JP5184808B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置及び露光装置に関し、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写するのに好適な露光技術に関する。

大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイは、基板上にマスクのパターンを分割逐次露光方式で近接露光転写することで製造される。従来のこの種の分割逐次露光装置としては、例えば、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置し、この状態でワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ等を作成するようにしたものが知られている（特許文献１，２参照）。
特許第２６７２５３５号明細書 特開平１−１５５３５４号公報

ところで、近接露光転写を行う場合においては、一般的に製品と同寸のパターンを有するマスクを用いている。しかるに、近年の薄形テレビ等はユーザーの嗜好に対応して画面が大型化する傾向があるが、それに応じて基板に露光転写されるパターン領域も大きくなるため、露光転写に用いるマスクも大型のものを用いる必要が生じている。ところが、マスクは大型化するにつれてコストが顕著に増大するという問題がある。加えて、マスクは石英などの脆性材料で形成されることが多く、取り扱いの不備等により破損を招きやすいため、それもコスト高を加速する要因となっている。

これに対し、マスクを細分化してライン状に配置し、基板を一方向に移動させつつ分割して露光を行う新規な分割露光方式が検討されている。かかる露光方式は、基板に形成されるパターンに、ある程度繰り返される部位があることを前提として、これをつなぎ合わせることで大きなパターンを形成できることを利用したものである。このような分割露光方式によれば、高価なマスクを採用する必要はなく、比較的安価なマスクを用いて、基板に大きなパターンを露光転写することができる。

ところで、かかる分割露光方式により露光された基板においては、露光により形成されたパターンのつなぎ目に露光ムラが生じることが確認された。かかる露光ムラは、複数の光源を用いる場合には、光源毎に照度が異なることが原因であり、また単一の光源を用いる場合でも、必ずしもその照度分布が均一にならないこと等が原因と考えられる。

そこで本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、マスクのパターンを分割露光する際に、露光ムラを抑えることができる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の本発明の露光方法は、基板より面積の小さなマスクを前記基板に近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンをつなげて前記基板に露光する露光方法において、
前記マスクは、前記基板の搬送方向に対して交差するラインを挟んで千鳥状に配置されており、
前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わせ、
前記光源と前記マスクとの間の光路内に配置したアパーチャ部材により、前記マスクの一方の端部側と他方の端部側とで露光時間に差を与えるようになっており、これにより重ね合わせる露光領域の端部の露光量を調節することを特徴とする。

更に、第２の本発明の露光装置は、基板より面積の小さなマスクを前記基板に近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンをつなげて前記基板に露光する露光装置において、
前記マスクは、前記基板の搬送方向に対して交差するラインを挟んで千鳥状に配置されており、
前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わす際に、少なくとも前記端部の露光量を調整する露光量調整手段と、
少なくとも前記端部の露光量を検出する検出手段を有し、
前記露光量調整手段は、前記光源と前記マスクとの間の光路内に配置したアパーチャ部材であり、前記検出手段の検出結果に応じて、前記アパーチャ部材により、前記マスクの一方の端部側と他方の端部側とで露光時間に差を与えるようになっていることを特徴とする。

第１の本発明の露光方法によれば、前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わすので、つなぎ目における露光量の変化が緩やかとなり、製品上で少なくとも人間の観察したときに、露光ムラに起因する差異を目立たなくさせることができる。尚、露光領域とは、マスクを透過した露光光が照射される基板の領域をいうものとする。

更に、重ね合わされる前記露光領域の端部の露光量を調節すると好ましい。露光量の調整としては、マスクの形状を変えること、スリットを間引くこと、フィルターを用いて光源からの照度を露光領域の端部と中央とで変化させること、照度の異なる複数の光源を用いること、などが考えられる。

第２の本発明の露光装置によれば、前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わす際に、少なくとも前記端部の露光量を調整する露光量調整手段を有するので、つなぎ目における露光量の変化が緩やかとなり、製品上で少なくとも人間の観察したときに、露光ムラに起因する差異を目立たなくさせることができる。露光量調整手段としては、マスクの形状を変えること、スリットを間引くこと、フィルターを用いて光源からの照度を露光領域の端部と中央とで変化させること、照度の異なる複数の光源を用いること、などが考えられる。又、露光量の調整は端部に限らず、露光領域全体であって良い。

更に、少なくとも前記端部の露光量を検出する検出手段を有すると、その検出結果に基づいて、より精度良く前記端部の露光量を調整することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる露光装置の上面図であり、図２は、本実施の形態にかかる露光装置の露光時の状態を示す側面断面図である。尚、以下の実施の形態で、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで水平面が規定され、Ｚ軸方向が垂直方向を規定するものとする。

図１において、ベース１上で、大版薄板状の基板Ｗは基板チャック２により把持され、レール２ａに沿って、基板チャック２と共に左から右に移動可能となっている。ベース１上には、基板Ｗより小面積のマスクＭを吸着保持する保持装置１０が、搬送ライン（搬送路ともいう）Ｌを挟んで左側（上流側）に７個、右側（下流側）に６個（計１３個）配置されている。保持装置１０により保持された基板Ｗに比較すると小型のマスクＭは、搬送ラインＬを挟んで千鳥状に交互に配置されるが、後述する理由により隣接して露光される領域の端部同士が重ね合うようにしている。なお、図１においては、左側の７個の保持装置１０と、右側の上から３個の保持装置１０は、露光位置にあり、右側の下から３個の保持装置１０は、マスクの受け渡し位置にある。搬送ラインＬの両側に配置された保持装置１０により分配装置を構成する。

各保持装置１０は、ベース１上でＸ軸方向となる図２の左右方向（図１の搬送ラインＬに対して直交する方向であり、基板ＷはＸ軸方向に沿って左から右へと移動するものとする）に不図示のフレームに対して移動可能に配置されたアーム１１と、アーム１１の先端に配置され、下面にマスクＭを吸着保持する保持部１２と、アーム１１に対して保持部１２をＺ軸方向（図２でＺ軸方向となる上下方向）に駆動するＺ軸移動装置１３と、ベース１の上面の法線回りに保持部１２を回転駆動するθ軸移動装置１４と、アーム１１に対して保持部１２をＹ軸方向（図２で紙面垂直方向）に駆動するＹ軸移動装置１５とを有する。保持部１２は、矩形開口１２ａを有している。

ベース１には、基板Ｗの下面に対向して吐出吸引ユニット３を取り付けている。詳細は説明しないが、基板Ｗは、吐出吸引ユニット３によりベース１に対して浮上して支持される。

本実施の形態の露光装置を用いて行う分割露光動作について説明する。各保持装置１０は、マスクストッカＭＳ１からロボットＲＢＴのアームＡＭを用いて取り出したマスクＭを保持しているものとする。まず、不図示の駆動部より、レール２ａに沿って、基板チャック２と共に基板Ｗを左から右に移動する。このとき、吐出吸引ユニット３から基板Ｗの下面側に空気吐出を行うことにより、基板Ｗはベース１の上面から浮上した状態でＸ軸方向により搬送されることになり、基板Ｗの下面側に傷等が付くことを防止でき、基板Ｗの下面保護を図ることができる。

基板Ｗを所定位置に移動させた後、上方の露光ユニットＯＰＵから露光用光ＥＬを投射すると、かかる露光用光ＥＬは、保持装置１０により保持されたマスクＭを通過し、そのパターンを基板Ｗに露光転写する。一つのマスクＭでの露光転写が終了すると、ワンステップだけ基板Ｗを移動させた後、同様にして次の露光転写を行うことができる。このとき、基板Ｗの移動誤差によるパターンのズレは、保持装置１０のＺ軸移動装置１３、θ軸移動装置１４，Ｘ軸移動装置１５、及びＺ軸方向に可動のアーム１１により、マスクＭの位置を微調整することで補正することができる。同様にして、分割露光転写を繰り返し行うことで、基板Ｗ全体にパターンの露光を行うことができる。なお、本実施の形態において、搬送ラインＬの両側で保持されたマスクＭが千鳥状に配置されているので、上流側の列のマスクＭを透過して形成されるパターンと、下流側の列のマスクＭを透過して形成されるパターンとを、時間差をおいて基板Ｗ上に隙間なくつなぎ合わせ、それにより大パターンを形成することができる。又、基板Ｗを静止させることなく、動かしながら連続して露光することもある。

次に、露光パターンの端部同士を重ね合わせる理由について説明する。図３（ａ）は、比較例にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図である。図４は、実施例にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図である。不図示の基板は、マスクＭ１〜Ｍ４の下方を矢印の方向に通過する。尚、マスクと露光領域とは一対一の関係にあるものとする。

まず、図３（ａ）に示す比較例においては、隣接する（ここでは千鳥状に隣接の意味、以下同じ）マスクの端部同士が一致するようにして露光を行っている。かかる場合、マスクＭ１，Ｍ３を透過する光量が、マスクＭ２，Ｍ４を通過する光量よりも低い場合、特定の位置（点Ａ、Ｂ、Ｃ）で急激に変化するようになる。従って、このような露光を行って形成されたパネルを薄形テレビなどに用いた場合、点Ａ、Ｂ、Ｃの位置で、映像の色や明るさなどが急激に変化するため、観察者の目で認識しやすくなり違和感を与える恐れがある。

図４（ａ）は、実施例にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図である。本実施例においては、各マスクの形状を端部側でテーパ状となるようにしている。かかるマスクを用いて露光を行うと、マスクの端部側に向かうにつれて露光量が減少する（図４（ｂ）の点線参照）から、隣接するマスクを透過する露光光を重畳することで、露光領域の端部であっても適切な露光量を得ることができる。

図５は、変形例にかかるマスクの形状を示す図であり、図４に示す実施例と同様に用いることができる。図５（ａ）において、マスクＭ１の端部は円弧状に突出しており、それに隣接するマスクＭ２の端部は円弧状にくぼんでいる。又、図５（ｂ）において、マスクＭ１の端部は三角形状に突出しており、それに隣接するマスクＭ２の端部は三角形状にくぼんでいる。更に、図５（ｃ）において、マスクＭ１は端部に向かうにつれて透過率が漸次減少し、それに隣接するマスクＭ２も端部に向かうにつれて透過率が漸次減少している。

図６（ａ）は、別な実施の形態にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図であり、図６（ｃ）は、アパーチャ部材の形状を示す図であり、図６（ｄ）は、アパーチャ部材により補正された露光量と位置との関係を示す図である。

本実施の形態では、照射された露光光の照度を検出する検出手段としての照度センサＳ１〜Ｓ８を設けている。このような照度センサＳ１〜Ｓ８は、基板を支持するベース１（図２）の上面に、露光領域の端部に対応して埋設することができる。ここで、不図示の光源の特性や、マスクの透過率のバラツキなどにより、照度センサＳ３の検出した照度に対して、照度センサＳ４の検出した照度が顕著に高かった場合、図６（ｂ）に示すように、点Ｄの位置で露光量が増大し、露光量の過度な変化が生じる場合がある。

そこで、本実施の形態においては、光源とマスクＭ２との間に、図６（ｃ）に示すようにテーパ形状のアパーチャ部材（露光量調整手段）ＡＰを配置して、基板に同期させて移動させる。これによりマスクＭ２の左側の端部は、時間Ｔ１だけ露光され、マスクＭ２の右側の端部は、時間Ｔ２だけ露光され、ここでＴ１＞Ｔ２とすれば、図６（ｄ）に示すように、点Ｄ（端部）の位置での露光量が低下し、これに隣接するマスクＭ３にかかる露光領域の露光量に対する変化が小さくなり、同時にマスクＭ２にかかる露光領域内の露光量のバランスが向上する（露光量が均一となる）こととなる。

尚、露光量調整手段としては、アパーチャ部材に限らず、光源への駆動電流を変化させて照度を調整したり、マスクの開口面積を変えたり、光源とマスクとの間にＮＤフィルタ、液晶シャッタ等を挿入したりすることもできる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、露光方式は、スキャン方式、ならい方式など各種の方式が適用できる。

第１の実施の形態にかかる露光装置の上面図である。 第１の実施の形態にかかる露光装置の露光時の状態を示す側面断面図である。 図３（ａ）は、比較例にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図である。 図４（ａ）は、実施例にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図である。 変形例にかかるマスクの形状を示す図であり、図４に示す実施例と同様に用いることができる。 図６（ａ）は、別な実施の形態にかかるマスクＭ１〜Ｍ４（ここでは４枚）の配置を光源側から見た図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクＭ１〜Ｍ４の配置により得られる露光量と位置との関係を示す図であり、図６（ｃ）は、アパーチャ部材の形状を示す図であり、図６（ｄ）は、アパーチャ部材により補正された露光量と位置との関係を示す図である。

符号の説明

１ ベース
１ａ 搬送路
２ 基板チャック
２ａ レール
３ 吐出吸引ユニット
４ ユニット本体
５ 吐出孔
６ 凹溝
７ 吸引孔
１０ 保持装置
１１ アーム
１２ 保持部
１２ａ 矩形開口
１２ｂ 下部
１３ Ｚ軸移動装置
１４ θ軸移動装置
１５ Ｙ軸移動装置
３０ 搬送装置
ＡＭ アーム
ＡＰ アパーチャ部材
ＥＬ 露光用光
Ｈ１ 配管群
Ｈ２ 配管群
Ｌ 搬送ライン
Ｍ、Ｍ１〜Ｍ４ マスク
ＭＳ１ マスクストッカ
ＭＳ２ マスクストッカ
ＯＰＵ 露光ユニット
Ｐ１ 吐出用ポンプ
Ｐ２ 吸引用ポンプ
ＲＢＴ ロボット
Ｓ１〜Ｓ８ 照度センサ
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 基板より面積の小さなマスクを前記基板に近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンをつなげて前記基板に露光する露光方法において、
   前記マスクは、前記基板の搬送方向に対して交差するラインを挟んで千鳥状に配置されており、
   前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わせ、
   前記光源と前記マスクとの間の光路内に配置したアパーチャ部材により、前記マスクの一方の端部側と他方の端部側とで露光時間に差を与えるようになっており、これにより重ね合わせる露光領域の端部の露光量を調節することを特徴とする露光方法。
2. 前記マスクの端部は、テーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記マスクの端部は、円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
4. 前記マスクの端部は、三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
5. 前記マスクは、端部に向かうに連れて漸次透過率を減少させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
6. 基板より面積の小さなマスクを前記基板に近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンをつなげて前記基板に露光する露光装置において、
   前記マスクは、前記基板の搬送方向に対して交差するラインを挟んで千鳥状に配置されており、
   前記マスクのパターンが露光される露光領域の端部を、それに隣接する露光領域の端部と重ね合わす際に、少なくとも前記端部の露光量を調整する露光量調整手段と、
   少なくとも前記端部の露光量を検出する検出手段を有し、
   前記露光量調整手段は、前記光源と前記マスクとの間の光路内に配置したアパーチャ部材であり、前記検出手段の検出結果に応じて、前記アパーチャ部材により、前記マスクの一方の端部側と他方の端部側とで露光時間に差を与えるようになっていることを特徴とする露光装置。
7. 前記マスクの端部は、テーパ形状であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記マスクの端部は、円弧形状であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記マスクの端部は、三角形状であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
10. 前記マスクは、端部に向かうに連れて漸次透過率を減少させるようになっていることを請求項６に記載の露光装置。