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液晶マトリックス投影露光装置および液晶マトリックス投影露光方法

国内特許コード P05A008152
整理番号 TDU-023
掲載日 2006年1月27日
出願番号 特願2001-295060
公開番号 特開2003-068634
登録番号 特許第4726173号
出願日 平成13年8月23日(2001.8.23)
公開日 平成15年3月7日(2003.3.7)
登録日 平成23年4月22日(2011.4.22)
発明者
  • 堀内 敏行
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 液晶マトリックス投影露光装置および液晶マトリックス投影露光方法
発明の概要 【課題】液晶マトリックス投影露光において、液晶セルの境界やセル中の不透過の部分に起因するパタンのくびれや突起をなくし、平滑な外形のパタンが形成できるようにする。また、液晶セルの大きさより小さい幅のパタンや液晶セルピッチより小さいピッチのパタンを形成できるようにする。
【解決手段】液晶パネルに近接または密着させて、該液晶パネルの液晶セルの透過領域を一部のみに限定する、円形等の開口を有する開口制御板を挿入した状態で投影露光する。一度に露光される部分が離散的またはわずかにオーバーラップした点円状となるが、液晶パネルまたは被露光基板をずらして重ね露光すると平滑な外形のパタンが形成できる。また、液晶セルの大きさより小さい幅のパタンや液晶セルピッチより小さいピッチのパタンを形成できる。
従来技術、競合技術の概要
従来、半導体集積回路、光エレクトロニクス素子、マイクロマシン部品等の微細パタンを、半導体ウエハ、金属基板、ガラス基板等の各種基板上に形成するのに、投影露光装置および投影露光方法が多用されている。
【0003】
図16は従来の投影露光装置の構成図である。この従来の投影露光装置を用いて投影露光を行うには、合成石英、ガラス等の光透過基板上にクロム等の遮光体で原図となるパタンを形成したレチクルや、シリコンウエハ等の枠上に設けた各種薄膜や薄い金属板板等に原図となるパタン形状の穴を開けたステンシルマスクを原図基板83として用いる。
【0004】
そして、前記原図基板83に光源と照明光学系によって構成された照明装置3によって照明光4を当て、投影レンズ、投影ミラー光学系、レンズとミラーとを適宜組み合わせた光学系等の投影光学系5を用いて、該原図基板83上のパタンを被露光基板6の上に投影する。
【0005】
該被露光基板6、たとえば半導体ウエハ、金属基板、ガラス基板等の上には、予めレジスト等の感光性材料7を塗布や吹き付け等により付加しておく。すると、前記原図基板83に当てた照明光線4により前記感光性材料7が該原図基板83の透過部の形状に対応したパタン形状に感光する。
【0006】
したがって、露光後、現像を行うと、前記感光性材料7がポジ形かネガ形かに応じて感光部または未感光部の感光性材料7が除去され、前記原図基板83上のパタン形状が該被露光基板6上に転写される。
【0007】
このように、従来の投影露光装置および投影露光方法は、レチクルやステンシルマスク等の原図基板83上のパタンを被露光基板6上の感光性材料に転写する装置および方法であるので、まずは所望のパタンに対応したパタンを有する原図基板83が必要不可欠であった。
【0008】
原図基板83は、形成してある微細パタンに少しでも間違いや欠陥があると、転写したパタンを使用した製品の全てが不良品となってしまうことから、検査、確認が重要であり、非常に高価である。パタンは形状だけでなく、線幅や穴の大きさ、さらにはそれらの位置等の各種精度も問題となるため、パタンが微細になるととくに高価となる。
【0009】
一方、社会の消費傾向の多様化に伴い、製品は多品種少量生産化する傾向にある。たとえば、半導体集積回路製品では、特定用途向けICが伸びる一方、極めて大量に同じ製品を生産する例はメモリ等極一部に限られている。
【0010】
そして、まだ汎用品が多数出回るに至っていないマイクロマシンの部品等は、当初から半導体集積回路製品と比べると桁違いに少量しか生産しないのが通例である。
【0011】
ところが、生産量の多少に拘らず、投影露光を行う限りは元になるパタンを有する原図基板83を必要とするので、少量生産品では原図基板83の価格が製品価格に大きく影響するようになる。
【0012】
また、原図基板83上のパタンの変更、修正は特別な場合を除いてほとんど不可能に近く、製品毎、パタンの変更毎に原図基板83を作り直す必要がある。
【0013】
このため、最近になって、製品毎、パタンの変更毎に従来の原図基板83を作り直すのではなく、液晶パネルの各液晶セルを透過、遮光を制御するマトリックススイッチとして利用して原図基板83の代替となし、透過部、遮光部を所定の配置で指定して投影露光を行う、図17に示す液晶マトリックス投影露光装置およびそれを利用した露光方法の有用性がたとえば、第46回応用物理学関係連合講演会講演予稿集742ページ(1999)やJapanese Journal of Applied Physics Vol.38,pp.324-329(2000)に開示されている。
【0014】
上記の液晶マトリックス投影露光装置および液晶マトリックス投影露光方法によれば、液晶パネル1の各セルの透過、遮光をパタン指定部8からキーボード操作等により容易に指定できる。9は液晶パネル1とパタン指定部8とがケーブル等で連結されていることを示す。
【0015】
したがって、従来のレチクルやステンシルマスク等固定のパタンを有する原図基板83は不要である。
【0016】
また、パタンの設計データをパーソナルコンピュータ等によって、液晶パネル1の各セルへの制御指令に自動的に変換することが容易にできるため、液晶パネル1の各セルの透過、不透過の制御を自動的におこなうことも可能である。
【0017】
なおかつ、パタンの設計データをパーソナルコンピュータ等によって、液晶パネル1の各セルへの制御指令に自動的に変換するようにすれば、該設計データを用いてパタンの検査ができるので、間違いや欠陥を大幅に削減することができ、パタンの変更や修正も極めて容易にできる。
特許請求の範囲 【請求項1】 パタン形状を透過部または不透過部として指定する液晶パネルと、該液晶パネルを照明する照明装置と、該液晶パネルで指定したパタンを被露光基板上に投影する投影光学系とを有する液晶マトリックス投影露光装置において、
前記液晶パネルに近接または密着させて、該液晶パネルの液晶セルの透過領域を一部のみに限定する、円形状、長円形状または任意の直線および/または曲線で構成する円形、長円形に類似した形状の開口を全ての液晶セルに対応して有する開口制御板を設け
該開口制御板を介した状態で、前記液晶パネル上の透過部とされる点状または隣合う液晶セル同士による露光部がわずかに重なる程度に、第1の露光として被露光基板を投影露光し、
第1の露光の際の液晶パネルの位置に対し該液晶パネルを動かし或いは第1の露光の際の被露光基板の位置に対し該被露光基板の位置を動かすと共に、前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板を介した状態で、該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光することを特徴とする液晶マトリックス投影露光装置
【請求項2】 請求項1に示す液晶マトリックス投影露光装置において、開口のx,y方向の径または対辺長または対角長を、x,y各方向につき、液晶セルピッチの80%以上液晶セルピッチ以下とした開口制御板を有することを特徴とする液晶マトリックス投影露光装置
【請求項3】 請求項1に示す液晶マトリックス投影露光装置において、mを3以上の整数とする時、開口のx,y方向の径または対辺長または対角長を、x,y各方向につき、液晶セルピッチの2/mまたはその-20%から+20%の範囲内に設定した開口制御板を有することを特徴とする液晶マトリックス投影露光装置
【請求項4】 パタン形状を透過部または不透過部として指定する液晶パネルと、該液晶パネルを照明する照明装置と、該液晶パネルで指定したパタンを被露光基板上に投影する投影光学系とを有する液晶マトリックス投影露光装置において、
前記液晶パネルに近接または密着させて、該液晶パネルの液晶セルの透過領域を一部のみに限定する、円形状、長円形状または任意の直線および/または曲線で構成する円形、長円形に類似した形状の開口を全ての液晶セルに対応して有する開口制御板を設け、
該開口制御板を介した状態で、前記液晶パネル上の透過部とされる点状または隣合う液晶セル同士による露光部がわずかに重なる程度に、第1の露光として被露光基板を投影露光し、
第1の露光の際の液晶パネルの位置に対し該液晶パネルを動かし或いは第1の露光の際の被露光基板の位置に対し該被露光基板の位置を動かすと共に、前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板を介した状態で、該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光し、
該開口制御板を着脱するための待避・進入機構を有することを特徴とする液晶マトリックス投影露光装置
【請求項5】 パタン形状を透過部または不透過部として指定する液晶パネルと、該液晶パネルを照明する照明装置と、該液晶パネルで指定したパタンを被露光基板上に投影する投影光学系とを有する液晶マトリックス投影露光装置において、
前記液晶パネルに近接または密着させて、該液晶パネルの液晶セルの透過領域を一部のみに限定する、円形状、長円形状または任意の直線および/または曲線で構成する円形、長円形に類似した形状の開口を全ての液晶セルに対応して有する開口制御板を該開口の形状および/または寸法を異として複数設け、
該開口制御板を介した状態で、前記液晶パネル上の透過部とされる点状または隣合う液晶セル同士による露光部がわずかに重なる程度に、第1の露光として被露光基板を投影露光し、
第1の露光の際の液晶パネルの位置に対し該液晶パネルを動かし或いは第1の露光の際の被露光基板の位置に対し該被露光基板の位置を動かすと共に、前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板を介した状態で、該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光し、
任意の開口制御板を選択して択一着脱するための機構を有することを特徴とする液晶マトリックス投影露光装置
【請求項6】 液晶パネル中の液晶セルの透過領域を、円形状、長円形状または任意の直線および/または曲線で構成する円形、長円形に類似した形状で、x,y方向の径または対辺長または対角長を、x,y各方向につき、液晶セルピッチの80%以上液晶セルピッチ以下とした開口を全ての液晶セルに対応して有する開口制御板により限定して各液晶セルの一部のみを透過部として残し、
該液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定して、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する第1の工程と、
第1の工程における該液晶パネルまたは被露光基板の位置に対し、該液晶パネルの位置を液晶セルのx方向ピッチの1/2だけx方向に動かすか、または被露光基板の位置を(x方向液晶セルピッチ)×(投影露光倍率)の1/2だけx方向に動かし、
前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する第2の工程と、
第1の工程における該液晶パネルまたは被露光基板の位置に対し、該液晶パネルの位置を液晶セルのy方向ピッチの1/2だけy方向に動かすか、または被露光基板の位置を(y方向液晶セルピッチ)×(投影露光倍率)の1/2だけy方向に動かし、
前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する第3の工程と、
第1の工程における該液晶パネルまたは被露光基板の位置に対し、第1の工程における該液晶パネルまたは被露光基板の位置に対し、該液晶パネルの位置をx方向に液晶セルのx方向ピッチの1/2とy方向に液晶セルのy方向ピッチの1/2だけ動かすか、または被露光基板の位置をx方向に(x方向液晶セルピッチ)×(投影露光倍率)の1/2、y方向に(x方向液晶セルピッチ)×(投影露光倍率)の1/2だけ動かし、
前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する第4の工程とを含むことを特徴とする液晶マトリックス投影露光方法
【請求項7】 液晶パネル中の液晶セルの透過領域を、円形状、長円形状または任意の直線および/または曲線で構成する円形、長円形に類似した形状で、mを3以上の整数とする時、x,y方向の開口の径または対辺長または対角長がそれぞれ液晶セルピッチの2/mまたはその-20%から+20%の範囲内に設定した開口を全ての液晶セルに対応して有する開口制御板により限定して各液晶セルの一部のみを透過部として残し、
該液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定して、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する第1の工程と、
第1の工程における該液晶パネルまたは被露光基板の位置に対し、nを0またはmより小さい任意の正の整数とする時、該液晶パネルの位置を、第1の露光位置に対して、x方向および/またはy方向に液晶セルピッチのn/m動かすか、または、被露光基板を(セルピッチのn/m)×(投影露光倍率)に相当する距離だけ動かし、
前記液晶パネル上にパタン形状を透過部または遮光部として指定し直し、前記開口制御板の開口を通過させつつ該指定したパタン形状に被露光基板を投影露光する任意の工程とを含むことを特徴とする液晶マトリックス投影露光方法
産業区分
  • 固体素子
  • 写真映画
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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