JPH0154854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は露光装置、特に大型の液晶表示板を製
造する工程で基板上に必要な回路パターンを露光
するのに適した露光装置に関する。

＜従来技術＞ 従来より、この種の露光装置は半導体の製造分
野で種々のタイプのものが周知とされている。例
えば、コンタクト、プロキシミテイー、ミラープ
ロジエクシヨン、レンズプロジエクシヨン等の各
タイプの装置が知られている。コンタクト、プロ
キシミテイータイプの装置はマスクとウエハーを
接触もしくは極近接した状態でマスクの全域を一
括照明することによりマスク上のパターンでウエ
ハを露光し、ミラープロジエクシヨンタイプの装
置は凸面鏡と凹面鏡を組合せたミラー投影系でマ
スクとウエハーを関係づけ、マスクを円弧状に照
明しながらマスクとウエハーをミラー投影系に対
して一体的に移動させて露光を行なう。また、レ
ンズプロジエクシヨンタイプの装置は投影レンズ
系によつてマスク上のパターンをウエハー上に縮
小投影し、ウエハーをステツプ移動させながらマ
スクを照明し露光する。

ところで、近年ではこの種の装置において、半
導体製造分野におけるチツプコストの低減を目的
としたウエハーの大口径化や、大型の液晶表示板
の製造に対処するために大画面の露光を可能にす
ることが要求されてきている。しかし、前述の大
口径ウエハーや液晶表示板となるガラス基板に対
応する大型のマスクを製造し、マスク上の集積回
路パターや画素パターンを一括的にウエハーや基
板に転写するのでは、以下のような問題が生じ
る。

(1) マスクの寸法はウエハーや基板の外形以上と
することが必要であるが、マスクの製作はマス
クが大型化するほど困難である。

(2) ウエハーや基板の平面精度は大型化に応じて
低下するので、マスクに対する密着不良、ギヤ
ツプのばらつき、デフオーガス等によつて解像
力の高い転写を全面に渡つて行なうことが困難
となり、歩留りが低下する。

(3) 露光領域の拡大に応じて照明光学系、投影光
学系等を大型化しなければならず、各光学系の
製作が困難になると共に、装置のために広い設
置スペースを確保しなければならない。

(4) 露光領域を均一に照明することが困難とな
る。

(5) 温度変化に応じたマスクとウエハーもしくは
基板の不整合は露光中心からの距離に比例して
大きくなるので、ウエハーや基板の端部でのア
ライメント精度が低下する。

＜発明の目的＞ 本発明はこのような問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、大口径のウエハーや表示基板の
全体に所定のパターンを効率よく且つ高精度に転
写することを可能とした露光装置を提供すること
にある。

そして、その目的な基板上に一体的なパターン
を作成するための露光装置において、上記パター
ンは複数の同一な部分パターンのつなぎ合わせか
ら形成されるとともに、上記部分パターンを有す
るマスクを介して、所定の照明光により上記基板
上の複数領域の一つを露光する露光手段（照明
系）と、上記露光手段による露光毎に、上記照明
光の照明領域内で上記マスクを少なくとも90度ず
つ回転させるマスク回転手段（マスクステージ回
転装置）と、上記露光手段による露光毎に、上記
基板上の各領域を上記マスクを介して露光される
位置に順に移動させるため上記基板を直線的にス
テツプ移動させる基板移動手段（基板ステージ）
とを備えることにより達成している。

＜実施例の説明＞ 以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明の露光装置の一実施例を示すも
ので、この実施例では前述の各露光タイプのうち
プロキシミテイータイプを用いている。この図に
おいて、１はその表面に液晶表示板の画面となる
多数の画素と各画素のオン・オフを制御するため
のスイツチングトランジスタ等の回路パターンが
形成されているマスク、２はマスク１を吸着保持
するマスクステージで、モータ４によつて光軸７
を中心に回転されることにより、マスク１上のパ
ターンの方向を変化させる。５はマスク１上のパ
ターンが通常のフオトリングラフイーの手順で転
写されることにより液晶表示板として使用可能と
なるガラス基板で、対角線が14インチ程度の方形
である。

６は不図示の光源からの特定の波長の光でマス
ク１を照明し、マスク１上のパターンを介して基
板５上の感光層を露光することにより、マスク１
上のパターンを基板６上に転写可能とするための
照明光学系で、以下その光軸７をＺ方向、光軸７
に直交する平面内で直交する２つの方向をそれぞ
れＸ，Ｙ方向、光軸７を中心とした回転方向をθ
方向と呼ぶ。８は基板５を保持するための基板ス
テージで、基板５をＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移
動可能なように構成される。基板５はＺ方向でマ
スク１に近接されて配置されると共に、マスク１
に対して任意の部分が対向できるようにステージ
８によつてＸ，Ｙ方向にステツプ移動される。ス
テージ８のステツプ移動はレーザ干渉計を用いた
精密測長システムによつて制御される。

９はマスク１と基板５をアライメントするため
のアライメント光学系で、２つの対物レンズ９
ａ，９ｂでマスク１とマスク１を介して基板５を
同時に２ケ所で観察可能としている。

次に、この実施例の動作を説明する。まず、マ
スク１をマスクステージ２にセツトする。マスク
１は第２図ａに示す如く基板５上に液晶画面を形
成するための画素パターン１ａと各画素の駆動を
制御するための回路パターン１ｂを有している。
マスク１はその中心が光軸７と一致するようにセ
ツトされると共に、画素パターン１ａの周囲の鏡
界線がＸ方向もしくはＹ方向と平行となるように
マスクステージ２に固定される。この後、不図示
の搬送手段により基板５が基板ステージ８上に搬
送される。基板５は搬送途中でプリアライメント
された後、ステージ８上に搬送されるので、ステ
ージ８上に固定された際には、露光位置のマスク
１ａに対して部分領域５ａが概略アライメントさ
れている。基板５がステージ８に固定されると、
ステージ８のＺ駆動系は不図示のギヤツプセンサ
ーの出力に基づいてマスク１ａと基板５を平行
で、且つその間隔が例えば30μm以内の微小量と
なるように基板５をＺ方向に駆動する。

この後、アライメント光学系９を介してステー
ジジ８のＸ，Ｙ，θの各駆動系を制御してマスク
１と基板５の部分５ａとをアライメントし、アラ
イメント完了後、照明系６からの光によつてマス
ク１を照明して、基板５の部分５ａを露光する。
これにより、マスク１のパターンは基板５の部分
５ａに転写される。

部分５ａへのパターンの転写が完了すると、マ
スクステージ２はモータ４により時計方向に90゜
回転されて、マスク１上のパターンの向きを第２
図ｂに示す如く設定する。これと同時に基板ステ
ージ８は矢印方向（Ｘ方向）にステツプ移動し、
第２図ｂに示す如く、基板５の部分５ｂをマスク
１に対向させる。この後、前述の場合と同様に
Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向のアライメントが行なわ
れ、マスク１のパターンが第２図ｂに示す如く
90゜回転された状態で基板５の部分５ｂに転写さ
れる。以下、第２図ｃ、第２図ｄに示す如く、マ
スクステージ２の90゜の回転と基板ステージ８の
ステツプ移動がマスク１の照明が終了するごとに
繰り返えされて、マスク１のパターンが90゜づつ
方向を変化させながら基板５の部分５ｃ，５ｄに
転写される。これにより、基板５の中央部分には
僅かに重なり合つた４つの画素パターン１ａによ
つて液晶画面が形成されると共に、その周囲には
液晶画面の制御を行なうための制御回路が形成さ
れる。

なお、マスク１のパターンを基板５へ転写する
際、マスク１に対向していない基板５の残りの3/
４の部分は照明光に対して遮光されている。

次に、第３図を用いて、ミラープロジエクシヨ
ンタイプの実施例を説明するが、この図におい
て、前述の実施例と同じ機能のものについては同
一の符号を付している。１０はマスクステージ２
をθ方向に回転させるためのマスクステージ回転
装置、１１はマスクステージ２によつて所定位置
にアライメントされたマスクのパターンを基板５
上へ等倍投影する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、１２は投影系１１のピ
ント面と基板５の表面の間隔を検出するためのギ
ヤツプセンサーで、例えば、エアーマイクロセン
サー、基板５からの反射光で間隔を検出する光電
タイプのセンサーである。ギヤツプセンサー１２
は複数設けられ、基板５の表面上の複数の点につ
いてピント面までの距離を検出する。１３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１４に沿つて移動可能なLAB（リニアエ
アーベアリング）で、一方はＸ，Ｚ方向拘束タイ
プ、他方はＺ方向拘束タイプとなされている。な
お、投影系１１の光軸は照明系６の光軸７と一致
している。

１５はマスクステージ２、基板ステージ８、マ
スク搬送装置１０を一定の関係で保持しているホ
ルダーで、LAB１３に支持されることによりマ
スク１と基板５を投影系１１に対して一体的に移
動可能としている。１６はマスク１を照明するた
めの照明系６、ミラー投影系１１、ガイドレール
１４が一定の関係で取付けられる基台、１７は基
板収納部１８内の基板５を基板ステージ８へ搬送
するための基板搬送装置の一部を構成する搬送ベ
ルトで、ベルト１７を介して収納部１８から取り
出された基板５は所定のプリアライメントが行な
われた後、ステージ８上に固定される。ステージ
８はホルダー１５に対して基板５をＸ，Ｙ，Ｚ，
θの各方向に移動可能とすると共に、レーザ干渉
計を用いた測長システムによつてＸ，Ｙ方向の移
動量が制御される。他の構成、機能等は前述の実
施例と同様である。

次に、この実施例の動作を第４図を用いて説明
する。この図では基板５の部分５ａへのパターン
の転写が終了し、部分５ｂへマスク１のパターン
を転写している状態を示しているが、動作は部分
５ａへのパターンの転写が終了した時点から行な
う。

基板５の部分５ａへのパターンの転写が終了す
ると、マスクステージ回転装置１０はマスクステ
ージ２を90゜回転し、マスク１上のパターンの方
向を90゜変化させる。この後、マスクステージ２
は周知の方法によりＸ，Ｙ，θの各方向に微動し
てマスク１を所定の露光位置にアライメントす
る。これと同時に基板ステージ８は基板５をホル
ダー１５に対してステツプ移動し、基板５の部分
５ｂをミラー投影系１１によつてマスク１のパタ
ーンが投影される位置にセツトする。この移動は
不図示のレーザ干渉測長システムによつて極めて
正確に制御される。

この後、ギヤツプセンサー１２によつて検出さ
れた投影系１１のピント面と基板５の部分５ｂ間
の複数の間隔情報に基づいてステージ８のＺ駆動
系が作動し、投影系のピント面に部分５ｂの表面
が一致される。Ｚ方向のアライメント（フオーカ
シング）が完了すると、アライメント光学系の対
物レンズ９ａ，９ｂによつてマスク１上の２つの
アライメントマーク「＋」と部分５ｂ上のアライ
メントマーク「＋」が投影系１１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５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６はミラー
投影系１１の最良結像領域の形状に対応してマス
ク１ｂを照明領域が円弧状となるように照明す
る。この状態でホルダー１５はＹ方向（矢印方
向）にLAB１３によつて案内されながら一定の
速度で移動する。これによつて、マスク１と基板
５の部分５ｂは一体的に投影系１１に対して移動
することになり、部分５ｂはマスク１のパターン
を通過した照明光によつて順次露光され、パター
ンが図示の方向に転写される。部分５ｂへのパタ
ーンの転写が完了すると、基板ステージ８、マス
クステージ回転装置１０は再び作動し、基板５の
部分５ｃを投影系１１の投影領域に移動させると
共に、ステージ２上のマスク１を光軸７を中心と
して反時計方向に90゜回転する。なお、この時に
は対物レンズ９ａ，９ｂを矢印方向（Ｙ方向）に
所定量移動して、マスク１上の前述の場合とは異
なつた２つのアライメントマーク「＋」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１のパターンを基板５の部分５ｃ，５
ｄにそれぞれ90゜回転させた状態で転写する。

マスクのパターンが全面に転写された基板５は
基板搬送装置によつてステージ８から収納部１８
に搬送、収納される。この間にマスクステージ回
転装置はマスク１を再び90゜回転して初期状態に
セツトする。新たな基板５がステージ８にセツト
された際、前述の露光動作は再び繰り返される。

＜実施例の変形例＞ なお、前述の実施例ではプロキシミテイ、ミラ
ープロジエクシヨン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、投影レンズを等倍ももしくは拡大系としたス
テツプアンドリピートのレンズプロジエクシヨン
タイプ、所謂ステツパータイプにも適用可能であ
る。

＜発明の効果＞ 以上の如く、本発明によれば、大面積の基板に
対してもその全面にパターンを高精度に露光する
ことができるので、大口径の半導体ウエハーの処
理や大画面の液晶表示器の製造が可能となる。ま
た、そのために投影系を大型化する必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の露光装置の一実施例を示す平
面図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄは第１図の実施例の
動作を説明するための斜視図、第３図は本発明の
露光装置の他の実施例を示す平面図、第４図は第
３図の実施例の動作を説明するための斜視図であ
る。 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ……マスク、２……マ
スクステージ、５……ガラス基板、６……照明光
学系、８……基板ステージ、９……アライメント
光学系、１０……マスクステージ回転装置、１１
……ミラー投影系、１３……LAB（リニアエアー
ベアリング）、１５……ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に一体的なパターンを作成するための
   露光装置であつて、 上記パターンは複数の同一な部分パターンのつ
   なぎ合わせから形成されるとともに、上記部分パ
   ターンを有するマスクを介して、所定の照明光に
   より上記基板上の複数領域の一つを露光する露光
   手段と、上記露光手段による露光毎に、上記照明
   光の照明領域内で上記マスクを少なくとも90度ず
   つ回転させるマスク回転手段と、上記露光手段に
   よる露光毎に、上記基板上の各領域を上記マスク
   を介して露光される位置に順に移動させるため上
   記基板を直線的にステツプ移動させる基板移動手
   段とを備えることを特徴とする露光装置。