JP2014066870A - Pattern formation method and apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing panel for display - Google Patents
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Description
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化などの化学反応を起こす樹脂材の塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材に所定のパターンを描画するパターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法に係り、特に基材に形成された下地パターンの上に新たなパターンを描画するのに好適なパターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法に関する。 The present invention irradiates a light beam to a substrate coated with a resin material that causes a chemical reaction such as polymerization or curing by light of a specific wavelength, scans the substrate with the light beam, and forms a predetermined pattern on the substrate. A pattern forming method and apparatus, an exposure apparatus, and a display panel manufacturing method for drawing an image, and more particularly, a pattern forming method and apparatus and an exposure apparatus suitable for drawing a new pattern on a base pattern formed on a base material The present invention also relates to a display panel manufacturing method.
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のTFT(Thin Film Transistor)基材やカラーフィルタ基材、プラズマディスプレイパネル用基材、有機EL(Electroluminescence)表示パネル用基材等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基材上にパターンを描画形成して行われる。露光装置としては、従来、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基材上に投影するプロジェクション方式やスキャン方式と、マスクと基材との間に微小な間隙(プロキシミティギャップ)を設けてマスクのパターンを基材へ転写するプロキシミティ方式があった。
近年、フォトレジストが塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、さまざまな種類の表示用パネル基材に対応することができる。この様な露光装置として、例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3に記載のものがある。
An exposure apparatus is used to manufacture TFT (Thin Film Transistor) base materials, color filter base materials, plasma display panel base materials, organic EL (Electroluminescence) display panel base materials and the like used in display panels. Then, a pattern is drawn and formed on a substrate by a photolithography technique. As an exposure apparatus, conventionally, a projection method or a scanning method in which a mask pattern is projected onto a substrate using a lens or a mirror, and a fine gap (proximity gap) is provided between the mask and the substrate. There was a proximity method to transfer the pattern to the substrate.
In recent years, an exposure apparatus has been developed that irradiates a substrate coated with a photoresist with a light beam, scans the substrate with the light beam, and draws a pattern on the substrate. Since the substrate is scanned by the light beam and the pattern is directly drawn on the substrate, an expensive mask is not required. Further, by changing the drawing data and the scanning program, various types of display panel substrates can be handled. Examples of such an exposure apparatus include those described in
近年、表示用パネルの各種基材の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きな基材を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、1枚の基材から複数枚の表示用パネル基材を製造している。主に大型の基材の露光に用いられるプロキシミティ方式では、基材の一面を一括して露光しようとすると、基材と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、基材より比較的小さなマスクを用い、基材をXY方向にステップ移動させて、基材の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流となっている。基材の一面を複数のショットに分けて露光する場合、マスクと基材との相対的な位置及び回転、並びにマスクと基材との間のプロキシミティギャップを各ショットで全く同じにすることは困難であり、基材へ転写されるパターンの位置、回転又は大きさがショット毎に微妙に変化する。 In recent years, in the manufacture of various base materials for display panels, a relatively large base material has been prepared in order to cope with an increase in size and diversification of sizes. Manufactures display panel substrates. In the proximity method, which is mainly used for exposure of large base materials, if one side of the base material is to be exposed all at once, a mask having the same size as the base material is required, which further increases the cost of expensive masks. . Therefore, a method in which a mask that is relatively smaller than the base material is used, the base material is moved stepwise in the XY directions, and one surface of the base material is divided into a plurality of shots for exposure. When exposing one side of a substrate in multiple shots, the relative position and rotation between the mask and the substrate, and the proximity gap between the mask and the substrate should be exactly the same for each shot. It is difficult, and the position, rotation, or size of the pattern transferred to the substrate slightly changes from shot to shot.
また、基材にパターンを直接描画する方式では、基材と光ビームとを相対的に移動して光ビームによる基材の走査を行うが、その際、精密な光学系を含む光ビーム照射装置を固定し、基材を搭載するチャックをステージにより移動するのが一般的である。ステージによりチャックを移動する際、ステージに横揺れやヨーイング等の走行誤差が発生して、チャックに搭載された基材の移動経路がずれると、光ビーム照射装置からの光ビームにより描画されるパターンの位置がずれる。このステージの走行誤差によるパターンの位置ずれ量は、基材内で場所によって異なってくる。 In the method of drawing a pattern directly on the base material, the base material and the light beam are moved relative to each other to scan the base material with the light beam. At that time, a light beam irradiation apparatus including a precise optical system is used. In general, the chuck for mounting the substrate is moved by a stage. A pattern drawn by a light beam from a light beam irradiation device when a movement error such as rolling or yawing occurs on the stage when the chuck is moved by the stage and the movement path of the substrate mounted on the chuck is shifted. Is out of position. The amount of pattern misregistration due to this stage running error varies depending on the location within the substrate.
この様に、プロキシミティ方式又は基材にパターンを直接描画する方式による露光で基材に形成された下地パターンの上に、新たなパターンを露光する場合、下地パターンの位置ずれ量が基材内で場所によって異なるため、下地パターンと新たに露光するパターンとの位置関係が基材内で場所によって変化する。そのため、例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基材の製造において、基材上に形成されたブラックマトリクスの上に着色パターンを露光する場合、着色パターンが、基材内で場所によって各画素の位置からずれてしまうという問題があった。 In this way, when a new pattern is exposed on the base pattern formed on the base material by exposure using the proximity method or a method of directly drawing the pattern on the base material, the amount of misalignment of the base pattern is within the base material. Therefore, the positional relationship between the base pattern and the newly exposed pattern changes depending on the location within the substrate. Therefore, for example, in the production of a color filter substrate of a liquid crystal display device, when a colored pattern is exposed on a black matrix formed on the substrate, the colored pattern may vary from the position of each pixel depending on the location within the substrate. There was a problem of shifting.
このような問題を解決するため、出願人は、特許文献4の露光装置を提案している。この特許文献1に記載の露光装置は、基材が搭載されているチャックの上空にCCDカメラなどからなる検出装置を4個程度配置し、これらを基材上空で移動させて基材に描画されている下地パターンを検出し、その形状の歪みを測定するようにしたものである。しかし、この方式によれば、検出装置の移動によって数μm程度の移動誤差が生じ、所定のタクトタイム内に下地パターンの歪みを高精度に検出するという課題を克服することが困難な状況にあった。一方、下地パターンの歪み等を高精度に測定しようとすると、検出装置を下地パターンの多数箇所へ移動しなければならず、移動後に測定を行なうという移動−測定−移動の繰り返し動作によって、タクトタイムが増加する傾向にあった。
In order to solve such a problem, the applicant has proposed an exposure apparatus of
本発明の目的は、基材に形成された下地パターンの上に新たなパターンを露光する際、下地パターンの位置ずれ量を所定の時間内に高精度に測定することである。また、本発明の別の目的は、高品質な表示用パネル基材を製造することである。 An object of the present invention is to measure a positional deviation amount of a base pattern with high accuracy within a predetermined time when a new pattern is exposed on a base pattern formed on a substrate. Another object of the present invention is to produce a high-quality display panel substrate.
本発明の表示用パネル基材の製造方法は、上記のいずれかの露光装置又は露光方法を用いて基材の露光を行うものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、新たなパターンが基材全体に渡って下地パターンに合わせて露光されるので、高品質な表示用パネル基材が製造される。 The manufacturing method of the display panel base material of the present invention involves exposing the base material using any one of the above exposure apparatuses or exposure methods. By using the above exposure apparatus or exposure method, a new pattern is exposed in accordance with the base pattern over the entire base material, so that a high-quality display panel base material is manufactured.
本発明の表示用パネル基材の製造方法によれば、新たなパターンを基材全体に渡って下地パターンに合わせて露光することができるので、高品質な表示用パネル基材を製造することができる。 According to the method for manufacturing a display panel base material of the present invention, a new pattern can be exposed to the base pattern over the entire base material, so that a high-quality display panel base material can be manufactured. it can.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態では、パターン形成装置の一例として露光装置を例に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図2は、図1に示す露光装置の側面図、図3は、図2に示す露光装置の正面図である。本実施の形態は、前工程の露光で基板に形成された下地パターンの上に、新たなパターンを露光する露光装置の例を示している。露光装置は、ベース3、Xガイド4、Xステージ5、Yガイド6、Yステージ7、θステージ8、下地パターンずれ測定装置9、チャック10、ゲート11、光ビーム照射装置20、リニアスケール31,33、エンコーダ32,34、レーザー測長システム制御装置40、ステージ駆動回路60、及び主制御装置70を含んで構成されている。なお、図2及び図3では、レーザー測長システムのレーザー光源41、レーザー測長システム制御装置40、ステージ駆動回路60、及び主制御装置70が省略されている。露光装置は、これらの他に、基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。以下に説明する実施の形態におけるXY方向は例示であって、X方向とY方向とを入れ替えてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an exposure apparatus will be described as an example of the pattern forming apparatus. FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a side view of the exposure apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a front view of the exposure apparatus shown in FIG. This embodiment shows an example of an exposure apparatus that exposes a new pattern on a base pattern formed on a substrate by exposure in the previous process. The exposure apparatus includes a
図1〜図3に示すように、チャック10は、基板1の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない基板搬送ロボットにより基板1がチャック10へ搬入され、また図示しない基板搬送ロボットにより基板1がチャック10から搬出される。チャック10は、基板1の裏面を真空吸着して支持する。基板1の表面には、フォトレジストなどの紫外線硬化樹脂が塗布されている。チャック10の表面には、下地パターンずれ測定シテシムを構成する複数のラインセンサ群が埋め込まれている。図1では、チャック10の表面にマトリクス状に示した点がラインセンサである。これらのラインセンサはチャック10の表面にマトリクス状に規則的に埋め込まれており、基板1に予め描画されている下地パターンの形状に対応した明暗信号を出力する。図1において、チャック内に埋め込まれた多数のラインセンサの検出信号(明暗信号)は、下地パターンずれ測定装置9に取り込まれる。下地パターンずれ測定装置9は、このラインセンサからの検出信号に基づいてその明暗を微分処理して、コントラスト差を出す。これによって、下地パターンずれ測定装置9は、下地パターンの形状及び位置を認識可能とし、予め基準基板によって取得しておいた下地パターンの位置と比較することによって、下地パターンの位置ずれ及び歪み等を算出する。下地パターンずれ測定装置9は、多数のラインセンサ群をチャック10の表面に実装していることにより、下地パターンの単純な大きさの拡大や縮小に関する情報だけでなく、チャック10の平面における下地パターンの歪みを高精度に算出することができる。また、算出された下地パターンの歪み情報は、主制御装置70に通信で報告される。主制御装置70は、報告された下地パターンの歪み情報をもとに、光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データを補正/修正して作成する。下地パターンずれ測定システムの詳細については後述する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
基板1の露光を行う露光位置の上空には、ベース3を跨ぐようにゲート11が設けられている。ゲート11には、複数の光ビーム照射装置20が搭載されている。なお、この実施の形態は、8つの光ビーム照射装置20を用いた露光装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は1つ又は2つ以上の光ビーム照射装置を用いた露光装置に適用される。
A
図4は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置20は、光ファイバー22、レンズ23、ミラー24、DMD(Digital Micromirror Device)25、投影レンズ26、及びDMD駆動回路27を含んで構成されている。光ファイバー22は、レーザー光源ユニット21から発生された紫外線光ビームを、光ビーム照射装置20内へ導入する。光ファイバー22から射出された光ビームは、レンズ23及びミラー24を介して、DMD25へ照射される。DMD25は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。DMD25により変調された光ビームは、投影レンズ26を含むヘッド部20aによって基板1の表面に照射される。DMD駆動回路27は、主制御装置70から供給される描画データに基づいて、DMD25の各ミラーの角度を変更する。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the light beam irradiation apparatus. The light
図1〜図3に示すように、チャック10は、θステージ8の上側に搭載されている。θステージ8の下側にはXステージ5及びYステージ7が設けられている。Xステージ5は、ベース3の上面に設けられた4本のXガイド4上に搭載され、Xガイド4に沿ってX方向へ移動するようになっている。Yステージ7は、Xステージ5の上面に設けられた2本のYガイド6上に搭載され、Yガイド6に沿ってY方向へ移動するようになっている。θステージ8は、Yステージ7上に搭載され、チャック10をθ方向へ回転制御している。Xステージ5、Yステージ7及びθステージ8には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構がそれぞれ設けられており、各駆動機構は、図1のステージ駆動回路60によって駆動制御されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
θステージ8がチャック10をθ方向へ回転することによって、チャック10に搭載された基板1は、それぞれの直交する二辺がX方向及びY方向へ合致するように回転制御される。Xステージ5は、X方向へ移動することによって、チャック10を受け渡し位置と露光位置との間で移動させる。露光位置において、Xステージ5がX方向へ移動することによって、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射される光ビームが、基板1の表面をX方向へ走査することになる。また、Yステージ7がY方向へ移動することによって、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射される光ビームのX方向の操作領域がY方向へ移動することになる。図1に示すように、主制御装置70は、ステージ駆動回路60に制御信号を出力し、ステージ駆動回路60を制御することによって、θステージ8のθ方向の回転量及び回転位置、Xステージ5のX方向の移動量及び移動位置、及びYステージ7のY方向の移動量及び移動位置の制御を行なう。
When the θ stage 8 rotates the
なお、この実施の形態では、チャック10はXステージ5と共にX方向へ移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームを用いた基板1の走査が行なわれているが、光ビーム照射装置20を移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームを用いた基板1の走査が行なわれるようにしてもよい。また、チャック10及び光ビーム照射装置20の両方をX方向に移動するようにしてもよい。同様に、チャック10はYステージ7と共にY方向へ移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームを用いた基板1の走査領域が変更されるようにしているが、光ビーム照射装置20を移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームを用いた基板1の走査領域の変更が行なわれるようにしてもよい。この場合も同様に、チャック10及び光ビーム照射装置20の両方をY方向へ移動するようにしてもよい。
In this embodiment, the
図1〜図3に示すように、ベース3の側縁部上には、X方向へ伸びるリニアスケール31が設置されている。リニアスケール31は、Xステージ5のX方向への移動量を検出するためのエンコーダ32用の目盛を備えている。また、Xステージ5の側縁部上には、Y方向へ伸びるリニアスケール33が設置されている。リニアスケール33は、Yステージ7のY方向への移動量を検出するためのエンコーダ34用の目盛を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
図1〜図3に示すように、Xステージ5の一側面には、リニアスケール31の目盛に対向して、エンコーダ32が取り付けられている。エンコーダ32は、リニアスケール31の目盛を検出し、その検出パルス信号を主制御装置70へ出力する。Yステージ7の一側面には、リニアスケール33の目盛に対向して、エンコーダ34が取り付けられている。エンコーダ34は、リニアスケール33の目盛を検出し、その検出パルス信号を主制御装置70へ出力する。主制御装置70は、エンコーダ32,34からのパルス信号をカウントして、Xステージ5のX方向及びYステージ7のY方向の移動量を検出し、その位置を特定する。
As shown in FIGS. 1 to 3, an
図5は、図1の露光装置に設けられたレーザー測長システムの動作を説明する図である。図5において、図1と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。また、図5では、レーザー測長システムの動作説明に必要なデバイスのみを示し、図1のゲート11及び光ビーム照射装置20などは省略してある。レーザー測長システムは、公知のレーザー干渉式の測長システムで構成されており、レーザー光源41、レーザー干渉計42,44、及びバーミラー43,45を含んで構成されている。バーミラー43は、チャック10のY方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、バーミラー45は、チャック10のX方向へ伸びる一側面に取り付けられている。
FIG. 5 is a view for explaining the operation of the laser length measurement system provided in the exposure apparatus of FIG. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 5, only devices necessary for explaining the operation of the laser length measurement system are shown, and the
レーザー干渉計42は、レーザー光源41から出射され、ハーフミラー46及びミラー47によって導入されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計42は、受光したレーザー光をバーミラー43へ照射し、バーミラー43により反射されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計42は、レーザー光源41からのレーザー光とバーミラー43によって反射されたレーザー光との干渉を、Y方向の2箇所で測定する。レーザー干渉計42は、Y方向の2箇所で干渉をそれぞれ測定することによって、チャック10の回転を検出している。レーザー測長システム制御装置40は、主制御装置70の制御によって、レーザー干渉計42の測定結果を取り込み、チャック10のX方向の位置及び回転を検出する。
The
レーザー干渉計44は、レーザー光源41から出射され、ハーフミラー46及びミラー48によって導入されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計44は、受光したレーザー光をバーミラー45へ照射し、バーミラー45により反射されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計44は、レーザー光源41からのレーザー光とバーミラー45により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長システム制御装置40は、主制御装置70の制御によって、レーザー干渉計44の測定結果を取り込み、チャック10のY方向の位置を検出する。なお、レーザー干渉計44によってX方向の2箇所で干渉を測定することによってチャック10の回転を検出するようにしてもよい。また、レーザー干渉計42,44の両方でチャック10の回転を検出してもよい。
The
図6は、基板の下地パターン及び下地パターンの位置ずれの様子を模式的に示す図である。図6は、基板1から12枚の表示用パネル基板を製造する場合の一例を示している。基板1の表面の四隅には、基板1の位置及び回転を検出するためのグローバルアライメントマークGAMが設けられている。また、基板1の表面には、4回のショットにより、4つの下地パターン2a〜2dが形成されている。4回のショットに分けて露光されたため、各下地パターン2a〜2dの位置、回転及び大きさには、それぞれ歪みやずれが生じている。また、各下地パターン2a〜2dには、3つの表示パネル用下地パターン1a〜1cがそれぞれ含まれており、各下地パターン2a〜2d内の表示パネル用下地パターン1a〜1cの大きさ及び形状にも、それぞれ歪みやずれが生じている。なお、図6では下地パターンの位置ずれや歪みを誇張して表示してあるが、実際のずれ量は非常に小さいものである。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the base pattern of the substrate and how the base pattern is displaced. FIG. 6 shows an example of manufacturing 12 display panel substrates from the
図7は、チャック内に埋め込まれている下地パターンずれ測定シテシムを構成するラインセンサ群の配置例を示す図である。図7(A)は、チャック10を上面から見た図であり、図7(B)は、図7(A)のラインセンサ群の横一列に沿った断面図である。図7(A)に示すように、チャック10には、紙面縦方向(X方向)に8行、紙面横方向(Y方向)に15列のマトリクス状に120個のラインセンサ15群が埋め込まれている。1行1列(最上段左端)のラインセンサ15の上端から右方向(Y方向)に向けて描かれた一点鎖線16は、Y方向に平行な線である。また、1行1列(最上段左端)のラインセンサ15の左端から下方向(−X方向)に描かれた一点鎖線17は、X方向に平行な線である。これらの一点鎖線16,17に対してそれぞれ隣接するラインセンサ15との位置関係は、次のようになっている。1行目のY方向に並ぶラインセンサ15群の上端を結ぶ点線18と一点鎖線16とは微小角だけ傾斜している。また、1列目のX方向に並ぶラインセンサ15群の左端を結ぶ点線19と一点鎖線17も同じ微小角だけ傾斜している。すなわち、8行15列のマトリクス状に配列された120個のラインセンサ15群の行方向及び列方向は、それぞれステージ手段の移動方向(Y方向)及びこれに直交するX方向に対してそれぞれ所定の角度で傾斜するよう配置されている。これによって、下地パターンの位置、回転及び大きさにずれが生じていても、これらのずれ具合を精度良く測定することができる。なお、実施の形態に示したラインセンサ15群の配列数及び配列パターンは、一例であり、これ以上又はこれ以下の配列数であってもよいし、配列パターンもその配列数に応じて適宜変更してもよい。また、この実施の形態では、ラインセンサ15群が微小角だけ傾斜した場合を示したが、傾斜していなくてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement example of the line sensor group constituting the base pattern deviation measurement system embedded in the chuck. 7A is a view of the
図8は、図7の下地パターンずれ測定シテシムを構成するラインセンサ群が図6の下地パターンとの関係を示す図である。図8に示すように、各下地パターン2a〜2d内の下地パターン1a〜1cは、12枚の表示用パネル基板に相当する。通常、1枚の表示用パネル基板に対して最低4箇所を測定することによって、下地パターンのずれや歪み等を測定することが可能である。この実施の形態では、1枚の表示用パネル基板に対して、8〜10箇所を測定可能となっている。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the line sensor group constituting the background pattern deviation measurement system of FIG. 7 and the background pattern of FIG. As shown in FIG. 8, the
図9は、図8におけるラインセンサと下地パターンとの関係を示す拡大図である。図9(A)に示すように、各ラインセンサ15は、3列構成のラインセンサで構成され、その中の中央1列で下地パターンの形状に対応した明暗を検出する。各ラインセンサ15の長手方向は、基板保持手段となるチャック10の表面に設けられた円形状の穴151の内部にY方向及びX方向に対してそれぞれ約45度傾斜するように埋め込まれている。図9(A)に示すように、ラインセンサ15の長さは、円形状の穴151の直径に相当する。また、ラインセンサ15の長さは下地パターンによって形成される画素相当の開口155よりも十分に大きく設定してある。図9(B)は、ラインセンサ15を約45度傾斜した左下斜め方向から見た構成の一例を示す図である。図9(B)に示すようにラインセンサ15の長手方向長さは円形状の穴151と同じであるが、この中で下地パターンのX方向の検出信号として利用できるのは、ラインセンサ15の長さにcos(π/2)を乗じた長さLである。図9(C)は、ラインセンサ15の有効長さLに相当する検出信号の一例を示す図である。図9(C)に示すように、下地パターンの存在する部分(ブラックマトリクス部分)は暗信号となり、下地パターンの存在しない部分(画素部や着色パターン部分)は明信号となる。この明信号の中で最も長いものが下地パターンの画素相当の開口155のX方向の長さeに対応する。この長さeに対応する画素相当の開口155の位置を検出することによって、下地パターンのずれや歪みの度合を高精度に検出することができる。図1において、下地パターンずれ測定装置9は、ラインセンサ15群からの検出信号に基づいて、下地パターンのずれや歪みの度合を示す信号を主制御装置70に出力する。これによって、この実施の形態に係る露光装置は、基板1全体に渡って下地パターンのずれや歪みの度合を精度良く検出することができる。なお、ラインセンサ15としては、画素数が約4000画素で256階調/画素の検出精度のものを用いることが好ましい。
FIG. 9 is an enlarged view showing the relationship between the line sensor and the base pattern in FIG. As shown in FIG. 9A, each
なお、この実施の形態では、ラインセンサ15を約45度傾斜する場合について説明したが、画素相当の開口155の形状に応じて、この傾斜角度を適宜変更することによって、開口155の縦方向及び横方向の幅を高精度に検出することが可能となる。例えば、開口155の対角線に相当するだけラインセンサ15を傾斜させることによって、縦方向及び横方向の幅を検出することができる。また、この傾斜角を複数設定し、ラインセンサ15群に規則的に割り当てることによって、あらゆる開口の形状に対応することが可能となる。例えば、第1列,第4列行,第7列,第10列,第13列のラインセンサ15群のX方向の傾斜角を30°、第2列,第5列,第8列,第11列,第14列のラインセンサ15群のX方向の傾斜角を45°、第3列,第6列,第9列,第12列,第15列のラインセンサ15群のX方向の傾斜角を60°のように配列してもよい。また、例えば、ラインセンサ15の長手方向がX方向に沿ったものを奇数列に、Y方向に沿ったものを偶数列になるように交互に、又はこれらを市松模様状に配列してもよい。
In this embodiment, the case where the
主制御装置70は、光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ描画データを供給する描画制御部を有する。図10は、図1、図4及び図5の主制御装置を構成する描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部71は、描画データ用メモリ72、バンド幅設定部73、中心点座標決定部74、座標決定部75、設計値マップ用メモリ76、及び描画データ作成部77を含んで構成されている。
The
設計値マップ用メモリ76には、設計値マップが格納されている。この設計値マップには、描画データが、下地パターンの基板1内での位置、回転及び大きさが設計値通りである場合のXY座標で示されている。描画データ作成部77は、下地パターンずれ測定装置9が検出した下地パターンの基板1内での位置、回転及び大きさに応じて、設計値マップ用メモリ76に格納された設計値マップの描画データのXY座標を変換して、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データを作成する。描画データ用メモリ72は、描画データ作成部77が作成した描画データを、そのXY座標をアドレスとして記憶する。描画データ用メモリ72には、チャック10に搭載された基板1に対する描画データを記憶する領域が設けられている。
The design value map is stored in the design
バンド幅設定部73は、描画データ用メモリ72から読み出す描画データのY座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射される光ビームのY方向のバンド幅を設定する。
The
レーザー測長システム制御装置40は、露光位置における基板1の露光を開始する前のチャック10のXY方向の位置を検出する。中心点座標決定部74は、レーザー測長システム制御装置40が検出したチャック10のXY方向の位置から、基板1の露光を開始する前のチャック10の中心点のXY座標を決定する。図1において、光ビーム照射装置20からの光ビームにより基板1の走査を行う際、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、Xステージ5によりチャック10をX方向へ移動させる。基板1の走査領域を移動する際、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、Yステージ7によりチャック10をY方向へ移動させる。図10において、中心点座標決定部74は、エンコーダ32,34からのパルス信号をカウントして、Xステージ5のX方向への移動量及びYステージ7のY方向への移動量を検出し、チャック10の中心点のXY座標を決定する。
The laser length measurement
座標決定部75は、中心点座標決定部74が補正したチャック10の中心点のXY座標に基づき、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データのXY座標を決定する。メモリ72は、座標決定部75が決定したXY座標をアドレスとして入力し、入力したXY座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ出力する。
The coordinate
下地パターンの基板1上におけるずれや歪みの度合を、基板1全体に渡って検出し、検出した下地パターンの基板1上におけるずれや歪みの度合に応じて、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データを作成するので、下地パターンの位置ずれや歪みの度合が基板1内で場所によって異なっても、新たなパターンが基板1全体に渡って下地パターンに合わせて露光されることになる。
The degree of deviation or distortion of the underlying pattern on the
図11〜図14は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図11〜図14は、8つの光ビーム照射装置20からの8本の光ビームにより、基板1のX方向の走査を4回行って、基板1全体を走査する例を示している。図11〜図14においては、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aが破線で示されている。各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射された光ビームは、Y方向にバンド幅Wを有し、Xステージ5のX方向への移動によって、基板1を矢印で示す方向へ走査する。
11 to 14 are diagrams for explaining scanning of the substrate by the light beam. FIGS. 11 to 14 show an example in which the
図11は、1回目の走査を示し、X方向への1回目の走査により、図11に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。1回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図12は、2回目の走査を示し、X方向への2回目の走査により、図12に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。2回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図13は、3回目の走査を示し、X方向への3回目の走査により、図13に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。3回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図14は、4回目の走査を示し、X方向への4回目の走査により、図14に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基板1全体の走査が終了する。
FIG. 11 shows the first scan, and the pattern is drawn in the scan area shown in gray in FIG. 11 by the first scan in the X direction. When the first scanning is completed, the
複数の光ビーム照射装置20からの複数の光ビームにより基板1を走査する際も、各光ビーム照射装置20からの光ビームにより描画されるパターンがXステージ5の走行誤差により互いにずれるのを防止することができるので、パターンの描画を精度良く行うことができる。そして、複数の光ビーム照射装置20からの複数の光ビームにより基板1の走査を並行して行うことにより、基板1全体の走査に掛かる時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
Even when the
なお、図11〜図14では、基板1のX方向の走査を4回行って、基板1全体を走査する例を示したが、走査の回数はこれに限らず、基板1のX方向の走査を3回以下又は5回以上行って、基板1全体を走査してもよい。
11 to 14 show an example in which the
以上説明した実施の形態によれば、下地パターンの基板1上におけるずれや歪みの度合を、チャック内に設置されたラインセンサ15によって基板1全体に渡って検出し、検出した下地パターンの基板1上における位置に応じて、下地パターンずれ測定装置9によってパターンのずれや歪みの度合を算出し、光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データを作成することにより、下地パターンの位置ずれや歪みの度合が基板1上における場所によって異なっても、新たなパターンを基板1全体に渡って下地パターンに合わせて露光することができる。
According to the embodiment described above, the degree of displacement and distortion of the base pattern on the
なお、以上説明した実施の形態では、1枚の基板から12枚の表示用パネル基板を製造する例を示したが、本発明は、1枚の基板から11枚以下又は13枚以上の表示用パネル基板を製造する場合にも適用することができる。 In the embodiment described above, an example in which twelve display panel substrates are manufactured from one substrate has been shown. However, the present invention is for display of 11 or less or 13 or more substrates from one substrate. The present invention can also be applied when manufacturing a panel substrate.
本発明の露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うことにより、新たなパターンを基板全体に渡って下地パターンに合わせて露光することができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。 By exposing the substrate using the exposure apparatus or exposure method of the present invention, a new pattern can be exposed to match the underlying pattern over the entire substrate, and thus a high-quality display panel substrate is manufactured. be able to.
例えば、図15は、液晶ディスプレイ装置のTFT基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程(ステップ101)では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長(CVD)法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程(ステップ102)では、ロール塗布法等によりフォトレジストを塗布して、薄膜形成工程(ステップ101)で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程(ステップ103)では、露光装置を用いて、フォトレジスト膜にパターンを形成する。現像工程(ステップ104)では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程(ステップ105)では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程(ステップ101)で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程(ステップ106)では、エッチング工程(ステップ105)でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄/乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にTFTアレイが形成される。 For example, FIG. 15 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate of the liquid crystal display device. In the thin film formation step (step 101), a thin film such as a conductor film or an insulator film, which becomes a transparent electrode for driving liquid crystal, is formed on the substrate by sputtering, plasma chemical vapor deposition (CVD), or the like. In the resist coating process (step 102), a photoresist is applied by a roll coating method or the like to form a photoresist film on the thin film formed in the thin film forming process (step 101). In the exposure step (step 103), a pattern is formed on the photoresist film using an exposure apparatus. In the development step (step 104), a developer is supplied onto the photoresist film by a shower development method or the like to remove unnecessary portions of the photoresist film. In the etching process (step 105), a portion of the thin film formed in the thin film formation process (step 101) that is not masked by the photoresist film is removed by wet etching. In the stripping step (step 106), the photoresist film that has finished the role of the mask in the etching step (step 105) is stripped with a stripping solution. Before or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary. These steps are repeated several times to form a TFT array on the substrate.
また、図16は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程(ステップ201)では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程(ステップ202)では、染色法や顔料分散法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、R、G、Bの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程(ステップ203)では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程(ステップ204)では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄/乾燥工程が実施される。 FIG. 16 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the color filter substrate of the liquid crystal display device. In the black matrix forming step (step 201), a black matrix is formed on the substrate by processing such as resist coating, exposure, development, etching, and peeling. In the colored pattern forming step (step 202), a colored pattern is formed on the substrate by a dyeing method, a pigment dispersion method, or the like. This process is repeated for the R, G, and B coloring patterns. In the protective film forming step (step 203), a protective film is formed on the colored pattern, and in the transparent electrode film forming step (step 204), a transparent electrode film is formed on the protective film. Before, during or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary.
図15に示したTFT基板の製造工程では、露光工程(ステップ103)において、図16に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、着色パターン形成工程(ステップ202)の露光処理において、本発明の露光装置又は露光方法を適用することができる。 In the TFT substrate manufacturing process shown in FIG. 15, in the exposure process (step 103), in the color filter substrate manufacturing process shown in FIG. 16, in the exposure process of the colored pattern forming process (step 202), the exposure of the present invention. An apparatus or an exposure method can be applied.
上述の実施の形態では、紫外線硬化樹脂の塗布された基板としてTFT基板やカラーフィルタ基板を例に説明したが、これ以外に光硬化樹脂の塗布された基板上に、光ビームを空間的光変調器を用いて変調照射することによって光硬化樹脂に所定のパターンを描画するものに適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the TFT substrate or the color filter substrate is described as an example of the substrate to which the ultraviolet curable resin is applied, but the light beam is spatially modulated on the substrate to which the photocurable resin is applied. It is possible to apply to a device in which a predetermined pattern is drawn on a photo-curing resin by performing modulated irradiation using a container.
なお、本明細書中において、基材とは、板状(通常基板と呼ばれるもの)やフィルム状のものを含む概念である。また、特定の波長の光によって重合や硬化などの化学反応を起こす樹脂とは、フォトレジストなどの紫外線硬化樹脂、スクリーン印刷等の製版に使用される樹脂、ホログラフィーの記録媒体用樹脂、ラピッドプロトタイピングの樹脂などを含むものである。 In addition, in this specification, a base material is a concept including a plate shape (what is usually called a board | substrate) and a film-like thing. Resins that cause a chemical reaction such as polymerization and curing by light of a specific wavelength include ultraviolet curable resins such as photoresists, resins used for plate making such as screen printing, resins for holographic recording media, and rapid prototyping. Including the above resin.
この実施の形態に係るパターン形成方法及び装置は、印刷(プリンタブル)技術によってフレキシブル基板などに、表示回路あるいは電子部品を作成するプリンタブルエレクトロニクス分野で使用される印刷技術によって基材(基板、フィルムなどの樹脂性のものを含む)に印刷用の版(マスク)をパターンニングする技術分野に応用可能である。また、画像データに応じて変調された光を感光層上に結像させて、該感光層を露光し、パッケージ基材を含むプリント配線基材分野あるいは半導体分野における高精細な永久パターン(保護膜、層間絶縁膜、及びソルダーレジストパターン)を効率よく形成するパターン形成装置にも応用可能である。このような印刷技術で作成される回路としては、例えば、電子ペーパ、電子看板、プリンタブルTFTなどがある。 The pattern forming method and apparatus according to the present embodiment can be applied to a substrate (substrate, film, etc.) using a printing technique used in the field of printable electronics for creating a display circuit or an electronic component on a flexible substrate or the like by a printing (printable) technique. The present invention is applicable to the technical field of patterning a printing plate (mask) on a resinous material (including a resinous material). In addition, the light modulated according to the image data is imaged on the photosensitive layer, the photosensitive layer is exposed, and a high-definition permanent pattern (protective film) in the printed wiring substrate field or semiconductor field including the package substrate Further, the present invention can be applied to a pattern forming apparatus that efficiently forms an interlayer insulating film and a solder resist pattern. Examples of circuits created by such a printing technique include electronic paper, electronic signboards, and printable TFTs.
この実施の形態に係るパターン形成方法は、特定の波長の光によって重合や硬化などの化学反応を起こす樹脂を用いた基材の表面改質の分野にも応用可能である。また、半導体のSi貫通電極(through−silicon via、TSV)のチップ聞の(リペア)配線などのパターンを形成する分野にも応用可能である。
さらに、これ以外にも、印刷の版を作成する装置、輪転機の版作成装置、リソグラフやプリポート等のステンシル印刷又は孔版印刷装置などにも応用可能である。スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置のリペア方法及び装置、パッケージ基材を含むプリント配線基材製造装置、フラットパネルディスプレイやプリント基材などの微細な電極パターン、あるいは露光用マスクのパターン作成装置にも応用可能である。
基材には、ウエハ、プリント基材、フラットパネルディスプレイ、マスク、レチクルなど、さらには雑誌、新聞、本の複写に用いられる板型、これらをフィルム状にしたものなどが含まれる。
The pattern forming method according to this embodiment can be applied to the field of surface modification of a substrate using a resin that causes a chemical reaction such as polymerization or curing by light of a specific wavelength. Further, the present invention can also be applied to the field of forming a pattern such as a chip-like (repair) wiring of a semiconductor through-silicon via (TSV).
In addition to this, the present invention can also be applied to an apparatus for making a printing plate, a plate making apparatus for a rotary press, a stencil printing such as a lithograph or a preport or a stencil printing apparatus. For plate making equipment such as screen printing, semiconductor device repair methods and equipment, printed wiring board manufacturing equipment including package base materials, fine electrode patterns such as flat panel displays and printed base materials, or pattern making equipment for exposure masks Is also applicable.
Substrates include wafers, printed substrates, flat panel displays, masks, reticles, and the like, as well as plates used for copying magazines, newspapers and books, and those formed into films.
1…基板
10…チャック
11…ゲート
15…ラインセンサ
151…穴
155…開口
1a〜1c…下地パターン
20…光ビーム照射装置
20a…ヘッド部
21…レーザー光源ユニット
22…光ファイバー
23…レンズ
24…ミラー
25…DMD(Digital Micromirror Device)
26…投影レンズ
27…DMD駆動回路
2a〜2d…下地パターン
3…ベース
31,33…リニアスケール
32,34…エンコーダ
4…Xガイド
40…レーザー測長システム制御装置
41…レーザー光源
42,44…レーザー干渉計
43,45…バーミラー
46…ハーフミラー
47…ミラー
47…ラインセンサ
48…ミラー
5…Xステージ
6…Yガイド
60…ステージ駆動回路
7…Yステージ
70…主制御装置
71…描画制御部
72…メモリ
72…描画データ用メモリ
73…バンド幅設定部
74…中心点座標決定部
75…座標決定部
76…設計値マップ用メモリ
77…描画データ作成部
8…θステージ
9…下地パターンずれ測定装置
DESCRIPTION OF
26 ...
Claims (10)
前記ステージ手段の表面に多数配設されたラインセンサ手段を用いて前記基材の裏面から前記基材上に形成されている第1のパターンの形状を検出し、検出された前記第1のパターンの形状に基づいて、前記基材に描画される第2のパターンに関する描画データを作成することを特徴とするパターン形成方法。 A spatial light modulator that drives a plurality of mirror groups arranged in two directions based on drawing data modulates the light beam, and relatively moves the stage means that holds the substrate coated with the resin film. A pattern forming method for forming a pattern based on the drawing data on the resin film of the substrate by irradiating the light beam while
The shape of the first pattern formed on the base material is detected from the back surface of the base material using a large number of line sensor means arranged on the surface of the stage means, and the detected first pattern The pattern formation method characterized by creating the drawing data regarding the 2nd pattern drawn on the said base material based on the shape of this.
前記ステージ手段の表面に多数配設されたラインセンサ手段群を用いて前記基材の裏面から前記基材上に形成されている第1のパターンの形状を測定するパターンずれ測定手段と、
前記ラインセンサ手段群によって検出された前記第1のパターンの形状に基づいて、前記基材に描画される第2のパターンに関する描画データを作成する描画データ作成手段と
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。 A spatial light modulator that drives a plurality of mirror groups arranged in two directions based on drawing data modulates the light beam, and relatively moves the stage means that holds the substrate coated with the resin film. A pattern forming apparatus for forming a pattern based on the drawing data on the resin film of the substrate by irradiating the light beam while
Pattern deviation measuring means for measuring the shape of the first pattern formed on the base material from the back surface of the base material using a group of line sensor means arranged on the surface of the stage means,
Drawing data creating means for creating drawing data related to the second pattern drawn on the base material based on the shape of the first pattern detected by the line sensor means group. Pattern forming device.
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