JPH0423314A - 露光装置 - 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） 本発明は所定のパターンを被露光物に露光する装置、特
に液晶セルより成るマスクを介して所定のパターンを被
露光物に投影露光する装置に関するものである。

（従来の技術） 例えば、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置の製造において
、露光装置に一般に用いられるホトマスクおよびレチク
ルはシリコンウェファに所定のパターンを転写する原版
として用いられている。しかし現在の半導体装置の製造
過程においては、予め多数のホトマスクおよびレチクル
を用意しておかなければならない。すなわち、半導体装
置の品種数をｎとし、１品種の半導体装置を製造するた
めのフォトリソグラフの回数をＮとすると、ｎ×Ｎ個の
ホトマスクまたはレチクルが必要となる。

周知のようにこれらのホトマスクおよびレチクルは製作
が面倒であり、きわめて高価であるが、このように高価
なホトマスクやレチクルを多数必要とすることはそれだ
け製造コストが上昇することになる。さらに、これらの
ホトマスクまたはレチクルはフォトリソグラフ工程を変
える毎に交換する必要があり、その作業が面倒であり、
スループットが低くなる欠点があるとともに交換の際に
ホトマスクやレチクルに異物が付着したり傷が付いたり
してウェファに欠陥が発生し、歩留りを低下させると云
う問題があった。

このような問題を解決するものとして、特開昭６０−５
４４３４号公報および同６１−２１２８４３号公報には
、上述したマスクおよびレチクルの代わりにＰ型ネマテ
ィック液晶を用いた液晶マトリックスデイスプレィパネ
ルを採用することが提案されている。

すなわち、この液晶マトリックスデイスプレィパネルに
パターン信号発生部からの設計データに基づくパターン
信号を与え、特定箇所の液晶分子を電場方向に傾け、光
を透過する部分と、遮断する部分とを選択的に作ってパ
ターンを形成し、この液晶マトリックスデイスプレィパ
ネルに形成されたパターンを経てレジストを露光するも
のである。

第４図は液晶マトリックスデイスプレィパネルの構成を
示す断面図であり、例えば石英より成る透明板１および
２の互いに対向する表面に透明走査電極３および透明信
号電極４をそれぞれ互いに直交するようにマトリックス
状に形成され、これらの透明板１および２の間の空間に
液晶５を介在させ、密封されている。さらに、透明板１
および２の外側に偏光板６および７がそれぞれ配置され
ている。透明走査電極３および透明信号電極４に選択的
に電圧を印加することによって所定のパターンを形成す
ることができ、このようにして形成したパターンを介し
てレジストを露光するこによって所定のレジストパター
ンを形成することができ、従来のように高価なホトマス
クやレチクルを多数用意する必要はなくなり製造コスト
を下げることができ、さらにホトマスクやレチクルの交
換の必要はなくなるので、スループットが向上するとと
もにホトマスクやレチクルの交換の際にこれらに異物が
付着したり傷が付いたりすることがなくなるので歩留り
も改善されることになる。

（発明か解決しようとする課題） しかしなから、上述した特開昭６１−２１２８４３号公
報に記載された従来の液晶マトリックスデイスプレィパ
ネルを用いた露光装置においては、マトリックス駆動方
式を採用しているため次のような問題があった。すなわ
ち、第５図に示すように、透明走査電極３と透明信号電
極４とが上下方向に見て交差して作られる能動領域８に
選択的に電圧を印加することによって能動領域にあるＰ
型ネマティック液晶をＴＮ方式（捩じれネマティック効
果方式）を利用して光を透過させて所定のパターンを形
成するようにしている。このような液晶マトリックスデ
イスプレィパネルを用いてパターン露光を行うと、能動
領域８以外の不作動領域９に存在する液晶部分には電圧
が印加されないので常に光を遮光するようになるため、
パターン露光を行うとパターンの透明部分に不作動領域
９による未露光部分が格子状に現れ、縦横にモザイク模
様が入ったパターンが形成されてしまうと云う問題があ
るが、これに対する対策が何らなされていないので、レ
ジストに対して適正な露光を行うことができず、したが
って、このようにして形成されたレジストパターンをマ
スクとして処理したウェファに欠陥が発生する欠点があ
る。

このような欠点を除去し、液晶マトリックスデイスプレ
ィパネルの透明電極配置によって不可避的に形成される
不作動領域に起因するモザイク模様が入らないパターン
を投影露光するために、上述した特開昭６０−５４４３
４号公報においては、第６図に示すように、液晶マトリ
ックスデイスプレィパネルに形成したパターンはそのま
まとして液晶マトリックスデイスプレィパネルに対して
ウェファをＸ方向およびＸ方向に所定の距離たけ移動さ
せてモザイク模様が生じないようにしている。すなわち
、液晶マトリックスデイスプレィパネルを介して露光を
行った後、液晶マトリックスデイスプレィパネルの不作
動領域９のＸ方向の幅に等しい距離だけ＋Ｘ方向に移動
させて露光を行い、次に不作動領域９のＸ方向の幅に等
しい距離だけ−Ｙ方向に移動させて露光を行い、さらに
Ｘ方向の幅に等しい距離だけ−Ｘ方向に移動させて露光
を行うことによって前領域の露光を行うようにしている
。

しかしながら、この特開昭６０−５４４３４号公報に記
載された露光装置によって実際にレジストの露光を行う
と、次のような問題があった。すなわち、この従来の露
光装置においてはウェファをＸ方向およびＹ方向に移動
させて不作動領域によるモザイク模様を除去するように
しているが、その移動距離は不作動領域のＸ方向および
Ｙ方向の幅に等しくきわめて短いものであり、このよう
に短い距離に亘ってウェファを正確に移動させることは
非常に困難であり、ウェファを載置するステージをきわ
めて精密なものとする必要があり、きわめて高価なもの
となる欠点がある。また、このような精密なステージを
使用しない場合には移動精度が悪くなり、正確なパター
ンを形成することができなくなる。特に、従来の露光装
置において液晶マトリックスデイスプレィパネルのパタ
ーンを縮小光学系によって縮小してウェファに投影する
場合にはウェファの移動距離は縮小倍率に応じてさらに
短いものとなり、上述した問題はさらに重大なものとな
る。

本発明の目的は上述した欠点を解消し、液晶マトリック
スデイスプレィパネルと被露光物との相対移動を比較的
簡単なステージによって行うことによって液晶マトリッ
クスデイスプレィパネルの不作動領域によるモザイク模
様を除去することができるようにした露光装置を提供し
ようとするものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、パ
ターン信号発生器からの信号によって液晶マトリックス
デイスプレィパネルを駆動して所定のパターンを形成し
、このパターンを被露光物に投影露光する装置において
、前記液晶マトリックスデイスプレィパネルが、透明走
査電極と透明信号電極とが直交して正方形の能動領域を
形成するようにマトリックス状に配置し、前記液晶マト
リックスデイスプレィパネルおよび被露光物を載置する
ステージを相対的に互いに直交するＸおよびＹ方向に移
動可能とするとともに前記正方形の能動領域の角を中心
として回転可能に構成するとともにこの回転に同期して
前記パターン信号を発生するパターン信号発生器を、液
晶マトリックスデイスプレィパネルに形成されるパター
ンか対応して回転するように構成したことを特徴とする
ものである。

第１図は本発明による露光装置を用いてパターンの投影
露光を行う際の原理を示すものである。

液晶マトリックスデイスプレィパネルｌＯの透明走査電
極および透明信号電極は互いに直交するように配置され
ているとともに上下方向に見てこれらの電極の重なり合
っている能動領域１１の形状を正方形とする。これらの
能動領域１１の間に形成サレる不作動領域１２のＸ方向
およびＹ方向の幅は等しくても等しくなくてもよいが、
第１図では等しく示しである。今、説明の便宜上、斜線
を付して示した連続する２つの能動領域だけを透明とし
たパターンを形成するものとする。本発明においては、
液晶マトリックスデイスプレィパネルＩＯおよびウェフ
ァ１５を、任意に選択した能動領域１１ｂの角を通る軸
線Ｏを中心として相対的に９０度づつ回転させながら４
回露光を行うことによって不作動領域１２による影響を
除去するものである。先ず、第１図Ａに示す位置におい
て、液晶マトリックスデイスプレィパネル１０の能動領
域１］、ａおよびｌｌｂを光透過性として第１回目の露
光を行う。ウェファ１５の露光部分を斜線を付して示す
。次に、ウェファ１５を反時計方向に９０度回転させる
とともに液晶マトリックスデイスプレィパネルｌＯに形
成されるパターンを第１図Ｂに示すように同しく９０度
回転させたパターンに変えて第２回目の露光を行う。ウ
ェファ１５上の数置光部分を多数の点を付して示す。

次に、ウェファ１５をさらに９０度回転させた後、液晶
マトリックスデイスプレィパネルＩＯに形成されるパタ
ーンを第１図Ｃに示すようにさらに９０度回転させたも
のに変えて第３回目の露光を行う。最後に、ウェファ１
５をさらに９０度回転させるとともに液晶マトリックス
デイスプレィパネル１０に形成されるパターンを第１図
りに示すようにさらに９０度回転させたパターンに変え
て第４回目の露光を行う。このように、ウェファ１５を
９０度づつ回転させるとともに液晶マトリックスデイス
プレィパネル１０に形成させるパターンをその都度同じ
方向に回転させたものに変えながら４回露光を行うこと
によって、ウェファ１５上に投影されるパターンを重ね
合わせたものは第１図りに示すようなものとなり、液晶
マトリックスデイスプレィパネル１０の不作動領域１２
による未露光部分はなくなり、モザイク模様のない正確
なパターンが投影されることになる。本発明では、上述
したようにウェファ１５を９０度づつ回転させる度に液
晶マトリックスデイスプレィパネルｌＯに形成するパタ
ーンを変える必要があるが、これらのパターンは所定の
パターンを９０度づつ回転させたものとなるので、一つ
のパターン信号から簡単に作ることができる。さらに、
ウェファ１５は９０度づつ回転させれば良いが、既存の
ステージでもこのような９０度回転に対しては十分な精
度を有しているので精密なステージを必要としない。な
お、上述した説明では液晶マトリックスデイスプレィパ
ネル１０を固定し、ウェファ１５を回転させるものとし
たが、ウェファ１５を固定して液晶マトリックスデイス
プレィパネル１０を回転させても良い。勿論、この場合
にも液晶マトリックスデイスプレィパネルに形成される
パターンは回転に応じて変更する必要がある。

（実施例） 第２図は本発明の露光装置の一実施例の構成を示す線図
であり、本例では液晶マトリックスデイスプレィパネル
を回転させるものである。固定ベース２１の上にＸＹス
テージ２２を設け、このＸＹステージ上にウェファ２３
を載置するようにする。ＸＹステージ２２の上方には光
源として水銀ランプ２４を配置し、このランプから放射
される光をシャッタ２５およびコンデンサレンズ２６を
介して液晶マトリックスデイスプレィパネル２７に照射
するようにする。この液晶マトリックスデイスプレィパ
ネル２７は回転テーブル２８上に載置されており、回転
テーブルをモータ２９によって回転駆動するようにする
。また、液晶マトリックスデイスプレィパネル２７には
パターン信号発生器３０を接続し、パターン信号の供給
を受けるようにする。このパターン信号発生器３０には
設計データ入力部３１を接続し、ウェファ２３上に形成
すべきパターンのデータを入力できるようにする。さら
に、パターン信号発生器３０は制御回路３２を接続し、
この制御回路はモータ２９の駆動回路３３にも接続して
液晶マトリックスデイスプレィパネル２７の回転と同期
してパターン信号発生器３０から液晶マトリックスデイ
スプレィパネルへ供給されるパターン信号を変更するよ
うにする。本例では、液晶マトリックスデイスプレィパ
ネル２７は従来のレチクルと同様の機能を果たすもので
あり、液晶マトリックスデイスプレィパネル２７に形成
されるパターンを縮小レンズ３４によって、例えば１／
１０に縮小してウェファ２３上に投影するように構成す
る。

次に、本例の露光装置を用いてウェファ２３の表面に形
成されたレジストに所定のパターンを投影露光する動作
を説明する。先ず、レジストを塗布したウェファ２３を
ＸＹステージ２２上に載置し、ステージを駆動してウェ
ファ２３の所定の部分を縮小レンズ３４の光軸に対して
位置決めする。本例では、露光を１チツプ毎に行うもの
とするので、レンズ３４の光軸をチップ部分のほぼ中心
に来るように位置決めする。このように位置決めした後
、パターン信号発生器３０から液晶マトリックスディス
プレイパネル２７ヘパターン信号を送り、液晶マトリッ
クスデイスプレィパネル２７上に所定のパターンを形成
させる。すなわち、透明走査電極および透明信号電極に
選択的に電圧を印加し、画電極の重なり合った能動領域
の内、電界が印加されていない領域では直線偏光を液晶
分子の捩じれに沿って９０度旋光するため、液晶セルの
上下に平行偏光子が配置されているためランプ２４から
の光は液晶マトリックスデイスプレィパネル２７のこの
領域を透過しない。一方電界が印加される領域のツイス
トネマティック液晶分子長軸は電場の方向と平行に並ぶ
ので９０度旋光性が消失し、液晶マトリックスデイスプ
レィパネルのこの領域は光を透過するようになる。液晶
マトリックスデイスプレィパネル２７ではこのような現
象に基づいて所定のパターンを形成する。このようなパ
ターンを形成した後、シャッタ２５を開き、水銀ランプ
２４から放射される光を液晶マトリックスデイスプレィ
パネル２７に入射させ、この液晶マトリックスデイスプ
レィパネル２７を透過した光を縮小レンズ３４によって
ウェファ２３上に投影する。

次に、制御回路３２は駆動回路３３に信号を送ってモー
タ２９を駆動し、液晶マトリックスデイスプレィパネル
２７を支持する回転テーブル２８を所定の方向に９０度
回転させる。この場合、この回転中心軸が、液晶マトリ
ックスデイスプレィパネル２７の正方形の能動領域の角
を通るように液晶マトリックスデイスプレィパネル２７
は回転テーブル２８上に位置決めされている。これと同
時に制御回路３２はパターン信号発生器３０に信号を送
り、第１回目の露光時のパターンに対して９０度回転し
たパターンが液晶マトリックスデイスプレィパネル２７
上に形成されるようなパターン信号がパターン信号発生
器３０から発生されるようにする。この状態で再びシャ
ッタ２５を開き、液晶マトリックスデイスプレィパネル
２７を介してウェファ２３に所定のパターンを投影露光
する。このように液晶マトリックスデイスプレィパネル
２７を９０度回転させるとともに液晶マトリックスデイ
スプレィパネル２７に形成されるパターンを対応して９
０度回転させながら４回露光を行った後に、ＸＹステー
ジ２２を駆動して次のチップ部分を光軸に対して位置決
めし、上述した操作を繰り返す。このようにしてウェフ
ァ２３の全面に亘って所定のパターンを露光することが
できる。

上述した説明では、ウェファ２３上のチップ毎に４回続
けて露光を行うようにしたが、先ず、ＸＹステージ２２
を駆動して第１のパターンを全チップ部分に露光した後
、回転テーブル２８を９０度回転させて、第２のパター
ンを全チップ部分に露光し、以下同様の操作によって各
チップ部分に対して４回の露光を行うこともできる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、幾多の変更や変形を加えることができる。例えば、上
述した実施例では液晶マトリックスデイスプレィパネル
２７上には１チツプのパターンを形成するようにしたが
、例えば第３図に示すように複数のチップのパターンを
同時に形成し、これを正方形の能動領域の角を通る軸線
Ｏを中心として９０度づつ回転させることもできる。こ
の場合には、この回転中心Ｏをパターンの位置合わせマ
ークと一致させるようにすれば、既存の位置決め機構を
利用することができ、何ら特別の位置決め機構を追加す
る必要はない。

（発明の効果） 上述した本発明による露光装置においては、所定のパタ
ーンを形成する液晶マトリックスデイスプレィパネルお
よび被露光物を、液晶マトリックスデイスプレィパネル
の正方形の能動領域の角を通る軸線を中心として９０度
づつ回転させて露光を行うようにしたため、液晶マトリ
ックスデイスプレィパネルの不作動領域による格子状の
パターンが投影露光されるようなことがなく、例えば半
導体装置の製造においてはレジストパターンを正確に形
成することかでき、したかって歩留りを向上することが
できる。また、９０度の回転はさほど精密なステージを
必要とせずに正確に位置決めすることかできるので、露
光装置全体の構成は簡単になるとともに価格も安価とな
る利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明による露光装置の動作原理を示す
線図、 第２図は本発明の露光装置の一実施例の構成を示す線図
、 第３図は同じく本発明の露光装置の他の実施例における
動作を示す線図、 第４図は従来の露光装置の液晶マトリックスデイスプレ
ィパネルの構成を示す断面図、第５図は同じく液晶マト
リックスデイスプレィパネルの能動領域および不作動領
域の配置を示す平面図、 第６図は従来の液晶マトリックスデイスプレィパネルを
用いる露光装置においてモザイク状の露光パターンを除
去する方法を示す線図である。 １０・・・液晶マトリックスデイスプレィパネル１１ａ
〜ｌｉｄ・・・能動領域 １２・・・不作動領域 １５・・・ウェファ　　　　０・・・回転中心軸線２２
・・・ＸＹステージ　　２３・・・ウェファ２４・・・
水銀ランプ　　　２５・・・シャッタ２７・・・液晶マ
トリックスデイスプレィパネル２８・・・回転テーブル
　　２９・・・モータ３０・・・パターン信号発生器 ３２・・・制御回路　　　　３３・・・駆動回路３４・
・・縮小レンズ ＠２図 （り 口 （〕 第３図 第４図 第５図 士Ｘ布市 −Ｘ汀酬

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パターン信号発生器からの信号によって液晶セルを
   駆動して所定のパターンを形成し、このパターンを介し
   て所定のパターンを被露光物に投影露光する装置におい
   て、前記液晶セルが、透明走査電極と透明信号電極とが
   直交して正方形の能動領域を形成するようにマトリック
   ス状に配置し、前記液晶セルおよび被露光物を相対的に
   互いに直交するＸおよびＹ方向に移動可能とするととも
   に前記正方形の能動領域の角を中心として回転可能に構
   成するとともにこの回転に同期して前記パターン信号を
   発生するパターン信号発生器を、液晶セルに形成される
   パターンが対応して回転するように構成したことを特徴
   とする露光装置。