KR20240146539A - 노광 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 마스크와 워크의 위치 맞춤 정밀도를 향상시키고, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능한 노광 장치를 제공하는 것.
[해결 수단] 본 노광 장치가 구비하는 광 출사부는, 노광광을 출사한다. 마스크 스테이지는, 노광용 마스크를 유지한다. 워크 스테이지는, 워크를 유지한다. 투영 광학계는, 광 출사부로부터 출사되어 노광용 마스크를 투과한 노광광을, 워크 스테이지에 유지된 워크에 조사한다. 반사 부재는, 노광용 마스크의 마스크 마크의 검출 공정 시에, 투영 광학계에 의해 조사되는 노광광의 조사 영역에 배치된다. 얼라인먼트 현미경은, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 마스크 마크에 조사된 노광광의 광로에 배치되며, 반사 부재에 의해 반사된 반사광에 의거하여 마스크 마크의 화상을 촬영한다. 이동 기구는, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 조사 영역으로 반사 부재를 이동시킨다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}

본 발명은, 노광 장치에 관한 것이다.

반도체 소자, 프린트 기판, 또는 액정 기판 등의 패턴을 포토리소그래피에 의해 제조하는 공정에 있어서, 노광 장치가 사용된다. 노광 장치는, 패턴을 형성한 마스크(레티클)와, 그 패턴이 전사되는 워크가 소정의 위치 관계가 되도록 위치 맞춤(얼라인먼트)된다. 그 후, 마스크에 조사된 노광광이, 투영 광학계에 의해 워크에 조사되고, 워크에 마스크 패턴이 전사(노광)된다.

특허문헌 1에는, 상기와 같은 노광 장치에 있어서, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 유닛(얼라인먼트 현미경이라고도 한다)에 대하여 개시되어 있다. 얼라인먼트 유닛에 의해 마스크에 형성된 마스크 마크와, 워크에 형성된 워크 마크가 촬영된다. 촬영된 마스크 마크 및 워크 마크 각각의 화상에 의거하여, 마스크 마크 및 워크 마크 각각의 위치 좌표가 산출된다. 양자의 위치가 미리 설정된 위치 관계가 되도록 마스크 및 워크 중 적어도 한쪽이 이동된다.

특허문헌 1에 기재된 노광 장치에서는, 워크 스테이지의 대략 전면(全面)에 전반사 미러 혹은 하프 미러로 이루어지는 반사 부재가 매몰된다. 마스크 마크의 검출 공정 시에는, 반사 부재에 투영된 마스크 마크가, 얼라인먼트 유닛에 의해 촬영된다.

일본국 특허공개 평8-233529호 공보

최근에는, 배선 패턴 등의 미세화가 점점 더 진행되어, 노광 정밀도의 가일층의 향상이 요구되고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 마스크와 워크의 위치 맞춤 정밀도를 향상시키고, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능한 노광 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 노광 장치는, 광 출사부와, 마스크 스테이지와, 워크 스테이지와, 투영 광학계와, 반사 부재와, 얼라인먼트 현미경과, 이동 기구를 구비한다.

상기 광 출사부는, 노광광을 출사한다.

상기 마스크 스테이지는, 노광용 마스크를 유지한다.

상기 워크 스테이지는, 워크를 유지한다.

상기 투영 광학계는, 상기 광 출사부로부터 출사되어 상기 노광용 마스크를 투과한 상기 노광광을, 상기 워크 스테이지에 유지된 상기 워크에 조사한다.

상기 반사 부재는, 상기 노광용 마스크의 얼라인먼트 마크인 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 투영 광학계에 의해 조사되는 상기 노광광의 조사 영역에 배치된다.

상기 얼라인먼트 현미경은, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 마스크 마크에 조사된 상기 노광광의 광로에 배치되며, 상기 반사 부재에 의해 반사된 반사광에 의거하여 상기 마스크 마크의 화상을 촬영한다.

상기 이동 기구는, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시킨다.

이 노광 장치에서는, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 노광광의 조사 영역에서 벗어난 위치로부터, 조사 영역으로 반사 부재가 이동된다. 이에 의해, 마스크와 워크의 위치 맞춤 정밀도를 향상시키고, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다.

상기 워크 스테이지는, 상기 워크가 재치(載置)되는 재치면을 가져도 된다. 이 경우, 상기 이동 기구는, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 재치면이 상기 조사 영역에서 벗어나도록 상기 워크 스테이지를 이동시키며, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시켜도 된다.

상기 이동 기구는, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 워크 스테이지와 상기 얼라인먼트 현미경 사이에 상기 반사 부재를 삽입함으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시켜도 된다.

상기 반사 부재는, 상기 조사 영역 이상의 크기로 구성되며, 상기 투영 광학계에 의해 조사되는 상기 노광광의 전체를 반사해도 된다.

상기 반사 부재는, 상기 워크 스테이지의 상기 재치면과는 상이한 위치에 접속되어도 된다. 이 경우, 상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지를 이동시킴으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시켜도 된다.

상기 반사 부재는, 상기 반사 부재의 표면의 높이 위치가 상기 재치면에 재치된 상기 워크의 표면의 높이 위치와 같아지도록, 상기 워크 스테이지에 접속되어도 된다.

상기 노광 장치는, 추가로, 상기 반사 부재를 유지하는 이동 스테이지를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지 및 상기 이동 스테이지 각각을 이동시킴으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시켜도 된다.

상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지 및 상기 이동 기구 각각을, 동일면을 따라 이동시켜도 된다. 이 경우, 상기 반사 부재는, 상기 반사 부재의 표면의 높이 위치가 상기 재치면에 재치된 상기 워크의 표면의 높이 위치와 같아지도록, 상기 이동 스테이지에 유지되어도 된다.

상기 반사 부재는, 상기 워크 전체를 덮는 크기로 구성되며, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에 있어서의 상기 워크에 대한 상기 노광광의 조사를 차폐해도 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 마스크와 워크의 위치 맞춤 정밀도를 향상시키고, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과여도 된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 노광 장치의 기본적인 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 얼라인먼트 현미경을 이용한 얼라인먼트 마크의 검출 동작예를 설명하기 위한 모식도이다(마스크 마크의 검출 공정).
도 3은, 얼라인먼트 현미경을 이용한 얼라인먼트 마크의 검출 동작예를 설명하기 위한 모식도이다(워크 마크의 검출 공정).
도 4는, 제2 실시 형태에 따른 노광 장치의 마스크 마크의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 제2 실시 형태에 따른 노광 장치의 워크 마크의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 제3 실시 형태에 따른 노광 장치의 마스크 마크의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.
도 7은, 제3 실시 형태에 따른 노광 장치의 워크 마크의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

＜제1 실시 형태＞

[노광 장치의 구성]

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 노광 장치의 기본적인 구성예를 나타내는 모식도이다.

노광 장치(1)는, 광 출사부(2)와, 마스크 스테이지(MS)와, 워크 스테이지(WS)와, 투영 광학계(3)와, 얼라인먼트 현미경(4)과, 마스크 스테이지 이동 기구(5)와, 워크 스테이지 이동 기구(6)와, 투영 광학계 조정 기구(7)와, 현미경 이동 기구(8)와, 모니터(9)와, 제어 장치(10)를 갖는다.

이하, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광 출사부(2)의 광축 방향(노광광(EL)의 출사 방향)을 Z방향으로 하고, Z축의 양의 측을 상방 측, 음의 측을 하방 측으로 한다. 또 Z방향에 직교하며, 도면 중의 좌우로 연장되는 방향을 X방향으로 하고, X축의 양의 측을 우측, 음의 측을 좌측으로 한다. 또, Z방향 및 X방향 각각에 직교하며, 지면(紙面)에 대해 수직이 되는 안길이 방향을 Y방향으로 하고, Y축의 양의 측을 안측, 음의 측을 앞측으로 한다. 물론, 본 기술의 적용에 대하여, 노광 장치(1)가 배치되는 방향 등이 한정되는 것은 아니다.

광 출사부(2)는, 하방 측을 향해 노광광(EL)을 출사한다. 예를 들면, 광 출사부(2)로서, 쇼트 아크형의 수은 램프가 이용된다. 수은 램프로부터는, 예를 들면, 파장 365nm(i선), 405nm(h선), 436nm(g선) 등을 포함하는 자외광이 출사된다. 물론 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 자외광과는 상이한 파장 대역의 광을 출사하는 램프가 이용되어도 된다. 그 외, LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode) 등의 고체 광원이 이용되어도 된다.

마스크 스테이지(MS)는, 광 출사부(2)의 하방 측에 배치된다. 마스크 스테이지(MS)는, 노광용 마스크(이하, 간단히 마스크라고 기재한다)(M)를 유지한다. 본 실시 형태에서는, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 직교하도록, 마스크(M)가 배치된다. 마스크(M)에는, 소정의 마스크 패턴(MP)이 형성되어 있다. 또 마스크(M)에는, 얼라인먼트 마크(마스크 마크)(MAM)가 형성되어 있다. 마스크 마크(MAM)는, 마스크·얼라인먼트 마크라고도 불린다.

투영 광학계(3)는, 광 출사부(2)로부터 출사되어 마스크(M)를 투과한 노광광(EL)을, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)에 조사한다. 이에 의해, 마스크(M)에 형성되어 있는 마스크 패턴(MP)의 상이 워크(W)에 투영된다. 투영 광학계(3)는, 투영 렌즈를 갖는 결상 광학계로서 구성된다. 투영 광학계(3)의 상세한 구성은 한정되지 않고, 임의의 구성이 채용되어도 된다.

워크 스테이지(WS)는, 워크(W)를 유지한다. 본 실시 형태에서는, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 직교하도록, 워크(W)가 배치된다.

워크 스테이지(WS)는, 워크(W)가 재치되는 재치면(재치 영역)(11)을 갖는다. 재치면(11)에 복수의 진공 흡착 구멍이 형성되며, 진공 흡착에 의해 워크(W)가 유지된다. 또한, 워크(W)를 유지하기 위한 구체적인 구성이나 방법은 한정되지 않고, 임의로 설계되어도 된다.

마스크 스테이지 이동 기구(5)는, 마스크 스테이지(MS)를, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향) 각각에 있어서, 직선적으로 이동시킨다(직동시킨다). 또, 마스크 스테이지 이동 기구(5)는, 마스크 스테이지(MS)를, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전시킨다. 또 마스크 스테이지 이동 기구(5)는, 마스크 스테이지(MS)를, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 대해 틸트시킨다(경사지게 한다).

워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향) 각각에 있어서, 직선적으로 이동시킨다. 또, 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전시킨다. 또 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 대해 틸트시킨다.

마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6) 각각이 구동함으로써, 마스크(M)에 대한 워크(W)의 상대 위치를 변동시키는 것이 가능하다.

마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 예를 들면 스테핑 모터 등을 사용한 리니어 스테이지 등의 임의의 이동 기구나, 기어 기구 등을 사용한 임의의 회전 기구 등이 이용되어도 된다.

예를 들면, 워크 스테이지(WS)를 정반(플래튼)에 배치하고, 리니어 모터에 의해 자기 부상한 상태에서 이동시킨다. 이와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다. 이 경우, 정반도 포함한 전체를 워크 스테이지라고 부르며, 워크(W)를 유지하는 워크 스테이지(WS)를 이동체라고 부르는 것도 가능하다.

또, 마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)의 구성으로서 마스크 스테이지(MS)에 대한 워크 스테이지(WS)의 상대적인 위치 관계를 변동 가능한 임의의 구성을 채용하는 것이 가능하다.

예를 들면, 마스크 스테이지 이동 기구(5)만이 설치되고, 마스크 스테이지(MS)만이 이동 가능해도 된다. 혹은, 워크 스테이지 이동 기구(6)만이 설치되고, 워크 스테이지(WS)만이 이동 가능해도 된다. 또, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향)의 이동에 대해서는, 마스크 스테이지 이동 기구(5)에 의해 마스크 스테이지(MS)가 이동된다. 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하는 회전, 및 광축 방향(Z방향)에 대한 틸트(경사)에 대해서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)에 의해 워크 스테이지(WS)가 이동된다. 이와 같은 구성도 채용 가능하다.

워크(W)에는, 얼라인먼트 마크(워크 마크)(WAM)가 형성되어 있다. 워크 마크(WAM)는, 워크·얼라인먼트 마크라고도 불린다.

좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하는 회전 방향에 있어서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행하기 위하여, 마스크(M)에 대해 3개 이상의 마스크 마크(MAM)를 형성하는 것이 바람직하다. 3개 이상의 마스크 마크(MAM)에 대응하여, 워크(W)에 동수의 워크 마크(WAM)가 형성된다.

예를 들면, 상하 방향(Z방향)에서 본 경우에, 직사각형 형상이 되는 마스크(M)가 이용된다고 하자. 이 경우, 예를 들면, 마스크(M)의 네 귀퉁이에, 마스크 마크(MAM)가 형성된다. 또 상하 방향(Z방향)에서 본 경우에, 직사각형 형상이 되는 기판이 워크(W)로서 배치된다. 마스크(M)의 네 귀퉁이에 형성된 마스크 마크(MAM)에 대응하여, 워크(W)의 네 귀퉁이에 워크 마크(WAM)가 형성된다. 물론, 그와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다.

서로 대응하는 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)는, 상하 방향(Z방향)에서 본 경우에 마스크(M) 및 워크(W)가 원하는 위치 관계가 되는 경우에, 소정의 위치 관계가 되도록 형성된다. 본 실시 형태에서는, 마스크(M) 및 워크(W)가 원하는 위치 관계가 되는 경우에, 서로 대응하는 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)가 같은 위치가 되는 것으로 하여 설명을 행한다. 물론 그와 같은 설정에 한정되지 않고, 소정의 위치 관계로서, 임의의 위치 관계가 설정되어도 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지(WS)의 좌측의 단부에는, 반사 부재(12)가 접속되어 고정된다. 반사 부재(12)는, 상방 측의 표면(S1)의 높이 위치가, 재치면(11)에 재치된 워크(W)의 상방 측의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록 접속되며, 워크 스테이지(WS)와 일체적으로 이동한다.

또한, 뒤에도 서술하지만, 본 개시에 있어서, 「같다」라는 개념은, 「실질적으로 같다」를 포함하는 개념으로 한다. 예를 들면 「완전히 같다」를 기준으로 한 소정의 범위(예를 들면 ±10%의 범위)에 포함되는 상태도 포함된다.

반사 부재(12)로서는, 예를 들면 전반사 미러나 하프 미러 등이 이용된다. 그 외, 뒤에 설명하는 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에 있어서, 반사 부재(12)에 투영되는 마스크 마크(MAM)를 촬영 가능하다면, 반사 부재(12)로서 임의의 구성이 채용되어도 된다.

또, 반사 부재(12)는, 상방에서 본 경우에, 마스크(M)를 투과하여 투영 광학계(3)에 의해 조사되는 노광광(EL)의 조사 영역(IA) 이상의 크기로 구성된다. 전형적으로는, 반사 부재(12)는, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)보다 큰 사이즈로 구성된다. 즉, 반사 부재(12)는, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)을 커버하는 사이즈로 구성된다. 또한, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)은, 워크(W)의 노광 공정 시에 있어서, 노광이 가능한 노광면이 된다.

워크 스테이지 이동 기구(6)가 구동하여, 워크 스테이지(WS)에 접속된 반사 부재(12)가, 투영 광학계(3)의 하방 측의 노광광(EL)의 광축 상의 위치에 배치되었다고 하자. 그 상태에서 노광광(EL)이 조사되면, 반사 부재(12)에 의해, 투영 광학계(3)에 의해 조사되는 노광광(EL)의 전체가 반사된다.

따라서, 반사 부재(12) 상에는, 마스크(M)의 상광(像光)이 결상되고, 마스크(M)의 상의 전체가 비치게 된다. 물론, 반사 부재(12) 상에 마스크 마크(MAM)의 상도 비치게 된다.

투영 광학계 조정 기구(7)는, 투영 광학계(3)의 조정을 행한다. 예를 들면, 투영 광학계 조정 기구(7)가 구동함으로써, 포커스 위치의 조정, 결상 배율의 조정, 디스토션의 보정 등이 행해진다. 예를 들면, 투영 광학계(3)에 포함되는 투영 렌즈 등의 광학 소자의 위치의 조정, 가공, 교환 등에 의해, 투영 광학계(3)의 조정을 행하는 것이 가능하다. 투영 광학계 조정 기구(7)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의의 구성이 채용되어도 된다.

현미경 이동 기구(8)는, 얼라인먼트 현미경(4)을, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향) 각각에 있어서, 직선적으로 이동시킨다. 또한, 현미경 이동 기구(8)에 의해, 얼라인먼트 현미경(4)이, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전 가능해도 된다. 또 현미경 이동 기구(8)에 의해, 얼라인먼트 현미경(4)이, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 대해 틸트 가능해도 된다.

현미경 이동 기구(8)가 구동함으로써, 얼라인먼트 현미경(4)을, 투영 광학계(3)와 워크 스테이지(WS)(워크(W)) 사이의 촬영 위치(도 2 및 도 3 참조)로부터, 도 1에 나타내는 퇴피 위치까지의 사이에서 이동시키는 것이 가능해진다.

또한, 얼라인먼트 현미경(4)이 촬영 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동 가능하다면, 이동 가능한 방향이 제한되어 있어도 된다. 예를 들면, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향) 각각에 있어서의 직동만이 가능한 구성이 채용되어도 된다. 혹은, 좌우 방향(X방향)으로만 이동 가능한 구성이 채용되어도 된다.

현미경 이동 기구(8)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 예를 들면 스테핑 모터 등을 사용한 리니어 스테이지 등의 임의의 이동 기구나, 기어 기구 등을 사용한 임의의 회전 기구 등이 이용되어도 된다.

얼라인먼트 현미경(4)은, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행할 때에 이용된다. 얼라인먼트 현미경(4)은, 마스크 마크(MAM)의 확대 화상, 및 워크 마크(WAM)의 확대 화상을 촬영하는 것이 가능하다.

얼라인먼트 현미경(4)은, 대략적인 형상이, 일 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 이루어지며, 내부에, 빔 스플리터(13)와, 렌즈계(14)와, 광학 센서(15)를 갖는다.

얼라인먼트 현미경(4)의 내부에 있어서, 빔 스플리터(13), 렌즈계(14), 및 광학 센서(15)는, 광학 센서(15)의 촬영 광축(O)을 기준으로 하여 배치된다.

빔 스플리터(13)로서, 입사하는 광을 분할하여 광학 센서(15)로 출사하는 것이 가능한 임의의 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 플레이트형 빔 스플리터, 펠리클형 빔 스플리터, 큐브형 빔 스플리터 등의, 다양한 구성의 빔 스플리터가 이용되어도 된다.

렌즈계(14)로서는, 대물 렌즈 등을 포함하는 임의의 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 큐브형 빔 스플리터를 이용하는 경우에는, 렌즈계(14)로서 수차 보정 렌즈가 배치되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 광학 센서(15)로서, 2차원의 화상을 촬영 가능한 촬상 디바이스(촬상부)가 이용된다. 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 센서나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서 등의 이미지 센서를 구비하는 디지털 카메라를 이용하는 것이 가능하다. 이것에 한정되지 않고, 비(非)텔레센트릭 렌즈나 텔레센트릭 렌즈 등의 결상 렌즈와 상기 이미지 센서를 조합한 디지털 카메라가 이용되어도 된다.

또 얼라인먼트 현미경(4)의 빔 스플리터(13)의 하방 측의 위치에는, 조명부(16)가 배치된다. 조명부(16)는, 하방 측을 향하여 비(非)노광광(NEL)(도 3 참조)을 출사한다. 예를 들면, 조명부(16)로서 링 조명이 이용되고, 비노광광(NEL)으로서 가시광이 출사된다. 물론, 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니고, 동축 조명법을 행하는 구성이 채용되어도 된다.

제어 장치(10)는, 노광 장치(1)가 갖는 각 블록의 동작을 제어한다. 제어 장치(10)는, 예를 들면 CPU, GPU, DSP 등의 프로세서, ROM, RAM 등의 메모리, HDD 등의 기억 디바이스 등, 컴퓨터에 필요한 하드웨어를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 불휘발성 메모리 등의 기억 디바이스 등에 의해 기억부(17)가 구성된다. 기억부(17)를 실현하기 위하여, 컴퓨터 판독 가능한 비일과성의 임의의 기억 매체가 이용되어도 된다.

제어 장치(10)의 프로세서가 기억부(17)나 메모리에 기억되어 있는 본 기술에 따른 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 본 기술에 따른 위치 맞춤 방법(얼라인먼트 방법), 포커스 제어 방법을 포함하는 노광 방법이 실행된다.

예를 들면 PC(Personal Computer) 등의 임의의 컴퓨터에 의해, 제어 장치(10)를 실현하는 것이 가능하다. 물론 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 PLD(Programmable Logic Device)나, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 하드웨어가 이용되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 제어 장치(10)의 프로세서가 본 기술에 따른 프로그램을 실행함으로써, 기능 블록으로서, 현미경 이동 제어부(18), 위치 맞춤 제어부(19), 및 포커스 제어부(20)가 실현된다.

현미경 이동 제어부(18)는, 현미경 이동 기구(8)를 제어하여, 얼라인먼트 현미경(4)을 이동시킨다. 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시, 및 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 얼라인먼트 현미경(4)은, 투영 광학계(3)와 워크 스테이지(WS)(워크(W)) 사이의 촬영 위치로 이동된다(도 2 및 도 3 참조). 워크(W)에 대한 노광 공정 시에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 현미경(4)은, 퇴피 위치로 이동된다.

위치 맞춤 제어부(19)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(15)에 의해 촬영된 마스크 마크(MAM)의 화상 및 워크 마크(WAM)의 화상에 의거하여, 마스크 마크(MAM)의 위치 및 워크 마크(WAM)의 위치 각각을 검출한다.

또 위치 맞춤 제어부(19)는, 검출된 마스크 마크(MAM)의 위치, 및 워크 마크(WAM)의 위치에 의거하여, 마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)를 제어하여, 마스크(M) 및 워크(W)가 원하는 위치 관계가 되도록 위치 맞춤을 행한다. 구체적으로는, 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)가 서로 같은 위치가 되도록(소정의 위치 관계가 되도록), 마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)가 제어된다. 이에 의해 마스크(M) 및 워크(W)의 위치 맞춤이 가능해진다.

포커스 제어부(20)는, 워크(W)에 투영(결상)되는 마스크 패턴(MP)의 포커스를 제어한다. 구체적으로는, 포커스 제어부(20)에 의해, 워크(W)가, 투영 광학계(3)의 포커스 위치에 배치되도록, 투영 광학계 조정 기구(7), 마스크 스테이지 이동 기구(5), 및 워크 스테이지 이동 기구(6)가 제어된다.

본 실시 형태에서는, 포커스 제어로서, 투영 광학계 조정 기구(7)를 구동함에 따른 투영 광학계(3)의 포커스 위치의 조정, 마스크 스테이지 이동 기구(5)를 구동함에 따른 마스크 스테이지(MS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정, 및 워크 스테이지 이동 기구(6)를 구동함에 따른 워크 스테이지(WS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정이 실행된다. 물론, 이와 같은 제어에 한정되지 않고, 임의의 포커스 제어가 실행되어도 된다.

그 외, 제어 장치(10)에는, 노광에 관한 다양한 제어를 실행하는 기능 블록이 구축되지만, 도시는 생략하고 있다. 또, 각 기능 블록을 실현하기 위하여, IC(집적 회로) 등의 전용의 하드웨어가 적절히 이용되어도 된다.

마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤, 및 포커스 제어가 완료되면, 워크(W)에 대한 노광 공정이 개시되고, 광 출사부(2)로부터 노광광(EL)이 출사된다. 광 출사부(2)로부터 출사된 노광광(EL)은, 마스크 패턴(MP)이 형성된 마스크(M)와, 투영 광학계(3)를 통해, 레지스트를 도포한 워크(W) 상에 조사된다. 이에 의해, 마스크 패턴(MP)이 워크(W) 상에 투영되어 노광된다.

도 2 및 도 3은, 얼라인먼트 현미경(4)을 이용한 얼라인먼트 마크(마스크 마크(MAM)/워크 마크(WAM))의 검출 동작예를 설명하기 위한 모식도이다. 도 2는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다. 도 3은, 워크 마크(WAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.

우선 도 2에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MS)에 마스크(M)가 배치된다. 예를 들면, 제어 장치(10)에 의해, 로봇 아암 등(도시는 생략)이 구동되어, 위치 맞춤 전의 기준 위치에 마스크(M)가 배치된다. 물론, 오퍼레이터에 의해, 마스크(M)가 배치되어도 된다.

또, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 투영 광학계(3)에 의해 조사되는 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)가 이동된다.

본 실시 형태에서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)가 구동함으로써, 재치면(11)이 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나도록 워크 스테이지(WS)가 이동되고, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)가 이동된다. 반사 부재(12)는 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)과는 상이한 위치에 접속되어 있다. 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를 이동시킴으로써, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)를 이동시킨다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 현미경(4)이, 얼라인먼트 마크의 촬영 위치로 이동된다. 얼라인먼트 마크의 촬영 위치는, 투영 광학계(3)와 워크 스테이지(WS)(워크(W)) 사이로 설정되어 있다.

얼라인먼트 마크의 촬영 위치는, 얼라인먼트 현미경(4)의 빔 스플리터(13)가, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광광(EL)의 광로 상에 배치되는 위치로 설정된다. 바꾸어 말하면, 얼라인먼트 마크의 촬영 위치는, 얼라인먼트 현미경(4)의 빔 스플리터(13)에, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광광(EL)이 입사하는 위치로 설정된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 빔 스플리터(13)가, 상하 방향(Z방향)으로 연장되는 노광광(EL)의 광로에 대해, 교차 각도가 45도가 되도록 배치된다. 구체적으로는, 좌측 위에서 우측 아래로 향하는 경사 45도의 방향에 평행이 되도록, 빔 스플리터(13)가 배치된다.

광 출사부(2)로부터 노광광(EL)이 출사되면, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광광(EL)은, 투영 광학계(3)를 통해 상방 측으로부터 빔 스플리터(13)에 입사한다. 빔 스플리터(13)를 투과하여 하방 측으로 진행하는 노광광(EL)은, 반사 부재(12)에 의해 상방 측으로 반사된다.

상방 측으로 반사된 노광광(EL)은, 빔 스플리터(13)에 의해 반사되어 좌우 방향(X방향)을 따라 좌측을 향하여 진행하고, 광학 센서(15)에 입사한다. 이에 의해, 광학 센서(15)에 의해, 마스크 마크(MAM)의 화상이 촬영된다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광광(EL)의 광로 상에 얼라인먼트 현미경(4)이 배치되고, 반사 부재(12)에 의해 반사된 반사광에 의거하여 마스크 마크(MAM)의 화상이 촬영된다.

제어 장치(10)의 위치 맞춤 제어부(19)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(15)에 의해 촬영된 마스크 마크(MAM)의 화상에 의거하여, 마스크 마크(MAM)의 위치를 검출한다. 또, 위치 맞춤 제어부(19)는, 광학 센서(15)에 의해 촬영된 마스크 마크(MAM)의 화상을 들여와, 모니터(9)에 표시시키는 것도 가능하다. 오퍼레이터는, 모니터(9)에 표시되는 마스크 마크(MAM)의 화상을 목시(目視)함으로써, 마스크 마크(MAM)의 검출을 확인할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 위치 맞춤 제어부(19)에 의해, 마스크 마크(MAM)의 중심 위치의 좌표가, 마스크 마크(MAM)의 위치로서 검출된다. 도 2에 나타내는 예에서는, 원 형상으로 이루어지는 마스크 마크(MAM)가 검출되고, 그 중심 위치의 좌표가 산출된다. 물론, 마스크 마크(MAM)의 형상이나, 마스크 마크(MAM)의 어느 부분의 위치를 마스크 마크(MAM)의 위치로서 검출할지는 한정되지 않고, 임의로 설정되어도 된다.

마스크 마크(MAM)의 위치를 검출하기 위하여, 예를 들면, 화상 사이즈의 환산, 문자 인식, 형상 인식, 물체의 모델 화상을 이용한 매칭 처리, 에지 검출, 투영 변환 등의 임의의 화상 인식 기술이 이용되어도 된다. 또, 예를 들면 DNN(Deep Neural Network: 심층 뉴럴 네트워크), RNN(Recurrent Neural Network: 회귀형 뉴럴 네트워크), CNN(Convolutional Neural Network: 컨볼루션 뉴럴 네트워크) 등을 이용한 임의의 기계 학습 알고리즘이 이용되어도 된다. 또한 기계 학습 알고리즘의 적용은, 본 개시 내의 임의의 처리에 대해 실행되어도 된다.

위치 맞춤 제어부(19)에 의해 취득된 마스크 마크(MAM)의 화상, 및 위치 맞춤 제어부(19)에 의해 검출된 마스크 마크(MAM)의 위치(중심 위치 좌표)는, 기억부(17)에 기억된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 광 출사부(2)에 의한 노광광(EL)의 출사가 정지된다. 그리고, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)에 워크(W)가 재치되고, 투영 광학계(3)의 하방 측에 워크(W)가 배치되도록, 워크 스테이지(WS)가 이동된다.

예를 들면, 제어 장치(10)에 의해, 로봇 아암 등(도시는 생략)이 구동되어, 재치면(11)에 워크(W)가 배치된다. 물론, 오퍼레이터에 의해, 워크(W)가 배치되어도 된다.

얼라인먼트 현미경(4)은 이동되지 않고, 얼라인먼트 마크의 촬영 위치에 배치된 채의 상태이다. 그리고, 얼라인먼트 현미경(4)의 조명부(16)에 의해, 워크 마크(WAM)를 향하여 비노광광(NEL)이 조사된다. 워크 마크(WAM)에 조사된 비노광광(NEL)은, 워크 마크(WAM)에 의해 반사되어, 워크 마크(WAM)의 상방 측에 배치된 빔 스플리터(13)에 입사한다.

빔 스플리터(13)에 입사하는 비노광광(NEL)은 반사되어, 좌우 방향(X방향)을 따라 좌측을 향하여 진행하고, 광학 센서(15)에 입사한다. 이에 의해, 광학 센서(15)에 의해, 워크 마크(WAM)의 화상이 촬영된다.

제어 장치(10)의 위치 맞춤 제어부(19)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(15)에 의해 촬영된 워크 마크(WAM)의 화상에 의거하여, 워크 마크(WAM)의 위치를 검출한다. 또 위치 맞춤 제어부(19)는, 광학 센서(15)에 의해 촬영된 워크 마크(WAM)의 화상을 들여와, 모니터(9)에 표시시키는 것도 가능하다. 이에 의해, 오퍼레이터는, 모니터(9)에 표시되는 워크 마크(WAM)의 화상을 목시함으로써, 워크 마크(WAM)의 검출을 확인할 수 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이 본 실시 형태에서는, 십자 형상으로 이루어지는 워크 마크(WAM)의 중심 위치의 좌표가, 워크 마크(WAM)의 위치로서 산출된다. 물론, 워크 마크(WAM)의 형상이나, 워크 마크(WAM)의 어느 부분의 위치를 워크 마크(WAM)의 위치로서 검출할지는 한정되지 않고, 임의로 설정되어도 된다. 예를 들면, 마스크 마크(MAM)와 같은 형상으로, 워크 마크(WAM)가 구성되어도 된다.

위치 맞춤 제어부(19)에 의해 취득된 워크 마크(WAM)의 화상, 및 위치 맞춤 제어부(19)에 의해 검출된 워크 마크(WAM)의 위치(중심 위치 좌표)는, 기억부(17)에 기억된다.

위치 맞춤 제어부(19)에 의해, 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)의 위치 관계가 소정의 위치 관계가 되도록, 워크 스테이지(WS)가 제어된다. 본 실시 형태에서는, 마스크 마크(MAM)의 위치(중심 위치 좌표)와, 워크 마크(WAM)의 위치(중심 위치 좌표)가 일치하도록, 마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)가 구동되고, 마스크(M)에 대한 워크(W)의 상대 위치가 제어된다.

도 1~도 3에서는, 서로 대응하는 1세트의 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)에 대해 배치되는 1개의 얼라인먼트 현미경(4)만이 도시되어 있다. 복수의 세트의 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)가 형성되는 경우에는, 서로 대응하는 복수의 세트의 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM) 각각에 대해, 얼라인먼트 현미경(4)을 이용하여 위치 맞춤이 행해진다.

예를 들면 서로 대응하는 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)의 각 세트에 대해 1개씩 얼라인먼트 현미경(4)이 배치되고, 마스크 마크(MAM)의 화상 및 워크 마크(WAM)의 화상이 촬영된다. 이것에 한정되지 않고, 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)의 세트 수보다 적은 수(예를 들면 1개)의 얼라인먼트 현미경(4)에 의해, 마스크 마크(MAM)의 화상 및 워크 마크(WAM)의 화상이 순차적으로 촬영되어도 된다.

예를 들면, 직사각형 형상의 마스크(M)의 네 귀퉁이에 마스크 마크(MAM)가 형성되고, 직사각형 형상의 기판으로 이루어지는 워크(W)의 네 귀퉁이에 워크 마크(WAM)가 형성된다. 이 경우, 4개의 얼라인먼트 현미경(4)이, 마스크 마크(MAM)에 조사되는 노광광(EL)의 광로 상의 위치이며, 대응하는 워크 마크(WAM)에 조사되는 비노광광(NEL)의 광로 상의 위치인 얼라인먼트 마크의 촬영 위치에 각각 배치된다.

제어 장치(10)의 위치 맞춤 제어부(19)에 의해, 4개의 마스크 마크(MAM)의 위치와, 4개의 워크 마크(WAM)의 위치가 각각 검출된다. 그리고, 서로 대응하는 4세트의 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)가, 각각 소정의 위치 관계가 되도록, 마스크 스테이지 이동 기구(5) 및 워크 스테이지 이동 기구(6)가 제어된다. 이에 의해, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하는 회전 방향에 있어서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤이 완료되면, 얼라인먼트 현미경(4)은, 도 1에 나타내는 퇴피 위치로 퇴피된다. 물론, 마스크 마크(MAM)의 화상 및 워크 마크(WAM)의 화상의 촬영이 완료된 타이밍이나, 위치 맞춤 제어부(19)에 의해 마스크 마크(MAM)의 위치 및 워크 마크(WAM)의 위치의 검출이 완료된 타이밍 등, 다른 타이밍에 얼라인먼트 현미경(4)이 퇴피 위치로 퇴피되어도 된다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에, 조사 영역(IA) 이상의 크기를 갖는 반사 부재(12)가 배치된다. 이에 의해, 노광면(조사 영역(IA))의 임의의 위치에 얼라인먼트 마크(마스크 마크(MAM)/워크 마크(WAM))가 배치되는 경우여도, 높은 정밀도로 위치 맞춤이 가능해진다.

즉, 반사 부재(12) 상의 마스크 마크(MAM)가 투영되는 위치에 얼라인먼트 현미경(4)을 적절히 이동시킨다. 이에 의해, 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM) 각각의 화상을 촬영하는 것이 가능해지고, 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤이 가능해진다. 이 결과, 다양한 마스크(M) 및 워크(W)에 대해, 높은 정밀도로 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

상기의 특허문헌 1에 기재된 노광 장치에서는, 워크 스테이지의 대략 전면에 반사 부재가 매몰된다. 즉, 워크 스테이지의 재치면의 전체에, 반사 부재가 설치된다. 마스크 마크의 검출 공정은, 워크가 배치되지 않으며 반사 부재가 상방 측을 향해 노출되는 상태로 행해진다.

워크 스테이지의 재치면에 반사 부재가 매설되는 구성에서는, 재치면에 재치되는 워크에 대한 흡착 기능이 제한될 가능성이 높다. 예를 들면, 마스크 마크의 검출 공정 시에 있어서의 마스크 마크의 촬영에 대한 영향이 미치지 않도록, 진공 흡착 구멍의 수나 위치 등의 흡착 기구의 구성이 제한될 가능성이 높다. 또, 애초에 미러 부재 등으로 구성되는 반사 부재에 대해, 진공 흡착용의 진공 흡착 구멍을 형성하는 것도 어렵다.

이와 같이 흡착 기구의 구성이 제한되어 버리면, 반사 부재의 사이즈가 커질수록, 워크를 흡착할 수 있는 부분이 감소되어 버린다. 이 결과, 프린트 기판이나 웨이퍼와 같이 얇은 워크(예를 들면, 두께가 0.05mm 이하인 워크)는, 충분히 진공 흡착(고정)하지 못하고, 워크의 평탄도나 워크의 위치 결정 정밀도 등의 저하에 의해 노광 정밀도가 저하되어 버린다. 또, 얼라인먼트 현미경에 의한 마스크 마크(MAM)의 검출 정밀도도 저하되어 버린다.

또, 투광성을 갖는 투명한 워크에 대해서는, 노광 공정 시에 워크를 투과한 노광광이, 재치면에 설치된 반사 부재에 의해 다중 반사되어 버리는 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 레지스트의 불필요한 감광 등이 발생함으로써, 노광 정밀도가 저하되어 버린다. 또 워크 마크의 검출 공정 시에 있어서, 다중 반사에 의해 워크 마크의 촬영 정밀도가 저하되어 버리는 경우도 있을 수 있다.

또, 워크 스테이지의 재치면에 반사 부재가 매설되는 구성에서는, 마스크 마크의 검출 공정 시에 있어서, 워크의 재치면(반사 부재)이 투영 광학계의 바로 아래에 위치하고, 노광광이 조사되는 상태가 된다. 따라서, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 워크를 교환하여 재치면에 배치한다는 것을 할 수 없다.

이 결과, 마스크 마크의 검출 공정 후에, 광 출사부에 의한 노광광의 출사를 정지시키고 나서, 재치면(반사 부재)에 워크를 재치한다고 하는 공정을 차례로 행할 필요가 있어, 생산성이 낮아져 버린다.

또, 워크 스테이지의 재치면에 반사 부재가 매설되는 구성에서는, 반사 부재의 상방 측의 표면의 높이 위치와, 워크의 상방 측의 표면의 높이 위치를 같게 할 수는 없다. 따라서, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 워크 스테이지를 워크의 두께만큼 상방 측으로 이동시키고, 반사 부재에 투영되는 마스크 마크의 상의 포커스를 맞출 필요가 있다. 이 결과, 워크의 두께만큼의 동작 스트로크의 정밀도가 요구되고, 상방 측으로의 이동 시의 위치 어긋남이 발생한 경우, 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤 정밀도가 저하되어 버린다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)과는 상이한 위치에 반사 부재(12)가 설치되고, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나도록 재치면(11)을 이동시킴과 더불어, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)가 이동된다.

이 결과, 재치면(11)에, 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 재치면(11)의 전체 영역에 걸쳐서 진공 흡착 구멍을 편차 없이 형성하여, 재치면(11)의 전면에 걸쳐서 워크(W)를 흡착하는 구성을 실현하는 것이 가능해진다.

이에 의해, 얇은 워크(W)에 대해서도 충분히 고정하여 유지하는 것이 가능해지고, 워크(W)의 평탄도나 위치 결정 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다. 또 투명한 워크(W)에 대해, 워크(W)를 투과하는 노광광(EL)의 다중 반사 등을 방지하는 것이 가능해진다. 이 결과, 다양한 워크(W)에 대해 높은 노광 정밀도를 발휘하는 것이 가능해져, 높은 워크 대응력이 발휘된다.

또 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에는, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)이, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어난 위치로 이동된다. 따라서, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 워크(W)의 교환 작업을 동시에 행하는 것이 가능하다. 이 결과, 스루풋의 향상 및 택트 타임의 단축이 가능해져, 높은 생산성을 발휘하는 것이 가능하다.

또 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 반사 부재(12)의 상방 측의 표면(S1)의 높이 위치와, 워크(W)의 상방 측의 표면(S2)의 높이 위치가 같아지도록, 워크 스테이지(WS)에 대해 반사 부재(12)를 접속하는 것이 가능하다.

따라서, 워크 스테이지(WS)를 수평 방향(XY 평면 방향)으로 이동시킴으로써, 반사 부재(12)의 표면(S1)의 높이 위치가, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록, 반사 부재(12)를 조사 영역(IA)에 배치하는 것이 가능해진다.

이 결과, 예를 들면 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 워크(W)의 두께만큼의 상방 측으로의 이동을 불필요하게 하는 것이 가능해지고, 높은 정밀도로 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

또, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 반사 부재(12)의 표면(S1)의 높이 위치를, 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치에 고정밀도로 일치시키기 위하여, 워크 스테이지(WS)를 상하 방향(Z방향)을 따라 이동시키는 경우여도, 조정량(이동량)이 적어도 되므로, 이동에 수반하는 오차가 적고, 높은 정밀도로 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

이상, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)가 이동된다. 이에 의해, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 정밀도를 향상시키고, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다.

본 기술을 적용함으로써, 노광면(조사 영역(IA)) 내에 있어서의 임의의 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을, 워크(W)의 평탄도나 생산성, 노광 정밀도를 높게 유지한 상태로 실현하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 있어서 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 본 기술에 따른, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 조사 영역으로 반사 부재를 이동시키는 이동 기구의 일 실시 형태에 상당한다.

＜제2 실시 형태＞

본 기술의 제2 실시 형태에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 이 이후의 설명에서는, 상기의 실시 형태에서 설명한 노광 장치(1)에 있어서의 구성 및 작용과 동일한 부분에 대해서는, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 4 및 도 5는, 제2 실시 형태에 따른 노광 장치의 기본적인 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 4는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다. 도 5는, 워크 마크(WAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(23)에서는, 반사 부재(12)를 유지하는 이동 스테이지(25)가 구성된다. 이동 스테이지(25)의 상방 측의 상면부에, 반사 부재(12)가 고정되어 유지된다. 반사 부재(12)를 고정하기 위한 구성 및 방법은 한정되지 않고, 임의의 구성 및 방법을 채용하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)에 의해, 워크 스테이지(WS) 및 이동 스테이지(25) 각각이 이동된다.

워크 스테이지 이동 기구(6)는, 이동 스테이지(25)를, 좌우 방향(X방향), 안길이 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향) 각각에 있어서, 직선적으로 이동시킨다. 또, 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 이동 스테이지(25)를, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전시킨다. 또 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 이동 스테이지(25)를, 광 출사부(2)의 광축 방향(Z방향)에 대해 틸트시킨다.

또 본 실시 형태에서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS) 및 이동 스테이지(25) 각각을, 수평 방향(XY 평면 방향)을 면방향으로 하는 동일면을 따라 이동시키는 것이 가능하다.

반사 부재(12)의 상방 측의 표면(S1)의 높이 위치가, 재치면(11)에 재치된 워크(W)의 상방 측의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록, 이동 스테이지(25)에 반사 부재(12)를 유지시킨다. 이에 의해, 반사 부재(12)의 상방 측의 표면(S1)의 높이 위치와, 워크(W)의 상방 측의 표면(S2)의 높이 위치가 같은 상태에서, 워크(W)와 반사 부재(12)를 수평 방향(XY 평면 방향)으로 각각 이동시키는 것이 가능하다.

예를 들면, 워크 스테이지(WS) 및 이동 스테이지(25)를 모두 정반(플래튼)에 배치하고, 리니어 모터에 의해 자기 부상한 상태에서 각각 이동시킨다. 이와 같은 구성을 채용하는 것이 가능하다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지 이동 기구(6)가 구동함으로써, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 재치면(11)이 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나도록 워크 스테이지(WS)가 이동된다. 또 반사 부재(12)가 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에 배치되도록, 이동 스테이지(25)가 이동된다. 즉 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)가 이동된다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS), 및 이동 스테이지(25) 각각을 이동시킴으로써, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(12)를 이동시킨다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 반사 부재(12)가 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나도록, 이동 스테이지(25)가 이동된다. 또 재치면(11)에 배치된 워크(W)가, 투영 광학계(3)의 하방 측에 배치되도록, 워크 스테이지(WS)가 이동된다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(23)에 있어서도, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)에 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해져, 다양한 워크(W)에 대해 높은 노광 정밀도를 발휘하는 것이 가능해진다.

또 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 워크(W)의 교환 작업을 동시에 행하는 것이 가능하고, 스루풋의 향상 및 택트 타임의 단축이 가능하다. 이 결과, 높은 생산성을 발휘하는 것이 가능하다.

또, 워크 스테이지(WS) 및 이동 스테이지(25) 각각을 수평 방향(XY 평면 방향)을 따라 이동시킴으로써, 반사 부재(12)의 표면(S1)의 높이 위치가, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록, 반사 부재(12)를 조사 영역(IA)에 배치하는 것이 가능하다. 이에 의해, 높은 정밀도로 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 있어서 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 본 기술에 따른, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 조사 영역으로 반사 부재를 이동시키는 이동 기구의 일 실시 형태에 상당한다. 또한, 워크 스테이지 이동 기구(6)와는 별도로, 이동 스테이지(25)를 이동시키는 이동 기구가 구성되어도 된다. 이 경우, 당해 이동 기구는, 본 기술에 따른 이동 기구의 일 실시 형태로서 기능한다.

＜제3 실시 형태＞

도 6 및 도 7은, 제3 실시 형태에 따른 노광 장치의 기본적인 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 6은, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다. 도 7은, 워크 마크(WAM)의 검출 공정을 나타내는 모식도이다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(27)에서는, 반사 부재 이동 기구(28)가 구성된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 반사 부재 이동 기구(28)는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 워크 스테이지(WS)와 얼라인먼트 현미경(4) 사이에 반사 부재(12)를 삽입함으로써, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재를 이동시킨다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 반사 부재 이동 기구(28)에 의해, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나도록 반사 부재(12)가 이동된다.

반사 부재 이동 기구(28)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의의 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 노광 장치(1) 내의 프레임 부재에 신축 가능한 아암 기구가 구성되고, 당해 아암 기구에 반사 부재(12)가 접속되어 고정된다. 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에는, 아암 기구가 연장됨으로써, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에 반사 부재(12)가 배치된다. 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 아암 기구가 줄어듦으로써, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어나는 위치에, 반사 부재(12)가 배치된다. 이와 같은 구성이 채용되어도 된다.

반사 부재(12)는, 워크(W) 전체를 덮는 크기로 공정되며, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에 있어서의 워크(W)에 대한 노광광(EL)의 조사를 차폐한다. 이에 의해, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에 워크(W)가 노광되어 버리는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(27)에 있어서도, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)에 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해져, 다양한 워크(W)에 대해 높은 노광 정밀도를 발휘하는 것이 가능해진다.

또 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 워크(W)의 교환 작업을 동시에 행하는 것이 가능하고, 스루풋의 향상 및 택트 타임의 단축이 가능하다. 이 결과, 높은 생산성을 발휘하는 것이 가능하다. 또한, 반사 부재(12)가 삽입되는 위치가, 워크 스테이지(WS)에 가까운 위치인 경우, 워크(W)의 교환 작업이 어려운 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 워크 스테이지(WS)를 적절히 이동시킴으로써, 워크(W)의 교환 작업이 용이하게 실현 가능하다.

본 실시 형태에서는, 반사 부재(12)의 표면(S1)의 높이 위치가, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록, 반사 부재(12)를 조사 영역(IA)에 배치하는 것은 어렵다.

본 실시 형태에 있어서 반사 부재 이동 기구(28)는, 본 기술에 따른, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 조사 영역으로 반사 부재를 이동시키는 이동 기구의 일 실시 형태에 상당한다.

본 발명에 따른 노광 장치는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 노광광(EL)의 조사 영역(IA)에서 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재를 이동시키는 것이 가능한 임의의 구성에 의해 실현된다. 본 구성에 의해, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)에 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해져, 다양한 워크(W)에 대해 높은 노광 정밀도를 발휘하는 것이 가능해진다.

당연히, 상기한 제1~제3 실시 형태에 따른 노광 장치(1, 23, 27)는, 본 발명에 따른 노광 장치에 포함된다. 그 외, 제1 및 제2 실시 형태에 따른 노광 장치(1, 23)에 있어서, 반사 부재(12)의 표면(S2)의 높이 위치와, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)의 표면(S1)의 높이 위치가 일치되어 있지 않은 구성도, 본 발명에 따른 노광 장치에 포함된다. 그 외, 임의의 구성이 채용되어도 된다.

＜그 외의 실시 형태＞

본 발명은, 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않고, 다른 다양한 실시 형태를 실현할 수 있다.

노광광(EL)의 조사 영역(IA) 중 일부의 영역에 반사 부재(12)가 배치되어도 된다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크의 위치가 고정되어 있는 경우 등에 있어서는, 얼라인먼트 마크의 위치에 대응한 일부의 영역에 반사 부재(12)가 배치되어도 된다. 이 경우여도, 워크 스테이지(WS)의 재치면(11)에 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해져, 다양한 워크(W)에 대해 높은 노광 정밀도를 발휘하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 노광 장치를 이용하여 노광을 행함으로써, 소정의 패턴이 형성된 다양한 기판을, 부품으로서 제조하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 부품으로서, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형태 등을 제조하는 것이 가능하다.

전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용 몰드 등을 들 수 있다.

각 도면을 참조하여 설명한 노광 장치, 제어 장치, 얼라인먼트 현미경, 이동 기구, 빔 스플리터, 광학 센서 등의 각 구성, 위치 맞춤 방법, 노광 방법 등은 어디까지나 일 실시 형태이며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 임의로 변형 가능하다. 즉 본 발명을 실시하기 위한 다른 임의의 구성, 처리 플로, 알고리즘 등이 채용되어도 된다.

본 개시에 있어서, 설명의 이해를 용이하게 하기 위하여, 「대략」 「거의」 「대체로」 등의 문언이 적절히 사용되고 있다. 한편, 이들 「대략」 「거의」 「대체로」 등의 문언을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우에서, 명확한 차이가 규정되는 것은 아니다.

즉, 본 개시에 있어서, 「중심」 「중앙」 「균일」 「같다」 「동일」 「직교」 「평행」 「대칭」 「연장」 「축방향」 「원기둥 형상」 「원통 형상」 「링 형상」 「원환 형상」 등의, 형상, 사이즈, 위치 관계, 상태 등을 규정하는 개념은, 「실질적으로 중심」 「실질적으로 중앙」 「실질적으로 균일」 「실질적으로 같다」 「실질적으로 동일하다」 「실질적으로 직교」 「실질적으로 평행」 「실질적으로 대칭」 「실질적으로 연장」 「실질적으로 축방향」 「실질적으로 원기둥 형상」 「실질적으로 원통 형상」 「실질적으로 링 형상」 「실질적으로 원환 형상」 등을 포함하는 개념으로 한다.

예를 들면 「완전히 중심」 「완전히 중앙」 「완전히 균일」 「완전히 같다」 「완전히 동일하다」 「완전히 직교」 「완전히 평행」 「완전히 대칭」 「완전히 연장」 「완전히 축방향」 「완전히 원기둥 형상」 「완전히 원통 형상」 「완전히 링 형상」 「완전히 원환 형상」 등을 기준으로 한 소정의 범위(예를 들면 ±10%의 범위)에 포함되는 상태도 포함된다.

따라서, 「대략」 「거의」 「대체로」 등의 문언이 부가되어 있지 않은 경우여도, 이른바 「대략」 「거의」 「대체로」 등을 부가하여 표현되는 개념이 포함될 수 있다. 반대로, 「대략」 「거의」 「대체로」 등을 부가하여 표현된 상태에 대하여, 완전한 상태가 반드시 배제된다는 것은 아니다.

본 개시에 있어서, 「A보다 크다」 「A보다 작다」와 같은 「보다」를 사용한 표현은, A와 동등한 경우를 포함하는 개념과, A와 동등한 경우를 포함하지 않는 개념 양쪽을 포괄적으로 포함하는 표현이다. 예를 들면 「A보다 크다」는, A와 동등은 포함하지 않는 경우에 한정되지 않고, 「A 이상」도 포함한다. 또 「A보다 작다」는, 「A 미만」에 한정되지 않고, 「A 이하」도 포함한다.

본 기술을 실시할 때에는, 상기에서 설명한 효과가 발휘되도록, 「A보다 크다」 및 「A보다 작다」에 포함되는 개념으로부터, 구체적인 설정 등을 적절히 채용하면 된다.

이상 설명한 본 기술에 따른 특징 부분 중, 적어도 2개의 특징 부분을 조합하는 것도 가능하다. 즉 각 실시 형태에서 설명한 다양한 특징 부분은, 각 실시 형태의 구별없이, 임의로 조합되어도 된다. 또 상기에서 기재한 다양한 효과는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또 다른 효과가 발휘되어도 된다.

EL: 노광광 IA: 노광광의 조사 영역
M: 노광용 마스크(마스크) MAM: 마스크 마크
MS: 마스크 스테이지 NEL: 비노광광
S1: 반사 부재의 표면 S2: 워크의 표면
W: 워크 WAM: 워크 마크
WS: 워크 스테이지 1, 23, 27: 노광 장치
2: 광 출사부 3: 투영 광학계
4: 얼라인먼트 현미경 5: 마스크 스테이지 이동 기구
6: 워크 스테이지 이동 기구 7: 투영 광학계 조정 기구
8: 현미경 이동 기구 10: 제어 장치
11: 워크 스테이지의 재치면 25: 이동 스테이지
28: 반사 부재 이동 기구

Claims (9)

1. 노광광을 출사하는 광 출사부와,
   노광용 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,
   워크를 유지하는 워크 스테이지와,
   상기 광 출사부로부터 출사되어 상기 노광용 마스크를 투과한 상기 노광광을, 상기 워크 스테이지에 유지된 상기 워크에 조사하는 투영 광학계와,
   상기 노광용 마스크의 얼라인먼트 마크인 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 투영 광학계에 의해 조사되는 상기 노광광의 조사 영역에 배치되는 반사 부재와,
   상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 마스크 마크에 조사된 상기 노광광의 광로에 배치되며, 상기 반사 부재에 의해 반사된 반사광에 의거하여 상기 마스크 마크의 화상을 촬영하는 얼라인먼트 현미경과,
   상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 조사 영역에서 벗어난 위치로부터 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시키는 이동 기구
   를 구비하는 노광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 워크 스테이지는, 상기 워크가 재치(載置)되는 재치면을 갖고,
   상기 이동 기구는, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 재치면이 상기 조사 영역에서 벗어나도록 상기 워크 스테이지를 이동시키며, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시키는, 노광 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동 기구는, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에, 상기 워크 스테이지와 상기 얼라인먼트 현미경 사이에 상기 반사 부재를 삽입함으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시키는, 노광 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사 부재는, 상기 조사 영역 이상의 크기로 구성되며, 상기 투영 광학계에 의해 조사되는 상기 노광광의 전체를 반사하는, 노광 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 반사 부재는, 상기 워크 스테이지의 상기 재치면과는 상이한 위치에 접속되고,
   상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지를 이동시킴으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시키는, 노광 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 반사 부재는, 상기 반사 부재의 표면의 높이 위치가 상기 재치면에 재치된 상기 워크의 표면의 높이 위치와 같아지도록, 상기 워크 스테이지에 접속되는, 노광 장치.
7. 청구항 2에 있어서,
   추가로,
   상기 반사 부재를 유지하는 이동 스테이지를 구비하고,
   상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지 및 상기 이동 스테이지 각각을 이동시킴으로써, 상기 조사 영역으로 상기 반사 부재를 이동시키는, 노광 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 이동 기구는, 상기 워크 스테이지 및 상기 이동 기구 각각을, 동일면을 따라 이동시키고,
   상기 반사 부재는, 상기 반사 부재의 표면의 높이 위치가 상기 재치면에 재치된 상기 워크의 표면의 높이 위치와 같아지도록, 상기 이동 스테이지에 유지되는, 노광 장치.
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 반사 부재는, 상기 워크 전체를 덮는 크기로 구성되며, 상기 마스크 마크의 검출 공정 시에 있어서의 상기 워크에 대한 상기 노광광의 조사를 차폐하는, 노광 장치.

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