KR20240146548A

KR20240146548A - 노광 장치

Info

Publication number: KR20240146548A
Application number: KR1020240030047A
Authority: KR
Inventors: 나오야 소하라
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2023-03-29
Filing date: 2024-02-29
Publication date: 2024-10-08
Also published as: JP2024141744A; US20240329545A1

Abstract

[과제] 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능한 노광 장치를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 본 노광 장치는, 광 출사부와, 마스크 스테이지와, 워크 스테이지와, 투영 광학계와, 유지 부재와, 상대 위치 변경 기구와, 센서 기구를 구비한다. 상기 광 출사부는, 노광 광을 출사한다. 상기 마스크 스테이지는, 노광용 마스크를 유지한다. 상기 워크 스테이지는, 워크를 유지한다. 상기 투영 광학계는, 상기 광 출사부로부터 출사되어 상기 노광용 마스크를 투과한 상기 노광 광을, 상기 워크 스테이지에 유지된 상기 워크에 조사한다. 상기 유지 부재는, 상기 투영 광학계를 유지하며, 상기 마스크 스테이지에 접속된다. 상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경한다. 상기 센서 기구는, 상기 상대 위치 변경 기구에 의해 변경되는 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출한다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}

본 발명은, 투영 광학계를 포함하는 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(렉틸)와, 그 패턴이 전사되는 워크가 소정의 위치 관계가 되도록 위치 맞춤(얼라인먼트)된다. 그 후, 마스크에 조사된 노광 광이, 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 함)에 대해 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 전면에 전반사 미러 혹은 하프 미러로 이루어지는 반사 부재가 매몰된다. 마스크 마크의 검출 공정 시에는, 반사 부재에 투영된 마스크 마크가, 얼라인먼트 유닛에 의해 촬영된다.

특허문헌 2~4에는, 노광 장치에 있어서, 마스크나 워크의 위치 등을 검출하기 위해서, 레이저 간섭계나 경(斜)입사 방식의 위치 검출기를 배치하는 취지가 개시되어 있다.

일본국 특허공개 평 8-233529호 공보 일본국 특허공개 2006-32807호 공보 일본국 특허공개 2006-261418호 공보 일본국 특허공개 2006-269669호 공보

근래에는, 배선 패턴 등의 미세화가 점점 더 진행되어, 노광 정밀도의 또 다른 향상이 요구되고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능한 노광 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 노광 장치는, 광 출사부와, 마스크 스테이지와, 워크 스테이지와, 투영 광학계와, 유지 부재와, 상대 위치 변경 기구와, 센서 기구를 구비한다.

상기 광 출사부는, 노광 광을 출사한다.

상기 마스크 스테이지는, 노광용 마스크를 유지한다.

상기 워크 스테이지는, 워크를 유지한다.

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

상기 유지 부재는, 상기 투영 광학계를 유지하며, 상기 마스크 스테이지에 접속된다.

상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경한다.

상기 센서 기구는, 상기 상대 위치 변경 기구에 의해 변경되는 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출한다.

이 노광 장치에서는, 투영 광학계를 유지하는 유지 부재가 마스크 스테이지에 접속된다. 또 상대 위치 변경 기구에 의해, 투영 광학계에 대한 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽이 변경된다. 또 센서 기구에 의해, 당해 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽이 검출된다. 이에 의해, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다.

상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광 출사부로부터 출사되는 상기 노광 광의 광축 방향에 있어서의 상대 거리, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광축 방향에 수직인 평면 방향에 있어서의 상대 위치, 및 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기 중 적어도 한쪽을 변경해도 된다.

상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기를 변경해도 된다.

상기 센서 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광 출사부로부터 출사되는 상기 노광 광의 광축 방향에 있어서의 상대 거리, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광축 방향에 수직인 평면 방향에 있어서의 상대 위치, 및 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기 중 적어도 한쪽을 검출해도 된다.

상기 센서 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기를 검출해도 된다.

상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 마스크 스테이지에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 마스크 측 이동 기구, 및 상기 유지 부재에 대한 상기 마스크 스테이지의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 스테이지 측 이동 기구 중 적어도 한쪽을 가져도 된다.

상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 가져도 된다. 이 경우, 상기 마스크 측 이동 기구는, 상기 접속 부재에 대한 상기 마스크 유지 부재의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경해도 된다.

상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 가져도 된다. 이 경우, 상기 스테이지 측 이동 기구는, 상기 유지 부재에 대한 상기 접속 부재의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경해도 된다.

상기 센서 기구는, 검출 대상에 대해 위치 및 각도 중 적어도 한쪽을 검출 가능한 하나 이상의 검출 센서를 가져도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서 중 적어도 하나는 상기 유지 부재에 고정되어도 된다.

상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 가져도 된다. 이 경우, 상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재를 검출 대상으로 하는 마스크 측 검출 센서, 및 상기 유지 부재를 검출 대상으로 하는 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 유지 부재에 고정된 상기 마스크 측 검출 센서, 및 상기 마스크 유지 부재에 고정된 상기 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 마스크 측 검출 센서, 및 상기 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 상기 유지 부재에 고정된 3개의 마스크 측 검출 센서를 포함해도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 상기 마스크 유지 부재에 고정된 3개의 광학계 측 검출 센서를 포함해도 된다.

상기 하나 이상의 검출 센서는, 레이저 간섭계 및 오토콜리메이터 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니며, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과여도 된다.

도 1은, 본 발명의 일 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, 투영 광학계(경통)에 대한 마스크의 상대 기울기에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는, 투영 광학계(경통)에 대한 마스크의 상대 기울기에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은, 상대 위치 변경 기구의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 7은, 상대 위치 변경 기구의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 8은, 검출 센서 기구의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 9는, 검출 센서 기구의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 10은, 검출 센서 기구의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 11은, 검출 센서 기구의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 12는, 마스크 스테이지 및 경통의 구체적인 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 13은, 마스크 스테이지 및 경통의 구체적인 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 14는, 마스크 스테이지 및 경통의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 15는, 마스크 스테이지 및 경통의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

[노광 장치의 구성]

도 1은, 본 발명의 일 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)과, 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, 상대 위치 변경 기구(9)와, 검출 센서 기구(10)와, 모니터(11)와, 제어 장치(12)를 갖는다.

이하, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광 출사부(2)의 광축 방향(노광 광(EL)의 출사 방향)을 Z방향으로 하고, Z축의 양의 측을 상방측, 음의 측을 하방측으로 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, 지면에 대해 수직이 되는 안쪽 방향을 Y방향으로 하고, Y축의 양의 측을 안쪽, 음의 측을 앞쪽으로 한다. 물론, 본 기술의 적용에 대해, 노광 장치(1)가 배치되는 방향 등이 한정되는 것은 아니다.

광 출사부(2)는, 하방측을 향해 노광 광(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 이러한 구성에 한정되지 않고, 자외광과는 상이한 파장 대역의 광을 출사하는 램프가 이용되어도 된다. 그 밖에, LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode) 등의 고체 광원이 이용되어도 된다.

마스크 스테이지(MS)는, 광 출사부(2)의 하방측에 배치된다. 마스크 스테이지(MS)는, 노광용 마스크(이하, 단순히 마스크로 기재함)(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 노광 광(EL)을, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)에 조사한다. 이에 의해, 마스크(M)에 형성되어 있는 마스크 패턴(MP)의 상(像)이 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.

투영 렌즈를 갖는 투영 광학계(3)는, 경통(13)에 유지되고, 노광 장치(1) 내에 설치된다. 도 1에서는, 경통(13)에 투영 광학계(3)의 부호가 부가되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(3)를 유지하는 경통(13)과, 마스크 스테이지(MS)가 서로 접속된다. 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)가 고정되어도 되고, 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)가 이동 가능하게 접속되어도 된다.

또한, 본 개시에 있어서의 부재끼리의 「접속」은, 접속 대상이 되는 부재에 대해 직접적으로 접속되는 경우에 한정되지 않고, 물리적인 다른 부재를 개재하여 접속되는 경우를 포함하는 것으로 한다. 예를 들면, 부재 A와 부재 B의 접속은, 힌지나 액추에이터 등의 다른 부재를 개재하여 부재 A와 부재 B가 접속되는 형태도 포함된다. 즉, 부재 A와 부재 B 사이에 힌지나 액추에이터 등의 다른 부재가 개재하는 접속 형태도 포함된다.

본 실시 형태에 있어서, 경통(13)은, 본 발명에 따른, 투영 광학계를 유지하며 마스크 스테이지에 접속되는 유지 부재의 일 실시 형태에 상당한다.

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 재치(載置)되는 재치면(재치 영역)(14)을 갖는다. 재치면(14)에 복수의 진공 흡착 구멍이 형성되고, 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), 안쪽 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(경사시킨다).

본 실시 형태에서는, 마스크 스테이지(MS)와 경통(13)이 서로 접속되어 있다. 따라서, 마스크 스테이지 이동 기구(5)를 구동함으로써, 마스크 스테이지(MS)와 경통(13)을 함께 이동시키는 것이 가능하다. 상기한 바와 같이 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)가 이동 가능하게 접속되어 있는 경우는, 예를 들면 마스크 스테이지(MS) 및 경통(13)을 함께 이동시키는 제어와, 경통(13)을 고정한 상태에서, 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)를 이동시키는 제어를 연계시키는 것도 가능하다.

워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를, 좌우 방향(X방향), 안쪽 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 않으며, 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(플래턴)에 배치하고, 리니어 모터에 의해 자기 부상한 상태에서 이동시킨다. 이러한 구성을 채용하는 것도 가능하다. 이 경우, 정반도 포함시킨 전체를 워크 스테이지라고 부르고, 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 설치되어, 마스크 스테이지(MS)만이 이동 가능해도 된다. 혹은, 워크 스테이지 이동 기구(6)만이 설치되어, 워크 스테이지(WS)만이 이동 가능해도 된다. 또, 좌우 방향(X방향), 안쪽 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. 이러한 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), 안쪽 방향(Y방향), 및 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하는 회전 방향에 있어서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행하기 위해서, 마스크(M)에 대해 3개 이상의 마스크 마크(MAM)를 형성하는 것이 바람직하다. 3개 이상의 마스크 마크(MAM)에 대응하여, 워크(W)에 동(同) 수의 워크 마크(WAM)가 형성된다.

예를 들면, 상하 방향(Z방향)에서 봤을 경우에, 직사각형이 되는 마스크(M)가 이용되는 것으로 한다. 이 경우, 예를 들면, 마스크(M)의 네 모서리에, 마스크 마크(MAM)가 형성된다. 또 상하 방향(Z방향)에서 봤을 경우에, 직사각형이 되는 기판이 워크(W)로서 배치된다. 마스크(M)의 네 모서리에 형성된 마스크 마크(MAM)에 대응하여, 워크(W)의 네 모서리에 워크 마크(WAM)가 형성된다. 물론, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

서로 대응하는 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)는, 상하 방향(Z방향)에서 봤을 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 그러한 설정에 한정되지 않고, 소정의 위치 관계로서, 임의의 위치 관계가 설정되어도 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지(WS)의 좌측의 단부에는, 반사 부재(15)가 접속되어 고정된다. 반사 부재(15)는, 상방측의 표면(S1)의 높이 위치가, 재치면(14)에 재치된 워크(W)의 상방측의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록 접속되며, 워크 스테이지(WS)와 일체적으로 이동한다.

반사 부재(15)로서는, 예를 들면 전반사 미러나 하프 미러 등이 이용된다. 그 밖에, 뒤에 설명하는 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에 있어서, 반사 부재(15)에 투영되는 마스크 마크(MAM)를 촬영 가능하다면, 반사 부재(15)로서 임의의 구성이 채용되어도 된다.

또, 반사 부재(15)는, 상방으로부터 봤을 경우에, 마스크(M)를 투과하여 투영 광학계(3)에 의해 조사되는 노광 광(EL)의 조사 영역(IA) 이상의 크기로 구성된다. 전형적으로는, 반사 부재(15)는, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)보다 큰 사이즈로 구성된다. 즉, 반사 부재(15)는, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)을 커버하는 사이즈로 구성된다. 또한, 노광 광(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(15)가, 투영 광학계(3)의 하방측의 노광 광(EL)의 광축 상의 위치에 배치된 것으로 한다. 그 상태에서 노광 광(EL)이 조사되면, 반사 부재(15)에 의해, 투영 광학계(3)에 의해 조사되는 노광 광(EL) 전체가 반사된다.

따라서, 반사 부재(15) 상에는, 마스크(M)의 상광(像光)이 결상하여, 마스크(M)의 상 전체가 비치게 된다. 물론, 반사 부재(15) 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), 안쪽 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), 안쪽 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 않으며, 예를 들면 스테핑 모터 등을 사용한 리니어 스테이지 등의 임의의 이동 기구나, 기어 기구 등을 사용한 임의의 회전 기구 등이 이용되어도 된다.

상대 위치 변경 기구(9)는, 투영 광학계(3)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경한다. 또한 투영 광학계(3)는 경통(13)에 유지되어 고정되어 있다. 따라서, 투영 광학계(3)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도는, 경통(13)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽에 상당한다. 즉, 투영 광학계(3)에 대해 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경함으로써, 경통(13)에 대해 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 상대 위치 변경 기구(9)에 의해, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광 출사부(2)로부터 출사되는 노광 광(EL)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광축 방향(Z방향)에 수직인 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기를 변경하는 것이 가능하다. 즉 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(3)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도의 양쪽을 변경 가능하다.

또한, 상대 위치 변경 기구(9)의 구성으로서, 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 상대 기울기 모두를 변경 가능한 구성에 한정되지 않고, 이들 중 하나의 파라미터, 혹은 임의의 조합의 파라미터를 변경 가능한 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 상대 기울기(상대 각도)만을 변경 가능해도 된다.

검출 센서 기구(10)는, 상대 위치 변경 기구(9)에 의해 변경되는 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출한다. 검출 센서 기구(10)에 의해, 예를 들면, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광 출사부(2)로부터 출사되는 노광 광(EL)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광축 방향(Z방향)에 수직인 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기가 검출된다. 즉 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(3)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도의 양쪽이 검출된다.

광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 상대 기울기 모두를 검출 가능해도 되고, 이들 중 하나의 파라미터, 혹은 임의의 조합의 파라미터를 검출 가능해도 된다. 예를 들면, 상대 기울기만을 검출 가능해도 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, 대략의 형상이, 한 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 이루어지고, 내부에, 빔 스플리터(16)와, 렌즈계(17)와, 광학 센서(18)를 갖는다.

얼라인먼트 현미경(4)의 내부에 있어서, 빔 스플리터(16), 렌즈계(17), 및 광학 센서(18)는, 광학 센서(18)의 촬영 광축(O)을 기준으로 하여 배치된다.

빔 스플리터(16)로서, 입사하는 광을 분할하여 광학 센서(18)에 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(17)로서는, 대물 렌즈 등을 포함하는 임의의 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 큐브형 빔 스플리터를 이용할 경우에는, 렌즈계(17)로서 수차 보정 렌즈가 배치되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 광학 센서(18)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. 이에 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(16)의 하방측의 위치에는, 조명부(19)가 배치된다. 조명부(19)는, 하방측을 향해 비노광 광(NEL)(도 3 참조)을 출사한다. 예를 들면, 조명부(19)로서 링 조명이 이용되고, 비노광 광(NEL)으로서 가시광이 출사된다. 물론, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 동축 조명법을 행하는 구성이 채용되어도 된다.

제어 장치(12)는, 노광 장치(1)가 갖는 각 블록의 동작을 제어한다. 제어 장치(12)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(20)가 구성된다. 기억부(20)를 실현하기 위해서, 컴퓨터 판독 가능한 비일과성의 임의의 기억 매체가 이용되어도 된다.

제어 장치(12)의 프로세서가 기억부(20)나 메모리에 기억되어 있는 본 기술에 따른 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 본 기술에 따른 위치 맞춤 방법(얼라인먼트 방법), 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도의 변경 방법, 포커스 제어 방법을 포함하는 노광 방법이 실행된다.

예를 들면 PC(Personal Computer) 등의 임의의 컴퓨터에 의해, 제어 장치(12)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(12)의 프로세서가 본 기술에 따른 프로그램을 실행함으로써, 기능 블록으로서, 현미경 이동 제어부(21), 위치 맞춤 제어부(22), 포커스 제어부(23), 및 상대 위치 변경 제어부(24)가 실현된다.

현미경 이동 제어부(21)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(22)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(18)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(22)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(23)는, 워크(W)에 투영(결상)되는 마스크 패턴(MP)의 포커스를 제어한다. 구체적으로는, 포커스 제어부(23)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 구동하는 것에 의한 투영 광학계(3)의 포커스 위치의 조정, 마스크 스테이지 이동 기구(5)를 구동하는 것에 의한 마스크 스테이지(MS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정, 및 워크 스테이지 이동 기구(6)를 구동하는 것에 의한 워크 스테이지(WS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정이 실행된다. 물론, 이러한 제어에 한정되지 않고, 임의의 포커스 제어가 실행되어도 된다.

예를 들면, 투영 광학계(3)의 포커스 위치의 조정, 마스크 스테이지(MS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정, 및 워크 스테이지(WS)의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 위치의 조정 중 어느 하나만이 실행되어도 된다.

상대 위치 변경 제어부(24)는, 상대 위치 변경 기구(9)를 구동함으로써, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도를 변경한다. 본 실시 형태에서는, 상대 위치 변경 제어부(24)에 의해, 검출 센서 기구(10)에 의한 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도의 검출 결과에 의거하여, 상대 위치 및 상대 각도의 제어를 고정밀도로 실행하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에서는, 예를 들면 위치 맞춤 제어부(22)와 연계하여, 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하기 위해서, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치를 변경하는 것도 가능하다. 또, 포커스 제어부(23)와 연계하여 포커스 제어를 행하기 위해서, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리를 변경하는 것도 가능하다.

그 밖에, 제어 장치(12)에는, 노광에 관한 다양한 제어를 실행하는 기능 블록이 구축되는데, 도시는 생략하고 있다. 또, 각 기능 블록을 실현하기 위해서, IC(집적 회로) 등의 전용의 하드웨어가 적절히 이용되어도 된다.

마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤, 포커스 제어, 및 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치의 변경이 완료되면, 워크(W)에 대한 노광 공정이 개시되고, 광 출사부(2)로부터 노광 광(EL)이 출사된다. 광 출사부(2)로부터 출사된 노광 광(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(12)에 의해, 로봇 아암 등(도시는 생략)이 구동되고, 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 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로부터 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재(15)가 이동된다.

본 실시 형태에서는, 워크 스테이지 이동 기구(6)가 구동함으로써, 재치면(14)이 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로부터 벗어나도록 워크 스테이지(WS)가 이동되고, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(15)가 이동된다. 반사 부재(15)는 워크 스테이지(WS)의 재치면(14)과는 상이한 위치에 접속되어 있다. 워크 스테이지 이동 기구(6)는, 워크 스테이지(WS)를 이동시킴으로써, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(15)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)) 사이에 설정되어 있다.

얼라인먼트 마크의 촬영 위치는, 얼라인먼트 현미경(4)의 빔 스플리터(16)가, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광 광(EL)의 광로 상에 배치되는 위치로 설정된다. 바꾸어 말하면, 얼라인먼트 마크의 촬영 위치는, 얼라인먼트 현미경(4)의 빔 스플리터(16)에, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광 광(EL)이 입사하는 위치로 설정된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 빔 스플리터(16)가, 상하 방향(Z방향)으로 연장되는 노광 광(EL)의 광로에 대해, 교차 각도가 45도가 되도록 배치된다. 구체적으로는, 좌측 상단으로부터 우측 하단을 향하는 비스듬한 45도의 방향에 평행이 되도록, 빔 스플리터(16)가 배치된다.

광 출사부(2)로부터 노광 광(EL)이 출사되면, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광 광(EL)은, 투영 광학계(3)를 개재하여 상방측으로부터 빔 스플리터(16)에 입사 한다. 빔 스플리터(16)를 투과하여 하방측으로 나아가는 노광 광(EL)은, 반사 부재(15)에 의해 상방측에 반사된다.

상방측에 반사된 노광 광(EL)은, 빔 스플리터(16)에 의해 반사되어 좌우 방향(X방향)을 따라 좌측을 향해 나아가, 광학 센서(18)에 입사한다. 이에 의해, 광학 센서(18)에 의해, 마스크 마크(MAM)의 화상이 촬영된다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 마스크 마크(MAM)에 조사된 노광 광(EL)의 광로 상에 얼라인먼트 현미경(4)이 배치되고, 반사 부재(15)에 의해 반사된 반사광에 의거하여 마스크 마크(MAM)의 화상이 촬영된다.

제어 장치(12)의 위치 맞춤 제어부(22)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(18)에 의해 촬영된 마스크 마크(MAM)의 화상에 의거하여, 마스크 마크(MAM)의 위치를 검출한다. 또, 위치 맞춤 제어부(22)는, 광학 센서(18)에 의해 촬영된 마스크 마크(MAM)의 화상을 가져와, 모니터(11)에 표시시키는 것도 가능하다. 오퍼레이터는, 모니터(11)에 표시되는 마스크 마크(MAM)의 화상을 육안으로 보는 것에 의해, 마스크 마크(MAM)의 검출을 확인할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 위치 맞춤 제어부(22)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 위해서, 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：콘볼루션 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(22)에 의해 취득된 마스크 마크(MAM)의 화상, 및 위치 맞춤 제어부(22)에 의해 검출된 마스크 마크(MAM)의 위치(중심 위치 좌표)는, 기억부(20)에 기억된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 워크 마크(WAM)의 검출 공정 시에는, 광 출사부(2)에 의한 노광 광(EL)의 출사가 정지된다. 그리고, 워크 스테이지(WS)의 재치면(14)에 워크(W)가 재치되고, 투영 광학계(3)의 하방측에 워크(W)가 배치되도록, 워크 스테이지(WS)가 이동된다.

예를 들면, 제어 장치(12)에 의해, 로봇 아암 등(도시는 생략)이 구동되어, 재치면(14)에 워크(W)가 배치된다. 물론, 오퍼레이터에 의해, 워크(W)가 배치되어도 된다.

얼라인먼트 현미경(4)은 이동되지 않고, 얼라인먼트 마크의 촬영 위치에 배치된 그대로의 상태이다. 그리고, 얼라인먼트 현미경(4)의 조명부(19)에 의해, 워크 마크(WAM)를 향해 비노광 광(NEL)이 조사된다. 워크 마크(WAM)에 조사된 비노광 광(NEL)은, 워크 마크(WAM)에 의해 반사되고, 워크 마크(WAM)의 상방측에 배치된 빔 스플리터(16)에 입사한다.

빔 스플리터(16)에 입사하는 비노광 광(NEL)은 반사되고, 좌우 방향(X방향)을 따라 좌측을 향해 나아가, 광학 센서(18)에 입사한다. 이에 의해, 광학 센서(18)에 의해, 워크 마크(WAM)의 화상이 촬영된다.

제어 장치(12)의 위치 맞춤 제어부(22)는, 얼라인먼트 현미경(4)의 광학 센서(18)에 의해 촬영된 워크 마크(WAM)의 화상에 의거하여, 워크 마크(WAM)의 위치를 검출한다. 또 위치 맞춤 제어부(22)는, 광학 센서(18)에 의해 촬영된 워크 마크(WAM)의 화상을 가져와, 모니터(11)에 표시시키는 것도 가능하다. 이에 의해, 오퍼레이터는, 모니터(11)에 표시되는 워크 마크(WAM)의 화상을 육안으로 보는 것에 의해, 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(22)에 의해 취득된 워크 마크(WAM)의 화상, 및 위치 맞춤 제어부(22)에 의해 검출된 워크 마크(WAM)의 위치(중심 위치 좌표)는, 기억부(20)에 기억된다.

위치 맞춤 제어부(22)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.

또한, 상대 위치 변경 제어부(24)가 위치 맞춤 제어부(22)와 연계하여 동작하고, 마스크(M)에 대한 워크(W)의 상대 위치를 제어하기 위해서, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치가 변경되어도 된다.

도 1~도 3에서는, 서로 대응하는 1세트의 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)에 대해 배치되는 1개의 얼라인먼트 현미경(4)만이 도시되어 있다. 복수 세트의 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM)가 형성되는 경우에는, 서로 대응하는 복수 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. 이에 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, 직사각형의 마스크(M)의 네 모서리에 마스크 마크(MAM)가 형성되고, 직사각형의 기판으로 이루어지는 워크(W)의 네 모서리에 워크 마크(WAM)가 형성된다. 이 경우, 4개의 얼라인먼트 현미경(4)이, 마스크 마크(MAM)에 조사되는 노광 광(EL)의 광로 상의 위치이며, 대응하는 워크 마크(WAM)에 조사되는 비노광 광(NEL)의 광로 상의 위치인 얼라인먼트 마크의 촬영 위치에 각각 배치된다.

제어 장치(12)의 위치 맞춤 제어부(22)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(이들과 연계하여 상대 위치 변경 기구(9)가 제어되어도 됨). 이에 의해, 좌우 방향(X방향), 안쪽 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(22)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, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)에, 조사 영역(IA) 이상의 크기를 갖는 반사 부재(15)가 배치된다. 이에 의해, 노광면(조사 영역(IA))의 임의의 위치에 얼라인먼트 마크(마스크 마크(MAM)/워크 마크(WAM))가 배치되는 경우에도, 높은 정밀도로 위치 맞춤이 가능해진다.

즉, 반사 부재(15) 상의 마스크 마크(MAM)가 투영되는 위치로 얼라인먼트 현미경(4)을 적절히 이동시킨다. 이에 의해, 마스크 마크(MAM) 및 워크 마크(WAM) 각각의 화상을 촬영하는 것이 가능해져, 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 재치면 전체에, 반사 부재가 설치된다. 마스크 마크의 검출 공정은, 워크가 배치되지 않고 반사 부재가 상방측을 향해 노출되는 상태에서 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 영향을 주지 않도록, 진공 흡착 구멍의 수나 위치 등의 흡착 기구의 구성이 제한될 가능성이 높다. 또, 원래 미러 부재 등으로 구성되는 반사 부재에 대해, 진공 흡착용의 진공 흡착 구멍을 형성하는 것도 어렵다.

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

또, 투광성을 갖는 투명한 워크에 대해서는, 노광 공정 시에 워크를 투과한 노광 광이, 재치면에 설치된 반사 부재에 의해 다중 반사해버리는 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 레지스트의 불필요한 감광 등이 발생함으로써, 노광 정밀도가 저하해버린다. 또 워크 마크의 검출 공정 시에 있어서, 다중 반사에 의해 워크 마크의 촬영 정밀도가 저하해버리는 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, 노광 광이 조사된 상태가 된다. 따라서, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 워크를 교환하여 재치면에 배치한다는 것이 불가능하다.

이 결과, 마스크 마크의 검출 공정 후에, 광 출사부에 의한 노광 광의 출사를 정지시키고 나서, 재치면(반사 부재)에 워크를 재치한다는 공정을 순서대로 행할 필요가 있어, 생산성이 낮아져버린다.

또, 워크 스테이지의 재치면에 반사 부재가 매설되는 구성에서는, 반사 부재의 상방측의 표면의 높이 위치와, 워크의 상방측의 표면의 높이 위치를 같게 할 수는 없다. 따라서, 마스크 마크의 검출 공정 시에, 워크 스테이지를 워크의 두께분만큼 상방측으로 이동시켜, 반사 부재에 투영되는 마스크 마크의 상의 포커스를 맞출 필요가 있다. 이 결과, 워크의 두께만큼의 동작 스트로크의 정밀도가 요구되며, 상방측으로의 이동 시의 위치 어긋남이 발생한 경우, 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤 정밀도가 저하해버린다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 워크 스테이지(WS)의 재치면(14)과는 상이한 위치에 반사 부재(15)가 설치되고, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로부터 벗어나도록 재치면(14)을 이동시킴과 더불어, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로 반사 부재(15)가 이동된다.

이 결과, 재치면(14)에, 워크(W)를 충분히 진공 흡착하는 것이 가능한 흡착 기구를 구축하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 재치면(14)의 전 영역에 걸쳐 진공 흡착 구멍을 치우침 없이 형성하고, 재치면(14)의 전면에 걸쳐 워크(W)를 흡착하는 구성을 실현하는 것이 가능해진다.

이에 의해, 얇은 워크(W)에 대해서도 충분히 고정하여 유지하는 것이 가능해져, 워크(W)의 평탄도나 위치 결정 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다. 또 투명한 워크(W)에 대해, 워크(W)를 투과하는 노광 광(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(14)이, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로부터 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(15)의 상방측의 표면(S1)의 높이 위치와, 워크(W)의 상방측의 표면(S2)의 높이 위치가 같아지도록, 워크 스테이지(WS)에 대해 반사 부재(15)를 접속하는 것이 가능하다.

따라서, 워크 스테이지(WS)를 수평면 방향(XY 평면 방향)으로 이동시킴으로써, 반사 부재(15)의 표면(S1)의 높이 위치가, 워크 스테이지(WS)에 유지된 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치와 같아지도록, 반사 부재(15)를 조사 영역(IA)에 배치하는 것이 가능해진다.

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

또, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 반사 부재(15)의 표면(S1)의 높이 위치를, 워크(W)의 표면(S2)의 높이 위치와 고정밀도로 일치하게 하기 위해서, 워크 스테이지(WS)를 상하 방향(Z방향)을 따라 이동시키는 경우에도, 조정량(이동량)이 적어도 되므로, 이동에 수반하는 오차가 적어, 높은 정밀도로 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

이와 같이 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 마스크 마크(MAM)의 검출 공정 시에, 노광 광(EL)의 조사 영역(IA)으로부터 벗어난 위치로부터, 조사 영역(IA)으로 반사 부재(15)가 이동된다. 이에 의해, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤 정밀도를 향상시켜, 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 상태에서 실현되는 것이 가능해진다.

도 4 및 도 5는, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기(상대 각도)에 대해 설명하기 위한 모식도이다.

도 4 및 도 5를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 워크 스테이지(WS)에 재치된 워크(W)를 상방측에서 봤을 경우에, 열 등을 원인으로 하는 워크(W)의 미세한 변형, 워크(W)의 치수 오차, 워크 스테이지(WS)의 미세한 기울기 등에 의해, 워크(W)의 형상에 미세한 변형이 발생하는 경우가 있을 수 있다. 또한 도 4 및 도 5에서는, 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 발생하는 변형을 강조하여 도시하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이 워크(W)가 이상적인 상태로 재치되어 있어 변형이 발생하지 않은 경우에는, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대해 마스크(M)를 상대적으로 기울이는 일 없이, 높은 정밀도로 노광 공정을 실행하는 것이 가능하다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 형상에 변형이 발생하는 경우에는, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대해 마스크(M)를 상대적으로 기울여, 마스크 패턴(MP)의 상을 워크(W)의 형상에 맞추어 변형시킨다(비틀게 한다). 이에 의해, 높은 정밀도로 노광 공정을 실행하는 것이 가능하다.

예를 들면 노광 장치(1)가, 프린트 기판 전용의 단계&리피트 노광 장치(분할 투영 노광 장치)로서 구성되는 경우, 기판 내에서의 변형 불균일이 크다. 따라서, 쇼트마다(쇼트 영역마다)의 기판의 변형 불균일도 커진다. 이러한, 기판 내에서 변형 불균일이 큰 워크(W)에 대해서는, 쇼트마다 마스크 패턴(MP)의 상을 적절히 비틂으로써, 높은 정밀도로 노광 공정을 실행하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 상대 위치 변경 기구(9)를 구동시킴으로써, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기를 제어하는 것이 가능하고, 워크(W)의 형상에 변형이 발생하는 경우에도, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능하다.

또 본 실시 형태에서는, 검출 센서 기구(10)에 의한 검출 결과를 피드백함으로써, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기를 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 워크(W)의 형상의 미세한 변형 등에 충분히 대응하는 것이 가능하여, 노광 정밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.

물론, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리에 대해서도, 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다. 이 결과, 예를 들면 마스크(M) 및 워크(W)의 위치 맞춤이나, 포커스 제어 등의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해져, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다.

[상대 위치 변경 기구의 구성예]

도 6은, 상대 위치 변경 기구(9)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)는, 마스크 스테이지(MS)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 마스크 측 이동 기구(26)를 갖는다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MS)는, 경통(13)에 접속되는 접속 부재(27)와, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(28)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 접속 부재(27)는, 경통(13)에 고정된다.

접속 부재(27) 및 마스크 유지 부재(28)는, 노광 광(EL)의 조사를 차단하지 않도록, 중앙 부분에 노광 광(EL)이 통과하는 개구가 형성되어 있다.

마스크 측 이동 기구(26)는, 경통(13)에 고정되는 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 것이 가능하게 구성된다. 본 실시 형태에서는, 마스크 측 이동 기구(26)는, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 기울기를 변경 가능하도록 구성된다. 즉 본 실시 형태에서는, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 위치 및 상대 각도의 양쪽을 변경 가능하다.

마스크 측 이동 기구(26)가 구동함으로써, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도를 변경하는 것이 가능해진다.

마스크 측 이동 기구(26)의 구체적인 구성은 한정되지 않는다. 광 출사부(2)로부터 출사된 노광 광(EL)이 마스크(M)를 투과하여 투영 광학계(3)에 입사하는 것을 차단하지 않는 것을 조건으로, 임의의 구성이 채용되어도 된다.

예를 들면, 마스크 측 이동 기구(26)로서, 레일 등의 리니어 가이드 기구, 기어 기구, 베어링 기구 등을 이용한 임의의 이동 기구가 구성되어도 된다. 또, 피에조 액추에이터, 서보 모터, 스테핑 모터, 리니어 액추에이터, 리니어 모터, 탄성 부재 등을 이용한 임의의 액추에이터 기구가 이용되어도 된다.

예를 들면, 접속 부재(27)에 대해, 좌우 방향(X방향) 및 안쪽 방향(Y방향) 각각을 따라 이동 가능하며, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전 가능한 평면 스테이지가, 노광 광(EL)의 조사를 차단하지 않도록 구성된다. 그리고, 평면 스테이지와 마스크 유지 부재(28) 사이에, 상하 방향(Z방향)을 따라 변위 가능한 액추에이터가, 마스크 유지 부재(28)에 맞닿도록 배치된다.

상하 방향(Z방향)을 따라 상방측에서 봤을 경우에, 평면 스테이지는, 노광 광(EL)이 조사되는 조사 영역 둘레를 둘러싸도록 구성된다. 또 마스크 유지 부재(28)의 주연(周緣)에는, 복수의 구동점이 설정되고, 당해 구동점의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 높이 위치를 변위시키는 것을 가능하도록, 복수의 액추에이터가 설치된다.

평면 스테이지를 구동시킴으로써, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치를 변경하는 것이 가능하다. 또, 복수의 액추에이터를 각각 상하 방향(Z방향)에 있어서 같은 변위량이 되도록 구동시킴으로써, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리를 변경시키는 것이 가능하다.

또한, 복수의 액추에이터 각각의 변위량을 적절히 조정함으로써, 도 6에 예시하는 바와 같이, 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 기울기를 변경하는 것이 가능해진다.

그 밖에, 마스크 측 이동 기구(26)로서, 마스크 스테이지(MS)에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도를 변경하는 것이 가능한 임의의 구성이 채용되어도 된다.

도 7은, 상대 위치 변경 기구(9)의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 7에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)는, 경통(13)에 대한 마스크 스테이지(MS)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 스테이지 측 이동 기구(30)를 갖는다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(MS)는, 경통(13)에 접속되는 접속 부재(27)와, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(28)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 접속 부재(27)는, 스테이지 측 이동 기구(30)를 통해, 경통(13)에 대해 이동 가능해지도록 접속된다.

스테이지 측 이동 기구(30)는, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 것이 가능하게 구성된다. 본 실시 형태에서는, 스테이지 측 이동 기구(30)는, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치, 및 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 기울기가 변경 가능하도록 구성된다. 즉 본 실시 형태에서는, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 위치 및 상대 각도의 양쪽을 변경 가능하다.

스테이지 측 이동 기구(30)가 구동함으로써, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 것이 가능해진다.

스테이지 측 이동 기구(30)의 구체적인 구성은 한정되지 않는다. 광 출사부(2)로부터 출사된 노광 광(EL)이 마스크(M)를 투과하여 투영 광학계(3)에 입사하는 것을 차단하지 않는 것을 조건으로, 임의의 구성이 채용되어도 된다.

예를 들면, 스테이지 측 이동 기구(30)로서, 레일 등의 리니어 가이드 기구, 기어 기구, 베어링 기구 등을 이용한 임의의 이동 기구가 구성되어도 된다. 또, 피에조 액추에이터, 서보 모터, 스테핑 모터, 리니어 액추에이터, 리니어 모터, 탄성 부재 등을 이용한 임의의 액추에이터 기구가 이용되어도 된다.

예를 들면, 스테이지 측 이동 기구(30)로서, 경통(13)에 고정되는 베이스부(기체부)와, 베이스부 상에 설치되어 좌우 방향(X방향) 및 안쪽 방향(Y방향) 각각을 따라 이동 가능하고, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전 가능한 평면 스테이지가 구성된다. 베이스부 및 평면 스테이지는, 노광 광(EL)의 조사를 차단하지 않도록, 중앙 부분에 개구가 형성되어 있다.

또, 평면 스테이지와 마스크 스테이지(MS)의 접속 부재(27) 사이에, 상하 방향(Z방향)을 따라 변위 가능한 액추에이터가, 접속 부재(27)에 맞닿도록 배치된다.

상하 방향(Z방향)을 따라 상방측에서 봤을 경우에, 평면 스테이지는, 노광 광(EL)이 조사되는 조사 영역 둘레를 둘러싸도록 구성된다. 또 접속 부재(27)의 주연에는, 복수의 구동점이 설정되고, 당해 구동점의 상하 방향(Z방향)에 있어서의 높이 위치를 변위시키는 것이 가능하도록, 복수의 액추에이터가 설치된다.

평면 스테이지를 구동시킴으로써, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치를 변경하는 것이 가능하다. 또, 복수의 액추에이터를 각각 상하 방향(Z방향)에 있어서 같은 변위량이 되도록 구동시킴으로써, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리를 변경시키는 것이 가능하다.

또한, 복수의 액추에이터 각각의 변위량을 적절히 조정함으로써, 도 7에 예시하는 바와 같이, 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 기울기를 변경하는 것이 가능해진다.

그 밖에, 스테이지 측 이동 기구(30)로서, 경통(13)에 대한 마스크 스테이지(MS)의 상대 위치 및 상대 각도를 변경하는 것이 가능한 임의의 구성이 채용되어도 된다.

또한, 도 7에 나타내는 예와 같이, 접속 부재(27)에 대해 마스크 유지 부재(28)가 고정되는 경우에는, 접속 부재(27) 및 마스크 유지 부재(28)의 양쪽을 포함하는 부재를, 접속 부재(27)로서 기능하고, 또 마스크 유지 부재(28)로서도 기능하는 부재로서 간주하는 것도 가능하다.

도 6에 예시하는 마스크 측 이동 기구(26)와, 도 7에 예시하는 스테이지 측 이동 기구(30)가 함께 구성되어도 된다. 예를 들면, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치 및 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리의 변경에 대해서는, 스테이지 측 이동 기구(30)에 의해 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 위치가 변경됨으로써 실현된다. 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기에 대해서는, 마스크 측 이동 기구(26)에 의해 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 각도가 변경됨으로써 실현된다. 이러한 구성이 채용되어도 된다.

혹은, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기를 변경하기 위해서, 스테이지 측 이동 기구(30)에 의한 경통(13)에 대한 접속 부재(27)의 상대 기울기의 변경과, 마스크 측 이동 기구(26)에 의한 접속 부재(27)에 대한 마스크 유지 부재(28)의 상대 기울기의 변경이, 함께 연계하여 실행되어도 된다.

[검출 센서 기구의 구성예]

도 8~도 11은, 검출 센서 기구(10)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 검출 센서 기구(10)는, 검출 대상에 대해 위치 및 각도 중 적어도 한쪽을 검출 가능한 하나 이상의 검출 센서를 갖는다. 예를 들면, 검출 대상에 대한 거리나 기울기 등을 검출 가능한 센서를, 검출 센서로서 이용하는 것이 가능하다. 이하, 위치 및 각도에 관한 정보(위치 및 각도를 검출 가능한 임의의 정보)를 위치 각도 정보라고 기재하여 설명을 행한다.

검출 센서로서는, 예를 들면, 레이저 간섭계, 오토콜리메이터, 경입사 방식의 레이저 위치 검출기, 접촉식의 위치 검출기, 자기 센서, 광학 센서 등, 거리나 기울기 등의 위치 각도 정보를 검출 가능한 임의의 센서가 이용되어도 된다. 또, 2차원의 화상을 촬영 가능한 촬상 디바이스(촬상부)가, 검출 센서로서 이용되어도 된다.

도 8에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)로서, 도 6에 나타내는 마스크 측 이동 기구(26)가 구성되어 있다. 도 9에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)로서, 도 7에 나타내는 스테이지 측 이동 기구(30)가 구성되어 있다.

도 8 및 도 9에 나타내는 예에 있어서, 검출 센서 기구(10)로서, 노광 장치(1) 내의 프레임 부재(32)에, 마스크 유지 부재(28)를 검출 대상으로 하는 검출 센서(33)와, 경통(13)을 검출 대상으로 하는 검출 센서(34)가 설치된다.

검출 센서(33)에 의해 검출되는 마스크 유지 부재(28)의 위치 각도 정보와, 검출 센서(34)로부터 검출되는 경통(13)의 위치 각도 정보에 의거하여, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 것이 가능하다. 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하기 위한 구체적인 알고리즘은 한정되지 않고, 임의의 알고리즘이 이용되어도 된다.

또한, 검출 센서(33)가, 마스크(M)를 검출 대상으로 하여 설치되어도 된다. 이 경우에도, 검출 센서(33)에 의해 검출되는 마스크(M)의 위치 각도 정보와, 검출 센서(34)로부터 검출되는 경통(13)의 위치 각도 정보에 의거하여, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 것이 가능하다.

이하, 마스크(M) 또는 마스크 유지 부재(28)를 검출 대상으로 하는 검출 센서(33)를, 같은 부호를 이용하여 마스크 측 검출 센서(33)라고 기재한다. 또 경통(13)을 검출 대상으로 하는 검출 센서(34)를, 같은 부호를 이용하여 광학계 측 검출 센서(34)라고 기재한다.

예를 들면, 상하 방향(Z방향)에서 봤을 경우에, 마스크 유지 부재(28) 혹은 마스크(M)의 주연에, 복수의 검출 대상점이 설정된다. 당해 검출 대상점의 위치 각도 정보를 검출 가능하도록, 프레임 부재(32)에 복수의 마스크 측 검출 센서(33)가 배치된다.

또, 경통(13)에, 복수의 검출 대상점이 설정된다. 당해 검출 대상점의 위치 각도 정보를 검출 가능하도록, 프레임 부재(32)에 복수의 광학계 측 검출 센서(34)가 배치된다. 복수의 마스크 측 검출 센서(33)의 검출 결과와, 복수의 광학계 측 검출 센서(34)의 검출 결과에 의거하여, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 것이 가능하다.

또한, 마스크 측 검출 센서(33) 및 광학계 측 검출 센서(34)를 설치하기 위한 구체적인 구성, 검출 대상점을 설정하기 위한 구체적인 구성 등은, 임의로 설계되어도 된다. 예를 들면, 마스크 유지 부재(28), 마스크(M), 및 경통(13)에 대해, 검출 대상점을 설정하기 위해서 검출 대상 물체가 설치되어도 된다.

마스크 유지 부재(28), 마스크(M), 혹은 경통(13)에 볼록부 등의 검출 대상 물체를 형성하고, 당해 검출 대상 물체에 대해 위치 각도 정보가 검출되어도 된다. 예를 들면, 레이저 간섭계의 레이저 광이 조사하는 대상으로서, 검출 대상 물체가 설치되어도 된다.

도 10 및 도 11은, 검출 센서 기구(10)의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 10에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)로서, 도 6에 나타내는 마스크 측 이동 기구(26)가 구성되어 있다. 도 11에 나타내는 예에서는, 상대 위치 변경 기구(9)로서, 도 7에 나타내는 스테이지 측 이동 기구(30)가 구성되어 있다.

도 10 및 도 11에 나타내는 예에서는, 마스크 유지 부재(28)를 검출 대상으로 하는 마스크 측 검출 센서(33)가, 경통(13)에 고정되어 있다. 이에 의해, 마스크 측 검출 센서(33)에 의해 검출되는 마스크 유지 부재(28)의 위치 각도 정보는, 경통(13)에 대한 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 나타내는 정보가 된다. 따라서, 마스크 측 검출 센서(33)의 검출 결과에 의해, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 것이 가능해진다. 즉, 경통(13)을 검출 대상으로 하는 광학계 측 검출 센서(34)가 불필요해져, 장치 구성의 간소화, 장치의 소형화, 부품 비용의 억제를 실현하는 것이 가능해진다.

물론, 마스크(M)를 검출 대상으로 하는 마스크 측 검출 센서(33)가, 경통(13)에 고정되어도 된다.

마스크 유지 부재(28)에, 경통(13)을 검출 대상으로 하는 광학계 측 검출 센서(34)가 고정되어도 된다. 이에 의해, 광학계 측 검출 센서(34)에 의해 검출되는 경통(13)의 위치 각도 정보는, 마스크 유지 부재(28)에 대한 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 나타내는 정보가 된다. 따라서, 광학계 측 검출 센서(34)의 검출 결과에 의해, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 것이 가능해진다. 즉, 마스크(M) 또는 마스크 유지 부재(28)를 검출 대상으로 하는 마스크 측 검출 센서(33)가 불필요해져, 장치 구성의 간소화, 장치의 소형화, 부품 비용의 억제를 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 경통(13)에 대해 마스크 측 검출 센서(33)를 고정하기 위한 구체적인 구성은 임의로 설계되어도 된다. 또 경통(13)에 고정된 마스크 측 검출 센서(33)에 의해, 마스크 유지 부재(28)의 위치 각도 정보를 검출하기 위한 구체적인 구성도, 임의로 설계되어도 된다. 예를 들면, 마스크 측 검출 센서(33)로서, 레이저 간섭계나 오토콜리메이터 등이 이용되는 경우 등에 있어서, 레이저 광을 통과시키기 위한 관통 구멍이나 오목부 등을 적절히 형성함으로써, 마스크 유지 부재(28)의 위치 각도 정보를 검출하는 것이 가능하다.

마스크 유지 부재(28)에 대해 광학계 측 검출 센서(34)가 고정되는 경우에 있어서도, 마스크 유지 부재(28)에 광학계 측 검출 센서(34)를 고정하기 위한 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의로 설계되어도 된다. 또 마스크 유지 부재(28)에 고정된 광학계 측 검출 센서(34)에 의해, 경통(13)의 위치 각도 정보를 검출하기 위한 구체적인 구성은, 임의로 설계되어도 된다.

도 12 및 도 13은, 마스크 스테이지(MS) 및 경통(13)의 구체적인 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 12는, 마스크 스테이지(MS) 등을 비스듬한 상방으로부터 본 사시도이다. 도 13은, 마스크 스테이지(MS) 등을 정면에서 본 정면도이다. 또한, 도 12 및 도 13에 나타내는 구성예는, 도 10에 나타내는 구성의 구체예라고도 할 수 있다.

도 12 및 도 13에 나타내는 예에서는, 마스크 스테이지(MS)는, 베이스 부재(36)와, 평면 스테이지(37)와, 가이드 지지 부재(38)와, 마스크 유지 부재(39)를 포함한다.

베이스 부재(36)는, 경통(13)의 상방측의 단부에 설치되는 연결 부재(40)에 접속되어 고정된다. 본 실시 형태에서는, 플런저(41)에 의해, 베이스 부재(36)가, 경통(13)의 연결 부재(40)에 접속된다. 상하 방향(Z방향)의 상방측에서 봤을 때, 120°의 각도로 등간격이 되는 3개소에 3개의 플런저(41)가 배치되고, 연결 부재(40)와 베이스 부재(36)가 접속된다.

경통(13)의 연결 부재(40)와, 마스크 스테이지(MS)의 베이스 부재(36)를 접속하기 위한 구성은 한정되지 않고, 나사 체결 등이 채용되어도 된다. 한편, 본 실시 형태와 같이, 플런저(41)의 3점 지지를 채용함으로써, 열팽창의 영향을 억제하는 것이 가능해져, 노광 정밀도의 향상에 유리해진다.

평면 스테이지(37)는, 베이스 부재(36)에 대해, 좌우 방향(X방향) 및 안쪽 방향(Y방향) 각각을 따라 이동 가능하고, 상하 방향(Z방향)을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 구성된다.

가이드 지지 부재(38)는, 평면 스테이지(37) 상에 배치되며, 마스크 유지 부재(39)를 지지한다. 평면 스테이지(37)가 이동 및 회전했을 경우에는, 평면 스테이지(37)의 움직임에 맞추어, 가이드 지지 부재(38) 및 마스크 유지 부재(39)도 일체적으로 이동한다. 이에 의해, 베이스 부재(36)에 대한 마스크 유지 부재(39)의, 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치가 변경된다.

가이드 지지 부재(38)는, 마스크 유지 부재(39)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 이동 및 기울어짐이 가능하도록, 마스크 유지 부재(39)를 지지한다. 따라서, 마스크 유지 부재(39)에 광축 방향(Z방향)을 따라 상방측 및 하방측에 힘이 작용했을 경우에는, 베이스 부재(36)에 대한 마스크 유지 부재(39)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리가 변경된다.

또, 마스크 유지 부재(39)에 대해, 마스크 유지 부재(39)가 기울어지도록 힘이 작용했을 경우에는, 베이스 부재(36)에 대한 마스크 유지 부재(39)의 상대 기울기가 변경된다.

마스크 유지 부재(39)는, 마스크(M)를 유지한다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 마스크 유지 부재(39)의 하방측의 하면에, 검출 대상점(DP)이 설정된다. 검출 대상점(DP)은, 상하 방향(Z방향)을 따라 봤을 경우에, 마스크 유지 부재(39)의 주연의 120°의 각도로 등간격이 되는 3개소에 설정된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 베이스 부재(36)에는, 평면 스테이지(37)를 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서 이동 및 회전시키기 위한 평면 방향 액추에이터(42)가 설치된다. 평면 방향 액추에이터(42)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의의 구성이 채용되어도 된다. 또한, 도 12에서는, 평면 방향 액추에이터(42)의 도시는 생략되어 있다.

또 도 13에 나타내는 바와 같이, 평면 스테이지(37)와 마스크 유지 부재(39) 사이에는, 상하 방향 액추에이터(43)가 배치된다. 상하 방향 액추에이터(43)는, 3개소의 검출 대상점(DP1~DP3)의 근방에 배치되고, 마스크 유지 부재(39)에 맞닿아 있는 부분을 구동점으로 하여, 상하 방향(Z방향)을 따라 이동시키는 것이 가능하다. 3개의 상하 방향 액추에이터(43)는, 상방측에서 봤을 경우에, 120°의 각도로 등간격이 되도록 배치된다.

상하 방향 액추에이터(43)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의의 구성이 채용되어도 된다. 또한 도 12에서는, 3개의 상하 방향 액추에이터(43)의 도시는 생략되어 있다. 또 도 13에 있어서도, 도면 중의 우측단에 위치하는 검출 대상점(DP)의 근방에 배치되는 상하 방향 액추에이터(43)만이 도시되어 있고, 다른 검출 대상점(DP)의 근방에 배치되는 상하 방향 액추에이터(43)에 대해서는, 도시는 생략되어 있다.

3개의 상하 방향 액추에이터(43)가 구동함으로써, 베이스 부재(36)에 대한 마스크 유지 부재(39)의 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리, 및 베이스 부재(36)에 대한 마스크 유지 부재(39)의 상대 기울기가 변경된다.

경통(13)의 측면에는, 상하 방향(Z방향)을 따라 연장되도록, 3개의 장착 오목부(44)가 형성된다. 3개의 장착 오목부(44)는, 3개소의 검출 대상점(DP)의 하방측의 위치에 각각 형성된다.

3개의 장착 오목부(44)에는, 3개의 레이저 간섭계(45)가 장착된다. 레이저 간섭계(45)는, 상하 방향(Z방향)을 따라 상방측을 향해 설치된다. 즉 레이저 간섭계(45)는, 상방측에 향해 레이저 광(L)이 조사되도록, 장착 오목부(44)에 장착된다.

또 레이저 간섭계(45)는, 마스크 유지 부재(39)에 설정된 검출 대상점(DP)을 향해 레이저 광(L)이 출사되도록 장착된다. 3개의 레이저 간섭계(45)에 의한 검출 대상점(DP)에 대한 검출 결과에 의거하여, 마스크 유지 부재(39)에 대한 거리 및 각도가 검출된다. 즉 3개의 레이저 간섭계(45)에 의한 검출 결과에 의거하여, 마스크 유지 부재(39)에 대한 길이 측정 및 기울기 측정(각도 측정)이 실행된다.

또한 도 12에 나타내는 바와 같이, 검출 대상점(DP)에 대한 길이 측정을 가능하게 하기 위해서, 평면 스테이지(37)에는, 레이저 광(L)이 통과하는 관통 구멍(46)이 형성된다. 동일하게, 베이스 부재(36), 및 경통(13)의 연결 부재(40)에도, 관통 구멍이 형성되어 있다. 또, 가이드 지지 부재(38)에는, 검출 대상점(DP)에 대한 검출을 위한 스페이스를 확보하기 위해서 오목부(47)가 형성된다.

경통(13)의 연결 부재(40), 마스크 스테이지(MS)의 베이스 부재(36), 평면 스테이지(37), 및 마스크 유지 부재(39)의 재료는 한정되지 않으며, 예를 들면 세라믹 재료나 금속 재료 등이 적절히 이용되어도 된다.

도 12 및 도 13에 나타내는 예에 있어서, 베이스 부재(36), 및 마스크 유지 부재(39)는, 도 10에 나타내는 접속 부재(27) 및 마스크 유지 부재(28)에 상당한다. 평면 스테이지(37), 가이드 지지 부재(38), 평면 방향 액추에이터(42), 및 상하 방향 액추에이터(43)는, 도 10에 나타내는 마스크 측 이동 기구(26)로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 마스크 측 이동 기구(26)를 포함시켜 마스크 스테이지(MS)가 구성된다. 즉, 마스크 측 이동 기구(26)가, 마스크 스테이지(MS)의 일부로서도 기능한다.

또한, 도 9 및 도 11에 나타내는 스테이지 측 이동 기구(30)가 마스크 스테이지(MS)의 일부로서 구성되어, 경통(13)에 접속되는 경우도 있을 수 있다. 혹은, 스테이지 측 이동 기구(30)가 경통(13)의 일부로서 구성되어, 마스크 스테이지(MS)에 접속되는 경우도 있을 수 있다.

도 12 및 도 13에 나타내는 예에 있어서, 3개의 레이저 간섭계(45)는, 도 10에 나타내는 경통(13)에 고정된 마스크 측 검출 센서(33)에 상당한다. 또, 3개의 레이저 간섭계(45)는, 본 발명에 따른, 노광용 마스크 또는 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 마스크 측 검출 센서의 일 실시 형태에 상당하고, 또 노광용 마스크 또는 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 유지 부재에 고정된 3개의 마스크 측 검출 센서의 일 실시 형태에 상당한다.

도 12 및 도 13에 나타내는 3개의 검출 대상점(DP)의 위치에, 하방측을 향해 3개의 레이저 간섭계가 배치되어도 된다. 그리고, 도 12 및 도 13에 나타내는 3개의 레이저 간섭계(45)의 위치에 검출 대상 물체가 배치되고, 그 상면에 검출 대상점(DP)이 설정되어도 된다.

이러한 구성에 있어서도, 3개의 레이저 간섭계(45)에 의한 검출 결과에 의거하여, 경통(13)에 대한 길이 측정 및 기울기 측정(각도 측정)을 실행하는 것이 가능해진다. 본 구성이 채용되는 경우, 3개의 레이저 간섭계는, 본 발명에 따른, 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 광학계 측 검출 센서의 일 실시 형태에 상당하고, 또 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 마스크 유지 부재에 고정된 3개의 광학계 측 검출 센서의 일 실시 형태에 상당한다.

도 14 및 도 15는, 마스크 스테이지(MS) 및 경통(13)의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 14에 나타내는 예에서는, 상하 방향(Z방향)에서 봤을 경우에, 120°의 각도로 등간격이 되는 위치와는 상이한 위치에, 3개의 검출 대상점(DP)이 설정된다. 도 15에 나타내는 예에서는, 마스크 유지 부재(39)의 하면에, 2개의 검출 대상점(DP)이 설정된다. 이와 같이, 검출 대상점(DP)의 수나 위치 등은 한정되지 않고, 임의로 설정되어도 된다.

또, 마스크 측 검출 센서(33)로서 배치되는 검출 센서의 종류도 한정되지 않고, 측정하고 싶은 파라미터나 정밀도, 비용 등에 따라, 최적화하는 것이 가능하다. 예를 들면, 마스크 유지 부재(39)의 각도(기울기)만을 검출하고 싶은 경우에는, 검출 대상점(DP)을 1개소 설정하고, 당해 검출 대상점(DP)에 대해 오토콜리메이터를 1대 배치함으로써 실현 가능하다.

마스크 유지 부재(39)에 대한 길이 측정과 각도 측정을 행하고 싶은 경우에는, 검출 대상점(DP)은, 적어도 2개소 필요해진다. 당해 2개소의 검출 대상점(DP)에 대해, 2대의 레이저 간섭계를 배치하거나, 혹은 레이저 간섭계와 오토콜리메이터를 1대씩 배치한다. 이러한 구성에 의해, 길이 측정 및 각도 측정의 양쪽을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 상대 위치의 검출 정밀도의 향상을 도모함에 있어서는, 도 12 등에 나타내는 바와 같이 3개의 검출 대상점(DP)을 설정하는 구성이 유리해진다.

또한 검출 대상점(DP)에 대한 길이 측정이 가능한 접촉식의 위치 검출기가 이용되는 경우에는, 당해 위치 검출기의 측정자가 상하 방향(Z방향)을 따라 검출 대상점(DP)을 향해 연장되고, 검출 대상점(DP)에 접촉하도록, 위치 검출기를 배치하면 된다. 예를 들면, 도 12 및 도 15에 나타내는 레이저 간섭계(45)의 레이저 광(L)의 위치에 측정자가 배치되도록, 위치 검출기를 배치하면 된다. 물론, 그 밖의 구성이 채용되어도 된다.

또 도 12~도 15에 나타내는 예에서는, 마스크 유지 부재(39)의 하면에 검출 대상점(DP)이 설정되었다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 마스크 유지 부재(39)의 검출 대상점(DP)의 위치에 관통 구멍이 형성되고, 당해 관통 구멍을 막도록 검출 대상 물체가 배치되어도 된다. 이 경우, 검출 대상물의 하면이 검출 대상점(DP)이 되고, 마스크(M)가 유지되는 마스크 유지 부재(39)의 상면에 가까운 위치에서, 마스크 유지 부재(39)의 위치 각도 정보를 검출하는 것이 가능해진다.

물론, 마스크(M)의 마스크 패턴(MP)이 형성되는 영역의 외측에 구성되는 외측 영역의 사이즈를 확장하고, 당해 외측 영역에 검출 대상점(DP)이 설정되어도 된다. 이에 의해, 마스크(M)에 대해 직접적인 위치 각도 정보의 검출이 가능해진다. 혹은, 마스크(M)의 외측 영역에 검출 센서가 배치되어도 된다.

이상 본 실시 형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 투영 광학계(3)를 유지하는 경통(13)이 마스크 스테이지(MS)에 접속된다. 또 상대 위치 변경 기구(9)에 의해, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽이 변경된다. 또 검출 센서 기구(10)에 의해, 당해 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽이 검출된다. 이에 의해, 높은 노광 정밀도를 실현하는 것이 가능해진다.

투영 광학계를 갖는 투영 노광 장치에서는, 마스크에 조사된 노광 광이 투영 광학계를 개재하여 워크에 조사되고, 마스크 패턴이 워크에 전사된다. 따라서, 마스크와 투영 광학계의 상대 위치 및 상대 각도는, 노광 성능에 있어서 중요해진다.

본 실시형태에 따른 노광 장치(1)에서는, 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)가 접속된다. 이에 의해, 경통(13)과 워크 스테이지(MS)가 분리하여 구성되는 경우에 비해, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 위치 및 상대 각도를, 안정되게 변경하는 것이 가능해진다. 또, 상대 위치 및 상대 각도를 변경시킨 후의 정정(靜定) 시간을 단축하는 것에도 유리하다. 이 결과, 노광 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 마스크(M)와 투영 광학계(3) 사이의 공간이 크면, 투영 광학계(3)의 분해능을 높이기 위해서 개구 수를 크게 할 필요가 있고, 개구 수를 크게 하기 위해서는 직경이 큰 투영 광학계(3)가 필요해진다. 이 결과, 렌즈 제작이 어려워지고, 또 장치의 대형화의 요인으로도 될 수 있다. 이러한 관점에서도, 경통(13)에 대해 마스크 스테이지(MS)를 접속하는 본 발명에 특유의 구성은, 유리한 구성이라고 할 수 있다.

검출 센서 기구(10)를 구성하는 하나 이상의 검출 센서(마스크 측 검출 센서(33) 및 광학계 측 검출 센서(34))의 배치 구성에 대해, 도 8 및 도 9에 나타내는 프레임 부재(32)에 검출 센서가 배치되는 구성이 채용된 것으로 한다. 본 구성에서는, 프레임 부재(32)가 열 등의 영향에 의해 비틀려버렸을 경우에, 상대 위치 및 상대 각도의 검출 정밀도가 저하해버릴 가능성이 있다.

또, 노광 장치(1)의 하우징이 진동했을 경우에는, 하우징에 지지되어 있는 프레임 부재(32)도 진동한다. 프레임 부재(32)의 진동에 의해, 마스크 측 검출 센서(33)에 의한 마스크 유지 부재(28)(마스크(M))의 위치 각도 정보의 검출 정밀도와, 광학계 측 검출 센서(34)에 의한 경통(13)의 위치 각도 정보의 검출 정밀도가,함께 저하해버릴 가능성이 있다. 이 경우, 상대 위치 및 상대 각도의 검출 정밀도도 저하해버린다. 또, 프레임 부재(32)의 진동이 잦아들 때까지 측정값은 안정되지 않으므로, 정정성이 나빠, 정정 시간이 길어져버린다.

한편, 도 10~도 15에 나타내는, 경통(13)에 마스크 측 검출 센서(33)가 고정되는 구성이 채용되는 경우에는, 프레임 부재(32)의 변형 등에 의한 검출 정밀도의 저하는 방지된다.

또 노광 장치(1)의 하우징이 진동했을 경우에도, 경통(13)에 마스크 측 검출 센서(33)가 고정되어 직접적으로 마스크 유지 부재(39)의 위치 각도 정보를 검출하고 있으므로, 프레임 부재(32)에 검출 센서가 배치되는 구성에 비해, 상대 위치 및 상대 각도의 검출 정밀도에 대한 영향을 크게 저감시키는 것이 가능해진다. 즉, 도 10~도 15에 나타내는, 경통(13)에 마스크 측 검출 센서(33)가 고정되는 구성에서는, 진동 등의 외란의 영향을 충분히 억제하는 것이 가능해진다. 이 결과, 정정성도 높아져, 정정 시간을 단축하는 것이 가능해진다.

또, 도 10~도 15에 나타내는, 경통(13)에 마스크 측 검출 센서(33)가 고정되는 구성에서는, 프레임 부재(32)에 검출 센서가 배치되는 구성에 비해, 레이저 간섭계나 오토콜리메이터 등의 검출 센서를 장착하기 위해서 필요한 스페이스를 축소하는 것이 가능해져, 장치 구성의 간소화, 장치의 소형화에 유리하다.

이러한, 도 10~도 15에 나타내는 경통(13)에 마스크 측 검출 센서(33)가 고정되는 구성에 의해 발휘되는 유리한 효과는, 마스크 유지 부재(39)에 광학계 측 검출 센서(34)를 고정시키는 경우도, 마찬가지로 발휘된다.

<기타 실시 형태>

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

상대 위치 변경 기구(9)로서, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기만을 변경 가능한 구성이 채용되고, 도 4에 예시하는 워크 상태에 맞춘 마스크 패턴(MP)의 상의 변형이 실행되어도 된다. 이 경우, 검출 센서 기구(10)로서, 투영 광학계(3)(경통(13))에 대한 마스크(M)의 상대 기울기만을 검출 가능한 구성이 채용되면 된다.

상대 기울기만의 변경 및 검출의 구성을 채용함으로써, 광축 방향(Z방향)에 있어서의 상대 거리나 수평면 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 상대 위치를 추가로 변경 및 검출 가능한 구성과 비교하여, 장치 구성의 간소화, 장치의 소형화, 및 비용의 저감을 도모하는 것이 가능해진다. 반대로 말하면, 사양이나 비용 등에 따라, 변경 및 검출 가능한 파라미터가 적절히 선택되어도 된다.

검출 대상점(DP)이 설정되는 부분에, 코너 큐브가 구성되어도 된다. 이에 의해, 자세가 바뀌어도 같은 방향으로 레이저광 등의 측정광을 같은 방향으로 되돌리는 것이 가능해져, 진동 등의 영향을 저감하는 것이 가능해진다.

도 12 등에 나타내는 예에서는, 상하 방향(Z방향)에 있어서, 같은 높이 위치에 3개의 레이저 간섭계(45)가 배치되었다. 이에 한정되지 않고, 측정 대상점(DP)에 대해 자유로운 위치에 검출 센서를 배치하는 것이 가능하다.

경통이나 마스크 유지 부재에 고정되는 검출 센서와, 프레임 부재에 배치되는 검출 센서가 함께 이용되어도 된다. 검출 센서 기구를 구성하는 하나 이상의 검출 센서 중, 적어도 하나의 검출 센서가 경통이나 마스크 유지 부재에 고정된다. 이에 의해, 당해 검출 센서에 대해서는, 상기의 효과가 발휘된다.

경통이나 마스크 유지 부재에 광섬유 센서가 고정되고, 광섬유 센서로부터 마스크 유지 부재 또는 마스크의 위치 각도 정보를 검출하기 위한 검출광이 출사되어도 된다. 이러한 구성도, 경통이나 마스크 유지 부재에 검출 센서가 고정된 구성에 포함된다.

경통이나 마스크 유지 부재에, 온도 센서 또는 기압 센서가 장착되어도 된다. 이에 의해, 열팽창이나 기압 변동 등의 영향을 고려한 캘리브레이션이 가능해져, 정밀도가 높은 상대 위치 및 상대 각도의 검출이 실현된다.

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, 금형 등을 제조하는 것이 가능하다.

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

각 도면을 참조하여 설명한 노광 장치, 제어 장치, 얼라인먼트 현미경, 이동 기구, 조정 기구, 상대 위치 변경 기구, 검출 센서 기구, 빔 스플리터, 광학 센서 등의 각 구성, 위치 맞춤 방법, 상대 위치 변경 방법, 상대 위치 검출 방법, 노광 방법 등은 어디까지나 일 실시 형태이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 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 위해서, 「대략」「거의」「대체로」 등의 문언이 적절히 사용되어 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」「동일하다」「같다」「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 동일하다」「실질적으로 같다」「실질적에 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 동일하다」「완전히 같다」「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 경우에도, 이른바 「대략」「거의」「대체로」 등을 부가하여 표현되는 개념이 포함될 수 있다. 반대로, 「대략」「거의」「대체로」 등을 부가하여 표현된 상태에 대해, 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 개념의 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 구별 없이, 임의로 조합되어도 된다. 또 상기에서 기재한 다양한 효과는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것은 아니고, 또 다른 효과가 발휘되어도 된다.

DP: 검출 대상점 EL: 노광 광
L: 레이저 광 M: 노광용 마스크(마스크)
MS: 마스크 스테이지 W: 워크
WS: 워크 스테이지 1: 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 9: 상대 위치 변경 기구
10: 검출 센서 기구 12: 제어 장치
13: 경통 26: 마스크 측 이동 기구
27: 접속 부재 28, 39: 마스크 유지 부재
30: 스테이지 측 이동 기구 33: 마스크 측 검출 센서
34: 광학계 측 검출 센서 36: 베이스 부재
37: 평면 스테이지 38: 가이드 지지 부재
40: 연결 부재 42: 평면 방향 액추에이터
43: 상하 방향 액추에이터 45: 레이저 간섭계

Claims

노광 광을 출사하는 광 출사부와,
노광용 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,
워크를 유지하는 워크 스테이지와,
상기 광 출사부로부터 출사되어 상기 노광용 마스크를 투과한 상기 노광 광을, 상기 워크 스테이지에 유지된 상기 워크에 조사하는 투영 광학계와,
상기 투영 광학계를 유지하며, 상기 마스크 스테이지에 접속되는 유지 부재와,
상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 상대 위치 변경 기구와,
상기 상대 위치 변경 기구에 의해 변경되는 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 검출하는 센서 기구
를 구비하는, 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광 출사부로부터 출사되는 상기 노광 광의 광축 방향에 있어서의 상대 거리, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광축 방향에 수직인 평면 방향에 있어서의 상대 위치, 및 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기 중 적어도 한쪽을 변경하는, 노광 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기를 변경하는, 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광 출사부로부터 출사되는 상기 노광 광의 광축 방향에 있어서의 상대 거리, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상기 광축 방향에 수직인 평면 방향에 있어서의 상대 위치, 및 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기 중 적어도 한쪽을 검출하는, 노광 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 센서 기구는, 상기 투영 광학계에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 기울기를 검출하는, 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상대 위치 변경 기구는, 상기 마스크 스테이지에 대한 상기 노광용 마스크의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 마스크 측 이동 기구, 및 상기 유지 부재에 대한 상기 마스크 스테이지의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는 스테이지 측 이동 기구 중 적어도 한쪽을 갖는, 노광 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 갖고,
상기 마스크 측 이동 기구는, 상기 접속 부재에 대한 상기 마스크 유지 부재의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는, 노광 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 갖고,
상기 스테이지 측 이동 기구는, 상기 유지 부재에 대한 상기 접속 부재의 상대 위치 및 상대 각도 중 적어도 한쪽을 변경하는, 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 기구는, 검출 대상에 대해 위치 및 각도 중 적어도 한쪽을 검출 가능한 하나 이상의 검출 센서를 갖는, 노광 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서 중 적어도 하나는 상기 유지 부재에 고정되는, 노광 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 마스크 스테이지는, 상기 유지 부재에 접속되는 접속 부재와, 상기 노광용 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재를 갖고,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재를 검출 대상으로 하는 마스크 측 검출 센서, 및 상기 유지 부재를 검출 대상으로 하는 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함하는, 노광 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 유지 부재에 고정된 상기 마스크 측 검출 센서, 및 상기 마스크 유지 부재에 고정된 상기 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함하는, 노광 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 마스크 측 검출 센서, 및 상기 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하는 3개의 광학계 측 검출 센서 중 적어도 한쪽을 포함하는, 노광 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 노광용 마스크 또는 상기 마스크 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 상기 유지 부재에 고정된 3개의 마스크 측 검출 센서를 포함하는, 노광 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 상기 유지 부재의 서로 다른 3개소를 검출 대상으로 하여 상기 마스크 유지 부재에 고정된 3개의 광학계 측 검출 센서를 포함하는, 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하나 이상의 검출 센서는, 레이저 간섭계 및 오토콜리메이터 중 적어도 한쪽을 포함하는, 노광 장치.