(57)【要約】【課題】  基板を一定方向に一定速度で移動させながら、マスクの開口部から露光光を照射して、基板上にストライプ状のパターンを描画する露光装置において、基板の位置決め精度が悪いと露光開始部分と露光終了部分で不完全な露光領域が発生した。または不完全な露光領域を無くすために範囲外まで露光領域を拡大する必要があった。【解決手段】  基板上の基準パターンとマスクとの位置ずれを光学的手段で計測し、基板走査方向と基板上のパターンとの誤差角を検出して、走行遮光板ユニットの角度設定を行う手段を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送手段によって一定速度で一定方向に搬送される状態の基板に対して、露光部で連続光源からの露光光を露光光学系の光路上に設けたマスクを通して照射し、前記基板上にマスクの開口部の像を転写する露光装置において、
露光光学系のマスク面の共役面または共役面の近傍に基板の搬送と同期して移動する走行遮光手段を有し、該走行遮光手段の走行方向と前記基板の搬送方向との相対角度を、前記走行遮光部側で角度調整する手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項1に記載の露光装置において、基板上の基準パターンのパターンエッジを撮像手段で撮像して基板上の搬送方向とこれに直角な方向との角度誤差を検出して、走行遮光装置の走行方向の角度を自動調整することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
走行遮光板が、露光開始用と露光終了用の２個有し、２個の遮光板が独立に駆動することを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル用カラーフィルター等を製造する際に用いられる露光方法および露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルが家庭用テレビ用に利用され、パネルの大型化と同時に生産価格を下げる要求がパネルメーカーから求められている。液晶パネルメーカーでは、ガラス基板も大型化し、ガラス基板から取れるパネルの枚数を増やして生産効率を上げている。また、製造方法も色々な見直しを図ろうとしている。液晶パネルに使われるカラーフィルターは、顔料レジストをガラス基板に塗布し、光学的な露光方式でパターニングをして製造している。しかし、パネルサイズの大型化に伴い、フォトマスクの大型化が必要になり、マスクコストの増大が生産コストに影響を与えている。
【０００３】
そこで小型のマスクを使用してカラーフィルターを製造する方法として、特許文献１、特許文献２、特許文献３が報告されている。これらはいずれもマスク上配置された等間隔の開口部から、感光物質が塗布されたガラス基板上にストライプ状に露光され、パターン描画する方法である。ガラス基板上のブラックマトリックス（ＢＭ）を基準にして、Ｒ、Ｇ、Ｂのセルに相当する部分だけ露光し、パターンニングを行う。これらの実施例では装置構成を簡素化し、装置コストの低減を図っている。
【０００４】
またマスクとガラス基板を微小範囲同期走査して、マスクの開口部のパターンをガラス基板上に露光する方法として特許文献４が報告されている。ガラス基板上のＢＭパターンを観察して、マスクの位置をＢＭパターンに合せて露光動作を繰り返している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006-145746号公報
【特許文献２】特開2006-292919号公報
【特許文献３】特開2006-323188号公報
【特許文献４】特開2006-292955号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記露光方法の露光装置では装置構成を簡素化しているため、基板ステージの機能は走査方向に駆動する機構だけを有している。基板ステージ上に搭載されたガラス基板のブラックマトリックスのパターンを観察して、マスクステージの位置をリアルタイムに補正する方式をとっている。しかしながら、基板ステージ上に搭載されたガラス基板が、ステージの走査方向に対して傾きθが存在すると（図５（a））、露光開始部分と露光終了部分でブラックマトリックスのセルに対して不完全な部分とセルをはみ出す部分が発生する。（図５（b）のＢ部分）あるいは露光開始と終了部分に露光範囲を走査方向に長めに確保する必要がある。（図５（c）のＣ部分）図５（b）の場合パネル最端部の表示が欠陥になる。また、図５（c）の場合、パネル外周部の余裕を多めに取る必要がある。一括露光する範囲（Ｘ方向）が長くなると不完全な範囲がより大きくなり、パネル設計の制約が大きくなる問題があった。
【０００７】
あるいは、ガラス基板が基板ステージ上に搭載される際、基板ステージの走査方向との角度θの誤差がなくなるように、θ方向に回転する機構を基板ステージ上に持ち、走査方向との角度誤差を補正する手段を持たなければならず、装置構成が複雑になり、可動部の重量が重くなる問題があった。
【０００８】
また、特許文献４による従来例では、マスクが搭載するマスクステージがガラス基板が搭載する基板ステージと同期走査するため、装置構成が複雑化して装置コストが高くなる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みて、小さなマスクを使用して広い露光領域を有する基板を効率的に露光することが出来ると共に、露光する基板における所定の露光領域に正確に露光することができる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、基板搬送手段によって一定速度で一定方向に走査される状態の基板に対して、露光部で連続光源からの露光光を露光光学系の光路上に設けたマスクを通して照射し、前記基板上にマスクの開口部の像を転写する露光装置において、露光光学系のマスク面の共役面または共役面の近傍に基板の搬送と同期して移動する走行遮光手段を有し、該走行遮光手段の走行方向と前記基板の搬送方向との相対角度を、前記走行遮光部側で角度調整する手段を有する。
【００１２】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の露光装置において、基板上の基準パターンのパターンエッジを撮像手段で撮像して基板上の搬送方向とこれに直角な方向との角度誤差を検出して、走行遮光装置の走行方向の角度を自動調整する手段を有する。
【００１３】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の露光装置において、走行遮光板が露光開始用と露光終了用の２個有し、２個の遮光板が独立に駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板ステージ上に搭載された基板が、基板ステージの走査方向に対する角度誤差を持った状態に置かれても、基板に形成された基準パターンを計測し、走行遮光板の走行角度を基準パターンの角度に合わすことが出来るので、露光開始と露光終了部分で露光範囲を基板上の基準パターンの範囲と一致させることができ、正確な露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】露光装置の構成を示す図。
【図２】マスクおよび基板と走行遮光板の関係図。
【図３】露光動作を表す図。
【図４】露光動作を表すフロー図。
【図５】従来技術の説明。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の構成を示す図である。露光装置は、液晶表示用のガラス基板2（以下「基板2」という。）にマスク1の開口部を透過した光を、投影光学系3を介して照射することにより、基板2上の感光材料（本実施の形態ではカラーレジスト）に複数のストライプ状のパターンを描画する装置である。パターンが描画された基板２は、後続の別工程を経て最終的には液晶表示装置の組立部品であるカラーフィルターになる。
【００１８】
図1の露光装置において、マスク1はマスクステージ4の上に搭載され、投影光学系の光軸と直交する面にあり、かつ描画パターンの中心は光軸と一致して搭載される。マスク1には、マスク位置決め用のマーク111が左右2箇所配置され、マスクステージ4側に用意されたマスク位置決めマークとの位置合わせに用いる。例えばマスクの位置合わせは、位置合わせマークを光学的手段で観察して画像処理によるズレ量計測を行い位置合わせをする。位置決めされたマスク1はマスクステージ4上に保持される。
【００１９】
基板2上にはブラックマトリックスの格子パターン212と露光開始位置を認識するための基準マーク211が描画されている。また露光光が照射された範囲214を斜めグリッドで表している。（図2）。マスク上には基板2上のパターンを観察するためのマスク開口部113が左右に配置されて、更に描画パターンの開口部112が配置されている。
【００２０】
マスクステージ4は位置決めされたマスク1を保持し、基板が走査される方向（Y方向）と直交するする方向（X方向）と、および光軸Oを回転中心にθ方向に駆動する手段を有している。
【００２１】
投影光学系3はマスクの開口パターン112を基板2上に投影結像する光学系である。基板ステージ5は基板2を投影光学系3の結像面に保持し、基板ステージガイドおよび駆動部6によって、結像面の高さを保持した状態でＹ方向（矢印方向）に一定速度で移動する。
【００２２】
観察光学系7は、左右2個の対物レンズを持ちマスクの開口部113を通して、基板2上のブラックマトリックス用の基準パターン211または格子パターン212のエッジ213を観察し、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で画像をとる。観察照明用の光源は別途用意し、落射照明または基板ステージの下から透過する透過照明の何れかを使って観察照明する。
【００２３】
符号8から16は露光のための照明光学系の構成要素で、8は照明光を遮光するシャッター、9は走行遮光板ユニットで、遮光状態から露光状態に切替える遮光板（開始用）9Ｓと露光状態から遮光状態に切替える遮光板（終了用）9Ｅが設けられおり、夫々独立に一定方向に一定速度で移動することができる。例えばリニアモーターとリニアエンコーダーを使って正確な速度制御ができる駆動手段を備えている。 また、回転駆動手段10によって走行遮光板ユニット9を光軸を回転中心にして回転することができる。図1ではモーターと走行遮光板ユニットを歯車で連結し、モーターの回転量に比例して、走行遮光板ユニットのθ方向の角度を設定することができる。例えば、ステッピングモーターとロータリーエンコーダーを用いてユニットの回転角度を正確に設定する。
【００２４】
露光用の光源ランプ11（例えば超高圧水銀ランプ）からの光を楕円鏡12で集光させ、ミラー13、レンズ14を介して走行遮光板9Ｓ、9Ｅ面で所定の照明範囲に集光させる。さらにミラー15、レンズ16を介してマスクのパターン面に所定の範囲で均一照明される。（図2の17の範囲）
21から27は制御部の構成で、21は主制御部で演算部、記憶部をもち、以下の22から27の各装置とのデータのやり取りを行い、動作を統合して制御する。走行遮光板駆動装置22、遮光ユニットθ駆動装置24、マスクステージΔXΔθ駆動装置26、基板搬送駆動装置27は、主制御部21の指令に基づいて夫々の駆動軸に指令信号を送り、エンコーダ等の計測手段を使って目標位置からのズレをフィードバック制御している。シャッター開閉駆動装置23は主制御装置21の指令に基づいてシャッター8の開閉を行う。また、観察光学系7の画像を画像処理装置25で解析し、計算結果を主制御部に送る。
【００２５】
次に上記のように構成された露光装置の動作について説明する。露光動作を図3に、フローを図4に示す。図3はマスクと基板と走行遮光板の位置関係を示している。図1では、走行遮光板は照明系のマスクの共役面に配置されているが、図2，図3図，5では走行遮光板の遮光範囲（斜線部  9S1および9E1）をマスク面に投影した状態を表している。
【００２６】
マスクステージ４上に搭載されたマスクは、マスクステージ上のマスク合せマークと位置合せを行う。位置合せが完了したマスク１上のパターン１１２と走行遮光板9Ｓおよび9Ｅのθ方向の角度は一致し、且つ基板の搬送方向と直交する。この状態が初期状態である。（図３（ａ））
基板２が搬送され（図４  Ｓ１）、マスクの開口部１１３から基板の基準マーク２１１を観察光学系７で撮像し（図４  Ｓ２）、画像処理装置２５でデータ処理を行う。（図３（ａ）および図４  Ｓ３）
マスク開口部113に対する基板基準パターン211の傾き：  Δθ＝ｔａｎ‐1（（Ｙｌ−Ｙｒ）／Ｘｓ）
マスク開口部113に対する基板パターン211のＸ方向ずれ：  ΔＸ＝（Ｘｌ−Ｘｒ）
計算結果に基づき、マスクステージ４をΔＸ、Δθ駆動させ、基板上のパターン212とマスクの開口部112の位置が露光位置に来たとき（（Ｙ1＋Ｙ3）＊ｃｏｓθ移動したとき）に一致するようにする。（図４  Ｓ５、尚図３ではマスクステージ４のθ駆動を省略している。）同時に走行遮光板ユニット回転モーター10を駆動させて、走行遮光板ユニット９をθ駆動させ、基板上のパターン212の傾きΔθと走行遮光板のエッジが一致するようにする。（図３（ｂ）および図４  Ｓ6）基板上のブラックマトリックスのパターン212の左右両端のパターン213を観察光学系で計測しながら、基板のＸ方向のずれを計測し、マスクステージの位置を常時補正し、露光位置でマスクの開口部と基板の露光位置が一致するようにする。（図３（ｂ）〜（ｄ））
基板の基準パターン211を観察光学系で検出後、基板２が所定の距離（Ｙ1＋Ｙ3）＊ｃｏｓθ移動した時点から、走行遮光板（開始用）のエッジが一定速度で移動して、基板２上に露光光が照射を開始する。（図３（ｃ）および図４のＳ８）走行遮光板（開始用）が完全に開いて停止した状態を図３（ｄ）が示している。
【００２７】
露光開始して所定の距離＝Ｙ2＊ｃｏｓθ移動したところから、走行遮光板（終了用）９Ｅのエッジが一定速度で移動しながら露光光を遮光開始する。（図３（ｅ）および図４のＳ10）さらに走行遮光板（終了用）９Ｅが移動し完全に露光光を遮光した位置で停止する。（図３（ｆ））
その後、照明系シャッターが閉じて露光光を遮光する。更に走行遮光板ユニット９の角度θの位置を初期位置に戻し、マスクステージ４の位置を初期位置に戻す（図３（ｇ）および図４のＳ12、Ｓ13）。
【００２８】
基板２が交換されるとＳ１からＳ１３のステップを繰り返す。
【００２９】
本実施例は、マスクと共役の照明系内部に走行遮光板を配置しているが、マスクのパターン面の近傍または基板の結像面の近傍に走行遮光板を配置してもよい。
【００３０】
また、本実施例は投影光学系を介して基板上に投影するが、投影光学系がない所謂プロキシミティタイプの露光装置でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
前記実施形態の露光装置においてカラーフィルターを製造するにあたり、ブラックマトリックスＢＭを形成した基板2に、着色層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をストライプ状に形成する場合に適している。また、液晶パネルの透明薄膜電極のパターニングや、その他半導体素子の製造、フォトマスクやレチクルの製造等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
1  マスク
2  基板
3  投影光学系
4  マスクステージ
5  基板ステージ
6  基板ステージガイドおよび駆動部
7  観察光学系
8  照明系シャッター
9  走行遮光ユニット
10  走行遮光ユニット回転モーター
11  露光照明用ランプ
12  楕円鏡
13  反射ミラー
14  レンズ
15  反射ミラー
16  レンズ
17  露光照明範囲
9Ｓ  遮光板（開始用）
9Ｅ  遮光板（終了用）
O  光軸中心（回転中心）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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