JP2007010851A - 基板製造方法および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に構造部材を形成するときの露光処理で、露光位置を正確に制御する。
【解決手段】 露光装置３１のステージ２２の上に基板を設置し、ステージ２２上に定義された仮座標系に基づいて低倍率カメラ２７を基板の角の上方に配置して撮影を行ない、位置決め目的で設けられたマークを識別する。続いてマークが識別された位置に基づいて基板の実際の配置状態に沿った本座標系を定義する。次に、所定の基準点の本座標系における座標を算出し、その座標が示す位置に高倍率カメラ２８を配置して撮影を行ない、前の工程で基板上に形成された構造部材のパターンを識別する。識別されたパターンから、基準点の実際の位置を特定し、その実際の基準点により特定される領域の形状に合わせて、その領域に露光記録する画像を補正してから、画像の露光記録を行なう。
【選択図】 図１５

Description

本発明は、液晶パネル基板やプリント基板など各種基板を製造する方法と、その方法に用いられる露光装置に関する。詳しくは、基板に各種パターンを露光形成するときのパターンの位置制御に関する。

液晶パネルの製造工程では、パネルの画素開口率を高めることが常に重要な課題とされてきた。特に最近は、液晶ディスプレイの製造コストを抑えるべく低価格なバックライトが採用されるようになり、画素開口率についての要求は、より厳しくなっている。画素開口率を大きくするためには、液晶パネルを構成するカラーフィルター基板のブラックマトリクスを細線化する必要がある。しかし、カラーフィルター基板を構成する部材の中には、ブラックマトリクスの線幅内に配置しなければならない部材もある。ブラックマトリクスの細線化が進めば、そのような部材の配置に非常に高い位置精度が要求されることとなる。

液晶パネルを構成する各部材の形成は、通常マスクを用いた面露光により行われている（例えば特許文献１参照）。しかし、マスクを用いた面露光ではパターンの位置ずれが生じやすいため、ブラックマトリクスの線幅を太くすることで位置ずれの影響を吸収するしかない。このため、面露光による部材形成では、ブラックマトリクスの細線化は難しい。

これに対し、近年、デジタル露光装置を用いて基板の露光を行う方法が提案されている。例えば特許文献２には、記録媒体が歪んでいる場合に、画像の記録位置ずれを補正することができるデジタル露光装置が開示されている。
特開２００２−３５０８９７号公報 特開２００５−０３７９１１号公報

近年、液晶テレビなどの製品の大型化に伴い、液晶パネル製造工程で取り扱われるガラス基板の大きさは２メートルを越えるようになった。基板が大きくなると、わずかな温度変化でもガラスの変形量は無視できなくなる。例えば、温度膨張係数が３２ｅ^−７／℃と比較的低いガラス基材でも、２メートルのガラスであれば、０．１５度の温度変化で大きさが１μｍ変化することになる。露光により層状にパターンを形成している過程で、このような温度変化が生じれば、形成されるパターンにずれが生じ、製品の歩留まりは悪化する。

特許文献２が開示する装置は、基板上に設けられた位置決めマークを基準にして基板上に領域を定義し、領域ごとに記録する画像を補正することにより、記録位置のずれを補正している。しかし、大型基板上に高密度にパターンが形成されている場合、位置決めマークを記録しておける位置は、ある程度限られる。このため、位置決めマークの間隔が広すぎて、正確な位置あわせができないこともある。

そこで、本発明は、大型基板上に高密度にパターンを形成する際に、露光位置を正確に制御できるようにして、ブラックマトリクスを細線化してもパターンの位置ずれにより液晶パネルの開口率が低下することがないようにする。さらには、位置ずれ発生による歩留の低下を防止する。

本発明は、所定の構造部材を備えた基板を製造する方法であって、少なくとも１種の構造部材を形成する工程において、以下の手順で構造部材を形成することを特徴とする。なお、ここで「基板」とは、液晶パネル基板やプリント基板のように製品として完成した基板のみならず、カラーフィルター基板やアレイ基板のような製造工程における中間生成物としての基板も含むものとする。

まず、低倍率撮影により識別可能な第１パターンと高倍率撮影によってのみ識別可能な第２パターンとが形成された基板を、仮座標系が定義された平面に設置する。次に、前記仮座標系に基づいて設定された所定の位置で前記基板を低倍率で撮影し、その撮影により得られた低倍率撮影画像から前記第１パターンを識別し、第１パターンが識別された位置に基づいて前記平面に本座標系を定義する。すなわち、基板の実際の配置状態を確認して、その実際の状態に基づいて処理の基準となる座標系を定める。

ここで「低倍率」あるいは「高倍率」とは、相対的な倍率を意味しているので、その範囲は特に限定されない。撮影倍率は、第１パターンおよび第２パターンの大きさに合わせて設定すればよい。

「低倍率撮影により識別可能な第１パターン」の例としては、基板上に設けられる位置あわせ専用のマークが挙げられる。あるいは、前の工程で形成された構造部材のうち、低倍率撮影で識別可能な大きさの構造部材でもよい。「高倍率撮影によってのみ識別可能な第２パターン」の例としては、基板を構成する構造部材の１種であって前の工程で形成された構造部材のパターンが挙げられる。

なお「撮影により識別可能」なパターンとは、基板表面に形成されているパターンのほか、基板内部に埋もれて形成されているパターンも含む。例えば、基板の表面に透明な層が形成されており、その下に形成されているパターンが透明な層を通して観察可能であれば、そのパターンは「識別可能」なパターンである。また、基板の表面の層が不透明な層であっても、基板表面の凹凸から生じる陰影によって、その下に埋もれているパターンの形状を識別できる場合には、そのパターンは「識別可能」なパターンである。

本座標系を定義したら、次に、仮座標系に基づいて設定された複数の基準点の、本座標系における位置座標を算出し、算出された位置座標が示す位置で前記基板を高倍率で撮影する。例えば、同じパターンが連続して並んだ構造の基板で、３０ｃｍ間隔で基準点を設定した場合であれば、３０ｃｍ間隔で基板上のパターンを高倍率撮影する。

そして、その撮影により得られた高倍率撮影画像から前記第２パターンの形状または色、あるいは形状と色の両方を識別することによって、前記基準点の前記基板上の実際の位置を特定する。この処理により、設定した基準点が設定したとおりの位置にない場合には、その実際の位置が特定される。

その後、前記構造部材のパターンを表す画像であって前記複数の基準点により特定される領域に記録する領域画像を、前記識別により特定された位置の情報に基づいて補正する。すなわち、基板上の領域の実際の形状にあうように、基板に記録する画像を変形したり移動したりする。

そして、補正した領域画像を構成する各画素の値に基づいて、基板を走査する光ビームをオン／オフ制御することにより前記基板上に画像を記録し、前記基板を記録された画像形状に加工することにより、その基板上に前記構造部材を形成する。「画像形状に加工する」とは、具体的には基板上の光ビームにより露光された部分（あるいは露光されなかった部分）を現像により除去して基板表面に画像形状の凹凸を形成することのほか、さらにその凹凸が形成された層をエッチングマスクとして、その下の層をエッチング加工することなどを意味する。

また、上記方法に用いられる本発明の露光装置は、露光対象の基板を設置し得るステージと、供給された画像を構成する各画素の値に基づいてオン／オフ制御される光ビームで前記ステージに設置された基板を走査することにより、前記基板に前記画像を記録する記録手段と、前記ステージの上方にステージに対し相対的に移動し得る状態で設置され且つ高倍率で基板を撮影し得る少なくとも１つの高倍率カメラと、前記ステージの上方に該ステージに対し相対的に移動し得る状態で設置され且つ低倍率で基板を撮影し得る少なくとも１つの低倍率カメラと、前記高倍率カメラおよび低倍率カメラによる撮影を制御する撮影制御手段と、前記記録手段による記録位置の調整を行う記録位置制御手段とを備える。

高倍率カメラと低倍率カメラは、倍率が固定された別個のカメラでもよいし、撮影倍率を高倍率にも低倍率にも設定し得る１台のカメラであってもよい。あるいは複数台のカメラのうち、一部のカメラは倍率が固定されたカメラであり、他の一部のカメラは倍率可変のカメラであってもよい。高倍率カメラが複数あるいは低倍率カメラが複数ある場合には、撮影制御手段は、その複数の高倍率カメラによる撮影や、複数の低倍率カメラによる撮影を制御する。

また、前記記録位置制御手段は、次の手順により画像の記録位置を調整する。まず、前記撮影制御手段に対し、前記ステージ上で定義された仮座標系に基づいて設定された所定の位置で前記基板を低倍率で撮影するよう指示し、その指示に基づく撮影により得られた低倍率撮影画像から前記第１パターンを識別し、第１パターンが識別された位置に基づいて前記ステージに本座標系を定義する。

次に、仮座標系に基づいて設定された複数の基準点の、前記本座標系における位置座標を算出し、前記ステージおよび／または前記撮影制御手段に対し、前記算出された位置座標が示す位置の上方に前記カメラを相対移動するよう指示する。

そして、前記撮影制御手段に対し、前記相対移動されたカメラの位置で前記基板を高倍率で撮影するよう指示し、その指示に基づく撮影により得られた高倍率撮影画像から前記第２パターンの形状または色、あるいは形状と色の両方を識別することによって前記基準点の前記基板上の実際の位置を特定する。

続いて、前記構造部材のパターンを表す画像であって前記複数の基準点により特定される領域に記録する領域画像を、前記識別により特定された位置の情報に基づいて補正し、補正された領域画像により構成される画像を前記画像記録手段に供給することにより、前記画像の記録位置を調整する。

本発明によれば、基板を構成する各部材を形成するときに、まず、基板上のパターンを識別することによって基板の実際の状態を確認し、その実際の状態に基づいて撮影位置を定めるときの基準となる座標系を定める。そして、そのような座標系に基づいて定められた位置で基板を撮影することによって基準点の座標を取得し、取得した座標に基づいて露光記録する画像に必要な補正を加えてから、その画像を記録する。このため、各部材の配置位置を高精度に制御することができる。

以下、本発明の一実施形態として、ＴＦＴ液晶パネルの製造方法を示す。

図１に、液晶パネルの製造工程の概要を示す。液晶パネルは、カラーフィルター基板製造工程１において製造されたカラーフィルター基板と、アレイ基板製造工程２において製造されたＴＦＴアレイ基板とを、液晶セル製造工程３において貼り合せることにより製造される。

カラーフィルター基板製造工程１およびアレイ基板製造工程２では、通常、１枚の透明基板上に、製品パネル数枚分のカラーフィルター構造、もしくはＴＦＴアレイ構造が形成される。例えば、図２に例示するカラーフィルター基板４は、横幅約２メートルの透明基板上に２０インチ液晶パネル１６個分のカラーフィルター構造５を形成したものである。

透明基板上には、カラーフィルター構造領域５のほか、基板上の主な位置（四隅、中心など）を示すマーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈおよび６ｉが形成される。ＴＦＴアレイ基板製造工程２でも同様に、１枚の透明基板上に液晶パネル複数個分のアレイ構造と、基板上の位置を示すマークが形成される。カラーフィルター基板とＴＦＴアレイ基板は、液晶セル製造工程３において、基板同士を貼り合せる前に、もしくは貼り合せた後に、製品サイズに分割され、これにより液晶パネルが完成する。

以下、カラーフィルター基板製造工程１について説明する。図３は、カラーフィルター基板製造工程１の詳細を示すフローチャートである。カラーフィルター基板は、透明基板上に図３のフローチャートの各ステップに示される部材を形成することにより製造される。透明基板としては、表面に酸化珪素被膜を有するソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板またはプラスチックフィルムを用いることができる。

図に示すように、カラーフィルター基板製造工程１では、まず、透明基板上にブラックマトリクスを形成する（Ｓ１０１）。図４Ａおよび図４Ｂは、ステップＳ１０１のブラックマトリクス形成工程後の基板の一部を拡大して示した図である。図４Ａは基板の上面、図４Ｂは基板の断面を示しており、両図とも液晶パネルの約１画素分に相当する領域を示している。

図４Ａおよび図４Ｂが示すように、本実施形態では、ステップＳ１０１において、膜厚０．５〜５μｍ程度のブラックマトリクスパターン８を形成する。ブラックマトリクスパターン８は、一方向（図の縦方向）に平行に伸びた複数の線から、各線と垂直な方向（図の横方向）に１００μｍ弱の短い線と、それよりさらに短い線が、縦方向に約１５０μｍ間隔で交互に突き出た構造とする。この構造では、一画素分のパターンはアルファベットのＥを３個並べたような形になる。

後述するように、本実施形態では、カーボンブラックなどの黒色顔料を含む感光性レジストを露光・現像により上記形状に加工することによりブラックマトリクスパターン８を形成する。但し、本発明においてブラックマトリクスの形成方法、パターン形状、材料は特に限定されず、あらゆる公知技術を用いることができる。例えば、特開２００４−３６１４４７号に開示されているように、金属微粒子を含有する感光性組成物によりブラックマトリクスを形成してもよい。

また、本実施形態では、ブラックマトリクスパターン８とともに、図２に示したマーク６ａ〜６ｉを形成する。すなわち、黒色感光性レジストの所定箇所を、図２に示した十文字パターン形状に露光する。

続いて、透明基板７上に、Ｒ（赤）の着色画素層を形成する（Ｓ１０２）。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、Ｒ画素パターン９は、透明基板７上のブラックマトリクスパターン８の上記平行に伸びた複数の線の間に３列に１列の割合で形成する。Ｒ画素パターン９の材料は、顔料成分等の赤色着色剤及びバインダーを主成分とし、必要に応じて光重合性のモノマーやオリゴマーからなる光重合成化合物、光重合開始材などを含む材料とする。

Ｒ画素パターン９は、上記材料を露光・現像により上記パターン形状に加工することによって形成する。この際、本実施形態では、露光処理に先立ち、ステップＳ１０１で形成したブラックマトリクスパターン８とマーク６ａ〜６ｉの観測を行う。そして、観測したパターンを基準にして着色画素パターン９を形成する領域を決定する。観測パターンに基づく位置あわせについては、後述する。

続いて、緑色着色剤、青色着色剤を含む材料を用いて、同様の方法により、Ｒの着色画素層が形成されていない列に、Ｇ（緑）の着色画素層とＢ（青）の着色画素層を形成する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。図６Ａおよび図６Ｂに、Ｇ画素パターン１０、Ｂ画素パターン１１形成後の状態を示す。なお、着色画素パターンの材料は特に限定されず、カラーフィルターの材料として公知のあらゆる材料を採用することができるが、後述する位置あわせのためのパターン観測は、光透過性が高い材料ほど容易になる。

３色の着色画素層を形成したら、次に、それらの層を覆うように透明樹脂からなる保護膜１３を形成する（Ｓ１０５）。さらに、その上にスパッタリングにより透明電極１４（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を形成する（Ｓ１０６）。本実施形態では、保護膜１３は１μｍ程度、透明電極１４の膜厚は８００Å程度である。これらの層についても、公知の保護膜あるいは透明電極の材料を採用することができるが、後述する位置あわせのためのパターン観測は、光透過性が高い材料ほど容易になる。

続いて、透明電極１４上に、スペーサ１２を形成する（Ｓ１０７）。スペーサ１２は、液晶セルのギャップを均一に制御できる程度の間隔で、ブラックマトリクスパターン８の線と重なるように形成する。本実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、Ｒ画素パターン９の周囲を囲むように形成されたブラックマトリクスパターンのＥ型の短いほうの横線と縦線との交点上に、２〜４μｍ程度の高さの円柱状のスペーサ１２を配置する。スペーサ１２は、公知の感光性樹脂を露光・現像により上記パターン形状に加工することによって形成する。

スペーサ１２の材料としては透明樹脂を採用することが好ましいが、本実施形態では光透過性が低い材料を採用することも可能である。本実施形態では、露光処理に先立ち、ステップＳ１０１で形成したブラックマトリクスパターン８とマーク６の観測を行うことにより、スペーサをブラックマトリクスパターン８と重なる位置に正確に配置することができるからである。

なお、液晶セルのギャップを制御するスペーサとしては、液晶セル製造工程において基板上に散布するビーズ状のスペーサボールが知られているが、本明細書では、上記のとおり、カラーフィルター基板製造工程１において、基板上の所定の位置に露光により形成される柱状の部材をスペーサと称する。

次に、透明電極１４の上に、配向制御部材（リブ材）を形成する（Ｓ１０８）。図７Ａおよび図７Ｂに、配向制御部材形成後の基板の状態を示す。本実施形態では、配向制御部材は、図７Ａに示すように、着色画素パターン９，１０、および１１上で、一の方向に平行に形成された複数の線状パターンと、その方向と略垂直な方向に平行に形成された複数の線状パターンとからなる。また、この線状パターン１５は、図７Ｂに示すように、高さ１μｍ程度の突起状のパターンである。この突起状のパターンはカラーフィルター基板とアレイ基板の貼り合せ後、液晶セルの液晶分子を所定の向きに配向する。配向制御部材の材料としては、公知の透明感光性樹脂を用いることができる。

また、配向制御部材の形成工程でも、ステップＳ１０１で形成したブラックマトリクスパターン８とマーク６の観測を行う。また、先に形成したスペーサ１２の観測を合わせて行なってもよい。そして、線状パターン１５を形成する際には、観測されたパターンなどの位置を基準としてパターンの形成位置を調整する。

上記のように、本実施形態では、カラーフィルター基板４を構成する各構造部材を、露光および現像により形成する。そこで、以下、露光・現像による構造部材の形成手順について、さらに説明する。

図８は、図３のステップＳ１０１のブラックマトリクス形成工程を示すフローチャートである。まず、透明基板を洗浄して（Ｓ２０１）、洗浄した基板の全面もしくはカラーフィルター構造を形成する領域に、黒色のネガ型感光性レジストを塗布する（Ｓ２０２）。続いて、レジスト材料に応じた適切な温度でベーキングを行い（プリベーク：Ｓ２０３）、塗布したレジスト層をブラックマトリクスパターンの形状に露光する。露光は、後述するＤＭＤ露光装置を用いたデジタル記録により行なう（Ｓ２０４）。具体的には、ブラックマトリクスパターンを表す２値画像を生成し、その２値画像の各画素値に基づいて、値が１の画素に対応する箇所は露光され、値が０の画素に対応する箇所は露光されないように、基板への光の照射を制御する。

続いて、露光後の基板を現像する（Ｓ２０５）。本実施形態では、レジストはネガ型レジストであるため、露光された部分がパターンとして基板上に残る。このパターンを、再度ベーキングを行って（ポストベーク）基板上に固定する（Ｓ２０６）。以上により、図４Ａ、図４Ｂを参照して説明したブラックマトリクスパターン８が形成される。

図９は、図３のＲ画素形成工程（Ｓ１０２）、Ｇ画素形成工程（Ｓ１０３）、Ｂ画素形成工程（Ｓ１０４）、スペーサ形成工程（Ｓ１０７）あるいは配向制御部材形成工程（Ｓ１０８）に共通な、部材形成工程を示すフローチャートである。

まず、パターンが形成された基板を洗浄する（Ｓ３０１）。例えばＲ画素形成工程ではブラックマトリクスが形成された基板を洗浄する。また、配向制御部材形成工程では、ブラックマトリクス、着色画素層およびスペーサが形成された基板を洗浄する。続いて、形成する部材の材料となるレジストを塗布する（Ｓ３０２）。本実施形態では、ネガ型の感光レジストを塗布する。続いて、レジスト材料に応じた適切な温度でベーキングを行う（プリベーク：Ｓ３０３）。

その後、下層に形成されているパターンと、これから形成するパターンとの位置を合わせるために、基板の読取り（Ｓ３０４）と、画像の補正（Ｓ３０５）を行なう。これらの処理については、後述する。

続いて、塗布したレジストを、補正された画像に描かれているパターン形状に露光する（Ｓ３０６）。露光はブラックマトリクス形成時と同様、ＤＭＤ露光装置を用いたデジタル記録により行う。そして、露光後の基板を現像し（Ｓ３０７）、現像後基板上に残ったパターンを、再度ベーキングを行って（ポストベーク）基板上に固定する（Ｓ３０８）。以上により、各部材のパターンが形成される。

以下、パターンの位置合わせのための処理、すなわちステップＳ３０４の基板読取処理およびステップＳ３０５の画像補正処理について、説明する。

ステップＳ３０４の基板読取処理は、基板表面を探索的に撮影して得られた画像から、図２に例示したマーク６ａ〜６ｉや基板上に形成された所定のパターンを識別し、識別したマークやパターンの所定の座標系における位置座標を取得する処理である。マークやパターンの識別には公知のあらゆる画像識別手法を用いることができるが、本実施形態では、パターンマッチングの手法を用いて識別を行なう。

例えば、マークの位置座標を取得するときは、ブラックマトリクス形成工程Ｓ１０１においてマーク６を記録した位置にカメラを設定して基板表面を撮影する。そして撮影画像の中心から、マーク６相当の大きさの範囲を切り出し、その範囲画像を対象としてパターンマッチングによる識別を行なう。マーク６を記録した工程以降の工程で基板が伸縮していなければ、マーク６はその範囲画像内に存在するのでパターンマッチングによる照合結果は一致するはずである。この場合には、その範囲画像の中心位置の座標を現在のマーク６の位置座標として取得する。

一方、マーク６を記録した工程以降の工程で基板が伸縮していれば、マーク６は撮影画像の中心から少しずれた位置に存在するので、パターンマッチングによる照合結果は一致しない。この場合には、撮影画像内で前記範囲を少しずつずらしながら照合結果が一致するまでパターンマッチングを繰り返し、照合結果が一致したときの範囲画像の中心座標を、現在のマーク６の位置座標として取得する。

また、基板上に形成されているパターンの位置座標を取得するときは、位置座標を取得する基準点の位置を予め決めておき、その基準点の位置にカメラを設定して基板表面を撮影する。図１０は読取対象基板上に形成されたパターンと基準点の関係を例示した図である。基準点は、基板の縦方向、横方向にそれぞれ何箇所か設定し、隣接する基準点同士が図１０に示す基準点１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄのように矩形領域の頂点を構成するように決めておく。本実施形態では、矩形の一辺の長さが３０ｃｍとなるように基準点を定めている。

各読取対象基板の各基準点付近のパターンは、基準点の座標と、パターンの大きさや間隔などの設計値から特定することができる。そこでまず、撮影画像の中から、その特定したパターン（例えばＲカラーフィルタの単位パターン）を識別する。具体的には、撮影画像の中心から、特定しようとするパターン相当の大きさの範囲画像を切り出し、その範囲画像を対象としてパターンマッチングによる識別を行なう。そのパターンを記録した工程以降の工程で基板が伸縮していなければ、識別しようとするパターンはその範囲画像内に存在するのでパターンマッチングによる照合結果は一致するはずである。この場合には、その範囲画像の中心位置の座標、すなわちカメラを設定した位置の座標を、基準点の実際の位置座標として取得する。

一方、そのパターンを記録した工程以降の工程で基板が伸縮していれば、識別しようとするパターン撮影画像の中心から少しずれた位置に存在するので、パターンマッチングによる照合結果は一致しない。

例えば、図１０の基準点１６ａにおいて、図１１に実線で示されるパターンがあることを予想して撮影およびパターンマッチングを行なったとする。基板伸縮により実際のパターンが図１１の破線で示される位置までずれていたとすれば、基準点１６ａを中心とする範囲画像を対象としたパターンマッチングの照合結果は一致しない。

この場合には、撮影画像内で範囲画像を少しずつずらしながら照合結果が一致するまでパターンマッチングを繰り返し、照合結果が一致したときの範囲画像の中心の座標１７を、基準点の実際の位置座標として取得する。

なお、ステップＳ１０３以降の工程では、形成済みのパターンの中に着色画素層があるので、パターン形状の照合に加え色の照合を行なってもよい。あるいは、形状のマッチングは行なわずに、色のみに基づいてパターンを識別してもよい。例えば、本実施形態では、図６Ａに例示したように、スペーサ１２はＲ画素パターン９の列のブラックマトリクス上にのみ形成され、Ｇ画素パターン１０、Ｂ画素パターン１１の列のブラックマトリクス上には形成されない。このような場合、スペーサ形成工程Ｓ１０７における基板読取処理Ｓ３０４では色の情報を考慮したマッチングを行なうほうが、パターンの識別が容易になる。

次に、図１２および図１３を参照して、ステップＳ３０５の画像補正処理について説明する。ステップＳ３０５の画像補正処理は、ステップＳ３０４の基板読取処理において取得された位置座標の情報に基づいて、後続のステップＳ３０６で基板上に記録する２値画像を補正する処理である。本実施形態では、ブラックマトリクスパターン８の所定箇所とマーク６の位置座標に基づいて、画像を補正する。

例えば、図１０の基準点１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄにおいて撮影およびパターンの識別を行なった結果、各撮影画像において図１１に例示したようにパターンの位置ずれが観測されたとする。そして、その観測結果から、基準点１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄを頂点とする領域が、図１２（ａ）のような矩形領域であるはずのところ、実際には図１２（ｂ）のような歪んだ領域となってしまっていることがわかったとする。このような場合には、その矩形領域に記録する矩形画像を、観測された歪に合わせて歪んだ画像に変形する。

画像の変形は、基準点の間隔を短く、言い換えれば画像を変形するときの単位領域を狭く設定するほど、実際の歪に忠実な変形を行なうことができる。しかしながら、製造効率が優先される場合には、ある程度広い領域を単位領域として画像の補正を行うほうが好ましい。例えば、図１３に示すように、図２に例示したマーク６ａ〜６ｉの中の４つのマークの位置を頂点とする矩形領域を画像補正の単位領域とすれば、１枚の基板につき９箇所で撮影を行い、４つの領域画像について画像補正を行うだけでよいので、位置合わせのための処理時間は比較的短くなる。

但し、図２に例示したようなマークは、液晶パネルとしての機能を実現するためのパターンが形成されている範囲、すなわち液晶パネルの表示領域には形成できない。このため、製造する液晶パネルのサイズが小さい場合にはマークのみを用いた位置あわせで十分な位置精度が得られるが、パネルサイズが大きい場合には、ブラックマトリクスパターン８の読取りを行なわなければ十分な位置精度が得られないこともある。したがって、位置座標を取得する対象をマークのみとするか、ブラックマトリクスパターンの位置座標をも取得するかは、製造する液晶パネルのサイズや基板のサイズに応じて適宜定めることが好ましい。マークとブラックマトリクスパターンの両方を用いて位置あわせを行なうことも可能であることはいうまでもない。

矩形画像を歪んだ方形領域に合うように変形する方法としては、例えば次の方法が考えられる。矩形画像を画像ＡＢＣＤとし、画像ＡＢＣＤ内の点をＸとする。また、位置座標の取得により特定された歪んだ方形領域をＡ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´とし、その領域内の座標点をＸ´とする。

辺Ａ´Ｂ´をｔ：（１−ｔ）に内分する点をＧ、辺Ｄ´Ｃ´をｔ：（１−ｔ）に内分する点をＨとし、線ＧＨをｓ：（１−ｓ）に内分する点がＸであるとすると、以下の関係式（１）が成り立つ。

この関係式（１）から、次の連立方程式（２）が導き出され、この連立方程式を解くことにより、ｔおよびｓを求めることができる。

ａｓｔ＋ｂｓ＋ｃｔ＝ｄ
ｆｓｔ＋ｇｓ＋ｈｔ＝ｅ … （２）
（但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは定数）
次に、求められたｔおよびｓの値を利用して、矩形画像ＡＢＣＤを歪んだ方形領域Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´と同様に内分することによって、方形領域内の点Ｘ´に対応する矩形画像ＡＢＣＤ内の点Ｘを求める。その点Ｘに位置する画素の値を、方形領域内の点Ｘ´に位置する画素の値に決定する。方形領域Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´の境界線上および内部にあるすべての座標点について同様の処理を行えば、方形領域Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´を構成するすべての画素の値が決定される。これにより、方形領域Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´の形状および大きさに合った画像が得られる。

この他、アフィン変換や共一次変換などの変換処理を実行する処理も考えられる。アフィン変換は、線型変換と平行移動の組み合わせにより、図形を変形する方式である。もとの図形を構成する点の座標を（ｘ，ｙ）、変形後の図形を構成する点の座標を（Ｘ，Ｙ）とし、両者の関係を下記式（３）により表す。

Ｘ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ
Ｙ＝ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ …（３）
カラーフィルター基板から読取られたマークやブラックマトリクスパターンの座標と、それらのマークやパターンが本来あるべき位置の座標（形成されたときの座標）を式（３）に代入すると、６個の式が得られる。この６個の式からなる連立方程式を解くことにより、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅおよびｆの値が求まる。このａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅおよびｆの値が設定された式（３）に基づいて、各画素の座標を置き換える。これにより、読取られたマークやパターンにより特定される三角形の領域に合った形状のビットマップ画像が得られる。

共一次変換は擬似アフィン変換とも呼ばれる方法で、アフィン変換の（３）式に代えて、次の（４）式を使用する。

Ｘ＝ａｘｙ＋ｂｙ＋ｃｙ＋ｄ
Ｙ＝ｅｘｙ＋ｆｘ＋ｇｙ＋ｈ …（４）
カラーフィルター基板から読取られたマークやブラックマトリクスパターンの座標と、それらのマークやパターンが本来あるべき位置の座標を式（４）に代入すると、８個の式が得られる。この８個の式からなる連立方程式を解くことにより、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ、ｆ、ｇおよびｈの値が求まる。このａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ、ｆ、ｇおよびｈの値が設定された式（４）に基づいて、各画素の座標を置き換える。これにより、読み取られたマークやパターンにより特定される方形領域に合った形状の画像が得られる。

なお、上記変換は領域画像を変形させる処理であるが、領域画像を変形させるのではなく、領域画像に含まれる各画素の画像を領域の歪に合わせて平行移動するような画像補正を行ってもよい。この際平行移動は、画素ごとに個別に行なってもよいが、数個の画素のまとまりを移動単位とし、移動単位ごとに平行移動してもよい。この方法では、領域画像内での移動方向と移動量を計算するだけでよいので、領域画像を変形する処理よりも処理時間を短縮することができる。

図１４は、上記画像の補正を行うことによる効果を説明するための図である。実際のパターンが図１１の破線により示される位置にあるのにも拘わらず、実線により示される位置にあるものとして画像の補正を行わずにスペーサ１２を形成した場合、ブラックマトリクスパターン８とスペーサ１２の位置関係は、図７Ａに示した位置関係とはならず、図１４に例示するような位置関係になる。すなわち、本来はブラックマトリクスパターン８に重なるように形成されるべきスペーサ１２が、ブラックマトリクスパターン８に隣接して形成されてしまう。このような位置ずれは、画素開口率の低下につながるため好ましくない。

また、図１４のような横方向の位置ずれではなく縦方向の位置ずれが発生した場合、配向制御部材１５がスペーサ１２と重なって形成され、スペーサ１２の高さが本来のスペーサ１２の高さよりも高くなることがある。スペーサ１２の高さが不均一であれば、液晶セルのギャップを適正に制御することはできない。また、配向制御部材１５の位置ずれは液晶パネルの視野角にも影響するため、好ましくない。

したがって、ステップＳ３０４の基板読取処理とステップ３０５の画像補正処理を行って、下層のパターンと上層のパターンとの位置ずれを軽減することが、製品の品質向上あるいは歩留の改善につながることは明らかである。

ここで、図８のステップＳ２０４のブラックマトリクスの記録と、図９のステップＳ３０４の基板読取、ステップＳ３０５の画像補正、ステップＳ３０６の画像記録に使用する露光装置について説明する。図１５および図１６に、本発明の一実施形態における露光装置３１の概略構造を示す。図１５は露光装置３１を斜め上方から見た図であり、図１６は横方向から見た図である。

露光装置３１は、板状の設置台２０と、その上に配置された２本の線路状のガイド２１と、そのガイド２１上をガイド２１に沿って往復移動するステージ台３０と、ステージ台３０の上に回転可能な状態で取り付けられた平板状のステージ２２とを備える。ステージ２２は、その上面に露光する基板２３を吸着して保持することができる。

ステージ２２の移動経路の上方には、ステージ２２の移動方向と垂直な方向にライン上に配列された複数の露光ヘッド群からなるスキャナが配置されている。スキャナは、設置台２０の中央部に２本のガイド２１を挟むように配置された２本の支柱２４により支えられたゲート２９ａに備え付けられている。本実施形態では、スキャナを構成する露光ヘッド２５は２ラインに配列されており、１ライン目の露光ヘッドと２ライン目の露光ヘッドは千鳥状に配置されている。

各露光ヘッドは、その内部に米国テキサス・インスツルメンツ社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を備えている。露光装置３１が備える図示されない光源から発せられた光ビームは、図示されないレンズ系を経て露光ヘッド内へと導かれ、ＤＭＤに入射される。また、ＤＭＤを構成する各マイクロミラーの反射面の角度は、露光により記録する画像を構成する各画素の値に基づいて制御される。具体的には、画素の値が１の場合にはＤＭＤに入射した光ビームがマイクロミラーにより反射してステージ２２上の基板２３に照射されるように制御される。一方、画素の値が０の場合には入射した光ビームが、マイクロミラーにより反射した結果、基板２３に照射されなくなるように制御される。

基板の露光は、基板に記録する画像を分割して各露光ヘッドに分割された画像データを割り当て、ステージ２２をガイドに沿って移動させながら、各露光ヘッドのＤＭＤを制御することにより行なう。基板は各露光ヘッドにより、ステージの移動方向に長い帯状に露光される。この際、露光ヘッドの幅はＤＭＤの幅よりも広いため、１ラインに並んだ露光ヘッドによる露光では、露光ヘッドの間に露光されない領域が生じてしまうが、１ライン目で露光されなかった領域は、千鳥状に配置された２ライン目の露光ヘッドにより露光される。これにより基板２３の全面を露光することができる。

露光装置３１は、さらにステージ２２上に吸着された基板２３の縁付近を撮影できるように設置された２台の低倍率カメラ２７を備える。なお、低倍率カメラ２７とは、撮影倍率が、撮影画像から図２に例示したマーク６を識別し得る倍率に設定された状態のカメラを意味するものとする。すなわち、高倍率撮影が可能なカメラの撮影倍率を低く設定した場合も含むものとする。低倍率カメラ２７は、支柱およびゲートからなる支持体２６に据え付けられ、ステージ２２の一の角と、その角の対角の上方に設置されている。

また、露光装置３１は、基板２３の縁以外の部分を撮影できるように設置された複数台の高倍率カメラ２８を備える。高倍率カメラ２８は、撮影画像から、基板上に形成されたブラックマトリクスパターン、着色画素パターン、スペーサ、配向制御部材など個々の部材を識別し得る倍率に設定された状態のカメラである。高倍率カメラ２８は、支柱２４に支えられたゲート２９ｂに一定の間隔で据え付けられている。ゲート２９ｂはレールを備えており、高倍率カメラ２８はそのレール上に据え付けられており、上記間隔は必要に応じて変更することができる。本実施形態では、６台の高倍率カメラ２８が３０ｃｍ間隔で配置されている。

図１７は、高倍率カメラ２８の照明機能について説明するための図である。高倍率カメラ２８は、その内部に光源を備え、図の矢印が示すように落射照明により基板を撮影する。例えば、スペーサの形成工程では、図に例示するように、透明電極１４までが形成された状態の基板を撮影して位置合わせを行なうことになるが、前述のようにカラーフィルター基板は、ブラックマトリクス８を除き、光透過性を有する部材により構成されているので、落射照明による撮影で、ブラックマトリクス８を識別し得る画像を取得することができる。

以上に説明したステージ２２、露光ヘッド２５、低倍率カメラ２７および高倍率カメラ２８は、制御部により制御される。図１８は、制御部の詳細について説明するためのブロック図である。図に示すように、露光装置３１の制御部３２は、露光装置により基板に記録する画像、すなわちブラックマトリクスパターン、着色画素パターン、スペーサ、配向制御部材パターンの設計図を生成するＣＡＤ／ＣＡＭシステムからの画像データの取込みを制御する画像入力制御部３３と、ステージ２２の移動および回転を制御するステージ制御部３５と、低倍率カメラ２７および高倍率カメラ２８による撮影を制御する撮影制御部３６と、露光ヘッド２５および露光ヘッドに供給される光ビームの光源を制御する露光制御部３７を備える。さらに制御部３２は、露光により記録するパターンの記録位置がずれないように記録位置を制御する記録位置制御部３４を備える。

本実施形態では、画像入力制御部３３、ステージ制御部３５、撮影制御部３６、露光制御部３７および記録位置制御部３４は、制御基板上に配された各機能専用のコントローラである。但し、制御部３２は、汎用のＣＰＵおよびメモリを備えた制御基板の前記メモリに、上記各機能を実現するプログラムを組み込むことによって実現してもよい。

以下、制御部３２により実行される制御処理について、スペーサ１２の形成工程を例にあげて説明する。なお、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムから取り込んだ画像を基板上にそのまま記録するときの動作については、特開２００５−０５５８８１号公報などの公知文献に詳細な説明があるため本明細書では説明を省略する。

図１９は、記録位置を制御するための初期化処理を示すフローチャートである。スペーサ１２の形成工程では、露光装置３１のステージ２２にセットされるのは、透明電極１４上にスペーサ１２の材料である感光性樹脂が成膜された基板２３である。

ステージ２２には、所定の位置を原点とし、ステージの移動方向と平行な方向にｘ軸、ステージの移動方向と垂直な方向にｙ軸を設定した仮座標系が定義されている。本実施形態では基板２３の一の角が仮座標系の原点に、基板２３の一辺が仮座標系のｘ軸に、他方の辺が仮座標系のｙ軸に沿うように基板２３を設置する。但し、ステージ２２への基板の設置は人手により行なわれるため、この時点では、仮座標系に沿って正確に基板が設置されない可能性もある。

基板２３がセットされると、記録位置制御部３４は、ステージ制御部３５に対しステージ２２の移動を指示する。これにより、２台の低倍率カメラ２７は基板２３の角付近の上方にそれぞれ配置される。この移動は上記仮座標系に基づいて行なわれる。続いて、記録位置制御部３４は撮影制御部３６に対し２台の低倍率カメラ２７による撮影を指示する信号を送出する。これにより基板２３の角付近が低倍率で撮影される（Ｓ４０１）。

なお、本実施形態では、２台の低倍率カメラ２７による撮影は、同時に行なわれるが、一方の角に低倍率カメラ２７が配置されるようにして撮影を行ない、再びステージ２２を移動して他方の角に低倍率カメラ２７が配置されるようにして撮影を行なってもよい。撮影制御部３６による撮影制御の方法、すなわち撮影の手順は、他にも種々考えられる。

記録位置制御部３４は、撮影により得られた画像から基板２３上のマークを読み取る（Ｓ４０２）。詳細には、撮影により得られた画像に対し前述のパターンマッチング処理を施して、マークの位置座標を取得する。例えば、ここでは図２に例示したマークのうち、マーク６ｃとマーク６ｆを読み取るものとする。

続いて、読み取ったマークの位置座標に基づいて、基板２３がステージ２２の移動方向に対してまっすぐに、すなわちステージの移動方向と平行に配置されているか否かを判定する（Ｓ４０３）。言い換えれば、基板２３が仮座標系に対し正確に配置されているか否かを判定する。図２０Ａおよび図２０Ｂは、この判定のしかたについて説明するための図である。

図２０Ａに示すように、初期状態では、ステージ２２はステージ台３０の上にステージの移動方向と平行に配置されている。例えば、読み取られたマーク６ｃの位置が位置４０であり、マーク６ｆの位置が位置４２であった場合、記録位置制御部３４は、取得したマーク６ｃの位置４０、基板２３の大きさおよびステージ２２の移動方向に基づいて、計算により、基板２３がステージ２２の移動方向に対しまっすぐ配置されていた場合のマーク６ｆの位置４１を求める。

さらに、記録位置制御部３４は、位置４０、位置４１および位置４２の関係から、基板２３のステージ２３に対する傾きθを求める。傾きθの値が０であれば、基板２３はステージ２２の上にまっすぐに配置されていると判定し、基板２３上に本座標系を設定する（Ｓ４０５）。この場合、本座標系は、仮座標系と同じになる。

傾きθの値が０以外の値であれば、記録位置制御部３４は、基板はまっすぐに配置されていないと判断し、傾きθを示すデータを、ステージ制御部３５に供給する。ステージ制御部３５は、ステージ台３０を回転制御することにより、図２０Ｂに示すように、ステージ２２がステージ移動方向に対し角度θだけ傾くように、ステージ向きを調整する（Ｓ４０４）。ステップＳ４０１〜Ｓ４０３までの処理を繰り返すことにより、基板２３がステージの移動方向に対し平行に設置されていることを確認したら、ステップＳ４０５において本座標系を設定する。例えば、図に示すように、マーク６ｆの位置４２を原点（０，０）とし、ステージ移動方向にｘ軸、ステージ移動方向と垂直な方向にｙ軸を設定する。

なお、図２０Ａおよび図２０Ｂでは、理解を容易にするため、傾きθを大きめに表現しているが、実際には傾きθは、図２０Ｂに示すようにステージ２２を回転させても、ステージの移動には支障はない程度の角度である。

続いて、図２１を参照して、本座標系が設定された後の記録位置制御部３４の処理について説明する。記録位置制御部３４は、設定した本座標系に基づいて、基準点の座標、例えばマークやブラックマトリクスパターンの中心座標などを算出する。但し、本実施形態では、図１５を参照して説明したように高倍率カメラ２８はステージの移動方向と垂直なゲート２９ｂに３０ｃｍ間隔で据付けられており、基準点の間隔もこの高倍率カメラ２８の間隔に合うように予め設定されている。したがって、基準点（撮影位置）のｙ座標（ステージ２２の移動方向と垂直な方向の座標）は、固定値として予め記憶されている。よって、基準点のｘ座標を算出すれば、６つの基準点の座標が自動的に求まる。計算により求めた基準点の座標が示す位置は、撮影位置として設定される（Ｓ４０１）。

次に、記録位置制御部３４は、ステージ制御部３５に対しステージ２２の移動を指示し、各高倍率カメラ２８が、設定された撮影位置の上方に配置された状態になるようにステージ２２を移動方向に移動する（Ｓ４０２）。続いて記録位置制御部３４は、撮影制御部３６に対し、高倍率カメラ２８による撮影を指示する（Ｓ４０３）。

次に、記録位置制御部３４は、高倍率カメラ２８による撮影で得られた６つの画像から、それぞれ設定した撮影位置に存在するはずのパターンもしくはマークを前述のパターンマッチング処理を繰り返すことにより探索する（Ｓ４０４）。そして、それぞれ、パターンを識別することができたら、そのパターンから基準点（例えばパターンの中心）を識別して、その座標を取得する（Ｓ４０５）。

記録位置制御部３４は、ｘ軸方向にステージを移動させながらステップＳ４０１からＳ４０５までの処理を行い、予め定めた全撮影位置についてのパターンもしくはマークの読取が終了するまで繰り返す。

次に、図２２を参照して、取得された座標値を利用した画像補正処理について説明する。記録位置制御部３４は、基準点として設定された位置を頂点として定義される領域に記録する領域画像を、領域ごとにメモリに読み込む（Ｓ５０１）。一方で、図２１に示した処理により取得された座標に基づいて、その領域画像を記録しようとしている基板上の実際の領域の形状を把握する。そして、実際の領域の形状に合わせて、読み込んだ領域画像を補正する（Ｓ５０２）。すなわち、読み込んだ領域画像を、基板上の、その画像を記録する領域の実際の形状となるように変形あるいは移動する。

基板に記録する画像は複数の領域画像に分割されており、また基板上には複数の基準点により複数の領域が定義されている。よって、領域画像ごとに、ステップＳ５０１とＳ５０２の処理を繰り返す。全領域画像について処理が終了したら（Ｓ５０３）、補正後の領域画像を合成して、基板に記録される画像全体を表す１つの画像にまとめる（Ｓ５０４）。その後、記録位置制御３４は、露光制御部３７に対し合成された画像の基板への記録を指示する。露光制御部３７による記録処理は、露光装置の一般的な処理、すなわちＣＡＤ／ＣＡＭシステムから入力された画像を基板にそのまま記録するときの処理と同様である。

以上、カラーフィルター基板製造工程１について説明したが、次に、図１に示したアレイ基板製造工程２について説明する。図２３は、アレイ基板製造工程２の詳細を示すフローチャートである。アレイ基板は、透明基板上に図２３のフローチャートの各ステップに示される部材を形成することにより製造される。透明基板は、カラーフィルター基板と同様、表面に酸化珪素被膜を有するソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板またはプラスチックフィルムを用いることができる。

図２４Ａは、主要な部材が形成された状態の基板の上面を示しており、液晶パネルの約１画素分に相当する領域を拡大して示している。図２４Ｂは、図２４Ａに示される構造のうちＴＦＴ構造部をさらに拡大して示した図である。また、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃ、図２５Ｄおよび図２５Ｅは、図２４Ｂに示したＴＦＴ構造部が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図である。

図２３に示すように、アレイ基板製造工程２では、まず、透明基板上にゲート電極を形成する（Ｓ６０１）。透明基板５０の上に形成されるゲート電極パターン５１は、図２４Ａに示すように平行に並んだ線状パターン上に等間隔に、ＴＦＴのソースやドレインとの交差部を設けたパターン形状をしている。

ゲート電極パターン５１を形成するには、まず、スパッタリングにより、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を、膜厚２５０〜３００ｎｍとなるように透明基板５０上に成膜する。

続いて、その金属膜上に感光性レジストを塗布し、レジスト材料に応じた適切な温度でベーキングを行い（プリベーク）、露光装置３１を用いて上記パターン形状にレジスト層を露光する。露光後の基板を現像すると、露光された部分がパターンとして基板上に残る。このレジストパターンを、再度ベーキングを行なって（ポストベーク）基板上に固定する。

そして、固定されたレジストパターンをエッチングマスクとして、レジストパターンの下にある金属膜をエッチングし、最後に剥離液処理やアッシングなどによりレジストを剥離する。図２５Ａは、以上の工程により透明基板５０の上にゲート電極パターン５１を形成した後のＴＦＴ構造部の断面を表している。

次に、ステップＳ６０２および図２５Ｂに示すように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる膜厚３００〜４００ｎｍのゲート酸化膜５５と、アモルファスシリコン（α-Ｓｉ）からなる膜厚２００〜３００ｎｍの半導体膜５６と、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるチャネル部５７を形成する。チャネル部５７は、半導体膜５６上に、膜厚２００ｎｍの窒化シリコン膜を、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリングにより形成し、ゲート電極パターン５１の形成工程と同様、その上に感光性レジストを塗布し、露光装置３１を用いてレジスト層をパターン形状に露光・現像し、レジストパターンをエッチングマスクとして窒化シリコンをエッチングすることにより形成する。図２５Ｂは、チャネル部５７形成後のＴＦＴ構造部の断面を示している。

本実施形態では、チャネル部５７を形成する際に、露光装置３１により前述のような記録位置の制御を行ない、チャネル部５７と下層のゲート電極パターン５１とが、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すような位置関係で精度よく配置されるようにしている。

次に、ＴＦＴを構成するドレインおよびソースを形成する（Ｓ６０３）。ステップＳ６０３では、まず、ＴＦＴ構造を形成する領域に、上記半導体膜５７のパターンやその下の半導体膜５６を覆うように、Ｎ＋型のアモルファスシリコン（α-Ｓｉ）層５８およびＮ＋型微結晶シリコン（μｃ-Ｓｉ）層５９を膜厚の合計が４０〜５０ｎｍとなるように成膜し、その上に、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）などの金属膜を成膜する。さらに、その金属膜の上に、後続のコンタクトホール形成工程でエッチングストップ層として機能する層６１を形成する。そして、ゲート電極パターン５１の形成工程と同様、層６１上に感光性レジストを塗布し、露光装置３１を用いてレジスト層をパターン形状に露光・現像し、レジストパターンをエッチングマスクとして、層６１、金属膜、層５８および層５９をエッチングする。これにより、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すようなソース５２およびドレイン５３のパターンを基板上に形成する。図２５Ｃは、ソースおよびドレイン形成後のＴＦＴ構造部の断面を示している。

なお、本実施形態では、ソース５２およびドレイン５３を形成する際に、露光装置３１により前述のような記録位置の制御を行ない、ソース５２およびドレイン５３のパターンと下層のゲート電極パターン５１とが、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すような位置関係で精度よく配置されるようにしている。

続いて、保護膜とコンタクトホールを形成する（Ｓ６０４）。保護膜とコンタクトホールは、まずソース５２およびドレイン５３の上に保護膜の材料となる窒化シリコン（ＳｉＮｘ）をＣＶＤ法などにより膜厚が３００ｎｍ以下となるように堆積する。その上に上記ゲート電極パターン形成工程と同様、露光および現像によりレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、ドレイン上の一部領域をエッチングしてコンタクトホール５４を形成するとともに、基板の周辺部分をエッチングして下層の端子を露出させる。この際、前述の層６１がエッチングストップ層として機能する。図２５Ｄは、保護膜６２およびコンタクトホール５４形成後のＴＦＴ構造部の断面を示している。

なお、図２４Ｂに示すように、コンタクトホール５４はドレイン５３の上部に形成される必要がある。このため、本実施形態では、保護膜およびコンタクトホールを形成する際にも、露光装置３１により前述のような記録位置の制御を行なっている。

最後に、画素電極を形成する（Ｓ６０５）。画素電極６３は、ＩＴＯをスパッタリングにより堆積し、ゲート電極パターン形成工程と同様、露光および現像によりレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして、エッチングによりパターンニングする。図２５Ｅは、画素電極６３形成後のＴＦＴ構造部の断面を表している。画素電極６３を形成する際も、露光装置３１による記録位置制御を行なう。

図２６に示すフローチャートは、アレイ基板製造工程２における各部材の形成工程のうち、記録位置制御を行なう工程、具体的には、チャネル部５７、ソース５２、ドレイン５３、コンタクトホール５４を形成する工程に共通な処理を示すフローチャートである。

まず、パターンが形成された基板を洗浄する（Ｓ７０１）。続いて、形成する部材の材料をＣＶＤ法やスパッタリングにより基板上に成膜する（Ｓ７０２）。その後、その膜上に感光性レジストを塗布し（Ｓ７０３）、レジスト材料に応じた適切な温度でベーキングを行う（プリベーク：Ｓ７０４）。

その後、下層に形成されているパターンと、これから形成するパターンとの位置を合わせるために、基板の読取り（Ｓ７０５）と、画像の補正（Ｓ７０６）を行なう。これらの処理の内容およびこれらの処理に使用する露光装置３１の構成はカラーフィルター基板製造工程１の説明の中で示したとおりであるが、アレイ基板製造工程２では、カラーフィルター基板製造工程１と異なり、光透過性がない材料を成膜する工程がある。

具体的には、感光性レジスト、ゲート絶縁膜、保護膜および透明電極は光透過性を有するが、ゲート電極、ソース、ドレインなどの金属とアモルファスシリコンは、光透過性を有さない。例えば、チャネル部５７の形成工程では、チャネル部５７をパターンニングする層の下にはアモルファスシリコンの層があるため、図１７に示した落下照明による撮影画像から、ゲート電極パターン５１を識別することは難しい。

そこで、アレイ基板製造工程２では、図２７の矢印が示すようにパターンの斜め上方から照明光をあてて、撮影画像においてパターンのエッジの段差が陰影として浮かび上がるようにする。この照明光は露光装置３１とは別の照明装置から発せられるものとしてもよいが、本実施形態では、ゲート２９ｂに、高倍率カメラ２８とともに、撮影制御手段により高倍率カメラ２８と連動して制御される照明装置が据え付けられ、パターンに対し斜め上方から照明光を供給する。これにより、撮影画像から、ゲート電極パターン５１相当の形状を識別することができ、カラーフィルター基板製造工程１の場合と同様のパターンの位置あわせを実現することができる。

画像を補正したら、次に塗布したレジストを補正された画像に描かれているパターン形状に露光する（Ｓ７０７）。チャネル部５７、ソース５２、ドレイン５３を形成するときは、露光・現像後にそれらのパターン形状にレジストが残るように露光し、コンタクトホール５４を形成するときは露光・現像後に穴形状にレジストが残らない部分ができるように露光する。そして、露光後の基板を現像し（Ｓ７０８）、現像後基板上に残ったレジストパターンを、再度ベーキングを行って（ポストベーク）基板上に固定する（Ｓ７０９）。

続いて、固定されたレジストパターンをエッチングマスクとして、ステップＳ７０２で成膜した層をエッチングする（Ｓ７１０）。最後に、レジストを剥離して基板を洗浄することにより、部材が形成される（Ｓ７１１）。

以上、アレイ基板製造工程２について説明したが、最後に、図２８を参照して、図１に示した液晶セル製造工程３について説明する。液晶セル製造工程３では、カラーフィルター基板およびアレイ基板に液晶をセル内に保持するための接着剤（シール材）を塗布する（Ｓ８０１、Ｓ８０４）。続いて、ショートディスペンス工程（Ｓ８０２）において、カラーフィルター基板の電極とアレイ基板の電極とを電気的に接続するための導電性ペーストを塗布する。

その後、カラーフィルター基板側のカラーフィルター構造が形成された領域に液晶を滴下し、（Ｓ８０３）、カラーフィルター基板とアレイ基板を貼り合わせる（Ｓ８０５）。基板の貼りあわせは、各々の基板に形成されたアラインメントマーク（図２に例示したマーク６など）同士を合わせることで、ＴＦＴアレイとカラーフィルターとが精度よく重なり合うようにし、加圧および紫外線照射により仮止めをする。その後、さらなる加圧もしくは紫外線照射により、シール材を熱硬化させる（Ｓ８０６）。この際、２枚の基板の距離、すなわちセルギャップは、カラーフィルター基板上に形成されたスペーサ１２により高精度に制御される。

続いて、貼りあわされた基板を、製品パネルのサイズに分断する（Ｓ８０７）。具体的には、ガラス表面に分断する線に沿った傷をつけ、圧力衝撃を与えて基板を割る。さらに、セルを一旦加熱し、その後冷却することにより、良好な配向を得る（Ｓ８０８）。最後にセル上に偏光板を置き、ローラーで加圧して貼りつければ（Ｓ８０９）、液晶パネルが完成する。

以上に説明した液晶パネルの製造工程では、前述のとおり、基板を構成する各部材を形成するときに、ステージ上に設置された基板を低倍率で撮影して実際の基板の状態を確認することにより撮影位置を定めるときの基準となる座標系を定める。そして、その座標系に基づいて撮影位置を設定して基板上の基準点付近を撮影して、その箇所にあるべきマークやパターンの実際の位置座標を取得し、その位置ずれに合わせてその基板上に露光記録する画像を変形あるいは移動する。このため、カラーフィルター基板製造工程において、ブラックマトリクス上に形成すべきスペーサは、ブラックマトリクスの細線化が進んだとしてもブラックマトリクス上に精度よく配置することができる。また、スペーサと重なって形成されると困る液晶配向制御材も、スペーサと重なることなく精度よく配置することができる。さらには、アレイ基板製造工程においても、ゲート電極の上部に配置されるべきチャネル部、ゲート電極と所定の位置関係で配置されるべきソースおよびドレイン、ドレイン上に形成されるべきコンタクトホールなどの配置位置を高精度に制御することができる。

また、製品のパネルサイズが大型化すると、基板端部に形成するアラインメントマークの間隔を広くせざるを得ないため、アラインメントマークによる位置あわせだけでは十分な精度を確保できない場合もあるが、本実施形態の方法では、位置あわせを目的として基板端部に形成されるアラインメントマークのみならず、カラーフィルター基板のブラックマトリクスやアレイ基板のゲート電極などを識別することにより、アラインメントマークの設置間隔によらず、小さな領域を単位として位置あわせを行なうことができる。このため、製品のパネルサイズが大きくなっても、また製造工程で取り扱う透明基板のサイズが大きくなっても、適切なサイズの領域を単位として位置あわせを行ない、パターン同士の位置関係を高い精度で調整することができる。

なお、当業者であれば上記実施形態の種々の変形例を考え得ると思われるが、上記実施の形態と異なる方法であっても特許請求の範囲に記載された手順を含む方法は、すべて本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、基板端部のマーク読取には低倍率カメラ２７、ブラックマトリクスなどの部材のパターンの読取には高倍率カメラ２８を用いることとしており、また各種類のカメラがそれぞれ複数台設置されているが、１台の移動可能なカメラを移動させながら、さらには倍率を変更しながら、必要な箇所の撮影を行なうようにしてもよい。

また、上記実施形態の露光装置３１は、ステージを移動することによりカメラを相対的に移動させる構造の装置であるが、固定されたステージに対しカメラを移動する構造としてもよい。

液晶パネルの製造工程の概要を示す図 カラーフィルター基板の例を示す図 カラーフィルター基板製造工程の詳細を示すフローチャート ブラックマトリクス形成工程後の基板の上面の一部を拡大して示した図 図４Ａに対応する断面図 Ｒ画素パターン形成工程後の基板の上面の一部を拡大して示した図 図５Ａに対応する断面図 全着色画素パターン形成工程後の基板の上面の一部を拡大して示した図 図６Ａに対応する断面図 配向制御部材形成工程後の基板の上面の一部を拡大して示した図 図７Ａに対応する断面図 ブラックマトリクス形成工程を示すフローチャート 各部材の形成工程を示すフローチャート 読取対象基板上に形成されたパターンと基準点の関係を例示した図 パターンの位置ずれについて説明するための図 ブラックマトリクスパターンにより定義される領域を単位として行なう画像補正処理について説明するための図 アラインメントマークにより定義される領域を単位として行なう画像補正処理について説明するための図 画像の補正を行うことによる効果を説明するための図 露光装置の概略構造を示す図（上方から見た図） 露光装置の概略構造を示す図（横方向から見た図） 高倍率カメラによる撮影時の照明について説明するための図 露光装置の制御部の詳細を示す図 記録位置制御のための初期化処理を示すフローチャート 基板の設置向きの判定方法について説明するための図 基板の設置向きの調整方法について説明するための図 記録位置制御のための画像読取処理を示すフローチャート 記録位置制御のための画像補正処理を示すフローチャート アレイ基板製造工程の詳細を示すフローチャート ＴＦＴを構成する主要な部材が形成された状態の基板の上面を示す図 図２４ＡのＴＦＴ構造部の拡大図 図２４Ｂに示した部分が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図 図２４Ｂに示した部分が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図 図２４Ｂに示した部分が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図 図２４Ｂに示した部分が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図 図２４Ｂに示した部分が形成されるまでの各過程における基板の断面を示す図 アレイ基板製造工程における記録位置制御処理を示すフローチャート 光透過性がない層を撮影するときの照明について説明するための図 液晶セル製造工程の詳細を示すフローチャート

符号の説明

４ カラーフィルター基板、 ５ カラーフィルター構造、 ６ａ〜６ｉ マーク、
７ 透明基板、 ８ ブラックマトリクスパターン、 ９ Ｒ画素パターン、
１０ Ｇ画素パターン、 １１ Ｂ画素パターン、 １２ スペーサ、 １３ 保護膜、
１４ 透明電極、 １５ 配向制御部材、 １６ａ〜１６ｄ 基準点、
１７ 実際の位置
２０ 設置台、 ２１ ガイド、 ２２ ステージ、 ２３ 基板、 ２４ 支柱、
２５ スキャナ、 ２６ 支持体、 ２７ 低倍率カメラ、 ２８ 高倍率カメラ、
２９ ゲート、 ３１ 露光装置、
５１ ゲート電極パターン、 ５２ ソース、 ５３ ドレイン、 ５４ コンタクトホール、 ５７ チャネル部

Claims (4)

1. 所定の構造部材を備えた基板を製造する方法であって、少なくとも１種の構造部材を形成する工程において、
   低倍率撮影により識別可能な第１パターンと高倍率撮影によってのみ識別可能な第２パターンとが形成された基板を、仮座標系が定義された平面に設置し、
   前記仮座標系に基づいて設定された所定の位置で前記基板を低倍率で撮影し、
   該撮影により得られた低倍率撮影画像から前記第１パターンを識別し、
   該第１パターンが識別された位置に基づいて前記平面に本座標系を定義し、
   仮座標系に基づいて設定された複数の基準点の、前記本座標系における位置座標を算出し、
   算出された位置座標が示す位置で前記基板を高倍率で撮影し、
   該撮影により得られた高倍率撮影画像から前記第２パターンの形状および／または色を識別することによって前記基準点の前記基板上の実際の位置を特定し、
   前記構造部材のパターンを表す画像であって前記複数の基準点により特定される領域に記録する領域画像を、前記識別により特定された位置の情報に基づいて補正し、
   補正した領域画像を構成する各画素の値に基づいて、基板を走査する光ビームをオン／オフ制御することにより前記基板上に画像を記録し、
   前記基板を記録された画像形状に加工することにより該基板上に前記構造部材を形成することを特徴とする基板製造方法。
2. 前記第２パターンは、前記基板を構成する構造部材の１種であって前記工程よりも前の工程で形成された構造部材のパターンであることを特徴とする請求項１記載の基板製造方法。
3. 露光対象の基板を設置し得るステージと、
   供給された画像を構成する各画素の値に基づいてオン／オフ制御される光ビームで前記ステージに設置された基板を走査することにより、前記基板に前記画像を記録する記録手段と、
   前記ステージの上方に該ステージに対し相対的に移動し得る状態で設置され且つ高倍率で基板を撮影し得る少なくとも１つの高倍率カメラと、
   前記ステージの上方に該ステージに対し相対的に移動し得る状態で設置され且つ低倍率で基板を撮影し得る少なくとも１つの低倍率カメラと、
   前記高倍率カメラおよび低倍率カメラによる撮影を制御する撮影制御手段と、
   前記記録手段による記録位置の調整を行う記録位置制御手段とを備え、
   前記記録位置制御手段が、
   前記撮影制御手段に対し、前記ステージ上で定義された仮座標系に基づいて設定された所定の位置で前記基板を低倍率カメラにより撮影するよう指示し、
   該指示に基づく撮影により得られた低倍率撮影画像から前記第１パターンを識別し、
   該第１パターンが識別された位置に基づいて前記ステージに本座標系を定義し、
   仮座標系に基づいて設定された複数の基準点の、前記本座標系における位置座標を算出し、
   前記ステージおよび／または前記撮影制御手段に対し、前記算出された位置座標が示す位置の上方に前記高倍率カメラを相対移動するよう指示し、
   前記撮影制御手段に対し、前記相対移動された高倍率カメラにより前記基板を高倍率で撮影するよう指示し、
   該指示に基づく撮影により得られた高倍率撮影画像から前記第２パターンの形状および／または色を識別することによって前記基準点の前記基板上の実際の位置を特定し、
   前記構造部材のパターンを表す画像であって前記複数の基準点により特定される領域に記録する領域画像を、前記識別により特定された位置の情報に基づいて補正し、
   補正された領域画像により構成される画像を前記画像記録手段に供給することにより、前記画像の記録位置を調整する手段であることを特徴とする露光装置。
4. 複数の高倍率カメラおよび／または複数の低倍率カメラを備え、
   前記撮影制御手段は、複数の高倍率カメラによる撮影および／または複数の低倍率カメラによる撮影を制御することを特徴とする請求項３記載の露光装置。

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