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KR101780368B1 - 포토마스크 및 그것을 사용하는 레이저 어닐링 장치 및 노광 장치 - Google Patents

포토마스크 및 그것을 사용하는 레이저 어닐링 장치 및 노광 장치 Download PDF

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KR101780368B1
KR101780368B1 KR1020127034458A KR20127034458A KR101780368B1 KR 101780368 B1 KR101780368 B1 KR 101780368B1 KR 1020127034458 A KR1020127034458 A KR 1020127034458A KR 20127034458 A KR20127034458 A KR 20127034458A KR 101780368 B1 KR101780368 B1 KR 101780368B1
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photomask
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마코토 하타나카
다카미츠 이와모토
가츠시게 하시모토
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브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
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Abstract

본 발명은 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴(2)과, 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선(4a, 4b)을 구비한 구조를 이루며, 복수의 마스크 패턴(2)에 대하여 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 한 쌍의 세선(4a, 4b) 사이에 미리 설정된 기준 위치가 기판 반송 방향과 교차하는 방향에 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크(4)를 구비한 것이다. 이에 의하여, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에도, 이동 중인 기판에 대한 추종성을 양호하게 한다.

Description

포토마스크 및 그것을 사용하는 레이저 어닐링 장치 및 노광 장치{PHOTOMASK, AND LASER ANNEALING DEVICE AND EXPOSURE DEVICE WHICH USE SAME}
본 발명은 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판에 추종시켜 기판 위의 복수의 위치에 광을 선택적으로 조사시키는 포토마스크에 관한 것으로, 더 상세하게는 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에도, 이동 중인 기판에 대한 추종성을 양호하게 한 포토마스크 및 그것을 사용한 레이저 어닐링 장치 및 노광 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 포토마스크는 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어, 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선(細線)을 구비한 구조를 이루며, 복수의 마스크 패턴에 대하여 기판 반송 방향과 반대 방향으로 일정 거리 떨어진 위치에 형성된 하나의 얼라이먼트 마크를 구비한 것으로 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 2008－216593호
그러나, 이와 같은 종래의 포토마스크에 있어서는, 얼라이먼트 마크의 기판 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선 간격이 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차하는 방향의 배열 피치의 정수배의 치수와 동일하기 때문에, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에는 얼라이먼트 마크의 상기 한 쌍의 세선이 기판 위의 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 가장자리와 간섭하여 검출하기가 곤란하게 되고, 얼라이먼트 마크의 기준 위치를 정확하게 검출할 수 없는 경우가 있었다. 그 때문에, 포토마스크의 기판에 대한 추종 성능이 저하하여 기판 위의 목표 위치에 광을 높은 정밀도로 조사시킬 수 없을 우려가 있었다.
이에 본 발명은 이러한 문제점에 대처하고, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에도, 이동 중인 기판에 대한 추종성을 양호하게 하는 포토마스크 및 그것을 사용한 레이저 어닐링 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 발명에 의한 포토마스크는 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판 위의 복수의 위치에 광을 선택적으로 조사시키는 포토마스크로서, 상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루며, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를 구비한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에, 기판 반송 방향에 서로 일정 거리 떨어져서 배치된 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택하고, 얼라이먼트 마크의 기판 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리부와의 간섭을 저감한다.
또한, 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약(約) 합치하도록 배치되어 있다. 이에 의하여, 각 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선을 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치하고, 이 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 더 저감한다.
또한, 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성하였다. 이에 의하여, 각 마스크 패턴에 대응하여 기판측에 형성한 복수의 마이크로렌즈로 광을 기판 위에 집광한다.
또한, 상기 복수의 마스크 패턴은 기판 반송 방향 및 그 교차 방향에 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성된 것이다. 이에 의하여, 기판 반송 방향 및 그의 교차 방향에 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성된 복수의 마스크 패턴을 통과하여 광을 기판 위의 복수의 위치에 조사한다.
또한, 제2 발명에 의한 레이저 어닐링 장치는 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판과, 이 기판에 대향 배치된 포토마스크와의 위치맞춤을 하여 상기 기판 위의 복수의 위치에 레이저 광을 선택적으로 조사하고, 상기 기판에 형성된 박막을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치로서, 상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 레이저 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차하는 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고, 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루며, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를 형성한 포토마스크를 유지하는 동시에, 상기 포토마스크를 기판 반송 방향으로 이동시켜 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 하나의 얼라이먼트 마크를 선택 가능하게 한 마스크 스테이지와, 상기 포토마스크의 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 상기 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 세선 상태의 수광부의 길이방향 중심축을 합치시켜서 배치된 라인 카메라와, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계가 되도록, 상기 기판과 상기 포토마스크를 상기 기판 반송 방향과 교차 방향으로 상대적으로 이동하는 얼라이먼트 수단을 구비한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 경우에, 마스크 스테이지를 기판 반송 방향으로 이동하여 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치된 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택하고, 라인 카메라로 얼라이먼트 마크의 기판 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선과 기판 위의 기준 위치를 촬상하고, 이 촬상 화상에 기초하여 상기 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 기판의 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계가 되도록 얼라이먼트 수단에 의하여 기판과 포토마스크를 기판 반송 방향과 교차 방향으로 상대적으로 이동한다.
또한, 상기 포토마스크에 설치된 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치되어 있다. 이에 의하여, 각 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선을 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치하고, 이 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 더 저감한다.
또한, 상기 포토마스크는 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성한 것이다. 이에 의하여, 각 마스크 패턴에 대응하여 기판측에 형성한 복수의 마이크로렌즈로 레이저 광을 기판 위에 집광한다.
또한, 제3 발명에 의한 노광 장치에 의하면, 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어, 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판과, 이 기판에 대향 배치된 포토마스크와의 위치맞춤을 하여 상기 기판 위의 복수의 위치에 자외선을 선택적으로 조사하고, 상기 기판 위에 도포된 감광재를 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 자외선을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차하는 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루어, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향에 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를 형성한 포토마스크를 유지하는 동시에, 상기 포토마스크를 기판 반송 방향으로 이동시켜 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 하나의 얼라이먼트 마크를 선택 가능하게 한 마스크 스테이지와, 상기 포토마스크의 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 상기 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 세선 형태의 수광부의 길이방향 중심축을 합치시켜서 배치된 라인 카메라와, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 기준 위치와, 상기 기판에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계되도록 상기 기판과 상기 포토마스크를 상기 기판 반송 방향과 교차 방향으로 상대적으로 이동하는 얼라이먼트 수단을 구비한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 오프셋한 위치에 자외선을 조사하여 노광하는 경우에, 마스크 스테이지를 기판 반송 방향으로 이동하여 기판 반송 방향에 서로 일정 거리 떨어져서 배치된 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택하고, 라인 카메라로 얼라이먼트 마크의 기판 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선과 기판 위의 기준 위치를 촬상하고, 이 촬상 화상에 기초하여 상기 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 기판의 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계되도록 얼라이먼트 수단에 의하여 기판과 포토마스크를 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시킨다.
또한, 상기 포토마스크에 형성된 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치되어 있다. 이에 의하여, 각 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선을 기판에 형성된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치하고, 이 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 더 저감한다.
또한, 상기 포토마스크는 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성한 것이다. 이에 의하여, 각 마스크 패턴에 대응하여 기판측에 형성한 복수의 마이크로렌즈로 자외선을 기판 위에 집광한다.
청구항 1에 관한 발명에 의하면, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 광을 조사하는 경우에도, 복수의 얼라이먼트 마크로부터 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택함으로써, 이 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 저감할 수 있다. 따라서, 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선의 검출이 용이하게 되어, 얼라이먼트 마크의 기준 위치의 산출이 용이하게 된다. 그러므로, 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 하나의 얼라이먼트 마크를 사용하여 포토마스크를 이동 중인 기판에 양호하게 추종시킬 수 있다.
또한, 청구항 2에 관한 발명에 의하면, 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선이 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리로부터 가장 떨어진 상기 패턴의 약 중심 위치에 위치하기 때문에, 한 쌍의 세선과 상기 패턴의 양 가장자리와의 간섭을 피하고 상기 한 쌍의 세선의 검출을 더 용이하게 할 수 있다.
또한, 청구항 3에 관한 발명에 의하면, 광을 마이크로렌즈에 의하여 기판 위에 집광할 수 있어, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 청구항 4에 관한 발명에 의하면, 광의 조사 영역을 확대할 수 있어 예를 들면 레이저 어닐링 처리 공정, 또는 노광 공정의 택트를 단축시킬 수 있다.
또한, 청구항 5에 관한 발명에 의하면, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 경우에도, 복수의 얼라이먼트 마크로부터 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택함으로써, 이 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 저감할 수 있다. 따라서, 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선의 검출이 용이하게 되어, 얼라이먼트 마크의 기준 위치의 산출이 용이하게 된다. 그러므로, 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 하나의 얼라이먼트 마크를 사용하여 포토마스크를 이동 중인 기판에 양호하게 추종시킬 수 있다.
또한, 청구항 6에 관한 발명에 의하면, 포토마스크에 형성된 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선이 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리로부터 가장 떨어진 상기 패턴의 약(約) 중심 위치에 위치하기 때문에, 한 쌍의 세선과 상기 패턴의 양 가장자리와의 간섭을 피ㅎ하고 상기 한 쌍의 세선의 검출을 더 용이하게 할 수 있다. 따라서, 포토마스크의 기준 위치의 산출이 더 용이하게 되고, 포토마스크와 기판과의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있고, 레이저 광을 기판 위에 설정된 목표 위치에 높은 정밀도로 조사시킬 수 있다.
또한, 청구항 7에 관한 발명에 의하면, 레이저 광을 마이크로렌즈에 의하여 기판 위에 집광할 수 있고, 레이저 광원의 파워를 저감할 수 있다. 따라서, 레이저 광원의 부담을 경감하여 광원의 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 청구항 8에 관한 발명에 의하면, 동종의 기판의 기판 반송 방향과 교차 방향으로 오프셋한 위치에 자외선을 조사하여 노광하는 경우에도, 복수의 얼라이먼트 마크로부터 적절한 하나의 얼라이먼트 마크를 선택함으로써, 이 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선과 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리와의 간섭을 저감할 수 있다. 따라서, 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선의 검출이 용이하게 되어, 얼라이먼트 마크의 기준 위치의 산출이 용이하게 된다. 그러므로, 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 하나의 얼라이먼트 마크를 사용하여 포토마스크를 이동 중인 기판에 양호하게 추종시킬 수 있다.
또한, 청구항 9에 관한 발명에 의하면, 포토마스크에 설치된 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선이 기판에 형성된 패턴의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리로부터 가장 떨어진 상기 패턴의 약 중심 위치에 위치하기 때문에, 한 쌍의 세선과 상기 패턴의 양 가장자리와의 간섭을 피하여 상기 한 쌍의 세선의 검출을 더 용이하게 할 수 있다. 따라서, 포토마스크의 기준 위치의 산출이 더 용이하게 되고, 포토마스크와 기판과의 위치맞춤을 확실히 행할 수 있어 자외선을 기판 위에 설정된 목표 위치에 높은 정밀도로 조사시킬 수 있다.
또한, 청구항 10에 관한 발명에 의하면, 자외선을 마이크로렌즈에 의하여 기판 위에 집광할 수 있어서, 노광용 광원의 파워를 저감할 수 있다. 따라서, 노광용 광원의 부담을 경감하여 광원의 수명을 길게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 포토마스크의 실시 형태를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 (a)의 X－X선에서 본 단면도이다.
도 2는 TFT 기판의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 부분 단면 정면도이다.
도 4는 상기 레이저 어닐링 장치의 제어 수단의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 상기 TFT 기판에 설치된 드로우-인 마크(draw-in mark)를 사용하여 TFT 기판과 포토마스크와의 사전 위치맞춤을 설명하는 평면도이다.
도 6은 이동 중인 TFT 기판에 대한 포토마스크의 추종을 설명하는 평면도이다.
도 7은 TFT 기판의 어닐링 목표 위치와 포토마스크의 제1 얼라이먼트 마크와의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 TFT 기판의 다른 어닐링 목표 위치와 포토마스크의 제2 얼라이먼트 마크와의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 포토마스크의 실시 형태를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 X－X선 단면도이다. 이 포토마스크(1)은 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판 위의 복수의 위치에 광을 선택적으로 조사시킴으로써, 복수의 마스크 패턴(2)과 복수의 마이크로렌즈(3)와 복수의 얼라이먼트 마크(4)를 구비하고 있다.
또한, 여기서 사용하는 기판은 복수의 패턴(이하 「픽셀(5)」이라 한다)을, 도 2에 도시하는 바와 같이, 화살표 A로 나타내는 기판 반송 방향에 배열 피치 P1으로 배치하고, 기판 반송 방향과 교차 방향에 배열 피치 P2로 배치한 것으로, 각 픽셀(5)의 기판 반송 방향에 평행한 가장자리를 따라서, 예를 들면 데이터선(6)을 형성하고, 각 픽셀(5)의 기판 반송 방향과 교차하는 가장자리부를 따라서, 예를 들면 게이트선(7)을 형성한 TFT 기판(8)이다. 또한, 기판 반송 방향 선두측의 표시 영역 외에는 기판 반송 방향 선두측의 게이트선(7)에 대하여 중심 위치가 거리 L1만큼 떨어져서, 약 십자 형태의 드로우-인 마크(9)가 형성되어 있어, 포토마스크(1)와 TFT 기판(8)과의 사전 위치맞춤을 할 수 있게 되어 있다. 이 때, 드로우-인 마크(9)가 없을 때에는 TFT 기판(8)측의 위치맞춤의 기준이 되는, 예를 들면 미리 정해진 특정의 데이터선(6)을 검출하지 못하고 다른 데이터선(6)을 잘못 검출하여, 픽셀(5)의 기판 반송 방향과 교차 방향에 동일한 방향의 배열 피치 P2의 수 피치 분만큼 어긋나게 위치맞춤되어 버릴 우려가 있다. 이에 TFT 기판(8)에 상기 드로우-인 마크(9)를 형성하여 포토마스크(1)와 TFT 기판(8)의 사전의 위치맞춤을 가능하게 하고, 상기 특정의 데이터선(6)의 검출을 용이하게 하고 있다.
상기 복수의 마스크 패턴(2)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, TFT 기판(8) 위에 미리 설정된 복수의 위치 (이하 「광 조사 목표 위치」라 한다)에 광을 선택적으로 조사시키기 위한 것으로, 투명 기판(10)의 표면에 설치된 차광막(11)에 형성된 광을 통과시키는 일정 형상의 개구로서, TFT 기판(8) 위에 형성된 복수의 픽셀(5)의 배열 피치 P1, P2와 동일한 배열 피치로 기판 반송 방향 및 그 교차 방향으로 매트릭스상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는 상기 복수의 마스크 패턴(2)은 기판 반송 방향에 교차하는 2열의 마스크 패턴 열(2A, 2B)로 도시되어 있다.
상기 투명 기판(10)의 이면 (TFT 기판(8)측)에는, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 복수의 마이크로렌즈(3)가 설치되어 있다. 이 복수의 마이크로렌즈(3)는 TFT 기판(8) 위에 광을 집광시키기 위한 볼록렌즈이며, 각 마스크 패턴(2)의 중심에 광축을 합치시켜서 배치되어 있다.
상기 복수의 마스크 패턴(2)에 대하여, 화살표 A로 나타내는 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 형성된 제1 내지 제3 관찰창(12A, 12B, 12C) 내에는 각각 제1, 제2 및 제3 얼라이먼트 마크(4A, 4B, 4C)가 형성되어 있다. 이 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)는 포토마스크(1)를 사행하면서 이동 중인 TFT 기판(8)에 추종시켜 이동시키고, 상기 복수의 마스크 패턴(2)과 TFT 기판(8) 위의 광 조사 목표 위치와의 위치맞춤을 하기 위한 것으로, 기판 반송 방향에 서로 거리 L2만큼 떨어져서 배치되는 동시에, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기판 반송 방향에 교차하는 중심축과 기판 반송 방향 선두측의 마스크 패턴 열(2A)의 길이방향 중심축이 거리 L3를 이루도록 형성되어 있다.
또한, 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)는 각각 복수의 픽셀(5)의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치 P2의 정수배와 동일한 간격 nP2 (n는 1 이상의 정수)를 가지고, 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선(4a, 4b) 사이에 기판 반송 방향과 비스듬하게 교차하는 1개의 세선(4c)을 형성한 구조를 이루고, 제2 및 제3 얼라이먼트 마크(4B, 4C)의 얼라이먼트의 기준 위치 (예를 들면, 한 쌍의 세선(4a, 4b) 사이의 중점 위치)가 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기준 위치를 기준으로 하여 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 거리(D1, D2)만큼 어긋난 상태로 형성되어 있다.
이 경우, 기판 반송 방향과 비스듬하게 교차하는 상기 1개의 세선(4c)은 본 발명의 포토마스크(1)가 후술하는 레이저 어닐링 장치나 노광 장치에서 사용되었을 때에, 포토마스크(1)의 기준 위치 및 TFT 기판(8)의 기준 위치를 검출하기 위하여 설치된 라인 카메라(17) (도 5 참조)의 가늘고 긴 형태의 수광부(24)의 직사각형 중심 축에, 포토마스크(1)의 얼라이먼트 마크(4)의 기판 반송 방향과 교차하는 중심선을 정확하게 위치맞춤하기 위하여 사용된다. 구체적으로는, 라인 카메라(17)에 의하여 촬상된 일차원 화상에 기초하여 얼라이먼트 마크(4)의 상기 한 쌍의 세선(4a, 4b) 및 기울어진 세선(4c)의 위치를 검출하고, 세선(4a, 4c) 사이의 거리 및 세선(4c, 4b) 간의 거리를 연산하여, 두 거리가 동일해지도록 포토마스크(1)를 기판 반송 방향으로 이동시킴으로써 라인 카메라(17)에 대하여 포토마스크(1)의 위치맞춤이 이루어진다.
또한, 상기 기울어진 세선(4c)은, 전술한 바와 같이 하여 TFT 기판(8)에 형성된 게이트선(7)의 검출에도 사용할 수 있다. 예를 들면, 라인 카메라(17)에 의하여 상기 게이트 선(7)을 촬상하고, 얼라이먼트 마크(4)의 3개의 세선(4a 내지 4c)에 의하여 분단된 게이트선(7)의 부분의 치수를 연산한다. 또한, 게이트 선(7)의 세선(4a, 4c) 사이의 치수와 세선(4c, 4b) 사이의 치수가 동일해졌을 때를 검출하면, 게이트선(7)이 얼라이먼트 마크(4)의 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 합치한 순간을 검출할 수 있다. 따라서, 게이트선(7)이 얼라이먼트 마크(4)의 상기 중심선에 합치한 순간을 기준으로 하여 TFT 기판(8)의 이동 거리 또는 이동 시간을 계측하고, 이 이동 거리 또는 이동 시간이 미리 정해진 일정값이 되었을 때에 레이저 광 또는 자외선을 조사하면, TFT 기판(8) 위의 광 조사 목표 위치에 정확하게 레이저 광 또는 자외선을 조사시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)의 기준 위치는 마스크 패턴(2)과 일정한 위치 관계를 가지도록 형성되어 있다. 예를 들면, 본 실시 형태에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 얼라이먼트 마크(4A)는 그 기판 반송 방향에 평행한 중심선이 마스크 패턴 열(2A, 2B)의 어느 하나에 인접하는 2개의 마스크 패턴(2)의 중점 위치에 합치하도록 형성되고, 제2 얼라이먼트 마크(4B)는 그 중심 위치가 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 중심 위치에 대하여 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 거리 D1=P2/2만큼 어긋난 상태로 형성되어 있다. 따라서, 제2 얼라이먼트 마크(4B)의 기판 반송 방향에 평행한 중심선은 어느 하나의 마스크 패턴(2)의 중심에 합치하게 된다. 또한, 제3 얼라이먼트 마크(4C)는 그 중심 위치가 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 중심 위치에 대하여 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 거리 D2=mP2/4 (m은 기수)만큼 어긋난 상태로 형성되어 있다. 따라서, 제3 얼라이먼트 마크(4C)의 기판 반송 방향에 평행한 중심선은 어느 하나의 마스크 패턴(2)의 중심으로부터 기판 반송 방향과 교차 방향에 P2/4만큼 어긋난 위치에 합치하게 된다.
또한, 상기 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C) 중에서, 선택된 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와 TFT 기판(8)에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크(4)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)은 각각 상기 픽셀(5)의 기판 반송 방향과 평행한 중심선에 약 합치하도록 배치되어 있다. 따라서, 각 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)를 사용하여 포토마스크(1)와 TFT 기판(8)의 위치맞춤이 이루어진 상태에 있어서, 각 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)의 상기 한 쌍의 세선(4a, 4b)은 각각 픽셀(5)의 기판 반송 방향에 평행한 좌우의 가장자리로부터 충분히 떨어진 픽셀(5)의 약 중심선 위에 위치하게 되기 때문에, 픽셀(5)의 가장자리를 따라서 설치된 데이터선(6)과 간섭하지 않고, 상기 세선(4a, 4b)의 검출이 용이하게 된다. 그러므로, 각 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)의 기준 위치의 산출이 용이하게 된다.
또한, 각 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)의 기준 위치는 한 쌍의 세선(4a, 4b)사이의 중점 위치에 한정되는 것은 아니며, 상기 한 쌍의 세선(4a, 4b) 사이를 일정한 비율로 내분하는 위치에 정하여도 좋고, 또는 한 쌍의 세선(4a, 4b)의 어느 한쪽을 기준 위치로서 정하여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 마스크 패턴(2)에 대응시켜 TFT 기판(8) 측에 마이크로렌즈(3)를 설치하였을 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 마이크로렌즈(3)는 없어도 좋다. 본 발명의 포토마스크(1)를 레이저 어닐링용으로서 사용하는 경우에는 레이저 에너지를 집광할 수 있으므로 마이크로렌즈(3)를 설치하는 것이 효과적이다. 또한, 노광용으로서 사용하는 경우에는 마이크로렌즈(3)는 반드시 필요한 것은 아니다. 그러나, 마이크로렌즈(3)를 설치하였을 때에는, 기판 위에 마스크 패턴(2)을 축소 투영할 수 있고, 노광 패턴의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 2열의 마스크 패턴 열(2A, 2B)을 설치하였을 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 마스크 패턴 열은 1열이어도 좋고 3열 이상으로 하여도 좋다.
다음으로, 본 발명에 의한 포토마스크(1)를 사용한 레이저 어닐링 장치에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 일부 단면 정면도이다. 이 레이저 어닐링 장치는 표면에 복수의 픽셀(5)이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 화살표 A 방향으로 반송되고 있는, 예를 들면 TFT 기판(8)과, 이 TFT 기판(8)에 대향 배치된 포토마스크(1)와의 위치맞춤을 하여 TFT 기판(8) 위의 복수의 위치에 레이저 광(21)을 선택적으로 조사하고, TFT 기판(8)에 형성된 아몰퍼스 실리콘의 박막을 어닐링하여 폴리실리콘화함으로써, 반송 수단(13)과 레이저 광원(14)과, 커플링 광학계(15)와, 마스크 스테이지(16)와, 라인 카메라(17)와, 얼라이먼트 수단(18)과, 제어 수단(19)을 구비하여 구성되어 있다.
상기 반송 수단(13)은 윗면에 TFT 기판(8)을 재치하여, 예를 들면 도 3에 나타내는 화살표 A 방향으로 일정 속도로 반송하는 것으로, 윗면에 기체를 분출하는 다수의 분출 구멍과 기체를 흡인하는 다수의 흡인 구멍을 가진 에어 스테이지(20)를 구비하고, 기체의 분출과 흡인과의 균형에 의하여 TFT 기판(8)을 에어 스테이지(20) 위에 일정량만큼 띄운 상태로, 도시를 생략한 반송 롤러에 의하여 TFT 기판(8)의 양단 가장자리를 파지하여 반송하게 되어 있고, 도시를 생략한 위치 센서나 속도 센서를 구비하고 있다.
상기 반송 수단(13)의 윗쪽에는 레이저 광원(14)이 설치되어 있다. 이 레이저 광원(14)은 예를 들면 파장이 308 nm 또는 353 nm인 레이저 광(21)을 예를 들면 50 Hz의 반복 주기로 방사하는 엑시머 레이저이다.
상기 레이저 광원(14)으로부터 방사되는 레이저 광(21)의 광로 위에는 커플링 광학계(15)가 설치되어 있다. 이 커플링 광학계(15)는 레이저 광(21)의 광다발의 지름을 확장하는 동시에, 광다발의 횡단면 내의 강도 분포를 균일하게 하여 포토마스크(1)에 조사시키는 것으로, 예를 들면 복수의 플라이아이렌즈나 복수의 콘덴서 렌즈를 구비하여 구성되어 있다.
상기 커플링 광학계(15)의 레이저 광(21)의 진행 방향 하류측에는 마스크 스테이지(16)가 설치되어 있다. 이 마스크 스테이지(16)는 TFT 기판(8)에 대하여 근접 대향시켜 포토마스크(1)를 유지하는 것으로, 중앙부에 개구부(22)를 형성하여, 포토마스크(1)의 주연부를 파지하게 되어 있다. 또한, 예를 들면 모터 등의 구동 수단(23)에 의하여, 도 3에 나타내는 화살표 B, C 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다.
상기 마스크 스테이지(16)에 유지된 포토마스크(1)의 제1 내지 제3 관찰창 (12A 내지 12C) 중에서, 하나의 관찰창 (도 3에 있어서는 제2 관찰창 12B)에 대향시켜 반송 수단(13)측에는 라인 카메라(17)가 설치되어 있다. 이 라인 카메라(17)는 TFT 기판(8)을 아래로부터 투과하여 그 표면 및 포토마스크(1)의 얼라이먼트 마크(4)를 촬상하여, 그러한 일차원 화상을 출력하는 것으로, 복수의 수광소자를 일직선으로 배열하여 형성한 가늘고 긴 형태의 수광부(24)(도 5 참조)를 구비하고, 이 수광부(24)의 길이방향 중심축을 상기 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C) 중에서 선택된 얼라이먼트 마크(4) (도 3에 있어서는, 제2 얼라이먼트 마크(4B)를 선택하였을 경우를 도시한다)의 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 합치시켜서 배치되어 있다.
또한, 라인 카메라(17)에 대향하여 마스크 스테이지(16)의 윗쪽에는 조명용 광원(25)이 설치되어 있고, 라인 카메라(17)의 촬상 위치를 조명할 수 있게 되어 있다.
상기 마스크 스테이지(16)를 기판 반송 방향과 교차 방향으로 이동 가능하게 얼라이먼트 수단(18)이 설치되어 있다. 이 얼라이먼트 수단(18)은 TFT 기판(8)과 포토마스크(1)와의 위치맞춤을 하기 위한 것으로, 예를 들면 리니어모터, 전자 액추에이터, 또는 레일 및 모터 등에 의하여 구성되어 있다.
상기 반송 수단(13), 레이저 광원(14), 마스크 스테이지(16), 라인 카메라(17) 및 얼라이먼트 수단(18)에 결선하여 제어 수단(19)이 설치되어 있다. 이 제어 수단(19)은 TFT 기판(8) 위에 미리 설정된 복수의 어닐링 목표 위치에 따라 포토마스크(1)를 기판 반송 방향으로 이동시켜, 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C) 중에서 하나의 얼라이먼트 마크(4)를 선택하여, 이 하나의 얼라이먼트 마크(4)와 TFT 기판(8) 위에 미리 설정된 기준 위치와의 위치맞춤을 행한 후, 포토마스크(1)에 레이저 광(21)을 조사시켜서 기판 위의 복수의 어닐링 목표 위치를 어닐링 처리시키는 것으로, 도 4에 도시하는 바와 같이 화상 처리부(26)와, 메모리(27)와, 연산부(28)와, 반송 수단 구동 컨트롤러(29)와, 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(30)와, 얼라이먼트 수단 구동 컨트롤러(31)와, 레이저 광원 구동 컨트롤러(32)와, 제어부(33)를 구비하고 있다.
이때, 화상 처리부(26)는 라인 카메라(17)에 의하여 촬상된 일차원 화상을 리얼타임 처리하여 라인 카메라(17)의 가늘고 긴 형태의 수광부(24)의 길이 방향에 있어서의 휘도 변화를 검출하고, TFT 기판(8)의 데이터선(6)에 설정된 기준 위치 및 포토마스크(1)의 얼라이먼트 마크(4)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)의 위치를 검출하는 동시에, 라인 카메라(17)의 출력에 있어서의 기판 반송 방향의 휘도 변화로부터 TFT 기판(8)의 드로우-인 마크(9)의 기판 반송 방향에 교차하는 세선(9a) (도 2 참조)을 검출하는 것이다.
또한, 메모리(27)는 포토마스크(1)에 설정된 디멘션(L2, L3) (도 1 참조), TFT 기판(8)에 설정된 디멘션(L1, P1) (도 2 참조), 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C)에 대응한 얼라이먼트의 목표값(Ds1, Ds2) 및 TFT 기판(8)의 드로우-인 마크(9)의 기판 반송 방향에 교차하는 세선(9a)이 검출되고 나서 레이저 광원(14)을 점등시키기까지 TFT 기판(8)이 이동하는 거리의 목표값(Ls)을 기억하는 동시에, 후술하는 연산부(28)에 있어서의 연산 결과를 일시적으로 기억하는 것이다. 또한, 상기 얼라이먼트의 목표값(Ds1)은 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와, 기판의 드로우-인 마크(9)의 중심 위치와의 사이의 거리의 목표값이며, 목표값(Ds2)은 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와, 기판에 설정된 기준 위치, 예를 들면 특정의 데이터선(6)의 중심 위치와의 사이의 거리의 목표값이다.
또한, 연산부(28)는 화상 처리부(26)에서 검출된 TFT 기판(8)의 기준 위치와 포토마스크(1)에 있어서의 선택된 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와의 사이의 거리(D)를 연산하는 동시에, 반송 수단(13)의 위치 센서의 출력에 기초하여 TFT 기판(8)의 이동 거리(L)를 연산하는 것이다.
또한, 반송 수단 구동 컨트롤러(29)는 TFT 기판(8)이 미리 정해진 속도로 반송되도록 일정 주기의 펄스에 의하여 반송 수단(13)의 구동을 제어하는 것이다.
또한, 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(30)는 마스크 스테이지(16)를 도 3에 있어서 화살표 B, C 방향으로 이동시켜 포토마스크(1)에 형성된 제1 내지 제3 얼라이먼트 마크(4A 내지 4C) 중에서 하나의 얼라이먼트 마크(4)를 선택시키기 위한 것이며, 마스크 스테이지(16)에 설치된 구동 수단(23)을 구동시키게 되어 있다.
또한, 얼라이먼트 수단 구동 컨트롤러(31)는 연산부(28)에서 연산된 TFT 기판(8)의 기준 위치와 포토마스크(1)에 있어서의 선택된 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와의 사이의 거리(D)와 메모리(27)로부터 읽어들인 얼라이먼트의 목표값(Ds1, Ds2)과 비교하여, 양자가 합치하도록 얼라이먼트 수단(18)을 구동하여 포토마스크(1)를 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 이동시키는 것이다.
또한, 레이저 광원 구동 컨트롤러(32)는 레이저 광원(14)의 점등 및 소등을 제어하는 것이다. 또한, 제어부(33)는 상기 각 구성요소가 적절하게 동작하도록 전체를 통합하여 제어하는 것이다.
다음으로, 이와 같이 구성된 레이저 어닐링 장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제어 수단(19)의 메모리(27)에 필요한 정보가 기억되어 초기 설정이 이루어진다. 또한, 마스크 스테이지(16)의 구동 수단(23)이 제어 수단(19)의 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(30)에 의하여 구동되어, 마스크 스테이지(16)가 도 3에 나타내는 화살표 B 방향으로 거리 L2만큼 이동된다. 이에 의하여, 제1 관찰창(12A)이 라인 카메라(17)의 윗쪽에 위치하게 되어, 제1 얼라이먼트 마크(4A)가 선택된다.
이 때, 라인 카메라(17)에 의하여 촬상된 일차원 화상에 기초하여 화상 처리부(26)에서 라인 카메라(17)의 가늘고 긴 형태의 수광부(24)의 길이 방향에 있어서의 휘도 변화로부터 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b) 및 기울어진 세선(4c)의 위치를 검출하고, 연산부(28)에서 세선(4a, 4c) 사이의 거리 및 세선(4c, 4b) 사이의 거리를 연산하여, 두 거리가 동일해지도록 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(30)에 의하여 마스크 스테이지(16)의 기판 반송 방향으로의 이동을 미조정(微調整)하고, 라인 카메라(17)의 수광부(24)의 길이방향 중심축과 포토마스크(1)의 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선과의 정확한 위치맞춤을 실시한다.
다음으로, 반송 수단(13)은 표면에 아몰퍼스 실리콘의 박막을 형성한 TFT 기판(8)을 도 2에 나타내는 드로우-인 마크(9)가 도 3에 화살표 A로 나타내는 기판 반송 방향 선두측이 되도록 에어 스테이지(20)의 윗면에 탑재시킨 상태로 화살표 A 방향으로 일정 속도로 반송을 개시한다.
TFT 기판(8)이 반송되고, 상기 드로우-인 마크(9)가 포토마스크(1)에 형성된 제1 관찰창(12A)의 아래쪽에 이르면 라인 카메라(17)에 의한 촬영이 개시되고, 라인 카메라(17)로부터 일정한 시간 간격으로 촬상 화상이 출력된다. 이 촬상 화상은 제어 수단(19)의 화상 처리부(26)에 입력되어 화상 처리되고, 라인 카메라(17)의 가늘고 긴 형태의 수광부(24)의 길이 방향에 있어서의 휘도 변화로부터 TFT 기판(8)의 드로우-인 마크(9)의 기판 반송 방향에 평행한 세선(9b) (도 2 참조)의 위치 및 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)의 위치가 검출된다.
연산부(28)에 있어서는, 화상 처리부(26)에서 검출된 상기 드로우-인 마크(9)의 세선(9b)의 위치 데이터와, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)의 위치 데이터에 기초하여, 상기 드로우-인 마크(9)의 상기 세선(9b)의 기판 반송 방향에 평행한 중심선과, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기준 위치 (예를 들면 중심 위치)와의 사이의 거리(D)를 연산하고, 메모리(27)에 기억된 얼라이먼트의 목표값(Ds1)과 비교한다.
다음으로, 얼라이먼트 수단 구동 컨트롤러(31)는 상기 거리(D)와 얼라이먼트의 목표값(Ds1)이 합치하도록 얼라이먼트 수단(18)을 구동 제어하여 포토마스크(1)를 도 5에 있어서 화살표 E, F 방향으로 이동하여, TFT 기판(8)과 포토마스크(1)를 사전에 위치맞춤한다.
또한, 화상 처리부(26)에 있어서는 라인 카메라(17)에 의하여 촬상된 일차원 화상을 처리하고, 기판 반송 방향에 따른 휘도 변화로부터 드로우-인 마크(9)의 기판 반송 방향과 교차하는 세선(9a)을 검출한다. 또한, 연산부(28)에 있어서는 반송 수단(13)에 설치된 위치 센서의 출력에 기초하여 상기 세선(9a)을 검출하고나서 TFT 기판(8)이 이동하는 거리(L)를 연산하고, 이 거리(L)와 메모리(27)에 기억된 TFT 기판(8)의 이동 거리의 목표값 Ls (본 실시 형태에 있어서는 Ls=L1＋L3)을 비교하여, 양자가 합치하여 도 6에 도시하는 바와 같이, TFT 기판(8)의 복수의 데이터선(6)과 복수의 게이트선(7)과의 교차부가 포토마스크(1)의 복수의 마스크 패턴(2)의 중심과 합치하면, 레이저 광원(14)의 점등 지령을 레이저 광원 구동 컨트롤러(32)에 출력한다.
레이저 광원 구동 컨트롤러(32)는 상기 점등 지령을 받으면 레이저 광원(14)을 일정 시간 점등시킨다. 이에 의하여, 도 7에 도시하는 바와 같이 포토마스크(1)의 마이크로렌즈(3)에 의하여 레이저 광(21)이 TFT 기판(8)의 데이터선(6)과 게이트선(7)과의 교차부에 집광되고, 이 교차부의 아몰퍼스 실리콘막이 어닐링 처리되어 폴리실리콘화된다.
이후, 전술한 바와 같이 하여 라인 카메라(17)로 촬상되는 촬상 화상에 기초하여, 예를 들면 라인 카메라(17)의 수광부(24)에 미리 정해진 기준 위치에 근접한 TFT 기판(8)의 데이터선(6)이 특정의 데이터선(6)으로서 선택되고, 이 특정의 데이터선(6)의 위치 및 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)의 위치가 검출된다. 또한, 이 특정의 데이터선(6)의 중심선과 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기준 위치 (예를 들면 중심 위치)와의 사이의 거리(D)를 연산하고, 이 거리(D)가 메모리(27)에 기억된 얼라이먼트의 목표값(Ds2)과 합치하도록 얼라이먼트 수단(18)을 구동하여 포토마스크(1)를 도 6에 나타내는 화살표 E, F 방향으로 이동시켜, TFT 기판(8)과 포토마스크(1)와의 위치맞춤을 한다. 이에 의하여, 이동 중인 TFT 기판(8)에 대하여 포토마스크(1)를 추종시킬 수 있다.
이 경우, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)은 TFT 기판(8)의 픽셀(5)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 평행한 양 가장자리로부터 가장 떨어진 화살표 A 방향에 평행한 중심선 위에 위치한다. 따라서, 상기 한 쌍의 세선(4a, 4b)은 픽셀(5)의 상기 가장자리를 따라서 설치된 데이터선(6)과 간섭하지 않고, 용이하게 검출하는 것이 가능해진다. 그러므로, 제1 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치의 산출이 용이하게 되어, 포토마스크(1)를 이동 중인 TFT 기판(8)에 정확하게 추종시킬 수 있다.
이와 같이 하여, 포토마스크(1)를 이동 중인 TFT 기판(8)에 추종시키면서, TFT 기판(8)이 2P1 (P1은 픽셀(5)의 기판 반송 방향의 배열 피치)만큼 이동할 때마다 레이저 광원 구동 컨트롤러(32)에 의하여 레이저 광원(14)을 일정 시간 점등시킨다. 이에 의하여, TFT 기판(8) 위의 모든 어닐링 목표 위치(34)의 아몰퍼스 실리콘막을 어닐링 처리하여 폴리실리콘화할 수 있다.
다음으로, 어닐링 목표 위치(34)가 다른 TFT 기판(8)에 대하여, 동일한 포토마스크(1)를 사용하여 레이저 어닐링 처리를 실시하는 경우에 대하여 설명한다.
이 경우, 픽셀(5)의 상기 어닐링 목표 위치(34)가, 도 8에 도시하는 바와 같이 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 평행한 중심선에 합치하는 게이트선(7) 위의 위치일 때에는 포토마스크(1)를 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 교차 방향에 동일한 방향에의 픽셀(5)의 배열 피치 P2의 반 피치 (P2/2)만큼 이동해주면 좋다.
그러나, 이 경우, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)이 TFT 기판(8)의 데이터선(6)과 간섭해버리기 때문에, 라인 카메라(17)로 상기 세선(4a, 4b)을 데이터선(6)과 분리하여 검출할 수 없다. 따라서, 제1 얼라이먼트 마크(4A)의 기준 위치를 산출하지 못하고, 포토마스크(1)를 이동 중인 TFT 기판(8)에 추종시킬 수 없다.
이에, 이와 같은 경우, 본 발명에 있어서는 마스크 스테이지 구동 컨트롤러(30)에 의하여 구동 수단(23)을 구동하여 마스크 스테이지(16)를 도 3에 나타내는 화살표 C 방향으로 거리 L2만큼 이동시키고, 라인 카메라(17)에 의하여 검출하는 얼라이먼트 마크(4)를 제1 얼라이먼트 마크(4A)로부터 제2 얼라이먼트 마크(4B)로 바꾼다다. 이 때, 제2 얼라이먼트 마크(4B)는 제1 얼라이먼트 마크(4A)를 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 교차하는 방향으로 D1=P2/2만큼 어긋나게 하여 설치한 것이므로, 제2 얼라이먼트 마크(4B)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)은, 도 8에 도시하는 바와 같이 픽셀(5)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 평행한 중심선 위에 위치하게 되어, 제2 얼라이먼트 마크(4B)의 검출이 용이해진다. 따라서, 제2 얼라이먼트 마크(4B)를 사용하여 포토마스크(1)를 이동 중인 TFT 기판(8)에 추종시킬 수 있고, 동일한 포토마스크(1)를 사용하여 어닐링 목표 위치(34)가 다른 TFT 기판(8)에 대하여도 위치 정밀도 높게 어닐링 처리를 행할 수 있다.
또한, 상기 어느 어닐링 목표 위치(34)와도 다른 목표 위치를 어닐링 처리하는 경우에는 해당 목표 위치에 대응시켜 포토마스크(1)에 형성된 제3 얼라이먼트 마크(4C)를 선택하면 된다. 이 경우에도, TFT 기판(8)과 포토마스크(1)와의 위치맞춤이 된 상태에 있어서, 제3 얼라이먼트 마크(4C)의 한 쌍의 세선(4a, 4b)이 픽셀(5)의 기판 반송 방향에 평행한 양 가장자리로부터 떨어진 픽셀(5)의 중간에 위치하기 때문에, 한 쌍의 세선(4a, 4b)과 데이터선(6)이 간섭하지 않고, 제3 얼라이먼트 마크(4C)의 검출이 용이하게 되어, 포토마스크(1)를 이동 중인 TFT 기판(8)에 추종시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 기판이 TFT 기판(8)인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 기판은 기판 위의 복수의 위치에 레이저 광(21)을 조사하여 표면에 피착된 박막을 어닐링 처리하고자 하는 것이면 어떤 것이어도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 포토마스크(1)를 레이저 어닐링 장치에 적용하였을 경우에 대하여 설명하였지만, 레이저 어닐링 장치에 한정되는 것은 아니며, 기판 위에 도포된 감광재를 노광하는 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 상기 레이저 어닐링 장치의 레이저 광원(14)을 자외선을 방사하는 크세논 램프, 초고압 수은 램프, 또는 자외선 방사의 레이저 광원으로 이루어지는 노광용 광원으로 변경하여도 좋다. 이에 의하여, 기판 위에 미리 설정된 복수의 노광 목표 위치에 따라 포토마스크(1)를 기판 반송 방향으로 이동하여 복수의 얼라이먼트 마크(4) 중에서 하나의 얼라이먼트 마크(4)를 선택하고, 이 하나의 얼라이먼트 마크(4)의 기준 위치와 기판 위에 미리 설정된 기준 위치와의 위치맞춤을 한 후, 포토마스크(1)에 자외선을 조사하여 기판 위의 복수의 노광 목표 위치를 노광할 수 있다.
이 경우, 포토마스크(1)의 마스크 패턴 열을 복수 열로 형성하고, 기판 반송 방향 선두측의 노광 목표 위치가 포토마스크(1)의 복수의 마스크 패턴 열 중에서, 기판 반송 방향 앞쪽의 마스크 패턴 열의 각 마스크 패턴(2)에 합치하였을 때에 자외선을 일정 시간 조사하는 동시에, 그 후 기판이 마스크 패턴(2)의 기판 반송 방향의 배열 피치(P1)와 동일한 거리만큼 이동할 때마다 자외선을 일정 시간 조사하도록 하면, 상기 노광 목표 위치를 다중 노광할 수 있다. 따라서, 노광용 광원의 파워를 낮추어 광원의 부담을 경감할 수 있어서, 광원의 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서는, 포토마스크(1)와 기판과의 위치맞춤을 할 때에, 포토마스크(1)측을 기판 반송 방향과 교차 방향으로 이동하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 기판측을 이동하여도 좋고, 포토마스크(1)와 기판 양측을 모두 이동하여도 된다.
1: 포토마스크
2: 마스크 패턴
3: 마이크로렌즈
4: 얼라이먼트 마크
4A: 제1 얼라이먼트 마크
4B: 제2 얼라이먼트 마크
4C: 제3 얼라이먼트 마크
4a, 4b, 4c: 얼라이먼트 마크의 세선
5: 픽셀 (기판에 형성된 패턴)
8: TFT 기판 (기판)
16: 마스크 스테이지
17: 라인 카메라
18: 얼라이먼트 수단

Claims (10)

  1. 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판 위의 복수의 위치에 광을 선택적으로 조사시키는 포토마스크로서,
    상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과,
    상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고, 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루어, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 미리 정해진 거리만 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를
    형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 형성된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 합치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복수의 마스크 패턴은 기판 반송 방향 및 그 교차 방향에 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  5. 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되어 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판과, 이 기판에 대향 배치된 포토마스크와의 위치맞춤을 하고, 상기 기판 위의 복수의 위치에 레이저 광을 선택적으로 조사하여, 상기 기판에 형성된 박막을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치로서,
    상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 레이저 광을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고, 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루며, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향에 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를 형성한 포토마스크를 유지하는 동시에, 상기 포토마스크를 기판 반송 방향으로 이동시켜 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 하나의 얼라이먼트 마크를 선택 가능하게 한 마스크 스테이지와,
    상기 포토마스크의 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 상기 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 세선 형태의 수광부의 길이방향 중심축을 합치시켜서 배치된 라인 카메라와,
    상기 선택된 얼라이먼트 마크의 기준 위치와, 상기 기판에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계되도록 상기 기판과 상기 포토마스크를 상기 기판 반송 방향과 교차 방향으로 상대적으로 이동하는 얼라이먼트 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 포토마스크에 설치된 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 합치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 포토마스크는 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  8. 표면에 복수의 패턴이 일정한 배열 피치로 매트릭스상으로 형성되고, 일정한 방향으로 반송되고 있는 기판과, 이 기판에 대향 배치된 포토마스크와의 위치맞춤을 하여 상기 기판 위의 복수의 위치에 자외선을 선택적으로 조사하고, 상기 기판 위에 도포된 감광재를 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판의 반송 방향과 교차하는 방향에 일정한 배열 피치로 형성되어 자외선을 통과시키는 복수의 마스크 패턴과, 상기 기판 위에 형성된 복수의 패턴의 기판 반송 방향과 교차 방향의 배열 피치의 정수배와 동일한 간격을 가지고, 상기 기판 반송 방향에 평행하게 형성된 한 쌍의 세선을 구비한 구조를 이루며, 상기 복수의 마스크 패턴에 대하여 상기 기판 반송 방향과 반대쪽의 위치에 기판 반송 방향으로 서로 일정 거리 떨어져서 배치되는 동시에, 상기 한 쌍의 세선 사이에 미리 설정된 기준 위치가 상기 기판 반송 방향과 교차하는 방향에 미리 정해진 거리만큼 서로 어긋난 상태로 형성된 복수의 얼라이먼트 마크를 형성한 포토마스크를 유지하는 동시에, 상기 포토마스크를 기판 반송 방향으로 이동시켜 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 하나의 얼라이먼트 마크를 선택 가능하게 한 마스크 스테이지와, 상기 포토마스크의 복수의 얼라이먼트 마크 중에서 선택된 얼라이먼트 마크의 상기 기판 반송 방향과 교차 방향의 중심선에 세선 형태의 수광부의 길이방향 중심축을 합치시켜서 배치된 라인 카메라와,
    상기 선택된 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 미리 설정된 기준 위치와의 위치 관계가 미리 정해진 관계가 되도록 상기 기판과 상기 포토마스크를 상기 기판 반송 방향과 교차 방향으로 상대적으로 이동하는 얼라이먼트 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 포토마스크에 설치된 상기 복수의 얼라이먼트 마크 중에서, 선택된 하나의 얼라이먼트 마크의 기준 위치와 상기 기판에 설정된 기준 위치가 위치맞춤된 상태에 있어서, 상기 선택된 얼라이먼트 마크의 한 쌍의 세선은 상기 기판에 설치된 픽셀의 기판 반송 방향에 평행한 중심선에 합치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 포토마스크는 상기 각 마스크 패턴에 대응하여 상기 기판측에 복수의 마이크로렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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