JP2004347846A - Pattern plotting apparatus - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To plot a pattern at high speed with high resolution by irradiating a photosensitive material formed on a substrate with light. <P>SOLUTION: The pattern plotting apparatus 1 is equipped with a stage 32 holding a substrate 9, a stage moving mechanism 2 to move the stage 32, a light emitting part 5 to emit light to the substrate 9, a mask part 52 having a first mask 53 and a second mask 54 formed with a plurality of apertures, and an optical unit 58 to enlarge or reduce the irradiation region on the substrate 9 to be irradiated with the light passing through the mask part 52. In the pattern plotting apparatus 1, the overlapped part of the apertures in the first mask 53 and the second mask 54, and the magnification of the optical unit 58 are varied. Thereby, the width and the pitch of the pattern to be plotted can be easily varied, and a stripe pattern can be plotted at high speed with high resolution on the photosensitive material on the substrate 9. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の感光材料に光を照射することによりパターンを描画する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体基板やプリント基板、あるいは、プラズマ表示装置、液晶表示装置、フォトマスク用のガラス基板等(以下、「基板」という。)に形成された感光材料に光を照射することによりパターンを描画する方法として、プロキシミティ露光方式やステップ露光方式等のように感光材料にマスクパターンを転写する手法が知られている。
【0003】
プロキシミティ露光方式では、描画されるパターンに対応する開口が形成された、基板と同等の大きさのマスクを基板に近接させて光を照射し、基板上の感光材料にパターンを一括転写する。ステップ露光方式では、マスクパターンの投影とマスクパターンの移動とを交互に繰り返し行うことにより基板全体にパターンの描画が行われる。
【0004】
一方、マスクを使用しない描画方法として、特許文献1に開示されているように、変調される光ビームを感光材料上で走査させながら照射し、パターンを直接描画する方式(以下、「直描方式」という。)も提案されている。
【0005】
【特許文献1】特開平5−150175号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、フラットパネル表示装置のパネルやカラーフィルタ等の製造装置の市場では、基板に描画されるパターンの高精細化、および、基板の大型化への対応が強く要望されている。マスクパターンを感光材料に一括転写するプロキシミティ露光方式では、マスクと基板とを近接させて光を照射するため、パターンの高精細化や基板の大型化に対応するにはマスクが高価なものとなってしまう。また、プロキシミティ露光方式およびステップ露光方式では、描画するパターンのピッチや幅の変更に柔軟に対応することができないという短所を有する。
【0007】
直描方式では、パターンを微小なドット(画素)の集合として表現し、ドット単位でパターンを描画するラスタ方式が一般的であるが、パターンの高精細化に対応するためには描画装置の分解能を上げる(すなわち1つのドットの面積を小さくする)必要があり、大型の基板全体にパターンを描画するために要する時間が増大してしまう。
【0008】
描画時間を短縮する手法として、走査される光ビームの数を増やして同時に描画するドット数を増やす対策が考えられるが、光ビームの増加に伴って光照射機構が大型化し、製造装置のコストが上昇してしまう。特に、パターンの微細化および高精度化に伴い必要な数のヘッド部を配置することが物理的に困難となる。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高分解能にてパターンを高速で描画することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、基板上の感光材料にパターンを描画するパターン描画装置であって、光源と、前記光源からの光が導かれる基板を保持する保持部と、前記光源からの光の光路上に配置され、前記光が通過する複数の第1光通過領域が所定の方向に配列して形成された第1のマスクと、前記第1のマスクに対して光学的に重ね合わされ、前記複数の第1光通過領域にそれぞれが対応する複数の第2光通過領域が形成された第2のマスクと、前記所定の方向へと前記第1のマスクを前記第2のマスクに対して相対的に移動するマスク移動機構と、前記複数の第1光通過領域および前記複数の第2光通過領域を順に通過した光が照射される感光材料上の複数の光照射領域を、前記複数の光照射領域の配列方向に直交する走査方向へと前記感光材料に対して相対的に移動する照射領域移動機構とを備える。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光照射領域の前記所定の方向の幅が同一であり、かつ、前記複数の光照射領域の間隔が一定である。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光照射領域のそれぞれの前記所定の方向の幅を検出する検出部をさらに備える。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のパターン描画装置であって、前記マスク移動機構を駆動する駆動部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記駆動部を制御するマスク移動制御部とをさらに備える。
【0014】
請求項5に記載の発明は、請求項2に記載のパターン描画装置であって、前記第2のマスクと前記保持部との間に配置され、前記複数の光照射領域を拡大または縮小する倍率変更機構をさらに備える。
【0015】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光照射領域の間隔を検出する検出部をさらに備える。
【0016】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のパターン描画装置であって、前記倍率変更機構を駆動する駆動部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記駆動部を制御する倍率制御部とをさらに備える。
【0017】
請求項8に記載の発明は、請求項5ないし7のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記保持部と前記倍率変更機構との間の距離を変更する機構をさらに備える。
【0018】
請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記第1のマスクおよび前記第2のマスクの少なくともいずれか一方を、他のマスクと交換する交換機構をさらに備える。
【0019】
請求項10に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記第1のマスクおよび前記第2のマスクを、もう1つの第1のマスクおよびもう1つの第2のマスクと交換する交換機構をさらに備える。
【0020】
請求項11に記載の発明は、請求項1ないし10のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記複数の光照射領域の移動に同期して感光材料への光の照射のON/OFFを制御する光照射制御部をさらに備える。
【0021】
請求項12に記載の発明は、請求項1ないし11のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記保持部に保持された基板上の面に垂直な軸を中心に前記保持部を回転し、感光材料に対して前記走査方向を相対的に変更する機構をさらに備える。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態に係るパターン描画装置1の構成を示す図である。パターン描画装置1は、光を液晶表示装置用のガラス基板9(以下、単に「基板9」という。)に照射することにより、基板9上の感光材料(本実施の形態ではカラーレジスト)に複数のストライプ状のパターンを描画する装置である。パターンが描画された基板9は、後続の別工程を経て最終的には液晶表示装置の組立部品であるカラーフィルタとなる。
【0023】
パターン描画装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、ステージ移動機構2により基板9を保持するステージユニット3が基板9の主面に沿って図1中のX方向に移動可能とされる。基台11にはステージユニット3を跨ぐようにしてフレーム12が固定され、フレーム12にはヘッド部5およびマスクチェンジャ6が取り付けられる。
【0024】
ステージ移動機構2は、モータ21にボールねじ22が接続され、さらに、ステージユニット3に固定されたナット23がボールねじ22に取り付けられた構造となっている。ボールねじ22の上方にはガイドレール24が固定され、モータ21が回転すると、ナット23とともにステージユニット3がガイドレール24に沿ってX方向に滑らかに移動する。
【0025】
ステージユニット3は、基板9を直接保持するステージ32、基板9の主面に垂直な軸を中心にステージ32を回転するステージ回転機構33、ステージ32を回転可能に支持する支持プレート34、図1中のZ方向に支持プレート34を移動するステージ昇降機構35、および、ステージ昇降機構35を保持するベースプレート36を有し、ベースプレート36には上記のナット23が直接固定される。また、支持プレート34上には、ヘッド部5から照射される光を2次元配列された受光素子群である撮像デバイスにて受光するカメラ4が設けられる。なお、カメラ4の撮像面は基板9上の感光材料の表面と同じ高さに予め調整されている。
【0026】
ヘッド部5は、ヘッド部5を支持するヘッド支持部50、ヘッド部5を図1中のY方向(すなわち、ヘッド部5のステージユニット3に対する相対移動方向に直交する方向)に移動するヘッド部移動機構501、基板9に向けて光を出射する光出射部51、複数の開口が配列して形成された2枚のマスク(以下、光出射部51に近い側から第1マスク53、第2マスク54と呼ぶ。)を有するマスク部52、マスク部52を通過して基板9に照射される光の照射領域を拡大または縮小する光学ユニット58、および、光学ユニット58を駆動する光学ユニット駆動部581を有する。ヘッド部移動機構501は、モータ502がボールねじ機構を駆動することによりヘッド部5をガイドレール503に沿ってY方向に移動する。
【0027】
光出射部51は光ファイバ511、および、感光材料への光の照射のON/OFFを行うシャッタ512を介して水銀灯513に接続される。水銀灯513からの光は、光出射部51から出射されて光路上に配置された第1マスク53および第2マスク54(以下、第1マスクと第2マスクとを2枚1組で指す場合、「マスクセット」という。)の開口を順に通過し、光学ユニット58を介して基板9へと導かれる。
【0028】
マスクチェンジャ6は、複数のマスクを格納するマスク格納部61、マスク格納部61をZ方向に移動する格納部昇降機構62、および、マスク部52に対してマスク格納部61に格納されたマスクを装着したり、マスク部52に装着されたマスクを取り外す2つの挿脱機構63を有する。
【0029】
ステージ移動機構2、ステージユニット3,カメラ4、シャッタ512、ヘッド部移動機構501、マスク部52、光学ユニット58およびマスクチェンジャ6は制御部7に接続され、これらの構成が制御部7により制御されて、パターン描画装置1による基板9上へのパターンの描画が行われる。また、制御部7には入力部8が接続され、基板9上の複数の光照射領域のそれぞれのY方向の幅(すなわち、第1マスク53の開口が配列される方向の幅であり、以下、単に「幅」という。)、および、複数の光照射領域の間隔(すなわち、各光照射領域の中心から隣接する光照射領域の中心までの距離であり、以下、「ピッチ」という。)の設定値が操作者により入力部8を介して制御部7に入力される。
【0030】
図2は第1マスク53を、図3は第2マスク54をそれぞれ示す図である。第1マスク53には、光が通過する複数の光通過領域である第1開口531が図2中のY方向に配列して形成される。第2マスク54には、複数の第1開口531にそれぞれが対応する複数の光通過領域である第2開口541が配列して形成される。第1開口531および第2開口541の形状は矩形であり、開口の長さ(すなわち、第1開口531および第2開口541の配列方向に直交する方向の寸法)および幅(すなわち、第1開口531および第2開口541が配列される方向の幅)は、第2開口541に比べて第1開口531の方が大きい。また、第1開口531の幅は同一であり、かつ、ピッチ(すなわち、各第1開口531の中心から隣接する第1開口531の中心までの距離)も一定である。同様に、各第2開口541も幅およびピッチが等しく、第2開口541のピッチは第1開口531のピッチに等しい。
【0031】
図4は、マスク部52の構成を示す図である。マスク部52は、第1マスク53を保持する第1マスク保持部55、第2マスク54を保持する第2マスク保持部56、および、図4中のY方向(すなわち、第1開口531および第2開口541が配列される方向)へと第1マスク53を移動するマスクスライド機構57を有する。なお、図4では第1マスク保持部55および第1開口531を太線にて示している。
【0032】
第1マスク53および第2マスク54は、挿脱機構63(図1参照)により、それぞれ第1マスク保持部55および第2マスク保持部56に対して、図4中に示す(+X)側から(−X)方向に向かって装着される。
【0033】
第2マスク54は、各第2開口541が対応する第1開口531と重なるように第1マスク53に対して当接する。これにより、第1開口531と第2開口541との重なり合う領域(図4中に平行斜線を付して示す。)520は同一の幅となり、第1開口531および第2開口541に等しい一定のピッチにて配列される。光出射部51(図1参照)からの光は、第1開口531および第2開口541を順に通過して基板9上の感光材料へと導かれ、領域520に対応する形状およびピッチを有する複数の光照射領域に照射される。以下の説明において、実際の光の通過領域である領域520を「マスクセット開口」という。
【0034】
なお、第2マスク54は第1マスク53に対して必ずしも物理的に当接する必要はなく、光学的に重ね合わされるのみでよい。例えば、第1マスク53と第2マスク54とは、焦点深度を考慮した分(例えば、数μm程度)だけ離れていてもよく、光学的に共役な位置に個別に配置されてもよい。
【0035】
マスクスライド機構57は、第1マスク保持部55を保持するスライド枠571、スライド用モータ572、および、スライド用モータ572に接続されたボールねじ機構573を有し、制御部7の制御によりスライド用モータ572がボールねじ機構573を駆動すると第1マスク保持部55がスライド枠571に沿ってY方向に移動する。その結果、第1マスク保持部55に保持された第1マスク53もY方向に移動し、第1開口531と第2開口541との重なる状態が変化してマスクセット開口520の幅が変化し、基板9上の光照射領域の幅も変化する。このとき、マスクセット開口520のピッチは変化しないため、マスクセット開口520の間の(光が通過しない領域の)幅に対するマスクセット開口520の幅の比のみが変化する。
【0036】
図示を省略しているが、第1マスク保持部55と第2マスク保持部56との間には離合機構が設けられており、第1マスク保持部55が移動する間は第2マスク保持部56がわずかに下降し、第1マスク53と第2マスク54とが離間する。これにより、第1マスク53と第2マスク54との間における損傷や発塵が防止される。
【0037】
図5は、基板9の感光材料上に形成される複数の光照射領域90の一部を示す図である。複数の光照射領域90はそれぞれマスクセット開口520(図4参照)に対応しており、複数の光照射領域90の幅は同一となり、かつ、ピッチも一定となる。
【0038】
既述のように、光照射領域90の幅およびピッチは、図1中に示す第2マスク54とステージユニット3との間に配置される倍率変更機構である光学ユニット58により拡大および縮小可能とされる。例えば、制御部7が光学ユニット駆動部581を制御して光学ユニット58の倍率が増加すると、図5中に実線にて示す状態から2点鎖線にて示す状態へと光照射領域90が変化する。
【0039】
図6は、制御部7の構成、および、制御に関する情報の流れを示すブロック図である。制御部7中の各種構成は機能を示しており、実際にはプログラムに従って演算処理を行うCPU、メモリ、専用の演算回路、インタフェース等により実現される。制御部7は主たる構成として、光照射領域90の幅およびピッチを制御する照射領域制御部71、および、基板9上の感光材料に対する光照射領域90の走査を制御する走査制御部72を有する。
【0040】
照射領域制御部71は、カメラ4からの画像信号に基づいて複数の光照射領域90のそれぞれの幅を検出する幅検出部711、および、ピッチを検出するピッチ検出部712、並びに、光照射領域90の幅を制御する幅制御部713、および、ピッチを制御するピッチ制御部714、並びに、光照射領域90の幅およびピッチの調整に必要な情報を記憶する記憶部715を有する。
【0041】
記憶部715には、マスク部52に装着されるマスクセットと、そのマスクセットおよび光学ユニット58によって実現可能な光照射領域90の幅およびピッチとの対応関係を示すマスクテーブル716が、予め作成されて記憶されている。また、記憶部715には、光学ユニット58の倍率と合焦位置との対応関係を示すフォーカステーブル717、入力部8から入力された光照射領域90の幅の設定値(以下、「設定幅」という。)718、および、ピッチの設定値(以下、「設定ピッチ」という。)719が記憶される。
【0042】
照射領域制御部71には、ステージ移動機構2、ステージ昇降機構35、カメラ4、シャッタ512、マスクスライド機構57、光学ユニット駆動部581、マスクチェンジャ6および入力部8が接続され、カメラ4および入力部8からの情報に基づき照射領域制御部71がこれらの構成を制御することにより光照射領域90の幅およびピッチが調整される。
【0043】
走査制御部72には、ステージ移動機構2、ステージ回転機構33、ヘッド部移動機構501およびシャッタ512が接続され、走査制御部72がこれらの構成を制御することにより、感光材料に対する光の照射および光照射領域90の走査が行われる。
【0044】
図7は、パターン描画装置1による感光材料へのパターンの描画動作の流れを示す図である。まず、設定幅718および設定ピッチ719が操作者により入力部8から入力され、照射領域制御部71により受け付けられて記憶部715に記憶される(ステップS11)。続いて、制御部7の制御により、光照射領域90の幅およびピッチが設定幅718および設定ピッチ719に等しくなるように調整される(ステップS12)。
【0045】
図8および図9は、光照射領域90の幅およびピッチを調整する動作(ステップS12)の流れの詳細を示す図である。設定幅718および設定ピッチ719が受け付けられると、まず、照射領域制御部71が、マスクテーブル716に基づいて、マスク部52に装着されているマスクセットが設定幅718および設定ピッチ719に対応可能かどうかを判断し(ステップS120)、対応不可能な場合は、照射領域制御部71の制御により、第1マスク53および第2マスク54の少なくともいずれか一方が他のマスクと交換される(ステップS1201)。
【0046】
マスクが交換される際には、まず、図1中に示すマスク部52に装着されている第1マスク53、第2マスク54、および、マスクチェンジャ6のマスク格納部61に格納されるマスクのうち、設定幅718および設定ピッチ719に対応可能なマスクの組み合わせが、マスクテーブル716に基づいて選択される。
【0047】
この選択の結果、例えば、第1マスク53のみが他のマスクに交換される場合は、照射領域制御部71の制御により図1中に示す格納部昇降機構62が駆動されて、マスク格納部61の空きスペースが第1マスク保持部55と同じ高さになるようにマスク格納部61がZ方向に移動される。続いて、挿脱機構63により第1マスク保持部55から第1マスク53が取り外されてマスク格納部61の空きスペースに格納される。次に、格納部昇降機構62が制御されて選択されたマスクが第1マスク保持部55に対向する高さまで移動され、挿脱機構63によりこのマスクが第1マスク保持部55に装着される。
【0048】
第2マスク54のみの交換が行われる場合も格納部昇降機構62および挿脱機構63により第1マスク53の場合と同様に行われる。第1マスク53および第2マスク54の双方の交換が行われる場合は、これらのマスクの交換が順番に行われる。なお、第1マスク53または第2マスク54のみの交換は、マスクセット開口520の幅の調整範囲を変更する場合に行われ、第1マスク53および第2マスク54の交換は、マスクセット開口520のピッチを変更する場合に行われる。
【0049】
マスクセットの準備が完了すると、照射領域制御部71によりステージ移動機構2が制御されて、支持プレート34上に設けられたカメラ4がヘッド部5の真下に位置するまでステージユニット3が移動され(移動後のカメラ4およびステージ32を図1中に2点鎖線にて示す。)(ステップS121)、シャッタ512が開かれてカメラ4への光の照射が開始される(ステップS122)。これにより、感光材料に代えてカメラ4の撮像面上の光照射領域(図5と同様に「光照射領域90」と呼ぶ。)に光が照射される。
【0050】
次に、カメラ4が撮像を行うことにより、複数の光照射領域90の状態を示す画像が取得され(ステップS123)、カメラ4から照射領域制御部71へと画像データが送信され、ピッチ検出部712における演算処理により複数の光照射領域90のピッチが検出される(ステップS124)。なお、本実施の形態ではピッチは一定であるため、全ての光照射領域90がカメラ4により検出される必要はない。検出結果であるピッチ(以下、「検出ピッチ」という。)は、記憶部715に記憶される設定ピッチ719と比較され(ステップS125)、設定ピッチ719と検出ピッチとが等しくない場合は、ピッチ制御部714により、設定ピッチ719と検出ピッチとに基づいて光学ユニット駆動部581が制御され、光学ユニット58の倍率が変更されて光照射領域90のピッチが変更される(ステップS1251)。
【0051】
ピッチの調整が完了すると、光学ユニット58の倍率およびフォーカステーブル717に基づき光学ユニット58の合焦位置がカメラ4の撮像面に一致しているか(すなわち、合焦位置が基板9上の感光材料に一致しているか)が判断され(ステップS126)、一致していない場合は、制御部7によりステージ昇降機構35が制御され、支持プレート34がZ方向に移動してステージ32と光学ユニット58との間の距離が変更される(ステップS1261)。これにより、光学ユニット58と感光材料との間の距離が変更され、光学ユニット58の合焦位置と感光材料の表面とが一致する。なお、光学ユニット58のカメラ4側のテレセントリック性は倍率が変更されても維持されており、ステージ32の昇降により光照射領域90のピッチは変化しない。また、フォーカステーブル717を用いずに、撮像およびステージ32の昇降を繰り返してフォーカス調整が行われてもよい。
【0052】
ピッチ調整およびフォーカス調整の終了後、幅検出部711が光照射領域90の画像から複数の光照射領域90のそれぞれの幅を検出する(ステップS127)。なお、本実施の形態のように各光照射領域90の幅が一定である場合は、1つの光照射領域90の幅を検出することにより全ての光照射領域90の幅を取得することができる。
【0053】
続いて、記憶部715に記憶される設定幅718と、幅検出部711による検出結果である各光照射領域90の幅(以下、「検出幅」という。)とが比較される(ステップS128)。設定幅718と検出幅とが等しくない場合は、幅制御部713の制御により、設定幅718と検出幅とに基づいてマスクスライド機構57が駆動されて第1マスク53を移動し、マスクセット開口520の幅が変更されて光照射領域90の幅が調整される(ステップS1281)。設定幅718と検出幅とが等しくされると、シャッタ512が閉じられて光の照射が停止する(ステップS129)。
【0054】
光照射領域90の幅およびピッチの調整が終了すると、走査制御部72によりステージ移動機構2およびヘッド部移動機構501が制御されてステージ32に対してヘッド部5が所定の描画開始位置へと移動する(図7:ステップS13)。具体的には、ステージ32が(+X)側へと移動し、ヘッド部5が(−Y)側へと移動する。ヘッド部5からは光の出射が開始され(ステップS14)、基板9の感光材料上の光照射領域90に光が照射される。
【0055】
その後、図1中の(−X)方向へとステージ32の移動が開始され(ステップS15)、光照射領域90が図1中の(+X)方向に感光材料に対して相対的に一定速度にて走査されることにより、設定幅および設定ピッチを有するストライプ状の複数のパターンが基板9上の感光材料に描画される。光照射領域90の走査が所定の終了位置に到達すると、ステージ32の移動が停止し(ステップS16)、光の照射が停止する(ステップS17)。
【0056】
なお、光の照射の開始(ステップS15)とステージ32の移動の開始(ステップS16)とを同時に行うと、パターンの始点近傍の部位において露光量が不足してパターンのエッジの精度が低下する場合は、ステップS15とステップS16との間で適当なインターバルが設けられ、走査を停止した状態で光の照射が行われる。また、パターンの終点近傍についても同様に、ステージ32の移動の停止(ステップS17)と、光の照射の停止(ステップS18)との間で適当なインターバルを設けることにより、終点近傍のエッジの精度を向上することができる。
【0057】
感光材料に対する1回目の走査が終了すると、基板9に対して同方向に伸びるストライプ状のパターンの描画が繰り返されるか否か(すなわち、次の走査の有無)が確認され、次の走査が有る場合にはステップS13へと戻ってステージ32が次の描画開始位置へと移動し、光の照射およびステージ32の移動(ステップS13〜S17)が必要な回数だけ繰り返される。光照射領域90の走査時のステージ32の移動は(+X)方向と(−X)方向とに交互に行われ、2回目以降のステップS13では、ヘッド部移動機構501がヘッド部5を所定の距離だけ(+Y)方向へと移動するのみでヘッド部5が描画開始位置へと移動する。
【0058】
基板9上の感光材料全体にストライプ状のパターンが描画されるとパターン描画装置1による描画動作が終了する。なお、感光材料がカラーレジストである場合は、図7中のステップS19は実行されない。
【0059】
パターンが描画された基板9はパターン描画装置1から搬出され、別途現像されて基板9上に残存した感光材料はカラーフィルタのサブ画素とされる。この場合、感光材料は現像時に露光部分(すなわち、光が照射された部分)が残るネガ型のカラーレジストが一般的に用いられる。その後、カラーレジストの塗布、パターン描画装置1による描画、および、現像が繰り返され、基板9上にR(赤)、G(緑)、青(B)の3色のサブ画素が形成される。さらに、透明電極の形成等の工程を経て基板9が液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとなる。
【0060】
図7中のステップS19は、格子状のパターンを基板9上に描画する際に実行される。具体例としては、パターン描画装置1がカラーフィルタのブラックマトリックスの描画に使用される際に実行される。
【0061】
格子状のパターンが描画される場合、ステップS11〜S18により1方向のストライプ状のパターンの描画が完了すると、描画済みのパターンと直交する方向のパターンの描画の有無が確認され(ステップS19)、制御部7によりステージ回転機構33が駆動されて、ステージユニット3に保持された基板9の主面に垂直な軸を中心にステージ32が90°回転する(ステップS191)。これにより、基板9上の感光材料に対して光照射領域90の走査方向が相対的に90°変更される。
【0062】
走査方向変更後は、ステージユニット3を撮像位置へと移動して光照射領域90の幅およびピッチを調整し(ステップS12)、以下、ステージ32を描画開始位置へと移動してストライプ状のパターンを描画する動作が必要な回数だけ繰り返される(ステップS13〜S18)。以上のように、パターン描画装置1では、ステージ32を回転することにより、基板9上の感光材料に格子状のパターンを描画することも可能とされている。
【0063】
以上、第1の実施の形態に係るパターン描画装置1について説明してきたが、パターン描画装置1では、従来のラスタ方式に比べて面積が大きい複数の光照射領域90に光を照射するため、描画を高速に行うことができる。また、第1マスク53と第2マスク54とにより形成されるマスクセット開口520の幅を変更し、光学ユニット58により光照射領域90を拡大または縮小することにより、描画されるパターンの幅およびピッチを容易に変更することができる。これにより、高分解能にてストライプ状(または、格子状)のパターンを高速に(すなわち、短時間で)描画することができる。
【0064】
例えば、幅が20ないし30μm、ピッチが300ないし1500μmのストライプ状のパターンを、1μmの分解能にて1辺が1mの正方形の基板上に描画する場合、ラスタ方式にて1つの光ビームを走査するのみでは光ビームの変調速度の制限により描画に長時間を要することとなり、多数のヘッドを配列しようとしても十分なスペースを確保することができない。本実施の形態に係るパターン描画装置1では、例えば、複数の光照射領域90を100mm幅の範囲内に配列することにより、上記条件のパターンを数十秒で描画することが可能となる。
【0065】
また、パターン描画装置1では光照射領域90を撮像して得られたデータと、予め入力された設定幅718および設定ピッチ719とに基づいて、光照射領域90の幅およびピッチ(すなわち、描画されるパターンの幅およびピッチ)を自動的に調整することができる。さらに、マスクチェンジャ6によりマスクを交換することにより、描画できるパターンの幅およびピッチの範囲を拡大して描画の自由度を向上することも実現される。
【0066】
図10は、第2の実施の形態に係るパターン描画装置のマスク部52aを示す図であり、パターン描画装置のマスク部52a以外の構成は図1と同様である。なお、図10では、以下に説明する第1マスク保持部55aおよび第1開口531aを太線にて示している。
【0067】
マスク部52aは、図10中のY方向(すなわち、光照射領域の走査方向に直交する方向)に一定ピッチで配列形成された同一の幅および長さを有する矩形の開口群(以下、「開口列」という。)がX方向(すなわち、光照射領域の走査方向)に複数配列された2枚のマスクを有する。以下の説明では、光出射部51に近いものから順に「第1マスク53a」、「第2マスク54a」と呼ぶ。また、マスク部52aは、第1マスク53aを保持する第1マスク保持部55a、第2マスク54aを保持する第2マスク保持部56a、第1マスク53aを第2マスク54aに対してY方向へと相対的に移動するマスクスライド機構57a、並びに、第1マスク53aおよび第2マスク54aをX方向へ移動するマスク位置変更機構59を有する。
【0068】
図10中に示すように、第1マスク53aおよび第2マスク54aはそれぞれ3列(2列であっても4列以上であってもよい。)の開口列を有し、2枚のマスクの対応する開口列同士で比較すると、図4のマスクセットと同様に、開口の長さおよび幅は第1マスク53aの方が大きく、開口のピッチは等しい。また、1枚のマスク中の開口列同士を比較すると、開口列を構成する開口の幅および/またはピッチは互いに異なる。
【0069】
第2マスク54aは、その開口(以下、「第2開口」という。)541aが対応する第1マスク53aの開口(以下、「第1開口」という。)531aと重なるように第1マスク53aに当接する。マスク部52aでは、第1開口531aと第2開口541aとの重なり合う領域が実際の光通過領域であるマスクセット開口520a(図10中にて平行斜線を付す。)となる。なお、第1の実施の形態と同様、第2マスク54aは第1マスク53aに対して必ずしも物理的に当接する必要はなく、光学的に重ね合わされていればよい。
【0070】
マスクスライド機構57aは、第1マスク保持部55aおよび第2マスク保持部56aを保持するスライド枠571a、駆動源であるスライド用モータ572a、並びに、スライド用モータ572aに接続されるボールねじ機構573aを有し、制御部7の制御によりスライド用モータ572aがボールねじ機構573aを駆動すると、第1マスク保持部55aがスライド枠571aに沿ってY方向に移動する。これにより、第1マスク保持部55aに保持された第1マスク53aもY方向に移動し、第1開口531aと第2開口541aとの重なる状態が変化して各マスクセット開口520aの幅が変化する。なお、図示省略の機構により、第1マスク保持部55aが移動する間は第1マスク53aと第2マスク54aとが離間する。
【0071】
マスク位置変更機構59は、スライド枠571aを保持するスライド枠保持部591、マスク位置変更用モータ592、マスク位置変更用モータ592に接続されるボールねじ593、スライド枠571aに固定されたナット594、および、ガイドレール595を有し、制御部7によりマスク位置変更用モータ592が駆動されてボールねじ593が回転すると、ナット594とともにスライド枠571aがガイドレール595に沿ってX方向に移動する。
【0072】
第2の実施の形態に係るパターン描画装置では、パターンを描画する際に1つの開口列のみが使用される。使用される開口列は、マスク位置変更機構59により第1マスク53aおよび第2マスク54がX方向に移動して光出射部51の鉛直下方に配置される。いずれの開口列を使用しても設定幅および設定ピッチが実現されない場合には、第1の実施の形態と同様に第1マスク53aおよび/または第2マスク54aの交換が行われる。
【0073】
第2の実施の形態に係るパターン描画装置の動作は、使用される開口列の決定および位置決めが追加されるという点を除いて第1の実施の形態と同様である。すなわち、光学ユニット58、ステージ昇降機構35(図1参照)およびマスクスライド機構57aにより、使用される開口列のマスクセット開口520aによる光照射領域の幅およびピッチが調整され、その後、ストライプ状の複数のパターンの描画が必要な回数だけ繰り返される。
【0074】
第2の実施の形態に係るパターン描画装置では、第1マスク53aおよび第2マスク54aにより異なる幅およびピッチを有する複数の開口列を準備しておいて使用される開口列の選択が行われるため、第1マスク53aおよび/または第2マスク54aを他のマスクと交換する回数を低減することができる。その結果、多種類のパターンの描画に迅速に対応することができる。
【0075】
次に、第3の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。第3の実施の形態に係るパターン描画装置は、図1に示すパターン描画装置1において水銀灯513およびシャッタ512に代えてパルスレーザが使用され、ステージ回転機構33が省略されたものとなっている。その他の基本構成は図1と同様であり、以下の説明において同符号を付す。第3の実施の形態では、ステージユニット3にレーザ測長等の高精度のステージ位置測定機構が設けられ、制御部7がステージ位置測定機構からの信号を受けてパルスレーザを制御することにより、ステージ32の移動と光照射のON/OFFとが同期される。
【0076】
パルスレーザを光源として利用することにより、パターン描画装置では短時間(1ナノ秒ないし数十ナノ秒)だけ光を感光材料に照射することが可能となる。基板9上のパターンを描画すべき位置を光照射領域が通過する際には、制御部7から信号がパルスレーザの駆動回路に送信され、これにより、図11に例示するように光照射領域の形状に合わせた複数の矩形のパターン91の描画が実現される。なお、第1の実施の形態と同様にストライプ状のパターンを描画する際には、ステージ32を移動しつつパルスレーザからのパルス光の出射が連続的に繰り返し行われる。
【0077】
さらに、第1マスク53および第2マスク54に代えて走査方向に垂直な方向に長いスリット状のマスクを準備し、ステージ32の移動に同期してパルスレーザを瞬間的にONとすることにより、基板9上の感光材料に走査方向に垂直な方向に伸びるストライプ状のパターンを描画することも可能となる。その結果、走査方向(X方向)に伸びるストライプ状の複数のパターンの描画、矩形パターン描画、および、走査方向に垂直な方向(Y方向)に伸びるストライプ状の複数のパターンの描画をステージ32のX方向への移動(およびヘッド部5のY方向の移動)を繰り返しつつ行うことにより、感光材料上に多様なパターンを描画することが可能となる。例えば、図12に示す複雑な形状のブラックマトリクス92の描画も可能となる。
【0078】
以上のように、第3の実施の形態に係るパターン描画装置では、光の照射を高速にON/OFFする光源が設けられ、光源がステージ32の移動に同期して制御されるため、様々な規則的なパターンを高速に描画することができる。また、第1の実施の形態と同様に、2つのマスクを利用して複数の光照射領域の幅やピッチを容易かつ高精度に変更することができるため、描画すべきパターンの幅やピッチが変更された場合であっても容易に対応することができる。
【0079】
第1ないし第3の実施の形態では、カラーフィルタの製造の際に行われるパターン描画を例示したが、本発明に係るパターン描画装置は、ストライプ状または規則的な様々なパターンを高速に描画することができるため、このようなパターンの描画が求められる各種フラットパネル表示装置の製造の他の様々な工程にも適している。
【0080】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【0081】
例えば、第1マスクおよび第2マスクの第1開口と第2開口との幅および長さは図4および図10に例示したものには限定されず、第2開口の方が大きくてもよく、第1開口と第2開口とで等しくてもよい。また、各マスクの開口形状は矩形に限定されるわけではなく、光照射領域の走査方向に沿うエッジが互いに平行な開口であればストライプ状のパターンを適切に描画することができる。さらに、描画されるパターンに合わせて、マスクセット開口の幅やピッチは一定とされなくてもよい。
【0082】
図13は、パターン描画装置1に用いられるマスクの他の好ましい例を示す図である。第1マスク53bおよび第2マスク54bは櫛状であり、図13中に示すY方向(走査方向に垂直な方向)に配列形成された櫛歯の間隙に相当する光通過領域を重ね合わせることにより、平行斜線を付して示すマスクセット開口520bが形成されてもよい。
【0083】
また、図14に示すように、第1マスク53c(太線にて図示)および第2マスク54cは、光通過領域となる間隙を設けてY方向に配列された複数の矩形の板を配列したものであってもよい。なお、第1マスク53cの間隙と第2マスク54cの間隙とが重なり合うマスクセット開口520c(図14中に平行斜線を付す。)がX方向に長すぎる場合には、光出射部51から出射される光は光束断面がY方向に長い線状光とされる。
【0084】
第2マスクに対する第1マスクの移動は相対的であればよく、第1マスクに代えて第2マスクが移動してもよく、両マスクが移動してもよい。また、第1マスクと第2マスクとの相対移動は、カメラ4が取得した画像をモニタに映し出して作業者により手動で行われてもよい。
【0085】
カメラ4は必ずしも支持プレート34上に設けられる必要はなく、ステージユニット3の外部に固定されてヘッド部5がカメラ4の上方まで移動してもよい。また、光照射領域の撮像は、CCD等の撮像デバイスに直接光を照射するのではなく、所定の照射範囲を間接的に撮像することにより行われてもよい。さらに、光照射領域の幅やピッチの検出は、走査方向に垂直な方向に配列された1次元の受光素子配列により行われてもよい。
【0086】
入力部8に入力される設定値は、光照射領域の幅およびピッチを実質的に表現するものであればよく、例えば、幅またはピッチと、ピッチに対する幅の比とが入力されてもよい。あるいは、基板9の型式が入力されることにより制御部7にて幅およびピッチが特定されてもよい。
【0087】
第1の実施の形態では、ステージ32を90°回転することにより格子状のパターンの描画が可能とされるが、ヘッド部5を2組設けて互いに直交する方向にストライプ状のパターンの描画が行われてもよい。この場合、ステージ回転機構33は不要となる。
【0088】
上記実施の形態ではネガ型の感光材料に言及したが、現像時に露光部分が除去されるポジ型の感光材料が用いられてもよい。さらに、感光材料は現像工程を伴わない他の種類のものであってもよい。
【0089】
また、既述のように、本発明に係るパターン描画装置はフラットパネル表示装置(液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機EL表示装置等)に係る様々なパネルの製造に特に適しているが、半導体基板やプリント配線基板、あるいは、フォトマスク用のガラス基板等への規則的な微細パターンの描画にも適している。
【0090】
【発明の効果】
本発明では、規則的なパターンを感光材料上に高速に描画することができる。
【0091】
請求項3および4の発明では、パターンの幅を容易に変更することができ、請求項5ないし8の発明では、パターンのピッチを容易に変更することができる。
【0092】
請求項9および10の発明では、描画できるパターンの幅およびピッチの範囲をさらに拡大することができる。
【0093】
請求項11の発明では、様々な規則的なパターンを描画することができ、請求項12の発明では、格子状のパターンを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るパターン描画装置の構成を示す図である。
【図2】第1マスクを示す図である。
【図3】第2マスクを示す図である。
【図4】マスク部の構成を示す図である。
【図5】光照射領域の一部を示す図である。
【図6】制御部の構成および制御情報の流れを示す概念図である。
【図7】パターンの描画動作の流れを示す図である。
【図8】光照射領域の幅およびピッチを調整する動作の流れを示す図である。
【図9】光照射領域の幅およびピッチを調整する動作の流れを示す図である。
【図10】第2の実施の形態に係るパターン描画装置のマスク部を示す図である。
【図11】描画されるパターンの例を示す図である。
【図12】描画されるパターンの例を示す図である。
【図13】マスクの他の例を示す図である。
【図14】マスクのさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
1 パターン描画装置
2 ステージ移動機構
4 カメラ
6 マスクチェンジャ
9 基板
91 パターン
32 ステージ
33 ステージ回転機構
35 ステージ昇降機構
51 光出射部
52,52a マスク部
53,53a,53b,53c 第1マスク
54,54a,54b,54c 第2マスク
57,57a マスクスライド機構
58 光学ユニット
90 光照射領域
512 シャッタ
513 水銀灯
520,520a,520b,520c マスクセット開口
531,531a 第1開口
541,541a 第2開口
581 光学ユニット駆動部
711 幅検出部
712 ピッチ検出部
713 幅制御部
714 ピッチ制御部
S11〜S19,S120〜S129,S191 ステップ
S1201,S1251,S1261,S1281 ステップ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for drawing a pattern by irradiating a photosensitive material on a substrate with light.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a pattern is formed by irradiating light to a photosensitive material formed on a semiconductor substrate, a printed substrate, a plasma display device, a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask (hereinafter, referred to as a “substrate”). As a drawing method, a method of transferring a mask pattern onto a photosensitive material such as a proximity exposure method or a step exposure method is known.
[0003]
In the proximity exposure method, a mask having an opening corresponding to a pattern to be drawn and having a size equal to that of the substrate is radiated to the substrate in proximity to the substrate, and the pattern is collectively transferred to a photosensitive material on the substrate. In the step exposure method, pattern writing is performed on the entire substrate by alternately repeating projection of the mask pattern and movement of the mask pattern.
[0004]
On the other hand, as a drawing method without using a mask, a method of directly irradiating a modulated light beam while scanning it on a photosensitive material to directly draw a pattern (hereinafter, referred to as a “direct drawing method”) as disclosed in Patent Document 1 ") Has also been proposed.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-5-150175
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, in the market for manufacturing devices such as panels for flat panel display devices and color filters, there is a strong demand for higher definition of patterns drawn on a substrate and for larger substrates. In the proximity exposure method, in which the mask pattern is batch-transferred to the photosensitive material, the mask and the substrate are brought close to each other to irradiate light, so the mask is expensive in order to cope with higher definition of the pattern and enlargement of the substrate. turn into. In addition, the proximity exposure method and the step exposure method have a disadvantage that it is not possible to flexibly respond to changes in the pitch and width of a pattern to be drawn.
[0007]
In the direct drawing method, a raster method is generally used, in which a pattern is expressed as a set of minute dots (pixels) and the pattern is drawn in dot units. (That is, to reduce the area of one dot), which increases the time required to draw a pattern on the entire large substrate.
[0008]
As a method of shortening the drawing time, measures to increase the number of light beams scanned and the number of dots to be drawn at the same time can be considered, but the light irradiation mechanism increases in size with the increase in the number of light beams, and the cost of the manufacturing apparatus increases. Will rise. In particular, it becomes physically difficult to arrange a required number of heads as the pattern becomes finer and more precise.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to draw a pattern with high resolution at high speed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a pattern drawing apparatus that draws a pattern on a photosensitive material on a substrate, wherein the light source, a holding unit that holds a substrate to which light from the light source is guided, and light from the light source. A first mask formed by arranging in a predetermined direction a plurality of first light passage areas through which the light passes, and optically superimposed on the first mask, A second mask in which a plurality of second light passage areas respectively corresponding to the plurality of first light passage areas are formed, and the first mask is moved with respect to the second mask in the predetermined direction. A mask moving mechanism that moves relatively, a plurality of light irradiation areas on a photosensitive material to which light sequentially passing through the plurality of first light passage areas and the plurality of second light passage areas is irradiated, The scanning direction perpendicular to the arrangement direction of the light irradiation area And a irradiation area moving mechanism moves relative to the optical material.
[0011]
The invention according to claim 2 is the pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light irradiation areas have the same width in the predetermined direction, and an interval between the plurality of light irradiation areas. Is constant.
[0012]
The invention according to claim 3 is the pattern drawing apparatus according to claim 2, further comprising a detection unit that detects a width of each of the plurality of light irradiation regions in the predetermined direction.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pattern drawing apparatus according to the third aspect, wherein the driving unit drives the mask moving mechanism, and the mask moving unit controls the driving unit based on a detection result by the detecting unit. And a control unit.
[0014]
The invention according to claim 5 is the pattern drawing apparatus according to claim 2, wherein the magnification is arranged between the second mask and the holding unit to enlarge or reduce the plurality of light irradiation areas. A change mechanism is further provided.
[0015]
The invention according to claim 6 is the pattern drawing apparatus according to claim 5, further comprising a detection unit that detects an interval between the plurality of light irradiation regions.
[0016]
The invention according to claim 7 is the pattern drawing apparatus according to claim 6, wherein the driving unit drives the magnification changing mechanism, and the magnification control controls the driving unit based on a detection result by the detection unit. And a unit.
[0017]
The invention according to claim 8 is the pattern drawing apparatus according to any one of claims 5 to 7, further comprising a mechanism for changing a distance between the holding unit and the magnification changing mechanism.
[0018]
The invention according to claim 9 is the pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the first mask and the second mask is replaced with another mask. The exchange mechanism is further provided.
[0019]
An invention according to claim 10 is the pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the first mask and the second mask are replaced with another first mask and another one. An exchange mechanism for exchanging the two masks is further provided.
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the pattern writing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein ON / OFF of light irradiation on the photosensitive material is synchronized with movement of the plurality of light irradiation areas. And a light irradiation control unit for controlling the light irradiation.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the pattern drawing apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, the holding unit is rotated about an axis perpendicular to a surface on the substrate held by the holding unit. And a mechanism for changing the scanning direction relative to the photosensitive material.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pattern drawing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The pattern drawing apparatus 1 irradiates light onto a glass substrate 9 for a liquid crystal display device (hereinafter, simply referred to as “substrate 9”), so that a plurality of photosensitive materials (color resist in the present embodiment) on the substrate 9 are formed. This is a device for drawing a stripe pattern. The substrate 9 on which the pattern is drawn finally passes through another process and eventually becomes a color filter which is an assembly part of the liquid crystal display device.
[0023]
In the pattern drawing apparatus 1, a stage moving mechanism 2 is provided on a base 11, and the stage unit 3 holding the substrate 9 can be moved in the X direction in FIG. 1 along the main surface of the substrate 9 by the stage moving mechanism 2. It is said. A frame 12 is fixed to the base 11 so as to straddle the stage unit 3, and the head unit 5 and the mask changer 6 are attached to the frame 12.
[0024]
The stage moving mechanism 2 has a structure in which a ball screw 22 is connected to a motor 21, and a nut 23 fixed to the stage unit 3 is attached to the ball screw 22. A guide rail 24 is fixed above the ball screw 22, and when the motor 21 rotates, the stage unit 3 moves smoothly in the X direction along the guide rail 24 together with the nut 23.
[0025]
The stage unit 3 includes a stage 32 for directly holding the substrate 9, a stage rotation mechanism 33 for rotating the stage 32 about an axis perpendicular to the main surface of the substrate 9, a support plate 34 for rotatably supporting the stage 32, FIG. It has a stage elevating mechanism 35 that moves the support plate 34 in the middle Z direction, and a base plate 36 that holds the stage elevating mechanism 35, and the nut 23 is directly fixed to the base plate 36. Further, on the support plate 34, a camera 4 that receives light emitted from the head unit 5 by an imaging device which is a light receiving element group arranged two-dimensionally is provided. The imaging surface of the camera 4 is adjusted in advance to the same height as the surface of the photosensitive material on the substrate 9.
[0026]
The head unit 5 includes a head support unit 50 that supports the head unit 5, and a head unit that moves the head unit 5 in the Y direction in FIG. The moving mechanism 501, the light emitting unit 51 that emits light toward the substrate 9, and two masks formed by arranging a plurality of openings (hereinafter, the first mask 53 and the second mask 53 are arranged from the side closer to the light emitting unit 51). A mask unit 52 having a mask 54), an optical unit 58 for enlarging or reducing an irradiation area of light irradiated on the substrate 9 through the mask unit 52, and an optical unit driving unit for driving the optical unit 58 581. The head section moving mechanism 501 moves the head section 5 in the Y direction along the guide rail 503 when the motor 502 drives the ball screw mechanism.
[0027]
The light emitting unit 51 is connected to a mercury lamp 513 via an optical fiber 511 and a shutter 512 for turning on / off light irradiation on the photosensitive material. The light from the mercury lamp 513 is emitted from the light emitting unit 51 and disposed on the optical path with the first mask 53 and the second mask 54 (hereinafter, when the first mask and the second mask are referred to as a pair, It passes through the openings of the “mask set”) in order and is guided to the substrate 9 via the optical unit 58.
[0028]
The mask changer 6 stores a mask stored in the mask storage unit 61 with respect to the mask storage unit 61 that stores a plurality of masks, a storage unit elevating mechanism 62 that moves the mask storage unit 61 in the Z direction, and a mask unit 52. It has two insertion / removal mechanisms 63 for mounting and removing the mask mounted on the mask section 52.
[0029]
The stage moving mechanism 2, the stage unit 3, the camera 4, the shutter 512, the head moving mechanism 501, the mask unit 52, the optical unit 58, and the mask changer 6 are connected to the control unit 7, and their configurations are controlled by the control unit 7. Thus, the pattern drawing apparatus 1 draws a pattern on the substrate 9. The input unit 8 is connected to the control unit 7, and the width of each of the plurality of light irradiation regions on the substrate 9 in the Y direction (that is, the width in the direction in which the openings of the first mask 53 are arranged. , Simply referred to as “width”), and the distance between the plurality of light irradiation regions (that is, the distance from the center of each light irradiation region to the center of an adjacent light irradiation region; hereinafter, referred to as “pitch”). The set value is input to the control unit 7 via the input unit 8 by the operator.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing the first mask 53, and FIG. 3 is a diagram showing the second mask 54, respectively. In the first mask 53, first openings 531 that are a plurality of light passing areas through which light passes are formed so as to be arranged in the Y direction in FIG. In the second mask 54, a plurality of second openings 541, which are a plurality of light passage areas respectively corresponding to the plurality of first openings 531, are formed. The shape of the first opening 531 and the second opening 541 is rectangular, and the length (that is, the dimension in the direction orthogonal to the arrangement direction of the first opening 531 and the second opening 541) and the width (that is, the first opening) The width in the direction in which the 531 and the second openings 541 are arranged) is larger in the first opening 531 than in the second opening 541. The widths of the first openings 531 are the same, and the pitch (that is, the distance from the center of each first opening 531 to the center of the adjacent first opening 531) is also constant. Similarly, each of the second openings 541 has the same width and pitch, and the pitch of the second openings 541 is equal to the pitch of the first openings 531.
[0031]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the mask unit 52. The mask unit 52 includes a first mask holding unit 55 that holds the first mask 53, a second mask holding unit 56 that holds the second mask 54, and the Y direction in FIG. 4 (that is, the first opening 531 and the second mask 5). A mask slide mechanism 57 that moves the first mask 53 in the direction in which the two openings 541 are arranged). In FIG. 4, the first mask holder 55 and the first opening 531 are indicated by thick lines.
[0032]
The first mask 53 and the second mask 54 are respectively moved from the (+ X) side shown in FIG. It is mounted in the (-X) direction.
[0033]
The second mask 54 contacts the first mask 53 such that each second opening 541 overlaps the corresponding first opening 531. As a result, the overlapping area (indicated by parallel oblique lines in FIG. 4) 520 of the first opening 531 and the second opening 541 has the same width, and is a constant equal to the first opening 531 and the second opening 541. They are arranged at a pitch. Light from the light emitting unit 51 (see FIG. 1) sequentially passes through the first opening 531 and the second opening 541 and is guided to the photosensitive material on the substrate 9, and has a shape and a pitch corresponding to the region 520. Is irradiated to the light irradiation area of In the following description, the region 520 that is an actual light passage region is referred to as a “mask set opening”.
[0034]
Note that the second mask 54 does not necessarily have to physically contact the first mask 53, but only needs to be optically overlapped. For example, the first mask 53 and the second mask 54 may be separated by an amount (for example, about several μm) in consideration of the depth of focus, or may be individually arranged at optically conjugate positions.
[0035]
The mask slide mechanism 57 has a slide frame 571 for holding the first mask holding section 55, a slide motor 572, and a ball screw mechanism 573 connected to the slide motor 572. When the motor 572 drives the ball screw mechanism 573, the first mask holder 55 moves in the Y direction along the slide frame 571. As a result, the first mask 53 held by the first mask holding unit 55 also moves in the Y direction, the state of the overlap between the first opening 531 and the second opening 541 changes, and the width of the mask set opening 520 changes. The width of the light irradiation area on the substrate 9 also changes. At this time, since the pitch of the mask set openings 520 does not change, only the ratio of the width of the mask set openings 520 to the width between the mask set openings 520 (of the region through which light does not pass) changes.
[0036]
Although not shown, a separating mechanism is provided between the first mask holding unit 55 and the second mask holding unit 56, and the second mask holding unit is moved while the first mask holding unit 55 moves. 56 is slightly lowered, and the first mask 53 and the second mask 54 are separated from each other. Thereby, damage and dust generation between the first mask 53 and the second mask 54 are prevented.
[0037]
FIG. 5 is a view showing a part of a plurality of light irradiation areas 90 formed on the photosensitive material of the substrate 9. The plurality of light irradiation areas 90 respectively correspond to the mask set openings 520 (see FIG. 4), and the widths of the plurality of light irradiation areas 90 are the same and the pitch is also constant.
[0038]
As described above, the width and pitch of the light irradiation region 90 can be enlarged and reduced by the optical unit 58 which is a magnification changing mechanism disposed between the second mask 54 and the stage unit 3 shown in FIG. Is done. For example, when the control unit 7 controls the optical unit driving unit 581 to increase the magnification of the optical unit 58, the light irradiation area 90 changes from the state shown by the solid line to the state shown by the two-dot chain line in FIG. .
[0039]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 7 and a flow of information regarding control. Various components in the control unit 7 indicate functions, and are actually realized by a CPU that performs arithmetic processing according to a program, a memory, a dedicated arithmetic circuit, an interface, and the like. The control section 7 has, as main components, an irradiation area control section 71 for controlling the width and pitch of the light irradiation area 90 and a scanning control section 72 for controlling the scanning of the light irradiation area 90 with respect to the photosensitive material on the substrate 9.
[0040]
The irradiation area control unit 71 includes a width detection unit 711 that detects the width of each of the plurality of light irradiation areas 90 based on an image signal from the camera 4, a pitch detection unit 712 that detects a pitch, and a light irradiation area. It has a width control unit 713 that controls the width of the 90, a pitch control unit 714 that controls the pitch, and a storage unit 715 that stores information necessary for adjusting the width and the pitch of the light irradiation area 90.
[0041]
In the storage unit 715, a mask table 716 indicating the correspondence between the mask set mounted on the mask unit 52 and the width and pitch of the light irradiation area 90 that can be realized by the mask set and the optical unit 58 is created in advance. Is remembered. The storage unit 715 also stores a focus table 717 indicating the correspondence between the magnification of the optical unit 58 and the focus position, and a set value of the width of the light irradiation area 90 input from the input unit 8 (hereinafter, “set width”). 718) and a pitch set value (hereinafter, referred to as “set pitch”) 719 are stored.
[0042]
The stage moving mechanism 2, the stage elevating mechanism 35, the camera 4, the shutter 512, the mask slide mechanism 57, the optical unit driving unit 581, the mask changer 6, and the input unit 8 are connected to the irradiation area control unit 71, and the camera 4 and the input The irradiation area control unit 71 controls these components based on the information from the unit 8 so that the width and pitch of the light irradiation area 90 are adjusted.
[0043]
The scanning control unit 72 is connected to the stage moving mechanism 2, the stage rotating mechanism 33, the head unit moving mechanism 501, and the shutter 512. The scanning control unit 72 controls these components, thereby irradiating light to the photosensitive material. The scanning of the light irradiation area 90 is performed.
[0044]
FIG. 7 is a diagram showing a flow of a pattern drawing operation on a photosensitive material by the pattern drawing apparatus 1. First, the set width 718 and the set pitch 719 are input by the operator from the input unit 8, are received by the irradiation area control unit 71, and are stored in the storage unit 715 (step S11). Subsequently, under the control of the control unit 7, the width and the pitch of the light irradiation area 90 are adjusted so as to be equal to the set width 718 and the set pitch 719 (Step S12).
[0045]
8 and 9 are diagrams showing details of the flow of the operation (step S12) for adjusting the width and pitch of the light irradiation area 90. When the set width 718 and the set pitch 719 are received, first, the irradiation area control unit 71 determines whether the mask set mounted on the mask unit 52 can correspond to the set width 718 and the set pitch 719 based on the mask table 716. It is determined whether or not it is not possible (step S120). If it is not possible, at least one of the first mask 53 and the second mask 54 is replaced with another mask under the control of the irradiation area control unit 71 (step S1201). ).
[0046]
When replacing the mask, first, the first mask 53 and the second mask 54 mounted on the mask unit 52 shown in FIG. 1 and the mask stored in the mask storage unit 61 of the mask changer 6. Among them, a combination of masks that can correspond to the set width 718 and the set pitch 719 is selected based on the mask table 716.
[0047]
As a result of this selection, for example, when only the first mask 53 is replaced with another mask, the storage unit lifting / lowering mechanism 62 shown in FIG. The mask storage section 61 is moved in the Z direction so that the empty space of the first mask holding section 55 is at the same height as the empty space. Subsequently, the first mask 53 is removed from the first mask holding unit 55 by the insertion / removal mechanism 63 and stored in an empty space of the mask storage unit 61. Next, the storage unit lifting / lowering mechanism 62 is controlled to move the selected mask to a height facing the first mask holding unit 55, and the insertion / removal mechanism 63 mounts the mask on the first mask holding unit 55.
[0048]
When only the second mask 54 is replaced, the replacement is performed in the same manner as in the case of the first mask 53 by the storage unit elevating mechanism 62 and the insertion / removal mechanism 63. When both the first mask 53 and the second mask 54 are replaced, the replacement of these masks is performed in order. The replacement of only the first mask 53 or the second mask 54 is performed when the adjustment range of the width of the mask setting opening 520 is changed, and the replacement of the first mask 53 and the second mask 54 is performed. This is performed when the pitch of the sound is changed.
[0049]
When the preparation of the mask set is completed, the stage moving mechanism 2 is controlled by the irradiation area control unit 71, and the stage unit 3 is moved until the camera 4 provided on the support plate 34 is located directly below the head unit 5 ( The moved camera 4 and the stage 32 are shown by two-dot chain lines in FIG. 1 (step S121), and the shutter 512 is opened to start irradiating the camera 4 with light (step S122). As a result, light is irradiated onto the light irradiation area (referred to as “light irradiation area 90” as in FIG. 5) on the imaging surface of the camera 4 instead of the photosensitive material.
[0050]
Next, when the camera 4 performs imaging, images indicating the states of the plurality of light irradiation areas 90 are obtained (step S123), and image data is transmitted from the camera 4 to the irradiation area control unit 71, and the pitch detection unit The pitch of the plurality of light irradiation areas 90 is detected by the calculation processing in 712 (step S124). In this embodiment, since the pitch is constant, it is not necessary for the camera 4 to detect all the light irradiation areas 90. The detected pitch (hereinafter referred to as “detected pitch”) is compared with the set pitch 719 stored in the storage unit 715 (step S125). If the set pitch 719 is not equal to the detected pitch, pitch control is performed. The unit 714 controls the optical unit driving unit 581 based on the set pitch 719 and the detected pitch, changes the magnification of the optical unit 58, and changes the pitch of the light irradiation area 90 (step S1251).
[0051]
When the pitch adjustment is completed, whether the focus position of the optical unit 58 matches the imaging surface of the camera 4 based on the magnification of the optical unit 58 and the focus table 717 (that is, the focus position matches the photosensitive material on the substrate 9) Is determined (step S126). If they do not match, the controller 7 controls the stage elevating mechanism 35, and the support plate 34 moves in the Z direction to move the stage 32 and the optical unit 58 between the stage 32 and the optical unit 58. The distance between them is changed (step S1261). As a result, the distance between the optical unit 58 and the photosensitive material is changed, and the in-focus position of the optical unit 58 matches the surface of the photosensitive material. Note that the telecentricity of the optical unit 58 on the camera 4 side is maintained even when the magnification is changed, and the pitch of the light irradiation area 90 does not change by moving the stage 32 up and down. Further, without using the focus table 717, the focus adjustment may be performed by repeating the imaging and the elevation of the stage 32.
[0052]
After the completion of the pitch adjustment and the focus adjustment, the width detection unit 711 detects the width of each of the plurality of light irradiation areas 90 from the image of the light irradiation area 90 (Step S127). When the width of each light irradiation area 90 is constant as in this embodiment, the width of all light irradiation areas 90 can be acquired by detecting the width of one light irradiation area 90. .
[0053]
Subsequently, the set width 718 stored in the storage unit 715 is compared with the width of each light irradiation area 90 (hereinafter, referred to as “detection width”), which is the detection result of the width detection unit 711 (step S128). . If the set width 718 is not equal to the detection width, the mask slide mechanism 57 is driven based on the set width 718 and the detection width to move the first mask 53 under the control of the width control unit 713, and the mask setting opening is set. The width of the light irradiation area 90 is adjusted by changing the width of the light 520 (step S1281). When the set width 718 is made equal to the detection width, the shutter 512 is closed to stop the light irradiation (step S129).
[0054]
When the adjustment of the width and the pitch of the light irradiation region 90 is completed, the stage moving mechanism 2 and the head moving mechanism 501 are controlled by the scanning control unit 72, and the head 5 moves to a predetermined drawing start position with respect to the stage 32. (FIG. 7: Step S13). Specifically, the stage 32 moves to the (+ X) side, and the head unit 5 moves to the (-Y) side. Light emission from the head unit 5 is started (step S14), and light is irradiated to the light irradiation area 90 on the photosensitive material of the substrate 9.
[0055]
Thereafter, the movement of the stage 32 is started in the (-X) direction in FIG. 1 (step S15), and the light irradiation area 90 is moved at a constant speed relative to the photosensitive material in the (+ X) direction in FIG. Scanning, a plurality of stripe-shaped patterns having a set width and a set pitch are drawn on the photosensitive material on the substrate 9. When the scanning of the light irradiation area 90 reaches a predetermined end position, the movement of the stage 32 stops (step S16), and the irradiation of light stops (step S17).
[0056]
If the start of the light irradiation (step S15) and the start of the movement of the stage 32 (step S16) are performed simultaneously, the exposure amount is insufficient at the portion near the starting point of the pattern, and the accuracy of the edge of the pattern is reduced. In step S15, an appropriate interval is provided between step S15 and step S16, and light irradiation is performed while scanning is stopped. Similarly, for the vicinity of the end point of the pattern, an appropriate interval is provided between the stop of the movement of the stage 32 (step S17) and the stop of the irradiation of light (step S18), so that the accuracy of the edge near the end point is improved. Can be improved.
[0057]
When the first scan on the photosensitive material is completed, it is confirmed whether or not the drawing of a stripe pattern extending in the same direction on the substrate 9 is repeated (that is, whether or not the next scan is performed), and the next scan is performed. In this case, the process returns to step S13, the stage 32 moves to the next drawing start position, and irradiation of light and movement of the stage 32 (steps S13 to S17) are repeated as many times as necessary. The movement of the stage 32 during scanning of the light irradiation area 90 is performed alternately in the (+ X) direction and the (−X) direction. In the second and subsequent steps S13, the head unit moving mechanism 501 moves the head unit 5 to a predetermined position. The head unit 5 moves to the drawing start position only by moving in the (+ Y) direction by the distance.
[0058]
When the stripe pattern is drawn on the entire photosensitive material on the substrate 9, the drawing operation by the pattern drawing apparatus 1 ends. If the photosensitive material is a color resist, step S19 in FIG. 7 is not performed.
[0059]
The substrate 9 on which the pattern is drawn is carried out of the pattern drawing apparatus 1, and the photosensitive material that has been separately developed and remains on the substrate 9 is used as a sub-pixel of a color filter. In this case, as the photosensitive material, a negative color resist in which an exposed portion (that is, a portion irradiated with light) remains during development is generally used. Thereafter, the application of the color resist, the drawing by the pattern drawing device 1, and the development are repeated, and sub-pixels of three colors of R (red), G (green), and blue (B) are formed on the substrate 9. Further, through a process such as formation of a transparent electrode, the substrate 9 becomes a color filter used in a liquid crystal display device.
[0060]
Step S19 in FIG. 7 is executed when a grid-like pattern is drawn on the substrate 9. As a specific example, the processing is executed when the pattern drawing apparatus 1 is used for drawing a black matrix of a color filter.
[0061]
In the case where the lattice pattern is drawn, when the drawing of the stripe pattern in one direction is completed in steps S11 to S18, it is confirmed whether or not the pattern is drawn in the direction orthogonal to the pattern already drawn (step S19). The stage rotating mechanism 33 is driven by the controller 7, and the stage 32 rotates 90 ° about an axis perpendicular to the main surface of the substrate 9 held by the stage unit 3 (step S191). Thus, the scanning direction of the light irradiation area 90 is changed by 90 ° relative to the photosensitive material on the substrate 9.
[0062]
After changing the scanning direction, the stage unit 3 is moved to the imaging position to adjust the width and the pitch of the light irradiation area 90 (step S12), and thereafter, the stage 32 is moved to the drawing start position to move the stripe pattern. Is repeated as many times as necessary (steps S13 to S18). As described above, in the pattern drawing apparatus 1, by rotating the stage 32, it is also possible to draw a lattice pattern on the photosensitive material on the substrate 9.
[0063]
The pattern writing apparatus 1 according to the first embodiment has been described above. However, the pattern writing apparatus 1 irradiates light to a plurality of light irradiation areas 90 having a larger area than a conventional raster method. Can be performed at high speed. The width and pitch of the pattern to be drawn are changed by changing the width of the mask set opening 520 formed by the first mask 53 and the second mask 54 and enlarging or reducing the light irradiation area 90 by the optical unit 58. Can be easily changed. Thus, a stripe (or lattice) pattern can be drawn at high speed (ie, in a short time) with high resolution.
[0064]
For example, when a stripe pattern having a width of 20 to 30 μm and a pitch of 300 to 1500 μm is drawn on a square substrate having a side of 1 m at a resolution of 1 μm, one light beam is scanned by a raster method. With only the method, it takes a long time to draw due to the limitation of the modulation speed of the light beam, and it is not possible to secure a sufficient space even if many heads are arranged. In the pattern drawing apparatus 1 according to the present embodiment, for example, by arranging the plurality of light irradiation areas 90 within a range of 100 mm width, it is possible to draw the pattern under the above conditions in several tens of seconds.
[0065]
Further, in the pattern drawing apparatus 1, the width and pitch of the light irradiation area 90 (that is, the width of the light irradiation area 90, based on the data obtained by imaging the light irradiation area 90 and the preset setting width 718 and setting pitch 719). Pattern width and pitch) can be automatically adjusted. Further, by exchanging the mask with the mask changer 6, it is also possible to increase the range of the width and pitch of the pattern that can be drawn and improve the degree of freedom of drawing.
[0066]
FIG. 10 is a diagram showing a mask unit 52a of the pattern drawing apparatus according to the second embodiment. The configuration other than the mask unit 52a of the pattern drawing apparatus is the same as that of FIG. In FIG. 10, the first mask holding portion 55a and the first opening 531a described below are indicated by thick lines.
[0067]
The mask portion 52a is a group of rectangular openings (hereinafter, referred to as “openings”) having the same width and length and arranged at a constant pitch in the Y direction (ie, the direction orthogonal to the scanning direction of the light irradiation area) in FIG. Column) has two masks arranged in the X direction (that is, the scanning direction of the light irradiation area). In the following description, the “first mask 53a” and the “second mask 54a” will be referred to in order from the one closest to the light emitting unit 51. The mask unit 52a includes a first mask holding unit 55a that holds the first mask 53a, a second mask holding unit 56a that holds the second mask 54a, and the first mask 53a in the Y direction with respect to the second mask 54a. And a mask position changing mechanism 59 for moving the first mask 53a and the second mask 54a in the X direction.
[0068]
As shown in FIG. 10, each of the first mask 53a and the second mask 54a has three rows (may be two rows or four or more rows) of openings, and two masks are provided. Comparing the corresponding opening rows, as in the mask set of FIG. 4, the opening length and width of the first mask 53a are larger and the opening pitches are equal. Further, when comparing the opening rows in one mask, the widths and / or pitches of the openings forming the opening rows are different from each other.
[0069]
The second mask 54a is formed on the first mask 53a such that its opening (hereinafter, referred to as “second opening”) 541a overlaps with the corresponding opening (hereinafter, referred to as “first opening”) 531a of the first mask 53a. Abut In the mask section 52a, an area where the first opening 531a and the second opening 541a overlap each other becomes a mask set opening 520a (indicated by a parallel oblique line in FIG. 10) which is an actual light passage area. Note that, similarly to the first embodiment, the second mask 54a does not necessarily need to physically contact the first mask 53a, but may be optically overlapped.
[0070]
The mask slide mechanism 57a includes a slide frame 571a that holds the first mask holding section 55a and the second mask holding section 56a, a slide motor 572a that is a driving source, and a ball screw mechanism 573a that is connected to the slide motor 572a. When the slide motor 572a drives the ball screw mechanism 573a under the control of the control unit 7, the first mask holding unit 55a moves in the Y direction along the slide frame 571a. As a result, the first mask 53a held by the first mask holding portion 55a also moves in the Y direction, and the overlapping state of the first opening 531a and the second opening 541a changes, and the width of each mask set opening 520a changes. I do. Note that the first mask 53a and the second mask 54a are separated by the mechanism not shown while the first mask holder 55a moves.
[0071]
The mask position changing mechanism 59 includes a slide frame holding portion 591 for holding the slide frame 571a, a mask position changing motor 592, a ball screw 593 connected to the mask position changing motor 592, a nut 594 fixed to the slide frame 571a, When the control unit 7 drives the mask position changing motor 592 to rotate the ball screw 593, the slide frame 571a moves along with the nut 594 in the X direction along the guide rail 595.
[0072]
In the pattern drawing apparatus according to the second embodiment, only one opening row is used when drawing a pattern. The row of openings to be used is arranged vertically below the light emitting portion 51 by the first mask 53a and the second mask 54 moving in the X direction by the mask position changing mechanism 59. If the set width and the set pitch are not realized by using any of the opening rows, the first mask 53a and / or the second mask 54a are exchanged as in the first embodiment.
[0073]
The operation of the pattern drawing apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the determination and positioning of the aperture row to be used are added. That is, the optical unit 58, the stage elevating mechanism 35 (see FIG. 1), and the mask slide mechanism 57a adjust the width and pitch of the light irradiation area by the mask set opening 520a of the opening row to be used, and thereafter, a plurality of stripes are formed. Is repeated as many times as necessary.
[0074]
In the pattern drawing apparatus according to the second embodiment, a plurality of aperture rows having different widths and pitches are prepared by the first mask 53a and the second mask 54a, and an aperture row to be used is selected. The number of times that the first mask 53a and / or the second mask 54a is replaced with another mask can be reduced. As a result, it is possible to quickly cope with the drawing of various types of patterns.
[0075]
Next, a pattern drawing apparatus according to a third embodiment will be described. In the pattern drawing apparatus according to the third embodiment, a pulse laser is used in place of the mercury lamp 513 and the shutter 512 in the pattern drawing apparatus 1 shown in FIG. 1, and the stage rotating mechanism 33 is omitted. Other basic configurations are the same as those in FIG. In the third embodiment, the stage unit 3 is provided with a high-precision stage position measuring mechanism such as laser length measurement, and the control unit 7 controls the pulse laser by receiving a signal from the stage position measuring mechanism. The movement of the stage 32 and the ON / OFF of the light irradiation are synchronized.
[0076]
By using a pulse laser as a light source, the pattern drawing apparatus can irradiate the photosensitive material with light for a short time (1 nanosecond to several tens of nanoseconds). When the light irradiation area passes through the position where the pattern on the substrate 9 is to be drawn, a signal is transmitted from the control unit 7 to the driving circuit of the pulse laser, and as a result, as shown in FIG. Drawing of a plurality of rectangular patterns 91 according to the shape is realized. When a stripe pattern is drawn as in the first embodiment, emission of pulse light from the pulse laser is continuously and repeatedly performed while moving the stage 32.
[0077]
Further, instead of the first mask 53 and the second mask 54, a slit-shaped mask that is long in the direction perpendicular to the scanning direction is prepared, and the pulse laser is instantaneously turned on in synchronization with the movement of the stage 32. It is also possible to draw a stripe pattern extending on the photosensitive material on the substrate 9 in a direction perpendicular to the scanning direction. As a result, drawing of a plurality of stripe-shaped patterns extending in the scanning direction (X direction), drawing of a rectangular pattern, and drawing of a plurality of stripe-shaped patterns extending in a direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction are performed by the stage 32. By repeatedly performing the movement in the X direction (and the movement of the head unit 5 in the Y direction), it becomes possible to draw various patterns on the photosensitive material. For example, it is possible to draw a black matrix 92 having a complicated shape shown in FIG.
[0078]
As described above, in the pattern drawing apparatus according to the third embodiment, the light source for turning on / off the light irradiation at high speed is provided, and the light source is controlled in synchronization with the movement of the stage 32. A regular pattern can be drawn at high speed. Further, similarly to the first embodiment, the width and pitch of the plurality of light irradiation regions can be easily and accurately changed by using two masks. Even if it is changed, it can be easily handled.
[0079]
In the first to third embodiments, the pattern drawing performed during the manufacture of the color filter has been described as an example. However, the pattern drawing apparatus according to the present invention draws various stripe-shaped or regular patterns at high speed. Therefore, the method is suitable for various other processes of manufacturing various flat panel display devices that require drawing of such a pattern.
[0080]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
[0081]
For example, the width and length of the first opening and the second opening of the first mask and the second mask are not limited to those illustrated in FIGS. 4 and 10, and the second opening may be larger. The first opening and the second opening may be equal. In addition, the opening shape of each mask is not limited to a rectangle, and a stripe pattern can be appropriately drawn as long as the edges along the scanning direction of the light irradiation area are parallel to each other. Further, the width and pitch of the mask set opening need not be constant according to the pattern to be drawn.
[0082]
FIG. 13 is a view showing another preferred example of the mask used in the pattern drawing apparatus 1. As shown in FIG. The first mask 53b and the second mask 54b have a comb shape, and are formed by overlapping light passing areas corresponding to gaps between comb teeth arranged and formed in the Y direction (direction perpendicular to the scanning direction) shown in FIG. , A mask set opening 520b indicated by parallel oblique lines may be formed.
[0083]
As shown in FIG. 14, the first mask 53c (shown by a bold line) and the second mask 54c are formed by arranging a plurality of rectangular plates arranged in the Y direction with a gap serving as a light passage area. It may be. If the gap between the first mask 53c and the gap between the second masks 54c overlaps with each other, the mask setting opening 520c (indicated by parallel oblique lines in FIG. 14) is too long in the X direction, the light is emitted from the light emitting unit 51. Light is a linear light having a light beam cross section that is long in the Y direction.
[0084]
The movement of the first mask with respect to the second mask may be relative, and the second mask may move instead of the first mask, or both masks may move. The relative movement between the first mask and the second mask may be manually performed by an operator by displaying an image acquired by the camera 4 on a monitor.
[0085]
The camera 4 does not necessarily need to be provided on the support plate 34, and may be fixed to the outside of the stage unit 3 and the head unit 5 may move above the camera 4. Further, the imaging of the light irradiation area may be performed by indirectly imaging a predetermined irradiation range, instead of directly irradiating an imaging device such as a CCD with light. Further, the detection of the width and the pitch of the light irradiation area may be performed by a one-dimensional light receiving element array arranged in a direction perpendicular to the scanning direction.
[0086]
The set value input to the input unit 8 may be any value as long as it substantially represents the width and pitch of the light irradiation area. For example, the width or pitch and the ratio of the width to the pitch may be input. Alternatively, the width and the pitch may be specified by the control unit 7 by inputting the type of the substrate 9.
[0087]
In the first embodiment, it is possible to draw a lattice pattern by rotating the stage 32 by 90 °. However, by providing two sets of the head units 5, it is possible to draw a stripe pattern in a direction orthogonal to each other. May be performed. In this case, the stage rotation mechanism 33 becomes unnecessary.
[0088]
In the above embodiment, a negative photosensitive material has been described, but a positive photosensitive material from which exposed portions are removed during development may be used. Further, the photosensitive material may be of another type that does not involve a developing step.
[0089]
In addition, as described above, the pattern drawing apparatus according to the present invention is particularly suitable for manufacturing various panels related to flat panel displays (such as liquid crystal displays, plasma displays, and organic EL displays). It is also suitable for drawing a regular fine pattern on a substrate, a printed wiring board, or a glass substrate for a photomask.
[0090]
【The invention's effect】
According to the present invention, a regular pattern can be drawn on a photosensitive material at high speed.
[0091]
In the inventions of claims 3 and 4, the width of the pattern can be easily changed, and in the inventions of claims 5 to 8, the pitch of the pattern can be easily changed.
[0092]
According to the ninth and tenth aspects of the present invention, the range of the width and pitch of a pattern that can be drawn can be further expanded.
[0093]
According to the eleventh aspect, various regular patterns can be drawn, and in the twelfth aspect, a lattice pattern can be drawn.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pattern drawing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a first mask.
FIG. 3 is a diagram showing a second mask.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a mask unit.
FIG. 5 is a diagram showing a part of a light irradiation area.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a control unit and a flow of control information.
FIG. 7 is a diagram showing a flow of a pattern drawing operation.
FIG. 8 is a diagram showing a flow of an operation for adjusting a width and a pitch of a light irradiation area.
FIG. 9 is a diagram showing a flow of an operation for adjusting a width and a pitch of a light irradiation area.
FIG. 10 is a diagram illustrating a mask unit of a pattern drawing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a pattern to be drawn.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a pattern to be drawn.
FIG. 13 is a diagram showing another example of the mask.
FIG. 14 is a view showing still another example of the mask.
[Explanation of symbols]
1 Pattern drawing device
2 Stage moving mechanism
4 Camera
6 Mask changer
9 Substrate
91 patterns
32 stages
33 Stage rotation mechanism
35 Stage lifting mechanism
51 Light emitting part
52, 52a mask section
53, 53a, 53b, 53c First mask
54, 54a, 54b, 54c Second mask
57, 57a Mask slide mechanism
58 Optical Unit
90 Light irradiation area
512 shutter
513 Mercury lamp
520, 520a, 520b, 520c Mask set opening
531, 531 a First opening
541, 541a Second opening
581 Optical unit driver
711 Width detector
712 pitch detector
713 Width control unit
714 Pitch control unit
S11 to S19, S120 to S129, S191 Step
S1201, S1251, S1261, S1281 Step

Claims (12)

基板上の感光材料にパターンを描画するパターン描画装置であって、
光源と、
前記光源からの光が導かれる基板を保持する保持部と、
前記光源からの光の光路上に配置され、前記光が通過する複数の第1光通過領域が所定の方向に配列して形成された第1のマスクと、
前記第1のマスクに対して光学的に重ね合わされ、前記複数の第1光通過領域にそれぞれが対応する複数の第2光通過領域が形成された第2のマスクと、
前記所定の方向へと前記第1のマスクを前記第2のマスクに対して相対的に移動するマスク移動機構と、
前記複数の第1光通過領域および前記複数の第2光通過領域を順に通過した光が照射される感光材料上の複数の光照射領域を、前記複数の光照射領域の配列方向に直交する走査方向へと前記感光材料に対して相対的に移動する照射領域移動機構と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
A pattern drawing apparatus that draws a pattern on a photosensitive material on a substrate,
A light source,
A holding unit that holds a substrate to which light from the light source is guided,
A first mask disposed on an optical path of light from the light source and formed by arranging a plurality of first light passage areas through which the light passes in a predetermined direction;
A second mask optically superimposed on the first mask and formed with a plurality of second light passage areas respectively corresponding to the plurality of first light passage areas;
A mask moving mechanism that moves the first mask relative to the second mask in the predetermined direction;
Scanning a plurality of light irradiation areas on a photosensitive material to which light sequentially passing through the plurality of first light passage areas and the plurality of second light passage areas is irradiated is orthogonal to an arrangement direction of the plurality of light irradiation areas. An irradiation area moving mechanism that moves relative to the photosensitive material in a direction,
A pattern drawing apparatus comprising:
請求項1に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光照射領域の前記所定の方向の幅が同一であり、かつ、前記複数の光照射領域の間隔が一定であることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1,
A pattern drawing apparatus, wherein the plurality of light irradiation areas have the same width in the predetermined direction, and the intervals between the plurality of light irradiation areas are constant.
請求項2に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光照射領域のそれぞれの前記所定の方向の幅を検出する検出部をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 2, Comprising:
The pattern drawing apparatus further comprising a detection unit that detects a width of each of the plurality of light irradiation regions in the predetermined direction.
請求項3に記載のパターン描画装置であって、
前記マスク移動機構を駆動する駆動部と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記駆動部を制御するマスク移動制御部と、
をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 3, Comprising:
A drive unit for driving the mask moving mechanism,
A mask movement control unit that controls the driving unit based on a detection result by the detection unit,
A pattern drawing apparatus, further comprising:
請求項2に記載のパターン描画装置であって、
前記第2のマスクと前記保持部との間に配置され、前記複数の光照射領域を拡大または縮小する倍率変更機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 2, Comprising:
The pattern drawing apparatus further comprising a magnification changing mechanism disposed between the second mask and the holding unit, the magnification changing mechanism enlarging or reducing the plurality of light irradiation areas.
請求項5に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光照射領域の間隔を検出する検出部をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 5, Comprising:
The pattern drawing apparatus further comprising a detection unit that detects an interval between the plurality of light irradiation areas.
請求項6に記載のパターン描画装置であって、
前記倍率変更機構を駆動する駆動部と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記駆動部を制御する倍率制御部と、
をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 6, Comprising:
A drive unit for driving the magnification change mechanism,
A magnification control unit that controls the driving unit based on a detection result by the detection unit,
A pattern drawing apparatus, further comprising:
請求項5ないし7のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記保持部と前記倍率変更機構との間の距離を変更する機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 5, wherein:
The pattern drawing apparatus further comprises a mechanism for changing a distance between the holding unit and the magnification changing mechanism.
請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記第1のマスクおよび前記第2のマスクの少なくともいずれか一方を、他のマスクと交換する交換機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein:
A pattern drawing apparatus further comprising an exchange mechanism for exchanging at least one of the first mask and the second mask with another mask.
請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記第1のマスクおよび前記第2のマスクを、もう1つの第1のマスクおよびもう1つの第2のマスクと交換する交換機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein:
A pattern writing apparatus, further comprising an exchange mechanism for exchanging the first mask and the second mask with another first mask and another second mask.
請求項1ないし10のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光照射領域の移動に同期して感光材料への光の照射のON/OFFを制御する光照射制御部をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein:
The pattern drawing apparatus further comprises a light irradiation control unit that controls ON / OFF of light irradiation on the photosensitive material in synchronization with movement of the plurality of light irradiation areas.
請求項1ないし11のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記保持部に保持された基板上の面に垂直な軸を中心に前記保持部を回転し、感光材料に対して前記走査方向を相対的に変更する機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein:
Pattern drawing, further comprising a mechanism for rotating the holding unit about an axis perpendicular to a surface on the substrate held by the holding unit and relatively changing the scanning direction with respect to a photosensitive material. apparatus.
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