(57)【要約】【課題】比較的小さい占有スペースで被露光基板の表面全体にマスクパターンを露光することのできる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１０は、ベース１２と、ベース１２の上方に配置されたマスクステージ１４と、マスクステージ１４に取り付けられたマスクホルダ１５と、マスクホルダ１５とベース１２との間に配置された基板ステージ１６と、マスクステージ１４を基板ステージ１６上の被露光基板Ｗに対して垂直な軸回りに回転させるマスクホルダ回転機構２４と、基板ステージ１６をマスクホルダ１５に保持されたマスクＭに対して垂直な軸回りに回転させる基板ステージ回転機構３０と、基板ステージ１６をマスクホルダ１５に保持されたマスクＭに対して平行な平面内で一軸方向に送り駆動する基板ステージ送り機構３２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、該ベースの上方に配置されたマスクステージと、該マスクステージに取り付けられたマスクホルダと、該マスクホルダと前記ベースとの間に配置された基板ステージと、前記マスクステージを前記基板ステージ上の被露光基板に対して垂直な軸回りに回転させるマスクホルダ回転機構と、前記基板ステージを前記マスクホルダに保持されたマスクに対して垂直な軸回りに回転させる基板ステージ回転機構と、前記マスクステージ及び前記基板ステージを前記マスクホルダに保持されたマスクに対して平行な平面内で一軸方向に送り駆動する基板ステージ送り機構と、を備えてなることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばフラットパネル型ディスプレイ装置のカラーフィルタを製造する場合に用いられる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置などのフラットパネル型ディスプレイ装置は、近年、大型化の一途を辿っている。このようなフラットパネル型ディスプレイ装置のカラーフィルタ等を製造する場合に使用される露光装置は、たとえば特許文献１に示されるように、ベースと、このベースの上方に配置されたマスクステージと、このマスクステージとベースとの間に配置された基板ステージと、この基板ステージをマスクステージに保持されたマスクに対して平行な平面内でＸ軸方向に送り駆動する基板ステージ送り機構とを備えた構成となっており、基板ステージ上に載置されたガラス基板等の被露光基板がマスクステージに保持されたマスクよりも大きい場合には、マスクに形成されたパターンを基板の表面全体に１回の露光で転写することができないため、マスクと基板との相対的な位置関係を段階的に変化させながら基板を露光するステップ露光方式が採用されている。
【０００３】
また、被露光基板の更なる大型化に対処すべく、基板ステージ送り機構として、被露光基板をＸ軸方向及びＹ軸方向の二方向に移動させるものも必要となってきている。
【特許文献１】特開２０００−３５６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばマスクＭが図７に示すような大きさであるのに対して、被露光基板Ｗ上に形成されるパターンの大きさがマスクＭの露光パターン部の６倍の大きさである場合には、マスクＭに形成されたパターンを被露光基板Ｗ上に焼き付けるためには、図中二点鎖線で示す位置まで被露光基板ＷをＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させる必要があり、被露光基板の大きさが大きくなるほど基板ステージの占有スペースが増大するという難点があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、比較的小さい占有スペースで被露光基板の表面全体にマスクパターンを露光することのできるコンパクトな露光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、ベースと、該ベースの上方に配置されたマスクステージと、該マスクステージに取り付けられたマスクホルダと、該マスクホルダと前記ベースとの間に配置された基板ステージと、前記マスクステージを前記基板ステージ上の被露光基板に対して垂直な軸回りに回転させるマスクホルダ回転機構と、前記基板ステージを前記マスクホルダに保持されたマスクに対して垂直な軸回りに回転させる基板ステージ回転機構と、前記基板ステージを前記マスクホルダに保持されたマスクに対して平行な平面内で一軸方向に送り駆動する基板ステージ送り機構と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る露光装置によれば、マスクステージを基板ステージ上の被露光基板に対して垂直な軸回りに回転させるマスクホルダ回転機構と、基板ステージをマスクホルダに保持されたマスクに対して垂直な軸回りに回転させる基板ステージ回転機構と、基板ステージをマスクホルダに保持されたマスクに対して平行な平面内で一軸方向に送り駆動するステージ送り機構とを備えたことで、例えば基板ステージをＸ軸方向、あるいはＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させてマスクパターンを露光する装置に比べ、比較的小さい占有スペースで被露光基板の表面全体にマスクパターンを露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１において、本発明の第１の実施形態に係る露光装置１０は、ベース１２、マスクステージ１４及び基板ステージ１６を備えている。上記マスクステージ１４はベース１２の上方に配置されており、このマスクステージ１４には、マスクＭを保持するマスクホルダ１５が取り付けられている。また、マスクステージ１４は円板形状をなしており、このマスクステージ１４の外周には、クロスローラ軸受１８（図２参照）を介してマスクステージ１４を支持するマスクステージ支持台２０が設けられている。
【０００８】
マスクホルダ１５はマスクステージ１４の中央部に形成された露光用窓１４１を通過した光をマスクＭに当てるための矩形状の露光用窓１５１を中央部に有しており、このマスクホルダ１５の下面には複数のマスク吸引部（図示せず）が上記露光用窓１５１の周囲に設けられている。
基板ステージ１６はベース１２とマスクホルダ１５との間に設けられており、この基板ステージ１６とベース１２との間には、基板ステージ昇降機構２６及び基板ステージチルト機構２８が設けられている。
【０００９】
マスクステージ支持台２０はベース１２の上面から上方に延出する複数本の支柱２２により水平に支持されており、マスクステージ支持台２０とマスクステージ１４との間には、マスクステージ１４を基板ステージ１６上の被露光基板Ｗに対して垂直な軸αの回りに回転させるマスクステージ回転機構２４（図２参照）が設けられている。このマスクステージ回転機構２４は例えばクロスローラ軸受１８の内輪１８１に固定されたウォームホイール２４１と、このウォームホイール２４１に噛合するウォームシャフト２４２とを備えており、ウォームシャフト２４２の一端には、マスクステージ支持台２０に固定された駆動モータ（図示せず）のモータ軸が連結されている。
【００１０】
上記基板ステージ昇降機構２６は複数の昇降シリンダ２６１を介して基板ステージ１６を支持する円板状の基板ステージ支持テーブル２６２と、この基板ステージ支持テーブル２６２の外周に設けられたクロスローラ軸受２６３（図３参照）と、このクロスローラ軸受２６３を介して基板ステージ支持テーブル２６２を支持するテーブル支持台２６４とを備えており、基板ステージ支持テーブル２６２とテーブル支持台２６４との間には、基板ステージ１６をマスクホルダ１５に保持されたマスクＭに対して垂直な軸Ｃを中心に回転させる基板ステージ回転機構３０（図３参照）が設けられている。この基板ステージ回転機構３０は例えばクロスローラ軸受２６３の内輪２６３ａに固定されたウォームホイール３０１と、このウォームホイール３０１に噛合するウォームシャフト３０２とを備えており、ウォームシャフト３０２の一端には、テーブル支持台２６４に固定された駆動モータ（図示せず）のモータシャフトが連結されている。
【００１１】
基板Ｗの上面がマスクＭの下面と所定の隙間を介して平行に対向するようにテーブル支持台２６４の位置の微調整をするための基板ステージチルト機構２８はベース１２と基板ステージ昇降機構２６との間に設けられており、この基板ステージチルト機構２８とベース１２との間には、基板ステージ１６をマスクステージ１４に保持されたマスクＭに対して平行な平面内で一軸方向（例えば図中Ｘ軸方向）に送り駆動する基板ステージ送り機構３２が設けられている。この基板ステージ送り機構３２は例えばベース１２の上面に設置された複数本のガイドレール３２１と、これらのガイドレール３２１上にスライダ３２２を介して設けられた送り台３２３と、この送り台３２３を図中Ｘ軸方向に送り駆動するボールねじ（図示せず）とを備えており、ボールねじのねじ軸には、図示しない駆動モータのモータシャフトが連結されている。なお、ボールねじと駆動モータとの組合せに代えて、例えばリニアモータを用いるようにしてもよい。
【００１２】
次に、このように構成される露光装置１０により被露光基板Ｗにマスクパターンを転写する場合の手順について、図４〜図６を参照して説明する。
図４（ａ）は基板ステージ１６上の被露光基板Ｗにマスクパターンを転写する前の状態を示しており、この状態から被露光基板Ｗの領域Ｉ１にマスクパターンを転写する場合は、例えば、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ送り機構３２により図４（ｂ）に示す矢印方向に所定量δ１だけ移動させる。次に、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ回転機構３０により図４（ｃ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させた後、マスクステージ１４に保持されたマスクＭをマスクステージ回転機構２４により図４（ｄ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させる。そうすると、図４（ｄ）に示すように、マスクステージ１４に保持されたマスクＭが被露光基板Ｗの領域Ｉ１と重なり合うので、被露光基板Ｗの領域Ｉ１にマスクパターンを転写することが可能となる。
【００１３】
また、図５（ａ）の状態から被露光基板Ｗの領域Ｉ２にマスクパターンを転写する場合は、例えば、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ送り機構３２により図５（ｂ）に示す矢印方向に所定量δ２だけ移動させる。次に、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ回転機構３０により図５（ｃ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させた後、マスクステージ１４に保持されたマスクＭをマスクステージ回転機構２４により図５（ｄ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させる。そうすると、図５（ｄ）に示すように、マスクステージ１４に保持されたマスクＭが被露光基板Ｗの領域Ｉ２と重なり合うので、被露光基板Ｗの領域Ｉ２にマスクパターンを転写することが可能となる。
【００１４】
また、図６（ａ）の状態から被露光基板Ｗの領域Ｉ３にマスクパターンを転写する場合は、例えば、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ送り機構３２により図６（ｂ）に示す矢印方向に所定量δ３だけ移動させる。次に、基板ステージ１６上の被露光基板Ｗを基板ステージ回転機構３０により図６（ｃ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させた後、マスクステージ１４に保持されたマスクＭをマスクステージ回転機構２４により図６（ｄ）に示す矢印方向に所定角度だけ回転させる。そうすると、図６（ｄ）に示すように、マスクステージ１４に保持されたマスクＭが被露光基板Ｗの領域Ｉ３と重なり合うので、被露光基板Ｗの領域Ｉ３にマスクパターンを転写することが可能となる。
【００１５】
以下、同様にＸ軸、Ｃ軸、α軸の駆動（但し、Ｉ３からＩ４に移る際はＸ軸の駆動は不要となる。）により、マスクＭと基板Ｗとの位置合せを行い、領域Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６の順にマスクＭのパターンの転写を行う。領域Ｉ６の転写後、初期状態（図４（ａ）の状態）に戻し、露光済の基板Ｗの搬出、新たな基板Ｗの搬入が行われる。なお、上記の例では露光領域変更の際に、Ｘ軸、Ｃ軸、α軸の順に駆動するようにしたが、これに限らない。例えば、これら３軸を同時に駆動すると、タクトタイムの短縮のためには好ましい。また、例えば領域Ｉ１からＩ２に変更する際に、Ｘ軸の駆動に先立ち、Ｃ軸の駆動を行うか、Ｘ軸とＣ軸の駆動を同時に行うことにより、基板ＷがＸ軸方向にδ２突出しないようにすることにより、必要な床面積の更なる極小化が図れる。
【００１６】
上述のように、第１の実施形態に係る露光装置１０では、マスクステージ１４を基板ステージ１６上の被露光基板Ｗに対して垂直な軸回りに回転させるマスクステージ回転機構２４と、基板ステージ１６をマスクステージ１４に保持されたマスクＭに対して垂直な軸回りに回転させる基板ステージ回転機構３０と、基板ステージ１６をマスクステージ１４に保持されたマスクＭに対して平行な平面内で一軸方向（例えばＸ軸方向）に送り駆動するステージ送り機構３２とを備えたことにより、基板ステージ１６をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させなくても被露光基板Ｗの表面全体にマスクパターンをステップ露光方式により転写することが可能となる。従って、基板ステージ１６をＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させてマスクパターンを露光する装置に比べ、基板ステージ１６の移動範囲を縮小できるので、比較的小さい占有スペースで被露光基板Ｗの表面全体にマスクパターンを露光することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態ではマスクステージ回転機構２４及び基板ステージ回転機構３０としてウォームホイールとモータで駆動されるウォームシャフトとの組合せを示したが、これに限定されるものではない。例えば、ウォームホイールに代え、マスクステージあるいは基板ステージ支持テーブルに周方向に等間隔に複数のカムフォロアを植設したものとし、ウォームシャフトをこれらのカムフォロアと順次係合するカム面を備えたものとしてもよい。あるいは、マスクステージあるいは基板支持テーブルをロータとし、マスクステージ支持台あるいはテーブル支持台をステータとするモータとし、ダイレクトに回転駆動するようにしてもよい。また、軸受としてクロスローラ軸受を用いたが、これに限らず、他の適宜のものに代えることができる。また、６つの領域にパターンを形成する場合を例として示したが、これに限らず、２領域以上の任意の領域数の場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すＡ部の詳細図である。
【図３】図１に示すＢ部の詳細図である。
【図４】図１に示す露光装置の作用説明図である。
【図５】図１に示す露光装置の作用説明図である。
【図６】図１に示す露光装置の作用説明図である。
【図７】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｍ  マスク
Ｗ  被露光基板
１０  露光装置
１２  ベース
１４  マスクステージ
１５  マスクホルダ
１６  基板ステージ
２４  マスクステージ回転機構
２６  基板ステージ昇降機構
２８  基板ステージチルト機構
３０  基板ステージ回転機構
３２  基板ステージ送り機構
【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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