JP2011007975A - 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】光ビームにより基板を走査して、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光する。
【解決手段】チャック１０に位置検出用マークを設け、チャック１０の位置を検出しながら、ステージによりチャック１０を移動して、各画像取得装置５１によりチャック１０の位置検出用マークの画像を取得し、検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マークの位置から、各画像取得装置５１の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置５１の位置ずれを修正する。各画像取得装置５１により基板１の下地パターンの位置検出用マークの画像を取得し、画像処理装置５０が検出した基板１の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャック１０を移動して、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１を走査する前の基板１の位置決めを行う。
【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、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置、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係り、特に下地パターンが形成された基板上に新たなパターンを露光するのに好適な露光装置、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、従来、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った。

近年、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の表示用パネル基板に対応することができる。この様な露光装置として、例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載のものがある。

特開２００３−３３２２２１号公報 特開２００５−３５３９２７号公報 特開２００７−２１９０１１号公報

例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造において、基板上に形成されたブラックマトリクスの上に着色パターンを露光する際の様に、下地パターンが形成された基板上に新たなパターンを露光する場合、新たに露光するパターンが下地パターンからずれない様に、基板の位置決めを精度良く行う必要がある。従来、主に大型の基板の露光に用いられるプロキシミティ方式では、マスク及び基板の下地パターンに複数のアライメントマークをそれぞれ設け、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置によりマスク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置ずれを検出して、マスクと基板との位置合わせを行っていた。アライメントマークの位置は基板の大きさ及び種類によって異なり、アライメントマークの画像を取得する画像取得装置は、アライメントマークの位置に応じて移動される。基板の下地パターンのアライメントマークの位置は、下地パターンを形成したときの露光条件によりばらつきが発生するので、画像取得装置の位置は、マスクのアライメントマークの位置を基準に決定される。

一方、基板にパターンを直接描画する方式では、マスクを使用しないので、画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、基板の下地パターンのアライメントマークの位置に応じて、光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行う必要がある。しかしながら、プロキシミティ方式と異なり、画像取得装置の位置の基準と成るマスクのアライメントマークが存在しないため、画像取得装置の位置ずれが起こり、基板の下地パターンのアライメントマークの位置を精度良く検出することができなかった。そのため、下地パターンの位置に応じて基板の位置決めを精度良く行うことができず、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができなかった。

本発明の課題は、光ビームにより基板を走査して、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を製造することである。

本発明の露光装置は、下地パターンが形成され、下地パターンの上にフォトレジストが塗布された基板を搭載するチャックと、チャックを移動するステージと、チャックに搭載された基板へ光ビームを照射する光ビーム照射装置とを備え、ステージによりチャックを移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、下地パターンが形成された基板上にパターンを描画する露光装置であって、基板の下地パターンに設けられた複数の位置検出用マークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、位置検出用マークの位置を検出する画像処理装置と、各画像取得装置を移動する複数の移動機構と、チャックの位置を検出する位置検出手段と、チャックに設けられた位置検出用マークと、ステージ及び複数の移動機構を制御する制御手段とを備え、制御手段が、ステージによりチャックを移動して、各画像取得装置によりチャックの位置検出用マークの画像を取得させ、位置検出手段が検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正し、各画像取得装置が基板の下地パターンの位置検出用マークの画像を取得したとき、画像処理装置が検出した基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャックを移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うものである。

また、本発明の露光方法は、下地パターンが形成され、下地パターンの上にフォトレジストが塗布された基板をチャックに搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、下地パターンが形成された基板上にパターンを描画する露光方法であって、基板の下地パターンに設けられた複数の位置検出用マークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、位置検出用マークの位置を検出する画像処理装置と、各画像取得装置を移動する複数の移動機構とを設け、チャックに位置検出用マークを設け、チャックの位置を検出しながら、ステージによりチャックを移動して、各画像取得装置によりチャックの位置検出用マークの画像を取得し、検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正し、各画像取得装置により基板の下地パターンの位置検出用マークの画像を取得し、画像処理装置が検出した基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャックを移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うものである。

チャックに位置検出用マークを設け、チャックの位置を検出しながら、ステージによりチャックを移動して、各画像取得装置によりチャックの位置検出用マークの画像を取得し、検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正するので、位置ずれの無い各画像取得装置を用いて、基板の下地パターンの位置検出用マークの位置が精度良く検出される。そして、基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャックを移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うので、下地パターンの位置に応じて基板の位置決めが精度良く行われ、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光される。

さらに、本発明の露光装置は、位置検出手段が、レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられたミラーと、光源からのレーザー光とミラーにより反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを含むレーザー測長系を有するものである。また、本発明の露光方法は、レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられたミラーと、光源からのレーザー光とミラーにより反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを含むレーザー測長系を用いて、チャックの位置を検出するものである。レーザー測長系を用いてチャックの位置が精度良く検出されるので、検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれが精度良く検出され、各画像取得装置の位置ずれが正確に修正される。

さらに、本発明の露光装置は、チャックの位置検出用マークが、基板の下地パターンの位置検出用マークと同じ高さに設けられたものである。また、本発明の露光方法は、チャックの位置検出用マークを、基板の下地パターンの位置検出用マークと同じ高さに設けるものである。各画像取得装置の焦点を移動することなく、チャックの位置検出用マークの画像が短時間で取得され、各画像取得装置の位置ずれが短時間で修正される。

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、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光されるので、高品質な表示用パネル基板が製造される。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックに位置検出用マークを設け、チャックの位置を検出しながら、ステージによりチャックを移動して、各画像取得装置によりチャックの位置検出用マークの画像を取得し、検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正することにより、位置ずれの無い各画像取得装置を用いて、基板の下地パターンの位置検出用マークの位置を精度良く検出することができる。そして、基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャックを移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うことにより、下地パターンの位置に応じて基板の位置決めを精度良く行うことができ、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられたミラーと、光源からのレーザー光とミラーにより反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを含むレーザー測長系を用いて、チャックの位置を検出することにより、チャックの位置を精度良く検出することができるので、検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを精度良く検出して、各画像取得装置の位置ずれを正確に修正することができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックの位置検出用マークを、基板の下地パターンの位置検出用マークと同じ高さに設けることにより、各画像取得装置の焦点を移動することなく、チャックの位置検出用マークの画像を短時間で取得して、各画像取得装置の位置ずれを短時間で修正することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

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側面図である。 本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。 光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。 レーザー測長系の動作を説明する図である。 基板の位置検出用マークを示す図である。 受け渡し位置にあるチャックの上面図である。 受け渡し位置にあるチャックの側面図である。 図９（ａ）はカメラユニット移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。 カメラユニットの位置ずれを検出する動作を説明する図である。 カメラユニットの位置ずれを検出する動作を説明する図である。 カメラユニットの位置ずれを検出する動作を説明する図である。 カメラユニットの位置ずれを検出する動作を説明する図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 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。

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側面図、図３は本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置４０、画像処理装置５０、カメラユニット５１、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図１では、カメラユニット移動機構が省略されている。また、図２及び図３では、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

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、図示しない基板搬送ロボットにより基板１がチャック１０へ搬入され、また図示しない基板搬送ロボットにより基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には下地パターンが形成され、下地パターンの上にはフォトレジストが塗布されている。

基板１の露光を行う露光位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、８つの光ビーム照射装置２０を用いた露光装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、７つ以下又は９つ以上の光ビーム照射装置を用いてもよい。

図４は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置２０は、光ファイバー２２、レンズ２３、ミラー２４、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２５、投影レンズ２６、及びＤＭＤ駆動回路２７を含んで構成されている。光ファイバー２２は、レーザー光源ユニット２１から発生された紫外光の光ビームを、光ビーム照射装置２０内へ導入する。光ファイバー２２から射出された光ビームは、レンズ２３及びミラー２４を介して、ＤＭＤ２５へ照射される。ＤＭＤ２５は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、投影レンズ２６を含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。

図２及び図３において、チャック１０は、θステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。

θステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動される。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームが、基板１をＸ方向へ走査する。また、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームによる基板１の走査領域が、Ｙ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。

図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。

図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。

図５は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図５においては、図１に示したゲート１１、光ビーム照射装置２０、画像処理装置５０、及びカメラユニット５１が省略されている。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４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。バーミラー４３は、チャック１０のＹ方向の一側面に取り付けられている。また、バーミラー４５は、チャック１０のＸ方向の一側面に取り付けられている。

レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３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、Ｙ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４２の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置及び回転を検出する。

一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５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４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４４の測定結果から、チャック１０のＹ方向の位置を検出する。

図６は、基板の位置検出用マークを示す図である。基板１の表面には、下地パターンが形成され、下地パターンには、基板１の位置及び回転を検出するための位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａが４箇所に設けられている。位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置は、基板１の大きさ及び種類によって異なる。

図７は、受け渡し位置にあるチャックの上面図である。また、図８は、受け渡し位置にあるチャックの側面図である。図７及び図８に示す様に、受け渡し位置にあるチャック１０の上空には、４つのカメラユニット５１が設置されている。各カメラユニット５１は、基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置に応じて、図示しないカメラユニット移動機構により、位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの真上の所定の位置へそれぞれ移動される。

図９（ａ）はカメラユニット移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。カメラユニット移動機構は、Ｙガイド５４、Ｙステージ５５、Ｘガイド５６、Ｘステージ５７、リブ５８，５９，９３、モータ８１，８６，９６、軸継手８２，８７，９７、軸受８３，８８，９８、ボールねじ８４ａ，８９ａ，９９ａ、ナット８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ、Ｚベース９０、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、取り付けベース９４、及びモータ台９５を含んで構成されている。

受け渡し位置の上空には、カメラユニット移動機構が設置されるトップフレーム５３が設けられており、トップフレーム５３には、開口５３ａが形成されている。トップフレーム５３の上面には、Ｙガイド５４が設けられており、Ｙガイド５４には、Ｙステージ５５が搭載されている。また、トップフレーム５３の上面には、モータ８１が設置されており、モータ８１は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８１の回転軸は、軸継手８２によりボールねじ８４ａに接続されており、ボールねじ８４ａは、軸受８３により回転可能に支持されている。Ｙステージ５５の下面には、ボールねじ８４ａにより移動されるナット８４ｂが取り付けられており、Ｙステージ５５は、モータ８１の回転により、Ｙガイド５４に沿ってＹ方向へ移動される。

Ｙステージ５５の上面には、Ｘガイド５６が設けられており、Ｘガイド５６には、Ｘステージ５７が搭載されている。また、Ｙステージ５５の上面には、モータ８６が設置されており、モータ８６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８６の回転軸は、軸継手８７によりボールねじ８９ａに接続されており、ボールねじ８９ａは、軸受８８により回転可能に支持されている。Ｘステージ５７の下面には、ボールねじ８９ａにより移動されるナット８９ｂが取り付けられており、Ｘステージ５７は、モータ８６の回転により、Ｘガイド５６に沿ってＸ方向へ移動される。Ｘステージ５７の側面には、リブ５８，５９により、Ｚベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、トップフレーム５３の開口５３ａ内に挿入されている。

Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６が設置されており、モータ９６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６の回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６の回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５１が取り付けられている。カメラユニット５１は、ＣＣＤカメラ５１ａと、レンズ５１ｂとを含んで構成されている。

Ｘステージ５７のＸ方向への移動及びＹステージ５５のＹ方向への移動により、カメラユニット５１はＸＹ方向へ移動される。図１の主制御装置７０は、基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置に応じ、モータ８１，８６を制御して、各カメラユニット５１を所定の位置へそれぞれ移動する。また、Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５１はＺ方向へ移動される。主制御装置７０は、基板１の厚さに応じ、モータ９６を制御して、各カメラユニット５１の焦点が基板１の表面に合う様に、各カメラユニット５１をＺ方向へそれぞれ移動する。

以下、本実施の形態による露光装置の動作を説明する。基板１の露光を開始する前、主制御装置７０は、各カメラユニット５１の位置ずれを検出して、各カメラユニット移動機構により各カメラユニット５１の位置ずれを修正する。図７において、チャック１０の表面には、カメラユニット５１の位置ずれを検出するための位置検出用マーク１０ａが設けられている。位置検出用マーク１０ａは、基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａと同じ高さに設けられている。

図１０〜図１３は、カメラユニットの位置ずれを検出する動作を説明する図である。主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０の検出結果に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動し、図１０〜図１３に示す様に、チャック１０に設けられた位置検出用マーク１０ａを、順番に、各カメラユニット５１の真下に位置させる。各カメラユニット５１は、チャック１０の位置検出用マーク１０ａの画像を取得し、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０は、各カメラユニット５１が出力した画像信号を処理し、予め登録した画像と各カメラユニット５１により取得した画像とを比較して、チャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置を検出する。

このとき、各カメラユニット５１が所定の位置にあれば、レーザー測長系制御装置４０により検出したチャック１０の位置と、画像処理装置５０により検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置とは、一定の相関関係にある。しかしながら、各カメラユニット５１が所定の位置からずれると、画像処理装置５０により検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置には、各カメラユニット５１の位置ずれによる誤差が含まれ、両者の相関関係が崩れる。主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０が検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置から、各カメラユニット５１の位置ずれを検出する。そして、主制御装置７０は、検出した各カメラユニット５１の位置ずれに基づき、モータ８１，８６を制御して、各カメラユニット移動機構により各カメラユニット５１の位置ずれを修正する。

レーザー測長系を用いてチャック１０の位置が精度良く検出されるので、検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置から、各カメラユニット５１の位置ずれが精度良く検出され、各カメラユニット５１の位置ずれが正確に修正される。また、チャック１０の位置検出用マーク１０ａを、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａと同じ高さに設けるので、各カメラユニット５１の焦点を移動することなく、チャック１０の位置検出用マーク１０ａの画像が短時間で取得され、各カメラユニット５１の位置ずれが短時間で修正される。

図１において、基板１の露光を行う際、各カメラユニット５１は、受け渡し位置にある基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの画像を取得し、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０は、各カメラユニット５１が出力した画像信号を処理し、予め登録した画像と各カメラユニット５１により取得した画像とを比較して、基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置を検出する。主制御装置７０は、画像処理装置５０が検出した基板１の位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置から、チャック１０に搭載された基板１の下地パターンの位置及び回転を検出する。主制御装置７０は、検出した基板１の下地パターンの位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、基板１の下地パターンの中心点が露光を開始する前の所定の位置へ来る様に、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を露光位置へ移動させる。また、主制御装置７０は、検出した基板１の下地パターンの回転に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、基板１の下地パターンの直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に、θステージ８をθ方向へ回転させる。

チャック１０に位置検出用マーク１０ａを設け、チャック１０の位置を検出しながら、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、各カメラユニット５１によりチャック１０の位置検出用マーク１０ａの画像を取得し、検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置から、各カメラユニット５１の位置ずれを検出して、各カメラユニット移動機構により各カメラユニット５１の位置ずれを修正するので、位置ずれの無い各カメラユニット５１を用いて、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置が精度良く検出される。そして、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置に応じて、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１を走査する前の基板１の位置決めを行うので、下地パターンの位置に応じて基板１の位置決めが精度良く行われ、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光される。

図１において、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部を有する。図１４は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部７１は、メモリ７２、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、及び座標決定部７５を含んで構成されている。メモリ７２は、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶している。

バンド幅設定部７３は、メモリ７２から読み出す描画データのＹ座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームのＹ方向のバンド幅を設定する。

レーザー測長系制御装置４０は、露光位置における基板１の露光を開始する前のチャック１０のＸＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部７４は、レーザー測長系制御装置４０が検出したチャック１０のＸＹ方向の位置から、基板１の露光を開始する前のチャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。図１において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１の走査を行う際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基板１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。図１４において、中心点座標決定部７４は、エンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量及びＹステージ７のＹ方向への移動量を検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。

座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。メモリ７２は、座標決定部７５が決定したＸＹ座標をアドレスとして入力し、入力したＸＹ座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ出力する。

図１５〜図１８は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１５〜図１８は、８つの光ビーム照射装置２０からの８本の光ビームにより、基板１のＸ方向の走査を４回行って、基板１全体を走査する例を示している。図１５〜図１８においては、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａが破線で示されている。各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームは、Ｙ方向にバンド幅Ｗを有し、Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、基板１を矢印で示す方向へ走査する。

図１５は、１回目の走査を示し、Ｘ方向への１回目の走査により、図１５に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。１回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基板１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１６は、２回目の走査を示し、Ｘ方向への２回目の走査により、図１６に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。２回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基板１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１７は、３回目の走査を示し、Ｘ方向への３回目の走査により、図１７に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。３回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基板１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１８は、４回目の走査を示し、Ｘ方向への４回目の走査により、図１８に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基板１全体の走査が終了する。

複数の光ビーム照射装置２０からの複数の光ビームにより基板１の走査を並行して行うことにより、基板１全体の走査に掛かる時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。また、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査を、長方形の基板１の長辺方向へ行うことにより、走査回数を少なくすることができ、また走査領域の変更に要する時間の合計も短くすることができるので、タクトタイムを短縮することができる。

なお、図１５〜図１８では、基板１のＸ方向の走査を４回行って、基板１全体を走査する例を示したが、走査の回数はこれに限らず、基板１のＸ方向の走査を３回以下又は５回以上行って、基板１全体を走査してもよい。

以上説明した実施の形態によれば、チャック１０に位置検出用マーク１０ａを設け、チャック１０の位置を検出しながら、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、各カメラユニット５１によりチャック１０の位置検出用マーク１０ａの画像を取得し、検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置から、各カメラユニット５１の位置ずれを検出して、各カメラユニット移動機構により各カメラユニット５１の位置ずれを修正することにより、位置ずれの無い各カメラユニット５１を用いて、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置を精度良く検出することができる。そして、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａの位置に応じて、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１を走査する前の基板１の位置決めを行うことにより、下地パターンの位置に応じて基板１の位置決めを精度良く行うことができ、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができる。

さらに、レーザー光を発生するレーザー光源４１と、チャック１０に取り付けられたバーミラー４３，４５と、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３，４５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干渉計４２，４４とを含むレーザー測長系を用いて、チャック１０の位置を検出することにより、チャック１０の位置を精度良く検出することができるので、検出したチャック１０の位置及び画像処理装置５０が検出したチャック１０の位置検出用マーク１０ａの位置から、各カメラユニット５１の位置ずれを精度良く検出して、各カメラユニット５１の位置ずれを正確に修正することができる。

さらに、チャック１０の位置検出用マーク１０ａを、基板１の下地パターンの位置検出用マーク（アライメントマーク）１ａと同じ高さに設けることにより、各カメラユニット５１の焦点を移動することなく、チャック１０の位置検出用マーク１０ａの画像を短時間で取得して、各カメラユニット５１の位置ずれを短時間で修正することができる。

本発明は、プロキシミティ方式による露光で下地パターンが形成された基板に限らず、パターンを直接描画する方式で下地パターンが形成された基板にも適用することができる。

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、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

例えば、図１９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、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、露光装置を用いて、フォトレジスト膜にパターンを形成する。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、基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図２０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、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、染色法や顔料分散法等により、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１９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２０に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、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。

１ 基板
１ａ 位置検出用マーク（アライメントマーク）
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
１０ チャック
１０ａ 位置検出用マーク
１１ ゲート
２０ 光ビーム照射装置
２０ａ ヘッド部
２１ レーザー光源ユニット
２２ 光ファイバー
２３ レンズ
２４ ミラー
２５ ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
２６ 投影レンズ
２７ ＤＭＤ駆動回路
３１，３３ リニアスケール
３２，３４ エンコーダ
４０ レーザー測長系制御装置
４１ レーザー光源
４２，４４ レーザー干渉計
４３，４５ バーミラー
５０ 画像処理装置
５１ カメラユニット
５１ａ ＣＣＤカメラ
５１ｂ レンズ
５３ トップフレーム
５４ Ｙガイド
５５ Ｙステージ
５６ Ｘガイド
５７ Ｘステージ
５８，５９ リブ
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置
７１ 描画制御部
７２ メモリ
７３ バンド幅設定部
７４ 中心点座標決定部
７５ 座標決定部
８１，８６，９６ モータ
８２，８７，９７ 軸継手
８３，８８，９８ 軸受
８４ａ，８９ａ，９９ａ ボールねじ
８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ ナット
９０ Ｚベース
９１ Ｚガイド
９２ Ｚステージ
９３ リブ
９４ 取り付けベース
９５ モータ台

Claims (8)

1. 下地パターンが形成され、下地パターンの上にフォトレジストが塗布された基板を搭載するチャックと、
   前記チャックを移動するステージと、
   前記チャックに搭載された基板へ光ビームを照射する光ビーム照射装置とを備え、
   前記ステージにより前記チャックを移動しながら、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、下地パターンが形成された基板上にパターンを描画する露光装置であって、
   基板の下地パターンに設けられた複数の位置検出用マークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、
   各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、位置検出用マークの位置を検出する画像処理装置と、
   各画像取得装置を移動する複数の移動機構と、
   前記チャックの位置を検出する位置検出手段と、
   前記チャックに設けられた位置検出用マークと、
   前記ステージ及び前記複数の移動機構を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ステージにより前記チャックを移動して、各画像取得装置により前記チャックの位置検出用マークの画像を取得させ、前記位置検出手段が検出した前記チャックの位置及び前記画像処理装置が検出した前記チャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正し、各画像取得装置が基板の下地パターンの位置検出用マークの画像を取得したとき、前記画像処理装置が検出した基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、前記ステージにより前記チャックを移動して、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うことを特徴とする露光装置。
2. 前記位置検出手段は、レーザー光を発生する光源と、前記チャックに取り付けられたミラーと、光源からのレーザー光とミラーにより反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを含むレーザー測長系を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記チャックの位置検出用マークは、基板の下地パターンの位置検出用マークと同じ高さに設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 下地パターンが形成され、下地パターンの上にフォトレジストが塗布された基板をチャックに搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、下地パターンが形成された基板上にパターンを描画する露光方法であって、
   基板の下地パターンに設けられた複数の位置検出用マークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、位置検出用マークの位置を検出する画像処理装置と、各画像取得装置を移動する複数の移動機構とを設け、
   チャックに位置検出用マークを設け、
   チャックの位置を検出しながら、ステージによりチャックを移動して、各画像取得装置によりチャックの位置検出用マークの画像を取得し、
   検出したチャックの位置及び画像処理装置が検出したチャックの位置検出用マークの位置から、各画像取得装置の位置ずれを検出して、各移動機構により各画像取得装置の位置ずれを修正し、
   各画像取得装置により基板の下地パターンの位置検出用マークの画像を取得し、画像処理装置が検出した基板の下地パターンの位置検出用マークの位置に応じて、ステージによりチャックを移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査する前の基板の位置決めを行うことを特徴とする露光方法。
5. レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられたミラーと、光源からのレーザー光とミラーにより反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを含むレーザー測長系を用いて、チャックの位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. チャックの位置検出用マークを、基板の下地パターンの位置検出用マークと同じ高さに設けることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の露光方法。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項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。
8. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項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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