JP5396719B2 - 露光方法、フラットパネルディスプレイ用の基板の製造方法、及び露光装置 - Google Patents
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Description
これは、基板上に形成すべきパターンをマスク上に形成しておき、これに照明光を照射し、マスクからの透過光量分布を基板上に露光し転写するものである。
なお、以下において、パターンとは、露光光により形成される明暗分布の形状を表わすものである。
そして、露光パターンとは、基板上に形成されたフォトレジスト等の感光材料に露光される露光量分布の形状を表わすものである。
図1は、本発明の露光装置の第1の実施例を表わす図である。
基板ステージPSの上方(図中の+Z方向)には、基板ステージPS上の基板GPに対しパターンを露光するための光学系(以下、露光光学系という)を複数含む第1露光光学系群OG1及び第2露光光学系群OG2が、不図示の筐体部により保持される。
なお、上記相対走査は、露光光学系を備える筐体部をY方向に移動することにより行なう構成としても良いことは勿論である。
第1露光光学系群OG1は、複数の干渉式光学系IO1,IO2,IO3,IO4と可変成形光学系VO1,VO2,VO3,VO4を含む。そして、第2露光光学系群OG2光学系群は、複数の干渉式光学系IO5,IO6,IO7と可変成形光学系VO5,VO6,VO7を含む。また、第1露光光学系群OG1と第2露光光学系群OG2の間には、基板GP上に既存の基板パターンの位置情報を検出するための位置検出光学系ALL,ALRが配置される。
干渉式光学系IO1と可変成形光学系VO1は、Y方向に間隔D1をもって配置され光学系組OP1を構成する。同様に、他の干渉式光学系IO2〜7と可変成形光学系VO2〜7もY方向に間隔D1をもって配置され光学系組OP2,OP3,OP4,OP5,OP6を構成する。
ところで、第1露光光学系群OG1と第2露光光学系群OG2とは、各露光光学系の大きさ、特にY方向の大きさにより生じる機械的な干渉を避けるために、それらのY方向位置を所定の間隔L1だけ異ならせて配置してある。
上述の通り、本例の露光装置では、複数のX座標上にそれぞれ配置された光学系組OP1〜7と基板GPとをY方向に相対走査しながら、基板GP上への露光を行なう。
始めに、基板GPが第1露光光学系群OG1及び第2露光光学系群OG2に対して相対的に+Y方向に走査しつつ露光される場合を想定する。この場合、光学系組OP1内の干渉式光学系IO1と可変成形光学系VO1との配置関係により、その露光対象位置にはまず可変成形光学系VO1によるパターンの露光がなされる。そして、基板GPの移動に伴いその露光対象位置が干渉式光学系IO1の下に移動した後に、干渉式光学系IO1によるパターンの露光がなされる。
図3(A)は、干渉式光学系IO1の構成を表わす断面図である。そして、他の干渉式光学系IO2〜7についても、その構成は同様である。
第1透光板GP1上の長方形領域をなす中心部には、第1の回折格子G1が形成され、周辺部にはクロム等による遮光部材SH1が形成される。
(式1)
P03=P01×P02/{2×(P01−P02)}
となる。
なお、本例の露光装置は、干渉式光学系IO1に対して基板GPをY方向に相対的に走査しつつ露光するものであるから、干渉式光学系IO1により基板GPに露光される露光パターンは、上記干渉縞IF1の明暗分布がY方向に拡大されたものと等しくなる。このとき、干渉縞IF1の周期方向はX方向であるから、それと直交するY方向への走査露光によって干渉縞IF1のコントラストが低下することはない。
図4(A)は、可変成形光学系VO1の構成を表わす断面図である。そして、他の可変成形光学系VO2〜7についても、その構成は同様である。
ガラス等の透光性の基板からなるマスクMG1の下面には、複数の透光部M01がX方向に並んで配置され、その周囲はクロム等の遮光膜からなる遮光部MP1が形成されている。
光源LS2と基板GP(面S)の間の光路内に、機械的なシャッターや、電気光学効果を利用したいわゆる電気光学素子を利用したシャッターを設けるものであっても良い。
図5(A)は、本例において、可変成形光学系VO1中に装填されるマスクMG2上に形成された、透過部MO2と遮光部MP21及び遮光部MP22からなるマスクパターンの一部分を示す図である。
基板GP上であって、そのX座標が各透過部MO2のX座標と一致する部分は、走査露光により露光光が照射され、明部BS22となる。一方、そのX座標が遮光部MP22と一致する部分には走査露光によって露光光が照射されないため、暗部DL22となる。
図5(C)は、本例の干渉式光学系IO1により基板GP上に露光される露光パターンPI2の一部分を表わす図である。上述の如く、干渉式光学系IO1により形成される露光パターンPI2は、線状の明部である明線部BS21と線状の暗部である暗線部DL21がX方向に中心間隔P21で繰り返して並ぶ周期パターンである。なお、暗線部DL21のX方向の幅は幅W21である。この幅W21は、干渉式光学系IO1による基板GP上への露光量の大小によって変化させることができる。ただし、その値は概ね中心間隔P21の半分程度である。
本例においては、図1及び図2中の光学系組OP1〜7として、図6に示す如く、1本の干渉式光学系IO1と2本またはそれ以上の可変成形光学系VO1A,VO1Bが、Y方向に配列された光学系組OPAを用いる。従って、基板GP上への露光は、これらの3本の光学系による合成露光となる。
また、図6中では、Y方向に、可変成形光学系VO1A、干渉式光学系IO1、可変成形光学系VO1Bの順で配置されるものとしたが、この配列順は任意でよい。
図7(A)は、本例において、可変成形光学系VO1A中に装填されるマスクMG3A上に形成された、透過部MO31と遮光部MP31及び遮光部MP32からなるマスクパターンの一部分を示す図である。
マスクMG3A上のマスクパターンの形状の概要は、図5(A)に示した露光方法の第1の実施例におけるマスクMG2上のマスクパターンと概ね同様である。よって、露光パターンPV3Aの概要も図5(B)に示した露光方法の第1の実施例における露光パターンPV2と概ね同様になる。
図7(C)は、本例において、可変成形光学系VO1B中に装填されるマスクMG3B上に形成された、透過部MO32と遮光部MP33及び遮光部MP34からなるマスクパターンの一部分を示す図である。そして、マスクMG3B上のパターンは、各部分の幅が異なるものの、基本的な配置は図7(A)に示したマスクMG3A上のパターンと同様である。
また、透過部MO32のX方向の幅W34は図7(A)のマスクMG3A上の遮光部MP32の幅W33の1.5倍から2.5倍程度の範囲内に設定する。
本例に於いても、干渉式光学系IO1または可変成形光学系VO1A、VO1Bのいずれかの光学系により露光された露光パターンで明部となる部分は、露光パターンPS3においても明部BS34となる。従って、露光パターンPS3中の暗部は、露光パターンPI3、露光パターンPV3A、露光パターンPV3Bのいずれにおいても暗部であるX方向の幅が幅W31である暗線部DL34に限られる。
本露光方法の第3の実施例は、上述の露光方法の第2の実施例と同様な点が多いため、以下、特に露光方法の第2の実施例との相違点についてのみ説明する。
図8(A)は、本例において、可変成形光学系VO1A中に装填されるマスクMG4A上に形成された、透過部MO41と遮光部MP41及び遮光部MP42からなるマスクパターンの一部分を示す図である。このマスクパターンの概要は、図7(A)に示したマスクMG3A上のパターンと概ね同様である。
基板GP上であって、そのX座標が各透過部MO41のX座標と一致する部分は、走査露光により露光光が照射され明部BS42となる。一方、そのX座標が遮光部MP42と一致する部分には走査露光によって露光光が照射されないため、暗部DL42となる。
図8(C)は、本例において、可変成形光学系VO1B中に装填されるマスクMG4B上に形成された、透過部MO42と遮光部MP43及び遮光部MP44からなるマスクパターンの一部分を示す図である。なお、マスクMG4B上のパターンは、基本的には図7(C)に示したマスクMG3B上のパターンと同様である。
また、透過部MO42のX方向の幅W44は、図8(A)のマスクMG4A上の遮光部MP42の幅W42の1.1倍程度以上に設定する。透過部MO42のX方向の幅W44はさらに大きくても良く、複数の透過部MO42がX方向に連続して形成され、1つの透過部が形成されるような構成としても良い。
本例に於いても、干渉式光学系IO1または可変成形光学系VO1A、VO1Bのいずれかの光学系により露光された露光パターンで明部となる部分は、露光パターンPS4においても明部BS44となる。従って、露光パターンPS4中の暗部は、露光パターンPI4、露光パターンPV4A、露光パターンPV4Bのいずれにおいても暗線部である暗部DL44に限られる。
また、上記の各例の露光方法においても、干渉式光学系IO1〜7が形成する露光パターンと可変成形光学系VO1〜7が形成する露光パターンとが、基板GP上で正確に位置合せされて合成されることが重要である。
そして、上述の如き露光に先立って、基板GP上に既存の基板パターンの位置を位置検出光学系ALL,ALRにより検出し、検出した位置情報に基づいて、既存の基板パターンと所定の位置関係を保って、新たな露光パターンを基板GP上に露光することが可能である。
図4に示した可変成形光学系VO1と本例の可変成形光学系VOAの相違点は、マスクMG1上のマスクパターンを、結像光学系L23,L24,L25を介して面S上にパターンVI2として結像投影することにある。すなわち、マスクMG1上を透過した露光光IL6は結像光学系L23,L24,L25に入射し、これにより集光され露光光IL7となって面S上にパターンVI2を形成する。それ以外の構成は、図4に示した可変成形光学系VO1と同様である。
図10に示す可変成形光学系VOBは、マスクとして、マイクロミラーアレーVMを有する可変成形マスクMV1を備えるものである。発光コントローラーLC3により発光・停止が制御される半導体レーザ等のレーザまたは発光ダイオード等からなる光源LS3から発する露光光IL8は、集光レンズL31,L32により成形され露光光IL8となり、可変成形マスクMV1に照射される。
一方、可変成形マスク以外のマスクを使用する前述の可変成形光学系は、発光コントローラーLC2及び光源LS2等の切り替え機構により、基板GP上に露光される露光光の照射及び非照射の切り替えを、時分割に、かつ一括して行なう。よって、基板GP上に露光する露光パターンの形状を変更するために必要な信号の入力が、光源LS2等または発光コントローラーLC2への発光または停止を指令する信号のみとすることができるので、高速な信号伝達が可能であり、より高速な走査露光への適用が容易になるという利点がある。
図11は、フラットパネルディスプレイの一つである液晶ディスプレイを構成するガラス基板上に形成された、いわゆる表示画素部を表わす拡大図である。
始めに工程1として、ガラス基板上に、図12(A)に示す如く選択線GL1及びゲート電極TG2を形成する。
そして、例えば溶液中での陽極酸化により、ゲート電極TG2上にゲート酸化膜を形成する。
アクティブエリアTR2は、選択線GLと平行であって、所定の長さを有する線状パターンであって、各表示画素の配列周期に応じて2次元に周期的に配列される基板パターンTR1,TR2,TR3,TR4,TR5,TR6の一部である。よって、アクティブエリアTR2についても、図7に示した上述の露光方法の第2の実施例による露光で形成することができる。
ソース電極TS2とドレイン電極TD2は、ゲート電極TG2と平行な方向に所定の長さを有する隣接して配置された2本の線状パターンである。そして、この2本の線状パターンの対が、各表示画素の配列周期に応じて2次元に周期的に配列される基板パターンTS1,TD1,TS2,TD2,TS3,TD3,TS4,TD4,TS5,TD5,TS6,TD6の一部である。
すなわち、ガラス基板上にソース電極TS2とドレイン電極TD2の材料となるアルミニウム等の金属薄膜またはアモルファスシリコン等の半導体薄膜を形成し、その上にポジ型のフォトレジストを塗布し、上述の第3の実施例による露光を行なう。そして、フォトレジストを現像し、得られたレジストパターンをエッチングマスクとして上記薄膜をエッチングすることにより、ソース電極TS2とドレイン電極TD2が得られる。
信号線SL1は、選択線GL2と直交する方向にのびる線状パターンであり、各表示画素の配列周期に応じて1次元に周期的に配列される基板パターンSL1,SL2の一部である。
すなわち、ガラス基板上に信号線SL1の材料となるアルミニウム等の金属薄膜またはアモルファスシリコン等の半導体薄膜を形成し、その上にポジ型のフォトレジストを塗布し、上述の第1の実施例による露光を行なう。そして、フォトレジストを現像し、得られたレジストパターンをエッチングマスクとして上記薄膜をエッチングすることにより、信号線SL1を形成することができる。
ところで、上記の第1から第5の工程における露光においても、形成すべき基板パターンがそれほど微細でない場合には、本例の露光方法を適用せずに、例えば従来のプロキシミティ露光や投影露光による方法を適用しても良いことは言うまでもない。
Claims (39)
- 基板と光学系とを所定の走査方向に沿って相対移動させつつ前記基板に対して前記光学系を用いてパターンを露光する露光方法であって、
前記走査方向に沿って配置された干渉式光学系及び可変成形光学系を前記光学系として準備すること、
前記基板と前記干渉式光学系及び前記可変成形光学系とを所定の走査方向に沿って相対
移動させること、
前記相対移動中に、前記干渉式光学系を用いて前記走査方向に平行なパターンを前記基
板上に露光する干渉露光と、前記可変成形光学系を用いる可変成形露光とを行なうことを備え、
前記干渉式光学系及び前記可変成形光学系の前記走査方向に沿った間隔は、前記基板の前記走査方向に沿った長さ以下である露光方法。 - 前記干渉式光学系及び前記可変成形光学系の前記走査方向に沿った間隔は、前記基板の前記走査方向に沿った長さの1/4以下であることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
- 1方向への相対移動中に前記干渉露光される前記基板上の領域と、前記1方向への相対移動中に前記可変成形露光される前記基板上の領域とは、互いに重畳されることを特徴とする請求項1または2に記載の露光方法。
- 前記干渉式光学系は、回折格子を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の露光方法。
- 前記回折格子は、露光光の進行方向に沿って配置される2つの回折格子のうちの一つで
ある、請求項4に記載の露光方法。 - 前記2つの回折格子は、前記露光光の上流側に配置された第1の回折格子と、前記第1
の回折格子と前記基板との間に配置された第2の回折格子とからなり、前記第1の回折格
子と前記第2の回折格子とは第1距離だけ離間し、前記第2の回折格子と前記基板とは前
記第1距離と実質的に等しい第2距離だけ離間し、
前記第1の回折格子は、前記第2の回折格子の周期の2倍の周期を有している、請求項
5に記載の露光方法。 - 前記干渉式光学系は、前記基板に対する露光光の照射または非照射を時分割に切換える
ように構成されている、請求項1から6のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記可変成形光学系は、露光光を複数のビームスポットで前記基板に照射するように構
成されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記可変成形光学系は、前記複数のビームスポットを形成するためのマスクを含む、請
求項8に記載の露光方法。 - 前記マスクは、可変成形マスクである、請求項9に記載の露光方法。
- 前記可変成形光学系による前記複数のビームスポットの位置または形状は変更可能であることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の露光方法。
- 前記可変成形光学系は、前記基板に対する露光光の照射または非照射を時分割に切換え
るように構成されている、請求項1から11のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記可変成形光学系は複数の可変成形光学系のうちの一つであり、前記干渉式光学系と
複数の前記可変成形光学系とが前記走査方向に沿って配置されている、請求項1から12のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記干渉式光学系は、前記走査方向と直交する座標系上の異なる位置にそれぞれ配置さ
れた複数の前記干渉式光学系のうちの一つである、請求項1から13のいずれか1項に記
載の露光方法。 - 前記可変成形光学系は、前記走査方向と直交する座標系上の異なる位置にそれぞれ配置
された複数の前記可変成形光学系のうちの一つである、請求項1から14のいずれか1項
に記載の露光方法。 - 前記相対移動中に前記基板上の基板パターンの位置情報を検出すること、
前記位置情報に基づいて、前記光学系と前記基板との間の位置関係の制御を行なうこと
を備える請求項1から15のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記干渉露光により複数の暗線部と複数の明線部とからなる露光パターンが前記基板上
に形成され、前記可変成形露光は、前記露光パターンのうち所定本の間隔で配列された特
定暗線部を残存させ、残りの暗線部を明部にする、請求項1から16のいずれか1項に記
載の露光方法。 - 前記干渉露光により複数の暗線部と複数の明線部とからなる露光パターンが前記基板上
に形成され、前記可変成形露光は、前記露光パターンのうち所定本の間隔で配列された特
定暗線部の各々の一部であって、前記走査方向の所定の位置に配置される特定暗線部の各
々の一部を暗部として残存させる、請求項1から16のいずれか1項に記載の露光方法。 - 前記干渉露光により複数の暗線部と複数の明線部とからなる露光パターンが前記基板上
に形成され、前記可変成形露光は、前記露光パターンのうち隣接して配列された少なくと
も2本の特定暗線部の各々の一部であって、前記走査方向の所定の位置に配置される2本
の特定暗線部の各々の一部を暗部として残存させる、請求項1から16のいずれか1項に
記載の露光方法。 - フラットパネルディスプレイ用基板の製造方法であって、
請求項1から19のいずれか1項に記載の露光方法を用いて基板上にパターンを形成す
る少なくとも一つの工程を含む露光工程を備える、フラットパネルディスプレイ用基板の
製造方法。 - フラットパネルディスプレイ用基板の製造方法であって、
請求項19に記載の露光方法を用いて薄膜トランジスターのソース電極及びドレイン電
極を形成するためのパターンを形成すること、
前記形成されたパターンを用いて前記薄膜トランジスターのソース電極及びドレイン電
極を形成することを備えるフラットパネルディスプレイ用基板の製造方法。 - 基板にパターンを露光するための露光装置であって、
前記基板に対して同時に露光可能に配置された干渉式光学系及び可変成形光学系と、
前記基板と前記干渉式光学系及び前記可変成形光学系とを基板の面内において所定の走
査方向に沿って相対移動可能とする可動部とを備え、
前記干渉式光学系と前記可変成形光学系とは前記基板上の前記走査方向において異なる位置に同時に露光を行うことを特徴とする露光装置。 - 前記干渉式光学系は、前記走査方向に平行なパターンを前記基板上に露光する干渉露光を行うことを特徴とする請求項22に記載の露光装置。
- 前記可変成形光学系は、露光光を複数のビームスポットで前記基板に照射するように構成されている、請求項22または23に記載の露光装置。
- 前記可変成形光学系による前記複数のビームスポットのビームスポットの位置または形状は変更可能であることを特徴とする請求項24に記載の露光装置。
- 前記干渉式光学系によって前記基板上に露光される領域と、前記可変成形光学系によって前記基板上に露光される領域とは、前記可動部による1方向への前記基板と前記干渉式光学系及び前記可変成形光学系との相対移動動作によって、互いに重畳することを特徴とする請求項22から25のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記干渉式光学系は、露光光の光路内に配置された回折格子を含む、請求項22から26のいずれか1項に記載
の露光装置。 - 前記干渉式光学系は、前記露光光の進行方向に沿って配置された2つの回折格子を含む
、請求項27に記載の露光装置。 - 前記2つの回折格子は、前記露光光の上流側に配置された第1の回折格子と、前記第1
の回折格子と前記基板との間に配置された第2の回折格子とからなり、前記第1の回折格
子と前記第2の回折格子とは第1距離だけ離間し、前記第2の回折格子と前記基板とは前
記第1距離と実質的に等しい第2距離だけ離間し、
前記第1の回折格子は、前記第2の回折格子の周期の2倍の周期を有している、請求項
28に記載の露光装置。 - 前記回折格子は、交換可能に保持される、請求項27から29のいずれか1項に記載の
露光装置。 - 前記可変成形光学系は、露光光の光路内に設けられ、前記基板に照射される露光光を複
数のビームスポットで形成する光束分割機構を含む、請求項22から30のいずれか1項
に記載の露光装置。 - 前記光束分割機構は、マスクを含む、請求項31に記載の露光装置。
- 前記マスクは、交換可能に保持される、請求項32に記載の露光装置。
- 前記マスクは、可変成形マスクである、請求項32に記載の露光装置。
- 前記可変成形光学系は、露光光の光路内に設けられ、前記基板に対する露光光の照射ま
たは非照射を時分割に切換え可能に構成された切換機構を含む、請求項22から34のい
ずれか1項に記載の露光装置。 - 前記可変成形光学系は複数の可変成形光学系のうちの一つであり、前記干渉式光学系と
複数の前記可変成形光学系が、前記走査方向に沿って配置されている、請求項22から35のいずれか1項に記載の露光装置。 - 前記干渉式光学系は、前記走査方向と直交する座標系上の異なる位置にそれぞれ配置さ
れた複数の前記干渉式光学系のうちの一つである、請求項22から36のいずれか1項に
記載の露光装置。 - 前記可変成形光学系は、前記走査方向と直交する座標系上の異なる位置にそれぞれ配置
された複数の前記可変成形光学系のうちの一つである、請求項22から37のいずれか1
項に記載の露光装置。 - 前記相対移動中に前記基板上の基板パターンの位置情報を検出する位置検出系と、
前記位置検出系により検出された位置情報に基づいて、前記光学系と前記基板との位置
関係の制御を行なう制御系とを備える請求項22から38のいずれか1項に記載の露光装
置。
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