JP2013171088A - Proximity exposure apparatus, method for forming exposure light of proximity exposure apparatus, and method for manufacturing display panel substrate - Google Patents
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Abstract
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、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを用いたプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光形成方法、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。 The present invention relates to a proximity exposure apparatus and a proximity exposure apparatus using a plurality of semiconductor light emitting elements as a light source for generating exposure light and using a fly-eye lens as an optical integrator in manufacturing a display panel substrate such as a liquid crystal display device. The present invention relates to a method for forming exposure light and a method for manufacturing a display panel substrate using them.
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。 Manufacturing of TFT (Thin Film Transistor) substrates, color filter substrates, plasma display panel substrates, organic EL (Electroluminescence) display panel substrates, and the like of liquid crystal display devices used as display panels is performed using photolithography using an exposure apparatus. This is performed by forming a pattern on the substrate by a technique. As an exposure apparatus, a projection method in which a mask pattern is projected onto a substrate using a lens or a mirror, and a minute gap (proximity gap) is provided between the mask and the substrate to transfer the mask pattern to the substrate. There is a proximity method. The proximity method is inferior in pattern resolution performance to the projection method, but the configuration of the irradiation optical system is simple, the processing capability is high, and it is suitable for mass production.
従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が750時間の場合、連続して点灯すると、約1ヶ月に1回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。 Conventionally, a lamp in which high pressure gas is enclosed in a bulb, such as a mercury lamp, a halogen lamp, or a xenon lamp, has been used as a light source for generating exposure light of a proximity exposure apparatus. These lamps have a short life and must be replaced after a predetermined usage time. For example, if the lamp has a lifetime of 750 hours and it is lit continuously, it needs to be replaced about once a month. When the lamp is replaced, the exposure process is interrupted, resulting in a decrease in productivity.
一方、特許文献1には、プロキシミティ露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。
On the other hand,
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、特許文献1に記載されている様に、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズが使用される。フライアイレンズは、複数の単レンズを縦横に配列したレンズアレイである。図12は、フライアイレンズの動作を説明する図である。複数の半導体発光素子42から発生した光を、拡大レンズ43によりそれぞれ拡大して、フライアイレンズ45へ照射する。フライアイレンズ45は、複数の拡大レンズ43により拡大された光を、同じ照射面へ投影して重ね合わせ、照度分布を均一化する。このとき、フライアイレンズ45へ入射する光は、入射角度βが所定の角度より大きいと、フライアイレンズ45の照射面から外れてしまう。
When a plurality of semiconductor light emitting elements are used as a light source for generating exposure light, a fly-eye lens is used as an optical integrator as described in
近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。主に大型の基板の露光に使用されるプロキシミティ露光装置において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、外側の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光の一部は、フライアイレンズへの入射角度が大きくなり、フライアイレンズの照射面から外れて、露光光の形成に利用されないという問題があった。 In recent years, as the size of the substrate is increased with the increase in the screen size of the display panel, a light source with higher illuminance has been required for the exposure light source. In proximity exposure equipment mainly used for exposure of large substrates, when using multiple semiconductor light emitting elements as a light source that generates exposure light, the output of the semiconductor light emitting elements is much smaller than conventional lamps, Several hundred to several thousand semiconductor light emitting elements must be used side by side. In that case, a part of the light generated from the outer semiconductor light emitting element and magnified by the magnifying lens has a larger incident angle to the fly-eye lens, and deviates from the irradiation surface of the fly-eye lens to form exposure light. There was a problem that it was not used.
特許文献1に記載の技術では、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、半導体発光素子から発生した光の内フライアイレンズへ直接照射されない光を、反射部材で反射して、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させることにより、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成している。
In the technique described in
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを使用する場合、各半導体発光素子から発生した光の大部分をフライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させて、各半導体発光素子から発生した光を効率良く利用するためには、各半導体発光素子から発生した光の光軸を、フライアイレンズの入射面の中心へ向ける必要がある。そのため、従来は、各半導体発光素子が搭載されるベース基板の表面を球面に形成して、各半導体発光素子を球面上に配置していた。しかしながら、球面上に配置した各半導体発光素子の取り付け角度を調整して、各半導体発光素子から発生した光の光軸をフライアイレンズの入射面の中心に正確に合わせる作業は、手間が掛かり、数百〜数千個の半導体発光素子の取り付け角度の調整には多大な労力と時間を要していた。 When multiple semiconductor light emitting elements are used as the light source for generating exposure light and a fly-eye lens is used as an optical integrator, most of the light generated from each semiconductor light-emitting element does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens. In order to use the light generated from each semiconductor light emitting element efficiently, the optical axis of the light generated from each semiconductor light emitting element is directed to the center of the incident surface of the fly eye lens. There is a need. Therefore, conventionally, the surface of the base substrate on which each semiconductor light emitting element is mounted is formed into a spherical surface, and each semiconductor light emitting element is arranged on the spherical surface. However, adjusting the mounting angle of each semiconductor light emitting element arranged on the spherical surface and accurately aligning the optical axis of the light generated from each semiconductor light emitting element with the center of the entrance surface of the fly-eye lens takes time and effort. Adjustment of the mounting angle of hundreds to thousands of semiconductor light emitting elements requires a great deal of labor and time.
一方、特許文献1に記載の様に、取り付け角度の異なる複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成すると、各半導体発光素子のベース基板への実装は容易になるが、各基板に搭載した各半導体発光素子から発生した光の光軸がフライアイレンズの入射面の中心へ正確に向かう様に、各基板の取り付け角度を調整する必要がある。また、特許文献1の様な反射部材を用いる場合、反射部材の長さは数メートルに達し、その様に大きな反射部材を歪み無く設置し、また取り付け角度を調整する作業が大変であった。
On the other hand, as described in
本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することである。また、本発明の課題は、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。 It is an object of the present invention to facilitate installation of each semiconductor light emitting element and to efficiently use light from each semiconductor light emitting element when forming exposure light by superimposing light generated from a plurality of semiconductor light emitting elements with a fly-eye lens. It is used to form exposure light with high illuminance. Another object of the present invention is to improve the productivity of a display panel substrate.
本発明のプロキシミティ露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、フライアイレンズとを備え、複数の拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に設けられ、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を備え、ベース基板は、平坦に構成されて、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、ベース基板とフライアイレンズとは、ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置され、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズは、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置されたものである。 The proximity exposure apparatus of the present invention is provided corresponding to each semiconductor light emitting element, a plurality of semiconductor light emitting elements that generate light forming exposure light, a base substrate on which the plurality of semiconductor light emitting elements are mounted, and each semiconductor light emitting element. A proximity exposure apparatus that includes a plurality of magnifying lenses that magnify light generated from a light emitting element and a fly-eye lens, and that forms exposure light by superimposing light magnified by a plurality of magnifying lenses with a fly-eye lens. A concave mirror that is provided in the optical path from the plurality of magnifying lenses to the fly-eye lens, has a parabolic mirror surface, reflects the light magnified by the plurality of magnifying lenses and irradiates the fly-eye lens, The base substrate is configured to be flat, and a plurality of semiconductor light emitting elements are mounted on the same plane, and the base substrate and the fly-eye lens are semiconductors mounted on the base substrate. The distance from the center of the optical element group to the center of the concave mirror and the distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens are equal to the focal length of the concave mirror, and the semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate The center position and the center position of the entrance surface of the fly-eye lens are arranged so as to be symmetric with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror, and the plurality of semiconductor light emitting elements and the plurality of magnifying lenses are separated from each semiconductor light emitting element. The optical axis of the light generated and magnified by the corresponding magnifying lens and reflected by the concave mirror is arranged so that it enters the fly-eye lens within a predetermined angle that does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens. .
また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大し、複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設け、ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置し、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、複数の半導体発光素子から発生して複数の拡大レンズにより拡大した光を、凹面鏡で反射して、フライアイレンズへ照射するものである。 Further, the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention mounts a plurality of semiconductor light emitting elements on a base substrate, generates light for forming exposure light from each semiconductor light emitting element, and corresponds to each semiconductor light emitting element. Proximity exposure in which a plurality of magnifying lenses are provided, the light generated from each semiconductor light emitting element is magnified by the corresponding magnifying lens, and the light magnified by the plurality of magnifying lenses is superimposed on the fly-eye lens to form exposure light An exposure light forming method for an apparatus having a paraboloidal mirror surface in an optical path from a plurality of magnifying lenses to a fly-eye lens, and reflecting light magnified by the plurality of magnifying lenses to a fly-eye lens Provide a concave mirror to irradiate, make the base substrate flat, mount multiple semiconductor light emitting devices on the same plane, and mount the base substrate and fly-eye lens on the base substrate Semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate, and the distance from the center of the semiconductor light emitting element group to the center of the concave mirror and the distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens are equal to the focal length of the concave mirror The center position of the fly-eye lens and the center position of the entrance surface of the fly-eye lens are arranged symmetrically with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror, and a plurality of semiconductor light-emitting elements and a plurality of magnifying lenses are arranged in each semiconductor light-emitting element. The optical axis of the light generated from the lens and magnified by the corresponding magnifying lens and reflected by the concave mirror is arranged so as to be incident on the fly-eye lens within a predetermined angle that does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens. Light generated from the semiconductor light emitting element and enlarged by a plurality of magnifying lenses is reflected by a concave mirror and applied to a fly-eye lens.
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設ける。凹面鏡の鏡面が放物面の場合、凹面鏡の焦点から発生した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、全て平行になる。また、凹面鏡の焦点を通る法線と平行に入射した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、全て焦点に集まる。凹面鏡の焦点を通る法線に対して同じ角度で斜めに入射した光は、凹面鏡の鏡面で反射すると、入射角度に応じて位置の異なる一点に集まり、各点の凹面鏡の中心からの距離は焦点距離と同じである。 A concave mirror is provided in the optical path from the plurality of magnifying lenses to the fly-eye lens, which has a parabolic mirror surface and reflects the light magnified by the plurality of magnifying lenses to irradiate the fly-eye lens. When the mirror surface of the concave mirror is a paraboloid, all the light generated from the focal point of the concave mirror becomes parallel when reflected by the mirror surface of the concave mirror. Further, light incident in parallel with the normal passing through the focal point of the concave mirror is all collected at the focal point when reflected by the mirror surface of the concave mirror. When light incident obliquely at the same angle with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror is reflected by the mirror surface of the concave mirror, it gathers at one point that differs depending on the incident angle, and the distance from the center of the concave mirror at each point is the focal point. Same as distance.
ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載するので、複数の半導体発光素子を同一平面上に同じ取り付け角度で容易に設置することができる。ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置するので、各半導体発光素子から凹面鏡への入射光の光軸が集まる点は、フライアイレンズの入射面の中心に位置する。従って、ベース基板の同一平面上に同じ取り付け角度で設置された各半導体発光素子から発生して、凹面鏡の焦点を通る法線に対して同じ角度で斜めに凹面鏡へ入射した光の光軸は、凹面鏡の放物面の鏡面で反射し、全てフライアイレンズの入射面の中心へ向かう。そして、各光軸の入射角度は、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズの配置により、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内となるので、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射された光の大部分が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置が容易となり、かつ、各半導体発光素子の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。 Since the base substrate is configured to be flat and the plurality of semiconductor light emitting elements are mounted on the same plane, the plurality of semiconductor light emitting elements can be easily installed on the same plane at the same mounting angle. The distance from the center of the semiconductor light-emitting element group mounted on the base substrate to the center of the concave mirror and the distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens are the focal length of the concave mirror. Each semiconductor is arranged so that the center position of the semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate and the center position of the incident surface of the fly-eye lens are symmetrical with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror. The point where the optical axes of the incident light from the light emitting element to the concave mirror gather is located at the center of the incident surface of the fly-eye lens. Therefore, the optical axis of light generated from each semiconductor light emitting element installed at the same mounting angle on the same plane of the base substrate and incident on the concave mirror obliquely at the same angle with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror is It reflects off the paraboloid of the concave mirror and goes all the way to the center of the entrance surface of the fly-eye lens. The incident angle of each optical axis is within a predetermined angle that does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens due to the arrangement of a plurality of semiconductor light emitting elements and a plurality of magnifying lenses. Most of the light that is magnified by the magnifying lens and reflected by the concave mirror enters the fly-eye lens within a predetermined angle that does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens, and is used to form exposure light. Therefore, when the exposure light is formed by superimposing the light generated from a plurality of semiconductor light emitting elements with a fly-eye lens, it is easy to install each semiconductor light emitting element, and the light of each semiconductor light emitting element is used efficiently. The exposure light with high illuminance is formed.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各拡大レンズが、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射するものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、各拡大レンズにより、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射するものである。拡大レンズの倍率を適切に設定することにより、凹面鏡で反射した光がほぼ平行な光線束となるので、凹面鏡で反射した光のほぼ全てが、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、各半導体発光素子の光がさらに効率良く利用されて、さらに照度の高い露光光が形成される。 Further, in the proximity exposure apparatus of the present invention, each magnifying lens expands the light generated from each semiconductor light emitting element and irradiates the concave mirror so that the light reflected by the concave mirror becomes a substantially parallel light beam. It is. In addition, the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention enlarges the light generated from each semiconductor light emitting element by each magnifying lens so that the light reflected by the concave mirror becomes a substantially parallel light bundle. Irradiates the concave mirror. By appropriately setting the magnification of the magnifying lens, the light reflected by the concave mirror becomes a nearly parallel light bundle, so almost all of the light reflected by the concave mirror is within a predetermined angle that does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens. Then, the light enters the fly-eye lens and is used to form exposure light. Therefore, the light of each semiconductor light emitting element is used more efficiently, and exposure light with higher illuminance is formed.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板が複数の平らな基板を組み合わせて構成され、複数の拡大レンズが当該基板毎に構成されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎に構成するものである。フライアイレンズ及び凹面鏡の光学的特性に応じ、ベース基板の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズの光軸を基板毎に容易に調整することができる。 Furthermore, in the proximity exposure apparatus of the present invention, the base substrate is configured by combining a plurality of flat substrates, and a plurality of magnifying lenses are configured for each of the substrates. In the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, a plurality of flat substrates are combined to form a base substrate, and a plurality of magnifying lenses are formed for each substrate. Depending on the optical characteristics of the fly-eye lens and concave mirror, the base substrate can be sized appropriately to achieve the required arrangement of semiconductor light emitting elements, and the optical axis of each magnifying lens can be set for each substrate. It can be adjusted easily.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各半導体発光素子が、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置され、各拡大レンズが、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、各半導体発光素子を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置するものである。複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズが高密度に均等に配置され、光源全体が小型になる。 Furthermore, in the proximity exposure apparatus of the present invention, each semiconductor light emitting element is arranged at the position of each vertex of a plurality of equilateral triangles arranged adjacent to each other without a gap, and each magnifying lens has a cross section perpendicular to the optical axis. They are square and are arranged adjacent to each other with no gaps. Also, in the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, each semiconductor light emitting element is arranged at each vertex position of a plurality of equilateral triangles arranged adjacent to each other without a gap, and perpendicular to the optical axis of each magnifying lens. The cross section is a regular hexagon, and the magnifying lenses are arranged adjacent to each other without a gap. A plurality of semiconductor light emitting elements and a plurality of magnifying lenses are evenly arranged with high density, and the entire light source becomes small.
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いることにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性が向上する。 The method for producing a display panel substrate of the present invention exposes the substrate using any one of the above-described proximity exposure apparatuses, or forms using the exposure light forming method of any one of the above-described proximity exposure apparatuses. The substrate is exposed by irradiating the substrate with the exposed exposure light through a mask. By using the above-described proximity exposure apparatus or the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus, the illuminance of the exposure light is increased, the exposure time is shortened, and the life of the exposure light source is increased. Substrate productivity is improved.
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の半導体発光素子から発生した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。 According to the proximity exposure apparatus and the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, when forming exposure light by superimposing light generated from a plurality of semiconductor light emitting elements with a fly-eye lens, It is easy to install, and the light from each semiconductor light-emitting element can be used efficiently to form exposure light with high illuminance.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、各拡大レンズにより、凹面鏡で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子から発生した光を拡大して凹面鏡へ照射することにより、各半導体発光素子の光をさらに効率良く利用して、さらに照度の高い露光光を形成することができる。 Furthermore, according to the proximity exposure apparatus and the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, each of the semiconductor light-emitting elements is configured so that the light reflected by the concave mirror becomes a substantially parallel light beam by each magnifying lens. By expanding the generated light and irradiating the concave mirror, it is possible to use the light of each semiconductor light emitting element more efficiently and form exposure light with higher illuminance.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎に構成することにより、フライアイレンズ及び凹面鏡の光学的特性に応じ、ベース基板の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズの光軸を基板毎に容易に調整することができる。 Furthermore, according to the proximity exposure apparatus and the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, a plurality of flat substrates are combined to form a base substrate, and a plurality of magnifying lenses are configured for each substrate. According to the optical characteristics of the fly-eye lens and the concave mirror, the size of the base substrate can be appropriately sized to realize the arrangement of the necessary semiconductor light emitting element groups, and the optical axis of each magnifying lens can be set for each substrate. Can be adjusted easily.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、各半導体発光素子を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置することにより、複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを高密度に均等に配置して、光源全体を小型化することができる。 Further, according to the proximity exposure apparatus and the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention, each semiconductor light emitting element is arranged at the position of each vertex of a plurality of equilateral triangles arranged adjacent to each other without gaps, By making the cross section perpendicular to the optical axis of the magnifying lens a regular hexagon and arranging each magnifying lens adjacent to each other without a gap, a plurality of semiconductor light emitting elements and a plurality of magnifying lenses are arranged uniformly at high density, The entire light source can be reduced in size.
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a display panel substrate of the present invention, the illuminance of the exposure light is increased, the exposure time is shortened, and the life of the light source of the exposure light is increased, thereby improving the productivity of the display panel substrate. be able to.
図1は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、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、チャック支持台9、チャック10、マスクホルダ20、及び露光光照射装置30を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、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。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The proximity exposure apparatus includes a base 3, an
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。 Note that the XY directions in the embodiments described below are examples, and the X direction and the Y direction may be interchanged.
図1において、チャック10は、基板1の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク2を保持するマスクホルダ20が設置されている。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。マスクホルダ20に保持されたマスク2の上空には、露光光照射装置30が配置されている。露光時、露光光照射装置30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。
In FIG. 1, the
チャック10は、Xステージ5により、露光位置から離れたロード/アンロード位置へ移動される。ロード/アンロード位置において、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、また基板1がチャック10から搬出される。チャック10への基板1のロード及びチャック10からの基板1のアンロードは、チャック10に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック10の内部に収納されており、チャック10の内部から上昇して、基板1をチャック10にロードする際、基板搬送ロボットから基板1を受け取り、基板1をチャック10からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板1を受け渡す。
The
チャック10は、チャック支持台9を介して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(図1の図面横方向)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(図1の図面奥行き方向)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。チャック支持台9は、θステージ8に搭載され、チャック10を複数箇所で支持する。
The
Xステージ5のX方向への移動及びYステージ7のY方向への移動により、チャック10は、ロード/アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード/アンロード位置において、Xステージ5のX方向への移動、Yステージ7のY方向への移動、及び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のプリアライメントが行われる。露光位置において、Xステージ5のX方向への移動及びYステージ7のY方向への移動により、チャック10に搭載された基板1のXY方向へのステップ移動が行われる。また、図示しないZ−チルト機構により、マスクホルダ20をZ方向(図1の図面上下方向)へ移動及びチルトすることによって、マスク2と基板1とのギャップ合わせが行われる。そして、Xステージ5のX方向への移動、Yステージ7のY方向への移動、及びθステージ8のθ方向への回転により、基板1のアライメントが行われる。
The
なお、本実施の形態では、マスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台9にZ−チルト機構を設けて、チャック10をZ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行ってもよい。
In the present embodiment, the gap between the
露光光照射装置30は、コリメーションレンズ群32、平面鏡33、照度センサー35、及び光源ユニット40を含んで構成されている。後述する光源ユニット40は、基板1の露光を行う時に露光光を発生し、基板1の露光を行わない時は露光光を発生しない。光源ユニット40から発生した露光光は、コリメーションレンズ群32を透過して平行光線束となり、平面鏡33で反射して、マスク2へ照射される。マスク2へ照射された露光光により、マスク2のパターンが基板1へ転写され、基板1の露光が行われる。
The exposure
平面鏡33の裏側近傍には、照度センサー35が配置されている。平面鏡33には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー35は、平面鏡33の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー35の測定結果は、光源ユニット40へ入力される。
An
図2は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の光源ユニットを示す図である。光源ユニット40は、ベース基板41、半導体発光素子42、拡大レンズ43、フライアイレンズ45、制御回路46、冷却部材47、冷却装置48、及び凹面鏡50を含んで構成されている。ベース基板41には、複数の半導体発光素子42が搭載されている。ベース基板41は、制御回路46の制御により、各半導体発光素子42を駆動する。各半導体発光素子42は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路46は、照度センサー35の測定結果に基づき、各半導体発光素子42の駆動を制御する。
FIG. 2 is a view showing a light source unit of the proximity exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. The
なお、図2では、9個の半導体発光素子42が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。
In FIG. 2, nine semiconductor
ベース基板41は、平坦に構成されて、複数の半導体発光素子42を同一平面上に搭載する。ベース基板41を平坦に構成して、複数の半導体発光素子42を同一平面上に搭載するので、複数の半導体発光素子42を同一平面上に同じ取り付け角度で容易に設置することができる。
The
ベース基板41の裏面には、冷却部材47が取り付けられている。冷却部材47は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置48から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子42を冷却する。なお、冷却部材47及び冷却装置48はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。
A cooling
ベース基板41に搭載された各半導体発光素子42に対応して、拡大レンズ43が設けられており、各拡大レンズ43は、各半導体発光素子42から発生した光を拡大する。複数の拡大レンズ43からフライアイレンズ45までの光路内には、放物面の鏡面を有する凹面鏡50が設けられており、凹面鏡50は、複数の拡大レンズ43により拡大された光を反射してフライアイレンズ45へ照射する。フライアイレンズ45は、複数の拡大レンズ43により拡大され凹面鏡で反射した光を重ね合わせて、照度分布が均一な露光光を形成する。このとき、凹面鏡50からフライアイレンズ45へ所定の角度αより大きな入射角度で入射した光は、フライアイレンズ45の照射面から外れ、露光光の形成に利用されない。
A magnifying
図3は、凹面鏡、半導体発光素子及びフライアイレンズの配置を説明する図である。図3(a)において、凹面鏡50の鏡面が放物面であるので、凹面鏡50の焦点Fから発生した光は、凹面鏡50の鏡面で反射すると、全て平行になる。また、凹面鏡50の焦点Fを通る法線MFと平行に入射した光は、凹面鏡50の鏡面で反射すると、全て焦点Fに集まる。図3(b)において、凹面鏡50の焦点Fを通る法線MFに対して同じ角度で斜めに入射した光は、凹面鏡50の鏡面で反射すると、入射角度に応じて位置の異なる一点Pに集まり、点Pの凹面鏡50の中心Mからの距離は焦点距離fと同じである。従って、平行な入射光が、凹面鏡50の放物面の鏡面で反射して集まる点は、図3(b)に破線で示した凹面鏡50の中心Mから半径fの円周上に位置する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of the concave mirror, the semiconductor light emitting element, and the fly-eye lens. In FIG. 3A, since the mirror surface of the
本発明では、ベース基板41とフライアイレンズ45とを、ベース基板41に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡50の中心Mまでの距離及び凹面鏡50の中心Mからフライアイレンズ45の入射面の中心までの距離が、凹面鏡50の焦点距離fに等しくなる様に配置する。従って、図3(c)に示す様に、ベース基板41に搭載した半導体発光素子群の中心と、フライアイレンズ45の入射面の中心とは、破線で示した凹面鏡50の中心Mから半径fの円周上に位置する。さらに、本発明では、ベース基板41とフライアイレンズ45とを、ベース基板41に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズ45の入射面の中心位置とが、凹面鏡50の焦点Fを通る法線MFを挟んで対称となる様に配置する。ベース基板41とフライアイレンズ45とをこの様に配置すると、図3(c)に示す様に、各半導体発光素子42から凹面鏡50への入射光の光軸が集まる点Pは、フライアイレンズ45の入射面の中心に位置する。
In the present invention, the distance between the
図4は、光源ユニットの動作を説明する図である。各半導体発光素子42から凹面鏡50への入射光の光軸が集まる点Pが、フライアイレンズ45の入射面の中心に位置するので、ベース基板41の同一平面上に同じ取り付け角度で設置された各半導体発光素子42から発生して、凹面鏡50の焦点Fを通る法線MFに対して同じ角度で斜めに凹面鏡50へ入射した光の光軸は、図4に示す様に、凹面鏡50の放物面の鏡面で反射し、全てフライアイレンズ45の入射面の中心へ向かう。そこで、本発明では、複数の半導体発光素子42及び複数の拡大レンズ43を、各半導体発光素子42から発生して対応する拡大レンズ43により拡大され、凹面鏡50で反射される光の光軸が、フライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ45の入射面の中心へ入射する様に配置する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the light source unit. The point P where the optical axes of incident light from the respective semiconductor
このとき、複数の半導体発光素子42及び複数の拡大レンズ43の配置に必要な要件は2つあり、その1つは、各半導体発光素子42の光軸と対応する拡大レンズ43の光軸とが一致していることである。そして、もう1つは、図4において、フライアイレンズ45の入射光がフライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度αに対し、凹面鏡50の中心Mからフライアイレンズ45の入射面の中心までの距離L(本発明では凹面鏡50の焦点距離fに等しい)と、半導体発光素子群の中心から端までの距離hとが、
L=h/tanα
の関係を満たすことである。
At this time, there are two requirements necessary for the arrangement of the plurality of semiconductor
L = h / tan α
To satisfy the relationship.
図5は、半導体発光素子間の距離と凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離との関係を説明する図である。凹面鏡50の作用は、凸レンズに置き換えて考えることができるので、図5において、破線で示す凹面鏡50を同じ倍率の凸レンズ50’に置き換えると、Lとhとが上式を満たすときに、各半導体発光素子42から発生して対応する拡大レンズ43により拡大され、凹面鏡50で反射される光の光軸が、フライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ45へ入射することが理解される。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the distance between the semiconductor light emitting elements and the distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens. The action of the
なお、上式において、αは、フライアイレンズ45の光学的特性に応じて定まる値であり、使用するフライアイレンズの種類毎に異なる。また、本発明において、Lは、凹面鏡50の焦点距離fに等しく、凹面鏡50の光学的特性に応じて定まる値となる。従って、本発明では、使用するフライアイレンズの光学的特性に応じ、上式を満たす様に、凹面鏡50の焦点距離fの値と半導体発光素子群の端から端までの距離2hの値とを決定する。上式の関係から、光源全体を小型化して半導体発光素子群の中心から端までの距離hを短くする程、凹面鏡50の中心Mからフライアイレンズ45の入射面の中心までの距離をLを短くして、光源ユニット40を小型化することができる。
In the above equation, α is a value determined according to the optical characteristics of the fly-
図4において、凹面鏡50からフライアイレンズ45への各光軸の入射角度は、上述した2つの要件を満たす複数の半導体発光素子42及び複数の拡大レンズ43の配置により、フライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度α以内となる。そのため、図2において、各半導体発光素子42から発生して対応する拡大レンズ43により拡大され、凹面鏡50で反射された光の大部分が、フライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ45へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子42から発生した光をフライアイレンズ45で重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子42の設置が容易となり、かつ、各半導体発光素子42の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
In FIG. 4, the incident angle of each optical axis from the
さらに、本実施の形態では、図2において、各拡大レンズ43が、凹面鏡50で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子42から発生した光を拡大して凹面鏡50へ照射する。拡大レンズ43の倍率を適切に設定することにより、凹面鏡50で反射した光がほぼ平行な光線束となるので、凹面鏡50で反射した光のほぼ全てが、フライアイレンズ45の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ45へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、各半導体発光素子42の光がさらに効率良く利用されて、さらに照度の高い露光光が形成される。
Further, in the present embodiment, in FIG. 2, each magnifying
図6は、ベース基板の一例を示す図である。本例では、ベース基板41が、複数の平らな基板41aを組み合わせて構成されている。なお、図6では、9枚の基板41aが示されているが、実際のベース基板41は、数十〜数百枚の基板41aを組み合わせて構成されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the base substrate. In this example, the
複数の平らな基板41aを組み合わせてベース基板41を構成すると、フライアイレンズ45及び凹面鏡50の光学的特性に応じ、ベース基板41の寸法を適切な大きさにして、上述した必要な半導体発光素子群の配置を実現することができる。即ち、フライアイレンズ45及び凹面鏡50の光学的特性に応じて決定された、半導体発光素子群の中心から端までの距離hの値を実現することができる。
When the
図7は、基板の一例を示す図である。本例では、各基板41aが、一方向において、ジグソーパズルのピースの様にはまり合う凹凸を持つ形状となっている。但し、実装状態では、各基板41aが隙間無く接触している必要はなく、各基板41a間に数mm程度の適当な隙間があってもよい。各基板41aに搭載された各半導体発光素子42は、破線で示す隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置されている。各半導体発光素子42の縦方向の間隔をdとすると、各半導体発光素子42の横方向の間隔は、
√3×d/2
となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a substrate. In this example, each board |
√3 × d / 2
It becomes.
なお、図7に示した例では、1枚の基板41aに9個の半導体発光素子42が搭載されているが、本発明はこれに限らず、1枚の基板41aに8個以下又は10個以上の半導体発光素子42を搭載してもよい。
In the example shown in FIG. 7, nine semiconductor
図8(a)は拡大レンズの一例の正面図、図8(b)は同側面図である。本例では、複数の拡大レンズ43が、ベース基板41を構成する各基板41aに対応して、基板41a毎に構成されている。複数の平らな基板41aを組み合わせてベース基板41を構成し、複数の拡大レンズ43を当該基板41a毎に構成するので、各拡大レンズ43の光軸を基板41a毎に容易に調整することができる。
FIG. 8A is a front view of an example of a magnifying lens, and FIG. 8B is a side view thereof. In this example, a plurality of magnifying
図8(a)において、各拡大レンズ43は、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されている。図9は、ベース基板及び拡大レンズの正面図である。各半導体発光素子42を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズ43の光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズ43を互いに隣接して隙間無く配置するので、複数の半導体発光素子42及び複数の拡大レンズ43が高密度に均等に配置され、光源全体が小型になる。
In FIG. 8A, each magnifying
また、各半導体発光素子42を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置したとき、図7に示す例の様に、各基板41aを一方向においてジグソーパズルのピースの様にはまり合う凹凸を持つ形状とし、図6に示す様に、各基板41aを一列毎に交互に逆向きで組み合わせると、各基板41aを各列同じ向きに組み合わせて各基板41aの位置を一列毎にずらすよりも、ベース基板41全体の縦方向の寸法を小さくすることができる。
In addition, when each semiconductor
以上説明した実施の形態によれば、複数の半導体発光素子42から発生した光をフライアイレンズ45で重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子42の設置を容易にし、かつ、各半導体発光素子42の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
According to the embodiment described above, when the exposure light is formed by superimposing the light generated from the plurality of semiconductor
さらに、各拡大レンズ43により、凹面鏡50で反射した光がそれぞれほぼ平行な光線束となる様に、各半導体発光素子42から発生した光を拡大して凹面鏡50へ照射することにより、各半導体発光素子42の光をさらに効率良く利用して、さらに照度の高い露光光を形成することができる。
Further, each magnifying
さらに、複数の平らな基板41aを組み合わせてベース基板41を構成し、複数の拡大レンズ43を当該基板41a毎に構成することにより、フライアイレンズ45及び凹面鏡50の光学的特性に応じ、ベース基板41の寸法を適切な大きさにして、必要な半導体発光素子群の配置を実現することができると共に、各拡大レンズ43の光軸を基板41a毎に容易に調整することができる。
Further, the
さらに、各半導体発光素子42を、隣接して隙間無く並んだ複数の正三角形の各頂点の位置に配置し、各拡大レンズ43の光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズ43を互いに隣接して隙間無く配置することにより、複数の半導体発光素子42及び複数の拡大レンズ43を高密度に均等に配置して、光源全体を小型化することができる。
Further, the respective semiconductor
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。 The exposure is performed using the proximity exposure apparatus of the present invention, or the substrate is exposed by irradiating the substrate with exposure light formed using the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention through a mask. As a result, the illuminance of the exposure light is increased, the exposure time is shortened, and the life of the light source of the exposure light is increased, so that the productivity of the display panel substrate can be improved.
例えば、図10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、基板上にTFTアレイが形成される。 For example, FIG. 10 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate of the liquid crystal display device. In the thin film formation step (step 101), a thin film such as a conductor film or an insulator film, which becomes a transparent electrode for driving liquid crystal, is formed on the substrate by sputtering, plasma chemical vapor deposition (CVD), or the like. In the resist coating process (step 102), a photosensitive resin material (photoresist) is applied by a roll coating method or the like to form a photoresist film on the thin film formed in the thin film forming process (step 101). In the exposure step (step 103), the mask pattern is transferred to the photoresist film using a proximity exposure apparatus, a projection exposure apparatus, or the like. In the development step (step 104), a developer is supplied onto the photoresist film by a shower development method or the like to remove unnecessary portions of the photoresist film. In the etching process (step 105), a portion of the thin film formed in the thin film formation process (step 101) that is not masked by the photoresist film is removed by wet etching. In the peeling step (step 106), the photoresist film that has finished the role of the mask in the etching step (step 105) is peeled off with a peeling solution. Before or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary. These steps are repeated several times to form a TFT array on the substrate.
また、図11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、顔料分散法、印刷法、電着法等により、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。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the color filter substrate of the liquid crystal display device. In the black matrix forming step (step 201), a black matrix is formed on the substrate by processing such as resist coating, exposure, development, etching, and peeling. In the colored pattern forming step (step 202), a colored pattern is formed on the substrate by a dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or the like. This process is repeated for the R, G, and B coloring patterns. In the protective film forming step (step 203), a protective film is formed on the colored pattern, and in the transparent electrode film forming step (step 204), a transparent electrode film is formed on the protective film. Before, during or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary.
図10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11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、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を適用することができる。 In the TFT substrate manufacturing process shown in FIG. 10, in the exposure process (step 103), in the color filter substrate manufacturing process shown in FIG. 11, in the black matrix forming process (step 201) and the colored pattern forming process (step 202). In this exposure process, the proximity exposure apparatus or the exposure light forming method of the proximity exposure apparatus of the present invention can be applied.
1 基板
2 マスク
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
9 チャック支持台
10 チャック
20 マスクホルダ
30 露光光照射装置
32 コリメーションレンズ群
33 平面鏡
35 照度センサー
40 光源ユニット
41 ベース基板
41a 基板
42 半導体発光素子
43 拡大レンズ
45 フライアイレンズ
46 制御回路
47 冷却部材
48 冷却装置
50 凹面鏡
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、
各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、
フライアイレンズとを備え、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光を前記フライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、
前記複数の拡大レンズから前記フライアイレンズまでの光路内に設けられ、放物面の鏡面を有し、前記複数の拡大レンズにより拡大された光を反射して前記フライアイレンズへ照射する凹面鏡を備え、
前記ベース基板は、平坦に構成されて、前記複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、
前記ベース基板と前記フライアイレンズとは、前記ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心から前記凹面鏡の中心までの距離及び前記凹面鏡の中心から前記フライアイレンズの入射面の中心までの距離が、前記凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、前記ベース基板に搭載された半導体発光素子群の中心位置と前記フライアイレンズの入射面の中心位置とが、前記凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置され、
前記複数の半導体発光素子及び前記複数の拡大レンズは、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、前記凹面鏡で反射される光の光軸が、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置されたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。 A plurality of semiconductor light emitting elements that generate light that forms exposure light; and
A base substrate on which the plurality of semiconductor light emitting elements are mounted;
A plurality of magnifying lenses that are provided corresponding to each semiconductor light emitting element and that magnify light generated from each semiconductor light emitting element,
With a fly-eye lens,
A proximity exposure apparatus that forms exposure light by superimposing light expanded by the plurality of magnifying lenses on the fly-eye lens,
A concave mirror that is provided in an optical path from the plurality of magnifying lenses to the fly-eye lens, has a parabolic mirror surface, and reflects the light magnified by the plurality of magnifying lenses to irradiate the fly-eye lens; Prepared,
The base substrate is configured to be flat, and the plurality of semiconductor light emitting elements are mounted on the same plane,
The base substrate and the fly-eye lens are a distance from the center of the semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate to the center of the concave mirror and a distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens. Is equal to the focal length of the concave mirror, and the center position of the semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate and the center position of the entrance surface of the fly-eye lens sandwich a normal passing through the focal point of the concave mirror. Arranged so as to be symmetrical,
The plurality of semiconductor light emitting elements and the plurality of magnifying lenses are generated from each semiconductor light emitting element and enlarged by a corresponding magnifying lens, and an optical axis of light reflected by the concave mirror is from an irradiation surface of the fly-eye lens. A proximity exposure apparatus arranged so as to be incident on the fly-eye lens within a predetermined angle that does not deviate.
各拡大レンズは、光軸に垂直な断面が正六角形で、互いに隣接して隙間無く配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。 Each semiconductor light emitting element is arranged at the position of each vertex of a plurality of equilateral triangles arranged adjacent to each other without a gap,
4. The proximity exposure apparatus according to claim 1, wherein each of the magnifying lenses has a regular hexagonal cross section perpendicular to the optical axis and is disposed adjacent to each other without a gap. 5.
各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大し、
複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路内に、放物面の鏡面を有し、複数の拡大レンズにより拡大された光を反射してフライアイレンズへ照射する凹面鏡を設け、
ベース基板を平坦に構成して、複数の半導体発光素子を同一平面上に搭載し、
ベース基板とフライアイレンズとを、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心から凹面鏡の中心までの距離及び凹面鏡の中心からフライアイレンズの入射面の中心までの距離が、凹面鏡の焦点距離に等しく、かつ、ベース基板に搭載した半導体発光素子群の中心位置とフライアイレンズの入射面の中心位置とが、凹面鏡の焦点を通る法線を挟んで対称となる様に配置し、
複数の半導体発光素子及び複数の拡大レンズを、各半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大され、凹面鏡で反射される光の光軸が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、
複数の半導体発光素子から発生して複数の拡大レンズにより拡大した光を、凹面鏡で反射して、フライアイレンズへ照射することを特徴とするプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。 A plurality of semiconductor light emitting elements are mounted on a base substrate, and light forming exposure light is generated from each semiconductor light emitting element,
A plurality of magnifying lenses are provided corresponding to each semiconductor light emitting element, and the light generated from each semiconductor light emitting element is magnified by the corresponding magnifying lens,
An exposure light forming method of a proximity exposure apparatus that forms exposure light by overlapping light expanded by a plurality of magnifying lenses with a fly-eye lens,
In the optical path from the plurality of magnifying lenses to the fly-eye lens, a concave mirror that has a paraboloidal mirror surface, reflects the light magnified by the plurality of magnifying lenses and irradiates the fly-eye lens,
A base substrate is configured flat, and a plurality of semiconductor light emitting elements are mounted on the same plane,
The distance from the center of the semiconductor light-emitting element group mounted on the base substrate to the center of the concave mirror and the distance from the center of the concave mirror to the center of the entrance surface of the fly-eye lens are the focal length of the concave mirror. Equally, the center position of the semiconductor light emitting element group mounted on the base substrate and the center position of the incident surface of the fly-eye lens are arranged so as to be symmetric with respect to the normal passing through the focal point of the concave mirror,
A plurality of semiconductor light emitting elements and a plurality of magnifying lenses are generated from each semiconductor light emitting element and magnified by a corresponding magnifying lens, and the optical axis of the light reflected by the concave mirror does not deviate from the irradiation surface of the fly-eye lens. Arranged to enter the fly-eye lens within an angle,
An exposure light forming method for a proximity exposure apparatus, wherein light generated from a plurality of semiconductor light emitting elements and magnified by a plurality of magnifying lenses is reflected by a concave mirror and irradiated to a fly-eye lens.
各拡大レンズの光軸に垂直な断面を正六角形にして、各拡大レンズを互いに隣接して隙間無く配置することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。 Each semiconductor light emitting element is arranged at the position of each vertex of a plurality of equilateral triangles arranged adjacent to each other without gaps,
The proximity according to any one of claims 5 to 7, wherein a cross section perpendicular to the optical axis of each magnifying lens is a regular hexagon, and each magnifying lens is arranged adjacent to each other without a gap. Exposure light forming method of exposure apparatus.
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