JPH01170803A - 透明電極膜パターンの検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ガラス基板上に形成された透明電極膜のパタ
ーンを光学的に検出する方法に係り、例えば、液晶表示
素子製造用露光装置において、フォトレジスト、特にポ
ジ型フォトレジストが塗布された透明電極膜パターンを
有する基板に対して、フォトマスクを位置合わせする際
に使用される透明電極膜のアライメントパターン検出方
法に関する。

〈従来の技術〉 一般に、液晶表示素子は、透明電極膜パターン上に配線
用パターンなどが積層された多層構造を備えている。こ
れらのパターンは、露光装置によって高精度に位置合わ
せされて、ガラス基板上に順次形成されていく。周知の
ように、パターン露光の際には、基板上に予め形成され
ているアライメントマークと、フォトマスク上のマスク
用アライメントマークとの相対的な位置関係を検出し、
その相対的な位置のずれを修正することによって、積層
されるパターン間の位置合わせを行っている。

しかしながら、液晶表示素子の場合、位置合わせの基準
として透明電極膜パターンをアライメントマークとして
使用しているため、そのアライメントマークを光学的に
検出することが難しい。特に、透明電極膜パターンがポ
ジ型のフォトレジスト膜で覆われた基板は、透明電極膜
パターンと他の部分とのコントラストの差がほとんどな
いため、透明電極膜のアライメントマークを光学的に検
出してパターンの位置合わせを行うことが困難であった
。

そのため、従来、透明電極膜パターンを位置合わせの基
準として必要なパターンを基板上に露光・形成するにあ
たって、予め透、間型極膜パターンの表面を着色するこ
とによって、見やすくしてから必要な位置決めを行い、
必要なパターンの焼付後に、透明電極膜パターン上の着
色を除去するという方法が採られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉゛ しかしながら、透明電株膜パターン表面を着色して、こ
れを光門的に検出する方法は、液晶表示素子の製造工程
が煩雑イｉ°するという問題点がある。

−本発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、透明電極膜パターン表面を着色するこ
となく、透明電極膜パターンを光学的に容易に検出する
ことができる透明電極膜パターンの検出方法を提供する
ことを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ちミ本発明に係る透明電極膜パターンの検出方法は、
フォトレジスト膜、特にポジ型フォトレジスト膜で覆わ
れた透明電極膜パターンをもつ基板表面からの反射光の
内、ハンド幅が４０ｎｍ（４０×１０−９ｍ）以上であ
り、かつ、その最短波長と前記バンド幅との和が５５０
”’ｎ　ｍ　’（’５５ｆ）　Ｘ　１０−９ｍ　）以下
の反射光を受光検知することによって、透明電極膜パタ
ーンを検出することを特徴としている。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は、フォトレジスト膜で覆われた透明型・極膜パ
ターンをもつ液晶表示素子用基板の断面図である。

同図において、１はガラス基板を示している。

通常、ガラス基板１には、ＳｉＯ□膜が蒸着されている
ことが多いが、５ｉＯｚとガラスとは、屈折率が近いの
で、ここではＳｉＯ□膜を省略して示している。

２は、ガラス基板１上に形成された透明電極膜パターン
を示しており、通常、この透明電極膜の厚みは、１０〜
数１０ｎｍに設定されている。

３は、ガラス基板１および透明電極膜パターン２を覆う
フォトレジスト膜で、通常、このフォトレジスト膜３の
厚みは、１〜２μｍ程度に設定されている。

次に、上述したような液晶表示素子用基板に、照射光り
。を照射したときの反射率について説明する。

（１）透明電極膜パターン２が形成されていない部分（
以下、フォトビジスト膜部分と称する）での反射率は、 ■　フォトレジスト膜３の表面（空気との境界面）から
の反射光■、１と、 ■　フォトレジスト膜３とガラス基板１との境界面から
の反射光Ｌ２と　　。

の干渉光の強度によって決まる。

（２）透明電極膜パターン２が形成されている部分（以
下、透明電極膜部分と称する）での反射率り土 −４〜 ■　フォトレジスト膜３の表面（空気との境界面）から
の反射光Ｌ３と、 ■　透明電極膜パターン２とフォトレジスト膜３との境
界面からの反射光Ｌ４と、 ■　透明電極膜パターン２とガラス基板１との境界面か
らの反射光Ｌ５と の干渉光の強度によって決まる。

それぞれの屈折率が一定であるとすれば、前記各反射率
は、透明電極膜パターン２およびフォトレジスト膜３の
厚み、および、観察に用いる光の波長によって決定され
る。

第３図は、フォトレジスト膜部分での分光反射率を示し
ている。ただし、反射率は、ガラス基板の反射率を１と
して示されており、後に説明する第４図〜第６図につい
ても同様である。

第３図より明らかなように、反射光り、と反射光Ｌ２と
の位相が強あ合う波長では反射率が高くなり、逆に、位
相が弱め合う波長では反射率が低くなっている。また、
フォトレジスト膜３の膜厚が変わると、同図に示した分
光反射率曲線のピーりの位置が左右に移動するとともに
、その周期も変化する。

これに対し、第２図では示されていないが、ガラス基板
１上に透明電極膜パターン２のみがある場合（フォトレ
ジスト膜３がない場合）の分光反射率は、第４図のよう
になる。

第４図より明らかなように、透明電極膜パターン２は、
その膜厚が１０〜４０ｎｍ程度の薄膜であるから、いわ
ゆる可視領域において、第３図に示したような分光反射
率曲線のピークが現れず、短波長になるに従って反射率
が単調に増加するだけである。この場合、透明電極膜パ
ターン２の厚みの変化は、反射率の増加の割合の変化と
なって現れる。

透明電極膜パターン２の上にフォトレジスト膜３がある
部分（透明電極膜部分）の分光反射率曲線は、定性的に
は、第３図と第４図との曲線を合わせたもので、第５図
に実線で示したような曲線Ａになる。なお、第５図に示
した鎖線Ｂは、第３関に示したフォトレジスト膜部分の
分光反射率の曲線を参考的に示したものである。

第５図より明らかなように、透明電極膜部分の曲線Ａは
、フォトレジスト膜部分の曲線Ｂに比較して、短波長側
で反射率の変化が大きく、また、反射率の平均値も大き
くなっている。

曲線Ａと曲線Ｂとが交差しているということは、波長帯
によって、透明電極膜部分の反射率が、フォトレジスト
膜部分の反射率よりも高くなる場合と低くなる場合とが
あることを示している。また、曲線Ａと曲線Ｂとが交差
している波長では、前記画部分における反射率に差がな
く、コントラストがとれないことを示している。

また、各曲線Ａ、　Ｂのピーク位置と周期は、フォトレ
ジスト膜３および透明電極膜パターン２の各膜厚に応じ
て変化し、このような変化は、異なった基板間で生じる
ばかりでなく、同一基板内においても、フォトレジスト
膜３や透明電極膜パターン２の膜厚のバラツキによって
も生じる。

ところで、透明電極部分（または、フォトレジスト膜部
分）の分光反射率の平均値（以下、平均反射率と称する
）は、曲線Ａ（または曲線Ｂ）を、観察に用いる光の波
長帯の間で積分することによって知ることができる。即
ち、曲、％？ＩＡ（または曲線Ｂ）と、横軸、および観
察に用いる波長帯の両端とで囲まれた領域の面積が、そ
の波長帯での平均反射率を示すことになる。このことか
ら、従来の検出方法のように、広い波長帯、例えば第５
図に示したように、波長帯が４００ｎｍ〜８００ｎｍの
可視領域で基板表面を観察した場合、曲線Ａと曲線Ｂと
では平均反射率に大きな差がなく、コントラストの差と
して光学的に透明電極膜パターン２を検出することが困
難であることが理解できる。

一方、第５図において斜線領域で示したように、観察に
用いる光の波長帯を短波長側に制限し、適当なハンド幅
に設定した場合、透明電極膜部分の曲線Ａの平均図射率
は、フォトレジスト膜部分の曲線Ｂのそれよりもかなり
高くなっている。このことは、透明電極膜部分が、フォ
トレジスト膜部分よりも明るく観察されることを意味す
る。

以上のことから、観察に用いられる光を短波長側に制限
し、かつ、適当なバンド幅に設定するこ。

とにより、透明電極膜パターン２を光学的に検出できる
ことがわかる。ただし、適当なバンド幅を設定する上で
は、次のような点が考慮されなければならない。

即ち、観察に用いる光のバンド幅をあまり広く設定する
と、透明電極膜部分とフォトレジスト膜部分との間で平
均反射率の差が小さくなり、コントラストの差が得られ
なくなるので、バンド幅をあまり広く設定することはで
きない。

逆に、バンド幅を狭く設定しすぎると次のような問題点
を生じる。以下、第６図を参照して説明する。

同図に斜線で示したようにハンド幅を相当狭く設定した
場合、基板上のある領域では、例えば、第６図（ａ）に
示すように、曲線Ａの平均反射率が、曲線Ｂの平均反射
率よりも相当大きくなって、透明電極膜パターン２を明
瞭に観察することができる。しかし、上述したように、
同一基板内においても、透明電極膜パターン２やフォト
レジスト膜３の膜厚にバラツキがあるので、曲線Ａや曲
線Ｂのピークあるいは周期が変化する。

例えば、同一基板内の別の領域において、曲線Ａ、Ｂが
、第６図（ｂ）に示すような曲線Ａ’、Ｂ’に変化した
とする。この場合、第６図（ａ）と同じ波長帯の光で観
察すると、曲線Ａ′の平均反射率と曲線Ｂ′の平均反射
率との差がほとんどなく、コントラストが低下して透明
電極膜パターン２を光学的に検出することができない。

したがって、観察に用いる光のバンド幅をあまり小さく
設定することもできない。

以上の点を考慮し、本発明者は、透明電極膜パターン２
およびフォトレジスト膜３の各膜厚を変化させ、それぞ
れについて透明電極膜部分での反射率とフォトレジスト
膜部分での反射率との比をシミュレーションによって求
め、その結果から、観察に用いる光のバンド幅と最短波
長とを決定した。次表に各シミュレーションの条件を示
す。

（以下、余白） 第７図〜第１０図は、前記条件Ｉ〜■によってシミュレ
ーションした結果を示している。なお、各図における、
縦軸は観察に用いる光のバンド幅、横軸は前記光の最短
波長、各図における曲線の数値は透明電極膜部分の平均
反射率と、フォトレジスト膜部分の平均反射率との比を
、それぞれ示している。なお、前記平均反射率は、各条
件において、フォトレジスト膜厚が、±１０％のバラツ
キがあるものとして算出している。

各条件Ｉ〜■についてのシミュレーションの結果より、
透明電極膜パターン２およびフォトレジスト膜３の各膜
厚が変化しても、充分なコントラストを得るためには、
第７図〜第１０図に示した破線で囲まれた範囲、即ち、
バンド幅が４０ｎｍ以上であり、かつ、その最短波長と
前記バンド幅との和が５５０ｎｍ以下に設定された光を
用いるのがよいことが確認された。

因みに、観察に用いる光のバンド幅が４０ｎｍ以下にな
ると、透明電極膜パターン２またはフォトレジスト膜３
の膜厚変化によって、前記平均反射率の比、即ち、透明
電極膜部分とフォトレジスト膜部分とのコントラストの
差が急激に小さくなるおそれがあって好ましくない。ま
た、バンド幅を広く設定すると、これにともない最短波
長を小さく設定する必要がある。仮に、最短波長と前記
バンド幅との和が５５０ｎｍ以上になると、前記コント
ラストの差がかなり小さくなり、透明電極膜パターン２
を検出することが困難になる。

〈作用〉 本発明によれば、バンド幅が４０ｎｍ以上であり、かつ
、その最短波長と前記バンド幅との和が５５０ｎｍ以下
の反射光を受光検知しているから、透明電極膜パターン
やフォトレジスト膜の膜厚の変化にかかわらず、透明電
極膜パターンが光学的に容易に検出される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明に係る検出方法を使用した液晶表示素
子製造用露光装置の位置決め用光学系を示した概略図で
ある。

同図において、１１はガラス基板、１２はガラス基板１
１上に形成された透明電極膜のアライメントマーク、１
３はガラス基板１１およびアライメントマーク１２上を
覆うフォトレジスト膜をそれぞれ示している。以下、こ
れらを総称して液晶表示素子基板とする。

一方、２１は上述した液晶表示素子基板との間に若干の
間隙を設けて配置されたフォトマスクである。フォトマ
スク２１の下面には露光される所定のパターンの他に、
前記アライメントマーク１２に対応したマスク用アライ
メントマーク２２ａ、２２ｂが形成されている。

露光装置位置決め用光学系３０は、例えば可視光を照射
する光源３１、波長選択素子３２、アライメントマーク
１２およびマスク用アライメントマーク２２ａ、２２ｂ
を同時に観察できるだけの焦点深度をもった観察光学系
３３、反射光を受光検知するテレビカメラなどの撮像手
段３４などを含む。

波長選択素子３２は、本実施例の特徴部分であって、光
源３１からの照射光のうち、バンド幅が４０ｎｍ以上で
あり、かつ、その最短波長と前記バンド幅との和が５５
０ｎｍ以下の範囲内で適宜に設定された波長帯（以下、
観察波長帯と称する）の光を選択して透過させる特性を
もっている。このような波長選択素子３２としては、例
えば、光学フィルタまたは光学プリズムなどが用いられ
る。波長選択素子３２は、位置決め用光学系３０の光路
中または観察光学系３３の光路中のいずれに置かれても
よい。

また、異なる選択特性をもつ複数枚の波長選択素子を交
換可能に設けておき、処理対象になっている液晶表示素
子基板に最も適した、即ち、透明電極膜部分とフォトレ
ジスト膜部分とのコントラスト差が最も大きくなる波長
選択素子を適宜に選択して使用するようにしてもよい。

このような波長選択素子３２を設けることにより、前記
観察波長帯をもつ反射光が撮像手段３４によって受光検
知されるので、マスク用アライメントマーク２２ａ、２
２ｂとともに、透明電極膜のアライメントマーク１２が
明瞭に映し出される。そして、アライメントマーク１２
とマスク用アライメント２２ａ。

２２ｂとの相対的な位置関係が修正されることによって
、液晶表示素子用基板とフォトマスク２１との位置合わ
せが行われる。

なお、上述の実施例では、撮像手段３４で受光検知され
る反射光の分光分布を観察波長帯に相応させるために、
波長選択素子３２を用いたが、そのような波長帯の光を
照射する分光放射率をもった光源を使用すれば、波長選
択素子３２を用いる必要はない。

また、撮像手段３４として、観察波長帯に相応する分光
感度特性をもったものを使用すれば、波長選択素子３２
や上述した分光放射率をもった光源を　ｌ　５− 用いる必要はない。

さらに、光源３１の分光放射率、波長選択素子３２の選
択特性および撮像手段３４の分光感度特性の総合的な分
光特性を、観察波長帯に相応するように設定することに
よっても、前述した実施例と同様の効果を得ることがで
きる。

また、上述の実施例では、同軸落射照明形の照明系を例
に採って説明したが、同軸ではない一般的な反射照明を
利用する照明系にも本発明を適用することができる。さ
らに、本発明は、第１図に示したような近接露光を行う
装置に限らず、液晶表示素子基板とフォトマスク２１と
の間に、レンズ等の投影手段が介在するような装置にも
適用することができる。

〈発明の効果〉 における平均反射率と、フォトレジスト膜部分の平均反
射率との差が大きくなるような波長帯の反射光を受光検
知しているから、透明電極膜部分とフォトレジスト膜部
分とのコントラストの差が大きくなり、フォトレジスト
膜で覆われた透明電極膜パターンを光学的に容易に検出
することができるとともに、透明電極膜パターンに着色
するなどの煩雑な工程を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検出方法を使用した液晶表示素子
製造用露光装置の位置決め用光学系の一例を示した要部
概略図、第２図〜第１０図は本発明の詳細な説明するた
めの図であって、第２図は透明電極膜パターンがフォト
レジスト膜で覆われた基板の断面図、第３図はガラス基
板上にフォトレジスト膜のみがある場合の分光反射率特
性図、第４図はガラス基板上に透明電極膜のみがある場
合の分光反射率特性図、第５図は透明電極膜パターンが
フォトレジスト膜で覆われた場合の分光反射率特性図、
第６図は照明光の波長帯を狭く設定しすぎた場合の分光
反射率の変化を示した説明図、第７図〜第１０図は透明
電極膜およびフォトレジスト膜の各膜厚を変化させた各
条件における透明電極膜部分とフォトレジスト膜部分と
の平均反射率の比をシミュレーションした特性図である
。 １．１１・・・ガラス基板 ２．１２・・・透明電極膜パターン （アライメントマーク） ３．１３・・・フォトレジスト膜 ２１・・・フォトマスク ２２ａ、２２ｂ・・・マスク用アライメントマーク３０
・・・露光装置の位置決め用光学系３１・・・光源 ３２・・・波長選択素子 ３３・・・観察光学系 ３４・・・撮像手段 り、・・・照射光 Ｌ１〜Ｌ５・・・反射光 出願人　大日本スクリーン製造株式会社代理人　弁理士
　　杉　　谷　　　勉 第１図 第２図 ｆ ｒ 渡長　ｌｎｍ１ 第７図 １．３５１．２５　　１．１５ 耕■ Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　□ε 誓 シー 八　　　−２１、 へ　　１４Ｃ＼２、 最短波長ｌｎｍ１ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フォトレジスト膜で覆われた透明電極膜パターンをもつ
   基板表面に光を照射し、その反射光を受光検知すること
   によって前記透明電極膜パターンを検出する方法であっ
   て、 前記受光検知の対象となる反射光は、そのバンド幅が４
   ０ｎｍ以上であり、かつ、その最短波長と前記バンド幅
   との和が５５０ｎｍ以下であることを特徴とする透明電
   極膜パターンの検出方法。