JPH07295229A - 拡大投影型露光装置における投影像のアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非テレセントリックな光学系を有する拡大投
影型露光装置において、カラー液晶表示パネルの回路パ
ターンを、カラーフィルタと高い重ね合わせ精度を保ち
ながら露光できるようにすることである。 【構成】 まず、カラーフィルタ基板（カラーフィルタ
パターンが形成されている）がステージ１０７上に供給
され、その上に形成されているアライメントマークの位
置が予め測定されてメモリ内に記憶される。次に、（回
路パターンが露光される）ガラス基板１０３がステージ
１０７上に供給され、メモリ内に記憶された測定結果に
基づいて、当該ガラス基板１０３の３次元空間内での好
ましい露光位置および傾きが演算される。次に、当該演
算結果に基づいて、ステージ１０７が微動され、ガラス
基板１０３の露光位置および傾きが調整される。その結
果、たとえカラーフィルタ基板上のカラーフィルタパタ
ーンが正しい絶対寸法から変形していても、回路パター
ンがそのような変形に応じて変形されてガラス基板１０
３上に露光されるので、回路パターンとカラーフィルタ
との間で重ね合わせ精度が良好なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、拡大投影型露光装置に
おける投影像のアライメント方法に関し、より特定的に
は、カラー液晶表示パネルを作製するために用いられる
拡大投影型露光装置において、基板上に投影される像の
露光位置をアライメントする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示パネルにおける回路パ
ターンの形成は、ガラス基板上に膜付け・レジスト塗布
・露光・現像・エッチング等の工程を繰り返すことによ
り行われる。特に、カラー液晶表示パネルの場合は、画
素数の増加、開口率の改善、カラーフィルタとの高い貼
り合わせ精度の実現等のため、回路パターンの高精細化
が図られ、多層構造の回路パターン間の高い重ね合わせ
精度と、高い絶対寸法精度が要求されている。以下、カ
ラー液晶表示パネルの場合に要求される精度についてよ
り詳細に説明する。

【０００３】図１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたカ
ラー液晶表示パネルの一般的な積層構造を示す分解斜視
図である。図１０において、ＴＦＴパネル１は、ガラス
基板上に多層構造の回路パターンが形成されて構成され
ている。また、カラーフィルタ２は、ガラス基板上に
Ｒ，Ｇ，Ｂ画素フィルタがマトリクス状に配列されて構
成されている。これらＴＦＴパネル１およびカラーフィ
ルタ２は、それぞれのトランジスタ形成位置と画素フィ
ルタ形成位置とが一致するように所定の間隙をおいて貼
り合わせられる。このとき、両者間の間隙には、液晶が
封入される。さらに、カラーフィルタ２の上面およびＴ
ＦＴパネル１の下面には、偏光板３が配置され、カラー
液晶表示パネル１０が完成する。

【０００４】上記のようなカラー液晶表示パネル１０に
おいて、ＴＦＴパネル１へ回路パターンを露光する際に
は、多層構造の各回路パターン間で高い重ね合わせ精度
が要求される。また、各回路パターンについてカラーフ
ィルタ２との間で高い絶対寸法精度が要求される。も
し、回路パターン間で位置ずれが生じると、所望のスイ
ッチング動作を行わない薄膜トランジスタが形成され、
その部分で表示が不能となる。また、カラーフィルタと
の間で絶対寸法精度が低いと、ＴＦＴパネル１とカラー
フィルタ２とを貼り合わせるときに、両者間で、薄膜ト
ランジスタの形成位置とＲ，Ｇ，Ｂ画素フィルタの形成
位置とがずれ、薄膜トランジスタ素子により透過・遮断
を制御されるバックライト（背面照明光）が対応する色
の画素フィルタを通過せず、色ずれが発生する。特に、
カラーフィルタ２は、ＴＦＴパネル１と全く別工程で製
造されるため、位置ずれが生じ易く、両者間で高い絶対
寸法精度を保つことが、歩留まりを向上させる上で重要
な課題となっている。しかしながら、最近では、量産性
を向上させるために、複数パネル分の回路パターンを形
成したガラス基板と、複数パネル分のカラーフィルタパ
ターンを形成したガラス基板とを貼り合わせ、後にカッ
トして複数枚のカラー液晶表示パネルを同時に製造する
ことが行われており、このような場合、単に絶対寸法精
度を上げるだけでは、両者間の貼り合わせがうまくいか
ず、大量の不良品が発生する恐れがあった。

【０００５】上記のような技術的事情に鑑み、カラー液
晶表示パネルの回路パターンをガラス基板上に露光する
ための露光装置（以下、単に露光装置と称する）にも、
高い位置決め精度が要求されている。従来の露光装置
は、このような要求を満たすために、半導体素子の製造
過程で使用される露光技術を応用したものが多い。

【０００６】図１１は、従来の露光装置における光学系
の構成を示す図である。図１１において、レチクル（回
路パターンのマスク図形が描画された原板）１０１を透
過した光源からの光は、投影レンズ１０２によって収束
され、ガラス基板１０３上で結像される。図１１に示す
ように、従来の露光装置では、出射側すなわち投影レン
ズ１０２とガラス基板１０３との間で主光線（結像に寄
与する光束の内、開口絞りの中心を通る光線）が投影レ
ンズ１０２の光軸に対して平行な、いわゆるテレセント
リックな光学系を採用している。従来の露光装置がこの
ようなテレセントリックな光学系を採用するのは、厚み
の個体差等によってガラス基板１０３の上面位置が、焦
点深度内で多少上下方向に変動しても、ガラス基板上に
形成される像の倍率すなわち大きさが変化しないためで
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なテレセントリックな光学系を用いた露光装置では、投
影レンズ１０２の口径は、１ショットの露光サイズ、す
なわちガラス基板１０３上に投影される像のサイズより
も大きくなければならない。しかしながら、１０インチ
クラスの液晶表示パネルの回路パターンを１ショットで
露光しようとすると、投影レンズの口径が４００ｍｍ程
度にもなってしまい、製造コストおよび重量の点で実現
が困難である。

【０００８】したがって、従来の露光装置は、１ショッ
トの露光サイズを小さくせざるを得ず、１０インチクラ
スの回路パターンを１回で露光することができなかっ
た。そのため、従来の露光装置では、図１２に示すよう
に、１つの回路パターン１０４を点線で示すような複数
のエリアに分割し、分割されたそれぞれのエリアで部分
的な露光を行うことにより、全体としての回路パターン
を得るようにしていた。しかしながら、このような方法
では、１つの回路パターンを描画するために露光作業を
繰り返して行わなければならず、多大な労力と手間がか
かる。また、各エリア間で高いつなぎ精度が要求される
ため、各エリアにおいて正確な位置決め作業を行わなけ
ればならず、さらに多大な労力と手間がかかる。

【０００９】そこで、図１３に示すように、少なくとも
出射側で非テレセントリックな光学系を採用することに
より、口径の小さな投影レンズを用いて大きな露光サイ
ズを得ることが考えられる。すなわち、図１３の光学系
では、投影レンズ１０２とガラス基板１０３との間の主
光線が投影レンズの光軸に対して傾いているため、レチ
クル１０１を透過した光パターンを投影レンズ１０２の
口径以上に拡大投影することが可能である。したがっ
て、小口径の投影レンズを用いても大きな露光サイズを
得ることができる。しかしながら、このような非テレセ
ントリックな光学系を採用した拡大投影型露光装置で
は、以下のような別の問題点が生ずる。

【００１０】（１）露光エリア周辺部の主光線が傾いて
いるため、投影レンズ１０２とガラス基板１０３との間
の距離がガラス基板１０３の厚みの個体差等で変わる
と、ガラス基板１０３に投影されるレチクル１０１の像
の寸法が変動する。そのため、露光される回路パターン
の寸法精度が低下する。また、１層目の回路パターンを
露光する際は、ガラス基板１０３上に重ね合わせるべき
アライメントマークが無く、ガラス基板１０３の表面に
垂直な方向の位置により、回路パターンの投影像の絶対
寸法が大きく変動してしまう。

【００１１】（２）前述したように、カラー液晶表示パ
ネルの回路パターンは、カラーフィルタ２（図１０参
照）と貼り合わせるために、正しい絶対寸法で製作され
なければならないが、上記のように絶対寸法が変動する
と、カラーフィルタとの貼り合わせ精度が著しく低下す
る。

【００１２】それゆえに、本発明の目的は、非テレセン
トリックな光学系を有する拡大投影型露光装置におい
て、カラーフィルタとの重ね合わせ精度が高くなるよう
に、回路パターンを露光できるようにすることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
カラー液晶表示パネルの製造のために用いられる拡大投
影型露光装置において、基板上に投影される像の露光位
置をアライメントするための方法であって、拡大投影型
露光装置は、その上面に基板が載置されるステージと、
レチクルを透過した光パターンをステージ上の基板に拡
大投影し、少なくとも当該基板との間の主光線がその光
軸に対して傾いている非テレセントリックな投影レンズ
と、ステージを投影レンズの光軸と直交するＸＹ平面内
で駆動する第１の駆動手段と、ステージを、少なくとも
３カ所において、投影レンズの光軸と平行なＺ軸方向に
独立的に駆動する第２の駆動手段と、基板上に形成され
たまたは投影されたアライメントマークまたはその像を
観察する複数のアライメントスコープと、ステージのＸ
Ｙ平面内での位置を検出するＸＹ位置検出手段と、Ｚ軸
方向に沿った基板の上面位置を、複数の箇所において検
出する上面位置検出手段とを備えており、その上面にカ
ラーフィルタパターンおよび複数のアライメントマーク
が形成された第１の基板を、ステージ上に供給する第１
のステップと、第１および第２の駆動手段によってステ
ージを移動させることにより、第１の基板を３次元空間
内の予め定める所定の位置に固定する第２のステップ
と、第１の基板上の各アライメントマークを各アライメ
ントスコープで観察し、それらのＸＹ平面内での位置を
ＸＹ位置検出手段を用いて測定する第３のステップと、
第３のステップの測定結果をメモリに記憶保持する第４
のステップと、ステージ上の第１の基板を、回路パター
ンが露光されるべき第２の基板と差し替える第５のステ
ップと、メモリに記憶保持された測定結果に基づいて、
３次元空間内での第２の基板の好ましい露光位置および
傾きを演算する第６のステップと、第６のステップの演
算結果に基づいて、第１および第２の駆動手段を制御す
ることにより、第２の基板の露光位置および傾きを調整
する第７のステップとを備えている。

【００１４】

【作用】請求項１に係る発明においては、第１の基板
（カラーフィルタパターンが形成されている）上のアラ
イメントマークの位置を予め測定して記憶しておき、第
２の基板（回路パターンが露光される）がステージ上に
供給されたときに、予め記憶された測定結果に基づいて
当該第２の基板の３次元空間内での好ましい露光位置お
よび傾きを演算し、当該演算結果に基づいて第２の基板
の露光位置および傾きを調整するようにしたものであ
る。その結果、たとえ第１の基板上のカラーフィルタパ
ターンが正しい絶対寸法から変形していても、回路パタ
ーンがそのような変形に応じて変形されて第２の基板上
に露光されるので、第１の基板と第２の基板との間で重
ね合わせ精度が良好なものとなる。

【００１５】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るアライメ
ント方法を実行する拡大投影型露光装置の構成を示す外
観斜視図である。図１において、投影レンズ１０２の上
方には、レチクル１０１が図示しないホルダに収納され
て配置されている。このレチクル１０１の中央部には、
回路パターンのためのマスク図形１０５が描画されてい
る。また、マスク図形１０５の周辺の４隅には、位置決
めのためのアライメントマークＰ１〜Ｐ４が描画されて
いる。なお、レチクル１０１の上方には、図示しない
が、マスク図形１０５を照射するための主光源と、各ア
ライメントマークＰ１〜Ｐ４を個別に照射するための複
数のアライメント光源とが配置されている。

【００１６】投影レンズ１０２の下方には、図示しない
ベース上にステージ１０７が配置され、このステージ１
０７の上には、ガラス基板１０３が載置される。ステー
ジ１０７は、３次元直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ内で６つの駆
動軸Ｘ１，Ｘ２，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有し、これら
各駆動軸に沿って移動が可能なように構成されている。
Ｘ軸に平行な駆動軸Ｘ１，Ｘ２は、投影レンズ１０２の
光軸およびステージ１０７の第１の辺（図示では、短
辺）と直交している。このようにＸ軸方向について２つ
の駆動軸Ｘ１，Ｘ２を持つことにより、ステージ１０７
を、投影レンズ１０２の光軸回り、すなわちθ軸方向に
回転させることが可能となる。また、駆動軸Ｙは、投影
レンズ１０２の光軸およびステージ１０７の第２の辺
（上記第１の辺と直交する辺であり、図示では、長辺）
と直交している。Ｚ軸方向に平行な駆動軸Ｚ１，Ｚ２，
Ｚ３は、投影レンズ１０２の光軸に対して平行である。
なお、駆動軸Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３は、好ましくは、正三角
形または２等辺三角形の各頂点上に配置されている。ま
た、Ｚ軸方向について、４つ以上の駆動軸を設けるよう
にしてもよい。

【００１７】ステージ１０７の上記第１および第２の辺
には、それぞれ、ミラー１０８および１０９が取り付け
られる。ミラー１０８の近傍には、２つのレーザ干渉計
１１０および１１１が図示しないベース上に固定的に設
けられる。これらレーザ干渉計１１０および１１１は、
ミラー１０８と協働し、レーザ光の干渉作用を利用し
て、駆動軸Ｘ１に沿うステージ１０７の位置および駆動
軸Ｘ２に沿うステージ１０７の位置を高精度に測定す
る。また、ミラー１０９の近傍には、レーザ干渉計１１
２が図示しないベース上に固定的に設けられる。このレ
ーザ干渉計１１２は、ミラー１０９と協動し、レーザ光
の干渉作用を利用して、駆動軸Ｙに沿うステージ１０７
の位置を高精度に測定する。これらレーザ干渉計１１０
〜１１２によって、ステージ１０７のＸＹ平面内での位
置およびθ軸方向の回転角を高精度に計測することがで
きる。なお、ステージ１０７の上面であって上記第１の
辺の近傍には、基準マーク１１３が形成されている。

【００１８】ステージ１０７の上方には、ガラス基板１
０３上に形成されたアライメントマークまたはガラス基
板１０３上に拡大投影されたアライメントマークの像
Ｐ’１〜Ｐ’４を観察するために、４つのアライメント
スコープ１１４〜１１７が設けられている。各アライメ
ントスコープ１１４〜１１７は、対物レンズ１１４ａ〜
１１７ａと、ＣＣＤ素子等を含むテレビカメラ１１４ｂ
〜１１７ｂとを備えている。また、ステージ１０７の上
方には、Ｚ軸方向に沿うガラス基板１０３の上面位置を
非接触で検出するためのレーザ変位計１１９〜１２２が
固定的に設けられている。なお、アライメントスコープ
１１４〜１１７は、露光するレチクル１０１のサイズに
応じて、それぞれ独立に移動させることが可能である。
また、ガラス基板１０３の上面位置を非接触で検出する
装置としては、上記のようなレーザ変位計１１９〜１２
２に代えて、空気マイクロメータや静電変位計を用いて
もよい。なお、投影レンズ１０２，レチクル１０１のホ
ルダ，アライメントスコープ１１４〜１１７，レーザ変
位計１１９〜１２２は、図示しない支持部材によって支
持されている。

【００１９】図２は、図１の拡大投影型露光装置の電気
的な構成を示すブロック図である。図２において、ＣＰ
Ｕ１３１は、メモリ１３２，キーボード等の操作器１３
３およびディスプレイ装置１３４と協動して、ワークス
テーション１３０を構成している。また、ＣＰＵ１３１
には、システムバス１３５を介して、照明制御部１４
１，各軸制御部１４２，アライメントスコープ１１４〜
１１７，レーザ変位計１１９〜１２２，レーザ干渉計１
１０〜１１２が接続されている。照明制御部１４１は、
前述の主光源およびアライメント光源の点灯／消灯を制
御する。各軸制御部１４２は、各駆動軸Ｘ１，Ｘ２，
Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３に対応して設けられた各駆動モー
タ（図示せず）を制御する。

【００２０】以下、図１および図２に示す拡大投影型露
光装置の動作を説明するが、本実施例においては、１枚
のガラス基板１０３上に、一例として、４パネル分の回
路パターンが形成されるものとする。したがって、ガラ
ス基板１０３上では、図３に示すように、第１〜第４露
光位置で露光が行われる。

【００２１】まず、図４のフローチャートを参照して、
各アライメントスコープ１１４〜１１７の較正動作を説
明する。ＣＰＵ１３１は、カウンタｎ（例えば、メモリ
１３２内に設けられている）の計数値を１に初期設定す
る（ステップＳ１０１）。次に、ＣＰＵ１３１は、各軸
制御部１４２を起動し、上記カウンタｎの計数値に対応
するアライメントスコープ（最初は、第１番目のアライ
メントスコープ１１４）の視野中心に、基準マーク１１
３が位置するようにステージ１０７を移動させる（ステ
ップＳ１０２）。次に、ＣＰＵ１３１は、レーザ干渉計
１１０〜１１２を用いて、ステージ１０７のＸＹ座標位
置を測定し、その測定結果をメモリ１３２に格納する
（ステップＳ１０３）。次に、ＣＰＵ１３１は、上記カ
ウンタｎの計数値に１を加算し（ステップＳ１０４）、
当該計数値が５以上になったか否かを判断する（ステッ
プＳ１０５）。もし、カウンタｎの計数値が４以下の場
合（ｎ≦４の場合）、測定の終了していないアライメン
トスコープが残っているため、ＣＰＵ１３１は、再び上
記ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の動作を実行し、残りの
アライメントスコープに対する測定動作を順番に繰り返
す。全てのアライメントスコープに対する測定動作が終
了すると、ＣＰＵ１３１は、メモリ１３２に格納された
測定データに基づいて、各アライメントスコープ１１４
〜１１７間の絶対距離Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４（図５参
照）を演算する（ステップＳ１０６）。例えば、絶対距
離Ｋ１は、２回目のレーザ干渉計１１０の測定値から１
回目のレーザ干渉計１１０の測定値を減算することによ
り求められる。また、絶対距離Ｋ２は、３回目のレーザ
干渉計１１２の測定値から２回目のレーザ干渉計１１２
の測定値を減算することにより求められる。上記ステッ
プＳ１０６の演算結果は、メモリ１３２に格納される
（ステップＳ１０７）。

【００２２】次に、図６のフローチャートを参照して、
カラーフィルタ基板に対する位置測定動作を説明する。
まず、ステージ１０７上に、カラーフィルタ基板が供給
される（ステップＳ２０１）。このとき供給されるカラ
ーフィルタ基板は、ガラス基板上の第１〜第４描画位置
（図３に示した第１〜第４露光位置に対応）に４パネル
分のカラーフィルタパターンが描画され、さらに各カラ
ーフィルタパターンの周辺の予め定める位置には４個ず
つのアライメントマークが描画されている。次に、ＣＰ
Ｕ１３１は、各軸制御部１４２を起動し、カラーフィル
タ基板の上面位置を、投影レンズ１０２およびアライメ
ントスコープ１１４〜１１７の最適ピント面に合わせる
（ステップＳ２０２）。なお、最適ピント面の位置は、
露光装置の組立時に予め測定されており、その測定値は
基板上面基準位置データとしてメモリ１３２内に格納さ
れている。従って、ＣＰＵ１３１は、レーザ変位計１１
９〜１２２の計測値がメモリ１３２に格納された基板上
面基準位置データと一致するように、カラーフィルタ基
板の上面位置を調整する。

【００２３】次に、ＣＰＵ１３１は、各軸制御部１４２
を起動し、第１描画位置のカラーフィルタパターンに付
属する４個のアライメントマークが、それぞれアライメ
ントスコープ１１４〜１１７の視野内に入るように、ス
テージ１０７を駆動軸Ｘ１，Ｘ２，Ｙ方向に移動させる
（ステップＳ２０３）。各アライメントスコープ１１４
〜１１７の視野内に入ったアライメントマークは、ディ
スプレイ装置１３４に表示される。

【００２４】次に、ＣＰＵ１３１は、レーザ干渉計１１
０〜１１２を用いて、各アライメントマークのＸＹ座標
位置を測定する（ステップＳ２０４）。ここで、各アラ
イメントスコープ１１４〜１１７間の絶対距離Ｋ１〜Ｋ
４は、予め測定されてメモリ１３２内に格納されている
ため（図４参照）、各アライメントスコープ１１４〜１
１７の視野中心からの各アライメントマークのずれ量を
ディスプレイ装置１３４の画面上で測定すれば、各レー
ザ干渉計１１０〜１１２の測定値から各アライメントマ
ークのＸＹ座標位置が容易に求められる。次に、上記ス
テップＳ２０４の測定結果がメモリ１３２内に格納され
る（ステップＳ２０５）。次に、ＣＰＵ１３１は、カラ
ーフィルタ基板上に測定の終了していない描画位置が存
在するか否かを判断する（ステップＳ２０６）。もし、
測定の終了していない描画位置が存在する場合、ＣＰＵ
１３１は、ステージ１０７を次の描画位置（例えば、第
２描画位置）に移動させ（ステップＳ２０７）、前述の
ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の動作を繰り返す。一方、
全ての描画位置すなわち第１〜第４描画位置に対する測
定作業が終了すると、ステージ１０７からカラーフィル
タ基板が排出される（ステップＳ２０８）。

【００２５】ところで、上記のようなカラーフィルタ基
板を製作する際、各カラーフィルタパターンおよびそれ
に付随する各アライメントマークは、予め定められた絶
対位置に正確に位置決めされて描画されており、その絶
対位置はメモリ１３２に予め格納されている。従って、
回路パターンは、上記カラーフィルタパターンおよびア
ライメントマークに対応する絶対位置に露光すればよい
ことになる。しかしながら、何らかの理由（例えば、カ
ラーフィルタ基板の厚みのロット間差）でカラーフィル
タ基板上のカラーフィルタパターンおよびアライメント
マークの描画位置がずれたり歪んだりすることがある。
そこで、本実施例では、カラーフィルタ基板で生じた描
画位置のずれや歪みをそのまま許容し、第１層目の回路
パターンをカラーフィルタ基板で生じているずれや歪み
と同じ量だけ意図的にずらせてまたは歪ませてガラス基
板上に露光することにより、回路パターンとカラーフィ
ルタパターンとの間の重ね合わせ精度を向上させるよう
にしている。なお、カラーフィルタ基板上で発生するず
れや歪みの量は、同一ロット中では同じであると想定で
きるため、カラーフィルタ基板上でのアライメントマー
クの測定は、ロットが変わる毎に行えばよい。

【００２６】次に、図７のフローチャートを参照して、
ガラス基板１０３上に第１層目の回路パターンを露光す
る場合の動作について説明する。まず、拡大投影型露光
装置に、第１層目の回路パターンのマスク図形１０５お
よびアライメントマークが描画されたレチクル１０１が
装着される（ステップＳ３０１）。次に、ステージ１０
７上に何も露光されていない新規なガラス基板１０３
（ただし、フォトレジスト膜は塗布されている）が供給
される（ステップＳ３０２）。次に、ＣＰＵ１３１は、
各軸制御部１４２を起動し、投影レンズ１０２およびア
ライメントスコープ１１４〜１１７が第１露光位置（図
３参照）の上に位置するように、ステージ１０７を移動
させる（ステップＳ３０３）。

【００２７】次に、ＣＰＵ１３１は、メモリ１３２から
カラーフィルタ基板上の対応する描画位置で測定された
アライメントマークの座標データを読み出す（ステップ
Ｓ３０４）。次に、ＣＰＵ１３１は、メモリ１３２から
読み出した座標データに基づき、これから露光する第１
層目の回路パターンの好ましい位置・大きさ・傾きを演
算する（ステップＳ３０５）。すなわち、ＣＰＵ１３１
は、カラーフィルタ基板上でのカラーフィルタパターン
の位置・大きさ・傾きと一致するように、これから露光
する回路パターンの位置・大きさ・傾きを演算する。次
に、ＣＰＵ１３１は、各軸制御部１４２を起動し、ステ
ップＳ３０５の演算結果に従って、ステージ１０７をＸ
ＹＺθ方向に微動させる（ステップＳ３０６）。これに
よって、ガラス基板１０３上に投影される回路パターン
の像の位置・形状がカラーフィルタ基板上のカラーフィ
ルタパターンの位置・形状と一致する。

【００２８】次に、ＣＰＵ１３１は、照明制御部１４１
を起動して主光源およびアライメント光源を点灯させ、
ガラス基板１０３上に第１層目の回路パターンおよびア
ライメントマークを露光する（ステップＳ３０７）。こ
のときガラス基板１０３上には、図８に示すように、第
１層目の回路パターンと共に、例えば５組のアライメン
トマークＭａ１〜Ｍａ４，Ｍｂ１〜Ｍｂ４，Ｍｃ１〜Ｍ
ｃ４，Ｍｄ１〜Ｍｄ４，Ｍｅ１〜Ｍｅ４が露光される。
アライメントマークＭａ１〜Ｍａ４は第２層目の回路パ
ターンのアライメントのために用いられ、アライメント
マークＭｂ１〜Ｍｂ４は第３層目の回路パターンのアラ
イメントのために用いられ、アライメントマークＭｃ１
〜Ｍｃ４は第４層目の回路パターンのアライメントのた
めに用いられ、アライメントマークＭｄ１〜Ｍｄ４は第
５層目の回路パターンのアライメントのために用いら
れ、アライメントマークＭｅ１〜Ｍｅ４は最上層である
第６層目の回路パターンのアライメントのために用いら
れる。なお、第３層目以降の回路パターンのアライメン
トのために用いられるアライメントマークＭｂ１〜Ｍｂ
４，Ｍｃ１〜Ｍｃ４，Ｍｄ１〜Ｍｄ４，Ｍｅ１〜Ｍｅ４
は、第２層目以降の回路パターン形成時に形成されても
よい。

【００２９】次に、ＣＰＵ１３１は、ガラス基板１０３
上に露光の終了していない露光位置が存在するか否かを
判断する（ステップＳ３０８）。もし、露光の終了して
いない露光位置が存在する場合、ＣＰＵ１３１は、ステ
ージ１０７を次の露光位置（例えば、第２露光位置）に
移動させ（ステップＳ３０９）、前述のステップＳ３０
４〜Ｓ３０８の動作を繰り返す。一方、全ての露光位置
すなわち第１〜第４露光位置に対する露光作業が終了す
ると、ＣＰＵ１３１は、第１層目の回路パターンの露光
動作を終了する。その後、ガラス基板１０３は、ステー
ジ１０７から排出され、現像，エッチング等の工程を経
て、その上面に図８に示すような第１層目の回路パター
ンおよびアライメントマークが形成される。

【００３０】次に、図９のフローチャートを参照して、
ガラス基板１０３上に第２層目以降の回路パターンを露
光する際の動作を説明する。まず、拡大投影型露光装置
にレチクル１０１が装着される（ステップＳ４０１）。
このとき装着されるレチクル１０１には、第ｉ層目（ｉ
は、２以上の整数）の回路パターンのマスク図形１０５
が描画されている。次に、ステージ１０７にガラス基板
１０３が供給される（ステップＳ４０２）。このとき供
給されるガラス基板１０３には、第ｉ−１層目までの回
路パターンと共に、例えば５組のアライメントマークＭ
ａ１〜Ｍａ４，Ｍｂ１〜Ｍｂ４，Ｍｃ１〜Ｍｃ４，Ｍｄ
１〜Ｍｄ４，Ｍｅ１〜Ｍｅ４が形成されている。ただ
し、各アライメントマークの組はそれが使用される回路
パターン層の少なくとも１つ前の層の露光の時に形成す
るようにしてもよい。

【００３１】次に、ＣＰＵ１３１は、各軸制御部１４２
を起動し、アライメントスコープ１１４〜１１７がガラ
ス基板１０３の第１露光位置（図３参照）に位置するよ
うに、ステージ１０７を駆動軸Ｘ１，Ｘ２，Ｙ方向に移
動させる（ステップＳ４０３）。次に、ＣＰＵ１３１
は、照明制御部１４１を起動して、アライメント光源
（図示せず）を点灯させる（ステップＳ４０４）。これ
によって、ガラス基板１０３上には、レチクル１０１に
形成されたアライメントマークＰ１〜Ｐ４の像Ｐ’１〜
Ｐ’４が投影される（図１参照）。

【００３２】次に、ＣＰＵ１３１は、アライメントスコ
ープ１１４〜１１７を用いて、ガラス基板１０３上のア
ライメントマーク像Ｐ’１〜Ｐ’４を観察し、それぞれ
のＸＹ座標位置を測定する（ステップＳ４０５）。な
お、各アライメントスコープ１１４〜１１７間の絶対距
離Ｋ１〜Ｋ４は、既に測定されている（図４参照）の
で、各アライメントスコープ１１４〜１１７の視野中心
からのアライメントマーク像Ｐ’１〜Ｐ’４のずれを検
出することにより、それぞれのＸＹ座標位置を測定する
ことができる。次に、ＣＰＵ１３１は、アライメントス
コープ１１４〜１１７を用いて、ガラス基板１０３上に
形成されているアライメントマークＭａ１〜Ｍａ４，Ｍ
ｂ１〜Ｍｂ４，Ｍｃ１〜Ｍｃ４，Ｍｄ１〜Ｍｄ４，Ｍｅ
１〜Ｍｅ４の中から対応するものを観察し、それらのＸ
Ｙ座標位置を測定する（ステップＳ４０６）。次に、Ｃ
ＰＵ１３１は、上記ステップＳ４０５で測定された各ア
ライメントマーク像の位置と、ステップＳ４０６で測定
された各アライメントマークの実像の位置との間の誤差
を演算する（ステップＳ４０７）。

【００３３】次に、ＣＰＵ１３１は、上記ステップＳ４
０７で演算された誤差が予め定められた所定の許容範囲
内に入っている（十分０に近い）か否かを判断する（ス
テップＳ４０８）。もし、当該誤差が許容範囲から外れ
ている場合、ＣＰＵ１３１は、当該誤差が許容範囲内に
収まるように、ステージ１０７の各駆動軸（Ｘ１，Ｘ
２，Ｙ，Ｚ１〜Ｚ３，θ軸）方向への補正量を演算する
（ステップＳ４０９）。次に、ＣＰＵ１３１は、ステッ
プＳ４０９で演算された補正量に従って、各軸制御部１
４２を制御し、ステージ１０７を各駆動軸方向に微動さ
せる（ステップＳ４１０）。その後、ＣＰＵ１３１は、
上記誤差が許容範囲内に入るまで、上記ステップＳ４０
５〜Ｓ４１０の動作を繰り返す。

【００３４】上記誤差が許容範囲内に入ると、ＣＰＵ１
３１は、ガラス基板１０３上に第ｉ層目の回路パターン
を露光する（ステップＳ４１１）。次に、ＣＰＵ１３１
は、ガラス基板１０３上に露光の終了していない露光位
置が存在するか否かを判断する（ステップＳ４１２）。
もし、露光の終了していない露光位置が存在する場合、
ＣＰＵ１３１は、ステージ１０７を次の露光位置（例え
ば、第２露光位置）に移動させ（ステップＳ４１３）、
前述のステップＳ４０４〜Ｓ４１２の動作を繰り返す。
一方、ガラス基板１０３上の全ての露光位置（すなわ
ち、第１〜第４の露光位置）での露光作業が終了する
と、ＣＰＵ１３１は動作を終了し、ステージ１０７から
ガラス基板１０３が排出される。

【００３５】上記のようにして、ガラス基板１０３上に
は、第ｉ−１層目の回路パターンの上に、極めて高い重
ね合わせ精度で第ｉ層目の回路パターン（必要に応じ
て、アライメントマーク）が露光される。次に、ガラス
基板１０３は、現像，エッチング等の工程を経て、その
上面に第ｉ層目の回路パターンが形成される。

【００３６】なお、上記実施例において、各層毎に異な
るアライメントマークを使用してアライメントを行うの
は、以下の理由による。すなわち、上記実施例では、ア
ライメント時に、アライメント光がステージ１０７の微
動（ステップＳ４１０参照）に伴ってガラス基板１０３
の上を移動するので、その層で観察の対象とするアライ
メントマークの周辺が露光されてしまい、再び同じアラ
イメントマークを使用して他の回路パターンのアライメ
ントを行うことが困難なためである。

【００３７】また、上記実施例において、第ｉ層目の回
路パターンのアライメント時にガラス基板１０３上で観
測されるアライメントマークは、前述したように、第１
層目の回路パターンと共に形成されてもよいし、第２層
目〜第ｉ−１層目のいずれかの回路パターンと共に形成
されてもよい。実際のカラー液晶表示パネルでは、重ね
合わせ精度が厳しい層間とそれほど厳しくない層間とが
有るので、重ね合わせ精度が厳しい層間については、ア
ライメントマークの比較をダイレクトに行えるようにア
ライメントマークの形成時点を分散させるようにしても
よい。

【００３８】また、上記実施例では、第２層目以降の回
路パターンのアライメントを行う際に、ガラス基板１０
３上にアライメントマーク像を投影し、既に形成されて
いるアライメントマークと一致させるようにしている
が、テスト用のガラス基板上にアライメントマークを仮
投影してその位置をデータとして記憶しておき、当該デ
ータとしての位置と実際のガラス基板１０３上で観測さ
れるアライメントマークの位置とが一致するように、ス
テージ１０７を移動させてアライメントを行うようにし
てもよい。すなわち、本発明では、第２層目以降の回路
パターンのアライメントの方法については、上記実施例
の方法に限定されることはなく、種々の方法が採用され
得る。

【００３９】なお、本発明では、少なくとも投影レンズ
１０２とステージ１０７との間の主光線（出射側の主光
線）が非テレセントリックであればよく、レチクル１０
１と投影レンズとの間の主光線（入射側の主光線）は、
テレセントリックであっても非テレセントリックであっ
てもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の基板
（カラーフィルタパターンが形成されている）上のアラ
イメントマークの位置を予め測定して記憶しておき、第
２の基板（回路パターンが露光される）がステージ上に
供給されたときに、予め記憶された測定結果に基づいて
当該第２の基板の３次元空間内での好ましい露光位置お
よび傾きを演算し、当該演算結果に基づいて第２の基板
の露光位置および傾きを調整するようにしているので、
たとえ第１の基板上のカラーフィルタパターンが正しい
絶対寸法から変形していても、回路パターンがそのよう
な変形に応じて変形されて第２の基板上に露光される。
そのため、第１の基板と第２の基板との間で重ね合わせ
精度が良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るアライメント方法を
実行する拡大投影型露光装置の構成を示す外観斜視図で
ある。

【図２】図１の拡大投影型露光装置の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図３】ガラス基板上に複数パネル分の回路パターンを
露光する場合において、ガラス基板上の各露光位置を示
す図である。

【図４】図１の拡大投影型露光装置において、各アライ
メントスコープ間の絶対距離を較正する際の動作を示す
フローチャートである。

【図５】図１の拡大投影型露光装置において、投影レン
ズと各アライメントスコープとの配置関係を示す図であ
る。

【図６】図１の拡大投影型露光装置において、カラーフ
ィルタ基板上でのアライメントマーク形成位置の測定動
作を示すフローチャートである。

【図７】図１の拡大投影型露光装置において、第１層目
の回路パターンを露光する際の動作を示すフローチャー
トである。

【図８】ガラス基板上に形成された回路パターンおよび
アライメントマークの一例を示す図である。

【図９】図１の拡大投影型露光装置において、第２層目
以降の回路パターンを露光する際の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１０】カラー液晶表示パネルの積層構造の一例を示
す分解斜視図である。

【図１１】従来の露光装置で採用されているテレセント
リック光学系の構成を示す図である。

【図１２】従来の露光装置で実行されている回路パター
ンの分割露光を説明するための図である。

【図１３】非テレセントリック光学系の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１…レチクル １０２…投影レンズ １０３…ガラス基板 １１０〜１１２…レーザ干渉計 １１３…基準マーク １１４〜１１７…アライメントスコープ １１９〜１２２…レーザ変位計 １３０…ワークステーション １３１…ＣＰＵ １３２…メモリ １３３…操作器 １３４…ディスプレイ装置 １４１…照明制御部 １４２…各軸制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー液晶表示パネルの製造のために用
   いられる拡大投影型露光装置において、基板上に投影さ
   れる像の露光位置をアライメントするための方法であっ
   て、 前記拡大投影型露光装置は、 その上面に基板が載置されるステージと、 レチクルを透過した光パターンを前記ステージ上の基板
   に拡大投影し、少なくとも当該基板との間の主光線がそ
   の光軸に対して傾いている非テレセントリックな投影レ
   ンズと、 前記ステージを前記投影レンズの光軸と直交するＸＹ平
   面内で駆動する第１の駆動手段と、 前記ステージを、少なくとも３カ所において、前記投影
   レンズの光軸と平行なＺ軸方向に独立的に駆動する第２
   の駆動手段と、 前記基板上に形成されたまたは投影されたアライメント
   マークまたはその像を観察する複数のアライメントスコ
   ープと、 前記ステージの前記ＸＹ平面内での位置を検出するＸＹ
   位置検出手段と、 前記Ｚ軸方向に沿った前記基板の上面位置を、複数の箇
   所において検出する上面位置検出手段とを備えており、 その上面にカラーフィルタパターンおよび複数のアライ
   メントマークが形成された第１の基板を、前記ステージ
   上に供給する第１のステップと、 前記第１および第２の駆動手段によって前記ステージを
   移動させることにより、前記第１の基板を３次元空間内
   の予め定める所定の位置に固定する第２のステップと、 前記第１の基板上の各アライメントマークを前記各アラ
   イメントスコープで観察し、それらのＸＹ平面内での位
   置を前記ＸＹ位置検出手段を用いて測定する第３のステ
   ップと、 前記第３のステップの測定結果をメモリに記憶保持する
   第４のステップと、 前記ステージ上の第１の基板を、回路パターンが露光さ
   れるべき第２の基板と差し替える第５のステップと、 前記メモリに記憶保持された測定結果に基づいて、３次
   元空間内での前記第２の基板の好ましい露光位置および
   傾きを演算する第６のステップと、 前記第６のステップの演算結果に基づいて、前記第１お
   よび第２の駆動手段を制御することにより、前記第２の
   基板の露光位置および傾きを調整する第７のステップと
   を備える、投影像のアライメント方法。