(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光性樹脂層が設けられた透明な基板を略垂直に保持し、１つの露光部により該感光性樹脂層に対応するマスクを通して該基板の表面側、または裏面側から前記感光性樹脂層を露光する基板露光方法であって、
前記基板の表裏を反転自在に保持して前記基板を表側または裏側にして前記露光部へ移送し、
前記露光部へ移送された前記基板の表面であって前記感光性樹脂層が形成されていない部分、または前記基板の裏面を保持して、前記露光部へ基板を位置決めし、
前記基板の表裏に応じて前記マスクを交換し、
前記露光部により、前記感光性樹脂層に表面側から露光する表面側露光と、前記感光性樹脂層に裏面側から露光する裏面側露光とを前記基板に対して選択的に行うことを特徴とする基板露光方法。
【請求項２】
表面に感光性樹脂層が設けられた透明な基板を略垂直に保持し、表面または裏面から露光する基板露光装置であって、
前記基板の感光性樹脂層を露光する１つの露光部と、
前記基板の表面であって前記感光性樹脂層が形成されていない部分、または前記基板の裏面を保持して、前記露光部へ基板を位置決めする基板ステージと、
前記基板の表裏を反転自在に保持し、前記基板ステージへ基板を表側または裏側にして受け渡す基板反転移送部と、
前記基板の表裏に応じて前記マスクを交換するマスク交換部とを備えたことを特徴とする基板感光装置。
【請求項３】
前記基板ステージは、前記基板反転移送部との基板受け渡し位置と、前記基板を前記露光部により露光する露光位置との間で移動自在に設けられており、
前記基板反転移送部は、前記基板受け渡し位置とこの基板受け渡し位置から退避した基板反転位置との間で基板を移動させることを特徴とする請求項２記載の基板露光装置。
【請求項４】
前記基板反転位置で、露光前の前記基板の供給と、露光済みの前記基板の排出とを行うことを特徴とする請求項３記載の基板露光装置。
【請求項５】
前記基板反転移送部を複数設け、前記基板ステージに基板を交互にセットすることを特徴とする請求項２または３記載の基板露光装置。
【請求項６】
前記基板ステージは、前記基板の表面又は裏面であって前記感光性樹脂層が形成されていない部分を保持するためのアタッチメントを着脱自在に備えることを特徴とする請求項２ないし５いずれか１つ記載の基板露光装置。
【請求項７】
前記基板の裏面側から露光する際に用いる前記マスクをガラスから構成したことを特徴とする請求項２ないし６いずれか１つ記載の基板露光装置。
【請求項８】
前記感光性樹脂層は、感光性赤着色層、感光性緑着色層、感光性青着色層、感光性黒着色層のいずれかであり、感光性赤着色層、感光性緑着色層、感光性青着色層のときに表側から露光を行い、感光性黒着色層のときに裏側から露光を行うことを特徴とする請求項２ないし７いずれか１つ記載の基板露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板露光方法および装置に関し、更に詳しくは１つの露光部で基板の表面側および裏面側から露光を行う基板露光方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶モニタなどで使用されているカラーフイルタには、透明なガラス基板上に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色画素パターンが配列され、黒色（Ｋ）のブラックマトリックスが形成されている。このようなカラーフィルタの製造方法としては、スピナー方式やフイルム転写方式などが一般に知られている。フイルム転写方式では、まずフイルム上に形成されている感光性着色層を、転写装置（ラミネータ）により透明なガラス基板上に転写（ラミネート）する。次に、所定のパターンが形成されているマスクを通して光を照射して感光性着色層を露光し、所望の画素パターンおよびブラックマトリックスを形成する。
【０００３】
従来の基板露光装置は、感光性着色層がラミネートされている表面を上にしてガラス基板を試料台の上に水平に置いて感光性着色層の露光を行う。Ｒ、Ｇ、Ｂの各感光性着色層を露光する際には、ガラス基板の上方に配置されているマスク、露光ユニットによりガラス基板の表面側から露光する。また、ガラス基板は、その側縁部のみが試料台に支持されるようになっていて、Ｋの感光性着色層を露光する際には、ガラス基板の下方に配置されているマスク、露光ユニットによりガラス基板の裏面側から露光する。
【０００４】
ところが、近年液晶パネルの大型化に伴ってカラーフィルタも大型になり、従来のように試料台の上に水平にガラス基板を置いて露光する横型露光装置では、基板サイズが５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度のガラス基板でも、その自重によるたわみの影響で総合的な平面性の確保が難しい。また、マスクについても同様の理由から総合的な平面性の確保が難しい。さらに、横型露光装置は光路スペースを確保するため高さ方向に大きくなり、通常のクリーンルームへの収納が困難になってきている。そこで、ガラス基板およびマスクを垂直に保持し、自重によるたわみの影響を少なくするとともに、露光を水平方向から行うことで露光機の光路スペースを水平方向に配置して高さ方向の制約をクリアできるようにした縦型露光装置が考案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような基板露光方法および装置では、従来と同様にガラス基板の表面側および裏面側からそれぞれ別個の露光機を用いて露光するため、基板露光装置の大型化による設置スペースの増加が避けられない。また、２台の露光ユニット又は１台でも光路切換装置が必要なので、その製作コストやランニングコスト等がアップするという問題がある。さらに、Ｋ感光性着色層を露光する際に用いる裏面露光用マスクは一般的に金属素材で製作されているので、製作精度の確保が難しい他、熱変形や剛性不足により、ガラス基板がｍ角サイズに大型化した場合に十分な露光精度が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、１台の露光ユニットでガラス基板の表面側および裏面側から精度良く露光を行うことができ、かつｍ角サイズの大型のガラス基板に対応可能な基板露光方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の基板露光方法は、表面に感光性樹脂層が設けられた透明な基板を略垂直に保持し、１つの露光部により該感光性樹脂層に対応するマスクを通して該基板の表面側、または裏面側から前記感光性樹脂層を露光する基板露光方法であって、前記基板の表裏を反転自在に保持して前記基板を表側または裏側にして前記露光部へ移送し、前記露光部へ移送された前記基板の表面であって前記感光性樹脂層が形成されていない部分、または前記基板の裏面を保持して、前記露光部へ基板を位置決めし、前記基板の表裏に応じて前記マスクを交換し、前記露光部により、前記感光性樹脂層に表面側から露光する表面側露光と、前記感光性樹脂層に裏面側から露光する裏面側露光とを前記基板に対して選択的に行うものである。
【０００８】
また、本発明の基板露光装置は、表面に感光性樹脂層が設けられた透明な基板を略垂直に保持し、表面または裏面から露光する基板露光装置であって、基板の感光性樹脂層を露光する１つの露光部と、基板の表面であって感光性樹脂層が形成されていない部分、または基板の裏面を保持して露光部へ基板を位置決めする基板ステージと、基板の表裏を反転自在に保持し基板ステージへ基板を表側または裏側にして受け渡す基板反転移送部と、基板の表裏に応じてマスクを交換するマスク交換部とを備えるものである。
【０００９】
基板ステージは、基板反転移送部との基板受け渡し位置と、基板を露光部により露光する露光位置との間で移動自在に設けられており、基板反転移送部は、基板受け渡し位置とこの基板受け渡し位置から退避した基板反転位置との間で基板を移動させるものであり、基板反転位置で露光前の基板の供給と、露光済みの基板の排出とを行うことが好ましい。また、基板反転移送部を複数設け、基板ステージに基板を交互にセットすることがタクト上好ましく、基板ステージは基板の表面又は裏面であって感光性樹脂層が形成されていない部分を保持するためのアタッチメントを着脱自在に備えることが好ましい。さらに、基板の裏面側から露光する際に用いるマスクをガラスから構成することが好ましい。なお、このガラスは、ソーダガラス、低膨張ガラス、低アルカリガラス、石英ガラス等の各種のガラスが考えられる。
【００１０】
感光性樹脂層は、感光性赤着色層、感光性緑着色層、感光性青着色層、感光性黒着色層のいずれかであり、感光性赤着色層、感光性緑着色層、感光性青着色層のときに表側から露光を行い、感光性黒着色層のときに裏側から露光を行うことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の基板露光装置の概略を示している。基板露光装置１０は、露光部１１と、基板反転移送部１２と、これらを遮光及び恒温、クリーン状態で収納するケーシング１３とから構成されている。ケーシング１３の側面には基板出入口１５が形成され、この基板出入口１５を介して、図示しないロボットハンドによりガラス基板１６が出し入れされる。ロボットハンドは、基板露光装置１０の外部で基板出入口１５の近傍に配置されている。このロボットハンドは３次元に動作可能に構成されており、ハンド本体は吸着パッドを備えている。ガラス基板１６は、前工程においてラミネータにより感光性着色層１６ａが一方の面（表面）に転写され、表面を上にして基板カセットに収納されている。ロボットハンドは、感光性着色層１６ａが転写されていない裏面を吸着パッドにより吸引してガラス基板１６を保持し、基板露光装置１０にガラス基板１６を供給し、また基板露光装置１０で露光済みのガラス基板１６を排出する。
【００１２】
ケーシング１３内部には、基板出入口１５の近くで基板反転移送部１２が配置されており、これに隣接して露光部１１が配置されている。基板反転移送部１２は、第１アーム１８、第２アーム１９と、第１移動台２０、第２移動台２１と、これらアーム及び移動台の駆動部２２，２３とから構成されている。この基板反転移送部１２は、ロボットハンドから水平状態で受け取ったガラス基板１６を９０度回転させて垂直状態にし、このガラス基板１６を露光部１１に出し入れする。
【００１３】
図２に示すように、第１アーム１８はロボットハンドと干渉しないような寸法、形状のコの字形に構成されており、ガラス基板１６の両側縁部に対応する位置で、それぞれ１個ずつ配置されている。この第１アーム１８は吸着パッド１８ａを備えており、ガラス基板１６の裏面を吸着して保持する。第１アーム１８は、回動軸２４を介して第１移動台２０に取り付けられている。また、第１移動台２０は、第１アーム１８で吸着したガラス基板１６が水平状態、または垂直状態になるように第１アーム１８を回動自在に保持する。
【００１４】
第１アーム１８および第１移動台２０には第１駆動部２２が接続されている。第１駆動部２２は、第１移動台２０を回動軸２４の軸方向（矢印Ａ方向）に平行移動し、さらに第１アーム１８を矢印Ｂ方向または矢印Ｃ方向に９０度回転させる。第１駆動部２２による矢印Ｂ方向への９０度回転により、水平状態でロボットハンドから受け渡されたガラス基板１６は、感光性着色層１６ａが後に説明する露光ユニット側に面する表面露光垂直状態にされる。また、第１駆動部２２による矢印Ｃ方向への９０度回転により、ガラス基板１６は感光性着色層１６ａが露光ユニットとは反対側に位置する裏面露光垂直状態にされる。さらに、図１に示すように、第１駆動部２２による矢印Ａ方向の移動によって、第１移動台２０は、基板受渡し位置２６と露光部１１とを往復移動する。
【００１５】
第２アーム１９、第２移動台２１、第２駆動部２３も第１アーム１８、第１移動台２０、第１駆動部２２と同様に構成されており、第１移動台２０に並べて配置されている。なお、これら第１及び第２移動台２０，２１が並設されているため、各移動台２０，２１が矢印Ａ方向に移動するときには、各アーム１８，１９で保持したガラス基板１６が他方のガラス基板やアームに干渉することがないように、常に垂直状態にされる。
【００１６】
第１アーム１８または第２アーム１９で保持されたガラス基板１６は、露光部１１に選択的にセットされる。例えば、一方のアームで保持されたガラス基板１６が露光部１１にセットされて露光される場合には、他方のアームでは露光済みのガラス基板１６の排出及び未露光のガラス基板１６の供給が行われる。
【００１７】
露光部１１は、露光ユニット３０、マスク交換部３１、基板ステージ３２、ステージ駆動部３３から構成されている。露光ユニット３０は図示しない光源及びミラーから構成されており、フォトマスク３５を介してガラス基板１６に対し光を均一な光量で照射し、マスクパターンを感光性着色層１６ａに露光する。
【００１８】
マスク交換部３１は、マスクホルダ３６及びホルダ移動部３７から構成されている。マスクホルダ３６はホルダ移動部３７により、露光位置とマスク交換位置とに移動自在にされている。マスクホルダ３６にはフォトマスク３５がセットされる。フォトマスク３５は表面露光用と裏面露光用とが用意されている。表面露光用フォトマスクは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各感光性着色層を露光する場合に選択的にセットされる。これらのフォトマスクには、ガラス基板１６に形成する画素パターンに応じたパターンが形成されている。また、裏面露光用フォトマスクは、Ｋ感光性着色層を露光する場合にセットされ、ガラス基板１６を裏面から露光してブラックマトリクスを作成するために用いられる。この裏面露光用フォトマスクは、ガラス基板１６の周縁部を覆う額縁状に構成されており、ガラス製のものが用いられる。
【００１９】
フォトマスク３５を金属素材で製作すると、ガラス基板１６の大型化に対して製作精度の確保が難しく、コストアップとなる上、使用時の熱変形、剛性不足等の問題により十分な露光精度が得られない。ガラス製の場合には、製作精度等に優れ露光精度が確保しやすい。特に、Ｋ感光性着色層を露光する場合には裏面露光となるため、他のＲ、Ｇ、Ｂの各感光性着色層の表面露光用のマスクとは異なり、額縁状になって構造上剛性が不足気味となるため、ガラス製とすることでより一層精度を確保することができる。
【００２０】
基板ステージ３２は、各アーム１８，１９により露光部１１に移送されたガラス基板１６を吸着して保持するものであり、ステージ支持台３８を介してステージ駆動部３３に取り付けられる。この基板ステージ３２はガラス基板１６よりも大きな矩形状に構成されており、表面には図示しない吸着パッドが設けられている。基板ステージ３２には、各アーム１８，１９に対応する位置で切欠きが形成されている。この切欠きは、表面露光の際に各アーム１８，１９からガラス基板１６を受け取るときに、各アーム１８，１９の通過を許容する。
【００２１】
ステージ駆動部３３は、基板ステージ３２を矢印Ｄ方向に前後動させて、ガラス基板１６を受渡位置と露光位置とに選択的にセットする。受渡位置では、各アーム１８，１９からガラス基板１６を受け取る。露光位置では、ガラス基板１６をフォトマスク３５に近接して位置決めする。また、ステージ駆動部３３には調整機構が設けられている。この調整機構は、基板ステージ３２の位置をＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に調整し、フォトマスク３５とガラス基板１６との相対位置及びアライメントを調整する。
【００２２】
裏面露光の際には、額縁状のアタッチメント３９が基板ステージ３２に取り付けられ、ガラス基板１６の表面であって感光性着色層１６ａが転写されていない周縁部が吸着されることでガラス基板１６が保持される。この裏面露光の場合には、ガラス基板１６に対して露光ユニット３０側に各アーム１８，１９が位置してしまうため、露光位置にガラス基板１６をセットする際に、各アーム１８，１９が干渉してしまう。このため、各アーム１８，１９を基板受渡位置２６まで戻して退避させた後に、基板ステージ３２を前進させてガラス基板１６を露光位置にセットする。裏面露光を終了した後は、基板ステージ３２を受渡位置まで戻した後に退避させていたアームを受渡位置まで戻してガラス基板１６をアームに受け渡す。なお、額縁状のアタッチメント３９は、ガラス基板１６の吸着保持に問題なければ、感光性着色層１６ａに干渉しないような個別の吸着パーツでもよい。
【００２３】
次に、上記構成の作用について図３および図４を参照しながら説明する。ここで、図３および図４において符号１６ｂは第１アーム１８に保持されたガラス基板を示し、符号１６ｃは第２アーム１９に保持されたガラス基板を示す。また、斜線部１６ａは、各ガラス基板１６ｂ，１６ｃの表面にラミネートされた感光性着色層を示す。
【００２４】
ガラス基板の表面側から露光するＲ、Ｇ、Ｂの各感光性着色層の露光について説明する。表面露光を行う際に、マスク交換部３１は露光する感光性着色層に応じて所定のパターンが形成されている表面露光用のフォトマスク３５に交換する。表面に感光性着色層１６ａがラミネートされたガラス基板１６ｂは、図示しないロボットハンドによって供給される。このときガラス基板１６ｂは、感光性着色層１６ａがラミネートされている表面を上にした水平状態で、その裏面をロボットハンドに吸着保持されて搬送されてくる。
【００２５】
図３（１）に示すように、ロボットハンドが基板出入口１５からガラス基板１６ｂをケーシング１３内に挿入し、水平状態で待機している第１アーム１８にガラス基板１６ｂを受け渡す。ガラス基板１６ｂの受渡は、第１アーム１８にガラス基板１６ｂが吸着保持されたのを確認した後に、ロボットハンドが第１アーム１８より下がり、引き抜かれることで完了する。なお、先に投入され第２アーム１９で保持されたガラス基板１６ｃは露光部１１において露光される。
【００２６】
第１アーム１８は、ガラス基板１６ｂの受け取り後に矢印Ｂ方向に９０度回転する。これにより、図３（２）に示すように、感光性着色層１６ａを露光ユニット側に向けた表面露光垂直状態になる。
【００２７】
この後、図３（３）に示すように、第１アーム１８と第２アーム１９とが各移動台２０，２１によって移動し、その位置が入れ代わる。これにより、図３（４）に示すように、露光済みのガラス基板１６ｃを保持した第２アーム１９が基板受渡位置２６にセットされ、未露光のガラス基板１６ｂを保持した第１アーム１８は露光部１１にセットされる。
【００２８】
第２アーム１９はこの後、矢印Ｃ方向に９０度回転し、図３（４）の表面露光垂直状態から図３（５）の水平状態になる。次にロボットハンドが基板出入口１５から挿入され、このロボットハンドにより露光済みのガラス基板１６ｃが排出される。
【００２９】
図３（１）で露光部１１にセットされたガラス基板１６ｃは、図１に示すように、基板ステージ３２の前進動作により、第２アーム１９から基板ステージ３２に受け渡され、露光位置にセットされる。このとき、基板ステージ３２に形成された切り欠きから第２アーム１９が抜けるように基板ステージ３２と第２アーム１９とが相対移動するため、第２アーム１９と基板ステージ３２とが干渉することはない。
【００３０】
ガラス基板１６ｃが露光ユニット３０で露光されると、基板ステージ３２が後退して、第２アーム１９と交差する際に、ガラス基板１６ｃが基板ステージ３２から第２アーム１９に受け渡される。図３（４）で露光部１１にセットされたガラス基板１６ｂも上記と同様の動作で基板ステージ３２に受け渡され、表面露光される。この後は図３（１）〜（５）と同じような動作により、第１アーム１８及び第２アーム１９を用いて、ガラス基板が交互に露光部１１に送られ表面露光される。
【００３１】
次に、ガラス基板の裏面側から露光するＫ感光性着色層の露光について説明する。この裏面露光を行う場合には、図１に２点鎖線で示すように、額縁状のアタッチメント３９が基板ステージ３２に取り付けられる。このアタッチメント３９により、ガラス基板の表面側の周縁部のみが吸着保持される。裏面露光の際、マスク交換部３１では、フォトマスク３５が額縁状の裏面用マスクに交換される。
【００３２】
図４（１）に示すように、前記と同様にして、ロボットハンドによりガラス基板１６ｂが図中左方から基板出入口１５を介して基板受渡位置２６に待機する第１アーム１８に受け渡されて保持される。受渡が完了してロボットハンドが図中左方に引き抜かれたことが確認されると、第１アーム１８が矢印Ｃ方向に９０度回転する。これにより、図４（２）に示すように、ガラス基板１６ｂは裏面露光垂直状態になり、ガラス基板１６ｃの露光が完了するまで基板受渡位置２６で待機する。このとき、第２アーム１９も基板受渡位置２６で待機している。
【００３３】
この第２アーム１９の待機は、裏面露光垂直状態では第２アーム１９がガラス基板１６ｃに対して露光ユニット３０側に位置するため、基板ステージ３２の前進の際に第２アーム１９が移動の障害となるからである。このため、表面露光のときのように、基板ステージ３２と第２アーム１９との間でガラス基板１６ｃの受渡ができないため、ガラス基板１６ｃを基板ステージ３２に受け渡した後は、第２アーム１９が基板受渡位置２６まで退避する。これは、第１アーム１８に保持されたガラス基板１６ｂの受渡の際にも同様である。
【００３４】
露光部１１では、ガラス基板１６ｃを第２アーム１９から受け取ると、第２アーム１９が基板受渡位置２６まで退避したことを確認した後、基板ステージ３２が前進してガラス基板１６ｃを露光位置にセットする。露光位置には裏面露光用のフォトマスク３５がセットされており、裏面露光が行われる。露光後には、基板ステージ３２が後退して受渡位置まで戻る。この後、待機していた第２アーム１９が露光部１１に入って基板ステージ３２から露光済みのガラス基板１６ｃを受け取る。
【００３５】
この後、図４（３）に示すように、第１アーム１８と第２アーム１９とが各移動台２０，２１によって移動し、その位置が入れ代わる。これにより、図４（４）に示すように、露光済みのガラス基板１６ｃを保持した第２アーム１９が基板受渡位置２６にセットされ、未露光のガラス基板１６ｂを保持した第１アーム１８は露光部１１にセットされる。
【００３６】
第２アーム１９はこの後、矢印Ｂ方向に９０度回転し、図４（４）の裏面露光垂直状態から図４（５）の水平状態になる。次にロボットハンドが基板出入口１５から挿入され、このロボットハンドにより露光済みのガラス基板１６ｃが排出される。この後は図４（１）〜（５）と同じような動作により、第１アーム１８及び第２アーム１９を用いて、ガラス基板が交互に露光部１１に送られ裏面露光される。
【００３７】
なお、上記実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各感光性着色層毎にフォトマスクを交換するようにしているが、１つのフォトマスクでこれを各感光性着色層に応じて所定のピッチで移動させるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の基板露光方法によれば、感光性樹脂層に応じて基板の表裏を反転させるとともにマスクを交換し、１つの露光部により基板を表面側および裏面側から露光するようにしたので、高価な露光ユニットなどが１つでよくなり、設備コスト減、省スペース化、工程簡略化が図れる。また、基板の裏面側から露光する際に用いるマスクをガラスから構成するようにしたので、精度の良い裏面露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板露光装置の概略を示す平面図である。
【図２】基板反転移送部の概略を示す斜視図である。
【図３】表面露光時の基板露光装置内でのガラス基板の動きを示す概略図である。
【図４】裏面露光時の基板露光装置内でのガラス基板の動きを示す概略図である。
【符号の説明】
１０  基板露光装置
１１  露光部
１２  基板反転移送部
１３  ケーシング
１５  基板出入口
１６  ガラス基板
１８  第１アーム
１９  第２アーム
２０  第１移動台
２１  第２移動台
２２  第１駆動部
２３  第２駆動部
２４  回動軸
２６  基板受渡位置
３０  露光ユニット
３１  マスク交換部
３２  基板ステージ
３３  ステージ駆動部
３５  フォトマスク
３６  マスクホルダ
３７  ホルダ移動部
３８  ステージ支持台
３９  アタッチメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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