JP2006337631A - 検査方法及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、パターンの継ぎ目の精度を定量的に計測し、パターンの継ぎ目の精度を向上させることが可能な検査方法及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合において、異なる露光によるパターンの継ぎ目の精度を検査する検査方法であって、複数の領域における第1領域と第2領域とが重なる重なり領域において、第1領域の露光に係る第1パターン要素と、第1パターン要素と略平行に配置される第1領域の露光に係る第2パターン要素との第1距離を計測するステップと、重なり領域において、第2領域の露光に係る、第1パターン要素と継ぎ合わされる第3パターン要素と、第2パターン要素との第2距離を計測するステップと、第1距離と第2距離との差を求め継ぎ目の精度を定量化し計測するステップとを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、検査方法及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法に係る発明であって、特に、基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合の継ぎ目の検査方法及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法に関するものである。
一般的に、TFT(Thin Film Transistor)を用いた液晶表示装置では、一方の基板上に写真製版を用いて形成されたTFTを有している。写真製版は、露光装置により所定のパターンを基板上にパターニングしているが、基板が大型化すると一枚のマスクで一括露光することが困難になる。そのため、基板が大型化するに従い、基板を複数の領域に分けて複数のマスクを用いて露光し所定のパターンを形成する必要がある。
しかし、基板を複数の領域に分けて露光する場合、それぞれの領域に形成されたパターン同士の継ぎ目が問題となる。つまり、露光装置の機差やマスク自身の製造誤差により、露光時におけるショット間のパターンの位置ズレ方向が異なり、領域の重なり部分においてパターンの継ぎ目にズレが生じる場合があった。
当該継ぎ目のズレは、基板上にTFTを形成した際に、トランジスタ特性を変化させる。そして、トランジスタ特性の変化が大きいと、正常なトランジスタ特性の部分との差が大きくなり表示ムラとして人の目に認識される。この表示ムラは、ショットムラとも呼ばれ、不良パネルとなる場合がある。
継ぎ目のズレによる表示ムラを軽減するために、人の視認性を利用した対策が特許文献1や特許文献2に開示されている。特許文献1や特許文献2では、露光する一方の領域と他方の領域とが重なる重なり領域を設け、当該重なり領域内において、一方の領域を露光する際に露光する部分と、他方の領域を露光する際に露光する部分とを任意に設けている。なお、一方の領域を露光する際に露光される部分は、他方の領域を露光する際には非露光部分となる。逆に、他方の領域を露光する際に露光される部分は、一方の領域を露光する際に非露光部分となる。
特許文献1や特許文献2では、重なり領域内で、一方の領域を露光する際に露光する部分と他方の領域を露光する際に露光する部分とを任意に混在することにより、一方の領域と他方の領域とが直線状に継ぎ合わされるのではなく、継ぎ目のズレによる表示ムラを人が視認しづらくなる。
特開2003−315831号公報 再公表特許WO95/16276号
しかし、特許文献1や特許文献2に示す方法を用いたとしても、基板上に形成される各層の重ね合わせ精度がより厳しい場合や、露光装置の機差、マスクの製造誤差により表示ムラが人の目に認識される問題があった。
特に、第1層目を基板上にパターニングする写真製版の第1工程の場合、基板上には、露光する領域の位置合わせのための基準(アライメントマーク)が何ら設けられていない。そのため、露光するマスクに形成されているマスクアライメントマークと、基板を支持するステージ上の位置合わせマークとの相対位置により、露光する領域の位置合わせを行っている。なお、第2工程目以降は、第1工程目のパターンで形成したアライメントマークを用いて、露光する領域の位置合わせを行うことができる。
そのため、第2工程目以降における、露光する各領域の位置合わせ精度は、第1工程目のアライメントマークの影響を受けることになる。つまり、第1工程目における位置合わせ精度が悪いと、パターンの継ぎ目の精度が悪くなり、特許文献1や特許文献2を用いた場合でも表示ムラを視認できることがある。
具体例を示すと、写真製版の第1工程(以下、単に第1工程ともいう)により基板上にゲートパターンを、写真製版の第2工程(以下、単に第2工程ともいう)によりシリコンのエッチングパターンを、写真製版の第3工程(以下、単に第3工程ともいう)によりソースパターン及びドレインパターンをそれぞれパターニングしている。第1工程乃至第3工程を行うことにより、基板上にトランジスタを形成している。
第1工程では、上記で説明したように基板上にアライメントマークが存在しないので、露光装置の機差やマスクの製造誤差等により、パターンの継ぎ目の精度が悪くなる場合がある。第1工程で形成したパターンの継ぎ目の精度が悪いと、第2工程のパターン及び第3工程のパターンにも影響を与えることになり、シリコンのエッチングパターンがソースパターン又はドレインパターンの端部と重なり、当該箇所でリークが発生しやすくなる。
上記のような液晶パネルを表示させると、パターンの継ぎ目部分でリークが発生して画素の充電特性にバラツキが生じ、ちらつき現象と呼ばれる表示不良が起こる場合があった。
また、第1工程のパターンをパターニングすることが可能な露光装置が複数台存在する場合、露光装置間の機差により、同じ条件設定で露光を行ってもパターンの継ぎ目の精度が個々の露光装置間で異なってしまう。第1工程のパターンをパターニングした基板に、第2工程のパターンをパターニングする場合、第1工程でのパターンの継ぎ目の精度が露光装置間でばらつくと、第2工程でのパターンの継ぎ目の精度を調整することが困難となる。
具体的には、第2工程のパターンをパターニングする際に、どの露光装置で第1工程のパターンをパターニングしたかを確認し、その確認結果に合わせて第2工程の露光条件を設定する必要があるので、生産性が低下する問題があった。
そこで、本発明は、パターンの継ぎ目の精度を定量的に計測し、パターンの継ぎ目の精度を向上させることが可能な検査方法及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る解決手段は、基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合において、異なる露光によるパターンの継ぎ目の精度を検査する検査方法であって、複数の領域における第1領域と第2領域とが重なる重なり領域において、第1領域の露光に係る第1パターン要素と、第1パターン要素と略平行に配置される第1領域の露光に係る第2パターン要素との第1距離を計測するステップと、重なり領域において、第2領域の露光に係る第1パターン要素と継ぎ合わされる第3パターン要素と、第2パターン要素との第2距離を計測するステップと、第1距離と第2距離との差を求め継ぎ目の精度を定量化し計測するステップとを備える。
本発明に記載の検査方法は、第1距離と第2距離との差を求め継ぎ目の精度を定量化し計測するステップを備えるので、パターンの継ぎ目の精度を定量的に管理することができ、パターンの継ぎ目の精度を向上させることが可能となる効果がある。
(実施の形態1)
基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合、特に、本実施の形態では、図1(a)に示すように2つの領域を設け、領域毎にマスクを用いて露光し、基板上に一つのパターンを形成する。図1(a)では、左側の細線で示した領域1と、右側の太線で示した領域2が示されている。領域1及び領域2を基板上に露光する場合、単純に領域1,2が並ぶように露光するのではなく、図1(b)に示すように領域1と領域2とが重なる重なり領域3を設けるように露光する。なお、領域1から露光しても、領域2から露光してもどちらでも良い。また、重なり領域3は、図示していないが領域1を露光する際には露光されるが、領域2を露光する際には露光されない領域と、領域2を露光する際には露光されるが、領域1を露光する際には露光されない領域とが混在する領域である。
図1(b)のように2つの領域1,2を分けて露光し形成したパターンを図2に示す。図2では、重なり領域3を除く領域1、重なり領域3を除く領域2及び重なり領域3のそれぞれに、ゲート配線4、容量配線5、シリコン層6、ソース配線7及びドレイン電極8の所定のパターンが模式的に図示されている。これらのパターンは、発明が解決しようとする課題で説明したように、写真製版の各工程でパターニングされる。具体的には、写真製版の第1工程でゲート配線4と容量配線5がパターニングされ、写真製版の第2工程でシリコン層6がパターニングされ、写真製版の第3工程でソース配線7及びドレイン電極8がパターニングされている。
また、背景技術でも説明したように、重なり領域3におけるパターンの継ぎ目の精度は、写真製版の第1工程のパターンが重要である。そのため、本実施の形態では、第1工程のパターンにおける継ぎ目の精度を定量的に検査する検査方法について説明する。そこで、第1工程でゲート配線4及び容量配線5のみがパターニングされた時点の基板を示す図を図3に示す。
図3に示す重なり領域3には、破線の内側の領域3Aと破線の外側の領域3Bとがある。領域3Aは、領域1を露光する際に露光される領域であり、領域3Bは、領域2を露光する際に露光される領域である。なお、領域1を露光する際に露光される領域3Aは、領域2を露光する際には非露光部分であり、領域2を露光する際に露光される領域3Bは、領域1を露光する際には非露光部分である。
そのため、図3に示す重なり領域3では、領域1の露光によりパターニングされるゲート配線4及び容量配線5と、領域2の露光によりパターニングされるゲート配線4及び容量配線5とが継ぎ合わされている部分が存在することになる。この継ぎ合わされている部分(継ぎ目9)は、図3に示すようにパターンが三角状に内側にへこんだ形状である。そのため、顕微鏡等を用いて目視で継ぎ目9を確認することができる。なお、継ぎ目9の状態によっては、パターンが三角状に内側にへこんだ形状とはならず、段差が生じたような形状となる場合もある。
重なり領域3内の拡大した図を図4(a)に示す。図4(a)には、写真製版の第1工程においてパターニングされたゲート配線4及び容量配線5が示されているが、破線より下側の領域(以下、単に領域3Aともいう)は、領域1を露光する際に露光される領域3Aであり、且つ領域2を露光する際には非露光部分である。一方、破線より上側の領域(以下、単に領域3B)は、領域2を露光する際に露光される領域3Bであり、且つ領域1を露光する際には非露光部分である。
つまり、領域1の露光によりゲート配線4の破線左側部分と容量配線5とがパターニングされ、領域2の露光によりゲート配線4の破線右側部分がパターニングされる。なお、本発明は上記の場合に限られず、領域1の露光によりゲート配線4の破線右側部分がパターニングされ、領域2の露光によりゲート配線4の破線左側部分と容量配線5とがパターニングされる構成でも良い。
次に、本実施の形態では、ゲート配線4と容量配線5との距離を、ゲート配線4の継ぎ目9(領域3Aと領域3Bとの境界)を境にして両側で計測する。つまり、図4(a)に示すように、容量配線5に対する領域3Aのゲート配線4までの距離10と、容量配線5に対する領域3Bのゲート配線4までの距離11とをそれぞれ計測する。ここで、計測するゲート配線4と容量配線5との距離とは、ゲート配線4からゲート配線4と略平行に設けられた容量配線5部分までの最短距離をいう。
次に、計測した距離10と距離11の差を算出することで、パターン(ゲート配線4)の継ぎ目の精度を定量化することができる。これは、計測した距離10は、領域3A内でともにパターニングされたゲート配線4及び容量配線5に基づいて距離を計測しているが、一方、計測した距離11は、領域3B内でパターニングされたゲート配線4と領域3A内でパターニングされた容量配線5に基づいて距離を計測しているので、両者の差を求めることで継ぎ目の精度を定量化を図ることができる。
図4(a)に示す例では、距離10と距離11との差はほとんど無いが、図4(b)に示すように、ゲート配線4の継ぎ目9が段差のような形状の場合、距離10と距離11との差が大きくなる。図4(b)では、距離10が距離11に対して大きくなる例が示されているが、継ぎ目9の状態により逆の場合もある。
図4(b)のように距離10と距離11との差が大きく、当該差が所定の値以上の場合露光装置の補正を行う。ここで、所定の値は、設計や過去の生産データ等から求めた目標値であり、当該目標値以上の場合、表示ムラ等の不良が生じる可能性が高い。
図5は、第1層目を基板上にパターニングする写真製版の第1工程で用いられる液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。まず、ステップ1において、設定されている露光条件に基づいてパターニングを行う。ステップ2では、ステップ1でパターニングしたパターン(図4(a)(b)の例では、ゲート配線4及び容量配線5)について、上記で述べた検査方法を用いて継ぎ目の精度を定量化し計測する。具体的に図4(a)(b)の例では、重なり領域3において、領域1の露光時に形成されたゲート配線4と、ゲート配線4と略平行に配置される容量配線5との距離10を計測し、領域2の露光時に形成され、領域3Aのゲート配線4と継ぎ合わされる領域3Bのゲート配線4と、容量配線5との距離11を計測し、距離10と距離11との差を計測し、継ぎ目の精度を定量化する。なお、計測した差が小さい方が継ぎ目の精度が高く、計測した差が大きい方が継ぎ目の精度が低い関係となっている。
ステップ3では、ステップ2で計測した差(具体的には距離10と距離11との差)が、所定の値以上か否かを判定する。ステップ3において、計測した差(継ぎ目の精度の値)が所定の値以上の場合ステップ4に進み、計測した差が所定の値より小さい場合ステップ5に進む。
ステップ4では、計測した差が所定の値より小さくなるように露光装置の露光条件を補正する。補正する当該露光条件としては、例えば露光する領域1及び領域2の位置を調整等がある。一方、計測した差が所定の値より小さい場合は、ステップ5において写真製版の第1工程の生産を開始する。
以上のように、本実施の形態に係る検査方法は、継ぎ目9の両側にあるパターン間の距離10,11を計測して差を取ることで、継ぎ目の精度を定量化することができる。また、継ぎ目の精度を定量化することで、継ぎ目の精度を管理し、継ぎ目の精度を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法は、継ぎ目の精度を定量化する検査方法を用いて生産の準備段階における露光装置を補正するので、継ぎ目の精度を向上させ、継ぎ目の精度が悪いことに起因する表示不良(例えば、ショットムラ等)を低減することができる。具体的に、写真製版の第1工程において図4(b)のように継ぎ目の精度が低い場合は、その後、第2工程及び第3工程を行っても図7に示すように継ぎ目の精度は第1工程の影響を受けることになる。そのため、図7に示すようにシリコン層6の端部がゲート配線4の端部と重なり、表示不良を生じさせる場合がある。しかし、本実施の形態では、上述のような露光装置の補正を行うので、写真製版の第1工程において図4(a)のように継ぎ目の精度が高くなり、その後、第2工程及び第3工程を行っても図6に示すように継ぎ目の精度が高くなるため、表示不良を低減することが可能となる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示した検査方法と別の検査方法を示す。また、本実施の形態においても、基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成している。そのため、図1(a)に示すように領域1及び領域2に分けて基板上に所定のパターンをパターニングすることになる。しかし、領域1及び領域2は、その領域内の全てにパターンを形成するのではなく、領域の一部分(以下、画素部ともいう)にのみ形成され、それ以外はパターンが形成されない非パターニング部分である。なお、画素部は、基板上に形成する所定のパターンの一部を構成している。
具体的に、領域1及び領域2に用いられるマスクを図8に示す。図8に示すマスクは、中央部に画素部12を露光するためのマスクパターンが設けられている。そして、図8に示すマスクでは、非パターニング部分13の画素部12近傍に計測パターン14,15を設けている。
図8において領域1の下側に設ける計測パターン14のマスクパターンは、外側に大きな四角形状の計測パターン14a、内側に小さな四角形状の計測パターン14bである。また、領域2の上側に設ける計測パターン15のマスクパターンは、外側に小さな四角形状の計測パターン15a、内側に大きな四角形状の計測パターン15bである。この計測パターン14a、15bのマスクパターンで露光することにより、基板上には四角形状のパターンを形成することができる。一方、計測パターン14b、15aのマスクパターンで露光することにより、基板上には四角形状の抜き取りパターンを形成することができる。
なお、図8では、領域1の上側及び領域2の下側にも計測パターン14,15が設けられているが、これは領域1のさらに上側又は領域2のさらに下側に別の領域を重ね合わせる場合に用いるものである。
このような、図8に示す2枚のマスクを用いて、基板上にパターンを露光することで、計測パターン14,15が基板上にパターニングされる。図9に、計測パターン14,15がパターニングされた基板の概略図を示す。図9では、領域1と領域2とが重なり領域3を形成しており、この重なり領域3内で計測パターン14と計測パターン15とが重なり合っている。具体的には、四角形状の計測パターン14aに、計測パターン15aの抜き取りパターンが形成され、四角形状の計測パターン15bに、計測パターン14bの抜き取りパターンが形成されている。
本実施の形態では、このように計測パターン14と計測パターン15とを重ねて形成し、計測パターン14に対する計測パターン15の位置を計測することで、継ぎ目の精度を定量化している。具体的に、図10(a)に画素部12の両側に設けられた計測パターン14b及び計測パターン15bの拡大図を示す。図10(a)では、計測パターン14bの端辺から計測パターン15bの端辺までの左右方向の距離16は細線の矢印で示し、計測パターン14bの端辺から計測パターン15bの端辺までの上下方向の距離17は太線の矢印で示している。
図10(a)では、画素部12の両側の距離16,17は互いに等しいので、継ぎ目の精度が高いことが定量的に分かる。一方、図10(b)のように、画素部12の両側の距離16,17が互いに異なる場合、継ぎ目の精度が低いことが定量的に分かる。具体的な定量化方法としては、例えば画素部12の左側における計測パターン14bの上端辺から計測パターン15bの上端辺までの距離17と、画素部12の右側における計測パターン14bの上端辺から計測パターン15bの上端辺までの距離17との差を求める方法が考えられる。このように継ぎ目の精度を定量化する検査方法も、図5に示すフローチャートに適用することができる。つまり、図5で示したステップ2の検査方法に代えて本実施の形態に係る検査方法を用いることができる。
次に、図11は、基板を4つの領域に分け、それぞれの領域に異なるマスクを用いて所定のパターンをパターニングする場合の概略図を示している。図11では、領域21,22,23,24のそれぞれが互いに重なる重なり領域25が形成されている。また、図11では、各領域の画素部12の近傍に計測パターン26,27が形成されている。
図12には、図11のようなパターンを基板上に露光するためのマスクが示されている。図12に示す領域21のマスクは、画素部12の上側及び左側近傍に計測パターン26を形成するマスクパターンが設けられている。当該マスクパターンを露光することで、大きな四角形状の計測パターン26を基板上に形成することができる。図12に示す領域22のマスクは、画素部12の上側及び右側近傍に計測パターン27を形成するマスクパターンが設けられている。当該マスクパターンを露光することで、小さい四角形状の抜き取りパターン(計測パターン27)を基板上に形成することができる。
同様に、図12に示す領域23のマスクは、画素部12の下側及び左側近傍に計測パターン27を形成するマスクパターンが設けられている。図12に示す領域23のマスクは、画素部12の下側及び右側近傍に計測パターン26を形成するマスクパターンが設けられている。
そして、図12に示す4つのマスクを用いて基板上にパターンを露光する。パターニングした結果として図11のパターンが得られ、計測パターン26に対する計測パターン27の位置を図10(a)(b)で示した様に計測する。これにより、継ぎ目の精度の定量化をすることができる。この方法を図5に示すフローチャートに適用することで、継ぎ目の精度を向上させることができる。
なお、図11に示すように4つの領域に分けて別々に露光する場合、一つの領域の2辺が他の領域と重なる関係上、計測パターン26,27を画素部12の一つの対角線上にしか配置することができない。仮に、画素部12の四隅に計測パターン26,27を設けると、計測パターン26,27が隣接する領域内にパターニングされてしまう。
但し、計測パターン26,27を画素部12の一つの対角線上にしか配置しない場合、画素部12の四隅に計測パターン26,27を設けた場合に比べ、継ぎ目の精度に関して得られる情報が少ないため十分な補正ができない場合も考えられる。その場合は、画素部12内のパターンを解析し、各領域の回転成分を予め取り除いてから、上記の方法を適用すれば良い。
以上のように、本実施の形態に係る検査方法は、所定のパターンの一部(画素部12)の近傍に計測パターン14,15,26,27を設け、計測パターン14,26に対する計測パターン15,27の位置を計測することで、継ぎ目の精度を定量化でき、継ぎ目の精度を管理し、継ぎ目の精度を向上させることが可能となる。
本発明の実施の形態1に係る露光する領域を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態1に係るゲート配線及び容量配線をパターニングした基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態1に係る重なり領域での継ぎ目を示す平面図である。 本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の製造方法を説明する図である。 本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置において効果を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置において効果を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置に使用するマスクを示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の計測パターンを示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の計測パターンを説明する平面図である。 本発明の実施の形態2に係る別の液晶表示装置の計測パターンを示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る別の液晶表示装置に使用するマスクを示す平面図である。
符号の説明
1,2,21,22,23,24 領域、3,25 重なり領域、4 ゲート配線、5 容量配線、6 シリコン層、7 ソース配線、8 ドレイン電極、9 継ぎ目、10,11 距離、12 画素部、13 非パターニング部分、14,15,26,27 計測パターン、16,17 距離。

Claims (3)

  1. 基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合において、異なる露光によるパターンの継ぎ目の精度を検査する検査方法であって、
    前記複数の領域における第1領域と第2領域とが重なる重なり領域において、前記第1領域の露光に係る第1パターン要素と、前記第1パターン要素と略平行に配置される前記第1領域の露光に係る第2パターン要素との第1距離を計測するステップと、
    前記重なり領域において、前記第2領域の露光に係る前記第1パターン要素と継ぎ合わされる第3パターン要素と、前記第2パターン要素との第2距離を計測するステップと、
    前記第1距離と前記第2距離との差を求め継ぎ目の精度を定量化し計測するステップとを備える検査方法。
  2. 基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する場合において、異なる露光によるパターンの継ぎ目の精度を検査する検査方法であって、
    前記複数の領域における第1領域と第2領域とが重なる重なり領域において、前記所定のパターン外に、前記第1領域の露光に係る第1計測パターンを設けるステップと、
    前記重なり領域において、前記所定のパターン外に、前記第2領域の露光に係る第2計測パターンを設けるステップと、
    前記第1計測パターンに対する前記第2計測パターンの位置を計測することで継ぎ目の精度を定量化し計測するステップとを備える検査方法。
  3. 基板を複数の領域に分けて別々に露光することで所定のパターンを形成する工程を含む液晶表示装置の製造方法であって、
    (a)基板上の第1層目に対して前記所定のパターンを形成するステップと、
    (b)請求項1又は請求項2に記載の検査方法を用いて継ぎ目の精度を定量化し計測するステップと、
    (c)計測した前記継ぎ目の精度の値が所定の値以上か否かを判定するステップと、
    (d)前記工程(c)で前記継ぎ目の精度の値が所定の値以上と判定された場合、前記第1領域及び前記第2領域の露光位置を補正し、新たな前記基板に対して前記工程(a),(b)を行うステップと、
    (e)前記工程(b)で前記継ぎ目の精度の値が所定の値より小さい場合、設定されている条件に基づき生産を開始するステップとを備える液晶表示装置の製造方法。
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