JP2011100999A - Method of manufacturing liquid crystal display device and aligner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a liquid crystal display device of improved angle of field and response speed. <P>SOLUTION: A mask in which two cyclic patterns are arrayed in first direction and second direction, being different from each other, is loaded on a mask stage. The mask pattern is transferred onto a substrate through a partial projection optical system, with the light quantity distribution of exposure light at pupil plane IPP of partial lighting system being such one as the light quantity becomes larger in regions 43A and 43B that run optical axis AXI of the partial lighting system and a pair of points 42A and 42B symmetrical about the optical axis AXI and positioned on a first straight line (X axis) running in the direction corresponding to the intermediate direction between the first direction and the second direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示素子の製造方法、及びこの製造方法を実施するために使用できる露光装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display element and an exposure apparatus that can be used to carry out this manufacturing method.

近年、フラットパネル型テレビやラップトップ型のコンピュータ及び携帯電話機等の各種の情報表示装置及び情報処理装置の普及に伴い、表示パネルの高性能化が要請されている。このような要請に応えるために、IPS(In Plane Switching)方式及びVA(Vertical Alignment: 垂直配向)方式等の、表示画素の電極又は電極上に微細な格子パターンを形成した液晶表示素子(液晶表示装置)が開発されている。特に、VA方式の液晶表示素子では、表示の応答性を高速化し、視野角を広げ、さらに透過率を向上するために、電極又は電極上に形成する微細な格子パターンのピッチは6μm程度に微細化されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, with the widespread use of various information display devices and information processing devices such as flat panel televisions, laptop computers and mobile phones, there has been a demand for higher performance display panels. In order to meet such demands, liquid crystal display elements (liquid crystal display) such as IPS (In Plane Switching) method and VA (Vertical Alignment: vertical alignment) method, etc., in which fine lattice patterns are formed on the electrodes of the display pixels Equipment) has been developed. In particular, in the VA liquid crystal display element, the pitch of the fine lattice pattern formed on the electrode or the electrode is as fine as about 6 μm in order to increase the display response speed, widen the viewing angle, and further improve the transmittance. (For example, refer to Patent Document 1).

また、視野角の一層の向上のために、各画素を複数のドメインに分割したMVA(Multi-domain Vertical Alignment) 方式の液晶表示素子では、分割された各ドメインにおいて、上記の微細な格子パターンの周期方向を変更することが行われている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、液晶表示素子の微細な格子パターンは、リソグラフィー工程で形成されるとともに、液晶表示素子のような大型の基板の全面を露光するには、大フィールドの投影光学系を備えた露光装置が必要である。そのため、投影光学系を複数のそれぞれ開口数が0.1未満程度の部分投影光学系から構成したマルチレンズ方式の露光装置が開発されている(例えば、特許文献3参照)。
In addition, in the MVA (Multi-domain Vertical Alignment) type liquid crystal display element in which each pixel is divided into a plurality of domains in order to further improve the viewing angle, the above-described fine lattice pattern is formed in each divided domain. Changing the periodic direction is performed (for example, refer to Patent Document 2).
By the way, a fine lattice pattern of a liquid crystal display element is formed by a lithography process, and in order to expose the entire surface of a large substrate such as a liquid crystal display element, an exposure apparatus equipped with a large-field projection optical system is required. It is. Therefore, a multi-lens type exposure apparatus has been developed in which the projection optical system is composed of a plurality of partial projection optical systems each having a numerical aperture of less than about 0.1 (for example, see Patent Document 3).

特開2002−107730号公報JP 2002-107730 A 特開2001−235748号公報JP 2001-235748 A 特開2001−330964号公報JP 2001-330964 A

従来の表示画素の電極又は電極上に微細な格子パターンを形成した液晶表示素子において、さらに応答速度を向上させるためには、その格子パターンのピッチの一層の微細化が必要である。しかしながら、従来のマルチレンズ方式のような液晶表示素子用の露光装置では、投影光学系(又は部分投影光学系)には100mm以上の大視野が要求されるため、開口数の増大(大NA化)が難しく、よって、より微細なピッチの格子パターンを形成するのは困難であった。   In a conventional liquid crystal display element in which a fine lattice pattern is formed on an electrode of a display pixel or the electrode, in order to further improve the response speed, it is necessary to further refine the pitch of the lattice pattern. However, in a conventional exposure apparatus for a liquid crystal display element such as a multi-lens method, the projection optical system (or partial projection optical system) requires a large field of view of 100 mm or more, so that the numerical aperture is increased (large NA). Therefore, it is difficult to form a lattice pattern with a finer pitch.

本発明の態様は、このような事情に鑑み、視野角や応答速度が向上した液晶表示素子の製造方法、及びその製造方法を実施するために使用できる露光装置を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, it is an object of an aspect of the present invention to provide a method for manufacturing a liquid crystal display element with an improved viewing angle and response speed, and an exposure apparatus that can be used to implement the method.

本発明の第1の態様によれば、所定ピッチを有する周期パターンであって互いに異なる第1方向及び第2方向にそれぞれ配列された第1パターン及び第2パターンを含む素子用パターンが形成されたマスクを露光装置の投影光学系の物体面側に配置することと、その露光装置の露光光でそのマスクを照明する照明系の瞳面又はこの近傍の面におけるその露光光の光量分布を、その照明系の光軸を通り、その第1方向とその第2方向との中間方向に対応する方向に伸びる第1直線上にあって、その光軸からそれぞれ反対の方向にありその光軸との距離が互いに等しい第1点及び第2点を含む第1領域及び第2領域における光量が他の領域における光量よりも大きくなるようにして、そのマスクのその素子用パターンをその投影光学系を介してその液晶表示素子の基板に転写することと、そのパターンが転写されたその基板を処理することと、を含む液晶表示素子の製造方法が提供される。   According to the first aspect of the present invention, an element pattern including a first pattern and a second pattern, which are periodic patterns having a predetermined pitch and are arranged in different first and second directions, respectively, is formed. The mask is disposed on the object plane side of the projection optical system of the exposure apparatus, and the light quantity distribution of the exposure light on the pupil plane of the illumination system that illuminates the mask with the exposure light of the exposure apparatus or in the vicinity thereof, It is on a first straight line that passes through the optical axis of the illumination system and extends in a direction corresponding to the intermediate direction between the first direction and the second direction, and is in the opposite direction from the optical axis and with the optical axis. The light amount in the first region and the second region including the first point and the second point having the same distance is larger than the light amount in the other region, and the element pattern of the mask is passed through the projection optical system. Teso And it is transferred to the substrate of the liquid crystal display device, a method of manufacturing a liquid crystal display device comprising a treating the substrate on which the pattern has been transferred, is provided.

また、本発明の第2の態様によれば、露光光でマスクのパターンを介して基板を露光する露光装置において、その露光光でそのマスクのパターンを照明する照明系と、その照明系の瞳面又はこの近傍の面におけるその露光光の光量分布を、その照明系の光軸を通り、そのマスクのパターン面において互いに交差する第1方向と第2方向との中間方向に対応する方向に伸びる第1直線上にあって、その光軸からそれぞれ反対の方向にありその光軸との距離が互いに等しい第1点及び第2点を含む第1領域及び第2領域における光量が他の領域における光量よりも大きくなるように設定可能な光量分布設定装置と、そのマスクのパターンの像をその基板の表面に形成する複数の部分投影光学系よりなる投影光学系と、そのマスクのその複数の部分投影光学系に対する所定方向への移動と、その基板のその所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うステージ系と、を備える露光装置が提供される。   According to the second aspect of the present invention, in an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light through a mask pattern, an illumination system that illuminates the mask pattern with the exposure light, and a pupil of the illumination system The light quantity distribution of the exposure light on the surface or a surface in the vicinity thereof extends in a direction corresponding to an intermediate direction between the first direction and the second direction intersecting each other on the pattern surface of the mask through the optical axis of the illumination system. The amount of light in the first region and the second region on the first straight line and in the opposite direction from the optical axis and including the first point and the second point that are equal to each other is equal to the optical axis in the other region. A light quantity distribution setting device that can be set to be larger than the light quantity; a projection optical system comprising a plurality of partial projection optical systems that form an image of the mask pattern on the surface of the substrate; and the plurality of parts of the mask And moving in a predetermined direction with respect to projection optical system, a stage system for performing synchronization with the movement in the direction corresponding to the predetermined direction of the substrate, the exposure apparatus comprising a are provided.

本発明の液晶表示素子の製造方法によれば、照明系の瞳面又はこの近傍の面における第1領域(又は第2領域)からの光束がマスクの第1パターン又は第2パターンに照明されると、投影光学系の瞳面において、その第1パターン又は第2パターンからの0次光がその第1領域(又は第2領域)と共役な位置(光軸から離れた位置)を通過し、その第1パターン又は第2パターンからの1次回折光が、その0次光から第1方向又は第2方向に対応する方向に離れた位置を通過する。従って、基板にその第1パターン及び第2パターンの像がそれぞれ高いコントラストで形成されるため、その第1パターン及び第2パターン(微細な格子パターン)のピッチをより微細化できる。   According to the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, the light flux from the first region (or the second region) on the pupil plane of the illumination system or a surface in the vicinity thereof is illuminated onto the first pattern or the second pattern of the mask. And, on the pupil plane of the projection optical system, the zero-order light from the first pattern or the second pattern passes through a position conjugate with the first area (or the second area) (position away from the optical axis), The first-order diffracted light from the first pattern or the second pattern passes through a position away from the zero-order light in a direction corresponding to the first direction or the second direction. Accordingly, since the images of the first pattern and the second pattern are formed on the substrate with high contrast, the pitch of the first pattern and the second pattern (fine lattice pattern) can be further miniaturized.

また、本発明によれば、0次光が投影光学系の光軸を中心とする領域を通過する通常の照明方式を用いる場合に比べて、同じ投影光学系を用いても、投影光学系の瞳面において第1パターン及び第2パターンからの0次光と1次回折光との距離を長くできるため、転写できる第1パターン及び第2パターンのピッチを微細化できる。従って、基板に形成する格子パターンのピッチを小さくできるため、応答速度が向上した液晶表示素子を容易に製造できる。   In addition, according to the present invention, even when the same projection optical system is used, the projection optical system can be compared with a case where a normal illumination system in which zero-order light passes through a region centered on the optical axis of the projection optical system is used. Since the distance between the 0th order light and the 1st order diffracted light from the first pattern and the second pattern can be increased on the pupil plane, the pitch of the first pattern and the second pattern that can be transferred can be miniaturized. Therefore, since the pitch of the lattice pattern formed on the substrate can be reduced, a liquid crystal display element with improved response speed can be easily manufactured.

また、本発明の露光装置を用いて、本発明の液晶表示素子の製造方法を実施できる。   Moreover, the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention can be implemented using the exposure apparatus of this invention.

(A)は実施形態の一例で製造される液晶表示素子の概略構成を示す拡大断面図、(B)は図1(A)のB−B’部分の断面図、(C)は実施形態の変形例の液晶表示素子の概略構成を示す拡大断面図である。(A) is expanded sectional view which shows schematic structure of the liquid crystal display element manufactured by an example of embodiment, (B) is sectional drawing of the BB 'part of FIG. 1 (A), (C) is embodiment of embodiment. It is an expanded sectional view showing a schematic structure of a liquid crystal display element of a modification. 実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the exposure apparatus of an example of embodiment. 図2の照明系の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the illumination system of FIG. 図2の一つの部分投影光学系を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one partial projection optical system of FIG. (A)は図2の照明系の一部を示す図、(B)は図5(A)の強度分布設定装置14bを示す側面図、(C)は図5(A)の開口絞り板12bを示す底面図である。(A) is a diagram showing a part of the illumination system of FIG. 2, (B) is a side view showing the intensity distribution setting device 14b of FIG. 5 (A), and (C) is the aperture stop plate 12b of FIG. 5 (A). FIG. 第1のマスクのパターンの一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of pattern of a 1st mask. (A)は第1のマスクのパターンを照明する照明系の瞳面の光量分布を示す図、(B)は投影光学系の瞳面における第1のマスクのパターンからの回折光の分布を示す図である。(A) is a diagram showing a light amount distribution on the pupil plane of the illumination system that illuminates the first mask pattern, and (B) shows a distribution of diffracted light from the first mask pattern on the pupil plane of the projection optical system. FIG. (A)は第1のマスクの変形例のパターンを照明する照明系の瞳面の光量分布を示す図、(B)は投影光学系の瞳面における解像限界のパターンからの回折光の分布を示す図である。(A) is a figure which shows the light quantity distribution of the pupil plane of the illumination system which illuminates the pattern of the modification of a 1st mask, (B) is distribution of the diffracted light from the pattern of the resolution limit in the pupil plane of a projection optical system FIG. 第2のマスクのパターンの一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of pattern of a 2nd mask. 第3のマスクのパターンの一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of pattern of a 3rd mask. (A)は第3のマスクのパターンを照明する照明系の瞳面の光量分布を示す図、(B)は投影光学系の瞳面における第3のマスクのパターンからの回折光の分布を示す図である。(A) is a diagram showing a light amount distribution on the pupil plane of the illumination system that illuminates the third mask pattern, and (B) shows a diffracted light distribution from the third mask pattern on the pupil plane of the projection optical system. FIG. 実施形態の一例で製造中の液晶表示素子のTFT側のガラス基板TGのTFTパターンの形成面の一部を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a part of a TFT pattern forming surface of a glass substrate TG on the TFT side of a liquid crystal display element being manufactured in an example of an embodiment. 実施形態の一例で微細な格子パターンの形成が終了した状態におけるTFT側のガラス基板TGのパターン形成面の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of pattern formation surface of glass substrate TG by the side of TFT in the state where formation of the fine lattice pattern was completed in an example of an embodiment. 図12のガラス基板TGに形成されるパターンの変化を示す拡大図であり、(A)、(C)、(E)、(G)はそれぞれ図12中のトランジスタTR5付近の回路パターンを示す拡大図、(B)、(D)、(F)、(H)はそれぞれ図12のA−A’部分のトランジスタTR5付近の拡大断面図である。FIG. 13 is an enlarged view showing a change in a pattern formed on the glass substrate TG of FIG. 12, wherein (A), (C), (E), and (G) are enlarged views showing circuit patterns near the transistor TR5 in FIG. 12, respectively. FIGS. 12B, 12D, 12F, and 11H are enlarged cross-sectional views in the vicinity of the transistor TR5 in the AA ′ portion of FIG. 実施形態の一例で完成した液晶表示素子の一部を示す図13のB−B’部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the B-B 'part of Drawing 13 showing some liquid crystal display elements completed in an example of an embodiment. 実施形態の一例の液晶表示素子の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the liquid crystal display element of an example of embodiment. 実施形態の変形例で使用される第4のマスクのパターンの一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of pattern of the 4th mask used in the modification of embodiment.

本発明の実施形態の一例につき図1〜図16を参照して説明する。
図1(A)は、本実施形態で製造されるVA(Vertical Alignment: 垂直配向)方式でアクティブマトリクス駆動型の液晶表示素子(液晶表示装置)20の一つの表示画素内の概略構成を示す拡大断面図であり、図1(B)は、図1(A)のB−B’部分の断面図である。図1(A)において、液晶表示素子20は基本的に、液晶分子22aを含む液晶層22と、液晶層22を挟持するTFT(Thin Film Transistor)側のガラス基板21A及びカラーフィルター側のガラス基板21Bと、ガラス基板21Aの上面に形成された透明な画素電極23Aと、ガラス基板21Bの底面に画素電極23Aに対向するように形成された透明な対向電極23Bとを備えている。画素電極23A及び対向電極23Bは、それぞれITO(Indium Tin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)等より形成されている。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is an enlarged view showing a schematic configuration in one display pixel of a liquid crystal display element (liquid crystal display device) 20 of an active matrix drive type by a VA (Vertical Alignment) method manufactured in this embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view of the BB ′ portion of FIG. 1A. 1A, a liquid crystal display element 20 basically includes a liquid crystal layer 22 containing liquid crystal molecules 22a, a TFT (Thin Film Transistor) side glass substrate 21A that sandwiches the liquid crystal layer 22, and a color filter side glass substrate. 21B, a transparent pixel electrode 23A formed on the upper surface of the glass substrate 21A, and a transparent counter electrode 23B formed on the bottom surface of the glass substrate 21B so as to face the pixel electrode 23A. The pixel electrode 23A and the counter electrode 23B are made of ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), respectively.

さらに、液晶表示素子20は、ガラス基板21Aに形成された画素電極23Aの表面に電極23A,23B間に形成される電界パターンを変形するように所定ピッチで所定方向に形成された、微細な周期的な構造としての第1の格子パターン24Aと、ガラス基板21Bに形成された対向電極23Bの表面に例えば格子パターン24Aと位相がほぼ180°異なるように形成された、微細な周期的な構造としての第3の格子パターン24Cとを備えている。格子パターン24A,24Cは周期的な凸パターンである。なお、液晶表示素子20の一つの表示画素内で、例えば格子パターン24A及び24Cにそれぞれ連結されるように又は近接して、かつ格子パターン24A,24Cと同じピッチで周期方向が異なるように微細な周期的な構造としての第2及び第4の格子パターン(不図示)も形成されている。これらの第1〜第4の格子パターン24A,24C等は、誘電体(絶縁材料)又は導電性材料から形成される。格子パターン24A,24C等は、液晶表示素子20に導入される光束が通過できるように、例えば可視光に対して透明な材料より形成するのが好ましい。   Further, the liquid crystal display element 20 has a fine period formed in a predetermined direction at a predetermined pitch so as to deform the electric field pattern formed between the electrodes 23A and 23B on the surface of the pixel electrode 23A formed on the glass substrate 21A. As a fine periodic structure, the first lattice pattern 24A as a typical structure and the surface of the counter electrode 23B formed on the glass substrate 21B are formed so that the phase of the lattice pattern 24A differs from that of the lattice pattern 24A by approximately 180 °, for example. The third lattice pattern 24C is provided. The lattice patterns 24A and 24C are periodic convex patterns. Note that, within one display pixel of the liquid crystal display element 20, for example, it is finely connected to or adjacent to the lattice patterns 24A and 24C and different in the periodic direction at the same pitch as the lattice patterns 24A and 24C. Second and fourth lattice patterns (not shown) as periodic structures are also formed. These first to fourth lattice patterns 24A, 24C and the like are formed of a dielectric (insulating material) or a conductive material. The lattice patterns 24A, 24C and the like are preferably formed of a material transparent to visible light, for example, so that the light beam introduced into the liquid crystal display element 20 can pass through.

本実施形態において、格子パターン24A,24C等のピッチは一例として3〜5μmであることが好ましい。その範囲内で、一例として、格子パターン24A,24C等の線幅は2μm程度でピッチは4μm程度である。ただし、格子パターン24A,24C等のピッチは3μm以下又は5μm以上も可能である。
さらに、液晶表示素子20は、画素電極23Aの表面に格子パターン24Aを覆うように形成された分子配向膜25Aと、対向電極23Bの表面に格子パターン24Cを覆うように形成された分子配向膜25Bと、ガラス基板21Aの下面に形成されて第1の光吸収軸P(図1(B)参照)を有する偏光膜(ポラライザ)26Aと、ガラス基板21Bの上面に形成されて第1の光吸収軸Pに直交する第2の光吸収軸Aを有する偏光膜(アナライザ)26Bとを備えている。分子配向膜25A,25Bは液晶層22に接触し、液晶層22中の液晶分子22aを、画素電極23A及び対向電極23Bの間に電界が印加されていない非駆動状態において、液晶層22の境界面に対して略垂直な方向に規制する。従って、非駆動状態では、液晶表示素子20に入射する光束はほぼ遮光される。
In the present embodiment, the pitch of the lattice patterns 24A, 24C and the like is preferably 3 to 5 μm as an example. Within that range, as an example, the line width of the lattice patterns 24A, 24C, etc. is about 2 μm and the pitch is about 4 μm. However, the pitch of the lattice patterns 24A, 24C, etc. can be 3 μm or less or 5 μm or more.
Furthermore, the liquid crystal display element 20 includes a molecular alignment film 25A formed on the surface of the pixel electrode 23A so as to cover the lattice pattern 24A, and a molecular alignment film 25B formed on the surface of the counter electrode 23B so as to cover the lattice pattern 24C. And a polarizing film (polarizer) 26A formed on the lower surface of the glass substrate 21A and having a first light absorption axis P (see FIG. 1B), and a first light absorption formed on the upper surface of the glass substrate 21B. And a polarizing film (analyzer) 26B having a second light absorption axis A orthogonal to the axis P. The molecular alignment films 25A and 25B are in contact with the liquid crystal layer 22, and the liquid crystal molecules 22a in the liquid crystal layer 22 are in a non-driven state where no electric field is applied between the pixel electrode 23A and the counter electrode 23B. Restrict in a direction substantially perpendicular to the surface. Therefore, in the non-driven state, the light beam incident on the liquid crystal display element 20 is substantially shielded.

一例として、液晶層22としては、メルク社より市販されている負の誘電率異方性を有する液晶を使うことができ、分子配向膜25A,25BとしてはJSR社より提供される垂直配向膜を使用することができる。典型的な例では、ガラス基板21A及び21Bは、液晶層22の厚さが約4μmになるように適当なスペーサを使って組み立てられる。さらに、一例として、格子パターン24A,24C等(微細な周期的な構造)は、透明な誘電体であるポジ型のフォトレジストから形成でき、このようなフォトレジストとしてはJSR社のポジ型レジストPC403等を使用できる。格子パターン24A,24Cは、例えば約0.4μmの厚さに形成するのが好ましい。   As an example, the liquid crystal layer 22 can be a liquid crystal having negative dielectric anisotropy commercially available from Merck, and the molecular alignment films 25A and 25B are vertical alignment films provided by JSR. Can be used. In a typical example, the glass substrates 21A and 21B are assembled using appropriate spacers so that the liquid crystal layer 22 has a thickness of about 4 μm. Further, as an example, the lattice patterns 24A, 24C and the like (fine periodic structure) can be formed from a positive photoresist which is a transparent dielectric, and as such a photoresist, a positive resist PC403 manufactured by JSR Corporation. Etc. can be used. The grid patterns 24A and 24C are preferably formed to a thickness of about 0.4 μm, for example.

図1(B)は、画素電極23A及び対向電極23B間に駆動電圧が印加された、液晶表示素子20の駆動状態におけるガラス基板21Aの表面の液晶分子22aの配向状態を示している。図1(B)において、格子パターン24Aの各ラインパターンの延在方向(周期方向に直交する方向)は、偏光膜26A,26Bによる光吸収軸P,Aに対して45°で交差している。また、液晶分子22aは格子パターン24Aの形成する局所的に変形された電界の効果により、格子パターン24Aの延在方向に倒れた状態で配向している。従って、入射する光束に対する液晶表示素子20の当該表示画素における透過率が高くなる。実際には各表示画素内に第1の格子パターン24Aと周期方向が異なる第2の格子パターン(不図示)が形成されており、液晶分子22aの倒れる方向は第1及び第2の格子パターンで異なるため、液晶表示素子20は広い視野角特性を示す。   FIG. 1B shows an alignment state of the liquid crystal molecules 22a on the surface of the glass substrate 21A in a driving state of the liquid crystal display element 20 in which a driving voltage is applied between the pixel electrode 23A and the counter electrode 23B. In FIG. 1B, the extending direction (direction orthogonal to the periodic direction) of each line pattern of the lattice pattern 24A intersects the light absorption axes P and A by the polarizing films 26A and 26B at 45 °. . Further, the liquid crystal molecules 22a are aligned in a state of being tilted in the extending direction of the lattice pattern 24A due to the effect of the locally deformed electric field formed by the lattice pattern 24A. Therefore, the transmittance of the liquid crystal display element 20 in the display pixel with respect to the incident light flux is increased. Actually, a second lattice pattern (not shown) having a periodic direction different from that of the first lattice pattern 24A is formed in each display pixel. The liquid crystal molecules 22a are tilted in the first and second lattice patterns. Due to the difference, the liquid crystal display element 20 exhibits a wide viewing angle characteristic.

また、そのように駆動電界が形成された場合、個々の液晶分子22aが格子パターン24A等の延在方向に倒れるため、液晶分子のチルトが或る領域から他の領域へと伝搬する必要がなく、応答速度が非常に速くなる。さらに、本実施形態では、格子パターン24A等のピッチが3〜5μmと従来に比べて微細であるため、さらに高い応答速度が得られる。   Further, when such a driving electric field is formed, the individual liquid crystal molecules 22a are tilted in the extending direction of the lattice pattern 24A and the like, so that the tilt of the liquid crystal molecules need not propagate from one region to another region. The response speed will be very fast. Furthermore, in this embodiment, since the pitch of the lattice pattern 24A and the like is 3 to 5 μm, which is finer than the conventional one, a higher response speed can be obtained.

また、本実施形態の変形例として、図1(C)の液晶表示素子20Aで示すように、微細な周期的な構造を、ガラス基板21Aの画素電極23Aに形成された周期的な凹パターンよりなる第1の格子パターン24E、及びガラス基板21Bの対向電極23Bに形成された周期的な凹パターンよりなる第3の格子パターン24Gとしてもよい。格子パターン24E,24Gは、画素電極23A及び対向電極23Bに形成されたカットアウトパターンである。この構成例でも、格子パターン24E,24Gに連結されるように又は近接して、かつ格子パターン24E,24Gと同じピッチで周期方向が異なるように第2の格子パターン(不図示)及び第4の格子パターン(不図示)が形成されている。この構成例でも、格子パターン24E,24Gのピッチは3〜5μmが好ましい。   As a modification of the present embodiment, as shown by the liquid crystal display element 20A in FIG. 1C, a fine periodic structure is formed by a periodic concave pattern formed on the pixel electrode 23A of the glass substrate 21A. The first lattice pattern 24E and the third lattice pattern 24G made of a periodic concave pattern formed on the counter electrode 23B of the glass substrate 21B may be used. The grid patterns 24E and 24G are cut-out patterns formed on the pixel electrode 23A and the counter electrode 23B. Also in this configuration example, the second grating pattern (not shown) and the fourth grating pattern are connected to or close to the grating patterns 24E and 24G, and the periodic directions are different at the same pitch as the grating patterns 24E and 24G. A lattice pattern (not shown) is formed. Also in this configuration example, the pitch of the lattice patterns 24E and 24G is preferably 3 to 5 μm.

また、ガラス基板21Aの画素電極23Aの表面に格子パターン24Eを覆うように分子配向膜25Aが形成され、ガラス基板21Bの対向電極23Bの表面に格子パターン24Gを覆うように分子配向膜25Bが形成されている。液晶表示素子20Aにおいても、格子パターン24E,24G等が設けられているため、広い視野角特性が得られるとともに、高い応答速度が得られる。   Further, a molecular alignment film 25A is formed on the surface of the pixel electrode 23A of the glass substrate 21A so as to cover the lattice pattern 24E, and a molecular alignment film 25B is formed on the surface of the counter electrode 23B of the glass substrate 21B so as to cover the lattice pattern 24G. Has been. Also in the liquid crystal display element 20A, since the lattice patterns 24E, 24G and the like are provided, a wide viewing angle characteristic can be obtained and a high response speed can be obtained.

次に、本実施形態における液晶表示素子20の製造方法につき説明する。なお、液晶表示素子20において、格子パターン24A,24C以外の部分は周知技術で製造できるとともに、格子パターン24Cは格子パターン24Aと同様に製造できるため、以下では主に格子パターン24A及びこれに連結又は近接した格子パターンの製造方法につき説明する。   Next, a manufacturing method of the liquid crystal display element 20 in the present embodiment will be described. In the liquid crystal display element 20, the portions other than the lattice patterns 24A and 24C can be manufactured by a well-known technique, and the lattice pattern 24C can be manufactured in the same manner as the lattice pattern 24A. A method for manufacturing adjacent lattice patterns will be described.

まず、液晶表示素子20を製造するためのリソグラフィー工程で使用される露光装置の構成につき図2〜図11を参照して説明する。
図2は、本実施形態に係る露光装置EXの全体構成を概略的に示す斜視図、図3は、図2中の照明系ILSの構成を概略的に示す図、図4は、図2の投影光学系PLを構成する各部分投影光学系(投影光学ユニット)の構成を概略的に示す図である。露光装置EXは、複数の反射屈折型の部分投影光学系からなる投影光学系PLに対してマスクMと基板PTとを移動させつつ、マスクMのパターンをフォトレジストが塗布された基板PTの表面に投影露光するマルチレンズ方式の走査型露光装置である。
First, the configuration of an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing the liquid crystal display element 20 will be described with reference to FIGS.
2 is a perspective view schematically showing the overall configuration of the exposure apparatus EX according to the present embodiment, FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the illumination system ILS in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram in FIG. It is a figure which shows schematically the structure of each partial projection optical system (projection optical unit) which comprises the projection optical system PL. The exposure apparatus EX moves the mask M and the substrate PT with respect to the projection optical system PL composed of a plurality of catadioptric partial projection optical systems, and the pattern of the mask M is applied to the surface of the substrate PT coated with a photoresist. This is a multi-lens scanning exposure apparatus that performs projection exposure.

なお、露光時にマスクMのパターン面及び基板PTの表面は実質的に平行である。図2〜図4等において、マスクMのパターン面に平行な面(本実施形態ではほぼ水平面)内で、走査露光時のマスクM及び基板PTの移動方向(走査方向)に沿ってX軸を設定し、X軸に直交する方向(非走査方向)に沿ってY軸を設定し、X軸及びY軸に直交する方向にZ軸を設定して説明する。   Note that the pattern surface of the mask M and the surface of the substrate PT are substantially parallel during exposure. 2 to 4 and the like, the X axis is set along the moving direction (scanning direction) of the mask M and the substrate PT at the time of scanning exposure in a plane parallel to the pattern surface of the mask M (substantially horizontal plane in the present embodiment). A description will be given by setting, setting the Y axis along the direction orthogonal to the X axis (non-scanning direction), and setting the Z axis in the direction orthogonal to the X axis and the Y axis.

図2及び図3において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)を発生する例えば超高圧水銀ランプからなる光源1と、露光用の照明光でマスクMのパターン面の所定の複数の照明領域を均一な照度分布で照明する照明系ILSと、マスクMをマスクホルダ(不図示)を介してXY平面に平行に保持して移動するマスクステージMSと、マスクMのパターンの像を基板PTの表面に形成する投影光学系PLと、基板PTを保持して移動する基板ステージPS(図4参照)とを備えている。そして、楕円鏡2の第1焦点位置にある光源1から射出された照明光は、楕円鏡2及びミラー3を介して楕円鏡2の第2焦点位置に光源像を形成する。この第2焦点位置の近傍には、シャッター(不図示)が配置されている。   2 and 3, the exposure apparatus EX includes a light source 1 including, for example, an ultra-high pressure mercury lamp that generates illumination light (exposure light) for exposure, and a predetermined plurality of pattern surfaces of the mask M using the exposure illumination light. An illumination system ILS that illuminates the illumination area with a uniform illuminance distribution, a mask stage MS that moves the mask M in parallel with the XY plane via a mask holder (not shown), and an image of the pattern of the mask M A projection optical system PL formed on the surface of the substrate PT and a substrate stage PS (see FIG. 4) that holds and moves the substrate PT are provided. The illumination light emitted from the light source 1 at the first focal position of the elliptical mirror 2 forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the elliptical mirror 2 and the mirror 3. A shutter (not shown) is disposed in the vicinity of the second focal position.

開状態のシャッターを通過した照明光は、光軸AX0に沿って所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター6を含む第1リレーレンズ系5に入射する。波長選択フィルター6では、露光用の照明光(露光光)として、一例としてi線(波長365nm)を選択する。なお、波長選択フィルター6では、g線(波長436nm)とh線(波長405nm)とi線とを露光光として同時に選択してもよい。さらに、波長選択フィルター6では、例えばg線とh線とを同時に選択してもよく、h線とi線とを同時に選択してもよい。   The illumination light that has passed through the open shutter enters the first relay lens system 5 including the wavelength selection filter 6 that transmits only the light flux in a desired wavelength range along the optical axis AX0. The wavelength selection filter 6 selects i-line (wavelength 365 nm) as an example of illumination light (exposure light) for exposure. Note that the wavelength selection filter 6 may simultaneously select g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), and i-line as exposure light. Further, in the wavelength selection filter 6, for example, the g-line and the h-line may be selected simultaneously, or the h-line and the i-line may be selected simultaneously.

上記のように、露光装置EXを用いて例えば液晶表示素子20に形成する格子パターン24A,24C等のピッチを3〜5μmにする場合、露光光の波長は365〜486nm(0.365〜0.486μm)程度にすることが好ましい。
第1リレーレンズ系5を通過した照明光は、第2リレーレンズ系7を介して、ライトガイド8の入射端8aに入射する。ライトガイド8は、多数の光ファイバー素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバーであって、光源1の数(図2では1つ)と同じ数の入射端8aと、投影光学系PLを構成する部分投影光学系の数(図2では5つ)と同じ数の射出端8b〜8f(図3では射出端8bだけを示す)とを備えている。こうして、ライトガイド8の入射端8aへ入射した照明光は、その内部を伝播した後、5つの射出端8b〜8fから射出される。照明系ILSは、射出端8b〜8fとマスクMとの間に配置される複数(ここでは5つ)の部分照明系を有する。
As described above, when the pitch of the lattice patterns 24A, 24C and the like formed on the liquid crystal display element 20 is set to 3 to 5 μm using the exposure apparatus EX, the wavelength of the exposure light is 365 to 486 nm (0.365 to 0. (486 μm) is preferable.
The illumination light that has passed through the first relay lens system 5 enters the incident end 8 a of the light guide 8 via the second relay lens system 7. The light guide 8 is a random light guide fiber formed by bundling a large number of optical fiber strands at random, and has the same number of incident ends 8a as the number of light sources 1 (one in FIG. 2) and the projection optical system PL. The number of exit ends 8b to 8f (only the exit end 8b is shown in FIG. 3) is the same as the number of partial projection optical systems (5 in FIG. 2). In this way, the illumination light incident on the incident end 8a of the light guide 8 propagates through the inside thereof and then exits from the five exit ends 8b to 8f. The illumination system ILS has a plurality (here, five) partial illumination systems arranged between the emission ends 8b to 8f and the mask M.

図3において、ライトガイド8の射出端8bから射出された発散光束は、部分照明系81内でコリメートレンズ10bによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイインテグレータ(オプティカルインテグレータ)11bに入射する。フライアイインテグレータ11bは、多数の正屈折力のレンズエレメントをその中心軸線が光軸AXIに沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列したものである。フライアイインテグレータ11bに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面(射出面の近傍の面)である部分照明系81の瞳面(以下、照明瞳面という。)IPPに多数の二次光源よりなる面光源を形成する。   In FIG. 3, the divergent light beam emitted from the exit end 8b of the light guide 8 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 10b in the partial illumination system 81, and then enters the fly eye integrator (optical integrator) 11b. . The fly's eye integrator 11b is formed by arranging a large number of lens elements having positive refractive powers vertically and horizontally and densely so that the central axis extends along the optical axis AXI. The light beam incident on the fly eye integrator 11b is wavefront divided by a large number of lens elements, and the pupil plane of the partial illumination system 81 (hereinafter referred to as the illumination pupil plane) IPP, which is the rear focal plane (surface in the vicinity of the exit plane). A surface light source comprising a number of secondary light sources is formed.

照明瞳面IPP(又はこの近傍の面)には複数の開口絞りが形成されたスライド可能な開口絞り板12bが配置されている。フライアイインテグレータ11bから射出され、開口絞り板12b中の一つの開口絞りを通過した照明光は、コンデンサーレンズ系13bを介してマスクMのパターン面のY方向に、フライアイインテグレータの各要素の形状に相似な細長い概長方形形状の照明領域を照明する。照明瞳面IPPは、マスクMのパターン面に対して光学的にフーリエ変換の関係にある。すなわち、照明瞳面IPP上の任意の一点を射出した照明光は、概ね平行光となって、マスクMのパターン面に対して上記任意の一点の位置に応じた入射角をもって入射する。逆に言えば、マスクMのパターン面上の任意の一点に照射する照明光は、その照明光の照明瞳面IPP上における位置に応じた入射角で、マスクMのパターン面に照射される。開口絞り板12b中の開口絞りによって、二次光源の形状と、部分照明系81からマスクMに入射する光束の最大の開口数NAILの対応する投影光学系(本実施形態では部分投影光学系PL1)の入射側の開口数NAinに対する比の値であるコヒーレンスファクタ(σ値)(=NAIL/NAin)と、が決定される。   A slidable aperture stop plate 12b having a plurality of aperture stops is disposed on the illumination pupil plane IPP (or a surface in the vicinity thereof). Illumination light emitted from the fly eye integrator 11b and passing through one aperture stop in the aperture stop plate 12b passes through the condenser lens system 13b in the Y direction of the pattern surface of the mask M in the shape of each element of the fly eye integrator. Illuminates a long, roughly rectangular illumination area similar to. The illumination pupil plane IPP is optically Fourier-transformed with respect to the pattern surface of the mask M. That is, the illumination light emitted from an arbitrary point on the illumination pupil plane IPP becomes substantially parallel light and enters the pattern surface of the mask M with an incident angle corresponding to the position of the arbitrary point. In other words, the illumination light applied to an arbitrary point on the pattern surface of the mask M is applied to the pattern surface of the mask M at an incident angle corresponding to the position of the illumination light on the illumination pupil plane IPP. By the aperture stop in the aperture stop plate 12b, the projection optical system corresponding to the shape of the secondary light source and the maximum numerical aperture NAIL of the light beam incident on the mask M from the partial illumination system 81 (in this embodiment, the partial projection optical system PL1). ) Is determined as a coherence factor (σ value) (= NAIL / NAin), which is a ratio of the numerical aperture NAin to the numerical aperture NAin on the incident side.

コリメートレンズ10bからコンデンサーレンズ系13bまでの光学部材を含んで部分照明系81が構成されている。同様に、図2の射出端8c〜8fとマスクMとの間にも部分照明系81と同じ構成の部分照明系(図2ではそのうちのコンデンサーレンズ系のみを図示している)が配置されている。
図5(A)は、図3の部分照明系81及び射出端8dの後段の部分照明系83のさらに詳細な構成を示す。図5(A)において、コリメートレンズ10bとフライアイインテグレータ11bとの間に、強度分布設定装置14bが配置されている。図5(B)は、強度分布設定装置14bを+Y方向から見た側面図である。図5(B)において、強度分布設定装置14bは、XZ平面内で楔型の断面形状を持ちY方向には一様な2つのプリズム15A,15Bを光軸AXIに平行な軸に沿って配置した構成の第1分布設定部15と、光路長を揃えるための平板状の第2部分設定部16と、第1分布設定部15と第2分布設定部16とを交互に照明光ILの光路に設置するスライド方式の駆動部17とを備えている。第1分布設定部15を照明光ILの光路に設置すると、照明光ILはX方向に離れた2つの光束ILA,ILBとしてフライアイインテグレータ11bに入射するため、X軸に平行な軸に沿った4極照明又は2極照明(詳細後述)を行う場合に高い照明効率が得られる。第2分布設定部16は、通常の照明方式を用いる場合に照明光ILの光路に設置される。
A partial illumination system 81 is configured including optical members from the collimating lens 10b to the condenser lens system 13b. Similarly, a partial illumination system having the same configuration as the partial illumination system 81 (only the condenser lens system is shown in FIG. 2) is arranged between the emission ends 8c to 8f and the mask M in FIG. Yes.
FIG. 5A shows a more detailed configuration of the partial illumination system 81 and the partial illumination system 83 downstream of the exit end 8d in FIG. In FIG. 5A, an intensity distribution setting device 14b is arranged between the collimating lens 10b and the fly eye integrator 11b. FIG. 5B is a side view of the intensity distribution setting device 14b viewed from the + Y direction. In FIG. 5B, the intensity distribution setting device 14b arranges two prisms 15A and 15B having a wedge-shaped cross section in the XZ plane and uniform in the Y direction along an axis parallel to the optical axis AXI. The optical path of the illumination light IL is alternately arranged between the first distribution setting unit 15 having the above-described configuration, the flat plate-like second partial setting unit 16 for aligning the optical path length, and the first distribution setting unit 15 and the second distribution setting unit 16. And a slide-type drive unit 17 installed in the vehicle. When the first distribution setting unit 15 is installed in the optical path of the illumination light IL, the illumination light IL is incident on the fly eye integrator 11b as two light beams ILA and ILB separated in the X direction, and therefore, along the axis parallel to the X axis. High illumination efficiency is obtained when performing 4-pole illumination or 2-pole illumination (details will be described later). The second distribution setting unit 16 is installed in the optical path of the illumination light IL when a normal illumination method is used.

また、第1分布設定部15の2つのプリズム15A,15Bの間隔を調整する間隔調整部をさらに備えてもよい。この場合、X軸に平行な軸に沿った4極又は2極の2次光源の間隔に合わせてプリズム15A,15Bの間隔を調整することで、さらに高い照明効率が得られる。
また、開口絞り板12bには、図5(C)に示すように、X軸に平行な軸に沿って配置される2つの楕円状(それぞれ2つの分離した円形でもよい)の開口18Aa,18Abを有する開口絞り18A、X軸に平行な軸に沿って配置される2つの円形の開口18Ba,18Bbを有する開口絞り18B、及び円形開口を持つ通常照明用の開口絞り18Cが形成されている。不図示のスライド方式の駆動部によって、開口絞り板12bをX方向に移動することで、開口絞り18A〜18Cのうちの任意の開口絞りをフライアイインテグレータ11bの射出面の照明瞳面IPPに設置できる。なお、開口絞り18A,18Bの詳細な形状は後述する。また、開口絞り板12b(特に開口絞り18A,18B)は、露光対象のマスクに形成されているパターンに応じて交換してもよい。
Further, an interval adjusting unit that adjusts the interval between the two prisms 15A and 15B of the first distribution setting unit 15 may be further provided. In this case, higher illumination efficiency can be obtained by adjusting the interval between the prisms 15A and 15B in accordance with the interval between the quadrupole or dipole secondary light sources along the axis parallel to the X axis.
Further, as shown in FIG. 5C, the aperture stop plate 12b has two elliptical openings 18Aa and 18Ab arranged along an axis parallel to the X-axis (each of which may be two separate circles). , An aperture stop 18B having two circular openings 18Ba and 18Bb arranged along an axis parallel to the X axis, and an aperture stop 18C for normal illumination having a circular opening. By moving the aperture stop plate 12b in the X direction by a slide-type drive unit (not shown), any aperture stop among the aperture stops 18A to 18C is installed on the illumination pupil plane IPP of the exit surface of the fly eye integrator 11b. it can. The detailed shapes of the aperture stops 18A and 18B will be described later. The aperture stop plate 12b (especially the aperture stops 18A and 18B) may be exchanged according to the pattern formed on the mask to be exposed.

さらに、分布設定部15,16等によって、照明瞳面IPPにおける二次光源の形状を必要な形状に高精度に設定できる場合には、照明瞳面IPPには必ずしも開口絞りを設定する必要はない。
また、射出端8d側の部分照明系83も、部分照明系81と同じく、コリメートレンズ10d、強度分布設定装置14bと同じ構成の強度分布設定装置14d、フライアイインテグレータ11d、開口絞り板12bと同じ構成の開口絞り板12d、及びコンデンサーレンズ系13dを含んで構成されている。光軸AXIdを持つ部分照明系83も、フライアイインテグレータ11dの射出面の照明瞳面IPPdにおける二次光源の形状を部分照明系81と同様に設定する。これは、他の部分照明系も同様である。
Further, when the shape of the secondary light source on the illumination pupil plane IPP can be set to a required shape with high accuracy by the distribution setting units 15 and 16, etc., it is not always necessary to set an aperture stop on the illumination pupil plane IPP. .
Similarly to the partial illumination system 81, the partial illumination system 83 on the exit end 8d side is the same as the intensity distribution setting device 14d, the fly eye integrator 11d, and the aperture stop plate 12b having the same configuration as the collimating lens 10d and the intensity distribution setting device 14b. The aperture stop plate 12d and the condenser lens system 13d are configured. The partial illumination system 83 having the optical axis AXId also sets the shape of the secondary light source on the illumination pupil plane IPPd on the exit surface of the fly eye integrator 11d in the same manner as the partial illumination system 81. The same applies to other partial illumination systems.

なお、プリズム15Bとフライアイレンズ11bの間に、プリズム15A及び15Bにより分割された2つの照明光束のそれぞれを集光するための集光レンズを設けることで、照明光ILの利用効率を一層高めることもできる。この集光レンズは例えばその中心が、図5(B)中の2つの光束ILA,ILBの中心とそれぞれ一致するような2つの正屈折力レンズとすればよい。
以上の実施形態においては、照明瞳面IPPにおける二次光源の形状は、光軸AXIからX方向に離れた2点または4点の近傍において照明光の強度分布が増大しているものとしたが、この方向は上記のX方向に限るものではなく、Y方向であってもよく、あるいはX方向とY方向の中間方向であっても良い。さらには、露光対象のマスクに形成されているパターンに応じて任意の方向に設定可能とすることもできる。
In addition, by using a condensing lens for condensing each of the two illumination light beams divided by the prisms 15A and 15B between the prism 15B and the fly-eye lens 11b, the utilization efficiency of the illumination light IL is further increased. You can also. This condensing lens may be, for example, two positive refractive power lenses whose centers coincide with the centers of the two light beams ILA and ILB in FIG.
In the above embodiment, the shape of the secondary light source on the illumination pupil plane IPP is such that the intensity distribution of illumination light increases in the vicinity of two or four points away from the optical axis AXI in the X direction. This direction is not limited to the X direction, but may be the Y direction, or may be an intermediate direction between the X direction and the Y direction. Furthermore, it can be set in any direction according to the pattern formed on the mask to be exposed.

図2の5つの部分照明系は、マスクMのパターン面(下面)においてY方向に2列に並んだ5つの概長方形形状の領域を照明する。なお、上述の例では、照明系ILSにおいて、光源1からの照明光をライトガイド8を介して5つの照明光に等分割しているが、分割数は任意である。
マスクMの各照明領域からの照明光は、各照明領域に対応するようにY方向に沿って2列に配列された複数(図1では合計で5つ)の部分投影光学系PL1〜PL5からなる投影光学系PLに入射する。部分投影光学系PL1〜PL5の構成は、互いに同じである。部分投影光学系PL1〜PL5の開口数は例えば0.1〜0.07の間である。以下、図4を参照して、各部分投影光学系の構成について説明する。
The five partial illumination systems in FIG. 2 illuminate five generally rectangular regions arranged in two rows in the Y direction on the pattern surface (lower surface) of the mask M. In the above example, in the illumination system ILS, the illumination light from the light source 1 is equally divided into five illumination lights through the light guide 8, but the number of divisions is arbitrary.
Illumination light from each illumination area of the mask M is received from a plurality of (a total of five in FIG. 1) partial projection optical systems PL1 to PL5 arranged in two rows along the Y direction so as to correspond to each illumination area. Is incident on the projection optical system PL. The configurations of the partial projection optical systems PL1 to PL5 are the same. The numerical apertures of the partial projection optical systems PL1 to PL5 are, for example, between 0.1 and 0.07. Hereinafter, the configuration of each partial projection optical system will be described with reference to FIG.

図4に示す部分投影光学系は、マスクMからの光に基づいてマスクパターンの一次像を形成する第1結像光学系K1と、一次像の近傍に配置され、マスクMにおける部分投影光学系の視野領域(照明領域)及び基板PTにおける部分投影光学系の投影領域(露光領域)を台形形状に規定する視野絞りFSと、その一次像からの光に基づいてマスクパターンの正立正像(二次像)を基板PT上に形成する第2結像光学系K2とを有する。   The partial projection optical system shown in FIG. 4 is arranged in the vicinity of the first imaging optical system K1 that forms a primary image of the mask pattern based on the light from the mask M and the primary image, and the partial projection optical system in the mask M A field stop FS that defines a trapezoidal shape of the field area (illumination area) and the projection area (exposure area) of the partial projection optical system on the substrate PT, and an erect image (2) of the mask pattern based on the light from the primary image And a second imaging optical system K2 for forming a next image) on the substrate PT.

第1結像光学系K1は、マスクMから−Z方向に入射する光を−X方向に反射する第1反射面を有する第1直角プリズムPR1と、第1直角プリズムPR1側から順に−X方向に配列された、正の屈折力を有する第1屈折光学系G1P及び第1凹面反射鏡MI1とを備えている。第1凹面反射鏡MI1から+X方向に第1直角プリズムPR1に入射した光は、第1直角プリズムPR1の第2反射面によって−Z方向に反射される。   The first imaging optical system K1 includes a first right-angle prism PR1 having a first reflection surface that reflects light incident in the −Z direction from the mask M in the −X direction, and the −X direction in order from the first right-angle prism PR1 side. And a first refractive optical system G1P having a positive refractive power and a first concave reflecting mirror MI1. The light incident on the first right-angle prism PR1 in the + X direction from the first concave reflecting mirror MI1 is reflected in the −Z direction by the second reflection surface of the first right-angle prism PR1.

一方、第2結像光学系K2は、視野絞りFSから−Z方向に入射する光を−X方向に反射する第1反射面を有する第2直角プリズムPR2と、第2直角プリズムPR2側から順に−X方向に配置された、正の屈折力を有する第2屈折光学系G2P及び第2凹面反射鏡MI2とを備えている。第2凹面反射鏡MI2から+X方向に第2直角プリズムPR2に入射した光は、第2直角プリズムPR2の第2反射面によって−Z方向に反射されて基板PTに入射する。また、マスクMのパターン面の近傍、及び視野絞りFSの近傍には、それぞれ像シフターとしての平行平面板DP1及びDP2が配置されている。   On the other hand, the second imaging optical system K2 sequentially includes a second right-angle prism PR2 having a first reflection surface that reflects light incident in the −Z direction from the field stop FS in the −X direction and the second right-angle prism PR2 side. A second refractive optical system G2P having a positive refractive power and a second concave reflecting mirror MI2 are disposed in the −X direction. The light incident on the second right-angle prism PR2 in the + X direction from the second concave reflecting mirror MI2 is reflected in the −Z direction by the second reflection surface of the second right-angle prism PR2 and enters the substrate PT. In addition, parallel plane plates DP1 and DP2 as image shifters are disposed in the vicinity of the pattern surface of the mask M and in the vicinity of the field stop FS, respectively.

部分投影光学系において、第1結像光学系K1はX方向における横倍率が+1倍、Y方向おける横倍率が−1倍の一次像を形成し、第2結像光学系K2はX方向における横倍率が+1倍、Y方向おける横倍率が−1倍の一次像を形成する。従って、各部分投影光学系を介して基板PTに形成されるマスクパターンの像は等倍の正立正像である。また、各部分投影光学系は、ほぼ両側にテレセントリックな光学系である。なお、各部分投影光学系の構成は任意であり、各部分投影光学系を屈折系から構成してもよい。   In the partial projection optical system, the first imaging optical system K1 forms a primary image with a lateral magnification of +1 in the X direction and a lateral magnification of -1 in the Y direction, and the second imaging optical system K2 in the X direction. A primary image is formed with a lateral magnification of +1 and a lateral magnification in the Y direction of -1. Therefore, the image of the mask pattern formed on the substrate PT via each partial projection optical system is an equal-size erect image. Each partial projection optical system is a telecentric optical system on substantially both sides. The configuration of each partial projection optical system is arbitrary, and each partial projection optical system may be configured from a refractive system.

図2において、基板PTの表面において各照明領域に対応するようにY方向に2列に並んだ複数の台形状の露光領域には、マスクパターンの等倍の正立像が形成される。また、図3のマスクステージMSには、このステージを走査方向であるX方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系(不図示)が設けられている。また、マスクステージMSを非走査方向(Y方向)に沿って微小量だけ移動させるとともにZ軸に平行な軸の回りに微小量だけ回転させるための一対の駆動系(不図示)が設けられている。そして、マスクステージMSの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計MIFによって計測され、この計測結果によりマスクステージMSの位置制御が行われる。   In FIG. 2, an erect image equal to the mask pattern is formed in a plurality of trapezoidal exposure regions arranged in two rows in the Y direction so as to correspond to each illumination region on the surface of the substrate PT. Further, the mask stage MS of FIG. 3 is provided with a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the stage along the X direction which is the scanning direction. Also, a pair of drive systems (not shown) are provided for moving the mask stage MS by a minute amount along the non-scanning direction (Y direction) and rotating the mask stage MS by a minute amount around an axis parallel to the Z axis. Yes. Then, the position coordinates of the mask stage MS are measured by a laser interferometer MIF using a moving mirror, and the position control of the mask stage MS is performed based on the measurement result.

同様のステージ駆動系が、図4の基板ステージPSにも設けられている。即ち、基板ステージPSを走査方向(X方向)に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系(不図示)と、基板ステージPSを非走査方向(Y方向)に沿って微小量だけ移動させるとともにZ軸に平行な軸の回りに微小量だけ回転させるための一対の駆動系(不図示)とが設けられている。そして、基板ステージPSの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計PIFによって計測され、この計測結果による基板ステージPSの位置制御が行われる。   A similar stage drive system is also provided in the substrate stage PS of FIG. That is, a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the substrate stage PS along the scanning direction (X direction) and the substrate stage PS is moved by a minute amount along the non-scanning direction (Y direction). And a pair of drive systems (not shown) for rotating the axis around the axis parallel to the Z axis by a minute amount. Then, the position coordinate of the substrate stage PS is measured by a laser interferometer PIF using a moving mirror, and the position control of the substrate stage PS is performed based on the measurement result.

さらに、図2において、マスクMと基板PTとをXY平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対の例えば画像処理方式のアライメント系ALがマスクMの上方に配置されている。
こうして、マスクステージMS側の走査駆動系及び基板ステージPS側の走査駆動系により、複数の部分投影光学系PL1〜PL5からなる投影光学系PLに対してマスクMと基板PTとを一体的に同一方向(X方向)に沿って移動させることによって、マスクPのパターン領域の全体の像が順次、基板PTの各パターン形成領域の全面に転写(走査露光)される。なお、複数の台形状の露光領域の形状及び配置、ひいては複数の概長方形形状の照明領域の形状及び配置については、たとえば特開平7−183212号公報などに詳細な説明が記載されている。
Further, in FIG. 2, as a means for relatively aligning the mask M and the substrate PT along the XY plane, a pair of, for example, an image processing type alignment system AL is disposed above the mask M.
In this way, the mask M and the substrate PT are integrated with each other with respect to the projection optical system PL including the plurality of partial projection optical systems PL1 to PL5 by the scanning drive system on the mask stage MS side and the scanning drive system on the substrate stage PS side. By moving in the direction (X direction), the entire image of the pattern area of the mask P is sequentially transferred (scanned exposure) to the entire surface of each pattern formation area of the substrate PT. The shape and arrangement of the plurality of trapezoidal exposure areas and the shape and arrangement of the plurality of generally rectangular illumination areas are described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-183212.

次に、図1(A)の液晶表示素子20のTFT側のガラス基板21Aに微細な周期的な構造としての格子パターン24A等を形成するために、図6に示す素子用パターンが形成されたマスクM1が露光装置EXの投影光学系PLの物体面(マスクステージMSの上面)に配置される。マスクM1のパターン領域には、X方向及びY方向に所定間隔でI行×J列(I,Jはそれぞれ例えば数100〜1000程度の整数)に配置された複数の位置P(i,j)(i=1〜I,j=1〜J)を中心としてそれぞれ液晶表示素子20の各表示画素に対応する画素領域30が配置されている。なお、これらの複数の画素領域30は、一つの液晶表示素子(液晶表示パネル)用の素子用パターンであり、マスクM1のパターン領域は、X方向及びY方向に所定間隔で複数個の液晶表示素子用の素子用パターンが形成されている。   Next, in order to form a lattice pattern 24A or the like as a fine periodic structure on the glass substrate 21A on the TFT side of the liquid crystal display element 20 of FIG. 1A, the element pattern shown in FIG. 6 was formed. Mask M1 is arranged on the object plane (upper surface of mask stage MS) of projection optical system PL of exposure apparatus EX. In the pattern area of the mask M1, a plurality of positions P (i, j) arranged in I rows × J columns (I and J are each an integer of about several hundreds to 1,000, for example) at predetermined intervals in the X and Y directions. A pixel region 30 corresponding to each display pixel of the liquid crystal display element 20 is arranged around (i = 1 to I, j = 1 to J). The plurality of pixel areas 30 are element patterns for one liquid crystal display element (liquid crystal display panel), and the pattern area of the mask M1 includes a plurality of liquid crystal displays at predetermined intervals in the X direction and the Y direction. Element patterns for elements are formed.

図6は、その複数の画素領域30のうちの位置P(i,j)〜P(i+1,j−1)にある2行×2列分の画素領域30の拡大図を示す。図6において、X軸及びY軸はそれぞれ液晶表示素子20の偏光膜26A,26Bによる図1(B)の光吸収軸P及びAに対応する方向にそれぞれ平行に設定されている。この場合、各画素領域30は、それぞれX軸に平行な2辺及びY軸に平行な2辺で囲まれたほぼY方向に細長い長方形の領域であり、+Y方向で−X方向の角部にTFT形成用の凹部が設けられている。各画素領域30には、それぞれ光透過部を背景として互いに同じ形状の周期的なパターン31が形成されている。   FIG. 6 shows an enlarged view of the pixel region 30 for 2 rows × 2 columns located at positions P (i, j) to P (i + 1, j−1) among the plurality of pixel regions 30. In FIG. 6, the X axis and the Y axis are respectively set in parallel to the directions corresponding to the light absorption axes P and A in FIG. 1B due to the polarizing films 26 </ b> A and 26 </ b> B of the liquid crystal display element 20. In this case, each pixel region 30 is a rectangular region that is substantially elongated in the Y direction and is surrounded by two sides parallel to the X axis and two sides parallel to the Y axis. A recess for forming the TFT is provided. In each pixel region 30, a periodic pattern 31 having the same shape is formed with the light transmission portion as a background.

パターン31は、X軸に時計回りに角度θで交差する方向S1(第1方向)に平行にピッチP1で形成されたライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)よりなる第1の周期的パターン31Sと、X軸に反時計回りに角度θで交差する方向R1(第2方向)に平行にピッチP1で形成されたL&Sパターンよりなる第2の周期的パターン31Rと、X軸に平行であって、周期的パターン31Sの各ラインパターン31Saと周期的パターン31Rの対応するラインパターン31Raとをそれぞれ連結するX方向に周期P0の連結部31Cとから構成されている。言い換えると、第1の周期的パターン31Sは、方向S1に直交する方向に延在し、かつ方向S1の線幅がほぼP1/2の薄膜よりなる多数のラインパターン31Saを方向S1に平行にピッチP1で配置したものである。同様に、第2の周期的パターン31Rは、方向R1に直交する方向に延在し、かつ方向R1の線幅がほぼP1/2の薄膜よりなる多数のラインパターン31Raを方向R1に平行にピッチP1で配置したものである。   The pattern 31 is a first line and space pattern (hereinafter referred to as an L & S pattern) formed at a pitch P1 parallel to a direction S1 (first direction) that intersects the X axis clockwise at an angle θ. A periodic pattern 31S, a second periodic pattern 31R composed of an L & S pattern formed at a pitch P1 parallel to a direction R1 (second direction) that intersects the X axis counterclockwise at an angle θ, and an X axis It is composed of a connecting portion 31C that is parallel and has a period P0 in the X direction that connects each line pattern 31Sa of the periodic pattern 31S and the corresponding line pattern 31Ra of the periodic pattern 31R. In other words, the first periodic pattern 31S extends in a direction orthogonal to the direction S1 and pitches a large number of line patterns 31Sa made of a thin film having a line width of about P1 / 2 in the direction S1 in parallel to the direction S1. It is arranged at P1. Similarly, the second periodic pattern 31R extends in a direction orthogonal to the direction R1, and pitches a number of line patterns 31Ra made of a thin film having a line width of approximately P1 / 2 in the direction R1 in parallel to the direction R1. It is arranged at P1.

この場合、第1の周期的パターン31Sが図1(A)の第1の格子パターン24Aを形成するためのパターンであり、第2の周期的パターン31Rが、第2の格子パターン(不図示)を形成するためのパターンである。また、周期的パターン31Sの周期方向(方向S1)と周期的パターン31Rの周期方向(方向R1)とがなす角度は2θであり、方向S1と方向R1との中間方向はX軸に平行な方向である。また、角度θは(0°<θ<90°)の範囲内で任意の値を取ることが可能であるが、本実施形態では、角度θは45°である。従って、方向S1と方向R1とは直交している。なお、方向S1がX軸に対して時計回りになす角度をθ1、方向R1がX軸に対して反射時計回りになす角度をθ2として、角度θ1と角度θ2とが異なっていてもよい。さらに、方向S1と方向R1とはともにX軸に対して時計回り(又は反時計回り)で異なる角度に設定することも可能である。   In this case, the first periodic pattern 31S is a pattern for forming the first lattice pattern 24A of FIG. 1A, and the second periodic pattern 31R is a second lattice pattern (not shown). It is a pattern for forming. The angle formed by the periodic direction (direction S1) of the periodic pattern 31S and the periodic direction (direction R1) of the periodic pattern 31R is 2θ, and the intermediate direction between the direction S1 and the direction R1 is a direction parallel to the X axis. It is. Further, the angle θ can take any value within the range of (0 ° <θ <90 °), but in the present embodiment, the angle θ is 45 °. Therefore, the direction S1 and the direction R1 are orthogonal. Note that the angle θ1 may be different from the angle θ2, where θ1 is an angle that the direction S1 is clockwise with respect to the X axis, and θ2 is an angle that the direction R1 is clockwise with respect to the X axis. Furthermore, both the direction S1 and the direction R1 can be set to different angles clockwise (or counterclockwise) with respect to the X axis.

図6において、連結部31CのX方向(方向D3)のピッチP0は、周期的パターン31S,31RのピッチP1に対して次の関係にある。
P0=P1/cosθ>P1 …(1)
本実施形態の投影光学系PLの倍率βは等倍であるため、ピッチP1は、格子パターン24A等のピッチと同じであり、ピッチP1の好ましい範囲は3〜5μmである。なお、投影光学系PLの倍率βが等倍でないときには、ピッチP1は、格子パターン24A等のピッチの1/β倍に設定される。
In FIG. 6, the pitch P0 in the X direction (direction D3) of the connecting portion 31C is in the following relationship with the pitch P1 of the periodic patterns 31S and 31R.
P0 = P1 / cos θ> P1 (1)
Since the magnification β of the projection optical system PL of the present embodiment is equal, the pitch P1 is the same as the pitch of the lattice pattern 24A and the like, and the preferable range of the pitch P1 is 3 to 5 μm. When the magnification β of the projection optical system PL is not equal, the pitch P1 is set to 1 / β times the pitch of the lattice pattern 24A or the like.

また、露光装置EXでマスクM1のパターンを投影光学系PLを介して基板PTに投影する場合、照明系ILSの図5(A)の部分照明系81の照明瞳面IPPにおける照明光ILの光量分布は、図7(A)の斜線を施した4つの円形の領域43A,43B及び45A,45Bでの光量(積分値)がそれ以外の領域の光量(積分値)よりも大きくなるように設定される。他の全部の部分照明系83等の照明瞳面における光量分布も、照明瞳面IPPにおける照明光ILの光量分布と同じ分布に設定される。   When the exposure apparatus EX projects the pattern of the mask M1 onto the substrate PT via the projection optical system PL, the amount of illumination light IL on the illumination pupil plane IPP of the partial illumination system 81 in FIG. 5A of the illumination system ILS. The distribution is set so that the amount of light (integrated value) in the four circular regions 43A, 43B and 45A, 45B shown with diagonal lines in FIG. 7A is larger than the amount of light (integrated value) in the other regions. Is done. The light amount distribution on the illumination pupil plane of all other partial illumination systems 83 and the like is also set to the same distribution as the light amount distribution of the illumination light IL on the illumination pupil plane IPP.

図7(A)において、X軸及びY軸の原点を部分照明系81の光軸AXIに設定している。また、部分照明系81の照明瞳面IPPとマスクのパターン面は光学的なフーリエ変換の関係にあるので、照明瞳面IPPにおいて光軸AXIから所定の方向DILSに離れた位置を通過する光束は、マスク(例えばマスクM1)のパターン面に対して方向DILSに応じた方向DMに傾斜して入射する。言い換えると、その光束のパターン面に対する射影は方向DMに平行である。以下では、このような関係にあるマスクのパターン面上の方向DMと、照明瞳面IPP上の方向DILSとを互いに対応する関係にあるという。   In FIG. 7A, the origins of the X axis and the Y axis are set to the optical axis AXI of the partial illumination system 81. Further, since the illumination pupil plane IPP of the partial illumination system 81 and the pattern surface of the mask are in an optical Fourier transform relationship, the light beam passing through a position away from the optical axis AXI in the predetermined direction DILS on the illumination pupil plane IPP The light is incident on the pattern surface of the mask (for example, mask M1) in a direction DM corresponding to the direction DILS. In other words, the projection of the light flux on the pattern surface is parallel to the direction DM. Hereinafter, it is said that the direction DM on the pattern surface of the mask having such a relationship and the direction DILS on the illumination pupil plane IPP are in correspondence with each other.

図5(A)の部分照明系81では、照明瞳面IPPとマスクのパターン面との間にはコンデンサーレンズ系13bのみがあるため、マスクのパターン面の所定方向に対応する照明瞳面IPP上の方向は、その所定方向に平行である。従って、マスクのパターン面のX軸に平行な方向に対応する照明瞳面IPP上の方向はX軸に平行である。照明瞳面IPPとマスクの間に折り曲げミラーが配置された場合には、ミラーによる反転作用により、この対応する関係が、単純な空間的な関係に対して変化することはいうまでもない。
図7(A)において、光軸AXIを中心とする円周46は、射出される照明光の開口数が対応する部分投影光学系PL1の入射側の開口数NAinと同じになる領域である。従って、円周46は、コヒーレンスファクタ(σ値)が1の領域である。また、図6のマスクM1の2つの周期的パターン31S,31Rの周期方向である方向S1及びR1に対応する照明瞳面IPP上の方向がそれぞれ方向S2及びR2である。この場合、図6の方向S1及びR1の中間方向(X方向)に対応する照明瞳面IPP上の方向は同じくX方向である。従って、図7(A)において、方向S2はX軸に対して時計回りに角度θで交差し、方向R2はX軸に対して反時計回りに角度θで交差する。
In the partial illumination system 81 of FIG. 5 (A), since there is only the condenser lens system 13b between the illumination pupil plane IPP and the mask pattern plane, it is on the illumination pupil plane IPP corresponding to a predetermined direction of the mask pattern plane. The direction of is parallel to the predetermined direction. Accordingly, the direction on the illumination pupil plane IPP corresponding to the direction parallel to the X axis of the mask pattern surface is parallel to the X axis. Needless to say, when a folding mirror is arranged between the illumination pupil plane IPP and the mask, the corresponding relationship changes with respect to a simple spatial relationship due to the reversal effect of the mirror.
In FIG. 7A, a circumference 46 centered on the optical axis AXI is an area where the numerical aperture NAin on the incident side of the corresponding partial projection optical system PL1 is the same as the numerical aperture of the emitted illumination light. Accordingly, the circumference 46 is a region where the coherence factor (σ value) is 1. In addition, the directions on the illumination pupil plane IPP corresponding to the directions S1 and R1 which are the periodic directions of the two periodic patterns 31S and 31R of the mask M1 in FIG. 6 are the directions S2 and R2, respectively. In this case, the direction on the illumination pupil plane IPP corresponding to the intermediate direction (X direction) between the directions S1 and R1 in FIG. 6 is also the X direction. Accordingly, in FIG. 7A, the direction S2 intersects the X axis clockwise at an angle θ, and the direction R2 intersects the X axis counterclockwise at an angle θ.

また、照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIから方向S2に沿って距離D2の点を通り方向S2に直交する2つの対称な直線40S及び40SBを想定し、直線40S及び40SBとX軸との交点42A及び42Bを中心とする所定の半径rの円周で囲まれた領域43A及び43Bが光量の大きい領域である。この場合、照明光の波長をλとして、照明光(照明系ILS又は部分照明系81)の開口数を単位として、図6の周期的パターン31S,31RのピッチP1、又は連結部31CのピッチP0を用いて距離D2は次のように設定される。   In addition, on the illumination pupil plane IPP, two symmetrical straight lines 40S and 40SB passing through a point of distance D2 from the optical axis AXI along the direction S2 and orthogonal to the direction S2 are assumed, and the intersections of the straight lines 40S and 40SB and the X axis are assumed. Regions 43A and 43B surrounded by a circumference with a predetermined radius r centering on 42A and 42B are regions with a large amount of light. In this case, the wavelength P of the illumination light (λ) and the numerical aperture of the illumination light (illumination system ILS or partial illumination system 81) as a unit, the pitch P1 of the periodic patterns 31S and 31R in FIG. Is used to set the distance D2 as follows.

D2=λ/(2・P1)=λ/(2・P0・cosθ) …(2)
また、方向S2とX軸とがなす角度はθであるため、中心42A,42Bと光軸AXIとの距離D1は次のようになる。
D1=D2/cosθ=λ/(2・P1・cosθ)
=λ/(2・P0・cos2θ) >D2 …(3)
また、X軸上において光軸AXIから対称に距離D0の点44A及び44Bを取り、点44A及び44Bを中心とする所定の半径rの円周で囲まれた領域45A及び45Bも光量の大きい領域である。図6の連結部31CのピッチP0を用いて、距離D0は次のように設定される。
D2 = λ / (2 · P1) = λ / (2 · P0 · cos θ) (2)
Since the angle formed between the direction S2 and the X axis is θ, the distance D1 between the centers 42A and 42B and the optical axis AXI is as follows.
D1 = D2 / cos θ = λ / (2 · P1 · cos θ)
= Λ / (2 · P0 · cos 2 θ)> D2 (3)
In addition, on the X axis, points 44A and 44B having a distance D0 symmetrically from the optical axis AXI are taken, and regions 45A and 45B surrounded by a circle with a predetermined radius r centered on the points 44A and 44B are also regions with a large amount of light. It is. The distance D0 is set as follows using the pitch P0 of the connecting portion 31C in FIG.

D0=λ/(2・P0) …(4)
本実施形態では、光軸AXIを通るX軸に沿って配置された4つの領域43A,43B及び45A,45Bにおける光量が大きいため、この照明条件を仮に一直線に沿った4極照明と呼ぶことができる。また、一例として、領域43A,43B及び領域45A,45Bの半径rは、σ値が1の半径を単位として、次のように0.2〜0.3に設定されることが好ましい。
D0 = λ / (2 · P0) (4)
In the present embodiment, since the amount of light in the four regions 43A, 43B and 45A, 45B arranged along the X axis passing through the optical axis AXI is large, this illumination condition is referred to as quadrupole illumination along a straight line. it can. As an example, the radius r of the regions 43A and 43B and the regions 45A and 45B is preferably set to 0.2 to 0.3 as follows, with the radius of 1 as the unit.

r=0.2〜0.3 …(5)
この場合、半径rが大きいときには、図7(A)に示すように、−X方向の領域43A,45A及び+X方向の領域43B,45Bはそれぞれ連結されて一つのほぼ楕円状の領域となるため、照明条件は実質的にX軸に沿った2極照明となる。なお、外側の領域43A,43Bのうちで円周46からはみ出る部分については、照明光の光量はほぼ0である。一方、半径rが小さいときには、領域43A,45A及び領域43B,45Bはそれぞれ分離した2つの領域となってもよい。
r = 0.2-0.3 (5)
In this case, when the radius r is large, as shown in FIG. 7A, the -X direction regions 43A and 45A and the + X direction regions 43B and 45B are connected to form one substantially elliptical region. The illumination condition is substantially dipole illumination along the X axis. It should be noted that the light amount of the illumination light is substantially zero in the outer regions 43A and 43B that protrude from the circumference 46. On the other hand, when the radius r is small, the regions 43A and 45A and the regions 43B and 45B may be two separated regions.

一例として、領域43A,43B及び領域45A,45B内の光量分布はそれぞれ均一な同じ光量であり、かつ円周46内を通過する照明光の光量のうちで、領域43A,43B及び領域45A,45B内を通過する照明光の光量の積分値が90%程度以上で、それ以外の領域を通過する照明光の光量の積分値が10%程度以下であることが好ましい。また、例えば式(5)を満たす範囲内で、領域43A,43Bの半径と領域45A,45Bの半径とが異なってもよい。   As an example, the regions 43A and 43B and the regions 45A and 45B have the same uniform light amount distribution, and the regions 43A and 43B and the regions 45A and 45B out of the amount of illumination light passing through the circumference 46 are respectively. It is preferable that the integral value of the amount of illumination light passing through the interior is about 90% or more and the integral value of the amount of illumination light passing through the other region is about 10% or less. Further, for example, the radius of the regions 43A and 43B and the radius of the regions 45A and 45B may be different within a range satisfying the expression (5).

なお、領域43A,43B,45A,45Bの代わりに、領域43A,43B,45A,45Bとほぼ同じ面積の小さい楕円状、矩形、又は扇型等の領域で光量が大きくなるような照明条件を用いてもよい。
図7(A)の照明瞳面IPPの光量分布を持つ照明光で、図6のマスクM1の多数のパターン31(周期的パターン31S,31R及び連結部31C)を照明すると、対応する開口数NAの部分投影光学系PL1の瞳面PP(射出瞳と共役な面)における回折光の分布は図7(B)のようになる。他の部分投影光学系PL2〜PL5の瞳面における回折光の分布も図7(B)と同じである。なお、部分投影光学系PL1は等倍であるため、入射側の開口数NAinと射出側の開口数NAとは等しい。また、瞳面PPは照明瞳面IPPと光学的に共役であるため、照明瞳面IPP上のX軸及びY軸に対応する瞳面PP上の座標軸をそれぞれX軸及びY軸としている。
In place of the regions 43A, 43B, 45A, 45B, illumination conditions are used in which the amount of light is large in a small oval, rectangular, or fan-shaped region having substantially the same area as the regions 43A, 43B, 45A, 45B. May be.
When a large number of patterns 31 (periodic patterns 31S and 31R and connecting portions 31C) of the mask M1 in FIG. 6 are illuminated with illumination light having a light amount distribution on the illumination pupil plane IPP in FIG. 7A, the corresponding numerical aperture NA is obtained. The distribution of diffracted light on the pupil plane PP (surface conjugate with the exit pupil) of the partial projection optical system PL1 is as shown in FIG. The distribution of diffracted light on the pupil planes of the other partial projection optical systems PL2 to PL5 is also the same as that in FIG. Since the partial projection optical system PL1 has the same magnification, the numerical aperture NAin on the incident side and the numerical aperture NA on the emission side are equal. Moreover, since the pupil plane PP is optically conjugate with the illumination pupil plane IPP, the coordinate axes on the pupil plane PP corresponding to the X axis and the Y axis on the illumination pupil plane IPP are set as the X axis and the Y axis, respectively.

図7(B)の瞳面PPにおいて、円周46Pは、照明瞳面IPPの円周46(σ=1)と共役な開口数がNAの照明光が通過する領域である。また、円周46P内で光軸AXを通るX軸上の対称な点を中心とする2つの円形の領域(領域43A,43Bと共役な領域)を、図7(A)の領域43A,43Bから射出されて図6の周期的パターン31S,31Rを通過した0次光43A0及び43B0が通過する。
また、0次光43A0及び43B0からX軸に時計回りに角度θで交差する方向に、それぞれ開口数を単位として距離λ/P1の点を中心とする領域を、図7(A)の領域43A,43Bから射出された光束の図6の第1の周期的パターン31Sによる1次回折光43AS及び43BSが通過する。
In the pupil plane PP of FIG. 7B, a circumference 46P is an area through which illumination light having a numerical aperture NA conjugate with the circumference 46 (σ = 1) of the illumination pupil plane IPP passes. Further, two circular regions (regions conjugate to the regions 43A and 43B) centering on a symmetrical point on the X axis passing through the optical axis AX within the circumference 46P are represented as regions 43A and 43B in FIG. 0th order light 43A0 and 43B0 which have been emitted from the light and passed through the periodic patterns 31S and 31R in FIG.
Further, a region centering on the point of the distance λ / P1 with the numerical aperture as a unit in the direction that intersects the X axis clockwise from the zero-order light 43A0 and 43B0 with an angle θ is a region 43A in FIG. , 43B pass through the first-order diffracted light beams 43AS and 43BS by the first periodic pattern 31S of FIG.

また、0次光43A0及び43B0からX軸に反時計回りに角度θで交差する方向に、それぞれ開口数を単位として距離λ/P1の点を中心とする領域を、図7(A)の領域43A,43Bから射出された光束の第2の周期的パターン31Rによる1次回折光43AR及び43BRが通過する。この場合、式(2)及び式(3)の条件が満たされているため、1次回折光43AR及び43BRは1次回折光43AS及び43BSと同じY軸上の位置を通過する。そして、2つの0次光43A0及び43B0と、4つの一次回折光43AS,43BS,43AR,43BRは、瞳面PPにおいて、すべて光軸AXからほぼ等距離の位置を通り、すなわち、ほぼ等しい入射角で、基板PTの表面に入射する。
図6の多数のパターン31中の第1の周期的パターン31Sから発生する回折光の主成分は0次光と一次回折光43AS,43BSであるため、0次光と一次回折光との干渉により、周期的パターン31Sの像が高いコントラストで基板PTの表面に形成される。一方、図6の多数のパターン31中の第2の周期的パターン31Rから発生する回折光の主成分は0次光と一次回折光43AR,43BRであるため、周期的パターン31Rの像も高いコントラストで基板PTの表面に形成される。そして、0次光および一次回折光が、いずれもほぼ等しい入射角で基板PTの表面に入射するため、周期的パターン31R及び31Sの像は、大きな焦点深度を有することになる。
Further, in the direction crossing the 0th-order light 43A0 and 43B0 in the counterclockwise direction with respect to the X axis at an angle θ, an area centered on the point of the distance λ / P1 with the numerical aperture as a unit is shown in FIG. First-order diffracted lights 43AR and 43BR through the second periodic pattern 31R of the light beams emitted from 43A and 43B pass through. In this case, since the conditions of the expressions (2) and (3) are satisfied, the first-order diffracted lights 43AR and 43BR pass through the same position on the Y axis as the first-order diffracted lights 43AS and 43BS. The two 0th-order light beams 43A0 and 43B0 and the four first-order diffracted light beams 43AS, 43BS, 43AR, and 43BR all pass through substantially the same distance from the optical axis AX on the pupil plane PP. Thus, the light enters the surface of the substrate PT.
The main components of the diffracted light generated from the first periodic pattern 31S in the multiple patterns 31 in FIG. 6 are the 0th order light and the first order diffracted lights 43AS and 43BS. The image of the periodic pattern 31S is formed on the surface of the substrate PT with high contrast. On the other hand, since the main components of the diffracted light generated from the second periodic pattern 31R in the multiple patterns 31 in FIG. 6 are the 0th order light and the first order diffracted lights 43AR and 43BR, the image of the periodic pattern 31R also has a high contrast. Is formed on the surface of the substrate PT. Since the 0th-order light and the first-order diffracted light are both incident on the surface of the substrate PT at substantially the same incident angle, the images of the periodic patterns 31R and 31S have a large depth of focus.

図7(B)の瞳面PPにおいて、光軸AXを通るX軸上の対称な点を中心とする2つの円形の領域(領域45A,45Bと共役な領域)を、図7(A)の領域45A,45Bから射出されて図6の周期的パターン31S,31Rを通過した0次光45A0及び45B0が通過する。
さらに、0次光45A0及び45B0に対してX軸に沿った逆方向にそれぞれ開口数を単位として距離λ/P0の点を中心とする領域を、図7(A)の領域45A,45Bから射出された光束の図6の連結部31Cによる1次回折光45AD及び45BDが通過する。この際に式(4)の条件が成立しているため、0次光45A0及び45B0の位置と1次回折光45AD及び45BDの位置とは同じであり、光軸AXからの距離がほぼ等しい。従って、図6の連結部31Cの像も高いコントラストで、かつ大きな焦点深度をもって基板PTの表面に形成される。
In the pupil plane PP of FIG. 7B, two circular regions (regions conjugate to the regions 45A and 45B) centering on a symmetrical point on the X axis passing through the optical axis AX are shown in FIG. The zero-order lights 45A0 and 45B0 emitted from the regions 45A and 45B and passing through the periodic patterns 31S and 31R in FIG. 6 pass.
Further, regions having a distance λ / P0 as the center in the opposite direction along the X axis with respect to the zero-order light 45A0 and 45B0 are emitted from the regions 45A and 45B in FIG. The first-order diffracted lights 45AD and 45BD by the connecting portion 31C in FIG. At this time, since the condition of Expression (4) is satisfied, the positions of the 0th-order light 45A0 and 45B0 are the same as the positions of the 1st-order diffracted lights 45AD and 45BD, and the distances from the optical axis AX are substantially equal. Therefore, the image of the connecting portion 31C in FIG. 6 is also formed on the surface of the substrate PT with a high contrast and a large depth of focus.

また、図8(B)は、部分投影光学系PL1によって結像される角度θが45°の周期的パターン31SのピッチP1が最も小さい場合の、瞳面PPにおける0次光43A0,43B0及び1次回折光43AS,43BSの位置を示す。図8(B)において、0次光43A0及び1次回折光43ASはそれぞれ半径が開口数NAの円周46P上にあるため、距離λ/P1は次のようになる。   FIG. 8B shows zero-order light 43A0, 43B0 and 1 in the pupil plane PP when the pitch P1 of the periodic pattern 31S having an angle θ of 45 ° formed by the partial projection optical system PL1 is the smallest. The positions of the next diffracted beams 43AS and 43BS are shown. In FIG. 8B, since the 0th-order light 43A0 and the 1st-order diffracted light 43AS are on the circumference 46P having a numerical aperture NA, the distance λ / P1 is as follows.

λ/P1=21/2×NA、即ち P1=λ/(21/2×NA) …(6)
これに対して、通常の照明条件では、0次光470の中心は光軸AX上にあり、1次回折光47Sの中心は円周46P上にあるため、周期的パターン31SのピッチをP1’とすると、次のようになる。
λ/P1’=NA、即ち P1’=λ/NA …(7)
式(6)と式(7)とを比較することによって、本実施形態の照明条件を用いることによって、同じ部分投影光学系PL1を用いても、通常照明に比べて転写できる周期的パターン31S,31RのピッチP1を1/21/2、即ちほぼ1/1.41倍に微細化できることが分かる。
λ / P1 = 2 1/2 × NA, that is, P1 = λ / (2 1/2 × NA) (6)
In contrast, under normal illumination conditions, the center of the zero-order light 470 is on the optical axis AX and the center of the first-order diffracted light 47S is on the circumference 46P, so the pitch of the periodic pattern 31S is P1 ′. Then, it becomes as follows.
λ / P1 ′ = NA, that is, P1 ′ = λ / NA (7)
By comparing the expression (6) with the expression (7), by using the illumination conditions of the present embodiment, the periodic pattern 31S, which can be transferred as compared with the normal illumination, even if the same partial projection optical system PL1 is used. It can be seen that the pitch P1 of 31R can be reduced to 1/2 1/2 , that is, approximately 1 / 1.41 times.

また、一例として、照明光の波長λを0.365μm、部分投影光学系PL1の開口数NAを0.1とすると、式(6)より転写可能な周期的パターン31S,31RのピッチP1の最小値はほぼ2.6μmとなる。従って、部分投影光学系PL1の開口数NAを0.1より大きくするか、及び/又は照明光の波長λをより短波長化することが可能であれば、転写可能な周期的パターン31S,31RのピッチP1を2.6μmより小さくできる。   As an example, when the wavelength λ of the illumination light is 0.365 μm and the numerical aperture NA of the partial projection optical system PL1 is 0.1, the minimum pitch P1 of the periodic patterns 31S and 31R that can be transferred from Expression (6) The value is approximately 2.6 μm. Therefore, if the numerical aperture NA of the partial projection optical system PL1 is larger than 0.1 and / or the wavelength λ of the illumination light can be shortened, the transferable periodic patterns 31S, 31R The pitch P1 can be made smaller than 2.6 μm.

なお、図6のマスクM1のパターン31において、周期的パターン31Sの角度θ1と周期的パターン31Rの角度θ2とが異なっている場合には、照明瞳面IPPにおける光量分布は、図8(A)に示すように、方向S2及び方向R2の中間方向の角度がX軸に対して反時計回りに(θ2−θ1)/2となる。従って、X軸及びY軸を光軸AXIの回りに反時計回りに角度(θ2−θ1)/2だけ回転した新たな座標系のX’軸及びY’軸を設定し、図7(A)の場合と同様に、X’軸上に光量が大きくなる領域43A,43B及び45A,45Bを設定すればよい。   In the pattern 31 of the mask M1 in FIG. 6, when the angle θ1 of the periodic pattern 31S is different from the angle θ2 of the periodic pattern 31R, the light amount distribution on the illumination pupil plane IPP is as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the angle in the intermediate direction between the direction S2 and the direction R2 is (θ2−θ1) / 2 counterclockwise with respect to the X axis. Accordingly, the X ′ axis and the Y ′ axis of the new coordinate system obtained by rotating the X axis and the Y axis counterclockwise around the optical axis AXI by an angle (θ2−θ1) / 2 are set, and FIG. Similarly to the case of, the regions 43A, 43B and 45A, 45B where the amount of light increases on the X ′ axis may be set.

また、図7(A)の光量分布を使用する照明条件は、図9に示すように、隣接する画素領域30のパターン31がそれぞれ連結部32で連結されている素子パターンが形成されたマスクM2を投影光学系PLの物体面に配置する場合にも使用できる。この場合には、図1(A)の格子パターン24Aは、隣接する表示画素間で連結されることになる。また、連結部32は、パターン31の連結部31Cと同様にX方向にピッチP0のパターンであるため、図7(A)の照明瞳面IPPの内側の領域45A,45Bからの照明光で高いコントラストで結像可能である。   Further, as shown in FIG. 9, the illumination condition using the light amount distribution of FIG. 7A is a mask M2 in which an element pattern in which patterns 31 of adjacent pixel regions 30 are connected by connecting portions 32 is formed. Can also be used when placed on the object plane of the projection optical system PL. In this case, the lattice pattern 24A in FIG. 1A is connected between adjacent display pixels. Further, since the connecting portion 32 is a pattern having a pitch P0 in the X direction as in the connecting portion 31C of the pattern 31, it is high in illumination light from the regions 45A and 45B inside the illumination pupil plane IPP in FIG. It is possible to form an image with contrast.

一方、図1(A)において、第1の格子パターン24Aと第2の格子パターン(不図示)とが分離されている場合、格子パターン24A等を形成するためには、図10に示すように、各画素領域30にそれぞれ第1の周期的パターン31S及び第2の周期的パターン31Rを離して配置した形状のパターン31Aが形成されたマスクM3を使用すればよい。マスクM3のパターンを照明する場合、部分照明系81の開口絞りとしては、図5(C)の2つの円形開口が形成された開口絞り18Bを使用すればよい。   On the other hand, in FIG. 1A, when the first lattice pattern 24A and the second lattice pattern (not shown) are separated, in order to form the lattice pattern 24A and the like, as shown in FIG. A mask M3 in which a pattern 31A having a shape in which the first periodic pattern 31S and the second periodic pattern 31R are arranged apart from each other in each pixel region 30 may be used. When illuminating the pattern of the mask M3, as the aperture stop of the partial illumination system 81, the aperture stop 18B in which two circular openings in FIG. 5C are formed may be used.

この場合の部分照明系81(他の部分照明系も同様)の照明瞳面IPPにおける光量分布は、図11(A)に示すように、図7(A)の4つの領域のうちの外側の2つの円形の領域43A,43Bのみで光量が大きくなればよい。この照明条件は、X軸に沿った2極照明と呼ぶことができる。領域43A,43Bの中心は、方向S2に直交し、光軸AXIからの距離がD2の直線40S,40SBとX軸との交点である。また、領域43A,43Bの中心と光軸AXIとの距離D1は式(3)で表される。   In this case, the light quantity distribution on the illumination pupil plane IPP of the partial illumination system 81 (the same applies to other partial illumination systems), as shown in FIG. 11 (A), is outside the four regions in FIG. 7 (A). It is sufficient that the amount of light is increased only by the two circular regions 43A and 43B. This illumination condition can be referred to as dipole illumination along the X axis. The centers of the regions 43A and 43B are the intersections of the straight lines 40S and 40SB whose distance from the optical axis AXI is D2 perpendicular to the direction S2 and the X axis. Further, the distance D1 between the centers of the regions 43A and 43B and the optical axis AXI is expressed by Expression (3).

この照明条件を用いて図10のマスクM3を照明すると、図11(B)に示す部分投影光学系PL1の瞳面PPにおいて、周期的パターン31S又は31Rからの1次光43AS,43BS又は43AR,43BRは、それぞれY軸上を通過し、2つの0次光と4つの1次光のそれぞれの光軸AXからの距離がほぼ等しいため、微細な周期的パターン31S及び31Rの像をそれぞれ高いコントラストで、すなわち高い解像度で、かつ大きな焦点深度で形成できる。
次に、本実施形態の露光装置EXを用いて図1(A)の液晶表示素子20を製造する工程の一例につき図16のフローチャートを参照して説明する。また、製造過程の液晶表示素子の構造を図12〜図15を参照して説明する。説明の便宜上、図12〜図15では、図1(A)のTFT側のガラス基板21Aをガラス基板TG、格子パターン24A,24Cを格子パターンLS1,LC1、カラーフィルター側のガラス基板21Bをガラス基板FG、液晶層22を液晶層LC、対向電極23Bを対向電極CEとして、画素電極23Aを表示画素別に画素電極PE1,PE2,…として説明する。また、分子配向膜25A,25B及び偏光膜26A,26Bは説明を省略するとともに、図12、図13では、偏光膜26A,26Bによる図1(B)の光吸収軸P及びAにそれぞれ平行にX軸及びY軸を取って説明する。
When the mask M3 in FIG. 10 is illuminated using this illumination condition, the primary light 43AS, 43BS, or 43AR from the periodic pattern 31S or 31R on the pupil plane PP of the partial projection optical system PL1 shown in FIG. 43BR passes on the Y-axis, and the distances from the optical axes AX of the two 0th-order lights and the four primary lights are almost equal, so that images of the fine periodic patterns 31S and 31R have high contrast. That is, it can be formed with a high resolution and a large depth of focus.
Next, an example of a process for manufacturing the liquid crystal display element 20 of FIG. 1A using the exposure apparatus EX of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The structure of the liquid crystal display element in the manufacturing process will be described with reference to FIGS. 12 to 15, the TFT side glass substrate 21A in FIG. 1A is the glass substrate TG, the lattice patterns 24A and 24C are the lattice patterns LS1 and LC1, and the color filter side glass substrate 21B is the glass substrate. FG, the liquid crystal layer 22 will be described as the liquid crystal layer LC, the counter electrode 23B as the counter electrode CE, and the pixel electrode 23A as the pixel electrodes PE1, PE2,. Further, the description of the molecular alignment films 25A and 25B and the polarizing films 26A and 26B is omitted, and in FIGS. 12 and 13, the polarizing films 26A and 26B are parallel to the light absorption axes P and A of FIG. A description will be given by taking the X axis and the Y axis.

図12は、製造中の液晶表示素子のTFT側のガラス基板TGの複数の画素領域を含む要部をTFTパターンの形成された側から見た拡大図である。図12において、ガラス基板TGの上面には、Y方向に多数本の信号線(信号電極)SL1,SL2,SL3,…が延び、X方向に多数本の選択線(走査電極)GL1,GL2,…が延びている。各信号線SL1,SL2,…と各選択線GL1,GL2,…との交点にはTFTよりなるトランジスタTR1,TR2,…が形成される。そして、トランジスタTR1,TR2,…によって各表示画素を規定する画素電極PE1,PE2,…に印加される電位が決定され、各表示画素の明るさ(透過率)が決定される。   FIG. 12 is an enlarged view of a main part including a plurality of pixel regions of the glass substrate TG on the TFT side of the liquid crystal display element being manufactured as viewed from the side where the TFT pattern is formed. 12, a large number of signal lines (signal electrodes) SL1, SL2, SL3,... Extend in the Y direction on the upper surface of the glass substrate TG, and a large number of selection lines (scanning electrodes) GL1, GL2,. ... is extended. Transistors TR1, TR2,... Composed of TFTs are formed at the intersections between the signal lines SL1, SL2,... And the selection lines GL1, GL2,. .. Are determined by the transistors TR1, TR2,..., And the brightness (transmittance) of each display pixel is determined.

まず、図16のパターン形成工程401では、ガラス基板TGに回路パターンを形成することによって、TFT側のガラス基板TGが製造される。この製造工程について、図14を用いて説明する。
図14(A)、(C)、(E)、(G)は、それぞれ図12中のトランジスタTR5付近の拡大図を示し、図14(B)、(D)、(F)、(H)は、図12中のトランジスタTR5付近におけるA−A’部分での断面図を示す。
First, in the pattern formation process 401 of FIG. 16, a glass substrate TG on the TFT side is manufactured by forming a circuit pattern on the glass substrate TG. This manufacturing process will be described with reference to FIG.
FIGS. 14A, 14C, 14E, and 14G are enlarged views of the vicinity of the transistor TR5 in FIG. 12, and FIGS. 14B, 14D, 14F, and 14H are shown in FIGS. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in the vicinity of the transistor TR5 in FIG.

始めに、図14(A)及び図14(B)に示すように、ガラス基板TGの上面にタンタル等の金属膜を成膜し、露光装置(例えば図2の露光装置EXでもよい)を用いたリソグラフィー工程により所定部分に上記金属膜による選択線GL2及びゲート電極TG5を形成する。その後、例えば上記金属膜を陽極酸化することにより、選択線GL2及びゲート電極TG5の表面に金属酸化膜(不図示)を形成する。   First, as shown in FIGS. 14A and 14B, a metal film such as tantalum is formed on the upper surface of the glass substrate TG, and an exposure apparatus (for example, the exposure apparatus EX of FIG. 2 may be used). The selection line GL2 and the gate electrode TG5 made of the metal film are formed in predetermined portions by the lithography process. Thereafter, for example, by anodizing the metal film, a metal oxide film (not shown) is formed on the surfaces of the selection line GL2 and the gate electrode TG5.

ここにおいて、選択線GL2及びゲート電極TG5の線幅は、それぞれ10μm程度とすることが好ましい。
次に、図14(C)及び図14(D)に示すように、ガラス基板TGの上面にアモルファスシリコン膜を成膜し、リソグラフィー工程により、ゲート電極TG5を跨ぐように上記アモルファスシリコンによるトランジスタTR5を形成する。そして、その上に、アルミニウム等の金属又は導電性の高い半導体を成膜し、リソグラフィー工程によりトランジスタTR5上の所定領域にソース電極TS5及びドレイン電極TD5を形成する。
Here, the line widths of the selection line GL2 and the gate electrode TG5 are preferably about 10 μm, respectively.
Next, as shown in FIGS. 14C and 14D, an amorphous silicon film is formed on the upper surface of the glass substrate TG, and the transistor TR5 made of the above amorphous silicon is straddled across the gate electrode TG5 by a lithography process. Form. Then, a metal such as aluminum or a highly conductive semiconductor is formed thereon, and the source electrode TS5 and the drain electrode TD5 are formed in a predetermined region over the transistor TR5 by a lithography process.

この状態において、ソース電極TS5とドレイン電極TD5との間隙は、3μm程度とすることが好ましい。
続いて、図14(E)及び図14(F)に示すように、上記のTFT側のガラス基板TGの上面に、アルミニウム等の金属を成膜し、リソグラフィー工程により、ソース電極TS5と整合する位置に信号線SL2を形成する。その後、ガラス基板TGの上面に、たとえば有機物質からなる透明な絶縁膜PVを形成し、リソグラフィー工程により、ドレイン電極TD5と整合する位置の絶縁膜PVに開口(ホール)を形成する。そして、その上に、ITO又はIZOによる透明電極を成膜し、リソグラフィー工程により、この透明電極を各表示画素に対応する透明な画素電極PE5等に分離する。
In this state, the gap between the source electrode TS5 and the drain electrode TD5 is preferably about 3 μm.
Subsequently, as shown in FIGS. 14E and 14F, a metal such as aluminum is formed on the upper surface of the glass substrate TG on the TFT side and aligned with the source electrode TS5 by a lithography process. A signal line SL2 is formed at the position. Thereafter, a transparent insulating film PV made of, for example, an organic material is formed on the upper surface of the glass substrate TG, and an opening (hole) is formed in the insulating film PV at a position aligned with the drain electrode TD5 by a lithography process. A transparent electrode made of ITO or IZO is formed thereon, and the transparent electrode is separated into transparent pixel electrodes PE5 corresponding to the respective display pixels by a lithography process.

次に、図14(G)及び図14(H)に示すように、上記の透明な画素電極PE5等の表面に、リソグラフィー工程によって本実施形態の特徴事項である微細な格子パターンLS1を形成する。この工程を詳細に説明すると、図16のステップ301において、コータ・デベロッパ(不図示)において、ガラス基板TGの画素電極PE5等を含む表面に誘電体としてのポジ型のフォトレジストを塗布する。次のステップ302において、図2の露光装置EXの投影光学系PLの物体面(マスクステージの上面)に、図6の多数の画素領域30毎に周期的なパターン31が形成されたマスクM1をロードする。これとほぼ並行してステップ303において、露光装置EXの照明系ILS(部分照明系81等)の照明条件を、照明瞳面IPP等での光量分布が図7(A)の状態になる一直線上の4極照明に設定する。   Next, as shown in FIGS. 14G and 14H, a fine lattice pattern LS1, which is a feature of the present embodiment, is formed on the surface of the transparent pixel electrode PE5 or the like by a lithography process. . This process will be described in detail. In step 301 of FIG. 16, a coater / developer (not shown) applies a positive photoresist as a dielectric to the surface of the glass substrate TG including the pixel electrodes PE5 and the like. In the next step 302, a mask M1 in which a periodic pattern 31 is formed for each of a large number of pixel regions 30 in FIG. 6 on the object plane (upper surface of the mask stage) of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX in FIG. Load it. Almost in parallel with this, in step 303, the illumination conditions of the illumination system ILS (partial illumination system 81, etc.) of the exposure apparatus EX are set on a straight line so that the light quantity distribution on the illumination pupil plane IPP, etc. becomes the state of FIG. 4 pole illumination.

次のステップ304において、露光装置EXにおいて、マスクM1のパターンの像をガラス基板TGのフォトレジスト層に走査露光する。次のステップ305において、コータ・デベロッパ(不図示)において、ガラス基板TGのフォトレジストを現像することによって、複数の表示画素の画素電極PE5等の表面に図6の周期的パターン31Sの像としての格子パターンLS1及び周期的パターン31Rの像としての格子パターンLS2(図13参照)及び連結部31Cの像としての格子パターンLS1,LS2の連結部が高精度に形成される。   In the next step 304, the exposure apparatus EX scans and exposes the pattern image of the mask M1 on the photoresist layer of the glass substrate TG. In the next step 305, a coater / developer (not shown) develops the photoresist on the glass substrate TG, thereby forming an image of the periodic pattern 31S of FIG. 6 on the surface of the pixel electrodes PE5 and the like of the plurality of display pixels. A lattice pattern LS2 (see FIG. 13) as an image of the lattice pattern LS1 and the periodic pattern 31R (see FIG. 13) and a connection portion of the lattice patterns LS1 and LS2 as an image of the connection portion 31C are formed with high accuracy.

図13は、微細な格子パターンLS1,LS2の形成が終了した状態における本実施形態のTFT側のガラス基板TGの複数の画素領域(それぞれ画素電極PE1,PE2,…が形成されている)を含む要部の拡大図を示す。一例として、格子パターンLS1,LS2のラインパターンの線幅は2μm程度、ピッチは4μm程度であるが、露光装置EXの部分投影光学系PL1〜PL5(投影光学系PL)の開口数NAが0.1より大きいのであれば、格子パターンLS1,LS2のピッチはもっと細かくても良い。   FIG. 13 includes a plurality of pixel regions (pixel electrodes PE1, PE2,... Are formed respectively) of the glass substrate TG on the TFT side of the present embodiment in a state where the formation of the fine lattice patterns LS1, LS2 is completed. The enlarged view of the principal part is shown. As an example, the line width of the lattice patterns LS1 and LS2 is about 2 μm and the pitch is about 4 μm, but the numerical aperture NA of the partial projection optical systems PL1 to PL5 (projection optical system PL) of the exposure apparatus EX is 0. If it is larger than 1, the pitch of the lattice patterns LS1 and LS2 may be finer.

次に、ステップ402において、カラーフィルター側のガラス基板FGが製造される。 図15は、本実施形態における完成した液晶表示素子の複数の表示画素を示す拡大断面図であり、かつ図15は、図13におけるB−B’部分の断面図を表している。図15に示すように、完成した液晶表示素子においては、TFT側のガラス基板TGとカラーフィルター側のガラス基板FGとが対向して配置され、その間に液晶層LCが挟み込まれている。   Next, in step 402, a glass substrate FG on the color filter side is manufactured. FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a plurality of display pixels of the completed liquid crystal display element in the present embodiment, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 13. As shown in FIG. 15, in the completed liquid crystal display element, the glass substrate TG on the TFT side and the glass substrate FG on the color filter side are arranged to face each other, and the liquid crystal layer LC is sandwiched therebetween.

カラーフィルター側のガラス基板FGの底面のTFT側のガラス基板TGの各画素電極PE5,PE6,PE10に対向する部分には、一般的なカラーフィルター側のガラス基板と同様に、リソグラフィー工程で形成されたブラックマトリクス層MB2,MB3,BM4、及び赤色カラーフィルターCR、緑色カラーフィルターCG、青色カラーフィルターCBが形成されている。そして、これらの表面(下面)を覆うように、透明な絶縁膜PV2、及びITOやIZOによる対向電極CEが形成されている。   A portion facing the pixel electrodes PE5, PE6, and PE10 of the TFT side glass substrate TG on the bottom surface of the color filter side glass substrate FG is formed by a lithography process in the same manner as a general color filter side glass substrate. The black matrix layers MB2, MB3, BM4, the red color filter CR, the green color filter CG, and the blue color filter CB are formed. A transparent insulating film PV2 and a counter electrode CE made of ITO or IZO are formed so as to cover these surfaces (lower surfaces).

さらに、本実施形態におけるカラーフィルター側のガラス基板FGでは、対向電極CEの表面(図15の下面)の格子パターンLS1及びLS2(図15では不図示)に対向する領域に、それぞれリソグラフィー工程によって本実施形態の特徴事項である微細な第1の格子パターンLC1及び第2の格子パターン(不図示)が形成されている。
なお、格子パターンLC1等は、図2の露光装置EXにおいて、図6と同様なマスクM1(又は周期的パターン31S,31Rに対して位相が180°異なる周期的パターンが形成されたマスクでもよい)を用いて、ステップ301〜305と同様の工程を実施することによって形成できる。
Further, in the glass substrate FG on the color filter side in the present embodiment, the main surface of the counter electrode CE (the lower surface in FIG. 15) is opposed to the lattice patterns LS1 and LS2 (not shown in FIG. 15) by the lithography process. A fine first lattice pattern LC1 and a second lattice pattern (not shown), which are features of the embodiment, are formed.
Note that the lattice pattern LC1 and the like are the same as the mask M1 in FIG. 6 in the exposure apparatus EX in FIG. 2 (or a mask in which a periodic pattern having a phase different by 180 ° from the periodic patterns 31S and 31R is formed). Can be formed by performing the same process as steps 301 to 305.

そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られたTFT側のガラス基板TG、及びカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター側のガラス基板FGとの間に液晶を注入して、液晶表示素子(液晶セル)を製造する。
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶セルの表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、露光装置EXを用いて、微細な格子パターンLS1,LC1等が形成された極めて応答速度の高い液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, liquid crystal is injected between the TFT side glass substrate TG obtained in the pattern formation step 401 and the color filter side glass substrate FG obtained in the color filter formation step 402. A liquid crystal display element (liquid crystal cell) is manufactured.
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal cell are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, it is possible to obtain a liquid crystal display element with a very high response speed with a high throughput on which fine lattice patterns LS1, LC1, etc. are formed, using the exposure apparatus EX.

本実施形態の効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の露光装置EXを用いた液晶表示素子の製造方法は、ピッチP1を有し互いに異なる方向S1(第1方向)及び方向R1(第2方向)にそれぞれ配列された周期的パターン31S(第1パターン)及び周期的パターン31R(第2パターン)と、周期的パターン31Sと周期的パターン31Rとを方向S1及び方向R1の中間方向(X方向)に直交する方向に連結する連結部31Cとを含むパターン31(素子用パターン)が形成されたマスクM1を露光装置EXの投影光学系PLの物体面側に配置するステップ302を含む。さらにその製造方法は、波長λの照明光(露光光)でマスクM1を照明する照明系ILSの部分照明系81の照明瞳面IPP(又はこの近傍の面でもよい)における照明光の光量分布を、光軸AXIを通り、方向S1と方向R1との中間方向に対応する方向に伸びるX軸(第1直線)上にあって、光軸AXIからそれぞれ反対の方向にあり光軸AXIとの距離D1が互いに等しい交点42A(第1点)及び交点42B(第2点)を含む領域43A(第1領域)及び領域43B(第2領域)と、交点42A,42Bよりも光軸AXIに近く、かつ光軸AXIに関して対称に配置された中心44A(第3点)及び中心44B(第4点)を含む領域45A(第3領域)及び領域45B(第4領域)とにおける光量が他の領域における光量よりも大きくなるようにして、マスクM1の素子用パターンを投影光学系PLを介して液晶表示素子のガラス基板TGに転写するステップ303,304と、その素子用パターンが転写されたガラス基板TGのフォトレジストを現像して処理するステップ305とを含んでいる。
The effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) A method for manufacturing a liquid crystal display element using the exposure apparatus EX of the present embodiment is a periodic method having a pitch P1 and arranged in different directions S1 (first direction) and R1 (second direction). A pattern 31S (first pattern), a periodic pattern 31R (second pattern), and a connection that connects the periodic pattern 31S and the periodic pattern 31R in a direction orthogonal to the intermediate direction (X direction) of the direction S1 and the direction R1. A step 302 of disposing a mask M1 on which a pattern 31 (element pattern) including the part 31C is formed on the object plane side of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX. Further, the manufacturing method calculates the light amount distribution of the illumination light on the illumination pupil plane IPP (or a surface in the vicinity thereof) of the partial illumination system 81 of the illumination system ILS that illuminates the mask M1 with illumination light (exposure light) of wavelength λ. The distance between the optical axis AXI and the X axis (first straight line) extending in the direction corresponding to the intermediate direction between the direction S1 and the direction R1 and opposite to the optical axis AXI An area 43A (first area) and an area 43B (second area) including an intersection 42A (first point) and an intersection 42B (second point) having the same D1 are closer to the optical axis AXI than the intersections 42A and 42B, In addition, the light quantity in the region 45A (third region) and the region 45B (fourth region) including the center 44A (third point) and the center 44B (fourth point) arranged symmetrically with respect to the optical axis AXI is different in other regions. Greater than light Thus, steps 303 and 304 for transferring the element pattern of the mask M1 to the glass substrate TG of the liquid crystal display element via the projection optical system PL, and a photoresist of the glass substrate TG to which the element pattern is transferred. And developing and processing step 305.

本実施形態の製造方法によれば、照明瞳面IPPの領域43A,43Bからの光束がマスクM1の周期的パターン31S(又は31R)に照明されると、投影光学系PLの瞳面(部分投影光学系PL1の瞳面PP)において、周期的パターン31S(又は31R)からの0次光43A0,43B0が領域43A,43Bと共役な位置(光軸AXから離れた位置)を通過し、周期的パターン31S(又は31R)からの1次回折光43AS,43BS(又は43AR,43BR)が、0次光43A0,43B0の位置から方向S1又は方向R1に対応する方向にλ/P1だけ離れた位置を通過する。そして、
各0次光と各1次回折光が、瞳面PPにおいて光軸からほぼ等距離の位置を通り、ガラス基板TGにほぼ等しい角度傾いて入射する。従って、ガラス基板TG上に周期的パターン31S,31Rの像がそれぞれ高いコントラストで形成されるとともに、通常の照明方式を用いる場合に比べて、転写できる周期的パターン31S,31RのピッチP1を例えば1/21/2倍(ほぼ1/1.41倍)に微細化でき、さらに大きな焦点深度を得ることができるため、ガラス基板TGに形成する微細な格子パターンLS1のピッチをより小さくできる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, when the light flux from the regions 43A and 43B of the illumination pupil plane IPP is illuminated on the periodic pattern 31S (or 31R) of the mask M1, the pupil plane (partial projection) of the projection optical system PL In the pupil plane PP) of the optical system PL1, the 0th-order light 43A0 and 43B0 from the periodic pattern 31S (or 31R) passes through positions conjugate to the regions 43A and 43B (positions away from the optical axis AX) and periodically. The first-order diffracted light 43AS, 43BS (or 43AR, 43BR) from the pattern 31S (or 31R) passes through a position separated from the position of the zero-order light 43A0, 43B0 by λ / P1 in the direction corresponding to the direction S1 or the direction R1. To do. And
Each 0th-order light and each 1st-order diffracted light pass through the pupil plane PP at substantially the same distance from the optical axis, and are incident on the glass substrate TG at an almost equal angle. Therefore, images of the periodic patterns 31S and 31R are formed on the glass substrate TG with high contrast, and the pitch P1 of the periodic patterns 31S and 31R that can be transferred is, for example, 1 as compared with the case of using a normal illumination method. / 2 1/2 times (approximately 1 / 1.41 times) can be miniaturized and a greater depth of focus can be obtained, so that the pitch of the fine lattice pattern LS1 formed on the glass substrate TG can be further reduced.

さらに、照明瞳面IPPの内側の領域45A,45Bからの照明光によって、連結部31Cの像が高いコントラストでガラス基板TGに投影できる。このため、マスクM1の各パターン31の全部の像を高い解像度で、かつ大きな焦点深度をもってガラス基板TGに転写でき、視野角が広く応答速度が向上した液晶表示素子を製造できる。
(2)なお、ステップ302において、図10に示すように、連結部31Cが除去された周期的パターン31S,31Rからなるパターン31Aが形成されたマスクM3を露光装置EXの投影光学系PLの物体面に配置してもよい。マスクM3のパターンを露光するためには、ステップ303,304において、照明系ILSの部分照明系81の照明瞳面IPPにおける光量分布は、図11に示すように、外側の領域43A,43Bのみで光量が大きくなるようにすればよい。この場合には、領域43A,43Bを通過した照明光によって、投影光学系PLを介して周期的パターン31S,31Rの像が、高い解像度で、かつ大きな焦点深度をもってガラス基板TGに転写できる。
Furthermore, the image of the connection part 31C can be projected onto the glass substrate TG with high contrast by illumination light from the regions 45A and 45B inside the illumination pupil plane IPP. For this reason, the entire image of each pattern 31 of the mask M1 can be transferred to the glass substrate TG with a high resolution and a large depth of focus, and a liquid crystal display element with a wide viewing angle and improved response speed can be manufactured.
(2) In step 302, as shown in FIG. 10, the mask M3 on which the pattern 31A composed of the periodic patterns 31S and 31R from which the connecting portion 31C has been removed is formed as an object of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX. It may be arranged on the surface. In order to expose the pattern of the mask M3, in steps 303 and 304, the light quantity distribution on the illumination pupil plane IPP of the partial illumination system 81 of the illumination system ILS is only in the outer regions 43A and 43B as shown in FIG. The amount of light may be increased. In this case, the images of the periodic patterns 31S and 31R can be transferred to the glass substrate TG with high resolution and a large depth of focus via the projection optical system PL by the illumination light that has passed through the regions 43A and 43B.

(3)また、マスクM1の周期的パターン31S,31Rは、ガラス基板TGの表面の誘電体膜としてのフォトレジストをパターニングするためのパターンである。なお、誘電体膜としてはフォトレジスト以外の物質も使用可能である。
(4)また、本実施形態で製造される液晶表示素子20は、1つのTFTに対応する画素電極内に2つのドメインを有するマルチドメイン型のVA方式であるが、本発明は、例えば、4つのTFTに対応する画素電極に4つ以上のドメインを有するマルチドメイン型のVA方式の液晶表示素子を製造する場合にも適用可能である。この場合、マスクM1の周期的パターン31S,31Rは、表示画素中のマルチドメインに含まれる各ドメインをそれぞれ形成するためのパターンとして使用可能である。また、本発明は、1つの画素電極を2つ以上の画素電極に分割する方式のマルチドメイン型のVA方式の液晶表示素子を製造する場合にも適用可能である。さらに、本発明は、VA方式に限らず、画素電極に微細なL&Sパターンが要求される場合には、IPS方式の液晶表示素子の製造に適用することも可能である。
(3) Further, the periodic patterns 31S and 31R of the mask M1 are patterns for patterning a photoresist as a dielectric film on the surface of the glass substrate TG. Note that a substance other than a photoresist can be used as the dielectric film.
(4) Further, the liquid crystal display element 20 manufactured in the present embodiment is a multi-domain type VA method having two domains in a pixel electrode corresponding to one TFT. The present invention can also be applied to the case of manufacturing a multi-domain VA liquid crystal display element having four or more domains in a pixel electrode corresponding to one TFT. In this case, the periodic patterns 31S and 31R of the mask M1 can be used as patterns for forming the respective domains included in the multi-domain in the display pixel. The present invention can also be applied to the case of manufacturing a multi-domain VA liquid crystal display element in which one pixel electrode is divided into two or more pixel electrodes. Furthermore, the present invention is not limited to the VA method, and can be applied to the manufacture of an IPS liquid crystal display element when a fine L & S pattern is required for the pixel electrode.

(5)また、本実施形態では、液晶表示素子を構成するTFT側のガラス基板TG上の画素電極、及びカラーフィルター側のガラス基板FG上の画素電極の両方に対して微細な格子パターンLS1及びLC1を形成しているため、液晶表示素子の応答速度をさらに速くできる。なお、液晶表示素子を構成するTFT側のガラス基板TG上の画素電極、及びカラーフィルター側のガラス基板FG上の画素電極の少なくとも一方にたいして微細な格子パターンLS1又はLC1を形成するのみでもよい。この場合でも、応答速度は速くなる。   (5) In the present embodiment, the fine lattice pattern LS1 and the pixel electrode on the TFT-side glass substrate TG constituting the liquid crystal display element and the pixel electrode on the color filter-side glass substrate FG Since LC1 is formed, the response speed of the liquid crystal display element can be further increased. Note that the fine lattice pattern LS1 or LC1 may be formed only on at least one of the pixel electrode on the TFT-side glass substrate TG and the color filter-side glass substrate FG constituting the liquid crystal display element. Even in this case, the response speed is increased.

(6)また、投影光学系PLは、それぞれマスクM1のパターンの一部の像をガラス基板TG等の表面に形成する複数の部分投影光学系PL1〜PL5よりなる。従って、全体として小型の投影光学系PLを用いて露光領域を広くできるため、1回の走査露光で、大面積のガラス基板TGに対してマスクM1のパターンの像を露光できる。
また、照明系ILSの射出側の光学系は、複数の部分投影光学系PL1〜PL5に対応して複数個の部分照明系81等に分かれている。従って、照明系ILSも小型化できる。
(6) Further, the projection optical system PL includes a plurality of partial projection optical systems PL1 to PL5 that respectively form partial images of the pattern of the mask M1 on the surface of the glass substrate TG or the like. Accordingly, since the exposure area can be widened by using the small projection optical system PL as a whole, the image of the pattern of the mask M1 can be exposed to the glass substrate TG having a large area by one scanning exposure.
The optical system on the exit side of the illumination system ILS is divided into a plurality of partial illumination systems 81 and the like corresponding to the plurality of partial projection optical systems PL1 to PL5. Therefore, the illumination system ILS can also be reduced in size.

なお、本発明の液晶表示素子の製造方法は、一つの結像光学系のみからなる投影光学系を備えた露光装置で露光する場合にも適用可能である。この場合には、照明系ILSは、全体として一つの照明領域を照明する一つの光学系から構成できる。
(7)また、露光装置EXは走査露光を行っているが、ステッパー型の露光装置で露光する場合にも本発明の液晶表示素子の製造方法が適用可能である。
Note that the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention can also be applied to exposure using an exposure apparatus having a projection optical system composed of only one imaging optical system. In this case, the illumination system ILS can be composed of one optical system that illuminates one illumination area as a whole.
(7) Although the exposure apparatus EX performs scanning exposure, the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention is also applicable when exposure is performed with a stepper type exposure apparatus.

(8)また、本実施形態の露光装置EXは、照明光IL(露光光)でマスクMのパターンを介して基板PTを露光する露光装置において、照明光ILでマスクMのパターンを照明する部分照明系81を含む照明系ILSと、部分照明系81の照明瞳面IPP(又はこの近傍の面でもよい)における照明光の光量分布を、部分照明系81の光軸AXIを通り、マスクMのパターン面において互いに交差するS1方向及びR1方向との中間方向(X方向)に対応する方向に伸びるX軸(第1直線)上にあって、光軸AXIからそれぞれ反対の方向にあり光軸AXIとの距離D1が互いに等しい交点42A,42Bを含む領域43A,43Bにおける光量が他の領域における光量よりも大きくなるように設定可能な強度分布設定装置14b及び開口絞り板12b(光量分布設定装置)と、マスクMのパターンの像を基板PTの表面に形成する複数の部分投影光学系PL1〜PL5よりなる投影光学系PLと、マスクMの複数の部分投影光学系PL1〜PL5に対するX方向(所定方向)への移動と、基板PTのその所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うステージ系と、を備えるものである。   (8) The exposure apparatus EX of the present embodiment is a part that illuminates the pattern of the mask M with the illumination light IL in the exposure apparatus that exposes the substrate PT through the pattern of the mask M with the illumination light IL (exposure light). The distribution of the amount of illumination light in the illumination system ILS including the illumination system 81 and the illumination pupil plane IPP of the partial illumination system 81 (or in the vicinity thereof) passes through the optical axis AXI of the partial illumination system 81 and passes through the optical axis AXI of the mask M. The optical axis AXI is on the X axis (first straight line) extending in the direction corresponding to the intermediate direction (X direction) between the S1 direction and the R1 direction intersecting each other on the pattern surface, and is in the opposite direction from the optical axis AXI. An intensity distribution setting device 14b and an aperture that can be set so that the amount of light in the regions 43A and 43B including the intersections 42A and 42B having the same distance D1 is larger than the amount of light in the other regions. A projection plate 12b (light quantity distribution setting device), a projection optical system PL composed of a plurality of partial projection optical systems PL1 to PL5 for forming a pattern image of the mask M on the surface of the substrate PT, and a plurality of partial projection optics of the mask M And a stage system that synchronizes the movement in the X direction (predetermined direction) relative to the systems PL1 to PL5 and the movement of the substrate PT in a direction corresponding to the predetermined direction.

露光装置EXによれば、照明瞳面IPPの領域43A,43Bからの照明光によって、マスクM3の周期的パターン31S,31Rの像を高い解像度、かつ大きな焦点深度で基板PTに露光できる。従って、基板PTを液晶表示素子のガラス基板とすることによって、ガラス基板に微細な格子パターンLC1,LC2を形成でき、液晶表示素子の応答速度を速くできる。   According to the exposure apparatus EX, the images of the periodic patterns 31S and 31R of the mask M3 can be exposed to the substrate PT with high resolution and a large focal depth by illumination light from the regions 43A and 43B of the illumination pupil plane IPP. Therefore, by using the substrate PT as the glass substrate of the liquid crystal display element, the fine lattice patterns LC1 and LC2 can be formed on the glass substrate, and the response speed of the liquid crystal display element can be increased.

(9)また、強度分布設定装置14b及び開口絞り板12bによって、部分照明系81の照明瞳面IPP(又はこの近傍の面)における照明光の光量分布を、X軸(第1直線)上で、交点42A,42Bよりも光軸AXIに近く、かつ光軸AXIに関して対称に配置された中心44A,44Bを含む領域45A,45Bと、領域43A,43Bとにおける光量が他の領域における光量よりも大きくなるように設定可能である。   (9) Further, the intensity distribution setting device 14b and the aperture stop plate 12b are used to change the light amount distribution of the illumination light on the illumination pupil plane IPP (or a surface in the vicinity thereof) of the partial illumination system 81 on the X axis (first straight line). The light amounts in the regions 45A and 45B and the regions 43A and 43B including the centers 44A and 44B that are closer to the optical axis AXI than the intersections 42A and 42B and symmetrically arranged with respect to the optical axis AXI are larger than the light amounts in the other regions. It can be set to be larger.

この場合には、周期的パターン31S,31Rの他に連結部31Cを含むパターン31が形成されたマスクM1のパターンを基板PTに高い解像度かつ大きな焦点深度で転写できる。従って、液晶表示素子のガラス基板にパターン31に対応する微細な格子パターンLC1,LC2及びこの連結部を形成できるため、液晶表示素子の応答速度を向上できる。   In this case, the pattern of the mask M1 in which the pattern 31 including the coupling portion 31C in addition to the periodic patterns 31S and 31R can be transferred to the substrate PT with a high resolution and a large depth of focus. Accordingly, since the fine lattice patterns LC1 and LC2 corresponding to the pattern 31 and the connecting portions can be formed on the glass substrate of the liquid crystal display element, the response speed of the liquid crystal display element can be improved.

(10)また、強度分布設定装置14bは、光軸方向の間隔が可変の2つのプリズム15A,15Bを備えている。従って、照明瞳面IPPの領域43A,43B等で光量を大きくするときに、照明光の利用効率を高めることができる。
(11)また、照明系ILSは、複数の部分投影光学系PL1〜PL5に対応して設けられる複数の部分照明系81,83等を有するため、小型の照明系ILSで複数の照明領域をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。なお、例えば部分投影光学系の数が少ない場合には、一つの共通の照明系によって、複数の部分投影光学系の照明領域を照明してもよい。
(10) In addition, the intensity distribution setting device 14b includes two prisms 15A and 15B whose intervals in the optical axis direction are variable. Therefore, when the amount of light is increased in the areas 43A and 43B of the illumination pupil plane IPP, the use efficiency of the illumination light can be increased.
(11) Since the illumination system ILS includes a plurality of partial illumination systems 81 and 83 provided corresponding to the plurality of partial projection optical systems PL1 to PL5, a plurality of illumination areas are respectively formed by the small illumination system ILS. Can be illuminated under optimal lighting conditions. For example, when the number of partial projection optical systems is small, the illumination areas of the plurality of partial projection optical systems may be illuminated by one common illumination system.

次に、上記の実施形態の変形例につき図17を参照して説明する。この変形例では、図1(C)の液晶表示素子20AのようにTFT側のガラス基板21A(TG)上の画素電極23A(PE1等)に設けた周期的なカットアウトパターンを微細な格子パターン24E(LS1)として、カラーフィルター側のガラス基板21B(FG)の底面の対向電極23B(CE)に設けた周期的なカットアウトパターンを微細な格子パターン24G(LC1)とする。その格子パターン24Eを形成するためには、ガラス基板21Aに画素電極23Aを形成するときに、図17に示すように、各画素領域30にそれぞれ遮光膜33を形成し、かつ各遮光膜33内に図6の周期的パターン31S,31Rと明暗が逆になるように、方向S1に沿ったピッチP1のL&Sパターンよりなる周期的パターン31BSと、方向R1に沿ったピッチP1のL&Sパターンよりなる周期的パターン31BRと、周期的パターン31BS,31BRを連結する連結部31BCとからなるパターン31Bを形成したマスクM4を用いればよい。   Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, the periodic cutout pattern provided on the pixel electrode 23A (PE1 or the like) on the TFT side glass substrate 21A (TG) as in the liquid crystal display element 20A of FIG. A periodic cutout pattern provided on the counter electrode 23B (CE) on the bottom surface of the glass substrate 21B (FG) on the color filter side is defined as a fine lattice pattern 24G (LC1) as 24E (LS1). In order to form the lattice pattern 24E, when the pixel electrode 23A is formed on the glass substrate 21A, a light shielding film 33 is formed in each pixel region 30, as shown in FIG. 6A and 6B, the periodic pattern 31BS composed of the L & S pattern with the pitch P1 along the direction S1 and the period composed of the L & S pattern with the pitch P1 along the direction R1 so that the contrast is opposite to that of the periodic patterns 31S and 31R in FIG. A mask M4 formed with a pattern 31B composed of a target pattern 31BR and a connecting portion 31BC that connects the periodic patterns 31BS and 31BR may be used.

この場合、周期的パターン31BS(31BR)は、方向S1(R1)に直交する方向に延在する幅がほぼP1/2の開口パターンよりなるラインパターン31BSa(31BRa)を方向S1(R1)にピッチP1で配列したものである。マスクM4のパターンを照明する照明条件としては、各部分照明系81等の照明瞳面IPP等における光量分布が図7(A)のように一直線上の4極になる条件を使用すればよい。   In this case, the periodic pattern 31BS (31BR) is formed by pitching the line pattern 31BSa (31BRa) including the opening pattern having a width of approximately P1 / 2 extending in the direction orthogonal to the direction S1 (R1) in the direction S1 (R1). Arranged at P1. As an illumination condition for illuminating the pattern of the mask M4, a condition in which the light quantity distribution on the illumination pupil plane IPP of each partial illumination system 81 or the like becomes four poles on a straight line as shown in FIG.

この変形例では、例えば図1(C)のガラス基板21A上に画素電極23Aを形成する際、又は図14(F)の画素電極PE5等を形成する際に、ITO等の透明な導電膜を基板の全面に形成し、その上にポジ型のフォトレジストを塗布する。その後、露光装置EXによって、図7(A)の照明条件のもとで、図17のマスクM4のパターンの像をそのフォトレジストに転写し、現像及びエッチング処理を施せばよい。同様にして、ガラス基板21B(FG)側の格子パターン24G等も形成できる。   In this modification, for example, when the pixel electrode 23A is formed on the glass substrate 21A of FIG. 1C or when the pixel electrode PE5 of FIG. 14F is formed, a transparent conductive film such as ITO is used. A positive photoresist is applied on the entire surface of the substrate. Thereafter, the exposure apparatus EX may transfer the image of the pattern of the mask M4 in FIG. 17 to the photoresist under the illumination conditions in FIG. 7A, and perform development and etching. Similarly, the lattice pattern 24G on the glass substrate 21B (FG) side can be formed.

なお、上述の実施形態では、光源として超高圧水銀ランプを用いているが、これに限定されることなく、他の適当な光源を用いることができる。即ち、本発明において、露光波長は、g線、h線、i線などに特に限定されるものではない。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In the above-described embodiment, an ultrahigh pressure mercury lamp is used as the light source, but the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources can be used. That is, in the present invention, the exposure wavelength is not particularly limited to g-line, h-line, i-line and the like.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

ILS…照明装置、IPP…照明瞳面、M1〜M4…マスク、PL…投影光学系、PT…基板、20,20A…液晶表示素子、21A(TG)…TFT側のガラス基板、21B(FG)…カラーフィルター側のガラス基板、24A(LS1)…格子パターン、24C(LC1)…格子パターン、31S…第1の周期的パターン、31R…第2の周期的パターン、31C…連結部、43A,43B…光量の大きい領域、45A,45B…光量の大きい領域   ILS ... illumination device, IPP ... illumination pupil plane, M1 to M4 ... mask, PL ... projection optical system, PT ... substrate, 20, 20A ... liquid crystal display element, 21A (TG) ... TFT side glass substrate, 21B (FG) ... glass substrate on the color filter side, 24A (LS1) ... lattice pattern, 24C (LC1) ... lattice pattern, 31S ... first periodic pattern, 31R ... second periodic pattern, 31C ... connecting part, 43A, 43B ... Area with a large amount of light, 45A, 45B ... Area with a large amount of light

Claims (23)

液晶表示素子の製造方法であって、
所定ピッチを有する周期パターンであって互いに異なる第1方向及び第2方向にそれぞれ配列された第1パターン及び第2パターンを含む素子用パターンが形成されたマスクを露光装置の投影光学系の物体面側に配置することと、
前記露光装置の露光光で前記マスクを照明する照明系の瞳面又はこの近傍の面における前記露光光の光量分布を、前記照明系の光軸を通り、前記第1方向と前記第2方向との中間方向に対応する方向に伸びる第1直線上にあって、前記光軸からそれぞれ反対の方向にあり前記光軸との距離が互いに等しい第1点及び第2点を含む第1領域及び第2領域における光量が他の領域における光量よりも大きくなるようにして、前記マスクの前記素子用パターンを前記投影光学系を介して前記液晶表示素子の基板に転写することと、
前記パターンが転写された前記基板を処理することと、
を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
A method of manufacturing a liquid crystal display element,
An object plane of the projection optical system of the exposure apparatus is formed by using a mask having a periodic pattern having a predetermined pitch and an element pattern including a first pattern and a second pattern arranged in different first and second directions, respectively. Placing it on the side,
The light quantity distribution of the exposure light on the pupil plane of the illumination system that illuminates the mask with the exposure light of the exposure apparatus or in the vicinity thereof, passes through the optical axis of the illumination system, and the first direction and the second direction. A first region including a first point and a second point which are on a first straight line extending in a direction corresponding to an intermediate direction of the first and second points in opposite directions from the optical axis and having the same distance from the optical axis. Transferring the element pattern of the mask to the substrate of the liquid crystal display element via the projection optical system so that the light quantity in the two areas is larger than the light quantity in the other areas;
Processing the substrate to which the pattern has been transferred;
A method for producing a liquid crystal display element comprising:
前記第1パターン及び前記第2パターンのピッチをP1、前記露光光の波長をλ、前記第1方向の前記中間方向に対する角度をθとしたとき、
前記第1点及び前記第2点の位置を、前記光軸との距離がλ/(2・P1・cosθ)となる点に設定することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
When the pitch of the first pattern and the second pattern is P1, the wavelength of the exposure light is λ, and the angle of the first direction with respect to the intermediate direction is θ,
2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the position of the first point and the second point is set to a point where a distance from the optical axis is λ / (2 · P1 · cos θ). Production method.
前記素子用パターンの前記第1パターンと前記第2パターンとの少なくとも一部は、前記中間方向と直交する方向に連結されており、
前記照明系の瞳面又はこの近傍の面における前記露光光の光量分布を、前記第1直線上で、前記第1点及び前記第2点よりも前記光軸に近く、かつ前記光軸に関して対称に配置された第3点及び第4点を含む第3領域及び第4領域と、前記第1領域及び前記第2領域とにおける光量を他の領域における光量よりも大きくすることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示素子の製造方法。
At least a part of the first pattern and the second pattern of the element pattern is connected in a direction orthogonal to the intermediate direction,
The light quantity distribution of the exposure light on the pupil plane of the illumination system or a plane near the pupil plane is closer to the optical axis than the first point and the second point on the first straight line and symmetrical with respect to the optical axis. The amount of light in the third region and the fourth region including the third point and the fourth point and the first region and the second region arranged in the region is made larger than the light amount in the other regions. Item 3. A method for producing a liquid crystal display element according to Item 1 or 2.
前記第1パターンと前記第2パターンとの連結部の前記中間方向のピッチをP0、前記露光光の波長をλとして、前記光軸と前記第3点との距離を前記照明系の開口数を単位としてλ/(2・P0)に設定することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子の製造方法。   The distance between the optical axis and the third point is the numerical aperture of the illumination system, where P0 is the pitch in the intermediate direction of the connecting portion between the first pattern and the second pattern, and λ is the wavelength of the exposure light. 4. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 3, wherein the unit is set to [lambda] / (2.P0). 前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域、及び前記第4領域は、それぞれコヒーレンスファクタに換算した半径が0.2〜0.3の円形領域であることを特徴とする請求項3または4に記載の液晶表示素子の製造方法。   4. The first region, the second region, the third region, and the fourth region are circular regions each having a radius converted to a coherence factor of 0.2 to 0.3. Or 4. A method for producing a liquid crystal display element according to 4. 前記素子用パターンの前記第1方向及び前記第2方向は互いに直交していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the first direction and the second direction of the element pattern are orthogonal to each other. 前記素子用パターンの前記第1パターン及び前記第2パターンは、前記液晶表示素子の各画素の電極用パターン形成のためのパターンであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   7. The device according to claim 1, wherein the first pattern and the second pattern of the element pattern are patterns for forming an electrode pattern of each pixel of the liquid crystal display element. The manufacturing method of the liquid crystal display element of description. 前記素子用パターンの前記第1パターン及び前記第2パターンは、前記基板の表面の誘電体膜をパターニングするためのパターンであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   7. The device according to claim 1, wherein the first pattern and the second pattern of the element pattern are patterns for patterning a dielectric film on a surface of the substrate. 8. A method for manufacturing a liquid crystal display element. 前記誘電体膜は、フォトレジストであることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示素子の製造方法。   The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 8, wherein the dielectric film is a photoresist. 前記液晶表示素子は、バーチカルアライメント方式の液晶表示素子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is a vertical alignment type liquid crystal display element. 前記液晶表示素子は、マルチドメイン型のバーチカルアライメント方式の液晶表示素子であり、前記第1パターン及び前記第2パターンは、表示画素中のマルチドメインに含まれる各ドメインをそれぞれ形成するためのパターンであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The liquid crystal display element is a multi-domain vertical alignment type liquid crystal display element, and the first pattern and the second pattern are patterns for forming respective domains included in the multi-domain in the display pixel. It exists, The manufacturing method of the liquid crystal display element as described in any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. 前記第1パターン及び前記第2パターンの形成は、前記液晶表示素子を構成するTFT側のガラス基板上の画素電極、及びカラーフィルター側のガラス基板上の画素電極の少なくとも一方に対して行なわれることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The formation of the first pattern and the second pattern is performed on at least one of a pixel electrode on a glass substrate on a TFT side and a pixel electrode on a glass substrate on a color filter side constituting the liquid crystal display element. The manufacturing method of the liquid crystal display element as described in any one of Claims 1-11 characterized by these. 前記第1パターン及び前記第2パターンのピッチは3μmから5μmであり、前記露光波長λは、0.365μmから0.486μmの間であり、前記投影光学系の開口数NAは0.1から0.07の間であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The pitch of the first pattern and the second pattern is 3 μm to 5 μm, the exposure wavelength λ is between 0.365 μm and 0.486 μm, and the numerical aperture NA of the projection optical system is 0.1 to 0. It is between 0.07, The manufacturing method of the liquid crystal display element as described in any one of Claims 1-12 characterized by the above-mentioned. 前記投影光学系は、それぞれ前記マスクのパターンの一部の像を前記基板の表面に形成する複数の部分投影光学系よりなることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The said projection optical system consists of a some partial projection optical system which forms the one part image of the pattern of the said mask on the surface of the said board | substrate, respectively. A method for manufacturing a liquid crystal display element. 前記照明系の少なくとも一部は、前記複数の部分投影光学系に対応して複数個設けられることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein at least a part of the illumination system is provided in a plurality corresponding to the plurality of partial projection optical systems. 前記マスクの前記素子用パターンを前記投影光学系を介して前記基板に転写するために、前記マスクの前記投影光学系に対する所定方向への移動と、前記基板の前記所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。   In order to transfer the element pattern of the mask to the substrate via the projection optical system, the mask moves in a predetermined direction with respect to the projection optical system, and the substrate moves in a direction corresponding to the predetermined direction. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the movement is performed in synchronization. 露光光でマスクのパターンを介して基板を露光する露光装置において、
前記露光光で前記マスクのパターンを照明する照明系と、
前記照明系の瞳面又はこの近傍の面における前記露光光の光量分布を、前記照明系の光軸を通り、前記マスクのパターン面において互いに交差する第1方向と第2方向との中間方向に対応する方向に伸びる第1直線上にあって、前記光軸からそれぞれ反対の方向にあり前記光軸との距離が互いに等しい第1点及び第2点を含む第1領域及び第2領域における光量が他の領域における光量よりも大きくなるように設定可能な光量分布設定装置と、 前記マスクのパターンの像を前記基板の表面に形成する複数の部分投影光学系よりなる投影光学系と、
前記マスクの前記複数の部分投影光学系に対する所定方向への移動と、前記基板の前記所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うステージ系と、を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a substrate through a mask pattern with exposure light,
An illumination system for illuminating the pattern of the mask with the exposure light;
The light quantity distribution of the exposure light on the pupil plane of the illumination system or a surface in the vicinity thereof is in an intermediate direction between the first direction and the second direction passing through the optical axis of the illumination system and intersecting each other on the pattern surface of the mask. Amount of light in the first area and the second area that are on the first straight line extending in the corresponding direction and that are in opposite directions from the optical axis and that have the same distance from the optical axis. A light quantity distribution setting device that can be set to be larger than the light quantity in other regions, a projection optical system comprising a plurality of partial projection optical systems that form an image of the pattern of the mask on the surface of the substrate,
An exposure apparatus comprising: a stage system that synchronizes movement of the mask in a predetermined direction with respect to the plurality of partial projection optical systems and movement of the substrate in a direction corresponding to the predetermined direction. .
前記光量分布設定装置は、
前記照明系の瞳面又はこの近傍の面における前記露光光の光量分布を、前記第1直線上で、前記第1点及び前記第2点よりも前記光軸に近く、かつ前記光軸に関して対称に配置された第3点及び第4点を含む第3領域及び第4領域と、前記第1領域及び前記第2領域とにおける光量が他の領域における光量よりも大きくなるように設定可能であることを特徴とする請求項17に記載の露光装置。
The light quantity distribution setting device includes:
The light quantity distribution of the exposure light on the pupil plane of the illumination system or a plane near the pupil plane is closer to the optical axis than the first point and the second point on the first straight line and symmetrical with respect to the optical axis. The third region and the fourth region including the third point and the fourth point, and the light amount in the first region and the second region can be set to be larger than the light amount in the other regions. The exposure apparatus according to claim 17, wherein:
前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域、及び前記第4領域は、それぞれコヒーレンスファクタに換算した半径が0.2〜0.3の円形領域であることを特徴とする請求項18に記載の露光装置。   19. The first region, the second region, the third region, and the fourth region are circular regions having a radius converted to a coherence factor of 0.2 to 0.3, respectively. The exposure apparatus described in 1. 前記マスクのパターン面に前記第1方向及び前記第2方向に同じピッチで形成されている第1パターン及び第2パターンのピッチをP1、前記露光光の波長をλ、前記第1方向の前記中間方向に対する角度をθとしたとき、
前記光量分布設定装置は、
前記第1点及び前記第2点の位置を、前記光軸との距離がλ/(2・P1・cosθ)となる点に設定することを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載の露光装置。
The pitch of the first pattern and the second pattern formed at the same pitch in the first direction and the second direction on the pattern surface of the mask is P1, the wavelength of the exposure light is λ, and the intermediate in the first direction When the angle with respect to the direction is θ,
The light quantity distribution setting device includes:
The position of the first point and the second point is set to a point where the distance from the optical axis is λ / (2 · P1 · cos θ). The exposure apparatus described in 1.
前記マスクのパターン面に前記第1方向及び前記第2方向に同じピッチで、かつ連結して形成されている第1パターン及び第2パターンの前記第1直線に沿った方向に対応する方向のピッチをP0、前記露光光の波長をλとして、
前記光量分布設定装置は、前記光軸と前記第3点との距離を前記照明系の開口数を単位としてλ/(2・P0)に設定することを特徴とする請求項18に記載の露光装置。
A pitch in a direction corresponding to a direction along the first straight line of the first pattern and the second pattern formed on the pattern surface of the mask at the same pitch in the first direction and the second direction and connected to each other. Is P0, and the wavelength of the exposure light is λ,
19. The exposure according to claim 18, wherein the light quantity distribution setting device sets the distance between the optical axis and the third point to λ / (2 · P0) with the numerical aperture of the illumination system as a unit. apparatus.
前記光量分布設定装置は、光軸方向の間隔が可変の2つのプリズムを有することを特徴とする請求項17〜21のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 17 to 21, wherein the light quantity distribution setting device has two prisms whose interval in the optical axis direction is variable. 前記照明系の少なくとも一部は、前記複数の部分投影光学系に対応して複数個設けられることを特徴とする請求項17〜22のいずれか一項に記載の露光装置。   23. The exposure apparatus according to claim 17, wherein at least a part of the illumination system is provided in a plurality corresponding to the plurality of partial projection optical systems.
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