(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体上に設定された複数の露光領域に予め形成された複数のピクセル上を複数のフォトマスクを用いて露光する際に、隣接する前記露光領域の端部が重なるようにすると共に該重なった露光領域では一方のフォトマスクによる露光パターンと他方のフォトマスクによる露光パターンとが互いに補い合うようにして、前記各フォトマスクによる単位露光パターン列を連ねて一連の露光パターン列を形成する露光装置であって、
前記被露光体を上面に載置して所定方向に一定速度で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の上方に配置され、それぞれ短冊形状に形成されてなり、該短冊の長手方向に沿って矩形状の複数のマスクパターンを該マスクパターンの短辺方向に該短辺の幅よりも広い間隔で並べて形成し、前記短冊の長手方向の中心軸が前記搬送手段の上面に平行な面内にて搬送方向と直交する方向に沿ってシグザグとなるように並べられた複数のフォトマスクと、
前記搬送手段の上面に平行な面内にて、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べて有し、前記被露光体のピクセルを撮像する撮像手段と、
前記複数のフォトマスクを前記搬送手段の上面に平行な面内にて、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に移動させるアライメント機構と、
前記撮像手段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前記アライメント機構の駆動を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記撮像手段により取得された画像の画像データに基づいて前記ピクセルの角隅部に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置と前記フォトマスクに予め設定された基準位置とが合致するように前記アライメント機構の駆動を制御して前記複数のフォトマスクを前記被露光体の搬送方向と直交する方向に移動させ、前記一定速度で搬送中の被露光体に対して位置合わせをしながら前記複数のフォトマスクに対して露光光を同時に照射させ前記被露光体のピクセル上を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記複数のフォトマスクは、前記一方のフォトマスクに一定間隔で形成された複数のマスクパターンのうち前記他方のフォトマスクに隣接する端部領域に位置するマスクパターンの一部を間引き、他方のフォトマスクに一定間隔で形成された複数のマスクパターンのうち、前記一方のフォトマスクの間引かれたマスクパターンに対応するマスクパターンを残し、前記一方のフォトマスクに残されたマスクパターンに対応するマスクパターンを間引いたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記フォトマスクの前記端部領域におけるマスクパターンの間引きは、その間引き数を中央部から末端部に向かって漸増させたことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記被露光体は、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、被露光体上に設定された複数の露光領域に対して隣接する露光領域の端部が重なるように複数のフォトマスクを用いて露光して、上記隣接する露光領域の境界部におけるスジ又はムラを目立たなくするようにした露光装置に関し、詳しくは、披露光体に対する露光処理時間を短縮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、第１のフォトマスクを用いて基板上に形成された感光性レジスト膜の一部を構成する第１の露光領域を露光することにより、上記感光性レジスト膜の第１の露光領域に第１のマスクパターンを転写し、第２のフォトマスクを用いて上記感光性レジスト膜の第１の露光領域に部分的に重なって隣接する第２の露光領域を露光することにより、上記感光性レジスト膜の第２の露光領域に第２のマスクパターンを転写するもので、上記第１のマスクパターンを転写する際に、上記第１および第２の露光領域が重なった境界領域に位置する画素内の一部分に第１のマスクパターン部分を転写し、上記第２のマスクパターンを転写する際は、上記画素内の他の部分に第２のマスクパターン部分を転写するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−６６２３５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においては、隣接する露光領域の境界部におけるスジ又はムラを目立たなくすることができるが、上記複数の露光領域を露光する際に、複数のフォトマスクをそれぞれ切り替えて別の工程で露光するものであったので、複数のフォトマスクを切り替える都度、各フォトマスクに設けられたアライメントマークと露光しようとする露光領域に設けられたアライメントマークとのアライメントを取らなければならず、露光処理に長時間を要していた。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、隣接する露光領域の境界部のスジ又はムラを目立たなくすると共に、披露光体に対する露光処理時間を短縮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、被露光体上に設定された複数の露光領域に予め形成された複数のピクセル上を複数のフォトマスクを用いて露光する際に、隣接する前記露光領域の端部が重なるようにすると共に該重なった露光領域では一方のフォトマスクによる露光パターンと他方のフォトマスクによる露光パターンとが互いに補い合うようにして、前記各フォトマスクによる単位露光パターン列を連ねて一連の露光パターン列を形成する露光装置であって、前記被露光体を上面に載置して所定方向に一定速度で搬送する搬送手段と、前記搬送手段の上方に配置され、それぞれ短冊形状に形成されてなり、該短冊の長手方向に沿って矩形状の複数のマスクパターンを該マスクパターンの短辺方向に該短辺の幅よりも広い間隔で並べて形成し、前記短冊の長手方向の中心軸が前記搬送手段の上面に平行な面内にて搬送方向と直交する方向に沿ってシグザグとなるように並べられた複数のフォトマスクと、前記搬送手段の上面に平行な面内にて、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べて有し、前記被露光体のピクセルを撮像する撮像手段と、前記複数のフォトマスクを前記搬送手段の上面に平行な面内にて、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に移動させるアライメント機構と、前記撮像手段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前記アライメント機構の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記撮像手段により取得された画像の画像データに基づいて前記ピクセルの角隅部に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置と前記フォトマスクに予め設定された基準位置とが合致するように前記アライメント機構の駆動を制御して前記複数のフォトマスクを前記被露光体の搬送方向と直交する方向に移動させ、前記一定速度で搬送中の被露光体に対して位置合わせをしながら前記複数のフォトマスクに対して露光光を同時に照射させ前記被露光体のピクセル上を露光するものである。
【０００６】
このような構成により、搬送手段で被露光体を上面に載置して所定方向に搬送しながら、搬送手段の上面に平行な面内にて、被露光体の搬送方向と直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べて有する撮像手段で被露光体に予め形成されたピクセルを撮像し、制御手段で撮像画像の画像データに基づいて上記ピクセルの角隅部に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置と、搬送手段の上方に配置され、それぞれ短冊形状に形成されてなり、該短冊の長手方向に沿って矩形状の複数のマスクパターンを該マスクパターンの短辺方向に該短辺の幅よりも広い間隔で並べて形成し、上記短冊の長手方向の中心軸が上記搬送手段の上面に平行な面内にて搬送方向と直交する方向に沿ってシグザグとなるように並べられた複数のフォトマスクに予め設定された基準位置とが合致するようにアライメント機構により該複数のフォトマスクを搬送手段の上面に平行な面内にて被露光体の搬送方向と直交する方向に移動して、一定速度で搬送中の被露光体に対して位置合わせをしながら上記複数のフォトマスクに対して露光光を同時に照射し、被露光体のピクセル上を露光する。その結果、上記複数のフォトマスクで被露光体上に設定された複数の露光領域に隣接する露光領域の端部が重なるよう複数の単位露光パターン列が形成され、上記重なった露光領域に一方のフォトマスクによる露光パターンと他方のフォトマスクによる露光パターンとが互いに補い合って一連の露光パターン列が形成される。
【０００７】
また、前記複数のフォトマスクは、前記一方のフォトマスクに一定間隔で形成された複数のマスクパターンのうち前記他方のフォトマスクに隣接する端部領域に位置するマスクパターンの一部を間引き、他方のフォトマスクに一定間隔で形成された複数のマスクパターンのうち、前記一方のフォトマスクの間引かれたマスクパターンに対応するマスクパターンを残し、前記一方のフォトマスクに残されたマスクパターンに対応するマスクパターンを間引いたものである。これにより、所定形状を有して一定間隔で多数形成されたマスクパターンのうち他方のフォトマスクに隣接する端部領域に位置するマスクパターンの一部が間引かれた一方のフォトマスクで被露光体上に所定の単位露光パターン列を形成し、上記一方のフォトマスクの間引かれたマスクパターンに対応するマスクパターンを残し、上記一方のフォトマスクに残されたマスクパターンに対応するマスクパターンを間引いた他方のフォトマスクで上記一方のフォトマスクによる所定の単位露光パターン列を形成し、被露光体上に一連の露光パターン列を形成する。
【０００８】
さらに、前記フォトマスクの前記端部領域におけるマスクパターンの間引きは、その間引き数を中央部から末端部に向かって漸増させたものである。これにより、フォトマスクの端部領域におけるマスクパターンの間引き数を中央部から末端部に向かって漸増させたフォトマスクでマスクパターンを被露光体上に露光する。
【０００９】
そして、前記被露光体は、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にカラーフィルタの露光パターン列を形成する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、隣接する露光領域の境界部のスジ又はムラを目立たなくすると共に、被露光体の露光処理時間を短縮することができる。また、左右に振れながら搬送される被露光体の動きにフォトマスクを追従させることができ、目標位置に露光パターンを精度よく形成することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明によれば、複数の露光領域の隣接する境界領域に一方のフォトマスクによる露光パターンと他方のフォトマスクによる露光パターンとが互いに補い合って一連の露光パターン列を容易に形成することができる。
【００１２】
さらに、請求項３に係る発明によれば、各単位露光パターン列の境界領域のムラを階段状に変化させることができる。したがって、上記境界領域のムラをより目立たなくすることができる。
【００１３】
そして、請求項４に係る発明によれば、カラーフィルタの色の濃淡ムラを目立たなくすることができる。
【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実施形態を示す概念図である。この露光装置は、被露光体上に設定された複数の露光領域に対して露光領域の端部が重なるように複数のフォトマスクを用いて露光し、上記重なった露光領域に一方のフォトマスクによる露光パターンと他方のフォトマスクによる露光パターンとが互いに補い合って、上記各フォトマスクによる単位露光パターン列を連ねて一連の露光パターン列を形成し、上記隣接する露光領域の境界部におけるスジ又はムラを目立たなくしようとするもので、搬送手段１と、フォトマスク２と、露光光学系３と、撮像手段４と、制御手段５とからなる。以下、被露光体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。なお、上記露光領域は、各フォトマスクにより単位露光パターンが形成される領域である。また、上記重なった露光領域を以下「境界領域」という。
【００１５】
上記搬送手段１は、感光性のカラーレジストが塗布されたカラーフィルタ基板６を上面１ａにてステージ７上に載置して、図１に示す矢印Ａ方向に所定の速度で搬送するものであり、上記ステージ７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７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を備えている。
【００１６】
上記搬送手段１の上方には、複数のフォトマスク２が配設されている。この複数のフォトマスク２は、それぞれ単位露光パターン列を形成するものであり、図２に示すように、それぞれ短冊形状に形成されてなり、該短冊の長手方向に沿って矩形状の複数のマスクパターン８を該マスクパターン８の短辺方向に該短辺の幅よりも広い間隔で並べて形成し、上記短冊の長手方向の中心軸が上記搬送手段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沿ってシグザグとなるように並べられている。
【００１７】
この場合、図２に示すように、上記複数のフォトマスク２は、互いに隣接する端部領域が矢印Ａで示す搬送方向にて前後方向に合致するようにされ、一方のフォトマスク９に一定間隔で形成された複数のマスクパターン８のうち他方のフォトマスク１０に隣接する端部領域に位置するマスクパターン８の一部を間引き、他方のフォトマスク１０に一定間隔で形成された複数のマスクパターン８のうち、上記一方のフォトマスク９の間引かれたマスクパターン８ａ（同図に破線で示す）に対応するマスクパターン８ｂ（同図に実線で示す）を残し、上記一方のフォトマスク９に残されたマスクパターン８ｂに対応するマスクパターン８ａを間引いている。そして、上記フォトマスク２の上記端部領域におけるマスクパターン８の間引きは、その間引き数を中央部から末端部に向かって漸増させている。
【００１８】
上記搬送手段１の上方には、搬送手段１の上面１ａに平行な面内にて搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する方向に、複数の露光光学系３が並べて設けられている。この複数の露光光学系３は、上記複数のフォトマスク２に対して露光光を同時に照射して各フォトマスク２のマスクパターン８の像をカラーフィルタ基板６上に転写し、図３に示すように各フォトマスク２による単位露光パターン列が連なった露光パターン列を形成するものであり、図１に示すように、それぞれ露光光源１１と、マスクステージ１２と、投影レンズ１３と、ダイクロイックミラー１４とを備えている。
【００１９】
上記露光光源１１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１２は、上記露光光源１１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、上記フォトマスク２を載置できるようになっている。上記投影レンズ１３は、上記搬送手段１のステージ７とマスクステージ１２との間に設けられており、上記フォトマスク２に形成されたマスクパターン８を上記カラーフィルタ基板６上に投影するものである。上記ダイクロイックミラー１４は上記マスクステージ１２と投影レンズ１３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６からの可視光を反射して撮像手段４で受光可能とするものである。
【００２０】
そして、上記露光光学系３は、それぞれアライメント機構１８によって、後述する撮像手段４と一体となって、搬送手段１の上面１ａに平行な面内にて、図４に矢印Ａで示す搬送方向と直交する矢印Ｂ又はＣ方向に移動可能に形成されている。なお、上記アライメント機構１８は、一列に並べられた複数のフォトマスク２の中心を中心軸として上記露光光学系３と撮像手段４とを一体的に回動することができるようになっている。
【００２１】
上記マスクステージ１２と投影レンズ１３との間にて上記露光光学系３の光路と異なる方向に偏向された光路上には、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、図４に示すカラーフィルタ基板６のブラックマトリクス１５のピクセル１６を撮像するものであり、搬送手段１の上面１ａに平行な面内にてカラーフィルタ基板６の搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に複数の受光素子１７が一直線に並べて配設され、上記露光光学系３による露光位置と略同じ位置を撮像するようになっている。そして、図１に示すように、例えば搬送手段１のステージ７の下方に配設されて可視光を発射する照明光源１９によって、カラーフィルタ基板６が背面から照明されて該カラーフィルタ基板６上に形成された上記ブラックマトリクス１５のピクセル１６が鮮明に撮像できるようになっている。なお、上記照明光源１９の可視光に紫外線成分が含まれる場合には、照明光源１９の前面に紫外線カットフィルターを備えてカラーフィルタ基板６に塗布されたカラーレジストが露光されるのを防止するとよい。
【００２２】
ここで、上記カラーフィルタ基板６には、図４に示すように、基準位置Ｓ１が例えば同図においてブラックマトリクス１５の左端ピクセル１６ａの左上端隅部に予め設定されており、上記フォトマスク２には、基準位置Ｓ２が例えば同図において左端マスクパターン８ｃの左端縁部に予め設定されている。そして、撮像手段４の受光素子１７で上記カラーフィルタ基板６の基準位置Ｓ１を検出して、フォトマスクの基準位置Ｓ２と所定の位置関係を有して予め設定された撮像手段４の基準受光素子１７ｓとの位置ずれを補正できるようになっている。
【００２３】
上記搬送手段１と、露光光源１１と、撮像手段４と、照明光源１９とには、制御手段５が接続されている。この制御手段５は、撮像手段４により取得された画像の画像データに基づいて上記ブラックマトリクス１５のピクセル１６に予め設定された基準位置Ｓ１を検出し、該基準位置Ｓ１を基準にして露光を行なわせるものであり、露光光源駆動部２０と、アライメント機構コントローラ２１と、画像処理部２２と、搬送手段コントローラ２３と、照明光源駆動部２４と、記憶部２５と、演算部２６と、制御部２７とを備えている。
【００２４】
ここで、上記露光光源駆動部２０は、露光光源１１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２１は、アライメント機構１８を駆動制御するものである。さらに、上記画像処理部２２は、撮像手段４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２５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６のブラックマトリクス１５のピクセル１６に予め設定された基準位置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２３は、搬送手段１のステージ７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２４は、照明光源１９を点灯駆動するものである。さらに、上記記憶部２５は、例えば、図５に示すカラーフィルタ基板６のブラックマトリクス１５のピクセル１６に設定された基準位置Ｓ１を検出するためのＬＵＴや撮像手段４の基準受光素子１７ｓ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２６は、撮像手段４の基準受光素子１７ｓと上記カラーフィルタ基板６のブラックマトリクス１５のピクセル１６に設定された基準位置Ｓ１を検知した受光素子１７とのずれ量等を算出するものである。そして、制御部２７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露光装置の動作について説明する。
先ず、装置に設けられた図示省略の起動スイッチが投入されると、制御手段５が起動して照明光源駆動部２４により照明光源１９が点灯され、撮像手段４が撮像を開始する。また、搬送手段１は、ステージ７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６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１のステージ７が搬送手段コントローラ２３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】
搬送手段１のステージ７によってカラーフィルタ基板６が搬送され、該カラーフィルタ基板６上に形成されたブラックマトリクス１５のピクセル１６が撮像手段４の撮像位置に達すると、該ピクセル１６の画像が撮像手段４によって取得される。この場合、カラーフィルタ基板６の基準位置Ｓ１がブラックマトリクス１５の左端ピクセル１６ａの左上端隅部に設定されている場合に、制御手段５は、撮像手段４により取得された画像の画像データと記憶部２５から読み出したＬＵＴとを画像処理部２２で比較し、両者が一致したときピクセル１６の左上端隅部を基準位置Ｓ１と判定する。そして、この基準位置Ｓ１を検知した撮像手段４の受光素子１７のセル番号と予め記憶部２５に記憶された基準受光素子１７ｓのセル番号とを比較する。そのずれ量は、演算部２６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１８がアライメント機構コントローラ２１によって駆動制御されて、搬送手段１の上面１ａに平行な面内にて、図５に示す矢印Ａと直交する矢印Ｂ又はＣ方向に撮像手段４と露光光学系３とを一体的に移動する。これにより、上記撮像手段４の基準受光素子１７ｓがカラーフィルタ基板６の基準位置Ｓ１に位置付けられると、基準受光素子１７ｓと所定の位置関係を有するフォトマスク２の基準位置Ｓ２とカラーフィルタ基板６の基準位置Ｓ１とが合致して、図４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２８を形成することが可能となる。
【００２７】
その後、撮像手段４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１８が制御され、カラーフィルタ基板６の基準位置Ｓ１である左端ピクセル１６ａの左上端隅部にフォトマスク２の基準位置Ｓ２が位置づけられて露光が進む。また、搬送中にカラーフィルタ基板６に回転ずれが生じた場合には、上記アライメント機構１８が制御されて、フォトマスク２の中心を中心軸として上記露光光学系３と撮像手段４とを一体的に回動（θ）して回転ずれを調整する。これにより、フォトマスク２は、カラーフィルタ基板６が左右に振れながら搬送されるのに追従して動き、図４に示すように、目標とする位置に露光パターン２８が精度よく形成されることになる。
【００２８】
このようにして、カラーフィルタ基板６のブラックマトリクス１５上には、ピクセル１６に対応して、図３に示すように一方及び他方のフォトマスク９，１０のマスクパターン８による単位露光パターン列が境界領域で重なって、搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に並んで形成され、一連の露光パターン列が形成される。これにより、境界領域では、一方のフォトマスク９による露光パターン２８ａと他方のフォトマスク１０による露光パターン２８ｂとが互いに間引かれた露光パターンを補い合って一連の露光パターン列が形成されることになるので、隣接する単位露光パターン列の境界部が無くなり、上記境界領域の色の濃淡ムラが目立たなくなる。
【００２９】
なお、上述のようなアライメントは、複数の露光光学系３を個別に移動させて行ってもよく、又は全ての露光光学系３を一体的に移動させて行ってもよい。
【００３０】
また、以上の説明においては、被露光体がカラーフィルタ基板６である場合について述べたが、これに限られず、被露光体は、ブラックマトリクス１５を形成するための例えばＣｒを被着させたガラス基板であってもよく、又は他の如何なる基板であってもよい。この場合、被露光体が不透明基板である場合には、照明光源１９は、搬送手段１の上方に配設されて落射照明とするとよい。
【００３１】
そして、上記実施形態においては、撮像手段４による撮像位置と露光光学系３による露光位置とが一致している場合について説明したが、これに限られず、露光光学系３による露光位置の搬送方向手前側を撮像位置とするように撮像手段４を配設したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による露光装置の実施形態を示す概念図である。
【図２】上記露光装置に使用される一方及び他方のフォトマスクの配設状態を示す説明図である。
【図３】上記一方及び他方のフォトマスクにより形成される露光パターン列を示す説明図である。
【図４】上記露光装置におけるアライメント調整を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…搬送手段
１ａ…搬送手段の上面
２…フォトマスク
３…露光光学系
６…カラーフィルタ基板（被露光体）
８…マスクパターン
８ａ…間引かれたマスクパターン
８ｂ…残されたマスクパターン
９…一方のフォトマスク
１０…他方のフォトマスク
２８…露光パターン
２８ａ…一方のフォトマスクによる露光パターン
２８ｂ…他方のフォトマスクによる露光パターン
Ａ…搬送方向
【図１】
0004773160.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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