JPH09251952A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は露光装置及び露光方法に関し、露光転
写に要する時間を短縮する。 【解決手段】走査ステージ（３）上に原板（４）と基板
（５）とを保持する二組の保持手段（１１、１２）を設
け、原板（４）と基板（５）との走査位置（Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３）に応じて設けられる二組のリレー光学系（２
０、２１）と、投影光学系（９）との間を走査するよう
にして、一方の基板（５Ａ、５Ｂ）を露光走査している
ときに、他方の基板（５Ｂ、５Ａ）をアライメントする
ようにしたことにより、基板（５）に対する露光走査及
びアライメントの効率を大幅に向上し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置及び露光方
法に関し、例えば液晶表示装置の液晶パネルを製作する
際、原板上に形成された電極パターンを被露光基板上に
露光転写するものに用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピユータ、テレビジヨン等の
表示装置として液晶パネルが用いられている。液晶パネ
ルは、ガラス基板上に透明薄膜電極をフオトリソグラフ
イの手法を用いて所望の形状にパターニングすることに
よつて表示基板を形成している。このフオトリソグラフ
イ手法では、原板上に形成された電極の原画パターンを
ガラス基板上に露光転写する際、照明光学系及び投影光
学系をもつた、いわゆる露光装置を用いている。この露
光転写の工程は、従来一台の露光装置において１組ずつ
の原板と被露光基板を順次、アライメントしてから、露
光するという処理手順を繰り返すことによつて行つてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、液晶表
示装置の普及を更に促進するために液晶パネルの低価格
化が要求され、そのための液晶パネル製造工程の高効率
化が要求されている。そこで製造工程の効率を上げるた
めに、前述した３つの各工程（アライメント、露光及び
基板交換）においてそれぞれ、各工程に要する時間を短
縮することが求められている。この場合、例えば露光時
間に関しては、近年の感光材の露光感度の向上により露
光に要する時間はかなり短縮されている。これに比して
原板と被露光基板をアライメントするアライメント時間
は、まだそれほどの時間短縮がなし得ていないので、こ
のアライメント時間の短縮は製造工程の時間を短縮する
上で大きな課題となつている。本発明は以上の点を考慮
してなされたもので、露光転写に要する時間を短縮して
液晶パネルの製作効率を高効率化し得る露光装置及び露
光方法を提案しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明の露光装置は、第１の原板（４Ａ）及び第１
の基板（５Ａ）をそれぞれ保持する第１の保持手段（１
１Ａ、１２Ａ）と、アライメントマーク（１８）が形成
された第２の原板（４Ｂ）及びアライメントマーク（１
９）が形成された第２の基板（５Ｂ）をそれぞれ保持す
る第２の保持手段（１１Ｂ、１２Ｂ）と、第１、第２の
保持手段を走査方向に並べて搭載し、投影光学系（９）
に対して走査方向に走査する走査ステージ（３）と、原
板上に形成されたアライメントマークを基板に結像する
ために第２の保持手段に対して配置されるリレー光学系
（２１）と、走査ステージの走査により第１の原板のパ
ターンを第１の基板に露光転写する際に、第２の原板の
アライメントマークとリレー光学系を介して観察される
第２の基板のアライメントマークとを検出するアライメ
ントマーク検出手段（２２）と、アライメントマークの
検出値に基づいて、第２の保持手段のアライメントを行
う駆動部（１５）とを備える。

【０００５】これにより走査ステージ（３）を走査方向
（Ａ）に走査する際、一方の基板（５Ａ、５Ｂ）を投影
光学系（９）の走査位置で露光走査しているときに、他
方の基板（５Ｂ、５Ａ）をリレー光学系（２０、２１）
の走査位置でアライメントするようにしたことにより、
基板（５）に対する露光走査及びアライメントの効率を
大幅に向上し得る。

【０００６】さらに本発明においては、原板（４）上の
パターンを基板（５）上に露光転写する露光装置（１）
において、原板（４）側の基準アライメントマーク（２
６）と基板（５）側の基準アライメントマーク（２７）
とを備え、投影光学系（９）に対して走査方向（Ａ）に
走査する走査ステージ（３）と、原板（４）側の基準ア
ライメントマーク（２６）を基板（５）の基準アライメ
ントマーク（２７）に結像させるリレー光学系（２０、
２１）と、投影光学系（９）又はリレー光学系（２０、
２１）を介して原板（４）側及び基板（５）側の基準ア
ライメントマーク（２６、２７）を検出するアライメン
トマーク検出手段（２２）と、投影光学系（９）を介し
て原板（４）側及び基板（５）側の基準アライメントマ
ーク（２６、２７）を検出した時の検出値（Ｓ１０、Ｓ
１１）と、リレー光学系（２０、２１）を介して原板
（４）側及び基板（５）側の基準アライメントマーク
（２６、２７）を検出した時の検出値（Ｓ１０、Ｓ１
１）とに基づいてオフセツト量を演算する演算手段（２
５）とを備える。

【０００７】これにより投影光学系（９）に対して走査
方向（Ａ）に走査ステージ（３）を走査する際、投影光
学系（９）又は、リレー光学系（２０、２１）を介して
原板（４）側及び基板（５）側の基準アライメントマー
ク（２６、２７）を検出して、投影光学系（９）又は、
リレー光学系（２０、２１）を介して検出した基準アラ
イメントマークの検出値（Ｓ１０、Ｓ１１）に基づいて
オフセツト量を算出するようにしたことによつて、基板
の露光走査中において投影光学系とリレー光学系との光
軸のオフセツト量を検出し得る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の一実
施例を詳述する。

【０００９】図１（Ａ）及び（Ｂ）において、１は全体
として本発明による露光装置を示し、アライメント系２
によつて走査ステージ３上に戴置される二組の原板４
（４Ａ及び４Ｂ）及び被露光基板５（５Ａ及び５Ｂ）の
アライメントマーク（後述）をそれぞれ検出して、その
検出値に基づいて原板４及び被露光基板５それぞれをア
ライメント補正する。続いて投影露光光学系６におい
て、まず照明光学系７によつて光源８からの照明光Ｌ１
を所望の形状に整形し、原板４を照明する。そして該原
板４上に形成される電極の原画パターンを投影光学系９
を介して被露光基板５上に結像する。この状態で走査ス
テージ３を定盤１０上において走査方向Ａに走査するこ
とにより原板４上に形成される電極の原画パターンを被
露光基板５上に露光転写するものである。

【００１０】走査ステージ３上において、原板４Ａ及び
４Ｂはそれぞれ２組の原板ホルダ１１Ａ及び１１Ｂの上
に戴置されている。他方、被露光基板５Ａ及び５Ｂは、
走査ステージ３上の対向する位置に設けられた被露光基
板ホルダ１２Ａ及び１２Ｂの上にそれぞれ戴置されてい
る。これら原板ホルダ１１（１１Ａ及び１１Ｂ）又は被
露光基板ホルダ１２（１２Ａ及び１２Ｂ）は制御部１４
によるホルダ駆動部１５を介した駆動制御によつて平面
内を微動される。このとき被露光基板ホルダ１２Ａ及び
１２Ｂの走査ステージ３との相対位置が、図示しない計
測系（例えばレーザ干渉計）により常時検出されてい
る。

【００１１】図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、原板
４にはアライメント用の透明窓１７が所定の間隔をもつ
て配置されている（図では原板４の両側縁部にそれぞれ
３つずつ配置されている）。各透明窓１７枠内にはアラ
イメント光を反射する原板アライメント用のくの字状の
アライメントマーク１８が各々設けられている。また被
露光基板５上の各透明窓１７に対応する位置にも、それ
ぞれくの字状のアライメントマーク１９が設けられてい
る。ここでアライメント系２においては、二組のリレー
光学系２０（２０Ｒ及び２０Ｌ）及び２１（２１Ｒ及び
２１Ｌ）によつて、被露光基板５Ａ及び５Ｂ上の各アラ
イメントマーク１９をそれぞれ原板４Ａ及び４Ｂ上の透
明窓１７枠内の所定位置に結像する。

【００１２】ここでアライメント検出部２２（２２Ａ及
び２２Ｂ）は、アライメント検出部２２から出射される
照明光Ｌ２を顕微鏡２３（２３Ｒ及び２３Ｌ）を介する
ことによつて整形して、原板４（４Ａ及び４Ｂ）上にハ
の字状のアライメントスポツト２４を形成する。さらに
照明光Ｌ２はリレー光学系２０、２１又は、投影光学系
９を介して被露光基板５（５Ａ又は５Ｂ）上にアライメ
ントスポツト２４を形成する。

【００１３】このアライメント検出部２２は、矢印Ａで
示す方向にリレー光学系２０及び２１と、投影光学系９
の設けられた位置に移動してそれぞれの位置においてア
ライメントマーク１８及び１９を検出する（図１
（Ａ））。このように投影光学系９は、露光用の照明光
Ｌ１と、アライメントスポツト２４を形成するための照
明光Ｌ２とを共に扱うことを目的としているため、露光
波長とアライメント光波長との間での色収差を補正して
いる。

【００１４】走査ステージ３は、定盤１０上を図示しな
い駆動系とガイドにより一軸上において、走査範囲Ｃ内
に亘つて移動することができる（図１（Ａ））。ここで
走査ステージ３上に戴置された原板４及び被露光基板５
が定盤１０上をアライメントスポツト２４に対して矢印
Ｂ方向に走査されたとき（図２（Ａ））、まず該アライ
メントスポツト２４と原板４上のアライメントマーク１
８が合致した瞬間アライメント光は反射されアライメン
ト検出部２２に再び戻つてアライメント信号Ｓ１が検出
される。

【００１５】次に被露光基板５上のアライメントマーク
１９の像とアライメントスポツト２４とが合致した瞬間
に被露光基板５のアライメント信号Ｓ２が検出される。
検出された各々のアライメント信号Ｓ１及びＳ２は、演
算部２５において図示しない走査ステージ３のアライメ
ント位置の計測機構（例えばレーザ干渉計）による走査
ステージ３の位置を示す位置信号Ｓ３と比較され原板４
と被露光基板５との相対位置が算出される。このように
演算部２５において算出された原板４と被露光基板５と
の相対位置のずれは、制御部１４によるホルダ駆動部１
５を介した駆動制御により微動に調整される。尚、レー
ザ干渉計は、被露光基板ホルダ１２Ａ、１２Ｂ又は原板
ホルダ１１Ａ、１１Ｂの位置信号Ｓ３を計測しても良
い。

【００１６】この場合、ハの字状の２ヶのアライメント
スポツト２４の各々について独立にアライメント信号Ｓ
１又はＳ２を検出すれば走査方向Ａと直角方向の相対位
置も同時に計測することができる。このアライメント方
法ではアライメントスポツト２４の絶対位置精度はさほ
ど重要ではないのでアライメント検出部２２を移動させ
てもアライメント位置の検出に問題はない。

【００１７】ところでリレー光学系２０及び２１と投影
光学系９の各々の光軸が完全に平行でないと被露光基板
５と原板４による投影像の位置関係に各々の光学系で差
が生じアライメント誤差を生じる。そこで走査ステージ
３上において、原板４側及び被露光基板５側とに、それ
ぞれ設けた基準となる基準アライメントマーク２６（２
６Ｒ及び２６Ｌ）と、基準アライメントマーク２７（２
７Ｒ及び２７Ｌ）とを設けて、この基準アライメントマ
ーク２６及び２７から得られるアライメント信号Ｓ１０
及びＳ１１によつてアライメント誤差を補正する。

【００１８】すなわち露光走査に先立つてまず、アライ
メント検出部２２によつて、投影光学系９の光軸上の位
置Ｐ２における基準のアライメントマーク２６及び２７
によるアライメント信号Ｓ１０及びＳ１１をそれぞれ検
出する。アライメント検出部２２において検出されたア
ライメント信号Ｓ１０及びＳ１１は演算部２５に送出さ
れアライメント誤差が算出される。次にリレー光学系２
１の光軸上の位置Ｐ１及びリレー光学系２０の光軸上の
位置Ｐ３において、アライメントマーク２６及び２７に
よるアライメント信号Ｓ１０及びＳ１１をそれぞれ検出
する。そしてアライメント検出部２２によつて検出され
たリレー光学系２０及び２１でのアライメント信号Ｓ１
０及びＳ１１を演算部２５に送出してアライメント誤差
を算出する。

【００１９】このアライメント誤差は照明光Ｌ２による
光軸のずれ（オフセツト量）を表すものである。ここで
投影光学系９の光軸上の位置Ｐ２における実際の露光時
の光軸のオフセツト量を基準値として、各リレー光学系
２０及び２１の光軸上の位置Ｐ１及びＰ３における光軸
のずれを補正することができる。かくして走査中におい
て基準アライメントマーク２６及び２７を検出すること
により、露光転写の精度を走査中においても常に高精度
に維持することができる。

【００２０】次にこの露光装置１に原板４及び被露光基
板５を搬送する搬送系３０について説明する。図３に示
すように搬送系３０では、例えば走査ステージ３が右ラ
イン側にあるとき、レジスト塗布機３１Ａによつてレジ
ストの塗布された被露光基板５Ａを被露光基板交換用の
ローダ３２によつて被露光基板ホルダ１２Ａ上に搬送す
る。または露光転写の終了した被露光基板５Ａをローダ
３２によつて被露光基板ホルダ１２Ａ上から現像機３３
Ａへと搬送する。

【００２１】また走査ステージ３が左ライン側にあると
きは、レジスト塗布機３１Ｂによつてレジストの塗布さ
れた被露光基板５Ｂを被露光基板交換用のローダ３４に
よつて被露光基板ホルダ１２Ｂ上に搬送する。または露
光転写の終了した被露光基板５Ｂをローダ３４によつて
被露光基板ホルダ１２Ｂ上から現像機３３Ｂへと搬送す
る。これにより左右のラインにおいて、全く独立に被露
光基板５Ａ及び５Ｂを処理することができる。すなわち
同一走査ステージ３上において、全く異なつた原画パタ
ーンをもつ２種類の原板４Ａ及び４Ｂについて、それぞ
れ対応する被露光基板５Ａ及び５Ｂを混在することなし
に処理することができる。

【００２２】以上の構成において、実際の露光走査及び
アライメント走査を図４に示す露光及びアライメントの
状態遷移図に従つて説明する。走査ステージ３は定盤１
０上を図示しない駆動系とガイドにより一軸上を走査方
向Ａに走査範囲Ｃ内に亘つて走査する。ここで被露光基
板ホルダ１２Ａ及び１２Ｂの走査ステージ３との相対位
置が、図示しない計測系（例えばレーザ干渉計）により
常時検出されている。

【００２３】ここで図１は露光走査及びアライメント走
査開始の状態を示しており、原板ホルダ１１Ａ、被露光
基板ホルダ１２Ａに各々吸着保持された原板４Ａと被露
光基板５Ａは１回前の走査により検出されたアライメン
ト信号Ｓ１及びＳ２に従つて高精度アライメントされて
いる。一方、原板ホルダ１１Ｂ及び被露光基板ホルダ１
２Ｂには原板４Ｂと搬送系３０において新たに交換され
たばかりの被露光基板５Ｂが粗く位置決めされて保持さ
れている。

【００２４】このときアライメント検出部２２はリレー
光学系２１上に位置している。ここで原板ホルダ１１Ａ
及び１１Ｂと、被露光基板ホルダ１２Ａ及び１２Ｂとの
相対位置をアライメント検出部２２からのアライメント
信号Ｓ１０及びＳ１１に基づく制御部１４のホルダ駆動
部１５を介した駆動制御により固定しておく。この状態
で走査ステージ３をリレー光学系２０側に走査すること
により被露光基板５Ａを露光すると同時にアライメント
マーク１８及び１９により原板４Ｂと被露光基板５Ｂの
相対位置のアライメント信号Ｓ１及びＳ２がそれぞれ検
出される。このとき投影光学系９によつて原板４上及び
被露光基板５上に投影される投影領域ＡＲは、例えば図
２（Ａ）に示すような所定幅をもつた細長い円弧状の形
状となつている。

【００２５】ここで被露光基板５Ａの露光及び被露光基
板５Ｂのアライメント走査によるアライメント信号Ｓ１
及びＳ２の検出が終了すると、走査ステージ３は図５に
示すように、右端の被感光基板５Ａの交換位置まで移動
する。ここで露光終了した被露光基板５Ａをローダ３２
によつて搬出して次の非露光基板と交換する（図４）。
この間、照明光学系４のシヤツタが一旦閉められて、ア
ライメント検出部２２がリレー光学系２０側に移動す
る。そして被露光基板５Ａの交換時に、制御部１４のホ
ルダ駆動部１５を介した駆動制御により、一回前の走査
時に検出したアライメント信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１０及び
Ｓ１１に基づいて被露光基板５Ｂ及び原板４Ｂを高精度
アライメントする。そして今度は走査ステージ３を左側
に走査することにより今度は被露光基板５Ｂを露光走査
するとともに、被露光基板５Ａをアライメントするこが
できる。以下同様の処理が繰り返されることになる。

【００２６】またこのとき走査ステージ３を走査して露
光走査及びアライメント走査するときに、アライメント
検出部２２によつて検出される投影光学系２におけるア
ライメント信号Ｓ１０及びＳ１１に基づいたオフセツト
量をもとに、リレー光学系２０及び２１の光軸ずれを各
露光走査毎に補正することができる。

【００２７】以上の構成によれば、露光走査とアライメ
ント走査を並列して同時に進めることができ著しく基板
当りの処理時間を短縮できる。また例えば、露光装置を
２台用いてそれぞれの装置で露光走査及びアライメント
走査を並列に行うのと比較した場合、特に高価な投影露
光光学系を始めとして多くの装置を一台分で済ますこと
ができる。さらに各被露光基板５Ａ及び５Ｂの露光走査
及びアライメント走査中においては、各装置を休みなく
有効に稼働させることができるため、装置価格当りの稼
働効率を著しく向上し得る。さらにこの場合、工程にお
ける装置の専有面積が少なくてすみ、作業面積を有効に
活用し得る。また上述の実施例によれば、走査ステージ
３上に基準アライメントマーク２６及び２７を設けるこ
とによつて露光走査中において走査ステージ３の投影光
学系９に対するアライメント誤差を各走査毎に検出して
補正することができる。これにより原板４と被露光基板
５の重ね合せ精度を露光走査中、常に高精度に維持する
ことができる。

【００２８】なお上述の実施例においては、左右のライ
ンにおいて異なつた種類の原板を処理する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、左右のラインにおい
て同種の原画パターンを有する原板をそれぞれ交互に露
光走査して高速処理することも可能である。

【００２９】また上述の実施例においては、基準アライ
メントマーク２６及び２７を用いた原板４と被露光基板
５とのアライメント誤差の補正を露光走査中に行つた場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、一連の露
光走査及びアライメント走査の処理に先立つて最初に処
理する原板４と被露光基板５との間で行うようにしても
良い。また上述の実施例においては、液晶パネルを製作
する際の原板４の電極パターンを被露光基板５に露光転
写する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
液晶パネルに用いる原板以外にも半導体のウエハ等の製
作に用いても良い。

【００３０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、原板上の
パターンを基板上に露光転写する露光装置において、走
査ステージ上に原板と基板とを保持する二組の保持手段
を設け、原板と基板との走査位置に応じて設けられる二
組のリレー光学系と、投影光学系との間を走査するよう
にして、一方の基板を露光走査しているときに、他方の
基板をアライメントするようにしたことにより、基板に
対する露光走査及びアライメントの効率を大幅に向上し
得る露光装置及び露光方法を実現し得る。

【００３１】さらに本発明によれば、原板上のパターン
を基板上に露光転写する露光装置において、原板側及び
基板側にそれぞれ基準アライメントマークを備え、投影
光学系に対して走査方向に走査ステージを走査する際、
投影光学系又は、リレー光学系を介して原板側及び基板
側の基準アライメントマークを検出して、投影光学系又
は、リレー光学系を介して検出した基準アライメントマ
ークの検出値に基づいてオフセツト量を算出するように
したことによつて、基板の露光走査中において投影光学
系とリレー光学系との光軸のオフセツト量を検出し得る
露光装置及び露光方法を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による露光装置の全体構成を示す略線的
正面図（図１（Ａ））及び略線的側面図（図１（Ｂ））
である。

【図２】原板のアライメント用の窓の説明に供する略線
図である。

【図３】搬送系の説明に供する略線的上面図である。

【図４】露光走査及びアライメント走査の説明に供する
状態遷移図である。

【図５】走査ステージの走査の説明に供する略線図であ
る。

【符号の説明】

１……露光装置、２……アライメント系、３……走査ス
テージ、４Ａ、４Ｂ……原板、５Ａ、５Ｂ……被露光基
板、６……投影露光光学系、７……照明光学系、８……
光源、９……投影光学系、１０……定盤、１１Ａ、１１
Ｂ……原板ホルダ、１２Ａ、１２Ｂ……被露光基板ホル
ダ、１４……制御部、１５……ホルダ駆動部、１７……
透明窓、１８、１９……アライメントマーク、２０、２
１……リレー光学系、２２……アライメント検出部、２
３……顕微鏡、２４……アライメントスポツト、２５…
…演算部、２６、２７……基準アライメントマーク。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原板状のパターンを投影光学系を介して基
   板上に露光転写する露光装置において、 第１の原板及び第１の基板をそれぞれ保持する第１の保
   持手段と、 アライメントマークが形成された第２の原板及びアライ
   メントマークが形成された第２の基板をそれぞれ保持す
   る第２の保持手段と、 前記第１、第２の保持手段を走査方向に並べて搭載し、
   前記投影光学系に対して前記走査方向に走査する走査ス
   テージと、 前記原板上に形成されたアライメントマークを前記基板
   に結像するために、前記第２の保持手段に対して配置さ
   れるリレー光学系と、 前記走査ステージの走査により前記第１の原板のパター
   ンを前記第１の基板に露光転写する際に、前記第２の原
   板のアライメントマークと前記リレー光学系を介して観
   察される第２の基板のアライメントマークとを検出する
   アライメントマーク検出手段と、 前記アライメントマークの検出値に基づいて、前記第２
   の保持手段のアライメントを行う駆動部とを備えること
   を特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】前記アライメントマーク検出手段は、 前記投影光学系及び又は前記二組のリレー光学系のそれ
   ぞれの設置位置に移動してアライメントマークを検出す
   ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】原板上のパターンを基板上に露光転写する
   露光装置において、 原板側の基準アライメントマークと基板側の基準アライ
   メントマークとを備え、前記投影光学系に対して走査方
   向に走査する走査ステージと、 前記原板側の基準アライメントマークを基板側の基準ア
   ライメントマークに結像させるリレー光学系と、 前記投影光学系又は前記リレー光学系を介して前記原板
   側及び基板側の基準アライメントマークを検出するアラ
   イメントマーク検出手段と、 前記投影光学系を介して前記原板側及び基板側の基準ア
   ライメントマークを検出した時の検出値と、前記リレー
   光学系を介して前記原板側及び基板側の基準アライメン
   トマークを検出した時の検出値とに基づいてオフセツト
   量を演算する演算手段とを備えることを特徴とする露光
   装置。
4. 【請求項４】原板上のパターンを基板上に露光転写する
   露光方法において、 一体に保持された二組の原板及び基板を同時に走査し、 前記二組の原板及び基板のうち、どちらか一方の組の原
   板及び基板を露光走査している間に、他方の組の原板及
   び基板をアライメントすることを特徴とする露光方法。