JP5256434B2 - 近接露光装置 - Google Patents
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Description
前記方式では、露光パターンが微細なため、パターンのエッジ部での回折によって露光された被露光基板の表面に凹凸が生じやすいため、フォトマスクと被露光対象であるカラーフィルタ基板等とのギャップをより小さくする方法や、露光光の光量を調整する方法(特許文献1)によって、このパターンのエッジ部で回折の影響を少なくする方法が考えられている。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、露光パターンにおける回折の影響を、容易に少なくできる露光装置を提供することを目的とする。
被露光対象である液晶表示基板のカラーフィルタ基板に対する、該カラーフィルタ基板の露光対象領域の全面を露光するための一次露光用の露光パターンと、該カラーフィルタ基板のピクセル部を露光するための二次露光用の露光パターンと、を有するフォトマスクと、該フォトマスクを前記カラーフィルタ基板に対向して近接させて保持するマスクホルダーと、該マスクホルダーの位置及び姿勢を調整するホルダー駆動手段と、前記被露光基板を載置して、前記マスクステージに対して移動させる基板搬送手段と、前記一次露光用の露光パターンに前記一次露光用の光を照射するための第一の光源と、前記二次露光用の露光パターンに前記二次露光用の光を照射するための前記二次露光用の第二の光源と、を有する露光光源ユニットであって、前記一次露光のための光量と、前記ピクセル部の露光に必要な光量との差分に相当する光量の光を、二次露光パターンを通して、照射することができる露光光源ユニットと、前記第一の光源から放射される光と前記第二の光源から放射される光の夫々を平行な光にして、前記フォトマスクに対して照射する露光光学系と、を具備すること。
近接露光装置1は、露光用光源ユニット2と、マスクユニット3と、露光対象基板を搬送するワーク搬送ユニット4と、撮像手段5と、照明用光源6と、これらを制御する制御装置(図示せず)と、を備えている。
なお、本実施の形態の説明では、前記露光対象基板が、カラーフィルタ基板(以下、「ワーク」という。)Wの露光の場合について説明するが、ここで使用するワークWは、図12のように、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、その不透明膜上の露光領域内に複数のピクセルWPがマトリクス状に形成された面に紫外線硬化性のカラーレジスト(赤、青、緑)が塗布されているものである。
そして、非露光領域には、不透明膜が形成されていない基板側覗き窓W1と、基板側覗き窓W1内に白色光及び紫外光を共に遮断する材質によって描かれた、基板側アライメントマークW2と、が設けられており、基板側アライメントマークW2のY軸に平行なエッジS5Aは、所定のピクセルWPK2のエッジS4に一致するような位置に設けられている。
第二光源2bは、二次露光光を間欠的に放射するようになっており、後述のようにワークWがフォトマスク31の下側を通過する際に、ピクセルWPのX軸方向の1ピッチ(図3(a)のPx)ごとに発光されるようになっている。
また、第一光源2aから、光学系2cと、後述の一次露光パターン31bとを経てワークWを浅く露光するために照射される一次露光光の光量αと、第二光源2bから、光学系2cと、二次露光パターン31cと、を経てワークWを深く露光するために間欠的に照射される二次露光光の光量βは、夫々の光量の和(α+β)がワークWのレジストの露光厚さを得るに必要な光量になるような光量になるようになっている。
また、前記光量α、βの光量比は、ワークWの搬送速度Wv及び前記カラーレジストの露光特性によって設定されるものである。
そして、マスクホルダー30は、フォトマスク31を、所定のギャップ(例えば100〜300μm)を隔てて、ワークWに近接対向させた状態で、保持するものである。
これによって、フォトマスク31に照射された一次及び二次露光光は、遮光膜31bで反射されて、一次および二次露光パターン31e、31f以外の面を通ってワークWを照射することがないようになっている。
そして、マスク側覗き窓31cの中に白色光及び紫外光を共に遮断する材質によって、マスク側アライメントマーク31dが設けられており、図3(a)のようにマスク側アライメントマーク31dのY軸方向のエッジS1と、予め基準位置として設定された、例えば、後述のように、中央部に位置する二次露光パターン31fのY軸方向のエッジS2とが一致するようになっている。
図3の二次露光パターン31fの個々の形状は、ワークWのピクセルWPの形状と略同一(ピクセルWPと同一形状も含む)である。
また、二次露光パターン31fは、被露光体の搬送方向に直角な方向(Y軸方向)には、ピクセルWPの3ピッチ間隔で配列されており、ワークWの搬送方向Aに平行な方向(X軸方向)には、ピクセルWPと同じピッチ間隔で配列されている。
そして、図3のように、例えば中央部に位置する二次露光パターン31fのY軸方向のエッジS2(図3b)が基準位置として予め設定されている。
ステージ40には、上面に気体を噴出する多数の噴出孔(図示せず)と気体を吸引する多数の吸引口(図示せず)を有し、図示しない圧縮気体供給装置及び気体吸引装置に接続されて、気体の噴出、吸引のバランスによりワークWをステージ40の上に浮上させるようになっている。
そして、ステージ40のマスクホルダー30に対向する部分は、開口しており、この開口部分40aには、フォトマスク31による露光位置のワークWの搬送方向(矢印A)手前側の位置(図4のLx1)で、且つ、フォトマスク31のマスク側覗き窓31cの直下に、ワークWを下側から撮像するための撮像手段5が、ワークWに向かって設けられている。
そして、光学部材駆動装置52bは、光学部材52aを保持するホルダー52b1と、ホルダー52b1の対向する2辺を支持し前記矢印Bの方向に移動可能にする一対のガイド52b2、52b2と、前記一方のガイド52b2に沿って設けられたボールスクリュー図示せず)と、このボールスクリューに勘合し、ホルダー52b1に取り付けられたボールナット(図示せず)と、前記ボールスクリューの一端に取り付けられて、このボールスクリューを回転させる駆動用モータ52b3と、駆動用モータ52b3に取り付けられたロータリーエンコーダ(図示せず)を有している。
そして、ラインセンサ50は、ラインセンサ50を構成する一列の受光素子50a群のうちの所定の受光素子50aが、フォトマスク31のマスク側アライメントマーク31dのエッジS2に対応するように、配置されている。
そして、前記複数の階段状の平面(以下、単に「階段部」という)(52a2〜52a7)の基準面52a1からの厚みは夫々t1〜t6になっている。
なお、上記光路長差は以下の式によって求められるものである。
光路長差=T×(N−1)/(N×M2)
但し、T:光学部材の厚さ、N:光学部材の屈折率、M:レンズ系倍率
したがって、前記レンズ系の焦点位置を各光学部材の平面部の表面に一致させた状態にすると、各光学部材の平面部(前記t1からt6)の光路長調整可能範囲は、夫々117〜157μm、157〜197μm、197〜237μm、237〜277μm、277〜317μm、317〜357μmとなる。
即ち、図6のように、撮像手段5によりワークWの基板側アライメントマークW2を撮像している状態(集光点F2がラインセンサ50上に一致している状態)においては、撮像手段5のレンズ系51からの光学的距離がワークWの基板側アライメントマークWBよりも遠いフォトマスク31のマスク側アライメントマーク31dから発した光イは、そのままでは、撮像素子50aの手前側に結像してしまうが、光路長補正手段52の光学部材52aを通過することにより、光路長が長くなり、光イをラインセンサ50上に集光させることができる。これにより、マスク側アライメントマーク31dと基板側アライメントマークWBを同時にラインセンサ50上に結像させることができる。
そして、マスク側覗き窓31c及びワークWに照射された白色光の透過光を、撮像手段5で撮像することによって、マスク側アライメントマーク31d、基板側アライメントマークW2、ピクセルWP、各エッジS1、S4、S5A、S5B、S7が撮像されるようになっている。
まず、初期準備として、照明用光源6が点灯されてから、ワークWのピクセルWPの像が撮像手段5に結像されるように、撮像手段5のレンズ系51がセットされる。この場合、レンズ系51の焦点深度の略中央位置で、ワークWのピクセルWPの像がラインセンサ50に結像される状態が好ましい。
次に、ワークWとフォトマスク31の夫々の撮像手段5からの光学的距離(L1、L2)の差を算出して、光学的距離の差を補正するに見合った、光学部材52aの厚み部(例えば、52a3)を、光学部材駆動装52bの駆動用モータ52b3を作動させることによって、ラインセンサ50のマスク側アライメントマーク31dの撮像を分担する部分の光軸上に位置させる。
これによって、ワークWの基板側アライメントマークW2と、フォトマスク31のマスク側アライメントマーク31dとが、同時にラインセンサ50に結像できる状態になる。
このとき、ワークWの基板側アライメントマークW2のX軸方向に平行なエッジS5AとY軸方向に平行なエッジ5Bを検出し、エッジS5Aを検出したラインセンサ50の受光素子50aのセル番号と、フォトマスク31のマスク側アライメントマーク31dのエッジS1を検出したラインセンサ50の受光素子50aのセル番号とが読み取られ、その距離Ly(図10)が演算される。そして、予め設定して記憶された所定の距離L0と比較される。
そして、前記距離Lyが前記所定の許容範囲内である場合には、アライメントが確実に行なわれたと判断し、距離Lyが所定の許容範囲内で不一致の場合には、例えばワークWが別種類のもの、又は前記ワークWの不透明膜の形成不良品と判断し、この場合には露光作業が停止されて警報が出される。
そして、まず、第一光源2aが点灯され、ワークWが搬送手段41によって、フォトマスク31の一次露光パターン31eの下方に向かって、搬送速度Wvで、前記矢印Aの方向に連続的に搬送され、前記ワークWのレジストには、一次露光パターン31eが幅Mw1で、一次露光光が連続的に照射される。
これによって、二次露光パターン31fの直下にピクセルWPが位置したときに、第二光源2bから所定の光量の第二露光光が、光学系2dを経て、各二次露光パターン31fに照射され、各ピクセルWPが複数回(フォトマスク31の露光パターン31eのX軸方向の個数分)露光される。本実施例では一つのピクセルWPは第二露光光で5回露光される。
これにより、ワークW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31はそれに追従して動かされて、目標とする位置にフォトマスク31のマスクパターン31fの像が精度よくピクセルWPに転写されることになる。
また、ワークWが露光動作中に所定方向(矢印A)に連続的に搬送される場合について述べたが、これに限られず、搬送手段4をステップ送りにして、ワークWに所定の露光パターン31cをステップ露光するものであってもよい。
さらに、ワークWがカラーフィルタ基板である場合について述べたが、これに限られず、所定の露光パターンを形成するものであれば半導体基板等如何なるものであってもよい。
さらに、また第一露光光は連続的に照射されるものに限らず、第二露光光と同じサイクルで間欠的に照射するものであってもよい。
2:露光用光源ユニット
2a:一次露光用光源
2b:二次露光用光源
2c:光学系
3:マスクユニット
4:ワーク搬送装置
5:撮像手段
6:照明用光源
7:偏向ミラー
30:マスクホルダー
31:フォトマスク
31c:マスク側覗き窓
31d:マスク側アライメントマーク
31e:一次露光パターン
31f:二次露光パターン
40:ステージ
50:ラインセンサ
50a:受光素子
51:レンズ系
52:光路長補正手段
52a:光学部材
W:ワーク
W1:基板側覗き窓
W2:基板側アライメントマーク
WP:ピクセル
Claims (1)
- 被露光対象である液晶表示基板のカラーフィルタ基板に対する、該カラーフィルタ基板の露光対象領域の全面を露光するための一次露光用の露光パターンと、該カラーフィルタ基板のピクセル部を露光するための二次露光用の露光パターンと、を有するフォトマスクと、
該フォトマスクを前記カラーフィルタ基板に対向して近接させて保持するマスクホルダーと、
該マスクホルダーの位置及び姿勢を調整するホルダー駆動手段と、
前記被露光基板を載置して、前記マスクステージに対して移動させる基板搬送手段と、
前記一次露光用の露光パターンに前記一次露光用の光を照射するための第一の光源と、前記二次露光用の露光パターンに前記二次露光用の光を照射するための前記二次露光用の第二の光源と、を有する露光光源ユニットであって、
前記一次露光のための光量と、前記ピクセル部の露光に必要な光量との差分に相当する光量の光を、二次露光パターンを通して、照射することができる露光光源ユニットと、
前記第一の光源から放射される光と前記第二の光源から放射される光の夫々を平行な光にして、前記フォトマスクに対して照射する露光光学系と、
を具備することを特徴とする近接露光装置。
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