KR100422722B1

KR100422722B1 - 마스크와작업편의위치맞춤방법및장치

Info

Publication number: KR100422722B1
Application number: KR1019960040863A
Authority: KR
Inventors: 요네다 다나카
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: DE69605512T2; KR970016838A; TW448345B; DE69605512D1; EP0764885B1; EP0764885A3; JP2994991B2; US5881165A; EP0764885A2; JPH0982615A

Abstract

고정밀도의 위치맞춤을 할 수 있고, 순차 노광에 적용하는데 적합한 마스크와 작업편의 위치맞춤 방법 및 장치를 제공하기 위해 작업편 스테이지(4)상의 작업편 고정영역과 떨어진 위치에 반사부재(4a)를 설치한다. 그리고 노광광 조사장치(1)로 부터 노광광을 마스크(M)에 조사하여, 상기 반사부재(4a)에 마스크(M)의 얼라이먼트ㆍ마크를 투영하고, 투영상을 수상하여 그 상대위치를 기억한다. 이어서 상기 노광광의 조사를 정지하고, 작업편(W)이 적재된 작업편 스테이지(4)를 마스크(M)의 얼라이먼트ㆍ마크가 작업편(W)상에 투영되는 위치로 이동시켜, 비노광광을 작업편(W)의 얼라이먼트ㆍ마크에 조사하고, 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크를 수상하여 그 상대위치를 검출한다. 그리고, 양 얼라이먼트ㆍ마크의 위치가 중첩되도록 작업편(W) 및/ 또는 마스크(M)를 이동시킨다.

Description

마스크와 작업편의 위치맞춤 방법 및 장치

본 발명은 반도체장치나 프린트 기판, LCD(액정화면)의 생산등에 사용되는 노광장치에서의 마스크와 작업편의 위치맞춤 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체소자나 액정화면, 잉크 젯방식의 프린터 헤드, 1매의 기판상에 다종다수의 전기소자를 제작하여 1개의 모듈로 하는 멀티 칩 모듈등, 미크론 사이즈의 가공이 필요한 다양한 전기부품의 제작공정에 노광공정이 이용되고 있다.

이 노광공정에서 작업편과 마스크의 패턴을 전사할 경우, 전에 형성한 패턴에 대해 다음에 전사할 패턴을 정확하게 위치맞춤하는 것이 중요하다.

상기 위치맞춤은 통상, 마스크 및 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크를 중첩하도록 하여 행하고 있다.

마스크의 패턴을 전사하는 자동화된 장치로써는 노광광, 예를들면 i선, h선, g선(i선: 파장365nm, h선: 파장405nm, g선: 파장436nm)을 사용하여 위치맞춤하는 것과, 비노광광, 예를들면 e선, d선, c선(e선: 파장546nm, d선: 파장588nm, c선: 파장656nm)을 이용하여 위치맞춤을 하는 투영방식의 노광장치가 알려져 있다.

전자의 경우, 위치맞춤시에 포토 레지스트가 노광되어 버리기 때문에 위치맞춤에 사용되는 영역에 회로패턴을 형성할 수 없다. 그 때문에, 반도체 소자와같이 1매의 작업편으로 부터 다수개의 칩을 취할 경우, 그 취할 수 있는 갯수가 위치맞춤에 사용되는 영역분만큼 감소하게 되고, 생산효율이 나빠진다는 결점이 있다.

한편, 후자의 경우, 위치맞춤시에 포토 레지스트가 감광되지 않기 때문에, 회로 패턴의 영역이 위치맞춤 영역에 의해 제한되지 않는다는 이점이 있다.

그런데, 노광광과 비노광광에서는 광의 파장이 다르기 때문에, 마스크의 패턴은 같은 곳에 투영되지 않는다는 문제가 있다.

도11은 상기한 e선을 이용하여 위치맞춤을 한 종래의 노광장치의 구성을 도시하는 도면이고, 동 도면에서 1은 노광광(비노광광)조사장치이고, 1a는 램프, 1b는 집광 미러, 1c는 셔터, 1d는 광학 필터, 1e는 콘덴서 렌즈이다.

2는 마스크 스테이지이고, 마스크 스테이지(2)에는 진공 척등에 의해 마스크(M)가 고정되며, 마스크 스테이지(2)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 X, Y, Z, θ(X, Y축: 마스크면에 평행인 평면상의 직교축, Z축: 동 도면의 상하방향의 축, θ: Z축을 중심으로 한 회전축)방향으로 구동된다. 또, 마스크(M)에는 마스크 패턴과 위치맞춤용의 마스크 얼라이먼트ㆍ마크(MAM)(이하, 마스크 마크라고 한다)가 표시되어 있다.

3은 투영렌즈, W는 작업편이고, 작업편(W)에는 위치 맞춤용의 작업편 얼라이먼트ㆍ마크(WAM)(이하, 작업편 마크라고 한다)가 표시되어 있다.

5는 얼라이먼트 유니트이고, 얼라이먼트 유니트(5)는 렌즈(5a), 대물렌즈(5b), 하프 미러(5c), CCD카메라를 구비하는 화상 센서(5d)로 구성되어 있고, 작업편 마크(WAM)와 작업편(W)상에 투영되는 마스크 마크(MAM)를 하프 미러(5c)→대물렌즈(5b)→렌즈(5a)를 통하여 화상 센서(5d)에서 수상하여 양자의 위치를 관찰한다.

또한, 동 도면에서는 얼라이먼트 유니트(5)가 1개밖에 도시되어 있지 않지만, 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)는 마스크(M)와 작업편(W)상에 각각 다수(적어도 2개소)표시되어 있고, 얼라이먼트 유니트(5)는 얼라이먼트ㆍ마크에 각각 대응하여 설치되므로 다수(적어도 2개소)설치된다.

또, 얼라이먼트 유니트(5)는 통상 동 도면에 도시한 화살표 방향으로 퇴피가능하게 구성되어 있고, 노광시, 얼라이먼트 유니트(5)가 노광범위내에 들어갈 경우에는, 얼라이먼트 유니트(5)를 퇴피시킨다. 또한 얼라이먼트 유니트(5)는 동 도면의 B위치 이외에 동 도면의 A혹은 C위치에 설치할 수도 있다.

동 도면에서 작업편(W)상에 노광처리를 할 시에는 우선 노광광(비노광광)조사장치(1)로 부터 광학 필터(1d)를 통하여 비노광광인 e선을 조사하고, 얼라이먼트 유니트(5)에 의해 작업편 마크(WAM)와 작업편(W)상에 투영되는 마스크 마크(MAM)를 수상한다(이와같이 투영렌즈를 통하여 작업편상에 투영되는 마스크 마크(MAM)를 검출하는 방식을 TTL:Through The Lens방식이라고 한다).

그리고, 오토 얼라이먼트인 경우에는 도시하지 않은 제어장치가 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 특징에 의해 각각의 마크를 인식하여 양자의 위치가 일치하도록 마스크 스테이지(2) 또는/ 및 작업편 스테이지(4)를 이동시킨다.

또, 수동 얼라이먼트의 경우에는 수상된 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)를 도시하지 않은 모니터상에 표시하여 작업자가 모니터를 보면서 양자가 일치하도록 마스크 스테이지(2) 또는/ 및 작업편 스테이지(4)를 이동시킨다.

위치맞춤 종료 후, 광로로 부터 광학 필터(1d)를 퇴피시켜, 노광광(비노광광)조사장치(1)로 부터 노광광인 i선을 조사하여, 마스크 패턴을 작업편(W)상에 투영하여 노광한다.

여기에서 노광광으로써 i선을 이용하고, 비노광광으로써 e선을 이용할 경우에는 양자의 광의 파장이 다르기 때문에, 상기 위치맞춤시에 다음과 같은 문제가 발생한다.

① 노광파장에 의해 수차가 없도록 설계된 투영렌즈에서는 비노광 파장에서, 마스크 패턴 투영면이 어긋난다. 즉 동 도면의 I와 E에 도시하는 바와같이, 마스크 패턴이 같은 면에 투영되지 않는다.

② 배율의 색 수차에 의해 e선에 의한 마스크 패턴 투영면(E)상의 마스크 마크(MAM')와, i선에 의한 마스크 패턴 투영면(I)상의 마스크 마크(MAM)의 위치는 일치하지 않는다.

즉, 투영렌즈(3)와 i선에 의한 마스크 패턴 투영면(I)사이의 거리보다 투영렌즈(3)와 e선에 의한 마스크 패턴 투영면(E)사이의 거리가 커지고, 동 도면에 도시하는 바와같이, e선에 의한 마스크 패턴 투영면(E)상의 마스크 마크(MAM')의 간격(Le)은 i선에 의한 마스크 패턴 투영면(I)상의 마스크 마크(MAM)의 간격(Li)보다 넓어진다.

또, 마스크 패턴 투영면(E)상의 마스크 마크(MAM')의 투영상의 위치는 얼라이먼트ㆍ마크의 장소에 따라 변한다. 즉, 도12에 도시하는 바와같이, 작업편 마크와 투영된 마스크 마크의 간격△L과 △L'가 다른 값으로 된다.

그래서 종래에는 투영광학시스템의 광로에 평행 평면판을 삽입하고, 비노광광의 파장에 따라 그 판 두께를 바꾸거나, 그 경사를 조정함으로써 투영면의 편차를 보정했다(일본국 특공평 5-43167호 참조).

상기한 종래기술은 광로중에 평행 평면판을 삽입함으로써, 도13에 도시하는 바와같이 핀트 위치가 △S만큼 어긋나는 성질을 이용하여 투영렌즈와 작업편사이에 평행 평면판을 삽입하여, 노광광과 비노광광에 의한 투영상의 편차를 보정하는 것이다.

그런데, 상기한 종래기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1)도12에 도시한 바와같이, 얼라이먼트ㆍ마크의 장소에 따라, 비노광광에 의한 마스크 마크의 투영상의 위치가 변한다. 이 때문에, 예를들면 종래예에 도시되는 바와같이, 마스크와 투영렌즈사이에 평행 평면판을 삽입하여 그 경사를 조정해서 얼라이먼트ㆍ마크의 장소에 의한 위치 편차를 보정할 필요가 있다.

(2)노광용 파장과 얼라이먼트용 파장이 변하면, 핀트 보정량이 변화하므로, 평행평면판을 상기 파장의 조합에 따라 준비할 필요가 있다.

(3)배율을 조정하기 위해, 평행 평면판으로 이루어지는 광학부재를 사용하기 때문에, 그 지지기구를 새롭게 설치할 필요가 있고, 특허 광학부재를 삽입이탈시킬 경우에는 기구가 복잡하고, 또한 커진다고 하는 문제가 있다.

(4)작업편의 바로 위에 평행 평면판 삽입기구가 있기 때문에, 먼지의 발생에 의해 작업편이 더러워지는 문제가 있다.

이상과 같이, 비노광광을 사용한 위치 맞춤은 얼라이먼트ㆍ마크 근방까지 패턴을 형성할 수 있다는 메리트가 있지만, 평행 평면판을 사용한 광로길이의 보정등이 필요하게 되고, 그에 따른 다양한 문제점이 발생한다.

또, 작업편 마크가 표시된 작업편상에 마스크 마크를 투영한 상태에서 2개의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치를 검출하는 종래방식에서는 오토 얼라이먼트를 행할 시, 제어장치가 작업편 마크를 인식하기 어렵다는 등의 문제도 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 먼저 도14에 도시하는 장치를 제안했다(일본국 특원평6-294279호).

동 도면에서 도11에 도시한 것과 동일한 것에는 동일의 부호가 붙여져 있고, 1은 노광광(비노광광)조사장치. 2는 마스크 스테이지, M은 마스크이고, 마스크(M)에는 마스크 패턴과 위치맞춤용의 마스크 마크(MAM)가 표시되어 있다. 3은 투영렌즈, W는 작업편이고, 작업편(W)에는 위치맞춤용의 작업편 마크(WAM)가 표시되어 있다. 4는 작업편 스테이지이고, 작업편 스테이지(4)에는 전 반사 미러 혹은 하프 미러(4a)가 매설되어 있다. 또, 작업편 스테이지(4)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 X,Y,Z,θ방향으로 구동된다.

WA1는 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템이고, 도시하지 않은 광원이 방사하는 비노광광은 광 화이버(6a)를 통하여 렌즈(6b)→미러(6c)를 통하여 얼라이먼트 유니트(5)의 하프 미러(5e)에 입사하고, 작업편(W)상의 작업편 마크(WAM)를 조사한다.

도14의 장치에서는 다음과 같이 노광처리가 행해진다.

1.마스크(M)를 마스크 스테이지(2)에 얹어 고정하고, 광학 필터(1d)가 광로로 부터 이탈한 상태에서 노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사한다. 또, 이 단계에서는 작업편 스테이지(4)에 작업편(W)은 적재되어 있지 않다.

2.작업편 스테이지(4)에 매설된 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향위치를 이동한다.

3.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다. 또한 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)은 얼라이먼트 유니트(5)와 일체로 구성되어 있고, 얼라이먼트 유니트(5)와 함께 삽입된다.

4.얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에 의해 작업편 스테이지(4)의 미러(4a)상에 투영된 마스크 마크(MAM)를 수상한다. 도시하지 않은 화상처리부는 수상된 화상으로 부터 마스크 마크(MAM)를 식별하고, 그 위치 좌표(XM,YM)를 기억한다.

5.노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 닫는다. 이에 따라 마스크(M)상으로의 노광광의 조사는 정지한다.

6.작업편(W)을 작업편 스테이지(4)상에 적재하고, 작업편 스테이지(4)상에 고정한다.

7.작업편(W)의 표면이 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 Z축 방향으로 이동시킨다.

8.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)에 조사광을 도입하고, 광 화이버(6a)→렌즈(6b)→미러(6c)→하프 미러(5e)→렌즈(5b)→하프 미러(5c)를 통하여 작업편(W)상의 작업편 마크(WAM)를 조사하고, 작업편 마크(WAM)를 화상 센서(5d)에서 수상한다.

화상 센서(5d)에서 수상된 작업편 마크(WAM)의 화상은 상기한 화상처리부에 보내지고, 화상처리부는 작업편 마크(WAM)를 식별하여 그 위치좌표(XW,YW)를 구한다.

9.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)의 조명광의 조사를 정지한다.

10.기억된 마스크 마크(MAM)의 위치좌표(XW,YW)와 구한 작업편 마크의 위치좌표(XW,YW)로 부터 작업편(W)과 마스크(M)의 위치편차를 구하고, 상기 위치편차에 의거하여 마스크 스테이지(2) 또는/및 작업편 스테이지(4)를 X,Y,θ방향으로 구동하여 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 일치시킨다.

이상과 같이 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치가 일치하면 얼라이먼트 유니트(5)를 퇴피시켜, 노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사하여 노광을 한다.

또, 상기 노광처리를 작업편을 이동시키면서 작업편상의 각 노광구역을 순차 노광해 가는 스텝 앤드 리피트공정에 적용할 경우에는 상기 10의 공정 이후에 다음의 공정이 부가되며, 8-15의 공정을 반복하고, 각 노광구역의 노광처리를 한다.

11.얼라이먼트 유니트(5)를 퇴피시킨다.

12.노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사하여 노광을 한다.

13.노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 닫고, 노광광 조사를 정지한다.

14.다음의 노광 구역이 소정의 노광위치에 오도록 작업편 스테이지(4)를 규정량만큼 이동시킨다.

15.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입하고, 상기8로 되돌아가, 8-15의 공정을 반복하며, 작업편상의 각 노광구역을 순차 노광(스텝 앤드 리피트 노광)한다.

그런데, 먼저 제안한 상기 기술은 평행 평면판을 사용하지 않고, 또 투영렌즈의 특성에 의존하지 않고 고정밀도의 마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 수 있다는 이점이 있지만, 상기한 순차 노광에 적용한 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.

즉, 먼저 제안한 노광처리 방법을 순차 노광에 적용할 경우에는 노광을 할때마다 얼라이먼트 유니트(5)의 삽입 퇴피를 행할 필요가 있지만, 그때, 얼라이먼트 유니트(5)의 삽입위치의 재현성이 중요하게 된다.

도15는 얼라이먼트 유니트(5)의 정지위치가 변화한 경우를 도시하는 도면이고, 얼라이먼트 유니트(5)의 정지위치가 동 도면의 점선위치로 되면, 그에 따라 마스크 마크(MAM)(또는 작업편 마크(WAM))의 화상 센서(5d)상의 결상위치가 변화한다.

그런데, 상기한 순차 노광에서의 8-15의 스텝 앤드 리피트 싸이클에서는 2회째 이후는 작업편 마크(WAM) 위치만의 수상 기억이 되기 때문에, 1회째에 기억 해 둔 마스크 마크(MAM)의 기억장치와 편차가 발생할 가능성이 있다.

순차 노광에서는 보통 얼라이먼트 정밀도는 ±1㎛정도인 것이 많다. 작업편 마크(WAM)와 마스크 마크(MAM)의 기억장치와의 편차를 이 범위내에 넣기 위해서는 얼라이먼트 유니트(5)의 위치 정밀도는 ±1㎛정도(마스크(M)와 작업편(W)의 얼라이먼트 정밀도의 약10분의1)요구된다.

이것을 얼라이먼트 유니트(5)의 삽입 퇴피마다 기계적으로 실현하는 것은 곤란하다.

한편, 스탭 앤드 리피트 싸이클의 경우, 마스크 마크(MAM)의 위치를 기억하면 상기 문제는 해결되지만, 스탭 앤드 리피트 싸이클의 2회째 이후는 작업편 스테이지(4)에 작업편(W)이 고정되어 있기 때문에, 상기한 경우에는 노광광을 조사함에 따른 마스크 마크(MAM)위치의 기억이라는 순서를 거칠 수 없다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점 및 상기 얼라이먼트 유니트의 삽입위치의 재현성의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 본 발명의 제1 목적은 평행 평면판을 사용하지 않고, 또, 투영렌즈의 특성에 의존하지 않고 고정밀도의 마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 수 있고, 순차 노광에 적용하는데 적합한 마스크와 작업편의 위치맞춤 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 마스크 마크와 작업편 마크가 중첩되어 있는 경우등, 작업편 마크의 식별이 곤란한 경우라도, 마스크 마크와 작업편 마크의 상대위치를 자동적으로 또한 용이하게 검출할 수 있고, 단시간에 고정밀도의 위치맞춤을 행할 수 있는 마스크와 작업편의 위치맞춤 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 작업편 스테이지상에서 작업편 고정영역으로 부터 떨어진 위치에 반사부재를 설치하고, 다음과 같이 하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 하도록 한 것이다.

우선, 노광광을 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크에 조사하고 상기 반사부재에 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크를 투영해서 그 상대위치를 검출/기억한다. 이어서 노광광의 방출을 정지한 후, 작업편이 적재된 작업편 스테이지를, 마스크상의 얼라이먼트ㆍ마크가 상기 작업편상에 투영되는 위치로 이동시키고, 비노광광을 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크로 조사하여 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치를 검출/기억하고, 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크와 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치 데이타를 연산하여 양 얼라이먼트ㆍ마크의 위치편차를 구하고, 상기 양 얼라이먼트ㆍ마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시킨다.

본 발명의 청구항1 및 청구항3의 발명에서는 상기와 같이 마스크와 작업편의 위치맞춤을 행하도록 했으므로, 평행평면판을 사용하지 않고, 또 투영렌즈의 특성에 의존하지 않고 고정밀도의 마스크와 작업편의 위치맞춤을 행할 수 있다.

또한, 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크와 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크의 위치를 개별로 검출하고 있으므로, 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크 혹은 마스크 패턴등에 영향을 받아 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크의 식별이 곤란해지는 일이 없고, 양 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치를 용이하게 검출할 수 있다. 이 때문에, 오토 얼라이먼트에서 단시간에 고정밀도의 위치맞춤을 할 수 있다.

본 발명의 청구항2 및 청구항4의 발명에서는 상기 위치맞춤을 순차 노광에 적용하고, 작업편의 고정역역으로 부터 떨어진 위치에 설치된 반사부재를 이용하여 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치를 검출/기억하도록 했으므로, 청구항1,2와 같은 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 작업편상의 각 노광구역의 노광처리를 행할 시, 작업편을 작업편 스테이지상에 고정한 채로, 마스크 마크의 투영상을 수상하여 상기 위치를 기억할 수 있다. 이 때문에, 얼라이먼트 유니트의 삽입위치의 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 얼라이먼트를 행할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예로써, 본 실시예는 상기한 순차 노광을 할 경우의 실시예를 도시하고 있다. 또, 이하 실시예에서는 순차 노광에 대해 설명하지만, 본 발명은 순차 노광뿐만 아니라, 상기 종래예에 도시한 노광처리에도 적용할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예를 도시하는 도면이다. 동 도면에서 도11에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있고, 1은 노광광(비노광광)조사장치이고, 1a는 램프, 1b는 집광 미러, 1c는 셔터, 1d는 광학 필터, 1e는 콘덴서 렌즈이다.

2는 마스크 스테이지로써, 이 마스크 스테이지(2)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 X,Y,Z,θ방향으로 구동된다. 또, M은 마스크로써, 이 마스크(M)에는 마스크 패턴과 위치맞춤용의 마스크 마크(MAM)가 표시되어 있다.

MA1은 노광광을 마스크(M)상에 조사하는 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템이고, 7a는 부분 조명광을 도입하는 광 화이버, 7b는 렌즈, 7c는 미러이다.

3은 투영 렌즈, W는 작업편이고, 작업편(W)에는 위치맞춤용의 작업편 마크(WAM)가 표시되어 있다. 4는 작업편 스테이지로써, 이 작업편 스테이지(4)에는 전반사 미러 혹은 하프 미러(4a)가 매설되어 있다. 또 작업편 스테이지(4)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 X,Y,Z,θ 방향으로 구동된다. 또, 상기한 미러(4a)는 후술하는 바와같이 하프 미러가 바람직하다.

도2(a)는 상기 작업편 스테이지(4)를 도1의 상부로 부터 본 도면으로써, 동 도면의 점선으로 표시한 위치는 작업편(W)의 고정위치이다. 작업편 스테이지(4)상의 작업편 고정위치의 상부에는 미러(4a)가 설치되어 있고, 작업편(W)상에는 동 도면에 도시하는 바와같이 다수의 노광구역이 설치되어 있다.

또, 미러(4a)의 높이는 도2(b)에 도시하는 바와같이 작업편(W)의 표준적인 높이(H)에 설정하는 것이 바람직하다. 이와같이 함으로써, 후술하는 바와같이, 작업편 스테이지(4)를 Z축방향(도1의 상하방향)으로 이동시키고, 미러(4a)의 반사면과 마스크 패턴 투영면을 일치시킬 시의 Z방향 이동량을 적게 할 수 있어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도1로 되돌아가 WA1는 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템이고, 도시하지 않은 광원이 방사하는 비노광광은 광 화이버(6a)를 통하여 렌즈(6b)→미러(6c)를 통하여 얼라이먼트 유니트(5)의 하프 미러(5e)로 입사하고, 작업편(W)상의 작업편 마크(W)를 조사한다. 또, 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)을 설치하지 않고, 후술하는 바와같이, 후광광(비노광광) 조사장치(1)로 부터 광학 필터(1d)를 통하여 비노광광을 작업편(W)에 조사할 수도 있다.

5는 얼라이먼트 유니트이고, 얼라이먼트 유니트(5)는 렌즈(5a), 대물렌즈(5b), 하프 미러(5c),(5e), CCD카메라를 구비하는 화상센서(5d)로 구성되어 있고, 작업편 스테이지(4)에 설치된 미러(4a)에 투영되는 마스크 마크(MAM) 및 상기 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)으로 부터 조사되는 작업편 마크(WAM)를 하프 미러(5c)→대물 렌즈(5b)→하프 미러(5e)→렌즈(5a)를 통하여 화상 센서(5d)에서 수상한다. 또한 상기한 바와같이, 얼라이먼트 유니트(5) 및 부분 조명계(WA1)는 마스크 마크와 작업편 마크의 수에 대응하여 설치되며, 적어도 2개소 설치된다.

도3은 본 발명의 노광장치를 제어하는 시스템 구성을 도시하는 도면으로써, 동 도면에서 11은 조작 패널, 12는 도1에 도시한 투영 노광장치를 제어하는 연산장치, 13은 스테이지 제어부이고, 스테이지 제어부(13)는 도1에 도시한 마스크 스테이지(2), 작업편 스테이지(4)를 X,Y,Z,θ 방향으로 제어한다.

14는 화상 처리부로써, 화상처리부(14)는 후술하는 바와같이, 얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에서 수상된 마스크 마크(MAM)를 인식하여 그 위치좌표를 기억하고, 이어서, 얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에서 수상된 작업편 마크(WAM)를 인식하여 그 위치좌표를 검출한다.

또, 연산위치(12)는 화상처리부(14)에서 검출된 상기 마스크 마크(MAM)의 위치좌표와 작업편 마크(WAM)의 위치좌표의 차를 구하고, 스테이지 제어부(13)는 양자가 일치하도록 마스크 스테이지(2) 또는/ 및 작업편 스테이지(4)를 이동시킨다. 또, 얼라이먼트 유니트(5)에 의해 수상된 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)는 모니터(15)에 표시된다.

다음에 본 실시예에 있어서의 노광처리에 대해 설명한다.

1.마스크(M)를 마스크 스테이지(2)에 얹어 고정하고, 마스크 얼라이먼트용 부분 조명계(MA1)를 소정 위치에 삽입한다.

2.마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)가 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X,Y방향으로 이동시킨다.

즉, 도4에 도시하는 바와같이, 예를들면 동 도면의 점선위치로 부터 실선위치까지 작업편 스테이지(4)를 이동시키고, 마스크 마크(MAM) 투영위치에 미러(4a)의 위치를 일치시킨다.

3.마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)으로 부터 노광광을 마스크(M)상에 조사한다. 또한, 이 단계에서는 작업편 스테이지(4)에 작업편(W)은 적재되어 있지 않다.

4.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향 위치를 이동한다.

5.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다(얼라이먼트 유니트(5)가 퇴피되어 있는 경우). 또, 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)은 얼라이먼트 유니트(5)와 일체로 구성되어 있고, 얼라이먼트 유니트(5)와 함께 삽입된다.

6.얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에 의해 작업편 스테이지(4)의 미러(4a)상에 투영된 마스크 마크(MAM)를 수상하여 화상 처리부(14)로 보낸다. 화상 처리부(14)는 수상된 화상에서 마스크 마크(MAM)를 식별하여 그 위치좌표(XM, YM)를 기억한다.

또, 마스크 마크(MAM)의 투영상은 통상의 작업편 마크(WAM)에 비해 콘트라스트가 크고, 상기 미러(4a)로써 전반사 미러를 사용하면, 마스크 마크(MAM)의 수상화상과 작업편 마크(WAM)의 수상화상과의 차가 커져서, 얼라이먼트ㆍ마크의 인식처리상 문제가 발생하기도 한다. 그래서 상기 미러(4a)로써 하프 미러를 사용하여 작업편 마크(WAM)와의 콘트라스트를 맞추는 것이 바람직하다.

7.마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)으로 부터의 노광광의 조사를 정지한다.

8.작업편(W)을 작업편 스테이지(4)상에 올려놓고, 상기 도2에 도시한 위치에 고정한다.

9.작업편(W)의 표면이 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 Z축방향으로 이동시킨다.

10.마스크 마크(MAM) 투영위치에 작업편 마크(WAM)가 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시켜, 작업편(W)위치를 대략 조정한다.

즉 도5에 도시하는 바와같이, 예를들면 점선위치로 부터 실선위치까지 작업편 스테이지(4)를 이동시켜, 작업편(W)상의 노광대상이 되는 노광구역의 작업편 마크(WAM)의 위치를 마스크 마크(MAM)의 투영위치(MAMT)에 일치시켜 작업편 마크(WAM)가 얼라이먼트 유니트(5)의 시야에 들어가도록 한다.

11.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)에 비노광광인 조명광을 도입한다. 즉 도시하지 않은 부분 조명용 광원의 셔터를 열고, 광화이버(6a)→렌즈(6b)→미러(6c)→하프 미러(5e)→렌즈(5b)→하프 미러(5c)를 통하여 작업편(W)상의 작업편 마크(WAM)를 조사한다.

12.작업편 마크(WAM)를 화상 센서(5d)에서 수상한다. 화상 센서(5d)에서 수상된 작업편 마크(WAM)의 화상은 화상처리부(14)로 보내지고, 화상처리부(14)는 작업편 마크(WAM)를 식별하여 그 위치좌표(XW,YW)를 구한다.

13.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)으로 부터의 비노광광의 조사를 정지한다.

14.연산장치(12)는 기억된 마스크 마크(MAM)의 위치좌표(XM,YM)와 구한 작업편 마크(WAM)의 위치좌표(XM,YM)로 부터 작업편(W)과 마스크(M)의 위치편차를, 상기 스텝2 및 스텝10에서의 작업편 스테이지(4)의 위치 편차량을 고려하여 구한다.

즉, 상기 스텝2 및 스텝10에서의 작업편 스테이지(4)의 위치 편차량은 도시하지 않은 작업편 스테이지 이동기구에 설치된 엔코더 카운트치등으로 이미 알려져 있으므로, 스텝2에서의 작업편 스테이지(4)의 위치와 스텝10에서의 작업편 스테이지(4)의 위치차△x, △y에 상당하는 값만큼 상기 위치좌표(XM,YM)의 값을 보정하고, 보정된 위치좌표(XM+△x, YM+△y)와 상기 위치좌표(XW,YW)의 위치편차를 구한다.

15.스테이지 제어부(13)는 상기 위치편차에 의거하여 마스크 스테이지(2) 또는 /및 작업편 스테이지(4)를 X,Y,θ 방향으로 구동하여 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 일치시킨다.

16.얼라이먼트 유니트(5) 및 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)을 퇴피시킨다.

17.노광광 조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 광학 필터(1d)가 광로로 부터 이탈한 상태에서 노광광을 마스크(M)상에 조사하여 노광을 행한다. 노광 종료후는 셔터(1c)를 닫는다.

18.다음 노광구역이 소정의 노광위치에 오도록, 작업편 스테이지(4)를 규정량만큼 이동시킨다.

19.마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)을 소정위치에 삽입한다.

20.상기 스텝2와 마찬가지로, 마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)가 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X,Y방향으로 이동시킨다.

21.마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)으로 부터 노광광을 마스크(M)상에 조사한다.

22.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향 위치를 이동한다.

23.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다.

이어서, 상기한 6의 공정으로 되돌아가서, 6 내지 23의 공정을 반복하여, 작업편(W)의 각 노광구역을 노광한다.

이상과같이 본 실시예에서는 작업편 스테이지(4)상에 미러(4a)를 설치하여 ①마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)가 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X,Y방향으로 이동시키고, ②미러 반사면을 마스크 패턴 투영면에 일치시켜, 노광광을 조사해서 마스크 마크(MAM)를 미러(4a)상에 투영하여 마스크 마크(MAM)의 위치좌표를 기억한 후, ③상기 노광광의 조사를 정지하고, ④작업편(W)상의 노광대상이 되는 노광구역의 작업편 마크(WAM)의 위치가 마스크 마크(MAM)투영위치에 대략 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 이동시키고, ⑤작업편(W)의 표면을 마스크 패턴 투영면에 일치시켜, 비노광광에 의해 작업편 마크(WAM)를 조사하여 작업편 마크(WAM)의 위치좌표를 구하므로, 평행 평면판을 사용하지 않고, 또 투영 렌즈의 특성에 의존하지 않고 고정밀도의 마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 수 있다.

또, 미러(4a)를 작업편 스테이지(4)상의 작업편 설치위치와는 다른 장소에 설치하고 있으므로, 작업편(W)을 작업편 스테이지(4)상에 고정한 채로, 작업편(W)상의 각 노광구역의 노광처리마다 마스크 마크(MAM)의 투영상을 수상하여 상기 위치를 기억할 수 있다. 이 때문에 노광처리마다 얼라이먼트 유니트(5)의 삽입위치가 어긋나도, 상기 위치에 양 얼라이먼트ㆍ마크를 수상할 수 있으므로 얼라이먼트 정밀도가 저하하지 않는다.

또한, 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 개별적으로 검출하고 있으므로, 마스크 마크(MAM) 혹은 마스크 패턴등에 영향을 받아 작업편 마크의 식별이 곤란해 지는 일이 없어, 마스크 마크와 작업편 마크의 상대위치를 용이하게 검출할 수 있다. 이 때문에, 오토 얼라이먼트에서 단시간에 고정밀도의 위치맞춤을 할 수 있다.

도6은 본 발명의 제2실시예를 도시하는 도면이다. 도6에서 도1에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있고, 본 실시예에서는 도1에서의 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)을 설치하는 대신에, 마스크(M)상에 삽입 퇴피되는 개구(8)를 형성하고, 마스크 얼라이먼트시 개구의 개방구로 부터 노광광을 마스크상에 조사하도록 한 것으로써, 그 이외의 구성은 도1에 도시한 실시예와 마찬가지이다.

도7은 상기 개구(8)를 도6의 상부로 부터 본 도면으로써, 동 도면에 도시하는 바와같이 개구(7)에는 마스크 마크(MAM)가 표시된 위치에 대응하는 위치에 개방구가 형성되어 있다.

다음에 본 실시예에서의 노광처리에 대해 설명한다.

1.마스크(M)를 마스크 스테이지(2)에 얹어 고정한다.

2.개구(8)를 도6에 도시하는 바와같이 마스크(M)상의 소정위치에 삽입한다. 또, 개구(8)의 개방구는 마스크 마크(MAM)의 대략 바로 위에 위치하고 있다.

3.상기 도4에 도시한 바와같이, 미러(4a)가 마스크 마크(MAM) 투영위치에 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시켜, 마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)의 위치를 일치시킨다.

4.광학 필터(1d)가 광로로 부터 이탈한 상태에서 노광광(비노광광) 조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사한다. 또, 이 단계에서는 작업편 스테이지(4)에 작업편(W)은 적재되어 있지 않다.

5.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향위치를 이동한다.

6.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다.

7.얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에 의해 작업편 스테이지(4)의 미러(4a)상에 투영된 마스크 마크(MAM)를 수상하여 그 위치좌표(XM,YM)를 기억한다.

8.노광광(비노광광) 조사장치(1)의 셔터(1c)를 닫고 노광광의 조사를 정지한다.

9.작업편(W)을 작업편 스테이지(4)상에 적재하여 작업편 스테이지(4)상에 고정한다.

10.작업편(W)의 표면이 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 Z축방향으로 이동시킨다.

11.상기 도5에 도시한 바와같이 마스크 마크(NAM)의 투영위치(MAMT)에 작업편 마크(WAM)가 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시켜, 작업편(W)위치를 대략 조정한다.

12.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)에 비노광인 조명광을 도입하고, 비노광광을 작업편(W)상의 작업편 마크(WAM)에 조사한다.

13.작업편 마크(WAM)를 화상 센서(5d)에 의해 수상하고, 그 위치좌표(XW, YX)를 구한다.

14.얼라이먼트ㆍ마크응 부분 조명시스템(WA1)으로 부터의 비노광광의 조사를 정지한다.

15.마스크 마크(MAM)의 위치좌표(XM,YM)로 구한 작업편 마크(WAM)의 위치좌표(XW, YX)로 부터 작업편(W)과 마스크(M)의 위치편차를, 상기 스텝3., 11에서의 작업편 스테이지(4)의 위치 편차량을 고려하여 구한다. 또한 제1실시예와 마찬가지로, 상기 스텝3, 11에서의 작업편 스테이지(4)의 위치편차량은 도시하지 않은 작업편 스테이지 이동기구에 설치된 엔코더 카운트치등으로 이미 알려져 있다.

16.마스크 스테이지(2) 또는/및 작업편 스테이지(4)를 X,Y,θ방향으로 구동하여 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 일치시킨다.

17.얼라이먼트 유니트(5) 및 개구(8)를 퇴피시킨다.

18.노광광 조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사하여 노광을 한다. 노광종료후, 셔터(1c)를 닫는다.

19.다음의 노광구역이 소정 노광위치에 오도록, 작업편 스테이지(4)를 규정량만큼 이동시킨다.

20.개구(8)를 마스크(M)상의 소정위치에 삽입한다.

21.상기 3과 마찬가지로, 마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)가 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시킨다.

22.노광광을 마스크(M)상에 조사한다.

23.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향위치를 이동한다.

24.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다.

이어서 상기한 7로 되돌아가서, 7-24의 공정을 반복하고, 작업편(W)의 각 노광구역을 노광한다.

본 실시예에서는 상기와 같이 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템을 사용하는 대신에 개구를 사용하고 있으므로, 제1실시예에 비해, 장치구성을 간단화하고, 값싸게 구성할 수 있다.

또, 본 실시예의 경우에는 작업편 스테이지(4)의 크기 및 그 X, Y방향의 이동량을 제1실시예보다 크게 해 두고, 작업편 설치위치와 미러(4a)의 거리를 제1실시예보다 떨어지게 배치하는 것이 바람직하다. 이에따라 마스크 얼라이먼트시에 개구(8)의 개방구로부터 누설되는 노광광에 의해 작업편(W)이 노광되는 것을 방지할 수 있다.

도8은 본 발명의 제3실시예의 작업편 스테이지(4)를 도시하는 도면이다. 동 도면은 작업편 스테이지(4)를 상부로 부터 본 도면을 도시하고 있고, 본 실시예에서는 동 도면에 도시하는 바와같이 미러(4a)를 작업편 스테이지(4)상의 작업편 설치위치로 부터 완전히 분리한 위치에 배치하고, 마스크 얼라이먼트시에 노광광(비노광광)조사장치(1)로 부터 노광광을 마스크(M)상에 조사하였을 때, 노광장이 작업편(W)상에 조사되지 않도록 한 것이다.

다음에 본 실시예에서의 노광처리에 대해 설명한다. 또, 본 실시예의 노광장치는 도1에서 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템(MA1)을 제거, 혹은 도6에서 개구(8)를 제거함과 동시에, 작업편 스테이지(4)상의 미러의 크기/배치를 변경하고, 작업편 스테이지(4)의 X,Y방향의 이동량을 크게한 것으로써, 그 이외의 구성은 도1,도6에 도시한 것과 마찬가지이다.

1.마스크(M)를 마스크 스테이지(2)에 얹어 고정한다.

2.도9에 도시하는 바와같이, 미러(4a)가 마스크 마크(MAM)투영위치에 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X,Y방향으로 이동시켜, 마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)의 위치를 일치시킨다.

3.광학 필터(1d)가 광로로 부터 이탈한 상태에서 노광광(비노광광)조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사한다. 또 이 단계에서는 작업편 스테이지(4)에 작업편(W)은 적재되어 있지 않다.

4.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향위치를 이동한다.

5.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다.

6.얼라이먼트 유니트(5)의 화상 센서(5d)에 의해 작업편 스테이지(4)의 미러(4a)상에 투영된 마스크 마크(MAM)를 수상하여 그 위치좌표(XM,YM)를 기억한다.

7.노광광(비노광광) 조사장치(1)의 셔터(1c)를 닫고 노광광의 조사를 정지한다.

8.작업편(W)을 작업편 스테이지(4)상에 적재하고 작업편 스테이지(4)상에 고정한다.

10.상기 도10에 도시한 바와같이 마스크 마크(MAM)의 투영위치(MAMT)에 작업편 마크(WAM)가 일치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시켜, 작업편(W)위치를 대략 조정한다.

11.얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)에 비노광광인 조명광을 도입하고, 비노광광에 의해 작업편(W)상의 작업편 마크(MAM)를 조사한다.

12.작업편 마크(WAM)를 수상 센서(5d)에 의해 수상하여 그 위치좌표(XW, YW)를 구한다.

14.마스크 마크(MAM)의 위치좌표(XM,YM)로 구한 작업편 마크(WAM)의 위치좌표(XW, YW)로 부터 작업편(W)과 마스크(M)의 위치편차를, 상기 스텝2,10에서의 작업편 스테이지(4)의 위치 편차량을 고려하여 구한다. 또한 제1실시예와 마찬가지로, 상기 스텝2,10에서의 작업편 스테이지(4)의 위치편차량은 도시하지 않은 작업편 스테이지 이동기구에 설치된 엔코더 카운트치등으로 부터 이미 알려져 있다.

15.마스크 스테이지(2) 또는/및 작업편 스테이지(4)를 X,Y,θ방향으로 구동하여 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 일치시킨다.

16.얼라이먼트 유니트(5)를 퇴피시킨다.

17.노광광 조사장치(1)의 셔터(1c)를 열고, 노광광을 마스크(M)상에 조사하여 노광을 행한다. 노광종료후, 셔터(1c)를 닫는다.

18.다음의 노광구역이 소정의 노광위치에 오도록 작업편 스테이지(4)를 규정량만큼 이동시킨다.

19.상기 2와 마찬가지로, 마스크 마크(MAM)투영위치에 미러(4a)가 위치하도록 작업편 스테이지(4)를 X, Y방향으로 이동시킨다.

20.노광광을 마스크(M)상에 조사한다.

21.작업편 스테이지(4)의 미러(4a)의 반사면이 노광광의 마스크 패턴 투영면(Zo)에 일치하도록 작업편 스테이지(4)의 Z방향위치를 이동한다.

22.얼라이먼트 유니트(5)를 삽입한다.

이어서 상기한 6으로 되돌아가, 6-22공정을 반복하고, 작업편(W)의 각 노광구역을 노광한다.

본 실시예에서는 상기와같이 미러(4a)를 작업편 스테이지(4)상의 작업편 설치위치로 부터 완전히 분리한 위치에 배치하였으므로, 마스크 얼라이먼트시에 도1에 도시한 바와같이, 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템이나 도6에 도시한 바와같이 개구(8)를 사용하지 않고 노광광(비노광광)조사장치(1)로 부터 노광광을 조사할 수 있다.

또, 각 실시예에서의 티노광광의 조사를 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템(WA1)을 사용하는 대신에, 광학 필터(1d)를 통하여 노광광(비노광광)조사장치(1)에서 행할 수도 있다.

또, 모든 실시예에서 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 일치시킬 경우, 작업편 스테이지만을 X,Y,θ방향으로 구동하는 것이 바람직하다. 이것은 이하의 이유에 기인한다.

일반적으로, 마스크 스테이지, 작업편 스테이지 모두 그 이동량에는 어느 정도의 오차가 존재한다. 따라서, 위치맞춤을 위한 소정량 스테이지를 이동시킨 후, 다시 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)와의 위치관계를 확인하여, 위치 편차량이 허용치 이하가 아닌 경우, 다시 위치맞춤을 행할 필요가 있다.

작업편 스테이지만을 구동할 경우는 비노광광을 작업편 마크(WAM)에 다시 조사하여 위치좌표(XW,YW)를 기억하고, 미리 기억 해 둔 마스크 마크의 위치좌표(XM,YM)와 비교하는 것이 가능하다.

한편, 마스크 스테이지를 구동할 경우에는 노광광을 마스크 마크(MAM)에 조사해서 그 투영상의 위치좌표(XM,YM)의 위치를 기억할 필요가 있다. 그러나, 이 재위치맞춤의 경우는 상기 투영상을 작업편상에 투영하지 않으면 안되므로, 작업편상의 레지스트가 감광되어 버린다.

따라서, 마스크 스테이지를 구동할 경우에는 별도 레이저 간섭계등의 길이 측정 수단에 의해 마스크 스테이지의 이동량을 계측하여 그 데이타를 기초로 재조정하거나, 혹은 고정밀도의 이동 정밀도를 가진 스테이지를 마스크 스테이지로써 채용할 필요가 있다.

따라서, 통상은 작업편 스테이지만을 구동하여 위치맞춤을 행하는 것이 많다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에서는 작업편 스테이지상에서 작업편 고정영역으로 부터 떨어진 위치에 반사부재를 설치하고, 반사부재에 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크를 투영하여 그 상대위치를 검출/기억하고, 이어서 작업편이 적재된 작업편 스테이지를 마스크상의 얼라이먼트ㆍ마크가 상기 작업편상에 투영되는 위치로 이동시키고, 비노광광을 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크에 조사하여, 작업편의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치 데이타를 연산하고, 상기 양 얼라이먼트ㆍ마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시키도록 했으므로, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1)평행 평면판을 사용하지 않고, 또 투영 렌즈의 특성에 의존하지 않고 고정밀도의 마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 수 있다.

또한, 마스크 마크(MAM)와 작업편 마크(WAM)의 위치를 개별적으로 검출하고 있으므로, 마스크 마크(MAM) 혹은 마스크 패턴등에 영향을 받아 작업편 마크의 식별이 곤란해 지는 일이 없고, 마스크 마크와 작업편 마크의 상대위치를 용이하게 검출할 수 있다. 이 때문에 오토 얼라이먼트에서 단시간에 고정밀도의 위치맞춤을 할 수 있다.

(2)본 발명을 순차 노광에 적용하여 작업편의 고정영역으로 부터 떨어진 위치에 배치된 반사부재를 이용하여 마스크의 얼라이먼트ㆍ마크의 상대위치를 검출/기억함으로써, 작업편상의 각 노광구역의 노광처리를 행할 시, 작업편을 작업편 스테이지상에 고정한 채로 마스크 마크의 투영상을 수상하여 상기 위치를 기억할 수 있다. 이 때문에, 얼라이먼트 유니트의 삽입위치의 정밀도에 영향을 받지 않고, 고정밀도의 얼라이먼트를 할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예를 도시하는 도면이다.

도2는 작업편 스테이지상의 미러의 배치를 도시하는 도면이다.

도3은 본 발명의 노광장치를 제어하는 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.

도4는 마스크 얼라이먼트ㆍ마크 수상시의 작업편 스테이지의 위치를 도시하는 도면이다.

도5는 작업편 얼라이먼트ㆍ마크 수상시의 작업편 스테이지의 위치를 도시하는 도면이다.

도6은 본 발명의 제2실시예를 도시하는 도면이다.

도7은 제2실시예에 사용되는 애퍼춰를 도시하는 도면이다.

도8은 본 발명의 제3실시예의 작업편 스테이지(4)를 도시하는 도면이다.

도9는 마스크 얼라이먼트ㆍ마크 수상시의 작업편 스테이지의 위치를 도시하는 도면이다.

도10은 작업편 얼라이먼트ㆍ마크 수상시의 작업편 스테이지의 위치를 도시하는 도면이다.

도11은 종래 노광장치의 구성을 도시하는 도면이다.

도12는 마스크 패턴 투영면상의 얼라이먼트ㆍ마크의 위치를 도시하는 도면이다.

도13은 평행 평면판에 의한 핀트 위치의 편차를 도시하는 도면이다.

도14는 반사부재를 이용하여 위치맞춤을 행하는 노광장치의 구성을 도시하는 도면이다.

도15는 얼라이먼트 유니트의 정지위치와 결상위치의 관계를 도시하는 도면이다.

* 도면의 주요부분의 부호설명

1........ 노광광(비노광광)조사장치 1a......... 램프

1b....... 집광 미러 1c......... 셔터

1d....... 광학필터 1e......... 집광 렌즈

2........ 마스크스테이지 3.......... 투영렌즈

4........ 작업편 스테이지 4a......... 미러

5........ 얼라이먼트 유니트 5a,6b,7b... 렌즈

5b....... 대물 렌즈 5c, 5e..... 하프 미러

5d....... 화상 센서 6a, 7a..... 광 화이버

6c, 7c... 미러 8.......... 개구

11....... 조작 패널 12......... 연산장치

13....... 스테이지 제어부 14......... 화상처리부

15....... 모니터 M.......... 마스크

MAM...... 마스크 마크 W.......... 작업편

WAM...... 작업편 마크 WA1........ 얼라이먼트ㆍ마크용 부분 조명시스템

MA1...... 마스크 얼라이먼트용 부분 조명시스템

Claims

투영렌즈를 가지는 투영노광장치에서의 마스크와 작업편의 위치맞춤방법에 있어서,

상기 투영렌즈와 작업편 스테이지 사이에 얼라이먼트 、유니트를 삽입하고, 제1 광조사부로부터 노광광을 마스크의 얼라이먼트 、마크에 조사하고, 작업편 스테이지상에서 작업편 고정영역으로부터 떨어진 위치에 설치된 반사부재에 마스크의 얼라이먼트 、마크를 상기 노광광과 투영렌즈를 사용하여 투영하여, 이러한 투영상을 상기 얼라이먼트 、유니트에 의해 수상하고, 화상처리하여 이의 상대위치를 검출/기억하고, 그 다음, 상기 얼라이먼트 、유니트를 삽입한 상태에서 제1 광조사부로부터의 노광광의 방출을 정지시키고,

작업편이 적재된 작업편 스테이지를 작업편 표면이 마스크패턴의 투영면에 일치하는 위치에 이동시켜, 상기 제1 광조사부 혹은 제2 광조사부로부터 비노광광을 작업편의 얼라이멀트 、마크로 조사하고, 작업편의 얼라이먼트 、마크를 상기 얼라이먼트 、유니트로 수상하고, 화상처리하여 상대위치를 검출/기억하고,

상기 양 얼라이먼트 、마크의 상대위치데이타를 연산하여, 상기 양 얼라이먼트마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시키고, 상기 얼라이먼트 、유니트를 퇴피시키는 것을 특징으로하는 마스크와 작업편의 위치맞춤방법.
복수의 노광구역을 가지는 작업편이 적재된 작업편 스테이지를 소정량씩 이동시킴으로써, 작업편상의 상기 각 노광구역을 노광위치로 순차 이동시키고, 노광광을 마스크상에 조사하여 작업편상의 각 노광구역을 순차 노광하는 투영렌즈를 가지는 투영 노광장치에서의 마스크와 작업편으 위치 맞춤 방법에 있어서,

작업편 스테이지상의 작업편 고정영역으로부터 떨어진 위치에 반사부재를 배치하고,

마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 때에, 상기 투영렌즈와 작업편 스테이지 사이에 얼라이먼트 유니트를 삽입하고,

마스크의 얼라이먼트 、마크가 상기 반사부재상에 투영되는 위치로 마스크 스테이지를 이동시키고, 제1 광조사부로부터 노광광을 마스크의 얼라이먼트 、마크에 조사하고,

상기 반사부재에 마스크의 얼라이먼트 、마크를 상기 노광광과 투영렌즈를 사용하여 투영하고, 상기 투영상을 상기 얼라이먼트 、유니트에 의해 수상하고, 화상처리하여 이의 상대위치를 검출/기억하고,

그 다음, 상기 얼라이먼트 、유니트를 삽입한 상태에서 제1 광조사부로부터의 노광광의 방출을 정지시키고,

작업편이 적재된 작업편 스테이지를 작업편 표면이 마스크 패턴의 투영면에 일치하는 위치로 이동시켜, 상기 제1 광조사부, 혹은 제2 광조사부로부터 비노광광을 작업편의 얼라이먼트 、마크에 조사하고,

작업편의 얼라이먼트 、마크를 상기 얼라이먼트 、유니트로 수상하고, 화상처리하여, 상대위치를 검출/기억하고,

상기 양 얼라이먼트 、마크의 상대위치 데이타를 연산하여, 상기 양 얼라이먼트 、마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시키고, 상기 얼라이먼트 、유니트를 퇴피시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 위치맞춤방법.
마스크와 상기 마스크를 이동시키는 마스크 스테이지와, 투영렌즈와, 작업편과 상기 작업편을 이동시키는 작업편 스테이지와, 비노광광 혹은 노광광을 마스크의 얼라이먼트 、마크 및/또는 마스크 패턴에 조사하는 제1 광조사부와, 작업편 스테이지상의 작업편 고정영역으로부터 떨어진 위치에 설치되고, 상기 제1 광조사부로부터 방출되는 노광광에 의한 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영상이 결상하는 반사부재와,

상기 투영렌즈와 작업편 스테이지 사이에 배치된, 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영상을 수상함과 동시에, 상기 제1 광 조사부 혹은 제2 광 조사부로부터 방출되는 비노광광에 의해 조명되는 작업편의 얼라이먼트 、마크를 수상하는 수상수단을 구비하는 얼라이먼트 、유니트와

상기 수상수단이 수상한 화상 데이타에 의거하여, 마스크 및/또는 작업편을 이동시키고, 또 상기 제1 광조사부로부터웨 노광광의 방출을 제어하는 제어수단을 구비하고,

상기 제어수단은 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영위치에 상기 반사부재가 배치되도록 작업편 스테이지를 이동킴과 동시에, 상기 얼라이먼트 、유니트를 상기 투영렌즈와 작업편 스테이지의 사이에 삽입하고,

제1 광조사부로부터 노광광을 마스크상에 조사하여, 상기 반사부재에 마스크의 얼라이먼트 、마크를 상기 노광광과 투영렌즈를 사용하여 투영시키고,

상기 얼라이먼트 、유니트에 의해 수상한, 상기 반사부재에 투영되는 마스크의 얼라이먼트 、마크를 투영상을 화상처리하여 이의 상대위치를 검출/기억하고,

상기 얼라이먼트 、유니트를 삽입한 상태에서, 제1 의 광조사부로부터의 노광광의 방출을 정지한 후, 작업편이 적재된 작업편 스테이지를 작업편 표면이 마스크 패턴의 투영면에 일치하는 위치에 작업편을 이동시켜, 상기 제1의 광조사부 혹은 제2 광조사부로 비노광광을 작업편의 얼라이먼트 、마크에 조사하고,

상기 얼라이먼트 、유니트로 수상한 작업편의 얼라이먼트 、마크상을 화상처리하여 상대위치를 검출/기억하고,

상기 양 얼라이먼트 、마크의 상대위치 데이타를 연산하여, 상기 양 얼라이먼트 、마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시키고, 상기 얼라이먼트 、유니트를 퇴피시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 위치맞춤 장치.
마스크와 상기 마스크를 이동시키는 마스크 스테이지와, 투영 렌즈와, 복수의 노광구역을 가지는 작업편과, 상기 작업편을 이동시키는 작업편 스테이지와, 비노광광 혹은 노광광을 마스크의 얼라이먼트 、마크 및/또는 마스크 패턴에 조사하는 제1 광조사부와,

작업편 스테이지상의 작업편 고정영역으로부터 떨어진 위치에 설치되고, 상기 제1 광조사부로불터 방출되는 노광광에 의한 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영상이 결상하는 반사부재와,

상기 투영렌즈와 작업편 스테이지의 사이에 배치되어, 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영상을 수상함과 동시에, 상기 제1 광조사부 혹은 제2 광조사부로부터 방출되는 비노광광에 의해 조명되는 작업편의 얼라이먼트 、마크를 수상하는 수상수단을 구비한 얼라이먼트 、유니트와,

작업편이 적재된 작업편 스테이지를 소정량씩 이동시켜 작업편상의 상기 각 노광구역을 노광위치로 순차 이동시키고, 상기 수상수단이 수상한 화상 데이타에 의거하여 마스크와 작업편의 얼라이먼트 、마크가 중첩되도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시켜 마스크와 작업편의 위치맞춤을 행하고, 노광광을 마스크상에 조사시켜 작업편상의 각 노광구역에 순차 노광시키는 제어수단을 구비하고,

상기 제어수단은 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영위치에 상기 반사부재가 배치되도록 작업편 스테이지를 이동시킴과 동시에, 상기 얼라이먼트 、유니트를 상기 투영렌즈와 작업편 스테이지의 사이에 삽입하고,

제1 광조사부로부터 노광광을 마스크상에 조사하여, 상기 반사부재에 마스크의 얼라이먼트 、마크를 상기 노광광과 투영렌즈를 사용하여 투영시켜,

상기 얼라이먼트 、유니트에 의해 수상한 상기 반사부재에 투영되는 마스크의 얼라이먼트 、마크 투영상을 화상처리하여 이의 상대위치를 검출/기억하고,

상기 얼라이먼트 、유니트를 삽입한 상태에서, 제1 광조사부로부터의 노광광의 방출을 정지한 후, 마스크의 얼라이먼트 、마크의 투영위치에, 작업편상의 노광 대상이 되는 노광구역이 위치하도록 작업편이 적재된 작업편스테이지를 이동시킴과 동시에, 작업편 표면이 마스크 패턴의 투영면에 일치하는 위치로 이동시켜, 상기 제1 광조사부 혹은 제2 광조사부로부터 비노광광을 작업편의 얼라이먼트 、마크에 조사하여,

상기 얼라이먼트 、유니트로 수상한 작업편의 얼라이먼트 、마크상을 화상처리하여 상대위치를 검출/기억하고,

상기 양 얼라이먼트 、마크의 상대위치 데이타를 연산하여, 상기 양 얼라이먼트 、마크가 중첩하도록 작업편 및/또는 마스크를 이동시키고, 상기 얼라이먼트 、유니트를 퇴피시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 위치맞춤 장치.