CN102246100A - 凸起状图案形成方法、曝光装置和光掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明是对涂敷了正性的感光材料的基板进行曝光的光掩模(3)，至少以规定的排列间距在透明基板上形成了如下掩模图案群：第1掩模图案群(16)，其以与基板上的高度不同的两种凸起状图案形成部对应的间隔具有与凸起状图案的横截面积大致相等的面积的第1遮光图案(20)；和第2掩模图案群(17)，其具有与两种凸起状图案形成部中高度较高的凸起状图案形成部对应的规定面积的第2遮光图案(22)、和与高度较低的凸起状图案形成部对应的开口图案(23)。由此，能够将高度不同的多种凸起状图案的顶部形成为大致半球面状。

Description

凸起状图案形成方法、曝光装置和光掩模
技术领域
本发明涉及一边传送涂敷了正性的感光材料(positive photosensitivematerial)的基板，一边控制照射在基板上的曝光光的照射定时来曝光感光材料，从而在基板上形成高度不同的多种凸起状图案的凸起状图案形成方法，具体来说，涉及能够将突起的顶部形成为大致半球面状的凸起状图案形成方法、曝光装置和光掩模。
背景技术
以往的这种凸起状图案形成方法，例如使用于液晶显示装置的彩色滤光器基板的柱状间隔物的形成，在RGB的彩色滤光器上涂敷感光性的透明丙烯酸树脂等，并对其进行曝光和显影来形成柱状间隔物(spacer)。在此情况下，高度不同的柱状间隔物是通过改变RGB的彩色滤光器的膜厚而形成的(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：JP特开2003-84289号公报
但是，在这种以往的凸起状图案形成方法中，因为使得改变RGB的彩色滤光器的膜厚而形成于各彩色滤光器上的柱状间隔物的高度不同，所以存在RGB的彩色滤光器的膜厚管理繁杂的问题。
此外，在曝光形成上述柱状间隔物时，一般来说，使用具备与柱状间隔物的横截面形状大致相同形状的掩模图案的光掩模来对感光材料进行曝光，因此柱状间隔物的上端面通常为平坦面。因此，在形成于彩色滤光器基板上的高度较高的多个柱状间隔物的上端面没有成为平齐面的情况下，在将TFT基板对接到彩色滤光器基板来形成液晶显示用基板时，存在单元间隔(cell gap)受到高度最高的柱状间隔物的限制，从而无法得到规定的单元间隔。在此情况下，虽然增强将彩色滤光器基板按压于TFT基板侧的按压力即可，但例如在使用2m以上的大面积的基板时，上述按压力非常大，有可能对液晶显示用基板的形成装置产生较大的负担。
发明内容
因此，本发明应对这样的问题点，目的在于提供一种将高度不同的多种凸起状图案的顶部形成为大致半球面状的凸起状图案形成方法、曝光装置和光掩模。
为了达成上述目的，本发明的凸起状图案形成方法，对涂敷了正性的感光材料的基板经由光掩模照射曝光光来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上形成高度不同的多种凸起状图案，在使所述基板以一定速度向一个方向通过所述光掩模的下侧的同时，至少执行如下步骤：对与所述基板上的所述多种凸起状图案形成部对应地由所述光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光的步骤；对与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由所述光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光的步骤；和对所述基板的感光材料进行显影处理的步骤。
根据这种构成，在使基板以一定速度向一个方向通过光掩模的下侧的同时，至少对与基板上的高度不同的多种凸起状图案形成部对应地由光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光，并对与上述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和上述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光，之后，对基板的感光材料进行显影处理，从而在基板上形成高度不同的多种凸起状图案。
此外，本发明的曝光装置，在将涂敷了正性的感光材料的基板以一定速度向一个方向传送的同时，通过控制单元控制经由光掩模而照射于所述基板的曝光光的照射定时，来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上曝光高度不同的多种凸起状图案，所述控制单元在所述基板通过所述光掩模的下侧时，至少以如下方式来控制所述曝光光的照射定时：对与所述基板上的所述多种凸起状图案形成部对应地由所述光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光，对与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由所述光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光。
根据这种构成，在基板以一定速度向一个方向通过光掩模的下侧时，至少由控制单元以如下方式来控制曝光光的照射定时，从而在基板上曝光高度不同的多种凸起状图案：使与基板上的高度不同的多种凸起状图案形成部对应地由光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光，并使与上述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和上述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光。
并且，本发明的光掩模使用于在将涂敷了正性的感光材料的基板以一定速度向一个方向传送的同时，控制照射于所述基板的曝光光的照射定时，来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上形成高度不同的多种凸起状图案的曝光装置，所述光掩模至少以规定的间隔在透镜基板上形成了如下图案群：第1掩模图案群，其以与所述基板上的多种凸起状图案形成部对应的间隔具有与所述凸起状图案的横截面积大致相等的面积的第1遮光图案；和第2掩模图案群，其具有以与所述多种凸起状图案形成部对应的间隔形成且与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部对应的规定面积的第2遮光图案、和与所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部对应的开口图案。
根据这种构成，在将涂敷了正性的感光材料的基板以一定速度向一个方向传送的同时，用第1掩模图案群的第1遮光图案对基板上的高度不同的多种凸起状图案形成部进行遮光并对其外侧区域进行曝光，用第2掩模图案群的规定面积的第2遮光图案对上述多种凸起状图案形成部中的规定的凸起状图案形成部进行遮光并对其外侧区域进行曝光，由第2掩模图案群的开口图案来对上述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行曝光。
此外，将所述第1掩模图案群形成于所述透明基板的一面，将所述第2掩模图案群形成于所述透明基板的另一面，并且在所述透明基板的一面侧，在比形成了所述第1掩模图案群的面朝着所述透明基板的另一面侧后退了规定距离的位置，分别对应于所述第2掩模图案群的所述第2遮光图案和所述开口图案而形成了微透镜。由此，在透明基板的一面形成第1掩模图案群，在透明基板的另一面形成第2掩模图案群，在透明基板的一面侧，在比形成了第1掩模图案群的面向透明基板的另一面侧后退了规定距离的位置，分别对应于第2掩模图案群的第2遮光图案和开口图案而形成微透镜，由此能够在基板上形成高度不同的多种凸起状图案。
并且，对于在一面形成了所述第1掩模图案群的透明基板、和在一面形成了所述第2掩模图案群并在另一面形成了所述微透镜的另一透明基板，将它们的另一方面彼此对接并接合。由此，对于在一面形成了第1掩模图案群的透明基板、和在一面形成了第2掩模图案群并在另一面形成了微透镜的另一透明基板，将它们的另一面彼此对接并接合，使微透镜在透明基板的一面侧比形成了第1掩模图案群的面朝着透明基板的另一面侧后退规定距离。
此外，对于在一面形成了所述第1掩模图案群的透明基板、和比该透明基板厚度薄且在一面形成了所述第2掩模图案群并在另一面形成了所述微透镜的另一透明基板，将它们的端面彼此对接并接合。由此，对于在一面形成了第1掩模图案群的透明基板、和比该透明基板厚度薄且在一面形成了第2掩模图案群，并在另一面形成了微透镜的另一透明基板，将它们的端面彼此对接并接合，使微透镜在透明基板的一面侧比形成了第1掩模图案群的面朝着透明基板的另一面侧后退规定距离。
并且，用遮光膜来对所述微透镜的周围进行了遮光。由此，用遮光膜来对微透镜的周围进行遮光。
根据权利要求1、2、3所涉及的发明，能够将凸起状图案的顶部形成为大致半球面状。因此，例如，在使用于对液晶显示用基板的单元间隔进行限制的柱状间隔物的形成的情况下，因为柱状间隔物的顶部为大致半球面状，所以柱状间隔物与配置于其上的基板之间的接触成为点接触，在高度不同的多个柱状间隔物中高度较高的多个柱状间隔物的高度分散时，也能够以比以往小的按压力来容易地压垮高度最高的柱状间隔物的大致半球面状的顶部，能够在大面积的液晶显示用基板的整个面上形成均匀的单元间隔。由此，能够减轻液晶显示用基板的形成装置的负担。
此外，根据权利要求4所涉及的发明，能够通过微透镜来提高照射于基板的曝光光的照射能量。因此，能够加速基板的传送速度，并能够缩短曝光工序的节拍。
并且，根据权利要求5或6所涉及的发明，在透明基板的一面侧，在比形成了第1掩模图案群的面朝着透明基板的另一面侧后退了规定距离的位置能够容易地形成微透镜。因此，能够在不改变光掩模与涂敷了感光材料的基板之间的距离的情况下，靠近第1掩模图案群的掩模图案进行曝光，并能够通过微透镜将第2掩模图案群的掩模图案缩小曝光。
并且，根据权利要求7所涉及的发明，能够防止感光材料被从微透镜的周围露出的曝光光曝光。因此，能够提高凸起状图案的形成精度。
附图说明
图1是表示本发明的曝光装置的实施方式的示意图。
图2是表示使用于上述曝光装置的彩色滤光器基板的一个构成例的平面图。
图3是用与上述彩色滤光器基板的传送方向平行的截面来表示的主要部分放大截面图。
图4是表示使用于本发明的曝光装置的光掩模的一个构成例的图，(a)是平面图，(b)是右侧面图，(c)是底面图。
图5是图4的O-O线截面图，(a)是第1掩模图案群的主要部分放大截面图，(b)是第2掩模图案群的主要部分放大截面图，(c)是第3掩模图案群的主要部分放大截面图，(d)是第4掩模图案群的主要部分放大截面图。
图6是上述光掩模的主要部分放大平面图，(a)表示第1掩模图案群，(b)表示第2掩模图案群，(c)表示第3掩模图案群，(d)表示第4掩模图案群。
图7是表示上述曝光装置的控制单元的模块图。
图8是表示本发明的柱状间隔物形成方法的流程图。
图9是表示上述第1掩模图案群对柱状间隔物形成部的外侧区域的多重曝光的说明图。
图10是表示上述第2～第4掩模图案对柱状间隔物形成部的阶段性的多重曝光的说明图。
图11是表示通过本发明的柱状间隔物形成方法而形成的高度不同的柱状间隔物的主要部分放大截面图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的曝光装置的实施方式的概略构成的示意图。该曝光装置是一边传送涂敷了正性的感光材料的基板，一边控制照射在基板上的曝光光的照射定时来对感光材料进行曝光，从而在基板上形成高度不同的多种凸起状图案的装置，具备传送单元1、掩模台2、光掩模3、曝光光学系统4、摄像单元5、照明单元6、和控制单元7而构成。以下，对涂敷了正性的感光材料的基板是彩色滤光器基板8的情况进行说明。
上述彩色滤光器基板8，具备：如图2所示在透明的玻璃基板上矩阵状地具有多个像素9的黑底(black matrix)10；如图3所示对应于各像素9交替地形成的RGB的彩色滤光器11R、11G、11B；以及覆盖黑底10和彩色滤光器11R、11G、11B的上表面而设置的平坦化膜12。覆盖上表面地涂敷有正性的感光材料13。并且，在黑底10上的规定位置，例如，与各像素9对应的四个角部的位置(参照图2)，形成有作为高度不同的两种凸起状图案的柱状间隔物。另外，沿着上述像素9的箭头A所示的传送方向的排列间距用w来表示。此外，在图3中，符号14是透明的玻璃基板。
上述传送单元1是在载物台15的上表面载置彩色滤光器基板8并以规定速度向一个方向(箭头A方向)进行传送的单元，例如通过将电动机和齿轮等组合而构成的移动机构来移动载物台15。此外，在传送单元1设有用于检测载物台15的移动速度的速度传感器、用于计测载物台15的移动距离的位置传感器(省略图示)。
在上述传送单元1的上方，设有掩模台2。该掩模台2是与载置于传送单元1而被传送的彩色滤光器基板8靠近对置，并保持后述的光掩模3的部件，对应于包括光掩模3的掩模图案的形成区域和窥视窗33的区域(参照图4)而将中央部开口，能够定位并保持光掩模3的周缘部。并且，形成为能够在与载物台15的面平行的面内，在与彩色滤光器基板8的箭头A所示的传送方向大致正交的方向上，与后述的摄像单元5一体地移动。此外，根据需要，也可以形成为能够以掩模台2的中心为轴，在规定的角度范围内转动。
在上述掩模台2可装卸地保持有光掩模3。该光掩模3如图4所示，以规定的排列间距形成了如下掩模图案群：第1掩模图案群16，其在作为透明基板的例如石英基板的一面上，以与彩色滤光器基板8上的高度不同的两种柱状间隔物形成部对应的间隔，具有与柱状间隔物的横截面积大致相等的面积的第1遮光图案20(参照图5(a)和图6(a))；第2掩模图案群17，其具有以与两种柱状间隔物形成部对应的间隔形成且与两种柱状间隔物形成部中高度较高的柱状间隔物形成部对应的规定面积的第2遮光图案22、和与高度较低的柱状间隔物形成部对应的开口图案23(参照图5(b)和图6(b))；第3掩模图案群18，其具有以与两种柱状间隔物形成部对应的间隔形成，且与两种柱状间隔物形成部中的高度较高的柱状间隔物形成部对应且比第2遮光图案22面积大的第3遮光图案24、和与高度较低的柱状间隔物形成部对应的规定面积的第4遮光图案25(参照图5(c)和图6(c))；和第4掩模图案群19，其具有以与两种柱状间隔物形成部对应的间隔形成，且与两种柱状间隔物形成部中高度较高的柱状间隔物形成部对应且比第3遮光图案24面积大的第5遮光图案26、和与高度较低的柱状间隔物形成部对应且比第4遮光图案25面积大的第6遮光图案27(参照图5(d)和图6(d))。
具体而言，第1掩模图案群16以排列间距W(例如，W＝2w)并列地具有在与彩色滤光器基板8的传送方向(箭头A方向)大致正交的方向上排列了多个第1遮光图案20的3组遮光图案列21a、21b、21c，第2掩模图案群17具有在与箭头A方向大致正交的方向上排列了多个第2遮光图案22和开口图案23的1组遮光图案列21d，第3掩模图案群18具有在与箭头A方向大致正交的方向上排列了多个第3和第4遮光图案24、25的1组遮光图案列21e，第4掩模图案群19具有在与箭头A方向大致正交的方向上排列了多个第5和第6遮光图案26、27的1组遮光图案列21f。第2掩模图案群17从第1掩模图案群16的任意一个遮光图案列21a～21c(在图4中，为遮光图案列21a)离开距离nW(n为正的整数)而设置。此外，第2～第4掩模图案群17～19相互离开距离mW(m为小于n的正整数)而设置。另外，在图4中，因为附图繁杂，所以第2～第6遮光图案24～27用空白来表示。
在本实施方式中，光掩模3将第1掩模图案群16形成于石英基板的一面，将第2～第4掩模图案群17～19形成于石英基板的另一面，并且在石英基板的一面侧，在比形成了第1掩模图案群16的面朝着石英基板的另一面侧后退了距离D(参照图4(b))的位置上，分别对应于第2～第4掩模图案群17～19的第2～第6遮光图案22～27和开口图案23，形成了微透镜28。
这种光掩模3如图4(b)所示，能够通过对于在设置于一面29a的铬(Cr)的遮光膜32上形成了第1掩模图案群16的第1石英基板29、和在设置于一面30a的铬(Cr)的遮光膜32上形成了第2～第4掩模图案群17～19并在另一面30b上形成了微透镜28的第2石英基板30，将它们的另一面29b、30b之间对接，并用透明的粘着剂粘合而形成。
或者，光掩模3也可以通过对于在一面形成了第1掩模图案群16的石英基板、和比该石英基板厚度薄且在一面形成了第2～第4掩模图案群17～19并在另一面形成了微透镜28的另一石英基板，将它们的端面彼此对接并接合而形成。
此外，在这些情况下，如图4(c)和图5所示，优选将微透镜28的周围用铬(Cr)的遮光膜32进行遮光。
并且光掩模3，在第1掩模图案群16的侧方，从构成该第1掩模图案群16的3组遮光图案列21a～21c中的箭头A所示的传送方向跟前的1组遮光图案列21a(以下，称作“第1组遮光图案列”)离开距离L，形成有具有与该第1组遮光图案列21a的长度方向中心轴平行的长度方向中心轴的矩形状的开口部。该开口部成为能够通过后述的摄像单元5来观察彩色滤光器基板8表面的窥视窗33。并且，在该窥视窗33内，在其长度方向中心轴上形成有省略图示的N字状的狭缝(slit)(以下，称作“N形狭缝”)。该N形狭缝使用于在彩色滤光器基板8的像素9的边缘部与传送方向(箭头A方向)大致正交的边缘部的检测、以及光掩模3与彩色滤光器基板8的校准，使左右两条平行的狭缝相对于窥视窗33的长度方向中心轴正交，并且使中心与窥视窗33的长度方向中心轴一致。另外，也可以除了N形狭缝之外另外设置校准标记。
并且，光掩模3，如图1所示，使第1掩模图案群16和微透镜28形成面位于传送单元1侧，并且使窥视窗33位于彩色滤光器基板8的传送方向(箭头A方向)跟前侧，来定位并固定于掩模台2上。
在上述掩模台2的上方，形成有曝光光学系统4。该曝光光学系统4对光掩模3照射均匀的光源光L1，具备光源34、棒状透镜(rod lens)35、和聚光透镜36而构成。
上述光源34例如是放射波长为355nm的紫外线的部件，是被后述的控制单元7控制发光的例如闪光灯、紫外线发光激光光源等。此外，上述棒状透镜35设置于从光源34放射出的光源光L1的放射方向前方，用于使与光源光L1的光轴正交的截面内的亮度分布均匀。另外，作为使光源光L1的亮度分布均匀化的单元，不限于棒状透镜35，也可以使用光管(lightpipe)或其他公知的手段。并且，上述聚光透镜36使其前焦点与棒状透镜35的输出端面35a一致地设置，使从棒状透镜35射出的光源光L1成为平行光后照射于光掩模3。
在上述曝光光学系统4的彩色滤光器基板8的箭头A所示的传送方向跟前侧，设有摄像单元5。该摄像单元5，在光掩模3的曝光位置的传送方向跟前侧的位置上，对形成于彩色滤光器基板8上的成为定位基准的像素9的基准位置以及形成于光掩模3的窥视窗33内的省略图示的N形狭缝进行摄像，是在与载物台15的上表面平行的面内，在与彩色滤光器基板8的传送方向(箭头A方向)大致正交的方向上，将多个受光元件排列为一直线状的线阵相机(line camera)，使其长度方向中心轴与光掩模3的窥视窗33的长度方向中心轴大体一致地配置。此外，摄像单元5在其光路上具备光学光路长度校正单元，使得能够同时对彩色滤光器基板8上的像素9和光掩模3的N形狭缝进行摄像。另外，在图1中，符号37是使摄像单元5的光路弯曲的全反射反光镜。
在上述传送单元1的载物台15的下侧，与摄像单元5的摄像区域对应地设有照明单元6。该照明单元6对彩色滤光器基板8从下表面照射截止了紫外线的由可视光构成的照明光，使得能够通过摄像单元5来观察形成于彩色滤光器基板8表面的像素9，例如为卤素灯等。另外，照明单元6也可以设置于载物台15的上方进行落射照明。
与上述传送单元1、摄像单元5、光源34、掩模台2、和照明单元6连接地设置有控制单元7。该控制单元7在彩色滤光器基板8通过光掩模3的下侧时，控制曝光光L2的照射定时，使得：对与基板上的两种柱状间隔物形成部46对应地被光掩模3的第1遮光图案20遮光的第1遮光部47(参照图9)的外侧区域进行规定次数的多重曝光；对与高度不同的两种柱状间隔物形成部46中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部对应地被光掩模3的第2遮光图案22遮光的规定面积的第2遮光部48(参照图10(a))的外侧区域以及高度较低的柱状间隔物形成部46进行规定深度的曝光；对与高度不同的两种柱状间隔物形成部46中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部对应地被光掩模3的第3遮光图案24遮光且比第2遮光部48面积大的第3遮光部49的外侧区域、以及与高度较低的柱状间隔物形成部46b的大致中央部对应地被光掩模3的第4遮光图案25遮光的规定面积的第4遮光部50(参照图10(b))的外侧区域进行曝光；对与高度不同的两种柱状间隔物形成部46中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部对应地被光掩模3的第5遮光图案26遮光且比第3遮光部49面积大的第5遮光部51的外侧区域、以及与高度较低的柱状间隔物形成部46b的大致中央部对应地被光掩模3的第6遮光图案27遮光且比第4遮光部50面积大的第6遮光部52(参照图10(c))的外侧区域进行曝光。如图7所示，控制单元7具备：图像处理部38、运算部39、存储器40、传送单元驱动控制器41、光源驱动控制器42、掩模台驱动控制器43、照明单元驱动控制器44、和控制部45。
在此，图像处理部38对由摄像单元5取得的彩色滤光器基板8的表面和光掩模3的N形狭缝的摄像图像进行图像处理，并检测预先于彩色滤光器基板8上的像素9设定的基准位置、和预先于光掩模3的N形狭缝设定的基准位置。
此外，运算部39计算出由图像处理部38检测出的彩色滤光器基板8上的基准位置和光掩模3的基准位置之间的距离，将其结果与保存在后述的存储器40中的目标值进行比较，将其差分作为校正值输出到掩模台驱动控制器43，并且将使用N形狭缝检测出的在彩色滤光器基板8的像素9的边缘部与传送方向(箭头A方向)大致正交的边缘部的检测次数与保存在存储器40中的目标次数进行比较，每当两个次数一致时对光源驱动控制器42输出使光源34点亮的点亮指令。
并且，存储器40暂时保存运算部39中的运算结果，并存储载物台15的移动速度V、彩色滤光器基板8上的基准位置与光掩模3的基准位置之间的距离的目标值、以及其他初始设定值。
并且，传送单元驱动控制器41是使传送单元1的载物台15在箭头A所示的方向上以一定速度移动的部件，输入传送单元1的速度传感器的输出信号来与保存在存储器40中的载物台15的移动速度V进行比较，并控制传送单元1使两者一致。
并且，光源驱动控制器42是使光源34间歇性地发光的部件，按照从运算部39输入的点亮指令来对光源34发送驱动信号。
此外，掩模台驱动控制器43是使掩模台2与摄像单元5一体地在与箭头A所示的传送方向大致正交的方向上移动的部件，根据从运算部39输入的校正值来控制掩模台2的移动。
并且，照明单元驱动控制器44是使照明单元6点亮和熄灭的部件，以如下方式进行控制：若接通了曝光开始开关，则使照明单元6点亮，若对彩色滤光器基板8的所有的曝光结束，则使其熄灭。并且，控制部45对各构成要素间进行调节和控制，使得上述各构成要素适当地驱动。
接下来，参照图8的流程图，对像这样构成的曝光装置的动作、和使用该曝光装置进行的柱状间隔物形成方法进行说明。
首先，在步骤S1中，对例如由键盘等构成的省略图示的操作单元进行操作，输入载物台15的移动速度V、从曝光开始到曝光结束为止的载物台15的移动距离、光源34的功率和发光时间、光掩模3的第1掩模图案群16的第1组遮光图案列21a与窥视窗33之间的距离L、在彩色滤光器基板8的像素9的边缘部与传送方向(箭头A方向)大致正交的边缘部的检测次数的目标值、彩色滤光器基板8的基准位置与光掩模3的基准位置之间的距离的目标值等，保存在存储器40中，并进行初始设定。
接下来，在步骤S2中，将在表面涂敷了正性的感光材料13的彩色滤光器基板8使涂敷面朝上地定位并载置于载物台15上的规定位置。然后，若接通了省略图示的曝光开始开关，则控制单元7的传送单元驱动控制器41启动，使载物台15以速度V在箭头A方向上移动，开始彩色滤光器基板8的传送。此时，传送单元驱动控制器41输入传送单元1的速度传感器的输出信号，与保存在存储器40中的速度V进行比较，并控制传送单元1以使得载物台15的移动速度成为V。同时，照明单元驱动控制器44启动，使照明单元6点亮，并开始由摄像单元5进行的彩色滤光器基板8面的摄像。
在步骤S3中，执行彩色滤光器基板8和光掩模3的校准。具体而言，彩色滤光器基板8随着载物台15的移动而被传送，若形成于彩色滤光器基板8上的像素9中的位于传送方向(箭头A方向)最前侧的像素9到达摄像单元5的摄像区域，则摄像单元5通过光掩模3的窥视窗33，同时对上述像素9、和光掩模3的窥视窗33内的N形狭缝进行摄像。然后，将该摄像图像的电信号输出到控制单元7的图像处理部38。
在图像处理部38中，对从摄像单元5输入的摄像图像的电信号进行图像处理，检测出彩色滤光器基板8的基准位置、例如像素9的与传送方向平行的左侧边缘部的位置，以及光掩模3的N形狭缝的基准位置、例如与传送方向平行的两条狭缝中的左侧狭缝的中心位置，并将这些位置数据输出到运算部39。
在运算部39中，根据从图像处理部38输入的像素9的基准位置的位置数据和光掩模3的N形狭缝的基准位置的位置数据，来对两者间的距离进行运算，并与从存储器40中读出的两者间的距离的目标值进行比较，将其差分作为校正值输出到掩模台驱动控制器43。
掩模台驱动控制器43，将掩模台2在与载物台15的面平行的面内向与箭头A方向(传送方向)大致正交的方向移动从运算部39输入的校正值，来进行彩色滤光器基板8和光掩模3的校准。另外，该校准在彩色滤光器基板8的像素9在光掩模3的窥视窗33与第1掩模图案群16的第1组遮光图案列21a之间移动的过程中被执行。此外，曝光动作中也不断被执行。
在步骤S4中，判定彩色滤光器基板8是否被传送到了下述那样为止：与形成于彩色滤光器基板8上的像素9中的位于传送方向(箭头A方向)最前侧的像素9的四个角部对应的最初的1组柱状间隔物形成部46a、46b(参照图2)与光掩模3的第1掩模图案群16的第1组遮光图案列21a一致。在此情况下，彩色滤光器基板8的移动距离的计测如下来进行。即，首先，透过窥视窗33内的N形狭缝，利用摄像单元5来对彩色滤光器基板8的像素9的图像进行摄像，用图像处理部38对此进行处理来检测像素9的与传送方向(箭头A方向)大致正交的边缘部。接着，在运算部39中，分别运算在位于N形狭缝的左右平行的狭缝间的像素9的上述边缘部，被N形狭缝的倾斜狭缝的中心线分割为左右两份的边缘部的长度。然后，传送彩色滤光器基板8，若上述分割为左右两份的边缘部的长度相等，则以此时的彩色滤光器基板8的位置为基准，通过传送单元1所具备的位置传感器来计测彩色滤光器基板8的移动距离。将像这样计测出的彩色滤光器基板8的移动距离，与由运算部39基于从存储器40读出的上述第1组遮光图案列21a与窥视窗33之间的距离L、和基板传送方向的像素9的宽度而计算出的移动距离的目标值进行比较。由此，在步骤S4中，若两者一致从而判定为“是”则进入步骤S5。
在步骤S5中，运算部39对光源驱动控制器42输出使光源34点亮的点亮指令。光源驱动控制器42按照上述点亮指令来对光源34输出驱动信号。由此，光源34按照上述初始设定值以规定的功率点亮规定时间。
从光源34放射出的紫外线的光源光L1通过棒状透镜35使得亮度分布均匀之后，被聚光透镜36变换为平行光并照射于光掩模3。然后，由通过了光掩模3的曝光光L2来对彩色滤光器基板8的感光材料13进行曝光。此时，如图9(a)所示，与彩色滤光器基板8的传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b对应地被构成第1掩模图案群16的第1组遮光图案列21a的第1遮光图案20遮光的第1遮光部47的外侧区域，被第1次曝光，从而感光材料13以规定深度被感光。以下，着眼于传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46的曝光来进行说明。
在步骤S6中，与步骤S4相同地透过N形狭缝来检测像素9的与传送方向(箭头A方向)正交的边缘部，并用运算部39来对彩色滤光器基板8被传送从而多个像素9的上述边缘部与N形狭缝的中心线(或者窥视窗33的长度方向中心轴线)一致的次数进行计数。然后，将该次数与从存储器40中读出的目标次数(在本实施方式中为“2”)进行比较，判定两者是否一致。在此，若两者一致从而判定为“是”则进入步骤S7。
在步骤S7中，从运算部39对光源驱动控制器42输出使光源34点亮的点亮指令。并且，按照上述点亮指令，从光源驱动控制器42向光源34输出驱动信号，光源34按照初始设定值以规定的功率点亮规定时间，从而彩色滤光器基板8的感光材料13被曝光。此时，如图9(b)所示，与传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b对应地，被构成第1掩模图案群16的第2组遮光图案列21b的第1遮光图案20遮光的第1遮光部47的外侧区域被第2次叠加曝光，从而感光材料13更深地被感光。
在步骤S8中，用运算部39来比较由传送单元1所具备的位置传感器计测出的彩色滤光器基板8的移动距离、和从存储器40读出的到曝光结束位置为止的彩色滤光器基板8的移动距离，判定两者是否一致。在此，若两者不一致从而判定为“否”，则返回步骤S6。然后，反复执行步骤S6～S8直到在步骤S8中判定为“是”，每当彩色滤光器基板8的像素9的边缘部的检测次数与目标次数一致时，光源34点亮规定时间来执行曝光。
由此，如图9(c)所示，与传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b对应地，被构成第1掩模图案群16的第3组遮光图案列21c的第1遮光图案20遮光的第1遮光部47的外侧区域被第3次叠加曝光，从而感光材料13在整个厚度上被感光。
接着，若彩色滤光器基板8被传送从而传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b到达光掩模3的第2掩模图案群17的下侧，则如图10(a)所示，在1组柱状间隔物形成部46a、46b中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部被光掩模3的第2掩模图案群17的第2遮光图案22遮光的第2遮光部48的外侧区域、以及在高度较低的柱状间隔物形成部46b与光掩模3的第2掩模图案群17的开口图案23对应的区域以规定深度被曝光。
若彩色滤光器基板8进一步被移动从而传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b到达光掩模3的第3掩模图案群18的下侧，则如图10(b)所示，在1组柱状间隔物形成部46a、46b中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部被光掩模3的第3掩模图案群18的第3遮光图案24遮光且比上述第2遮光部48面积大的第3遮光部49的外侧区域、以及在高度较低的柱状间隔物形成部46b的大致中央部被第3掩模图案群18的第4遮光图案25遮光的规定面积的第4遮光部50的外侧区域被曝光。
然后，若彩色滤光器基板8被移动从而传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46a、46b到达光掩模3的第4掩模图案群19的下侧，则如图10(c)所示，在1组柱状间隔物形成部46a、46b中的高度较高的柱状间隔物形成部46a的大致中央部被光掩模3的第4掩模图案群19的第5遮光图案26遮光且比上述第3遮光部49面积大的第5遮光部51的外侧区域、以及在高度较低的柱状间隔物形成部46b的大致中央部被第4掩模图案群19的第6遮光图案27遮光且比上述第4遮光部50面积大的第6遮光部52的外侧区域被曝光。
此外，继传送方向最前侧的1组柱状间隔物形成部46之后的多组柱状间隔物形成部46同样在上述步骤S6～S8的执行中依次被曝光。像这样，每当彩色滤光器基板8的像素9的边缘部的检测次数与目标次数一致时反复进行曝光，若彩色滤光器基板8到达曝光结束位置从而步骤S8判定为“是”，则进入步骤S9。
在步骤S9中，利用规定的显影液来对彩色滤光器基板8的感光材料13进行显影。由此，被曝光光L2曝光后的感光材料13洗提到显影液中，留下与柱状间隔物形成部46对应的未曝光部的感光材料13，如图11所示，形成顶部为大致半球面状的高度不同的两种柱状间隔物53a、53b。
另外，在上述实施方式中，对通过第1掩模图案群16对柱状间隔物形成部46的周边区域进行3次多重曝光，并通过第2～第4掩模图案群17～19对柱状间隔物形成部46阶段性地进行3次多重曝光的情况进行了说明，但本发明不限于此，柱状间隔物形成部46的阶段性的多重曝光次数可以根据被微透镜28聚光的曝光光的照射能量和透过第1掩模图案群16而照射的曝光光的照射能量的平衡来适当决定。
此外，在上述实施方式中，对透过微透镜28来进行柱状间隔物形成部46的阶段性的多重曝光的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以没有微透镜28。在此情况下，第1～第4掩模图案群16～19都设置于光掩模3的同一面，且相对于彩色滤光器基板8靠近对置地配置。
并且，在上述实施方式中，对高度不同的两种凸起状图案的形成进行了说明，但本发明不限于此，也可以应用于高度不同的3种以上的凸起状图案的形成。在此情况下，至少，对与基板上的多种凸起状图案形成部对应地被光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行了规定次数的多重曝光之后，对与上述多种凸起状图案形成部中的规定的凸起状图案形成部(高度最高的凸起状图案形成部)的大致中央部对应地被光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、以及上述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光即可。
并且，在以上的说明中，对基板为彩色滤光器基板8的情况进行了说明，但本发明不限于此，只要为想要形成高度不同的多种凸起状图案的基板，则为怎样的基板均可。
符号说明：
1…传送单元；
3…光掩模；
7…控制单元；
8…彩色滤光器基板；
13…感光材料；
16…第1掩模图案群；
17…第2掩模图案群；
18…第3掩模图案群；
19…第4掩模图案群；
20…第1遮光图案；
22…第2遮光图案；
23…开口图案；
24…第3遮光图案；
25…第4遮光图案；
26…第5遮光图案；
27…第6遮光图案；
28…微透镜；
29…第1石英基板(透明基板)；
30…第2石英基板(另一透明基板)；
32…遮光膜；
46…柱状间隔物形成部(凸起状图案形成部)；
46a…高度较高的柱状间隔物形成部；
46b…高度较低的柱状间隔物形成部；
47…第1遮光部；
48…第2遮光部；
49…第3遮光部；
50…第4遮光部；
51…第5遮光部；
52…第6遮光部；
53a、53b…柱状间隔物(凸起状图案)；
L1…光源光；
L2…曝光光。

Claims (7)

1.一种凸起状图案形成方法，对涂敷了正性的感光材料的基板经由光掩模照射曝光光来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上形成高度不同的多种凸起状图案，
所述凸起状图案形成方法的特征在于，
在使所述基板以一定速度向一个方向通过所述光掩模的下侧的同时，
至少执行如下步骤：
对与所述基板上的所述多种凸起状图案形成部对应地由所述光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光的步骤；
对与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由所述光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光的步骤；和
对所述基板的感光材料进行显影处理的步骤。
2.一种曝光装置，在将涂敷了正性的感光材料的基板以一定速度向一个方向传送的同时，通过控制单元控制经由光掩模而照射于所述基板的曝光光的照射定时，来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上曝光高度不同的多种凸起状图案，
所述曝光装置的特征在于，
所述控制单元在所述基板通过所述光掩模的下侧时，至少以如下方式来控制所述曝光光的照射定时：
对与所述基板上的所述多种凸起状图案形成部对应地由所述光掩模遮光的第1遮光部的外侧区域进行规定次数的多重曝光，
对与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部的大致中央部对应地由所述光掩模遮光的规定面积的第2遮光部的外侧区域、和所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部进行规定深度的曝光。
3.一种光掩模，其使用于在将涂敷了正性的感光材料的基板以一定速度向一个方向传送的同时，控制照射于所述基板的曝光光的照射定时，来对所述感光材料进行曝光，从而在所述基板上形成高度不同的多种凸起状图案的曝光装置，
所述光掩模的特征在于，
至少以规定的间隔在透镜基板上形成了如下图案群：
第1掩模图案群，其以与所述基板上的多种凸起状图案形成部对应的间隔具有与所述凸起状图案的横截面积大致相等的面积的第1遮光图案；和
第2掩模图案群，其具有以与所述多种凸起状图案形成部对应的间隔形成且与所述多种凸起状图案形成部中规定的凸起状图案形成部对应的规定面积的第2遮光图案、和与所述规定的凸起状图案形成部以外的凸起状图案形成部对应的开口图案。
4.根据权利要求3所述的光掩模，其特征在于，
将所述第1掩模图案群形成于所述透明基板的一面，将所述第2掩模图案群形成于所述透明基板的另一面，并且在所述透明基板的一面侧，在比形成了所述第1掩模图案群的面朝着所述透明基板的另一面侧后退了规定距离的位置，分别对应于所述第2掩模图案群的所述第2遮光图案和所述开口图案而形成了微透镜。
5.根据权利要求4所述的光掩模，其特征在于，
对于在一面形成了所述第1掩模图案群的透明基板、和在一面形成了所述第2掩模图案群并在另一面形成了所述微透镜的另一透明基板，将它们的另一方面彼此对接并接合。
6.根据权利要求4所述的光掩模，其特征在于，
对于在一面形成了所述第1掩模图案群的透明基板、和比该透明基板厚度薄且在一面形成了所述第2掩模图案群并在另一面形成了所述微透镜的另一透明基板，将它们的端面彼此对接并接合。
7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，
将所述微透镜的周围用遮光膜遮光。
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