JPS62122126A - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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JPS62122126A
JPS62122126A JP60261669A JP26166985A JPS62122126A JP S62122126 A JPS62122126 A JP S62122126A JP 60261669 A JP60261669 A JP 60261669A JP 26166985 A JP26166985 A JP 26166985A JP S62122126 A JPS62122126 A JP S62122126A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、集積回路に代表される固体電子デバイスを製
造する際に固体電子デバイスの基板にパターンを形成す
るための露光方法に関するものである。
〔発明の技術的昔日とその問題点〕
集積回路に代表される固体電子デバイスの製造工程にお
いては、フォトリソグラフィ技術が多用され、露光装置
によるパターンの露光は必要不可欠である。
露光装置には、所定のパターンを描いたマスクとこのマ
スクのパターンが転写される固体電子デバイスの基板を
接触状態で重ねて露光するコンタクト方式、マスクと基
板を10〜50μm程度離間した状態で重ねて露光する
プロキシミティ方式、マスクと基板を十分に分離した状
態で投影光学系に配置して露光する投影露光方式がある
コンタクト方式及びプロキシミティ方式には、様々な基
板サイズに応じた装置があるが、マスクと基板を重ねる
ため、基板の表面に塗布したフォトレジストがマスクに
付着したり、マスクに傷が付いたりしやすく、基板に転
写されたパターンに欠陥が多く、これを解消するものと
して、投影露光方式の露光装置が登場し、集積回路の分
野では主流になりつつあり、この投影露光装置では、マ
スクと基板が十分な距離をおいて配置されるため、フォ
トリソグラフィで発生する欠陥は大幅に減少する。
現在用いられている投影露光装置には、マスクのパター
ンを等倍で基板に投影するものと、115あるいは1/
10に縮小して投影するものがあり、その投影光学系に
は、ミラーを用いた反射形のものと、レンズを用いた屈
折形のものがある。
一方、マスクの現状の性能を見ると、ガラスマスクの場
合、10μmパターンで、誤差1μm以下の高精度の仕
様を満足するものとしては、フインチ角の基板、実効バ
ター219フ6インチ飛程度のものが最大であり、これ
以上のサイズでは、基板の平坦性の維持、累積ビッヂ誤
差聞、ガラスマスクの製造装置等の問題で、高精度マス
クを得るのが難しい。
したがって、高精度マスクを用いて投影露光を行なう場
合、最大で6インチ飛程度のパターンしか得られないが
、同時に、上記フインチ角サイズまでのマスクであれば
、超高精度の1μmパターンで、誤差0.1μm程度の
ものを得ることも可能である。
また、最近、アクティブマトリックス形液晶表示素子と
呼ばれるもので、薄膜トランジスタ(TPT)をマトリ
ックス状に配列した基板を用いる高精度・高性能の表示
デバイスの開発が盛んであり、たとえば、昭和58年電
気四学会連合大会予稿集、講演番号16−6 (p、3
−41 )には、その概要が紹介されている。
表示デバイスは、人間の目で児るという性格上、ある程
度の大きさと解像度が要求され、たとえば、対角10イ
ンチあるいは14インチで、画素数が400X640の
ものは、表示デバイス開発の一つの目標で、アクティブ
マトリックス形液晶表示素子は、人形の表示デバイスを
実現し得る有望なものであるが、薄膜トランジスタ(T
FT)を形成するためには、数回のりソグラフィを行な
う必要があり、通常は、10μmパターン程度の高精度
のマスクと、高性能の露光装置が必要で、さらに、欠陥
のないパターンを得るためには投影露光方式で露光を行
なう必要がある。
しかしながら、上述したような10μmパターンで、誤
差1μ亀程度の高精度のマスクと、従来の等信置光ある
いは縮小露光の投影露光装置の組合わせでは、アクティ
アマ1一液晶クス形液晶表示素子は6インチ飛程度のも
のしか)qられないという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述したような点に鑑みなされたしので、大
形の固体電子デバイスの基板にパターンを露光すること
を目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明の露光方法は、アクティブマトリックス形液晶表
示素子、マルチプレックス形液晶表示素子、その他の集
積回路等の固体電子デバイスの)λ板にパターンを形成
する露光方法であって、光学系により、光源の光を、マ
スク位置決め手段に位置決めした超高精度のマスクに描
かれたパターンを介して、基板位置決め手段に位置決め
した基板に塗布されたフォトレジストに、等倍を越える
倍率で拡大投影し、比較的に小形の超高精度のマスクを
用いて、比較的に大形の基板のフォトレジストに、拡大
したマスクのパターンを高精度に露光するものである。
〔発明の実施例〕
本発明の露光方法の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は第1の実施例を示すものである。
1は光源、2は光源1からの放射光LO,を平行光L1
にする光学系としてのレンズ系、Mは表面に微細なパタ
ーン(図面にはABと大きく示しである)を描いた比較
的に小形のガラスマスク、3はガラスマスクMを平行光
L1に垂直に位置決めするマスク位置決め手段、4はマ
スク位置決め手段3に位置決めしたガラスマスクMを透
過した平行なパターン光L2を、一旦集光した復、放射
状ツバターン光L3として拡大する光学系としてのレン
ズ系、5は拡大された放射状のパターン光L3を平行な
パターン光L4にする光学系としてのレンズ系、Bは表
面にフォトレジストを塗布した比較的に大形の固体電子
デバイスの基板、6は基板Bを拡大された平行なパター
ン光L4に垂直に位置決めする基板位置決め手段で、説
明を簡単にするため、ハウジング等は省略しである。
この実施例の場合、所定のパターンを描いたガラスマス
クMをマスク位置決め手段4に位置決めするとともに、
フォトレジストを塗布した基板Bを基板位置決め手段6
に位置決めした状態で、光源1を所定時間点灯するか、
もしくは光源1を点灯した状態で光源1と基板Bの間に
配設した図示しないシャッターを所定時間開口すると、
ガラスマスクMのパターンは1よりも大きい倍率で基板
Bの7オトレジストに平行なパターン光L4として投影
され、パターンがフォトレジストに拡大転写される。
なお、上記基板8には、この露光工程の後、現像工程及
び定着工程を経て、安定なパターンが残され、このパタ
ーンをエツチングマスクとして、通常の集積回路の製造
と同様に、基板B上に薄膜等をエツチングする。
この拡大転写に際して、先に、〔発明の技術的背理とそ
の問題点〕の項で説明したように、基板Bがアクティブ
マトリックス形液晶表示素子用の鳴合には、10μ乳程
疫の高精度のパターンが必要とされるが、ガラスマスク
Mには、1μm程度の超高精度のパターンが得られるの
で、レンズ系4の拡大倍率は10倍程度まで設定できる
そして、ガラスマスクMと基板Bを十分に離すことがで
きるので、両者が接触することはなく、したがって、環
境がジス1−フリーr、基板Bのフォトレジストにごみ
等がなければ、フォトレジストに拡大転写されたパター
ンは欠陥のないパターンとなる。
また、基板Bが、マルチプレックス形液晶表示素子用の
場合、一層のみの配線でよいので、露光も一回でよいが
、基板Bが、アクティブマトリックス形液晶表示素子用
の場合には、薄膜トランジスタ(TPT)を形成するた
めに、複数のガラスマスクMを用い、各ガラスマスクM
を順次にマスク位置決め手段3に位置決めして数回の露
光を行なうが、この際に、先に基板Bに形成したパター
ンに対し、次のガラスマスクMのパターンを所定の関係
に合わせる必要があり、このような場合には、各ガラス
マスクM及び基板Bに対応する位置合わせ用のマーク旧
、B1を設けておき、たとえば基板位置決め手段6を移
動することにより、この各マーク旧、B1を一致させれ
ばよい。
なお、先に基板Bに形成したパターンに対し、次のガラ
スマスクMのパターンを所定の関係に合わせるための位
置合わせ機構としては、通常この種の露光装置に付加さ
れているアライブ(Alianet)と呼ばれる位置合
わせ機構(八Iigningmcchan i sn+
 )を用いるが、その位置合わせの方法としては、■ 
作業者が顕微鏡で各マークH1、B1をのぞいて、基板
位置決め手段6を移動するマ二ュアル法、■ レーザビ
ームスキャンにより基板Bの位置を認定して自動的に位
置合わせする方法、■ レーザビーム力干渉により基板
Bの位置を認定して自動的に位置合わせする方法、■ 
■の方法において、人間の目の代わりにCODを用いて
自動的に位置合わせする方法等の様々な方法がある。
また、基板位置決め手段6にステップ&リビー1〜は能
を持たせて、基板Bを光軸に対して垂直に移動できるよ
うに形成すると、同一のガラスマスクMを用いて、基板
Bのフォトレジストの複数箇所に同一のパターンを露光
することもでき、当然のことながら、ガラスマスクMに
複数のパターンを描いておき、これらの各パターンを基
板Bのフォトレジストに同時に露光することもできる。
第2図は第1図に示した第1の実施例の変形例を示すも
のである。
この変形例では、露光装置の]ンバクト化のために、レ
ンズ系2とマスク位置決め手段3のガラスマスクMの間
において、光学系としての平面鏡11により、光軸を直
角に曲げたものである。
第3図は第2のXf8例を示tしのである。
21は光源1からの放(ト)光LOを集光してマスク位
置決め手段3に位置決めされたガラスマスクMに均等に
照射する光学系としてのレンズ系、22はマスクMを透
過したパターン光L5を基板位置決め手段6に位置決め
された基#iBのフォトレジストに1よりも犬さい倍率
で結像させる光学系としてのレンズ系で、この第2の実
施例の場合、基板Bに投影されるパターンは平行光では
ないが、基板Bの平坦度がよい場合には、問題なく適用
することができる。
そして、この第2の実施例では、第1の実施例と比較し
て、レンズ系を1枚少なくすることができ、パターンを
基板Bに結像投影J−るレンズ系22の口径ら小さくで
きる。
第4図は第3の実施例を示ずものである。
31はマスク位置決め手段3に位置決めされたガラスマ
スクMを透過した平行なパターン光1−2の光軸を直角
に曲げる光学系としての平面鏡、32は平面鏡31によ
って曲げられた平行なパターン光1−2を基板位置決め
手段6に位置決めされた基板Bのフォトレジストに斜め
に照射して1よりも大きい倍率で投影する光学系として
の平面鏡で、この第3の実施例の場合、第1の実施例、
その変形例及び第2の実施例のようにレンズ系4,22
0ような屈折形の光学系によりガラスマスクMのパター
ンを拡大する代わりに、平面1132のような反射形の
光学系によりガラスマスクMのパターンを拡大するbの
である。
なお、パターンを拡大する拡大機能を備えた光学系とし
て【よ、屈折形のレンズや反射形の平面鏡だけでなく、
凹面鏡や凸面鏡のような反射形の凹面鏡や屈折形のプリ
ズムも用いることができるが、いずれにしても、光学系
の歪みや収差等は、10μm程度の高精度のパターンを
形成するためには、極めて小さなものであることが必要
である。
以上の説明では、ガラスマスクを用いたが、目的に応じ
て、フィルムマスクやメタルマスクを用いることができ
る。
〔発明の効果) 上述したように、本発明によれば、比較的に小形のマス
クを用いて、比較的に大形の固体電子デバイスの基板に
パターンを拡大して露光づるので、超高精度のマスクを
用いることにより、大形の基板に高精度のパターンを形
成することができ、したがって、アクティブマトリック
ス形液晶表示素子のような高精度の表示デバイスの人形
化が可能となり、このような表示デバイスを人間にかつ
安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の露光方法の実施例を示し、第1図は第1の
実施例の構成図、第2図はその変形例の構成図、第3図
は第2の実施例の構成図、第4図(、′i第3の実h’
M例の構成図である。 1・・光源、2.4.5.21.22・・光学系として
のレンズ系、3・・マスク位置決め手段、6・・基板位
置決め手段、11.31.32・・光学系としての平面
鏡、M・・マスク、B・・基板。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固体電子デバイスの基板にパターンを形成する露
    光方法であつて、 光源と、パターンを描いたマスクを位置決めするマスク
    位置決め手段と、フォトレジストを塗布した上記基板を
    位置決めする基板位置決め手段と、上記光源の光を上記
    マスク位置決め手段により位置決めされたマスクを介し
    て上記基板位置決め手段により位置決めされた基板に照
    射しマスクのパターンを基板のフォトレジストに投影し
    てフォトレジストを露光する光学系とを備え、 上記光学系は、上記マスクのパターンを上記基板のフォ
    トレジストに等倍を越える倍率で拡大投影することを特
    徴とする露光方法。
  2. (2)上記光学系は、拡大した上記マスクのパターンを
    平行光として上記基板のフォトレジストに投影すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の露光方法。
  3. (3)上記光学系は、屈折形光学系を主体として構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の露光方法。
  4. (4)上記光学系は、反射形光学系を主体として構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の露光方法。
  5. (5)上記マスク位置決め手段に複数のマスクを順次に
    位置決めしマスク位置・決め手段あるいは上記基板位置
    決め手段を移動して各マスクのパターンを各パターン相
    互の位置を所定の関係に合わせた状態で上記基板のフォ
    トレジストに順次に露光することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の露光方法
  6. (6)上記基板位置決め手段を移動し、同一のマスクに
    より同一の基板のフォトレジストの複数箇所に同一のパ
    ターンを露光すること特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第5項のいずれかに記載の露光方法。
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