(57)【要約】【課題】基板の有効表示エリア内にアライメントマークを設けた場合であっても表示を妨げることなく、基板とフォトマスクとの相対位置を高精度に調整できる、基板位置調整システムを提供する。【解決手段】基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備える、基板位置調整システムにおいて、前記撮像手段が、一対の偏光板の間に基板を挟入し、一方の偏光板側から投光して、他方の偏光板側からアライメントマークを撮像するものであり、前記画像最適化手段が、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、一対の前記偏光板の少なくとも一方を光軸周りに回転させるものであり、前記アライメント調整手段が、最適化された画像情報に基づいて、基板の位置の微調整を行うものであり、前記アライメントマークを液晶材料により形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備える、基板位置調整システムにおいて、
前記撮像手段が、一対の偏光板の間に基板を挟入し、一方の偏光板側から投光して、他方の偏光板側からアライメントマークを撮像するものであり、
前記画像最適化手段が、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、一対の前記偏光板の少なくとも一方を光軸周りに回転させるものであり、
前記アライメント調整手段が、最適化された画像情報に基づいて、基板の位置の微調整を行うものであり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とする、基板位置調整システム。
【請求項２】
前記一対の偏光板が、パラレルニコルの状態となるように配置され、かつ前記一対の偏光板がパラレルニコルの状態を保持しながら光軸周りに回転する、請求項１に記載の基板位置調整システム。
【請求項３】
基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備える基板位置調整システムにおいて、
前記撮像手段が、撮像位置側から偏光板を介して基板に投光し、基板の、投光面と反対の面側に設けた光反射板により、基板を透過した光を反射させて、基板上のアライメントマークを撮像するものであり、
前記画像最適化手段が、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、前記偏光板を光軸周りに回転させるものであり、
前記アライメント調整手段が、最適化された画像情報に基づいて基板位置の微調整を行うものであり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とする、基板位置調整システム。
【請求項４】
前記アライメントマークが、基板の有効表示エリア内に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板位置調整システム。
【請求項５】
前記液晶材料が、一軸配向で固定されたネマチック液晶材料を含んでなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板位置調整システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムの、フォトリソグラフィーへの使用。
【請求項７】
前記フォトリソグラフィーが、カラーフィルタのパターニングにおいて行われる、請求項６に記載の使用。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムの、基板切断加工への使用。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムの、基板貼り合わせ加工への使用。
【請求項１０】
基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像し、その撮像した画像を最適化して、その最適化された画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行う、基板位置調整方法において、
前記撮像を、一対の偏光板の間に基板を挟入し、一方の偏光板側から投光して、他方の偏光板側からアライメントマークを撮像することにより行い、
前記画像の最適化を、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、一対の前記偏光板の少なくとも一方を光軸周りに回転させることにより行う、ことを含んでなり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とする、基板位置調整方法。
【請求項１１】
前記一対の偏光板が、パラレルニコルの状態となるように配置され、かつ前記一対の偏光板がパラレルニコルの状態を保持しながら光軸周りに回転する、請求項１０に記載の基板位置調整方法。
【請求項１２】
基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像し、その撮像した画像を最適化して、その最適化された画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行う、基板位置調整方法において、
前記撮像を、撮像位置側から偏光板を介して基板に投光し、基板の、投光面と反対の面側に設けた光反射板により、基板を透過した光を反射させて、基板上のアライメントマークを撮像することにより行い、
前記画像の最適化を、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、前記偏光板を光軸周りに回転させることにより行う、ことを含んでなり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とする、基板位置調整方法。
【請求項１３】
基板と偏光板との間にフォトマスクを挿入し、フォトマスクに形成されたアライメントマークと、前記基板に形成されたアライメントマークとの相対的位置により、基板のアライメント微調整動作を行う、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の基板位置調整方法。
【請求項１４】
基板を所望の位置で切断する方法において、
液晶材料からなるアライメントマークが形成された基板を準備する工程と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムを用いて、基板と切断手段との相対的位置を調整する工程と、
基板を切断手段によって切断する工程と、を含んでなることを特徴とする、方法。
【請求項１５】
一対の基板を、所望の相対的位置で貼着する方法において、
一対の基板の少なくとも一方に、液晶材料からなるアライメントマークを形成する工程と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムを用いて、基板どうしの相対的位置を調整する工程と、
前記基板どうしを貼着する工程と、を含んでなることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、基板の有効表示エリア内にアライメントマークを設けた場合であっても表示を妨げることなく、基板とフォトマスクとの相対位置を高精度に調整できる、基板位置調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や電子ディスプレイの製造において、近年、フォトマスクを介した露光による微細パターニング技術、いわゆるフォトリソグラフィーが、不可欠な技術となっている。例えば、カラーフィルタは、液晶ディスプレイのカラー表示の性能を決める重要な部材であり、ガラス基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色からなる微細パターンを形成したものである。そして、カラーフィルタを構成する上記の各部材のパターニングは、高精細、高解像度のパターニングが可能なフォトリソグラフィー法が好適に使用される。
【０００３】
フォトリソグラフィー法は、カラス基材上に塗布したレジストにフォトマスクを介して露光を行うことにより行われる。このフォトマスクと基材との相対位置によって基材上に形成されるパターンが決定されるため、基板とフォトマスクとの位置合わせは厳密に行う必要がある。
【０００４】
基板とフォトマスクとの位置合わせは、特開平１−２９３３０４号公報（特許文献１）、特開平２−８９００４号公報（特許文献２）および特開平２−１６０２０２号公報（特許文献３）に提案されているように、通常、基材と相対するフォトマスクとに設けたそれぞれのアライメントマークを相互に目視するかまたは機械的に認識して、基材およびフォトマスクの相対位置を調節することにより行われる。
【０００５】
通常、このようなアライメントマークは、光源からの光を反射または吸収する、ある一定の形状のパターンによって形成されている。例えば、カラーフィルタの製版行程においては、まずブラックマトリックスとアライメントマークとを、基材上に同時に形成する。この際、有効表示部となるブラックマトリックス領域は、構成される基材に対して相対位置が一律に決定されるものではなく、アライメントマークとの相対位置がフォトマスクのデザインによって一律に決定されるものである。その後に続いて行われるＲＧＢの着色パターンの形成は、先にブラックマトリックスとともに形成したアライメントマークを基準として、フォトマスクに形成されたアライメントマークと併せて位置が調整されて、露光することにより行われる。
【０００６】
アライメントマークとしては、通常、遮光性または反射性の標識が使用されるが、反射パターンであっても透過パターンであっても、光学的にその形状を認識できることが必要である。そのため、基材上に設けるアライメントマークとしては、反射および透過の両方で使用が可能なクロム薄膜やアルミ薄膜が用いられたり、主として透過モードで使用が可能な樹脂ブラック膜が用いられる。
【０００７】
このようなアライメントマークは、基板とフォトマスクとの位置決めをする際には必須のものであるが、液晶ディスプレイ装置として組み立てた場合、アライメントマークが表示の妨げとなるため、通常、アライメントマークを表示有効エリア外に設けることが行われている。したがって、有効表示エリア外のアライメントマーク形成箇所を考慮して基板上にカラーフィルタ層を設ける必要があるため、有効表示エリア周囲に余裕を持たせた基板を使用する必要があった。
【特許文献１】特開平１−２９３３０４号公報
【特許文献２】特開平２−８９００４号公報
【特許文献３】特開平２−１６０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、位相差を生じさせるような液晶材料をアライメントマークとして用い、そのアライメントマークを偏光板を介してのみ認識できるような撮像手段を用いることにより、基板の有効表示エリア内にアライメントマークを設けた場合であっても表示を妨げることなく、基板とフォトマスクとを高精度に位置決めできる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、基板の有効表示エリア内にアライメントマークを設けた場合であっても表示を妨げることなく、基板とフォトマスクとの相対位置を高精度に調整できる、基板位置調整システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による基板位置調整システムは、基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備える、基板位置調整システムにおいて、
前記撮像手段が、一対の偏光板の間に基板を挟入し、一方の偏光板側から投光して、他方の偏光板側からアライメントマークを撮像するものであり、
前記画像最適化手段が、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、一対の前記偏光板の少なくとも一方を光軸周りに回転させるものであり、
前記アライメント調整手段が、最適化された画像情報に基づいて、基板の位置の微調整を行うものであり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とするものである。
【００１１】
上記の態様においては、前記一対の偏光板が、パラレルニコルの状態となるように配置され、かつ前記一対の偏光板がパラレルニコルの状態を保持しながら光軸周りに回転するものであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の態様としての基板位置調整システムは、基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備える基板位置調整システムにおいて、
前記撮像手段が、撮像位置側から偏光板を介して基板に投光し、基板の、投光面と反対の面側に設けた光反射板により、基板を透過した光を反射させて、基板上のアライメントマークを撮像するものであり、
前記画像最適化手段が、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、前記偏光板を光軸周りに回転させるものであり、
前記アライメント調整手段が、最適化された画像情報に基づいて基板位置の微調整を行うものであり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とするものである。
【００１３】
上記の基板位置調整システムにおいては、アライメントマークが、基板の有効表示エリア内に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明による基板位置調整システムにおいては、前記液晶材料が、一軸配向で固定されたネマチック液晶材料を含んでなることが好ましい。
【００１５】
本発明による基板位置調整システムは、カラーフィルタのパターニング等に用いられるフォトリソグラフィーに好適に適用できる。
【００１６】
また、本発明による基板位置調整システムは、基板切断加工や基板どうしの貼り合わせ加工にも好適に適用できる。
【００１７】
さらに本発明の別の態様としての基板位置調整方法は、基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像し、その撮像した画像を最適化して、その最適化された画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行う、基板位置調整方法において、
前記撮像を、一対の偏光板の間に基板を挟入し、一方の偏光板側から投光して、他方の偏光板側からアライメントマークを撮像することにより行い、
前記画像の最適化を、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、一対の前記偏光板の少なくとも一方を光軸周りに回転させることにより行う、ことを含んでなり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とするものである。
【００１８】
上記の態様においては、前記一対の偏光板が、パラレルニコルの状態となるように配置され、かつ前記一対の偏光板がパラレルニコルの状態を保持しながら光軸周りに回転することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の別の態様としての基板位置調整方法は、基板上に形成されたアライメントマークを、光学的に撮像し、その撮像した画像を最適化して、その最適化された画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行う、基板位置調整方法において、
前記撮像を、撮像位置側から偏光板を介して基板に投光し、基板の、投光面と反対の面側に設けた光反射板により、基板を透過した光を反射させて、基板上のアライメントマークを撮像することにより行い、
前記画像の最適化を、撮像したアライメントマークのコントラストを最大になるように、前記偏光板を光軸周りに回転させることにより行う、ことを含んでなり、
前記アライメントマークが液晶材料からなる、ことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明による基板位置調整方法においては、基板と偏光板との間にフォトマスクを挿入し、フォトマスクに形成されたアライメントマークと、前記基板に形成されたアライメントマークとの相対的位置により、基板のアライメント微調整動作を行うことが好ましい。
【００２１】
本発明の別の態様として基板切断方法は、基板を所望の位置で切断する方法において、
液晶材料からなるアライメントマークが形成された基板を準備する工程と、
上記の基板位置調整システムを用いて、基板と切断手段との相対的位置を調整する工程と、
基板を切断手段によって切断する工程と、を含んでなることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の別の態様としての基板貼り合わせ方法は、一対の基板を、所望の相対的位置で貼着する方法において、
一対の基板の少なくとも一方に、液晶材料からなるアライメントマークを形成する工程と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板位置調整システムを用いて、基板どうしの相対的位置を調整する工程と、
前記基板どうしを貼着する工程と、を含んでなることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の基板位置調整システムによれば、液晶材料からなるアライメントマークは偏光板を介してのみ検知できる潜像であるため、基板の有効表示エリア内にアライメントマークを設けた場合であっても表示を妨げることなく、基板とフォトマスクとの相対位置を高精度に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
本発明の第１の態様による基板位置調整システムについて、液晶表示装置等に組み込まれるカラーフィルタの製造を一例として説明する。
【００２６】
図１は、カラーフィルタのＲＧＢ微細パターニングを行う際に使用される本発明のシステムの概略を示した斜視図である。架台１上のＸＹθステージ２に基板３が載置されており、基板３上に形成されたアライメントマーク４を検知するための撮像素子が、アライメントマーク４上に配置されている。そして、当該システムは、基板３上に形成されたアライメントマーク４を、光学的に撮像する撮像手段と、その撮像した画像を最適化する画像最適化手段と、その画像情報に基づき前記基板のアライメント微調整動作を行うアライメント調整手段とを備えるものである。以下、各手段について説明する。
【００２７】
（１）アライメントマーク撮像手段
本発明に使用される基板は、光透過性の材料であれば特に限定されるものではなく、ガラス等の無機材料やアクリル透明樹脂等の有機材料が好適に使用できる。有機材料としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、エポキシ樹脂、環状オレフィン樹脂、環状オレフィン共重合樹脂等が挙げられる。
【００２８】
また、基材は板状のものでもフィルムのものでもよい。
【００２９】
基板３上には、カラーフィルタとしての着色領域の境界となるブラックマトリックスが形成されており（図示せず）、このブラックマトリックスが形成された領域が、カラーフィルタの有効表示エリアとなる。
【００３０】
本発明においては、このブラックマトリックス領域内に、予めアライメントマーク４を形成しておく。このような液晶材料からなるアライメントマークは、以下に説明するように非偏光では潜像となるため、有効表示エリア内にアライメントマークを設けても表示の妨げとなることがない。
【００３１】
アライメントマーク４は、ネマチック液晶材料を主成分とする塗工液を、配向能を有する基板３上に塗布することにより形成できる。このネマチック液晶材料が一軸配向した塗工膜は、その屈折率異方性のために、偏光光の偏光状態を変化させる。その結果、このアライメントマークをパラレルニコルの偏光板で挟持して観察した場合は、ある方位角度においてアライメントマークが明るいバックグラウンドに対して暗い表示となって観察できる。すなわち、図２に示すように、一枚目の偏光板６を透過した所定の偏光方向を持った光が、アライメントマーク４部分を透過する際に偏光方向が変化するため、アライメントマーク４部分を透過した光は、一枚目の偏光板６とパラレルニコルの関係にある２枚目の偏光板７で吸収され、暗表示として撮像される。このため、偏光板６および７を介して撮像することによってのみアライメントマークを認識でき、通常の非偏光の光ではアライメントマークを認識できないため、潜像となる。
【００３２】
このような液晶材料としては、作業温度において固定化されているネマチック液晶材料を用いることができる。一例として、液晶相を示す温度から急冷することにより、その液晶構造を固定化することができる、側鎖に液晶性を発現するメソゲン基を有する高分子液晶材料や、分子中に不飽和二重結合を有し、重合によりその液晶構造を固定化できる、重合性液晶材料等を好適に使用できる。
【００３３】
また、本発明においては、下記のように液晶構造を固定することができる重合性の液晶材料を用いることが好ましい。このような重合性のネマチック液晶材料としては、例えば、下記の一般式（１）で表わされる化合物や、下記の式（２−ｉ）〜（２−ｘｉ）で表される化合物を挙げることができる。また、これらの化合物を単独で、もしくは混合して用いることができる。
【化１】
2008181010.tif 000003
上記一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからＲ１及びＲ２はともに水素であることが好ましい。Ｘは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素又はメチル基であることが好ましい。また、上記一般式（１）において、分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すａ及びｂは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａ及びｂがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物は、アイソトロピック転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶相を示す温度範囲が狭く好ましくない。
【００３４】
なお、以上においては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として重合性液晶モノマーの例を挙げて説明したが、これに限らず、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、高分子液晶などを用いることも可能である。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、高分子液晶としては、従来から提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
【化２】
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【００３５】
本発明においては、後記するように、バックグラウンドが最大輝度となるパラレルニコルの状態を保ったまま、２枚の偏光板を同時に回転させることにより、コントラストの高い撮像が得られるような偏光板位置を容易に設定できるため、作業の高速化の点で好ましい。
【００３６】
液晶材料は基板上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で、有機溶媒などの適当な溶媒に溶解させてインキ化するようにしてもよい。
【００３７】
このような溶媒としては、上述したような重合性のネマチック液晶材料を溶解することが可能なものであれば特に限定されるものではないが、基板を浸食しないものであることが好ましい。具体的には、アセトンや、酢酸−３−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。重合性の液晶材料の希釈の程度は特に限定されるものではないが、液晶自体が溶解性の低い材料であり、また粘性が高いことなどを考慮して、５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３０％程度に希釈することが好ましい。
【００３８】
基板上に液晶材料を塗布して、アライメントマークを形成した後、配向処理工程において、一軸性の液晶構造が発現する所定の温度に保持し、液晶中の液晶分子を配向させる。次いで、配向した液晶分子を硬化させて液晶構造を固定化する。
【００３９】
ここで、この硬化処理工程においては、放射線の照射により液晶性材料中の液晶分子を光重合させて硬化させる方法を用いることが好ましい。例えば、特開平１４−２８６９３５号公報に記載されているような方法を用い、基板上に塗布された液晶材料からなる塗膜中の溶媒を蒸発させて半硬化状態の液晶層を形成した後、空気雰囲気中で当該液晶層に放射線を照射し、液晶層を時間をかけて硬化させることが好ましい。
【００４０】
ブラックマトリックスは、各画素間の境界における外光の反射を防止し、画像、映像のコントラストを高めるためのもので、通常は、黒色の細線で構成された、観察側から見て、縦横の格子状等、もしくは一方向のみの格子状等の、開孔部を有するパターン状に形成されたものである。
【００４１】
ブラックマトリックスを形成するには、まず、基板１を充分に洗浄したのち、クロム等の金属を使用して、蒸着、イオンプレーティング、もしくはスパッ タリング等の各種の方法で金属薄膜を形成する。この場合、耐洗浄性および加工特性等を考慮すると、クロムからなる金属薄膜が最も好ましい。形成された金属薄膜から、上記のようなパターン状のブラックマトリックスを形成するには、通常のフォトリソグラフィー法等を利用することができ、例えば、形成された金属薄膜の表面にフォトレジストを塗布し、パターンマスクで被覆して露光、現像、エッチング、および洗浄等の各工程を経て行なうことができる。また、ブラックマトリックスは、無電界メッキ法、もしくは黒色のインキ組成物を用いた印刷法等を利用しても形成することができる。
【００４２】
ブラックマトリックスの厚みは、薄膜で形成する場合には、０．２〜０．４μｍ程度であり、印刷法によるときは０．５〜２μｍ程度である。
【００４３】
本発明においては、上記のようなアライメントマークが形成された基板を、ＸＹθテーブル上に載置し、アライメントマークを撮像素子によって検知する。
【００４４】
本発明の第１の態様の基板位置調整システムでは、図２に示すように、２枚の偏光板６および７の間に基板３を狭入するように、基板３下側（ＸＹθステージ２側）と基板３上側（撮像素子５側）に偏光板６および７をそれぞれ配置する。基板３下側の偏光板７は、図２に示すようにＸＹθステージ２中に設けてもよく、また、ＸＹθステージ２の一部に貫通孔等を設けて光が透過するようにしておき、ＸＹθステージ２下側に偏光板７を設けたり、基板３とＸＹθステージ２との間に偏光板７を設けてもよい。
【００４５】
一方、撮像素子５側に設ける偏光板６は、基板３と撮像素子５との間に配置されていればよく、撮像素子５と偏光板６とが一体化したものを用いてもよい。
【００４６】
この２枚の偏光板は、図３に示すように、いずれも偏光方向がＸ―Ｙ方向に変化できるよう、θ方向（光軸周り）に回転できるように設けられている。ただし、後記する画像の最適化を行うまでは、基板またはフォトマスクが観察できるように、２枚の偏光板をクロスニコル以外の状態になるように配置しておく。クロスニコルの状態で２枚の偏光板を配置すると光が透過しないため暗表示となるため、撮像のコントラストが悪くなるからである。本発明においては、アライメントマーク以外の部分（バックグラウンド部分）の画像の明るさが最大となるように、２枚の偏光板６および７をパラレルニコルの状態で配置することが好ましい。
【００４７】
本発明の第１の態様のシステムにおいては、図２に示すように、基板下側に設けられた偏光板７の下面から投光器８によって光を基板３に入射させて、基板３上のアライメントマーク４を撮像素子５によって撮像することによって検出する。基板３下側の投光器８からの光は、基板３と投光器８との間に設けられた偏光板７を通過することにより、直線偏光の光となる。この直線偏光は、上記したアライメントマークを構成するネマチック液晶を光が透過する際に偏光状態が変化するため、パラレルニコルの状態でアライメントマークを撮像した場合、明るいバックグラウンドに対してアライメントマーク部分が暗く表示された撮像画像となる。このように基板の中に形成されたアライメントマークを撮像手段によって認識できるため、撮像素子からの画像情報に基づいて基板の正確な位置を把握することができる。
【００４８】
本発明の第２の態様のシステムにおいては、図４に示すように、撮像素子５側から基板３面に向けて光を照射する光源と、基板３に対して撮像素子５側とは反対の側に設けられた反射板１０とから構成される。そして、撮像素子５と基板３との間には、１枚の偏光板６が設けられている。反射板１０は、光を反射できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、鏡、基材上にアルミ等を蒸着したもの等を用いることができる。
【００４９】
撮像素子５側から投光された光は、先ず偏光板６によって直線偏光となり、基板３に入射する。その際、基板３中のアライメントマーク４が形成された場所を透過した直線偏光は、偏光状態が変化し、それ以外の場所を透過する光は、偏光状態が変化することなく基板３を透過する。次いで、基板３を透過した光は反射板１０にて反射されて再度、基板３を透過する。この際、アライメントマーク４が形成された場所を透過する光のみ偏光状態が変化し、それ以外の場所を透過する光は偏光状態が変化しない。そして、この透過した光は偏光板６を透過して撮像素子５へ入光する。ここで、アライメントマーク４部分を透過した光は偏光状態が変化しているため、当該光の一部分は偏光板６で吸収される。一方、バックグラウンドを透過した光は偏光状態が変化していないため、偏光板６で吸収されることなく透過する。そのため、撮像画像は、アライメントマーク４のある部分が暗く、バックグラウンドの部分が明るくなる。このように基板３の中に形成されたアライメントマーク４を撮像手段によって認識できるため、撮像素子からの画像情報に基づいて基板の正確な位置を把握することができる。
【００５０】
撮像素子側から光を入射するには、撮像素子とは別に投光器を設けてもよく、また、図４に示すように、撮像素子と一体化させた投光器を用いてもよい。
【００５１】
本発明において使用する光源光は、光路上に設置された反射板以外の光学部材を透過できれば特に限定されないが、単色光、もしくは半値幅の狭い光源が好ましい。またアライメントマークの設定位相差は、透過による観察では使用する光源の１／２波長、反射による観察では１／４波長に設定することが好ましい。単色光、もしくは半値幅の狭い光源と、１／２波長の位相差を有する透過観察用アライメントマーク、もしくは１／４波長の位相差を有する反射観察用アライメントマークを組み合わせることにより、パラレルニコルの観察系ではアライメントマークはほぼ完全な暗表示となり、高いコントラストが確保できるためである。
【００５２】
撮像素子は、例えばＣＣＤカメラ等を使用できる。また、撮像素子には、ズームレンズ等の光学レンズを装着して、アライメントマーク位置を正確に検知できるようにしてもよい。
【００５３】
（２）画像最適化手段
ネマチック液晶材料からなるアライメントマークは、基板に対しての液晶の配向方向、すなわち、配向軸の方位角度が定められていないため、基板の品種によってはアライメントマークの方位角度が異なる場合がある。そのため、液晶の配向方向によっては、十分なコントラストの画像が得られず、基板の正確な位置合わせができない場合も想定される。
【００５４】
本発明においては、上記のような問題を解決するため、撮像素子から得られた画像を最適化する手段を備えている。図３に示すように、撮像素子からの情報に基づき、２枚の偏光板６および７のいずれか一方を光軸周り（θ方向）に回転させて偏光板の偏光方向を可変させる。そして、画像のコントラストが最大になる位置で偏光板６および７を停止することにより、どのような方位角を有するアライメントマークであっても、最大のコントラストを有する画像が得られるため、高精度な位置合わせが可能になる。とりわけ、本発明の第１の態様である透過観察による基板位置調整システムにおいては、より好ましくは２枚の偏光板６および７がパラレルニコルの状態を保つように配置し、撮像画像のコントラストが最大となるように、２枚の偏光板を光軸周りに回転させることにより、明るいバックグラウンド画像を保持しながら、アライメントマークが最も暗く表示される方位を容易に検出できるため、画像のコントラストが最大の状態でアライメントマークを撮像できる。また、バックグラウンドの明るさは、投光機からの光源強度を調整したり、２枚の偏光板を独立させて光軸周りに回転させることによっても調整することができることはいうまでもない。
【００５５】
（３）アライメント調整手段
上記したようにして、アライメントマークの検出によって基板の正確な位置情報を得ることができる。
【００５６】
例えば、カラーフィルタの製造においては、基板上に形成したブラックマトリックスの各画素間にＲＧＢ各色を積層することによりカラーフィルタ層を形成する。このカラーフィルタ層の形成は、例えば赤色の微細カラーフィルタ領域をフォトリソグラフィー法によって形成し、緑色、青色と順次同様の操作を繰り返してフルカラーのカラーフィルタ層が形成される。
【００５７】
本発明においては、基板の位置合わせとともに、カラーフィルタ層を形成する際に用いるフォトマスクにもアライメントマークを設けておくことで、基板とフォトマスクとの正確な位置合わせを行うことができる。例えば、図５に示すように、基板３側のアライメントマーク４を十字印（「＋」）とし、フォトマスク１１側のアライメントマーク１２を四角印（「□」）として、その四角印内に十字が収まるように基板３とフォトマスク１１との位置合わせを行うことができる。なお、フォトマスク１１側に設けるアライメントマーク１２は、従来の金属薄膜によって形成してもよく、また本発明において使用するネマチック液晶材料を用いてもよい。
【００５８】
このようなアライメント調整手段は、上記の画像最適化手段によって得られた画像に基づき、基板が載置されているＸＹθステージをフォトマスクに対して相対的に作動させることにより行う。具体的には、得られたアライメントマークの画像データに対して、画像処理などを用いて、正しく位置合わせするために必要なＸ軸方向の補正量、Ｙ軸方向の補正量、およびθ角度の補正量をそれぞれ算出する。この処理は、専用の画像処理装置として構成されたユニットにより行ってもよく、また、ＰＣに画像データを取り込んで画像処理プログラムを実行させることにより行ってもよい。
【００５９】
また、この算出したＸＹθそれぞれの補正量によって基板の位置合わせを行ったあと、撮像手段およびアライメント調整手段によって再度補正量を算出し、当該補正量が規格範囲内であるか否かを検証することにより、より正確な位置合わせを行うことができる。
【００６０】
また、基板３とフォトマスク１１との位置合わせは、両者の相対位置によって行われるため、基板３が載置されたステージ２またはフォトマスク１１のみを移動させてもよく、ステージ２とフォトマスク１１の両方を移動させて位置調整を行ってもよい。
【００６１】
本発明による基板位置調整システムは、上記に例示したカラーフィルタ基板を製造する際の基板パターニングに適用できるだけでなく、基板の相対的位置を調整する必要があるものに好適に適用できる。例えば、基板の切断加工において、上記の基板位置調整システムを用いて、基板上のアライメントマークを基点として、予めＰＣによってプログラミングされた座標位置で基板切断加工を行うような切断装置に適用できる。
【００６２】
また、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせる加工においても、いずれかまたは両方の基板に、ネマチック液晶からなるアライメントマークを形成しておき、当該システムを用いて、両基板の相対位置を調節することにより、高精度は貼り合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施態様を示した基板位置調整システムの斜視図である。
【図２】本発明の一実施態様を示した基板位置調整システムの側面図である。
【図３】本発明の一実施態様を示した基板位置調整システムの斜視部分拡大図である
【図４】本発明の他の実施態様を示した基板位置調整システムの側面図である。
【図５】本発明の基板位置調整システムをフォトリソグラフィーに適用した一例である。
【符号の説明】
【００６４】
１    架台
２    ＸＹθステージ
３    基板
４，１２  アライメントマーク
５    撮像素子
６，７  偏光板
８    投光器
１０  反射板
１１  フォトマスク
【図１】
2008181010.tif 000005
【図２】
2008181010.tif 000006
【図３】
2008181010.tif 000007
【図４】
2008181010.tif 000008
【図５】
2008181010.tif 000009