JP5235061B2 - Exposure equipment - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
本発明は、被露光体の搬送に同期してシャッタにより露光光の照射及び遮断の切換をし、被露光体の搬送方向に沿って所定間隔で設定された複数の露光領域の外側が露光されるのを防止する露光装置に関し、詳しくは、被露光体表面においてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制可能にした露光装置に係るものである。 In the present invention, exposure light irradiation and blocking are switched by a shutter in synchronization with conveyance of an object to be exposed, and the outside of a plurality of exposure areas set at predetermined intervals along the conveyance direction of the object to be exposed is exposed. More particularly, the present invention relates to an exposure apparatus that can suppress blurring of a shadow of a shutter edge portion on the surface of an object to be blurred and becoming unclear.
従来のこの種の露光装置は、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して、上記複数の露光領域の設定方向に被露光体を搬送するステージと、ステージの上方に配設され、被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、上記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、上記マスクステージと光源との間に配設され、フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、上記マスクステージとフォトインテグレータとの間に配設され、フォトマスクに照射する露光光を平行光にする集光レンズと、を備えたものであって、上記フォトインテグレータと集光レンズとの間に配設され、フォトインテグレータの端面を集光レンズの手前側に結像する結像レンズと、この結像レンズによるフォトインテグレータの端面の結像位置近傍に配設され、被露光体の搬送により複数の露光領域が上記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えていた(例えば、特許文献1参照)。これにより、シャッタを小さくすることができ、周辺の構成部品との干渉を避けることができるという利点を有していた。 This type of conventional exposure apparatus has a stage on which an exposure object in which a plurality of exposure areas are set in at least one line is placed on the upper surface, and the exposure object is conveyed in the setting direction of the plurality of exposure areas, A mask stage that is arranged above the stage and holds the photomask in close proximity to the object to be exposed, and is constantly lit during the exposure period for the object to be exposed, and irradiates the photomask held on the mask stage with exposure light. A light source that is disposed between the mask stage and the light source, and that is disposed between the mask stage and the photo integrator. A condensing lens that converts the exposure light applied to the mask into parallel light, and is disposed between the photo integrator and the condensing lens. An imaging lens for forming an end surface of the integrator in front of the condenser lens is disposed near the imaging position of the end face of the photo integrator by the image forming lens, a plurality of exposure areas by the transport of the object to be exposed Includes a shutter that switches between irradiation and blocking of exposure light in synchronization with sequentially passing under the photomask (for example, see Patent Document 1). This has the advantage that the shutter can be made small and interference with surrounding components can be avoided.
また、他の露光装置においては、マスクホルダに保持されたフォトマスク面と露光チャックに保持されたガラス基板面との間に形成されるギャップを所定のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行ってから露光をするもので、フォトマスクの一部にプロキシミティ露光時の光線が照射しないように遮光する露光シャッタ手段をフォトマスクの真上に設けたものとなっていた(例えば、特許文献2参照)。
しかし、このような従来の露光装置において、特許文献1に記載の露光装置は、結像レンズによりフォトインテグレータの端面をシャッタが露光光を遮断する面に一旦結像した後、さらにそれを集光レンズにより拡大して被露光体に投影するようになっていたので、露光光のコリメーション半角に基づいてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明な像も拡大投影されるため、被露光体の表面に設定された複数の露光領域の搬送方向側縁部近傍における露光パターンの分解能が低下することがあった。
However, in such a conventional exposure apparatus, the exposure apparatus described in
また、特許文献2に記載の露光装置においては、図10に示すように、被露光体、例えばカラーフィルタ基板9とフォトマスク13との間隔d1を100μmとし、フォトマスク13に対するシャッタ4のオフセット量d2を300μmとし、コリメーション半角θを2°とすると、カラーフィルタ基板表面9aにおけるシャッタ縁部4aの影がぼやけた不鮮明な領域の大きさxは、2×(100+300)×tan(2π/180)≒28μmとなる。一方、フォトマスク13のマスクパターン14の場合には、その縁部の影がぼやけた不鮮明な領域の大きさは、同様に計算して約7μmであるので、シャッタ縁部4aの影の不鮮明領域がマスクパターン14に比べて約4倍に拡大されることになる。従って、このような露光装置の露光光学系を適用して、所定方向に搬送される被露光体の表面に搬送方向に沿って設定された複数の露光領域がフォトマスク13の下側を順次通過するのに同期して、シャッタ4により露光光の照射及び遮断の切換えをしながら露光をする場合に、上記複数の露光領域の搬送方向側縁部近傍における露光パターンの分解能が低下するという問題があった。
In the exposure apparatus described in
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被露光体表面においてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制可能にした露光装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can cope with such problems and suppress the blurring of the shadow of the shutter edge on the surface of the object to be blurred.
上記目的を達成するために、本発明による露光装置は、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して、前記複数の露光領域の設定方向に前記被露光体を搬送する搬送手段と、前記被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、前記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、前記マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、前記被露光体の搬送により複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えた露光装置であって、前記光源とシャッタとの間に配設され、前記フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、前記シャッタによる露光光の遮断面に前記フォトインテグレータの端面の像を結ぶ結像レンズと、前記結像レンズにより前記遮断面に結ばれた前記フォトインテグレータの端面の像を前記フォトマスク上に再結像する物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と、を備えたものである。 In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention places an object to be exposed, on which a plurality of exposure areas are arranged in at least one line, on an upper surface, and sets the exposure object in a setting direction of the plurality of exposure areas. A transport means for transporting the body, a mask stage for holding a photomask in close proximity to the object to be exposed, and a light that is constantly lit during an exposure period for the object to be exposed, and exposing light to the photomask held on the mask stage And a shutter that switches between irradiation and blocking of exposure light in synchronization with the sequential passage of a plurality of exposure areas under the photomask by conveyance of the object to be exposed. A photo integrator that is disposed between the light source and the shutter and uniformizes the luminance distribution of the exposure light applied to the photomask; and And imaging department imaging lens an image of the end surface of the photo-integrator in section, re-imaging for those side and the image of the image of the end surface of the photo-integrator tied to the blocking surface by the imaging lens on the photomask And a telecentric re-imaging optical system on the side.
このような構成により、被露光体に対する露光期間中光源を常時点灯した状態で、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して搬送手段で複数の露光領域の設定方向に搬送し、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系で被露光体に近接対向させてマスクステージに保持されたフォトマスク上に、結像レンズにより結ばれたフォトインテグレータの端面の像を再結像し、結像レンズによるフォトインテグレータの端面の結像面にて、露光光を遮断するシャッタで上記複数の露光領域がフォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをし、被露光体の複数の露光領域を順次露光すると共に、被露光体の搬送方向に隣接する露光領域の間の部分が露光されるのを防止する。 With such a configuration, with the light source constantly turned on during the exposure period for the object to be exposed, the object to be exposed on which the plurality of exposure areas are set in at least one line is placed on the upper surface, and the plurality of exposure areas are conveyed by the conveying means. of the set transport direction, at the object side and the image side is brought close face the object to be exposed in a telecentric re-imaging optical system on the photomask which is held on the mask stage, a photo integrator Barre imaging by the imaging lens The image of the end face is re-imaged, and the multiple exposure areas sequentially pass under the photomask with a shutter that blocks the exposure light at the imaging surface of the photo integrator end face by the imaging lens. The exposure light is switched on and off in synchronism to sequentially expose a plurality of exposure areas of the object to be exposed and to prevent exposure between areas adjacent to each other in the conveyance direction of the object to be exposed. Do
また、前記再結像光学系は、少なくとも一つの凹面反射ミラーと、少なくとも一つの凸面反射ミラーとを備えたオフナー型光学系である。これにより、少なくとも一つの凹面反射ミラーと、少なくとも一つの凸面反射ミラーとを備えたオフナー型光学系でフォトマスク上に、結像レンズにより結ばれたフォトインテグレータの端面の像を再結像する。 The re-imaging optical system is an Offner optical system including at least one concave reflecting mirror and at least one convex reflecting mirror. Thus, at least one concave reflecting mirror, on a photomask by Offner optical system having at least one convex reflecting mirror, re-imaging the image of the end face of the photo integrator Barre imaging by the imaging lens .
そして、前記フォトインテグレータは、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したフライアイレンズであり、前記結像レンズは、前記フライアイレンズの複数のマイクロレンズの像を前記シャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせるように配設されたものである。これにより、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したフライアイレンズの該複数のマイクロレンズの像を、結像レンズでシャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせる。 The photo integrator is a fly-eye lens configured by arranging a plurality of micro lenses in the same plane, and the imaging lens blocks exposure light from the images of the micro lenses of the fly eye lens by the shutter. those disposed sintered Basel so superimposed on the surface. Thus, an image of the plurality of micro lenses of the fly's eye lens which is constructed by arranging a plurality of micro-lenses in the same plane, Ru sintered Base superimposed on the blocking surface of the exposure light by the shutter by the imaging lens.
請求項1に係る発明によれば、シャッタによる露光光の遮断がフォトマスクの配設位置で露光光を遮断するのと同等の関係となり、シャッタのフォトマスクに対するオフセット量をゼロにすることができる。したがって、被露光体表面におけるシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制することができる。また、フォトマスク表面の露光光の照射面と同じ面をシャッタの通過位置に形成することができ、シャッタ縁部の影の不鮮明領域が拡大投影される従来技術よりもその不鮮明領域を低減することができる。したがって、被露光体の表面に設定された複数の露光領域の搬送方向側縁部における露光パターンの分解能を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, the blocking of the exposure light by the shutter is equivalent to the blocking of the exposure light at the position where the photomask is disposed, and the offset amount of the shutter with respect to the photomask can be made zero. . Therefore, it is possible to prevent the shadow of the shutter edge on the surface of the object to be exposed from being blurred and unclear. Further, the same surface as the exposure light irradiation surface of the photomask surface can be formed at the shutter passing position, and the blurred area of the shadow at the shutter edge can be reduced compared to the conventional technique in which the projected area is enlarged. Can do. Therefore, it is possible to improve the resolution of the exposure pattern at the side edges in the transport direction of the plurality of exposure regions set on the surface of the object to be exposed.
また、請求項2に係る発明によれば、反射ミラーにより再結像光学系を構成することができ、製造コストを低減することができる。
Moreover, according to the invention which concerns on
そして、請求項3に係る発明によれば、フォトマスクに照射する露光光の輝度分布をより均一にすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the brightness distribution of the exposure light applied to the photomask can be made more uniform.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による露光装置の実施形態を示す正面図である。この露光装置は、被露光体の搬送に同期してシャッタにより露光光の照射及び遮断の切換をし、被露光体の搬送方向に沿って所定間隔で設定された複数の露光領域の外側が露光されるのを防止するもので、搬送手段1と、マスクステージ2と、光源3と、シャッタ4と、フライアイレンズ5と、コンデンサレンズ6と、オフナー型光学系7と、撮像手段8と、を備えて成る。なお、以下の説明においては、被露光体がカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板9の場合について述べる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view showing an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention. In this exposure apparatus, the exposure light is switched between irradiation and blocking by a shutter in synchronization with the conveyance of the object to be exposed, and the outside of a plurality of exposure areas set at predetermined intervals along the conveyance direction of the object to be exposed is exposed. The conveying means 1, the
上記搬送手段1は、図2に示すように、複数の露光領域10が少なくとも一列に並べて間隔G2で設定されたカラーフィルタ基板9(同図には二列で示す)をステージ11上面に載置して、上記複数の露光領域10の設定方向(図1において矢印A方向)に一定速度(V)で搬送するものである。そして、搬送手段1は、図示省略の位置検出センサー及び速度検出センサーを備え、カラーフィルタ基板9の移動距離及び移動速度が検出可能となっている。なお、図2において、符号10aは第1番目の露光領域を示し、符号10bは第2番目の露光領域を、符号10cは第3番目の露光領域を示す。さらに、符号12aは第1及び第2番目の露光領域10a,10bの間の部分(以下、「第1番目の非露光領域」と記載する)を示し、符号12bは第2及び第3番目の露光領域10b,10cの間の部分(以下、「第2番目の非露光領域」と記載する)を示す。
As shown in FIG. 2, the transport means 1 places a color filter substrate 9 (shown in two rows in the figure) in which a plurality of
上記搬送手段1の上方には、マスクステージ2が配設されている。このマスクステージ2は、カラーフィルタ基板9に対して所定のギャップ、例えば約100μmのギャップを介して近接対向させてフォトマスク13を保持するものであり、図示省略の制御手段によって制御されて、搬送手段1のステージ11の上面に平行な面内にてカラーフィルタ基板9の矢印Aで示す搬送方向と直交する方向に変位可能とされ、フォトマスク13とカラーフィルタ基板9との位置合わせができるようになっている。
A
ここで、上記フォトマスク13は、露光光の照射によりそこに形成されたマスクパターン14をカラーフィルタ基板9上のカラーレジストに転写させるものであり、図3に示すように、透明基材15と、遮光膜16と、マスクパターン14と、覗き窓17と、マスク側アライメントマーク18とから成っている。
Here, the
上記透明基材15は、紫外線及び可視光を高効率で透過する透明なガラス基材であり、例えば石英ガラスから成る。
図1に示すように、上記透明基材15の一方の面には、遮光膜16が形成されている。この遮光膜16は、露光光を遮光するものであり、不透明な例えばクロム(Cr)の薄膜で形成されている。
The
As shown in FIG. 1, a
上記遮光膜16には、図3に示すように、一方向に並べて複数のマスクパターン14が形成されている。この複数のマスクパターン14は、露光光を通過させる所定形状の開口であり、対向して搬送されるカラーフィルタ基板9に露光光を照射可能とし、図4に示すカラーフィルタ基板9上に形成されたブラックマトリクス19のピクセル20上に転写されるものである。そして、例えば、上記ピクセル20の幅と略一致した幅を有し、上記並び方向と直交する方向に長い長さDの矩形状とされ、上記ピクセル20の3ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。また、図3において、例えば中央部に位置するマスクパターン14aの下側縁部が基準位置R1として予め設定されている。
As shown in FIG. 3, a plurality of
上記遮光膜16には、図3に示すように、上記複数のマスクパターン14に近接してその並び方向の側方に覗き窓17が形成されている。この覗き窓17は、対向して搬送される図4に示すカラーフィルタ基板9に形成された基板側アライメントマーク21及びブラックマトリクス19のピクセル20を観察するためのものであり、後述する撮像手段8で上記基板側アライメントマーク21の位置及びブラックマトリクス19の例えば図4において中央部に位置するピクセル20aの下側縁部に予め設定された基準位置R2を検出可能となっている。そして、図3に示すように、上記複数のマスクパターン14の並び方向に平行して中央側から一方の端部13aに向かって延びて矩形状に形成されている。
As shown in FIG. 3, a
上記遮光膜16には、図3に示すように、上記覗き窓17の一端部側方に中央側から他方の端部13bに向かって並べて複数のマスク側アライメントマーク18が形成されている。この複数のマスク側アライメントマーク18は、上記マスクパターン14に予め設定された基準位置R1と上記カラーフィルタ基板9のピクセル20に予め設定された基準位置R2との位置合わせをするためのものであり、上記マスクパターン14に対応して形成されている。さらに、その形成位置は、図3においてマスク側アライメントマーク18の下側縁部が対応するマスクパターン14の下側縁部と一致するようにされている。そして、例えば、遮光膜16の中央部側に形成されたマスク側アライメントマーク18が基準マーク18aとして予め設定されている。これにより、上記基準マーク18aと上記カラーフィルタ基板9の基板側アライメントマーク21とが所定の位置関係となるように位置調整されることにより、上記マスクパターン14の基準位置R1とカラーフィルタ基板9の基準位置R2との位置合わせをすることができるようになっている。
As shown in FIG. 3, a plurality of mask-side alignment marks 18 are formed on the light-shielding
そして、上記フォトマスク13は、図1に示すように、上記遮光膜16を形成した側を下にしてマスクステージ2に保持される。なお、同図において、幅Wは露光光に照射される領域の最小幅を示している。
As shown in FIG. 1, the
上記搬送手段1の上方には、光源3が配設されている。この光源3は、カラーフィルタ基板9に対する露光期間中常時点灯し、マスクステージ2に保持されたフォトマスク13に露光光を照射するものであり、紫外線を含んだ露光光を放射する、例えば超高圧水銀ランプ、キセノンランプ又は紫外線発光レーザである。
A
上記マスクステージ2と光源3との間には、シャッタ4が配設されている。このシャッタ4は、カラーフィルタ基板9の搬送により複数の露光領域10がフォトマスク13の下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするものであり、図1に矢印Aで示すカラーフィルタ基板9の移動速度Vと同じ速度Vで矢印B方向に移動して、隣接する上記カラーフィルタ基板9の第1及び第2番目の非露光領域12a,12bに露光光が照射されるのを防止できるようになっている。また、矢印B方向に移動して露光光の光路を閉じたシャッタ4は、露光領域10を露光する際には矢印C方向に高速で戻されるようになっている。
A
上記光源3とシャッタ4との間には、フライアイレンズ5が配設されている。このフライアイレンズ5は、フォトマスク13に照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレートと成るものであり、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したものである。
A fly eye lens 5 is disposed between the
上記フライアイレンズ5とシャッタ4との間には、コンデンサレンズ6が配設されている。このコンデンサレンズ6は、フライアイレンズ5の複数のマイクロレンズの像をシャッタ4が露光光を遮断する面(図1において破線で示す)に重ね合わせて結ばせる結像レンズとなるもので、複数のレンズを組み合わせて構成し、上記遮断面における像の大きさがフォトマスク13に対する露光光の照射面積と同じになるように設計されている。
A
上記シャッタ4とマスクステージ2との間には、オフナー型光学系7が配設されている。このオフナー型光学系7は、一つの凹面反射ミラー22と、その焦点位置に配設された一つの凸面反射ミラー23とから構成され、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と成るものである。そして、フォトマスク13における露光光の照射面と、シャッタ4による露光光の遮断面とが同等の関係となっている。したがって、シャッタ4は、フォトマスク13における上記照射面を移動するのと等価となり、シャッタ4のフォトマスク13に対するオフセット量がゼロとなる。これにより、シャッタ4がカラーフィルタ基板9に近接対向して配設されているのと等価となり、カラーフィルタ基板9表面におけるシャッタ4縁部の影がぼやけて不鮮明となるのが抑制される。また、上記照射面と遮断面とは、1対1の関係となるようにされている。これにより、シャッタ4縁部の影の不鮮明領域がカラーフィルタ基板4表面に拡大投影されることがない。
An Offner type
なお、フォトマスク13における露光光の照射面は、一般には、フォトマスク13の複数のマスクパターン14が形成された領域とされるが、フォトマスク13の覗き窓17及びマスク側アライメントマーク18を覆って紫外線を反射又は吸収し可視光を透過するフィルタを形成すれば、フォトマスク13全体を露光光の照射面としてもよい。
The exposure light irradiation surface of the
そして、上記光源3、フライアイレンズ5、コンデンサレンズ6、シャッタ4、オフナー型光学系7、及びマスクステージ2を含んで露光光学系24が構成される。なお、図1において、符号25は、平面反射ミラーである。
The exposure
上記搬送手段1の上方には、撮像手段8が配設されている。この撮像手段8は、カラーフィルタ基板9に形成された基板側アライメントマーク21とフォトマスク13に形成されたマスク側アライメントマーク18とをミラー26を介してそれぞれ同一視野内に捕えて撮像するものであり、光を受光する多数の受光素子を一直線状に並べて備えたラインCCD27と、その前方に配設されてカラーフィルタ基板9に形成された基板側アライメントマーク21及びピクセル20やフォトマスク13に形成されたマスク側アライメントマーク18をそれぞれ上記ラインCCD27上に結像させる撮像レンズ28と、を備えている。なお、この場合、上記フォトマスク13の覗き窓17の長手軸と一致した部分をラインCCD27により撮像できるように撮像手段8とフォトマスク13との位置合わせが事前になされている。
An
さらに、図1に示すように、上記撮像手段8の光路上にて、上記ラインCCD27と撮像レンズ28との間には、光学距離補正手段29が配設されている。この光学距離補正手段29は、撮像手段8のラインCCD27とカラーフィルタ基板9との間の光学距離及び撮像手段8のラインCCD27とフォトマスク13との間の光学距離を略合致させるものであり、空気の屈折率よりも大きい所定の屈折率を有する透明な部材からなり、例えばガラスプレートである。具体的に、この光学距離補正手段29は、フォトマスク13に形成された覗き窓17を介して撮像手段8のラインCCD27とカラーフィルタ基板9とを結ぶ光路上に配設されている。これにより、撮像手段8の光軸方向にずれて位置するカラーフィルタ基板9の基板側アライメントマーク21等と、フォトマスク13のマスク側アライメントマーク18とを上記ラインCCD27上に同時に結像させることができる。なお、図1において図示省略されているが、上記撮像手段8による撮像位置を照明可能に照明手段が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, an optical
次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
ここで、使用されるカラーフィルタ基板9は、図4に示すように、透明なガラス基板の一面にCr等からなる不透明膜が形成され、同図に示すように露光領域10内に多数のピクセル20がマトリクス状に形成されたものである。さらに、その一端部9a側の略中央部に、上記フォトマスク13に予め設定された基準位置R1と上記カラーフィルタ基板9に予め設定された基準位置R2との位置ずれを補正してアライメントをとるために細長状の基板側アライメントマーク21が一つ形成されている。また、上記基板側アライメントマーク21の側方には、中央側から一方の側端部9bに向かって並べて複数のアライメント確認マーク30がピクセル20に対応させてピクセル20の配列の3ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。なお、上記基板側アライメントマーク21及びアライメント確認マーク30は、図4においてそれぞれ各マークの下側縁部と対応するピクセル20の下側縁部とが一致するように形成されている。
Next, the operation of the exposure apparatus configured as described above will be described.
Here, as shown in FIG. 4, the
このように形成されたカラーフィルタ基板9は、上面に所定のカラーレジストが塗布され、上記基板側アライメントマーク21を形成した端部9a側を図4に矢印Aで示す搬送方向の先頭側に位置させて搬送手段1のステージ11上に載置され、一定の速度Vで矢印A方向に搬送される。
The
一方、フォトマスク13は、図3に示すように、覗き窓17が形成された端部13c側を矢印Aで示す搬送方向の手前側に位置させ、図1に示すように遮光膜16を形成した面を下にしてマスクステージ2に保持される。そして、搬送されるカラーフィルタ基板9の上面に近接して対向するようにされる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
このような状態で、フォトマスク13に形成された覗き窓17を通してカラーフィルタ基板9上の基板側アライメントマーク21、アライメント確認マーク30及びピクセル20が撮像手段8によって撮像される。この場合、フォトマスク13に形成された覗き窓17を介して撮像手段8のラインCCD27とカラーフィルタ基板9とを結ぶ光路上に光学距離補正手段29が配設されて、その光学距離が撮像手段8のラインCCD27とフォトマスク13との間の光学距離と略合致するようにされているので、撮像手段8の光軸方向にずれて位置するカラーフィルタ基板9上の基板側アライメントマーク21等とフォトマスク13のマスク側アライメントマーク18とが同時に撮像手段8のラインCCD27上に結像する。したがって、撮像手段8で同時に撮像された基板側アライメントマーク21等の画像とマスク側アライメントマーク18の画像とが図示省略の画像処理部で同時に処理されることになる。
In such a state, the substrate
ここで、先ず、撮像手段8によって、図5に示されるようにフォトマスク13の覗き窓17を通して観察されるカラーフィルタ基板9の基板側アライメントマーク21とフォトマスク13のマスク側アライメントマーク18とが同時に撮像される。このとき、上記画像処理部において、基板側アライメントマーク21を検出したラインCCD27上の検出位置と、上記フォトマスク13の基準マーク18aを検出したラインCCD27上の検出位置とが読み取られ、図示省略の演算部でその距離Lが演算される。そして、予め設定して図示省略のメモリに記憶された所定値L0と比較される。
Here, first, the substrate-
そして、図5に示すように、基板側アライメントマーク21と基準マーク18aとの距離LがL0又はL0±α(αは許容値)となるように、フォトマスク13と一体的にマスクステージ2が矢印X,Y方向に移動される。これにより、フォトマスク13の基準位置R1とカラーフィルタ基板9の基準位置R2とが所定の許容範囲内で合致することとなる。
Then, as shown in FIG. 5, the mask stage is integrated with the
次に、フォトマスク13の覗き窓17を通してカラーフィルタ基板9のアライメント確認マーク30が撮像手段8によって撮像される。そして、各アライメント確認マーク30を検出したラインCCD27上の検出位置、及びフォトマスク13の各マスク側アライメントマーク18を検出したラインCCD27上の検出位置が読み取られ、図示省略の演算部で各検出位置の平均値が演算される。その平均値は、アライメント調整直後に上記カラーフィルタ基板9の基板側アライメントマーク21を検出したラインCCD27上の検出位置と比較され、両者が所定の許容範囲内で一致した場合には、アライメントが確実に行なわれたと判断される。そして、図7に示すように、基板側アライメントマーク21の検出後、基板が(g1+g2+D)だけ移動すると、シャッタ4が矢印C方向に高速移動して露光光の光路が開かれ、露光光がフォトマスク13に照射される。これにより、フォトマスク13のマスクパターン14の像がカラーフィルタ基板9のピクセル20上に転写される。なお、上記平均値と上記基板側アライメントマーク21の検出位置とが不一致の場合には、例えばカラーフィルタ基板9が別種類のもの、又はブラックマトリクス19の形成不良品と判断し、この場合には露光を停止して警報する。
Next, the
その後は、撮像手段8で撮像されたカラーフィルタ基板9のピクセル20の画像データに基づいてピクセル20に設定された基準位置R2が検出される。そして、上記基準位置R2を検出したラインCCD27上の検出位置と、フォトマスク13の基準マーク18aを検出したラインCCD27上の検出位置とが比較され、両者の距離LがL0又はL0±αとなるようにマスクステージ2と一体的にフォトマスク13が矢印X,Y方向に微動される。また、必要に応じてフォトマスク13は、マスクステージ2と一体的にその中心を中心軸として回転調整される。これにより、カラーフィルタ基板9が矢印Aで示す搬送方向と直交する方向に振れながら搬送されてもフォトマスク13はそれに追従して動く。こうして、搬送されるカラーフィルタ基板9に対してフォトマスク13のマスクパターン14が転写され、カラーフィルタ基板9の所定のピクセル20上にストライプ状の露光パターン列31(図9参照)が精度よく形成されることとなる。
Thereafter, the reference position R2 set for the
次に、本発明の露光装置を用いて行なう露光手順を図6のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップS1においては、図示省略の起動スイッチの投入により搬送手段1が起動して、ステージ11の上面に載置されたカラーフィルタ基板9を所定の速度Vで図1に示す矢印A方向に搬送を開始する。同時に、図7(b)に示すように、光源3が点灯される。このとき、同図(d)に示すように、シャッタ4は、光路を遮断した状態で停止しており、露光光がカラーフィルタ基板9に照射しないようになっている。
Next, an exposure procedure performed using the exposure apparatus of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1, the transfer means 1 is activated by turning on a start switch (not shown), and the
そして、カラーフィルタ基板9が移動して、図5に示すように、基板側アライメントマーク21の先端部がフォトマスク13の覗き窓17の下側にて長手軸に一致した位置に達すると、ステップS2において、撮像手段8によって基板側アライメントマーク21が検出される(図7(a)参照)。
Then, when the
次に、ステップS3においては、搬送手段1に備えた位置検出センサーによりステージ11の位置が読取られ、基板側アライメントマーク21を検出した時点からのカラーフィルタ基板9の移動距離が計測される。ここで、図3に示すように、フォトマスク13の覗き窓17の長手軸とマスクパターン14の覗き窓17側の縁部との間隔をg1とし、図4に示すように基板側アライメントマーク21の先端部とそれに隣接するピクセル20のカラーフィルタ基板9の一端部9a側の縁部との間隔をg2とすると、基板の移動距離がメモリに予め記憶された設定値(g1+g2+D)と逐次比較され、図7(e)に示すように両者が一致するとステップS4に進む。このとき、図5において、フォトマスクの13のマスクパターン14の矢印A方向前側端部14bと、カラーフィルタ基板9の第1番目の露光領域10aの矢印A方向先頭側のピクセル20にて同方向前側端部20b(本実施形態においては、第1番目の露光領域10aの矢印A方向前側端部E1とが一致することになる。この場合、フォトマスク13がカラーフィルタ基板9に近接対向して配設されているため、カラーフィルタ基板9表面における上記マスクパターン14の矢印A方向前側縁部14bの影の不鮮明領域は小さく、第1番目の露光領域10aに露光される露光パターンの矢印A方向前側縁部の分解能は高くなる。したがって、露光精度が向上する。
Next, in step S <b> 3, the position of the
ステップS4においては、図7(d)に示すように、シャッタ4が図1に示す矢印C方向に高速で移動され、露光光の光路が開放される。これにより、同図(c)に示すように、カラーフィルタ基板9の第1番目の露光領域10aに対する露光が開始される。
In step S4, as shown in FIG. 7D, the
ステップS5においては、搬送手段1の位置検出センサーによりステージ11の位置が読取られ、露光開始時点からのカラーフィルタ基板9の移動距離が計測される。そして、メモリに予め記憶された設定値(G1−D)と逐次比較され、両者が一致するとステップS6に進む。このとき、図8(a)に示すように、シャッタ4の矢印A方向前側縁部4aと、カラーフィルタ基板9の第1番目の非露光領域12aの矢印A方向前側端部(又は、第1番目の露光領域10aの矢印A方向後ろ側端部)E2と、フォトマスク13のマスクパターン14の矢印A方向後ろ側端部14cとが一致することになる。この場合、シャッタ4が露光光を遮断する面とフォトマスク13の露光光の照射面とは同等の関係を成しているため、カラーフィルタ基板9表面におけるシャッタ4の縁部4aの影と、マスクパターン14の上記縁部14cの影とは同じ状態となり、両影の不鮮明領域は小さくなる。したがって、第1番目の露光領域10aに露光された露光パターンの矢印A方向後ろ側縁部の分解能は高くなり、露光精度が向上する。
In step S5, the position of the
ステップS6においては、図7(d)及び図8(a)に示すように、シャッタ4がカラーフィルタ基板9の移動に同期して速度Vで矢印B方向に移動を開始する。そして、ステップS7において、図8(b)に示すように、シャッタ4により露光光の光路が完全に遮断されると、図7(d)に示すように、シャッタ4は移動を停止する。これにより、カラーフィルタ基板9の第1番目の露光領域10aに対する露光が終了する。同時に露光回数の“1”がカウントされる。
In step S6, as shown in FIGS. 7D and 8A, the
ステップS8においては、最後尾の露光領域10、例えば図2おける第3番目の露光領域10cに対する露光が終了したか否かが、露光回数のカウント数をメモリに予め記憶された設定値(例えば“3”)と比較して図示省略の制御部において判定される。ここで、例えば、まだ第1番目の露光領域10aに対する露光が終了しただけである場合には、“NO”判定となってステップS9に進む。
In step S8, whether or not the exposure to the
ステップS9においては、搬送手段1の位置検出センサーによりステージ11の位置が読み取られ、第1番目の露光領域10aに対する露光終了時点からのカラーフィルタ基板9の移動距離が計測される。そして、メモリに記憶された設定値(G2+D)と逐次比較され、カラーフィルタ基板9が(G2+D)だけ移動して両値が一致すると、図2に示す第1番目の非露光領域12aに対する遮光が終了し(図7(c)、(e)参照)する。このとき、図8(c)に示すように、カラーフィルタ基板9の第1番目の非露光領域12aにて矢印A方向の後ろ側端部(又は、第2番目の露光領域10bにて矢印A方向の前側端部)E3と、フォトマスク13のマスクパターン14にて矢印A方向の前側端部14bとが一致することになる。そして、次の露光領域10(例えば、第2番目の露光領域10b)に対する露光を開始すべくステップS10に進む。
In step S9, the position of the
ステップS10においては、図7(d)及び図8(c)に示すように、シャッタ4が矢印C方向に高速で戻される。これにより、露光光の光路が開かれ次の露光領域10(例えば、第2番目の露光領域10b)に対する露光が開始される。そして、ステップS5に戻る。
In step S10, as shown in FIGS. 7D and 8C, the
以降、ステップS5〜S10が繰返し実行され、露光回数のカウント値と設定値が一致して最後尾の露光領域10(例えば、第3の露光領域10c)に対する露光が終了すると、ステップS8は、“YES”判定となってステップS11に進む。
Thereafter, steps S5 to S10 are repeatedly executed. When the count value of the number of exposures coincides with the set value and the exposure for the last exposure region 10 (for example, the
ステップS11においては、図7(b)に示すように、光源3が消灯される。これにより、カラーフィルタ基板9の搬送方向に設定された一列分の露光領域10の露光が終了することとなる。
In step S11, as shown in FIG. 7B, the
なお、ステージ11の上面に平行な面内にて、搬送方向(矢印A方向)に直交する方向に露光光学系24を例えば2台並べて配設すれば、第1〜3番目の露光領域10a〜10cの隣の露光領域10に対しても同時に露光が行なわれ、図9に示すように全ての露光領域10に対して露光パターン列31を形成することができる。
If, for example, two exposure
上記実施形態においては、フォトインテグレータとしてフライアイレンズ5を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フォトインテグレータは、ライトパイプやカライドスコープ等であってもよい。 In the above embodiment, the case where the fly-eye lens 5 is applied as a photo integrator has been described. However, the present invention is not limited to this, and the photo integrator may be a light pipe or a kaleidoscope.
また、上記実施形態においては、再結像光学系がオフナー型光学系7である場合について説明したが、本発明はこれに限られず、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系であれば、シュバルツシルド型光学系、ダイソン型光学系等であってもよい。
In the above embodiment, the case where the re-imaging optical system is the Offner type
さらに、以上の説明においては、カラーフィルタ基板9の非露光領域12がフォトマスク13の下側を通過するのに同期してシャッタ4が移動して露光光の光路を遮断し、露光開始時に高速で戻って光路が開かれる場合について述べたが、本発明はこれに限られず、シャッタ4の移動方向に沿ってカラーフィルタ基板9の複数の露光領域10と同数のスリットを形成し、カラーフィルタ基板9の複数の非露光領域12がフォトマスク13の下側を順次通過するのに同期してシャッタ4を矢印Bの一方向に移動させ、露光光の遮断及び照射の切換えをするようにしてもよい。
Further, in the above description, the
そして、以上の説明においては、被露光体がカラーフィルタ基板9である場合について述べたが、これに限られず、複数の露光領域10にストライプ状の露光パターン列を形成する基板であれば配線基板等如何なるものであってもよい。
In the above description, the case where the object to be exposed is the
1…搬送手段
2…マスクステージ
3…光源
4…シャッタ
5…フライアイレンズ(フォトインテグレータ)
6…コンデンサレンズ(結像レンズ)
7…オフナー型光学系(再結像光学系)
9…カラーフィルタ基板(被露光体)
10…露光領域
13…フォトマスク
22…凹面反射ミラー
23…凸面反射ミラー
DESCRIPTION OF
6. Condenser lens (imaging lens)
7 ... Offner type optical system (re-imaging optical system)
9. Color filter substrate (exposed body)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、
前記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、前記マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、
前記被露光体の搬送により複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えた露光装置であって、
前記光源とシャッタとの間に配設され、前記フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、
前記シャッタによる露光光の遮断面に前記フォトインテグレータの端面の像を結ぶ結像レンズと、
前記結像レンズにより前記遮断面に結ばれた前記フォトインテグレータの端面の像を前記フォトマスク上に再結像する物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 A transport unit configured to place an object to be exposed on which the plurality of exposure areas are arranged in at least one line on the upper surface, and to convey the object to be exposed in a setting direction of the plurality of exposure areas;
A mask stage for holding a photomask in close proximity to the object to be exposed;
A light source that is constantly lit during an exposure period for the object to be exposed and irradiates exposure light onto a photomask held on the mask stage;
An exposure apparatus comprising: a shutter that switches between irradiation and blocking of exposure light in synchronization with a plurality of exposure areas sequentially passing under the photomask by conveying the object to be exposed;
A photo integrator disposed between the light source and the shutter, and uniformizing a luminance distribution of exposure light applied to the photo mask;
And forming department imaging lens an image of the end surface of the photo-integrator blocking surface of the exposure light by the shutter,
A re-imaging optical system telecentric on the object side and the image side for re-imaging the image of the end face of the photo integrator connected to the blocking surface by the imaging lens on the photo mask;
An exposure apparatus comprising:
前記結像レンズは、前記フライアイレンズの複数のマイクロレンズの像を前記シャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせるように配設されたことを特徴とする請求項1又は2記載の露光装置。 The photo integrator is a fly-eye lens configured by arranging a plurality of micro lenses in the same plane,
The imaging lens according to claim 1 or 2, characterized in that the image of the plurality of micro lenses of the fly's eye lens superimposed on the blocking surface of the exposure light by the shutter disposed in the sintered Basel so Exposure equipment.
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