(57)【要約】【課題】各半導体発光素子の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成する。【解決手段】ベース基板４１とフライアイレンズ４５とを、ベース基板４１に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡５０の中心までの距離及び凹面鏡５０の中心からフライアイレンズ４５の入射面の中心までの距離が、凹面鏡５０の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板４１に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズ４５の入射面の中心位置とが、凹面鏡５０の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置する。複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３を、各半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大され、凹面鏡５０で反射される光の光軸が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。【選択図】図４
2013171088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、
各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、
フライアイレンズとを備え、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光を前記フライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、
前記複数の拡大レンズから前記フライアイレンズまでの光路内に設けられ、放物面の鏡面を有し、前記複数の拡大レンズにより拡大された光を反射して前記フライアイレンズへ照射する凹面鏡を備え、
前記ベース基板は、平坦に構成されて、前記複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、
前記ベース基板と前記フライアイレンズとは、前記ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心から前記凹面鏡の中心までの距離及び前記凹面鏡の中心から前記フライアイレンズの入射面の中心までの距離が、前記凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、前記ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心位置と前記フライアイレンズの入射面の中心位置とが、前記凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置され、
前記複数の半導体発光素子及び前記複数の拡大レンズは、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、前記凹面鏡で反射される光の光軸が、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置されたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
各拡大レンズは、前記凹面鏡で反射された光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して前記凹面鏡へ照射することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
前記ベース基板は複数の平らな基板を組み合わせて構成され、前記複数の拡大レンズは当該基板毎に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項４】
各半導体発光素子は、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置され、
各拡大レンズは、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項５】
複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大し、
複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設け、
ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、
ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置し、
複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、
複数の半導体発光素子から発生して複数の拡大レンズにより拡大した光を、凹面鏡で反射して、フライアイレンズへ照射することを特徴とするプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項６】
各拡大レンズにより、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射することを特徴とする請求項５に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項７】
複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎に構成することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項８】
各半導体発光素子を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、
各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを用いたプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光形成方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が７５０時間の場合、連続して点灯すると、約１ヶ月に１回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。
【０００４】
一方、特許文献１には、プロキシミティ露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。
【０００５】
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、特許文献１に記載されている様に、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズが使用される。フライアイレンズは、複数の単レンズを縦横に配列したレンズアレイである。図１２は、フライアイレンズの動作を説明する図である。複数の半導体発光素子４２から発生した光を、拡大レンズ４３によりそれぞれ拡大して、フライアイレンズ４５へ照射する。フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を、同じ照射面へ投影して重ね合わせ、照度分布を均一化する。このとき、フライアイレンズ４５へ入射する光は、入射角度βが所定の角度より大きいと、フライアイレンズ４５の照射面から外れてしまう。
【０００６】
近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。主に大型の基板の露光に使用されるプロキシミティ露光装置において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、外側の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光の一部は、フライアイレンズへの入射角度が大きくなり、フライアイレンズの照射面から外れて、露光光の形成に利用されないという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、半導体発光素子から発生した光の内フライアイレンズへ直接照射されない光を、反射部材で反射して、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させることにより、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを使用する場合、各半導体発光素子から発生した光の大部分をフライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させて、各半導体発光素子から発生した光を効率良く利用するためには、各半導体発光素子から発生した光の光軸を、フライアイレンズの入射面の中心へ向ける必要がある。そのため、従来は、各半導体発光素子が搭載されるベース基板の表面を球面に形成して、各半導体発光素子を球面上に配置していた。しかしながら、球面上に配置した各半導体発光素子の取り付け角度を調整して、各半導体発光素子から発生した光の光軸をフライアイレンズの入射面の中心に正確に合わせる作業は、手間が掛かり、数百〜数千個の半導体発光素子の取り付け角度の調整には多大な労力と時間を要していた。
【００１０】
一方、特許文献１に記載の様に、取り付け角度の異なる複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成すると、各半導体発光素子のベース基板への実装は容易になるが、各基板に搭載した各半導体発光素子から発生した光の光軸がフライアイレンズの入射面の中心へ正確に向かう様に、各基板の取り付け角度を調整する必要がある。また、特許文献１の様な反射部材を用いる場合、反射部材の長さは数メートルに達し、その様に大きな反射部材を歪み無く設置し、また取り付け角度を調整する作業が大変であった。
【００１１】
本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することである。また、本発明の課題は、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のプロキシミティ露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、フライアイレンズとを備え、複数の拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に設けられ、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を備え、ベース基板は、平坦に構成されて、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、ベース基板とフライアイレンズとは、ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置され、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズは、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置されたものである。
【００１３】
また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大し、複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設け、ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置し、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、複数の半導体発光素子から発生して複数の拡大レンズにより拡大した光を、凹面鏡で反射して、フライアイレンズへ照射するものである。
【００１４】
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設ける。凹面鏡の鏡面が放物面の場合、凹面鏡の焦点から発生した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、全て平行になる。また、凹面鏡の焦点を通る法線と平行に入射した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、全て焦点に集まる。凹面鏡の焦点を通る法線に対して同じ角度で斜めに入射した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、入射角度に応じて位置の異なる一点に集まり、各点の凹面鏡の中心からの距離は焦点距離と同じである。
【００１５】
ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載するので、複数の半導体発光素子を同一平面上に同じ取り付け角度で容易に設置することができる。ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置するので、各半導体発光素子から凹面鏡への入射光の光軸が集まる点は、フライアイレンズの入射面の中心に位置する。従って、ベース基板の同一平面上に同じ取り付け角度で設置された各半導体発光素子から発生して、凹面鏡の焦点を通る法線に対して同じ角度で斜めに凹面鏡へ入射した光の光軸は、凹面鏡の放物面の鏡面で反射し、全てフライアイレンズの入射面の中心へ向かう。そして、各光軸の入射角度は、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズの配置により、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内となるので、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射された光の大部分が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置が容易となり、かつ、各半導体発光素子の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００１６】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各拡大レンズが、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射するものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、各拡大レンズにより、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射するものである。拡大レンズの倍率を適切に設定することにより、凹面鏡で反射した光がほぼ平行な光線束となるので、凹面鏡で反射した光のほぼ全てが、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、各半導体発光素子の光がさらに効率良く利用されて、さらに照度の高い露光光が形成される。
【００１７】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板が複数の平らな基板を組み合わせて構成され、複数の拡大レンズが当該基板毎に構成されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎に構成するものである。フライアイレンズ及び凹面鏡の光学的特性に応じ、ベース基板の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズの光軸を基板毎に容易に調整することができる。
【００１８】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各半導体発光素子が、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置され、各拡大レンズが、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、各半導体発光素子を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置するものである。複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズが高密度に均等に配置され、光源全体が小型になる。
【００１９】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いることにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００２１】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、各拡大レンズにより、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射することにより、各半導体発光素子の光をさらに効率良く利用して、さらに照度の高い露光光を形成することができる。
【００２２】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎に構成することにより、フライアイレンズ及び凹面鏡の光学的特性に応じ、ベース基板の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズの光軸を基板毎に容易に調整することができる。
【００２３】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、各半導体発光素子を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置することにより、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを高密度に均等に配置して、光源全体を小型化することができる。
【００２４】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の光源ユニットを示す図である。
【図３】凹面鏡、半導体発光素子及びフライアイレンズの配置を説明する図である。
【図４】光源ユニットの動作を説明する図である。
【図５】半導体発光素子間の距離と凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離との関係を説明する図である。
【図６】ベース基板の一例を示す図である。
【図７】基板の一例を示す図である。
【図８】図８（ａ）は拡大レンズの一例の正面図、図８（ｂ）は同側面図である。
【図９】ベース基板及び拡大レンズの正面図である。
【図１０】液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１１】液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１２】フライアイレンズの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００２７】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２８】
図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、露光光照射装置３０が配置されている。露光時、露光光照射装置３０からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２９】
チャック１０は、Ｘステージ５により、露光位置から離れたロード／アンロード位置へ移動される。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。
【００３０】
チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。
【００３１】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００３３】
露光光照射装置３０は、コリメーションレンズ群３２、平面鏡３３、照度センサー３５、及び光源ユニット４０を含んで構成されている。後述する光源ユニット４０は、基板１の露光を行う時に露光光を発生し、基板１の露光を行わない時は露光光を発生しない。光源ユニット４０から発生した露光光は、コリメーションレンズ群３２を透過して平行光線束となり、平面鏡３３で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。
【００３４】
平面鏡３３の裏側近傍には、照度センサー３５が配置されている。平面鏡３３には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー３５は、平面鏡３３の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー３５の測定結果は、光源ユニット４０へ入力される。
【００３５】
図２は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の光源ユニットを示す図である。光源ユニット４０は、ベース基板４１、半導体発光素子４２、拡大レンズ４３、フライアイレンズ４５、制御回路４６、冷却部材４７、冷却装置４８、及び凹面鏡５０を含んで構成されている。ベース基板４１には、複数の半導体発光素子４２が搭載されている。ベース基板４１は、制御回路４６の制御により、各半導体発光素子４２を駆動する。各半導体発光素子４２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路４６は、照度センサー３５の測定結果に基づき、各半導体発光素子４２の駆動を制御する。
【００３６】
なお、図２では、９個の半導体発光素子４２が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。
【００３７】
ベース基板４１は、平坦に構成されて、複数の半導体発光素子４２を同一平面上に搭載する。ベース基板４１を平坦に構成して、複数の半導体発光素子４２を同一平面上に搭載するので、複数の半導体発光素子４２を同一平面上に同じ取り付け角度で容易に設置することができる。
【００３８】
ベース基板４１の裏面には、冷却部材４７が取り付けられている。冷却部材４７は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置４８から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子４２を冷却する。なお、冷却部材４７及び冷却装置４８はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。
【００３９】
ベース基板４１に搭載された各半導体発光素子４２に対応して、拡大レンズ４３が設けられており、各拡大レンズ４３は、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大する。複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路内には、放物面の鏡面を有する凹面鏡５０が設けられており、凹面鏡５０は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を反射してフライアイレンズ４５へ照射する。フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大され凹面鏡で反射した光を重ね合わせて、照度分布が均一な露光光を形成する。このとき、凹面鏡５０からフライアイレンズ４５へ所定の角度αより大きな入射角度で入射した光は、フライアイレンズ４５の照射面から外れ、露光光の形成に利用されない。
【００４０】
図３は、凹面鏡、半導体発光素子及びフライアイレンズの配置を説明する図である。図３（ａ）において、凹面鏡５０の鏡面が放物面であるので、凹面鏡５０の焦点Ｆから発生した光は、凹面鏡５０の鏡面で反射すると、全て平行になる。また、凹面鏡５０の焦点Ｆを通る法線ＭＦと平行に入射した光は、凹面鏡５０の鏡面で反射すると、全て焦点Ｆに集まる。図３（ｂ）において、凹面鏡５０の焦点Ｆを通る法線ＭＦに対して同じ角度で斜めに入射した光は、凹面鏡５０の鏡面で反射すると、入射角度に応じて位置の異なる一点Ｐに集まり、点Ｐの凹面鏡５０の中心Ｍからの距離は焦点距離ｆと同じである。従って、平行な入射光が、凹面鏡５０の放物面の鏡面で反射して集まる点は、図３（ｂ）に破線で示した凹面鏡５０の中心Ｍから半径ｆの円周上に位置する。
【００４１】
本発明では、ベース基板４１とフライアイレンズ４５とを、ベース基板４１に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡５０の中心Ｍまでの距離及び凹面鏡５０の中心Ｍからフライアイレンズ４５の入射面の中心までの距離が、凹面鏡５０の焦点距離ｆに等しくなる様に配置する。従って、図３（ｃ）に示す様に、ベース基板４１に搭載した半導体発光素子群の中心と、フライアイレンズ４５の入射面の中心とは、破線で示した凹面鏡５０の中心Ｍから半径ｆの円周上に位置する。さらに、本発明では、ベース基板４１とフライアイレンズ４５とを、ベース基板４１に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズ４５の入射面の中心位置とが、凹面鏡５０の焦点Ｆを通る法線ＭＦを挟んで対称となる様に配置する。ベース基板４１とフライアイレンズ４５とをこの様に配置すると、図３（ｃ）に示す様に、各半導体発光素子４２から凹面鏡５０への入射光の光軸が集まる点Ｐは、フライアイレンズ４５の入射面の中心に位置する。
【００４２】
図４は、光源ユニットの動作を説明する図である。各半導体発光素子４２から凹面鏡５０への入射光の光軸が集まる点Ｐが、フライアイレンズ４５の入射面の中心に位置するので、ベース基板４１の同一平面上に同じ取り付け角度で設置された各半導体発光素子４２から発生して、凹面鏡５０の焦点Ｆを通る法線ＭＦに対して同じ角度で斜めに凹面鏡５０へ入射した光の光軸は、図４に示す様に、凹面鏡５０の放物面の鏡面で反射し、全てフライアイレンズ４５の入射面の中心へ向かう。そこで、本発明では、複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３を、各半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大され、凹面鏡５０で反射される光の光軸が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５の入射面の中心へ入射する様に配置する。
【００４３】
このとき、複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３の配置に必要な要件は２つあり、その１つは、各半導体発光素子４２の光軸と対応する拡大レンズ４３の光軸とが一致していることである。そして、もう１つは、図４において、フライアイレンズ４５の入射光がフライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度αに対し、凹面鏡５０の中心Ｍからフライアイレンズ４５の入射面の中心までの距離Ｌ（本発明では凹面鏡５０の焦点距離ｆに等しい）と、半導体発光素子群の中心から端までの距離ｈとが、
Ｌ＝ｈ／ｔａｎα
の関係を満たすことである。
【００４４】
図５は、半導体発光素子間の距離と凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離との関係を説明する図である。凹面鏡５０の作用は、凸レンズに置き換えて考えることができるので、図５において、破線で示す凹面鏡５０を同じ倍率の凸レンズ５０’に置き換えると、Ｌとｈとが上式を満たすときに、各半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大され、凹面鏡５０で反射される光の光軸が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射することが理解される。
【００４５】
なお、上式において、αは、フライアイレンズ４５の光学的特性に応じて定まる値であり、使用するフライアイレンズの種類毎に異なる。また、本発明において、Ｌは、凹面鏡５０の焦点距離ｆに等しく、凹面鏡５０の光学的特性に応じて定まる値となる。従って、本発明では、使用するフライアイレンズの光学的特性に応じ、上式を満たす様に、凹面鏡５０の焦点距離ｆの値と半導体発光素子群の端から端までの距離２ｈの値とを決定する。上式の関係から、光源全体を小型化して半導体発光素子群の中心から端までの距離ｈを短くする程、凹面鏡５０の中心Ｍからフライアイレンズ４５の入射面の中心までの距離をＬを短くして、光源ユニット４０を小型化することができる。
【００４６】
図４において、凹面鏡５０からフライアイレンズ４５への各光軸の入射角度は、上述した２つの要件を満たす複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３の配置により、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内となる。そのため、図２において、各半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大され、凹面鏡５０で反射された光の大部分が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子４２から発生した光をフライアイレンズ４５で重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子４２の設置が容易となり、かつ、各半導体発光素子４２の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、図２において、各拡大レンズ４３が、凹面鏡５０で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して凹面鏡５０へ照射する。拡大レンズ４３の倍率を適切に設定することにより、凹面鏡５０で反射した光がほぼ平行な光線束となるので、凹面鏡５０で反射した光のほぼ全てが、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、各半導体発光素子４２の光がさらに効率良く利用されて、さらに照度の高い露光光が形成される。
【００４８】
図６は、ベース基板の一例を示す図である。本例では、ベース基板４１が、複数の平らな基板４１ａを組み合わせて構成されている。なお、図６では、９枚の基板４１ａが示されているが、実際のベース基板４１は、数十〜数百枚の基板４１ａを組み合わせて構成されている。
【００４９】
複数の平らな基板４１ａを組み合わせてベース基板４１を構成すると、フライアイレンズ４５及び凹面鏡５０の光学的特性に応じ、ベース基板４１の寸法を適切な大きさにして、上述した必要な半導体発光素子群の配置を実現することができる。即ち、フライアイレンズ４５及び凹面鏡５０の光学的特性に応じて決定された、半導体発光素子群の中心から端までの距離ｈの値を実現することができる。
【００５０】
図７は、基板の一例を示す図である。本例では、各基板４１ａが、一方向において、ジグソーパズルのピースの様にはまり合う凹凸を持つ形状となっている。但し、実装状態では、各基板４１ａが隙間無く接触している必要はなく、各基板４１ａ間に数ｍｍ程度の適当な隙間があってもよい。各基板４１ａに搭載された各半導体発光素子４２は、破線で示す隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置されている。各半導体発光素子４２の縦方向の間隔をｄとすると、各半導体発光素子４２の横方向の間隔は、
√３×ｄ／２
となる。
【００５１】
なお、図７に示した例では、１枚の基板４１ａに９個の半導体発光素子４２が搭載されているが、本発明はこれに限らず、１枚の基板４１ａに８個以下又は１０個以上の半導体発光素子４２を搭載してもよい。
【００５２】
図８（ａ）は拡大レンズの一例の正面図、図８（ｂ）は同側面図である。本例では、複数の拡大レンズ４３が、ベース基板４１を構成する各基板４１ａに対応して、基板４１ａ毎に構成されている。複数の平らな基板４１ａを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズ４３を当該基板４１ａ毎に構成するので、各拡大レンズ４３の光軸を基板４１ａ毎に容易に調整することができる。
【００５３】
図８（ａ）において、各拡大レンズ４３は、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されている。図９は、ベース基板及び拡大レンズの正面図である。各半導体発光素子４２を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズ４３の光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズ４３を互いに隣接して隙間無く配置するので、複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３が高密度に均等に配置され、光源全体が小型になる。
【００５４】
また、各半導体発光素子４２を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置したとき、図７に示す例の様に、各基板４１ａを一方向においてジグソーパズルのピースの様にはまり合う凹凸を持つ形状とし、図６に示す様に、各基板４１ａを一列毎に交互に逆向きで組み合わせると、各基板４１ａを各列同じ向きに組み合わせて各基板４１ａの位置を一列毎にずらすよりも、ベース基板４１全体の縦方向の寸法を小さくすることができる。
【００５５】
以上説明した実施の形態によれば、複数の半導体発光素子４２から発生した光をフライアイレンズ４５で重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子４２の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子４２の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００５６】
さらに、各拡大レンズ４３により、凹面鏡５０で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して凹面鏡５０へ照射することにより、各半導体発光素子４２の光をさらに効率良く利用して、さらに照度の高い露光光を形成することができる。
【００５７】
さらに、複数の平らな基板４１ａを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズ４３を当該基板４１ａ毎に構成することにより、フライアイレンズ４５及び凹面鏡５０の光学的特性に応じ、ベース基板４１の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズ４３の光軸を基板４１ａ毎に容易に調整することができる。
【００５８】
さらに、各半導体発光素子４２を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズ４３の光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズ４３を互いに隣接して隙間無く配置することにより、複数の半導体発光素子４２及び複数の拡大レンズ４３を高密度に均等に配置して、光源全体を小型化することができる。
【００５９】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【００６０】
例えば、図１０は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００６１】
また、図１１は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
【００６２】
図１０に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１１に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  基板
２  マスク
３  ベース
４  Ｘガイド
５  Ｘステージ
６  Ｙガイド
７  Ｙステージ
８  θステージ
９  チャック支持台
１０  チャック
２０  マスクホルダ
３０  露光光照射装置
３２  コリメーションレンズ群
３３  平面鏡
３５  照度センサー
４０  光源ユニット
４１  ベース基板
４１ａ  基板
４２  半導体発光素子
４３  拡大レンズ
４５  フライアイレンズ
４６  制御回路
４７  冷却部材
４８  冷却装置
５０  凹面鏡
【図１】
2013171088.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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