JP4390512B2 - Exposure method and substrate alignment method used in the method - Google Patents

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Description

本発明は、カラーフィルタ等の製品を製造するために用いられる露光装置に係り、とりわけ、一枚の感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する露光方法及びその方法で用いられる基板のアライメント方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing a product such as a color filter, and in particular, sequentially exposes a plurality of shots at different exposure positions in a horizontal plane on a single substrate with a photosensitive material. The present invention relates to an exposure method for forming a plurality of patterns on the substrate and a substrate alignment method used in the method.

カラーフィルタ等の製品を製造する製造工程は、主として、基板上にブラックマトリクス層(以下「BM層」ともいう)のパターンを形成するBM層形成工程と、基板上に形成されたBM層のパターンに合わせて各色(R、G及びB)のパターンの着色層を形成する着色層形成工程とを含んでいる。   A manufacturing process for manufacturing a product such as a color filter mainly includes a BM layer forming process for forming a pattern of a black matrix layer (hereinafter also referred to as “BM layer”) on the substrate, and a pattern of the BM layer formed on the substrate. And a colored layer forming step of forming a colored layer of a pattern of each color (R, G, and B) in accordance with.

このような製造工程においては、BM層形成工程及び着色層形成工程のいずれの工程でも、BM層のパターン及び着色層のパターンを形成するための装置として露光装置が一般的に用いられている。また、このような露光装置としては、露光対象となる感光材付きの基板とフォトマスクとの間に所定のギャップを維持した状態で1ショットの一括露光を行って基板上にパターンを形成するプロキシミティ露光装置が一般的に用いられている。   In such a manufacturing process, an exposure apparatus is generally used as an apparatus for forming a BM layer pattern and a colored layer pattern in both the BM layer forming process and the colored layer forming process. Further, as such an exposure apparatus, a proxy that forms a pattern on a substrate by performing one-shot collective exposure while maintaining a predetermined gap between a photomask and a substrate with a photosensitive material to be exposed. A Mitty exposure apparatus is generally used.

このようなプロキシミティ露光装置によりBM層のパターン及び着色層のパターンを形成する基本的な手順は、BM層形成工程及び着色層形成工程のいずれの工程でも同一であるが、フォトマスクに対して基板を相対的に移動させて基板を露光位置に位置決めする方法(アライメント方法)に関しては、それぞれの工程で異なる手法が用いられることが多い。   The basic procedure for forming the BM layer pattern and the colored layer pattern by such a proximity exposure apparatus is the same in both the BM layer forming step and the colored layer forming step. With respect to a method (alignment method) for relatively moving the substrate and positioning the substrate at the exposure position, a different method is often used in each step.

すなわち、BM層形成工程では、いわゆるグローバルアライメント手法により基板全体のアライメントを行った後、基板を所定量だけステップ移動させることにより、基板を露光位置に位置決めするのが一般的である。これに対し、着色層形成工程では、フォトマスクに設けられたアライメントマークと、基板のBM層のパターンに関連して設けられたアライメントマークとを一致させることにより、基板を露光位置に位置決めするのが一般的である。   That is, in the BM layer forming step, after the entire substrate is aligned by a so-called global alignment method, the substrate is generally positioned at an exposure position by moving the substrate by a predetermined amount. On the other hand, in the colored layer forming step, the alignment mark provided on the photomask and the alignment mark provided in association with the pattern of the BM layer of the substrate are aligned to position the substrate at the exposure position. Is common.

なお、このようにしてBM層形成工程及び着色層形成工程のそれぞれにおいてアライメント方法を異ならせているのは、アライメントマークを利用した手法により基板の位置決めを行う露光装置に比べて、グローバルアライメント手法により基板の位置決めを行う露光装置の方が一般的に高価になるからであり、先に形成されているBM層のパターンとの関係で相対的に基板の位置決めを行うことが可能な着色層形成工程では、アライメントマークを利用した手法に基づく安価な露光装置により基板の位置決めを行うことが好ましいからである。   In addition, the alignment method is different in each of the BM layer forming step and the colored layer forming step in this way because the global alignment method is used compared to the exposure apparatus that positions the substrate by the method using the alignment mark. This is because the exposure apparatus for positioning the substrate is generally more expensive, and the colored layer forming step capable of relatively positioning the substrate in relation to the pattern of the BM layer formed in advance. Then, it is because it is preferable to position a board | substrate with the cheap exposure apparatus based on the method using an alignment mark.

ところで、近年、製造されるべきカラーフィルタ等の製品は非常に大型化してきており、これに伴って基板上に露光されるべきBM層のパターン及び着色層のパターンも大面積なものとなっている。   By the way, in recent years, products such as color filters to be manufactured have become very large, and accordingly, the pattern of the BM layer and the pattern of the colored layer to be exposed on the substrate are also large areas. Yes.

このような状況において、上述したプロキシミティ露光装置を用いる場合には、フォトマスク自体を大型化することによりBM層のパターン及び着色層のパターンを大面積なものとすることも可能であるが、大型のフォトマスクの作成は技術的及び経済的に困難であり、一定の大きさ以上のフォトマスクを作成することは現実的に非常に困難であるという問題がある。   In such a situation, when the proximity exposure apparatus described above is used, it is possible to increase the pattern of the BM layer and the pattern of the colored layer by enlarging the photomask itself, The production of a large photomask is technically and economically difficult, and it is practically very difficult to produce a photomask of a certain size or larger.

このため、従来においては、露光用パターン領域の大きさが全体の大面積のパターンの1/n(nは正の整数)であるようなフォトマスクを準備し、基準方向(例えばY方向)に沿ってフォトマスクに対する基板の位置を順次移動させながら基板に対してnショットの露光を順次行うことにより、互いにつなぎ合わされることで大面積のパターンをなすn個のパターンを形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。   For this reason, conventionally, a photomask is prepared in which the size of the pattern area for exposure is 1 / n (n is a positive integer) of the entire large-area pattern, and the reference direction (for example, Y direction) is prepared. A method has been proposed in which n shots are sequentially exposed to the substrate while sequentially moving the position of the substrate with respect to the photomask, thereby forming n patterns that form a large area pattern by being connected to each other. (See Patent Document 1).

ところで、上記特許文献1に記載された方法は、グローバルアライメント手法により基板の位置決めを行うBM層形成工程用の露光装置に限らず、アライメントマークを利用した手法により基板の位置決めを行う着色層形成工程用の露光装置でも用いられるものである。ここで、後者の露光装置においては、フォトマスクに対する基板の位置を順次移動させながら、フォトマスクに設けられたアライメントマークと、基板のBM層の各パターンに関連して設けられたアライメントマークとを一致させ、基板を複数の露光位置のそれぞれに位置決めする。   By the way, the method described in Patent Document 1 is not limited to an exposure apparatus for a BM layer forming process that positions a substrate by a global alignment technique, but a colored layer forming process that positions a substrate by a technique using an alignment mark. It is also used in a conventional exposure apparatus. Here, in the latter exposure apparatus, while sequentially moving the position of the substrate with respect to the photomask, the alignment mark provided on the photomask and the alignment mark provided in association with each pattern of the BM layer of the substrate are used. By matching, the substrate is positioned at each of the plurality of exposure positions.

しかしながら、上述したような着色層形成工程用の露光装置では、フォトマスク上でのアライメントマークの配置態様が露光装置ごとにあらかじめ固定的に決められているので、基板上に形成されるBM層の各パターンの配置態様によっては、基板上で設けられるべきアライメントマークの位置がBM層の各パターンの位置と重なってしまい、基板の位置決めを適正に行うことができなくなるという問題がある。   However, in the exposure apparatus for the colored layer forming process as described above, the arrangement mode of the alignment mark on the photomask is fixedly determined in advance for each exposure apparatus, so that the BM layer formed on the substrate Depending on the arrangement pattern of each pattern, there is a problem that the position of the alignment mark to be provided on the substrate overlaps with the position of each pattern of the BM layer, and the substrate cannot be properly positioned.

このような事情から、従来においては、着色層形成工程用の露光装置としても、グローバルアライメント手法により基板の位置決めを行う露光装置が用いられる傾向にあり、結果として製造コストの上昇を招いていた。
特開平8−45823号公報
Under such circumstances, conventionally, an exposure apparatus for positioning a substrate by a global alignment method has been used as an exposure apparatus for a colored layer forming process, resulting in an increase in manufacturing cost.
JP-A-8-45823

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、基板上に形成されるパターンがどのような配置態様をとる場合でも、アライメントマークを利用した手法により基板の位置決めを適正にかつ安価に行うことができる、露光方法及びその方法で用いられる基板のアライメント方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and regardless of the arrangement form of the pattern formed on the substrate, the positioning of the substrate is appropriately and inexpensively performed by using a technique using alignment marks. It is an object of the present invention to provide an exposure method and a substrate alignment method used in the method.

本発明は、第1の解決手段として、一枚の感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する露光方法において、水平面内の異なる位置に配置された複数の矩形状の第1層パターン領域と、前記各第1層パターン領域に関連して位置付けられた複数の基板側アライメントマークとを含む感光材付きの基板を、露光ステージ上に載置する第1ステップと、前記各第1層パターン領域に対応する第2層パターン領域を露光するための露光用パターン領域と、前記露光用パターン領域に関連して位置付けられたマスク側アライメントマークとを含むフォトマスクを、前記露光ステージ上に載置された前記基板に対向するように配置する第2ステップであって、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークが、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられている、第2ステップと、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記複数の第1層パターン領域のうちの特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致するように、前記露光ステージ上に載置された前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に移動させる第3ステップと、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致した状態となるアライメント位置から、前記水平面内で前記露光ステージを前記フォトマスクに対して前記所定のシフト量だけステップ移動させ、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とを前記水平面内で一致させる第4ステップと、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とが前記水平面内で一致した状態となる露光位置において、前記フォトマスクを介して前記基板へ向けて露光光を照射し、前記基板の前記特定の第1層パターン領域に合わせて第2層パターン領域を形成する第5ステップとを含み、前記フォトマスクに対する前記基板の位置を前記水平面内で順次移動させながら前記第3ステップ乃至前記第5ステップを繰り返し、前記基板の前記複数の第1層パターン領域に合わせて複数の第2層パターン領域を形成することを特徴とする露光方法を提供する。   In the present invention, as a first solving means, a plurality of shots are sequentially exposed at different exposure positions in a horizontal plane with respect to a single substrate with a photosensitive material to form a plurality of patterns on the substrate. In the method, with a photosensitive material including a plurality of rectangular first layer pattern areas arranged at different positions in a horizontal plane, and a plurality of substrate side alignment marks positioned in relation to each of the first layer pattern areas A first step of placing the substrate on an exposure stage, an exposure pattern region for exposing a second layer pattern region corresponding to each of the first layer pattern regions, and the exposure pattern region. A second step of disposing a photomask including a mask side alignment mark positioned so as to face the substrate placed on the exposure stage, When the mask-side alignment mark of the photomask is arranged so that the exposure pattern area of the photomask and the first layer pattern areas of the substrate coincide with each other in the horizontal plane, A second step positioned so as to be separated from the substrate-side alignment mark associated with each first layer pattern region by a predetermined shift amount; and the mask-side alignment mark of the photomask and the substrate The substrate placed on the exposure stage is placed in the photo stage so that a substrate-side alignment mark associated with a specific first layer pattern region of the plurality of first layer pattern regions matches in the horizontal plane. A third step of moving relative to the mask, the mask side alignment mark of the photomask and the front The exposure stage is moved with respect to the photomask in the horizontal plane from the alignment position where the substrate-side alignment mark related to the specific first layer pattern region of the substrate is aligned with the photomask. A fourth step of moving the exposure pattern region of the photomask and the specific first layer pattern region of the substrate in the horizontal plane by moving the step by an amount, and the exposure pattern region of the photomask, Irradiating exposure light toward the substrate through the photomask at an exposure position where the specific first layer pattern region of the substrate coincides with the horizontal plane, and the specific first layer pattern region of the substrate. A fifth step of forming a second layer pattern region in accordance with the one layer pattern region, and the substrate for the photomask The third step to the fifth step are repeated while sequentially moving the position in the horizontal plane, and a plurality of second layer pattern regions are formed in accordance with the plurality of first layer pattern regions of the substrate. An exposure method is provided.

なお、上述した第1の解決手段において、前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の第1の方向に沿って配置されており、前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークは、前記各第1層パターン領域のうち前記第1の方向に沿って延びる第1方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って延びる第2方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから前記第2の方向に沿って前記所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられていることが好ましい。   In the first solving means described above, at least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is disposed along a first direction in the horizontal plane, and each of the first layer patterns A substrate-side alignment mark related to the region is positioned outside a first direction side extending along the first direction in each of the first layer pattern regions, and the mask-side alignment mark of the photomask is The exposure pattern region is positioned outside a second direction side extending along a second direction orthogonal to the first direction, and the mask-side alignment mark of the photomask is the photomask. The first pattern area of the substrate when the exposure pattern area and the first layer pattern area of the substrate are arranged so as to coincide with each other in the horizontal plane. It is preferred that from the substrate side alignment marks associated with the pattern area along the second direction are positioned so that the state of being spaced apart by the predetermined shift amount.

また、上述した第1の解決手段において、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域の前記第2方向辺の中央部の外側に位置付けられていることが好ましい。   In the first solving means described above, it is preferable that the mask side alignment mark of the photomask is positioned outside a central portion of the second direction side of the exposure pattern region.

さらに、上述した第1の解決手段において、前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の前記第1の方向に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなし、前記第5ステップにおいて、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークを遮蔽しながら、前記フォトマスクを介して前記基板へ向けて露光光を照射することが好ましい。なおこの場合、前記基板は、前記水平面内の前記第2の方向に関して互いに離間して配置された少なくとも2つの大面積のパターンを有することが好ましい。   Further, in the first solving means described above, at least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is connected to each other along the first direction in the horizontal plane, so that one large area is obtained. Preferably, in the fifth step, exposure light is irradiated toward the substrate through the photomask while shielding the mask-side alignment mark of the photomask. In this case, it is preferable that the substrate has at least two large-area patterns that are spaced apart from each other with respect to the second direction in the horizontal plane.

さらにまた、上述した第1の解決手段においては、前記フォトマスクと前記露光ステージ上に載置された前記基板との間のギャップを調整する第6ステップをさらに含み、前記第3ステップ乃至前記第5ステップを繰り返す際に、前記第3ステップの直前又は前記第3ステップと前記第4ステップとの間にて前記第6ステップを行うことが好ましい。なおこの場合、前記フォトマスクは、当該フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出するために用いられるギャップ測定用窓部をさらに含み、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域が前記基板の前記各第1層パターン領域から離間した状態となるギャップ検出位置において、前記ギャップ測定用窓部を介して、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することが好ましい。   Furthermore, the first solving means described above further includes a sixth step of adjusting a gap between the photomask and the substrate placed on the exposure stage, wherein the third step to the third step When repeating the five steps, it is preferable to perform the sixth step immediately before the third step or between the third step and the fourth step. In this case, the photomask further includes a gap measurement window used for detecting a gap between the photomask and the substrate, and the exposure pattern region of the photomask is the substrate of the substrate. It is preferable that a gap between the photomask and the substrate is detected through the gap measurement window at a gap detection position that is in a state of being separated from each first layer pattern region.

なお、上述した第1の解決手段において、前記基板の前記各第1層パターン領域はカラーフィルタのブラックマトリクス層を構成し、前記各第2層パターン領域は前記ブラックマトリクス層のパターンに合わせて形成される所定色の着色層を構成することが好ましい。   In the first solving means described above, each of the first layer pattern areas of the substrate constitutes a black matrix layer of a color filter, and each of the second layer pattern areas is formed in accordance with the pattern of the black matrix layer. It is preferable to constitute a colored layer of a predetermined color.

本発明は、第2の解決手段として、一枚の感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する露光方法で用いられる、基板のアライメント方法において、水平面内の異なる位置に配置された複数の矩形状の第1層パターン領域と、前記各第1層パターン領域に関連して位置付けられた複数の基板側アライメントマークとを含む感光材付きの基板を、露光ステージ上に載置する第1ステップと、前記各第1層パターン領域に対応する第2層パターン領域を露光するための露光用パターン領域と、前記露光用パターン領域に関連して位置付けられたマスク側アライメントマークとを含むフォトマスクを、前記露光ステージ上に載置された前記基板に対向するように配置する第2ステップであって、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークが、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられている、第2ステップと、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記複数の第1層パターン領域のうちの特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致するように、前記露光ステージ上に載置された前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に移動させる第3ステップと、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致した状態となるアライメント位置から、前記水平面内で前記露光ステージを前記フォトマスクに対して前記所定のシフト量だけステップ移動させ、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とを前記水平面内で一致させる第4ステップとを含むことを特徴とする、基板のアライメント方法を提供する。   In the present invention, as a second solution, an exposure for forming a plurality of patterns on a single substrate with a photosensitive material by sequentially performing a plurality of shots at different exposure positions in a horizontal plane. In the substrate alignment method used in the method, a plurality of rectangular first layer pattern regions arranged at different positions in a horizontal plane, and a plurality of substrate sides positioned in relation to each of the first layer pattern regions A first step of placing a substrate with a photosensitive material including an alignment mark on an exposure stage; an exposure pattern region for exposing a second layer pattern region corresponding to each of the first layer pattern regions; A photomask including a mask-side alignment mark positioned in relation to the exposure pattern area is opposed to the substrate placed on the exposure stage. The mask-side alignment mark of the photomask is arranged so that the exposure pattern area of the photomask and the first layer pattern areas of the substrate coincide with each other in the horizontal plane. A second step, wherein the photomask is positioned so as to be separated by a predetermined shift amount from a substrate-side alignment mark associated with each of the first layer pattern regions of the substrate. On the exposure stage such that the mask side alignment mark of the substrate and the substrate side alignment mark related to a specific first layer pattern region of the plurality of first layer pattern regions of the substrate coincide with each other in the horizontal plane. A third step of moving the substrate placed on the substrate relative to the photomask; and the photomask From the alignment position where the mask side alignment mark and the substrate side alignment mark related to the specific first layer pattern region of the substrate coincide with each other in the horizontal plane, the exposure stage is moved in the horizontal plane to the photomask. And a fourth step of causing the exposure pattern area of the photomask and the specific first layer pattern area of the substrate to coincide with each other in the horizontal plane. A feature of a substrate alignment method is provided.

本発明の第1及び第2の解決手段によれば、フォトマスクのマスク側アライメントマークと基板の各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとがXY平面内で一致した状態となるアライメント位置と、フォトマスクの露光用パターン領域と基板の各第1層パターン領域とが一致した状態となる露光位置とが、互いに所定のシフト量だけ離間した状態になるようにし、アライメント位置でフォトマスクと基板との間の一次的なアライメントを行った上で、所定量だけのステップ移動によりアライメント位置から露光位置まで移動させて最終的に基板を露光位置に位置決めするようにしている。このため、基板上に形成される第1層パターン領域(及び着色層パターン領域)の位置と基板上で設けられるべきアライメントマークの位置とが重なってしまうことを効果的に防止し、アライメントマークを利用した手法に基づく安価な露光装置を用いて、基板の位置決めを適正に行うことができる。   According to the first and second solving means of the present invention, the alignment in which the mask-side alignment mark of the photomask and the substrate-side alignment mark related to each first layer pattern region of the substrate coincide with each other in the XY plane. The position of the photomask and the exposure position where the exposure pattern area of the photomask and the first layer pattern area of the substrate coincide with each other are separated from each other by a predetermined shift amount. After the primary alignment between the substrate and the substrate is performed, the substrate is moved from the alignment position to the exposure position by a predetermined amount of step movement to finally position the substrate at the exposure position. Therefore, it is possible to effectively prevent the position of the first layer pattern region (and the colored layer pattern region) formed on the substrate from overlapping with the position of the alignment mark to be provided on the substrate. The substrate can be properly positioned using an inexpensive exposure apparatus based on the technique used.

また、本発明の第1及び第2の解決手段によれば、フォトマスクの露光用パターン領域と基板の各第1層パターン領域とが水平面内で一致するように配置されたときに、基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから所定の一方向に沿って所定のシフト量だけ離間した状態になるように、フォトマスクのマスク側アライメントマーク及び基板の各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークを位置付けるようにすることにより、アライメント位置から露光位置までの移動を簡易にかつ精度良く行うことが可能となり、基板の位置決めをより適正に行うことができる。   According to the first and second solving means of the present invention, when the exposure pattern region of the photomask and each first layer pattern region of the substrate are arranged so as to coincide with each other in the horizontal plane, The mask-side alignment mark of the photomask and each first-layer pattern of the substrate are separated from the substrate-side alignment mark associated with each first-layer pattern region by a predetermined shift amount along a predetermined direction. By positioning the substrate side alignment mark related to the region, the movement from the alignment position to the exposure position can be performed easily and accurately, and the substrate can be positioned more appropriately.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る露光方法を実現するための露光装置について説明する。なお、本実施の形態においては、図1に示す露光装置1により、カラーフィルタを製造するための製造工程の一つである着色層形成工程(感光材付きの基板上に形成されたブラックマトリクス層(BM層)のパターンに合わせて各色(R、G又はB)のパターンを有する着色層を形成する工程)を行う場合を例に挙げて説明する。また、本実施の形態においては、図1に示す露光装置1により、感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する場合を例に挙げて説明する。   First, an exposure apparatus for realizing an exposure method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a colored layer forming step (a black matrix layer formed on a substrate with a photosensitive material) which is one of the manufacturing steps for manufacturing a color filter by the exposure apparatus 1 shown in FIG. A case where the step of forming a colored layer having a pattern of each color (R, G, or B) in accordance with the pattern of (BM layer) is described as an example. In the present embodiment, the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 sequentially exposes a plurality of shots on a substrate with a photosensitive material at a plurality of shots at different exposure positions in a horizontal plane. The case of forming will be described as an example.

図1に示すように、露光装置1は、基台11と、基台11上に設置された露光ステージ12とを有している。なお、露光ステージ12は、露光対象となる感光材付きの基板(以下単に「基板」ともいう)50を載置するものであり、基板50を真空チャック方式で吸着保持することができるようになっている。また、露光ステージ12には駆動ステージ13が接続されており、駆動ステージ13により露光ステージ12を垂直方向(Z方向)及び水平面(XY平面)内で移動させることにより、露光ステージ12上に載置された基板50をフォトマスク40に対して相対的に移動させることができるようになっている。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 1 includes a base 11 and an exposure stage 12 installed on the base 11. The exposure stage 12 mounts a substrate with a photosensitive material (hereinafter also simply referred to as “substrate”) 50 to be exposed, and the substrate 50 can be sucked and held by a vacuum chuck method. ing. A driving stage 13 is connected to the exposure stage 12, and the exposure stage 12 is placed on the exposure stage 12 by moving the exposure stage 12 in the vertical direction (Z direction) and the horizontal plane (XY plane) by the driving stage 13. The formed substrate 50 can be moved relative to the photomask 40.

ここで、露光ステージ12上に載置される基板50は、例えば、図2に示すようなものである。図2に示すように、この基板50には、複数の矩形状のBM層パターン領域(第1層パターン領域)51〜56が形成されている。なお、各BM層パターン領域51〜56はXY平面内の異なる位置に配置されている。このうち、BM層パターン領域51〜53はY方向(第1の方向)に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなしており、同様に、BM層パターン領域54〜56もY方向に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなしている。なお、BM層パターン領域51〜53とBM層パターン領域54〜56はX方向(第2の方向)に関して互いに離間して配置されている。   Here, the substrate 50 placed on the exposure stage 12 is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of rectangular BM layer pattern regions (first layer pattern regions) 51 to 56 are formed on the substrate 50. The BM layer pattern areas 51 to 56 are arranged at different positions in the XY plane. Among these, the BM layer pattern regions 51 to 53 are connected to each other along the Y direction (first direction) to form one large area pattern. Similarly, the BM layer pattern regions 54 to 56 are also formed. One large area pattern is formed by being connected to each other along the Y direction. Note that the BM layer pattern regions 51 to 53 and the BM layer pattern regions 54 to 56 are arranged apart from each other in the X direction (second direction).

また、図2に示すように、基板50には、各BM層パターン領域51〜56に関連して位置付けられた複数の基板側アライメントマーク57が形成されている。ここで、各BM層パターン領域51〜53,54〜56はXY平面内のY方向に沿って配置されており、各BM層パターン領域51〜53,54〜56に関連した基板側アライメントマーク57は、各BM層パターン領域51〜53,54〜56の左右(各BM層パターン領域51〜53,54〜56のうちY方向に沿って延びるY方向辺の外側(両側))に少なくとも2つずつ位置付けられている。   As shown in FIG. 2, a plurality of substrate-side alignment marks 57 positioned in relation to the BM layer pattern regions 51 to 56 are formed on the substrate 50. Here, the BM layer pattern areas 51 to 53 and 54 to 56 are arranged along the Y direction in the XY plane, and the substrate-side alignment marks 57 related to the BM layer pattern areas 51 to 53 and 54 to 56 are arranged. Are at least two on the left and right of each BM layer pattern region 51-53, 54-56 (outside (on both sides) the Y-direction side extending along the Y direction among the BM layer pattern regions 51-53, 54-56). It is positioned one by one.

一方、露光ステージ12の上方にはマスクステージ15が設けられており、フォトマスク40を真空チャック方式で吸着保持することができるようになっている。すなわち、マスクステージ15の下面のうちフォトマスク40の外周に対応する部位に真空吸引孔(図示せず)が形成されており、この真空吸引孔(図示せず)によりフォトマスク40を真空吸着して保持することができるようになっている。   On the other hand, a mask stage 15 is provided above the exposure stage 12 so that the photomask 40 can be sucked and held by a vacuum chuck method. That is, a vacuum suction hole (not shown) is formed in a portion of the lower surface of the mask stage 15 corresponding to the outer periphery of the photomask 40, and the photomask 40 is vacuum-sucked by this vacuum suction hole (not shown). Can be held.

また、フォトマスク40の上方には、露光ステージ12上に載置された基板50へ向けて露光光を照射する照射光学系20が設けられている。このような照射光学系20は、超高圧水銀灯21と、超高圧水銀灯21から出射された光を基板50へ向けて導くための光学要素(パラボラミラー22、コールドミラー23、インテグレータレンズ24及び球面鏡25)とを有し、露光ステージ12上に載置された基板50へ向けて露光光(平行光)を照射することができるようになっている。また、このような照射光学系20において、コールドミラー23とインテグレータレンズ24との間にはシャッタ26が設けられており、超高圧水銀灯21から出射された光を適宜遮蔽及び開放することができるようになっている。   An irradiation optical system 20 that irradiates exposure light toward the substrate 50 placed on the exposure stage 12 is provided above the photomask 40. Such an irradiation optical system 20 includes an ultrahigh pressure mercury lamp 21 and optical elements (parabolic mirror 22, cold mirror 23, integrator lens 24, and spherical mirror 25) for guiding light emitted from the ultrahigh pressure mercury lamp 21 toward the substrate 50. The exposure light (parallel light) can be irradiated toward the substrate 50 placed on the exposure stage 12. In such an irradiation optical system 20, a shutter 26 is provided between the cold mirror 23 and the integrator lens 24 so that the light emitted from the ultrahigh pressure mercury lamp 21 can be appropriately shielded and opened. It has become.

ここで、マスクステージ15に吸着保持されるフォトマスク40は、例えば図3に示すようなものである。図3に示すように、このフォトマスク40には、各BM層パターン領域51〜56に対応する着色層パターン領域(第2層パターン領域)を露光するためのカラーフィルタ画素部(露光用パターン領域)41が形成されている。なお、カラーフィルタ画素部41により形成される着色層パターン領域も、基板50上に形成されたBM層パターン領域51〜56と同様に、基板50上にて互いにつなぎ合わされるものである。   Here, the photomask 40 sucked and held on the mask stage 15 is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the photomask 40 is provided with a color filter pixel portion (exposure pattern region) for exposing the colored layer pattern region (second layer pattern region) corresponding to each of the BM layer pattern regions 51 to 56. ) 41 is formed. The colored layer pattern region formed by the color filter pixel portion 41 is also connected to each other on the substrate 50 in the same manner as the BM layer pattern regions 51 to 56 formed on the substrate 50.

また、図3に示すように、フォトマスク40には、カラーフィルタ画素部41に関連して位置付けられたマスク側アライメントマーク42が形成されている。ここで、フォトマスク40のマスク側アライメントマーク42は、カラーフィルタ画素部41の中央部の上下(カラーフィルタ画素部41のうちX方向に沿って延びるX方向辺の中央部の外側(両側))に一つずつ位置付けられている。なお、このようなフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42は、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の各BM層パターン領域51〜56とがXY平面内で一致するように配置されたときに(例えば図6参照)、基板50の各BM層パターン領域51〜56に関連した基板側アライメントマーク57からX方向に沿って所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられている。   Further, as shown in FIG. 3, a mask-side alignment mark 42 positioned in relation to the color filter pixel portion 41 is formed on the photomask 40. Here, the mask-side alignment mark 42 of the photomask 40 is located above and below the central portion of the color filter pixel portion 41 (outside (on both sides) of the central portion of the X-direction side extending along the X direction in the color filter pixel portion 41). One by one. The mask-side alignment mark 42 of the photomask 40 is arranged so that the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the BM layer pattern areas 51 to 56 of the substrate 50 coincide with each other in the XY plane. Sometimes (see, for example, FIG. 6), the substrate 50 is positioned so as to be separated from the substrate-side alignment mark 57 associated with each BM layer pattern region 51 to 56 by a predetermined shift amount along the X direction. .

さらに、図3に示すように、フォトマスク40には、カラーフィルタ画素部41の中央部の上下(カラーフィルタ画素部41のうちX方向に沿って延びるX方向辺の中央部の外側(両側))に2つずつギャップ測定用窓部43が形成されている。なお、ギャップ測定用窓部43は、フォトマスク40と基板50との間のギャップを検出するために用いられるものである。   Further, as shown in FIG. 3, the photomask 40 includes upper and lower portions (outside (on both sides) of the central portion of the side in the X direction extending along the X direction in the color filter pixel portion 41). ), Two gap measuring window portions 43 are formed. The gap measurement window 43 is used for detecting a gap between the photomask 40 and the substrate 50.

なお、図3において、点線44は露光有効エリアを示しており、点線44の内部の領域がマスクステージ15の開口部に相当し、点線44の外部の領域がマスクステージ15で吸着保持されることとなる。   In FIG. 3, a dotted line 44 indicates an effective exposure area, and an area inside the dotted line 44 corresponds to the opening of the mask stage 15, and an area outside the dotted line 44 is sucked and held by the mask stage 15. It becomes.

このような構成からなるフォトマスク40の中央部上方には、フォトマスク40と露光ステージ12上に載置された基板50との間のギャップ(距離及び平行度)を検出するギャップ検出装置16が設けられている。ここで、ギャップ検出装置16は、レーザー干渉法を用いた測長器等からなり、図3に示すようなフォトマスク40の4つのギャップ測定用窓部43のそれぞれの真上にくるように設置されている。   Above the center of the photomask 40 having such a configuration, there is a gap detection device 16 that detects a gap (distance and parallelism) between the photomask 40 and the substrate 50 placed on the exposure stage 12. Is provided. Here, the gap detection device 16 is composed of a length measuring device using a laser interferometry or the like, and is installed so as to be directly above each of the four gap measurement windows 43 of the photomask 40 as shown in FIG. Has been.

また、フォトマスク40の中央部上方には、露光ステージ12上に載置された基板50とフォトマスク40との間の相対的な位置関係を検出する位置検出装置17が設けられている。ここで、位置検出装置17は、画像処理装置(図示せず)に接続されたCCD等からなり、図3に示すようなフォトマスク40の2つのマスク側アライメントマーク42のそれぞれの真上にくるように設置されている。   In addition, a position detection device 17 that detects a relative positional relationship between the substrate 50 placed on the exposure stage 12 and the photomask 40 is provided above the center of the photomask 40. Here, the position detection device 17 is composed of a CCD or the like connected to an image processing device (not shown), and is directly above each of the two mask side alignment marks 42 of the photomask 40 as shown in FIG. It is installed as follows.

さらに、フォトマスク40の外周部上方には、フォトマスク40の外周部を通過する露光光を遮蔽する遮光板18が設けられている。なお、遮光板18には遮光板駆動装置19が設けられており、フォトマスク40を遮蔽する位置とフォトマスク40を遮蔽しない位置のいずれかをとるように遮光板18を移動させることができるようになっている。   Further, a light shielding plate 18 is provided above the outer periphery of the photomask 40 to shield exposure light passing through the outer periphery of the photomask 40. The light shielding plate 18 is provided with a light shielding plate driving device 19 so that the light shielding plate 18 can be moved so as to take either the position where the photomask 40 is shielded or the position where the photomask 40 is not shielded. It has become.

なお、露光ステージ12、駆動ステージ13、照射光学系20(超高圧水銀灯21やシャッタ26等)、ギャップ検出装置16、位置検出装置17及び遮光板駆動装置19には制御装置27が接続されており、露光ステージ12に対して基板50を供給及び排出するロボットアーム(図示せず)等の動作に連動して上述した各構成を制御することができるようになっている。   A controller 27 is connected to the exposure stage 12, the drive stage 13, the irradiation optical system 20 (such as the ultrahigh pressure mercury lamp 21 and the shutter 26), the gap detection device 16, the position detection device 17, and the light shielding plate drive device 19. The above-described components can be controlled in conjunction with the operation of a robot arm (not shown) that supplies and discharges the substrate 50 to and from the exposure stage 12.

次に、図1に示す露光装置1により実現される露光方法の手順について説明する。   Next, the procedure of the exposure method realized by the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.

まず、制御装置27による制御の下で、ロボットアーム(図示せず)等を用いて感光材付きの基板50を露光装置1内へ供給し、露光ステージ12上に載置する。このとき、基板50は、露光ステージ12から突出した状態にあるリフトピン(図示せず)へ受け渡された後(ステップ101)、リフトピンを下降させることにより露光ステージ12へ受け渡される(ステップ102)。また、リフトピン(図示せず)から露光ステージ12へ基板50が受け渡された後、基板50が真空チャック方式で露光ステージ12に吸着保持される(ステップ103)。   First, under the control of the control device 27, a substrate 50 with a photosensitive material is supplied into the exposure apparatus 1 using a robot arm (not shown) or the like and placed on the exposure stage 12. At this time, the substrate 50 is transferred to a lift pin (not shown) protruding from the exposure stage 12 (step 101), and then transferred to the exposure stage 12 by lowering the lift pin (step 102). . Further, after the substrate 50 is transferred from the lift pins (not shown) to the exposure stage 12, the substrate 50 is sucked and held on the exposure stage 12 by a vacuum chuck method (step 103).

次に、制御装置27による制御の下で、露光ステージ12を上昇させ、マスクステージ15に吸着保持されたフォトマスク40と露光ステージ12上に載置された基板50との間のギャップを検出することが可能な高さに基板50を位置付ける(ステップ104)。これにより、マスクステージ15に吸着保持されたフォトマスク40が、露光ステージ12上に載置された基板50に対向するように配置される。   Next, under the control of the control device 27, the exposure stage 12 is raised, and a gap between the photomask 40 sucked and held on the mask stage 15 and the substrate 50 placed on the exposure stage 12 is detected. The substrate 50 is positioned at such a height that it can (step 104). Thereby, the photomask 40 sucked and held on the mask stage 15 is arranged so as to face the substrate 50 placed on the exposure stage 12.

その後、制御装置27による制御の下で、フォトマスク40に対する基板50の位置を順次移動させながら基板50に対して6ショットの露光を行って、基板50のBM層パターン領域51〜56上に6つの着色層パターン領域(図示せず)を形成する(ステップ105〜114)。   Thereafter, under the control of the control device 27, 6 shot exposure is performed on the substrate 50 while sequentially moving the position of the substrate 50 with respect to the photomask 40, and 6 on the BM layer pattern areas 51 to 56 of the substrate 50. Two colored layer pattern regions (not shown) are formed (steps 105 to 114).

まず、第1ショット目の露光(n=1の場合)について説明する。   First, the first shot exposure (when n = 1) will be described.

この場合には、まず、制御装置27による制御の下で、ショット回数を表すカウンタnをn=1と設定した後(ステップ105)、第1ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12を移動させる(ステップ106)。   In this case, first, under the control of the control device 27, after setting the counter n representing the number of shots to n = 1 (step 105), the substrate 50 is placed at the gap detection position of the first shot. The exposure stage 12 is moved as described above (step 106).

ここで、ギャップ検出装置16によるギャップの検出は、基板50に形成された各BM層パターン領域51〜56上では行うことができないので、第1ショット目のギャップ検出位置は、ギャップ検出装置16の真下に位置するフォトマスク40のギャップ測定用窓部43の少なくとも一部が基板50の各BM層パターン領域51〜56から外れた状態になるような位置とする。具体的には例えば、第1ショット目のギャップ検出位置は、図5に示すように、基板50の1番目のBM層パターン領域51がフォトマスク40に対して相対的にX方向にずらされた位置とすることが好ましい。この場合には、フォトマスク40の4つのギャップ測定用窓部43のうち3つのギャップ測定用窓部43(図5の斜線部参照)が基板50のBM層パターン領域51〜56から外れた状態になる。   Here, since the gap detection by the gap detection device 16 cannot be performed on each of the BM layer pattern regions 51 to 56 formed on the substrate 50, the gap detection position of the first shot is determined by the gap detection device 16. A position is set such that at least a part of the gap measurement window 43 of the photomask 40 located directly below the BM layer pattern areas 51 to 56 of the substrate 50 is removed. Specifically, for example, the first shot BM layer pattern region 51 of the substrate 50 is shifted in the X direction relative to the photomask 40 as shown in FIG. It is preferable to set the position. In this case, of the four gap measurement window portions 43 of the photomask 40, three gap measurement window portions 43 (see hatched portions in FIG. 5) are out of the BM layer pattern regions 51 to 56 of the substrate 50. become.

そして、このようにして第1ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12が位置付けられた後、フォトマスク40の3つのギャップ測定用窓部43を介してフォトマスク40と基板50との間のギャップを検出して当該ギャップを調整する(ステップ107)。なおこのとき、ギャップ検出装置16によるギャップの検出はXY平面内の異なる3箇所で行われるので、フォトマスク40と基板50との間の距離だけでなく両者の間の平行度が検出されることとなる。このため、制御装置27による制御の下で、このような検出結果に基づいて駆動ステージ13により露光ステージ12の高さ及び傾きを調整することにより、フォトマスク40と基板50との間のギャップ(距離及び平行度)を適切に調整することができる。   Then, after the exposure stage 12 is positioned so that the substrate 50 is arranged at the gap detection position of the first shot in this way, the photomask 40 is passed through the three gap measurement windows 43 of the photomask 40. A gap between the substrate and the substrate 50 is detected and the gap is adjusted (step 107). At this time, since the gap detection by the gap detection device 16 is performed at three different locations in the XY plane, not only the distance between the photomask 40 and the substrate 50 but also the parallelism between them is detected. It becomes. Therefore, under the control of the control device 27, the height and inclination of the exposure stage 12 are adjusted by the drive stage 13 based on such a detection result, so that the gap between the photomask 40 and the substrate 50 ( Distance and parallelism) can be adjusted appropriately.

その後、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、第1ショット目のアライメント検出位置まで露光ステージ12をXY平面内でステップ移動させる(ステップ108)。なおこのとき、露光ステージ12の移動は、レーザ干渉計(図示せず)等による検出結果に基づいて制御装置27により駆動ステージ13を制御することにより行われる。   Thereafter, the exposure stage 12 is moved stepwise within the XY plane to the alignment detection position of the first shot while maintaining the adjusted gap (distance and parallelism) (step 108). At this time, the exposure stage 12 is moved by controlling the drive stage 13 by the control device 27 based on the detection result by a laser interferometer (not shown) or the like.

そして、第1ショット目のアライメント検出位置において、フォトマスク40の2つのマスク側アライメントマーク42と基板50の1番目のBM層パターン領域51に関連した2つの基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致するように、露光ステージ12上に載置された基板50をフォトマスク40に対して相対的に移動させ、アライメントを行う(ステップ109)。   At the alignment detection position of the first shot, the two mask side alignment marks 42 of the photomask 40 and the two substrate side alignment marks 57 related to the first BM layer pattern region 51 of the substrate 50 are in the XY plane. The substrate 50 placed on the exposure stage 12 is moved relative to the photomask 40 so as to coincide with each other, and alignment is performed (step 109).

ここで、フォトマスク40のマスク側アライメントマーク42は、カラーフィルタ画素部41の中央部の上下に配置されているので、図6に示すように、第1ショット目のアライメント検出位置は、基板50がフォトマスク40に対して相対的にX方向にずらされた位置となる。   Here, since the mask-side alignment marks 42 of the photomask 40 are arranged above and below the central portion of the color filter pixel portion 41, as shown in FIG. Is a position shifted relative to the photomask 40 in the X direction.

そして、このようにしてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42と基板50の1番目のBM層パターン領域51に関連した基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致した状態となるアライメント位置から、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、XY平面内で露光ステージ12をフォトマスク40に対して所定のシフト量だけX方向にステップ移動させ、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の1番目のBM層パターン領域51とを一致させる(ステップ110)。なおこのとき、露光ステージ12の移動は、レーザ干渉計(図示せず)等による検出結果に基づいて制御装置27により駆動ステージ13を制御することにより行われる。   From the alignment position where the mask side alignment mark 42 of the photomask 40 and the substrate side alignment mark 57 related to the first BM layer pattern region 51 of the substrate 50 are matched in the XY plane in this way, While maintaining the adjusted gap (distance and parallelism), the exposure stage 12 is stepped in the X direction by a predetermined shift amount with respect to the photomask 40 in the XY plane, and the color filter pixel portion of the photomask 40 41 is matched with the first BM layer pattern region 51 of the substrate 50 (step 110). At this time, the exposure stage 12 is moved by controlling the drive stage 13 by the control device 27 based on the detection result by a laser interferometer (not shown) or the like.

その後、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の1番目のBM層パターン領域51とが一致した状態となる露光位置において、図7に示すように、遮光板18を移動させてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42及びギャップ測定用窓部43を遮蔽した後(ステップ111)、フォトマスク40を介して基板50へ向けて露光光を照射する。これにより、基板50の1番目のBM層パターン領域51上に1番目の着色層パターン領域(図示せず)が形成される(ステップ112)。   Thereafter, at the exposure position where the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the first BM layer pattern area 51 of the substrate 50 coincide with each other, as shown in FIG. After the mask alignment mark 42 and the gap measurement window 43 of 40 are shielded (step 111), exposure light is irradiated toward the substrate 50 through the photomask 40. As a result, a first colored layer pattern region (not shown) is formed on the first BM layer pattern region 51 of the substrate 50 (step 112).

以上のようにして第1ショット目の露光(n=1の場合)を行って、基板50の1番目のBM層パターン領域51上に1番目の着色層パターン領域(図示せず)を形成した後、フォトマスク40に対する基板50の位置をXY平面内でY方向に順次移動させながら、上述したステップ106〜112を繰り返すことにより、第2ショット目及び第3ショット目の露光(n=2,3の場合)を行って、基板50の2番目及び3番目のBM層パターン領域52,53上に2番目及び3番目の着色層パターン領域(図示せず)を形成することができる。   As described above, the first shot exposure (when n = 1) was performed to form the first colored layer pattern region (not shown) on the first BM layer pattern region 51 of the substrate 50. Thereafter, the second and third shot exposures (n = 2, 2) are performed by repeating the above-described steps 106 to 112 while sequentially moving the position of the substrate 50 relative to the photomask 40 in the Y direction within the XY plane. 3), the second and third colored layer pattern regions (not shown) can be formed on the second and third BM layer pattern regions 52 and 53 of the substrate 50.

以下、第2ショット目の露光(n=2の場合)及び第3ショット目の露光(n=3の場合)について説明する。   Hereinafter, the second shot exposure (when n = 2) and the third shot exposure (when n = 3) will be described.

第2ショット目の露光を行う場合には、制御装置27による制御の下で、ショット回数を表すカウンタnをn=2と設定した後(ステップ113及びステップ114)、第2ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12を移動させる(ステップ106)。なおこの場合、第2ショット目のギャップ検出位置は、図8に示すように、フォトマスク40の4つのギャップ測定用窓部43のうち2つのギャップ測定用窓部43(図8の斜線部参照)がBM層パターン領域51〜56から外れた状態になる。   When performing exposure of the second shot, under the control of the control device 27, after setting the counter n indicating the number of shots to n = 2 (step 113 and step 114), the gap detection of the second shot is performed. The exposure stage 12 is moved so that the substrate 50 is placed at the position (step 106). In this case, as shown in FIG. 8, the gap detection position of the second shot has two gap measurement windows 43 (see the shaded area in FIG. 8) of the four gap measurement windows 43 of the photomask 40. ) Is out of the BM layer pattern areas 51 to 56.

そして、このようにして第2ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12が位置付けられた後、フォトマスク40の2つのギャップ測定用窓部43を介してフォトマスク40と基板50との間のギャップを検出して当該ギャップを調整する(ステップ107)。なおこのとき、ギャップ検出装置16によるギャップの検出はXY平面内の異なる2箇所で行われるので、フォトマスク40と基板50との間の距離のみが検出され、両者の間の平行度は検出することができない。このため、制御装置27による制御の下で、第1ショット目の露光で調整されたギャップ(平行度)を保った状態で、上述した検出結果に基づいて駆動ステージ13により露光ステージ12の高さを調整する。   Then, after the exposure stage 12 is positioned so that the substrate 50 is disposed at the gap detection position of the second shot in this way, the photomask 40 is passed through the two gap measurement windows 43 of the photomask 40. A gap between the substrate and the substrate 50 is detected and the gap is adjusted (step 107). At this time, since the gap detection by the gap detection device 16 is performed at two different points in the XY plane, only the distance between the photomask 40 and the substrate 50 is detected, and the parallelism between the two is detected. I can't. For this reason, under the control of the control device 27, the height of the exposure stage 12 is driven by the drive stage 13 based on the detection result described above while maintaining the gap (parallelism) adjusted in the exposure of the first shot. Adjust.

その後、第1ショット目の露光の場合と同様に、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、XY平面内で第2ショット目のアライメント検出位置まで露光ステージ12をステップ移動させた後(ステップ108)、アライメント検出位置において、図9に示すように、フォトマスク40の2つのマスク側アライメントマーク42と基板50の2番目のBM層パターン領域52に関連した2つの基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致するように、露光ステージ12上に載置された基板50をフォトマスク40に対して相対的に移動させ、アライメントを行う(ステップ109)。   Thereafter, as in the case of the first shot exposure, the exposure stage 12 is stepped to the alignment detection position for the second shot in the XY plane while maintaining the adjusted gap (distance and parallelism). After (step 108), at the alignment detection position, as shown in FIG. 9, two substrate side alignments related to the two mask side alignment marks 42 of the photomask 40 and the second BM layer pattern region 52 of the substrate 50 are obtained. The substrate 50 placed on the exposure stage 12 is moved relative to the photomask 40 so that the mark 57 coincides with the XY plane, and alignment is performed (step 109).

そして、このようにしてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42と基板50の2番目のBM層パターン領域52に関連した基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致した状態となるアライメント位置から、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、XY平面内で露光ステージ12をフォトマスク40に対して所定のシフト量だけX方向にステップ移動させ、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の2番目のBM層パターン領域52とを一致させる(ステップ110)。   From the alignment position where the mask side alignment mark 42 of the photomask 40 and the substrate side alignment mark 57 related to the second BM layer pattern region 52 of the substrate 50 coincide in the XY plane in this way, While maintaining the adjusted gap (distance and parallelism), the exposure stage 12 is stepped in the X direction by a predetermined shift amount with respect to the photomask 40 in the XY plane, and the color filter pixel portion of the photomask 40 41 is matched with the second BM layer pattern region 52 of the substrate 50 (step 110).

その後、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の2番目のBM層パターン領域52とが一致した状態となる露光位置において、図10に示すように、遮光板18を移動させてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42及びギャップ測定用窓部43を遮蔽した後(ステップ111)、フォトマスク40を介して基板50へ向けて露光光を照射する。これにより、基板50の2番目のBM層パターン領域52上に2番目の着色層パターン領域(図示せず)が形成される(ステップ112)。   Thereafter, at the exposure position where the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the second BM layer pattern area 52 of the substrate 50 coincide with each other, as shown in FIG. After the mask alignment mark 42 and the gap measurement window 43 of 40 are shielded (step 111), exposure light is irradiated toward the substrate 50 through the photomask 40. As a result, a second colored layer pattern region (not shown) is formed on the second BM layer pattern region 52 of the substrate 50 (step 112).

同様に、第3ショット目の露光を行う場合には、制御装置27による制御の下で、ショット回数を表すカウンタnをn=3と設定した後(ステップ113及びステップ114)、第3ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12を移動させる(ステップ106)。なおこの場合、第3ショット目のギャップ検出位置は、図11に示すように、フォトマスク40の4つのギャップ測定用窓部43のうち3つのギャップ測定用窓部43(図11の斜線部参照)がBM層パターン領域51〜56から外れた状態になる。   Similarly, when performing exposure for the third shot, after setting the counter n representing the number of shots to n = 3 under the control of the control device 27 (step 113 and step 114), the third shot The exposure stage 12 is moved so that the substrate 50 is disposed at the gap detection position (step 106). In this case, as shown in FIG. 11, the gap detection position in the third shot is three gap measurement window portions 43 (see hatched portions in FIG. 11) of the four gap measurement window portions 43 of the photomask 40. ) Is out of the BM layer pattern areas 51 to 56.

そして、このようにして第3ショット目のギャップ検出位置に基板50が配置されるように露光ステージ12が位置付けられた後、フォトマスク40の3つのギャップ測定用窓部43を介してフォトマスク40と基板50との間のギャップを検出して当該ギャップを調整する(ステップ107)。なおこのとき、ギャップ検出装置16によるギャップの検出はXY平面内の異なる3箇所で行われるので、フォトマスク40と基板50との間の距離だけでなく両者の間の平行度が検出されることとなる。このため、制御装置27による制御の下で、このような検出結果に基づいて駆動ステージ13により露光ステージ12の高さ及び傾きを調整することにより、フォトマスク40と基板50との間のギャップ(距離及び平行度)を適切に調整することができる。   Then, after the exposure stage 12 is positioned so that the substrate 50 is arranged at the gap detection position of the third shot in this way, the photomask 40 is passed through the three gap measurement windows 43 of the photomask 40. A gap between the substrate and the substrate 50 is detected and the gap is adjusted (step 107). At this time, since the gap detection by the gap detection device 16 is performed at three different locations in the XY plane, not only the distance between the photomask 40 and the substrate 50 but also the parallelism between them is detected. It becomes. Therefore, under the control of the control device 27, the height and inclination of the exposure stage 12 are adjusted by the drive stage 13 based on such a detection result, so that the gap between the photomask 40 and the substrate 50 ( Distance and parallelism) can be adjusted appropriately.

その後、第1ショット目及び第2ショット目の露光の場合と同様に、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、XY平面内で第3ショット目のアライメント検出位置まで露光ステージ12をステップ移動させた後(ステップ108)、アライメント検出位置において、図12に示すように、フォトマスク40の2つのマスク側アライメントマーク42と基板50の3番目のBM層パターン領域53に関連した基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致するように、露光ステージ12上に載置された基板50をフォトマスク40に対して相対的に移動させ、アライメントを行う(ステップ109)。   Thereafter, as in the case of the exposure for the first shot and the second shot, the exposure stage up to the alignment detection position for the third shot in the XY plane while maintaining the adjusted gap (distance and parallelism). 12 is moved stepwise (step 108), and at the alignment detection position, the two mask-side alignment marks 42 of the photomask 40 and the third BM layer pattern region 53 of the substrate 50 are related as shown in FIG. Alignment is performed by moving the substrate 50 placed on the exposure stage 12 relative to the photomask 40 so that the substrate side alignment mark 57 coincides with the XY plane (step 109).

そして、このようにしてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42と基板50の3番目のBM層パターン領域53に関連した基板側アライメントマーク57とが一致した状態となるアライメント位置から、調整されたギャップ(距離及び平行度)を保った状態で、XY平面内で露光ステージ12をフォトマスク40に対して所定のシフト量だけX方向にステップ移動させ、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の3番目のBM層パターン領域53とを一致させる(ステップ110)。   Then, the gap adjusted from the alignment position where the mask side alignment mark 42 of the photomask 40 and the substrate side alignment mark 57 related to the third BM layer pattern region 53 of the substrate 50 coincide with each other in this way. While maintaining (distance and parallelism), the exposure stage 12 is stepped in the X direction by a predetermined shift amount with respect to the photomask 40 in the XY plane, and the color filter pixel portion 41 and the substrate 50 of the photomask 40 are moved. Are matched with the third BM layer pattern region 53 (step 110).

その後、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の3番目のBM層パターン領域53とが一致した状態となる露光位置において、図13に示すように、遮光板18を移動させてフォトマスク40のマスク側アライメントマーク42及びギャップ測定用窓部43を遮蔽した後(ステップ111)、フォトマスク40を介して基板50へ向けて露光光を照射する。これにより、基板50の3番目のBM層パターン領域53上に3番目の着色層パターン領域(図示せず)が形成される(ステップ112)。   Thereafter, at the exposure position where the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the third BM layer pattern region 53 of the substrate 50 coincide with each other, as shown in FIG. After the mask alignment mark 42 and the gap measurement window 43 of 40 are shielded (step 111), exposure light is irradiated toward the substrate 50 through the photomask 40. As a result, a third colored layer pattern region (not shown) is formed on the third BM layer pattern region 53 of the substrate 50 (step 112).

以上のようにして、フォトマスク40に対する基板50の位置をXY平面内でY方向に順次移動させながら、第1ショット目から第3ショット目までの露光(n=1,2,3の場合)を行うことにより、基板50のBM層パターン領域51〜53上に、互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなす3つの着色層パターン領域(図示せず)を形成することができる。   As described above, exposure from the first shot to the third shot is performed while sequentially moving the position of the substrate 50 with respect to the photomask 40 in the Y direction within the XY plane (when n = 1, 2, 3). By performing the above, three colored layer pattern regions (not shown) forming one large area pattern can be formed on the BM layer pattern regions 51 to 53 of the substrate 50 by being connected to each other.

なお、同様にして、第4ショット目から第6ショット目までの露光を行うことにより、基板50のBM層パターン領域54〜56上に、互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなす3つの着色層パターン領域(図示せず)を形成することができる。ここで、第4ショット目から第6ショット目までの露光における基本的な手順は、第1ショット目から第3ショット目までの露光における手順と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。   Similarly, by performing exposure from the fourth shot to the sixth shot, a large-area pattern is formed on the BM layer pattern regions 54 to 56 of the substrate 50 by being connected to each other. Three colored layer pattern regions (not shown) can be formed. Here, since the basic procedure in the exposure from the fourth shot to the sixth shot is the same as the procedure in the exposure from the first shot to the third shot, detailed description is omitted here. .

以上のようにして、第1ショット目から第6ショット目までの6ショットの露光を行って、基板50のBM層パターン領域51〜56上に6つの着色層パターン領域(図示せず)を形成した後、基板の払い出し位置まで露光ステージ12を下降させ(ステップ115)、露光ステージ12による基板50に対する吸着状態を解除する(ステップ116)。次いで、露光ステージ12のリフトピン(図示せず)を上昇させた後、ロボットアーム(図示せず)等を用いて露光後の基板50を露光装置1外へ排出する(ステップ118)。   As described above, six shots from the first shot to the sixth shot are performed to form six colored layer pattern regions (not shown) on the BM layer pattern regions 51 to 56 of the substrate 50. After that, the exposure stage 12 is lowered to the substrate dispensing position (step 115), and the suction state of the substrate 50 by the exposure stage 12 is released (step 116). Next, after lift pins (not shown) of the exposure stage 12 are raised, the exposed substrate 50 is discharged out of the exposure apparatus 1 using a robot arm (not shown) or the like (step 118).

このように本実施の形態によれば、フォトマスク40のマスク側アライメントマーク42と基板50の各BM層パターン領域51〜56に関連した基板側アライメントマーク57とがXY平面内で一致した状態となるアライメント位置と、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の各BM層パターン領域51〜56とが一致した状態となる露光位置とが、互いに所定のシフト量だけX方向に離間した状態になるようにし、アライメント位置でフォトマスク40と基板50との間の一次的なアライメントを行った上で、X方向へのステップ移動によりアライメント位置から露光位置まで移動させて最終的に基板50を露光位置に位置決めするようにしている。このため、基板50上に形成されるBM層パターン領域51〜56(及び着色層パターン領域)の位置と基板50上で設けられるべきアライメントマークの位置とが重なってしまうことを効果的に防止し、アライメントマークを利用した手法に基づく安価な露光装置を用いて、基板50の位置決めを適正に行うことができる。   Thus, according to the present embodiment, the mask-side alignment mark 42 of the photomask 40 and the substrate-side alignment mark 57 related to the BM layer pattern regions 51 to 56 of the substrate 50 are matched in the XY plane. And an alignment position where the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the BM layer pattern areas 51 to 56 of the substrate 50 coincide with each other in the X direction by a predetermined shift amount. After the primary alignment between the photomask 40 and the substrate 50 is performed at the alignment position, the substrate 50 is finally moved from the alignment position to the exposure position by step movement in the X direction. Positioning is performed at the exposure position. This effectively prevents the positions of the BM layer pattern areas 51 to 56 (and the colored layer pattern areas) formed on the substrate 50 from overlapping with the positions of the alignment marks to be provided on the substrate 50. The substrate 50 can be properly positioned using an inexpensive exposure apparatus based on a technique using alignment marks.

また、本実施の形態によれば、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41と基板50の各BM層パターン領域51〜56とがXY平面内で一致するように配置されたときに、基板50の各BM層パターン領域51〜56に関連した基板側アライメントマーク57からX方向に沿って所定のシフト量だけ離間した状態になるように、フォトマスク40のマスク側アライメントマーク42及び基板50の各BM層パターン領域51〜56に関連した基板側アライメントマーク57を位置付けるようにしているので、アライメント位置から露光位置までの移動を簡易にかつ精度良く行うことが可能となり、基板50の位置決めをより適正に行うことができる。   Further, according to the present embodiment, when the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 and the BM layer pattern regions 51 to 56 of the substrate 50 are arranged so as to coincide with each other in the XY plane, The mask-side alignment marks 42 of the photomask 40 and the BMs of the substrate 50 are separated from the substrate-side alignment marks 57 related to the BM layer pattern regions 51 to 56 by a predetermined shift amount along the X direction. Since the substrate-side alignment marks 57 related to the layer pattern areas 51 to 56 are positioned, the movement from the alignment position to the exposure position can be performed easily and accurately, and the substrate 50 can be positioned more appropriately. It can be carried out.

さらに、本実施の形態によれば、基板50の各BMパターン領域51〜56のうちの少なくとも一部がXY平面内のY方向に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなし、ステップ111において、フォトマスク40のマスク側アライメントマーク42及びギャップ測定用窓部43を遮蔽しながら、フォトマスク40を介して基板50へ向けて露光光を照射するようにしているので、基板50上に形成されるBM層パターン領域51〜56(及び着色層パターン領域)の位置と基板50上で設けられるべきアライメントマークの位置とが重なり合うような大面積のパターンを形成する場合であっても、アライメントマークを利用した手法に基づく安価な露光装置を用いて、基板50の位置決めを適正に行うことができる。   Furthermore, according to the present embodiment, at least a part of each of the BM pattern areas 51 to 56 of the substrate 50 is connected to each other along the Y direction in the XY plane to form one large area pattern. In step 111, the substrate 50 is irradiated with exposure light through the photomask 40 while shielding the mask side alignment mark 42 and the gap measurement window 43 of the photomask 40. Even when a pattern with a large area is formed such that the positions of the BM layer pattern areas 51 to 56 (and the colored layer pattern areas) formed thereon overlap the positions of alignment marks to be provided on the substrate 50. The substrate 50 can be properly positioned using an inexpensive exposure apparatus based on a technique using alignment marks. .

さらにまた、本実施の形態によれば、ステップ106〜112を繰り返す際に、アライメント工程(ステップ108及び109)の直前にて、フォトマスク40のカラーフィルタ画素部41が基板50の各BM層パターン領域51〜56から離間した状態となるギャップ検出位置において、ギャップ測定用窓部43を介して、フォトマスク40と基板50との間のギャップを検出するようにしているので、基板50上に形成されるBM層パターン領域51〜56(及び着色層パターン領域)の位置と基板50上で設けられるべきアライメントマークの位置とが重なり合うような大面積のパターンを形成する場合であっても、フォトマスク40と基板50との間のギャップを適正に検出することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, when the steps 106 to 112 are repeated, the color filter pixel portion 41 of the photomask 40 has each BM layer pattern of the substrate 50 immediately before the alignment step (steps 108 and 109). Since the gap between the photomask 40 and the substrate 50 is detected through the gap measurement window 43 at the gap detection position in a state separated from the regions 51 to 56, the gap is formed on the substrate 50. Even when a pattern having a large area is formed such that the positions of the BM layer pattern areas 51 to 56 (and the colored layer pattern areas) to be formed and the positions of the alignment marks to be provided on the substrate 50 overlap. The gap between 40 and the substrate 50 can be detected properly.

なお、上述した実施の形態において、基板50上に設けられた基板側アライメントマーク57及びフォトマスク40上に設けられたマスク側アライメントマーク42の具体的な配置態様や数は、図2及び図3に示すようなものに限定されるものではなく、フォトマスク40と基板50との間の相対的な2つの位置であるアライメント位置と露光位置とが互いに所定のシフト量だけ離間した状態にあり、好ましくはX方向又はY方向へのステップ移動によりアライメント位置から露光位置まで移動することができるような態様をとることができるものであれば、これ以外の任意の配置態様や数をとることができる。   In the embodiment described above, the specific arrangement mode and number of the substrate-side alignment mark 57 provided on the substrate 50 and the mask-side alignment mark 42 provided on the photomask 40 are shown in FIGS. The alignment position, which is a relative two position between the photomask 40 and the substrate 50, and the exposure position are separated from each other by a predetermined shift amount. Any arrangement and number other than this can be adopted as long as it can take an aspect that can move from the alignment position to the exposure position by step movement in the X or Y direction. .

また、上述した実施の形態においては、基板50上に形成されるBM層パターン領域51〜56及びそれに対応する着色層パターン領域(図示せず)の一部が互いにつなぎ合わされる場合を例に挙げて説明したが、BM層パターン領域51〜56及びそれに対応する着色層パターン領域(図示せず)の配置態様はこれに限られるものではなく、これ以外の配置態様をとる場合にも同様にして適用することができる。   In the embodiment described above, an example is given in which a part of the BM layer pattern regions 51 to 56 formed on the substrate 50 and a part of the corresponding colored layer pattern region (not shown) are connected to each other. However, the arrangement mode of the BM layer pattern areas 51 to 56 and the corresponding colored layer pattern area (not shown) is not limited to this, and the same applies to other arrangement modes. Can be applied.

さらに、上述した実施の形態においては、ギャップ調整工程(ステップ106及び107)をアライメント工程(ステップ108及び109)の直前に行っているが、これに限らず、アライメント工程(ステップ108及び109)と露光工程(ステップ110乃至112)との間で行ってもよい。また、露光ステージ12の移動に伴う基板50の高さや傾き等の変動が小さい場合には、各ショットの露光ごとに行うのではなく、全てのショットの露光を行う前に1度だけ行うようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the gap adjustment process (steps 106 and 107) is performed immediately before the alignment process (steps 108 and 109). However, the present invention is not limited to this, and the alignment process (steps 108 and 109) You may perform between exposure processes (step 110 thru | or 112). In addition, when the fluctuation of the height and inclination of the substrate 50 due to the movement of the exposure stage 12 is small, it is not performed for each shot exposure, but only once before performing exposure for all shots. May be.

本発明の一実施の形態に係る露光方法を実現するための露光装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the exposure apparatus for implement | achieving the exposure method which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る露光方法(着色層形成工程)の手順を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the procedure of the exposure method (colored layer formation process) which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る露光方法(着色層形成工程)で用いられる露光対象となる基板(BM層が形成された基板)の一例を示す平面図。The top view which shows an example of the board | substrate (board | substrate with which BM layer was formed) used as the exposure object used with the exposure method (colored layer formation process) which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る露光方法(着色層形成工程)で用いられるフォトマスクの一例を示す平面図。The top view which shows an example of the photomask used with the exposure method (colored layer formation process) which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示す露光方法における第1ショット目のギャップ調整工程を説明するための図。The figure for demonstrating the gap adjustment process of the 1st shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第1ショット目のアライメント工程を説明するための図。The figure for demonstrating the alignment process of the 1st shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第1ショット目の露光工程を説明するための図。The figure for demonstrating the exposure process of the 1st shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第2ショット目のギャップ調整工程を説明するための図。The figure for demonstrating the gap adjustment process of the 2nd shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第2ショット目のアライメント工程を説明するための図。The figure for demonstrating the alignment process of the 2nd shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第2ショット目の露光工程を説明するための図。The figure for demonstrating the exposure process of the 2nd shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第3ショット目のギャップ調整工程を説明するための図。The figure for demonstrating the gap adjustment process of the 3rd shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第3ショット目のアライメント工程を説明するための図。The figure for demonstrating the alignment process of the 3rd shot in the exposure method shown in FIG. 図1に示す露光方法における第3ショット目の露光工程を説明するための図。The figure for demonstrating the exposure process of the 3rd shot in the exposure method shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 露光装置
11 基台
12 露光ステージ
13 駆動ステージ
15 マスクステージ
16 ギャップ検出装置
17 位置検出装置
18 遮光板
19 遮光板駆動装置
20 照射光学系
21 超高圧水銀灯
22 パラボラミラー
23 コールドミラー
24 インテグレータレンズ
25 球面鏡
26 シャッタ
27 制御装置
40 フォトマスク
41 カラーフィルタ画素部
42 アライメントマーク
43 ギャップ測定用窓部
44 露光有効エリア
50 感光材付きの基板
51〜56 基板上に形成されたBM層パターン領域
57 基板側アライメントマーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 11 Base 12 Exposure stage 13 Drive stage 15 Mask stage 16 Gap detection apparatus 17 Position detection apparatus 18 Light shielding plate 19 Light shielding plate drive apparatus 20 Irradiation optical system 21 Super high pressure mercury lamp 22 Parabolic mirror 23 Cold mirror 24 Integrator lens 25 Spherical mirror 26 Shutter 27 Control device 40 Photomask 41 Color filter pixel part 42 Alignment mark 43 Gap measurement window part 44 Effective exposure area 50 Substrate with photosensitive material 51 to 56 BM layer pattern region 57 formed on the substrate 57 Substrate side alignment mark

Claims (14)

一枚の感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する露光方法において、
水平面内の異なる位置に配置された複数の矩形状の第1層パターン領域と、前記各第1層パターン領域に関連して位置付けられた複数の基板側アライメントマークとを含む感光材付きの基板を、露光ステージ上に載置する第1ステップと、
前記各第1層パターン領域に対応する第2層パターン領域を露光するための露光用パターン領域と、前記露光用パターン領域に関連して位置付けられたマスク側アライメントマークとを含むフォトマスクを、前記露光ステージ上に載置された前記基板に対向するように配置する第2ステップであって、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークが、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられている、第2ステップと、
前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記複数の第1層パターン領域のうちの特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致するように、前記露光ステージ上に載置された前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に移動させる第3ステップと、
前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致した状態となるアライメント位置から、前記水平面内で前記露光ステージを前記フォトマスクに対して前記所定のシフト量だけステップ移動させ、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とを前記水平面内で一致させる第4ステップと、
前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とが前記水平面内で一致した状態となる露光位置において、前記フォトマスクを介して前記基板へ向けて露光光を照射し、前記基板の前記特定の第1層パターン領域に合わせて第2層パターン領域を形成する第5ステップとを含み、
前記フォトマスクに対する前記基板の位置を前記水平面内で順次移動させながら前記第3ステップ乃至前記第5ステップを繰り返し、前記基板の前記複数の第1層パターン領域に合わせて複数の第2層パターン領域を形成することを特徴とする露光方法。
In an exposure method for forming a plurality of patterns on the substrate by sequentially performing exposure of a plurality of shots at different exposure positions in a horizontal plane with respect to a single substrate with a photosensitive material,
A substrate with a photosensitive material, including a plurality of rectangular first layer pattern regions arranged at different positions in a horizontal plane, and a plurality of substrate side alignment marks positioned in relation to the first layer pattern regions. A first step of placing on the exposure stage;
A photomask including an exposure pattern area for exposing a second layer pattern area corresponding to each of the first layer pattern areas, and a mask side alignment mark positioned in relation to the exposure pattern area; A second step of disposing the substrate so as to face the substrate placed on an exposure stage, wherein the mask-side alignment mark of the photomask includes the exposure pattern region of the photomask and each of the substrates; When arranged so as to coincide with the first layer pattern region in the horizontal plane, the substrate is aligned with a predetermined shift amount from the substrate-side alignment mark associated with each first layer pattern region of the substrate. A second step, located in
The mask-side alignment mark of the photomask and the substrate-side alignment mark related to a specific first layer pattern region of the plurality of first layer pattern regions of the substrate are aligned with each other in the horizontal plane. A third step of moving the substrate placed on an exposure stage relative to the photomask;
The exposure stage in the horizontal plane from the alignment position where the mask side alignment mark of the photomask and the substrate side alignment mark related to the specific first layer pattern region of the substrate are aligned in the horizontal plane. A step of moving the exposure pattern region of the photomask and the specific first layer pattern region of the substrate in the horizontal plane by moving the step by a predetermined amount relative to the photomask. ,
Exposure light is directed toward the substrate through the photomask at an exposure position where the exposure pattern region of the photomask and the specific first layer pattern region of the substrate coincide with each other in the horizontal plane. Irradiating and forming a second layer pattern region in conformity with the specific first layer pattern region of the substrate,
The third step to the fifth step are repeated while sequentially moving the position of the substrate with respect to the photomask in the horizontal plane, and a plurality of second layer pattern regions are aligned with the plurality of first layer pattern regions of the substrate. Forming an exposure method.
前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の第1の方向に沿って配置されており、前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークは、前記各第1層パターン領域のうち前記第1の方向に沿って延びる第1方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って延びる第2方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから前記第2の方向に沿って前記所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。   At least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is disposed along a first direction in the horizontal plane, and the substrate-side alignment mark associated with each of the first layer pattern regions is Each of the first layer pattern regions is positioned outside a first direction side extending along the first direction, and the mask-side alignment mark of the photomask is the first of the exposure pattern regions. The mask-side alignment mark of the photomask is positioned outside the second direction side extending along a second direction orthogonal to the direction of the exposure pattern region of the photomask and the substrate of the substrate When the first layer pattern regions are arranged so as to coincide with each other in the horizontal plane, the substrate-side alignment associated with the first layer pattern regions of the substrate is arranged. Characterized in that it is positioned such that the state of being spaced apart by the predetermined shift amount along the second direction from the at sign A method according to claim 1. 前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域の前記第2方向辺の中央部の外側に位置付けられていることを特徴とする、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the mask side alignment mark of the photomask is positioned outside a central portion of the second direction side of the exposure pattern region. 前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の前記第1の方向に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなしており、
前記第5ステップにおいて、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークを遮蔽しながら、前記フォトマスクを介して前記基板へ向けて露光光を照射することを特徴とする、請求項2又は3に記載の方法。
At least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is connected to each other along the first direction in the horizontal plane to form one large area pattern,
4. The exposure light according to claim 2, wherein in the fifth step, exposure light is irradiated toward the substrate through the photomask while shielding the mask side alignment mark of the photomask. Method.
前記基板は、前記水平面内の前記第2の方向に関して互いに離間して配置された少なくとも2つの大面積のパターンを有することを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the substrate has at least two large area patterns spaced apart from each other with respect to the second direction in the horizontal plane. 前記フォトマスクと前記露光ステージ上に載置された前記基板との間のギャップを調整する第6ステップをさらに含み、
前記第3ステップ乃至前記第5ステップを繰り返す際に、前記第3ステップの直前又は前記第3ステップと前記第4ステップとの間にて前記第6ステップを行うことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
A sixth step of adjusting a gap between the photomask and the substrate placed on the exposure stage;
The sixth step is performed immediately before the third step or between the third step and the fourth step when the third step to the fifth step are repeated. The method as described in any one of thru | or 5.
前記フォトマスクは、当該フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出するために用いられるギャップ測定用窓部をさらに含み、
前記フォトマスクの前記露光用パターン領域が前記基板の前記各第1層パターン領域から離間した状態となるギャップ検出位置において、前記ギャップ測定用窓部を介して、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
The photomask further includes a gap measurement window used to detect a gap between the photomask and the substrate,
Between the photomask and the substrate through the gap measurement window at a gap detection position where the exposure pattern region of the photomask is separated from the first layer pattern regions of the substrate. The method according to claim 6, further comprising detecting a gap.
前記基板の前記各第1層パターン領域はカラーフィルタのブラックマトリクス層を構成し、前記各第2層パターン領域は前記ブラックマトリクス層のパターンに合わせて形成される所定色の着色層を構成することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。   Each first layer pattern area of the substrate constitutes a black matrix layer of a color filter, and each second layer pattern area constitutes a colored layer of a predetermined color formed in accordance with the pattern of the black matrix layer. The method according to claim 1, characterized in that: 一枚の感光材付きの基板に対して水平面内の異なる露光位置にて複数ショットの露光を順次行うことにより当該基板上に複数のパターンを形成する露光方法で用いられる、基板のアライメント方法において、
水平面内の異なる位置に配置された複数の矩形状の第1層パターン領域と、前記各第1層パターン領域に関連して位置付けられた複数の基板側アライメントマークとを含む感光材付きの基板を、露光ステージ上に載置する第1ステップと、
前記各第1層パターン領域に対応する第2層パターン領域を露光するための露光用パターン領域と、前記露光用パターン領域に関連して位置付けられたマスク側アライメントマークとを含むフォトマスクを、前記露光ステージ上に載置された前記基板に対向するように配置する第2ステップであって、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークが、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられている、第2ステップと、
前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記複数の第1層パターン領域のうちの特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致するように、前記露光ステージ上に載置された前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に移動させる第3ステップと、
前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークと前記基板の前記特定の第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークとが前記水平面内で一致した状態となるアライメント位置から、前記水平面内で前記露光ステージを前記フォトマスクに対して前記所定のシフト量だけステップ移動させ、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記特定の第1層パターン領域とを前記水平面内で一致させる第4ステップとを含み、
前記フォトマスクに対する前記基板の位置を前記水平面内で順次移動させながら前記第3ステップ及び前記第4ステップを繰り返すことを特徴とする、基板のアライメント方法。
In the substrate alignment method used in the exposure method of forming a plurality of patterns on the substrate by sequentially performing a plurality of shot exposures at different exposure positions in a horizontal plane with respect to a single substrate with a photosensitive material,
A substrate with a photosensitive material, including a plurality of rectangular first layer pattern regions arranged at different positions in a horizontal plane, and a plurality of substrate side alignment marks positioned in relation to the first layer pattern regions. A first step of placing on the exposure stage;
A photomask including an exposure pattern area for exposing a second layer pattern area corresponding to each of the first layer pattern areas, and a mask side alignment mark positioned in relation to the exposure pattern area; A second step of disposing the substrate so as to face the substrate placed on an exposure stage, wherein the mask-side alignment mark of the photomask includes the exposure pattern region of the photomask and each of the substrates; When arranged so as to coincide with the first layer pattern region in the horizontal plane, the substrate is aligned with a predetermined shift amount from the substrate-side alignment mark associated with each first layer pattern region of the substrate. A second step, located in
The mask-side alignment mark of the photomask and the substrate-side alignment mark related to a specific first layer pattern region of the plurality of first layer pattern regions of the substrate are aligned with each other in the horizontal plane. A third step of moving the substrate placed on an exposure stage relative to the photomask;
The exposure stage in the horizontal plane from the alignment position where the mask side alignment mark of the photomask and the substrate side alignment mark related to the specific first layer pattern region of the substrate are aligned in the horizontal plane. A step of moving the exposure pattern region of the photomask and the specific first layer pattern region of the substrate in the horizontal plane by moving the step by a predetermined amount relative to the photomask. only including,
The substrate alignment method, wherein the third step and the fourth step are repeated while sequentially moving the position of the substrate with respect to the photomask in the horizontal plane .
前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の第1の方向に沿って配置されており、前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークは、前記各第1層パターン領域のうち前記第1の方向に沿って延びる第1方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って延びる第2方向辺の外側に位置付けられており、前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記フォトマスクの前記露光用パターン領域と前記基板の前記各第1層パターン領域とが前記水平面内で一致するように配置されたときに、前記基板の前記各第1層パターン領域に関連した基板側アライメントマークから前記第2の方向に沿って前記所定のシフト量だけ離間した状態になるように位置付けられていることを特徴とする、請求項9に記載の方法。   At least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is disposed along a first direction in the horizontal plane, and the substrate-side alignment mark associated with each of the first layer pattern regions is Each of the first layer pattern regions is positioned outside a first direction side extending along the first direction, and the mask-side alignment mark of the photomask is the first of the exposure pattern regions. The mask-side alignment mark of the photomask is positioned outside the second direction side extending along a second direction orthogonal to the direction of the exposure pattern region of the photomask and the substrate of the substrate When the first layer pattern regions are arranged so as to coincide with each other in the horizontal plane, the substrate-side alignment associated with the first layer pattern regions of the substrate is arranged. Characterized in that it is positioned such that the state of being spaced apart by the predetermined shift amount along the second direction from the at sign The method of claim 9. 前記フォトマスクの前記マスク側アライメントマークは、前記露光用パターン領域の前記第2方向辺の中央部の外側に位置付けられていることを特徴とする、請求項10に記載の方法。   11. The method according to claim 10, wherein the mask side alignment mark of the photomask is positioned outside a central portion of the second direction side of the exposure pattern region. 前記基板の前記各第1層パターン領域のうちの少なくとも一部は前記水平面内の前記第1の方向に沿って互いにつなぎ合わされることで一つの大面積のパターンをなしていることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。   At least a part of each of the first layer pattern regions of the substrate is connected to each other along the first direction in the horizontal plane to form one large area pattern. 12. The method according to claim 10 or 11. 前記基板は、前記水平面内の前記第2の方向に関して互いに離間して配置された少なくとも2つの大面積のパターンを有することを特徴とする、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the substrate has at least two large area patterns spaced from each other with respect to the second direction in the horizontal plane. 前記基板の前記各第1層パターン領域はカラーフィルタのブラックマトリクス層を構成し、前記各第2層パターン領域は前記ブラックマトリクス層のパターンに合わせて形成される所定色の着色層を構成することを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の方法。   Each first layer pattern area of the substrate constitutes a black matrix layer of a color filter, and each second layer pattern area constitutes a colored layer of a predetermined color formed in accordance with the pattern of the black matrix layer. 14. A method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that
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