JPS61242021A - 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】 く技術分野〉 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〉 従来よシ、この糧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、グロキシミテイー、ミラープロジ
ェクション、レンズプロジェクショ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ェハーを接触もしくけ極近接し念
状態でマス・りの全域を一括照明することによりマスク
上のパターンでウェハを露光し、ミラープロジェクショ
ンタイプの装置は凸面箋と凹面仰を組合せ−ｐルミラー
影系でマスクとウェハーを関係づけ、マスクを円弧状に
照明しながらマスクとウェ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。を念、レンズプロジ
ェクションタイプの装置は投影レンズ系によってマスク
上のパターンをウェハー上に縮小投影し、ウェハーをス
テップ移動させながらマスクを照明し霧光する。

ところで、近年ではこの種の装置において、半導体製造
分野におけるチップコストの低減を目的とし念ウェハー
の大口径化や、大型の液晶表示板の製造に対処する念め
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、前述の大口径ウェ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
集積回路パターンや画素パターンを一括的にウェハーや
基板に転写するのでは、以下のような問題が生じる。

（１）　　マスクの寸法はウェ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）　　ウェ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、ギャップのは
らつき、デフォーカス等によって解像力の高い転写を全
面に渡って行なうことが困難となり、歩ｗｂ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１装置の九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ノ１−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、ウエノ１−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事情に鑑みなされ念もので、その目
的は、大口径のウエノλ−や表示用基板の全体に所定の
パターンを高い解俊力とアライメント精度で転写するこ
とを可能とし走置光装置を提供することにある。

〈実施例の説明〉 以下、本発明を図に示し九実施例（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グロキシミテイ
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ッ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によって光軸７
′ｔ−中心に回転されること罠より、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
通常のフォトリングラフイーの手順で転写されることに
よシ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友めの照明光学系で、以下その光軸
７ｔ″２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＃ｉ基板５を保持する念めの基
板ステージで、基板５をＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向に移動
可能力ように構成される。基板５は２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によってＸ、Ｙ方向
にステップ移動される。ステージ８のステップ移動はレ
ーザ干渉計を用いた精密測長システムによって制御され
る。

９はマスク１と基板５ｆｔアライメントする九めのアラ
イメント光学系で、２つの対物し／ズ９ａ、９ｂでマス
ク１とマスク１を介して基板５を同時Ｉ／ｃ２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にセットする。マスク１は第２図（ａ
）に示す如く基板５上に液晶両頁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１Ｆｉその中心が光軸７
と１散するようにセットされると共に、画素パターン１
ａの周囲の境界線がＸ方向もしくｄＹ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）基板５が基板ステージ８上Ｋｍ送され
る。基板５は搬送途中でプリアライメントされ念後、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
に際には、露光位置のマスク１ａに対して部分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２駆動系は不図示のギャップセ
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２方向く駆動する。

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からの光によってマスク１を照明して、基板５の部分
５ａを露光する。これによシ、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〕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図中）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）にステップ移動し、第２図（ｋｌ）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）　Ｋ
示す如＜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）　Ｋ示す
如く、マスクステージ２０９０°の回転と基板ステージ
８のステップ移動がマスク１の照明が終了するととに繰
シ返えされて、マスク１のパターンが９０°づつ方向を
変化させながら基′＃ｉ５の部分５（！、５（ＬＫ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
シ合った４つの画素パターン１ａによって液晶画面が形
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の残シの％の部分は照明光
に対して辿光されている。

次に、第３図を用いて、ミラープロジェクションタイプ
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Ｋついては同一の符号全村している。

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によっ
て所定位置にアライメントされ次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５０表面の間隔を検出する念めのギャップセンサー
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。

ギャップセンサー１２Ｆｉ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に沿って移動可能なＬ　Ａ　Ｂ　（Ｉ
Ｊ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２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１ｏを一定の関係で保持しているホルダーで、ＬＡ
Ｂ　１５に支持されることＫよシマスフ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１ｔ−照明するための照明系６、ミラー投影系１
１、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ってＸ
、Ｙ方向の移動鷺が制御される。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
了し念時点から行なう。

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９０６
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、９　
Ｘ、Ｙ、θの各方向に微動してマスク１を所定の露光位
置くアライメントする。これと同時に基板ステージ８は
基板５をホルダー１５に対してステップ移動し、基板５
の部分５ｂをミラー投影系１１によってマスク１のパタ
ーンが投影される位ｔＫセットする。この移動は不図示
のレーザ干渉測長システム〈よって極めて正確に制御さ
れる。

この後、ギャップセンサー１２によっテ検出された投影
系１１のピント面と基板５０部分５ｂ間の複数の間隔情
報に基づいてステージ８の２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。２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９ａ、９ｂＫよってマスク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「十」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１
１の最良結僧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けＹ方向（矢印方向）（ＣＬＡＢ１３によって案内
されながら一定の速度で移動する。これによって、マス
ク１と基板５の部分５ｂは一体的忙投影系１１に対して
移動することになり、部分５ｂ！ｆｉマスク１のパター
ンを通過した照明光によって順次露光さし、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１１０
投影領域に移動させると共に１ステージ２上のマスク１
ｔ−光軸７を中心として反時計方向ＩＣ９［７’回転す
る。なお、この時には対物レンズ９ａ、９ｂｌ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
とは異なった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、５ｄＫそれぞれ９
０°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
装置によってステージ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ットする。新たな基板５
がステージ８にセットされ之際、前述の露光動作は再び
繰シ返される。

〈実施例の変形例〉 なお、前述の実施例ではグロキシミティ、ミラーグロジ
ェクショ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、例えは、投影レンズを等倍も
しくは拡大系としたステップアンドリピートのレンズグ
ロジェクションタイプ、所謂ステッ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、大面積の基板く対しても
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、大口径の半導体ウェ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）（１）ｌ　（（り　（ａ）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九めの斜視図である。 ＋ａ、ｌ’ｂ、Ｉｃ、＋ｄ　−ａ、　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）１
５・・・ホルダー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のパターンが形成されたマスクをマスク照明光の光
   軸を中心として所定の角度づつ回転させるマスク回転手
   段と、マスク照明光によつてマスクのパターンが露光さ
   れるたびに基板を直線的にステップ移動させ基板の未露
   光部分をマスクに対応させるための基板移動手段を有し
   、マスクの回転と基板のステップ移動を繰り返すことに
   より基板全面にマスクのパターンを露光することを特徴
   とする露光装置。