JPH02281232A - 大面積基板上に微細構造を製作し、または大面積基板上の微細構造を検査する方法、及び該方法実施のための装置 - Google Patents

大面積基板上に微細構造を製作し、または大面積基板上の微細構造を検査する方法、及び該方法実施のための装置

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JPH02281232A
JPH02281232A JP2080538A JP8053890A JPH02281232A JP H02281232 A JPH02281232 A JP H02281232A JP 2080538 A JP2080538 A JP 2080538A JP 8053890 A JP8053890 A JP 8053890A JP H02281232 A JPH02281232 A JP H02281232A
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Roloef Wijnaendts-Van-Resandt
ロルフ・ベインナエンツ―フアン―レサント
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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】 本発明は、少なくとも１つのマスクの構造を基板上に光
学的手段によって転写する、大面積基板上に微細構造を
製作する方法に係わる。この方法は、大面積基板上の微
細構造の検査にも適用できる。大面積の基板上に微細構
造を製作する技１１．１は、特に液晶表示デバイスのた
めに必要である。本発明はまた、上記方法実施のための
装置にも−わる。
液晶表示デバイス技術は高い水準に達しており、例えは
オー１〜インジケータやボータプルコンピュータの表示
画面など多様な用途が既に存在する。
特に、液晶表示デバイスは、今日なお通常に用いられて
いるＴＶブラウン管に替わる有望技術でもある。そのよ
うな大面積の表示デバイスに対して高まる関心の前に、
次に述へるような技術的問題点が存在する。
液晶表示デバイスはリソグラフィー法で製造され、この
方法により少なくとも１つのマスク、通常は１０に達す
るマスクの構造が、例えはカラスプレートである基板」
二に転写される。転写は通常光学的に行なわれ、その際
光源の光線もしくはレーザ光線がマスクの構造に対応し
て基板上の感光層に作用し、更にその後の工程でエツチ
ング等により、基板上に構造が固定される。表示デバイ
スか大型になると、レンズ系及び／またはミラー系を含
む光学的手段も対応して大型化して取り扱いにくくなり
、その際構成−Ｉユの手間が甚だしく増大する。更に、
収差が予期され、従って１ｉｌｉ度に関する必要条件は
もはや満たされ摺ず、４−ζ・１り１コメ−１ヘル規模
、あるいは更に１マイクロメ−１〜ル規模の極小構造を
実現することは不可能となる。大面積の表示デバイスで
、特に１辺の長さか少なくとも１０センヂメ−１〜ル、
好ましくは２０センチメートル以」二であるものは、よ
り小型の表示デバイスを製造するうえては全く実用的で
あるようにみえる今日通常の方法ては満足に製造され州
ない。
従って本発明は、大面積の、即ち１辺の長さか少なくと
も１０センチメートル、好ましくは２０センヂメ一トル
以上であると理解される表示デバイスを確実に、かつ大
皿に製造し得る方法の提供を目的とする。そのような方
法では高い精度が保証されるべきであり、その際少なく
とも４マイクロメートルまで、好ましくは１マイクロメ
−１〜ルまでの極小構造が確実にマスクから基板上に転
写されるへきである。更に、極小構造の歪みは基板面全
体て１マイクロメ一トル未満、好ましくは０．２５マイ
クロメ−１〜ル未満であるべきである。この方法は経済
的な基板製造を可能にするべきてあり、１時間当たり５
０〜１００以上の製品が高い精度て製造されるべきであ
る。この方法の実施に必要な装置は、単純でかつ機能上
安全な構成を有し、きわめて確実かつ正確に大面積の表
示デバイスの製造を可能にするへきである。
この目的は、特許請求の範囲第１項にその特徴を記した
本発明によって達成される。
本発明の方法は、２０Ｘ２５センチメートルより長い、
特に４０Ｘ５０センチメートルより長い辺を有する大面
積の表示デバイス、特に液晶表示デバイスの製造を可ｆ
ｊＷにする。本発明によるリソグラフィー法は、高速製
造を実現する点て優れている。全面が次々と連続的に走
査され、かつ笠寸大千ｕ射によって転写される。この方
法で（」、複雑な光パ；ソ系を用いる必要は無く、表示
デハ、イスの可能な＝１法が光学系によって制限される
ことはない。マスクの、分解能に適合する大きさの小区
域の投射に特別の光学系は必要なく、そのような投射に
は標？（ス・的な系が適用され得る。（浅域的な走査シ
ステムは、位置決めの正確さと走査速度との間の最適化
を可能にする。光学転写器はマスク及び基板に関して、
互いに直交する２方向において位置決めされる。
好ましくは、上記２方向のうらの−・方の方向への移動
を光学転写器に行なわせ、他方の方向ｌ＼の移動をマス
ク及び基板に行なわぜる。マスク及び／または基板の撓
みに起因する不愁を回避するために、マスク及び基板は
好ましくは垂直平面内に、互いに対して平行に配置され
る。そのうえ、マスり及び基板を水平方向に移動し、比
較的小型である光学系を垂直方向に上下移動することが
好ましいことは明白である。光学系の垂直方向移動の速
度変化を補償するべく、光学転写器用光源のエネルギは
速度及び／または瞬間的位置に対応して制御される。
本発明による方法は、大面積基板上の構造の検査にも適
用され得る。そのような検査のためにはマスクの小区域
と、基板の、検査されるべき微細ｔｆｔｚ造の小区域と
が走査され、各区域毎に互いに比較される。本発明の１
％　造製作方法の玉揚長所は、検査の場合にも対応して
該当する。光学転写器は検査用に適当な検出器を含み、
その際２つの対物レンズは共に読み出し用対物レンズと
して機能する。マスク及び基板の小区域を走査して得ら
れる像即ち光信号は、特に光導波手段を介して比較装置
に送られ、基板の微細構造にあるいは存在する欠陥を検
出するべく互いに比較される。
有利な一構成において、光学転写器に自動焦点システム
が関連付けられており、このシステムは、マスク構造を
正確に検出し、かつ基板上に正確に転写することを可能
にする。１０マイクロメートル以上にも達する規模での
高さの変動が自動焦点システムにより、リソグラフィー
法実施の際に補償される。焦点合わぜが動的に行なわれ
るため、高い転写品質が保証される。
別の構成では、位置合わせシステムによって２番目以降
のマスクが、基板及び該基板上に先行工程で設けられた
１つ以上の層に関して所望の所定位置にもたらされる。
１つ以上のマスクと基板との自在な動的位置合わぜが比
較的僅かな手間で実施される。上記位置合わせ実施のた
めには、第１のマスクの構造の転写と同時に印が基板上
に、もしくは基板の第１の層上に転写され、この印を用
いて後続マスクが位置合わせされることが好ましいと判
明した。
本発明の他の長所及び重要な構成は、特許請求の範囲各
項及び添付図面から明らかである。
本発明を、本発明方法実施のための装置の例を概略的に
示す添付図面を参照して以下に詳述する。
第１図は、マスク２から構造を基板４に転写する、本発
明方法実施のための装置の平面図である。マスク２及び
基板４は、水平１方向に移動され得るテーブル６上のフ
レーム内で垂直平面内に、互いに対して平行に配置され
ている。テーブル６は、特に重い花崗岩プレートとして
形成されており、従って外部からの影響を確実に断つ定
置基台８に関して水平Ｘ方向に移動及び位置決めされ得
る。そのために、スピンドル１０を具備した精密駆動装
置が設置され得る。テーブル６は、好ましくは精密玉軸
受案内部によって、双方向矢印１２が示ずように定置基
台８上をＸ方向に移動され得るように支持されている。
マスク２と基板４との間に検出器５４及び５６が配置さ
れており、これらの検出器５４．５６は、後段に詳述す
るように、マスク２を基板４に対して厳密に位置合わせ
するのに用いるべく本発明により設置されている。
やはりマスク２と基板４との間に配置された光学転写器
１４は垂直方向に、即ち図平面に対して垂直に移動され
得る。光学転写器１４によって、マスク構造の部分区域
が等寸大に投射され、基板４上に転写される。光学転写
器１４は、光導波手段１６を介して光源と接続されてい
る。光源は、例えば紫外線を放射するランプまたはレー
ザとして構成されている。光導波手段１６としては、レ
ンズ等を含む光学系同様、ガラス繊維も適用され得る。
重要であるのは、マスク上に存在する構造の全体が個々
の小区域毎に走査され、これらの区域が逐次基板上に転
写されるという点である。区域の大きさは光学転写器の
分解能に合わせられる。本発明によれば、手間の掛かる
大型の投射システムに替えて比較的小型の光学系が適用
され得、その際マスクから基板上に転写されるべき構造
の大きさが制約を受けることは原則として無い。走査シ
ステムの視野は、分解能及び精度に関する必要条件に合
わせられ得る。マスク区域が基板上に、本発明により等
才人に投射されることによって高い分解能が保証され、
４マイクロメートル未満、好ましくは１マイクロメート
ル未満の細かい構造も正確に転写され得る。大型の光学
系を用いた場合特に周縁領域に生起する歪みがもたらす
欠陥は回避される。
本発明方法によれば、マスクの個々の部分区域は転写器
による等才人投射によって基板上に転写される。陽画と
して構成されたマスク２は転写器１４から来る光線を反
射し、反射された光線は転写器１４によって基板４へと
送られる。このような方法を実施するための装置の機械
的構成はきわめて単純となり、特に転写器はマスクと基
板との間の自由スペース内に問題なく配置され、その際
き・わめて正確に位置決めされる必要は無い。マスクが
光線を透過させる陰画として構成される光透過法も本発
明の範囲内である。本発明の範囲内で、光透過法でもマ
スク構造は基板上に、所与の部分区域毎に等才人に投射
される。
本発明の方法は、大面積基板上の微細構造の検査にも適
用可能である。光源から光導波手段１６を介して転写器
１４に送られる光線は、マスク２の走査にも基板４の微
細構造の走査にも用いられる。
マスク２から反射された光線、及び基板４の微細構造か
ら反射された光線は転写器１４によって、上記とは別の
光導波手段１７にや１与され、概略的にのみ図示した比
較装置１５に送られる。比較装置１５において、マスク
２を走査して得られた像情報と基板４の微細構造を走査
して得られた像情報とが比較され、基板４の微細構造に
欠陥が存在すれば確実に検出される。本発明の範囲内で
２つのマスクを互いに比較することも可能であり、その
場合基板４に替えて第２のマスクが用意され得ることは
自明である。更に、２つの大面積基板の微細構造同士を
比較することも本発明により可能である。
第２図は、第１図の装置の概略的側面図であるが、見易
いように基板４は省略しである。定置基台８と結合され
た駆動装置１８によって、光学転写器１４は双方向矢印
２０の方向、即ち垂直Ｙ方向において位置決めされ得る
。マスク２及び基板を伴ったテーブル６は、定置基台８
に関して水平方向に位置決めされ得る。基板上には、様
々なマスクの構造に対応して逐次層が形成される。個々
のマスク、及び当該マスクから転写されるべき構造を基
板とその層に対して所定のように位置合わせするために
、マスクを基板に揃える位置合わせシステムが設置され
ている。この場合、基板はテーブル６上に固定されてい
るものとする。それに対して、マスク２はテーブル６に
対して、従って基板に対して位置合わせされ得る。自明
なから、マスク２を固定し、基板の方を対応して位置合
わせ可能にすることもできる。テーブル６上に２つの駆
動装置２２及び２４が配置されており、これらの駆動装
置２２．２４はマスク２の、垂直方向での精密な位置合
わせを可能にする。更に、一方の装置２６のみを図示し
た２つの駆動装置が、マスク２の精密な水平方向位置合
わせを可能にするべく設置されている。
第３図は、花崗岩製の定置基台８を有する本発明装置を
概略的に示し、この図で基台８上に位置するテーブル６
は支持部２８及び３０上を、図平面に対して垂直な方向
に移動され得る。テーブル６上にはＵ字形の横断面を有
するフレーム３２が認められ、フレーム３２は一方ては
マスク２を、他方では基板４を支持する。図から知見さ
れるように、マスク２及び基板４は互いに対して平行に
、いずれも垂直平面内に配置されており、その除光に述
べた位置合わせ装置によってマスク２が基板４に揃えら
れ得る。
第４図に、マスク２と基板４との間に位置する等才人投
射式転写器１４の構成を概略的に示す。ランプまたはレ
ーザとして構成された光源３４が光導波手段１６を介し
て、転写器１４のビームスプリッタシステム＼３６に光
線を送る。偏光システム３６から第１の対物レンズ３８
を経て届く光線はマスク２上に集束し、それによってマ
スク２の構造の所望の部分区域が検出される。マスク２
によって反射された光線はビームスプリッタシステム３
６に戻り、更に該システム３６から第２の対物レンズ３
９を通過して、今度は基板４上に集束する。２つの対物
レンズ３８と３９とは全く同様に構成されている。
第５図に、マスクと基板との間の距離変動を連続的に検
出及び修正するのに用いられる同焦点型自動焦点システ
ムの原理を示す。この自動焦点システムはまた、対物レ
ンズ、特にその読み出しレンズや書き込みレンズの位置
を関連する面に関して調節するのにも用いられる。２つ
の異なる作用が補償され、そのうちの１つは、約１セン
チメートルの区域全体で約１マイクロメ−１〜ル未満で
ある僅かな偶発的距離変動である。例えば楔面欠陥等に
従属する、システム的に条件イ１けられる低周波変動も
問題である。この変動は、約５０センヂメー１〜ルの領
域全体て数十マイクロメートルに達し得る。例えばダイ
オードレーザとして構成され得る点光源４０から光線が
、ビームスプリッタ４２及び対物レンズを経て基板４に
届く。基板４から反射された光線は対物レンズ及びビー
ムスプリッタ４２を通過して検出器４４及び４６に達す
る。図中右手の小さいグラフに示したように、Ｚつの検
出器４４及び４６から２種の強度分布＾及びＢが得られ
、八とＢとの交点は最良の焦点調整を示唆する。図示の
ように、４対物レンズは制御ユニッＩ〜４８により検出
器信号の差に対応して、上記のようにして得られた最良
の面を焦点面とするように調節される。
第６図から明らかなように、第５図に示した自動焦点シ
ステムは、マスク２に関連する第１の対物しンズ３８に
も基板４に関連する第２の対物レンズ３９にも関連付け
られる。検出器４４．４６から得られる信号＾１、Ｂ１
に対応して、第１の対物レンズ３８の読み出しレンズ５
０がマスク２に関して位置決めされる。
同様に、検出器４５．４７からの信号式２、Ｂ２により
、第２の対物レンズ３９の書き込みレンズ５２が基板４
に関して位置決めされる。本発明による自動焦点システ
ムを用いることによって、マスク構造を基板上に正確に
結像及び転写できる。読み出しレンズ５０及び書き込み
レンズ５２の軸線方向位置決めは好ましくは、特に平行
なばね案内部を含む圧電調節要素によって保証される。
第７図に、光学系１４を垂直方向に移動する駆動装置１
８の一構成例を示す。光学系１４は垂直案内部６８に沿
って変位し得、案内部６８は好ましくは、光学転写器１
４が取り付けられたサドル７０のための空気軸受システ
ムを具備している。駆動装置１８の回転運動はクランク
７２によってサドル７０に伝えられ、その際好ましくは
、点７４及び７６での関節結合は弾性応力を掛けつつ実
現されている。カウンタウェイ１〜７８によって、連続
的な上下運動の際に補償が行なわれる。転写器１４を伴
ったサドル７０の直線運動は可変速度で実現する。垂直
方向移動の全行程にわたって均一な照射を行なうために
、光源３４のエネルギを瞬間的な垂直方向位置または速
度に従って設定することが好ましい。エネルギ供給は、
垂直方向速度が最高となる領域で最大に調節され、垂直
方向移動行程の終点では、即ち移動方向反転の際にはほ
ぼゼロに調節される。上述の駆動装置１８以外の移動シ
ステムを適用することも可能である。
複数の薄膜Ｉ・ランジスタを一体的に具備した液晶表示
デバイスを製造するためには通常、複数のマスクの構造
を逐次基板上にもたらさなければならず、その際個々の
マスクの構造が互いに所定のように位置合わせされるこ
とが保証されなければならない。このような目的に適っ
た位置合わせシステノ＼を、第８図及び第９図に基づき
説明する。この位置合わせシステムは僅かな変化を、マ
スクに関しても基板に関しても自動的に補償するべきで
ある。第１の層、もしくはマスクから基板上に転写され
るべき第１の構造については上記のような位置合わせは
必要ないことが留意されよう。それに対して、基板上に
設けられる第２の層、もしくは該層の構造は第１の層に
関して厳密に位置決めされる。このことは、３番目以降
の層もしくは構造にも該当する。本発明の方法によって
製造されるへき、１辺の長さが２０センチメートル以上
である大型の液晶表示デバイスの場合、マスクの位置合
わせエラーは１０マイクロメートル以下程度に補償され
なければならない。この補償は好ましくは、予め全体を
位置合わせし、更にその時々の走査箇所に関して動的位
置合わせを行なうという２ステツプて行なわれる。その
際重要であるのは、第１のマスクの構造によって基板上
に印が叶けられ、この印が他のマスクの位置合わせに用
いられることである。好ましいのは、基板の縁部に付け
られる線印であると判明した。２番目以降のマスクも適
当な印を有し、その印を介してマスクは基板に対して厳
密に位置合わせされる。
第８図によれば、マスクや基板の縁部における垂直方向
位置合わせのために、前記縁部に存在する印８２を走査
する検出器５４．５６が設置されている。
検出器５４及び５６から得られる信号に従って、既に第
２図に基づいて説明した、マスクを垂直方向に移動する
駆動装置が始動される。検出器５４及び５６は光学転写
器１４の中心を通る水平面６０内に位置し、転写器１４
の移動に対応して案内される。また、２つのＸ検出器６
２及び６４が、両検出器６２．６４の中心を通る共通の
垂直面６６が光学転写システム１４の中心をも通るよう
に配置されている。検出器５４．５６．６２及び６４に
よって発生されたエラー信号は、適当に処理されて、マ
スクを基板に対して厳密に位置合わぜするのに用いられ
る。この位置合わせは、マスクから基板への連続的な構
造転写に絶えず対応して行なわれることが特に重要であ
る。
第９図に、検出器５６の特別の構成を示す。以下の説明
は他の検出器にも対応して該当する。検出器５６は転写
器８０を含み、この転写器８０は上段の説明によれば、
光学転写器１４と同じ水平面６０内に配置されている。
マスク２はその縁部に、１本の線から成る印８２を有す
る。基板４上には、第１のマスクによって縁部に印８４
が付りられており、この印８４は２本の平行線を含む。
図中右手に示したように、検出器へ及びＢと結合された
、等才人投射器として構成された転写器８０によって、
基板４上の印８４に対する印８２の相対位置が検出され
、差を求めた後にマスク位置決め用駆動装置２４に供給
される。このようなマスクの位置合わせは、２番目以降
のマスクに関して連続的に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の一例の平面図、第２図は第
１図の装置の側面図、第３図は第１図の装置を矢印■の
方向から見たところを示す説明図、第４図は光学系の拡
大図、第５図は同焦点型自動焦点の原理図、第６図は自
動焦点システムの構成の説明図、第７図は転写器の駆動
システムを示す説明図、第８図及び第９図は位置合わせ
用検出器の構成の説明図である。 ２・・・・・マスク、４・・・・・・基板、１４・・・
・光学転写器。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）大面積の基板、特に液晶表示デバイス上に微細構
    造を製作する方法であって、少なくとも１つのマスクの
    構造が基板上に光学的手段によつて転写され、 マスクの構造が小区域毎に連続的に走査され、かつ光学
    転写システムによって基板上に転写され、光学転写シス
    テムとマスク及び基板とは互いに関して位置決めされ得
    る ことを特徴とする大面積基板上に微細構造を製作する方
    法。
  2. （２）第１のマスクの構造の転写によって基板上に第１
    の印が付けられ、 マスクはそれぞれ対応する別の印を有し、 ２番目以降のマスクの転写の際、第１の印及び別の印に
    よりマスクは基板に対して個々の区域毎に連続的に位置
    合わせされる ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. （３）微細構造を有する大面積の基板上の微細構造を検
    査する方法であって、 マスク及び基板の構造が小区域毎に連続的に走査され、
    かつ光学転写システムによって比較装置に送られ、 光学転写システムとマスク及び基板とは互いに関して位
    置決めされ得る ことを特徴とする大面積基板上の微細構造を検査する方
    法。
  4. （４）構造の転写によって第１の基板上に第１の印が付
    けられ、 マスクは対応する別の印を有し、 マスク及び基板の構造の走査の際、マスクは基板に対し
    て個々の区域毎に連続的に位置合わせされる ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. （５）マスクの微細構造と基板の微細構造とが比較され
    る替わりに２つのマスク及び／または２つの基板の微細
    構造が互いに比較されることを特徴とする請求項３また
    は４に記載の方法。
  6. （６）走査された個々のマスク区域が光学転写器によっ
    て基板上に等寸大に投射されることを特徴とする請求項
    １から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. （７）光学転写器とマスク及び基板との相対移動が好ま
    しくは互いに直交する２方向に行なわれ、その際好まし
    くは光学転写器が垂直方向に、マスク及び基板が水平方
    向に移動及び位置決めされ得ることを特徴とする請求項
    １から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. （８）マスクと基板とが互いに対して平行に、好ましく
    は垂直平面内に配置されていることを特徴とする請求項
    １から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. （９）光学転写器がマスクと基板との間のスペース内で
    好ましくは垂直方向に移動及び位置決めされ得ることを
    特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法
    。
  10. （１０）光学転写器が、マスクに関連付けられた第１の
    対物レンズと基板に関連付けられた第２の対物レンズと
    を有し、及び／または少なくとも一方の対物レンズが自
    動焦点システムによって調節され得ることを特徴とする
    請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. （１１）マスクが基板に対して連続的に位置合わせされ
    得ることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項
    に記載の方法。
  12. （１２）第１のマスクの構造の転写によって基板上に印
    が付けられ、この印に従って、対応する印を有する２番
    目以降のマスクが基板に対して位置合わせされ得ること
    を特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の
    方法。
  13. （１３）請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法
    を実施するための装置であって、 好ましくはマスクと基板との間に配置されている光学転
    写器に駆動装置が関連付けられており、マスクは基板と
    共に駆動ユニットにより、光学転写器の移動方向に対し
    て実質的に垂直に位置決めされ得る ことを特徴とする、大面積基板上に微細構造を製作し、
    または大面積基板上の微細構造を検査する方法の実施の
    ための装置。
  14. （１４）特にフレーム内に配置されたマスク及び基板を
    受容するテーブルが支持部によって定置基台上に、水平
    方向に変位可能に取り付けられており、光学転写器に関
    連する駆動装置は定置基台に固定されており、その際光
    学転写器は案内部に、垂直方向に変位可能に取り付けら
    れていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  15. （１５）光学転写器が偏光ビームスプリッタシステムを
    有し、ビームスプリッタシステムに光源から光導波手段
    を介して送られてくる光線は第１の対物レンズを経てマ
    スクに達し、かつ該マスクで反射されてから前記ビーム
    スプリッタシステムにより第２の対物レンズを介して基
    板へと送られ、その際第１の対物レンズと第２の対物レ
    ンズとは全く同様に構成されており、等寸大の投射が実
    現されることを特徴とする請求項１３または１４に記載
    の装置。
  16. （１６）光源のエネルギが特に光学転写器の速度に従っ
    て設定され得ることを特徴とする請求項１３から１５の
    いずれか一項に記載の装置。
JP2080538A 1989-03-28 1990-03-28 大面積基板上に微細構造を製作し、または大面積基板上の微細構造を検査する方法、及び該方法実施のための装置 Pending JPH02281232A (ja)

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