JP3879645B2 - 液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子の製造システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子の製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板と呼ばれる２枚のガラス基板で液晶を挟み込んだ構造となっている。
【０００３】
液晶表示素子には、信号配線と走査配線により囲まれた数十万〜数百万の画素が形成されており、その一つ一つの画素にかかる電圧を制御することによって、各画素の明るさ（輝度）を決定し、様々な画像を表示している。
【０００４】
ＴＦＴ基板上にはホトリソグラフィーなどの薄膜形成技術によって、マスクの回路パターンを基板上に転写することにより、複数層の回路パターンを積層して、所定の動作をする回路が形成されている。
【０００５】
従来は、特許文献１のように、回路パターン形成装置（露光装置）のアライメントマークを精度良く位置合わせすることにより、液晶表示素子の表示品位を向上させていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３５６８５８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、基板のアライメントマークに対して位置合わせ精度を向上させることにより解決しようとしているが、回路パターンが構成される複数の層がそれぞれの異なる露光装置で露光される場合、露光装置はそれぞれ特有の光学的な歪みがあるので、各層間の回路パターンには相対的な位置ずれが生じる。この各層間の相対的な位置ずれが素子の電気的特性を変化させることになるので、印加された電圧に比例する各画素の輝度がばらつき、輝度むらとなる。
【０００８】
従来の技術では、露光装置の組み合わせまでは考慮していないので、回路パターンの相対的な位置ずれが大きい場合、輝度むらが発生していた。
【０００９】
しかし、人間の目には、輝度の変化率が大きいところを認識するという特性がある。例えば、同じ輝度変化であっても、幅100mmで変化する場合と幅10mmで変化する場合とでは、幅10mmで変化する方が大きな輝度変化と認識される。言い換えれば、輝度の変化率が小さいところでは、人間の目には輝度変化があると認識されず、表示むらに見えない。従って、回路パターンが各層間で相対的にずれて積層されても、そのずれ量の変化率を小さくすれば、表示品質に影響を与えない。
【００１０】
本発明の目的は、表示品質の低下を抑制した液晶表示素子の製造方法および製造システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する代表的な手段として、複数の回路パターン形成装置で形成されたパターン形状を測定し、すべての回路パターン形成装置の組み合わせで回路パターンの相対的なずれの変化率を計算し、最も変化率が小さい回路パターン形成装置の組み合わせで液晶表示素子を製造するという製造方法がある。この製造方法により、表示品位の高い液晶表示素子を製造できるようなる。
【００１２】
また、他の手段として、各回路パターン形成装置は同程度の性能を持っていることから、各回路パターン形成装置によって形成された回路パターンと基準パターンとの相対的位置ずれ量およびずれ変化率を計算し、それぞれ最も小さい値を基準として、他の回路パターン形成装置を評価することにより、性能が悪化している装置を特定できるようにしたものがあり、この装置の性能を向上させたり、性能のより高い装置を導入することにより、表示品質の高い液晶表示素子を提供できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１〜４に本発明の第１の実施例を示す。
【００１５】
人間の目の輝度変化に対する感度特性を図１に示す。人間の目には、輝度の変化率が大きいところは見えやすく、輝度の変化率が小さいところは見えにくいと言う特性があり、B_Tより輝度変化率が小さいときには、たとえ輝度変化があったとしても均一に見える。そこで、本実施例では、輝度変化率を評価指標とすることにより、液晶表示素子の表示品質を的確に評価できるようにした。
【００１６】
図２に回路パターン形成装置で形成されたパターン形状の測定結果の説明図を示す。1は基準格パターン、2は測定した回路パターン形状である。回路パターン形状の測定方法としては、例えば格子状に測定用パターンを形成したマスクを使用し、あらかじめそれらパターンの位置を測定しておき、回路パターン形成装置で基板上にパターンを形成した後に測定したパターン形状と比較する方法がある。形成される回路パターンは回路パターン形成装置固有のものであり、回路パターン形成装置毎に測定する必要がある。
【００１７】
回路パターン形成装置kの各測定点（Ｍ×Ｎ点）におけるパターン形状測定結果を (Dkx(i、j)、Dky(i、j)) とする。ここで、k(k=1、2、、、K)は回路パターン形成装置の通し番号、(i、j)は基準格子上測定点の座標(i=1、2、、、M j=1、2、、、N) を示す。
回路パターンの重ね合わせでは、通常、最下層のパターンに位置や大きさを合わせて２層目以降を形成するため、最下層に対する重ね合わせ精度を評価すればよく、２台の回路パターン形成装置間の重ね合わせ精度を計算すればよい。任意の組み合わせあるいは全ての組み合わせについて、相対的ずれ量を数式１、２により計算する。最下層を形成する回路パターン形成装置を装置ｂ、他の層を形成する回路パターン形成装置を装置ａとすると、測定点(i、j)における相対的ずれ量は、
【００１８】
【数１】

【００１９】
【数２】

【００２０】
である。さらに、ずれの変化率は数式３、４で計算される。
【００２１】
【数３】

【００２２】
【数４】

【００２３】
ここで、Wxは測定点（i+1、j）と（i-1、j）間の距離であり、Wyは測定点（i、j+1）と（i、j-1）間の距離である。数式３、４により測定点全点に対して計算したずれの変化率の標準偏差を回路パターン形成装置ａ、と回路パターン形成装置ｂの組み合わせにおけるずれ変化率の評価値とする。
ずれの変化率は数式５、６を用いて計算してもよい。
【００２４】
【数５】

【００２５】
【数６】

【００２６】
さまざまな回路パターン形成装置の組み合わせについて評価値を計算した後、評価値が小さい回路パターン形成装置の組み合わせを重ね合わせ精度に対する要求が高い工程へ優先的に割り付ければよい。以上の評価フローを図３にまとめた。
【００２７】
本実施例により、表示むらに影響を与える工程の重ね合わせ精度が向上するため、液晶表示品質の表示品質が向上するとともに、歩留りの向上を図ることができる。
【００２８】
図４、５に本発明の第２の実施例を示す。
【００２９】
各回路パターン形成装置で形成された回路パターン形状を測定し、その標準偏差を計算する。同一機種の回路パターン形成装置を複数台使用している場合、基本的な性能は同じであるため、各装置で計算したパターン形状の標準偏差を比較することによって、性能が低下した装置を特定し、警報を発生することができる。以上の評価フローを図４に示す。
【００３０】
図５に標準偏差の比較方法の一例を示す。図５のグラフから標準偏差が最も大きい装置を調整候補とする。調整候補以外の回路パターン形成装置の標準偏差に対して、平均値（AVE）と標準偏差（σ）を計算すると、正常な装置の範囲は、上限（AVE+3σ）と下限（AVE-3σ）で与えられる。したがって、調整候補の標準偏差が上限（AVE+3σ）より大きい場合は、装置性能を改善する調整を実施する。
【００３１】
あるいは、各回路パターン形成装置で形成された回路パターンを評価し、あらかじめ設定した管理値より大きくなったときに、警報を発生することができる。
【００３２】
本実施例によれば、各回路パターン形成装置で形成された回路パターンを評価することができ、異常となった場合に速やかに対策を取ることで、歩留りの向上を図ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、表示特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】輝度変化率と目の感度特性の関係の説明図
【図２】露光機の光学的歪み測定結果例の説明図
【図３】本発明の第１の実施例の説明図
【図４】本発明の第２の実施例の説明図
【図５】露光装置の光学的歪み評価法の説明図
【符号の説明】
１…基準パターン、２…測定した回路パターン形状、２１…光学的歪み調整候補装置

Claims (6)

1. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造方法であって、
   複数の回路パターン形成装置によって形成された回路パターンの形状を測定する第１のステップと、
   任意の回路パターン形成装置を組み合わせて、既形成済み回路パターンに次回路パターンを重ね合わせたときの相対的パターン位置ずれ変化率を計算する第２のステップと、
   前記相対的パターン位置ずれ変化率を全測定点について集計し、その標準偏差を計算する第３のステップと、
   計算した標準偏差の値により回路パターン形成装置の組み合わせを決定する第４のステップを有することを特徴とした液晶表示素子の製造方法。
2. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造方法であって、
   複数の回路パターン形成装置によって形成された回路パターンの形状を測定する第１のステップと、
   それぞれの回路パターン形成装置によって形成された回路パターンと基準パターンとの相対的位置ずれ量の標準偏差および位置ずれ変化率の標準偏差の少なくとも一方を計算する第５のステップと、
   前記第５のステップで複数の回路パターン形成装置に対して計算した前記位置ずれ量の標準偏差および位置ずれ変化率の標準偏差それぞれについて、最も小さい値を基準とし、他の回路パターン形成装置の評価値と基準値との差が、あらかじめ設定した値より大きいときに警報を発生する第６のステップを有することを特徴とした液晶表示素子の製造方法。
3. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造方法であって、
   複数の回路パターン形成装置によって形成された回路パターンの形状を測定する第１のステップと、
   それぞれの回路パターン形成装置によって形成された回路パターンと基準パターンとの相対的位置ずれ量の標準偏差および位置ずれ変化率の標準偏差の少なくとも一方を計算する前記第５のステップと、
   位置ずれ量の標準偏差および位置ずれ変化率の標準偏差それぞれについてあらかじめ設定した値より大きいときに警報を発生する第７のステップを有することを特徴とした液晶表示素子の製造方法。
4. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造システムであって、
   回路パターンを基板上に形成する回路パターン形成手段と、形成した回路パターンの形状を測定する回路パターン形状測定手段と、
   複数の前記回路パターン形成手段で作製した基板のパターン形状測定結果から回路パターンの相対的位置ずれの変化率を計算する相対的位置ずれ変化率算出手段と、
   前記回路パターンの相対的位置ずれ変化率を全測定点について集計し、その標準偏差を算出する評価手段と、
   計算した前記標準偏差により回路パターンを形成する回路パターン形成手段の組み合わせを決定する回路パターン形成経路決定手段を有することを特徴とした液晶表示素子の製造システム。
5. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造システムであって、
   回路パターンを基板上に形成する前記回路パターン形成手段と、形成した回路パターンの形状を測定する前記パターン形状手段と、
   あらかじめ記憶しておいた基準パターンとの相対的位置ずれ量の標準偏差および位置ずれ変化率の標準偏差のうち少なくとも一方を計算するずれ量評価手段と、
   複数の回路パターン形成手段に対して前記ずれ量評価手段で計算した標準偏差のうち、最も小さい値を基準とし、他の回路パターン形成手段の標準偏差値と基準値との差が、あらかじめ設定した値より大きいときに警報を発生する警報発生手段を有することを特徴とした液晶表示素子の製造システム。
6. 複数層の回路パターンを積層して形成される液晶表示素子の製造システムであって、
   回路パターンを基板上に形成する前記回路パターン形成手段と、形成した回路パターンの形状を測定する前記パターン形状測定手段と、
   あらかじめ記憶しておいた基準パターンとの相対的位置ずれ量の標準偏差および位置ずれの変化率の標準偏差のうち少なくとも一方を計算する前記ずれ量評価手段と、
   前記ずれ量評価手段で計算した標準偏差の値が、あらかじめ設定した値より大きいときに警報を発生する警報発生手段を有することを特徴とした液晶表示素子の製造システム。

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