JP2013205613A - 近接露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成された透明電極パターンとマスクに形成されたパターンの高精度な位置決めが可能となり、高精細にカラーフィルタ付電極基板を製造することが出来る近接露光装置を提供することにある。
【解決手段】基板Ｗ上に透明導電性被膜よりなるアライメントマーク２を形成し、前記アライメントマーク２を形成する透明導電性被膜部分を還元して着色し、透明電極パターン１を有する基板上にレジスト層３を設け、次に前記アライメントマーク２を利用して、前記マスクに備えられたアライメントマーク２と位置合わせをすることによって、前記基板Ｗに形成された透明電極パターン１とマスクに形成されたパターン５の位置決めをすることを特徴とする近接露光装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の露光転写に好適な近接露光装置に関する。

近年、フラットパネルディスプレイ装置には、画素の開口率の向上のため、カラーフィルタ等においても高精細が要求されてきている。高精細を得る露光装置として、フラットパネルディスプレイを構成する電極基板はガラス等の透明な基板に透明電極パターンが設けられ、且つ透明電極パターン上にカラーフィルタが設けられているもので、この電極基板は透明電極パターンに対し位置決めを行い、カラーフィルタを形成して製造しなければならない。

従来、この透明電極パターンとカラーフィルタ電極付基板の位置出しを透明電極パターンと同一工程で製造された透明導電性材料よりなるアライメントマークを利用して行っていた。

特開昭６３−１６５８９４号公報

しかしながら、前記のようにして透明電極パターンに対するカラーフィルタの位置出しを行なう場合、透明電極パターンがレジストにより被覆されているときは、被覆されていないときに比して、透明電極パターンの輪郭（エッジ）の視認容易性はるかに劣ることが正確な位置の位置合わせを困難化し、それに加え、レーザー光、或いはＣＣＤカメラ等による自動位置合わせ機構をカラーフィルタ付電極基板の製造過程に適用することも困難化している。

一方、近年、フラットパネルディスプレイにおいて、表示画像の精細化の要求から、表示電極が益々微細化し、それに伴い、透明電極パターンとカラーフィルタのパターンの位置合わせがより難しくなってきており、従来法では高精細なフラットパネルディスプレイの電極基板の製造は実用上限界がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は基板に形成された透明電極パターンとマスクに形成されたパターンの高精度な位置決めが可能となり、高精細にカラーフィルタ付電極基板を製造することが出来る近接露光装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 基板を保持する基板保持部と、
前記基板と対向するように、マスクを保持するマスク保持部と、
前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系に設けられた複数の光源部と、を有し、前記基板と前記マスクとを所定のギャップに近接させた状態で、前記複数の光源部からの光を、前記マスクを介して前記基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に転写する近接露光装置であって、
前記基板上に透明導電性被膜よりなるアライメントマークを形成し、前記アライメントマークを形成する透明導電性被膜部分を還元して着色し、透明電極パターンを有する基板上にレジスト層を設け、次に前記アライメントマークを利用して、前記マスクに備えられたアライメントマークと位置合わせをすることによって、前記基板に形成された透明電極パターンとマスクに形成されたパターンの位置決めをすることを特徴とする近接露光装置。
（２） 前記複数の光源部のうち少なくとも１つにフィルタを設けることを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 前記複数の光源部がＬＥＤ、または、ハロゲンのうち少なくとも１つであることを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。

以上詳記した通り、本発明の近接露光装置によれば、高精度に基板に形成された透明電極パターンとマスクに形成されたパターンの位置決めが可能となり、高精細にカラーフィルタ付電極基板を製造することが出来ることを特徴とする近接露光装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る近接露光装置を説明するための一部分解斜視図であ る。 図１に示す近接露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 本発明の実施形態における基板上の構成を示した図である。 本発明の実施形態における露光処理を示した図である。 実施形態の照明光学系の模式図である。

以下、本発明の各実施形態に係る近接露光装置を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、一実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（以下、単に「基板Ｗ」とも称する。）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０（図６参照）と、を備えている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップｇを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

図４に示すように、基板Ｗ上に透明導電被膜からなる透明電極パターン１、及びアライメントマーク２を形成し、アライメントマーク２を形成する透明導電被膜を着色する。本発明の本実施形態において、透明導電性被膜としてはＩＴＯ膜を適用する。つぎに、透明電極パターン１、及びアライメントマーク２を形成した基板Ｗ上にレジスト３を塗布する。

図５に示すように、基板Ｗ側に備えられたアライメントマーク２とマスクＭ側に備えられたアライメントマーク４の位置合わせをし、基板Ｗに形成された透明電極パターン１に対して、マスクＭに形成されたパターン５の位置決めを決定する。パターン５に描かれたマスクＭを介して、レジスト３を塗布した基板Ｗへ露光をすることにより、基板Ｗ上にパターン化したレジスト３が形成され、高精細にカラーフィルタ付電極基板を製造することができる。

図６に示すように、照明光学系７０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１ａ，７１ｂと、これらランプ７１ａ，７１ｂから発生された光に指向性をもたせて射出する反射鏡７２ａ，７２ｂと、それぞれを含む第１及び第２の光源部７３ａ，７３ｂと、複数のレンズセルからなるフライアイレンズによって構成され、光源部７３ａ，７３ｂからの光の強度を均一化するインテグレータ７４と、インテグレータ７４の出射面から出射された光路の向きを変える平面鏡７５と、コリメーションミラー７６と、第１及び第２の光源部７３ａ，７３ｂの前方でそれぞれ配置されて、照射された光を通過・遮断するように開閉制御する機械式のフィルタ７７を備える。

各光源部７３ａ，７３ｂの発光部７１ａ，７１ｂとしては、超高圧水銀ランプに限らず、ＬＥＤ、または、ハロゲンのうち少なくとも一つを取り付けてもよい。また、第１の光源部７３ａからの光を遮光可能なフィルタ７７は、各光源部７３aからの光を通過・遮断可能な機械式のものであればよく、各光源部７３ａの波長の種類、照射時間、照射方向に応じて、開閉角度や、開閉間隔を変えることができる。また、各フィルタ７７の機械式に開閉する機構も任意であり、回転式やスライド式であってもよい。

このような露光装置ＰＥにおいて、図６に示すように、基板ステージ２０上に載置された基板Ｗと、マスク保持枠１２に保持された、マスクパターンを有するマスクＭとが、これらの対向面間を所定のギャップ、例えば１００〜１５０μｍ程度に調整して近接対向配置される。そして、まず、フィルタ７７を閉制御とし、第２の光源部７３ｂからの光が、インテグレータ７４に入射され、平面鏡７５およびコリメーションミラー７６で反射されてマスクＭに入射する。また、所定の時間が経過した後、フィルタ７７も開制御することで、第１の光源部７３ａから短波長の光が、インテグレータ７４に入射され、平面鏡７５およびコリメーションミラー７６で反射されてマスクＭに入射する。そして、マスクＭを透過した第１の光源部７３ａ及び第２の光源部７３ｂの各光は、基板Ｗの表面に塗布されたポジ型レジストを感光させてマスクＭのマスクパターンが基板Ｗに露光転写される。この際、第１の光源部７３ａからの短波長の光によって細線化されたパターンを転写することができると共に、第２の光源部７３ｂからの光によって、基板Ｗとの接触部分のレジストも感光することができる。

以上説明したように、本実施形態の近接露光装置によれば、照明光学系７０は、第１の光源部７３ａと、第２の光源部７３ｂと、第１の光源部７３ａからの光を遮光可能なフィルタ７７と、を有する。そして、基板ＷとマスクＭとを所定のギャップに近接させた状態で、フィルタ７７の開タイミングを制御することで第１及び第２の光源部７３ａ，７３ｂからの光を異なるタイミングでマスクＭを介して基板Ｗに照射し、マスクＭのパターンを基板Ｗに転写する。従って、高解像度なパターンを得る事ができるとともに、スループットを向上することができ、さらに、各光源部７３ａ，７３ｂの切り替えを適切なタイミングで行うことができる。

１ 透明電極パターン
２ アライメントマーク（基板側）
３ レジスト層
４ アライメントマーク（マスク側）
５ パターン
１２ マスク保持枠（マスク保持部）
２１ 基板保持部
７０ 照明光学系
７３ 光源部
７４ インテグレータ（フライアイレンズ）
７７ フィルタ（光強度低減部材）
Ｍ マスク
ＰＥ 分割逐次近接露光装置（近接露光装置）
Ｗ 基板
ｇ ギャップ

Claims (3)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板と対向するように、マスクを保持するマスク保持部と、
   前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系に設けられた複数の光源部と、を有し、前記基板と前記マスクとを所定のギャップに近接させた状態で、前記複数の光源部からの光を、前記マスクを介して前記基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に転写する近接露光装置であって、
   前記基板上に透明導電性被膜よりなるアライメントマークを形成し、前記アライメントマークを形成する透明導電性被膜部分を還元して着色し、透明電極パターンを有する基板上にレジスト層を設け、次に前記アライメントマークを利用して、前記マスクに備えられたアライメントマークと位置合わせをすることによって、前記基板に形成された透明電極パターンとマスクに形成されたパターンの位置決めをすることを特徴とする近接露光装置。
2. 前記複数の光源部のうち少なくとも１つにフィルタを設けることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記複数の光源部がＬＥＤ、または、ハロゲンのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。