CN102057331A - 曝光装置和曝光方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使基板在其面内不均匀地变形的情况下，也可以精度良好地进行各光学系统曝光的区域的位置对准的曝光装置和曝光方法。在可以对作为曝光对象物的基板(5)进行曝光的步进扫描方式的扫描型曝光装置(1)中，具备可以检测形成于上述基板(5)的表面的对准标记(52)的多个标记检测系统(20)以及可以分别对规定的投影区域(F1～F7)照射光能的多个投影光学系统(15)，上述标记检测系统(20)配设在相邻的上述投影光学系统(15)彼此之间以及上述多个投影光学系统(15)的两端。

Description

曝光装置和曝光方法
技术领域
本发明涉及曝光装置和曝光方法，特别合适地涉及使用光刻法制造液晶显示面板用基板等的工序中所用的曝光装置和曝光方法。
背景技术
一般的液晶显示面板具有一对基板，这些基板配设为隔着规定的微小间隔大致平行地对置。并且，具有在这些基板之间填充液晶的结构。在该一对基板的一方中，可以对液晶施加规定的电压的像素电极、驱动该像素电极的开关元件(例如薄膜晶体管)、信号线、扫描线等各种配线等规定的要素按照规定的顺序层叠而形成。另外，在一对基板的另一方中，黑矩阵、规定颜色的着色层、共用电极等规定的要素按照规定的顺序层叠而形成。
在该薄膜晶体管、信号线、扫描线等各种配线、黑矩阵、着色层等要素中，存在使用光刻法形成的要素。在光刻法中，包含如下工艺：通过形成有规定图案的透光部和遮光部的光掩模，对在基板表面涂覆的光致抗蚀剂材料照射光能(曝光的光)。
光刻法所用的曝光装置具有：掩模台，其支撑光掩模；基板台，其支撑涂覆有感光材料的基板；以及投影光学系统，其具有规定的透镜等。并且，使掩模台和基板台移动，将形成于光掩模的图案经由具有透镜等的投影光学系统投射(转移)到在基板表面涂覆的感光材料。
在这种曝光装置中，已知有如下扫描型曝光装置：掩模台和基板台同步地进行扫描，将光掩模的图案连续地投射(转移)到在基板表面涂覆的感光材料。在扫描型曝光装置中，存在所谓的多透镜方式扫描型曝光装置，其具有多个投影光学系统，该多个投影光学系统直列地排列在与扫描方向正交的方向上，并且排列为使得各投影光学系统的投影区域的端部(连接部)重合。根据多透镜方式扫描型曝光装置，可以维持良好的成像特性且可以不使投影透镜大型化而得到较大的曝光区域。
当使用曝光装置进行曝光时，需要相对于已经在基板表面形成的规定的图案，精度良好地重合下次形成的图案。因此，高精度地进行基板的位置对准(alignement)。一般来说，使用形成于基板的对准标记进行位置对准。例如，根据形成于基板的被曝光区域的外部的对准标记进行曝光位置的位置对准。另外，从对准标记的位置算出曝光区域的变形量。并且，根据算出的变形量，进行投射到基板表面的感光材料的图案的伸缩、旋转、移动等。根据这种结构，即使在基板因为热等发生变形的情况下，如果变形量是在控制范围内，则也可以追随基板的变形进行曝光。
但是，在这种曝光装置中，有可能发生如下问题。当母玻璃实现大型化时，母玻璃的温度的面内分布变得不均匀，其结果是：有时母玻璃的热膨胀造成的变形量在面内变得不均匀。在这种情况下，有可能仅通过被曝光区域的外形的位置对准以及算出外形的变形量，不能追随变形量的不均匀，曝光的位置精度降低。
特别是当变形量的面内分布变得不均匀时，会发生如下情况：例如某特定的光学系统可以精度良好地进行曝光，但是其它特定的光学系统不能精度良好地进行曝光。这样的话，本来应遍及曝光对象区域的整个区域连续地形成的图案有时会在各光学系统进行曝光的区域的边界变得不连续。其结果是：当使用做好的显示面板进行图像显示时，在画面上有时出现筋状不均匀。发生这种筋状不均匀导致降低显示面板的显示质量，因此，优选尽可能地防止或者抑制其发生。但是，在液晶显示面板的制造工序中，随着近年来母玻璃的大型化，成为易于发生这种问题的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-304546号公报
发明内容
发明要解决的问题
鉴于上述情况，本发明要解决的问题是：提供即使在基板在其面内不均匀地发生变形的情况下，也可以精度良好地进行各光学系统所曝光的区域的位置对准的曝光装置和曝光方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明是可以对作为曝光对象物的基板进行曝光的步进扫描方式的扫描型曝光装置，其宗旨在于：具备可以检测形成在上述基板的表面的对准标记的多个标记检测系统和可以分别对规定的投影区域照射光能的多个投影光学系统，上述标记检测系统配设在相邻的上述投影光学系统彼此之间以及上述多个投影光学系统的两端。
优选当对设定于上述曝光对象物的某一投影区域和与该一投影区域相邻的另一投影区域进行曝光时，共用设置在上述某一投影区域与另一投影区域之间的对准标记，进行上述某一投影区域和上述另一投影区域的定位。
本发明采用如下宗旨：当对设置于上述曝光对象物的某一投影区域和与该一投影区域相邻的另一投影区域进行曝光时，共用设置在上述某一投影区域与另一投影区域之间的对准标记，进行上述某一投影区域和上述另一投影区域的定位。
发明效果
根据本发明，可以按照各投影光学系统所曝光的每一投影区域，调整该投影区域的位置、尺寸、形状、倾斜度、比例尺等。因此，根据这种结构，即使作为曝光对象物的基板发生变形，也可以以较高精度进行曝光。特别是可以按照各投影光学系统所曝光的每一投影区域调整曝光位置等，因此，即使基板在其面内不均匀地发生变形，也可以按照每一投影区域追随变形进行曝光。
另外，相邻的投影区域可以共用形成在它们之间的对准标记。因此，检测对准标记的标记检测系统的数量是(投影光学系统的数量+1)即可，因此，可以抑制或者防止增加标记检测系统的数量。
附图说明
图1是示意地示出本发明的实施方式的曝光装置的概要结构的图，(a)是立体图，(b)是正面图。
图2是示意地示出被多个投影光学系统投射光能(曝光的光)的投影区域的形状、被各投影光学系统投射光能(曝光的光)的投影区域的相互的位置关系以及标记检测系统拍摄的位置和投影区域的位置关系的平面图。
图3是示意地示出作为曝光对象物的基板的结构、成为曝光对象的区域、被各投影光学系统照射光能的投影区域以及标记检测系统拍摄的位置(换言之，由标记检测系统检测的对准标记的位置)的平面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是示意地示出本发明的实施方式的曝光装置1的概要结构的图。(a)是立体图，(b)是正面图。本发明的实施方式的曝光装置1是所谓的多透镜扫描方式的曝光装置。即，本发明的实施方式的曝光装置1具备可以对作为曝光对象物的基板5照射光能(曝光的光)的多个投影光学系统15。并且，可以一边扫描基板5(具体地说，是表面涂覆有感光材料的基板)，一边由各投影光学系统15对基板5(的表面的感光材料)进行曝光。
如图1所示，本发明的实施方式的曝光装置1具备：照明单元11、规定数量的多个照明系统模块12、光掩模13、掩模台14、掩模台驱动部17、规定数量的多个投影光学系统15、规定数量的多个对准标记检测系统20、基板台16、基板台驱动部18以及控制单元19。
照明单元11可以对被掩模台14支撑的光掩模13照射光能(曝光的光)。该照明单元11可以采用与具有以往一般结构的透镜扫描方式的曝光装置的照明单元相同的结构的照明单元。因此，省略照明单元11的详细说明。简单地说明结构的一个例子的话，该照明单元11具备：光源、聚光镜、二色镜、波长选择过滤器、光波导以及其它规定部件。光源可以射出规定波长的光能(曝光的光)。在该光源中，可以应用超高压水银灯等。聚光镜可以聚敛从光源射出的光能(曝光的光)。二色镜反射聚光镜所聚敛的光能(曝光的光)中的曝光所需的波长的光能(曝光的光)，透过其它波长的光能(曝光的光)。波长选择过滤器可以使二色镜所反射的光能(曝光的光)中的曝光所需的波长的光能(曝光的光)透过。光波导将透过波长选择过滤器的光能(曝光的光)分支为规定的多路。
各照明系统模块12受到由照明单元11的光波导分支的光能(曝光的光)各自的照射，分别对光掩模13的表面照射光能。在这些照明系统模块12中，可以应用与以往一般的步进扫描方式的曝光装置的照明系统模块相同的结构。例如，各照明系统模块12具备：照明遮光板、中继透镜、作为光学积分器的复眼透镜以及聚光透镜等。照明遮光板相对于光能(曝光的光)的光路进退自由地配设，当配置于光路时，遮挡光能(曝光的光)，当从光路退避时，使光能(曝光的光)通过。由此，可以切换光能(曝光的光)的通过和遮挡。由此，从该多个照明系统模块12各自射出的光分别对光掩模13的不同的区域进行照明。
光掩模13是包括石英玻璃等的板状光学部件，形成有可以透过光能(曝光的光)的透光部和遮挡光能(曝光的光)的遮光部。该透光部和遮光部各自按规定的图案形成。该透光部和遮光部的图案被投射(转移)到作为曝光对象物的基板5的表面(所涂覆的感光材料)。
掩模台14是可以支撑光掩模13的台。该掩模台14可以在规定的扫描方向A上移动，以在规定方向上进行扫描曝光。另外，还可以在与扫描方向A大致成直角的方向上移动。并且，该掩模台14还可以在上下方向上进行微动，并且，在以上下方向为旋转轴的旋转方向上也可以微动。掩模台驱动部17具有用于使掩模台14在上述各方向上移动、微动的电机等。该掩模台驱动部17由控制单元19控制。在该掩模台14和掩模台驱动部17中，可以应用与以往一般的步进扫描方式的曝光装置的掩模台和掩模台驱动部相同的结构。因此，省略详细的说明。
投影光学系统15使形成于光掩模13的透光部和遮光部的图案在作为曝光对象物的基板5的表面成像，由此，可以将光掩模13的透光部和遮光部的图案投射(转移)到基板5的表面所涂覆的感光材料。在该投影光学系统15中，可以应用与以往一般的透镜扫描方式的曝光装置的投影光学系统相同的结构。因此，省略详细的说明。简单地说明的话，投影光学系统15具备：例如调整光能(曝光的光)的成像特性(成像位置、放大、缩小、旋转、变形等)的透镜移动器、设定投影像E(“投影像”是指由一个投影光学系统曝光的映射)的视野光圈、使光能(曝光的光)在基板表面成像的物镜以及其它规定的光学元件等。并且，该透镜移动器、视野光圈、物镜以及其它规定的光学元件等配设在镜筒的内部。
透镜移动器是配设在光能(曝光的光)的光路上的光学元件。通过调整该透镜移动器的姿态，可以调整光能(曝光的光)的光路。并且，通过调整光能(曝光的光)的光路，可以对在作为曝光对象物的基板5的表面成像的投影像E进行移动(位置、变位)、缩放比例(放大、缩小)、旋转、变形等调整。
沿着与光掩模13和作为曝光对象物的基板5的扫描方向A大致成直角的方向，大致锯齿状地配设该多个投影光学系统15。图2是示意地示出被多个投影光学系统15投射光能(曝光的光)的投影像E的形状、被各投影光学系统15投射光能(曝光的光)的投影像E的相互的位置关系以及标记检测系统20拍摄的位置和各投影像E的位置关系的平面图。如图2所示，设定被一个投影光学系统15投射光能(曝光的光)的投影像E，使其大致成为梯形。并且，进行设定，使得被各投影光学系统15投射光能(曝光的光)的投影像E沿着与扫描方向A大致成直角的方向大致锯齿状地排列。
并且，设定光能(曝光的光)所投射的各投影像E，使得相邻区域的端部(相当于梯形的斜边的区域。连接部)沿着与扫描方向A大致成直角的方向相互地重合。通过这样设定，当沿着扫描方向A进行扫描曝光时，可以在连接部和非连接部的区域，使曝光量大致相等。另外，采用如下设定：设置各投影光学系统15投射光能(曝光的光)的投影像E各自重合的区域(连接部)，由此，可以使相邻区域之间的光学像差的变化、曝光量的变化变得平缓。
回到图1进行说明，基板台16可以支撑作为曝光对象物的基板5(表面涂敷有感光材料的基板)。例如可以通过基板支架(省略图示)将作为曝光对象物的基板5支撑到基板台16上。该基板台16可以与掩模台14一样地在规定的扫描方向A上移动，以在规定的扫描方向A上进行扫描曝光。另外，也可以在与扫描方向A成直角的方向上进行移动。
基板台驱动部18如上所述，可以使基板5移动。该基板台驱动部18具有可以驱动基板台16的电机等。该基板台驱动部18由控制单元19控制。
掩模台驱动部17和基板台驱动部18被控制单元19分别独立地控制。因此，掩模台14和基板台16分别被掩模台驱动部17和基板台驱动部18进行驱动，并且可以独立地移动。控制单元19一边监视掩模台14和基板台16的位置，一边控制掩模台驱动部17和基板台驱动部18。由此，可以相对于照明单元11和投影光学系统15，以任意的速度在规定的方向上同步地移动光掩模13和作为曝光对象物的基板5。
这样，本发明的实施方式的曝光装置1可以相对于照明单元11和投影光学系统15，使光掩模13(支撑其的掩模台14)和作为曝光对象物的基板5(支撑其的基板台16)在扫描方向A上同步地移动。并且，可以对光掩模13照射光能(曝光的光)，将形成于光掩模13的透光部和遮光部的图案通过投影光学系统15投射(转移)到基板5的表面(所涂敷的感光材料)。
本发明的实施方式的曝光装置1具备(投影光学系统15的数量+1)个标记检测系统20。并且，这些标记检测系统20沿着投影光学系统15的排列方向，大致直列地排列在相邻的投影光学系统15之间以及两端的投影光学系统15的外侧。即，如图2所示，设定为可以拍摄位于各投影光学系统15的投影像E彼此的连接部(的沿着扫描方向A的延长线上)的规定的区域以及位于与扫描方向A大致成直角方向的两端的投影像E的外侧的规定的区域。
并且，在与扫描方向A大致成直角的方向上直列地配设由各标记检测系统20可以拍摄的区域。此外，在图2中，示出了拍摄锯齿状排列的投影像E的外侧的区域的设定，但是也可以是拍摄被各投影像E夹着的区域的结构。另外，示出了设定为标记检测系统20所拍摄的区域直列地(一列地)排列的结构，但是不是必须是拍摄直列地排列的区域的结构。总之，只要是可以拍摄位于投影像E彼此的连接部(的沿着扫描方向A的延长线上)的规定的区域的结构即可。
配设该各标记检测系统20，使其能与形成于基板5的对准标记52对置。并且，各标记检测系统20可以检测形成于基板5的对准标记52。
在本发明的实施方式的曝光装置1的各标记检测系统20中，可以应用与以往一般的透镜扫描方式的曝光装置的标记检测系统相同的结构。因此，省略详细说明。例如标记检测系统20具备对准用光源和拍摄单元。在对准用光源中，可以应用能够射出规定波长的检测光的卤化灯等。在拍摄单元中，可以应用公知的各种CCD照相机等。拍摄单元将拍摄的图像数据传送到控制单元19，控制单元19根据该图像数据进行图像处理，算出拍摄的对准标记52的位置信息。
图3是示意地示出作为曝光对象物的基板5的结构、成为曝光对象的区域、由各投影光学系统15照射光能的投影区域F(“投影区域”是指由一个投影光学系统15照射光能的区域)以及标记检测系统20拍摄的位置(换言之，由标记检测系统20检测的对准标记52的位置)的平面图。此外，成为曝光对象的区域53作为整体包括多个投影区域F。此外，在图3中，示出一个成为曝光对象的区域具有七个投影区域F(F1～F7)的结构。并且，相邻的投影区域F有一部分重合。该重合部分是连接部。
如图3所示，各投影区域F1～F7在扫描方向A上是细长的带状区域。并且，多个(在本实施方式中是7个)投影区域F1～F7在与扫描方向A成直角的方向上排列。在此，相邻的投影区域F1～F7彼此有一部分相互重合(该重合的部分是连接部)。
作为曝光对象物的基板5(表面涂敷有感光材料的基板5)中，形成有用于曝光的位置对准等的多个对准标记52。具体地如图3所示，形成于成为曝光对象的区域53的外侧且各投影区域F1～F7的四角附近。换言之，形成于成为曝光对象的区域53的外侧且相邻的投影区域F1～F7彼此的连接部的大致延长线上以及两端的成为投影区域F1、F7的曝光对象的区域外侧的边(与扫描方向A平行的边)的延长线上。因此，作为整体，在成为曝光对象的区域53的扫描方向A两端外侧，分别形成有(投影区域F1～F7的数量+1)个该对准标记52(52a～52h、52i～52p)。并且，沿着与扫描方向A大致成直角的方向，直列地排列这些对准标记52(52a～52h、52i～52p)。此外，作为各对准标记52的形状，可以优选形状大致为X字状的标记，但是也可以是其它的形状，例如是圆形的标记、大致方形的标记。
根据这样的结构，例如投影区域F1可以根据形成于其四角外侧的四个对准标记52a、52b、52i、52j进行定位和算出投影区域F1的形状。同样地，投影区域F2可以根据形成于其四角外侧的四个对准标记52b、52c、52j、52k进行定位和算出投影区域F2的形状。
这样，相互相邻的投影区域F彼此可以共用在其之间形成的对准标记。例如，投影区域F1和投影区域F2可以共用对准标记52b、52j。另外，投影区域F2和投影区域F3可以共用对准标记52c、52k。因此，可以对每一投影区域F进行曝光的位置对准以及算出投影区域F的形状等。此时，因为可以共用对准标记，因此可以抑制增加标记检测系统20的数量。因此，即使例如发生起因于基板的温度分布不均匀的变形量的不均匀，也可以对各投影区域F逐一地进行定位以及算出变形量。因此，可以实现抑制增加拍摄单元的数量且提高曝光的定位精度。
下面，说明对准处理和曝光处理的动作的一个例子。
控制单元19使基板台16移动，使各标记检测系统20与形成于成为曝光对象的区域53的扫描方向A的一端侧的各对准标记52(52a～52h)对置。在本发明的实施方式中，根据标记检测系统20的配设间隔来设定形成于基板的对准标记52的间隔。因此，当使基板5移动到规定的位置时，各标记检测系统20分别同时与规定的对准标记52(52a～52h)对置。并且，标记检测系统20分别检测规定的对准标记52(52a～52h)。
接着，控制单元19使基板台16在扫描方向A上移动，使其与形成于成为曝光对象的区域53的扫描方向A的另一端的对准标记52(52h～52n)对置。并且，各标记检测系统20分别同时检测规定的对准标记52(52i～52p)。
这样，控制单元19对于各投影区域F(F1～F7)，检测形成于各投影区域F的四角外侧的4个对准标记52。并且，算出各对准标记52的位置信息，根据算出的对准标记52的位置信息，算出各投影区域F(F1～F7)的尺寸、形状。并且，根据该计算结果，算出各投影光学系统15投射的图案的移动量、缩放量、旋转量等校正数据。
下面，控制单元19根据算出的校正参数，校正各投影光学系统15的像特性，对投影区域F(F1～F7)进行曝光。具体地说，使掩模台14和基板台16同步地在扫描方向A上移动，且各投影光学系统15分别对规定的投影区域F(F1～F7)进行曝光。
即，控制单元19使基板台16移动，使得投影光学系统15与成为曝光对象的区域53的扫描方向A的一端部对置。同时控制单元19也使掩模台14移动到成为曝光对象的区域53的扫描方向A的一端部，相对于基板5进行光掩模13的位置对准。并且，相对于投影光学系统15在扫描方向A上同步地移动光掩模13和作为曝光对象物的基板5，且通过光掩模13和照明单元11(照明系统模块12)进行照射，由此对投影区域F进行曝光处理。在此，根据事先求出的校正参数来调整透镜移动器的姿态且进行扫描曝光。
根据这样的结构，即使产生例如起因于基板的温度分布的不均匀的变形量的不均匀，也可以对每一投影区域F进行定位和算出变形量。因此，可望提高曝光的定位精度。
工业上的可利用性
此外，上述实施方式的曝光装置是具有彼此相邻的多个投影光学系统的、所谓多透镜扫描型曝光装置，但是即使是投影光学系统是1个的扫描型曝光装置也可以应用本发明。并且，没有限定于扫描型曝光装置，统一型曝光装置(所谓步进)当然也可以应用本发明。

Claims (3)

1.一种曝光装置，是可以对作为曝光对象物的基板进行曝光的步进扫描方式的曝光装置，其特征在于：
具备可以检测形成于上述基板的表面的对准标记的多个标记检测系统和可以分别对规定的投影区域照射光能的多个投影光学系统，上述标记检测系统配设在相邻的上述投影光学系统彼此之间以及上述多个投影光学系统的两端。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：
当对设定于上述曝光对象物的某一投影区域和与该一投影区域相邻的另一投影区域进行曝光时，共用设置在上述某一投影区域与另一投影区域之间的对准标记，进行上述某一投影区域和上述另一投影区域的定位。
3.一种曝光方法，其特征在于：
当对设定于上述曝光对象物的某一投影区域和与该一投影区域相邻的另一投影区域进行曝光时，共用设置在上述某一投影区域与另一投影区域之间的对准标记，进行上述某一投影区域和上述另一投影区域的定位。
CN2009801216138A 2008-06-09 2009-04-22 曝光装置和曝光方法 Pending CN102057331A (zh)

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