(57)【要約】【課題】露光ギャップやアライメントの検出部を移動させることなく露光を行う露光装置を提供する。【解決手段】所定の露光位置に被露光基板を移動させ保持する基板ステージと、フォトマスクを保持するフォトマスクホルダと、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクに露光光を照射する露光光照射光学部と、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクと被露光基板とのギャップを所定のギャップ検出ポイントにおいて検出するギャップセンサーと、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクと被露光基板との位置関係を所定のアライメント検出ポイントにおいて検出するアライメントカメラと、を備えた露光装置において、フォトマスクのうち露光光が照射される露光光照射領域の外側のフォトマスクの外縁部領域に、ギャップ検出ポイントとアライメント検出ポイントとを配設する。【選択図】図１
2013037141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の露光位置に被露光基板を移動させ保持する基板ステージと、
フォトマスクを保持するフォトマスクホルダと、
当該フォトマスクホルダに保持された状態の当該フォトマスクに露光光を照射する露光光照射光学部と、
当該フォトマスクホルダに保持された状態の当該フォトマスクと当該被露光基板とのギャップを所定のギャップ検出ポイントにおいて検出するギャップセンサーと、
当該フォトマスクホルダに保持された状態の当該フォトマスクと当該被露光基板との位置関係を所定のアライメント検出ポイントにおいて検出するアライメントカメラとを備え、
前記フォトマスクのうち前記露光光が照射される露光光照射領域の外側の前記フォトマスクの外縁部領域に、前記ギャップ検出ポイントと前記アライメント検出ポイントとが配設される、露光装置。
【請求項２】
前記フォトマスクの前記外縁部領域は矩形の額縁状をなし、少なくとも当該外縁部領域の４つの隅の位置と、当該４つの隅のそれぞれ中間の位置と合わせて８か所の位置に、前記ギャップ検出ポイントが設けられる、請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ギャップセンサーは、前記外縁部領域に設けられた８か所の前記ギャップ検出ポイントのうち、少なくとも１つの隅の位置と、当該１つの隅に隣接する中間の位置との３か所の位置において検出を行う、請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記外縁部領域に設けられた少なくとも８か所の位置にはアライメント検出ポイントが更に設けられ、
前記ギャップセンサーが検出を行う少なくとも３か所の位置において、前記アライメントカメラが検出を行う、請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記ギャップセンサーと前記アライメントカメラとは、前記露光装置の固定部に固定されている、請求項１記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関するものであり、より詳細には、フォトマスクに対して被露光基板を相対的にステップ移動させて露光を行う露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カラー液晶表示装置などの表示装置に用いられるカラーフィルタの製造におけるフォトリソグラフィー工程では、原寸大のフォトマスクを用いて被露光基板に近接させ、所定のギャップで両者を静止させて一括露光をする方式が採られてきた。この方式では、被露光基板であるマザーガラス上に複数個のカラーフィルタのパネルを形成した後、個々のパネルに断裁する工法が一般的である。
【０００３】
生産効率を高めるために、マザーガラスは年々大型化しており、近年では第１０世代サイズと称される、１辺の長さが約３ｍのガラスも用いられるようになって来ている。マザーガラスの大型化に伴い、一括露光方式のフォトマスクや光学系が大きなものとなり、作成する費用が膨大なものとなるという問題が生じた
【０００４】
この問題を解決するため、マザーガラスよりも小さなフォトマスクを用い、場所をずらして複数回に分けて露光を行うステッププロキシミティー露光方式が開発されている。ステッププロキシミティー露光方式では、フォトマスクおよび光学系を小型化することが可能となる。
【０００５】
ステッププロキシミティー露光方式で露光を行う際には、マザーガラスに対するフォトマスクの位置合わせ（アライメント）が必要となる。カラーフィルタ用の表示画素部は複数のレイヤーから形成されており、各レイヤーを正確に重ね合わせるために、フォトマスクとガラス基板上に予め形成されたアライメントマークの位置関係をアライメントカメラで観察して露光位置を調整している。
【０００６】
また、ステッププロキシミティー露光方式では、フォトマスクとガラス基板の距離（露光ギャップ）を一定に保つため、フォトマスク上に形成された露光ギャップ計測用窓を用いて、光学機器（ギャップセンサー）によって正確に計測し調整している。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８-２３３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のステッププロキシミティー露光方式の露光装置では、露光を行うときには、アライメントカメラおよびギャップセンサー（検出部）が露光照射部に掛かることによりこれらの影がカラーフィルタ用の表示画素部に写り込まないように、検出部を露光照射部の外側に退避させる必要があった。
【０００９】
また、フォトマスク上に形成されているアライメントマークおよび露光ギャップ計測用窓についても、表示画素部に写り込まないようするために、露光照射時にはフォトマスクの上方に設けた可動シャッターなどを用いて遮光することが必要だった。
【００１０】
また、検出部を退避動作させるための駆動軸などを備える複雑な駆動機構部を露光装置に設けることが必要となり、この駆動機構部の精度が露光位置の再現性に影響を及ぼしていた。更に、露光のたび毎に繰り返す検出部の移動に要する時間が、スループット短縮の障害にもなっていた。
【００１１】
本発明の目的は、露光を行うときに検出部を移動させることによる不都合を解決できる露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するために、以下の構成を採用した。
【００１３】
本発明に係る露光装置は、所定の露光位置に被露光基板を移動させ保持する基板ステージと、フォトマスクを保持するフォトマスクホルダと、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクに露光光を照射する露光光照射光学部と、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクと被露光基板とのギャップを所定のギャップ検出ポイントにおいて検出するギャップセンサーと、フォトマスクホルダに保持された状態のフォトマスクと被露光基板との位置関係を所定のアライメント検出ポイントにおいて検出するアライメントカメラとを備える。フォトマスクのうち露光光が照射される露光光照射領域の外側のフォトマスクの外縁部領域に、ギャップ検出ポイントとアライメント検出ポイントとが配設される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、露光時において、アライメントカメラおよびギャップセンサーを露光照射部の外側に移動する必要がなくなるので、これらの移動に伴う不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の露光装置の要部を上方から見た図
【図２】本実施形態の露光装置の要部を前方から見た図
【図３】本実施形態の露光装置の要部を上方から見た図
【図４】本実施形態の露光装置の検出用画像の概略図
【図５】本実施形態の露光装置の要部を上方から見た図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００１７】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態の露光装置１について説明する。図１は本発明の一実施形態の露光装置１を上方から見た図であり、図２は前方から見た図である。なお、以下の説明では、図１において紙面に平行な面上での横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向といい、面に対して垂直な方向をＺ方向という。
【００１８】
露光装置１は、被露光基板２の上方の所定位置にフォトマスク３を保持しながら露光を行うために、被露光基板２を載置する基板ステージ４、フォトマスク３を保持するフォトマスクホルダ５、アライメント／ギャップ検出部６、ＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光照射光学部７を備えている。
【００１９】
被露光基板２は、感光性樹脂からなるレジストが塗布されたガラス基板である。基板ステージ４は、被露光基板２を真空吸着保持しＸＹ方向に自在に搬送することにより、所定の露光位置に移動させる。
【００２０】
フォトマスクホルダ５はフォトマスク３を真空吸着保持し、その高さおよび傾きを調整することにより、フォトマスク３と被露光基板２との露光ギャップを所定値に保持している。
【００２１】
アライメント／ギャップ検出部６（検出部）には、図示しないギャップセンサーとアライメントカメラが組み込まれている。このギャップセンサーにより、被露光基板２に対するフォトマスク３のＺ方向の露光ギャップと傾きを検出する。また、このアライメントカメラにより、被露光基板２とフォトマスク３とのＸＹ方向のアライメントを検出する。
【００２２】
図１に示すように、フォトマスク３は矩形形状をなし、後述するＵＶ光照射領域７（露光光照射領域）（ハッチングが施された領域）と、その外側の四角い額縁状をした外縁部領域８とに区分される。アライメント／ギャップ検出部６は、図２に示すように、この外縁部領域８の上方に配設されている。アライメント／ギャップ検出部６は、Ｚ方向から見たとき、外縁部領域８の４つの隅と、この４つの隅のそれぞれ中間の略中点の位置に１か所ずつ、合計８か所の位置に配設されている。
【００２３】
アライメント／ギャップ検出部６により、この８か所における露光ギャップとアライメントとを、同時に検出することが可能となる。ここで、８か所のアライメント／ギャップ検出部６について、左上から反時計回りに順番に６ａ、６ｂ、６ｃ、…６ｈと番号を付ける。なお、アライメント／ギャップ検出部６は、露光装置１の図示しない固定部に固定されている。
【００２４】
図２に示すように、ＵＶ光照射光学部９（露光光照射光学部）は、図示しない露光ランプから出射されたＵＶ光を、いずれも図示しない集光鏡とインテグレーターレンズを経て平行ＵＶ光１０（露光光）（斜めのハッチングを施した領域）として整える。平行ＵＶ光１０は、平面鏡１１により矢印方向に反射し、フォトマスク３上に照射される。
フォトマスク３上において、平行ＵＶ光１０が照射されている矩形形状の領域が、ＵＶ光照射領域７である。
【００２５】
図１に示すように、フォトマスク３は、ＵＶ光照射領域１０の内側の部分に露光パターンマスク１２を備えている。露光パターンマスク１２は横長矩形の形状をして、Ｙ方向に２つ並んで設けられている。図２に示すように、フォトマスク３が平行ＵＶ光１０で照射されると、露光パターンマスク１２を通過した光が透過光１３（縦縞のハッチングを施した領域）となり、被露光基板２を露光して、カラーフィルタ用の表示画素パターンである露光パターンを被露光基板２に転写する。
【００２６】
図３は、本実施形態の露光装置１を上方から見た図であり、フォトマスク３と被露光基板２とを示している。この図では、フォトマスク３は、被露光基板２の左上の部分である第１の露光位置に位置している。なおここで、説明を分かりやすくするため、基板ステージ４とフォトマスクホルダ５とアライメント／ギャップ検出部６の記載は省略してある。
【００２７】
図３に示すように、フォトマスク３上のＵＶ照射領域７の外側の外縁部領域８であって、アライメント／ギャップ検出部６の検出位置の下方に位置する８か所の部分には、アライメント／ギャップ観察窓１４（観察窓）が設けられている。ここで、８か所のアライメント／ギャップ観察窓１４について、左上から反時計回りに順番に１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、…１４ｈと番号を付ける。
【００２８】
被露光基板２上には、ブラックマトリクス（ＢＭ）パターン１５がＸ方向２個×Ｙ方向４個の合計８個が、被露光基板２の外形により位置決めされた位置に予め形成されている。本実施形態の露光においては、このＢＭパターン１５を基準にして露光を行い、カラーフィルタ用の表示画素パターンをＢＭパターン１５の上に形成していく。
【００２９】
フォトマスク３には２つの露光パターンマスク１２が形成されているので、４回の露光を行うことによって、被露光基板２全面に露光することができる。すなわち、被露光基板２を、左上、右上、右下、左下の４つの露光位置に基板ステージ４により順次ステップ移動させて、それぞれの位置で露光を行う。
【００３０】
図３は、被露光基板２を左上に基板ステージにより移動して、第１の露光位置において露光する場合について示している。
図３において、アライメント／ギャップ観察窓１４ｄ乃至１４ｆは被露光基板２の内側に位置している。この３か所のアライメント／ギャップ観察窓１４ｄ乃至１４ｆを用いて、露光ギャップと位置合わせの微調整を行う。
【００３１】
アライメント／ギャップ検出部６ｄ乃至６ｆに組み込まれた図示されないギャップセンサーにより、アライメント／ギャップ観察窓１４ｄ乃至１４ｆ（ギャップ検出ポイント）を介して、３か所の被露光基板２とフォトマスク３との露光ギャップを検出する。そして、フォトマスクホルダ５により、露光ギャップを所定の値になるよう調節する。ここで、露光ギャップを検出した３か所は、同一直線上ではなく、三角形状に配置されているので、被露光基板２とフォトマスク３との２つの面のギャップと相対的な面の傾きを求めることができる。
【００３２】
同様に、アライメント／ギャップ検出部６ｄ乃至６ｆに組み込まれた図示されないアライメントカメラにより、アライメント／ギャップ観察窓１４ｄ乃至１４ｆ（アライメント検出ポイント）を通して、３か所の被露光基板２とフォトマスク３とのＸＹ方向のアライメントを検出する。
【００３３】
図４を用いて、本実施形態におけるアライメント／ギャップ検出部６に組み込まれたアライメントカメラによる、被露光基板２とフォトマスク３とのＸＹ方向のアライメントの検出方法について説明する。図４は、アライメント／ギャップ観察窓１４ｅおよび１４ｆにおいてアライメントカメラで観察したアライメント検出用画像１６の概略図である。
【００３４】
図４において、中央部の上下に設けられた２つの点状のマークは、フォトマスク３上に設けられたアライメントマーク１７である。このアライメントマーク１７のフォトマスク３上での所定位置や形状については、露光装置１に予め登録しておく。
【００３５】
図４において、太い横縞状のパターンと２本の細い縦縞状のパターンとの組み合わせは、被露光基板２上に設けられたＢＭパターン１５の所定位置の部分を拡大した図である。これらのパターンが交わる縦長矩形の破線で囲まれた部分がブラックマトリクス（ＢＭ）認識パターン１８であり、２つの横並びの略十字状の形をしている。このＢＭ認識パターン１８のＢＭパターン１５上での所定位置や形状については、露光装置１に予め登録しておく。
【００３６】
図３において、アライメント／ギャップ観察窓１４ｄの部分は２つのＢＭパターン１５の間にあり、ＢＭパターン１５をＢＭ認識パターン１８として用いることができない。この場合、例えば２つの横並びの略十字状の形などの図示しないアライメント用の専用パターンやマークを被露光基板２上に予め形成しておいて、この専用パターンなどを用いて位置を認識する。
このように検出した３か所の位置データから、被露光基板２のＸＹ平面上における位置を求める。
【００３７】
以上のようにして、アライメント／ギャップ観察窓１４ｄ乃至１４ｆの３か所における被露光基板２とフォトマスク３とのＸＹ方向のアライメントを検出する。この検出した位置関係から、必要に応じて被露光基板２の露光位置を調整する。
【００３８】
露光ギャップおよび露光位置を調整後、被露光基板２をその位置で静止させる。そして、平行ＵＶ光１０を所定の時間照射することにより、第１の露光位置での露光を行う。
【００３９】
第１の露光位置での露光の終了後、図５で示すように、基板ステージ４により露光基板２を右側に搬送し、第２の露光位置へ移動させる。第２の露光位置においては、アライメント／ギャップ観察窓１４ｆ乃至１４ｈを用いて、露光ギャップとアライメントの微調整を行う。
【００４０】
以降同様に基板ステージ４の移動と露光を計４回繰り返し実施して、被露光基板２上に全てのパネルを露光する。その際、アライメントマーク観察とギャップ計測は、少なくとも８か所のうち３か所以上を用いて実施する。これをレイヤー毎に繰り返し、カラーフィルタ用の表示画素パターンを被露光基板２上に形成する。
【００４１】
ここで、ギャップ計測の場合には、被露光基板２とフォトマスク３との２つの面のギャップと相対的な面の傾きを求めるためには、少なくとも３か所での計測が必要となる。一方、アライメントマーク観察の場合には、ＸＹ平面上における位置合わせだけならば１か所だけでもよい。また、回転方向のずれの見定めには２か所を観察すればよい。しかし、例えば３か所を観察すれば、Ｘ方向やＹ方向の歪みや伸び縮みにも対応可能となり、より正確に位置合わせをすることができる。
【００４２】
以上のようにアライメント／ギャップ観察窓１４を外縁部領域８に設けることにより、露光を行うときにアライメント／ギャップ検出部６をＵＶ光照射領域７の外側に移動するための駆動機構部が不要となり、構成が簡単になる。また、検出部を駆動することによる露光位置精度のバラツキが低減する。更にまた、検出部移動の動作が不要になるため、スループットが短縮できる。
【００４３】
また、本実施形態では、アライメント／ギャップ検出部６にギャップセンサーとアライメントカメラとが組み込まれているので、ギャップセンサーとアライメントカメラとを別々に露光装置１に取り付けるのに比べ、取り付けが簡単になる。また、検出用窓をアライメント／ギャップ観察窓１４として、一つにまとめることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、アライメント／ギャップ検出部６とアライメント／ギャップ観察窓１４とを８か所に配設したが、その数を増やしてもよい。例えば、側部を３等分して、２つの隅の間の中間の位置を２か所に配設してもよい。この場合、中間の位置のアライメント／ギャップ観察窓１４の部分は２つの隅に対してオフセンターの位置になり、ＢＭパターン１５上に位置することになるので、ＢＭパターン１５をＢＭ認識パターン１８として用いることができる。
【００４５】
またこの場合、ギャップセンサーとアライメントカメラとを一まとめにしないで、例えば、ギャップセンサーは８か所、アライメントカメラは側部の中間の位置を２か所として１０か所というように構成してもよい。ギャップセンサーの数を増やさず、アライメントカメラの数を増やすことができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、被露光基板２を４分割し、基板ステージ４の移動と露光を計４回繰り返し実施して１レイヤー分を露光するよう構成されているが、この構成に限定されない。例えば、被露光基板２を６分割したり９分割して、基板ステージ４の移動と露光を計６回または計９回繰り返し実施して１レイヤー分を露光するよう構成してもよい。
【００４７】
なお、本発明の露光装置１は、上述した実施形態に限定されず、種々の変形ができる。例えば、本実施形態の露光装置１は表示装置用カラーフィルタの製造に用いられるものとして説明したが、これに限定されず、プラズマディスプレイや有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の表示パネルの製造などに用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、フォトマスクに対して被露光基板を相対的にステップ移動させて露光を行う露光装置において、アライメントおよびギャップ検出系の移動を無くすることができるので、被露光基板に対してパターンの転写を施すカラーフィルタの製造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    露光装置
２    被露光基板
３    フォトマスク
４    基板ステージ
５    フォトマスクホルダ
６    アライメント／ギャップ検出部
７    ＵＶ光照射領域
８    外縁部領域
９    ＵＶ光照射光学部
１０    平行ＵＶ光
１１    平面鏡
１２    露光パターンマスク
１３    透過光
１４    アライメント／ギャップ観察窓
１５    ブラックマトリクス（ＢＭ）パターン
１６    アライメント画像
１７    アライメントマーク
１８    ブラックマトリクス（ＢＭ）認識パターン
【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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