JPH0653105A - 露光装置 - Google Patents
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- JPH0653105A JPH0653105A JP4200726A JP20072692A JPH0653105A JP H0653105 A JPH0653105 A JP H0653105A JP 4200726 A JP4200726 A JP 4200726A JP 20072692 A JP20072692 A JP 20072692A JP H0653105 A JPH0653105 A JP H0653105A
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- laser light
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
- G03F7/70391—Addressable array sources specially adapted to produce patterns, e.g. addressable LED arrays
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70791—Large workpieces, e.g. glass substrates for flat panel displays or solar panels
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K15/00—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers
- G06K15/02—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers
- G06K15/12—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers
- G06K15/1295—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers using a particular photoreceptive medium
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
- H04N1/1906—Arrangements for performing substitution scanning for a defective element
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
- H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
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- H04N1/193—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】露光時間を短縮させる。
【構成】複数の半導体レーザ光源５０１がアレイ状に配
置された半導体レーザアレイユニット５と、半導体レー
ザ光源５０１からのレーザ光の照射によって感光する感
光剤１０が塗布された基板１を保持するＸ−Ｙ−Ｚステ
ージ９と、複数の半導体レーザ光源５０１からのそれぞ
れの出射光を所望の形状に変換して基板１に照射するコ
リメートレンズアレイ６，スリットアレイ７及び結像レ
ンズアレイ８から成るアレイ状の光学系と、複数の半導
体レーザ光源５０１とアレイ状の光学系とを基板１上に
保持する光学系保持機構１１と、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９
の動きを制御するステージコントローラ４と、複数の半
導体レーザ光源５０１の光のオン／オフを制御する半導
体レーザアレイコントローラ３と、ステージコントロー
ラ４及び半導体アレイコントローラ３の動作を予め定め
られた露光パターンデータに基づき同期させて制御する
制御ユニット２とを有して構成している。
置された半導体レーザアレイユニット５と、半導体レー
ザ光源５０１からのレーザ光の照射によって感光する感
光剤１０が塗布された基板１を保持するＸ−Ｙ−Ｚステ
ージ９と、複数の半導体レーザ光源５０１からのそれぞ
れの出射光を所望の形状に変換して基板１に照射するコ
リメートレンズアレイ６，スリットアレイ７及び結像レ
ンズアレイ８から成るアレイ状の光学系と、複数の半導
体レーザ光源５０１とアレイ状の光学系とを基板１上に
保持する光学系保持機構１１と、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９
の動きを制御するステージコントローラ４と、複数の半
導体レーザ光源５０１の光のオン／オフを制御する半導
体レーザアレイコントローラ３と、ステージコントロー
ラ４及び半導体アレイコントローラ３の動作を予め定め
られた露光パターンデータに基づき同期させて制御する
制御ユニット２とを有して構成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大面積基板の露光パター
ン形成用露光装置に関する。
ン形成用露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の露光装置は、半導体製造におもに
用いられ、製造歩留まり、スループットの向上のため
に、現在では、おもに、マスクパターンの基板への転写
により、基板上にパターンを形成する、いわゆる投影露
光法が広く用いられている。この投影露光方式では、分
解能と一回の露光面積のトレードオフの関係から、基板
サイズより小さい領域への照射を、何回も繰り返して基
板全体を露光するステッパ方式が用いられている。
用いられ、製造歩留まり、スループットの向上のため
に、現在では、おもに、マスクパターンの基板への転写
により、基板上にパターンを形成する、いわゆる投影露
光法が広く用いられている。この投影露光方式では、分
解能と一回の露光面積のトレードオフの関係から、基板
サイズより小さい領域への照射を、何回も繰り返して基
板全体を露光するステッパ方式が用いられている。
【０００３】別の従来の露光装置として、集束したレー
ザビームや電子ビームなどのエネルギービームを基板に
照射して、一筆書きの要領で露光を行なう直描方式が知
られている。この直描方法では、配線パターン等のＣＡ
Ｄデータからマスクを介することなく直接描画パターニ
ングできることから、開発時間短縮の要求の強い特定用
途向けＬＳＩの配線パターン露光等の用途への応用が有
望視されている。
ザビームや電子ビームなどのエネルギービームを基板に
照射して、一筆書きの要領で露光を行なう直描方式が知
られている。この直描方法では、配線パターン等のＣＡ
Ｄデータからマスクを介することなく直接描画パターニ
ングできることから、開発時間短縮の要求の強い特定用
途向けＬＳＩの配線パターン露光等の用途への応用が有
望視されている。
【０００４】この直描方式の従来例として、特許公開照
６２−２６８１９号に、ポール・シー・アレン等による
「加工物上にパターンを発生する装置」が記述されてい
る。この特許では、光源のアルゴンレーザビームを８本
のビームに分岐させた後、一台の超音波変調素子によ
り、各々の分岐されたレーザビームのオン／オフを行な
って、パターンを形成する手法が述べられている。
６２−２６８１９号に、ポール・シー・アレン等による
「加工物上にパターンを発生する装置」が記述されてい
る。この特許では、光源のアルゴンレーザビームを８本
のビームに分岐させた後、一台の超音波変調素子によ
り、各々の分岐されたレーザビームのオン／オフを行な
って、パターンを形成する手法が述べられている。
【０００５】また、類似の直描方式による露光装置とし
て、光源に半導体レーザを用いる例が、特許公開平２−
７４０２２に記述されている。
て、光源に半導体レーザを用いる例が、特許公開平２−
７４０２２に記述されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来の露光装置
は、ステッパ方式においては、大面積への応用では、照
射の繰り返し回数が基板の対角サイズの２乗に比例して
増大するために大面積の基板ほど露光時間が増大すると
いう問題点がある。例えば、現在、Ａ４版程度の液晶デ
ィスプレイの製造用の露光装置において、主流となって
いるステッパ方式露光装置の１回の露光時間は５分程度
であるが、今後市場の拡大が見込まれる４０インチ（１
ｍ角以上）の大型ディスプレイの露光を検討すると、面
積の２乗に比例して露光時間が増大するため、１回の露
光時間は、５０分以上と長く、実用的な露光時間を大幅
に逸脱する。さらに基板の大型化に伴い、ステージにか
かる慣性力が大きくなりステッパ方式のように、移動と
停止を繰り返す方式では、短時間に高精度にステージ移
動を行なうことがますます困難になる問題を抱えてい
る。また一回に露光できる面積を拡大させるには、大口
径露光用レンズを用いる方法があるが、分解能と露光面
積の原理的な制限の他、レンズの製造が非常に困難とな
り、露光装置が著しく高価となる問題を有している。
は、ステッパ方式においては、大面積への応用では、照
射の繰り返し回数が基板の対角サイズの２乗に比例して
増大するために大面積の基板ほど露光時間が増大すると
いう問題点がある。例えば、現在、Ａ４版程度の液晶デ
ィスプレイの製造用の露光装置において、主流となって
いるステッパ方式露光装置の１回の露光時間は５分程度
であるが、今後市場の拡大が見込まれる４０インチ（１
ｍ角以上）の大型ディスプレイの露光を検討すると、面
積の２乗に比例して露光時間が増大するため、１回の露
光時間は、５０分以上と長く、実用的な露光時間を大幅
に逸脱する。さらに基板の大型化に伴い、ステージにか
かる慣性力が大きくなりステッパ方式のように、移動と
停止を繰り返す方式では、短時間に高精度にステージ移
動を行なうことがますます困難になる問題を抱えてい
る。また一回に露光できる面積を拡大させるには、大口
径露光用レンズを用いる方法があるが、分解能と露光面
積の原理的な制限の他、レンズの製造が非常に困難とな
り、露光装置が著しく高価となる問題を有している。
【０００７】また、直描方式を用いる従来の露光装置で
は、一つの光源と一つの対物レンズからなる照射光学系
により、基板への露光を行なっているため、原理的に露
光時間は、基板面積に比例して長くなる上、単位時間当
りの露光面積の点でもステッパ方式に比べ劣るために、
大面積の露光を行なうためには、露光時間が著しく長く
なり、露光装置としてのスループットを高く取れないと
いう問題があった。また、従来の直描方式の露光装置で
は、露光パターン形成を高速に行なうため、光学系に偏
向走査光学系が用いられ、装置が高価でかつ複雑となる
という問題点があった。
は、一つの光源と一つの対物レンズからなる照射光学系
により、基板への露光を行なっているため、原理的に露
光時間は、基板面積に比例して長くなる上、単位時間当
りの露光面積の点でもステッパ方式に比べ劣るために、
大面積の露光を行なうためには、露光時間が著しく長く
なり、露光装置としてのスループットを高く取れないと
いう問題があった。また、従来の直描方式の露光装置で
は、露光パターン形成を高速に行なうため、光学系に偏
向走査光学系が用いられ、装置が高価でかつ複雑となる
という問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、複
数の半導体レーザ光源がアレイ状に配置されたアレイユ
ニットと、前記半導体レーザ光源からのレーザ光の照射
によって感光する感光剤が塗布された基板を保持するス
テージと、前記複数の半導体レーザ光源からのそれぞれ
の出射光を所望の形状に変換して前記基板に照射するア
レイ状の光学系と、前記複数の半導体レーザ光源と前記
アレイ状の光学系とを前記基板上に保持する保持機構
と、前記ステージの動きを制御するステージコントロー
ラと、前記複数の半導体レーザ光源の光のオン／オフを
制御する半導体レーザアレイコントローラと、前記ステ
ージコントローラ及び前記半導体アレイコントローラの
動作を予め定められた露光パターンデータに基づき同期
させて制御する制御ユニットとを有し、又、前記アレイ
ユニットは複数のアレイサブユニットから成り、このア
レイサブユニットは予め定められた数の前記半導体レー
ザ光源が直線上に等間隔に配置された複数の半導体レー
ザマウントから成り、且つ前記アレイサブユニットは前
記複数の半導体レーザマウントが直列に配置されて形成
し、また前記アレイユニットは前記複数のアレイサブユ
ニットを並列に配置されて形成し、且つ前記複数の半導
体レーザマウントの各前記半導体レーザ光源が前記半導
体レーザマウントの直列配列に対し直角方向から見て同
一平面内で前記半導体レーザ光源の位置が重ならないよ
うにアレイ状に配置され、更に、前記半導体レーザマウ
ントは前記複数の半導体レーザ光源それぞれに対する前
記半導体レーザ光源の異常を検知するセンサを設け、且
つ前記半導体レーザ光源の異常発生時に前記アレイ状の
光学系から取り外して交換できる交換機構を有し、更に
また、前記制御ユニットは露光中に前記半導体レーザ光
源の異常を前記センサで検知した場合に、異常の発生し
た半導体レーザ光源の動作を停止させると同時に、対応
する前記基板上の照射位置を記憶して、その照射位置情
報に基づいて付加的なレーザ光照射とステージ走引とを
加えるシーケンスの制御を行う。
数の半導体レーザ光源がアレイ状に配置されたアレイユ
ニットと、前記半導体レーザ光源からのレーザ光の照射
によって感光する感光剤が塗布された基板を保持するス
テージと、前記複数の半導体レーザ光源からのそれぞれ
の出射光を所望の形状に変換して前記基板に照射するア
レイ状の光学系と、前記複数の半導体レーザ光源と前記
アレイ状の光学系とを前記基板上に保持する保持機構
と、前記ステージの動きを制御するステージコントロー
ラと、前記複数の半導体レーザ光源の光のオン／オフを
制御する半導体レーザアレイコントローラと、前記ステ
ージコントローラ及び前記半導体アレイコントローラの
動作を予め定められた露光パターンデータに基づき同期
させて制御する制御ユニットとを有し、又、前記アレイ
ユニットは複数のアレイサブユニットから成り、このア
レイサブユニットは予め定められた数の前記半導体レー
ザ光源が直線上に等間隔に配置された複数の半導体レー
ザマウントから成り、且つ前記アレイサブユニットは前
記複数の半導体レーザマウントが直列に配置されて形成
し、また前記アレイユニットは前記複数のアレイサブユ
ニットを並列に配置されて形成し、且つ前記複数の半導
体レーザマウントの各前記半導体レーザ光源が前記半導
体レーザマウントの直列配列に対し直角方向から見て同
一平面内で前記半導体レーザ光源の位置が重ならないよ
うにアレイ状に配置され、更に、前記半導体レーザマウ
ントは前記複数の半導体レーザ光源それぞれに対する前
記半導体レーザ光源の異常を検知するセンサを設け、且
つ前記半導体レーザ光源の異常発生時に前記アレイ状の
光学系から取り外して交換できる交換機構を有し、更に
また、前記制御ユニットは露光中に前記半導体レーザ光
源の異常を前記センサで検知した場合に、異常の発生し
た半導体レーザ光源の動作を停止させると同時に、対応
する前記基板上の照射位置を記憶して、その照射位置情
報に基づいて付加的なレーザ光照射とステージ走引とを
加えるシーケンスの制御を行う。
【０００９】
【作用】本発明では、複数の半導体レーザ光源をアレイ
状に配列させ、同時にこれら半導体レーザ光源からの出
射光をそれぞれ、形状を制御した上で、基板に一括して
照射する構成を用いることに特徴がある。この構成によ
れば、現在、平面ディスプレイ用に大量生産が立ち上が
りつつある液晶ディスプレイ等のように規則正しい配列
構造を必要とする大面積デバイスのパターン形成工程に
おいて、照射光学系の最小繰り返し間隔をこれら液晶デ
バイスの構造の繰り返し間隔と同じにして、かつパター
ン線幅を一本の照射ビームの線幅と同じに構成した状態
で、基板を一方向に走査すれば、基板に対し縦横２回の
走査で、規則的構造に対する基板の露光を終了でき、そ
の結果、露光時間を大幅に低減できるとの考えに基づ
く。
状に配列させ、同時にこれら半導体レーザ光源からの出
射光をそれぞれ、形状を制御した上で、基板に一括して
照射する構成を用いることに特徴がある。この構成によ
れば、現在、平面ディスプレイ用に大量生産が立ち上が
りつつある液晶ディスプレイ等のように規則正しい配列
構造を必要とする大面積デバイスのパターン形成工程に
おいて、照射光学系の最小繰り返し間隔をこれら液晶デ
バイスの構造の繰り返し間隔と同じにして、かつパター
ン線幅を一本の照射ビームの線幅と同じに構成した状態
で、基板を一方向に走査すれば、基板に対し縦横２回の
走査で、規則的構造に対する基板の露光を終了でき、そ
の結果、露光時間を大幅に低減できるとの考えに基づ
く。
【００１０】例えば、半導体レーザ光源と照射光学系
を、１０２４本アレイ状に配列して、１ｍ角の基板を一
方向に１ｍ／ｓの走引速度で１回走査すれば、ＨＤＴＶ
の走査本数に相当する１０２４本の配線パターンを、１
秒の時間で露光することが可能となる。
を、１０２４本アレイ状に配列して、１ｍ角の基板を一
方向に１ｍ／ｓの走引速度で１回走査すれば、ＨＤＴＶ
の走査本数に相当する１０２４本の配線パターンを、１
秒の時間で露光することが可能となる。
【００１１】本発明では、露光面積の増大に対し、光源
のアレイ数を増やすことで対応できるので実用的に重要
な露光時間を、基板の一片の長さに比例して増える程度
に抑えることが可能な点が、長さの２乗に比例する従来
の方法に比べた大きな利点である。
のアレイ数を増やすことで対応できるので実用的に重要
な露光時間を、基板の一片の長さに比例して増える程度
に抑えることが可能な点が、長さの２乗に比例する従来
の方法に比べた大きな利点である。
【００１２】この様な構成を実現するために用いる光源
は、その大きさが形成しようとするパターンの隣接間隔
よりあまり大きくなく、かつ、信頼度が高く、そのう
え、光出射のオン／オフの容易なことが必要であり、そ
の点で半導体レーザ光源が最も適していると考えられ
る。また、光源と同様に、照射パターンを整形し、基板
に照射する照射光学系も、多数のレンズ、スリット等か
らなるアレイ構造を大量にかつ高精度に製造することが
不可欠である。このための製造技術としては、半導体製
造プロセスと同様に微細構造のデバイスを大量に生産で
きる光ディスクや光通信応用に開発されたマイクロオプ
ティックス用のプロセス技術を適用する。このマイクロ
オプティックス技術によれば、数１０個程度の複数のビ
ームを照射できるアレイ構造からなる基本ユニットを単
位として、それらを多数組み合わせることによって、高
い精度を持って大量に安価に照射光学系を製造する事が
可能である。
は、その大きさが形成しようとするパターンの隣接間隔
よりあまり大きくなく、かつ、信頼度が高く、そのう
え、光出射のオン／オフの容易なことが必要であり、そ
の点で半導体レーザ光源が最も適していると考えられ
る。また、光源と同様に、照射パターンを整形し、基板
に照射する照射光学系も、多数のレンズ、スリット等か
らなるアレイ構造を大量にかつ高精度に製造することが
不可欠である。このための製造技術としては、半導体製
造プロセスと同様に微細構造のデバイスを大量に生産で
きる光ディスクや光通信応用に開発されたマイクロオプ
ティックス用のプロセス技術を適用する。このマイクロ
オプティックス技術によれば、数１０個程度の複数のビ
ームを照射できるアレイ構造からなる基本ユニットを単
位として、それらを多数組み合わせることによって、高
い精度を持って大量に安価に照射光学系を製造する事が
可能である。
【００１３】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１４】図１は、本発明の一実施例を示す露光装置
の模式図である。
の模式図である。
【００１５】図１において、本実施例の露光装置は４０
インチ級ＨＤＴＶ用液晶ディスプレイ用のＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）基板の作成に適用した一例である。
インチ級ＨＤＴＶ用液晶ディスプレイ用のＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）基板の作成に適用した一例である。
【００１６】基板１は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９上に置か
れ、その上に、露光用の照射光学系を配置する構成を用
いている。照射光学系は、半導体レーザアレイユニット
５と、コリメータレンズアレイ６と、スリットアレイ７
と、結像レンズアレイ８とが層状に重ね合わされる構造
と成っている。
れ、その上に、露光用の照射光学系を配置する構成を用
いている。照射光学系は、半導体レーザアレイユニット
５と、コリメータレンズアレイ６と、スリットアレイ７
と、結像レンズアレイ８とが層状に重ね合わされる構造
と成っている。
【００１７】コリメータレンズアレイ６と結像レンズア
レイ８とはガラス基板上に形成した平板レンズで構成さ
れ、結像レンズアレイ８のガラス基板の裏面に通常のフ
ォトリソグラフィープロセスによりクロムの遮光膜が形
成され、スリットアレイ７となっている。
レイ８とはガラス基板上に形成した平板レンズで構成さ
れ、結像レンズアレイ８のガラス基板の裏面に通常のフ
ォトリソグラフィープロセスによりクロムの遮光膜が形
成され、スリットアレイ７となっている。
【００１８】照射レーザ光の基板１への照射パターンは
３０×３０μｍの矩形形状で、必要とする配線の幅と同
じ幅に設定されている。直線的に等間隔に並べられた３
５０個の半導体レーザ光源５０１から成る細長い半導体
レーザアレイを半導体レーザアレイサブサブユニットと
呼ぶ。この半導体レーザアレイサブユニット５１，５
２，５３と、それに対応するコリメータレンズアレイサ
ブユニット、スリットアレイサブユニット、結像レンズ
サブユニットは、横に３列並んで合計１０５０個の半導
体レーザ光源５０１から全体の光源及び光学系が構成さ
れている。
３０×３０μｍの矩形形状で、必要とする配線の幅と同
じ幅に設定されている。直線的に等間隔に並べられた３
５０個の半導体レーザ光源５０１から成る細長い半導体
レーザアレイを半導体レーザアレイサブサブユニットと
呼ぶ。この半導体レーザアレイサブユニット５１，５
２，５３と、それに対応するコリメータレンズアレイサ
ブユニット、スリットアレイサブユニット、結像レンズ
サブユニットは、横に３列並んで合計１０５０個の半導
体レーザ光源５０１から全体の光源及び光学系が構成さ
れている。
【００１９】半導体レーザアレイユニット５と光学系
は、光学系保持機構１１により、基板１上に保持されて
いる。
は、光学系保持機構１１により、基板１上に保持されて
いる。
【００２０】図２は本実施例における半導体レーザ光源
の交換機構の一例を示す模式図、図３は本実施例におけ
る半導体レーザ光源のアレイ状配列と基板上に形成され
る露光パターンの第１の例を示す図である。
の交換機構の一例を示す模式図、図３は本実施例におけ
る半導体レーザ光源のアレイ状配列と基板上に形成され
る露光パターンの第１の例を示す図である。
【００２１】図２において、本実施例における半導体レ
ーザアレイユニット５を構成する半導体レーザアレイサ
ブユニット５１は半導体レーザ光源５０１を１０個を実
装した複数の半導体レーザマウント１２から成り、各半
導体レーザマウント１２はコリメートレンズアレイ６の
凹部６１にかん合する凸部１２１を有していて、半導体
レーザマウント１２単位で交換できる構造となってい
る。
ーザアレイユニット５を構成する半導体レーザアレイサ
ブユニット５１は半導体レーザ光源５０１を１０個を実
装した複数の半導体レーザマウント１２から成り、各半
導体レーザマウント１２はコリメートレンズアレイ６の
凹部６１にかん合する凸部１２１を有していて、半導体
レーザマウント１２単位で交換できる構造となってい
る。
【００２２】図３に示すように、長方形状のアレイ光学
系の長軸方向の半導体レーザ光源５０１の間隔は、液晶
ディスプレイの配線間隔の３倍の１．５ｍｍであり、隣
合う半導体レーザアレイサブユニットの半導体レーザ光
源との配列とは、５００μｍずつ、露光した時のパター
ン線幅が異なるように、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９の移動方
向に直交する方向の相対位置がずらしてある。半導体レ
ーザアレイサブユニット５１，５２，５３のステージ９
の移動方向の間隔は、２ｍｍである。
系の長軸方向の半導体レーザ光源５０１の間隔は、液晶
ディスプレイの配線間隔の３倍の１．５ｍｍであり、隣
合う半導体レーザアレイサブユニットの半導体レーザ光
源との配列とは、５００μｍずつ、露光した時のパター
ン線幅が異なるように、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９の移動方
向に直交する方向の相対位置がずらしてある。半導体レ
ーザアレイサブユニット５１，５２，５３のステージ９
の移動方向の間隔は、２ｍｍである。
【００２３】半導体レーザ光源５０１の配置を図３のよ
うに配置することにより、個々の半導体レーザ光源５０
１の大きさよりも小さい間隔でパターンを露光形成する
ことが可能である。
うに配置することにより、個々の半導体レーザ光源５０
１の大きさよりも小さい間隔でパターンを露光形成する
ことが可能である。
【００２４】半導体レーザアレイユニット５のレーザの
オン／オフ制御は、半導体レーザアレイコントローラ３
により、各半導体レーザに対して並列的に行なわれる。
制御ユニット２は、露光パターンデータから、本実施例
の露光装置の制御データに変換し、ステージコントロー
ラ４と半導体レーザアレイコントローラ３の制御用信号
を生成し、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９の移動に同期させて半
導体レーザアレイユニット５のオン／オフを露光パター
ンデータに従って行なうことにより、所望のパターンの
露光を行なう。なおＸ−Ｙ−Ｚステージ９において、Ｘ
ステージは、基板１を端から端まで走査するが、Ｙステ
ージ及びＺステージは、基板１のわずかな上下及びＹ方
向の変位を補正するために用いる。
オン／オフ制御は、半導体レーザアレイコントローラ３
により、各半導体レーザに対して並列的に行なわれる。
制御ユニット２は、露光パターンデータから、本実施例
の露光装置の制御データに変換し、ステージコントロー
ラ４と半導体レーザアレイコントローラ３の制御用信号
を生成し、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９の移動に同期させて半
導体レーザアレイユニット５のオン／オフを露光パター
ンデータに従って行なうことにより、所望のパターンの
露光を行なう。なおＸ−Ｙ−Ｚステージ９において、Ｘ
ステージは、基板１を端から端まで走査するが、Ｙステ
ージ及びＺステージは、基板１のわずかな上下及びＹ方
向の変位を補正するために用いる。
【００２５】図４は本実施例における半導体レーザ光源
の構成の一例を示す図である。
の構成の一例を示す図である。
【００２６】図４において、本実施例の半導体レーザ光
源５０１はヒートシンク５１３上に実装された半導体レ
ーザ本体５１１と、半導体レーザ本体５１１の動作状態
をモニタするフォードダイオード５１２とを有し、それ
ぞれ接続端子５１４を介して、半導体レーザアレイコン
トローラ３に接続される構造になっている。
源５０１はヒートシンク５１３上に実装された半導体レ
ーザ本体５１１と、半導体レーザ本体５１１の動作状態
をモニタするフォードダイオード５１２とを有し、それ
ぞれ接続端子５１４を介して、半導体レーザアレイコン
トローラ３に接続される構造になっている。
【００２７】半導体レーザ本体５１１はヒートシンク５
１３上にレーザ光の主たる出射方向が下になるよう配置
される一方、主たる出射方向に反対側に、光量モニタす
るために、フォートダイオード５１２が配置されてい
て、半導体レーザ本体５１１の動作異常を検出すること
ができる。
１３上にレーザ光の主たる出射方向が下になるよう配置
される一方、主たる出射方向に反対側に、光量モニタす
るために、フォートダイオード５１２が配置されてい
て、半導体レーザ本体５１１の動作異常を検出すること
ができる。
【００２８】図５は本実施例の動作を示すフローチャー
トである。
トである。
【００２９】次に、本実施例の動作を実際の露光のシー
ケンスに従って図１〜図５を用いて説明する。用いた半
導体レーザ本体５１１は、波長６３０ｎｍ、出力１０ｍ
Ｗの可視光半導体レーザで、露光用の感光剤１０には、
可視光感光性のレジストを用いた。このレジストでは、
基板１での照射強度３ｋＷ／ｃｍ2 の照射強度におい
て、上記の３０×３０μｍのビーム形状であれば、ステ
ージ９の移動速度が２ｍ／ｓまでの速度であれば、十分
な感光特性が得られることがわかったので、露光中のス
テージ移動速度は１ｍ／ｓとした。
ケンスに従って図１〜図５を用いて説明する。用いた半
導体レーザ本体５１１は、波長６３０ｎｍ、出力１０ｍ
Ｗの可視光半導体レーザで、露光用の感光剤１０には、
可視光感光性のレジストを用いた。このレジストでは、
基板１での照射強度３ｋＷ／ｃｍ2 の照射強度におい
て、上記の３０×３０μｍのビーム形状であれば、ステ
ージ９の移動速度が２ｍ／ｓまでの速度であれば、十分
な感光特性が得られることがわかったので、露光中のス
テージ移動速度は１ｍ／ｓとした。
【００３０】まず最初に制御ユニット２は、露光パター
ンデータから、ステージコントローラ４と半導体レーザ
アレイコントローラ３の制御データを生成し、制御デー
タを蓄積する（Ｓ１）。
ンデータから、ステージコントローラ４と半導体レーザ
アレイコントローラ３の制御データを生成し、制御デー
タを蓄積する（Ｓ１）。
【００３１】次に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９の内、Ｙ−Ｚ
軸を調整してＹ方向の描画開始及び、基板高さをレーザ
光のパターン転写位置に調整して保持する（Ｓ２）。次
に、Ｘステージを加速し始め、半導体レーザアレイユニ
ット５の照射位置に基板１の端がかかった時から１ｍ／
ｓの一定速度で、基板１をＸ方向に走引する。Ｘ方向の
走引中に半導体レーザアレイユニット５のオン／オフを
露光パターンデータにしたがって制御することによって
Ｘ方向への露光が終了する。
軸を調整してＹ方向の描画開始及び、基板高さをレーザ
光のパターン転写位置に調整して保持する（Ｓ２）。次
に、Ｘステージを加速し始め、半導体レーザアレイユニ
ット５の照射位置に基板１の端がかかった時から１ｍ／
ｓの一定速度で、基板１をＸ方向に走引する。Ｘ方向の
走引中に半導体レーザアレイユニット５のオン／オフを
露光パターンデータにしたがって制御することによって
Ｘ方向への露光が終了する。
【００３２】次に、基板１を９０度回転させてセットし
て同様な走査をすることによって、先に露光したパター
ンと直角の方向への露光を行い、縦横全体の露光工程を
終了する（Ｓ４）。
て同様な走査をすることによって、先に露光したパター
ンと直角の方向への露光を行い、縦横全体の露光工程を
終了する（Ｓ４）。
【００３３】この方法によれば、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ９
のアライメント時間を含めて上記の縦横のパターンの露
光に要する時間を、１分とする事ができた。従来のステ
ッパ法を用いた場合の予想値は５０分であり、本実施例
により、露光工程に要する時間を大幅に短縮でき、４０
インチ級の大型液晶ディスプレイ基板を実用的なスルー
プットで露光できることがわかった。
のアライメント時間を含めて上記の縦横のパターンの露
光に要する時間を、１分とする事ができた。従来のステ
ッパ法を用いた場合の予想値は５０分であり、本実施例
により、露光工程に要する時間を大幅に短縮でき、４０
インチ級の大型液晶ディスプレイ基板を実用的なスルー
プットで露光できることがわかった。
【００３４】尚、本実施例では、半導体レーザアレイユ
ニット５内の各半導体レーザ光源５０１に半導体レーザ
本体５１１の動作状態をモニタするフォトダイオード５
１２を設け、その出力を半導体レーザアレイコントロー
ラ３に戻し、出力低下等の異常を起こした半導体レーザ
本体５１１の有無をチェックし（Ｓ３）、異常の生じた
半導体レーザ光源５０１の動作を直ちに停止するととも
に、その時の基板１の照射位置を記憶し（Ｓ６）、一回
のステージ走引後に、Ｙ方向の照射位置をずらして走引
を行い、所望の露光の行なわれなかった箇所のみ露光す
る事ができる（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
ニット５内の各半導体レーザ光源５０１に半導体レーザ
本体５１１の動作状態をモニタするフォトダイオード５
１２を設け、その出力を半導体レーザアレイコントロー
ラ３に戻し、出力低下等の異常を起こした半導体レーザ
本体５１１の有無をチェックし（Ｓ３）、異常の生じた
半導体レーザ光源５０１の動作を直ちに停止するととも
に、その時の基板１の照射位置を記憶し（Ｓ６）、一回
のステージ走引後に、Ｙ方向の照射位置をずらして走引
を行い、所望の露光の行なわれなかった箇所のみ露光す
る事ができる（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
【００３５】図５に示すシーケンスにより、予期できな
い半導体レーザ本体５１１の突然の出力異常が露光中に
発生しても、作成中の基板１が無駄になることがなくな
り、露光の歩留まりを向上させることができる。また、
図２に示すように異常の検知された半導体レーザ本体５
１１は、その半導体レーザ本体５１１を含む半導体レー
ザマウント１２毎、新しい半導体レーザ光源５０１に取
り替えることができる。
い半導体レーザ本体５１１の突然の出力異常が露光中に
発生しても、作成中の基板１が無駄になることがなくな
り、露光の歩留まりを向上させることができる。また、
図２に示すように異常の検知された半導体レーザ本体５
１１は、その半導体レーザ本体５１１を含む半導体レー
ザマウント１２毎、新しい半導体レーザ光源５０１に取
り替えることができる。
【００３６】この実施例では、図２に示すように１０個
の半導体レーザ光源５０１を一単位として、半導体レー
ザマウント１２下部の対角位置４箇所に設けた直径１０
μｍ深さ５μｍの円柱状凸部１２１を、下層のアレイ状
光学系上部の凹部６１にはめ込む構造を設けることによ
り必要なアライメント精度を得ている。異常のある半導
体レーザ光源５０１を高精度にかつ簡便に交換できるこ
とにより、装置の停止時間を最小限にとどめ、装置のス
ループットの低下等の問題を避けることがきる。
の半導体レーザ光源５０１を一単位として、半導体レー
ザマウント１２下部の対角位置４箇所に設けた直径１０
μｍ深さ５μｍの円柱状凸部１２１を、下層のアレイ状
光学系上部の凹部６１にはめ込む構造を設けることによ
り必要なアライメント精度を得ている。異常のある半導
体レーザ光源５０１を高精度にかつ簡便に交換できるこ
とにより、装置の停止時間を最小限にとどめ、装置のス
ループットの低下等の問題を避けることがきる。
【００３７】以上述べた本実施例においては、パターン
形成の間隔が等間隔の場合について述べたが、所望のパ
ターンの間隔や形状が複数個ある場合には、生成できる
パターン間隔の異なる帯状の半導体レーザアレイユニッ
ト５を複数設けて、異なるパターン幅の露光を一回の走
引で行なうことができることは言うまでもない。
形成の間隔が等間隔の場合について述べたが、所望のパ
ターンの間隔や形状が複数個ある場合には、生成できる
パターン間隔の異なる帯状の半導体レーザアレイユニッ
ト５を複数設けて、異なるパターン幅の露光を一回の走
引で行なうことができることは言うまでもない。
【００３８】図６は半導体レーザ光源の第２の配置例と
基板上に形成される露光パターン第２の例を示す図であ
る。
基板上に形成される露光パターン第２の例を示す図であ
る。
【００３９】図６において、半導体レーザアレイ５Ａ，
５Ｂの配列上の半導体レーザ５０１Ａ，５０１Ｂは、そ
れぞれ、基板１ａ上の露光パターンＡおよびＢを形成す
る。
５Ｂの配列上の半導体レーザ５０１Ａ，５０１Ｂは、そ
れぞれ、基板１ａ上の露光パターンＡおよびＢを形成す
る。
【００４０】この様に本発明においては、必要なスルー
プットや、配線パターンの種類に応じて、アレイパター
ンの構成や個数を変えることで、生産規模及び、装置コ
ストに応じて設計や製作を簡単に行なうことができる特
徴もある。
プットや、配線パターンの種類に応じて、アレイパター
ンの構成や個数を変えることで、生産規模及び、装置コ
ストに応じて設計や製作を簡単に行なうことができる特
徴もある。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多数の半
導体レーザ光源と照射光学アレイから成るパターン光照
射光学系を用いることから、メータサイズの大画面液晶
ディスプレイ用のＴＦＴ基板等を露光するに要する時間
を従来法に比べ１／１０以下に短縮でき、かつ照射光学
系を安価に大量に生産することが可能となり、かつ所要
の露光時間、コストに応じて、装置構成を付加的なコス
トを伴うことなく簡単に変更することができ、露光装置
としての性能と値段を最適にする事が容易になり、ま
た、半導体レーザに異常が発生しても、露光ミスを生じ
ることなくかつ装置の停止時間をきわめて短くできる効
果がある。
導体レーザ光源と照射光学アレイから成るパターン光照
射光学系を用いることから、メータサイズの大画面液晶
ディスプレイ用のＴＦＴ基板等を露光するに要する時間
を従来法に比べ１／１０以下に短縮でき、かつ照射光学
系を安価に大量に生産することが可能となり、かつ所要
の露光時間、コストに応じて、装置構成を付加的なコス
トを伴うことなく簡単に変更することができ、露光装置
としての性能と値段を最適にする事が容易になり、ま
た、半導体レーザに異常が発生しても、露光ミスを生じ
ることなくかつ装置の停止時間をきわめて短くできる効
果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す露光装置の模式図であ
る。
る。
【図２】本実施例における半導体レーザ光源の交換機構
の一例を示す模式図である。
の一例を示す模式図である。
【図３】本実施例における半導体レーザ光源の第１のア
レイ状配置例と基板上の形成される露光パターンの第１
の例を示す図である。
レイ状配置例と基板上の形成される露光パターンの第１
の例を示す図である。
【図４】本実施例における半導体レーザ光源の構成の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】本実施例の動作を示すフローチャートである。
【図６】半導体レーザ光源の第２の配置例と基板上に形
成される露光パターンの第２の例を示す図である。
成される露光パターンの第２の例を示す図である。
１，１ａ 基板 ２ 制御ユニット ３ 半導体レーザアレイコントローラ ４ ステージコントローラ ５，５Ａ，５Ｂ 半導体レーザアレイユニット ６ コリメートレンズアレイ ７ スリットアレイ ８ 結像レンズアレイ ９ Ｘ−Ｙ−Ｚステージ １０ 感光剤 １１ 光学系保持機構 １２ 半導体レーザマウント ５１，５２，５３ 半導体レーザアレイサブユニット ６１ 凹部 １２１ 凸部 ５０１，５０１Ａ，５０１Ｂ 半導体レーザ光源 ５１１ 半導体レーザ本体 ５１２ フォトダイオード ５１３ ヒートシンク ５１４ 接続端子
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の半導体レーザ光源がアレイ状に配
置されたアレイユニットと、前記半導体レーザ光源から
のレーザ光の照射によって感光する感光剤が塗布された
基板を保持するステージと、前記複数の半導体レーザ光
源からのそれぞれの出射光を所望の形状に変換して前記
基板に照射するアレイ状の光学系と、前記複数の半導体
レーザ光源と前記アレイ状の光学系とを前記基板上に保
持する保持機構と、前記ステージの動きを制御するステ
ージコントローラと、前記複数の半導体レーザ光源の光
のオン／オフを制御する半導体レーザアレイコントロー
ラと、前記ステージコントローラ及び前記半導体アレイ
コントローラの動作を予め定められた露光パターンデー
タに基づき同期させて制御する制御ユニットとを有して
いることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記アレイユニットは複数のアレイサブ
ユニットから成り、このアレイサブユニットは予め定め
られた数の前記半導体レーザ光源が直線上に等間隔に配
置された複数の半導体レーザマウントから成り、且つ前
記アレイサブユニットは前記複数の半導体レーザマウン
トが直列に配置されて形成し、また前記アレイユニット
は前記複数のアレイサブユニットを並列に配置されて形
成し、且つ前記複数の半導体レーザマウントの各前記半
導体レーザ光源が前記半導体レーザマウントの直列配列
に対し直角方向から見て同一平面内で前記半導体レーザ
光源の位置が重ならないようにアレイ状に配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記半導体レーザマウントは前記複数の
半導体レーザ光源それぞれに対する前記半導体レーザ光
源の異常を検知するセンサを設け、且つ前記半導体レー
ザ光源の異常発生時に前記アレイ状の光学系から取り外
して交換できる交換機構を有することを特徴とする請求
項１記載の露光装置。 - 【請求項４】 前記制御ユニットは露光中に前記半導体
レーザ光源の異常を前記センサで検知した場合に、異常
の発生した半導体レーザ光源の動作を停止させると同時
に、対応する前記基板上の照射位置を記憶して、その照
射位置情報に基づいて付加的なレーザ光照射とステージ
走引とを加えるシーケンスの制御を行うことを特徴とす
る請求項１記載の露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4200726A JP3052587B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 露光装置 |
| US08/096,725 US5343271A (en) | 1992-07-28 | 1993-07-23 | Exposure apparatus for drawing patterns on substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4200726A JP3052587B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653105A true JPH0653105A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3052587B2 JP3052587B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=16429174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4200726A Expired - Fee Related JP3052587B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5343271A (ja) |
| JP (1) | JP3052587B2 (ja) |
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| JP2014514764A (ja) * | 2011-04-21 | 2014-06-19 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置、リソグラフィ装置をメンテナンスするための方法、及びデバイス製造方法 |
| WO2022215690A1 (ja) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | 株式会社ニコン | 露光装置、デバイス製造方法およびフラットパネルディスプレイの製造方法 |
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| JPH07191199A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Fujitsu Ltd | 荷電粒子ビーム露光システム及び露光方法 |
| JP3376690B2 (ja) * | 1994-04-28 | 2003-02-10 | 株式会社ニコン | 露光装置、及び該装置を用いた露光方法 |
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