(57)【要約】【課題】  ステップ露光により形成されたブラックマトリクスパターンの歪みに追随して２層目以降のパターンを高い位置合わせ精度で形成することを可能とするカラーフィルタの描画方法を提供すること。【解決手段】  基板上の各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に形成されたアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び複数の露光ヘッドを備えるスキャニング露光装置を用い、スキャニング方向に移動する露光ステージ上の基板上に２層目以降のパターンを形成するためのスキャン露光を行う工程を具備し、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に形成された１つ以上のアライメントマーク毎に分割された領域毎に、露光ヘッドの光学系を制御することにより、２層目以降のパターンを形成するための露光パターンを補正することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に１つ以上のアライメントマークを形成する工程、
前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び
複数の露光ヘッドを備えるスキャニング露光装置を用い、スキャニング方向に移動する露光ステージ上の前記基板上に２層目以降のパターンを形成するためのスキャン露光を行う工程
を具備するカラーフィルタの描画方法において、
前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に形成された１つ以上のアライメントマーク毎に分割された領域毎に、前記露光ヘッドの光学系を制御することにより、前記２層目以降のパターンを形成するための露光パターンを補正することを特徴とするカラーフィルタの描画方法。
【請求項２】
前記露光ヘッドの光学系の制御は、露光に用いられる小型マスクの位置と露光ヘッドによる結像画像の大きさを微小に変化させるように行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの描画方法。
【請求項３】
基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に複数のアライメントマークを形成する工程、
前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び
複数の露光ヘッドを備えるスキャニング露光装置を用い、スキャニング方向に移動する露光ステージ上の前記基板上に２層目以降のパターンを形成するためのスキャン露光を行う工程
を具備するカラーフィルタの描画方法において、
各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、スキャニング方向に隣接する複数のアライメントマークを線で結び、その線をたどるように、前記露光ヘッドの光学系をリアルタイムで制御して、前記２層目以降のパターンを形成するための露光パターンを補正することを特徴とするカラーフィルタの描画方法。
【請求項４】
前記露光ヘッドの光学系のリアルタイムでの制御は、露光に用いられる小型マスクの位置と露光ヘッドによる結像画像の大きさを微小に変化させるように行うことを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタの描画方法。
【請求項５】
前記ブラックマトリクスパターンの外側のアライメントマークに代えて、前記各ショットのブラックマトリクスパターン自体の部分をアライメントマークとして利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタの描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの描画方法に係り、特に、大型のカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造における露光に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大型のカラー液晶表示装置に用いられる大型のカラーフィルタの製造において、フォトリソグラフィー工程における課題として、原寸大の大型露光マスクを用いる一括露光方式では大型露光マスク作製のためのコストが大きいことがある。これを解決するため、露光ヘッドを複数個搭載した露光機を用い、それぞれの露光ヘッドに対となる小型露光マスクを用いて、スキャニング露光を行う、大型露光マスクを必要としない露光方法が開発されている。このような露光方法は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００３】
しかし、ステップアンドリピート方式の露光方法で形成したブラックマトリクス（１層目）は、１回のショット露光ごとにパターン歪みが生ずるという問題がある。例えば、図６に示すように、２層目以降のパターンを複数の露光ヘッド３３を有するスキャニング露光（描画）装置で形成する場合、基板３１上に４点のアライメントマークＭを付して、ピッチ補正を行っているが、それだけではブラックマトリクスパターン３２の歪みに合わせて２層目以降のパターンを形成するための正確な露光を行うことができない。図８では、逆台形状、台形状、平行四辺形状のブラックマトリクスパターン３２の歪みが生じているが、中央部の台形状のブラックマトリクスパターン３２の歪みは、アライメントマークＭが付されていないため、それに追従するような２層目以降のパターンの補正をすることができない。
【特許文献１】特開２０００−３４７０２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような事情の下になされ、ステップ露光により形成されたブラックマトリクスパターンの歪みに追随して２層目以降のパターンを高い位置合わせ精度で形成することを可能とするカラーフィルタの描画方法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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に１つ以上のアライメントマークを形成する工程、前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び複数の露光ヘッドを備えるスキャニング露光装置を用い、スキャニング方向に移動する露光ステージ上の前記基板上に２層目以降のパターンを形成するためのスキャン露光を行う工程を具備するカラーフィルタの描画方法において、前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に形成された１つ以上のアライメントマーク毎に分割された領域毎に、前記露光ヘッドの光学系を制御することにより、前記２層目以降のパターンを形成するための露光パターンを補正することを特徴とするカラーフィルタの描画方法を提供する。
【０００６】
この場合、露光ヘッドの光学系の制御は、露光に用いられる小型マスクの位置と露光ヘッドによる結像画像の大きさを微小に変化させるように行うことができる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの外側に複数のアライメントマークを形成する工程、前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び複数の露光ヘッドを備えるスキャニング露光装置を用い、スキャニング方向に移動する露光ステージ上の前記基板上に２層目以降のパターンを形成するためのスキャン露光を行う工程を具備するカラーフィルタの描画方法において、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、スキャニング方向に隣接する複数のアライメントマークを線で結び、その線をたどるように、前記露光ヘッドの光学系をリアルタイムで制御して、前記２層目以降のパターンを形成するための露光パターンを補正することを特徴とするカラーフィルタの描画方法を提供する。
【０００８】
この場合、露光ヘッドの光学系のリアルタイムでの制御は、露光に用いられる小型マスクの位置と露光ヘッドによる結像画像の大きさを微小に変化させるように行うことができる。
【０００９】
以上の第１及び第２の態様のカラーフィルタの描画方法において、前記ブラックマトリクスパターンの外側のアライメントマークに代えて、前記各ショットのブラックマトリクスパターン自体の部分をアライメントマークとして利用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステップ露光により形成したブラックマトリクスパターン上に、複数の露光ヘッドを備える露光装置によりスキャニング露光を行い、２層目以降のパターンを形成する際に、各ショットのブラックマトリクスパターンに歪みがある場合でも、その歪みに応じて、露光ヘッドの光学系を制御することにより、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みに追随して、ブラックマトリクスパターン上に所定のパターンを高い位置合せ精度で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明は、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みに追従するために、２層目以降のパターン形成のための露光を、露光ヘッドの光学系を制御することにより補正することを特徴とする。
【００１３】
なお、２層目以降のパターンとしては、ＲＧＢの着色パターン、ＭＶＡ、フォトスペーサー等があるが、以下の実施形態では、ＲＧＢの着色パターンを形成する場合について説明する。
【００１４】
図７は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタの描画方法に用いる露光装置を示す斜視図である。図７において、ステージ２１上に配置された基板１の被露光領域上に、小型マスク２２を介して複数の露光ヘッド３が、一定の方向に平行に並置されている。これらの露光ヘッド３の下を基板がＹ方向にスキャン移動し、レーザ発振機４１から送られたレーザ光４２が露光ヘッド３及び小型マスク２２を通して基板１上の被露光領域へ照射され、露光が行われる。
【００１５】
この露光装置には、基板１に付されたアライメントマークＭ（例示のため、基板の４隅にのみ形成されているが、実際には各ショイットのブラックマトリクスパターン毎に２つ形成されている。）を読み取るためのアライメントカメラ１３、及びステージ２１に形成されたアライメントマーク１７を読み取るためのステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ１５が配置されている。
【００１６】
図８は、露光ヘッドの光路を示す図である。レーザ発振機（図示せず）から送られたレーザ光４２は、ビームスプリッター４３により他の露光ヘッドに送られるレーザ光と分割され、第１のミラー・レンズ系４４、小型マスク２２、第２のミラー・レンズ系４５、シールガラス４６を介して基板１上の被露光領域へ照射される。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタの描画方法を説明するための図である。
【００１８】
図１に示すように、露光ステージ上に載置された大型ガラス基板１上に、ステップ露光法を用いて、６回のショットで６つのブラックマトリクスパターン２を形成する。その際、各ショット毎に、ブラックマトリクスパターン２の外側に、１つ以上（図では２つ）のアライメントマークＭ１，Ｍ２を形成する。図中、参照符号３は露光ヘッドを示す。
【００１９】
次に、このようにして形成されたブラックマトリクスパターン２上に、複数の露光ヘッド３を横一列に配置したヘッドガントリー４を備える露光装置を用い、ＲＧＢパターンを形成する。ＲＧＢパターンの形成は、ヘッドガントリー４の下を、ガラス基板１が載置された露光ステージをスキャンさせつつ、２つのアライメントマーク毎に３つのエリアに分割露光することにより行われる。図では、上から順に分割１、分割２、分割３の３つのエリアが示されている。
【００２０】
その際、ヘッドガントリー４に取り付けられたカメラ（図示せず）によりアライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取ることにより、各ショットごとのブラックマトリクスパターン２の歪みの程度を把握した上で、それに追随させてＲＧＢパターンを形成する。
【００２１】
即ち、ブラックマトリクスパターン２の歪みのデータに基づき、ＲＧＢパターンの形成のための露光を、アライメントマークＭ１，Ｍ２毎に分割されたエリア（１〜３）毎に、露光ヘッド３の光学系を補正することにより行う。
【００２２】
露光ヘッド３の光学系の補正は、露光に用いられる小型マスクの位置と各露光ヘッド３の光学系による結像画像の大きさを微小に変化させるものである。その結果、ブラックマトリクスパターン２の歪みに追従して補正された、ＲＧＢパターンが形成される。
【００２３】
まず、分割１エリアでは、アライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取ることにより得たブラックマトリクスパターン２の歪みのデータに応じて、露光ヘッド３の位置補正を行なう。
【００２４】
このとき、投影画像計測カメラ２５を左右に移動させて、各露光ヘッドの位置を検知する。露光ヘッド３は、図８に示す第１のミラー・レンズ系４４、小型マスク２２、第２のミラー・レンズ系４５、及びシールガラス４６が一体になったものであり、並列する露光ヘッド群の中央を不動点にして、外側または内側に移動できるようになっている。移動した場合でも、各露光ヘッド３間の距離は一定に保たれた移動の仕方をする。このような動きは、例えばリニアモーターを用いたリニアスケールの駆動方式で実現される。
【００２５】
さらに言えば、図８に示すように、小型マスクの下方に位置する第２のミラー・レンズ系４５は、上下に微動させることにより、結像画像を微小に拡大あるいは縮小させるズーミング機能を有している。
【００２６】
この状態を保持しつつ、露光光Ａにより分割１エリアの露光を行なう。
【００２７】
次いで、分割１エリアから分割２エリアへ移動する間に露光ステージが露光不要な領域に到達した際に、露光ヘッド３の光学的な位置補正を行い、この状態を分割２エリアにおける露光が完了するまで保持して、分割２エリアの露光を行なう。即ち、このエリアでは、アライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取ることにより得たブラックマトリクスパターン２の歪みのデータに応じて、露光ヘッド３の位置を外側に移動させ、かつ下方に位置する第２のミラー・レンズ系４５を動かしてズーミングし、結像画像を微小に拡大し、露光光Ｂにより分割２エリアの露光を行なう。
【００２８】
次に、分割２エリアから分割３エリアへ移動する間では、ブラックマトリクスパターン２の歪みに追従するように、分割３エリアにおけるアライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取ることにより得たブラックマトリクスパターン２の歪みのデータに応じて、露光ヘッド３の光学補正を行い、露光ヘッド３の位置を内側に移動させ、かつ下方に位置する第２のミラー・レンズ系４５を動かしてズーミングし、結像画像を微小に縮小し、露光光Ｃにより分割３エリアの露光を行う。
【００２９】
その後、以上のプロセスを繰り返し、ブラックマトリクスパターン２の歪みに追従して補正された、ＲＧＢパターン形成のための露光が完了する。
【００３０】
図１では、各ショット毎に２つのアライメントマークを用い、ＲＧＢパターンを３つに分割して補正したが、更にアライメントマークの数を増加し、更に細かく分割補正をすることも可能である。また、各ショット毎にアライメントマークの数を増加し、それらの間で平均化処理した値で補正することも可能である。
【００３１】
以上の実施形態では、従来、考慮されていなかった分割２エリアにおけるブラックマトリクスパターンの歪を考慮することができるので、高い精度での補正が可能である。
【００３２】
図２〜図４は、本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタの描画方法を説明するための図である。
【００３３】
図２〜図４に示すように、露光ステージ上に載置された大型ガラス基板１上に、ステップ露光法を用いて、６回のショットで６つのブラックマトリクスパターン２を形成し、各ショット毎に、ブラックマトリクスパターン２の外側に、１つ以上（図では２つ）のアライメントマークＭ１，Ｍ２を形成することは、第１の実施形態と同様である。
【００３４】
次に、このようにして形成されたブラックマトリクスパターン２上に、２つのアライメントマーク毎に３つのエリアに分割露光してＲＧＢパターンを形成するが、その際、アライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取ることにより、各ショット毎のブラックマトリクスパターン２の形状を算出する。そして、このブラックマトリクスパターン２の形状のデータに応じて、リアルタイムで補正されたＲＧＢパターンを形成する。
【００３５】
即ち、ブラックマトリクスパターン２の歪みのデータに基づき、ＲＧＢパターンの形成のための露光を、２つのアライメントマークＭ１，Ｍ２を結ぶ線をたどるように、露光ヘッド３による結像画像の大きさ及び位置を微小に変化させることにより行う。その結果、ブラックマトリクスパターン２の歪みに追従して補正された、ＲＧＢパターンが形成される。
【００３６】
図２では、逆台形状のブラックマトリクスパターン２ａに追従するように、ＲＧＢパターンの補正が行われる。即ち、にガントリーヘッドに取り付けられた各露光ヘッド３を内側に向かって微小に移動させ、結像画像を縮小させつつ露光を行う。
【００３７】
次いで、図３では、台形状のブラックマトリクスパターン２ｂに追従するように、ＲＧＢパターンの補正が行われる。即ち、ガントリーヘッドに取り付けられた各露光ヘッドを外側に向かって微小に移動させ、結像画像を拡大させつつ露光を行う。
【００３８】
次に、図４では、平行四辺形状のブラックマトリクスパターン２ｃに追従するように、ＲＧＢパターンの補正が行われる。即ち、ガントリーヘッドに取り付けられた各露光ヘッドを右側に向かって微小に移動させ、結像画像は形状を維持しつつ露光を行う。
【００３９】
図１〜４では、各ショット毎に２つのアライメントマークを用い、ＲＧＢパターンを３つに分割して補正したが、更にアライメントマークの数を増加し、更に細かく分割補正をすることも可能である。また、各ショット毎にアライメントマークの数を増加し、それらの間で平均化処理した値で補正することも可能である。
【００４０】
以上、各ショットのブラックマトリクスパターンの外部に２つのアライメントマークを形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ブラックマトリクスパターンの外部にアライメントマークを形成せず、ブラックマトリクスパターン自体の一部をアライメントマークとして利用することも可能である。そのような例を図６に示す。
【００４１】
図５（ａ）は、黒色格子状のブラックマトリクスパターン２の一部を示すが、その部分Ａを拡大した図５（ｂ）に示すように、ブラックマトリクスパターン２のコーナー部Ｂをアライメントマークとみなし、カメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに取り付けられたレチクルのパターンＰと合わせることにより、ブラックマトリクスパターンの歪みを測定することができる。なお、アライメントマークとみなす部分は、ブラックマトリクスパターンのコーナー部に限定されないが、ブラックマトリクスパターンの歪みを把握する上では、検出が容易な部位であるコーナー部が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＲＧＢパターンの補正を説明する図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るＲＧＢパターンの補正を説明する図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＲＧＢパターンの補正を説明する図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＲＧＢパターンの補正を説明する図。
【図５】ブラックマトリクスパターンのコーナー部をアライメントマークとして用い、基板アライメントカメラのパターンと合わせた状態を示す図。
【図６】従来の大型ガラス基板上にステップ露光法を用いてブラックマトリクスパターン及びアライメントマークが形成された状態を示す上面図。
【図７】本発明の一態様に係るカラーフィルタの描画方法に用いる露光装置を示す斜視図。
【図８】図７に示す露光ヘッドの光路を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１，３１…大型ガラス基板、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，３２…ブラックマトリクスパターン、３，３３…露光ヘッド、４…ヘッドガントリー、４１…レーザ発振機、４２…レーザ光、４３…ビームスプリッター、４４…第１のミラー・レンズ系、４５…第２のミラー・レンズ系、４６…シールガラス。
【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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