JP3465338B2 - 露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光方法に関し、例えば
液晶表示装置を製造するための感光基板に大面積のパタ
ーンを露光する露光装置の露光方法に適用し得る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の露光装置では、露光対象
となる感光基板の大型化に対処するため、感光基板の露
光領域を複数の単位領域に分割して各単位領域に応じた
露光を繰り返し、これにより感光基板のほぼ全面に亘つ
て最終的に所望するパターンの画面を合成するものがあ
る。

【０００３】例えば図６に示すように、感光基板１上の
矩形の露光領域が接続部２〜５によつて縦横方向にそれ
ぞれ２分されて、矩形の露光領域１Ａ〜１Ｄが設定され
た場合を考える。この場合には所望する全体のパターン
のうちまず露光領域１Ａに対応したレチクル上の分割パ
ターンが露光領域１Ａに露光される。この後、レチクル
を交換して露光領域１Ｂ〜１Ｄにそれぞれ露光すると所
望する全体のパターンの画面が合成される。

【０００４】ところで露光領域１Ａ〜１Ｄには、感光基
板１の平面度の誤差及び現像プロセスや熱等を原因とす
る平面度の狂いが存在する。また感光基板１の底部に塵
が付着すれば露光領域１Ａ〜１Ｄは投影レンズの光軸に
対して傾斜する。

【０００５】ここで図７に示すように、感光基板１が露
光領域１Ａと１Ｂとの方向に傾斜しているとき、例えば
投影レンズの焦点を露光領域１Ａ〜１Ｄの中心６Ａ〜６
Ｄにそれぞれ合わせると、露光領域１Ａ〜１Ｄに対応し
て高さが異なる分割パターンの像面７Ａ〜７Ｄがそれぞ
れ得られる。この分割パターンの像面７Ａ〜７Ｄを同一
高さにつなぎ、この分割パターンの像面７Ａ〜７Ｄを基
準にして露光領域１Ａ〜１Ｄの高さを見たときには、図
８に示すように、接続部２及び４において段差が明らか
に発生する。

【０００６】このような段差が発生すると、接続部２の
露光領域１Ａ側と露光領域１Ｂ側とで焦点位置のずれが
大きくなる。同様に接続部４の露光領域１Ｃ側と露光領
域１Ｄ側とで焦点位置のずれが大きくなる。これにより
接続部２及び４ではパターンの線幅差が大きくなり、分
割パターンの線幅は連続的に変化しなくなる。

【０００７】このような場合、特にアクテイブマトリク
ス型の液晶デバイスでは、薄膜トランジスタの動作特性
が影響を受け、露光領域１Ａ〜１Ｄの接続部におけるコ
ントラストに差が生じる。このコントラストの差は僅か
であつても人間の視覚特性から知覚され易い。このため
接続部でコントラストが断続的に変化するとデバイスの
表示品質が低下する。

【０００８】これを避けるため感光基板１の露光前に
は、まず露光領域１Ａ〜１Ｄの中心６Ａ〜６Ｄの高さ又
は露光領域１Ａ〜１Ｄ内の複数の測定点の高さがそれぞ
れ測定される。図７に示すように、これらの高さに基づ
いて平面度の狂いやテーパ分、傾斜による露光領域１Ａ
〜１Ｄの高さの違いが平均化する仮想的な中心の面８が
感光基板１に設定される。

【０００９】この後、感光基板１は、この仮想的な中心
の面８が投影レンズの光軸に対して直角になるように傾
斜を調整される。さらに投影レンズの焦点を露光領域１
Ａ〜１Ｄの中心６Ａ〜６Ｄにそれぞれ合わせて合成露光
すると、それぞれの接続部２〜５では分割パターンの線
幅はほぼ連続的に変化すると考えられる（線幅差が小さ
くなる）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際上、露
光領域１Ａ〜１Ｄの平面度の狂い、傾斜による高さの違
いは感光基板１毎に異なり、またその位置、大きさ及び
形状も一様ではない。このため図９に示すように、仮想
的な中心の面８の高さと露光領域１Ａ〜１Ｄの中心６Ａ
〜６Ｄで得た像面７Ａ〜７Ｄの高さとはほとんどの場合
一致しないことになる。

【００１１】これにより互いに隣接する露光領域１Ａ〜
１Ｄの像面７Ａ〜７Ｄの間に焦点位置の誤差９が発生す
る。従つて接続部２〜５における分割パターンの線幅
は、露光された露光領域１Ａ〜１Ｄ毎に異なり、連続的
に変化しない（線幅差が大きくなる）という問題があつ
た。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、感光基板上の異なつた領域に露光する露光パターン
の一部が重複または接続する部分において線幅差を小さ
くして露光パターンの線幅が連続的に変化する露光方法
を提案しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数に分割されている露光パタ−
ンを順次照明し、投影光学系２４を介して、感光基板１
上の異なった領域１Ａ〜１Ｄに露光パタ−ンの一部が重
複または接続するように露光して、感光基板１上に所望
のパタ−ンを形成する露光方法において、感光基板１上
の重複または接続する部分３４と投影光学系２４との焦
点合わせを行った後に、重複または接続する部分３４、
２〜５に関連した複数の露光パタ−ンを異なった領域１
Ａ〜１Ｄに順次露光している。また、複数に分割されて
いる露光パタ−ンは異なるレチクルにそれぞれ形成され
ていてもよく、感光基板１上に形成される所望のパタ−
ンは薄膜トランジスタであってもよい。

【００１４】

【作用】感光基板１上の異なった領域１Ａ〜１Ｄに露光
する露光パタ−ンの一部が重複または接続する部分３４
と投影光学系２４との焦点合わせをした後に、露光パタ
−ンの一部が重複または接続する部分３４、２〜５に関
連した複数の露光パタ−ンを異なった領域１Ａ〜１Ｄに
順次露光しているので、露光パタ−ンの一部が重複また
は接続する部分３４、２〜５において分割パタ−ンの線
幅が連続的に変化する。

【００１５】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１６】図１において、１０は全体として液晶表示
装置を製造する露光装置を示す。露光光源としての超高
圧水銀ランプ１１から射出された照明光は楕円鏡１２で
集光され、シヤツタ１３及び反射鏡１４を介して波長選
択フイルタ１５に入射する。波長選択フイルタ１５で露
光に必要な波長のみを透過された照明光は、フライアイ
インテグレータ１６で均一な光量分布を有する光束に変
換されてレチクルブラインド１７を照明する。

【００１７】フライアイインテグレータ１６から射出し
た光束の一部は、ハーフミラー１８で反射され積算露光
量計１９に入射する。この積算露光量計１９の情報に基
づいて制御装置２０はシヤツタ１３の開閉時間を制御し
て露光量を制御する。

【００１８】レチクルブラインド１７の開口部Ｓを通過
した照明光は、反射鏡２１で反射されコンデンサレンズ
２２でパターン投影用のレチクル２３上に結像される。
レチクルブラインド１７の開口部Ｓが任意の大きさと位
置とに設定されると、これに対応するレチクル２３上の
任意の照射領域が光束によつて照明される。

【００１９】レチクル２３上の照射領域に存在するパタ
ーンの像は、投影レンズ２４により感光基板１上に結像
される。これによりレチクル２３上のパターンの像は感
光基板１の特定領域に露光される。感光基板１はステー
ジ２５上のレベリング装置２６上に載置されており、レ
ベリング装置２６によつて露光領域１Ａ〜１Ｄの傾斜を
調整される。因みに、感光基板１は、縦及び横の寸法が
それぞれ 300〔mm〕及び 400〔mm〕のガラスプレートで
なる。

【００２０】ステージ２５は、投影レンズ２４の光軸の
方向すなわちＺ軸方向と直角な面内で互いに直交するＸ
軸及びＹ軸方向へ移動可能な一対のブロツクが重ね合わ
せられてなる。このステージ２５の位置は、ステージ２
５上の移動鏡２７でレーザ光２８を反射させて位置をモ
ニタするレーザ干渉計システム（図示せず）によつて検
出される。これにより感光基板１はＸ軸及びＹ軸方向の
位置を調整される。

【００２１】投影レンズ２４の下部周辺には、レベリン
グ装置２６の２つの傾斜調整用送光系２９が対向して配
されていると共に、２つの傾斜調整用受光系３０が２つ
の送光系２９と互いに直角な位置に配されている。また
投影レンズ２４の下部周辺には、自動焦点合わせ機構
（図示せず）の焦点合わせ用送光系３１及び受光系３２
が対向して配されている。

【００２２】図２に示すように、レベリング装置２６の
２つの送光系２９はそれぞれ出射口でレーザ光ＬＡ１を
２分割して出射する。一方の２分割されたレーザ光ＬＡ
１は、送光系２９から見て露光領域１Ａ〜１Ｄ全体の手
前側の２つの隅、ここでは３３Ａ及び３３Ｃに照射され
る。同様に他方の２分割されたレーザ光ＬＡ１は、３３
Ｂ及び３３Ｄに照射される。

【００２３】レベリング装置２６は、４つの隅３３Ａ〜
３３Ｄでそれぞれ反射されたレーザ光ＬＡ１が２つの受
光系３０に対して均等に入射するように、感光基板１の
傾斜を調整する。これにより仮想的な中心の面８は投影
レンズ２４の光軸すなわちＺ軸に対して直角に調整され
る。

【００２４】次に、自動焦点合わせ機構（図示せず）は
ステージ２５をＸ軸及びＹ軸方向に駆動して、図３に示
すように、露光領域１Ａ〜１Ｄの接続部２〜５が共通に
接する共通接続点３４を投影レンズ２４の光軸上に移動
させる。

【００２５】続いて、自動焦点合わせ機構は、送光系３
１よりレーザ光ＬＡ２を共通接続点３４に向かつて射出
させると共に、ステージ２５をＺ軸方向に駆動する。こ
のようにして共通接続点３４で反射されたレーザ光ＬＡ
２が受光系３２に入射すると、投影レンズ２４の焦点が
共通接続点３４に合つたことになる。

【００２６】このようにして焦点が合つたとき、自動焦
点合わせ機構は、ステージ２５のＺ軸方向の位置を固定
して焦点位置を保持する。この後、露光領域１Ａ〜１Ｄ
は焦点位置が保持されたまま投影レンズ２４に対して順
次位置決めされ、露光領域１Ａ〜１Ｄにそれぞれ対応す
る分割パターンを順次露光される。

【００２７】以上の構成において、共通接続点３４に焦
点を合わせ分割パターンを所望の露光領域１Ａ〜１Ｄの
接続部２〜５で重複させずに合成露光する場合、図４に
示すように、露光領域１Ａ〜１Ｄに対応した分割パター
ンの像面７Ａ〜７Ｄは共通接続点３４をそれぞれ通る。
この分割パターンの像面７Ａ〜７Ｄの高さは、露光領域
１Ａ〜１Ｄにおいては共通接続点３４に焦点位置が保持
されていることによつて同一となり、隣接する露光領域
１Ａ〜１Ｄの間には従来のような焦点位置の誤差９は存
在しない。すなわち露光領域１Ａ〜１Ｄは同一の高さの
像面を共有することになる。

【００２８】これにより露光領域１Ａ〜１Ｄに合成露光
された４つの分割パターンは、分割されなかつた１体の
パターンとして露光領域１Ａ〜１Ｄに露光されたものと
同一と見ることができることになる。従つて、接続部２
〜５自体は当然滑らかにつながつていることをも考慮す
れば、分割パターンの線幅は接続部２〜５においても連
続的に変化することになる。

【００２９】以上の構成によれば、感光基板１上の露光
領域１Ａ〜１Ｄに露光する分割パターンの一部が合成さ
れる共通接続点３４と投影レンズ２４との焦点を調節し
た後に、焦点位置を保持して露光領域１Ａ〜１Ｄにそれ
ぞれ対応する分割パターンを露光領域１Ａ〜１Ｄにそれ
ぞれ露光することによつて、接続部２〜５においては分
割パターンの線幅が連続的に変化することになる。

【００３０】また分割パターンの線幅が接続部２〜５に
おいて連続的に変化することにより、露光領域１Ａ〜１
Ｄに形成される薄膜トランジスタの動作特性に影響を与
えない。これにより接続部２〜５におけるコントラスト
に差が生じることを防止できる。

【００３１】さらに接続部２〜５で重複させなくても分
割パターンの線幅が接続部２〜５において連続的に変化
することにより、レチクル２３上の照射領域に形成され
るパターンの面積をぎりぎりまで小さくできる。従つて
レチクル２３に従来に比して多くのパターンを形成する
等、レチクル２３の面積を有効に利用したり、逆にレチ
クル２３の面積を小さくできる。

【００３２】さらに露光領域１Ａ〜１Ｄのそれぞれに焦
点を合わせることに代えて共通接続点３４にのみ焦点を
合わせるようにしたことにより、焦点を合わせる時間を
従来に比して一段と少なくできる。

【００３３】なお上述の実施例においては、感光基板１
上の露光領域が縦横方向にそれぞれ２分されて露光領域
１Ａ〜１Ｄが設定され、レベリング装置２６によつて露
光領域１Ａ〜１Ｄ全体の傾斜を調整し、分割パターンを
それぞれ露光して所望する全体のパターンの画面を合成
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、４
つ以外の露光領域にそれぞれ分割パターンを露光して所
望する全体のパターンの画面を合成したり、露光領域全
体の傾斜を調整しないで露光する場合にも適用できる。
この場合にもそれぞれの露光領域は同一の高さの像面を
共有することになり、上述と同様の効果を得ることがで
きる。

【００３４】例えば図５に示すように、感光基板４０上
の矩形の露光領域が接続部４１によつて横方向に２分さ
れて、２つの矩形の露光領域４０Ａ及び４０Ｂが設定さ
れた場合には、接続部４１の中央の点４１Ａ又は接続部
４１のうち平均的な高さの位置等、接続部４１の任意の
位置に投影レンズの焦点を合わせて露光するようにして
も良い。また感光基板上の矩形の露光領域が接続部によ
つて縦及び横方向にそれぞれ２分及び３分されて、６つ
の露光領域が設定された場合には、接続部のうち接続部
の高さの平均となる位置等に投影レンズの焦点を合わせ
て露光するようにしても良い。

【００３５】また上述の実施例においては、分割パター
ンを露光領域１Ａ〜１Ｄの接続部２〜５で重複させずに
合成露光する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、分割パターンを接続部２〜５で重複させて合成露
光する場合にも適用できる。

【００３６】さらに上述の実施例においては、液晶表示
装置を製造するための感光基板１に露光する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプラズマデ
イスプレイを製造するための感光基板や半導体基板に露
光する場合等、任意の露光対象に露光する場合に広く適
用できる。

【００３７】さらに上述の実施例においては、ステツプ
アンドリピート方式の投影露光で分割パターンを合成し
て希望する合成パターンを得る場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、ミラープロジエクシヨン方式の
投影露光等、他の露光方式で分割パターンを合成して希
望する合成パターンを得る場合にも広く適用できる。

【００３８】なお感光基板１上で合成すべき複数の分割
パターンは、同一レチクル上に形成されていても、異な
るレチクル上にそれぞれ形成されていてもどちらでもか
まわない。また分割パターンとしては１種類とし、この
分割パターンを繰り返し露光することによつて最終的に
希望する合成パターンを形成するようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、感光基板
上の異なった領域に露光する露光パタ−ンの一部が重複
または接続する部分と投影光学系との焦点合わせをした
後に、露光パタ−ンの一部が重複または接続する部分に
関連した複数の露光パタ−ンを異なった領域に順次露光
することによって、露光パタ−ンの一部が重複または接
続する部分において分割パタ−ンの線幅が連続的変化す
る露光方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光方法の一実施例による露光方
法で感光基板を露光する露光装置を示す略線図である。

【図２】レーザ光の送光系及び受光系を使用した感光基
板のレベリング及び自動焦点合わせの状態を示す斜視図
である。

【図３】投影レンズの焦点が合わせられる露光領域の共
通接続点の位置を示す感光基板の平面図である。

【図４】投影レンズの光軸に対して傾斜を調整した露光
領域の表面の形状と共通接続点を通るそれぞれの分割パ
ターンの像面とを示す略線図である。

【図５】他の実施例による２つの露光領域を設定された
感光基板を示す平面図である。

【図６】従来の露光方法により露光される感光基板を示
す平面図である。

【図７】投影レンズの光軸に対して傾斜を調整する前に
おける露光領域の傾斜及び表面の形状と分割パターンの
像面とを示す略線図である。

【図８】露光領域の中心に焦点を合わせて得た分割パタ
ーンの像面を基準にしたときの露光領域の傾斜及び表面
の形状を示す略線図である。

【図９】投影レンズの光軸に対して傾斜を調整した露光
領域の表面の形状と露光領域の中心を通るそれぞれの分
割パターンの像面とを示す略線図である。

【符号の説明】

１、４０、４２……感光基板、１Ａ〜１Ｄ、４０Ａ〜４
０Ｄ……露光領域、２〜５、４１……接続部、６Ａ〜６
Ｄ……露光領域の中心、７Ａ〜７Ｄ……分割パターンの
像面、８……仮想的な中心の面、９……焦点位置の誤
差、１０……露光装置、１１……超高圧水銀ランプ、１
３……シヤツタ、１４、２１……反射鏡、１６……フラ
イアイインテグレータ、１７……レチクルブラインド、
２２……コンデンサレンズ、２３……レチクル、２４…
…投影レンズ、２５……ステージ、２６……レベリング
装置、２９……傾斜調整用送光系、３０……傾斜調整用
受光系、３１……焦点合わせ用送光系、３２……焦点合
わせ用受光系、３３Ａ〜３３Ｄ……露光領域の隅、３４
……共通接続点、４１Ａ……接続部の中央点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−190415（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−62878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 9/00 H01L 21/027

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数に分割されている露光パタ−ンを順
   次照明し、投影光学系を介して、感光基板上の異なった
   領域に前記露光パタ−ンの一部が重複または接続するよ
   うに露光して、前記感光基板上に所望のパタ−ンを形成
   する露光方法において、 前記感光基板上の重複または接続する部分と前記投影光
   学系との焦点合わせを行った後に、前記重複または接続
   する部分に関連した前記複数の露光パタ−ンを前記異な
   った領域に順次露光することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記複数に分割されている露光パタ−ン
   は、異なるレチクルにそれぞれ形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 【請求項３】 前記感光基板上に形成される所望のパタ
   −ンは、薄膜トランジスタであることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の露光方法。