(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性物質が塗布された透明なガラス基板を上面に載置し、該ガラス基板上に予め設定された露光領域に対応する箇所に上下方向に貫通する開口部を設けたステージと、
前記ステージの上面に平行な方向に該ステージに対して相対的に移動可能とされ、前記ガラス基板の露光領域に露光光を照射して所定の露光パターンを形成する露光光学系と、
前記ガラス基板の表面を撮像する撮像手段と、
を備えた露光装置であって、
前記ステージの開口部の下方に、前記ガラス基板を透過して下側に抜けた前記露光光を前記ガラス基板側とは異なる方向に反射する反射ミラーを設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、可視光を透過し、紫外線を反射するダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ダイクロイックミラーの下方に、該ダイクロイックミラーを透過する可視光によって前記ガラス基板を下側から照明し、前記撮像手段による撮像を可能にする照明光源を配設したことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記ガラス基板は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光性物質を塗布した透明なガラス基板上に露光光を照射して露光領域に所定の露光パターンを形成する露光装置に関し、詳しくは、上記ガラス基板を透過して下側に抜けた露光光が反射されて上記ガラス基板側に戻されるのを防止しようとする露光装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の露光装置は、カラーフィルタ基板を感光材面を上にして保持して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向及びθ（回転）方向に微動制御でき、且つ、少なくともＸ、Ｙ方向の１方向に所定の距離（ピッチ）だけステップ移動できるステージと、カラーフィルタ基板上側に原版としてのフォトマスクをマスク面を下にして保持する原版保持部と、フォトマスクの裏面からカラーフィルタ基板側へ露光光を照射するための光源部とを有し、フォトマスクのマスクパターンを等倍にて、露光する位置をずらしながら複数回に分けて露光転写するために、ステージ上のカラーフィルタ基板とフォトマスクとのアライメント調整を行なう自動アライメント機構と、露光領域制御機構と、該カラーフィルタ基板とフォトマスクとのギヤップを制御するギヤップ制御機構とを備え、カラーフィルタ基板とフォトマスクとを近接させ、間隔を所定のギヤップに保ちながら近接露光できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−１２７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような従来の露光装置は、カラーフィルタ基板を透過した露光光がステージの下側に抜けるようにはされておらず、ましてやステージの下側から該カラーフィルタ基板を照明可能に照明光源を配設したものはなかった。したがって、カラーフィルタ基板を透過してステージの下側に抜けた露光光が各種構造物や照明光源で乱反射されてカラーフィルタ基板側に戻され、カラーフィルタ基板に塗布された感光性物質の所定の露光位置と異なる位置を露光するのを防止できるようにはなっていなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、感光性物質を塗布した透明なガラス基板を透過して下側に抜けた露光光が反射されて上記ガラス基板側に戻されるのを防止しようとす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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明による露光装置は、感光性物質が塗布された透明なガラス基板を上面に載置し、該ガラス基板上に予め設定された露光領域に対応する箇所に上下方向に貫通する開口部を設けたステージと、前記ステージの上面に平行な方向に該ステージに対して相対的に移動可能とされ、前記ガラス基板の露光領域に露光光を照射して所定の露光パターンを形成する露光光学系と、前記ガラス基板の表面を撮像する撮像手段と、を備えた露光装置であって、前記ステージの開口部の下方に、前記ガラス基板を透過して下側に抜けた前記露光光を前記ガラス基板側とは異なる方向に反射する反射ミラーを設けたものである。
【０００６】
このような構成により、感光性物質を塗布した透明なガラス基板上に予め設定された露光領域に対応する箇所に上下方向に貫通する開口部を設けたステージに上記ガラス基板を載置し、上記ステージの上面に平行な方向に該ステージに対して相対的に移動する露光光学系で上記ガラス基板の露光領域に露光光を照射して所定の露光パターンを形成し、ステージの開口部の下方に設けた反射ミラーでガラス基板を透過して下側に抜けた上記露光光を上記ガラス基板側とは異なる方向に反射する。
【０００７】
また、前記反射ミラーは、可視光を透過し、紫外線を反射するダイクロイックミラーである。これにより、ダイクロイックミラーで可視光を透過し、紫外線を反射する。
【０００８】
さらに、前記ダイクロイックミラーの下方に、該ダイクロイックミラーを透過する可視光によって前記ガラス基板を下側から照明し、前記撮像手段による撮像を可能にする照明光源を配設している。これにより、ダイクロイックミラーの下方に配設された照明光源でダイクロイックミラーを透過する可視光によってガラス基板を下側から照明し、撮像手段による撮像を可能にする。
【０００９】
そして、前記ガラス基板は、カラーフィルタ基板である。これにより、カラーフィルタ基板がそれを透過した露光光の散乱光により再露光されるのを防止する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ガラス基板を透過して下側に抜けた露光光がステージの下側で反射されて上記ガラス基板側に戻されるのを防止することができる。したがって、露光光の反射光によって所定の露光位置と異なる位置が露光されるのを防止することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明によれば、可視光を透過させて、紫外線のみを反射させることができる。したがって、紫外線をガラス基板側と異なる方向に反射させて該ガラス基板側に戻るのを防止することができる。
【００１２】
さらに、請求項３に係る発明によれば、ダイクロイックミラーを介して背面照明とし、ガラス基板上に形成された機能パターンの像の視認性を向上することができる。したがって、機能パターンに対する露光パターンの位置合わせが容易になる。
【００１３】
そして、請求項４に係る発明によれば、カラーフィルタ基板を透過した露光光の散乱光によって異なる色のカラーフィルタ形成領域が露光されるのを防止することができる。したがって、カラーフィルタの混色を無くして製品の品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概念図である。この露光装置は、感光性物質を塗布した透明なガラス基板を一方向に搬送しながら該ガラス基板上に露光光を照射し、所定の露光パターンを形成するもので、ステージ１と、露光光学系２と、撮像手段３と、反射ミラー４と、照明光源５と、制御手段６とからなる。以下、露光対象としての上記透明なガラス基板が例えばブラックマトリクスを形成したカラーフィルタ基板である場合について説明する。
【００１５】
上記ステージ１は、感光性物質としてのカラーレジストが塗布されたカラーフィルタ基板７を上面１ａに載置するものであり、上記カラーフィルタ基板７上に予め設定された露光領域８（図２参照）に対応する箇所に上下方向に貫通する開口部９を設けている。そして、このステージ１は、搬送手段１０に支持されて図１に示す矢印Ａ方向に所定の速度で搬送されるようになっている。なお、上記搬送手段１０には、上記ステージ１を移動させる図示省略の例えば搬送ローラと、該搬送ローラを回転駆動するモータ等の搬送駆動部と、ステージ１の搬送速度を検出する速度センサーや位置を検出する位置検出センサー等が備えられている。
【００１６】
上記カラーフィルタ基板７は、図２に示すように、表面に設定された露光領域８に多数形成されたブラックマトリクス１１のピクセル１２と、上記露光領域８の一端部側の所定位置に、上記露光領域８に予め設定された基準位置Ｓ１と後述するフォトマスク２０に予め設定された基準位置Ｓ２（図３参照）とのアライメントをとるために一つ形成された細長状のアライメントマーク１３とを有するものであり、アライメントマーク１３が形成された側を先頭にして搬送されるようになっている。さらに、矢印Ａ方向に直交する方向には、上記アライメントマーク１３に並べて、アライメント確認マーク１４が形成されている。このアライメント確認マーク１４は、上記アライメントマーク１３によるアライメント状態を確認するためのものであり、上記アライメントマーク１３よりも短い長さを有して上記露光領域８に複数配置されたブラックマトリクス１１のピクセル１２と同じ間隔で、上記アライメントマーク１３の左右に同数だけ形成されている。
【００１７】
なお、上記アライメントマーク１３は、露光開始マーカとしても使用される。即ち、後述する撮像手段３で上記アライメントマーク１３を検知すると後述する露光光学系２の露光光源１５が点灯されて露光が開始される。
【００１８】
上記ステージ１の上方には、露光光学系２が設けられている。この露光光学系２は、カラーフィルタ基板７上に露光光を照射し、所定の露光パターンを形成するものであり、露光光源１５と、マスクステージ１６と、投影レンズ１７と、ダイクロイックミラー１８とを備えている。
【００１９】
上記露光光源１５は、紫外線を含む露光光を発射するものであり、例えば高圧水銀ランプ、キセノンランプや紫外線発光レーザ等である。上記マスクステージ１６は、上記露光光源１５から発射される露光光の照射方向前方に設けられており、図３に示すように例えば透明なガラス基板上に形成された不透明膜に搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する方向に所定ピッチで、光を透過する例えば矩形状のマスクパターン１９を形成したフォトマスク２０を載置できるようになっている。上記投影レンズ１７は上記ステージ１とマスクステージ１６との間に設けられており、上記フォトマスク２０に形成されたマスクパターン１９を上記カラーフィルタ基板７上に投影するものである。上記ダイクロイックミラー１８は上記マスクステージ１６と投影レンズ１７との間に設けられており、紫外線を透過し、可視光を反射するようになっていてカラーフィルタ基板７からの可視光を反射して撮像手段３で受光可能とするものである。
【００２０】
上記マスクステージ１６と投影レンズ１７との間にて、図１に示すように、ダイクロイックミラー１８によって上記露光光学系２の光路（同図に破線で示す）と異なる方向にて、該光路と交差する方向に偏向された光路（同図に実線で示す）上には、撮像手段３が設けられている。この撮像手段３は、図２に示すカラーフィルタ基板７のブラックマトリクス１１のピクセル１２とアライメントマーク１３とを撮像するものであり、搬送手段１０のステージ１の上面１ａに平行な面内にて、図３に示すように矢印Ａと直交する方向に一直線状に並べて多数の受光素子２２を配設し、アライメント機構２１によって、上記露光光学系２と一体となって、搬送手段１０のステージ１の上面１ａに平行な面内にて矢印Ａで示す搬送方向と直交する矢印Ｂ又はＣ方向に移動可能になっている。なお、上記アライメント機構２１は、フォトマスク２０の中心を中心軸として上記露光光学系２と撮像手段３とを一体的に回転することができるようにもなっている。
【００２１】
上記ステージ１の開口部９の下方には、反射ミラー４が設けられている。この反射ミラー４は、カラーフィルタ基板７を透過して下側に抜けた露光光をカラーフィルタ基板７側とは異なる方向に反射するものであり、可視光を透過し、紫外線を反射するダイクロイックミラーである。そして、反射された露光光は、搬送手段１０の内側壁部に設けられた光吸収器２３によって吸収されて除去されるようになっている。
【００２２】
上記反射ミラー４の下方には、照明光源５が設けられている。この照明光源５は、カラーフィルタ基板７を背面から照明して該カラーフィルタ基板７上に形成されたブラックマトリクス１１のピクセル１２が撮像手段３によって鮮明に撮像できるようにするためのものであり、可視光を発射するようになっている。
【００２３】
上記搬送手段１０と、露光光源１５と、撮像手段３と、アライメント機構２１と、照明光源５とには、制御手段６が接続されている。この制御手段６は、撮像手段３により取得された上記アライメントマーク１３の検出出力に基づいて上記カラーフィルタ基板７上の基準位置Ｓ１（図２参照）と上記フォトマスク２０の基準位置Ｓ２（図３参照）との位置ずれを算出し、アライメント機構２１を駆動して該位置ずれを補正するように撮像手段３と露光光学系２とを、搬送手段１０のステージ１の上面１ａに平行な面内にて矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向に移動させるものであり、具体的には、図４（ａ）に示すように上記フォトマスク２０の基準位置Ｓ２と所定の位置関係を有して上記撮像手段３の受光素子２２に予め設定された基準受光素子２２ｓと、上記カラーフィルタ基板７のアライメントマーク１３を検出した受光素子２２ｎとのずれ量を算出して、該ずれ量がゼロとなるようにアライメント機構２１を駆動して撮像手段３と露光光学系２のフォトマスク２０とを一体的に移動するようになっている。そして、露光光源駆動部２４と、アライメント機構コントローラ２５と、画像処理部２６と、搬送手段コントローラ２７と、照明光源駆動部２８と、記憶部２９と、演算部３０と、制御部３１とを備えている。
【００２４】
ここで、上記露光光源駆動部２４は、露光光源１５を点灯駆動するものである。また、上記アライメント機構コントローラ２５は、アレイメント機構２１を駆動制御するものである。さらに、上記画像処理部２６は、撮像手段３で取得された画像を処理して画像データを作成すると共に該画像データと記憶部２９に保存されたルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、上記カラーフィルタ基板７の露光領域８の基準位置Ｓ１を検出するものである。さらにまた、上記搬送手段コントローラ２７は、搬送手段１０のステージ１を所定の方向に所定の速度で移動させるものである。また、上記照明光源駆動部２８は、照明光源５を点灯駆動するものである。さらに、上記記憶部２９は、例えば、カラーフィルタ基板７上の基準位置Ｓ１を検出するためのＬＵＴや撮像手段３の基準受光素子２２ｓのセル番号等を記憶しておくものである。さらにまた、演算部３０は、撮像手段３に予め設定された基準受光素子２２ｓと上記カラーフィルタ基板７のアライメントマーク１３を検出した受光素子２２ｎとのずれ量等を算出するものである。そして、制御部３１は、上記各部を適切に駆動制御するものである。
【００２５】
次に、このように構成された第１の実施形態の露光装置の動作について説明する。
先ず、図示省略の起動スイッチが投入されると、制御手段６が起動して照明光源駆動部２８により照明光源５が点灯され、可視光が反射ミラー４を透過してカラーフィルタ基板７を背面から照明可能となる。また、撮像手段３が起動して撮像が開始される。さらに、搬送手段１０は、ステージ１上の所定位置にカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板７を載置して待機状態となっている。次に、図示省略の露光開始スイッチが投入されると、搬送手段１０のステージ１が搬送手段コントローラ２７に制御されて矢印Ａ方向に所定の速度で移動を開始する。
【００２６】
ここで、上記カラーフィルタ基板７は、図２に示すように、ブラックマトリクス１１が形成された露光領域８の一端部側の所定位置に矢印Ａ方向に延びる細長状のアライメントマーク１３が一つ形成されており、該アライメントマーク１３が形成されている側を先頭にして矢印Ａ方向に搬送されるので、図４（ａ）に示すように、先ず、撮像手段３によって上記アライメントマーク１３が撮像される。これにより、露光光源駆動部２４が駆動されて露光光源１５が点灯され、露光が開始される。
【００２７】
同時に、制御部３１では、アライメントマーク１３の例えば左側縁部を検知した受光素子２２ｎのセル番号が予め記憶部２９に記憶された基準受光素子２２ｓのセル番号と比較される。そして、そのずれ量が演算部３０で算出され、該ずれ量がゼロとなるようにアライメント機構２１がアライメント機構コントローラ２５によって駆動制御され、搬送手段１０のステージ１の上面１ａに平行な面内にて、同図（ｂ）に示す矢印Ｃ方向に撮像手段３と露光光学系２のフォトマスク２０とが一体的に移動される。このようにして、上記アライメントマーク１３が撮像手段３の基準受光素子２２ｓに位置付けられると、上記アライメントマーク１３と所定の位置関係を有するカラーフィルタ基板７の基準位置Ｓ１と、上記基準受光素子２２ｓと所定の位置関係を有するフォトマスク２０の基準位置Ｓ２とが合致して、図２に斜線を付して示すように、目標位置にストライプ状の露光パターン３２を形成することが可能となる。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、カラーフィルタ基板７のブラックマトリクス１１の各ピクセル１２に対応して設けられ、アライメントマーク１３よりも長さの短いアライメント確認マーク１４が撮像手段３によって撮像される。そして、制御手段６は、アライメントマーク１３と該アライメントマーク１３の左右に配列された同数のアライメント確認マーク１４とを検出した各受光素子２２のセル番号を読み取ってそれらの平均値を演算部３０で演算し、その結果を基準受光素子２２ｓのセル番号と比較する。このとき、両者が一致している場合には、アライメントが正確に行なわれたと判定する。なお、アライメント確認マーク１４のピッチを撮像手段３により取得した画像データから読み取り、予め記憶部２９に記憶された設計値と比較することにより、投影レンズ１７の倍率の正確さやカラーフィルタ基板７の膨張又は収縮を確認することができる。また、アライメント確認マーク１４による確認で異常が検出された場合には、露光動作を停止すると共に異常を警報するようにしてもよい。
【００２９】
その後は、撮像手段３により取得された画像データに基づいてアライメント機構２１が制御され、カラーフィルタ基板７の基準位置Ｓ１である左端ピクセル１２ａの左上端隅部にフォトマスク２０の基準位置Ｓ２が位置付けられて露光が進む。また、搬送中にカラーフィルタ基板７に回転ずれが生じた場合には、上記アライメント機構２１が制御されて、フォトマスク２０の中心を中心軸として上記露光光学系２と撮像手段３とを一体的に回転（θ）して回転ずれを調整する。これにより、フォトマスク２０は、カラーフィルタ基板７が左右に振れながら搬送されてもそれに追従して動き、図２に示すように、目標とする所定位置に露光パターン３２が精度よく形成されることになる。
【００３０】
この場合、カラーフィルタ基板７を透過して下側に抜けた紫外線の露光光は、反射ミラー４で反射されて搬送手段１０の内側壁部に設けられた光吸収器２３によって吸収されて除去される。したがって、ステージ１の下側で反射した露光光がカラーフィルタ基板７側に反射されないので、露光パターン３２を形成しようとする目標位置以外の部分が露光されることがない。
【００３１】
なお、上記第１の実施形態において、アライメントマーク１３及びアライメント確認マーク１４は、図２に示すように、矢印Ａ方向に細長状に延びた形状に形成されたものであったが、これに限られず、撮像手段３の受光素子２２により検出可能であれば線状であってもよく、又はブラックマトリクス１１のピクセル１２の幅と略等しい幅に形成されてもよい。また、以上の説明においては、アライメントマーク１３が一つの場合について述べたが、これに限られず、所定間隔で複数形成されてもよい。
【００３２】
図５は、本発明による露光装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。この露光装置は、搬送方向（矢印Ａ方向）に対してマスクステージ１６の先頭側に該マスクステージ１６と並べて撮像手段３を配設しており、上記マスクステージ１６に載置されたフォトマスク２０のマスクパターン１９の像をテレセントリックの投影レンズ１７でカラーフィルタ基板７上に投影すると共に、上記投影レンズ１７を介してカラーフィルタ基板７上のブラックマトリクス１１のピクセル１２の像を上記撮像手段３の受光素子２２面上に結像させるようになっている。これにより、フォトマスク２０による露光位置の搬送方向手前側の位置を撮像し、カラーフィルタ基板７の露光領域８に設定された基準位置Ｓ１とフォトマスク２０に設定された基準位置Ｓ２とのアライメント調整がなされる。また、アライメントマーク１３が検出されてから所定時間経過後に露光光源１５が点灯されて所定位置に対する露光が開始される。
【００３３】
なお、以上の説明においては、露光対象としてのガラス基板がカラーフィルタ基板７である場合について述べたが、これに限られず、感光性物質が塗布された透明なガラス基板であれば如何なるものであってもよい。さらに、本発明は、投影レンズ１７を備えた装置に限られず、投影レンズ１７を備えずフォトマスク２０を上記ガラス基板に近接させて露光する露光装置にも適用することができる。さらにまた、本発明は、ステージ１側を移動するものに限られず、ステージ１を固定して露光光学系２側を移動するものであってもよい。そして、本発明は、フォトマスク２０を介して露光するものに限られず、フォトマスク２０を介さずに、例えば光ビームを走査して露光パターン３２を上記ガラス基板上に直接形成する装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】上記露光装置において使用されるカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図３】上記第１実施形態において、フォトマスクによる露光位置と撮像手段による撮像位置との関係を示す説明図である。
【図４】上記カラーフィルタ基板に対するフォトマスクのアライメント調整を示す説明図である。
【図５】本発明による露光装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…ステージ
１ａ…上面
２…露光光学系
３…撮像手段
４…反射ミラー
５…照明光源
７…カラーフィルタ基板（ガラス基板）
８…露光領域
９…開口部
１０…搬送手段
１５…露光光源
【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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