JPH08241846A - 露光装置およびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光源としてエキシマレーザを用いても加工基
板に対してフォトマスクの位置合わせを簡単な構成で達
成する。 【構成】 加工基板４のフォトレジスト膜形成面にフォ
トマスク２を介して光を選択露光するものであって、該
光１をエキシマレーザとした露光装置において、前記フ
ォトマスクには位置合わせマーク２Ａが形成され、前記
加工基板と位置的に対応させて互換できかつ前記フォト
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
板と、この基板の螢光個所１０に基づいて前記フォトマ
スクの位置合わせを行う手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光装置およびレーザ加
工装置に係り、たとえば液晶表示基板等の製造過程にお
いて使用される露光装置およびレーザ加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のたとえば露光装置は、加工基板
の主表面の全域に形成されたフォトレジスト膜にフォト
マスクを介して選択的に露光することによって、該フォ
トレジスト膜にフォトマスクのパターンに対応したパタ
ーンで孔開けする装置である。

【０００３】このフォトレジスト膜下にたとえば金属蒸
着膜等が配置されている場合、この孔開けされたフォト
レジスト膜をマスクとして該金属蒸着膜を選択エッチン
グできることになる。

【０００４】ここで、露光のための光源としては主とし
て水銀ランプ等が用いられてきたが、近年においてエキ
シマレーザを用いる試みがなされるに至った。

【０００５】このエキシマレーザを用いることによっ
て、選択露光されたフォトレジスト膜の孔開けにいわゆ
る現像処理を行う必要がなくなるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このエ
キシマレーザはいわゆる不可視光であることから、予め
フォト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。

【０００７】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。

【０００８】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もので
あった。

【０００９】このような問題点は、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。

【００１０】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は、光源としてエキシマレーザ
を用いても加工基板に対してフォトマスクの位置合わせ
を簡単な構成で達成することのできる露光装置を提供す
ることにある。

【００１１】また、本発明の他の目的は、マスクを介し
てエキシマレーザを加工基板に選択照射することによっ
て加工をする際に、該加工基板に対してマスクの位置合
わせを簡単な構成で達成することのできるレーザ加工装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】手段１．加工基板のフォトレジスト膜形成
面にフォトマスクを介して光を選択露光するものであっ
て、該光をエキシマレーザとした露光装置において、前
記フォトマスクには位置合わせマークが形成され、前記
加工基板と位置的に対応させて互換できかつ前記フォト
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
板と、この基板の螢光個所に基づいて前記フォトマスク
の位置合わせを行う手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

【００１４】手段２．加工基板のフォトレジスト膜形成
面にフォトマスクを介して光を選択露光するものであっ
て、該光をエキシマレーザとした露光装置において、前
記フォトマスクには位置合わせマークが形成され、前記
フォト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前記加工基板
の位置合わせを行う手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

【００１５】

【作用】手段１に示した構成によれば、加工基板と互換
できる基板があり、この基板はエキシマレーザによって
フォトマスクの位置合わせマークを投影させた場合にそ
の投影個所において螢光を発するようにすることができ
る。

【００１６】このため、加工基板と位置的に対応して配
置される前記基板に投影されて目視できる位置合わせマ
ークは可視光によって得られる投影と全く同等の効果を
得ることができる。

【００１７】したがって、加工基板に対するフォトマス
クの位置合わせを簡単な構成で達成することができるよ
うになる。

【００１８】手段２に示した構成によれば、加工基板を
保持するホルダにおいて、フォト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よう
になっている。

【００１９】そして、このように位置合わせマークが投
影されるホルダに保持された加工基板は、螢光を発する
投影個所に基づいて該ホルダに対する位置合わせができ
るようになつている。

【００２０】したがって、この場合においても簡単な構
成によって加工基板に対するフォトマスクの位置合わせ
ができるようになる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による露光装置の実施例を図面
を用いて説明する。

【００２２】実施例１．図１に示すように、エキシマレ
ーザ１が照射される光路上に、誘電体マスク２、結像光
学系３、基板４、およびカメラ６が配置されている。

【００２３】エキシマレーザ１は、その波長がたとえば
２４８ｎｍで、エネルギーが１０〜２０ｊ／ｃｍ²に調
整されたものとなっている。

【００２４】誘電体マスク２は、たとえば３３０×２５
０×５ｔ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、これにより形
成される積層体をパターン加工したものとなっている。
水銀ランプ等を光源とする露光装置と異なり、強いレー
ザ光を光源とすることから、通常のＣｒマスクを使うこ
とはできず、誘電体多層膜の反射特性を利用したマスク
となっている。

【００２５】なお、誘電体マスク２からの反射率は９８
％以上で、透過エネルギーとのＳ／Ｎは４０以上となっ
ている。

【００２６】そして、この誘電体マスク２には、アライ
メントマーク（位置合わせマーク）２Ａが形成され、こ
のアライメントマークはたとえばその線幅がたとえば５
ミクロン（あるいは１０あるいは２０ミクロンであって
もよい）の十字パターンとなっている。なお、このアラ
イメントマーク２Ａとして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
いうまでもない。

【００２７】基板４は蛍光像発生用の基板となってお
り、図２に示すように、たとえば２７０×２００×１．
１ｔの石英ガラス４Ａ上に螢光塗料膜４Ｂが約５００ｎ
ｍの膜厚で形成されたものを使用している。

【００２８】エキシマレーザ１によって誘電体マスク２
上のアライメントマーク２Ａは、たとえば１：１の結像
光学系３を介して基板４に結像されるようになってお
り、この基板の結像個所は前記螢光塗料膜の作用によっ
て螢光が発するようになる。

【００２９】なお、この場合における基板４は、その材
料としてエキシマレーザ１に対する吸収係数の高い材料
を用いた場合に上述した螢光塗料膜を必ずしも形成する
必要のないものである。同様の効果が得られるからであ
る。

【００３０】カメラ６は、このように螢光を発する誘電
体マスク２のアライメントマークの投影像１０を基板４
の裏面から検知するようになっている。

【００３１】そして、このカメラ６からの画像データか
ら基板４に対する該投影像１９の位置関係を演算装置１
１によって演算し、その演算結果によって調整駆動機構
１２を駆動させ誘電体マスク２を正規の位置に調整する
ようになっている。

【００３２】また、前記演算装置１１には記憶装置が内
臓され、前記投影像の位置座標に係る情報が格納できる
ようになっている。

【００３３】なお、この際、該投影像１９の螢光状態を
も検知し焦点・マグニフィケーション駆動機構１３によ
って結像レンズ３の焦点およびマグニフィケーションの
調整もなされるようになっている。その理由は、レーザ
光におけるフォトレジスト膜のアブレーション使用波長
に対して光学系の焦点位置およびマグニフィケーション
等の調整が重要になってくるからである。

【００３４】一方、前記基板４と同大および同形の製造
過程における液晶表示基板（図示せず）が用意されてお
り、この液晶表示基板は前記基板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。

【００３５】この液晶表示基板は、たとえばそのガラス
基板の主表面の全域に金属蒸着膜が形成され、さらにそ
の上面の全域にフォトレジスト膜が形成されたものとな
っている。

【００３６】液晶表示基板が前記基板と互換された段階
では、その液晶表示基板は誘電体マスク２に対して正し
い位置に位置合わせがなされており、その後、前記誘電
体マスク２を用いて液晶表示基板上に選択露光ができる
ようになる。

【００３７】これにより、液晶表示基板上のフォトレジ
スト膜はいわゆる現像処理を行う必要なく孔開けがなさ
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ようになる。

【００３８】なお、同図では液晶表示基板（あるいは基
板４）をその背面から光を照射させるランプ７が配置さ
れている。液晶表示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、その材料にはアライ
メントマークが形成されており、そのアライメントマー
クの検出手段として前記ランプ７から螢光と同一波長の
光を照射することによって、該アライメントマークをカ
メラ６によって検出できるようになっている。

【００３９】このように構成した露光装置によれば、製
造過程にある液晶表示基板と互換できる基板４があり、
この基板４はエキシマレーザ１によって誘電体マスク２
のアライメントマークを投影させた場合にその投影個所
において螢光を発するようにすることができる。

【００４０】このため、液晶表示基板と位置的に対応し
て配置される前記基板４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
の効果を得ることができる。

【００４１】したがって、液晶表示基板に対する誘電体
マスク２の位置合わせを簡単な構成で達成することがで
きるようになる。

【００４２】実施例２．図３に示すように、エキシマレ
ーザ１は、複数のプリズム９、それぞれのプリズムに対
応して配置される反射鏡８に反射されて誘電体マスク２
上に形成されたそれぞれのアライメントマーク２Ｐ、２
Ｑに照射されるようになっている。

【００４３】各アライメントマーク２Ｐ、２Ｑは、それ
ぞれマーク専用レンズ３Ｐ、３Ｑを介して製造過程にあ
る液晶表示基板４０の方向に結像されるようになってい
る。

【００４４】液晶表示基板４０はホルダ５０に保持され
るようになっており、前記マーク専用レンズ３Ｐ、３Ｑ
を介したアライメントマーク２Ｐ、２Ｑはこのホルダ面
にセットされた螢光発生板５０Ｐ、５０Ｑ面に結像され
て螢光を発生するようになっている。

【００４５】螢光発生板５０Ｐ、５０Ｑは、実施例１で
示した基板４と同様の構成となっており、その表面に螢
光塗料膜が約５００ｎｍの膜厚で形成されている。

【００４６】この螢光発生板５０Ｐ、５０Ｑ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カメラ６
０Ｐ、６０Ｑによって検出されるようになっている。

【００４７】一方、ホルダ５０に保持された液晶表示基
板４０にはその一部にマーク４０Ｐ、４０Ｑが付され、
このマーク４０Ｐ、４０Ｑも液晶表基板４０の背面に配
置されたカメラ７０Ｐ、７０Ｑによって検出できるよう
になっている。

【００４８】そして、各カメラによってそれぞれ担当し
て検出されたマークの位置関係（離間距離）から、ホル
ダ５０に対する液晶表示基板４０の位置が正確なものか
否かを判断されるとともに、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液晶表示基盤のホ
ルダに対する位置調整を調整駆動機構８０によって行う
ようになっている。

【００４９】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１によって誘電体マスク２、結像レ
ンズ３をそれぞれ介して選択露光を行うことは実施例１
の場合と同様である。

【００５０】このように構成した露光装置によれば、液
晶表示基板４０を保持するホルダ５０において、誘電体
マスク２のアライメントマーク２Ｐ、２Ｑが投影されそ
の投影個所において螢光を発するようになっている。

【００５１】そして、このようにアライメントマークが
投影されるホルダ５０に保持された液晶表示基板４０
は、螢光を発する投影個所に基づいて該ホルダ５０に対
する位置合わせができるようになっている。

【００５２】したがって、この場合においても簡単な構
成によって液晶表示基板に対する誘電体マスクの位置合
わせができるようになる。

【００５３】この場合においても、実施例１と同様に結
像レンズの焦点およびマグニフィケーションの調整がな
されていることはいうまでもない。

【００５４】実施例３．上述した各実施例は、そのいず
れにおいても露光装置について説明したものであるが、
エキシマレーザを用いたレーザ加工装置についても適用
できることはいうまでもない。

【００５５】図４は、このようなレーザ加工装置の一実
施例を示す概略構成図である。

【００５６】同図において、８１はエキシマ・レーザ、
８６はパターン形成用のマスクである。８８（ＳＵＢ
１）は液晶表示装置用の薄膜トランジスタアレイ（ＴＦ
Ｔ）が形成されるべく絶縁性透明ガラス基板である。

【００５７】８５、８７の結像光学計によりＸ−Ｙステ
ージ８９に載った絶縁性基板８８の膜面に８６のマスク
パターンが結像される。図５に結像パターンの様子が模
式的に示されているが、光が照射されるＢの部分で光と
膜形成物質との相互作用により膜物質の固体としての結
合が破られ被加工膜は気体または微粒子状となって飛散
する。光の当たらないＡのハッチ部分はそのままの状態
で残り、このようにして所望のパターンが形成される。
パターン精度および分解能は図４に示す結像光学系によ
り決定されるが、この原理は露光装置の原理と同様であ
る。

【００５８】ここで、マスク８６には図１で示したよう
に位置あわせマークが形成されているとともに、加工対
象となる液晶表示基板８８と位置的に対応させて互換で
きかつマスク８６の該位置合わせマークの投影部にて蛍
光を発する基板を備え、この基板の蛍光箇所に基づいて
マスク８６の位置合わせを行うことができるようになっ
ている。

【００５９】この場合においても、実施例１、２と同様
に結像レンズの焦点およびマグニフィケーションの調整
がなされていることはいうまでもない。

【００６０】また、マスク８６、結像レンズ８７、およ
び液晶表示基板８８との関係は、図３に示したと同様と
なっているように構成してもよいことはいうまでもな
い。

【００６１】液晶表示基板８８は、その画素がマトリッ
クス状にある周期で規則的に配列されているので、マス
ク８６はマトリックス全体のパターンが描かれているの
ではなく、縦横の繰返し周期の整数倍に合った複数個の
パターンが描かれる。したがって基板全体のパターンは
Ｘ−Ｙステージ８９を移動させることによって形成す
る。この原理はステッパー式の露光装置の機構と全く同
一である。ここで、画素部のパターンと端子部とのパタ
ーンは異なっていることから、本エキシマレーザ加工装
置にはマスク８６を交換する機構をつけてある。

【００６２】エキシマ・レーザと物質の相互作用は非熱
的であり、膜の厚み方向の断面は直角に近い場合が多
い。傾斜をつけるには結像の焦点を少しぼかすか、比較
的低いエネルギー密度で照射ショットの回数を増やすこ
とにより達成できる。

【００６３】上記の通りエキシマ・レーザの照射の際、
膜物質が飛散するが、図６に示すように常圧または減圧
雰囲気で気体の流れをつくることにより飛散物質の加工
面への再付着を防止することができる。同図で（ａ）は
層流、（ｂ）はノズルからの吹き付けによる方法であ
る。不活性気体を用いる場合は物理的に飛ばすことを熱
伝導が機構として考えられる。下地に影響のない限り酸
化または還元性の気体を用いてもよい。なお、図６にお
いて、符号９１は除去用気体フロー、９２はアブレーシ
ョン生成物、９３は遮蔽膜、９４はノズル、ＳＵＢ１は
透明基板、ＳＩＯはシリコン酸化膜、ｇ２は金属層を示
している。

【００６４】このように構成したレーザ加工装置は、そ
れによる加工のためのレーザの出力はたとえば上述の露
光装置等のそれに比べて大きいことから、明るい蛍光像
が得られ、位置合わせがし易くなるという効果を奏す
る。

【００６５】上述した各実施例では、いずれも液晶表示
基板の製造過程において使用される露光装置およびレー
ザ加工装置について説明したものである。しかし、必ず
しもこのような露光装置およびレーザ加工装置に限定さ
れることはなくたとえば半導体装置あるいは他の電気部
品の製造においても適用できることはいうまでもない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による露光装置によれば、光源としてエキシマレ
ーザを用いても加工基板に対してフォトマスクの位置合
わせを簡単な構成で達成させることができるようにな
る。

【００６７】また、本発明によるレーザ加工装置によれ
ば、マスクを介してエキシマレーザを加工基板に選択照
射することによって加工をする際に、該加工基板に対し
てマスクの位置合わせを簡単な構成で達成させることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例を示す構成図
である。

【図２】本発明による露光装置の一実施例に用いられる
基板の一実施例を示す断面図である。

【図３】本発明による露光装置の他の実施例を示す構成
図である。

【図４】本発明によるレーザ加工装置の一実施例を示す
概略構成図である。

【図５】図４に示すマスクを模式的に示した平面図であ
る。

【図６】図４に示すレーザ加工装置におけるレーザ加工
の様子を示した説明図である。

【符号の説明】

１…エキシマレーザ、２…誘電体マスク、２Ａ…アライ
メントマーク、４…基板、１０…投影像（蛍光像）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工基板のフォトレジスト膜形成面にフ
   ォトマスクを介して光を選択露光するものであって、該
   光をエキシマレーザとした露光装置において、 前記フ
   ォトマスクには位置合わせマークが形成され、 前記加工基板と位置的に対応させて互換できかつ前記フ
   ォトマスクの位置合わせマークの投影部にて螢光を発す
   る基板と、 この基板の螢光個所に基づいて前記フォトマスクの位置
   合わせを行う手段とを備えたことを特徴とする露光装
   置。
2. 【請求項２】 加工基板のフォトレジスト膜形成面にフ
   ォトマスクを介して光を選択露光するものであって、該
   光をエキシマレーザとした露光装置において、 前記フ
   ォトマスクには位置合わせマークが形成され、 前記フォト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前記加
   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
   する露光装置。
3. 【請求項３】 螢光個所の螢光状態を検知して露光にお
   ける光学系の焦点およびマグニケーションを調整するこ
   とを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の露光装
   置。
4. 【請求項４】 加工基板の被膜形成面にマスクを介して
   エキシマレーザを選択照射することにより、該被膜の加
   工を行うレーザ加工装置において、 前記加工基板と位置的に対応させて互換できかつ前記マ
   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
   と、 この基板の螢光個所に基づいて前記マスクの位置合わせ
   を行う手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工装
   置。
5. 【請求項５】 加工基板の被膜形成面にマスクを介して
   エキシマレーザを選択照射することにより、該被膜の加
   工を行うレーザ加工装置において、 前記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前記加
   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
   するレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 螢光個所の螢光状態を検知して露光にお
   ける光学系の焦点およびマグニケーションを調整するこ
   とを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のレーザ
   加工装置。