JP2019105675A - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置および露光方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method.
露光装置は、液晶パネルの配向膜に対して配向処理を行うための光配向処理や、フォトリソグラフィー工程で用いるフォトレジストの露光などの幅広い技術分野で用いられている。近年、液晶パネルや有機EL(Electro-Luminescence)パネルなどのフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)は、大型化ならびに高精細化が進んでいる。FPDにおいては、露光に用いるフォトマスクが大型になるほど生産コストが大幅に高くなる。また、大型のフォトマスクでは、撓みや歪みなどの発生確率が高くなるという問題がある。この方策として、例えば、特許文献1に開示される配向処理装置が知られている。この配向処理装置では、一定方向へ一定の速度で搬送される基板に対して、複数の小型のフォトマスクの組を用いている。
Exposure apparatuses are used in a wide range of technical fields such as light alignment processing for performing alignment processing on an alignment film of a liquid crystal panel and exposure of a photoresist used in a photolithography process. In recent years, flat panel displays (FPDs) such as liquid crystal panels and organic EL (Electro-Luminescence) panels have been increased in size and in high definition. In FPD, the larger the photomask used for exposure, the higher the production cost. In addition, in the case of a large photomask, there is a problem that the probability of occurrence of bending or distortion becomes high. As this measure, for example, an alignment processing apparatus disclosed in
上述の配向処理装置では、基板に形成された既存の線状パターンと、フォトマスクに形成した基準パターンと、の位置関係から基板に対するフォトマスクのずれ量を検出している。このずれ量を検出する位置は、その後に露光処理が行われる位置よりも搬送方向における上流側にある。その後、上記のずれ量が検出された位置の基板部分は、基板が下流側へ搬送されることにより、露光処理が行われる位置に向かう。このときに、上記のずれ量に基づいてフォトマスクを幅方向(搬送方向と直角をなす方向)へ補正移動させてフォトマスクが露光予定位置に対してずれることを防止している。このようなフォトマスクの幅方向の位置を補正制御する方法は、所謂、追従制御と称されている。 In the above-described alignment processing apparatus, the displacement amount of the photomask with respect to the substrate is detected from the positional relationship between the existing linear pattern formed on the substrate and the reference pattern formed on the photomask. The position at which this shift amount is detected is on the upstream side in the transport direction with respect to the position at which the exposure processing is performed thereafter. After that, the substrate portion at the position where the above-mentioned deviation amount is detected is moved to the position where the exposure processing is performed by the substrate being transported to the downstream side. At this time, the photomask is corrected and moved in the width direction (the direction perpendicular to the transport direction) based on the above displacement amount to prevent the photomask from being displaced with respect to the exposure expected position. Such a method of correcting and controlling the position in the width direction of the photomask is referred to as so-called follow-up control.
フォトマスクには、露光を行うための露光用光透過部と、上記の線状パターンと基準パターンを検出するための撮像用光透過部が設けられている。露光用光透過部は搬送方向の下流側に配置され、撮像用光透過部は搬送方向の上流側に配置されている。露光用光透過部と撮像用光透過部とを搬送方向で異なる位置に配置する理由は、撮像部の配置・設計の観点や、ずれ量が検出された基板部分が露光位置に到達する前に、フォトマスクを追従動作させてフォトマスクの位置を修正する時間が必要だからである。これら露光用光透過部と撮像用光透過部との間隔は、100mm程度の長さを要する場合がある。 The photomask is provided with an exposure light transmitting portion for performing exposure and an imaging light transmitting portion for detecting the linear pattern and the reference pattern. The light transmission unit for exposure is disposed on the downstream side in the transport direction, and the light transmission unit for imaging is disposed on the upstream side in the transport direction. The reason for arranging the light transmission unit for exposure and the light transmission unit for imaging at different positions in the transport direction is because the position and design of the imaging unit and the substrate part whose displacement amount has been detected reach the exposure position. This is because it takes time to follow the photomask to correct the position of the photomask. The distance between the light transmitting portion for exposure and the light transmitting portion for imaging may require a length of about 100 mm.
上述した従来技術を高精細化が進む液晶パネルなどの製造に適用しようとした場合、以下のような問題が生じる。すなわち、基板を搬送する基板搬送ガイド(基板搬送軸)の機械的な状態に起因して、基板はヨーイングを伴って搬送される。上述のように、基板に対するフォトマスクのずれ量を検出した位置と、実際に露光処理が行われる位置とでは、距離的な隔たりがある。このため、フォトマスクの上記のずれ量が検出された基板部分が、露光処理が行われる位置に到達するまでに、基板がヨーイングすると、実際には、上記の追従制御でのずれ量の補正では露光位置誤差が発生してしまう。 When the above-described conventional techniques are applied to the manufacture of liquid crystal panels and the like in which high definition is promoted, the following problems occur. That is, due to the mechanical state of the substrate transfer guide (substrate transfer axis) for transferring the substrate, the substrate is transferred with yawing. As described above, there is a distance between the position at which the amount of displacement of the photomask with respect to the substrate is detected and the position at which exposure processing is actually performed. Therefore, if the substrate yaws until the substrate portion where the above displacement amount of the photomask is detected reaches the position where the exposure processing is performed, the correction of the displacement amount in the follow-up control is actually performed. An exposure position error occurs.
因みに、近年、普及しているフルハイビジョン液晶テレビの画素数は、横(水平画素)1920×縦(垂直画素)1080で、縦横合計で207万3600あるが、所謂4Kテレビは、横3840×縦2160で合計829万4400画素、つまり、フルハイビジョンの4倍の画素数となる。さらに、8Kテレビの開発も始まっている。このような高精細化が進むと、基板に形成されるソースライン、ゲートライン、ブラックマトリクスなどのラインアンドスペースが狭くなる。搬送する基板にヨーイングの影響があると、基板に対するフォトマスクの僅かのずれ量でも大きな影響を与えることが予想される。この結果、露光処理においては、基板に対するフォトマスクのずれを防止することが更に重要となる。搬送基板のヨーイングの影響は、配向膜の光配向処理の他に、各種材料の露光処理、光アニール処理、レーザ処理などの各種の光照射を基板に行う処理においても同様である。 By the way, in recent years, the number of pixels of the full high-definition liquid crystal television that has been widespread is 2,073,600 in total (horizontal pixel) 1920 × vertical (vertical pixel) 1080, and the total length and width in total. In 2160, the total is 8,294,400 pixels, that is, four times as many pixels as full high-definition television. In addition, development of 8K television has also started. With the progress of such high definition, the line and space of the source line, the gate line, the black matrix and the like formed on the substrate are narrowed. If the substrate to be transported is affected by yawing, it is expected that even a slight deviation of the photomask with respect to the substrate will have a large effect. As a result, in the exposure process, it is more important to prevent the shift of the photomask with respect to the substrate. The effect of the yawing of the transfer substrate is the same as in the processing of performing various light irradiations on the substrate such as exposure processing of various materials, light annealing processing, and laser processing in addition to the light alignment processing of the alignment film.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、基板などのヨーイングの影響によるフォトマスクの合わせずれを防止できる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of preventing misalignment of a photomask due to the influence of yawing of a substrate or the like.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、マスク面内に基準位置部と露光用光透過部とが離間して形成され、スキャン方向に沿って既存の基準パターンが形成された被露光基板に対して、前記スキャン方向に沿って相対的に移動するフォトマスクと、前記フォトマスクと一体的に配置され、前記基準パターンと前記基準位置部とを撮像する撮像部と、前記被露光基板における部分露光予定領域の前記基準パターンと前記基準位置部とが前記撮像部で撮像された基準パターンデータと基準位置部データとを比較して、前記被露光基板の前記スキャン方向と直角をなす幅方向における前記フォトマスクのずれ量を検出して前記フォトマスクの暫定移動量を算出し、前記部分露光予定領域の、前記露光用光透過部で露光を行う位置への移動に伴い、前記暫定移動量に基づいて前記フォトマスクを前記幅方向に移動させる制御を行う制御部と、を備え、前記被露光基板における前記スキャン方向に沿った部分露光予定領域を、連続的または間欠的に露光する露光装置であって、前記制御部は、前記被露光基板と前記フォトマスクとのスキャン方向への相対的な移動に伴って、前記被露光基板または前記フォトマスクのヨーイング状態が変化する装置固有のヨーイング特性をヨーイング特性データとして予め記憶し、前記ヨーイング特性データに基づき前記暫定移動量に補正をかけて前記フォトマスクを前記幅方向に移動させることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, according to an aspect of the present invention, the reference position portion and the light transmitting portion for exposure are formed apart in the mask surface, and the existing reference pattern is formed along the scanning direction. An imaging unit that is disposed integrally with the photomask and the photomask that moves relatively along the scanning direction with respect to the substrate on which the exposure pattern is formed, and that images the reference pattern and the reference position portion And comparing the reference pattern data and the reference position portion data captured by the imaging unit with the reference pattern of the partial exposure planned region of the substrate and the reference position portion data, and the scan of the substrate to be exposed The amount of displacement of the photomask in the width direction perpendicular to the direction is detected to calculate the amount of temporary movement of the photomask, and the exposure light transmitting portion of the region for partial exposure is exposed to light. And a control unit that performs control to move the photomask in the width direction based on the temporary movement amount along with movement to the position, and a partial exposure planned area along the scanning direction on the substrate to be exposed An exposure apparatus for exposing continuously or intermittently, wherein the control unit is configured to move the substrate to be exposed or the photomask along with relative movement of the substrate to be exposed and the photomask in the scanning direction. The device-specific yawing characteristic in which the yawing state changes is stored in advance as yawing characteristic data, and the provisional movement amount is corrected based on the yawing characteristic data to move the photomask in the width direction. .
上記態様としては、前記撮像部で撮像された前記被露光基板の前記幅方向に延びる既存の幅方向パターンにおける前記幅方向の両端部の、前記スキャン方向の位置同士の差を検出し、前記ヨーイング特性の経時変化を検出し、前記幅方向パターンの前記両端部の前記スキャン方向の位置同士の差が許容値より大きいときに前記ヨーイング特性データを更新させることが好ましい。 In the aspect, a difference between positions in the scanning direction of both end portions in the width direction in the existing width direction pattern extending in the width direction of the substrate to be exposed taken by the imaging unit is detected, and the yawing is performed. It is preferable to detect a temporal change in characteristics and update the yawing characteristic data when the difference between the positions in the scanning direction of the both end portions of the width direction pattern is larger than an allowable value.
上記態様としては、前記被露光基板は、基板搬送ガイドに沿って前記スキャン方向へ搬送され、前記フォトマスクは、前記スキャン方向における定位置に、前記スキャン方向と直角をなす前記幅方向に移動可能に設けられていることが好ましい。 In the aspect described above, the substrate to be exposed is transported in the scan direction along the substrate transport guide, and the photomask is movable in the width direction perpendicular to the scan direction to a fixed position in the scan direction. Is preferably provided.
上記態様としては、前記基準パターンおよび前記幅方向パターンは、被露光基板に形成されたブラックマトリクス、ゲートライン、ソースライン、画素電極の列、カラーフィルタの列などから選ばれることが好ましい。 In the aspect described above, preferably, the reference pattern and the width direction pattern are selected from a black matrix, a gate line, a source line, a row of pixel electrodes, a row of color filters, and the like formed on a substrate to be exposed.
本発明の他の態様は、マスク面内に基準位置部と露光用光透過部とが離間して形成されたフォトマスクを、前記スキャン方向に沿って既存の基準パターンが形成された被露光基板に対して、前記スキャン方向へ相対的に移動させる工程と、前記被露光基板の部分露光予定領域に対応する位置に形成された前記基準パターンと前記基準位置部とを撮像する工程と、撮像された基準パターン位置データと基準位置部データとを比較して、前記スキャン方向と直角をなす幅方向における、前記被露光基板に対する前記フォトマスクのずれ量を検出して前記フォトマスクの暫定移動量を算出する工程と、前記被露光基板と前記フォトマスクとの前記スキャン方向への相対的な移動に伴って前記部分露光予定領域が前記露光用光透過部に対応する位置に到達して露光を行う前に、前記被露光基板または前記フォトマスクの相対動作により発生する前記被露光基板または前記フォトマスクのヨーイング状態が変化する予め設定された装置固有のヨーイング特性データに基づき、前記フォトマスクの暫定移動量に補正をかけて補正移動量を算出し、当該補正移動量に基づいて前記フォトマスクを前記幅方向に沿って移動させる工程と、前記露光用光透過部を通して前記部分露光予定領域内へ露光を行う工程と、を備えることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate on which an existing reference pattern is formed along the scanning direction on a photomask in which a reference position portion and an exposure light transmitting portion are formed apart from each other in a mask surface. A step of relatively moving in the scanning direction, a step of imaging the reference pattern and the reference position portion formed at a position corresponding to the partial exposure planned region of the substrate to be exposed; By comparing the reference pattern position data and the reference position portion data, the amount of displacement of the photomask with respect to the substrate to be exposed in the width direction perpendicular to the scanning direction is detected, and the provisional movement amount of the photomask is determined. The partial exposure scheduled area corresponds to the light transmitting portion for exposure in accordance with the step of calculating and the relative movement of the substrate to be exposed and the photomask in the scanning direction. Before the exposure is performed, the yawing state of the substrate to be exposed or the photomask generated due to the relative movement of the substrate to be exposed or the photomask changes, based on preset device-specific yawing characteristic data, The provisional movement amount of the photomask is corrected to calculate the correction movement amount, and the photomask is moved along the width direction based on the correction movement amount, and the partial exposure is performed through the light transmission portion for exposure. And b. Exposing light into the planned area.
上記態様としては、前記撮像部で撮像された前記被露光基板の前記幅方向に延びる既存の幅方向パターンの両端部の前記スキャン方向の位置の差を検出することにより、前記ヨーイング特性の経時変化を検出し、前記幅方向パターンの両端部の前記スキャン方向の位置の差が許容値より大きいときに前記ヨーイング特性データを更新させることが好ましい。 In the above aspect, the change with time of the yawing characteristic is detected by detecting the difference in the position in the scanning direction of both end portions of the existing widthwise pattern extending in the width direction of the substrate to be exposed imaged by the imaging unit. It is preferable that the yawing characteristic data be updated when the difference between the positions in the scanning direction at both ends of the widthwise pattern is larger than an allowable value.
上記態様としては、前記被露光基板は、基板搬送ガイドに沿ってスキャン方向へ搬送され、前記フォトマスクは、前記スキャン方向における定位置に前記スキャン方向と直角をなす前記幅方向に移動可能に設けられていることが好ましい。 In the aspect described above, the substrate to be exposed is transported in the scan direction along the substrate transport guide, and the photomask is provided movably in the width direction perpendicular to the scan direction at a fixed position in the scan direction. Is preferred.
上記態様としては、前記基準パターンおよび前記幅方向パターンは、前記被露光基板に形成されたブラックマトリクス、ゲートライン、ソースライン、画素電極の列、カラーフィルタの列などから選ばれることが好ましい。 In the aspect described above, preferably, the reference pattern and the width direction pattern are selected from a black matrix, a gate line, a source line, a row of pixel electrodes, a row of color filters, and the like formed on the substrate to be exposed.
本発明に係る露光装置および露光方法によれば、被露光基板やフォトマスクなどのヨーイングの影響による、被露光基板とフォトマスクとの合わせずれを防止できる。 According to the exposure apparatus and the exposure method according to the present invention, misalignment between the substrate to be exposed and the photomask due to the influence of yawing of the substrate to be exposed or the photomask can be prevented.
本発明は、液晶パネルの配向膜の露光処理、光アニール処理、レーザ処理、および各種材料の露光処理などの光照射を行う装置および方法に適用できる。以下に、本発明を、液晶パネルのカラーフィルタアレイや対向電極が形成されたカラーフィルタ基板(対向基板)に対して光配向処理を行う露光装置および露光方法に適用した実施の形態を図面に基づいて説明する。 The present invention can be applied to an apparatus and method for performing light irradiation such as exposure processing of an alignment film of a liquid crystal panel, light annealing processing, laser processing, and exposure processing of various materials. Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an exposure apparatus and an exposure method for performing a light alignment process on a color filter substrate of a liquid crystal panel and a color filter substrate (counter substrate) on which a counter electrode is formed is based on the drawings. Explain.
但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や数量や形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や数量や形状などが異なる部分が含まれている。 However, it should be noted that the drawings are schematic, and that dimensions, ratios of dimensions, numbers, shapes, etc. of respective members are different from actual ones. In addition, the drawings also include portions in which dimensional relationships, ratios, quantities, shapes, etc. are different among the drawings.
[露光装置の構成]
図1から図3は、本実施の形態に係る露光装置1を示す。図1および図2に示すように、露光装置1は、装置本体2と、基板搬送部3と、3つの露光部4L,4R,4C(図3参照)と、撮像部5と、フォトマスク駆動部6と、制御部7と、を備える。図3に示すように、本実施の形態に係る露光装置1では、3つの露光部4L,4R,4Cのそれぞれが、被露光基板としてのカラーフィルタ基板9の表面に設けられた図示しない配向膜へ、の光配向処理を分担して行う。図3に示すように、露光部4L,4Rは基板搬送部3における位置Pm1における幅方向Wの両側に配置され、露光部4Cは基板搬送部3における位置Pm2に、幅方向Wの中央部に配置されている。
[Arrangement of exposure apparatus]
1 to 3 show an
装置本体2は、図示しない基台部の上に板状の基板ステージ8を備える。図1および図3に示すように、この基板ステージ8は、液晶パネルの対向基板としてのカラーフィルタ基板9を載せてスキャン方向Sへ移動させ得る幅寸法および長さ寸法を備える。
The apparatus
図1に示すように、この基板ステージ8は、後述するフォトマスク16に形成した撮像用光透過部18へ照射する位置検出用照明21からの照明光を遮らないように選択的に開口部8Aが形成されている。なお、基板ステージ8は、板状の多孔質体で構成され、上表面から圧縮空気が噴出してカラーフィルタ基板9を浮上させて、基板ステージ8上でのカラーフィルタ基板9の円滑な走行を可能にしている。
As shown in FIG. 1, the
基板搬送部3は、基板ステージ8の幅方向W(スキャン方向Sと直角をなす方向)の両側にそれぞれスキャン方向Sに沿って伸びる互いに平行な一対のリニアガイド10,11を備える。本実施の形態では、このリニアガイド10に沿ってスキャン方向Sに移動するように駆動されるリニアブロック部12が設けられている。図1に示すように、このリニアブロック部12は、カラーフィルタ基板9の幅方向の端縁部を接続・固定する。このリニアブロック部12は、図示しないリニア駆動部により、スキャン方向Sに沿って進退動作を行うことができる。
The
露光部4L,4R,4Cは、露光光源13と、露光光源13から出射された露光光14を下方の基板ステージ8側へ向けて反射させるミラー15と、露光光14が照射されるフォトマスク16と、を備える。なお、フォトマスク16へ向けて照射される露光光14のビームは、フォトマスク16の後述する露光用光透過部17の全域を照射できるような照射面積となるように設定されている。
The
図1に示すように、フォトマスク16は、装置本体2側に設けられたフォトマスク駆動部6により駆動される。そして、フォトマスク16は、露光時には、スキャン方向Sと直角をなす幅方向Wのみに移動する。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、フォトマスク16には、マスク面内に、複数の露光用光透過部17の組と、撮像用光透過部18と、が形成されている。フォトマスク16は、透明なガラス基板の表面に遮光膜19が形成されている。なお、フォトマスクにおける、複数の露光用光透過部17および撮像用光透過部18の領域は、遮光膜19が形成されておらず、光が透過できるようになっている。
As shown in FIG. 4, in the
露光用光透過部17は、スキャン方向Sに沿って細長い矩形スリット形状であり、スキャン方向Sと直角をなす幅方向Wに沿って所定のピッチで互いに平行をなすように形成されている。撮像用光透過部18は、幅方向Wに細長いスリット形状である。なお、撮像用光透過部18における幅方向Wの中央部には、スリットを横断する形で基準位置部19Aが遮光膜19で形成されている。図4に示すように、フォトマスク16においては、基準位置部19Aを含む撮像用光透過部18と露光用光透過部17とが、スキャン方向Sに沿って距離Dだけ離間して配置されている。
The exposure
撮像部5は、具体的にはリニアCCDカメラで構成されている。撮像部5は、スキャン方向Sと直角をなす幅方向Wに沿って複数の撮像素子5C1〜5Cnの列で構成されている。図4に示すように、撮像部5は、撮像用光透過部18の幅方向Wの長さに亘って撮像が行える長さ寸法に設定されている。撮像部5は、図4に示すような位置関係を保つように、フォトマスク16に対して位置固定され、フォトマスク16の動作に応じて追従するようになっている。なお、撮像部5は、フォトマスク16に固定されていてもよい。また、図1に示すように、本実施の形態では、撮像部5が基板ステージ8の上方に配置され、位置検出用照明21が基板ステージ8の下方に配置されているが、位置検出用照明21が基板ステージ8の上方に配置され、撮像部5を基板ステージ8の下方に配置されていてもよい。
Specifically, the
図5に示すように、撮像素子5Cは、フォトマスク16の基準位置部19Aと、カラーフィルタ基板9における、既存の基準パターンとしてのブラックマトリクス20と、を同時に撮像できるように構成されている。図1に示すように、フォトマスク16および基板ステージ8の下方には、位置検出用照明21が配置されている。この位置検出用照明21は、フォトマスク16と同期して追従するように設定してもよい。
As shown in FIG. 5, the
図2に示すように、制御部7は、主制御部22と、光源電源部23と、画像処理部24と、マスク駆動部コントローラ25と、基板搬送部コントローラ26と、記憶部27と、演算部28と、を備える。なお、図3に示すように、露光部4L,4R,4Cに対応する制御を一つの制御部7で制御している。
As shown in FIG. 2, the
以下、制御部7の説明を露光部4Lに対応する制御系に着目して行う。光源電源部23は、露光装置1の動作開始に伴って、露光部4Lの露光光源13の電源をONにして、露光光源13から露光光14を出射させる。画像処理部24は、撮像部5のリニアCCDカメラで得た、カラーフィルタ基板9におけるスキャン方向Sに沿った所定のブラックマトリクス20の基準パターンのデータ(基準パターンデータ)と、フォトマスク16の基準位置部19Aの基準位置部のデータ(基準位置部データ)と、を検出する。
Hereinafter, the
マスク駆動部コントローラ25は、主制御部22からの制御信号に基づいて、フォトマスク駆動部6を作動させ、フォトマスク16をスキャン方向Sと直角をなす幅方向Wにおける位置に調節する。したがって、マスク駆動部コントローラ25により、フォトマスク16の露光部用光透過部17と、カラーフィルタ基板9における露光予定位置とがマスク合わせされた状態になる。
The
基板搬送部コントローラ26は、主制御部22からの制御信号に基づいて、リニアガイド10に対してスキャン方向Sへ移動するリニアブロック部12およびカラーフィルタ基板9の走行速度などを制御している。
The
記憶部27は、カラーフィルタ基板9における基準パターンとなるブラックマトリクス20の位置データ、装置全体の動作プログラム、フォトマスク16の位置合わせ制御プログラムが格納されている。
The
記憶部27は、ヨーイング特性データ記憶部27Aを備えている。このヨーイング特性データ記憶部27Aには、装置固有のヨーイング特性データが格納されている。なお、装置固有のヨーイング特性データとは、例えば、基板ステージ8やリニアガイド10,11やリニアブロック部12などに起因する機械的な調整によって決まる特性である。カラーフィルタ基板9は、このようなヨーイング特性に従って、基板ステージ8に対する位置に対応したヨーイング特性の影響を受けてヨーイング状態が変化する。
The
ヨーイングとは、カラーフィルタ基板9が基板ステージ8上で水平面を保った状態で鉛直方向の軸を中心に回転する状態である。したがって、露光用光透過部17(露光位置)では、撮像用光透過部18を通して観察したカラーフィルタ基板9側の基準パターンと基準位置部19Aの撮像データから得られるフォトマスク16のずれ量に対して、さらにヨーイング特性に起因するずれ量が合成された状態となる。
The yawing is a state in which the
なお、装置固有のヨーイング特性は、以下の方法で取得することができる。まず、基板ステージ8に正確に位置決めされたカラーフィルタ基板9(テスト基板)を通常通り走行させる。このとき、図8に示すように、フォトマスク16を通過するカラーフィルタ基板9の部分露光予定領域毎に、撮像用光透過部18を通してスキャン方向Sのブラックマトリクス20に直交するブラックマトリクス20Aの長手方向の両方の端部20x,20yのスキャン方向Sの位置の差dを検出すればよい。
The device-specific yawing characteristics can be obtained by the following method. First, the color filter substrate 9 (test substrate) accurately positioned on the
このようにして、カラーフィルタ基板9の走行に伴う、露光予定位置毎のヨーイング特性データを得ることができる。なお、このヨーイング特性データは、カラーフィルタ基板9の所定の搬送位置において、撮像用光透過部18の位置で検出するが、このときに露光用光透過部17に対向する位置にある部分露光予定領域におけるヨーイング特性データとして記憶される。このような差dの検出は、既存の撮像部5で、フォトマスク16の撮像用光透過部18とカラーフィルタ基板9のブラックマトリクス20Aを撮像するだけでよいため、装置コストを増大させることがない。
In this manner, yawing characteristic data for each planned exposure position can be obtained as the
ヨーイング特性データ記憶部27Aは、このようにして得られたヨーイング特性データを予め記憶する。制御部7は、このヨーイング特性データに基づきオフセットをかけることにより、フォトマスク移動量に補正を行うことができる。
The yawing characteristic data storage unit 27A stores in advance the yawing characteristic data obtained in this manner. The
演算部28は、基準パターンデータと基準位置部データとを比較して、カラーフィルタ基板9の露光予定位置に対するフォトマスク16のずれ量を演算する。また、この演算部28は、ヨーイング特性データ記憶部27Aに格納されたヨーイング特性データに基づいて、フォトマスク移動量に補正をかける演算を行う。
The
主制御部22は、光源電源部23、画像処理部24、マスク駆動部コントローラ25、基板搬送部コントローラ26、記憶部27、および演算部28に接続されている。主制御部22は、制御プログラムに従って、光源電源部23、画像処理部24、マスク駆動部コントローラ25、基板搬送部コントローラ26、記憶部27、および演算部28に制御信号を出力して、それぞれの動作を統合して制御する。
The
[露光装置の動作]
以下、露光装置1の動作について説明する。まず、図3に示すように、カラーフィルタ基板9を基板ステージ8上に配置する。カラーフィルタ基板9の四隅に形成されたアライメントマーク29を用いて、基板ステージ8に対してカラーフィルタ基板9を位置決めし、リニアブロック部12でカラーフィルタ基板9を吸着などで固定する。
[Operation of exposure apparatus]
Hereinafter, the operation of the
次に、基板ステージ8の多孔質体の表面から圧縮空気を噴射させてカラーフィルタ基板9を浮上させる。その後、制御部7の基板搬送部コントローラ26からの制御信号により、リニアブロック部12を駆動してカラーフィルタ基板9をスキャン方向Sへ一定の速度で搬送を開始する。
Next, compressed air is jetted from the surface of the porous body of the
図6に示すように、カラーフィルタ基板9が露光部4L,4R,4Cに近づくと、フォトマスク16の撮像用光透過部18および基準位置部19Aを通して、撮像部5でカラーフィルタ基板9上の特定のブラックマトリクス20の基準パターンと基準位置部19Aを撮像開始する。
As shown in FIG. 6, when the
図7に示すように、カラーフィルタ基板9が露光部4L,4R,4Cに近づいてカラーフィルタ基板9において最初に露光を行う部分露光予定領域が撮像用光透過部18で観察する位置Psに到達したときに、撮像部5で撮像を行う。主制御部22では、画像処理部24で検出されたカラーフィルタ基板9における所定のブラックマトリクス20の基準パターンデータと基準位置部データに基づいて、カラーフィルタ基板9とフォトマスク16との幅方向Wのずれ量を演算してフォトマスク16の移動量(暫定移動量)を記憶部27に記憶する。
As shown in FIG. 7, the
(装置固有のヨーイング特性が経年変化していない場合)
次に、図7に示す位置P0にあるカラーフィルタ基板9が、図8に示す位置P1まで進むときに、装置固有のヨーイング特性(図中矢印R1で示す回転要素:θの傾きが発生)が存在する場合について説明する。
(When equipment-specific yawing characteristics have not changed over time)
Next, when the
この場合、制御部7では、記憶部27のヨーイング特性データ記憶部27Aに格納されたヨーイング特性データを加味して上記の暫定移動量に加えてヨーイング特性データに基づく補正を加えて(オフセットを設定して)最終的なマスク移動量を決定してフォトマスク16を移動制御する。その結果、図8に示すように、露光用光透過部17で露光されたハッチングで示す領域は、スキャン方向Sに伸びる互いに隣接する2つのブラックマトリクス20の間の領域(カラーフィルタ形成領域)上の図示しない配向膜を光配向処理することができる。
In this case, the
(装置固有のヨーイング特性が経年変化している場合)
次に、図8に示すように、撮像用光透過部18の位置におけるブラックマトリクス20Aの両方の端部20x、20yのスキャン方向Sの位置の差dに対応するヨーイング特性データが、ヨーイング特性データ記憶部27Aに記憶したヨーイング特性データに対して変化した場合は、ヨーイング特性データの更新を行っている。このヨーイング特性データの更新の目安は、上記位置の差dの値が、所定の許容値以下であるか否かを判断すればよい。
(When equipment-specific yawing characteristics change over time)
Next, as shown in FIG. 8, the yawing characteristic data corresponding to the difference d in the scanning direction S between the
(効果)
本実施の形態に係る露光装置1では、装置固有の固定値であるヨーイング特性によるフォトマスク16のずれ量に応じて露光位置誤差をキャンセルするようにオフセットを設定することで、適正なマスク移動量を決定することができる。図9は、本実施の形態に係る露光装置1を用いて、高精細なカラーフィルタ基板9へブラックマトリクス20同士の間に光配向処理を施した処理結果を示す。図9に示すように、ハッチングで示す光配向処理部30は、ブラックマトリクス20同士の間の領域とずれることなく処理されている。図10は、ヨーイング特性データを加味してマスク移動量を補正する処理を伴わない場合の光配向処理結果(比較例)を示す。図10に示す比較例では、光配向処理部30がブラックマトリクス20同士の間の領域から大きくずれている。
(effect)
In the
このように、本実施の形態によれば、装置固有のヨーイング特性によるカラーフィルタ基板9とフォトマスク16との合わせずれを防止できる。本実施の形態では、FPDの更なる高精細化および大型化を可能にする効果がある。
As described above, according to the present embodiment, misalignment between the
[露光方法]
図11は、本実施の形態に係る露光方法のフローチャートである。以下、本実施の形態の露光方法について説明する。なお、この露光方法は、図1および図2に示した露光装置1を用いて光配向処理をカラーフィルタ基板9に行う場合に適用している。
[Exposure method]
FIG. 11 is a flowchart of the exposure method according to the present embodiment. Hereinafter, the exposure method of the present embodiment will be described. This exposure method is applied to the case where the light alignment process is performed on the
先ず、図3に示すように、露光装置1の基板ステージ8の上に、カラーフィルタ基板9を位置合わせして配置する。そして、基板搬送部3を始動させて、スキャン方向Sに沿ってカラーフィルタ基板9を一定の速度での搬送を開始する(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 3, the
図1に示す撮像部5およびフォトマスク16を用いて、カラーフィルタ基板9の最初の露光予定領域(部分露光予定領域)におけるスキャン方向Sへ伸びる基準パターンとしてのブラックマトリクス20と、フォトマスク16に形成された基準位置部19Aと、を撮像する(ステップS2)。
The
撮像部5で撮像された基準パターンデータと基準位置部データとを比較して、カラーフィルタ基板9のスキャン方向Sと直角をなす幅方向Wにおける、カラーフィルタ基板9に対するフォトマスク16のずれ量を検出してフォトマスク16の暫定移動量を算出する。そして、予め設定されたカラーフィルタ基板9の装置固有のヨーイング特性によるフォトマスク16のずれ量に応じて、露光位置誤差をキャンセルするように設定されたオフセットを暫定移動量に加味してフォトマスク16の補正移動量を算出し、この補正移動量に基づいてフォトマスク16を移動させる(ステップS3)。
By comparing the reference pattern data captured by the
このとき、図8に示すように、撮像部5で撮像されたカラーフィルタ基板9の幅方向Wに延びる既存のブラックマトリクス20A(幅方向パターン)の両方の端部20x,20yのスキャン方向Sの位置の差dを検出する。そして、ヨーイング特性の変化量が許容値より大きいか否かを判定する(ステップS4)。ここで、ヨーイング特性の変化量としては、具体的には、ブラックマトリクス20Aの両方の端部のスキャン方向Sでの位置の差dを許容値(長さ)より大きいか否か判定すればよいが、他のパラメータを用いて判定してもよい。
At this time, as shown in FIG. 8, the scanning direction S of both ends 20 x and 20 y of the existing
上記ステップS4において、ヨーイング特性の変化量が許容値よりも小さい場合は、露光処理を行う(ステップS5)。また、上記ステップS4において、ヨーイング特性の変化量が許容値よりも大きい場合は、新しいヨーイング特性に基づくオフセットを設定してヨーイング特性データ更新する(ステップS6)。 In the step S4, when the change amount of the yawing characteristic is smaller than the allowable value, the exposure process is performed (step S5). In step S4, when the change amount of the yawing characteristic is larger than the allowable value, the offset based on the new yawing characteristic is set and the yawing characteristic data is updated (step S6).
上記ステップS5の露光処理が終了したら、カラーフィルタ基板9における次の露光予定領域(部分露光予定領域)があるか否かを判定する(ステップS7)。次の露光予定領域がない場合は、カラーフィルタ基板9の終端まで光配向処理が完了しているため、制御を終了する。また、上記ステップS7で次の露光予定領域がある場合は、ステップS2に戻って、次の露光予定領域において撮像部5で基準パターンと基準位置部とを撮像して画像を取得する。
When the exposure process of step S5 is completed, it is determined whether there is a next exposure scheduled area (partial exposure scheduled area) on the color filter substrate 9 (step S7). If there is no next exposure scheduled area, the light alignment processing is completed up to the end of the
上記露光方法において、基準パターンや既存の幅方向パターンは、カラーフィルタ基板9に形成されたブラックマトリクス20,20A以外に、ゲートライン、ソースライン、画素電極の列、カラーフィルタの列などを用いてもよい。
In the above-described exposure method, the reference pattern and the existing width direction pattern are formed using gate lines, source lines, pixel electrode rows, color filter rows, etc. in addition to the
(ヨーイング特性変化の誤検出防止方法)
図12は、カラーフィルタ基板9を基板ステージ8に搭載したときにアライメント位置のずれがない状態を示す。このように位置のずれが無い状態で基板搬送を行った場合に、カラーフィルタ基板9の幅方向Wに伸びるように形成されたブラックマトリクス20Aの両方の端部20x1,20y1の2点の位置からヨーイングの回転角度を測定する工程を示す。
(Method to prevent false detection of yawing characteristic change)
FIG. 12 shows a state in which the alignment position does not shift when the
このように撮像用光透過部18で観察する位置Psで2点(20x1,20y1)の測定を露光予定領域毎に繰り返すことで、図13に示すような基板の位置と回転角度θとの関係を検出することができる。
The relationship between the position of the substrate and the rotation angle θ as shown in FIG. 13 by repeating the measurement of two points (20x1, 20y1) at each position Ps to be observed by the imaging
次に、図14は、カラーフィルタ基板9を基板ステージ8に搭載したときにアライメント位置のずれがある状態を示す。このように位置ずれがある状態で基板搬送を行った場合に、まず、カラーフィルタ基板9の幅方向Wに伸びるように形成されたブラックマトリクス20Aの両方の端部20x1,20y1の2点の位置からヨーイングの回転角度を測定する工程を示す。
Next, FIG. 14 shows a state where there is a shift in alignment position when the
このように撮像用光透過部18で観察する位置Psで2点(20x1,20y1)の測定を露光予定領域毎に繰り返すことで、図15に示すような基板の位置と回転角度θとの関係を検出することができる。ここで、図14に示すように、例えば、図中(1)で示す両方の端部20x1,20y1の2点のみに着目して図15の結果を得ただけでは、図13の結果を得た(1)でのヨーイング特性が変化したか否かを把握することができない。
By repeating measurement of two points (20x1, 20y1) at each position Ps to be observed by the imaging
そこで、図15における(1)での角度データが得られたブラックマトリクス20の端部20x1,20y1以外に、例えば、(2)で示す両方の端部20x2,20y2の2点にも着目すれば、カラーフィルタ基板9の初期配置位置がずれていたことが判断できる。すなわち、図15に示す例においては、基板の各位置において、例えば、3度の角度が上乗せされていたことが判断できる。
Therefore, in addition to the ends 20x1 and 20y1 of the
この結果、ヨーイング特性は、変化していないことを判断できる。また、この結果から、カラーフィルタ基板9のアライメント調整ができているか否かを判断することが可能となる。このように、図14における(1)および(2)の位置での少なくとも4点の位置を観察することでヨーイング特性の変化が起きているか否かを判定できる。なお、このように少なくとも(1)および(2)の4点を観察することでカラーフィルタ基板9の初期配置の位置ずれがあったことを検出できため、露光装置1にアライメント調整の不具合を知らせる警告表示などのアラートを設定することも可能である。
As a result, it can be determined that the yawing characteristic has not changed. Further, from this result, it is possible to determine whether the alignment adjustment of the
(その他の実施の形態)
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、これら実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described above, it should not be understood that the statements and drawings that form a part of the disclosure of the embodiments limit the present invention. Various alternative embodiments, examples and operation techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.
例えば、上記の各実施の形態では、カラーフィルタ基板9に光配向処理を行う露光装置1に本発明を適用して説明したが、TFT基板側の配向膜への光配向処理を行ってもよい。また、本発明の他の実施の形態としては、光アニール処理、レーザ処理、リソグラフィー技術に基づく各種材料への露光処理などに適用できることは云うまでもない。
For example, although the present invention has been described by applying the present invention to the
上記実施の形態では、露光部4L,4R,4Cに対してカラーフィルタ基板9をスキャン方向Sへ走行させたが、カラーフィルタ基板9を基板ステージ8に固定し、露光部4L,4R,4Cをスキャン方向Sへ走行させる構成としてもよい。なお、露光部4L,4R,4Cをカラーフィルタ基板9に対して走行させる場合のスキャン方向Sは、カラーフィルタ基板9を走行させるスキャン方向Sとは、逆の方向となる。
In the above embodiment, the
D 距離
S スキャン方向
W 幅方向
1 露光装置
4L,4R,4C 露光部
5 撮像部
7 制御部
8 基板ステージ
9 カラーフィルタ基板(被露光基板)
10,11 リニアガイド
12 リニアブロック部
16 フォトマスク
17 露光用光透過部
18 撮像用光透過部
19A 基準位置部
20 ブラックマトリクス
27 記憶部
27A ヨーイング特性データ記憶部
D distance S scan direction
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記フォトマスクと一体的に配置され、前記基準パターンと前記基準位置部とを撮像する撮像部と、
前記被露光基板における部分露光予定領域の前記基準パターンと前記基準位置部とが前記撮像部で撮像された基準パターンデータと基準位置部データとを比較して、前記被露光基板の前記スキャン方向と直角をなす幅方向における前記フォトマスクのずれ量を検出して前記フォトマスクの暫定移動量を算出し、前記部分露光予定領域の、前記露光用光透過部で露光を行う位置への移動に伴い、前記暫定移動量に基づいて前記フォトマスクを前記幅方向に移動させる制御を行う制御部と、
を備え、
前記被露光基板における前記スキャン方向に沿った前記部分露光予定領域を、連続的または間欠的に露光する露光装置であって、
前記制御部は、
前記被露光基板と前記フォトマスクとの前記スキャン方向への相対的な移動に伴って発生する、前記被露光基板または前記フォトマスクのヨーイング状態が変化する装置固有のヨーイング特性をヨーイング特性データとして予め記憶し、前記ヨーイング特性データに基づき前記暫定移動量に補正をかけて前記フォトマスクを前記幅方向に移動させる露光装置。 The reference position portion and the light transmitting portion for exposure are formed apart from each other in the mask surface, and relative to the substrate to be exposed on which the existing reference pattern is formed along the scanning direction, along the scanning direction. With a moving photomask
An imaging unit disposed integrally with the photomask and imaging the reference pattern and the reference position unit;
The reference pattern of the partial exposure scheduled region of the substrate to be exposed and the reference position portion compare the reference pattern data and the reference position portion data imaged by the imaging unit, and the scanning direction of the substrate to be exposed The amount of displacement of the photomask in the width direction forming a right angle is detected to calculate the amount of provisional movement of the photomask, and the partial exposure scheduled region is moved to the position where exposure is performed in the exposure light transmitting portion. A control unit that performs control of moving the photomask in the width direction based on the temporary movement amount;
Equipped with
An exposure apparatus which continuously or intermittently exposes the partial exposure scheduled area along the scan direction on the substrate to be exposed,
The control unit
A device-specific yawing characteristic that changes the yawing state of the substrate to be exposed or the photomask generated as the relative movement of the substrate to be exposed and the photomask in the scanning direction is made beforehand as yawing characteristic data An exposure apparatus which stores the temporary movement amount based on the yawing characteristic data and moves the photomask in the width direction.
前記被露光基板の部分露光予定領域に対応する位置に形成された前記基準パターンと前記基準位置部とを撮像する工程と、
撮像された基準パターン位置データと基準位置部データとを比較して、前記スキャン方向と直角をなす幅方向における、前記被露光基板に対する前記フォトマスクのずれ量を検出して前記フォトマスクの暫定移動量を算出する工程と、
前記被露光基板と前記フォトマスクとの前記スキャン方向への相対的な移動に伴って前記部分露光予定領域が前記露光用光透過部に対応する位置に到達して露光を行う前に、前記被露光基板または前記フォトマスクの相対動作により発生する前記被露光基板または前記フォトマスクのヨーイング状態が変化する予め設定された装置固有のヨーイング特性データに基づき、前記フォトマスクの暫定移動量に補正をかけて補正移動量を算出し、当該補正移動量に基づいて前記フォトマスクを前記幅方向に沿って移動させる工程と、
前記露光用光透過部を通して前記部分露光予定領域内へ露光を行う工程と、
を備える露光方法。 The photomask in which the reference position portion and the light transmitting portion for exposure are formed apart from each other in the mask plane is relative to the substrate to be exposed on which the existing reference pattern is formed in the scanning direction. The process of moving
Imaging the reference pattern and the reference position portion formed at a position corresponding to the partial exposure planned region of the substrate to be exposed;
The provisional movement of the photomask is detected by comparing the imaged reference pattern position data with the reference position portion data, detecting the amount of displacement of the photomask with respect to the substrate in the width direction perpendicular to the scanning direction. Calculating the quantity;
Before the exposure is carried out before the partial exposure planned region reaches the position corresponding to the light transmitting portion for exposure with the relative movement of the substrate to be exposed and the photomask in the scanning direction, the object to be exposed is exposed. The provisional movement amount of the photomask is corrected based on preset device-specific yawing characteristic data in which the yawing state of the substrate to be exposed or the photomask changes due to the relative movement of the exposure substrate or the photomask. Calculating a correction movement amount, and moving the photomask along the width direction based on the correction movement amount;
Exposing the partial exposure scheduled area through the exposure light transmitting portion;
Exposure method.
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