JPS62183518A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する分野］ 本発明は、被露光体に原板上のパターン像、例えば半導
体回路パターンを位置整合良く焼付ける露光装置に関し
、特に液晶パネル等の大画面を分割して露光する露光装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、計算機の出力表示等に使用されるディスプレイ装
置としてはＣＲＴ方式によるものが一般的であった。と
ころが、ＣＲＴ方式では■装置の形状が大きく、重量が
重くなる。

■消費電力が多い。

■画面のチラッキにより目が疲れる。

等の欠点があった。そこで、近年ではＣＲＴ方式以外の
表示装置が考えられ、その中でも特に液晶ディスプレイ
が注目されてきた。

この液晶ディスプレイを製造する工程は半導体製造工程
と非常に良く似ており、製造の際は露光装置として半導
体露光装置が使われている。

液晶ディスプレイを製造する際の露光方法として一般的
なものには、マスクと基板とをコンタクトして露光する
方法、またはマスクと基板との間に数１０μｍのギャッ
プを保ち露光するプロキシミティ露光方法がある。とこ
ろが、これらの方法ではマスクのダメージあるいはゴミ
によるパターンの欠陥が多く発生するため生産性が悪い
。そこで、最近ではレンズ投影系やミラー投影系を用い
、基板の被露光領域をいくつかに分は複数枚の異種類の
マスクを使用して、それぞれの被露光領域に対応するマ
スクのパターンを焼付けて液晶大画面を形成する露光方
法が考えられている。これは、基板ステップ毎にマスク
を交換しマスク基板の位置合せをして、レンズ投影系に
おいては静止露光をし、またミラー投影系においては走
査露光をし、順次このような部分的な露光動作を繰返す
ことにより液晶大画面を形成するものである。

このような分割露光によって液晶大画面を形成する上で
考慮すべき重要な点は、複数枚のマスクのパターンを１
枚の基板上に転写した際の各マスクパターンの配置精度
である。この配置精度が悪い場合には、各マスクパター
ン間の境界領域にてパターンの重なりや離れが生じ、液
晶画面の性能が十分に得られない。このため、各マスク
パターンを配置精度良く基板上に転写する必要がある。

通常、液晶画面を形成するには４〜５工程の重ね露光を
必要とする。まず、第１工程においては各マスクを所定
の位置へ位置決めし、基板側をレーザ干渉計等の高精度
測長器により計測してステップ移動を行ない、ステップ
毎に異種類のマスクの像を転写する。第２工程以降は、
この第１工程により焼付けられたパターンに対し、再び
第１工程と同様に基板をステップ移動して第２工程以降
のマスクの像を転写する。

本発明は、この第１工程により焼付けられたバターンに
対し重ね合せ焼付けを行なう第２工程以降のマスクおよ
び基板のアライメントを好適に行なう露光装置に関する
。

従来、この種の装置のマスクおよび基板のアライメント
方式としては大きく分けてオフアキシス方式とダイバイ
ダイ方式があった。オフアキシス方式とは、固定顕微鏡
に対して前工程で形成された基板上のアライメントマー
クを２箇所で位置整合し、その後は固定顕微鏡に対し位
置の定められているレーザ干渉計により基板の位置を計
測し、基板を所定の位置へステップ移動させながら順次
露光をする方式である。

この方式の場合、ショット毎にマスクと基板との位置合
せをする必要がないためタクトタイムは短く生産性は高
い。しかしながら、レーザ干渉計の値により基板をステ
ップ移動するため、基板の温度による伸縮、基板の局所
的な変形による位置ずれ等の基板要因による位置ずれ、
および投影光学系倍率による位置ずれは計測できない。

従って、マスクと基板との位置合せ精度が劣化するとい
う不都合があった。

このオフアキシス方式の改良として開発されたのがダイ
バイダイ方式である。ダイバイダイ方式とは、所定の位
置に位置決めされたマスクに設けられたアライメントマ
ークと前工程で基板に設けられたアライメントマークの
両マークをレーザ等の光で照射し、投影光学系および顕
微鏡を通して反射してくる光の光量変化から両マークの
位置を検出し、演算回路にてマスクと基板の位置ずれ量
を計算し、その位置ずれ量に基づいて基板を駆動する位
置決め動作をショット毎に行なうものである。この方式
を用いれば前記の精度劣化要因に影響されずマスクおよ
び基板を精度良く位置決めすることが可能である。

本発明は、このダイバイダイアライメント方式を用いた
露光装置に関する。

通常、半導体デバイスの露光の場合にはスクライブライ
ンと呼ばれている実素子パターンと実素子パターンとの
境界線上（幅約１００μｍ）にアライメントパターンが
設けられている。マスクないしレチクルのアライメント
パターンと検出顕微鏡との位置関係は、一旦決定した後
はその工程が終了するまで常に同じ位置が保持される。

そして、基板側のみステップ動作を順次繰り返すことに
より、基板全面に渡りマスクの像を転写するものである
。

ところが、液晶デバイス等の場合、前記半導体デバイス
と異なり基板全面が実素子パターンでありスクライブラ
インに相当するものはない。このため、液晶デバイスの
露光において、アライメントマークの位置を従来の半導
体デバイス製造の場合と同様にして露光を行なうと基板
内にアライメントマークが入ってしまうという不具合が
あった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑み、アライ
メントマークを基板の周囲に設け、マスクのアライメン
トマークの位置はショット間で異なるようにするという
構想に基づき、液晶デバイス等の大画面のデバイスをダ
イバイダイ方式で露光する場合にも、精度良く位置合せ
を行なうことができる露光装置を提供することにある。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成
を示す。同図の装置は、ミラー投影系を用い、４枚の異
種類のマスクを基板ステップ毎に交換してマスクと基板
との位置合わせを行なった後マスクと基板とを一体でミ
ラー投影系に対して走査露光することにより大型の基板
全面に液晶ディスプレイを形成するステップアンドスキ
ャン型の露光装置である。

同図において、１ａは第１番目の焼付パターンが形成さ
れているフォトマスク。１ｂ、１ｃ。

１ｄは同様に第２．３．４番目の焼付はパターンが形成
されているフォトマスクである。２はマスク１ａ〜１ｄ
を搭載してＸ、Ｙ、θ方向に移動可能なマスクステージ
である。３は液晶表示板を製造するためにその表面に多
数の画素とこれらの画素のオン・オフを制御するための
スイッチングトランジスタが通常のフォトリソグラフィ
の手順で形成されるガラス基板で、対角線の長さが１４
インチ程度の方形である。４は基板３を保持してＸ。

Ｙ、θ方向に移動可能な基板ステージである。基板ステ
ージ４のステップ移動は不図示のレーザ干渉計を用いた
精密副長システムによって制御される。５は凹面鏡と凸
面鏡の組み合せからなる周知のミラー投影系で、マスク
ステージ２によって所定位置にアライメントされたマス
クのパターン像を基板３上へ等倍投影する。６は不図示
の光源からの特定の波長の光で露光位置にあるマスクを
照明する照明光学系で、マスク上のパターンを介して基
板３上の感光層を露光することにより、マスク上のパタ
ーンを基板３に転写可能とするためのものである。なお
、投影系５の光軸は照明系６の光軸と一致させである。

７はＹ方向（紙面に垂直な方向）に設けられた２つのガ
イドレール８に沿って移動可能なＬＡＢ（リニアエアベ
アリング）で、一方はＸ方向（紙面の左右方向）、Ｚ方
向（紙面の上下方向）拘束タイプ、他方はＺ方向拘束タ
イプである。９はマスフステージ２と基板ステージ４を
一定の関係で保持するホルダ（キャリッジ）で、ＬＡＢ
７に支持されることによりマスクステージ２上のマスク
と基板ステージ４上の基板３とを一体的に移送可能とし
ている。

１１は各マスク１８〜１ｄを順次マスクステージ２へ搬
送するためのマスク搬送装置、１２は投影系５のピント
面と基板３の表面との間隔を検出するためのギャップセ
ンサで、例えばエアマイクロセンサや、基板３からの反
射光で間隔を検出する光電タイプのセンサである。１３
は投影系５、照明系６およびガイドレール８を一定の関
係で取付けるための基台である。

同図の装置においては、基板３表面を例えば４つの被露
光領域に分割し、これらの被露光領域を基板ステージ４
のステップ移動によりマスクおよび投影光学系５下の露
光領域に順番に送り込んで４回のマスクパターンの露光
を行ない、基板３の全面に液晶表示板のルイヤ分のパタ
ーンを焼付ける。

同図の装置において、第１シヨツトの露光を行なう場合
、まず、マスク１ａを装置側のマスク基準マーク（不図
示）に対し位置決めする。その後、マスク１ａの位置決
めマークと前工程で形成された基板３の位置決めマーク
とを用いてマスク１ａと基板３の位置決めをし、第１シ
ヨツトの露光を行なう。第２シヨツト以降の露光を行な
う場合も同様にマスク１ｂ、ｉｃ、ｌｄを装置本体にセ
ットし位置決めした後、露光を行なう。

第２図は、第１図の装置における露光動作を説明するた
めの模式図である。なお、第１図と同一または共通の部
分は同一の符番で示す。

同図において、４枚の異なるパターンのマスク１ａ〜１
ｄは矢印Ｊの方向に露光毎に順次移動される。被露光部
材である基板３はＸＹステップステージ４により４分割
、割り出しをされる。マスク１ａ〜１ｄと基板３はアラ
イメント終了後、一体で固定ミラー投影系５に対して走
査され、これによりマスクの像は基板上に転写される。

同図は２枚目のマスク１ｂを基板上の３ｂの位置に走査
露光している状態を示す。２０ａ、２０ｂは位置検出顕
微鏡であり、マスク１ｂのアライメントマーク２１ａ、
２１ｂの真上にある。これにより、マスク１ｂのアライ
メントマーク２１ａ、２１ｂと基板上の７ライメントマ
ーク２２ａ、２２ｂの位置を検出し、電気処理をしてマ
スクまたは基板を所定の量移動し、マスクと基板の位置
合わせを行なう。このような動作をマスク１８〜１ｄに
対して行ない、大基板３にマスクの像を位置決め精度良
く転写する。

第３図は、本発明の他の実施例としてレンズ投影系を用
いた露光装置の概略構成を示すものである。この装置は
レンズ投影系を備え、複数枚の異種類のマスクを各ステ
ップ毎に交換してマスクと基板との位置合せを行なった
後、一括露光し、これを各ステップで繰り返し行なうこ
とにより大型の基板全面に液晶ディスプレイを形成する
ステップアンドリピート型の露光装置である。

同図は、第１図と同一または共通の部分は同一の符番で
示す。第３図において、３１は複数枚のレンズ群よりな
るレンズ投影系で、マスクステージ２によって所定位置
にアライメントされたマスクのパターン像を基板３上へ
投影転写する。なお、この場合の投影倍率は縮小、拡大
または等倍のいずれであっても何ら差しつかえない。３
２は第１図の６に相当する照明光学系で、投影系３１に
応じた波長の光で露光位置にあるマスク上のパターンを
介して基板３上の感光層を露光する。なお、投影系３１
の光軸は照明系３２の光軸と一致させである。

１１は各マスク１８〜１ｄを順次マスクステージ２へ搬
送するためのマスク搬送装置、１３は投影系３１、照明
系３２および基板ステージ４を一定の関係で取付けるた
めの基台である。

次に、この実施例の動作を第４図を用いて説明する。こ
の図では１番目のマスク１ａのパターンｒｌＪが基板３
の部分３ａに転写され、２番目のマスク１ｂのパターン
「２」が基板３の部分３ｂに転写されている状態を示し
ているが、動作はマスク１ａのパターンｆ１ｊの転写が
終了した時点から説明する。

基板３の部分３ａへのパターンｒｌＪの転写が終了する
と、マスクステージ２からマスク１ａを取り外すと共に
、マスク１ｂを装着する。マスク１ｂが装着されたマス
クステージは周知の方法によりＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向
に移動してマスク１ｂを所定の露光位置にセットする。

また、これと同時に基板ステージ４は基板３をステップ
移動し、基板３０部分３ｂをレンズ投影系３１によって
マスク１ｂのパターンｒ２Ｊが投影される位置にセット
する。この移動は不図示のレーザ干渉計によって極めて
正確に制御される。

この後、不図示のギャップセンサーによって検出された
投影系３１のピント面と基板３の部分３ｂ間の複数の間
隔情報に基づいてステージ４の７駆動系が作動し、投影
系のピント面に部分３ｂの表面が一致される。Ｚ方向の
アライメント（フォーカシング）が完了すると、アライ
メント光学系の対物レンズ２０ａ　、　２０ｂによって
マスク１ｂ上の２つのアライメントマーク「＋」と部分
３ｂ上のアライメントマーク「＋」が投影系３１を介し
てそれぞれ同時に観察され、両者が一致するまで基板３
がＸ、Ｙ、θの各方向に移動される。

アライメントが完了すると、照明系３２はレンズ投影系
３１を介してマスク１ｂを照明する。これにより、部分
３ｂはマスク１ｂのパターンｒ２Ｊを通過して照明光に
よって露光され、パターンｒ２Ｊが転写される。部分３
ｂへのパターンｒ２Ｊの転写が完了すると、基板ステー
ジ４、マスク搬送装置１１は再び作動し、基板３の部分
３ｃを投影系３１の投影領域に移動させると共に、ステ
ージ２上のマスク１ｂをマスク１Ｃに交換する。なお、
この時には対物レンズ２０ａ　、　２０ｂをＹ方向に所
定量移動して、マスク１Ｃ上のアライメントマーク「＋
１を観察可能とする。以後、前述と同様な動作を繰り返
して、マスク１Ｃのパターンｒ３」を基板３の部分３Ｃ
に、またマスク１ｄのパターンｒ４Ｊを部分３ｄにそれ
ぞれ転写する。

マスク１８〜１ｄの各パターンが全面に転写された基板
３は基板搬送装置によってステージ４から搬送、収納さ
れる。この間にマスク搬送装置１１はマスク１ａを再び
ステージ２にセットする。新たな基板３がステージ４に
セットされた際、前述の露光動作は再び繰り返される。

なお、前述の実施例では１：１露光タイプのものを示し
たが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例え
ば、投影レンズを拡大系もしくは縮小系タイプにも適用
可能である。また、基板３の各部分をＸ−Ｙ方向のステ
ップ移動でなく、ターンテーブル等によって露光領域に
位置させても良い。

本実施例ではダイバイダイアライメント方式において、
ショット毎にマスクに対するアライメント位置、すなわ
ち位置検出顕微鏡の位置が異なる。

すなわち、マスク１ａ、１ｂの被露光領域３ａ。

３ｂに対するアライメント位置は図中マスクの上側にあ
り、マスク１ｃ、１ｄの被露光領域３ｃ。

３ｄに対するアライメント位置は図中マスクの下側であ
る。

このようにアライメント位置をショット間にて違えるこ
とにより、実パターンの周辺部にアライメントマークを
設けることができ、大画面も精度１　ｂ− 良く位置合わせができるようになる。

なお、マスク配列やマーク位置は前述の実施例に限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
。第５図は、第４図に示した実施例についてマスク配列
および位置決めマークの位置を変更した変形例を示す。

さらに第６図は、第５図のマスクの焼付の順番を変えて
露光を行なった場合の液晶パネル（液晶デバイス）の上
面図を示す。第６図において、パターンｒ１Ｊ、ｒ２Ｊ
。

ｒ３ｊ、ｒ４ｊが露光された部分は液晶パネルの画素と
なる部分である。また、位置決めマーク「＋」は、画素
を個々に駆動するためのドライバ回路のパターンが描か
れた外枠部分に設けられている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ダイバイダイアラ
イメント方式の露光装置において、ショット毎にマスク
の位置決めマークの位置を変え位置決めマークが他の原
板の境界位置にならないようにしているので、液晶パネ
ル等の大画面の露光の場合でも精度良く位置合せを行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成
図、 第２図は、第１図の装置における露光動作を説明するた
めの模式図、 第３図は、本発明の他の実施例に係る露光装置の概略構
成図、 第４図は、第３図の装置における露光動作を説明するた
めの模式図、 第５図は、第４図の実施例についてマスク配列および位
置決めマークの位置を変更した変形例を示す模式図、 第６図は、第５図のマスクの焼付の順番を変えて露光を
行なった場合の液晶パネルの上面図である。 １８〜１ｄ：フォトマスク、２：マスクステージ、３：
基板、　　３ａ〜３ｄ：被露光領域、４：基板ステージ
、　　５：ミラー投影系、９：ホルダ（キャリッジ）、
　１３：基台、２０ａ、２０ｂ　：位置検出顕微鏡、 ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ　：　７ライメントマ
ーク、３１：レンズ投影系、　　３２：照明系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被露光体表面を複数の被露光領域に分割し、異種類
   の原板の像をそれぞれ各被露光領域に投影する露光装置
   であって、上記原板はそのパターン描画領域の周囲の辺
   のうち他の原板のパターンとの境界とならない辺に沿っ
   て位置決めマークを備え、該位置決めマークにより上記
   原板と被露光領域との位置決めを行なうことを特徴とす
   る露光装置。 ２、前記位置決めは、前記位置決めマークを検出するた
   めの位置検出顕微鏡を特定ショット毎に異なる位置へ設
   定して行なう特許請求の範囲第１項記載の露光装置。 ３、前記露光装置が、前記原板と被露光体とを投影光学
   系に対して一体的に走査することにより原板の像を被露
   光体上に投影するものである特許請求の範囲第１または
   ２項記載の露光装置。 ４、前記露光装置が、レンズにより前記原板の像を被露
   光体上に投影するものである特許請求の範囲第１項記載
   の露光装置。 ５、前記露光装置が、原板と被露光体とを近接もしくは
   密着して露光するものである特許請求の範囲第１項記載
   の露光装置。