(57)【要約】【課題】基板とマスクの露光ギャップを監視するプロキシミティ露光機を提供する。【解決手段】フォトマスクと基板を微小間隔まで接近させた状態で露光を行なうプロキシミティ露光装置であって、ステージ２０と、フォトマスク押さえバー２４と、露光ギャップセンサー２３と、基板位置検出センサー２５ａ−１、２５ｂ−１と、制御部と、を備え、基板２２を載置したステージ２０を上昇させながら、フォトマスク押さえバー２４で押えられたフォトマスク２１と基板２２の四隅のギャップの大きさを露光ギャップセンサー２３で測定し、設定された露光ギャップに達した後、ステージ２０の上昇を停め、更にフォトマスク２１と基板２２の中央部のギャップの大きさを基板位置検出センサー２５ａ−１、２５ｂ−１で監視し、制御部は所定のギャップになったタイミングで露光する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクと基板を微小間隔まで接近させた状態で露光を行なうプロキシミティ露光機であって、
ステージと、フォトマスク押さえバーと、露光ギャップセンサーと、基板位置検出センサーと、制御部と、を備え、
基板を載置したステージを上昇させながら、フォトマスク押さえバーで押えられたフォトマスクと基板の四隅のギャップの大きさを露光ギャップセンサーで測定し、設定された露光ギャップに達した後、ステージの上昇を停め、更にフォトマスクと基板の中央部のギャップの大きさを基板位置検出センサーで監視し、制御部は所定のギャップになったタイミングで露光することを特徴とするプロキシミティ露光機。
【請求項２】
基板位置検出センサーは、複数個設けられ、複数箇所の基板位置を検出することによって露光ギャップを監視することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光機。
【請求項３】
基板位置検出センサーは、フォトマスク面と平行に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロキシミティ露光機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマスクとガラス基板を微小間隔まで接近させた状態で露光を行なういわゆるプロキシミティ露光機で、詳細にはカラーフィルタを製造する工程でガラス基板にレジストを塗布し、パターンニングされたフォトマスクを用いて露光する場合に使用されるプロキシミティ露光機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に基板の例としてカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す。カラーフィルタ１は、透明なガラス基板（以下、基板）２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ  Ｓｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。
【０００３】
上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法を用いることが知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法による製造工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、前処理として基板を洗浄処理する工程（Ｃ１）、基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ２）、基板を洗浄処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ４）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ５）、着色フォトレジストを露光処理する工程（Ｃ６）、現像処理する工程（Ｃ７）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ８）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ９）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ１０）がこの順に行われ製造される。
【０００４】
例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、基板を洗浄処理する工程（Ｃ３）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ８）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色フォトレジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。
【０００５】
上記ＢＭ形成工程（Ｃ２）における露光工程、着色フォトレジストを露光処理する工程（Ｃ６）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ１０）では、基板上にレジストを焼き付けてパターンを形成する。
【０００６】
図３はこの場合の露光に用いられる方法の一例でプロキシミティ方式の露光装置を示す図で、表面にレジストを塗布した基板に対してフォトマスク（以下、マスク）を介して紫外線を照射する事で、任意のパターンのレジスト表面を感光させるものである。プロキシミティ方式の露光装置は、高圧水銀灯等を用いた露光ランプから発した照明光（紫外線）をインテグレーターレンズ（複眼レンズ）光路の断面内での光量の差が低減された後、コリメーションミラーを経ることで光はほぼ平行光となり、ステージに載置した基板にマスクを介して露光するものである。マスクは露光ギャップ分だけ基板から浮いた状態で露光される。
【０００７】
この露光方法は投影露光方法に比べると、複雑なレンズ系や高精度なステージを必要としないので低コスト化しやすく、またコンタクト露光方法と比べると、マスクと基板が直接接触しないので感光剤の剥がれによる不良が発生しにくいという長所を持っている。
【０００８】
プロキシミティ方式により製造されるカラーフィルタにおける素子寸法（ブラックマトリクスやＲＧＢの画素寸法）は、露光ギャップ（マスクと基板の距離）と大きく関係している。
【０００９】
即ち使用するレジストが、例えばネガタイプの場合には、光の回折の影響によって、露光ギャップが大きい時には寸法が大きく、露光ギャップが小さい時には寸法が小さくなるという特徴を持つためである。そのために画素寸法を目的の大きさにするために、露光ギャップの制御が必要となってくる。
【００１０】
図４に露光ギャップ制御の方法の一例を示す。予め、ステージ１０を下降させておき、ステージ１０とマスク１１の間に、基板１２をセットする。次に、ステージ１０が、目的の露光ギャップまで上昇し、この時、目的の露光ギャップまで達しているかどうかを、四隅に設けられた光学的にギャップを読み取る露光ギャップセンサー１３によって読み取り、露光ギャップの制御を行う。露光ギャップを制御した後、露光を行う。
【００１１】
この際に用いられる露光ギャップセンサー１３は、図５に示すようにマスク１１へ光を斜めに照射する投光部１３ａと、投光部から照射されてマスク１１の下面で反射された光１３ｂ、及び投光部１３ａから照射されて基板１２の表面で反射された光１３ｃをレンズ１３ｄを介した後に受光する受光部１３ｅと、を有し、受光部１３ｅで受光した各光の位置から、マスク１１と基板１２とのギャップを検出する。投光部１３ａからマスク１１へ照射された光は、その一部がマスク１１の上面で反射され、一部がマスク１１の内部へ透過する。マスク１１の内部へ透過した光は、その一部がマスク１１の下面で反射され、一部がマスク１１の下面から基板１２の表面へ照射される。基板１２の表面へ照射された光は、その一部が基板１２の表面で反射され、一部が基板１２の内部へ透過する。露光ギャップセンサーの受光部１３ｅは、マスク１１の下面で反射された光１３ｂ及び基板の表面で反射された光１３ｃを、結像レンズ１３ｄで集光して、受光器１３ｅの受光面に結像させる。このようにしてマスクと基板のギャップが読み取られる。
【００１２】
上記従来の露光ギャップ制御では、実際に基板１２が露光される時に、特にガラス中央部と端部の露光ギャップに大きな差が出てしまう可能性がある。図６にその理由を説明する図を示す。
【００１３】
ステージ１０が目的の露光ギャップまで上昇する際（図６（ａ））、マスク１１の中央部分が、ステージ上昇による空気圧を受け、上方に凸状に撓んでしまう（図６（ｂ））。これによりマスク１１がマスク押さえバー１４によって支持されているマスク端辺部分と、マスク中央部とでは露光ギャップの差が生じる。そこで撓みがなくなるまで待機し、撓みがなくなったタイミング（図６（ｃ））で露光を行う。
【００１４】
しかしながら、実際の撓みを監視しているわけではないので、露光タイミングにはばらつきがあるために、基板１２の中央部と端部では露光ギャップの差の影響を受け、画素寸法のバラつきが生じてしまうという問題があった。
【００１５】
また、基板が入った状態での、露光ギャップの監視は、四隅でのみ行っているため、中央部の露光ギャップを監視することが出来ないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−２０４３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで本発明は上記問題に鑑みて、基板とマスクの露光ギャップを監視するプロキシミティ露光機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】
【００１８】
そこで本発明の請求項１に記載の発明は、
フォトマスクと基板を微小間隔まで接近させた状態で露光を行なうプロキシミティ露光機であって、
ステージと、フォトマスク押さえバーと、露光ギャップセンサーと、基板位置検出センサーと、制御部と、を備え、
基板を載置したステージを上昇させながら、フォトマスク押さえバーで押えられたフォトマスクと基板の四隅のギャップの大きさを露光ギャップセンサーで測定し、設定された露光ギャップに達した後、ステージの上昇を停め、更にフォトマスクと基板の中央部のギャップの大きさを基板位置検出センサーで監視し、制御部は所定のギャップになったタイミングで露光することを特徴とするプロキシミティ露光機である。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明は、
基板位置検出センサーは、複数個設けられ、複数箇所の基板位置を検出することによって露光ギャップを監視することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光機である。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の発明は、
基板位置検出センサーは、フォトマスク面と平行に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロキシミティ露光機である。
【発明の効果】
【００２１】
露光ギャップを監視することで、目的の露光ギャップのタイミングで露光が可能となる。これより、フォトマスク内の露光ギャップ差が小さくなり、露光ギャップの変動によるカラーフィルタの画素寸法ばらつきを小さくすることが出来る。
【００２２】
基板を載置するステージ面が傾いて上昇した場合であっても、複数個設けられた基板位置検出センサーで複数箇所の露光ギャップを監視することで、基板面内のフォトマスクとの露光ギャップ差が小さくなり、露光ギャップの変動によるカラーフィルタの寸法バラつきを小さくすることが出来る。
【００２３】
ギャップの変化量の監視を基板の位置を監視することによって行うことが出来るため、従来のようなギャップの変化量監視のためにマスクに設置する測定用パターンを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す図。
【図２】フォトリソグラフィー法によるＣＦ基板製造工程を示すフロー図。
【図３】従来のプロキシミティ方式の露光装置を示す図。
【図４】露光ギャップ制御の方法の一例を示す図。
【図５】ギャップセンサーを示す図。
【図６】従来の露光ギャップ制御を示す図。（ａ）はステージが目的の露光ギャップまで上昇する場合を示す図。（ｂ）はマスクの中央部分が、上方に凸状に撓んでしまうことを示す図。（ｃ）は撓みがなくなったタイミングで露光を行うことを示す図。
【図７】本発明のプロキシミティ露光機の概略構成の一例を示す図。
【図８】基板の中央部が凸状に撓んでしまうことを示す図。
【図９】本発明のプロキシミティ露光機の基板位置検出センサーを説明するための図。（ａ）は基板位置検出センサーの発光素子を示す図。（ｂ）は基板位置検出センサーが凸状に撓んだ中央部が露光ギャップに達した場合、基板の裏面のエッジを検出することを示す図。
【図１０】本発明に係る基板の中央部からずれた部分が上方に凸状に撓んでしまうことを示す図。
【図１１】基板位置検出センサーの設置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明のプロキシミティ露光機を実施するための形態を説明する。
【００２６】
図７は本発明のプロキシミティ露光機の概略構成の一例を示す図である。図７に示されるプロキシミティ露光機は、ステージ２０と、マスク押さえバー２４と、露光ギャップセンサー２３と、基板位置検出センサー２５ａ−１、２５ｂ−１と、図示しない制御部と、を備えている。
【００２７】
ステージ２０は、レジスト（例えばＢＭ用レジストや着色用レジスト）が塗布され、乾燥された基板２２を載置するもので、矢印２６の方向に上昇する。
【００２８】
マスク２１はフォトマスク押さえバー２４によって対向する２つの端辺部が押えられている。
【００２９】
ステージ２０が矢印２６の方向に上昇した場合、基板２２の四隅とマスク２１の露光ギャップの大きさが露光ギャップセンサー２３で測定される。ステージ２３はその四隅が独立して上昇する機構を備えており、また露光ギャップセンサー２３は基板２１の四隅の上方に設けられているため、基板２２の四隅は設定された露光ギャップの位置に保たれる。
【００３０】
設定される露光ギャップの大きさは例えば１００μｍ±３０μｍのように、許容範囲を持って設定される。露光ギャップは、露光対象によって変更される。
【００３１】
ステージ２０が矢印２６の方向に上昇する場合に図８で示すように、基板２２の中央部が凸状に撓んでしまうため、基板２２の四隅と中央部では、ギャップの大きさが一様ではない。このため従来のプロキシミティ露光機では、基板の四隅のギャップを測定し設定したギャップになった後に、基板２２の中央部の撓みがなくなるまで、ある時間を経過させ、その後に露光を行っていた。しかしながら時間経過が短い場合には、凸状の撓みはなくなっておらず、逆に長すぎた場合には凹状に撓んでしまうため、基板２２の面内で露光ギャップのばらつきが発生していた。
【００３２】
そこで本発明のプロキシミティ露光機では、基板位置検出センサー２５ａ−１、２５ｂ−１を備えている（図７）。基板位置検出センサーは図９（ａ）に示すように微小スポット光２５ｃ−１を発する図示しない発光素子２５ａ−１と微小スポット光を受光する受光センサー２５ｂ−１で構成されている。
【００３３】
基板位置検出センサー（２５ａ−１、２５ｂ−１）は、基板２２の露光ギャップ位置で、フォトマスク面と平行に設けられ、凸状に撓んだ中央部が露光ギャップに達した場合、基板２２の裏面のエッジを検出する（図９（ｂ））。検出したタイミングで露光が行われる。尚、基板位置検出センサーは基板の裏面のエッジを検知した後、更に微小スポット光の受光量によって基板の位置（撓みがなくなる基板のエッジを検知した後の基板の位置）を微小スポット光の受光量に応じて検知出来るセンサーが望ましい。
【００３４】
制御部は基板位置検出センサーである、（２５ａ−１、２５ｂ−１）によって露光ギャップが設定された範囲内であることを検出した場合に露光するように制御するものである。
【００３５】
上記図８では、ステージ２０が矢印２６の方向に上昇する場合に基板２２の中央部が凸状に撓むことを示したが、図１０に示すようにステージ２０に載置された基板２２が水平状態で上昇せずにわずかに傾いて上昇した場合には、基板２２の中央部からずれた部分が上方に凸状に撓んでしまう。このため本発明では、更に図１１に示すように基板位置検出センサーとして（２５ａ−１、２５ｂ−１）のほかに、（２５ａ−２、２５ｂ−２）及び（２５ａ−３、２５ｂ−３）を設けている。
【００３６】
こうすることによって基板２２の全面が露光ギャップの許容範囲にあるタイミングで露光するように制御部で制御することが可能となる。
【００３７】
本発明によるプロキシミティ露光機によって露光する場合の手順を図７を用いてＢＭパターンを露光する場合を例として説明する。
【００３８】
先ず、目的とする露光ギャップを１００μｍ±３０μｍとし、制御部に設定範囲の設定を行う。次に、ＢＭレジストが塗布され露光前の処理を施した基板２２を、ステージ２０にセットする。その後ステージ２０が上昇し、４隅の露光ギャップセンサー２３を用いて、端面部分の露光ギャップの制御が行われる。こうして四隅の露光ギャップが、すべて目的とする露光ギャップ内に収められる。
【００３９】
しかし、この時点では基板２２は上方に凸状に撓んでいるため、基板中央部の基板位置検出センサー（２５ａ−１、２５ｂ−１）は、ＯＦＦのままである（露光ギャップが１００μｍ±３０μｍの範囲に入っていない）ため、露光は開始されない。
【００４０】
ある時間を経過させた後、凸状の撓みがなくなり基板中央部の基板位置検出センサー（２５ａ−１、２５ｂ−１）は基板２２の裏面のエッジを検知し、このタイミングで、露光が開始される。
【００４１】
上記説明ではカラーフィルタの場合を例示したが、これに限定されることはなくマスクのパターンを基板に露光する場合のプロキシミティ露光機に広く適用することが出来る。
【００４２】
このように本発明のプロキシミティ露光機によれば、基板位置センサーで凸状に撓んだ基板の撓みがなくなったことを監視し、そのタイミングで露光することが出来るので、基板の形成パターンそのものの寸法や基板面内の寸法のばらつきがなく露光することが出来る。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・カラーフィルタ
２・・・透明なガラス基板
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４−１・・・Ｒ画素
４−２・・・Ｇ画素
４−３・・・Ｂ画素
５・・・透明電極
６・・・ＰＳ
７・・・ＶＡ
１０・・・ステージ
１１・・・マスク
１２・・・基板
１３・・・ギャップセンサー
１３ａ・・・投光部
１３ｂ・・・マスクの下面で反射された光
１３ｃ・・・基板の表面で反射された光
１３ｄ・・・レンズ
１３ｅ・・・受光部
１４・・・マスク押さえバー
２０・・・ステージ
２１・・・マスク
２２・・・基板
２３・・・露光ギャップセンサー
２４・・・マスク押さえバー
２５ａ―１〜２５ａ―３・・・基板位置検出センサーの発光部
２５ｂ―１〜２５ｂ―３・・・基板位置検出センサーの受光部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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