JP2008009012A - 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板がチャックに対してθ方向に回転した姿勢でチャックに搭載されるのを防止する。
【解決手段】基板エッジ検出装置８は、基板エッジ検出センサーの受光部５ｂ，６ｂ，７ｂの検出信号から、基板１の縁を検出する。主制御装置７０は、基板エッジ検出装置８が検出した基板１の縁の位置関係から、基板１のθ方向の傾きを検出する。主制御装置７０は、基板１をチャックに搭載する前に、ステージ駆動回路８０を制御してθステージ１７を駆動し、チャック１０を基板１の傾き分だけθ方向へ回転する。基板１をチャック１０に搭載した後、主制御装置７０は、レーザー測長系がチャック１０の位置を検出する前に、ステージ駆動回路８０を制御してθステージ１７を駆動し、チャック１０の回転を元に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、基板の露光を行う露光装置、露光方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きな基板を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、１枚の基板から１枚又は複数枚の表示用パネル基板を製造している。この場合、プロキシミティ方式では、基板の一面を一括して露光しようとすると、基板と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、基板より比較的小さなマスクを用い、ステージにより基板をＸＹ方向にステップ移動させながら、基板の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流となっている。以下、この方式を、プロキシミティＸＹステップ方式と呼ぶ。

従来、プロキシミティＸＹステップ方式では、ステージのガイド部近傍に設けたリニアスケールを用い、基板に刻んだ測定用パターンの移動量を測定して基板の位置を検出することにより、露光時の基板の位置決めを行っていた。これに対し、特許文献１には、レーザー測長系を用いて基板を搭載したチャックの位置を検出し、基板の位置決めを高精度に行う技術が開示されている。
特開２００５−３３１５４２号公報

露光装置において、チャックへの基板の供給は、ロボットハンド等の搬送装置を用いて行われる。ロボットハンド等の搬送装置では、基板を搬送する前に、基板の縁をガイドローラ等で案内し、基板が常に同じ姿勢でチャックへ供給される様にしている。

しかしながら、基板の大きさには製造上のばらつきがあり、基板が小さく基板の縁がガイドローラ等で案内されないと、基板がθ方向に傾いた状態でチャックへ供給される場合がある。その場合、基板はチャックに対してθ方向に回転した姿勢でチャックに搭載され、基板の傾きを直すためにはチャックをθ方向に反対側へ回転しなければならない。特許文献１の様にレーザー測長系を用いてチャックの位置を検出する場合、チャックがθ方向に大きく回転すると、チャックで反射されたレーザー光を受光できず、チャックの位置検出ができなくなるという問題が発生した。

本発明の課題は、基板がチャックに対してθ方向に回転した姿勢でチャックに搭載されるのを防止することである。また、本発明の課題は、レーザー測長系を用いたチャックの位置検出を常に可能とし、露光時の基板の位置決めを高精度に行うことである。さらに、本発明の課題は、露光時の基板の位置決めを高精度に行って、高品質な基板を製造することである。

本発明の露光装置は、基板を搭載するチャックと、チャックの位置を検出するレーザー測長系と、レーザー測長系の検出結果に基づいて、チャックを移動して露光時の基板の位置決めを行う位置決め手段とを備えた露光装置であって、チャックに搭載する前の基板のθ方向の傾きを検出する検出手段を備え、位置決め手段が、基板をチャックに搭載する前に、チャックを検出手段が検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転し、基板をチャックに搭載した後、レーザー測長系がチャックの位置を検出する前に、チャックの回転を元に戻すものである。

また、本発明の露光方法は、基板をチャックに搭載し、レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出し、検出結果に基づいて、チャックを移動して露光時の基板の位置決めを行う露光方法であって、基板をチャックに搭載する前に、基板のθ方向の傾きを検出し、チャックを検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転し、基板をチャックに搭載した後、レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出する前に、チャックの回転を元に戻すものである。

基板をチャックに搭載する前に、基板のθ方向の傾きを検出し、チャックを検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転するので、基板は、チャックに対するθ方向の回転がない姿勢で、チャックに搭載される。そして、基板をチャックに搭載した後、レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出する前に、チャックの回転を元に戻すので、レーザー測長系を用いたチャックの位置検出が常に可能となり、露光時の基板の位置決めが高精度に行われる。

さらに、本発明の露光装置は、検出手段が、基板の互いに平行でない複数の縁を検出する複数のセンサーを含むものである。また、本発明の露光方法は、基板の互いに平行でない複数の縁を検出して、基板のθ方向の傾きを検出するものである。互いに平行でない複数の縁の検出結果から、基板のθ方向の傾きが精度良く検出される。

本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかの露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、露光時の基板の位置決めが高精度で行われ、高品質な基板が製造される。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、基板をチャックに搭載する前に、基板のθ方向の傾きを検出し、チャックを検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転することにより、基板がチャックに対してθ方向に回転した姿勢でチャックに搭載されるのを防止することができる。そして、基板をチャックに搭載した後、レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出する前に、チャックの回転を元に戻すことにより、レーザー測長系を用いたチャックの位置検出を常に可能とし、露光時の基板の位置決めを高精度に行うことができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、基板の互いに平行でない複数の縁を検出することにより、基板のθ方向の傾きを精度良く検出することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光時の基板の位置決めを高精度に行って、高品質な基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態による露光装置の平面図である。露光装置は、基板エッジ検出センサー５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ、基板エッジ検出装置８、チャック１０、ステージベース１２、ガイド１３，１５、Ｙステージ１４、Ｘステージ１６、θステージ１７、Ｚ−チルト機構１８、マスクホルダ２０、レーザー測長系制御装置３０、主制御装置７０、及びステージ駆動回路８０を含んで構成されている。なお、露光装置は上記の構成要素以外に照射光学系を含むが、図１及び図２では照射光学系を省略している。また、図１ではレーザー測長系のレーザー光源３１、１軸干渉計３５、及びハーフミラー３９を省略し、図２では基板エッジ検出装置８、レーザー測長系制御装置３０、主制御装置７０、及びステージ駆動回路８０を省略している。

図１において、ステージベース１２は露光装置の土台となるもので、ステージベース１２の上にはＹステージ１４が搭載され、さらにその上にＸステージ１６、θステージ１７、Ｚ−チルト機構１８、及びチャック１０が搭載されている。図２において、Ｙステージ１４は、ステージベース１２に設けられたガイド１３に沿ってＹ方向に移動する。Ｘステージ１６は、Ｙステージ１４に設けられたガイド１５に沿ってＸ方向に移動し、θステージ１７はθ方向へ回転する。図１において、Ｚ−チルト機構１８は、Ｚ方向へ移動及びチルトする。ステージ駆動回路８０は、主制御装置７０の制御により、Ｙステージ１４、Ｘステージ１６、θステージ１７、及びＺ−チルト機構１８を駆動する。

図１及び図２において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、ロボットハンド１００によって基板１がチャック１０へ供給され、またロボットハンド１００によって基板１がチャック１０から回収される。チャック１０への基板１の搭載は、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを介して行われる。突き上げピンは、チャック１０の表面より上昇して、基板１をロボットハンド１００から受け取った後、再び下降して、基板１をチャック１０の表面に載せる。チャック１０は、基板１を真空吸着して保持する。

受け渡し位置で基板１を搭載したチャック１０は、Ｙステージ１４のＹ方向への移動によって、基板１の露光を行う露光位置へ移動する。露光位置の上空には、マスクホルダ２０によってマスク２が保持されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。

露光位置において、Ｘステージ１６のＸ方向への移動及びＹステージ１４のＹ方向への移動によって、基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ１６のＸ方向への移動、Ｙステージ１４のＹ方向への移動、及びθステージ１７のθ方向への回転によって、露光時の基板１の位置決めが行われる。また、Ｚ−チルト機構１８のＺ方向のチルトによって、基板１がマスク２と水平にされ、Ｚ−チルト機構１８のＺ方向への移動によって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。

マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されており、露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。

まず、本実施の形態の露光装置の基板搭載時の動作について説明する。図１において、５ａ，６ａ，７ａは基板エッジ検出センサーの発光部を示し、５ｂ，６ｂ，７ｂは基板エッジ検出センサーの受光部を示す。発光部５ａと受光部５ｂは、ロボットハンド１００に搭載された基板１を挟んで、向かい合って設置されている。発光部６ａと受光部６ｂ、及び発光部７ａと受光部７ｂも同様である。図２に示す様に、発光部５ａと受光部５ｂ及び発光部６ａと受光部６ｂは、基板１のＸ方向に伸びる縁の上下に配置されており、発光部７ａと受光部７ｂは、基板１のＹ方向に伸びる縁の上下に配置されている。

基板エッジ検出センサーの受光部５ｂ，６ｂ，７ｂは、複数の受光素子を含むラインセンサーで構成されている。各受光素子は、それぞれ、発光部５ａ，６ａ，７ａが発生した光を受光し、受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。基板１を透過して受光された光と基板１を透過せずに直接受光された光とでは強度が異なるため、受光部５ｂ，６ｂ，７ｂの検出信号は、基板１の縁の前後で強度が変化する。

基板エッジ検出装置８は、受光部５ｂ，６ｂ，７ｂの検出信号から、基板１のＸ方向に伸びる縁及びのＹ方向に伸びる縁を検出する。主制御装置７０は、基板エッジ検出装置８が検出した基板１のＸ方向に伸びる縁及びのＹ方向に伸びる縁の位置関係から、基板１のθ方向の傾きを検出する。

なお、基板１のθ方向の傾きを検出するためには、基板１の縁を最低２箇所で検出すればよいが、本実施の形態では、基板１の互いに平行でない複数の縁を検出することにより、基板１のθ方向の傾きを精度良く検出することができる。

主制御装置７０は、基板１をチャックに搭載する前に、ステージ駆動回路８０を制御してθステージ１７を駆動し、チャック１０を基板１の傾き分だけθ方向へ回転する。チャック１０が基板１の傾き分だけθ方向へ回転された状態で、ロボットハンド１００が基板１をチャック１０へ供給し、基板１がチャック１０に搭載される。基板１をチャックに搭載する前に、基板１のθ方向の傾きを検出し、チャック１０を検出した基板１の傾き分だけθ方向へ回転するので、基板１は、チャック１０に対するθ方向の回転がない姿勢で、チャック１０に搭載される。

基板１をチャック１０に搭載した後、主制御装置７０は、後述するレーザー測長系がチャック１０の位置を検出する前に、ステージ駆動回路８０を制御してθステージ１７を駆動し、チャック１０の回転を元に戻す。そして、主制御装置７０は、ステージ駆動回路８０を制御してＹステージ１４を駆動し、基板１を露光位置へ移動する。

次に、本実施の形態の露光装置の位置決め動作について説明する。図３は、レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示す平面図である。図４は、レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示すＹ方向の側面図である。図５は、レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示すＸ方向の側面図である。なお、図３では図２と同様に基板エッジ検出装置８、レーザー測長系制御装置３０、主制御装置７０、及びステージ駆動回路８０を省略している。また、図４ではレーザー測長系のレーザー光源３１、１軸干渉計３５、及びハーフミラー３９を省略し、図５では基板エッジ検出センサー５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ、基板エッジ検出装置８、レーザー測長系のレーザー光源３１、３軸干渉計３２、及びハーフミラー３９を省略している。

図３において、レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源３１、３軸干渉計３２、バーミラー３３，３６、１軸干渉計３５、及びハーフミラー３９を含んで構成されている。レーザー光源３１からのレーザー光は、ハーフミラー３９を介して、３軸干渉計３２及び１軸干渉計３５へ供給される。バーミラー３３はチャック１０のＸ方向の一側面に取り付けられており、バーミラー３６はチャック１０のＹ方向の一側面に取り付けられている。

３軸干渉計３２は、図４に示す様に、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３３へ照射し、バーミラー３３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。この測定は、Ｘ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、３軸干渉計３２の測定結果から、チャック１０のＹ方向の位置及びθ方向の回転を検出する。

一方、１軸干渉計３５は、図５に示す様に、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３６へ照射し、バーミラー３６により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３６により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、１軸干渉計３５の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置を検出する。

なお、３軸干渉計３２の代わりに１軸干渉計を２つ用いて、チャック１０のＹ方向の位置及びθ方向の回転を検出してもよい。

主制御装置７０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路、及びバスを含んで構成されている。メモリには、基板１の位置決めを行う際のチャック１０の位置の目標座標が記憶されている。露光時の基板１の位置決めを行う際、ＣＰＵは、レーザー測長系制御装置３０の検出結果を、入出力回路及びバスを介して入力し、メモリに記憶する。そして、ＣＰＵは、チャック１０の位置が目標座標と等しくなる様に、ステージ駆動回路８０を制御してチャック１０を移動させる。

本実施の形態によれば、基板１をチャック１０に搭載する前に、基板１のθ方向の傾きを検出し、チャック１０を検出した基板１の傾き分だけθ方向へ回転することにより、基板１がチャック１０に対してθ方向に回転した姿勢でチャック１０に搭載されるのを防止することができる。そして、基板１をチャック１０に搭載した後、レーザー測長系を用いてチャック１０の位置を検出する前に、チャック１０の回転を元に戻すことにより、レーザー測長系を用いたチャック１０の位置検出を常に可能とし、露光時の基板１の位置決めを高精度に行うことができる。

本発明の露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うことにより、露光時の基板の位置決めを高精度に行って、高品質な基板を製造することができる。

例えば、図６は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、ガラス基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図７は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。

図６に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図７に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明の露光装置又は露光方法を適用することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による露光装置の平面図である。 レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示す平面図である。 レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示すＹ方向の側面図である。 レーザー測長系でチャックの位置を検出している状態を示すＸ方向の側面図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
２ マスク
５ａ，６ａ，７ａ 基板エッジ検出センサー（発光部）
５ｂ，６ｂ，７ｂ 基板エッジ検出センサー（受光部）
８ 基板エッジ検出装置
１０ チャック
１２ ステージベース
１３，１５ ガイド
１４ Ｙステージ
１６ Ｘステージ
１７ θステージ
１８ Ｚ−チルト機構
２０ マスクホルダ
３０ レーザー測長系制御装置
３１ レーザー光源
３２ ３軸干渉計
３３，３６ バーミラー
３５ １軸干渉計
３９ ハーフミラー
７０ 主制御装置
８０ ステージ駆動回路
１００ ロボットハンド

Claims (6)

1. 基板を搭載するチャックと、
   前記チャックの位置を検出するレーザー測長系と、
   前記レーザー測長系の検出結果に基づいて、前記チャックを移動して露光時の基板の位置決めを行う位置決め手段とを備えた露光装置であって、
   前記チャックに搭載する前の基板のθ方向の傾きを検出する検出手段を備え、
   前記位置決め手段は、基板を前記チャックに搭載する前に、前記チャックを前記検出手段が検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転し、基板を前記チャックに搭載した後、前記レーザー測長系が前記チャックの位置を検出する前に、前記チャックの回転を元に戻すことを特徴とする露光装置。
2. 前記検出手段は、基板の互いに平行でない複数の縁を検出する複数のセンサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 基板をチャックに搭載し、
   レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出し、
   検出結果に基づいて、チャックを移動して露光時の基板の位置決めを行う露光方法であって、
   基板をチャックに搭載する前に、基板のθ方向の傾きを検出し、チャックを検出した基板の傾き分だけθ方向へ回転し、
   基板をチャックに搭載した後、レーザー測長系を用いてチャックの位置を検出する前に、チャックの回転を元に戻すことを特徴とする露光方法。
4. 基板の互いに平行でない複数の縁を検出して、基板のθ方向の傾きを検出することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
6. 請求項３又は請求項４に記載の露光方法を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。

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