(57)【要約】【課題】基板を連続搬送しながら、基板搬送方向と直交する方向に並べた小型マスクを用いて露光を行う小型マスク連続露光方式において、基板搬送方向に対して傾くことなくマスクを初期配置することができる露光装置を提供する。【解決手段】搬送ステージ２には、フォトマスク４の初期位置を調整する際の基準となるアライメントマーク８が設けられている。露光ヘッド３内でフォトマスク４を保持する駆動機構６は、フォトマスク４を平行移動させるだけでなく、フォトマスク４を回転させて搬送方向（ｙ軸）に対する傾きを調整する。フォトマスク４の初期位置を調整時には、撮像装置７が撮影した画像からアライメントマーク８とフォトマスク４上のパターンとの位置関係を求め、アライメントマーク８の位置を基準として、フォトマスク４上の画素形成用パターンの各列が搬送方向と直交する方向に整列するように、駆動機構６がフォトマスク４の傾きを調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を一定方向に連続搬送しながら露光処理を行う露光装置であって、
搬送ステージと、
各々が光源と、フォトマスクと、前記フォトマスクを回転自在かつ搬送方向及びこれと直交する方向へ平行移動自在に保持する駆動機構とを有し、前記搬送ステージの上方に、前記搬送方向と直交する方向に並べて配置される複数の露光ヘッドと、
前記露光ヘッドの各々に対応して前記搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、
前記アライメントマークと、前記フォトマスク上のパターンとを撮影する撮像装置とを備え、
前記駆動機構は、前記フォトマスクの初期位置の調整時に、撮像装置によって撮影された画像に基づいて、前記フォトマスク上の画素形成用パターンが前記搬送方向と直交する方向に整列するように、前記搬送方向に対する前記フォトマスクの傾きを補正する、露光装置。
【請求項２】
前記フォトマスクの初期位置の調整時に、前記駆動機構は、更に、前記フォトマスクの前記搬送方向及びこれと直交する方向の位置を調整する、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
基板を一定方向に連続搬送しながら露光処理を行う露光方法であって、
搬送ステージの上方に、前記基板の搬送方向と直交する方向に複数のフォトマスクを並べて配置し、
前記フォトマスクの各々に対応して前記搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、前記フォトマスク上のパターンとを撮像装置を用いて撮影し、
前記フォトマスクの初期位置の調整時に、前記撮像装置によって撮影された画像に基づいて、前記フォトマスク上の画素形成用パターンが前記搬送方向と直交する方向に整列するように、前記搬送方向に対する前記フォトマスクの傾きを補正し、
前記フォトマスクの傾き補正後に、レジストが塗布された前記基板を前記搬送方向に連続搬送しながら、前記フォトマスク上の前記画素形成用パターンを通して、光源から出射された光を前記レジストに照射する、露光方法。
【請求項４】
基板上に遮光層と複数色の着色層が形成されたカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であって、
前記基板上に、行列状に配列される複数の画素形成領域を区画するための遮光層を形成し、
搬送ステージの上方に、前記基板の搬送方向と直交する方向に複数のフォトマスクを並べて配置し、
前記フォトマスクの各々に対応して前記搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、前記フォトマスク上のパターンとを撮像装置を用いて撮影し、
前記フォトマスクの初期位置の調整時に、前記撮像装置によって撮影された画像に基づいて、前記フォトマスク上の画素形成用パターンが前記搬送方向と直交する方向に整列するように、前記搬送方向に対する前記フォトマスクの傾きを補正し、
前記フォトマスクの傾き補正後に、レジストが塗布された前記基板を前記搬送方向に連続搬送しながら、前記フォトマスク上の前記画素形成用パターンを通して、光源から出射された光を前記レジストに照射し、前記遮光層によって区画された画素形成領域を覆う着色層を形成する、カラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの着色層を形成するために用いられる露光装置及び露光方法に関する。また、本発明は、カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やタッチパネルに用いられるカラーフィルタは、製造コストを低減するため、１枚の大型ガラス基板（マザーガラス）上に複数並べて形成されることが一般的である。大型の液晶表示装置等が普及するのに伴って、ガラス基板のサイズも大型化しているが、ガラス基板の前面に一括して露光できるサイズのフォトマスクを作製すると製造コストの大幅な増大を招く。そこで、着色層の露光工程で用いるフォトマスクのコストを低減するために、ガラス基板より小さなフォトマスクを複数用いた露光方法（以下、「小型マスク露光方式」という）が種々検討されている。
【０００３】
小型マスク露光方式では、基板の搬送方向と直交する方向に複数の小型のフォトマスクを並べ、基板を連続搬送しながら、光源からの光を基板に照射することによって、フォトマスク上のパターンを繰り返し転写する。光源としては、連続点灯する光源または点滅式光源のいずれも利用可能である。点滅式光源を用いる場合、光源が点灯する度に基板が所定ピッチだけ搬送されるので、フォトマスクを一方向に順次移動させながら複数回のショット露光が行われたことになる。
【０００４】
露光中は、基板上の遮光層（ブラックマトリクスや配線層）をカメラで撮像し、撮像した画像から露光対象領域を検出してフォトマスクの位置合わせを行う。具体的には、フォトマスクに設けられたパターン観察用開口部を通じて撮影した基板の画像パターンに基づいて、搬送方向と直交する方向におけるフォトマスクと基板との位置関係を求め、フォトマスクが適切な位置に配置されるように調整を行う。また、点滅式光源を用いる場合は、点灯時にフォトマスクの開口と基板上の露光対象箇所（画素）との搬送方向の位置が合っている必要があるので、取得した画像パターンに基づいて基板の搬送速度が調整される。
【０００５】
尚、基板の搬送方向に対してフォトマスクが傾いている場合、基板上に設けられた格子状の遮光層に対して着色層がずれて形成されてしまう。したがって、フォトマスクを露光ヘッドにセットした際に、フォトマスク上の開口が正確に搬送方向と直交する方向に整列していることが重要である。
【０００６】
ここで、従来のフォトマスクの初期位置調整方法を説明する。
【０００７】
図５は、小型マスク露光方式を説明するための模式図である。
【０００８】
搬送ステージ８１の上方には、複数のフォトマスク８２が２列に分けて並べて配置されている。フォトマスク８２は、各列において、所定間隔をあけて、基板の搬送方向（ｙ軸正方向）と直交する方向（ｘ軸方向）に整列し、異なる列同士で相補的となるように配置されている。フォトマスク８２には、カラーフィルタの同一色の着色層を露光するためのスリット（図示せず）が形成されている。尚、フォトマスク８２の各々は、光源を備えた露光ヘッドに取り付けられている。
【０００９】
露光処理の対象となる基板８３上には、複数の露光領域８４が所定の間隔を空けて行列状に形成されていると共に、複数のアライメントマーク８５が形成されている。各露光領域８４は、１枚のカラーフィルタに対応する。露光領域８４は、ブラックマトリクス等の遮光層によって区画される領域であり、グリッド状にパターニングされた遮光層によって複数の画素に対応する開口部が形成されている。アライメントマーク８５は、フォトマスク８２の初期位置を調整するために用いられるものであるが、その詳細は後述する。
【００１０】
図６は、従来のフォトマスクの初期位置調整方法を説明するための図である。
【００１１】
フォトマスク８２を露光ヘッドに取り付けた後、まず、アライメントマーク８５が付された基板８３を、図６（ａ）の二点鎖線で示した位置から実線で示した位置まで移動させる。搬送ステージ８１の下方に配置された撮像装置８６を用いて、基板８３のアライメントマーク８５を撮影し、撮影された画像内で認識されるアライメントマークの位置が基準位置として登録される。
【００１２】
次に、図６（ｂ）に示すように、基板８３をフォトマスク８２の下方から引き出した後、撮像装置８６でフォトマスク８２上のアライメントマークを撮影する。フォトマスク８２上のアライメントマークを撮影しながら、図示しない駆動機構によってフォトマスク８２を移動させ、登録した基準位置に基づいて、フォトマスク８２の位置及び傾きを調節する。尚、このフォトマスクの初期位置調節は、製品の生産開始前に一度だけ行い、生産開始後は行わない。これは、処理タクトを低下させないためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２９２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図７は、フォトマスクの傾きを説明するための図であり、図８は、フォトマスクの傾きに起因するカラーフィルタの不具合を説明するための図である。尚、図７において、二点鎖線は、フォトマスクが本来配置されるべき初期位置を表す。
【００１５】
近年、ガラス基板が大型化しているため、ブラックマトリクス等の遮光層の形成するための露光処理は、基板全体に対して一度に行うのではなく、基板より小さなフォトマスクをｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させながら複数回のショットに分けて行うこと（いわゆる、ステップ露光）が一般的である。また、上述したアライメントマークは、遮光層との位置関係が固定されている必要があるので、遮光層と同じフォトマスクを用いて同時に露光される。
【００１６】
ただし、遮光層をステップ露光する際に、各ショット毎に遮光層露光用のフォトマスクの位置ずれや露光条件の相違に起因して、遮光層の配置にバラツキが生じる場合がある。この場合、遮光層と共に露光されるアライメントマークの位置も露光領域毎にばらついてしまう。
【００１７】
基板上に設けられるアライメントマークの位置がずれると、上述した図５の工程で着色層形成用フォトマスクの初期位置を調整する際、調整の基準位置自体がずれてしまう。フォトマスクの初期位置のｘ軸方向またはｙ軸方向の位置ずれは、着色層の露光処理中に補正することが可能であり、例えば、撮像装置で遮光層上のパターンを読み取り、遮光層の位置変化に追従するようにフォトマスク８２の位置を微調整することによって補正される。しかしながら、露光処理中には、基板の搬送方向（ｙ軸方向）に対するフォトマスク８２の傾きは補正されないので、図７に示すように、フォトマスク８２の初期位置がｙ軸に対して角度θだけ傾いた場合、ｘ軸方向の露光位置によっては着色層の位置ずれが顕著に生じる。
【００１８】
具体的には、ｙ軸に対してフォトマスク８２が一定角度だけ傾いている場合、遮光層８９に対する着色層８８の傾きは、フォトマスク８２のどの部分で露光されたかにかかわらず一定であるが、ｙ軸方向における着色層の位置ずれは、フォトマスク８２の左側部分及び右側部分で相対的に大きくなる。この結果、図８に示すように、フォトマスク８２の左側部分及び右側部分で露光された基板上の領域では、着色層８８と遮光層８９との間に隙間が生じ（いわゆる、白抜け）、不良品が発生してしまう。
【００１９】
それ故に、本発明は、基板を連続搬送しながら、基板搬送方向と直交する方向に並べた小型マスクを用いて露光を行う小型マスク連続露光方式において、基板搬送方向に対して傾くことなくマスクを初期配置することができる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また、本発明は、基板上の遮光層と着色層との間に白抜けを生じることなくカラーフィルタを製造できるカラーフィルタの製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、基板を一定方向に連続搬送しながら露光処理を行う露光装置に関する。本発明に係る露光装置は、搬送ステージと、各々が光源と、フォトマスクと、フォトマスクを回転自在かつ搬送方向及びこれと直交する方向へ平行移動自在に保持する駆動機構とを有し、搬送ステージの上方に、搬送方向と直交する方向に並べて配置される複数の露光ヘッドと、露光ヘッドの各々に対応して搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、アライメントマークと、フォトマスク上のパターンとを撮影する撮像装置とを備える。駆動機構は、フォトマスクの初期位置の調整時に、撮像装置によって撮影された画像に基づいて、フォトマスク上の画素形成用パターンが搬送方向と直交する方向に整列するように、搬送方向に対するフォトマスクの傾きを補正する。
【００２１】
また、本発明は、基板を一定方向に連続搬送しながら露光処理を行う露光方法に関する。本発明に露光方法では、係る搬送ステージの上方に、基板の搬送方向と直交する方向に複数のフォトマスクを並べて配置する。フォトマスクの各々に対応して搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、フォトマスク上のパターンとを撮像装置を用いて撮影する。フォトマスクの初期位置の調整時に、撮像装置によって撮影された画像に基づいて、フォトマスク上の画素形成用パターンが搬送方向と直交する方向に整列するように、搬送方向に対するフォトマスクの傾きを補正する。フォトマスクの傾き補正後に、レジストが塗布された基板を搬送方向に連続搬送しながら、フォトマスク上の画素形成用パターンを通して、光源から出射された光をレジストに照射する。
【００２２】
また、本発明は、基板上に遮光層と複数色の着色層が形成されたカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法に関する。本発明に係るカラーフィルタの製造方法では、基板上に、行列状に配列される複数の画素形成領域を区画するための遮光層を形成する。搬送ステージの上方に、基板の搬送方向と直交する方向に複数のフォトマスクを並べて配置する。フォトマスクの各々に対応して搬送ステージに設けられる複数のアライメントマークと、フォトマスク上のパターンとを撮像装置を用いて撮影する。フォトマスクの初期位置の調整時に、撮像装置によって撮影された画像に基づいて、フォトマスク上の画素形成用パターンが搬送方向と直交する方向に整列するように、搬送方向に対するフォトマスクの傾きを補正する。フォトマスクの傾き補正後に、レジストが塗布された基板を搬送方向に連続搬送しながら、フォトマスク上の画素形成用パターンを通して、光源から出射された光をレジストに照射し、遮光層によって区画された画素形成領域を覆う着色層を形成する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、搬送ステージに設けられたアライメントマークを基準とするため、フォトマスクの初期配置時の傾きを常に一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の露光装置を模式的に示す平面図
【図２】図１に示される露光装置の側面図
【図３】本発明の露光装置が行うフォトマスクの初期位置調整方法を説明するための図
【図４】本発明の露光装置によって露光されたカラーフィルタの一部を示す平面図
【図５】小型マスク露光方式を説明するための模式図
【図６】従来のフォトマスクの初期位置調整方法を説明するための図
【図７】フォトマスクの傾きを説明するための図
【図８】フォトマスクの傾きに起因するカラーフィルタの不具合を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の露光装置を模式的に示す平面図であり、図２は、図１に示される露光装置の側面図である。
【００２６】
露光装置１は、搬送ステージ２と、複数の露光ヘッド３と、撮像装置７とを備える。
【００２７】
搬送ステージ２は、基板１０の搬送路となるステージであって、例えば、基板の下面にエアーを噴出することによって基板を浮上させることができる。搬送ステージ２には、各露光ヘッド３の下方に対応する位置に、複数のアライメントマーク８が設けられている。アライメントマーク８は、露光ヘッド３に取り付けられるフォトマスク４の初期位置を調整する際の基準として用いられる。搬送ステージ２の下方からアライメントマーク８を観察できるように、アライメントマーク８が設けられる部分が透明であることが好ましい。搬送ステージ２の全体が透明であっても良い。
【００２８】
露光ヘッド３は、搬送ステージ２の上方において、基板の搬送方向（ｙ軸正方向）と直交する方向に２列に並べて配置されている。露光ヘッド３の各々は、光源５と、フォトマスク４と、フォトマスク４を移動自在に保持する駆動機構６とを有している。駆動機構６は、フォトマスク４をｘ軸方向、ｙ軸方向に平行移動させるだけでなく、フォトマスク４を回転させて、ｙ軸に対する傾きを調整することができる。
【００２９】
撮像装置７は、搬送ステージ２に設けられたアライメントマーク８と、フォトマスク４上のパターンとを撮影する。一例として、撮像装置７は、図２に示すように、搬送ステージ２の下方に配置される。ただし、ミラーやプリズムを用いて撮像装置７に入射する光の光路を折り曲げるなどして、撮像装置７を搬送ステージ２の下方以外の場所に配置しても良い。また、撮像装置７による撮像対象となるパターンは、フォトマスク４上に形成された画素形成用パターンでも良いし、位置決め用に設けたアライメントマークでも良い。撮像装置７は、アライメントマーク８とフォトマスク４上のパターンとを同時に撮影しても良いし、任意の順序で撮影しても良い。後者の場合、アライメントマーク８のｚ座標と、フォトマスク４上のパターンのｚ座標とに差があるので、鮮明な画像を得るために、撮像装置７の光学系が備えるフォーカシングレンズをｚ軸方向に移動させて焦点合わせを行う。あるいは、撮像装置７全体をｚ軸方向に移動させることにより、焦点を合わせても良い。
【００３０】
駆動機構６は、フォトマスク４の初期位置を調整する際に、撮像装置７によって撮影された画像に基づいて、フォトマスク４の傾きと、フォトマスク４のｘ軸方向及びｙ軸方向の位置を調整する。以下、この点を詳細に説明する。
【００３１】
尚、基板１０上には、ブラックマトリクス等の遮光層によって区画された露光領域が所定間隔を空けて行列状に設けられている。着色層の露光処理過程では、基板１０は、図示しない搬送機構によって保持され、搬送ステージ上をｙ軸正方向に連続搬送される。基板を搬送しながら光源からの光を間欠的（点滅光源使用時）若しくは連続的（連続点灯光源使用時）に基板に照射することによって、露光領域上のレジストがパターニングされる。
【００３２】
図３は、本発明の露光装置が行うマスクの初期位置調整方法を説明するための図である。
【００３３】
図３において、フォトマスク４が本来配置されるべき位置を二点鎖線で示している。また、フォトマスク４の初期位置を決める際の基準となるアライメントマーク８を黒丸で表している。フォトマスク４に行列状に設けられた画素形成用パターン９は、基板上の各画素位置に着色層をパターニングするためのものであり、典型的には開口であるが、グレートーンマスクやハーフトーンマスク等でも良い。
【００３４】
撮像装置７（図２）によって撮像された画像から、搬送ステージ２のアライメントマーク８と、フォトマスク４上のパターンとをそれぞれ検出し、アライメントマーク８に対するフォトマスク４の配置を求める。このアライメントマーク８とフォトマスク４との位置関係は、露光装置の制御装置を用いて所定の画像処理を実行することによって求められる。
【００３５】
ここで、図３（ａ）に示すように、フォトマスク４が本来配置されるべき二点鎖線の位置に対して、ｘ軸方向及びｙ軸方向にずれていると共に、ｙ軸に対して時計回りに角度θだけ傾いている場合を想定する。
【００３６】
まず、駆動機構は、フォトマスク４を図３（ａ）の矢印で示す方向に回転させて、図３（ｂ）に示す通りに、ｙ軸に対するフォトマスク４の傾きを補正する。より具体的には、フォトマスク４に設けられた画素形成用パターン９の各列の整列方向（図３（ｂ）の破線）が搬送方向（ｙ軸）と直交するようにフォトマスク４の回転量を制御する。
【００３７】
次に、フォトマスク４の回転角を補正した後に撮影したフォトマスク４とアライメントマーク８との画像から、アライメントマーク８に対するフォトマスクのｘ軸方向及びｙ軸方向の位置を求める。駆動機構は、フォトマスク４をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させて、図３（ｃ）に示す通りに、フォトマスク４がアライメントマーク８を基準とする所定の初期位置に配置されるように位置を調整する。
【００３８】
図４は、本発明の露光装置によって露光されたカラーフィルタの一部を示す平面図である。
【００３９】
フォトマスクがｙ軸に対して傾いている場合、ｙ軸方向における遮光層と着色層との位置ずれが相対的に大きくなる箇所が基板上に生じる（図８参照）。
【００４０】
これに対して、本発明では、従来のように基板上に設けたアライメントマークを用いる代わりに、搬送ステージに設けられた不動のアライメントマークを用いてフォトマスクの初期位置決めを行う。これにより、搬送方向に対するフォトマスクの傾きを確実に補正できるため、フォトマスクの傾きに起因する遮光層１３と着色層１２との位置ずれが防止される。したがって、着色層の露光処理中に、遮光層のパターンに追従して、フォトマスクの位置をｘ軸方向またはｙ軸方向に微調整することによって、図４に示すように、遮光層１３の開口部分に隙間なく着色層１２を形成することができる。また、搬送ステージに設けたアライメントマークを位置の基準として用いるため、基板やその上に区画される露光領域のサイズ、フォトマスクの種類が変わっても、同様にフォトマスクの初期位置を調整することができる。
【００４１】
尚、本実施形態では、フォトマスクの回転角と、ｘ軸及びｙ軸方向の位置との両方を補正しているが、ｘ軸方向及びｙ軸方向の位置合わせは露光処理中にも行うことができるので、初期位置決めの段階では、フォトマスクの回転角のみ補正し、ｘ軸及びｙ軸方向の調整は省略しても良い。
【００４２】
また、撮像装置の数は特に限定されず、１台でも良いし、露光ヘッドと同数でも良い。撮像装置の数を露光ヘッドの数より少なくする場合は、撮像装置をｘ軸方向に移動自在として複数の露光ヘッドで共有し、撮像装置をｘ軸方向に適宜移動させながらフォトマスクの初期位置調整を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、カラーフィルタ等の製造時に露光処理を行う露光装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  露光装置
２  搬送ステージ
３  露光ヘッド
４  フォトマスク
５  光源
６  駆動機構
７  撮像装置
８  アライメントマーク
９  画素形成用パターン
【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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