JPH1020509A - Production of liquid crystal display element and liquid crystal display device - Google Patents

Production of liquid crystal display element and liquid crystal display device

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Publication number
JPH1020509A
JPH1020509A JP17673596A JP17673596A JPH1020509A JP H1020509 A JPH1020509 A JP H1020509A JP 17673596 A JP17673596 A JP 17673596A JP 17673596 A JP17673596 A JP 17673596A JP H1020509 A JPH1020509 A JP H1020509A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
excimer laser
liquid crystal
crystal display
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP17673596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenkichi Suzuki
堅吉 鈴木
Masaaki Matsuda
正昭 松田
Toshio Ogino
利男 荻野
Nobuaki Hayashi
伸明 林
Yoshifumi Tomita
好文 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH1020509A publication Critical patent/JPH1020509A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a resist film, to peel a residual resist and to process a metal thin film, semiconductor thin film or insulating thin film in complete dry processes. SOLUTION: A multilayered film 200 including a metal thin film, dielectric insulating film or semiconductor thin film or in which a part of these thin films is formed as a pattern is formed on a glass substrate 100. Further, a resist film 300 comprising a polymer material having urethane bonds and/or urea bonds is applied on the substrate 100 and irradiated with excimer laser beam through an exposure mask 400 having a specified opening pattern. The resist film 300 in the irradiated part is removed by abrasion development to obtain a resist film pattern. The exposed part through the resist film pattern is removed by etching, and then the residual resist film 300 is removed by abrasion development using excimer laser beam.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に液
晶表示素子を構成する各種の薄膜を成膜し、これにレジ
スト膜を用いたリソグラフィーで所定の薄膜パターンを
形成する液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display element in which various thin films constituting a liquid crystal display element are formed on a glass substrate and a predetermined thin film pattern is formed on the thin film by lithography using a resist film. The present invention relates to a method and a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビ受像機やパソコン等のモニターに
用いる画像表示装置として液晶表示素子が多用されてい
る。この種の液晶表示装置としては、マトリクス配列し
た2組の電極間に液晶層を挟持して電極の交差点で1画
素を構成する単純マトリクス型と、各画素毎に薄膜トラ
ンジスタ(TFT)等のスイッチング素子を配置したア
クティブ型とに大別される。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device is frequently used as an image display device used for a monitor of a television receiver or a personal computer. This type of liquid crystal display device includes a simple matrix type in which a liquid crystal layer is sandwiched between two sets of electrodes arranged in a matrix and one pixel is formed at the intersection of the electrodes, and a switching element such as a thin film transistor (TFT) for each pixel. Are roughly divided into active types.

【0003】特に、アクティブ型の液晶表示装置(TF
T−LCD)は、動作速度とコントラストが大きく高解
像度であることから液晶表示装置の主流となっている。
In particular, an active type liquid crystal display (TF)
T-LCDs) have become the mainstream of liquid crystal display devices because of their high operating speed and contrast and high resolution.

【0004】薄膜トランジスタ型液晶表示装置は、選択
素子である薄膜トランジスタを形成した一方のガラス基
板と、カラーフィルタを形成した他方のガラス基板の間
に液晶層を挟持して貼り合わせ、その周辺に駆動ICを
実装すると共に、下面に照明光源であるバックライトを
設置して構成される。
A thin film transistor type liquid crystal display device has a liquid crystal layer sandwiched between one glass substrate on which a thin film transistor as a selection element is formed and the other glass substrate on which a color filter is formed, and a driving IC is provided around the glass substrate. And a backlight as an illumination light source is installed on the lower surface.

【0005】上記一方の基板上への半導体等の薄膜パタ
ーンの形成は、スパッタリング、CVD、その他で薄膜
を形成し、この上にレジストを塗布し、露光、現像、エ
ッチング、レジスト剥離といった一連のフォトリソグラ
フィープロセスが用いられている。
[0005] A thin film pattern of a semiconductor or the like is formed on one of the above substrates by forming a thin film by sputtering, CVD, or the like, applying a resist thereon, and exposing, developing, etching, and stripping the resist. Lithographic processes have been used.

【0006】また、他方の基板へのカラーフィルタも同
様に、カラーフィルタ膜を一連のフォトリソグラフィー
プロセスで形成している。
Similarly, a color filter film for the other substrate is formed by a series of photolithography processes.

【0007】従来、この種のカラーフィルタは、ガラス
板等の透明基板に先ずブラックマトリクスを形成した
後、赤、緑、青の各フィルタを順に形成する。これらの
形成方法は、それぞれの材料に感光性を持たせ、これら
薄層を成膜し、所定のパターンの開口を有する露光マク
スを介して紫外線を照射して、現像処理を施すという所
謂ホトリソグラフィーの現像工程を採用するのが一般的
である。
Conventionally, in this type of color filter, a black matrix is first formed on a transparent substrate such as a glass plate, and then red, green, and blue filters are sequentially formed. These forming methods are so-called photolithography in which each material is made to have photosensitivity, these thin layers are formed, irradiated with ultraviolet rays through an exposure mask having openings of a predetermined pattern, and subjected to development processing. Is generally adopted.

【0008】この種のフォトリソグラフィープロセスで
使用されるレジスト材料乃至感光性カラーフィルタ材料
は、露光によって現像液に対する溶解性が生じるポジテ
ィブ型、これとは逆に溶解性がなくなるネガティブ型の
区分はあるが、被加工薄膜を覆って塗布したレジスト膜
又はカラーフィルタの各膜はいずれもウエットプロセス
である液体現像によってパターン形成が行われる。
A resist material or a photosensitive color filter material used in this type of photolithography process is classified into a positive type in which solubility in a developing solution is caused by exposure to light, and a negative type in which solubility is lost in the opposite direction. However, each of the resist film and the color filter film applied over the thin film to be processed is subjected to pattern formation by liquid development which is a wet process.

【0009】TFT薄膜加工では、更に現像で形成され
たレジスト膜をマスクとしてウエットあるいはドライエ
ッチングプロセスにより所要の薄膜パターンを得る。
In the TFT thin film processing, a required thin film pattern is obtained by a wet or dry etching process using a resist film formed by development as a mask.

【0010】そして、エッチングプロセスの終了後、残
留しているレジスト膜は剥離液あるいはドライエッチン
グで除去される。
After completion of the etching process, the remaining resist film is removed by a stripping solution or dry etching.

【0011】なお、この種の液晶表示装置に関する従来
技術を開示したものとしては、例えば特開昭63−30
9921号公報や、「冗長構成を採用した12.5型アクテ
ィブ・マトリクス方式カラー液晶ディスプレイ」(1986
年12月15日マグロウヒル社発行 日経エレクトロニクス
1986年12月15日 第 193〜210 頁)を挙げることがで
きる。
The prior art relating to this type of liquid crystal display device is disclosed in, for example, JP-A-63-30.
No. 9921 and “12.5-inch active matrix color liquid crystal display employing a redundant configuration” (1986
Published by McGraw-Hill on December 15, 2000
December 15, 1986, pp. 193-210).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のレジスト膜
又はカラーフィルタ膜のパターニングは、露光−現像と
いう2つのプロセスによって形成される。現像プロセス
では、現像液と現像装置が必要になるが、液晶表示装置
の基板サイズの大型化、生産量の大幅な増加は現像液の
使用量、現像装置の大型化、クリーンスペースの拡大に
伴う空調設備の大規模化を招いている。
The above-described conventional patterning of a resist film or a color filter film is formed by two processes of exposure and development. In the development process, a developer and a developing device are required, but the increase in the size of the substrate of the liquid crystal display device and a large increase in the production amount are accompanied by the use amount of the developing solution, the enlargement of the developing device, and the expansion of the clean space. This has led to an increase in the size of air conditioning equipment.

【0013】これと共に、現像液の廃液処理のコスト、
環境への影響といった問題も発生する。同じことがレジ
ストの剥離プロセスについても発生する。
At the same time, the cost of waste liquid treatment of the developing solution,
Problems such as environmental impact also occur. The same occurs for the resist stripping process.

【0014】これに対し、最近、紫外線パルスレーザで
あるエキシマレーザを用い、上記金属膜、誘電体絶縁
膜、半導体膜の薄膜のパターニング用のレジスト、およ
びブラックマトリクスや各フィルタ材料をウエット現像
処理なしに加工する方法が提案されている。
On the other hand, recently, using an excimer laser which is an ultraviolet pulse laser, the metal film, the dielectric insulating film, the resist for patterning the thin film of the semiconductor film, the black matrix and each filter material are not subjected to wet development processing. There has been proposed a method of processing.

【0015】この加工方法はエキシマレーザー光のアブ
レーション現象を利用するものであり、従来からマイク
ロマシニングの分野で主として用いられていた。
This processing method utilizes the ablation phenomenon of excimer laser light, and has been conventionally mainly used in the field of micromachining.

【0016】一方、薄膜トランジスタ型液晶表示装置レ
ベルの精度をもつ薄膜のパターン加工にエキシマレーザ
ーのアブレーション現象を適用しようとすると、装置構
成、精度、加工面積、加工時間等、種々の点において多
くの問題を生じる。
On the other hand, when an ablation phenomenon of an excimer laser is applied to pattern processing of a thin film having a precision of a thin film transistor type liquid crystal display device, there are many problems in various points such as a device configuration, a precision, a processing area and a processing time. Is generated.

【0017】すなわち、回路基板に孔開け等を行う加工
では、その加工パターンは高々30μmφ程度の円形
で、各々の中心間位置精度は±2μm程度が要求される
が、円形の形状精度は±5〜10μm程度は許容され
る。また、回路基板の絶縁層の厚みは20〜50μmで
あり、従来のエキシマレーザーのアブレーションを利用
する加工はLSIレベルの精度の加工とは異なる加工領
域の範疇に属する技術である。
That is, in the processing for making holes or the like in the circuit board, the processing pattern is a circle having a diameter of at most about 30 μm and the center-to-center positional accuracy of about ± 2 μm is required. About 10 to 10 μm is acceptable. Further, the thickness of the insulating layer of the circuit board is 20 to 50 μm, and processing using ablation of a conventional excimer laser is a technique belonging to a category of a processing region different from processing at the accuracy of an LSI level.

【0018】さらに、上記従来のエキシマレーザーのア
ブレーション現象を利用する加工は、加工対象である回
路基板の全体構成に対する加工箇所の面積あるいは体積
の比率は非常に小さいため、露光光量の利用率を如何に
向上させるかが重要な事項であり、加工対象の形状や厚
さに応じて独特な照明光学系が採用され、かつ結像は通
常、縮小タイプが多い。
Further, in the above-mentioned processing using the ablation phenomenon of the excimer laser, since the ratio of the area or volume of the processed portion to the entire configuration of the circuit board to be processed is extremely small, the utilization rate of the amount of exposure light is not controlled. It is an important matter to improve the image quality, and a unique illumination optical system is adopted according to the shape and thickness of the processing object, and the image formation is usually of a reduced type.

【0019】一方、TFT−LCDのパネル(ガラス基
板)は大面積に亘って微細な繰り返しパターンを形成す
る必要があるため、上記したようなエキシマレーザーの
アブレーション現象を利用する加工法をそのまま適用す
ることはできない。
On the other hand, since a panel (glass substrate) of a TFT-LCD needs to form a fine repetitive pattern over a large area, the processing method utilizing the ablation phenomenon of the excimer laser as described above is applied as it is. It is not possible.

【0020】また、VLSIの場合のように、露光機の
露光光源として単にエキシマレーザーを用いようとした
場合、使用するエキシマレーザーの光エネルギー密度が
低いため、高圧水銀灯を用いた従来の露光機の光学系の
大幅な変更は必要ない。しかし、アブレーション現象を
利用しようとすると、LSI等のレジスト露光に比べて
格段に高いエネルギー密度が必要なため、結像系として
既存の露光機の基本的思想を利用することはできるが、
光学部品のダメージ対策を考慮した光学系が必要とな
る。
In the case where an excimer laser is simply used as an exposure light source of an exposure device as in the case of a VLSI, the light energy density of the excimer laser used is low. No major changes in the optics are required. However, in order to use the ablation phenomenon, a much higher energy density is required as compared with resist exposure of LSI or the like, so that the basic concept of an existing exposure machine can be used as an imaging system.
An optical system that takes measures against damage to optical components is required.

【0021】すなわち、TFT−LCDレベルの精度を
必要とするアブレーション加工技術は、加工精度、エネ
ルギー密度の観点から、従来の露光機に採用されている
光学系をそのまま応用することが不可能であるという問
題がある。
That is, in the ablation processing technology that requires TFT-LCD level accuracy, it is impossible to directly apply the optical system employed in the conventional exposure apparatus from the viewpoint of processing accuracy and energy density. There is a problem.

【0022】また、エキシマレーザー光のアブレーショ
ン現象を利用した加工は、原理的にマイクロマシニング
加工より更に精度の高い薄膜加工、例えば、TFT液晶
表示素子のTFT基板、カラーフィルタ基板等の高精細
パターン形成レベルの加工が十分に可能である。
In addition, processing utilizing the ablation phenomenon of excimer laser light is, in principle, a thin film processing with higher precision than micromachining processing, for example, formation of a high-definition pattern such as a TFT substrate or a color filter substrate of a TFT liquid crystal display element. Level processing is possible.

【0023】上記の高精細パターンの加工を実現するた
めの要素技術としてはいくつか挙げられるが、その1つ
にエキシマレーザー光に爆される露光マスクの耐加工性
の向上がある。
There are several elemental technologies for realizing the processing of the high-definition pattern described above. One of them is to improve the processing resistance of an exposure mask exposed to excimer laser light.

【0024】例えば、TFT液晶表示素子のTFT基板
の製造への適用を考えた場合、露光マスクのパターン精
度は少なくとも2μm以下が必要である。
For example, in consideration of application to the manufacture of a TFT substrate of a TFT liquid crystal display element, the pattern accuracy of an exposure mask needs to be at least 2 μm or less.

【0025】また、レジストのアブレーションを考えた
時は少なくとも100mJ/cm2以上の入射エネルギ
ー密度が必要である。これは結像光学系にもよるが、マ
スクへの入射エネルギーは最低でも200mJ/cm2
必要であることを意味し、加工精度を維持するためには
このような高い入力エネルギーに対して露光マスクに耐
加工性を具備する必要がある。
When considering ablation of a resist, an incident energy density of at least 100 mJ / cm 2 is required. This depends on the imaging optical system, but the incident energy on the mask is at least 200 mJ / cm 2.
This means that the exposure mask must have processing resistance to such high input energy in order to maintain processing accuracy.

【0026】最近、エキシマレーザーの出力は益々増加
しており、スループット向上を考えた場合に、露光マス
クへの入射エネルギーを500mJ/cm2 程度までは
考慮しておく必要がある。エキシマレーザー光の出力面
積は、通常の露光機用のランプに較べて小さい。これを
基板の全幅をカバーする様なスリット状照明光にする
と、結像レンズの口径が大きくなり、実用的でなくなる
という問題がある。
Recently, the output of an excimer laser has been increasing more and more, and in order to improve the throughput, it is necessary to consider the incident energy to the exposure mask up to about 500 mJ / cm 2 . The output area of the excimer laser light is smaller than that of a lamp for an ordinary exposure machine. If this is converted into slit-like illumination light that covers the entire width of the substrate, there is a problem that the aperture of the imaging lens becomes large, which makes it impractical.

【0027】しかしながら、このエキシマレーザーはい
わゆる不可視光であることから、予め露光マスクに位置
合わせマークを形成しておき、この位置合わせマークの
加工基板上の投影像を目安として加工基板に対するフォ
トマスクの位置合わせを行うという従来の手法を適用さ
せることができないという問題があった。
However, since this excimer laser is so-called invisible light, a positioning mark is formed in advance on an exposure mask, and the projected image of the positioning mark on the processing substrate is used as a guide to apply the photomask to the processing substrate. There is a problem that the conventional method of performing alignment cannot be applied.

【0028】そこで、エキシマレーザによるフォトマス
クのパターンの投影を行う光学系とは別個に、可視光に
よるフォトマスク(露光マスク)の位置合わせマークの
投影を行う光学系を設けるのが一般的であった。
Therefore, an optical system for projecting a positioning mark of a photomask (exposure mask) using visible light is generally provided separately from an optical system for projecting a pattern of a photomask by an excimer laser. Was.

【0029】しかし、このような構成は別個の光学系を
設けることによる複雑化を免れることはできない。
However, such a configuration cannot avoid the complication caused by providing a separate optical system.

【0030】このような問題点は、露光マスクを介して
エキシマレーザを選択照射することによって加工を行う
レーザ加工装置においても同様であった。
Such a problem also applies to a laser processing apparatus which performs processing by selectively irradiating an excimer laser through an exposure mask.

【0031】上記の対策としては、誘電体膜と金属膜を
重ね合わせた露光マスクとすれば良いが、金属膜は強い
紫外レーザー光によってダメージを受け易く、上記誘電
体膜と金属膜をどのように重ねるかという構造上の問題
が生起する。
As the above countermeasure, an exposure mask in which a dielectric film and a metal film are overlapped may be used. However, the metal film is easily damaged by strong ultraviolet laser light. A structural problem arises.

【0032】また、紫外光反射用の誘電体膜を形成した
場合、この誘電体膜が可視光に対して透明な場合が多い
ために、露光マスクと被加工基板とのアライメントに通
常の光学系を用いることが困難であるという問題があ
る。
Further, when a dielectric film for reflecting ultraviolet light is formed, the dielectric film is often transparent to visible light, so that an ordinary optical system is required for alignment between the exposure mask and the substrate to be processed. There is a problem that it is difficult to use.

【0033】さらに、アブレーションで発生する加工生
成物であるデブリスは加工後に被加工物を洗浄するか、
または加工材料に応じて、ヘリウム等の不活性雰囲気中
で加工するか、あるいは酸素雰囲気中で加工することに
よって低減している。
Further, debris, which is a processing product generated by ablation, may be used to clean the work after processing,
Alternatively, depending on the processing material, the reduction is achieved by processing in an inert atmosphere such as helium or processing in an oxygen atmosphere.

【0034】しかし、前記従来の技術においては、アブ
レーションによって発生するデブリスを完全に除くこと
は困難である。特に、被加工物に再付着したデブリスを
除去することは難しい。
However, it is difficult to completely remove the debris generated by ablation in the above-mentioned conventional technology. In particular, it is difficult to remove debris that has re-adhered to the workpiece.

【0035】さらに、デブリスの形態は材料の種類や入
射エネルギーの強度によって、気体状のものから数μm
程度の大きさの粒子に至るまでの広範囲の形態で分布し
ており、加工後の洗浄も発生したデブリスの形態によっ
て種々の方法を考えねばならない。
Further, the form of the debris may vary from gaseous to several μm depending on the type of material and the intensity of incident energy.
Various methods must be considered depending on the form of the debris that is distributed in a wide range of particles up to the size of the medium, and that also undergoes cleaning after processing.

【0036】また、ヘリウム雰囲気中での加工では、ア
ブレーションのプルーム(爆発雲)の噴出速度が空気中
での速度よりもより速いためにデブリスが遠くに分散さ
れ、見掛け上デブリスが減少したように見える。これ
は、酸素雰囲気中では、発生したデブリスが酸化され気
体状になる結果と考えられる。
In the processing in the helium atmosphere, the debris is dispersed far away because the jet velocity of the ablation plume (explosion cloud) is faster than that in the air, so that the debris is apparently reduced. appear. This is considered to be a result of the generated debris being oxidized into a gaseous state in an oxygen atmosphere.

【0037】上記したヘリウム、あるいは酸素の雰囲気
での加工が効果を持つのは比較的限られた材料の加工に
おいてのみであり、あらゆる材料の加工において有効で
あるわけでは無い。
Processing in an atmosphere of helium or oxygen described above has an effect only in processing of a relatively limited material, and is not effective in processing of any material.

【0038】さらにまた、考慮すべき本質的な点は、高
速の加工を行うためにエキシマレーザーの発振周波数を
大きくして行くと、先行するエキシマレーザーパルスに
よって生じたプルームがまだエキシマレーザーの光路中
に存在している状態で後続のエキシマレーザーによるア
ブレーションが実行されることになるために、当該後続
するアブレーションのためのエキシマレーザーにエネル
ギー損失を招くという問題がある。
Furthermore, an essential point to be considered is that as the oscillation frequency of the excimer laser is increased for high-speed processing, the plume generated by the preceding excimer laser pulse is still in the optical path of the excimer laser. However, since the ablation by the subsequent excimer laser is performed in a state where the excimer laser is present, there is a problem that the excimer laser for the subsequent ablation causes energy loss.

【0039】このような理由から、アブレーションによ
り発生したプルームを高速で除去することが、単にデブ
リスを除くという以上に重要な課題となっている。
For this reason, it is more important to remove plumes generated by ablation at high speed than to simply remove debris.

【0040】上記従来技術の諸問題を解消するため、本
発明の第1の目的は、レジスト膜の現像と残留レジスト
の剥離、および金属薄膜や半導体薄膜あるいは絶縁耐薄
膜の加工を新しい原理を用いた完全ドライプロセスで行
うことにより、製造コストの低減と環境問題の解決を図
った液晶表示素子の製造方法を提供することにある。本
発明の第2の目的は、レジスト膜の現像と残留レジスト
の剥離を新しい原理を用いた完全ドライプロセスで行う
ことにより製造した液晶表示装置を提供することにあ
る。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, a first object of the present invention is to use a new principle of developing a resist film, removing a residual resist, and processing a metal thin film, a semiconductor thin film or an insulating thin film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a liquid crystal display element which can reduce the manufacturing cost and solve environmental problems by performing a complete dry process. A second object of the present invention is to provide a liquid crystal display device manufactured by performing development of a resist film and stripping of a residual resist by a completely dry process using a new principle.

【0041】本発明の第3の目的は、高精度でかつエキ
シマレーザー光による光学系のダメージを回避した液晶
表示素子の製造方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display element which is highly accurate and avoids damage to an optical system due to excimer laser light.

【0042】本発明の第4の目的は、小面積の露光マス
クを用いて大サイズの液晶表示素子基板を製造するレジ
ストパターンの形成方法とその装置を提供することにあ
る。本発明の第5の目的は、エキシマレーザー光に対す
る耐加工性を増大させた高精度の誘電体多層膜からなる
エキシマレーザー加工用の露光マスクを備えた液晶表示
素子の製造装置を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming a resist pattern for manufacturing a large-sized liquid crystal display element substrate using a small-area exposure mask. A fifth object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device having an excimer laser processing exposure mask formed of a high-precision dielectric multilayer film having increased processing resistance to excimer laser light. is there.

【0043】本発明の第6の目的は、簡単な構成で露光
マスクとガラス基板とを高精度で位置合わせする位置合
わせ装置を備えた液晶表示素子の製造装置を提供するこ
とにある。
A sixth object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device having an alignment device for aligning an exposure mask and a glass substrate with high accuracy with a simple structure.

【0044】本発明の第7の目的は、エキシマレーザー
光によるアブレーション加工で発生するデブリスの除去
装置を備えた液晶表示素子の製造装置を提供することに
ある。
A seventh object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device having an apparatus for removing debris generated by ablation using excimer laser light.

【0045】なお、以下の説明では、エキシマレーザー
を用いたアブレーション加工装置を現像機、または露光
機とも称する。
In the following description, an ablation apparatus using an excimer laser is also referred to as a developing machine or an exposing machine.

【0046】[0046]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

〔第1の目的を達成するための構成〕上記第1の目的を
達成するために、液晶表示素子を構成するための金属
膜、誘電体絶縁膜、半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜
の一部がパターン状に形成された多層膜を成膜したガラ
ス基板上にウレタン結合および/またはウレア結合を持
つ高分子材料から構成したレジスト膜を塗布し、所定の
開口パターンを有するマスクを介してエキシマレーザー
光を照射して照射部分のレジスト膜をアブレーション現
象により除去することで前記マスクの開口パターンに対
応して前記薄膜を露出したレジスト膜パターンを形成
し、前記レジスト膜パターンで露出された前記薄膜にエ
ッチング処理を施して除去した後、エキシマレーザー光
を照射して残留レジスト膜をアブレーション現象により
除去することを特徴とする。
[Configuration to Achieve the First Object] To achieve the first object, a metal film, a dielectric insulating film, a thin film of a semiconductor film, or a part of the thin film for forming a liquid crystal display element A resist film composed of a polymer material having urethane bonds and / or urea bonds is applied on a glass substrate on which a multilayer film formed in a pattern is formed, and excimer laser is applied through a mask having a predetermined opening pattern. A resist film pattern exposing the thin film corresponding to the opening pattern of the mask is formed by irradiating light and removing the resist film of the irradiated portion by an ablation phenomenon, and the thin film exposed by the resist film pattern is formed on the thin film. It is characterized by removing the residual resist film by ablation phenomenon by irradiating excimer laser light after removing by etching treatment. That.

【0047】また、前記レジスト膜を構成する高分子材
料をポリイソシアネートとポリオールおよび/またはポ
リアミンとの重合反応によって生成した高分子化合物で
あることを特徴とする。
Further, the polymer material constituting the resist film is a polymer compound produced by a polymerization reaction of a polyisocyanate with a polyol and / or a polyamine.

【0048】なお、前記高分子化合物を、構造中に「−
Ar−NHCOO−」(Arは置換基を持つ/または持
たない芳香族炭化水素基を示す)の部分構造を持つ材料
とする。
It should be noted that the above-mentioned polymer compound is represented by "-" in the structure.
A material having a partial structure of "Ar-NHCOO-" (Ar represents an aromatic hydrocarbon group having or not having a substituent) is used.

【0049】また、前記高分子化合物を、構造中に「−
Ar−NHCONH−」(Arは置換基を持つ/または
持たない芳香族炭化水素基を示す)の部分構造を持つ材
料とする。
Further, the above-mentioned polymer compound is represented by “-” in the structure.
A material having a partial structure of "Ar-NHCONH-" (Ar represents an aromatic hydrocarbon group having or not having a substituent) is used.

【0050】さらに、前記ポリイソシアネートを、トル
エンジイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシア
ネート、ナフタレンジイソシナネートのうちの少なくと
も1種類としたことを特徴とする。
Further, the polyisocyanate is characterized in that it is at least one of toluene diisocyanate, methylene bisphenyl isocyanate and naphthalenediisocyanate.

【0051】さらに、前記レジスト膜の吸光係数を、波
長248nmのエキシマレーザー光に対して5×104
cm-1以上の材料を用いることを特徴とする。
Further, the extinction coefficient of the resist film was set to 5 × 10 4 with respect to excimer laser light having a wavelength of 248 nm.
It is characterized by using a material of cm -1 or more.

【0052】さらに、前記高分子化合物を、加熱または
乾燥の何れかにより環状または網目状の架橋構造を形成
する熱硬化型としたことを特徴とする。
Further, the polymer compound is characterized in that it is of a thermosetting type which forms a cyclic or network-like crosslinked structure by heating or drying.

【0053】さらに、前記レジスト膜を、波長248n
m、エネルギー密度100mJ/cm2 のエキシマレー
ザーのパルス光に対して、0.04μm/shot以上
のアブレーション速度をもつ材料としたことを特徴とす
る。
Further, the resist film is formed with a wavelength of 248 n.
m, a material having an ablation speed of 0.04 μm / shot or more with respect to pulse light of an excimer laser having an energy density of 100 mJ / cm 2 .

【0054】〔第2の目的を達成するための構成〕上記
第2の目的を達成するために、金属膜、誘電体絶縁膜、
半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜の1または複数から
なる多層膜をウレタン結合および/またはウレア結合を
もつ高分子材料から構成したレジスト膜を用いたエキシ
マレーザー光のアブレーション現象により加工して得た
一方のガラス基板と、ブラックマトリクスおよび複数の
カラーフィルタを形成した他方のガラス基板の間に液晶
層を挟持して液晶被装置を構成したことを特徴とする。
[Configuration for Achieving the Second Object] To achieve the second object, a metal film, a dielectric insulating film,
A thin film of a semiconductor film or a multilayer film of one or more of the above thin films obtained by processing by an ablation phenomenon of an excimer laser beam using a resist film composed of a polymer material having urethane bonds and / or urea bonds. A liquid crystal device is formed by sandwiching a liquid crystal layer between the glass substrate described above and the other glass substrate on which a black matrix and a plurality of color filters are formed.

【0055】また、上記第2の目的を達成するために、
前記ガラス基板のブラックマトリクスおよび/または複
数のカラーフィルタが、ブラックマトリクス膜および/
または複数のカラーフィルタ膜を所定の開口パターンを
有するマスクを介してエキシマレーザーで照射して当該
照射部分のブラックマトリクス膜および/または複数の
カラーフィルタ膜をアブレーション現象により加工して
なることを特徴とする。
In order to achieve the second object,
The black matrix of the glass substrate and / or the plurality of color filters are formed of a black matrix film and / or
Alternatively, the plurality of color filter films are irradiated with an excimer laser through a mask having a predetermined opening pattern, and the black matrix film and / or the plurality of color filter films at the irradiated portions are processed by an ablation phenomenon. I do.

【0056】[第1の目的を達成するための構成の作
用〕エキシマレーザー光のアブレーション現象(ホト・
デコンポジション・アブレーション:Photo Deconposit
ion Ablation)による高分子材料の加工は、短パルスの
紫外光レーザーによって高分子の結合が非熱的に切断さ
れる現象(解裂)を利用するもので、高精度の薄膜加工
を行うことができるという特徴をもつ。
[Operation of Configuration for Achieving First Object] Ablation Phenomenon of Excimer Laser Light (Photo
Decomposition Ablation: Photo Deconposit
The processing of polymer materials by ion ablation is based on the phenomenon (cleavage) in which polymer bonds are non-thermally cut by a short-pulse ultraviolet laser, and high-precision thin film processing can be performed. It has the feature of being able to.

【0057】このアブレーション現象を利用すること
で、エキシマレーザー光を用いた露光機による露光プロ
セスのみによってレジスト膜のパターン形成が可能とな
り、従来の現像プロセスを完全に省略することができ
る。
By utilizing this ablation phenomenon, it is possible to form a pattern of a resist film only by an exposure process using an exposing machine using excimer laser light, and the conventional development process can be omitted completely.

【0058】さらに、パターン加工後に残留するレジス
トもエキシマレーザー光の単純な照射にみにより除去す
ることができ、従来技術で不可欠の大面積のレジスト剥
離装置と剥離液は不要となる。
Further, the resist remaining after the pattern processing can be removed by simple irradiation of excimer laser light, and a large-area resist peeling apparatus and a peeling liquid, which are indispensable in the prior art, become unnecessary.

【0059】上記アブレーション現象を利用した加工に
適応するレジスト材には、当然として従来のレジスト材
とは異なる性質を必要とする。すまわち、エキシマレー
ザー光を効率よく吸収し、吸収したエネルギーによって
原子間の結合が効率よく解裂されることが重要である。
A resist material suitable for processing utilizing the above-described ablation phenomenon naturally requires properties different from those of a conventional resist material. In other words, it is important that the excimer laser light is efficiently absorbed and the bonds between atoms are efficiently cleaved by the absorbed energy.

【0060】エキシマレーザーの主要な発振周波数の波
長は現在のところ4種類あるが、248nmまたは30
8nmが実用的で、特に結合の解裂には波長248nm
のエキシマレーザー光が有利である。
At present, there are four types of wavelengths of the main oscillation frequency of the excimer laser.
8 nm is practical, and the wavelength of 248 nm is particularly important for bond cleavage.
Excimer laser light is advantageous.

【0061】波長248nmのエキシマレーザー光で種
々の高分子材料の解裂を検討した結果、高いレートでア
ブレーション加工を行うためには、レジスト膜の吸収計
数が5×104 cm-1以上を必要であることが分かっ
た。
As a result of examining the cleavage of various polymer materials with an excimer laser beam having a wavelength of 248 nm, in order to perform ablation at a high rate, the absorption coefficient of the resist film needs to be 5 × 10 4 cm −1 or more. It turned out to be.

【0062】このような強い吸収を示すためには、レジ
スト材中に芳香族環(Ar:アロマテック)を有する置
換基が存在する必要がある。置換基の結合様式の差によ
る吸収強度の差異は、芳香族環との直接的結合様式によ
って殆ど一義的に決まる。この点に関しては、例えば
「Absorption Spectra in the Ultraviolet and visibl
e region」(Edited by L.Lang ,Akademimi Kiado ,Bud
apest 1966) の各データを比較すれば明らかである。
In order to exhibit such strong absorption, a substituent having an aromatic ring (Ar: aromaticate) must be present in the resist material. The difference in the absorption intensity due to the difference in the bonding mode of the substituent is almost uniquely determined by the direct bonding mode to the aromatic ring. Regarding this point, for example, "Absorption Spectra in the Ultraviolet and visibl
e region "(Edited by L. Lang, Akademimi Kiado, Bud
It is clear from comparing the data of apest 1966).

【0063】芳香族環に吸収されたエネルギーが効率よ
く解裂に変換される結合は、これまでの検討結果から、
イミド結合とウレタン結合である。ただし、ポリイミド
を典型例とするイミド結合材料では、一般的に結合した
芳香族の多い構造となっているため、アブレーション現
象によって生じる残渣(デブリス)が多い。
The bond in which the energy absorbed in the aromatic ring is efficiently converted into a cleavage is based on the results of the previous studies.
An imide bond and a urethane bond. However, an imide-bonding material such as polyimide as a typical example has a structure in which a large number of aromatics are generally bonded, so that there are many residues (debris) generated by the ablation phenomenon.

【0064】したがって、デブリスの少ない実用的なア
ブレーション用レジスト材として、ポリイソシアネート
を出発原料とし、重合反応によって生成された高分子化
合物が最適であり、更に具体的には、ポリイソシアネー
トとポリオールまたはポリアミンとの重合反応によって
生成したウレタン結合またはウレア結合の何れか一方ま
たは両者をもつ高分子化合物が好ましい。
Therefore, as a practical ablation resist material having less debris, a polymer compound produced by a polymerization reaction using polyisocyanate as a starting material is most suitable. More specifically, polyisocyanate and polyol or polyamine are used. A polymer compound having one or both of a urethane bond and a urea bond formed by a polymerization reaction with is preferred.

【0065】特に、ウレタン結合を持ち、構造中に「−
Ar−NHCOO−」(Arは置換基を持つ/または持
たない芳香族炭化水素基を示す)の部分構造を持つ高分
子化合物、またはウレア結合を持ち、構造中に「−Ar
−NHCONH−」(Arは置換基を持つ/または持た
ない芳香族炭化水素基を示す)の部分構造を持つ高分子
化合物が好ましく、ポリイソシアネートが、トルエンジ
イソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネートのうちの少なくとも1
種類をもつ高分子化合物がエキシマレーザー光のアブレ
ーション加工用として最適のレジスト材料である。
In particular, it has a urethane bond, and the structure has "-
A polymer compound having a partial structure of "Ar-NHCOO-" (Ar represents an aromatic hydrocarbon group having or not having a substituent), or a polymer compound having a urea bond and having "-Ar
-NHCONH- "(Ar represents an aromatic hydrocarbon group having or not having a substituent) is preferably a polymer compound having a partial structure, and the polyisocyanate is selected from toluene diisocyanate, methylene bisphenyl isocyanate, and naphthalene diisocyanate. At least one of
Various types of polymer compounds are the most suitable resist materials for excimer laser beam ablation processing.

【0066】このような材料を用いることにより、波長
248nm、またはその近傍のエキシマレーザー光に対
する吸光効率を向上できる。
By using such a material, the absorption efficiency with respect to the excimer laser beam at or near the wavelength of 248 nm can be improved.

【0067】なお、上記構造中に「−Ar−NHCOO
−」(Arは置換基を持つ/または持たない芳香族炭化
水素基を示す)の部分構造を持つ高分子化合物、または
ウレア結合を持ち、構造中に「−Ar−NHCONH
−」(Arは置換基を持つ/または持たない芳香族炭化
水素基を示す)の部分構造を持つ高分子化合物として
は、上記の材料の他、メラミン樹脂、等を挙げることが
できる。
In the above structure, “—Ar—NHCOO
-"(Ar represents an aromatic hydrocarbon group with or without a substituent), a polymer compound having a partial structure, or a urea bond, and" -Ar-NHCONH
Examples of the polymer compound having a partial structure of "-" (Ar represents an aromatic hydrocarbon group having or not having a substituent) include the above-mentioned materials, a melamine resin, and the like.

【0068】上記のエキシマレーザー光のアブレーショ
ン加工用レジスト材において、ウレタン結合またはウレ
ア結合の少なくとも1つをもつ高分子化合物が加熱また
は乾燥の何れかの手段によって環状ないし網目状の架橋
構造を形成する熱硬化型であることが非熱的なアブレー
ションおよび高精度の加工端面を実現するために必要で
ある。これらは、当然ながらレジスト材としてガラス基
板上に形成された金属膜、誘電体絶縁膜、導電膜等の薄
膜ないしそれらの一部がパターニングされた多層膜上に
スピン回転塗布、ロールコーティング、ロッドコーティ
ング等の塗布手段によって3μm以下の均一な塗膜を形
成できることが必要であり、このためには分子量、溶
剤、界面活性剤、フィラー等の混合量を調整して、必要
な塗布特性を満足させることが重要である。
In the above-described resist material for ablation processing of excimer laser light, a polymer compound having at least one urethane bond or urea bond forms a cyclic or network-like crosslinked structure by either heating or drying. It is necessary to be a thermosetting type in order to realize non-thermal ablation and a high-accuracy processing end face. These are, of course, spin-coated, roll-coated, and rod-coated on thin films such as metal films, dielectric insulating films, and conductive films formed on glass substrates as resist materials or multilayer films in which a part of them are patterned. It is necessary that a uniform coating film of 3 μm or less can be formed by a coating means such as that described above. For this purpose, it is necessary to adjust a molecular weight, a mixing amount of a solvent, a surfactant, a filler, and the like to satisfy required coating characteristics. is important.

【0069】さらに、レジスト材として、加熱重合後、
下地となった各薄膜のウエットエッチングまたはドライ
エッチングにおけるエッチング雰囲気に対して十分な耐
性を持つことが重要である。
Further, after heat polymerization as a resist material,
It is important that the underlying thin films have sufficient resistance to an etching atmosphere in wet etching or dry etching.

【0070】図1および図2は上記した特徴をもつエキ
シマレーザー光のアブレーション加工用レジスト材を用
いた本発明による液晶表示素子の製造方法を説明する工
程図である。
FIGS. 1 and 2 are process diagrams for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention using a resist material for ablation processing of excimer laser light having the above-described characteristics.

【0071】まず、図1の(a)に示したように、金属
膜、誘電体絶縁膜、半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜
の一部がパターン状に形成された多層膜200を形成し
たガラス基板100上に、スピン回転塗布、ロールコー
ティング、ロッドコーティング等の塗布手段によってレ
ジスト膜300を3μm以下の均一な塗膜を形成する
(b)。
First, as shown in FIG. 1A, a glass on which a thin film of a metal film, a dielectric insulating film, a semiconductor film, or a multilayer film 200 in which a part of the thin film is formed in a pattern is formed. On the substrate 100, a uniform coating film of the resist film 300 having a thickness of 3 μm or less is formed by applying means such as spin spin coating, roll coating, and rod coating (b).

【0072】レジスト膜300を塗布したガラス基板1
00に対し、誘電体多層膜を不透過膜とする所要の開口
パターンを有する露光マスク400を介して例えば波長
248nmのエキシマレーザー光を照射する(c)。
Glass substrate 1 coated with resist film 300
00 is irradiated with an excimer laser beam having a wavelength of, for example, 248 nm through an exposure mask 400 having a required opening pattern using a dielectric multilayer film as an opaque film (c).

【0073】このとき、エキシマレーザー光はエキシマ
レーザーからのレーザー光を結像レンズでレジスト膜3
00に結像される。この照射エネルギー密度は、50m
J/cm2 以上、300mJ/cm2 以下である。
At this time, the excimer laser light is obtained by converting the laser light from the excimer laser to the resist film 3 by an imaging lens.
Imaged at 00. The irradiation energy density is 50 m
J / cm 2 or more and 300 mJ / cm 2 or less.

【0074】その結果、(d)に示したように、露光マ
スク400の開口パターンに対応した部分のレジストが
除去されたレジストパターンがエキシマレーザー光のア
ブレーション現象で加工され、金属膜、誘電体絶縁膜、
半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜の一部がパターン状
に形成された多層膜200が所要のパターンで露出す
る。
As a result, as shown in (d), the resist pattern from which the resist corresponding to the opening pattern of the exposure mask 400 was removed was processed by the ablation phenomenon of the excimer laser light, and the metal film and the dielectric insulating material were removed. film,
The thin film of the semiconductor film or the multilayer film 200 in which a part of the thin film is formed in a pattern is exposed in a required pattern.

【0075】次いで、図2の(e)に示したように、
(d)のガラス基板にウエットエッチングないしはドラ
イエッチングを施して金属膜、誘電体絶縁膜、半導体膜
の薄膜、ないしは前記薄膜の一部がパターン状に形成さ
れた多層膜200の露出部分を除去して所要のパターン
が形成される。
Next, as shown in FIG.
(D) The glass substrate is subjected to wet etching or dry etching to remove the exposed portions of the metal film, the dielectric insulating film, the thin film of the semiconductor film, or the multilayer film 200 in which a part of the thin film is formed in a pattern. Thus, a required pattern is formed.

【0076】その後、150mJ/cm2 以下のエネル
ギー密度をもつ波長248nmまたは波長308nmの
エキシマレーザー光をパターン形成面の全面を照射する
全面アブレーション加工で残留したレジスト膜を除去し
(f)、所要のパターンにパターニングされた金属膜、
誘電体絶縁膜、半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜の一
部がパターン状に形成された多層膜200を形成したガ
ラス基板100が得られる(g)。
After that, the remaining resist film is removed by an ablation process of irradiating the entire surface of the pattern forming surface with an excimer laser beam having a wavelength of 248 nm or 308 nm having an energy density of 150 mJ / cm 2 or less (f). Metal film patterned into a pattern,
A glass substrate 100 on which a dielectric insulating film, a thin film of a semiconductor film, or a multilayer film 200 in which a part of the thin film is formed in a pattern is obtained (g).

【0077】このように、エッチングプロセスを除い
て、リソグラフーの装置としては露光と剥離の2台のエ
キシマレーザー光照射装置を必要とするだけで、特にレ
ジストの剥離装置にはマスクを用いないため、極めて簡
単な構成で、かつ安価なエキシマレーザー光照射装置で
よく、製造装置の大幅なコスト削減が可能である。
As described above, except for the etching process, the lithographic apparatus requires only two excimer laser light irradiating apparatuses, ie, exposing and peeling. In particular, the resist peeling apparatus does not use a mask. An inexpensive excimer laser light irradiating device having an extremely simple configuration may be used, and the cost of the manufacturing apparatus can be greatly reduced.

【0078】[第2の目的を達成するための構成の作
用〕例えば、TFT−LCDの場合の一方のガラス基板
であるTFT基板(スイッチング素子側基板)に薄膜ト
ランジスタを形成するための金属膜、誘電体絶縁膜、半
導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜の1または複数からな
る多層膜の加工を、ウレタン結合および/またはウレア
結合をもつ高分子材料から構成したレジスト膜を用いた
エキシマレーザーのアブレーション現象により加工す
る。
[Operation of Configuration for Achieving the Second Object] For example, a metal film for forming a thin film transistor on a TFT substrate (switching element side substrate), which is one glass substrate in the case of a TFT-LCD, The processing of a body insulating film, a thin film of a semiconductor film, or a multilayer film composed of one or more of the thin films is performed by an ablation phenomenon of an excimer laser using a resist film composed of a polymer material having a urethane bond and / or a urea bond. Process.

【0079】このガラス基板と、ブラックマトリクスお
よび複数のカラーフィルターを形成した他方のガラス基
板の間に液晶層を挟持させることで低コスト、かつ環境
に影響を与えることのない高品質の液晶表示装置が得ら
れる。
By sandwiching a liquid crystal layer between the glass substrate and the other glass substrate on which a black matrix and a plurality of color filters are formed, a low-cost, high-quality liquid crystal display device that does not affect the environment is provided. Is obtained.

【0080】また、上記他方のガラス基板のブラックマ
トリクスおよび/または複数のカラーフィルターが、ブ
ラックマスク膜および/または複数のカラーフィルタ膜
を、ウレタン結合および/またはウレア結合をもつ高分
子材料から構成したレジスト膜を用いたエキシマレーザ
ーのアブレーション現象により加工したものを用いるこ
とにより、さらに低コスト、かつ環境に影響を与えるこ
とのない高品質の液晶表示装置が得られる。
Further, the black matrix and / or the plurality of color filters of the other glass substrate have the black mask film and / or the plurality of color filter films made of a polymer material having a urethane bond and / or a urea bond. By using a material processed by the ablation phenomenon of an excimer laser using a resist film, a high-quality liquid crystal display device with lower cost and no influence on the environment can be obtained.

【0081】〔第3の目的を達成するための構成〕上記
第3の目的を達成するために、本発明は図3に示し下記
に記載した構成としたことを特徴とする。
[Structure for Achieving the Third Object] In order to achieve the third object, the present invention is characterized by having the structure shown in FIG. 3 and described below.

【0082】図3は本発明による液晶表示素子の製造に
用いるエキシマレーザー光のアブレーション現象を利用
した露光機の構成例を説明する模式図であって、1はエ
キシマレーザー、3,5はレンズ、4は分割レンズ、6
はコンデンサレンズ、7は露光マスク、8は結像レン
ズ、9は入射瞳、10は被加工物であるレジスト塗布ガ
ラス基板、11はX−Yテーブル(11aはX−Yマス
クテーブル、11bはX−Y基板テーブル)である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of an exposure machine utilizing the ablation phenomenon of an excimer laser beam used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, where 1 is an excimer laser, 3, 5 are lenses, 4 is a split lens, 6
Is a condenser lens, 7 is an exposure mask, 8 is an imaging lens, 9 is an entrance pupil, 10 is a resist-coated glass substrate which is a workpiece, 11 is an XY table (11a is an XY mask table, 11b is X -Y substrate table).

【0083】同図において(1)エキシマレーザー1と
して紫外光パルスレーザーを用い、このエキシマレーザ
ー1からの出力光ビーム(エキシマレーザー光)を所定
の開孔パターンを有する露光マスク7と結像レンズ8を
介して結像面に置かれた加工物(レジスト塗布ガラス基
板、以下単に被加工物とも言う)10に照射して露光マ
スク7の開孔パターンに対応したパターンアブレーショ
ン現象で加工形成(現像)する。
In the figure, (1) an ultraviolet pulse laser is used as the excimer laser 1, and an output light beam (excimer laser light) from the excimer laser 1 is applied to an exposure mask 7 having a predetermined aperture pattern and an imaging lens 8. (A resist-coated glass substrate, hereinafter simply referred to as a "workpiece") 10 placed on the image forming surface through a mask and processed (developed) by a pattern ablation phenomenon corresponding to the opening pattern of the exposure mask 7 I do.

【0084】上記エキシマレーザー1の出力光ビームを
小面積の多数の光ビームに分割して各光ビームをそれぞ
れ集光し、各集光点を照明光源として露光マスク7の面
を均一に照射し、かつ、結像レンズ8の入射瞳9に照明
光源の像を形成して、露光マスク7の開孔パターンを結
像レンズ8の結像面に置かれた被加工物10の限定領域
に対して一対一に結像すると共に、限定領域を被加工物
10の全域に走査させることにより、被加工物10の全
域にアブレーション現象による露光マスク7の開孔パタ
ーンに対応したパターンを現像形成する。
The output light beam of the excimer laser 1 is divided into a large number of light beams having a small area, each light beam is condensed, and the surface of the exposure mask 7 is uniformly irradiated using each converging point as an illumination light source. Also, an image of the illumination light source is formed on the entrance pupil 9 of the imaging lens 8, and the aperture pattern of the exposure mask 7 is applied to a limited area of the workpiece 10 placed on the imaging surface of the imaging lens 8. By forming a one-to-one image and scanning the limited area over the entire area of the workpiece 10, a pattern corresponding to the aperture pattern of the exposure mask 7 due to the ablation phenomenon is formed on the entire area of the workpiece 10.

【0085】また、(2)エキシマレーザー1の出力光
ビームを所定の開孔パターンを有する露光マスク7と結
像レンズ8を介してその結像面に置かれた被加工物10
に照射し、被加工物10にアブレーション現象による露
光マスク7の開孔パターンに対応したパターンを現像形
成するエキシマレーザー光のアブレーション現象を用い
た液晶表示素子の製造装置であって、エキシマレーザー
1の出力光ビームを小面積の光ビームに分割してそれぞ
れを集光するレンズアレー4と、このレンズアレー4の
集光点を照明光源として露光マスク7の面を均一に照射
する照明光学系6と、照明光学系6で照明された露光マ
スク7の像を被加工物10の限定領域に一対一で結像す
る入射瞳9を有する結像レンズ8と、上記限定領域を被
加工物10の全域に走査させるために露光マスク7およ
び被加工物10を露光マスク7の平面と平行な面の2方
向に移動させるX−Yテーブル11a,11bとを備
え、限定領域を被加工物10の全域に走査させることに
より、被加工物10の全域にアブレーション現象による
露光マスク7の開孔パターンに対応したパターンを現像
形成するアブレーション現像を施す構成としたことを特
徴とする。
(2) The output light beam of the excimer laser 1 is passed through the exposure mask 7 having a predetermined aperture pattern and the imaging lens 8 to the workpiece 10 placed on the imaging surface.
A liquid crystal display device using an ablation phenomenon of an excimer laser beam for developing and forming a pattern corresponding to an opening pattern of the exposure mask 7 on the workpiece 10 by an ablation phenomenon. A lens array 4 for dividing the output light beam into light beams having a small area and condensing the light beams; an illumination optical system 6 for uniformly irradiating the surface of the exposure mask 7 using the converging point of the lens array 4 as an illumination light source; An imaging lens 8 having an entrance pupil 9 for forming an image of the exposure mask 7 illuminated by the illumination optical system 6 on a limited area of the workpiece 10 in a one-to-one manner; XY tables 11a and 11b for moving the exposure mask 7 and the workpiece 10 in two directions parallel to the plane of the exposure mask 7 so as to scan the limited area. By scanning the entire object 10, characterized in that a configuration ablating development to form developing a pattern corresponding to the opening pattern of the exposure mask 7 by ablation phenomenon over the entire workpiece 10.

【0086】なお、上記X−Yテーブル11a,11b
は、一方のテーブル11aを露光マスク移動用に、他方
のテーブル11bを被加工物移動用として、両者を相対
的に一方向(例えば、X方向)と前記一方向と直交する
他方向(例えば、Y方向)に移動させる構成としてもよ
い。
The XY tables 11a, 11b
Can be used to move one table 11a for exposing mask movement and the other table 11b for moving workpieces, and relatively move both directions in one direction (eg, X direction) and the other direction (eg, X direction) orthogonal to the one direction. (Y direction).

【0087】さらに、(3)上記(2)における照明光
学系が、エキシマレーザー1の出力光ビームをレンズア
レー4で小面積の光ビームに分割する以前に光軸に沿っ
た平行ビームとするためのレンズ3を備え、レンズアレ
ー4がそれぞれ偶数個のレンズからなる二組の分割レン
ズからなり、二組の各レンズは平行に入射した前記紫外
光パルスレーザーの出力光ビームを分割して集光する第
一のレンズと第二のレンズの各アレーを構成し、第一の
レンズが作る焦点は第二のレンズとの中間に位置し、焦
点から発散する光束が第二のレンズの対応するレンズ面
積内に完全に収まるごとく配置してなり、第一および第
二のレンズの後段で露光マスク7の面の近傍に第二のレ
ンズから出射した各光束を同一の面積に集光させる第三
のレンズ5を設置し、露光マスク7の面の近傍に第三の
レンズによる集光面を露光マスク7の面に完全に一致さ
せると同時に結像レンズ8の入射瞳9上に分割レンズに
よる焦点アレーの像を結像させる第四のレンズ6を設け
たことを特徴とする。
(3) The illumination optical system in the above (2) is to convert the output light beam of the excimer laser 1 into a parallel beam along the optical axis before splitting the output light beam into a small area light beam by the lens array 4. And the lens array 4 is composed of two sets of split lenses each consisting of an even number of lenses. Each of the two sets of lenses splits and converges the output light beam of the ultraviolet pulsed laser that is incident in parallel. The first lens and the second lens constitute an array, the focal point created by the first lens is located in the middle of the second lens, and the luminous flux diverging from the focal point corresponds to the corresponding lens of the second lens. The third lens is arranged so as to completely fit within the area, and converges each light beam emitted from the second lens to the same area in the vicinity of the surface of the exposure mask 7 after the first and second lenses. Install lens 5 The focusing surface of the third lens is made to completely coincide with the surface of the exposure mask 7 near the surface of the exposure mask 7 and at the same time, the image of the focal array by the split lens is formed on the entrance pupil 9 of the imaging lens 8. A fourth lens 6 is provided.

【0088】さらに、(4)上記(3)における照明光
学系が、紫外光パルスレーザー1の出力光ビームの断面
をX−Y座標平面としたとき、X軸とY軸に平行な各々
独立の光学系により構成し、各光学系は上記X軸、Y軸
で形成される座標軸を円筒の軸とする円筒形レンズによ
って構成したことを特徴とする。
(4) When the illumination optical system in the above (3) is such that the cross section of the output light beam of the ultraviolet light pulse laser 1 is an XY coordinate plane, each independent parallel to the X axis and the Y axis. Each of the optical systems is constituted by a cylindrical lens having a coordinate axis formed by the X axis and the Y axis as a cylinder axis.

【0089】さらに、(5)上記(4)におけるX軸、
Y軸の各光学系を構成する第四のレンズ6を非球面の単
一レンズとしたことを特徴とする。
Further, (5) the X axis in the above (4),
The fourth lens 6 constituting each optical system on the Y axis is a single aspherical lens.

【0090】さらに、(6)上記(2)における結像レ
ンズ8が、レンズ内で光束が最も絞られる箇所が中空と
なるように構成したテレセントリック対称形レンズとし
たことを特徴とする。
(6) The imaging lens 8 in the above (2) is characterized in that it is a telecentric symmetric lens configured such that a portion where the light beam is most narrowed in the lens is hollow.

【0091】さらに、(7)上記(2)における露光マ
スク7が、エキシマレーザー1の出力光ビームの波長に
対する反射膜となる誘電体多層膜をパターン形成してな
り、像面に設置した被加工物10と結像レンズ8の光軸
上の一点に対して点対称となるように被加工物10と露
光マスク7の両者を移動させることを特徴とする。
(7) The exposure mask 7 in the above (2) is formed by patterning a dielectric multilayer film serving as a reflection film with respect to the wavelength of the output light beam of the excimer laser 1, and is provided on the image plane. It is characterized in that both the workpiece 10 and the exposure mask 7 are moved so as to be point-symmetric with respect to one point on the optical axis of the object 10 and the imaging lens 8.

【0092】さらに、(8)上記(7)における露光マ
スク7への照明領域を長方形とし、その長辺の長さを上
記(6)における対称レンズの所定の解像度および像歪
を満たす範囲とし、その短辺方向に露光マスク7および
被加工物10を連続的に移動させて被加工物10および
露光マスク7の端部に達した時点で照明面積の長手方向
に露光マスク7および被加工物10を移動させ、続いて
前記短辺方向に連続的に移動させる走査を繰り返して被
加工物10の全域をアブレーション加工することを特徴
とする。
(8) The illumination area on the exposure mask 7 in the above (7) is rectangular, and the length of the long side is a range satisfying the predetermined resolution and image distortion of the symmetric lens in the above (6). When the exposure mask 7 and the workpiece 10 are continuously moved in the short side direction and reach the ends of the workpiece 10 and the exposure mask 7, the exposure mask 7 and the workpiece 10 are moved in the longitudinal direction of the illumination area. Is moved, and then scanning for continuously moving in the short side direction is repeated to perform ablation processing on the entire area of the workpiece 10.

【0093】さらに、(9)上記(8)における露光マ
スク7上への長方形の照明領域の長辺の端部でのエネル
ギー密度分布の立上りを短辺の端部より50μm以下と
なるように前記露光マスク7の上部にナイフエッジによ
る長方形開孔パターンまたは誘電体多層膜の長方形開孔
パターンにより調整された照明領域を持ち、かつ長方形
開孔パターンの短辺が当該開孔パターン間の中間に位置
することを特徴とする。
(9) The rising of the energy density distribution at the end of the long side of the rectangular illumination area on the exposure mask 7 in the above (8) is set to be 50 μm or less from the end of the short side. An illumination area adjusted by a rectangular aperture pattern by a knife edge or a rectangular aperture pattern of a dielectric multilayer film is provided above the exposure mask 7, and a short side of the rectangular aperture pattern is located at an intermediate position between the aperture patterns. It is characterized by doing.

【0094】さらに、(10)上記(2)におけるエキ
シマレーザー1の出力光ビームを水平方向とすると共
に、露光マスク7および被加工物10を保持するX−Y
テーブル11a,11bを水平方向として照明光を一回
の45度反射のみで露光マスク7の面に入射させると共
に露光マスク7および被加工物10の中間に上記(6)
の結像レンズ8を配置したことを特徴とする。
(10) The output light beam of the excimer laser 1 in the above (2) is set in the horizontal direction, and the X-Y holding the exposure mask 7 and the workpiece 10 is set.
With the tables 11a and 11b in the horizontal direction, the illumination light is made incident on the surface of the exposure mask 7 by only one 45-degree reflection, and the above-described (6)
Is arranged.

【0095】さらに、(11)上記(10)において上
記(2)および(3)の照明光学系の第四のレンズを4
5度反射ミラーの後段でかつ露光マスク7の直前に配置
したことを特徴とする。
(11) In the above (10), the fourth lens of the illumination optical system of the above (2) and (3) is
It is characterized in that it is arranged at the subsequent stage of the 5-degree reflection mirror and immediately before the exposure mask 7.

【0096】さらに、(12)上記(10)において、
紫外光パルスレーザー1からなる光源部とこの光源を除
いた構成部分からなるアブレーション現像部のそれぞれ
を、分離壁で独立させた清浄度が異なる部屋に設置する
と共に、紫外光パルスレーザーからなる光源部から出射
したレーザー光ビーム(エキシマレーザー光)を上記分
離壁に設けた透過窓板を通して前記アブレーション現像
部に導入する構成としたことを特徴とする。
(12) In the above (10),
The light source unit composed of the ultraviolet pulse laser 1 and the ablation developing unit composed of the components excluding this light source are installed in rooms with different cleanliness separated by separating walls, and the light source unit composed of the ultraviolet pulse laser is installed. And a laser beam (excimer laser beam) emitted from the ablation developing section is introduced through a transmission window plate provided on the separation wall.

【0097】さらに、(13)上記(12)におけるエ
キシマレーザー1からなる光源部と光源を除いた構成部
分からなるアブレーション現像部の各部を防振床に設置
したことを特徴とする。
(13) Each part of the ablation developing section consisting of the light source section composed of the excimer laser 1 and the part excluding the light source in the above (12) is installed on a vibration-isolated floor.

【0098】さらに、(14)上記(12)におけるエ
キシマレーザー1からなる光源部から出射したレーザー
光ビームのアブレーション現像部を構成する光学系に対
するずれを透過窓板の傾きに変換することにより補正す
ることを特徴とする。
(14) The deviation of the laser light beam emitted from the light source unit comprising the excimer laser 1 in the above (12) with respect to the optical system constituting the ablation developing unit is corrected by converting it into the inclination of the transmission window plate. It is characterized by the following.

【0099】このように、上記各構成とした方法および
装置は、特に、TFT等のカラー液晶表示パネルを構成
するカラーフィルタ基板の光吸収膜(BM、所謂ブラッ
クマトリクス)や3色のカラーフィルタを形成する際の
カラーフィルタ薄膜のパターンニング及びTFT基板を
構成する各種の薄膜のレジストおよびレジストパターン
によるパターニングに好適である。
As described above, the method and the apparatus having the above-described structures are particularly suitable for the light absorbing film (BM, so-called black matrix) and the three-color color filter of the color filter substrate constituting the color liquid crystal display panel such as a TFT. It is suitable for patterning of a color filter thin film at the time of formation and patterning of various thin films constituting a TFT substrate with a resist and a resist pattern.

【0100】〔第3の目的を達成するための構成の作
用〕この構成は、エキシマレーザー光のアブレーション
現象を利用して、特に、TFT等のカラー液晶表示パネ
ルを構成するTFT構成膜やカラーフィルタ基板の光吸
収膜(MB、所謂ブラックマトリクス)や3色のカラー
フィルタを形成する際のレジスト薄膜のパターンニング
及びTFT各層のレジストのパターニング等の高精細度
パターン加工を行うものである。
[Effect of Configuration for Achieving the Third Object] This configuration utilizes an ablation phenomenon of excimer laser light, and particularly, a TFT component film and a color filter which constitute a color liquid crystal display panel such as a TFT. It performs high-definition pattern processing such as patterning of a resist thin film when forming a light absorbing film (MB, a so-called black matrix) of a substrate or a color filter of three colors, and resist patterning of each TFT layer.

【0101】前記したように、アブレーション現象は、
高いエネルギー密度を持つ紫外エキシマレーザー光(エ
キシマレーザー光)を物質に照射したときに、光の当た
った部分の物質が光分解(解裂)して飛散する現象を言
う。
As described above, the ablation phenomenon is as follows.
When ultraviolet excimer laser light (excimer laser light) having a high energy density is applied to a material, the material that is exposed to light is photolyzed (cleaved) and scattered.

【0102】したがって、開口パターンを形成した露光
マスクを介してエキシマレーザー光を物質に結像するよ
うに照射すると、物質には露光マスクの開口パターン通
りのパターンが形成されることになる。
Therefore, when the excimer laser beam is irradiated through the exposure mask having the opening pattern so as to form an image on the material, a pattern corresponding to the opening pattern of the exposure mask is formed on the material.

【0103】可視光波長以上の波長を持つレーザー光を
照射したときの物質の分解は、主として熱過程によって
起こるが、エキシマレーザー光の場合は、特に多くの有
機物に対しては化学結合を直接切断する(解裂する)非
熱過程により分解する。
Decomposition of a substance upon irradiation with a laser beam having a wavelength longer than the wavelength of visible light is mainly caused by a thermal process. In the case of excimer laser beam, a chemical bond is directly broken particularly for many organic substances. Decomposes by a non-thermal process that breaks (cleaves).

【0104】アブレーション現象を利用したレジスト膜
の現像(アブレーション現像)は、このような非熱的光
分解を利用してレジスト等にパターンを形成するもので
あり、従来のホトリソグラフィーでの露光、現像の二つ
の工程を露光工程のみで完了する加工方法である。
The development of a resist film utilizing the ablation phenomenon (ablation development) is to form a pattern on a resist or the like by utilizing such non-thermal photolysis, and the exposure and development by conventional photolithography are performed. This is a processing method in which the two steps are completed only by the exposure step.

【0105】上記の説明から明らかなように、アブレー
ション現像を行う装置は本質的に露光機であり、露光マ
スクのパターンを所要の精度でレジスト膜上に結像する
という光学系の原理はアブレーション現像機の場合も変
わらない。
As is clear from the above description, the apparatus for performing ablation development is essentially an exposure machine, and the principle of the optical system that forms an exposure mask pattern on a resist film with required accuracy is based on the ablation development. The case of the machine does not change.

【0106】露光機の光学系の基本的な条件は、結像面
の光強度分布が均一であることと、結像パターンの要求
精度を満たすことである。この条件に対して、露光機の
光学系は照明光学系と結像レンズ系の二つの部分に分け
られ、前者は主として均一照明を、後者は結像性能を決
定する。
The basic conditions of the optical system of the exposure machine are that the light intensity distribution on the image plane is uniform and that the required precision of the image pattern is satisfied. Under this condition, the optical system of the exposure apparatus is divided into two parts, an illumination optical system and an imaging lens system. The former mainly determines uniform illumination, and the latter determines imaging performance.

【0107】〔第4の目的を達成するための構成〕本発
明の第4の目的である小面積の露光マスクを用いて大サ
イズの液晶表示素子基板(ガラス基板)を製造するレジ
ストパターンの形成方法とその装置は下記の構成とした
ことにより達成される。
[Structure for Achieving Fourth Object] A fourth object of the present invention is to form a resist pattern for manufacturing a large-sized liquid crystal display element substrate (glass substrate) using a small-area exposure mask. The method and the apparatus are achieved by the following configuration.

【0108】(1)波長248nmまたは308nmの
エキシマレーザーを光源とし、誘電体多層膜よりなる所
定の開口パターンを有する露光マスクをスリット状に照
明する照明光学系と、当該露光マスクを保持しXおよび
Y方向に移動できるX−Yテーブル(X−Yマスクテー
ブル)と、露光マスクの開口パターンを液晶表示素子を
構成する基板上に1:1に投影する屈折型対称結像光学
レンズと、上記ガラス基板を保持しX−Yマスクステー
ジとは独立にXおよびY方向に移動できるX−Yテーブ
ル(X−Y基板テーブル)とを主要構成要素とする露光
機を用い、X−YマスクステージとX−Y基板ステージ
を同一方向または反対方向に一次元に動かし、エキシマ
レーザー光のアブレーション作用によって、露光マスク
の開口パターンをガラス基板上に被覆したレジスト層に
1:1に形成する。
(1) An illumination optical system that uses an excimer laser having a wavelength of 248 nm or 308 nm as a light source and illuminates an exposure mask having a predetermined opening pattern made of a dielectric multilayer film in a slit shape, An XY table (XY mask table) that can be moved in the Y direction, a refraction-type symmetric imaging optical lens that projects an aperture pattern of an exposure mask 1: 1 onto a substrate constituting a liquid crystal display element, and the glass An XY table (XY substrate table) capable of holding the substrate and moving in the X and Y directions independently of the XY mask stage is used as an exposing machine. Move the Y substrate stage one-dimensionally in the same direction or the opposite direction, and ablate the excimer laser light to change the opening pattern of the exposure mask. A resist layer coated on the glass substrate 1: to form a 1.

【0109】(2)上記(1)における液晶表示素子用
誘電体露光マスクとして、画素部各層のパターンは整数
分の一に分割し、画素以外のパターンも適宜に分割し、
それぞれの一単位をスキャン方向に平行に不透過部分で
囲んだものを以てマスクパターンを構成し、各マスクパ
ターンに対応してX−YマスクテーブルおよびX−Y基
板テーブルをスキャンのスタート位置に設定し、次いで
対応する露光マスク領域をスキャンし、次に露光マスク
を元の位置に戻すと共に、基板は次の繰り返し位置に移
動させて同様なスキャン(ステップ−スキャン)を行
い、以下同様の過程を繰り返すことにより液晶表示素子
の全パターンを形成する。
(2) As the dielectric exposure mask for the liquid crystal display element in the above (1), the pattern of each layer of the pixel portion is divided into integer parts, and the pattern other than the pixels is also divided appropriately.
A mask pattern is formed by enclosing each unit in a non-transmissive portion in parallel with the scanning direction, and the XY mask table and the XY substrate table are set at the scan start position corresponding to each mask pattern. Then, the corresponding exposure mask area is scanned, and then the exposure mask is returned to the original position, and the substrate is moved to the next repetition position to perform a similar scan (step-scan), and thereafter, the same process is repeated. Thereby, the entire pattern of the liquid crystal display element is formed.

【0110】(3)液晶表示素子を構成する絶縁基板上
に所要の薄膜パターンを形成するためのレジストパター
ン形成方法は、液晶表示素子の薄膜パターン形成領域の
面積より小面積で所定の開口パターンを有する露光マス
クを当該薄膜パターン形成領域に平行な面内で相対移動
させると共に、露光マスクに対して相対移動方向と直交
する方向にスリット状としたエキシマレーザー光を照射
することによるアブレーション現象により、基板上に塗
布したレジストを露光マスクの開口パターンに従ってパ
ターニングすることを特徴とする。
(3) A method of forming a resist pattern for forming a required thin film pattern on an insulating substrate constituting a liquid crystal display element is performed by forming a predetermined opening pattern with an area smaller than the area of the thin film pattern formation region of the liquid crystal display element. The ablation phenomenon caused by irradiating the exposing mask having a slit-like excimer laser light in a direction perpendicular to the relative movement direction with respect to the exposing mask while relatively moving the exposing mask in a plane parallel to the thin film pattern forming region. The resist applied thereon is patterned according to the opening pattern of the exposure mask.

【0111】(4)また、露光マスクが、絶縁基板の画
素領域のレジストパターンを整数分の1の単位領域に分
割した開口パターンと、画素領域以外のレジストパター
ンを適宜の単位領域に分割した開口パターンと、それぞ
れの単位領域を前記スキャン方向に平行な不透過部分で
囲む領域とから構成され、各開口パターンに対応してX
−YマスクテーブルおよびX−Y基板テーブルをエキシ
マレーザー光のスリット状の照明光の当該スリットの長
さ方向と直交する方向にステップ移動させるステップ−
スキャンさせることにより前記基板上のレジスト全面を
パターニングすることを特徴とする。
(4) The exposure mask has an opening pattern obtained by dividing the resist pattern in the pixel region of the insulating substrate into a unit area of an integral number, and an opening pattern obtained by dividing the resist pattern other than the pixel region into appropriate unit regions. A pattern and a region surrounding each unit region with a non-transmissive portion parallel to the scanning direction.
A step of step-moving the Y mask table and the XY substrate table in a direction orthogonal to the length direction of the slit of the slit-shaped illumination light of the excimer laser light;
The whole surface of the resist on the substrate is patterned by scanning.

【0112】(5)そして、ガラス基板上に液晶表示素
子を構成する複数の薄膜を成膜し、これをパターニング
するためのレジストパターンを形成するレジストパター
ン形成装置は、波長248nmまたは308nmのエキ
シマレーザー光を照射する光源と、所定の開口パターン
を有する誘電体多層膜よりなる露光マスクと、露光マス
クをエキシマレーザー光でスリット状に照明する照明光
学系と、露光マスクをを保持してエキシマレーザー光の
光軸と垂直な平面内のX方向およびX方向と直交するY
方向に移動可能としたX−Yマスクテーブルと、露光マ
スクの開口パターンを絶縁基板上に1:1に投影する屈
折型対称結像光学レンズと、絶縁基板を保持してX−Y
マスクテーブルと独立してX−Yマスクステージと平行
な平面内のX方向およびX方向と直交するY方向に移動
可能としたX−Y基板テーブルとを少なくとも具備し、
X−YマスクテーブルとX−Y基板テーブルを同一方向
または反対方向に一次元にスキャンさせることにより、
露光マスクの開口パターンを通したエキシマレーザー光
のアブレーション作用によって、ガラス基板上に塗布し
たレジスト層に露光マスクの開口パターンを1:1でパ
ターニングすることを特徴とする。
(5) A resist pattern forming apparatus for forming a plurality of thin films constituting a liquid crystal display element on a glass substrate and forming a resist pattern for patterning the thin film is formed by an excimer laser having a wavelength of 248 nm or 308 nm. A light source for irradiating light, an exposure mask composed of a dielectric multilayer film having a predetermined opening pattern, an illumination optical system for illuminating the exposure mask in a slit shape with excimer laser light, and excimer laser light holding the exposure mask X direction in a plane perpendicular to the optical axis and Y orthogonal to the X direction
XY mask table movable in the direction, a refraction-type symmetric imaging optical lens for projecting the opening pattern of the exposure mask 1: 1 onto the insulating substrate, and XY holding the insulating substrate.
At least an XY substrate table which is movable independently of the mask table in an X direction in a plane parallel to the XY mask stage and in a Y direction orthogonal to the X direction,
By scanning the XY mask table and the XY substrate table one-dimensionally in the same or opposite directions,
The opening pattern of the exposure mask is patterned 1: 1 on the resist layer applied on the glass substrate by the ablation action of the excimer laser light passing through the opening pattern of the exposure mask.

【0113】〔第4の目的を達成するための構成の作
用〕上記の構成により、ステップ−スキャン露光手段と
エキシマレーザー光のアブレーション現象を利用するこ
とによって、大サイズのガラス基板におけるレジストの
パターン露光と現像とが一体化され、高速かつ低コスト
のレジストパターニング処理が実現される。
[Operation of Configuration for Achieving the Fourth Object] With the above configuration, pattern exposure of a resist on a large-sized glass substrate can be performed by utilizing the step-scan exposure means and the ablation phenomenon of excimer laser light. And development are integrated, and a high-speed and low-cost resist patterning process is realized.

【0114】〔第5の目的を達成するための構成〕本発
明の第5の目的であるを液晶表示素子の製造装置に備え
るエキシマレーザー光に対する耐加工性を増大させた高
精度の誘電体多層膜からなるエキシマレーザー加工用の
露光マスクは、紫外光に対して透明なガラス基板の光の
入射面と反対の面上に下記の(1)〜(5)を要件とし
た誘電体多層膜等を形成することによって達成される。
[Structure for Achieving the Fifth Object] A fifth object of the present invention is to provide a high-precision dielectric multilayer which has increased processing resistance to excimer laser light provided in an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element. An exposure mask for excimer laser processing made of a film is formed on a surface opposite to a light incident surface of a glass substrate transparent to ultraviolet light, such as a dielectric multilayer film having the following requirements (1) to (5). Is achieved by forming

【0115】(1)ガラス基板上にその光路長が使用波
長の1/4となる第1層、この上に同じく光路長が1/
4波長となる第2層を重ねる。第1層の屈折率は第2層
の屈折率よりも高くとり、以下この構成を繰り返した誘
電体多層膜上に基板ガラスの屈折率よりも高い屈折率を
持つ1/4波長の光路長を持つ第3の誘電体層を形成し
た多層構造をとるものとする。
(1) A first layer having an optical path length of 1 / of the wavelength used on a glass substrate, and a first layer having an optical path length of 1/4 on this first layer.
A second layer having four wavelengths is overlaid. The refractive index of the first layer is higher than the refractive index of the second layer, and a quarter-wavelength optical path length having a refractive index higher than the refractive index of the substrate glass is formed on the dielectric multilayer film having the above configuration. It has a multilayer structure in which a third dielectric layer is formed.

【0116】誘電体パターン形成に際しては、レジスト
パターンを形成した後、イオンミリングに依って当該パ
ターンを形成するか、または最上層に金属膜を成膜し、
この金属膜のみをエッチングして所望の金属膜パターン
を形成し、これを露光マスクとしてドライエッチングに
より誘電体層のパターニングを行う。
In forming a dielectric pattern, after forming a resist pattern, the pattern is formed by ion milling, or a metal film is formed on the uppermost layer.
Only this metal film is etched to form a desired metal film pattern, and the dielectric layer is patterned by dry etching using this as an exposure mask.

【0117】(2)上記構造での使用波長に対する誘電
体層を透過するエネルギー密度が基板上の被加工膜のア
ブレーション閾値以下となる様に誘電体層を構成する。
(2) The dielectric layer is configured such that the energy density transmitted through the dielectric layer with respect to the wavelength used in the above structure is equal to or lower than the ablation threshold of the film to be processed on the substrate.

【0118】(3)上記(1)における誘電体のパター
ニング用マスク金属膜を露光マスクの構成材としてその
まま残す構造とする。この時、エキシマレーザー光に対
する誘電体層の透過エネルギー密度を当該金属膜のダメ
ージ閾値以下となる様な膜厚で構成する。
(3) The structure is such that the mask metal film for patterning the dielectric in (1) is left as it is as a constituent material of the exposure mask. At this time, the dielectric layer is configured to have a thickness such that the transmission energy density of the dielectric layer with respect to the excimer laser light is equal to or less than the damage threshold of the metal film.

【0119】(4)上記構成に於ける金属膜として、特
にCrを用いる。
(4) Cr is particularly used as the metal film in the above configuration.

【0120】(5)上記の誘電体層を構成する低屈折率
材料としてLiF,MgF2 ,SiO2 ,YF3 ,La
3 ,ThF4 を用い、高屈折率材料としてAl
2 3 ,MgO,ThO2 ,Sc2 3 ,Y2 3 ,H
fO2 の内いずれかの組合せを用いる。
(5) LiF, MgF 2 , SiO 2 , YF 3 , La as low-refractive-index materials constituting the above-mentioned dielectric layer
Using F 3 and ThF 4, and using Al as a high refractive index material
2 O 3 , MgO, ThO 2 , Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , H
Use any combination of fO 2 .

【0121】すなわち、さらに詳細な構成を説明する
と、露光マスクは、紫外光に対して透明なガラス基板
と、このガラス基板上に紫外光の波長を選択的に反射す
る誘電体多層膜パターンを形成した誘電体マスクを構成
してなる。
More specifically, a more detailed configuration will be described. An exposure mask is formed by forming a glass substrate transparent to ultraviolet light and a dielectric multilayer film pattern for selectively reflecting the wavelength of ultraviolet light on the glass substrate. And a dielectric mask is formed.

【0122】また、露光マスクは、紫外光に対して透明
なガラス基板と、前記ガラス基板の紫外光入射側とは反
対側の面上に、光路長が使用紫外光の1/4波長の膜厚
を持つ第1の誘電体層と、前記第1の誘電体層の上に同
じく光路長が1/4波長でかつ前記第1の誘電体層の屈
折率より小である第2の誘電体層を重ねてなる二層膜の
組合せを繰り返し成膜した誘電体多層膜と、前記誘電体
多層膜の最上層に前記ガラス基板の屈折率より大きな屈
折率を持つと共にその光路長が使用紫外線の1/4波長
となる第3の誘電体層を有することを特徴とする。
The exposure mask comprises a glass substrate transparent to ultraviolet light, and a film having an optical path length of 1 / wavelength of the used ultraviolet light on a surface of the glass substrate opposite to the ultraviolet light incident side. A first dielectric layer having a thickness, and a second dielectric layer having an optical path length of 波長 wavelength and smaller than the refractive index of the first dielectric layer on the first dielectric layer. A dielectric multilayer film formed by repeatedly forming a combination of two-layer films formed by stacking layers, and a refractive index larger than the refractive index of the glass substrate on the uppermost layer of the dielectric multilayer film, and the optical path length of the ultraviolet light used is It has a third dielectric layer having a quarter wavelength.

【0123】さらに、液晶表示素子の製造装置は、紫外
光としてエキシマレーザー光の248nm,308n
m,351nmの波長を用いると共に、上記各波長での
ガラス基板に形成された誘電体層の透過エネルギー密度
を被加工膜のアブレーション閾値以下に設定したことを
特徴とする。
Further, an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element uses an excimer laser beam of 248 nm and 308 nm as ultraviolet light.
m, 351 nm, and the transmission energy density of the dielectric layer formed on the glass substrate at each of the above wavelengths is set to be equal to or less than the ablation threshold of the film to be processed.

【0124】さらに、上記第3の誘電体層の上に金属膜
を成膜すると共に、前記エキシマレーザー光の各波長の
前記誘電体層の透過エネルギー密度を前記金属膜のダメ
ージ閾値以下に設定したことを特徴とする。
Further, a metal film was formed on the third dielectric layer, and the transmission energy density of the dielectric layer at each wavelength of the excimer laser light was set to be equal to or less than the damage threshold of the metal film. It is characterized by the following.

【0125】そして、上記金属膜の材料がCrであるこ
とを特徴とする。
The material of the metal film is Cr.

【0126】さらに、上記誘電体層を構成する第1の誘
電体材料がAl2 3 ,MgO,ThO2 ,Sc
2 3 ,Y2 3 ,HfO2 の内の何れかまたは2以上
の組合せであり、上記第2の誘電体材料がLiF,Mg
2 ,SiO2 ,YF3 ,LaF3,ThF4 の内の何
れかまたは2以上の組合せであることを特徴とする。
Further, the first dielectric material constituting the dielectric layer is made of Al 2 O 3 , MgO, ThO 2 , Sc.
2 O 3 , Y 2 O 3 , or HfO 2 , or a combination of two or more thereof, wherein the second dielectric material is LiF, Mg
F 2, SiO 2, YF 3 , LaF 3, characterized in that it is a one or two or more combinations of the ThF 4.

【0127】そして、露光マスクの形成方法は、紫外光
に対して透明なガラス基板上に、光路長が使用紫外光の
1/4波長の膜厚を持つ第1の誘電体層を形成し、第1
の誘電体層の上に同じく光路長が1/4波長でかつ第1
の誘電体層の屈折率より小である第2の誘電体層を形成
してなる誘電体多層膜を形成後、誘電体多層膜の最上層
にガラス基板の屈折率より大きな屈折率を持つと共にそ
の光路長が使用紫外線の1/4波長となる第3の誘電体
層を形成する誘電体多層膜形成工程と、誘電体多層膜の
上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜をホト
リソグラフィーにより露光マスクとしての開口パターン
を形成する金属膜パターニング工程と、金属膜の開口パ
ターンをマスクとしてエッチングにより誘電体多層膜に
露光マスクとしての開口パターンを形成する誘電体多層
膜パターニング工程とを含むことを特徴とする。
The method of forming an exposure mask is to form a first dielectric layer having a film thickness with an optical path length of 1 / wavelength of the used ultraviolet light on a glass substrate transparent to ultraviolet light, First
The optical path length is also 1/4 wavelength and the first
After forming a dielectric multilayer film formed by forming a second dielectric layer smaller than the refractive index of the dielectric layer, the uppermost layer of the dielectric multilayer film has a refractive index larger than that of the glass substrate and A dielectric multilayer film forming step of forming a third dielectric layer whose optical path length is 1 / wavelength of the used ultraviolet light, a metal film forming step of forming a metal film on the dielectric multilayer film, A metal film patterning step of forming an opening pattern as an exposure mask by photolithography, and a dielectric multilayer film patterning step of forming an opening pattern as an exposure mask on the dielectric multilayer film by etching using the opening pattern of the metal film as a mask It is characterized by including.

【0128】〔第5の目的を達成するための構成の作
用〕誘電体多層膜の選択反射等の機能はフィルター,ミ
ラー,反射防止膜等に応用されており、その原理につい
ては例えば、M.Born&E.Wolf,”Prim
ciples of Optics”4th Edit
ion 1970pp51〜70に詳細に記述されてい
る。
[Function of Configuration for Achieving the Fifth Object] The function of the dielectric multilayer film such as selective reflection is applied to filters, mirrors, antireflection films and the like. Born & E. Wolf, "Prim
chips of Optics "4th Edit
ion 1970pp51-70.

【0129】上記文献によれば、反射ミラーは高屈折率
の1/4波長膜と低屈折率の1/4波長膜を交互に重ね
合わすことにより、屈折率及び層数によって所与の反射
率を得ることが出来る。
According to the above document, the reflecting mirror is formed by alternately superposing a high-refractive-index quarter-wave film and a low-refractive-index quarter-wave film to obtain a given reflectivity depending on the refractive index and the number of layers. Can be obtained.

【0130】本発明では、エキシマレーザー光で露光マ
スクを照射し、被加工膜基板上に露光マスクの開口パタ
ーン像を結像する場合への適用を第1義としており、入
射光はマスク面に垂直である場合が殆どであることか
ら、以下では垂直入射のみとして議論を進める。この場
合、上記文献の第69頁に記載の式96に示す通り、N
個の2層構造から成る多層膜の反射率R(2N)は次の
(1)式で与えられる。 R(2N)={〔1-( ne / n1 )×( n2/n3 2N〕/〔1+ne / n1 ) ×(n2/n3 2N〕}2 ・・・(1) ここで、n1 はマスクを構成する入射媒体の屈折率、n
e は出射媒体の屈折率、n2,3 は各々多層誘電体層を
構成する高屈折率側誘電体の屈折率および低屈折率側誘
電体の屈折率である。
In the present invention, the first definition is to irradiate an exposure mask with excimer laser light to form an opening pattern image of the exposure mask on a film substrate to be processed. Since it is almost perpendicular, the discussion will be made below only for normal incidence. In this case, as shown in Equation 96 on page 69 of the above-mentioned document, N
The reflectance R (2N) of the multilayer film having the two-layer structure is given by the following equation (1). R (2N) = {[1- (n e / n 1) × (n 2 / n 3) 2N ] / [1 + n e / n 1) × (n 2 / n 3) 2N ]} 2 · (1) where n 1 is the refractive index of the incident medium constituting the mask, n
e is the refractive index of the refractive index, n 2, n 3 are respectively the refractive index of the high refractive index side dielectric constituting the multilayer dielectric layer and the low refractive index side dielectric of the exit medium.

【0131】上記(1)式から明らかなように、誘電体
の層数が多い程、またn2 /n3 の比が大きい程反射率
は大きくなる。
As is apparent from the above equation (1), the reflectance increases as the number of dielectric layers increases and as the ratio of n 2 / n 3 increases.

【0132】一方、精細度の高いパターンを作る為には
誘電体層の層数をできるだけ少なくする必要がある。そ
のためには、n2 /n3 の大きな組み合わせを選ぶこと
になるが、使用可能な誘電体材料の屈折率の値は1.3
〜2.3の範囲にほぼ限られており、任意の組み合わせ
が得られる訳ではない。
On the other hand, in order to form a pattern with high definition, it is necessary to reduce the number of dielectric layers as much as possible. For this purpose, a large combination of n 2 / n 3 is selected, but the value of the refractive index of the usable dielectric material is 1.3.
It is almost limited to the range of ~ 2.3, and an arbitrary combination is not necessarily obtained.

【0133】更に、アブレーションにマクスを適用する
場合、エキシマレーザー光に対する耐性を考慮する必要
があるが、いくつかの文献、例えば、F.Rainer et al,
Applied Optics Vol. 24, No.4(1985)p496〜p500に示
されているように、耐性の高い材料は屈折率が小さいと
いう傾向がある。
Further, when applying Max to ablation, it is necessary to consider the resistance to excimer laser light, but some literatures, for example, F. Rainer et al,
As shown in Applied Optics Vol. 24, No. 4 (1985), p. 496 to p. 500, materials having high resistance tend to have a small refractive index.

【0134】上記文献に依れば、耐性の強い低屈折率材
料としてLiF,MgF2 ,SiO2 ,YF3 ,LaF
3 ,ThF4 が、また高屈折率材料としてAl2 3
MgO,ThO2 ,Sc2 3 ,Y2 3 ,HfO2
が挙げられるが、高屈折率材料はこれらに関して例外な
く低屈折率材料に比べて耐性は低い。
According to the above literature, LiF, MgF 2 , SiO 2 , YF 3 , and LaF are used as low-refractive-index materials having high durability.
3 , ThF 4 and Al 2 O 3 ,
MgO, ThO 2 , Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , HfO 2 and the like can be mentioned, but the high-refractive-index material has lower resistance than the low-refractive-index material without exception.

【0135】従って、材料の組み合わせは更に限定され
るので、少しでも反射率を改善する多層膜の構成を検討
する必要がある。
Therefore, since the combinations of materials are further limited, it is necessary to consider a configuration of a multilayer film for improving the reflectivity even a little.

【0136】図4は誘電体多層膜マスクの基本的構成の
1例を説明する断面模式図、図5は誘電体多層膜マスク
の基本的構成の他例を説明する断面模式図であって、7
1は石英ガラス基板、72は高屈折率誘電体層、73は
低屈折率誘電体層である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the basic structure of a dielectric multilayer film mask, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the basic structure of a dielectric multilayer film mask. 7
1 is a quartz glass substrate, 72 is a high refractive index dielectric layer, and 73 is a low refractive index dielectric layer.

【0137】図4における入射媒体は石英ガラスで出射
媒体は空気であり、入射媒体の屈折率n1 は1.0、出
射媒体の屈折率ne は1.5であって、屈折率比ne
1は1.0/15=0.66である。
[0137] incident medium in FIG. 4 is emitted medium quartz glass is air, the refractive index n 1 of the incident medium is 1.0, is a 1.5 refractive index n e of the exit medium, the refractive index ratio n e /
n 1 is 1.0 / 15 = 0.66.

【0138】また、図5における入射媒体は空気で出射
媒体は石英ガラスであり、入射媒体の屈折率n2 は1、
出射媒体の屈折率ne は1.5であって、屈折率比ne
/n2 は1.5/1.0=1.5である。
In FIG. 5, the incident medium is air and the exit medium is quartz glass, and the refractive index n 2 of the incident medium is 1,
Refractive index n e of the emission medium is a 1.5, the refractive index ratio n e
/ N 2 is 1.5 / 1.0 = 1.5.

【0139】上記図4と図5に示した誘電体多層膜マス
クを比較して、何れの構成のマスクが有利であるかは、
上記した屈折率比ne /n1 の値の差であることは式
(1)から明らかである。
By comparing the dielectric multilayer masks shown in FIGS. 4 and 5 with each other, it is clear which of the masks is advantageous.
It is the difference between the value of the refractive index ratio n e / n 1 described above is clear from equation (1).

【0140】図6は前記図4に対応した屈折率比ne
1 と反射率との関係を層数をパラメータとした説明図
である。
[0140] Figure 6 refractive index ratio corresponding to FIG 4 is n e /
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between n 1 and the reflectance using the number of layers as a parameter.

【0141】また、図7は前記図5に対応した屈折率比
e /n1 と反射率との関係を層数をパラメータとした
説明図である。層数は各々下から上に向かって1層から
10層まで変化している。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the refractive index ratio ne / n 1 and the reflectance corresponding to FIG. 5 using the number of layers as a parameter. The number of layers varies from 1 to 10 layers from bottom to top.

【0142】ここで、マスクを構成する基板は石英ガラ
スで、波長248nmに於ける屈折率は1.5である。
Here, the substrate constituting the mask is quartz glass, and the refractive index at a wavelength of 248 nm is 1.5.

【0143】光が空気側から入射する図7の場合、屈折
率比ne /n1 は1.5であり、他方基板側から入射す
る図6の場合は1/1.5となり、層数が増加するに従
いその差は実際上無視出来ることが図より明らかであ
る。但し、n2 /n3 の値があまり大きくなく10層以
下の場合はこの差は顕著である。
In the case of FIG. 7 in which light is incident from the air side, the refractive index ratio ne / n 1 is 1.5. On the other hand, in the case of FIG. 6 in which light is incident from the substrate side, it is 1 / 1.5. It is clear from the figure that the difference is practically negligible as. However, when the value of n 2 / n 3 is not so large and there are 10 layers or less, this difference is remarkable.

【0144】図8は本発明によるエキシマレーザー加工
用マスク(露光マスク)の基本構造を説明する模式断面
図であって、前記図4に示した多層誘電体層の最上層に
屈折率nがマスクを構成する入射媒体の屈折率n1 より
大きいn>n1 なる1/4波長膜(追加の高屈折率層
4)を一層加えると前記(1)式は下記(2)式のよう
に変更され、上記の問題は解消される。
FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining the basic structure of an excimer laser processing mask (exposure mask) according to the present invention. The uppermost layer of the multilayer dielectric layer shown in FIG. wherein the further addition of refractive index n 1 is greater than n> n 1 becomes 1/4 wavelength film of the incident medium constituting (additional high refractive index layer 4) (1) is changed as the following equation (2) Thus, the above problem is solved.

【0145】 R(2N+1)={〔1-( n1 e / n2)・( n2/n3 )2N 〕 /〔1+( n1 e / n2)・( n2/n3 )2N 〕}2 ・・・・(2) この追加の高屈折率層74は、透過光の最終段階にある
ために必ずしもレーザー耐性が強くなくても良いので、
屈折率の高い材料を選ぶことが出来る。
[0145] R (2N + 1) = {[1- (n 1 n e / n 2) · (n 2 / n 3) 2N ] / [1+ (n 1 n e / n 2) · (n 2 / n 3 ) 2N ]} 2 (2) Since the additional high-refractive-index layer 74 is not necessarily required to have high laser resistance since it is at the final stage of transmitted light,
A material with a high refractive index can be selected.

【0146】図9は図8の金属膜75の層を除き追加の
高屈折率層としてAl2 3 を用いた場合の多層誘電体
層の屈折率比n2 /n3 と反射率の関係の特性説明図で
ある。
FIG. 9 shows the relationship between the refractive index ratio n 2 / n 3 of the multilayer dielectric layer and the reflectance when Al 2 O 3 is used as an additional high refractive index layer except for the metal film 75 of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of FIG.

【0147】同図から、高屈折率層を追加することによ
って特性は図6はもとより図7よりも改善されているこ
とが分かる。
It can be seen from the figure that the addition of the high refractive index layer improves the characteristics as compared with FIG. 6 as well as FIG.

【0148】誘電体層マスクを実際に用いる場合、通常
の可視光に対してはほぼ透明であるため、従来のアライ
メント光学系等を用いることが困難である。その対策と
して、金属膜を重ねればよいが、金属膜のエキシマレー
ザー耐性は低く、種類により差はあるがAlを除いて5
0mJ/cm2 以下のものが殆どであり、マスクを長寿
命化するためには10mJ/cm2 以下の照射で用いる
ことが望ましい。
When the dielectric layer mask is actually used, it is difficult to use a conventional alignment optical system or the like because it is almost transparent to ordinary visible light. As a countermeasure, a metal film may be stacked, but the excimer laser resistance of the metal film is low.
0 mJ / cm 2 or less of what is most to life of the mask, it is desirable to use at 10 mJ / cm 2 following irradiation.

【0149】従って、金属膜を誘電体層に重ねて用いる
ためには、図8に示した配置のみ可能である。実際に誘
電体層に金属膜を重ね合わせと、マスクとしての使い易
さだけでなく、マスクの製造上で有利な点が多い。
Therefore, only the arrangement shown in FIG. 8 is possible in order to use the metal film over the dielectric layer. When a metal film is actually superimposed on a dielectric layer, there are many advantages not only in ease of use as a mask but also in manufacturing the mask.

【0150】多層誘電体多層マスクの製造法としては、
イオンミリング,ドライエッチング等が一般的に用いら
れるが、考慮すべき点はミリングまたはエッチングの前
にレジストパターンを検査,修正することである。
As a method of manufacturing a multilayer dielectric multilayer mask,
Although ion milling and dry etching are generally used, a point to be considered is to inspect and correct the resist pattern before milling or etching.

【0151】特に、多層誘電体層自体を修正することは
困難であるため、レジストパターンの完全な検査,修正
が必要とされる。
In particular, since it is difficult to correct the multilayer dielectric layer itself, a complete inspection and correction of the resist pattern is required.

【0152】現在、この面で確立されているのはCrマ
スクの技術であり、これを多層誘電体層マスクに適用す
ることができる。即ち、基板上に一様に成膜された多層
誘電体層上に金属膜を成膜し、その無欠陥を確認後、通
常のフォトリソグラフィー工程によりパターンを形成す
る。
At present, the technique of the Cr mask has been established in this aspect, and this technique can be applied to a multilayer dielectric layer mask. That is, a metal film is formed on a multilayer dielectric layer uniformly formed on a substrate, and after confirming no defect, a pattern is formed by a normal photolithography process.

【0153】このパターンに欠陥の検査,修正を施し
て、完全な金属膜パターンを得た後、これをレジストパ
ターンとして上記エッチングにより誘電体層のパターン
を形成すればよい。
After the pattern is inspected and corrected for defects to obtain a complete metal film pattern, this is used as a resist pattern to form a pattern of the dielectric layer by the above etching.

【0154】誘電体層の透過エネルギー密度を金属膜の
ダメージ閾値より低く設定し、金属膜パターンを残すこ
とにより通常の露光またはエッチングマスクと同じ扱い
をすることが出来る。
By setting the transmission energy density of the dielectric layer lower than the damage threshold of the metal film and leaving the metal film pattern, it is possible to perform the same treatment as a normal exposure or etching mask.

【0155】また、金属膜を重ねたマスクは低エネルギ
ー密度のアブレーションに好適であることは言うまでも
ない。
It is needless to say that a mask on which a metal film is stacked is suitable for ablation with a low energy density.

【0156】〔第6の目的を達成するための構成〕本発
明の第6の目的である簡単な構成で露光マスクとガラス
基板とを高精度で一合わせする位置合わせ装置を備えた
液晶表示素子の製造装置の構成は下記のとおりである。
[Structure for Achieving the Sixth Object] A liquid crystal display device having an alignment device for aligning an exposure mask and a glass substrate with high accuracy by a simple structure which is a sixth object of the present invention. Is as follows.

【0157】(1)液晶表示素子を構成するガラス基板
等の被加工物に塗布したレジスト膜の形成面に露光マス
クを介してエキシマレーザー光の照射で所定のパターニ
ングを行う液晶被装置において、上記露光マスクの一部
に位置合わせマークを形成し、被加工物と位置的に対応
させて互換できかつ露光マスクの位置合わせマークの投
影部にて螢光を発する基板を備え、この基板の螢光箇所
に基づいて露光マスクと被加工物との位置合わせを行う
ように構成したことを特徴とする。
(1) In a liquid crystal display device, a predetermined pattern is formed by irradiating an excimer laser beam through an exposure mask on a surface on which a resist film applied to a workpiece such as a glass substrate constituting a liquid crystal display element is exposed. A positioning mark is formed on a part of the exposure mask, and a substrate is provided which is compatible with the workpiece in position and emits fluorescence at the projection of the positioning mark of the exposure mask. The present invention is characterized in that the exposure mask and the workpiece are aligned based on the location.

【0158】(2)被加工物のレジスト膜の形成面にフ
ォトマスクを介してエキシマレーザー光とした露光装置
において、上記露光マスクには位置合わせマークを形成
し、上記露光マスクの位置合わせマークの投影部にて螢
光を発するとともに前記加工基板を保持するホルダと、
このホルダの螢光個所に基づいてホルダに対する被加工
基板の位置合わせを行う手段とを備えたことを特徴とす
る。
(2) In an exposure apparatus using an excimer laser beam through a photomask on a surface of a workpiece on which a resist film is formed, an alignment mark is formed on the exposure mask, and the alignment mark of the exposure mask is formed. A holder that emits fluorescent light at the projection unit and holds the processing substrate;
Means for positioning the substrate to be processed with respect to the holder based on the fluorescent portion of the holder.

【0159】〔第6の目的を達成するための構成の作
用〕上記(1)の構成における被加工物と互換できる基
板はエキシマレーザー光によって露光マスクの位置合わ
せマークを投影させ、その投影個所において螢光を発す
る。
[Operation of Configuration for Achieving the Sixth Object] In a substrate compatible with the workpiece in the configuration of (1) above, an alignment mark of an exposure mask is projected by an excimer laser beam. Fluorescent.

【0160】この蛍光に基づき、被加工物と位置的に対
応して配置される上記基板に投影されて目視できる位置
合わせマークは可視可能となり、従来の可視光の投影と
全く同等の位置合わせ効果を得ることができる。
Based on the fluorescent light, the alignment mark projected on the above-mentioned substrate which is arranged in a position corresponding to the workpiece can be visually recognized, and the alignment effect is completely equivalent to that of the conventional projection of visible light. Can be obtained.

【0161】したがって、被加工物に対する露光マスク
の位置合わせが簡単な構成で達成できる。
Therefore, alignment of the exposure mask with respect to the workpiece can be achieved with a simple configuration.

【0162】また、上記(2)の構成によれば、被加工
物を保持するホルダに露光マスクの位置合わせマークが
投影されその投影個所において螢光を発する。
According to the above configuration (2), the alignment mark of the exposure mask is projected on the holder for holding the workpiece, and fluorescence is emitted at the projected location.

【0163】そして、この位置合わせマークが投影され
るホルダに保持された被加工物を当該投影光による蛍光
の発光箇所に基づいて該ホルダと露光マスクとの位置合
わせが可能となる。
Then, the workpiece held by the holder on which the alignment mark is projected can be positioned between the holder and the exposure mask based on the location of the fluorescent light emitted by the projection light.

【0164】〔第7の目的を達成するための構成〕 (1)エキシマレーザー光によるアブレーション加工で
発生するデブリスはエキシマレーザーの照射部位(加工
部位)に層流を形成し、または(2)ノズルを配置して
気体を吹き付けて除去したり、あるいは(3)当該照射
部位に管状のノズルを単数または複数配置し、若しくは
エキシマレーザー光の照射領域(加工領域)を囲む環状
の吸引ノズルを爆発雲(ブルーム)の速度が吸引の流速
より遅くなる被加工物上の位置に設定して用いることに
よって吸引除去する。
[Structure for Achieving the Seventh Object] (1) Debris generated by ablation processing using excimer laser light forms a laminar flow in the excimer laser irradiation area (processing area), or (2) nozzle And (3) arranging one or more tubular nozzles at the irradiation site, or forming an explosion cloud with an annular suction nozzle surrounding an irradiation region (working region) of excimer laser light. By setting and using a position on the workpiece where the speed of the (bloom) is lower than the flow speed of the suction, the suction is removed.

【0165】上記(3)の吸引によるデブリス除去装置
は、エキシマレーザー光を透過する石英材等よりなる入
射窓と、この入射窓に対向して被加工物の加工領域に近
接した開口を有する底板と、排気系に接続する排気口
と、前記入射窓と前記底板の間の空間と前記排気口の間
に形成したノズル構造を備える。
The debris removing device by suction described in (3) is a bottom plate having an entrance window made of quartz or the like that transmits excimer laser light, and a bottom plate having an opening opposed to the entrance window and close to a processing region of a workpiece. An exhaust port connected to an exhaust system, and a nozzle structure formed between the exhaust port and a space between the entrance window and the bottom plate.

【0166】上記(3)のデブリス除去装置は、エキシ
マレーザー光を照射するアブレーション加工部に臨んだ
位置に真空吸引装置を具備し、前記アブレーションで生
じたデブリスを吸引して除去することを特徴とする。
The debris removing device of the above (3) is provided with a vacuum suction device at a position facing an ablation processing portion for irradiating an excimer laser beam, and removes debris generated by the ablation by suction. I do.

【0167】また、上記真空吸引装置に少なくとも1つ
の管状ノズルを備え、この管状ノズルをアブレーション
によるプルームの速度が真空吸引の流速より遅くなる被
加工物上の位置に設置する。
Further, the above-mentioned vacuum suction device is provided with at least one tubular nozzle, and this tubular nozzle is installed at a position on the workpiece where the speed of the plume by ablation is lower than the flow rate of vacuum suction.

【0168】さらに、上記真空吸引装置にアブレーショ
ン加工部を囲む環状の吸引ノズルを備え、アブレーショ
ンによるプルームの速度が真空吸引の流速より遅くなる
被加工物上の位置に設置する。
Further, the vacuum suction device is provided with an annular suction nozzle surrounding the ablation portion, and is installed at a position on the workpiece where the speed of the plume due to ablation is lower than the flow rate of vacuum suction.

【0169】そして、上記真空吸引装置にエキシマレー
ザー光を透過する石英材よりなる入射窓と、被加工物の
アブレーション加工部の領域より略2mm以上広くかつ
入射窓と対向する出射口を有する底板と、排気系に接続
する排気口と、入射窓と前記底板との間の空間と前記排
気口の間でエキシマレーザー光の光路から外れた部分で
の流速が25m/s以上となるノズル状構造を備え、底
板を被加工物から略1mm以下の間隔をもって設置す
る。
The vacuum suction device has an entrance window made of a quartz material that transmits excimer laser light, and a bottom plate having an exit port which is wider than the area of the ablation portion of the workpiece by about 2 mm and faces the entrance window. An exhaust port connected to an exhaust system, and a nozzle-like structure in which a flow velocity at a portion deviating from an optical path of excimer laser light between the space between the entrance window and the bottom plate and the exhaust port is 25 m / s or more. The bottom plate is provided at an interval of about 1 mm or less from the workpiece.

【0170】〔第7の目的を達成するための構成の作
用〕前記したように、エキシマレーザー光の照射による
アブレーションは、高いエネルギー密度を持つ紫外エキ
シマレーザー光が物質に照射されると、当該レーザー光
の当たった部分の物質が光分解して飛散する現象と定義
される。なお、このときの光分解(解裂)は爆発状態で
あり、デブリスは爆発雲(ブルーム)となって飛散す
る。
[Function of Configuration for Achieving the Seventh Object] As described above, ablation by irradiation of excimer laser light is performed when ultraviolet excimer laser light having a high energy density is irradiated on a substance. It is defined as the phenomenon in which the material exposed to light is photolyzed and scattered. At this time, the photolysis (cleavage) is in an explosion state, and the debris scatters as an explosion cloud (bloom).

【0171】従って、このアブレーション現象を利用
し、例えば、あるパターンをマスクにして、これをエキ
シマレーザー光で照明し、被加工物の表面に結像すれ
ば、上記のマスクパターンの通りの形状が表面加工物の
表面に形成されることになる。
Therefore, utilizing this ablation phenomenon, for example, by using a certain pattern as a mask and illuminating it with excimer laser light to form an image on the surface of the workpiece, the shape according to the above mask pattern can be obtained. It will be formed on the surface of the surface work.

【0172】可視光以上の波長のレーザー光では、レー
ザー光の照射による物質の分解は、主として熱過程(熱
分解)によって起こるが、エキシマレーザー光を用いた
場合は、特に多くの有機物に対しては化学結合を直接切
断する非熱過程により分解するため、現状では主として
マイクロマシニング等の超精密加工の分野で利用されて
いる。
In the case of laser light having a wavelength of visible light or longer, the decomposition of a substance by irradiation with the laser light mainly occurs by a thermal process (thermal decomposition). However, when excimer laser light is used, particularly for many organic substances, At present, it is mainly used in the field of ultra-precision processing such as micromachining because it is decomposed by a non-thermal process of directly breaking chemical bonds.

【0173】実際には、このエキシマレーザー光のアブ
レーション現象を利用した加工技術は、上記マイクロマ
シニングの分野のみならず、TFT等の製造における薄
膜成形プロセスにも適用することが可能であり、アブレ
ーションに適合したレエジスト材を選ぶことにより、従
来のフォトリソグラフィー技術を用いた露光と現像のプ
ロセスを同時に行うことができるアブレーション現像、
同じくアブレーション剥離等への応用も考えられてい
る。
Actually, the processing technique utilizing the ablation phenomenon of excimer laser light can be applied not only to the above-mentioned field of micromachining but also to a thin film forming process in the manufacture of TFTs and the like. Ablation development, which allows simultaneous exposure and development processes using conventional photolithography technology, by selecting a suitable resist material
Similarly, application to ablation peeling or the like is also considered.

【0174】アブレーション現象は20〜30nsのパ
ルス幅のエキシマレーザー光が高エネルギー密度で物質
を光分解するので、上記したように、一種の爆発現象と
理解される。
The ablation phenomenon is understood as a kind of explosion phenomenon, as described above, because an excimer laser beam having a pulse width of 20 to 30 ns photodecomposes a substance at a high energy density.

【0175】図10はエキシマレーザー光のパルスにデ
ィレイ同期した色素レーザー(パルス幅約5ns)によ
るアブレーション現象のシャドウグラフを模式的に示す
アブレーション現象の説明図であって、15a〜15f
はエキシマレーザー光の照射により生じたデブリスの振
る舞いの概念形状、16,16’はショックウエーブ、
17は被加工物を示す。
FIG. 10 is an explanatory view of an ablation phenomenon schematically showing a shadow graph of an ablation phenomenon by a dye laser (pulse width: about 5 ns) which is delay-synchronized with a pulse of an excimer laser beam.
Is the conceptual shape of the behavior of debris generated by irradiation of excimer laser light, 16, 16 'are shock waves,
Reference numeral 17 denotes a workpiece.

【0176】同図はノボラック系の樹脂に波長248n
m、エネルギー密度100mJ/cm2 のエキシマレー
ザー光を照射した場合である。
The figure shows that novolak resin has a wavelength of 248 n.
m, an excimer laser beam having an energy density of 100 mJ / cm 2 .

【0177】まず、被加工物17の表面に上記のエキシ
マレーザー光を照射すると、(a)に示すように被加工
物17のエキシマレーザー光の照射領域からデブリスが
放出された初期状態の浮き上がり15aが生じる。
First, when the surface of the workpiece 17 is irradiated with the above-described excimer laser light, as shown in FIG. 17A, the lift 15a in the initial state in which debris is emitted from the area of the workpiece 17 irradiated with the excimer laser light. Occurs.

【0178】放出された気体または軽い微粒子からなる
デブリスによってショックウエーブ16が形成される。
The shock wave 16 is formed by the released gas or debris composed of light fine particles.

【0179】ショックウエーブ16のフロントの速度
は、0.2〜0.4μs以下のディレイ時間では1.5
km/s程度の超音速であるが、これが(b)の1μs
後になると通常の音速のレベルのショックウエーブ1
6’となる。
The front speed of the shock wave 16 is 1.5 at a delay time of 0.2 to 0.4 μs or less.
Although the supersonic speed is about km / s, this is 1 μs in (b).
Later on, shockwave 1 at normal sound speed level
6 '.

【0180】このショックウエーブのウエーブフロント
の内側は高い圧力で、これによりデブリス15bの主体
である比較的重い粒子が抑え込められているが、(c)
の10μs位の経過時点では内部の圧力が急激に減少す
るためにデブリス15cは上昇を始め、(d)の20μ
s位後から所謂プルームと呼ばれる茸雲状の噴煙15d
が観察される。
A high pressure is applied to the inside of the wave front of the shock wave, whereby relatively heavy particles, which are the main components of the debris 15b, are suppressed.
Since about 10 μs elapses, the internal pressure suddenly decreases, so that the debris 15 c starts to rise, and as shown in FIG.
Mushroom cloud-shaped plume 15d called so-called plume after s position
Is observed.

【0181】このプルーム15dは、時間の経過に従っ
て(e)の15e、(f)の15fのように形成され
る。
This plume 15d is formed like 15e in (e) and 15f in (f) over time.

【0182】このプルームの空気中での上昇速度、およ
び高さは前記の条件で、100μsのディレイタイムに
おいて、各々20m/s、および約3mmである。入射
エネルギー密度が300mJ/cm2 の場合、アブレー
ションのレートは約3倍となるが、プルームの高さ、上
昇速度は高々1.5倍程度である。
The rising speed and the height of the plume in the air are 20 m / s and about 3 mm, respectively, at a delay time of 100 μs under the above conditions. When the incident energy density is 300 mJ / cm 2 , the rate of ablation is about three times, but the height and ascending speed of the plume are at most about 1.5 times.

【0183】以上のアブレーション現象の挙動は被加工
材料によって少しずつ異なり、明確な茸雲状の噴煙が観
察されないといった様な変化はあり、特に定量的な値は
当然材料によって変わってくるが、上記は300mJ/
cm2 以下の一つの目安である。
The behavior of the above-mentioned ablation phenomenon slightly changes depending on the material to be processed, and there is such a change that a clear mushroom cloud-like plume is not observed. In particular, the quantitative value naturally depends on the material. Is 300mJ /
It is one measure of cm 2 or less.

【0184】すなわち、エキシマレーザー光を照射する
アブレーション加工部に臨んだ位置に前記アブレーショ
ンで生じたデブリスを吸引して除去する真空吸引装置を
具備することにより、被加工物の表面に当該デブリスが
付着したり、後続のレーザーパルスのエネルギーを減殺
させることがない。
That is, by providing a vacuum suction device for suctioning and removing debris generated by the ablation at a position facing the ablation processing portion for irradiating the excimer laser beam, the debris adheres to the surface of the workpiece. Or reduce the energy of subsequent laser pulses.

【0185】また、少なくとも1つの管状ノズルを備え
て、アブレーションによるプルームの速度が真空吸引の
流速より遅くなる被加工物上の位置に上記の真空吸引装
置を設置したことにより、デブリスを効率よく除去する
ことができる。
[0185] In addition, debris is efficiently removed by providing at least one tubular nozzle and installing the above vacuum suction device at a position on the workpiece where the speed of the plume by ablation is lower than the flow speed of vacuum suction. can do.

【0186】さらに、アブレーション加工部を囲む環状
の吸引ノズルを備えることにより、アブレーションによ
るプルームの速度が真空吸引の流速より遅くなる被加工
物上の位置に上記の真空吸引装置を設置したことによ
り、デブリスがさらに効率よく除去される。
Further, by providing an annular suction nozzle surrounding the ablation processing section, the vacuum suction device is installed at a position on the workpiece where the speed of the plume by ablation is lower than the flow rate of vacuum suction. Debris is more efficiently removed.

【0187】そして、上記の真空吸引装置をエキシマレ
ーザー光を透過する石英材よりなる入射窓と、被加工物
のアブレーション加工部の領域より略2mm以上広くか
つ入射窓と対向する出射口を有する底板と、排気系に接
続する排気口とから構成し、入射窓と底板との間の空間
と排気口の間でエキシマレーザー光の光路から外れた部
分での流速が25m/s以上となるノズル状構造を備
え、底板を被加工物から略1mm以下の間隔をもって設
置したことにより、デブリスがさらに効率よく除去でき
る。
[0187] The above vacuum suction device is provided with a bottom plate having an entrance window made of quartz material transmitting the excimer laser beam and an exit port which is wider than the area of the ablation portion of the workpiece by at least 2 mm and faces the entrance window. And an exhaust port connected to the exhaust system, and a nozzle having a flow rate of 25 m / s or more at a portion deviating from the optical path of the excimer laser light between the exhaust port and the space between the entrance window and the bottom plate. The debris can be more efficiently removed by providing the structure and disposing the bottom plate at an interval of about 1 mm or less from the workpiece.

【0188】[0188]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示した実施例を参照して詳細に説明する。図11は本
発明を適用するアクティブ・マトリクス方式のカラー液
晶表示装置の一画素近傍の構成を説明する平面図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 11 is a plan view illustrating a configuration in the vicinity of one pixel of an active matrix type color liquid crystal display device to which the present invention is applied.

【0189】同図に示したように、各画素は隣接する2
本の走査信号線(ゲート信号線または水平信号線)GL
(ゲートライン)と、隣接する2本の映像信号線(ドレ
イン信号線または垂直信号線)DL(データライン)と
の交差領域内(4本の信号線で囲まれた領域内)に配置
されている。
As shown in FIG. 28, each pixel has two adjacent pixels.
Scanning signal lines (gate signal lines or horizontal signal lines) GL
(A gate line) and an adjacent video signal line (drain signal line or vertical signal line) DL (data line) in an intersecting region (in a region surrounded by four signal lines). I have.

【0190】各画素は薄膜トランジスタTFT(TFT
1,TFT2)、透明な画素電極ITO1および保持容
量素子Cadd (付加容量)を含む。走査信号線GLは図
では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されてい
る。また、映像信号線DLは上下方向に延在し、左右方
向に複数本配置されている。
Each pixel is a thin film transistor TFT (TFT).
1, TFT2), a transparent pixel electrode ITO1, and a storage capacitor Cadd (additional capacitor). The scanning signal lines GL extend in the left-right direction in the figure, and a plurality of scanning signal lines GL are arranged in the up-down direction. The video signal lines DL extend in the up-down direction, and a plurality of video signal lines DL are arranged in the left-right direction.

【0191】なお、SD1はソース電極、SD2はドレ
イン電極、BMはブラックマトリクス、FILはカラー
フィルタである。
Note that SD1 is a source electrode, SD2 is a drain electrode, BM is a black matrix, and FIL is a color filter.

【0192】また、図12は図11の3−3線に沿って
切断した要部断面図であって、液晶層LCを基準にして
下部透明ガラス基板SUB1側には薄膜トランジスタT
FTおよび透明画素電極ITO1が形成され、上部透明
ガラス基板SUB2側にはカラーフィルタFIL、遮光
膜すなわちブラックマトリクスBMが形成されている。
この上部透明ガラス基板を一般にカラーフィルタ基板と
称する。
FIG. 12 is a sectional view taken along the line 3-3 in FIG. 11, and shows a thin film transistor T on the lower transparent glass substrate SUB1 side with respect to the liquid crystal layer LC.
An FT and a transparent pixel electrode ITO1 are formed, and a color filter FIL and a light shielding film, that is, a black matrix BM are formed on the upper transparent glass substrate SUB2 side.
This upper transparent glass substrate is generally called a color filter substrate.

【0193】透明ガラス基板SUB1、SUB2の両面
にはディップ処理等によって形成された酸化シリコン膜
SIOが設けられている。
A silicon oxide film SIO formed by dipping or the like is provided on both surfaces of the transparent glass substrates SUB1 and SUB2.

【0194】上部透明ガラス基板SUB2の内側(液晶
層LC側)の表面には、ブラックマトリクスBM、カラ
ーフィルタFIL、保護膜PSV2、共通透明画素電極
ITO2(COM)および上部配向膜ORI2が順次積
層して設けられている。
On the inner surface (the liquid crystal layer LC side) of the upper transparent glass substrate SUB2, a black matrix BM, a color filter FIL, a protective film PSV2, a common transparent pixel electrode ITO2 (COM), and an upper alignment film ORI2 are sequentially laminated. It is provided.

【0195】従来の液晶表示素子用カラーフィルタの製
造法は、Cr等の金属膜でブラックマトリクスBMを形
成する部分を除いて、現像機能を持つ材料を露光,現像
により、また、現像機能を持たない材料を用いる場合は
リフトオフ等の手段によりパターン形成を行っている。
In a conventional method of manufacturing a color filter for a liquid crystal display element, a material having a developing function is exposed and developed, except for a portion where a black matrix BM is formed of a metal film of Cr or the like. When using no material, pattern formation is performed by means such as lift-off.

【0196】これに対し、本発明では、液晶表示素子を
構成する下部透明ガラス基板SUB1およびカラーフィ
ルタFILや遮光膜すなわちブラックマトリクスBMが
形成される上部透明ガラス基板SUB2の各薄膜のパタ
ーニングは、エキシマレーザー光のアブレーション現象
を利用した加工で形成することで、高精度の液晶表示装
置を製造することができる。
On the other hand, in the present invention, the patterning of each thin film of the lower transparent glass substrate SUB1 constituting the liquid crystal display element and the upper transparent glass substrate SUB2 on which the color filter FIL and the light-shielding film, that is, the black matrix BM are formed, is performed by the excimer patterning. A high-precision liquid crystal display device can be manufactured by forming by processing utilizing the ablation phenomenon of laser light.

【0197】図13、図14および図15は下部透明ガ
ラス基板にTFTを構成する薄膜多層構造のパターニン
グによる形成工程の説明図である。なお、各図中、第1
フォト、第2フォト、・・・は被加工薄膜を覆ってレジ
スト膜を塗布し、これを露光マスクを介してエキシマレ
ーザー光を照射する本発明による露光/現像一体プロセ
スを示す。また、各図の左側は図12のTFT部分、右
側は端子引出し部分、中央はプロセスの説明である。
FIG. 13, FIG. 14, and FIG. 15 are explanatory views of a forming process by patterning a thin film multilayer structure constituting a TFT on a lower transparent glass substrate. In each figure, the first
Photo, second photo,... Show an integrated exposure / development process according to the present invention in which a resist film is applied to cover the thin film to be processed, and this is irradiated with excimer laser light through an exposure mask. Also, the left side of each figure is a TFT part in FIG. 12, the right side is a terminal lead-out part, and the center is a description of the process.

【0198】工程A(図13) まず、7059ガラス(商品名)からなる下部透明ガラ
ス基板SUB1の両面に酸化シリコン膜SIOをディッ
プ処理により形成した後、500°C、60分間のベー
キングを行う。下部透明ガラス基板SUB1の上に膜厚
が1100Åのクロムからなる第1導電膜g1をスパッ
タリングにより成膜し、この上にレジストを塗布してエ
キシマレーザー光を用いた第1フォト工程を実行してレ
ジストパターンを形成する。
Step A (FIG. 13) First, after a silicon oxide film SIO is formed on both surfaces of a lower transparent glass substrate SUB1 made of 7059 glass (trade name) by dipping, baking is performed at 500 ° C. for 60 minutes. A first conductive film g1 made of chromium having a film thickness of 1100 ° is formed on the lower transparent glass substrate SUB1 by sputtering, a resist is coated thereon, and a first photo process using excimer laser light is performed. A resist pattern is formed.

【0199】次に、エッチング液として硝酸第2セリウ
ムアンモニウム溶液で第1導電膜g1を選択的にウエッ
トエッチングする。これによって、ゲート端子GTM、
ドレイン端子DTM、ゲート端子GTMを接続する陽極
酸化バスラインSHg、ドレイン端子DTMを短絡する
バスラインSHd、陽極酸化バスラインSHgに接続さ
れた陽極酸化パッド(図示せず)を形成する。
Next, the first conductive film g1 is selectively wet-etched with a ceric ammonium nitrate solution as an etchant. Thereby, the gate terminal GTM,
An anodized bus line SHg for connecting the drain terminal DTM and the gate terminal GTM, a bus line SHd for short-circuiting the drain terminal DTM, and an anodized pad (not shown) connected to the anodized bus line SHg are formed.

【0200】工程B(図13) 膜厚が2800ÅのAl−Pd、Al−Si、Al−S
i−Ti、Al−Si−Cu等からなる第2導電膜g2
をスパッタリングにより形成する。レジストを塗布し、
エキシマレーザー光を用いた第2フォト工程を実行して
レジストパターンを形成する。
Step B (FIG. 13) Al-Pd, Al-Si, Al-S having a thickness of 2800 °
Second conductive film g2 made of i-Ti, Al-Si-Cu, or the like
Is formed by sputtering. Apply resist,
A second photo process using excimer laser light is performed to form a resist pattern.

【0201】次に、リン酸と硝酸と氷酢酸で第2導電膜
g2を選択てきにエッチングする。工程C (図13) そして、陽極酸化用マスクAOの第3フォト工程を実行
し、レジストパターンを形成する。次に、3%酒石酸を
アンモニアによりPH6.25±0.05に調整した溶
液をエチレングリコール液で1:9に希釈した液からな
る陽極酸化液中に基板SUB1を浸漬し、化成電流密度
が0.5mA/cm2 になるように調整する(定電流化
成)。
Next, the second conductive film g2 is selectively etched with phosphoric acid, nitric acid and glacial acetic acid. Step C (FIG. 13) Then, a third photo step of the anodic oxidation mask AO is performed to form a resist pattern. Next, the substrate SUB1 was immersed in an anodic oxidation solution consisting of a solution in which 3% tartaric acid was adjusted to pH 6.25 ± 0.05 with ammonia and diluted 1: 9 with an ethylene glycol solution. It is adjusted to be 0.5 mA / cm 2 (constant current formation).

【0202】次に、所定の膜厚のAl2 3 が得られる
のに必要な化成電圧125Vに達するまでの陽極酸化を
行う。その後、この状態で数10分保持するのが望まし
い(定電圧化成)。これは、均一なAl2 3 膜を得る
上で大事なことである。これによって、第2導電膜g2
が陽極酸化され、走査信号線GL、ゲート電極GT、お
よび電極PL1上に膜厚が1800Åの陽極酸化膜AO
Fが形成される。
Next, anodic oxidation is performed until the formation voltage 125 V necessary for obtaining Al 2 O 3 of a predetermined thickness is obtained. Thereafter, it is desirable to hold this state for several tens of minutes (constant voltage formation). This is important for obtaining a uniform Al 2 O 3 film. Thereby, the second conductive film g2
Is anodized to form an anodic oxide film AO having a thickness of 1800 ° on the scanning signal line GL, the gate electrode GT, and the electrode PL1.
F is formed.

【0203】工程D(図14) プラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が2000Åの窒化Si膜を形
成し、プラズマCVD装置にシランガス、水素ガスを導
入して、膜厚が2000Åのi型非晶質Si膜を成膜し
た後、プラズマCVD装置に水素ガス、ホスフィンガス
を導入して、膜厚が300ÅのN(+)型非晶質Si膜
を形成する。
Step D (FIG. 14) An ammonia gas, a silane gas, and a nitrogen gas are introduced into a plasma CVD apparatus to form a 2000-nm-thick Si nitride film, and a silane gas and a hydrogen gas are introduced into the plasma CVD apparatus. After forming an i-type amorphous Si film having a thickness of 2000 °, hydrogen gas and phosphine gas are introduced into a plasma CVD apparatus to form an N (+)-type amorphous Si film having a thickness of 300 °. .

【0204】工程E(図14) レジストを塗布し、エキシマレーザー光を用いた第4フ
ォト工程を実行し、レジストパターンを形成する。次
に、ドライエッチングガスとしてSF6 、CCl4 を使
用してN(+)型非晶質Si膜を選択的にエッチングす
ることにより、i型半導体層ASの島を形成する。
Step E (FIG. 14) A resist is applied, and a fourth photo step using excimer laser light is performed to form a resist pattern. Next, an island of the i-type semiconductor layer AS is formed by selectively etching the N (+)-type amorphous Si film using SF 6 and CCl 4 as a dry etching gas.

【0205】工程F(図14) レジストを塗布し、エキシマレーザー光を用いた第5フ
ォト工程を実行し、レジストパターンを形成する。次
に、ドライエッチングガスとしてSF6 を使用して、窒
化Si膜を選択的にエッチングする。
Step F (FIG. 14) A resist is applied, and a fifth photo step using excimer laser light is performed to form a resist pattern. Next, the Si nitride film is selectively etched using SF 6 as a dry etching gas.

【0206】工程G(図15) 膜厚が1400ÅのITO膜からなる第1導電膜d1を
スパッタリングし、レジストを塗布してエキシマレーザ
ー光を用いた第6フォト工程を実行し、レジストパター
ンを形成する。次に、塩酸と硝酸の混合液をエッチング
液として第1導電膜d1を選択的にエッチングすること
により、ゲート端子GTM、ドレイ端子DTMの最上層
および透明画素電極ITO1を形成する。
Step G (FIG. 15) A first conductive film d1 made of an ITO film having a thickness of 1400 ° is sputtered, a resist is applied, and a sixth photo step using excimer laser light is executed to form a resist pattern. I do. Next, the first conductive film d1 is selectively etched using a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid as an etchant, thereby forming the gate terminal GTM, the uppermost layer of the drain terminal DTM, and the transparent pixel electrode ITO1.

【0207】工程H(図15) 膜厚が600ÅのCrからなる第2導電膜d2をスパッ
タリングで形成し、さらに、膜厚が4000ÅのAl−
Pd、Al−Si、Al−Si−Ti、Al−Si−C
u等からなる第3導電膜g3をスパッタリングにより形
成する。レジストを塗布し、エキシマレーザー光を用い
た第7フォト工程を実行してレジストパターンを形成す
る。
Step H (FIG. 15) A second conductive film d2 made of Cr having a thickness of 600 .ANG. Is formed by sputtering, and a second conductive film d2 having a thickness of 4000 .ANG.
Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-C
A third conductive film g3 made of u or the like is formed by sputtering. A resist is applied, and a seventh photo process using excimer laser light is performed to form a resist pattern.

【0208】第3導電膜g3を工程Bと同様の液を用い
てエッチングし、また、第2導電膜d2を工程Aと同様
の液を用いてエッチングして、映像信号線DL、ソース
電極SD1、ドレイン電極SD2を形成する。次に、ド
ライエッチング装置にCCl4 、SF6 を導入してN
(+)型非晶質Si膜をエッチングすることにより、ソ
ースとドレイン間のN(+)型半導体層d0を選択的に
除去する。
The third conductive film g3 is etched using the same liquid as in step B, and the second conductive film d2 is etched using the same liquid as in step A, so that the video signal line DL and the source electrode SD1 are etched. Then, a drain electrode SD2 is formed. Next, CCl 4 and SF 6 are introduced into the dry etching apparatus to
The N (+) type semiconductor layer d0 between the source and the drain is selectively removed by etching the (+) type amorphous Si film.

【0209】工程I(図15) プラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が1μmの窒化Si膜を形成す
る。レジストを塗布し、エキシマレーザー光を用いた第
8フォト工程を実行し、レジストパターンを形成する。
次に、ドライエッチングガスとしてSF6 を使用した写
真蝕刻技術で窒化Si膜を選択的にエッチングすること
により、保護膜PSV1を形成する。
Step I (FIG. 15) An ammonia gas, a silane gas, and a nitrogen gas are introduced into a plasma CVD apparatus to form a 1 μm-thick Si nitride film. A resist is applied, and an eighth photo process using excimer laser light is performed to form a resist pattern.
Next, the protective film PSV1 is formed by selectively etching the Si nitride film by a photolithography technique using SF 6 as a dry etching gas.

【0210】上記の如く、金属膜のエッチングにはウエ
ットエッチングを、半導体膜や絶縁膜のエッチングには
ドライエッチングを採用している。
As described above, wet etching is used for etching a metal film, and dry etching is used for etching a semiconductor film and an insulating film.

【0211】なお、各フォト工程後のレジスト膜の剥離
は、エネルギーを絞ったエキシマレーザー光を全面照射
することで行われ、従来のような剥離材を用いたウエッ
ト処理は行わない。
The resist film after each photo step is stripped by irradiating the entire surface with excimer laser light with reduced energy, and does not perform the conventional wet processing using a stripping material.

【0212】カラーフィルタ側の基板PSV2の薄膜加
工も同様に、ブラックマスク材料、カラーフィルタ材料
の塗布と露光マスクを用いたエキシマレーザー光による
フォト工程で行われる。
Similarly, the thin film processing of the substrate PSV2 on the color filter side is performed by applying a black mask material and a color filter material and performing a photo process using excimer laser light using an exposure mask.

【0213】このように、本発明によれば、レジストの
現像、剥離に液体を用いないため、工程の簡素化と環境
への影響を無くすことができると共に、液晶表示素子の
各基板を低コストで製造できる。
As described above, according to the present invention, since no liquid is used for developing and stripping the resist, the process can be simplified and the effect on the environment can be eliminated, and each substrate of the liquid crystal display element can be manufactured at low cost. It can be manufactured by

【0214】次に、エキシマレーザー光を用いた露光/
現像装置の実施例を説明する。
Next, exposure using excimer laser light /
An embodiment of the developing device will be described.

【0215】図16は本発明による液晶表示素子の製造
方法に使用する露光機の光学系の概略を説明する模式図
であって、1はエキシマレーザー、2は照明光学系、
2’は反射ミラー、11aはX−Yマスクテーブル、8
は結像レンズ系、11bはX−Y基板テーブル、7は露
光マスク(但し、多層膜面は下側)、10は基板であ
る。
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the outline of the optical system of an exposure machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, wherein 1 is an excimer laser, 2 is an illumination optical system,
2 'is a reflection mirror, 11a is an XY mask table, 8
Denotes an imaging lens system, 11b denotes an XY substrate table, 7 denotes an exposure mask (however, a multilayer film surface is on the lower side), and 10 denotes a substrate.

【0216】露光光源であるエキシマレーザー1は、波
長308nm、出力800mJのレーザー光を繰り返し
周波数350Hzで発振する。照明光学系2は与えられ
た形状内で均一な強度分布を持つ様にビームプロファイ
ルを整形するホモジナイザー光学系で、ミラー2’を介
してX−Yマスクテーブル11a上に設置された露光マ
スク7を照明する。
The excimer laser 1 as an exposure light source oscillates a laser beam having a wavelength of 308 nm and an output of 800 mJ at a repetition frequency of 350 Hz. The illumination optical system 2 is a homogenizer optical system that shapes a beam profile so as to have a uniform intensity distribution within a given shape. The illumination optical system 2 uses an exposure mask 7 installed on an XY mask table 11a via a mirror 2 ′. Light up.

【0217】露光マスク7は誘電体多層膜マスクであ
り、エキシマレーザー光はこの露光マスク7を例えば4
mm×90mmのスリット状に照明する。
The exposure mask 7 is a dielectric multilayer film mask.
Illuminate in the form of a slit of mm × 90 mm.

【0218】結像レンズ系8は1:1のテレセントリッ
ク対称レンズからなり、口径120mmφ、NA=0.
1であり、露光マスク7の開口パターン像をX−Y基板
テーブル6上に設置した基板10に投射する。結像レン
ズ系8の構成によって、露光マスク7の開口パターンと
基板10上の像は鏡像の関係にある。
The imaging lens system 8 is composed of a 1: 1 telecentric symmetric lens, having an aperture of 120 mmφ, NA = 0.
1, the aperture pattern image of the exposure mask 7 is projected onto the substrate 10 placed on the XY substrate table 6. Due to the configuration of the imaging lens system 8, the opening pattern of the exposure mask 7 and the image on the substrate 10 have a mirror image relationship.

【0219】X−Y基板テーブル11bは最大900m
m×700mmサイズの基板を搭載できる。また、X−
Yマスクテーブル11aは最大650mm×650mm
サイズ(650□)の露光のマスクを搭載することがで
きる。
The XY substrate table 11b has a maximum length of 900 m.
A substrate having a size of mx 700 mm can be mounted. Also, X-
Y mask table 11a is up to 650mm x 650mm
An exposure mask having a size (650 square) can be mounted.

【0220】本実施例では、800mm×450mmサ
イズのガラス基板にピクセル(画素)ピッチ0.12m
m、1024×(1920×3)の画素の表示部をもつ
TFT層を構成した。表示部の面積は368.64mm
×691.2mm、すなわち対角78.7cm(31イ
ンチ)である。
In this embodiment, a pixel (pixel) pitch of 0.12 m is formed on a glass substrate having a size of 800 mm × 450 mm.
m, a TFT layer having a display portion of 1024 × (1920 × 3) pixels was formed. The display area is 368.64 mm
X 691.2 mm, or 31 inches (78.7 cm) diagonal.

【0221】この露光/現像装置を具体化したものが前
記図3に示した。
FIG. 3 shows an embodiment of this exposure / development apparatus.

【0222】エキシマレーザーの出力光の面積は小さい
ので、露光マスクへの照射光はスリット状に形成し、露
光マスクとガラス基板とを相対的に移動させて全表示面
積を完成させる。実際の表示面の大部分は画素の繰り返
し部分であり、分割の単位をこの繰り返し部分をこの単
位で分割する。
Since the area of the output light of the excimer laser is small, the irradiation light to the exposure mask is formed in a slit shape, and the exposure mask and the glass substrate are relatively moved to complete the entire display area. Most of the actual display surface is a repeated portion of a pixel, and a unit of division is divided by this unit.

【0223】図17は本発明の液晶表示素子の製造方法
におけるステップ−スキャン用露光マスクのための基板
パターンの分割原理の説明図であって、10はガラス基
板、10aは画素部、10bと10cは端子部、〜
は分割領域を示す。
FIG. 17 is an explanatory view of the principle of dividing a substrate pattern for a step-scan exposure mask in the method of manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention, where 10 is a glass substrate, 10a is a pixel portion, 10b and 10c. Is the terminal, ~
Indicates a divided area.

【0224】ここで、基板側の各分割領域、、
は、同一の繰り返しパターンからなり、画素部10aと
上下の端子部10c、10c’から構成される。また、
分割領域は、左側の端子部近傍のパターン10b、分
割領域は、右側の端子部近傍のパターン10b’から
構成される。
Here, each divided area on the substrate side,
Have the same repeating pattern, and are composed of a pixel portion 10a and upper and lower terminal portions 10c and 10c '. Also,
The divided region includes a pattern 10b near the left terminal portion, and the divided region includes a pattern 10b ′ near the right terminal portion.

【0225】図18は本発明による液晶表示素子の製造
方法において使用される露光マスクの構成例を模式的に
説明する平面図であって、露光マスクの多層膜面側から
みた図である。
FIG. 18 is a plan view schematically illustrating an example of the configuration of an exposure mask used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, and is a view as seen from the multilayer film side of the exposure mask.

【0226】同図において、7は露光マスクで、本実施
例では3種類の開口パターンが形成されている。すなわ
ち、第1の開口パターン部分は画素部10aに対応する
開口パターン7aと上下の端子部10c、10c’に対
応する開口パターン7c、7c’とが合成された部分
で、露光時には、基板の分割領域、、に対応し
て、Y軸方向にシフトさせ、同一パターンを3回繰り返
して露光する。
In the figure, reference numeral 7 denotes an exposure mask, and in this embodiment, three types of opening patterns are formed. That is, the first opening pattern portion is a portion where the opening pattern 7a corresponding to the pixel portion 10a and the opening patterns 7c and 7c 'corresponding to the upper and lower terminal portions 10c and 10c' are combined. The same pattern is shifted three times in the Y-axis direction in accordance with the area, and the exposure is repeated three times.

【0227】第2の開口パターン部分は、端子部近傍の
パターン10bに対応する開口パターン7b部分、第3
の開口パターン部分は、端子部近傍のパターン10b’
に対応する開口パターン7b’部分が石英基板上に形成
されている。
The second opening pattern portion corresponds to the opening pattern 7b corresponding to the pattern 10b near the terminal portion, and the third opening pattern portion corresponds to the third opening pattern portion.
Of the opening pattern portion is a pattern 10b 'near the terminal portion.
Is formed on a quartz substrate.

【0228】12aは前記第1の開口パターン部分を照
射している状態のエキシマレーザー光、12bは前記第
2の開口パターン部分を照射している状態のエキシマレ
ーザー光、12cは前記第3の開口パターン部分を照射
している状態のエキシマレーザー光で、分かり易くする
ために露光領域毎に示したが、これらのエキシマレーザ
ー光は固定された一本である。また、各開口パターンの
境界部分には、遮光部分SH部としての7d、7d’、
7e、7e’部分を形成する。
Reference numeral 12a denotes an excimer laser beam irradiating the first opening pattern portion, 12b denotes an excimer laser beam irradiating the second opening pattern portion, and 12c denotes the third opening pattern. The excimer laser light irradiating the pattern portion is shown for each exposure area for easy understanding, but these excimer laser lights are fixed. Also, 7d, 7d 'as light-shielding portions SH,
7e and 7e 'are formed.

【0229】露光マスクの遮光パターン部(SH部)
は、石英基板上に酸化膜HfO2 およびSiO2 の1/
4波長(λ/4)膜による多層膜を形成したもので、3
08nmの垂直反射率が70%以上に設定している。エ
キシマレーザー光が通過する露光マスクの開口パターン
部は、ドライエッチによりこの多層膜を除いた部分であ
る。
Light shielding pattern portion (SH portion) of exposure mask
Means that 1 / of the oxide films HfO 2 and SiO 2
A multilayer film made of four wavelength (λ / 4) films
The vertical reflectance at 08 nm is set to 70% or more. The opening pattern portion of the exposure mask through which the excimer laser beam passes is a portion excluding the multilayer film by dry etching.

【0230】本例では、露光ステップ時間の短縮と繰り
返しパターン部分のつなぎ精度を考慮し、X方向のスキ
ャンの繰り返しは行わず、したがって、基板上のX方向
の表示部分の幅とほぼ等しい大型の露光マスク7を使用
した。
In this example, in consideration of the shortening of the exposure step time and the connection accuracy of the repetitive pattern portion, the repetition of the scanning in the X direction is not performed, and therefore, a large-sized display portion substantially equal to the width of the display portion in the X direction on the substrate is taken. An exposure mask 7 was used.

【0231】しかし、更に大型の表示面積となった場合
は、この露光マスク7に形成した端子部の開口パターン
7b,7b’は図17の基板の分割領域およびのX
方向サイズの整数分の1に、また画素部の開口パターン
7aは分割領域〜に対してX方向およびY方向に整
数分の1の大きさとし、開口パターン7a、7b、7
b’、7c、7c’の5種類のパターン部を形成し、境
界部分を遮光SH部分で形成し、X方向およびY方向に
シフトさせて大型基板のレジストパターンを形成するこ
とも可能である。
However, when the display area becomes even larger, the opening patterns 7b and 7b 'of the terminal portions formed on the exposure mask 7 are divided into the X and X regions of the substrate shown in FIG.
The size of the aperture pattern 7a in the pixel portion is set to be a fraction of the integral size in the X direction and the Y direction with respect to the divided area 、, and the aperture patterns 7a, 7b, 7
It is also possible to form a resist pattern of a large substrate by forming five types of pattern portions b ′, 7c, and 7c ′, forming a boundary portion with a light-shielding SH portion, and shifting in the X and Y directions.

【0232】露光マスク7を照射するエキシマレーザー
光12a,12b,12cは露光マスクと基板の相対移
動方向(矢印X)に直交する方向に長いスリット状で固
定されており、このエキシマレーザー光に対して露光マ
スクと基板を相対移動させることで基板の全面をスキャ
ンしてそのレジストをパターニングする。
The excimer laser beams 12a, 12b and 12c for irradiating the exposure mask 7 are fixed in a long slit shape in a direction orthogonal to the relative movement direction (arrow X) between the exposure mask and the substrate. By moving the exposure mask and the substrate relative to each other, the entire surface of the substrate is scanned and the resist is patterned.

【0233】この際、露光マスク7のパターンは、結像
レンズによってガラス基板10上にY軸に対する鏡像と
して写像される。更に、露光に際しては、露光マスク7
のパターンが形成された多層膜面をガラス基板10のパ
ターン形成面とが対面するように配置する。
At this time, the pattern of the exposure mask 7 is mapped on the glass substrate 10 as a mirror image with respect to the Y axis by the imaging lens. Further, upon exposure, an exposure mask 7
The multilayer film surface on which the pattern is formed is arranged so that the pattern forming surface of the glass substrate 10 faces the multilayer film surface.

【0234】このため、図17の分割領域のレジスト
パターン形成時は、露光マスク7をY軸に対して裏返し
た後、露光マスクの左上のスタート部Bが、静止してい
る結像レンズを原点とするY軸に対して、対応するガラ
ス基板10の左上に鏡像が形成される位置に初期設定す
る。
For this reason, when forming the resist pattern in the divided area shown in FIG. 17, after the exposure mask 7 is turned over with respect to the Y axis, the start portion B at the upper left of the exposure mask uses the stationary imaging lens as the origin. Is initially set to a position where a mirror image is formed on the upper left of the corresponding glass substrate 10 with respect to the Y axis.

【0235】静止している結像レンズに対して露光マス
ク7とガラス基板10をX方向に同一速さvで各々反対
方向にスキャンする。ここで、速さvは、 v=df/n n:レジストがアブレーション
されるショット数 f:レーザーの繰り返し周波数(ショット/秒) d:スリットの幅(X方向、短い幅)(cm) v:スキャンスピード(cm/秒) である。
The exposure mask 7 and the glass substrate 10 are scanned with respect to the stationary imaging lens in the X direction at the same speed v in opposite directions. Here, the speed v is as follows: v = df / n n: the number of shots in which the resist is ablated f: the repetition frequency of the laser (shots / second) d: the width of the slit (X direction, short width) (cm) v: Scan speed (cm / sec).

【0236】すなわち、左上のスタート部Bで示すスキ
ャン開始位置は、パターンを外れた個所から開始し、X
方向のスキャンの繰り返しは行わず、1回のスキャンで
分割領域のレジストパターン形成を終了する位置Cま
で行う。
That is, the scan start position indicated by the start portion B at the upper left starts from a position outside the pattern, and X
The repetition of the scan in the direction is not performed, but the scan is performed up to the position C where the resist pattern formation of the divided area is completed in one scan.

【0237】スキャンスピード(v)とアブレーション
レートとの間には一定の関係があり、レジスト膜厚、材
質を考慮して、最適なスピードでスキャンする必要があ
る。これにより、基板の全ての領域のレジストが所定の
パターンに露光され、露光マスクのパターンがエキシマ
レーザー光のアブレーションによって現像されて除去さ
れる。
There is a certain relationship between the scan speed (v) and the ablation rate, and it is necessary to scan at an optimum speed in consideration of the resist film thickness and material. As a result, the resist in all regions of the substrate is exposed to a predetermined pattern, and the pattern of the exposure mask is developed and removed by ablation of excimer laser light.

【0238】なお、上記ではエキシマレーザー光はレジ
ストの除去のみとして説明したが、レジストの除去と同
時にその下層の薄膜もアブレーションすることで当該薄
膜に所定のパターニングを施すことができる。
In the above description, the excimer laser beam is used only for removing the resist. However, a predetermined patterning can be performed on the thin film by removing the resist and simultaneously ablating the underlying thin film.

【0239】次に、本発明による液晶表示素子の製造方
法の実施例を説明する。
Next, an example of a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention will be described.

【0240】〔実施例1〕縦270mm×横200m
m、厚さ1.1mmのガラス基板を用いてTFT方式液
晶表示素子を製造した。TFTのパターンは、640×
480画素の所謂VGAであり、画素ピッチは0.33
mmである。
[Example 1] 270 mm long x 200 m wide
A TFT type liquid crystal display element was manufactured using a glass substrate having a thickness of 1.1 mm and a thickness of 1.1 mm. The TFT pattern is 640x
It is a so-called VGA of 480 pixels, and the pixel pitch is 0.33.
mm.

【0241】R,G,Bの3色は縦ストライプで、した
がって水平方向のドットピッチは0.11である。画面
の全体配置は図17に示したとおりで、211.2mm
×158.4のmmの画面領域と周辺の端子領域とから
なり、全体のパターン領域、すなわちステップ−スキャ
ンの面積は約225mm×185mmである。
The three colors R, G, and B are vertical stripes, and thus the horizontal dot pitch is 0.11. The overall layout of the screen is as shown in FIG.
It consists of a screen area of 158.4 mm and a peripheral terminal area, and the entire pattern area, that is, the area of step-scan is about 225 mm x 185 mm.

【0242】画素領域を3等分し、ゲート端子側と液晶
封入側を各々1領域とする5分割としたものに対応した
露光マスクは、図18に示したように、3種類の開口パ
ターンからなる。画素領域7aの水平幅は70.4mm
で、640ドットを含む。
As shown in FIG. 18, an exposure mask corresponding to a pixel region divided into three equal parts and divided into five parts each having a gate terminal side and a liquid crystal enclosing side as one region is formed from three types of opening patterns. Become. The horizontal width of the pixel area 7a is 70.4 mm
And includes 640 dots.

【0243】波長248nmのエキシマレーザーを光源
とし、露光マスクへの照明光は5mm×75mmのスリ
ット状とした。結像レンズはテレセントリック対称レン
ズで、N.A.(開口数)は0.2である。
An excimer laser having a wavelength of 248 nm was used as a light source, and illumination light for an exposure mask was formed into a slit of 5 mm × 75 mm. The imaging lens is a telecentric symmetric lens. A. (Numerical aperture) is 0.2.

【0244】ガラス基板面上のエネルギー密度は100
mJ/cm2 である。スキャン距離は185mmで水平
方向へステップ状に5回の移動を行う。
The energy density on the glass substrate surface is 100
mJ / cm 2 . The scan distance is 185 mm, and five horizontal movements are performed.

【0245】レジスト膜の材料としては、ポリエチレン
グリコールとトリレンジイソシアネート(TDI)を主
成分とするポリウレタン樹脂を用いた。この場合のアブ
レーションレートはエネルギー密度100mJ/cm2
に対して0.05μm/shotであった。このレジス
ト膜に対して上記したエキシマレーザー光の露光を行
い、TFT基板、カラーフィルタ基板の作成と液晶層の
封入、および駆動ICの実装とバックライトの組込みを
行って液晶表示装置を完成した。
As a material for the resist film, a polyurethane resin containing polyethylene glycol and tolylene diisocyanate (TDI) as main components was used. The ablation rate in this case is 100 mJ / cm 2 of energy density.
Was 0.05 μm / shot. The resist film was exposed to the above-described excimer laser light, and a TFT substrate and a color filter substrate were formed, a liquid crystal layer was sealed, a driving IC was mounted, and a backlight was assembled, thereby completing a liquid crystal display device.

【0246】このようにして完成した液晶表示装置によ
り、高品質の画像表示を得ることができた。
With the liquid crystal display device completed in this way, a high quality image display could be obtained.

【0247】〔実施例2〕実施例1で用いたトリレンジ
イソシアネートをメチレンビスフェニルイソシアネート
(MDI)に置き換えたポリウレタン樹脂からなるレジ
スト膜を用いた。この場合、100mJ/cm2 のエネ
ルギー密度で0.04μm/shotのアブレーション
レートで加工し、TFT基板、カラーフィルタ基板の作
成と液晶層の封入、および駆動ICの実装とバックライ
トの組込みを行って液晶表示装置を完成した。
Example 2 A resist film made of a polyurethane resin in which tolylene diisocyanate used in Example 1 was replaced by methylene bisphenyl isocyanate (MDI) was used. In this case, processing is performed at an energy density of 100 mJ / cm 2 at an ablation rate of 0.04 μm / shot, and a TFT substrate and a color filter substrate are formed and a liquid crystal layer is sealed, and a driving IC is mounted and a backlight is incorporated. The liquid crystal display was completed.

【0248】このようにして完成した液晶表示装置によ
り、同様の高品質の画像表示を得ることができた。
With the liquid crystal display device completed in this way, a similar high-quality image display could be obtained.

【0249】〔実施例3〕実施例2で用いたメチレンビ
スフェニルイソシアネートをナフタレンジイソシアネー
ト(NDI)に置き換えたポリウレタン樹脂からなる材
料をレジスト膜として用いた。この場合、100mJ/
cm2 のエネルギー密度で0.045μm/shotの
アブレーションレートで加工し、TFT基板、カラーフ
ィルタ基板の作成と液晶層の封入、および駆動ICの実
装とバックライトの組込みを行って液晶表示装置を完成
した。
Example 3 A material made of a polyurethane resin in which methylene bisphenyl isocyanate used in Example 2 was replaced with naphthalene diisocyanate (NDI) was used as a resist film. In this case, 100mJ /
Processing at an ablation rate of 0.045 μm / shot with an energy density of cm 2 , fabrication of a TFT substrate and color filter substrate, encapsulation of a liquid crystal layer, mounting of a drive IC, and incorporation of a backlight to complete a liquid crystal display device did.

【0250】このようにして完成した液晶表示装置も上
記実施例と同様に、高品質の画像表示を得ることができ
た。
In the liquid crystal display device completed in this way, a high-quality image display was obtained in the same manner as in the above embodiment.

【0251】〔実施例4〕実施例1のポリエチレングリ
コールをポリエステルポリオールに置き換えたポリウレ
タン樹脂からなる材料をレジスト膜として用いた。この
場合、100mJ/cm2 のエネルギー密度で0.05
μm/shotのアブレーションレートで加工し、TF
T基板、カラーフィルタ基板の作成と液晶層の封入、お
よび駆動ICの実装とバックライトの組込みを行って液
晶表示装置を完成した。
Example 4 A material comprising a polyurethane resin in which the polyethylene glycol of Example 1 was replaced with a polyester polyol was used as a resist film. In this case, an energy density of 100 mJ / cm 2 is 0.05
Processing at an ablation rate of μm / shot, TF
A liquid crystal display device was completed by preparing a T substrate and a color filter substrate, enclosing a liquid crystal layer, mounting a drive IC, and incorporating a backlight.

【0252】このようにして完成した液晶表示装置も上
記実施例と同様に、高品質の画像表示を得ることができ
た。
In the liquid crystal display device completed in this way, high quality image display could be obtained as in the above embodiment.

【0253】〔実施例5〕ジエチレングリコールビス
(3−アミノプロピルエーテル)とトリレンジイソシア
ネートを主成分とするポリウレア樹脂をレジスト材とし
て用いた。この場合、100mJ/cm2 のエネルギー
密度で0.04μm/shotのアブレーションレート
で加工し、TFT基板、カラーフィルタ基板の作成と液
晶層の封入、および駆動ICの実装とバックライトの組
込みを行って液晶表示装置を完成した。
Example 5 A polyurea resin containing diethylene glycol bis (3-aminopropyl ether) and tolylene diisocyanate as main components was used as a resist material. In this case, processing is performed at an energy density of 100 mJ / cm 2 at an ablation rate of 0.04 μm / shot, and a TFT substrate and a color filter substrate are formed and a liquid crystal layer is sealed, and a driving IC is mounted and a backlight is incorporated. The liquid crystal display was completed.

【0254】このようにして完成した液晶表示装置も上
記実施例と同様に、高品質の画像表示を得ることができ
た。
In the liquid crystal display device completed in this way, a high quality image display was obtained as in the above embodiment.

【0255】〔実施例6〕実施例5のトリレンジイソシ
アネートの代わりに、メチレンビスフェニルイソシアネ
ートを用いて同様の結果を得た。
Example 6 Similar results were obtained using methylene bisphenyl isocyanate in place of tolylene diisocyanate of Example 5.

【0256】次に、前記図3で説明した本発明の液晶表
示素子の製造方法に用いる露光装置(アブレーション現
像機)について詳細に説明する。
Next, an exposure apparatus (ablation developing machine) used in the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention described with reference to FIG. 3 will be described in detail.

【0257】図19は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機におけるレンズアレーに
よるエキシマレーザー光の分割を説明する原理図であっ
て、一対のレンズアレー4a,4bに平行化されたエキ
シマレーザーの光ビーム3aを入射させ、その光ビーム
面積の分割を行うと共に、集光部をレンズアレー4a,
4bの間の空間に位置させることによって、光学部品
(レンズアレー4a,4b)のダメージを防ぐようにし
ている。
FIG. 19 is a principle diagram for explaining division of excimer laser light by a lens array in an ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention, wherein the excimer laser light is parallelized to a pair of lens arrays 4a and 4b. The light beam 3a of the excimer laser is made incident, the light beam area is divided, and the condensing part is formed by the lens array 4a,
4B, the optical components (lens arrays 4a, 4b) are prevented from being damaged.

【0258】図20は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機の照明光学系の説明図で
あって、レンズアレー4a,4bによる図2で説明した
光源の分割に続いて、レンズ5aとレンズ6aによって
レンズアレー4bから入射するエキシマレーザー光の各
光束は露光マスク7aの面に均一な照明を行うと共に、
結像レンズの入射瞳9a上に結像される。
FIG. 20 is an explanatory diagram of an illumination optical system of an ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention. The lens array 4a, 4b is used to separate the light source described with reference to FIG. Each light beam of the excimer laser light incident from the lens array 4b by the lens 5a and the lens 6a performs uniform illumination on the surface of the exposure mask 7a, and
An image is formed on the entrance pupil 9a of the imaging lens.

【0259】一般に、エキシマレーザーの光ビームのエ
ネルギー空間分布、すなわち光ビームのビームプロファ
イルはガウス分布に近い分布を示す。
Generally, the energy space distribution of the light beam of the excimer laser, that is, the beam profile of the light beam shows a distribution close to a Gaussian distribution.

【0260】図21は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機の露光マスクの照明光の
均一化の説明図であって、同図(a)に示すように分布
の中心すなわちエキシマレーザーの光ビームの光軸に対
して対称かつ分割部がほぼ直線になるように分割する
と、集光レンズによってレクチル面では同図(b)に示
すように対称に重なり合って一様な分布を実現できる。
すなわち、中心軸に対して対称なビームプロファイルの
場合、前記図19のレンズアレーの数は偶数でかつ光軸
はその中心を通る構成とすることが有利である。
FIG. 21 is a diagram for explaining the uniformization of the illumination light of the exposure mask of the ablation developing machine used in the method of manufacturing the liquid crystal display element of the present invention. As shown in FIG. When the laser beam is split so as to be symmetrical with respect to the optical axis of the laser beam and the split portion is almost straight, the condenser lens is symmetrically overlapped on the reticle surface as shown in FIG. it can.
That is, in the case of a beam profile symmetric with respect to the central axis, it is advantageous that the number of lens arrays in FIG. 19 is an even number and the optical axis passes through the center.

【0261】また、一般に、エキシマレーザー光のビー
ムプロファイルは正方形でなく、かつレクチルへの照射
面積も正方形とは限らないので、前記図19に示した分
割用のレンズは単純な球面レンズではない。すなわち、
レクチル上の照明形状、結像レンズの入射瞳の位置およ
びレーザー光源と露光マスクの距離によって、図20に
示した照明系レンズ4〜6の形状が決定される。
In general, the beam profile of the excimer laser beam is not square, and the area irradiated on the reticle is not always square. Therefore, the splitting lens shown in FIG. 19 is not a simple spherical lens. That is,
The shapes of the illumination lenses 4 to 6 shown in FIG. 20 are determined by the illumination shape on the reticle, the position of the entrance pupil of the imaging lens, and the distance between the laser light source and the exposure mask.

【0262】特に、レクチル面の照明光の形状が長方形
の場合、照明光学系を各々独立な直交する光学系に分割
することができる。この場合、個々のレンズとして円筒
形もレンズを用いることによりコストが低減されると共
に、調整が簡単になる。
In particular, when the illumination light on the reticle surface is rectangular, the illumination optical system can be divided into independent orthogonal optical systems. In this case, the cost is reduced and the adjustment is simplified by using the cylindrical lens as the individual lens.

【0263】ただし、図20に示したレンズ6aは露光
マスク面上に必然的に近くなるので、上記したように直
交光学系で分離された二つのレンズを一つに纏めた方が
便利な場合もある。
However, since the lens 6a shown in FIG. 20 is inevitably close to the surface of the exposure mask, it is more convenient to combine the two lenses separated by the orthogonal optical system into one as described above. There is also.

【0264】さらに、248nm以下の波長を用いる
と、紫外光と雰囲気物質の相互作用によって生じた物質
がレンズ面に付着して透過率を落とす場合がある。これ
を避けるためには、照明光学系を窒素雰囲気の容器に収
納することが有効である。
Further, when a wavelength of 248 nm or less is used, a substance produced by the interaction between ultraviolet light and an atmospheric substance may adhere to the lens surface and lower the transmittance. To avoid this, it is effective to house the illumination optical system in a container in a nitrogen atmosphere.

【0265】この様に、レンズの点数をできるだけ少な
くした方が良い。この点はコストパフォーマンスから決
定されるべきである。
As described above, it is better to reduce the number of lenses as much as possible. This point should be determined from cost performance.

【0266】エキシマレーザー光の集光が光学部品に当
たらない様にすると、結像レンズの構造にも制限が出て
くる。一対一(1:1)のエキシマレーザー光用結像レ
ンズとして従来から検討されている方式は、オフナー
(Offner)、ウエイン−ダイソン(Wynne−
Dyson)、テレセントリック対称型レンズ等がある
が、前二者は反射、屈折系の組合せで構造が複雑である
が、収差のコントロールが容易である。
If the focusing of the excimer laser beam is prevented from hitting the optical parts, the structure of the imaging lens is limited. Methods that have been conventionally studied as one-to-one (1: 1) imaging lenses for excimer laser light include Offner and Wyne-Dyson.
Dyson), a telecentric symmetric lens, and the like. The former two have a complicated structure due to a combination of a reflection and a refraction system, but the aberration is easily controlled.

【0267】一方、対称型レンズは構造が簡単で、かつ
集光面は空間中にあるため構成レンズのダメージがな
い。ただし、対称型レンズの場合、大口径化しようとす
るとコスト高となり、大面積のパターン形成を行うため
の方法が問題になる。
On the other hand, the symmetrical lens has a simple structure and the condensing surface is in the space, so that the constituent lens is not damaged. However, in the case of a symmetrical lens, an attempt to increase the aperture increases the cost, and a method for forming a large area pattern becomes a problem.

【0268】本発明では、大面積のパターン形成の方法
として、一対一の露光マスクと対称レンズおよび長方形
照明を用いて、露光マスクとカラーフィルタ基板等の加
工物を相対的に移動させて走査する方式としたものであ
る。
In the present invention, as a method of forming a large-area pattern, a workpiece such as a color filter substrate or the like is relatively moved and scanned by using a one-to-one exposure mask, a symmetric lens, and rectangular illumination. It is a method.

【0269】図22は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機の走査方式を説明する模
式図であって、照明領域10aが固定された露光マスク
と加工物(ガラス基板)の上を移動すると考え、走査は
移動方向を交互に変えるか、また同一方向に移動させる
かの何れでもよい。ただし、前者の方が加工時間が短く
なる。
FIG. 22 is a schematic diagram for explaining the scanning method of the ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention. The scanning may be performed by alternately changing the moving direction or by moving in the same direction. However, the former requires a shorter processing time.

【0270】このような走査方式での本質的な問題は、
照明光の重なりの領域である。この重なりが僅かにずれ
ても、照明領域の長さが長いと目視でも明らかに視認で
きることは言うまでもない。この重なり領域におけるず
れは走査における機械的な変動と光学系による像歪の二
つの要因が考えられる。
An essential problem in such a scanning method is as follows.
This is an area where illumination light overlaps. It goes without saying that even if the overlap slightly shifts, if the length of the illumination area is long, it can be clearly recognized visually. The shift in the overlapping area can be considered to be caused by two factors: mechanical fluctuation in scanning and image distortion due to the optical system.

【0271】前者については、高精度のX−Yテーブル
によって対策することが可能であるが、後者については
収差のないレンズを作ることが困難であることから、他
の対策を施す必要がある。
The former can be dealt with by using a high-precision XY table, but it is difficult to produce a lens having no aberration in the latter, so that other measures must be taken.

【0272】図23は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機の走査における照明領域
の位置設定例の説明図であって、露光マスク7の直上に
ナイフエッジ12を置いて、その端部が繰り返しパター
ン7bの丁度中間に位置するように設定したものであ
る。
FIG. 23 is an explanatory view of an example of setting the position of an illumination area in scanning by an ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display element of the present invention. The end portion is set so as to be located exactly in the middle of the repeated pattern 7b.

【0273】これによって、入射光7aの端部は繰り返
しパターン7bで重なるため、重なりにずれがあっても
処理したパターンに影響を与えない。
As a result, the end of the incident light 7a overlaps with the repeated pattern 7b, so that even if the overlap is shifted, the processed pattern is not affected.

【0274】なお、上記ナイフエッジに代えて帯状パタ
ーンを持つ露光マスクを用いてもよい。
An exposure mask having a band pattern may be used instead of the knife edge.

【0275】端部のぼけは、幾何光学では物体位置のず
れと結像レンズの焦点深度等に依存する。ただし、結像
レンズをテレセントリックにしておくと、像の大きさは
変わらず、ただ端部がぼけるだけである。このぼけ量
は、第一近似で、bNAδa /(fa)で与えられる。
ここで、aは物体点距離、bは像点距離、fは焦点距
離、NAはレンズのN.A.、δa はナイフエッジ等の
露光マスク面からのずれ量である。
In the geometrical optics, the blur at the end depends on the displacement of the object position and the depth of focus of the imaging lens. However, if the imaging lens is made telecentric, the size of the image does not change and only the end is blurred. This blur amount is given as bNAδ a / (fa) to a first approximation.
Here, a is the object point distance, b is the image point distance, f is the focal length, and NA is the lens lens distance. A. , Δa are deviation amounts from the exposure mask surface such as a knife edge.

【0276】1:1のレンズでは、b/a=1であるか
ら、上式はNAδa /fとなり、一例としてNA=0.
1、δa =10mm、f=200mmとすると、ぼけ量
は5μmとなる。
In the case of a 1: 1 lens, b / a = 1, so that the above equation becomes NAδ a / f. For example, NA = 0.
If 1, δ a = 10 mm and f = 200 mm, the blur amount is 5 μm.

【0277】ナイフエッジ等の設定における機械的な精
度はμmオーダーで可能であるから、TFTレベルのパ
ターン精度と繰り返しパターン形状の場合、ナイフエッ
ジ等をパターン感光体に設定することは十分に可能であ
る。
Since the mechanical accuracy in setting the knife edge and the like can be on the order of μm, it is sufficiently possible to set the knife edge and the like on the pattern photosensitive member in the case of the pattern accuracy of the TFT level and the repetitive pattern shape. is there.

【0278】上記の方法によって、照明領域のパターン
領域での重ね合わせが無いとしても、結像レンズの周辺
での収差が大幅に異なると、線状のパターンが目視で認
識される。したがって、少なくともレンズ口径での一方
向の特に周辺部の収差が同一の形状を示すことが重要で
ある。
According to the above method, even if there is no superposition in the pattern area of the illumination area, if the aberration around the imaging lens is largely different, the linear pattern can be visually recognized. Therefore, it is important that aberrations at least in one direction at the lens diameter, particularly in the peripheral portion, have the same shape.

【0279】図24は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機のエキシマレーザー光源
部と現像光学系を分離壁で独立させた清浄度が異なる部
屋に設置したアブレーション現像装置の全体構成の説明
図であって、エキシマレーザー(紫外光パルスレーザ
ー)からなる光源部20から出射したレーザー光ビーム
を分離壁21に設けた透過窓板24を通してアブレーシ
ョン現像部22に導入する所謂スルーザウオール構成と
したアブレーション現像機である。
FIG. 24 shows the overall configuration of an ablation developing apparatus in which the excimer laser light source section and the developing optical system of the ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention are separated by separate walls and installed in rooms having different cleanliness. FIG. 3 is a diagram illustrating a so-called through-south configuration in which a laser beam emitted from a light source unit 20 composed of an excimer laser (ultraviolet pulse laser) is introduced into an ablation developing unit 22 through a transmission window plate 24 provided on a separation wall 21. Ablation developing machine.

【0280】同図に示したように、光源部20と露光光
学系を含む現像部22を分離し、光源部20から出射し
たレーザー光ビームを透過窓板24を通してアブレーシ
ョン現像部22に導入する。
As shown in the figure, the light source section 20 and the developing section 22 including the exposure optical system are separated, and the laser beam emitted from the light source section 20 is introduced into the ablation developing section 22 through the transmission window plate 24.

【0281】このとき、レーザー光のエネルギーの減少
を防ぐため、図示したようにミラーによる反射は一回の
みとした方が望ましい。
At this time, in order to prevent the energy of the laser beam from decreasing, it is preferable that the reflection by the mirror is performed only once as shown in the figure.

【0282】また、振動を防止するために、光源部20
と現像部22を防振台23上に設置している。
In order to prevent vibration, the light source unit 20
And the developing unit 22 are installed on a vibration isolation table 23.

【0283】また、上記の防振台23に加えて、あるい
は防振台に代えて、透過窓板24をレーザー光ビームと
照明光学系22aや結像光学系22bを含む現像光学系
の相対的な振動に対応して傾けることにより、振動に起
因するレーザー光ビームのずれを補正するように構成す
ることができる。
In addition to or in place of the above-mentioned anti-vibration table 23, the transmission window plate 24 is provided with a laser beam relative to the developing optical system including the illumination optical system 22a and the imaging optical system 22b. By tilting the laser light beam in accordance with the vibration, it is possible to correct the deviation of the laser beam caused by the vibration.

【0284】図25は本発明の液晶表示素子の製造方法
に用いるアブレーション現像機のレーザー光ビームが通
過する透過窓板を傾斜させることによって光軸を平行移
動させるずれ補正方法の説明図であって、透過窓板24
の厚みをD、屈折率をn、透過窓板の傾きをθとしたと
き、レーザー光ビームのずれ量dはDθ(1−1/n)
となる。
FIG. 25 is an explanatory view of a shift correcting method for moving the optical axis in parallel by inclining a transmission window plate through which a laser beam passes in an ablation developing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display element of the present invention. , Transmission window plate 24
Where D is the thickness, n is the refractive index, and θ is the inclination of the transmission window, the deviation d of the laser beam is Dθ (1-1 / n).
Becomes

【0285】レーザー光源からの相対的な光ビームのず
れのうち、照明領域の長手方向のずれが本質的であるの
で、実用上これのみを対策すればよい。すなわち、この
方向のずれ成分のみを掲出し、サーボ機構により透過窓
板24の傾きを変えることで上記したずれを補正でき
る。
Of the relative light beam shifts from the laser light source, the shift in the longitudinal direction of the illuminated area is essential. That is, only the shift component in this direction is displayed, and the above shift can be corrected by changing the inclination of the transmission window plate 24 by the servo mechanism.

【0286】以上の説明および前記本発明の各構成によ
って、紫外光パルスレーザーのアブレーション現象を利
用した大面積かつ高精細度のパターン加工が可能とな
る。
According to the above description and each configuration of the present invention, a large-area and high-definition pattern processing using the ablation phenomenon of the ultraviolet pulse laser can be performed.

【0287】以下、本発明の液晶表示素子の製造方法に
用いるアブレーション現像機の実施例についてさらに具
体的に説明する。
Hereinafter, examples of the ablation developing machine used in the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention will be described more specifically.

【0288】〔実施例7〕図26は本発明の第7実施例
を説明するためのアブレーション現像機の露光光学系の
構成の模式図であって、図3と同一部分には同一符号を
付してある。
[Embodiment 7] FIG. 26 is a schematic view of the configuration of an exposure optical system of an ablation developing machine for explaining a seventh embodiment of the present invention. I have.

【0289】本実施例では、光源としてKrF(波長2
48nm)を用い、繰り返し周波数250Hz、出力エ
ネルギー密度600mJ/cm2 のエキシマレーザーを
用いる。
In this embodiment, KrF (wavelength 2
An excimer laser having a repetition frequency of 250 Hz and an output energy density of 600 mJ / cm 2 is used.

【0290】露光光学系は同図に示したようなレンズ系
の配置とし、その照明レンズ系はスリット状の照明光と
するために、X方向とY方向のそれぞれ独立した系とし
た。照明光学系は前記図20に示したとおりであり、4
X、4Yは各々X方向のレンズ4、Y方向のレンズ4を
表す。以下、4X’、4Y’、5Y、5Y、6X、6Y
についても同様である。
The exposure optical system has a lens system as shown in the figure, and the illumination lens system is an independent system in the X and Y directions in order to provide slit-shaped illumination light. The illumination optical system is as shown in FIG.
X and 4Y represent the lens 4 in the X direction and the lens 4 in the Y direction, respectively. Hereinafter, 4X ', 4Y', 5Y, 5Y, 6X, 6Y
The same applies to.

【0291】また、図27は本実施例における光源の分
割に用いる円筒形レンズのX方向とY方向の配置例を説
明する模式図である。
FIG. 27 is a schematic diagram for explaining an example of the arrangement in the X and Y directions of the cylindrical lenses used for dividing the light source in this embodiment.

【0292】同図において、(a)はX軸方向の円筒レ
ンズ、(b)はY方向の円筒レンズの各配置方向を示
し、(a)と(b)は直交して配置される。これらのレ
ンズ4Xと4Yの接着は光学コンタクトによる。エネル
ギーの損失を少なくするために、レンズは全て99%以
上の透過率を保証する様、ARコーティングを施してあ
る。
In the figure, (a) shows the arrangement direction of the cylindrical lens in the X-axis direction, (b) shows the arrangement direction of the cylindrical lens in the Y direction, and (a) and (b) are arranged orthogonally. These lenses 4X and 4Y are bonded by an optical contact. To reduce energy loss, all lenses are AR coated to ensure a transmission of 99% or more.

【0293】この照明光学系によって、露光マスク面で
の最大照明面積は80mm×2mmである。この面積内
のエネルギー密度の分布は±5%以下である。照明光の
スリットの長さはブレードによって調節するが、端部の
エネルギー分布の立上りは20μmである。
With this illumination optical system, the maximum illumination area on the exposure mask surface is 80 mm × 2 mm. The distribution of the energy density within this area is ± 5% or less. The length of the slit of the illumination light is adjusted by the blade, and the rise of the energy distribution at the end is 20 μm.

【0294】露光マスクはSiO2 とHfO2 の1/4
λ膜をRIE(リアクティブ イオン エッチング)に
よりパターン形成したものを用いる。この露光マスクの
基板の大きさは300mm×225mmで、厚さは5m
mである。
The exposure mask is 1 / of SiO 2 and HfO 2 .
A film obtained by patterning a λ film by RIE (reactive ion etching) is used. The size of the substrate of this exposure mask is 300 mm × 225 mm, and the thickness is 5 m.
m.

【0295】図28は本実施例における露光マスクの開
孔パターンの一例としての液晶表示装置のカラーフィル
タ側ガラス基板に形成するブラックマトリクス(BM)
パターンの一例とスリット照明とするためのブレードの
配置関係の説明図である。
FIG. 28 shows a black matrix (BM) formed on a color filter side glass substrate of a liquid crystal display device as an example of an opening pattern of an exposure mask in this embodiment.
It is explanatory drawing of the example of a pattern and the arrangement | positioning relationship of the blade for slit illumination.

【0296】BMパターン現像のための露光マスク7に
形成した開孔パターンの開孔部7cのピッチは0.33
mm×0.11mmで、照明領域の長辺を52.8mm
にとり、ブレード12の端部12aが開孔パターン7c
の長手方向の最小幅内に収まるように当該ブレード位置
を調整する。上記の最小幅は72μmあり、ブレード位
置の調整は容易である。
The pitch of the openings 7c of the opening pattern formed on the exposure mask 7 for developing the BM pattern is 0.33.
mm × 0.11 mm, the long side of the illumination area is 52.8 mm
And the end 12a of the blade 12 has an opening pattern 7c.
The blade position is adjusted so as to be within the minimum width in the longitudinal direction of the blade. The above minimum width is 72 μm, and adjustment of the blade position is easy.

【0297】なお、BM形成材料としてはポリイミド系
高分子を主体とする母体にカーボンブラックを分散した
ものを用いる。この材料のアブレーションレートは、3
00mJ/cm2 のエキシマレーザー光入力に対して
0.1μm/shotである。また、塗布膜厚は1.2
μmでサイト当たり(単位現像領域当たり)15sho
tのエキシマレーザー光を加えた場合、アブレーション
の実質時間は19秒、横方向のサイト移動、露光マスク
のアライメント等に要する時間を加えて約30秒で1
0.4インチのディスプレイ用カラーフィルタ基板のB
Mを加工することができる。
As the BM forming material, a material in which carbon black is dispersed in a matrix mainly composed of a polyimide polymer is used. The ablation rate of this material is 3
0.1 μm / shot for an excimer laser light input of 00 mJ / cm 2 . The coating thickness is 1.2
15sho per μm per site (per unit development area)
When excimer laser light of t is applied, the actual time of ablation is 19 seconds, and the time required for lateral site movement, alignment of the exposure mask, etc. is about 30 seconds plus 1 hour.
0.4 inch display color filter substrate B
M can be processed.

【0298】〔実施例8〕図29は本発明の第8実施例
を説明するためのカラーフィルタのアブレーション現像
によるパターニングの模式図である。
[Embodiment 8] FIG. 29 is a schematic view of a color filter patterning by ablation development for explaining an eighth embodiment of the present invention.

【0299】本実施例は、前記実施例と同一の装置構成
を用い、前記図23に示した露光マスクを用いて縦スト
ライプ状のカラーフィルタR,G,Bの各カラーフィル
タをアブレーション現像を行うものである。
In this embodiment, the same apparatus configuration as that of the above embodiment is used, and the color filters R, G, and B in the form of vertical stripes are subjected to ablation development using the exposure mask shown in FIG. Things.

【0300】同図において、13は液晶パネルのカラー
フィルタ基板、14aは第1色のカラーフィルタ、14
bは第2色のカラーフィルタ用レジスト層である。
In the figure, reference numeral 13 denotes a color filter substrate of a liquid crystal panel; 14a, a color filter of a first color;
b is a second color filter resist layer.

【0301】このカラーフィルタの形成の際、ブレード
12で設定する照明領域スリットの長さを70.4mm
とし、ブレード12の端部が露光マスク7の遮光部7a
にかかるように位置づけてエキシマレーザーからの入射
光7aを照射して第1色のカラーフィルタ14aをアブ
レーション現像する。
In forming this color filter, the length of the illumination area slit set by the blade 12 was set to 70.4 mm.
And the end of the blade 12 is a light shielding portion 7a of the exposure mask 7.
Then, the incident light 7a from the excimer laser is irradiated and the first color filter 14a is ablated and developed.

【0302】その後、第2色のカラーフィルタ用レジス
ト層14bを塗布し、露光マスク7をフィルタピッチ分
移動させてアブレーション現像を行う。以下、同様にし
て第3色のカラーフィルタを現像して液晶パネル用カラ
ーフィルタを形成する。なお、ここでは、BMは省略し
てある。
Thereafter, the resist layer 14b for the second color filter is applied, and the exposure mask 7 is moved by the filter pitch to perform ablation development. Thereafter, the third color filter is similarly developed to form a liquid crystal panel color filter. Here, BM is omitted.

【0303】これにより、乾式方式で液晶パネルのカラ
ーフィルタ基板に3色のカラーフィルタを形成できる。
Thus, three color filters can be formed on the color filter substrate of the liquid crystal panel by the dry method.

【0304】〔実施例9〕本実施例は、前記実施例7の
アブレーション現像機を用い、またウレタン系またはウ
レア系のアブレーション用レジスト材を用いてTFT基
板の各層に対するレジストパターンを形成し、エッチン
グと上記レジストのエキシマレーザー光によるアブレー
ション現像による剥離によって各層のパターンを形成す
る。
[Embodiment 9] In this embodiment, a resist pattern for each layer of a TFT substrate is formed by using the ablation developing machine of Embodiment 7 and a urethane-based or urea-based ablation resist material, followed by etching. Then, a pattern of each layer is formed by peeling the resist by ablation development using excimer laser light.

【0305】これにより、液晶パネルのTFT基板に所
要のTFT層を形成できる。
Thus, a required TFT layer can be formed on the TFT substrate of the liquid crystal panel.

【0306】次に、本発明による露光マスクを用いたス
テップ−スキャンによるアブレーション現像の実施例を
説明する。
Next, an embodiment of ablation development by step-scan using an exposure mask according to the present invention will be described.

【0307】前記図18の説明したように、露光マスク
のサイズは大幅に減少するが、ステップ−スキャンでの
分割部の繋ぎ目部分が表示性能に影響を及ぼす可能性が
あるが、本発明ではこれは本質的なものではなく、X−
Yテーブルの機械精度の問題である。特に、液晶表示素
子の製造の場合、遮光部により僅かなずれは補正され
る。したがって、遮光部を精度よく作ることが重要であ
る。
As described with reference to FIG. 18, although the size of the exposure mask is greatly reduced, the joint of the divided portions in the step-scan may affect the display performance. This is not essential, X-
This is a problem of the machine accuracy of the Y table. Particularly, in the case of manufacturing a liquid crystal display element, a slight shift is corrected by the light shielding portion. Therefore, it is important to accurately form the light-shielding portion.

【0308】図30は本発明による液晶表示素子の製造
方法に使用するアブレーション露光機の露光マスクの好
ましい分割線の説明図、また図31は避けるべき分割線
の説明図であって、80は遮光部(SH)、81は開口
パターン、82,83は分割線を示す。
FIG. 30 is an explanatory view of a preferable dividing line of an exposure mask of an ablation exposing machine used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 31 is an explanatory view of a dividing line to be avoided. (SH), 81 indicates an opening pattern, and 82 and 83 indicate division lines.

【0309】露光マスクの分割線は図30の(a)
(b)に示したように隣接する開口パターン81間の遮
光部80上を通る位置とすれば、図31の(a)(b)
に示したような開口パターン81上を通る位置とするよ
り露光時のずれが目立ち難い。
The dividing line of the exposure mask is shown in FIG.
As shown in FIG. 31 (b), if the position passes on the light shielding portion 80 between the adjacent opening patterns 81, (a) and (b) of FIG.
The shift at the time of exposure is less conspicuous than the position passing over the opening pattern 81 as shown in FIG.

【0310】なお、このような分割方法はエキシマレー
ザーのアブレーション現象を用いたリソグラフィにのみ
適用されるだけでなく、高圧水銀灯を光源とする通常の
フォトリソグラフィにも用いることもできる。
Note that such a dividing method can be applied not only to lithography using the ablation phenomenon of an excimer laser, but also to ordinary photolithography using a high-pressure mercury lamp as a light source.

【0311】この場合、結像レンズとしては1:1屈折
型の対称レンズだけではなく、小型のミラープロジェク
ションタイプも用いることができるので、露光装置のコ
ストを大幅に下げることができる。特に、X−Yマスク
テーブルはガラス基板のサイズに関わらず一定にしてお
けるので装置コストをさらに下げることができる。
In this case, not only a 1: 1 refraction type symmetric lens but also a small mirror projection type can be used as the imaging lens, so that the cost of the exposure apparatus can be greatly reduced. In particular, since the XY mask table can be kept constant regardless of the size of the glass substrate, the apparatus cost can be further reduced.

【0312】ステップ−スキャン露光による機械的な時
間のロスは照射強度、各テーブルのスピードを上げるこ
とによりカバーできる。
The mechanical time loss due to the step-scan exposure can be covered by increasing the irradiation intensity and the speed of each table.

【0313】また、本発明ではステップ操作の方に機械
的な時間がかかるので、多数個取りよりも枚葉式が有利
であり、露光マスクおよびX−Y基板テーブルのサイズ
に少し余裕を持たせておき、ある中心サイズとこの前後
の基板サイズを取り扱える様な専用機にしておくと良
い。ただし、変更する部分はテーブルだけで、光学系は
共通である。
In the present invention, since the step operation requires more mechanical time, the single-wafer method is more advantageous than the multi-piece operation, and the size of the exposure mask and the X-Y substrate table is given a margin. It is better to use a dedicated machine that can handle a certain center size and the substrate size before and after this. However, the only part to be changed is the table, and the optical system is common.

【0314】以下、レジストパターンの形成方法につ
き、図面を参照してさらに詳細に説明する。
Hereinafter, a method of forming a resist pattern will be described in more detail with reference to the drawings.

【0315】〔実施例10〕図32は本発明による液晶
表示素子の製造方法におけるレジストパターン形成方法
の実施例を説明する基板の分割例を説明する模式図であ
って、10は液晶表示素子を構成するガラス基板、10
Aは画素部、10Bは左右端子部、10Cは上下端子部
である。
[Embodiment 10] FIG. 32 is a schematic diagram illustrating an example of division of a substrate for explaining an embodiment of a method for forming a resist pattern in a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention. Constituent glass substrate, 10
A is a pixel portion, 10B is a left and right terminal portion, and 10C is an upper and lower terminal portion.

【0316】同図のガラス基板は縦(X方向)450m
m、横(Y方向)800mmの基板サイズに、縦36
8.64mm、横691.2mmの画素部10Aを有し
ている。
[0316] The glass substrate in the figure is 450 m long (X direction).
m, horizontal (Y direction) 800mm substrate size, vertical 36
The pixel section 10A has a size of 8.64 mm and a width of 691.2 mm.

【0317】本実施例では、ステップ−スキャン方式の
露光を行うために、ガラス基板10の画素部を縦方向に
8等分した分割画素部〜のそれぞれを共通とした1
単位とし、図中の丸で囲んだ1と10(端子部)を各々
1単位とする。各単位の横幅はエキシマレーザー光のス
リットでカバーできるサイズである。
In the present embodiment, in order to perform the exposure of the step-scan method, the pixel portion of the glass substrate 10 is divided into eight equal portions in the vertical direction, and each of the divided pixel portions is shared.
1 and 10 (terminal portions) surrounded by circles in the figure are each one unit. The width of each unit is a size that can be covered by the slit of the excimer laser beam.

【0318】図33は本実施例に使用する露光マスクの
具体例を説明する平面図であって、全体のサイズは縦方
向(X方向)が420mm、横方向(Y方向)が280
mmである。
FIG. 33 is a plan view for explaining a specific example of the exposure mask used in this embodiment. The overall size is 420 mm in the vertical direction (X direction) and 280 in the horizontal direction (Y direction).
mm.

【0319】この露光マスク7の縦方向(X方向)開口
パターンのサイズは図32の縦方向(X方向)サイズと
同一で、画素部開口パターン7aの縦方向サイズが36
8.64mmであり、横(Y方向)は画素部を8等分し
た86.4mmである。
The size of the vertical (X-direction) opening pattern of the exposure mask 7 is the same as the size of the vertical (X-direction) in FIG. 32, and the vertical size of the pixel portion opening pattern 7a is 36.
The horizontal (Y direction) is 86.4 mm obtained by dividing the pixel portion into eight equal parts.

【0320】また、左右端子部開口パターン7bの横方
向サイズは10mm、縦方向サイズは368.64+
(10×2)=388.64mm、上下端子部開口パタ
ーン7cの縦方向サイズは10mm、横方向サイズは画
素部7aと同一の86.4mmである。
The horizontal size of the left and right terminal portion opening patterns 7b is 10 mm, and the vertical size is 368.64+.
(10 × 2) = 388.64 mm, the vertical size of the upper and lower terminal portion opening pattern 7c is 10 mm, and the horizontal size is 86.4 mm, which is the same as the pixel portion 7a.

【0321】そして、画素部開口パターンと左右端子部
開口パターン7bの間と左右端子部開口パターン7dの
外側にはエキシマレーザー光によるダメージを回避する
ための遮光部7d,7d’,7e,7e’が形成されて
いる。
The light-shielding portions 7d, 7d ', 7e and 7e' are provided between the pixel portion opening pattern and the left and right terminal portion opening patterns 7b and outside the left and right terminal portion opening patterns 7d to avoid damage by excimer laser light. Are formed.

【0322】図中12aはスリット状のエキシマレーザ
ー光の照射状態を示し、その両端部はクローム膜7d,
7d’上にかかるように配置される。図示したエキシマ
レーザー光は画素部開口パターン7aを照射している状
態を示しているが、端子部開口パターン7bの照射時も
同様にエキシマレーザー光の端部が遮光SH部7dと7
eにかかるように配置される。
[0322] In the figure, reference numeral 12a denotes a state of irradiation of a slit-like excimer laser beam, and both ends of the chromium film 7d,
7d '. Although the illustrated excimer laser beam is irradiating the pixel opening pattern 7a, the end portions of the excimer laser light are similarly shielded from the light-shielding SH portions 7d and 7d when the terminal opening pattern 7b is irradiated.
e.

【0323】なお、端子部開口パターン7bの外側に配
置した遮光部7eを広く取っているのは、露光マスク7
をX−Yマスクテーブルに載置した場合に当該露光マス
クから外れるエキシマレーザー光がX−Yマスクテーブ
ルをアブレーションして塵挨が発生するのを防止するた
めである。
The light-shielding portion 7e arranged outside the terminal portion opening pattern 7b is made wider by the exposure mask 7
This is to prevent the excimer laser beam deviating from the exposure mask from ablating the XY mask table and generating dust when the is mounted on the XY mask table.

【0324】図34は露光マスクを介したガラス基板上
のレジストのエキシマレーザー光の照射状態の説明図
で、(a)は要部斜視図、(b)は露光マスクの要部断
面図であって、露光マスク7の画素部を露光している状
態を示す。
FIGS. 34A and 34B are explanatory views of an excimer laser beam irradiation state of a resist on a glass substrate through an exposure mask. FIG. 34A is a perspective view of a main part, and FIG. 34B is a sectional view of a main part of the exposure mask. This shows a state where the pixel portion of the exposure mask 7 is being exposed.

【0325】同図において、1aはエキシマレーザー
光、71は石英ガラス基板、7’は誘電体多層膜、7a
は画素部パターン、7bは端子部パターン、70は開口
パターン、8は結像レンズ、12はレジスト膜、12a
はレジストパターンである。
In the same figure, 1a is an excimer laser beam, 71 is a quartz glass substrate, 7 'is a dielectric multilayer film, 7a
Is a pixel portion pattern, 7b is a terminal portion pattern, 70 is an opening pattern, 8 is an imaging lens, 12 is a resist film, 12a
Is a resist pattern.

【0326】スリット状のエキシマレーザー光1aは、
露光マスク7とガラス基板上のレジスト膜12が矢印v
方向に相対移動するのに伴って露光マスク7の開口パタ
ーン70の像を結像レンズ8を介してレジスト膜12に
照射し、そのアブレーション現象によりレジストパター
ン12aが形成される。
The slit-shaped excimer laser beam 1a is
The exposure mask 7 and the resist film 12 on the glass substrate are indicated by an arrow v.
The image of the opening pattern 70 of the exposure mask 7 is irradiated on the resist film 12 through the imaging lens 8 with the relative movement in the direction, and the resist pattern 12a is formed by the ablation phenomenon.

【0327】このとき、レジスト膜のアブレーションと
同時に下層の薄膜もアブレーションで除去することも可
能である。
At this time, the lower thin film can be removed by ablation simultaneously with the ablation of the resist film.

【0328】なお、レジストパターンを形成して、所要
のエッチング処理を施した後、不要となった残留レジス
ト膜をエキシマレーザー光の全面照射で除去することも
できる。
After a resist pattern is formed and a required etching process is performed, an unnecessary residual resist film can be removed by irradiating the entire surface with excimer laser light.

【0329】このように、本実施例の露光マスクは従来
の1:1マスクの1/3の面積で良く、露光マスクの製
作コストが大幅に低減される。
As described above, the exposure mask of the present embodiment may have an area which is one third of that of the conventional 1: 1 mask, and the manufacturing cost of the exposure mask is greatly reduced.

【0330】ここで用いるアブレーション用レジストは
100mJ/cm2 のエネルギー密度で10回照射(1
0shot/site)でアブレーションが完了する。
スキャン領域は400mmで、上記の様に10回のスキ
ャンで基板全面のパターニングが完成する。従って、ス
キャン時間は28.6秒、10回のステッピング時間が
10秒、搬送、脱着、基板と露光マスクのアラインメン
トに要する時間を加えて約45秒のタクトタイムで31
インチ対角のTFT基板が完成した。
The ablation resist used here was irradiated 10 times at an energy density of 100 mJ / cm 2 (1
0 shot / site) completes ablation.
The scan area is 400 mm, and the patterning of the entire substrate is completed by 10 scans as described above. Therefore, the scan time is 28.6 seconds, the stepping time for 10 steps is 10 seconds, and the takt time of about 45 seconds is added to the time required for transport, desorption, and alignment of the substrate and the exposure mask.
An inch-diagonal TFT substrate was completed.

【0331】.次に、本発明における露光マスクの製造
方法の実施例を説明する。
[0331]. Next, an embodiment of a method for manufacturing an exposure mask according to the present invention will be described.

【0332】露光マスクは、光屈折率層と低屈折率層の
対からなる誘電体層を3層(即ち、高屈折率と低屈折率
の成膜材料の総層数は6層)とし、追加の高屈折率層と
してHfO2 を用い、金属膜の層として厚み100nm
のCrとした。
The exposure mask has three dielectric layers each consisting of a pair of a light refractive index layer and a low refractive index layer (that is, the total number of high refractive index and low refractive index film forming materials is six). HfO 2 was used as an additional high refractive index layer, and the thickness of the metal film was 100 nm.
Of Cr.

【0333】このときの誘電体層の透過率は約10%で
あり、400mJ/cm2 のマスク面への入射エネルギ
ー密度に対して、Cr(クロシウム)は充分な耐性を示
した。
At this time, the transmittance of the dielectric layer was about 10%, and Cr (crosium) showed sufficient resistance to the energy density of 400 mJ / cm 2 incident on the mask surface.

【0334】〔実施例11〕図35は本発明による液晶
表示素子の製造に使用するエキシマレーザー露光機の露
光マスクの材料である高屈折率層材料と低屈折率層材料
の組み合わせと10%以下の透過率の最小層数の説明図
である。
[Embodiment 11] FIG. 35 shows a combination of a high-refractive-index layer material and a low-refractive-index layer material which is a material for an exposure mask of an excimer laser exposure machine used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, and 10% or less. FIG. 4 is an explanatory diagram of the minimum number of layers of transmittance.

【0335】本実施例では、前記図8に示した構成にお
いて、図35に示す高屈折率材料と低屈折率材料の組み
合わせと、層数(対)及び高屈折率材料のいずれかの追
加層によって、誘電体層部分の透過率が10%以下のマ
スクを得ることができた。
In the present embodiment, in the configuration shown in FIG. 8, the combination of the high refractive index material and the low refractive index material shown in FIG. As a result, a mask having a transmittance of the dielectric layer portion of 10% or less could be obtained.

【0336】この場合、金属膜の層を除去したマスクに
よっても、エネルギー密度が400mJ/cm2 のエキ
シマレーザー光の入力に対して、閾値が50mJ/cm
2 のレジスト膜の高精度のアブレーションパターンを得
ることが出来た。
In this case, even with the mask from which the metal film layer has been removed, the threshold is 50 mJ / cm 2 for the input of excimer laser light having an energy density of 400 mJ / cm 2.
A highly accurate ablation pattern of the resist film 2 was obtained.

【0337】図36は本発明による液晶表示素子の製造
に使用するエキシマレーザー露光機の露光マスクの製造
方法の一例を説明する概略工程図である。
FIG. 36 is a schematic process chart for explaining an example of a method for manufacturing an exposure mask of an excimer laser exposure machine used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【0338】同図において、まず、(a)紫外光に対し
て透明な石英ガラス基板90上に光路長が使用紫外光の
1/4波長の膜厚を持つ第1の誘電体層を形成し、前記
第1の誘電体層の上に同じく光路長が1/4波長でかつ
前記第1の誘電体層の屈折率より小である第2の誘電体
層を形成してなる誘電体多層膜を成膜後、前記誘電体多
層膜の最上層に前記ガラス基板の屈折率より大きな屈折
率を持つと共にその光路長が使用紫外線の1/4波長と
なる第3の誘電体層を形成して誘電体多層膜91を成膜
し、前記誘電体多層膜91の上に金属膜92を成膜す
る。
In the figure, first, (a) a first dielectric layer having an optical path length of 膜厚 wavelength of the used ultraviolet light is formed on a quartz glass substrate 90 transparent to ultraviolet light. A dielectric multilayer film formed on the first dielectric layer by forming a second dielectric layer also having an optical path length of 1/4 wavelength and a refractive index smaller than the refractive index of the first dielectric layer. Is formed, a third dielectric layer having a refractive index larger than the refractive index of the glass substrate and having an optical path length of 波長 wavelength of the used ultraviolet light is formed on the uppermost layer of the dielectric multilayer film. A dielectric multilayer film 91 is formed, and a metal film 92 is formed on the dielectric multilayer film 91.

【0339】(b)金属膜92上に感光性レジスト93
を塗布し、露光マスク94を介して紫外線95を照射
し、現像する。
(B) Photosensitive resist 93 on metal film 92
Is applied, and is irradiated with ultraviolet rays 95 through an exposure mask 94, and is developed.

【0340】(c)現像により残留したレジスト93を
マスクとしてエッチング媒体96を適用しホトリソグラ
フィー工程により金属膜92をパターニングする。
(C) The metal film 92 is patterned by a photolithography process using the etching medium 96 with the resist 93 remaining after the development as a mask.

【0341】(d)金属膜92のパターニング後、残留
レジストを除去してパターニングした金属膜92の層を
得る。
(D) After patterning the metal film 92, the remaining resist is removed to obtain a patterned metal film 92 layer.

【0342】(e)パターニングした金属膜92の開口
パターンをマスクとしてエッチング媒体97を適用して
誘電体多層膜91をエッチングする。
(E) The dielectric multilayer film 91 is etched using the etching medium 97 by using the opening pattern of the patterned metal film 92 as a mask.

【0343】(f)上記エッチングにより誘電体多層膜
91をパターニングし開口パターンを形成することによ
り、石英ガラス基板90上に多層誘電体膜91とこの上
に重畳した金属膜92からなるエキシマレーザー加工用
の露光マスクを得る。
(F) By patterning the dielectric multilayer film 91 by the above etching to form an opening pattern, an excimer laser processing is performed on the quartz glass substrate 90 by the multilayer dielectric film 91 and the metal film 92 superposed thereon. To obtain an exposure mask.

【0344】なお、本発明による露光マスクすなわちエ
キシマレーザー加工用マスクは、上記の方法に限るもの
ではなく、例えば、金属膜上に感光性レジストの開口パ
ターンを形成し、この開口パターンをマスクとしてエキ
シマレーザーを照射して金属膜とその下層の多層誘電体
層をアブレーションで除去することによって露光マスク
を得ることも可能である。
The exposure mask according to the present invention, that is, the excimer laser processing mask is not limited to the above-mentioned method. For example, an opening pattern of a photosensitive resist is formed on a metal film, and the excimer mask is formed using this opening pattern as a mask. It is also possible to obtain an exposure mask by irradiating a laser to remove the metal film and the underlying multilayer dielectric layer by ablation.

【0345】この種の露光機では、露光マスクと被加工
物であるガラス基板との位置合わせを精密に行うことが
要求される。
In this type of exposure machine, it is required that the alignment between the exposure mask and the glass substrate to be processed be performed precisely.

【0346】以下、被加工物であるガラス基板に対する
露光マスクの位置合わせ機構の実施例を説明する。
An embodiment of a mechanism for aligning an exposure mask with respect to a glass substrate to be processed will be described below.

【0347】〔実施例12〕図37は露光マスクと被加
工物であるガラス基板との位置合わせ機構の実施例を説
明する模式図であって、1aはエキシマレーザー光、7
は露光マスク、7Aは位置合わせマーク、8は結像光学
系(結像レンズ)、30は蛍光板、30Aは蛍光発光部
分、31はビデオカメラ、32は演算装置、33は露光
マスク調整機構、34は焦点・倍率調整機構、35は背
面照明ランプである。
[Embodiment 12] FIG. 37 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a mechanism for aligning an exposure mask and a glass substrate as a workpiece, wherein 1a is an excimer laser beam,
Is an exposure mask, 7A is an alignment mark, 8 is an imaging optical system (imaging lens), 30 is a fluorescent plate, 30A is a fluorescent light emitting portion, 31 is a video camera, 32 is an arithmetic unit, 33 is an exposure mask adjusting mechanism, 34 Is a focus / magnification adjusting mechanism, and 35 is a backlight lamp.

【0348】同図において、エキシマレーザ光1aが照
射される光路上に、露光マスク7、結像光学系8、蛍光
板30、およびビデオカメラ31が配置されている。
[0348] In the figure, an exposure mask 7, an image forming optical system 8, a fluorescent plate 30, and a video camera 31 are arranged on the optical path irradiated with the excimer laser beam 1a.

【0349】エキシマレーザー光1aは、その波長がた
とえば248nmで、エネルギー密度が10〜20mJ
/cm2 に調整されたものとなっている。
The excimer laser beam 1a has a wavelength of, for example, 248 nm and an energy density of 10 to 20 mJ.
/ Cm 2 .

【0350】露光マスク2は、前記したものと同様に、
例えば330mm×250mmサイズ、厚さ5mmの石
英基板面にHfO2 およびSiO2 をそれぞれ1/4波
長の膜厚で交互に各9層重ねた積層体に開口パターンを
加工したものとなっている。この露光マスク7からの反
射率は98%以上で、透過エネルギーとのS/Nは40
以上である。
The exposure mask 2 is, as described above,
For example, an aperture pattern is formed on a laminate in which nine layers each of HfO 2 and SiO 2 are alternately laminated with a thickness of 1 / wavelength on a quartz substrate surface having a size of 330 mm × 250 mm and a thickness of 5 mm. The reflectance from the exposure mask 7 is 98% or more, and the S / N with the transmitted energy is 40%.
That is all.

【0351】そして、この露光マスク7には位置合わせ
マーク7Aが形成されている。この位置合わせマーク7
Aは、例えば、線幅が20ミクロン以下(好ましくは、
5ミクロン)の十字パターンに形成される。なお、位置
合わせマーク7Aは、十字パターンに限定されることは
なく、桝形等他のパターンであってもよいことは言うま
でもない。
The exposure mask 7 has an alignment mark 7A formed thereon. This alignment mark 7
A has, for example, a line width of 20 microns or less (preferably,
(5 microns) cross pattern. It is needless to say that the alignment mark 7A is not limited to a cross pattern, but may be another pattern such as a square shape.

【0352】図38は蛍光板の構成を説明する部分断面
図である。この蛍光板30はエキシマレーザー光の照射
で蛍光を発生する基板であり、同図に示すように、例え
ば、270mm×200mmサイズで、厚さ1.1mm
の石英ガラス30a上に螢光塗料膜30bが約500n
mの膜厚で形成したものを使用している。
FIG. 38 is a partial cross-sectional view illustrating the structure of the fluorescent plate. The fluorescent plate 30 is a substrate that generates fluorescence upon irradiation with excimer laser light, and as shown in the figure, for example, has a size of 270 mm × 200 mm and a thickness of 1.1 mm.
Fluorescent paint film 30b is about 500n on quartz glass 30a.
A film formed with a film thickness of m is used.

【0353】エキシマレーザー光1aの照射によって露
光マスク7の位置合わせマーク7Aは、1:1の結像光
学系8を介して蛍光板30上に結像され、結像個所の螢
光塗料膜30bが螢光を発する。
By the irradiation of the excimer laser beam 1a, the alignment mark 7A of the exposure mask 7 is imaged on the fluorescent plate 30 via the 1: 1 image forming optical system 8, and the fluorescent paint film 30b at the image forming position is formed. Fluorescent.

【0354】なお、この場合における蛍光板30の材料
としてエキシマレーザー光1Aに対する吸収係数の高い
材料を用いた場合には上記した螢光塗料膜を必ずしも必
要とせずに同様の効果が得られる。
In this case, when a material having a high absorption coefficient with respect to the excimer laser beam 1A is used as the material of the fluorescent plate 30, the same effect can be obtained without necessarily requiring the above-mentioned fluorescent paint film.

【0355】ビデオカメラ31は定められた基準位置に
固定されており、露光マスク7の位置合わせマーク7A
の投影像(蛍光像)30Aを蛍光板30の裏面から撮像
する。
The video camera 31 is fixed at a predetermined reference position, and the alignment mark 7A of the exposure mask 7
Is imaged from the back surface of the fluorescent plate 30.

【0356】ビデオカメラ31の撮像データ(画像デー
タ)は演算装置32に入力する。演算装置32は投影像
30Aの位置を基準位置との対比で演算して投影像のず
れ量を検出する。検出された位置ずれデータは露光マス
ク調整機構33に与えられ、露光マスク調整機構33は
露光マスク7の位置を上記位置ずれが0となるように、
すなわち正規の位置になるように位置調整する。
[0356] The image data (image data) of the video camera 31 is input to the arithmetic unit 32. The arithmetic unit 32 calculates the position of the projected image 30A by comparison with the reference position to detect the amount of deviation of the projected image. The detected positional deviation data is given to the exposure mask adjusting mechanism 33, and the exposure mask adjusting mechanism 33 adjusts the position of the exposure mask 7 so that the positional deviation becomes zero.
That is, the position is adjusted so as to be a regular position.

【0357】なお、上記位置ずれ量の演算は、例えば、
演算装置32に位置合わせマークの投影像30Aの位置
座標に係る情報を格納するメモリを設け、この位置座標
データとビデオカメラの撮像データの差分演算を行うこ
とで実行される。
[0357] The calculation of the positional deviation amount is performed, for example, in the following manner.
The arithmetic unit 32 is provided with a memory for storing information relating to the position coordinates of the projection image 30A of the alignment mark, and the difference is calculated between the position coordinate data and the image data of the video camera.

【0358】なお、この構成例では、投影像30Aの焦
点状態、サイズの差のデータをも演算装置32で演算
し、その結果を焦点・倍率調整機構34に与えて結像レ
ンズ8の焦点調整および倍率調整を行うように構成され
ている。この焦点、倍率の調整が必要となる理由は、エ
キシマレーザー光によるレジスト膜のアブレーション時
の使用波長と光学系の焦点位置および倍率等の調整が重
要になってくるからである。
In this configuration example, the arithmetic unit 32 also calculates data on the focus state and size difference of the projected image 30A, and gives the result to the focus / magnification adjusting mechanism 34 to adjust the focus of the imaging lens 8. And a magnification adjustment. The reason why the focus and magnification need to be adjusted is that it becomes important to adjust the wavelength used at the time of ablation of the resist film by the excimer laser light, the focal position of the optical system, the magnification, and the like.

【0359】一方、前記蛍光板30と同サイズおよび同
形の製造過程における液晶表示素子用ガラス基板(図示
せず)が用意されており、このガラス基板を蛍光板30
と互換されて全く同位置にセットされるようになってい
る。
On the other hand, a glass substrate (not shown) for a liquid crystal display element having the same size and the same shape as the fluorescent plate 30 in the manufacturing process is prepared.
It is compatible with and is set at exactly the same position.

【0360】液晶表示素子用のガラス基板は、例えば、
その一方の表面の全域に金属蒸着膜が形成され、さらに
その上を覆った全域にレジスト膜が形成されたものとな
っている。
A glass substrate for a liquid crystal display element is, for example,
A metal vapor-deposited film is formed on the entire area of one of the surfaces, and a resist film is formed on the entire area covering the metal-deposited film.

【0361】液晶表示素子用のガラス基板が前記蛍光板
30と互換された段階では、そのガラス基板は露光マス
ク7に対して正しい位置に位置合わせがなされ、その
後、露光マスク7を用いてパターン露光される。
At the stage when the glass substrate for the liquid crystal display element is interchangeable with the fluorescent plate 30, the glass substrate is aligned with the exposure mask 7 at a correct position, and then subjected to pattern exposure using the exposure mask 7. You.

【0362】これにより、液晶表示素子用のガラス基板
上のレジスト膜は、所謂従来の湿式(ウエット)現像処
理を行うことなくパターニングがなされ、その下層に配
置されている金属蒸着膜の選択エッチング用のマスクと
して用いられる。
As a result, the resist film on the glass substrate for the liquid crystal display element is patterned without performing the so-called conventional wet (wet) developing treatment, and is used for selective etching of the metal deposition film disposed thereunder. Used as a mask.

【0363】なお、同図では液晶表示素子用のガラス基
板(あるいは蛍光板30)をその背面から光を照射させ
る背面照明ランプ35が配置されている。液晶表示素子
用のガラス基板の製造において2層目に形成された材料
に対して加工を行う場合、その材料に位置合わせマーク
が形成されており、その位置合わせマークの検出手段と
して背面照明ランプ35から投影像30Aの螢光と同一
波長の光を照射することによって、該位置合わせマーク
をビデオカメラ31によって検出できるようになってい
る。
In the figure, a back illumination lamp 35 for irradiating the glass substrate (or the fluorescent plate 30) for the liquid crystal display element with light from the back is arranged. When a material formed in the second layer is processed in the production of a glass substrate for a liquid crystal display element, an alignment mark is formed on the material, and the back illumination lamp 35 is used as a means for detecting the alignment mark. The alignment mark can be detected by the video camera 31 by irradiating light having the same wavelength as that of the fluorescent light of the projected image 30A.

【0364】このような構成によれば、製造工程時に液
晶表示素子用のガラス基板と互換できる蛍光板30がエ
キシマレーザー光1aによって露光マスク7の位置合わ
せマーク7Aを投影させた場合に、その投影個所におい
て螢光を発生させ、液晶表示素子用のガラス基板と位置
的に対応して配置される蛍光板30に投影されて目視で
きるアライメントマークは可視光によって得られる投影
と全く同等の機能を果たすことができる。
According to such a configuration, when the alignment mark 7A of the exposure mask 7 is projected by the excimer laser beam 1a on the fluorescent plate 30 compatible with the glass substrate for the liquid crystal display element during the manufacturing process, the projection location The alignment marks which generate fluorescence and are visible on the fluorescent plate 30 which is disposed in position corresponding to the glass substrate for the liquid crystal display element can perform exactly the same function as the projection obtained by visible light. it can.

【0365】この実施例によれば、液晶表示素子用のガ
ラス基板に対する露光マスク7の位置合わせを簡単な構
成で達成することができる。
According to this embodiment, the alignment of the exposure mask 7 with respect to the glass substrate for the liquid crystal display element can be achieved with a simple structure.

【0366】〔実施例13〕図39は露光マスクと被加
工物であるガラス基板との位置合わせ機構の他の実施例
を説明する模式図であって、7B,7Cは露光マスク7
に形成した位置合わせマーク、8a,8bはマーク専用
結像レンズ、10B,10Cは液晶表示素子用のガラス
基板10に形成した位置合わせマーク、30B,30C
は蛍光板、31B,31Cは蛍光板30B,30C形成
される位置合わせマーク7B,7Cの投影による蛍光を
撮像するビデオカメラ、31D,31Eはガラス基板1
0の位置合わせマーク10B,10Cを撮像するビデオ
カメラ、36はガラス基板10の位置調整機構、40
a,40bはプリズム、40c,40dはミラー、41
はガラス基板ホルダである。
[Embodiment 13] FIG. 39 is a schematic diagram for explaining another embodiment of a mechanism for aligning an exposure mask with a glass substrate as a workpiece, wherein 7B and 7C are exposure masks 7A and 7B.
, 8a and 8b are mark-forming imaging lenses, 10B and 10C are alignment marks formed on a glass substrate 10 for a liquid crystal display element, and 30B and 30C.
Denotes a fluorescent plate, 31B and 31C denote video cameras for capturing fluorescence by projection of the alignment marks 7B and 7C formed on the fluorescent plates 30B and 30C, and 31D and 31E denote glass substrates 1.
A video camera for imaging the 0 alignment marks 10B and 10C; 36, a position adjusting mechanism for the glass substrate 10;
a and 40b are prisms, 40c and 40d are mirrors, 41
Is a glass substrate holder.

【0367】この実施例においては、エキシマレーザー
光1aは、複数のプリズム(同図では2個)40a,4
0bと、各プリズムに対応して配置されたミラー40
c,40dを介して分離されて露光マスク7上に形成さ
れた位置合わせマーク7B,7Cを照射する。
In this embodiment, the excimer laser beam 1a includes a plurality of prisms (two in FIG.
0b and mirrors 40 arranged corresponding to each prism
Irradiate the alignment marks 7B, 7C separated on the exposure mask 7 through the c, 40d.

【0368】各位置合わせマーク7B,7Cは、それぞ
れマーク専用結像レンズ8a,8bを介して製造過程に
ある液晶表示素子用のガラス基板10を保持するガラス
基板ホルダ41に設けた螢光発生板30B,30Cに結
像され、螢光を発生させる。螢光発生板30B,30C
は、前記実施例で説明した図38と同様の構成を有し、
表面に螢光塗料膜が約500nmの膜厚で形成されてい
る。
Each of the alignment marks 7B and 7C is formed by a fluorescent light generating plate provided on a glass substrate holder 41 for holding a glass substrate 10 for a liquid crystal display element in a manufacturing process via mark dedicated imaging lenses 8a and 8b. An image is formed on 30B and 30C to generate fluorescent light. Fluorescence generating plate 30B, 30C
Has a configuration similar to that of FIG. 38 described in the above embodiment,
A fluorescent paint film having a thickness of about 500 nm is formed on the surface.

【0369】この螢光発生板30B,30Cによる発光
像は、それらの背面に設置されたマーク検出用ビデオカ
メラ31B,31Cによって検出される。
The light emission images from the fluorescent light generating plates 30B and 30C are detected by the mark detecting video cameras 31B and 31C installed on their rear surfaces.

【0370】一方、ガラス基板ホルダ41に保持された
ガラス基板10の一部には位置合わせマーク10B,1
0Cが付されており、この位置合わせマーク10B,1
0Cはガラス基板10の背面に配置されたビデオカメラ
31D,31Eによって検出される。
On the other hand, a part of the glass substrate 10 held by the glass substrate holder 41 has alignment marks 10B, 1
0C, the alignment marks 10B, 1
0C is detected by the video cameras 31D and 31E arranged on the back of the glass substrate 10.

【0371】そして、各ビデオカメラ31D,31Eに
よってそれぞれ検出された位置合わせマーク10B,1
0Cの位置関係(離間距離)から、ガラス基板ホルダ4
1に対するガラス基板10の位置が正確なものか否かを
判断すると共に、正確でない場合にはそのずれ量を演算
し、その演算値に基づいてガラス基板10のガラス基板
ホルダ41に対する位置調整を位置調整機構36によっ
て行うように構成されている。
The alignment marks 10B, 1 detected by the video cameras 31D, 31E, respectively.
From the positional relationship (separation distance) of 0C, the glass substrate holder 4
It is determined whether or not the position of the glass substrate 10 with respect to the glass substrate 1 is accurate. If the position is not accurate, the shift amount is calculated, and the position adjustment of the glass substrate 10 with respect to the glass substrate holder 41 is performed based on the calculated value. It is configured to be performed by the adjusting mechanism 36.

【0372】なお、このような位置調整がなされた後に
は、エキシマレーザー光1aによって露光マスク7、結
像レンズ8を介して液晶表示素子用のガラス基板に形成
されたレジスト膜のパターニングを行う。
After such position adjustment is performed, the resist film formed on the glass substrate for the liquid crystal display element is patterned by the excimer laser beam 1a through the exposure mask 7 and the imaging lens 8.

【0373】上記構成においても前記実施例と同様に結
像レンズの焦点の調整および倍率の調整を行う構成を備
える。
In the above configuration, a configuration is also provided in which the focus of the imaging lens and the magnification are adjusted as in the above embodiment.

【0374】なお、上記した露光マスクとガラス基板と
の位置合わせ装置は、レジスト膜のパターニングに限る
ものではなく、このパターニング後に下層のTFT構成
薄膜のアブレーション加工機にも同様に適用できる。
The apparatus for aligning the exposure mask and the glass substrate described above is not limited to the patterning of the resist film, but can be similarly applied to an ablation machine for a thin film constituting a lower TFT after this patterning.

【0375】次に、エキシマレーザー光のアブレーショ
ン現象を利用したレジスト膜および各種薄膜の加工にお
けるデブリスの除去装置の実施例について説明する。
Next, an embodiment of an apparatus for removing debris in the processing of a resist film and various thin films utilizing the ablation phenomenon of excimer laser light will be described.

【0376】エキシマレーザー光のアブレーション現象
を利用したレジスト膜のパターニングやTFTを構成す
る各種薄膜の加工においては、当該アブレーションに伴
ってデブリスが発生する。
In the patterning of a resist film using the ablation phenomenon of excimer laser light and the processing of various thin films constituting a TFT, debris is generated with the ablation.

【0377】従来、このエキシマレーザー光を用いたア
ブレーション加工をマイクロマシニングの分野に適用し
たものでは、アブレーションで発生する加工生成物であ
るデブリスは加工後に被加工物を洗浄するか、または加
工材料に応じて、ヘリウム等の不活性雰囲気中で加工す
るか、あるいは酸素雰囲気中で加工することによって低
減している。
Conventionally, in the case where ablation processing using this excimer laser beam is applied to the field of micromachining, debris, which is a processing product generated by ablation, is used to clean the workpiece after processing, or to add Accordingly, the reduction is achieved by processing in an inert atmosphere such as helium or processing in an oxygen atmosphere.

【0378】しかし、このような従来の除去技術では、
アブレーションによって発生するデブリスを完全に除く
ことは困難である。特に、被加工物に再付着したデブリ
スを除去することは難しい。
However, in such a conventional removal technique,
It is difficult to completely remove debris generated by ablation. In particular, it is difficult to remove debris that has re-adhered to the workpiece.

【0379】さらに、デブリスの形態は材料の種類や入
射エネルギーの強度によって、気体状のものから数μm
程度の大きさの粒子に至るまでの広範囲の形態で分布し
ており、加工後の洗浄も発生したデブリスの形態によっ
て種々の方法を考えねばならない。
Further, the form of debris can be changed from gaseous to several μm depending on the type of material and the intensity of incident energy.
Various methods must be considered depending on the form of the debris that is distributed in a wide range of particles up to the size of the medium, and that also undergoes cleaning after processing.

【0380】また、ヘリウム雰囲気中での加工では、ア
ブレーションのプルーム(爆発雲)の噴出速度が空気中
での速度よりもより速いためにデブリスが遠くに分散さ
れ、見掛け上デブリスが減少したように見える。これ
は、酸素雰囲気中では、発生したデブリスが酸化され気
体状になる結果と考えられる。
In the processing in a helium atmosphere, the debris is dispersed far away since the jet velocity of the ablation plume (explosive cloud) is faster than that in air, so that debris is apparently reduced. appear. This is considered to be a result of the generated debris being oxidized into a gaseous state in an oxygen atmosphere.

【0381】上記したヘリウム、あるいは酸素の雰囲気
での加工が効果を持つのは比較的限られた材料の加工に
おいてのみであり、あらゆる材料の加工において有効で
あるわけでは無い。
The processing in the atmosphere of helium or oxygen described above has an effect only in the processing of a relatively limited material, and is not effective in the processing of any material.

【0382】さらに、考慮すべき本質的な点は、高速の
加工を行うためにエキシマレーザーの発振周波数を大き
くして行くと、先行するエキシマレーザーパルスによっ
て生じたプルームがまだエキシマレーザーの光路中に存
在している状態で後続のエキシマレーザーによるアブレ
ーションが実行されることになるために、当該後続する
アブレーションのためのエキシマレーザーにエネルギー
損失を招くという問題がある。
Further, the essential point to be considered is that when the oscillation frequency of the excimer laser is increased for high-speed processing, the plume generated by the preceding excimer laser pulse still remains in the optical path of the excimer laser. Since ablation by the subsequent excimer laser is performed in the existing state, there is a problem that the excimer laser for the subsequent ablation causes energy loss.

【0383】このような理由から、アブレーションによ
り発生したプルームを高速で除去することが、単にデブ
リスを除くという以上に重要な課題となっている。
For this reason, it is more important to remove plumes generated by ablation at high speed than to simply remove debris.

【0384】以下、本発明によるアブレーションデブリ
ス除去装置の実施例につき、詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the ablation debris removing apparatus according to the present invention will be described in detail.

【0385】〔実施例14〕図40は本発明による液晶
表示素子の製造におけるアブレーションデブリス除去装
置の1実施例の構成を説明する模式図であって、50は
吸引ノズル、51は図示しない真空ポンプに連通する排
気部、52は吸引バッファ空間、10は被加工物である
ガラス基板である。
[Embodiment 14] FIG. 40 is a schematic view for explaining the structure of an embodiment of an ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention, wherein 50 is a suction nozzle, and 51 is a vacuum pump (not shown). , A suction buffer space 52, and a glass substrate 10 as a workpiece.

【0386】この実施例は一本の吸引ノズル50を有す
る構成であり、これを被加工物10の加工領域に近接
し、かつプルームの上昇速度が十分小さくなる位置に設
置して矢印に示したようにデブリスAの吸引を行う。
This embodiment has a configuration having a single suction nozzle 50, which is installed at a position close to the processing area of the workpiece 10 and at which the plume rise speed is sufficiently low, as indicated by arrows. Suction of debris A is performed as described above.

【0387】吸引ノズルの開口形状は円筒状、楕円状、
矩形状、あるいはスリット状等、被加工物の材料、エキ
シマレーザー光加工装置の構成、使用エネルギー等に応
じて適宜のものとする。
The shape of the opening of the suction nozzle is cylindrical, elliptical,
The shape may be a rectangular shape, a slit shape, or the like depending on the material of the workpiece, the configuration of the excimer laser light processing device, the energy used, and the like.

【0388】本実施例により、被加工物の表面に当該デ
ブリスが付着したり、後続のレーザーパルスのエネルギ
ーを減殺させることがないエキシマレーザー加工装置を
提供できる。
According to this embodiment, it is possible to provide an excimer laser processing apparatus in which the debris does not adhere to the surface of the workpiece and does not reduce the energy of the subsequent laser pulse.

【0389】なお、この構成としたものを加工領域の周
りに複数個設置することによって吸引の効率を向上させ
ることができる。
[0389] The efficiency of suction can be improved by arranging a plurality of components having this configuration around the processing area.

【0390】〔実施例15〕図41は本発明による液晶
表示素子の製造におけるアブレーションデブリス除去装
置の他の実施例の構成を説明する模式図であって、図4
0と同一符号は同一機能部分に対応する。
[Embodiment 15] FIG. 41 is a schematic diagram for explaining the structure of another embodiment of an ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention.
The same reference numeral as 0 corresponds to the same function part.

【0391】本実施例は、吸引ノズル50を被加工物の
加工領域を周回して包囲するごとく開口したスリット状
とした環状としたものである。それぞれの吸引バッファ
空間3aは連通させておくのが望ましく、排気部2は一
箇所としてもよい。
In this embodiment, the suction nozzle 50 is formed in a slit-like annular shape which is opened so as to surround the work area of the workpiece. It is desirable that the respective suction buffer spaces 3a be communicated with each other, and the exhaust unit 2 may be provided at one place.

【0392】本実施例により、デブリスの除去効果が向
上し、被加工物の表面に当該デブリスが付着したり、後
続のレーザーパルスのエネルギーを減殺させることがな
いエキシマレーザー加工装置を提供できる。
According to this embodiment, it is possible to provide an excimer laser processing apparatus in which the debris removing effect is improved and the debris does not adhere to the surface of the workpiece or reduce the energy of the subsequent laser pulse.

【0393】〔実施例16〕図42は本発明による液晶
表示素子の製造におけるアブレーションデブリス除去装
置のさらに他の実施例の構成を説明する模式図であっ
て、53a,53bは吸引容器を構成する側壁、54は
エキシマレーザー光の入射窓、55は吸引容器を構成す
る底板、55aはレーザー光照射用の開口、図40と同
一符号は同一機能部分に対応する。
[Embodiment 16] FIG. 42 is a schematic view for explaining the construction of still another embodiment of the ablation debris removing apparatus in the production of a liquid crystal display device according to the present invention, wherein 53a and 53b constitute suction containers. Side walls, 54 are entrance windows for excimer laser light, 55 is a bottom plate constituting a suction container, 55a is an opening for irradiating laser light, and the same reference numerals as in FIG. 40 correspond to the same functional parts.

【0394】同図はデブリスの吸引をさらに効率良く、
かつ完全にプルームを除去するためには吸引領域を略々
密閉するごとく囲む吸引容器構造としたものである。
FIG. 39 shows that debris suction can be performed more efficiently.
In addition, in order to completely remove the plume, the suction region has a suction container structure which substantially surrounds the suction region.

【0395】すなわち、本実施例では、エキシマレーザ
ー光の入射窓54とガラス基板10にレーザー光を照射
するための開口をもつ底板55および側壁53a,53
bで吸引容器を構成している。吸引バッファ空間52は
連通されており、排気部51は一箇所としてもよい。
That is, in this embodiment, the bottom plate 55 and the side walls 53a, 53 having the entrance window 54 for the excimer laser light and the opening for irradiating the glass substrate 10 with the laser light.
b constitutes a suction container. The suction buffer space 52 is in communication, and the exhaust unit 51 may be provided at one place.

【0396】底板55の開口55aはできるだけ小さく
することが望ましいが、アブレーション時のショックウ
エーブフロントの動きを妨げない様にする必要があるた
め、ガラス基板10の加工領域の各縁から約2mm程度
広い開口とするのが好適である。側壁53a,53bも
レーザー光の照射を妨げないような形状とする。
The opening 55a of the bottom plate 55 is desirably as small as possible. However, since it is necessary not to hinder the movement of the shock wave front during ablation, the opening 55a which is approximately 2 mm wider from each edge of the processing area of the glass substrate 10 is required. It is preferable that The side walls 53a and 53b are also shaped so as not to hinder the irradiation of the laser beam.

【0397】また、入射窓54はエキシマレーザー光を
透過させる材料、例えば石英板で形成し、その設置高さ
もショックウエーブフロントの到達距離よりも高くとっ
ておくことが肝要である。
It is important that the entrance window 54 is formed of a material that transmits excimer laser light, for example, a quartz plate, and that its installation height is set to be higher than the reach of the shock wave front.

【0398】さらに、底板55はアブレーション加工を
施すすべきガラス基板10にできるだけ密に接近させ、
かつその全体面積を大きくとることにより、吸引の効率
をさらに向上できる。
Further, the bottom plate 55 is brought as close as possible to the glass substrate 10 on which the ablation processing is to be performed.
In addition, by increasing the entire area, the efficiency of suction can be further improved.

【0399】これは、吸引容器内の圧力が低くなり、シ
ョックウエーブフロントの速度が上がるためと考えられ
る。ただし、吸引においてはエキシマレーザー光の光路
の気体の擾乱で屈折率の局所的な変動を起さない様な流
速、流線を考慮する必要がある。
It is considered that this is because the pressure in the suction container decreases and the speed of the shock wave front increases. However, in the suction, it is necessary to consider a flow velocity and a streamline that do not cause local fluctuation of the refractive index due to gas disturbance in the optical path of the excimer laser light.

【0400】〔実施例17〕図43は本発明による液晶
表示素子の製造におけるアブレーションデブリス除去装
置のさらにまた他の実施例の構成を説明する模式図であ
って、アブレーション加工装置に取り付けるためのより
具体的な構造を示し、吸引バッファ空間52は連通して
排気部51に連絡し、56は吸引容器である。なお、図
42と同一符号は同一機能部分に対応する。
[Embodiment 17] FIG. 43 is a schematic diagram for explaining the construction of still another embodiment of the ablation debris removing apparatus in the manufacture of the liquid crystal display device according to the present invention, which is for mounting on an ablation processing apparatus. A specific structure is shown, the suction buffer space 52 communicates with the exhaust unit 51, and 56 is a suction container. Note that the same reference numerals as those in FIG. 42 correspond to the same functional portions.

【0401】同図において、吸引容器56の高さは65
mm程度とし、この吸引容器の底板55を被加工物の表
面上に1mmの間隙で設置する。
In the figure, the height of the suction container 56 is 65
mm, and the bottom plate 55 of the suction container is placed on the surface of the workpiece with a gap of 1 mm.

【0402】エキシマレーザー光は入射窓54から入射
し、底板55の開口55aからガラス基板に照射され
る。
The excimer laser beam enters from the entrance window 54 and is applied to the glass substrate through the opening 55a of the bottom plate 55.

【0403】アブレーションで生じたデブリスAは、矢
印に示したように吸引ノズル50を通して吸引バッファ
空間52から排気部51に到り、図示しない真空ポンプ
で排気される。
The debris A generated by the ablation reaches the exhaust part 51 from the suction buffer space 52 through the suction nozzle 50 as shown by the arrow, and is exhausted by a vacuum pump (not shown).

【0404】この構成のアブレーションデブリス除去装
置を用いたアブレーション加工装置でノボラック系樹脂
のアブレーション加工をおこなった結果、2kHzのレ
ーザー発振周波数に対し、吸引容器のない時と比較して
約1.5倍のアブレーションレートを得ることができ
た。さらに、レーザー照射部の縁の微小部分を除いてデ
ブリスを完全に除去することができた。
As a result of performing ablation processing of the novolak resin by the ablation processing apparatus using the ablation debris removing apparatus having this configuration, the laser oscillation frequency of 2 kHz was about 1.5 times that of the case without the suction container. Ablation rate was obtained. Furthermore, debris could be completely removed except for a small portion at the edge of the laser irradiation part.

【0405】このように構成したことにより、アブレー
ション加工装置の加工部に容易に設置することができ、
発生したデブリスを除去して高品質の加工を行うことが
可能となる。
With this configuration, it can be easily installed in the processing section of the ablation processing apparatus.
High quality processing can be performed by removing the generated debris.

【0406】図44は図43に示したアブレーションデ
ブリス除去装置をアブレーション加工機に装着して液晶
表示素子を構成するカラーフィルタ基板の加工に適用し
た構成例の説明図であって、1はエキシマレーザー、1
aはエキシマレーザー光、1a’は照射レーザー光、7
は露光マスク(誘電体マスク)、10’は被加工物であ
るカラーフィルタ基板、11はカラーフィルタ基板1
0’のX−Yテーブル、60はカラーフィルタ層、60
aはカラーフィルタ層に形成された不要な凸部、61は
均一化照明光学系、62は結像光学系(レンズ)、63
はデブリス除去装置である。
FIG. 44 is an explanatory diagram of a configuration example in which the ablation debris removing device shown in FIG. 43 is mounted on an ablation processing machine and is applied to processing of a color filter substrate constituting a liquid crystal display element, where 1 is an excimer laser. , 1
a is an excimer laser beam, 1a 'is an irradiation laser beam, 7
Denotes an exposure mask (dielectric mask), 10 ′ denotes a color filter substrate which is a workpiece, and 11 denotes a color filter substrate.
XY table of 0 ', 60 is a color filter layer, 60
a is an unnecessary convex portion formed on the color filter layer, 61 is a uniform illumination optical system, 62 is an imaging optical system (lens), 63
Is a debris removal device.

【0407】同図において、エキシマレーザー1は波長
248nmのレーザー光1aを発振し、インテグレータ
ーを含む均一化照明光学系61により、カラーフィルタ
基板10’のカラーフィルタ層60の表面にある凸部6
0aの除去領域をカバーする開口を形成した露光マスク
7上に2×50mm2 のスリット状のマスクパターンの
照明を行う。
In the figure, an excimer laser 1 oscillates a laser beam 1a having a wavelength of 248 nm, and is provided with a projection 6 on the surface of a color filter layer 60 of a color filter substrate 10 ′ by a uniform illumination optical system 61 including an integrator.
Illumination of a 2 × 50 mm 2 slit-shaped mask pattern is performed on the exposure mask 7 having an opening formed to cover the removal region 0a.

【0408】このマスクパターンを1:1の結像レンズ
62でカラーフィルタ層60の表面に結像する。結像レ
ンズ62のワーキングディスタンスは70mmで、この
間に図4に断面を示すような高さが65mmの吸引容器
に組み込んだアブレーションデブリス除去装置131m
mの間隙で設置した。
The mask pattern is imaged on the surface of the color filter layer 60 by the 1: 1 image forming lens 62. The working distance of the imaging lens 62 is 70 mm, during which the ablation debris removing device 131 m incorporated in a suction container having a height of 65 mm as shown in cross section in FIG.
m.

【0409】デブリスの吸引は300リットル/秒の排
気能力を持つドライ真空ポンプ又は真空吸引装置を用い
る。エキシマレーザー光の入射エネルギー密度300m
J/cm2 である。
For suction of debris, a dry vacuum pump or a vacuum suction device having an exhaust capacity of 300 liter / second is used. Excimer laser beam incident energy density 300m
J / cm 2 .

【0410】このように構成したアブレーション加工装
置により、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層に形
成された不要な凸部7aは除去されて平坦化されると共
に、加工により生じたデブリスがカラーフィルタ層に残
留することがなく、高品質のカラーフィルタ基板を得る
ことができた。
[0410] With the ablation processing apparatus configured as described above, unnecessary projections 7a formed on the color filter layer of the color filter substrate are removed and flattened, and debris generated by the processing remains on the color filter layer. Thus, a high quality color filter substrate could be obtained.

【0411】図45は本発明により製造したTFT型液
晶表示装置の構造例を説明する展開斜視図である。
FIG. 45 is an exploded perspective view for explaining a structural example of a TFT type liquid crystal display device manufactured according to the present invention.

【0412】同図において、MDLは液晶表示装置、S
HDは上フレームである金属製のシールドケース、WD
は液晶表示装置の有効画面を画定する表示窓、PNLは
液晶表示素子、SCPは拡散板、PCB1はドレイン側
回路基板、PCB2はゲート側回路基板、PCB3はイ
ンターフェース回路基板、PRSはプリズムシート、S
PSは拡散シート、GLBは導光体、RFSは反射シー
ト、BLはバックライト、LPはバックライトBLのラ
ンプを構成する冷陰極蛍光灯、LSは反射シート、GC
はゴムブッシュ、LPCはランプケーブル、MCAは導
光体GLBを設置する開口MOを有する下側ケース、J
N1,2,3は回路基板間を接続するジョイナ、TCP
1,2はテープキャリアパッケージ、INS1,2,3
は絶縁シート、GCはゴムクッション、BATは両面粘
着テープ、ILSは遮光スペーサである。
[0412] In the same figure, MDL denotes a liquid crystal display device, S
HD is an upper frame metal shield case, WD
Is a display window for defining an effective screen of the liquid crystal display device, PNL is a liquid crystal display element, SCP is a diffusion plate, PCB1 is a drain side circuit board, PCB2 is a gate side circuit board, PCB3 is an interface circuit board, PRS is a prism sheet, S
PS is a diffusion sheet, GLB is a light guide, RFS is a reflection sheet, BL is a backlight, LP is a cold cathode fluorescent lamp constituting a lamp of the backlight BL, LS is a reflection sheet, and GC
Is a rubber bush, LPC is a lamp cable, MCA is a lower case having an opening MO for installing the light guide GLB, J
N1,2,3 are joiners for connecting circuit boards, TCP
1, 2 are tape carrier packages, INS 1, 2, 3
Is an insulating sheet, GC is a rubber cushion, BAT is a double-sided adhesive tape, and ILS is a light shielding spacer.

【0413】上記の各構成材は、金属製のシールドケー
スSHDと下側ケースMCAの間に積層されて挟持固定
されて液晶表示装置MDLを構成する。
[0413] The components described above are laminated between the metal shield case SHD and the lower case MCA, and are sandwiched and fixed to form the liquid crystal display device MDL.

【0414】液晶表示素子PNLには拡散板SCPが積
層され、その周辺に各種の回路基板を取り付けて画像表
示のための駆動がなされる。
[0414] A diffusion plate SCP is stacked on the liquid crystal display element PNL, and various circuit boards are mounted around the diffusion plate SCP to drive for image display.

【0415】また、液晶表示素子PNLの裏面には導光
体GLBに各種の光学シートを積層してなるバックライ
トBLが設置され、液晶表示素子PNLに形成された画
像を照明して表示窓WDに表示する。
[0415] Further, on the back surface of the liquid crystal display element PNL, a backlight BL formed by laminating various optical sheets on a light guide GLB is installed, and a display window WD is provided by illuminating an image formed on the liquid crystal display element PNL. To be displayed.

【0416】上記本発明を用いて組み立てたTFT型液
晶表示装置は、プロセス工程が大幅に短縮され、かつ高
精度の薄膜パターンが形成可能であり、高画質の表示性
能を備えた各種の表示デバイスに適用できる。
[0416] The TFT type liquid crystal display device assembled by using the present invention can be used for various display devices having greatly reduced processing steps, capable of forming a high-precision thin film pattern, and having high image quality display performance. Applicable to

【0417】なお、本発明によるエキシマレーザー光の
アブレーション現象を利用した加工方法は、液晶表示素
子のレジスト膜やTFT基板あるいはカラーフィルタ基
板を構成する各種の薄膜のパターニングに限らず、同様
のパターニングを伴う各種薄膜のパターニングに適用で
きる。
The processing method using the ablation phenomenon of excimer laser light according to the present invention is not limited to patterning of a resist film of a liquid crystal display element, various thin films constituting a TFT substrate or a color filter substrate, and the same patterning is performed. It can be applied to the patterning of various accompanying thin films.

【0418】[0418]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高アブレーションレート、かつ低デブリスの高分子材料
でレジスト膜を形成し、エキシマレーザー光のアブレー
ション現象を利用したリソグラフィーにより、レジスト
膜の現像および残留レジスト膜の除去、金属薄膜や半導
体薄膜あるいは絶縁薄膜のパターニングをウエットプロ
セスによること無く実現できることから、当該現像剤や
剥離剤、その他の処理剤の廃液で環境への影響を無くす
ことができる。さらに薄膜パターン形成プロセス自体が
簡素化されると共に、そのプロセス時間を大幅に短縮す
ることができ、液晶被素子の製造コストが低減される。
As described above, according to the present invention,
A resist film is formed from a high ablation rate and low debris polymer material, and the resist film is developed and the remaining resist film is removed by lithography using the ablation phenomenon of excimer laser light. Since patterning can be realized without using a wet process, the influence on the environment can be eliminated by waste liquid of the developer, the release agent, and other processing agents. Further, the process of forming the thin film pattern itself is simplified, and the process time can be greatly reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the liquid crystal element.

【0419】また、高エネルギーのエキシマレーザー光
に対する光学系のダメージが防止され、大面積のガラス
基板に高精度で各種の薄膜のパターニングを施すことが
可能となり、その量産効果が大である。
Further, damage to the optical system due to high energy excimer laser light is prevented, and various thin films can be patterned with high accuracy on a large-area glass substrate, and the mass production effect is large.

【0420】さらに、本発明による露光マスクは、高エ
ネルギーのエキシマレーザー光に対して耐久性が大き
く、かつステップ−スキャン方式における大面積のガラ
ス基板に対するパターンの境界のずれが回避され、高精
度のパターニング処理が可能である。
Furthermore, the exposure mask according to the present invention has high durability against high-energy excimer laser light, and avoids the displacement of the pattern boundary with respect to a large-area glass substrate in the step-scan method, thereby achieving high precision. A patterning process is possible.

【0421】そして、露光マスクと被処理物であるガラ
ス基板の位置合わせを、簡単な構成で高精度に実現でき
ると共に、アブレーションで発生したデブリスをリアル
タイムで除去できるため、高速加工と加工環境のクリー
ン化が実現され、製造した液晶表示装置の高品質化を実
現できる。
[0421] The alignment between the exposure mask and the glass substrate to be processed can be realized with high accuracy with a simple configuration, and debris generated by ablation can be removed in real time. Therefore, the quality of the manufactured liquid crystal display device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エキシマレーザー光のアブレーション加工用レ
ジスト材を用いた本発明による液晶表示素子の製造方法
を説明する工程図である。
FIG. 1 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention using a resist material for ablation processing of excimer laser light.

【図2】エキシマレーザー光のアブレーション加工用レ
ジスト材を用いた本発明による液晶表示素子の製造方法
を説明する工程図である。
FIG. 2 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention using a resist material for ablation processing of excimer laser light.

【図3】本発明による液晶表示素子の製造に用いるエキ
シマレーザーのアブレーション現象を利用した露光機の
構成例を説明する模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of an exposing machine utilizing an ablation phenomenon of an excimer laser used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【図4】誘電体多層膜マスクの基本的構成の1例を説明
する断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view illustrating an example of a basic configuration of a dielectric multilayer film mask.

【図5】誘電体多層膜マスクの基本的構成の他例を説明
する断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the basic configuration of the dielectric multilayer film mask.

【図6】図4に対応した屈折率比ne /n1 と反射率と
の関係を層数をパラメータとした説明図である。
6 is an explanatory view as a parameter the number of layers the relation of the refractive index ratio corresponding to FIG. 4 and n e / n 1 and reflectance.

【図7】図5に対応した屈折率比ne /n1 と反射率と
の関係を層数をパラメータとした説明図である。
7 is an explanatory view as a parameter the number of layers the relation of the refractive index ratio corresponding to FIG. 5 and n e / n 1 and reflectance.

【図8】本発明による誘電体多層膜マスクで構成したエ
キシマレーザー加工用マスク(露光マスク)の基本構造
を説明する模式断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a basic structure of an excimer laser processing mask (exposure mask) constituted by a dielectric multilayer film mask according to the present invention.

【図9】図8の金属膜の層を除き追加の高屈折率層とし
てAl2 3 を用いた場合の多層誘電体層の屈折率比n
2 /n3 と反射率の関係の特性説明図である。
FIG. 9 shows the refractive index ratio n of the multilayer dielectric layer when Al 2 O 3 is used as an additional high refractive index layer except for the metal film layer of FIG.
FIG. 4 is a characteristic explanatory diagram of the relationship between 2 / n 3 and reflectance.

【図10】エキシマレーザー光のパルスにディレイ同期
した色素レーザー(パルス幅約5ns)によるアブレー
ション現象のシャドウグラフを模式的に示すアブレーシ
ョン現象の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view of an ablation phenomenon schematically showing a shadow graph of an ablation phenomenon by a dye laser (pulse width: about 5 ns) which is delay-synchronized with a pulse of an excimer laser beam.

【図11】本発明を適用するアクティブ・マトリクス方
式のカラー液晶表示装置の一画素近傍の構成を説明する
平面図である。
FIG. 11 is a plan view illustrating a configuration near one pixel of an active matrix type color liquid crystal display device to which the present invention is applied.

【図12】図11の3−3線に沿って切断した要部断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part, taken along line 3-3 in FIG. 11;

【図13】下部透明ガラス基板にTFTを構成する薄膜
多層構造のパターニングによる形成工程の説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a forming process by patterning a thin-film multilayer structure constituting a TFT on a lower transparent glass substrate.

【図14】下部透明ガラス基板にTFTを構成する薄膜
多層構造のパターニングによる形成工程の説明図であ
る。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a forming process by patterning a thin film multilayer structure constituting a TFT on a lower transparent glass substrate.

【図15】下部透明ガラス基板にTFTを構成する薄膜
多層構造のパターニングによる形成工程の説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a forming step by patterning a thin-film multilayer structure constituting a TFT on a lower transparent glass substrate.

【図16】本発明による液晶表示素子の製造方法に使用
される露光/現像装置の光学系の概略を説明する模式図
である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an outline of an optical system of an exposure / development apparatus used in a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【図17】本発明の液晶表示素子の製造方法におけるス
テップ−スキャン用露光マスクのための基板パターンの
分割原理の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory view of a principle of dividing a substrate pattern for an exposure mask for step-scan in a method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

【図18】本発明による液晶表示素子の製造方法におい
て使用される露光マスクの構成例を模式的に説明する平
面図である。
FIG. 18 is a plan view schematically illustrating a configuration example of an exposure mask used in the method for manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention.

【図19】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機におけるレンズアレーによるエキシ
マレーザー光の分割を説明する原理図である。
FIG. 19 is a principle diagram illustrating division of excimer laser light by a lens array in an ablation developing machine used in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

【図20】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機の照明光学系の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram of an illumination optical system of an ablation developing machine used in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

【図21】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機の露光マスクの照明光の均一化の説
明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of uniforming illumination light of an exposure mask of an ablation developing machine used in a method of manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

【図22】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機の走査方式を説明する模式図であ
る。
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a scanning method of an ablation developing machine used in the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.

【図23】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機の走査における照明領域の位置設定
例の説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram of an example of setting the position of an illumination area in scanning by an ablation developing machine used in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

【図24】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機のエキシマレーザー光源部と現像光
学系を分離壁で独立させた清浄度が異なる部屋に設置し
たアブレーション現像装置の全体構成の説明図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating an overall configuration of an ablation developing apparatus in which excimer laser light source units and a developing optical system of an ablation developing machine used in a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention are separated from each other by separate walls and installed in rooms having different cleanliness. FIG.

【図25】本発明の液晶表示素子の製造方法に用いるア
ブレーション現像機のレーザー光ビームが通過する透過
窓板を傾斜させることによって光軸を平行移動させるず
れ補正方法の説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram of a shift correction method for tilting a transmission window plate through which a laser light beam passes in an ablation developing machine used in a method of manufacturing a liquid crystal display element of the present invention to translate an optical axis in parallel.

【図26】本発明の第7実施例を説明するためのアブレ
ーション現像機の露光光学系の構成の模式図である。
FIG. 26 is a schematic diagram of a configuration of an exposure optical system of an ablation developing machine for explaining a seventh embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第7実施例における光源の分割に用
いる円筒形レンズのX方向とY方向の配置例を説明する
模式図である。
FIG. 27 is a schematic diagram illustrating an example of an arrangement of cylindrical lenses used for dividing a light source in an X direction and a Y direction in a seventh embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第7実施例における露光マスクの開
孔パターンの一例としての液晶表示装置のカラーフィル
タ側ガラス基板に形成するブラックマトリクス(BM)
パターンの一例とスリット照明とするためのブレードの
配置関係の説明図である。
FIG. 28 shows a black matrix (BM) formed on a color filter side glass substrate of a liquid crystal display device as an example of an opening pattern of an exposure mask in a seventh embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing of the example of a pattern and the arrangement | positioning relationship of the blade for slit illumination.

【図29】本発明の第8実施例を説明するためのカラー
フィルタのアブレーション現像によるパターニングの模
式図である。
FIG. 29 is a schematic diagram of patterning by ablation development of a color filter for explaining an eighth embodiment of the present invention.

【図30】本発明による液晶表示素子の製造方法に使用
するアブレーション露光機の露光マスクの好ましい分割
線の説明図である。
FIG. 30 is an explanatory view of a preferable division line of an exposure mask of an ablation exposure machine used in a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【図31】避けるべき分割線の説明図である。FIG. 31 is an explanatory diagram of a dividing line to be avoided.

【図32】本発明による液晶表示素子の製造方法におけ
るレジストパターン形成方法の実施例を説明する基板の
分割例を説明する模式図である。
FIG. 32 is a schematic view for explaining an example of division of a substrate for explaining an embodiment of a method for forming a resist pattern in a method for manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention.

【図33】本実施例に使用する露光マスクの具体例を説
明する平面図である。
FIG. 33 is a plan view illustrating a specific example of an exposure mask used in the present example.

【図34】露光マスクを介した基板上のレジストのエキ
シマレーザー光の照射状態の説明図である。
FIG. 34 is an explanatory diagram of an irradiation state of excimer laser light on a resist on a substrate via an exposure mask.

【図35】本発明による液晶表示素子の製造に使用する
エキシマレーザー露光機の露光マスクの材料である高屈
折率層材料と低屈折率層材料の組み合わせと10%以下
の透過率の最小層数の説明図である。
FIG. 35 shows a combination of a high-refractive-index layer material and a low-refractive-index layer material, which are materials for an exposure mask of an excimer laser exposure machine used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, and a minimum number of layers having a transmittance of 10% or less. FIG.

【図36】本発明による液晶表示素子の製造に使用する
エキシマレーザー露光機の露光マスクの製造方法の一例
を説明する概略工程図である。
FIG. 36 is a schematic process chart illustrating an example of a method for manufacturing an exposure mask of an excimer laser exposure machine used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【図37】露光マスクと被加工物であるガラス基板との
位置合わせ機構の実施例を説明する模式図である。
FIG. 37 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a positioning mechanism for aligning an exposure mask with a glass substrate as a workpiece.

【図38】蛍光板の構成を説明する部分断面図である。FIG. 38 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a fluorescent plate.

【図39】露光マスクと被加工物であるガラス基板との
位置合わせ機構の他の実施例を説明する模式図である。
FIG. 39 is a schematic diagram for explaining another embodiment of a positioning mechanism for aligning an exposure mask with a glass substrate as a workpiece.

【図40】本発明による液晶表示素子の製造におけるア
ブレーションデブリス除去装置の1実施例の構成を説明
する模式図である。
FIG. 40 is a schematic diagram illustrating the configuration of an embodiment of an ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図41】本発明による液晶表示素子の製造におけるア
ブレーションデブリス除去装置の他の実施例の構成を説
明する模式図である。
FIG. 41 is a schematic view illustrating the configuration of another embodiment of the ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図42】本発明による液晶表示素子の製造におけるア
ブレーションデブリス除去装置のさらに他の実施例の構
成を説明する模式図である。
FIG. 42 is a schematic view illustrating the configuration of still another embodiment of the ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図43】本発明による液晶表示素子の製造におけるア
ブレーションデブリス除去装置のさらにまた他の実施例
の構成を説明する模式図である。
FIG. 43 is a schematic diagram illustrating the configuration of still another embodiment of the ablation debris removing apparatus in the manufacture of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図44】図43に示したアブレーションデブリス除去
装置をアブレーション加工機に装着して液晶表示素子を
構成するカラーフィルタ基板の加工に適用した構成例の
説明図である。
44 is an explanatory diagram of a configuration example in which the ablation debris removal device shown in FIG. 43 is mounted on an ablation processing machine and applied to processing of a color filter substrate forming a liquid crystal display element.

【図45】本発明により製造したTFT型液晶表示装置
の構造例を説明する展開斜視図である。
FIG. 45 is an exploded perspective view illustrating a structural example of a TFT type liquid crystal display device manufactured according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エキシマレーザー 3,5 レンズ 4 分割レンズ 6 コンデンサレンズ 7 露光マスク 8 結像レンズ 9 入射瞳 10 被加工物であるレジスト塗布ガラス基板 11 X−Yテーブル(11aはX−Yマスクテーブ
ル、11bはX−Y基板テーブル)。
REFERENCE SIGNS LIST 1 excimer laser 3, 5 lens 4 split lens 6 condenser lens 7 exposure mask 8 imaging lens 9 entrance pupil 10 resist coated glass substrate as workpiece 11 XY table (11a is XY mask table, 11b is X -Y substrate table).

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/039 501 G03F 7/039 501 (72)発明者 林 伸明 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 富田 好文 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication location G03F 7/039 501 G03F 7/039 501 (72) Inventor Nobuaki Hayashi 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi, Ltd. Electronic Device Division (72) Inventor Yoshifumi Tomita 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi, Ltd.Electronic Device Division

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶表示素子を構成するための金属膜、誘
電体絶縁膜、半導体膜の薄膜、ないしは前記薄膜の一部
がパターン状に形成された多層膜を成膜したガラス基板
上にウレタン結合および/またはウレア結合をもつ高分
子材料から構成したレジスト膜を塗布し、 所定の開口パターンを有するマスクを介してエキシマレ
ーザーを照射して照射部分のレジスト膜をアブレーショ
ン現象により除去することで前記マスクの開口パターン
に対応して前記薄膜を露出したレジスト膜パターンを形
成し、 前記レジスト膜パターンで露出された前記薄膜にエッチ
ング処理を施して除去した後、エキシマレーザーを照射
して残留レジスト膜をアブレーション現象により除去す
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
An urethane film is formed on a glass substrate on which a thin film of a metal film, a dielectric insulating film, or a semiconductor film for forming a liquid crystal display element or a multilayer film in which a part of the thin film is formed in a pattern is formed. Applying a resist film composed of a polymer material having a bond and / or a urea bond, and irradiating an excimer laser through a mask having a predetermined opening pattern to remove the irradiated portion of the resist film by an ablation phenomenon; After forming a resist film pattern exposing the thin film corresponding to the opening pattern of the mask, removing the thin film exposed by the resist film pattern by performing an etching process, irradiating an excimer laser to remove the residual resist film. A method for manufacturing a liquid crystal display element, wherein the liquid crystal display element is removed by an ablation phenomenon.
【請求項2】請求項1において、前記レジスト膜の吸光
係数が、波長248nmまたは308nmのエキシマレ
ーザー光に対して5×104 cm-1以上であることを特
徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. A method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the extinction coefficient of the resist film is 5 × 10 4 cm −1 or more for excimer laser light having a wavelength of 248 nm or 308 nm. .
【請求項3】請求項1において、前記高分子化合物が、
加熱または乾燥の何れかにより環状または網目状の架橋
構造を形成する熱硬化型であることを特徴とする液晶表
示素子の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the polymer compound is
A method for manufacturing a liquid crystal display element, which is a thermosetting type in which a cyclic or network-like crosslinked structure is formed by either heating or drying.
【請求項4】請求項1において、前記レジスト膜が、波
長248nm、エネルギー密度100mJ/cm2 のエ
キシマレーザーのパルス光に対して、0.04μm/s
hot以上のアブレーション速度をもつことを特徴とす
る液晶表示素子の製造方法。
4. The method of claim 1, wherein the resist film is, for the wavelength 248 nm, the energy density of 100 mJ / cm 2 of excimer laser light pulse, 0.04 .mu.m / s
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the method has an ablation speed not less than hot.
【請求項5】請求項1において、前記レジスト膜を構成
する高分子材料が、ポリイソシアネートとポリオールお
よび/またはポリアミンとの重合反応によって生成した
高分子化合物であることを特徴とする液晶表示素子の製
造方法。
5. A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polymer material constituting the resist film is a polymer compound produced by a polymerization reaction between polyisocyanate and polyol and / or polyamine. Production method.
【請求項6】請求項5において、前記ポリイソシアネー
トがトルエンジイソシアネート、メチレンビスフェニル
イソシアネート、ナフタレンジイソシナネートのうちの
少なくとも1種類であることを特徴とする液晶表示素子
の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the polyisocyanate is at least one of toluene diisocyanate, methylenebisphenyl isocyanate, and naphthalenediisocyanate.
【請求項7】金属膜、誘電体絶縁膜、半導体膜の薄膜、
ないしは前記薄膜の1または複数からなる多層膜をウレ
タン結合および/またはウレア結合をもつ高分子材料か
ら構成したレジスト膜を用いたエキシマレーザーのアブ
レーション現象により加工して得た一方のガラス基板
と、 ブラックマトリクスおよび複数のカラーフィルターを形
成した他方のガラス基板の間に液晶層を挟持してなる液
晶表示装置。
7. A thin film of a metal film, a dielectric insulating film, a semiconductor film,
A glass substrate obtained by processing a multilayer film composed of one or more of the thin films by an ablation phenomenon of an excimer laser using a resist film composed of a polymer material having a urethane bond and / or a urea bond; A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer sandwiched between another matrix substrate on which a matrix and a plurality of color filters are formed.
【請求項8】請求項7において、前記ガラス基板のブラ
ックマトリクスおよび/または複数のカラーフィルタ
が、ブラックマトリクス膜および/または複数のカラー
フィルタ膜を所定の開口パターンを有するマスクを介し
てエキシマレーザーで照射して当該照射部分のブラック
マトリクス膜および/または複数のカラーフィルタ膜を
アブレーション現象により加工してなることを特徴とす
る液晶表示装置。
8. The method according to claim 7, wherein the black matrix and / or the plurality of color filters of the glass substrate are formed by excimer laser through a mask having a predetermined opening pattern. A liquid crystal display device which is obtained by irradiating and processing a black matrix film and / or a plurality of color filter films in an irradiated portion by an ablation phenomenon.
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