮은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
복수의 광 변조 소자를 매트릭스 상으로 배열한 광 변조 소자 어레이와,
상기 광 변조 소자 어레이에 의한 노광 에리어를, 피묘화체에 대해 주 주사 방향에 따라 상대 이동시키는 주사부와,
상기 복수의 광 변조 소자를 제어해, 주 주사 방향에 따라 늘어선 라인＆스페이스(L/S) 패턴의 광을 상기 피묘화체에 투영하는 노광 제어부와,
L/S 패턴의 라인 방향에 대해 경사지는 좁고 긴 측광 영역을 지나는 광을 수광하는 측광부와,
L/S 패턴이 상기 측광 영역을 상대 이동할 때의 상기 측광부로부터의 출력에 근거해, 노광 에리어의 광량 분포를 검출하는 광량 검출부를 갖추고,
L/S 패턴의 각 라인 상 패턴의 광량이 순서대로 계측되도록, L/S 패턴의 피치가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제9항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
Lytanθ < PP
다만, Ly는 L/S 패턴의 부 주사 방향에 따른 길이를 나타내고, θ는 기울기 각도를 나타내고, PP는 L/S 패턴의 피치를 나타낸다.
제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
θ ≤ 37°
다만, θ는 상기 측광 영역의 기울기 각도를 나타낸다.
제11항에 있어서,
상기 측광 영역의 라인 방향에 대한 기울기 각도가, 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
1.2 °< θ < 2.8°
다만, θ는 상기 측광 영역의 기울기 각도를 나타낸다.
제9항에 있어서,
상기 광량 검출부가, 노광 에리어의 광량 분포 그래프를 작성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.