(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から露光光を被露光体に対して照射する露光光学系と、該露光光学系に対向して配置され前記被露光体を載置して一定速度で搬送する搬送手段とを備え、前記露光光学系の光路上に介装するマスクの開口部の像を前記被露光体上に露光する露光装置であって、
前記マスクの開口部は、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、
前記マスクの開口部の長手方向の長さより長く、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に配列して成る複数の受光素子を有し、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置とし、前記被露光体に予め形成されたマトリクス状のピクセルを有する基準パターンを撮像する撮像手段を備え、
前記撮像手段で撮像された画像を処理することによって、前記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記露光光学系の露光光の照射タイミングを制御し、前記被露光体の所定位置に前記マスクの開口部の像を露光させる制御手段を備え、
前記複数の受光素子の前記配列のピッチは、前記ピクセルの前記被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さいことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光光学系は、前記マスクの開口部の像を前記被露光体上に結像する結像レンズを備えたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
所定の開口部を有するマスクを介して光源から露光光を被露光体に対して照射し、搬送される被露光体上に前記マスクの開口部の像を露光する露光装置であって、
前記被露光体を一定速度で搬送する搬送手段を備え、
該搬送手段の上方に配設されて、前記光源から前記被露光体に至る光路上に介装された前記マスクの開口部を前記被露光体上に結像する結像レンズ及び該結像レンズと前記マスクとの間の光路上に傾けて配置されたビームスプリッターを有する露光光学系を備え、
前記マスクの開口部は、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、
前記マスクの開口部の長手方向の長さより長く、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に配列して成る複数の受光素子を有し、前記ビームスプリッターの前記結像レンズ側反射面における反射光を受光可能に配設され、前記被露光体に予め形成されたマトリクス状のピクセルを有する基準パターンを前記結像レンズを介して撮像する撮像手段を備え、
前記撮像手段で撮像された画像を処理することによって、前記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記露光光学系の露光光の照射タイミングを制御し、前記撮像手段によって撮像する位置と一致した前記被露光体の所定位置に前記マスクの開口部の像を露光させる制御手段を備え、
前記複数の受光素子の前記配列のピッチは、前記ピクセルの前記被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さいことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記光源は、露光光を間歇的に発射するフラッシュランプ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。
【請求項５】
前記制御手段は、前記基準パターンに定めた前記マスクの開口部の露光予定位置と実際の露光位置とのずれを前記基準位置に基づいて演算し、
前記搬送手段又は露光光学系のいずれか一方に、前記制御手段により演算された前記ずれを補正するアライメント手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記マスクは、不透明な部材に露光領域にて被露光体の移動方向に直交する方向に細長状の一つの開口部を形成し、該開口部の長手方向の長さを変更可能に構成したことを特徴とする請求項１〜５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、露光光学系により露光光を照射して該露光光学系の経路上に介装するマスクの開口部の像を被露光体上に露光する露光装置に関し、詳しくは、被露光体を一定速度で移動しながら該被露光体に形成された基準パターンに予め設定された基準位置を基準にして露光位置の設定及び露光光の照射タイミングを制御することによって、マスクを用いて効率的に広い露光領域に露光をしようとする露光装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の露光装置は、基板を感光材面を上にして保持し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向及びθ方向に移動制御でき、且つ、少なくともＸ、Ｙ方向の１方向に所定の距離だけステップ移動できるステージと、基板上側にマスクを保持するマスクステージと、マスクの上方から基板側へ露光光を照射するための光源部と、ステージ上の基板とマスクとの位置合せを自動で行う自動アライメント機構と、基板とマスクとのギヤップを制御するギヤップ制御機構とを備え、基板とマスクとをアライメント機構とギャップ制御機構により制御して位置合わせし、ギャップ調整が完了すると所定時間だけ光源部から露光光を照射して第１回目の露光を行い、次にステージを所定ピッチだけ例えばＸ方向に移動して再度位置合わせをし、ギャップ調整を完了した後、第２回目の露光を行い、これを繰り返して大型基板の全面に所定のパターンを露光できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の露光装置においては、所定の領域に対する露光が終了すると一旦露光動作を終了してマスクを基板に対して相対的にステップ移動し、再度基板とマスクの位置合わせ、及びギャップ調整をして露光をするものであったので、この複数回行う位置合わせ及びギャップ調整に時間がかかり露光に長時間を要していた。
【０００５】
また、上記従来の露光装置は、小面積のマスクを使用して大型基板の全面に所定のパターンを露光できるようにしたもので、使用するマスクのコストを安価にできる利点があるが、マスクの面積が小さくなればなるほど上記位置合わせ及びギャップ調整の回数が多くなり、その分調整時間が多くなって露光時間がより長くなる問題があった。
【０００６】
さらに、上記位置合わせ及びギャップ調整の時間を短縮するために、ある程度大きなマスクを使用した場合には、露光光に大きなエネルギーを必要とし、光源のパワーの限界から露光光の照射時間を長くしなければならず、結果的に露光時間を短縮することができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、小さなマスクを用いて効率的に広い露光領域に露光を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】
【０００８】
上記目的を達成するために、露光装置の第１の発明は、光源から露光光を被露光体に対して照射する露光光学系と、該露光光学系に対向して配置され前記被露光体を載置して一定速度で搬送する搬送手段とを備え、前記露光光学系の光路上に介装するマスクの開口部の像を前記被露光体上に露光する露光装置であって、前記マスクの開口部は、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、前記マスクの開口部の長手方向の長さより長く、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に配列して成る複数の受光素子を有し、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置とし、前記被露光体に予め形成されたマトリクス状のピクセルを有する基準パターンを撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段で撮像された画像を処理することによって、前記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記露光光学系の露光光の照射タイミングを制御し、前記被露光体の所定位置に前記マスクの開口部の像を露光させる制御手段を備え、前記複数の受光素子の前記配列のピッチは、前記ピクセルの前記被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さいことを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成により、搬送手段で被露光体を一定速度で搬送し、マスクの開口部を搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、マスクの開口部の長手方向の長さより長く、搬送手段による被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に、かつ、その配列ピッチが被露光体上に予め形成されたマトリクス状のピクセルの被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さくなるように配列して成る複数の受光素子を有する撮像手段で被露光体に予め形成された上記ピクセルを有する基準パターンを撮像し、制御手段によって、前記撮像手段で撮像された画像を処理することにより、上記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光光学系の光源からの露光光の照射タイミングを制御し、露光光学系で、その光路上に介装され搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成されたマスクの開口部の像を被露光体の所定位置に露光する。これにより、マスクを用いて効率的に広い露光領域に露光をする。
【００１０】
また、前記露光光学系は、前記マスクの開口部の像を前記被露光体上に結像する結像レンズを備えたものである。これにより、結像レンズでマスクの開口部の像を被露光体上に結像して露光する。
【００１１】
また、露光装置の第２の発明は、所定の開口部を有するマスクを介して光源から露光光を被露光体に対して照射し、搬送される被露光体上に前記マスクの開口部の像を露光する露光装置であって、前記被露光体を一定速度で搬送する搬送手段を備え、該搬送手段の上方に配設されて、前記光源から前記被露光体に至る光路上に介装された前記マスクの開口部を前記被露光体上に結像する結像レンズ及び該結像レンズと前記マスクとの間の光路上に傾けて配置されたビームスプリッターを有する露光光学系を備え、前記マスクの開口部は、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、前記マスクの開口部の長手方向の長さより長く、前記搬送手段による前記被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に配列して成る複数の受光素子を有し、前記ビームスプリッターの前記結像レンズ側反射面における反射光を受光可能に配設され、前記被露光体に予め形成されたマトリクス状のピクセルを有する基準パターンを前記結像レンズを介して撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段で撮像された画像を処理することによって、前記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記露光光学系の露光光の照射タイミングを制御し、前記撮像手段によって撮像する位置と一致した前記被露光体の所定位置に前記マスクの開口部の像を露光させる制御手段を備え、前記複数の受光素子の前記配列のピッチは、前記ピクセルの前記被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さいことを特徴とするものである。
【００１２】
このような構成により、搬送手段で被露光体を一定速度で搬送し、マスクの開口部を搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成し、マスクの開口部の長手方向の長さより長く、搬送手段による被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に、かつ、その配列ピッチが被露光体上に予め形成されたマトリクス状のピクセルの被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さくなるように配列して成る複数の受光素子を有する撮像手段で被露光体上に予め形成された上記ピクセルを有する基準パターンを露光光学系に備える結像レンズを介して撮像し、制御手段で、撮像手段により撮像された画像を処理することによって、上記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該を基準にして露光光学系に備える光源の露光光の照射タイミングを制御し、上記結像レンズで、その光路上に介装され搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成されたマスクの開口部の像を、前記撮像手段によって撮像する位置と一致した被露光体の所定位置に結像して露光する。これにより、露光光学系による露光位置と撮像手段による撮像位置を一致させ、露光精度を向上する。
【００１３】
また、前記光源は、露光光を間歇的に発射するフラッシュランプである。これにより、フラッシュランプで露光光を間歇的に発射する。
【００１４】
さらに、前記制御手段は、前記基準パターンに定めた前記マスクの開口部の露光予定位置と実際の露光位置とのずれを前記基準位置に基づいて演算し、前記搬送手段又は露光光学系のいずれか一方に、前記制御手段により演算された前記ずれを補正するアライメント手段を備えたものである。これにより、アライメント手段で基準パターンに定めたマスク開口部の露光予定位置と実際の露光位置とのずれを補正する。
【００１５】
さらに、前記マスクは、不透明な部材に露光領域にて被露光体の移動方向に直交する方向に細長状の一つの開口部を形成し、該開口部の長手方向の長さを変更可能に構成したものである。これにより、不透明な部材に露光領域にて被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成した開口部の長手方向の長さを必要に応じて変更する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、マスクの開口部の長手方向の長さより長く、搬送手段による被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に、かつ、その配列ピッチが被露光体上に予め形成されたマトリクス状のピクセルの被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さくなるように配列して成る複数の受光素子を有する撮像手段によって、被露光体を一定速度で移動しながら被露光体に予め形成した上記ピクセルを有する基準パターンを撮像し、制御手段によって、前記撮像手段で撮像された画像を処理することにより、上記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光光の照射タイミングを制御し、露光光学系で、その光路上に介装され搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状に形成されたマスクの開口部の像を被露光体の所定位置に露光するようにしたことにより、マスクを使用して広い露光領域に対して効率的に露光することができる。また、被露光体の搬送方向にて露光光学系による露光位置の手前側の位置をマスクの開口部の長手方向の長さより長く、搬送手段による被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に、かつ、その配列ピッチがピクセルの前記被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さい複数の受光素子を有する撮像手段で撮像可能にし、被露光体を移動しながら撮像手段で撮像された上記ピクセルの基準位置に基づいて被露光体上の露光位置を設定するようにしたことにより、露光精度を向上することができる。また、搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状の開口部を形成したマスクを使用するようにしたことにより、マスクのサイズを小さくすることができる。したがって、マスクのコストを安価にできると共に露光光学系を小型化でき、装置のコストを低減することができる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、結像レンズを用いてマスクの開口部の像を被露光体上に結像して露光するようにしたことにより、被露光体に対してマスクを離して配置することができ、マスクを汚したり傷つけたりする虞が少なくなる。
【００１８】
さらに、請求項３に係る発明によれば、露光光学系の結像レンズと、マスクの開口部の長手方向の長さより長く、搬送手段による被露光体の移動方向と直交する方向に連続して一列状に、かつ、その配列ピッチが被露光体上に予め形成されたマトリクス状のピクセルの被露光体の移動方向と直交する方向の長さより小さくなるように配列して成る複数の受光素子を有する撮像手段の結像レンズとを共用し、露光光学系の光路上にて上記結像レンズとマスクとの間に傾けて配置したビームスプリッターにより反射して被露光体に予め形成された上記ピクセルを有する基準パターンを撮像し、制御手段によって、前記撮像手段で撮像された画像を処理することにより、上記ピクセルに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光光の照射タイミングを制御するようにしたことにより、撮像位置と露光位置とが一致し、露光精度をより向上することができる。また、搬送手段による被露光体の移動方向に直交する方向に細長状の開口部を形成したマスクを使用するようにしたことにより、マスクのサイズを小さくすることができるため、マスクのコストを安価にできると共に露光光学系を小型化でき、装置のコストを低減することができる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、光源にフラッシュランプを使用したことにより、露光光の照射タイミングの制御が容易になる。
【００２０】
そして、請求項５に係る発明によれば、基準パターンに定めたマスク開口部の露光予定位置と実際の露光位置とのずれを基準位置に基づいて演算する制御手段と、該ずれを補正するアライメント手段を備えたことにより、被露光体を次の露光位置に移動するまでの間にアライメント調整を行うことができる。したがって、アライメント時間を短縮できると共に露光領域のいずれの場所に対しても高精度に露光を行うことができる。
【００２１】
さらに、請求項６に係る発明によれば、不透明な部材に露光領域にて被露光体の移動方向に直交する方向に細長状の一つの開口部を形成し、該開口部の長手方向の長さを変更可能に構成したことにより、大きさの異なる露光パターンに対しても開口部の長手方向の長さを変更して対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】撮像手段及びマスクの開口部並びにブラックマトリクスの被露光領域との関係を示す説明図である。
【図３】画像処理部の内部構成において処理系統の前半部を示すブロック図である。
【図４】画像処理部の内部構成において処理系統の後半部を示すブロック図である。
【図５】本発明による露光装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】リングバッファーメモリの出力を２値化する方法を示す説明図である。
【図７】ブラックマトリクスのピクセルに予め設定された第１の基準位置の画像とそのルックアップテーブルを示す説明図である。
【図８】ブラックマトリクスのピクセルに予め設定された第２の基準位置の画像とそのルックアップテーブルを示す説明図である。
【図９】カラーフィルタ基板の傾きを調整する方法を説明する図である。
【図１０】カラーフィルタ基板のＹ軸方向のアライメント調整方法を説明する図である。
【図１１】カラーフィルタ基板のＹ軸方向のアライメント調整の他の方法を説明する図である。
【図１２】マスクの他の構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１３】本発明による露光装置の第２の実施形態の要部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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第１の実施形態を示す概念図である。この露光装置１は、露光光学系により露光光を照射して該露光光学系の経路上に介装するマスクの開口部の像を被露光体上に露光するもので、露光光学系２と、撮像手段３と、搬送手段４と、制御手段５とを備えてなる。なお、以下、被露光体として液晶表示素子のカラーフィルタ基板を例にして説明する。
【００２４】
上記露光光学系２は、感光剤が塗布されたカラーフィルタ基板６に露光光を照射して所定のカラーフィルタのパターンを露光するものであり、光源７と、マスクステージ８と、結像レンズ９とを備えている。
【００２５】
上記光源７は、例えば紫外線を発光するランプであり、後述する制御手段５により制御されて間歇的に発光するフラッシュランプである。また、マスクステージ８は、マスク１０を載置して保持するものであり、光源７と後述の結像レンズ９との間の光路上に介装されている。そして、上記結像レンズ９は、マスク１０の開口部１０ａをカラーフィルタ基板６上に結像するものであり、カラーフィルタ基板６と対向するように配設されている。なお、上記マスク１０は、露光領域にてカラーフィルタ基板６の移動方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に細長状の一つの開口部１０ａを形成したものであり、第１の実施形態においては、上記開口部１０ａは、図２に示すようにブラックマトリクス１１の横方向に一列状態に並んだ例えば五つのピクセル１２に対応して形成されている。なお、光源７は、フラッシュランプでなくて通常の紫外線ランプであってもよい。この場合、露光光の間歇照射は、例えば露光光の照射方向前方にシャッターを設けてこのシャッターを開閉制御して行ってもよい。
【００２６】
また、上記カラーフィルタ基板６の移動方向（矢印Ａ方向）にて上記露光光学系２による露光位置の手前側を撮像位置とし、撮像手段３が設けられている。この撮像手段３は、カラーフィルタ基板６に予め形成された基準パターンとしてのブラックマトリクス１１のピクセル１２を撮像するものであり、受光素子が一列状に配列された例えばラインＣＣＤである。ここで、図２に示すように、上記撮像手段３の撮像位置と上記露光光学系２による露光位置とは、所定の距離Ｄだけ離れており、撮像手段３で上記ピクセル１２を撮像してから所定時間経過後にピクセル１２が上記露光位置に到達するようになっている。なお、上記距離Ｄは、小さい程よい。これにより、カラーフィルタ基板６の移動誤差を少なくすることができ、露光位置を上記ピクセル１２に対してより正確に位置決めすることができる。また、同図に示すように、撮像手段３の撮像中心と上記マスク１０の開口部１０ａの中心とは、カラーフィルタ基板６の搬送方向（矢印Ａ方向）にて上記結像レンズ９の光軸を含む面に一致するように配設されている。さらに、上記撮像手段３の近傍部には、図示省略の照明手段が設けられており、撮像手段３の撮像領域を照明できるようになっている。
【００２７】
さらに、上記露光光学系２の下方には、搬送手段４が設けられている。この搬送手段４は、ステージ上にカラーフィルタ基板６を載置してＸＹ軸方向に移動可能にしたものであり、図示省略の搬送用モータが制御手段５により制御されてステージ４ａを移動するようになっている。なお、上記Ｘ軸方向は、カラーフィルタ基板６の搬送方向（矢印Ａ方向）に一致し、Ｙ軸方向は、それと直交する方向である。また、上記搬送手段４には、図示省略の例えばエンコーダやリニアセンサー等の位置検出センサーや速度センサーが設けられており、その出力を制御手段５にフィードバックして位置制御及び速度制御を可能にしている。さらに、搬送手段４には、アライメント手段２９が設けられており、ブラックマトリクス１１における露光予定位置と上記マスク１０の開口部１０ａの露光位置とのずれを上記基準位置に基づいて演算し、ステージ４ａの回転角度やＹ軸方向の位置を移動して上記ずれを補正できるようになっている。なお、ステージ４ａの角度は角度センサーにより検出することができる。
【００２８】
そして、上記光源７、撮像手段３、及び搬送手段４に接続して制御手段５が設けられている。この制御手段５は、装置全体が適切に駆動するように制御するものであり、撮像手段３で撮像された上記ピクセル１２に予め設定された基準位置を検出する画像処理部１３と、ブラックマトリクス１１の設計データや上記基準位置に相当するルックアップテーブル等のデータを記憶する記憶部１４と、上記撮像位置と露光位置との間の距離Ｄとカラーフィルタ基板６の移動速度Ｖとを用いてピクセル１２が撮像位置から露光位置まで移動する時間ｔを演算したり、上記基準位置に基づいて求めた露光予定位置（以下、「被露光領域」と記載する）とマスク１０の開口部１０ａとの位置ずれ等を演算する演算部１５と、上記基準位置を基準にして上記光源７の露光光の照射タイミングを制御するランプコントローラ１６と、搬送手段４のステージをＸ軸方向に所定速度で駆動すると共に搬送手段４に備えるアライメント手段を駆動する搬送手段コントローラ１７と、装置全体を統合して制御する制御部１８とを備えている。
【００２９】
図３及び図４は、画像処理部１３の一構成例を示すブロック図である。図３に示すように、画像処理部１３は、例えば三つ並列に接続したリングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃと、該リングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ毎にそれぞれ並列に接続した例えば三つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、該ラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに接続され決まった閾値と比較してグレーレベルのデータを２値化して出力する比較回路２１と、上記九つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力データと図１に示す記憶部１４から得た被露光領域の左端を定める第１の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「左端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに左端判定結果を出力する左端判定回路２２と、上記九つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力データと、図１に示す記憶部１４から得た被露光領域の右端を定める第２の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「右端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに右端判定結果を出力する右端判定回路２３とを備えている。
【００３０】
また、図４に示すように、画像処理部１３は、上記左端判定結果を入力して第１の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ａと、該計数回路２４Ａの出力と図１に示す記憶部１４から得た左端ピクセル番号とを比較して両数値が一致したときに左端指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２５Ａと、上記右端判定結果を入力して第２の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ｂと、該計数回路２４Ｂの出力と図１に示す記憶部１４から得た右端ピクセル番号とを比較して両数値が一致したときに右端指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２５Ｂと、上記計数回路２４Ａの出力に基づいて左端ピクセル数ｎをカウントする左端ピクセル計数回路２６と、該左端ピクセル計数回路２６の出力と図１に示す記憶部１４から得た露光終了ピクセル列番号Ｎとを比較して両数値が一致したときに露光終了ピクセル列指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２７とを備えている。なお、上記計数回路２４Ａ，２４Ｂは、撮像手段３による読取動作が開始されるとその読取開始信号によりリセットされる。また、左端ピクセル計数回路２６は、予め指定した領域に対する露光が終了すると露光終了信号によりリセットされる。
【００３１】
次に、このように構成された露光装置の動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、露光装置１に電源が投入されると、図１に示す撮像手段３、照明手段及び制御手段５が起動してスタンバイ状態となる。次に、搬送手段４のステージ４ａ上にカラーフィルタ基板６が載置されて、図示省略のスイッチが操作されると、搬送手段４は、制御手段５の搬送手段コントローラ１７により制御されてカラーフィルタ基板６を矢印Ａ方向に一定速度で搬送する。そして、上記カラーフィルタ基板６が撮像手段３の撮像位置に達すると、以下の手順に従って露光動作が実行される。
【００３２】
先ず、ステップＳ１においては、撮像手段３でブラックマトリクス１１のピクセル１２の画像が取得される。この取得した画像データは、図３に示す画像処理部１３の三つのリングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに取り込まれて処理される。そして、最新の三つのデータが各リングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから出力される。この場合、例えばリングバッファーメモリ１９Ａから二つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ１９Ｂから一つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ１９Ｃから最新のデータが出力される。さらに、これらの各データはそれぞれ三つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにより、例えば３×３のＣＣＤ画素の画像を同一のクロック（時間軸）に配置する。その結果は、例えば図６（ａ）に示すような画像として得られる。この画像を数値化すると、同図（ｂ）のように３×３の数値に対応することになる。これらの数値化された画像は、同一クロック上に並んでいるので、比較回路で閾値と比較されて２値化される。例えば、閾値を“45”とすれば、同図（ａ）の画像は、同図（ｃ）のように２値化されることになる。
【００３３】
ステップＳ２においては、被露光領域の左右端の基準位置が検出される。具体的には、基準位置の検出は、左端判定回路２２において、上記２値化データを図１に示す記憶部１４から得た左端用ＬＵＴのデータと比較して行う。
【００３４】
例えば、被露光領域の左端を指定する第１の基準位置が、図７（ａ）に示すようにブラックマトリクス１１のピクセル１２の左上端隅部に設定されている場合には、上記左端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの左端用ＬＵＴのデータは、“000011011”となる。従って、上記２値化データは、上記左端用ＬＵＴのデータ“000011011”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段３で取得した画像データが第１の基準位置であると判定され、左端判定回路２２から左端の判定結果を出力する。なお、図１０に示すようにピクセル１２が五つ並んでいるときには、各ピクセル１２の左上端隅部が第１の基準位置に該当することになる。
【００３５】
上記判定結果に基づいて、図４に示す計数回路２４Ａにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１４から得た左端ピクセル番号と比較回路２５Ａにおいて比較され、両数値が一致したとき左端指定信号を上記記憶部１４に出力する。この場合、図１０に示すように、例えば、左端ピクセル番号として１番目のピクセル１２1を定めると、このピクセル１２1の左上端隅部が第１の基準位置と設定される。したがって、該第１の基準位置に対応する撮像手段３のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ1が記憶部１４に記憶される。
【００３６】
一方、上記２値化データは、右端判定回路２３において、図１に示す記憶部１４から得た右端用ＬＵＴのデータと比較される。例えば、被露光領域の右端を指定する第２の基準位置が、図８（ａ）に示すようにブラックマトリクス１１のピクセル１２の右上端隅部に設定されている場合には、上記右端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの右端用ＬＵＴのデータは、“000110110”となる。従って、上記２値化データは、上記右端用ＬＵＴのデータ“000110110”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段３で取得した画像データが被露光領域の右端の基準位置であると判定され、右端判定回路２３から右端判定結果を出力する。なお、前述と同様に、図１０に示すように例えばピクセル１２が五つ並んでいるときには、各ピクセル１２の右上端隅部が第２の基準位置に該当することになる。
【００３７】
上記判定結果に基づいて、図４に示す計数回路２４Ｂにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１４から得た右端ピクセル番号と比較回路２５Ｂにおいて比較され、両数値が一致したとき右端指定信号を上記記憶部１４に出力する。この場合、図１０に示すように、例えば、右端ピクセル番号として５番目のピクセル１２5を定めると、このピクセル１２5の右上端隅部が第２の基準位置と設定される。したがって、該第２の基準位置に対応する撮像手段３のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ5が記憶部１４に記憶される。そして、上述のようにして被露光領域の左端及び右端の基準位置が検出されると、ステップＳ３に進む。
【００３８】
ステップＳ３においては、図９に示すように、上記第１の基準位置及び第２の基準位置の検出時刻ｔ１，ｔ２に基づいて搬送方向に対するカラーフィルタ基板６の傾き角θが演算部１５で演算される。例えば、搬送速度をＶとすると、搬送方向における第１の基準位置と第２の基準位置とのずれ量は、（ｔ１−ｔ２）Ｖとなる。また、第１の基準位置と第２の基準位置との間隔は、図１０に示すように第１の基準位置に対応する撮像手段３のエレメント番地ＥＬ1と第２の基準位置に対応する撮像手段３のエレメント番地ＥＬ5に基づいてＫ（ＥＬ5−ＥＬ1）より求めることができる。なお、Ｋは撮像倍率である。したがって、カラーフィルタ基板６の傾き角θは、
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔ１−ｔ２）Ｖ／｛Ｋ（ＥＬ5−ＥＬ1）｝
を演算することにより求めることができる。
【００３９】
傾き角θが演算されると、搬送手段コントローラ１７により制御されて搬送手段４のアライメント手段２９が駆動されステージ４ａが角度θだけ回転される。これにより、図１０に示すように、ブラックマトリクス１１の被露光領域の各辺とマスク１０の開口部１０ａの各辺とが平行となる。
【００４０】
次に、ステップＳ４においては、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置が演算部１５で演算される。具体的には、記憶部１４から読み出した第１の基準位置に対応する撮像手段３のエレメント番地ＥＬ1と第２の基準位置に対応する撮像手段３のエレメント番地ＥＬ5に基づいて、上記中間位置は、（ＥＬ1＋ＥＬ5）／２により求めることができる。
【００４１】
次に、ステップＳ５においては、ステップＳ４で求めた中間位置と撮像手段３の撮像中心（エレメント番地ＥＬc）とが一致しているか否かが判定される。ここで、“ＮＯ判定”となるとステップＳ６に進む。
【００４２】
ステップＳ６においては、搬送手段コントローラ１７によりアライメント手段２９を制御して、図１０に示したようにＫ｛ＥＬＣ−（ＥＬ１＋ＥＬ５）／２｝分だけＹ軸方向にて矢印Ｂで示す方向にステージ４ａを移動する。これにより、図２に示すように、被露光領域の中心位置と撮像手段３の撮像中心（又はマスク１０の開口部１０ａの中心位置）とが一致する。そして、ステップＳ７に進む。
【００４３】
一方、ステップＳ５において、“ＹＥＳ判定”となるとなった場合にもステップＳ７に進む。
【００４４】
ステップＳ７においては、ブラックマトリクス１１の被露光領域が露光光学系２の露光位置に設定されたか否かが判定される。この判定は、記憶部１４に記憶された第１の基準位置の検出時刻ｔ１、図２に示す搬送方向におけるピクセル１２の幅Ｗ及び搬送速度Ｖ並びに撮像位置と露光位置との距離Ｄの各データに基づいて、撮像手段３によってピクセル列の中心位置が撮像されてからカラーフィルタ基板６が距離Ｄだけ搬送される時間ｔを演算部１５で演算し、該時間ｔを管理することによって行われる。ここで、時間ｔが経過した、即ちブラックマトリクス１１の被露光領域が露光位置に設定されたと判定（“ＹＥＳ判定”）となると、ステップＳ８に進む。
【００４５】
ステップＳ８においては、ランプコントローラ１６が起動して、光源７を予め設定された所定時間だけ発光させる。この場合、カラーフィルタ基板６が一定の速度で移動しているため、露光パターンの搬送方向のエッジがボケる場合がある。したがって、そのボケ量が許容値となるように搬送速度及び露光時間並びに光源７のパワーを予め設定しておく。
【００４６】
ステップＳ９においては、左端ピクセル数ｎが図４に示す左端ピクセル計数回路２６でカウントされる。そして、ステップＳ１０に進んで、上記左端ピクセル数ｎが予め設定されて記憶部１４に記憶された露光終了ピクセル列番号Ｎと比較器２７で比較され、両数値が一致したか否かが判定される。
【００４７】
ステップＳ１０において、“ＮＯ判定”となると、ステップＳ１に戻って、次の基準位置の検出動作に移る。この場合、撮像手段３の読取開始信号により、図４に示す計数回路２４Ａ，２４Ｂはリセットされる。
【００４８】
一方、ステップＳ１０において、“ＹＥＳ判定”となるとカラーフィルタ基板６の所定領域に対する全ての露光が終了し、図４に示す露光終了信号により左端ピクセル計数回路２６がリセットされる。そして、搬送手段４は、ステージ４ａをスタート位置まで高速で戻す。
【００４９】
なお、上記露光光学系２による露光可能領域がカラーフィルタ基板６の幅よりも狭いときには、上記ステップＳ１０が終了するとステージ４ａをＹ方向に所定距離だけステップ移動して、上記ステップＳ１〜Ｓ１０を再度実行し、既露光領域に隣接する領域に露光を行う。なお、上記露光光学系２及び撮像手段３をＹ軸方向に複数一列状態に配設してカラーフィルタ基板６の全幅に対して１回で露光できるようにしてもよい。また、被露光領域に対して撮像手段３による撮像領域が狭いときには、撮像手段３をＹ軸方向に複数台並べて設置してもよい。
【００５０】
また、説明の便宜からステップＳ１〜Ｓ１０を一連の動作として説明したが、基準位置の検出は、上記各ステップの実行と並行して行われ、検出データは随時記憶部１４に記憶される。したがって、上記ステップＳ３におけるカラーフィルタ基板６のθ調整やステップＳ６におけるカラーフィルタ基板６のＹ軸調整は、記憶部１４から必要データを読み出してカラーフィルタ基板６が一つ前の露光位置から次の露光位置まで移動する時間内に実行される。
【００５１】
このように、本発明の露光装置１によれば、カラーフィルタ基板６を一定の速度で搬送しながら撮像手段３で撮像されたブラックマトリクス１１のピクセル１２に設定された基準位置を基準にして光源７の発光タイミングを制御し、露光領域にてカラーフィルタ基板６の移動方向に直交する方向に細長状の一つの開口部１０ａを形成したマスク１０を用いて、該開口部１０ａの像をカラーフィルタ基板６の所定位置に露光するようにしたことにより、小さなマスク１０を用いて効率的に広い露光領域に対して露光を行うことができる。
【００５２】
また、上記基準位置に基づいてカラーフィルタ基板６が一つ前の露光位置から次の露光位置まで移動する時間内にステージ４ａの角度θやＹ軸のアライメント調整を行うようにしたことにより、アライメント時間を短縮できると共に露光領域のいずれの場所に対しても高精度に露光を行うことができる。
【００５３】
なお、上記第１の実施形態において、アライメント手段２９を搬送手段４に設けた場合について説明したがこれに限らず、露光光学系２及び撮像手段３を保持する機構にアライメント手段を設けてもよい。この場合、Ｙ軸方向のアライメントは、図１１に示すように、マスク１０を保持するマスクステージ８又は結像レンズ９を移動して行ってもよい。例えば、マスクステージ８を移動して調整をする場合、同図（ａ）に示すように、マスクステージ８を矢印Ｃ方向にずらすとカラーフィルタ基板６上の結像は矢印Ｄ方向に移動する。したがって、露光パターンの調整方向と反対方向にマスクステージ８をずらして調整をすることになる。また、例えば、結像レンズ９を移動して調整をする場合、同図（ｂ）に示すように、露光パターンの調整方向と同方向（矢印Ｅ方向）に結像レンズ９を移動して行う。
【００５４】
図１２は、マスク１０の他の構成例を示す図である。このマスク１０は、不透明な部材、例えば黒アルマイト処理した金属部材２８に露光領域にてカラーフィルタ基板６の移動方向に直交する方向に細長状の一つの開口部１０ａ’を形成し、該開口部１０ａ’の長手方向で搬送方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の両端部材２８ａがそれぞれＹ軸方向に移動可能にされている。したがって、Ｙ軸方向のアライメントは、この両端部材２８ａをそれぞれ所定量だけ移動して行う。これによれば、両端部材２８ａを同じ方向に同じ量だけ移動すればＹ軸方向のアライメント調整ができる、両端部材２８ａの各移動量及び移動方向を適宜設定すれば露光パターンの幅を任意に設定することができる。この調整は、制御手段５で自動制御して行うことができる。
【００５５】
なお、上記第１の実施形態においては、結像レンズ９を用いてマスク１０の開口部１０ａ又はスリットの像をカラーフィルタ基板６上に結像する場合について説明したが、これに限らず、マスク１０をカラーフィルタ基板６に近接させて直接露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【００５６】
図１３は、本発明による露光装置の第２の実施形態の要部を示す側面図である。この第２の実施形態は、マスクステージ８と結像レンズ９との間にビームスプリッター３０を配置して露光光学系２’を構成し、該ビームスプリッター３０の結像レンズ側反射面３０ａにおける反射光を受光可能に撮像手段３を配設し、上記結像レンズ９をカラーフィルタ基板６に形成されたブラックマトリクス１１の像を撮像手段３の受光素子面に結像する結像レンズと共用するようになっている。ここで、図１３において、符号３１は照明光源を示し、符号３２はハーフミラーを示しており、撮像手段３の撮像位置を結像レンズ９を介して照明できるようになっている。なお、光源７の光の波長を選択することによって、撮像手段３の照明光源３１の替わりに露光用の光源７を照明用と兼用して使用することもできる。
【００５７】
このように構成した第２の実施形態は、搬送手段４でカラーフィルタ基板６を一定の速度で矢印Ａ方向に搬送しながら撮像手段３で結像レンズ９を介してカラーフィルタ基板６上のブラックマトリクス１１のピクセル１２を撮像し、撮像手段３で撮像されたピクセル１２に予め設定された基準位置を制御手段５で検出し、該基準位置に基づいて第１の実施形態と同様にしてマスク１０とカラーフィルタ基板６とのアライメントを調整すると共に露光光学系２の光源７を発光させ、カラーフィルタ基板６の所定位置に上記結像レンズ９でマスク１０の開口部１０ａの像を結像してその像を露光する。
【００５８】
このように第２の実施形態によれば、露光光学系２’の結像レンズ９と撮像手段３の結像レンズとを共用するようにしたことにより、露光光学系２’の露光位置と撮像手段３の撮像位置とが一致し、カラーフィルタ基板６上の露光予定位置を撮像手段３で撮像して検出すると直ぐに露光することができ、露光精度を第１の実施形態よりもさらに向上することができる。
【００５９】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、アライメント手段を備えた場合について説明したが、カラーフィルタ基板６をステージ４ａにセッティングしただけで露光予定位置と実際の露光位置のずれ量を許容範囲に収めることができる場合には、アライメント手段は不要である。
【００６０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、被露光体としてカラーフィルタ基板６を用いて場合について説明したが、これに限らず、所定形状のパターンをマトリクス状に配置する基板に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…露光装置
２，２’…露光光学系
３…撮像手段
４…搬送手段
５…制御手段
６…カラーフィルタ基板（被露光体）
７…光源
９…結像レンズ
１０…マスク
１０ａ，１０ａ’…開口部
１１…ブラックマトリクス（基準パターン）
１２…ピクセル
２９…アライメント手段
３０…ビームスプリッター
３０ａ…結像レンズ側反射面
【図１】
0004951036.tif 000002
【図２】
0004951036.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004951036.tif 000005
【図５】
0004951036.tif 000006
【図６】
0004951036.tif 000007
【図７】
0004951036.tif 000008
【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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【図１３】
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