JP5394320B2 - 光源ユニット、光源ユニットの光軸調整方法、プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光照射方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置の光源ユニット、及び該光源ユニットの光軸調整方法に係り、特に、複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子に対応して設けられた複数の拡大レンズとを備え、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する光源ユニット、及び該光源ユニットの光軸調整方法に関する。また、本発明は、上記光源ユニットを備えたプロキシミティ露光装置、上記光源ユニットの光軸調整方法を用いたプロキシミティ露光装置の露光光照射方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が７５０時間の場合、連続して点灯すると、約１ヶ月に１回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。

一方、特許文献１には、プロジェクション方式の露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオード等の固体光源素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。

特開２００６−３３２０７７号公報

近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。主に大型の基板の露光に使用されるプロキシミティ露光装置において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成するが、各半導体発光素子と各拡大レンズとを互いの光軸が一致する様に精度良く位置合わせしないと、露光光の照度が低下する。この各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整は、多数の半導体発光素子が密集して設置される場合、大変な作業となり、多大な時間を要する。

本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する際、各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整を容易に精度良く行うことである。また、本発明の課題は、表示用パネル基板を効率良く生産することである。

本発明の光源ユニットは、複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子に対応して設けられた複数の拡大レンズとを備え、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する光源ユニットであって、レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置のレーザー光源から発生して、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射されたレーザー光が、遮光板のピンホールを通過する様に、各拡大レンズが遮光板に対して位置決めされた後、各半導体発光素子から発生して、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射され、遮光板のピンホールを通過した光の強度が最大となる様に、各半導体発光素子が各拡大レンズに対して位置決めされ、各半導体発光素子と各拡大レンズとが、互いに位置決めされた状態で一緒に設置されたものである。

また、本発明の光源ユニットの光軸調整方法は、複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子に対応して設けられた複数の拡大レンズとを備え、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する光源ユニットの光軸調整方法であって、レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置のレーザー光源から発生したレーザー光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、レーザー光が遮光板のピンホールを通過する様に、各拡大レンズを遮光板に対して位置決めした後、各半導体発光素子から発生した光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、遮光板のピンホールを通過した光の強度が最大となる様に、各半導体発光素子を各拡大レンズに対して位置決めし、各半導体発光素子と各拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置するものである。

光軸調整装置のレーザー光源から発生したレーザー光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、レーザー光が遮光板のピンホールを通過する様に、各拡大レンズを遮光板に対して位置決めした後、各半導体発光素子から発生した光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、遮光板のピンホールを通過した光の強度が最大となる様に、各半導体発光素子を各拡大レンズに対して位置決めするので、レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整が容易に精度良く行われる。そして、各半導体発光素子と各拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置するので、設置後の光軸調整作業が無くなり、多数の半導体発光素子が容易に密集して設置される。

さらに、本発明の光源ユニットは、２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置の２つ以上のレーザー光源から発生して、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射されたレーザー光が、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過する様に、２つ以上の拡大レンズが遮光板に対して一緒に位置決めされた後、２つ以上の半導体発光素子から発生して、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射され、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過した光の総強度が最大となる様に、２つ以上の半導体発光素子が２つ以上の拡大レンズに対して一緒に位置決めされ、２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとが、互いに位置決めされた状態で一緒に設置されたものである。

また、本発明の光源ユニットの光軸調整方法は、２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置の２つ以上のレーザー光源から発生したレーザー光を、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、レーザー光が遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過する様に、２つ以上の拡大レンズを遮光板に対して一緒に位置決めした後、２つ以上の半導体発光素子から発生した光を、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過した光の総強度が最大となる様に、２つ以上の半導体発光素子を２つ以上の拡大レンズに対して一緒に位置決めし、２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置するものである。

半導体発光素子及び拡大レンズがそれぞれ２つ以上つながっている場合に、２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとの光軸調整が容易に精度良く行われる。

本発明のプロキシミティ露光装置は、上記のいずれかの光源ユニットと、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクホルダに保持されたマスクとチャックに支持された基板との間に微小なギャップを設け、上記のいずれかの光源ユニットで形成された露光光を、マスクホルダに保持されたマスクを介して、チャックに支持された基板へ照射するものである。

また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光照射方法は、マスクホルダに保持されたマスクとチャックに支持された基板との間に微小なギャップを設け、上記のいずれかの光源ユニットの光軸調整方法を用いて光軸を調整した光源ユニットで形成した露光光を、マスクホルダに保持されたマスクを介して、チャックに支持された基板へ照射するものである。

光源ユニットの各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整が容易に精度良く行われるので、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する際に光の損失が少なくなり、露光光の照度が増加して露光時間が短縮される。

本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置の露光光照射方法を用いて基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光照射方法を用いることにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮されるので、表示用パネル基板の生産が効率良く行われる。

本発明の光源ユニット及び光源ユニットの光軸調整方法によれば、レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整を容易に精度良く行うことができる。そして、各半導体発光素子と各拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置することにより、設置後の光軸調整作業を無くして、多数の半導体発光素子を容易に密集して設置することができる。

さらに、本発明の光源ユニット及び光源ユニットの光軸調整方法によれば、半導体発光素子及び拡大レンズがそれぞれ２つ以上つながっている場合に、２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとの光軸調整を容易に精度良く行うことができる。

本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光照射方法によれば、各半導体発光素子と各拡大レンズとの光軸調整を容易に精度良く行うことができるので、露光光の照度を増加させて露光時間を短縮させることができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の照度を増加させて露光時間を短縮させることができるので、表示用パネル基板を効率良く生産することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 図３（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを組み合わせた状態を示す上面図、図３（ｂ）は同側面図である。 図４（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを分離させた状態を示す側面図、図４（ｂ）はレンズホルダの下面図である。 本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 図９（ａ）は半導体発光素子の光軸と拡大レンズの光軸が合っていない状態を示す図、図９（ｂ）は半導体発光素子の光軸と拡大レンズの光軸が合った状態を示す図である。 図１０（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを組み合わせた状態を示す上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。 図１１（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを分離させた状態を示す側面図、図１１（ｂ）はレンズホルダの下面図である。 本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 本発明のさらに他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口が設けられている。マスクホルダ２０は、開口の周囲に設けられた図示しない吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、露光光照射装置３０が配置されている。露光時、露光光照射装置３０からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。

チャック１０は、Ｘステージ５及びＹステージ７により、露光位置から離れたロード／アンロード位置へ移動される。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。

チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。

Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。

なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。

露光光照射装置３０は、コリメーションレンズ群３２、平面鏡３３、照度センサー３５、及び光源ユニット４０を含んで構成されている。後述する光源ユニット４０は、基板１の露光を行う時に露光光を発生し、基板１の露光を行わない時は露光光を発生しない。光源ユニット４０から発生した露光光は、コリメーションレンズ群３２を透過して平行光線束となり、平面鏡３３で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。

平面鏡３３の裏側近傍には、照度センサー３５が配置されている。平面鏡３３には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー３５は、平面鏡３３の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー３５の測定結果は、光源ユニット４０へ入力される。

図２は、光源ユニットの一例を示す図である。光源ユニット４０は、ベース基板４１、半導体発光素子４２、拡大レンズ４３、集光レンズ４４、レンズ群４５、制御回路４６、冷却部材４７、及び冷却装置４８を含んで構成されている。各ベース基板４１には、１つ又は２つ以上の半導体発光素子４２が搭載されている。各ベース基板４１は、制御回路４６の制御により、各半導体発光素子４２を駆動する。各半導体発光素子４２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路４６は、照度センサー３５の測定結果に基づき、各半導体発光素子４２の駆動を制御する。

なお、図２では、１３個の半導体発光素子４２が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。

各半導体発光素子４２に対応して、拡大レンズ４３が設けられており、各拡大レンズ４３は、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して、集光レンズ４４へ照射する。集光レンズ４４は、拡大レンズ４３により拡大された光を集光して、レンズ群４５へ照射する。レンズ群４５は、フライアイレンズ又はロッドレンズ等からなり、集光レンズ４４により集光された光の照度分布を均一化する。

各ベース基板４１の裏面には、冷却部材４７が取り付けられている。各冷却部材４７は、板状に構成されており、熱伝導部材４７ａを介して、各ベース基板４１の裏面に取り付けられている。冷却部材４７は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置４８から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子４２を冷却する。なお、冷却部材４７及び冷却装置４８はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。

本例では、各ベース基板４１上に、１つ又は２つ以上の半導体発光素子４２が平面的に配置されている。そして、各ベース基板４１に搭載された半導体発光素子４２から発生した光が、各拡大レンズ４３及び集光レンズ４４を介してレンズ群４５へ照射される様に、各ベース基板４１が異なった角度で配置されている。各半導体発光素子４２を各ベース基板４１上に平面的に配置することにより、各半導体発光素子４２の位置調整を容易に行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法について説明する。本実施の形態では、ベース基板４１に１つの半導体発光素子４２が搭載される場合、後述する光軸調整装置６０により半導体発光素子４２と拡大レンズ４３との光軸調整を行った後、ベース基板４１及び半導体発光素子４２と、拡大レンズ４３とを、組み合わせた状態で光源ユニット４０に設置する。

図３（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを組み合わせた状態を示す上面図、図３（ｂ）は同側面図である。拡大レンズ４３は、全体が四角形の形状をしており、中央部に凸レンズが形成されている。図３（ａ）に示す様に、拡大レンズ４３の周囲には、レンズホルダ５０が設けられており、レンズホルダ５０は、四角形の拡大レンズ４３の縁を保持している。図３（ｂ）に示す様に、ベース基板４１には、１つの半導体発光素子４２が搭載されている。レンズホルダ５０は、ベース基板４１に設けられた４本の支柱５２の先端部に搭載され、ナット５３により支柱５２に固定されて、ベース基板４１及び半導体発光素子４２と一緒に光源ユニット４０に設置される。

図４（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを分離させた状態を示す側面図、図４（ｂ）はレンズホルダの下面図である。図４（ａ）に示す様に、ナット５３を取り外すと、レンズホルダ５０が、ベース基板４１の支柱５２から取り外される。支柱５２の先端部５２ａには、ナット５３がねじ込まれるねじが形成されている。

図４（ａ），（ｂ）に示す様に、レンズホルダ５０には、支柱５２に取り付けるための取り付け穴５１が４箇所に設けられている。取り付け穴５１の内部には、貫通部の周囲にそれより大きな段差部が設けられており、段差部の内径は支柱５２の外径より若干大きく、貫通部の内径は支柱５２の先端部５２ａの外径より若干大きい。また、図４（ｂ）に示す様に、レンズホルダ５０には、後述する光軸調整装置６０の支柱６４に取り付けるための取り付け穴５４が４箇所に設けられている。取り付け穴５４の内部は、取り付け穴５１と上下が逆になっており、段差部の内径は後述する光軸調整装置６０の支柱６４の外径より若干大きく、貫通部の内径は支柱６４の先端部６４ａの外径より若干大きい。

図５〜図８は、本発明の一実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。光軸調整装置６０は、装置ベース６１、台６２、遮光板６３、支柱６４、反射板６５、ナット６６、レーザー光源６７、ガラス板６８、受光器６９、三軸ステージ７０、照度計７１、及び駆動制御装置７２を含んで構成されている。装置ベース６１に設けられた台６２には、２枚の遮光板６３と１枚の反射板６５とが搭載されている。各遮光板６３及び反射板６５は、４本の支柱６４により連結されて、互いに平行に設置されている。各遮光板６３には、ピンホール６３ａが設けられており、２枚の遮光板６３は、各ピンホール６３ａの位置が図面奥行き方向及び上下方向で同じになる様に、支柱６４で固定されている。支柱６４の先端部６４ａには、ねじが形成されている。

装置ベース６１には、レーザー光源６７と、ガラス板６８と、三軸ステージ７０とが搭載されている。レーザー光源６７は、発生したレーザー光が、各遮光板６３のピンホール６３ａを通過し、反射板６５により反射されて元に戻る様に、その位置が調整されている。三軸ステージ７０は、駆動制御装置７２の制御により、装置ベース６１上を図面横方向及び奥行き方向へ移動し、また昇降部７０ａを上下方向へ移動する。

まず、図５に示す様に、ベース基板４１の支柱５２から取り外したレンズホルダ５０を、三軸ステージ７０の昇降部７０ａに搭載する。そして、三軸ステージ７０によりレンズホルダ５０を図面横方向へ移動し、図６に示す様に、レンズホルダ５０の取り付け穴５４を支柱６４の先端部６４ａにはめる。この状態で、レーザー光源６７を点灯させ、レーザー光源６７から発生したレーザー光を、拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０の遮光板６３へ照射する。そして、三軸ステージ７０によりレンズホルダ５０を図面奥行き方向及び上下方向へ移動して、レーザー光が、各遮光板６３のピンホール６３ａを通過し、反射板６５により反射されてガラス板６８上の元の位置へ戻る様に、拡大レンズ４３を遮光板６３に対して位置決めする。拡大レンズ４３を通して遮光板６３へ照射したレーザー光を、反射板６５で折り返してガラス板６８へ戻すことにより、拡大レンズ４３の光軸を、各遮光板６３のピンホール６３ａに精度良く合わせることができる。

このとき、レンズホルダ５０の取り付け穴５４は、段差部の内径が支柱６４の外径より若干大きく、貫通部の内径が支柱６４の先端部６４ａの外径より若干大きいので、レンズホルダ５０の取り付け穴５４を支柱６４の先端部６４ａにはめたまま、レンズホルダ５０を図面奥行き方向及び上下方向へ移動することができる。拡大レンズ４３の遮光板６３に対する位置決めが終了したら、ナット６６によりレンズホルダ５０を支柱６４に固定する。

次に、図７に示す様に、受光器６９を反射板６５に設置する。続いて、支柱５２からレンズホルダ５０を取り外したベース基板４１を、三軸ステージ７０の昇降部７０ａに搭載する。そして、三軸ステージ７０によりベース基板４１を図面横方向へ移動し、図８に示す様に、支柱５２の先端部５２ａをレンズホルダ５０の取り付け穴５１へ挿入する。この状態で、半導体発光素子４２を点灯させ、半導体発光素子４２から発生した光を、拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０の遮光板６３へ照射し、各遮光板６３のピンホール６３ａを通過した光を、受光器６９により受光する。照度計７１は、受光器６９により受光した光の照度を検出し、駆動制御装置７２は、照度計７１の検出結果に基づき、各遮光板６３のピンホール６３ａを通過した光の強度が最大となる様に、三軸ステージ７０によりベース基板４１を図面奥行き方向及び上下方向へ移動して、半導体発光素子５２を拡大レンズ４３に対して位置決めする。

このとき、レンズホルダ５０の取り付け穴５１は、段差部の内径が支柱５２の外径より若干大きく、貫通部の内径が支柱５２の先端部５２ａの外径より若干大きいので、支柱５２の先端部５２ａをレンズホルダ５０の取り付け穴５１へ挿入したまま、ベース基板４１を図面奥行き方向及び上下方向へ移動することができる。半導体発光素子５２の拡大レンズ４３に対する位置決めが終了したら、ナット５３によりベース基板４１をレンズホルダ５０に固定する。

図９（ａ）は半導体発光素子の光軸と拡大レンズの光軸が合っていない状態を示す図、図９（ｂ）は半導体発光素子の光軸と拡大レンズの光軸が合った状態を示す図である。図９（ａ）に示す様に、半導体発光素子４２の光軸と拡大レンズ４３の光軸が合っていない場合、拡大レンズ４３から照射された光のほとんどは各遮光板６３に遮断され、受光器６９で受光される光はわずかとなる。図９（ｂ）に示す様に、半導体発光素子４２の光軸と拡大レンズ４３の光軸が合った場合、拡大レンズ４３から照射された光の一部が各遮光板６３のピンホール６３ａを通過し、受光器６９で受光される光の強度が最大となる。

光軸調整装置６０のレーザー光源６７から発生したレーザー光を、拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０の遮光板６３へ照射し、レーザー光が遮光板６３のピンホール６３ａを通過する様に、拡大レンズ４３を遮光板６３に対して位置決めした後、半導体発光素子４２から発生した光を、拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０の遮光板６３へ照射し、遮光板６３のピンホール６３ａを通過した光の強度が最大となる様に、半導体発光素子４２を拡大レンズ４３に対して位置決めするので、レーザー光源６７とピンホール６３ａが設けられた遮光板６３とを有する光軸調整装置６０を用いて、半導体発光素子４２と拡大レンズ４３との光軸調整が容易に精度良く行われる。特に、本実施の形態では、光軸調整装置６０が、ピンホール６３ａが設けられた遮光板６３を複数枚有するので、半導体発光素子４２と拡大レンズ４３との光軸調整がより精度良く行われる。そして、半導体発光素子４１と拡大レンズ４３とを、互いに位置決めした状態で一緒に設置するので、設置後の光軸調整作業が無くなり、多数の半導体発光素子４２が容易に密集して設置される。

次に、本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法について説明する。本実施の形態では、ベース基板４１に２つ以上の半導体発光素子４２が搭載される場合、後述する光軸調整装置６０’により２つ以上の半導体発光素子４２と２つ以上の拡大レンズ４３との光軸調整を行った後、ベース基板４１及び２つ以上の半導体発光素子４２と、２つ以上の拡大レンズ４３とを、組み合わせた状態で光源ユニット４０に設置する。

図１０（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを組み合わせた状態を示す上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。図１０（ａ）に示す様に、２つ以上の拡大レンズ４３がつながって形成されている。これらの拡大レンズ４３の周囲には、レンズホルダ５０が設けられており、レンズホルダ５０は、２つ以上のつながった拡大レンズ４３の縁を保持している。図１０（ｂ）に示す様に、ベース基板４１には、２つ以上の半導体発光素子４２が搭載されている。レンズホルダ５０は、ベース基板４１に設けられた４本の支柱５２の先端部に搭載され、ナット５３により支柱５２に固定されて、ベース基板４１及び２つ以上の半導体発光素子４２と一緒に光源ユニット４０に設置される。

図１１（ａ）はベース基板及び半導体発光素子と拡大レンズとを分離させた状態を示す側面図、図１１（ｂ）はレンズホルダの下面図である。図１１（ａ）に示す様に、ナット５３を取り外すと、レンズホルダ５０が、ベース基板４１の支柱５２から取り外される。支柱５２の先端部５２ａには、ナット５３がねじ込まれるねじが形成されている。

図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、レンズホルダ５０には、支柱５２に取り付けるための取り付け穴５１が４箇所に設けられている。取り付け穴５１の内部には、貫通部の周囲にそれより大きな段差部が設けられており、段差部の内径は支柱５２の外径より若干大きく、貫通部の内径は支柱５２の先端部５２ａの外径より若干大きい。また、図１１（ｂ）に示す様に、レンズホルダ５０には、後述する光軸調整装置６０’の支柱６４に取り付けるための取り付け穴５４が４箇所に設けられている。取り付け穴５４の内部は、取り付け穴５１と上下が逆になっており、段差部の内径は後述する光軸調整装置６０’の支柱６４の外径より若干大きく、貫通部の内径は支柱６４の先端部６４ａの外径より若干大きい。

図１２〜図１５は、本発明の他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。光軸調整装置６０’は、装置ベース６１、台６２、遮光板６３、支柱６４、反射板６５、ナット６６、レーザー光源６７、ガラス板６８、受光器６９、三軸ステージ７０、照度計７１、及び駆動制御装置７２を含んで構成されている。装置ベース６１に設けられた台６２には、２枚の遮光板６３と１枚の反射板６５とが搭載されている。各遮光板６３及び反射板６５は、４本の支柱６４により連結されて、互いに平行に設置されている。各遮光板６３には、光軸を調整する半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の数に対応する数のピンホール６３ａが設けられており、２枚の遮光板６３は、各ピンホール６３ａの位置が図面奥行き方向及び上下方向で同じになる様に、支柱６４で固定されている。支柱６４の先端部６４ａには、ねじが形成されている。

装置ベース６１には、光軸を調整する半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の数に対応する数のレーザー光源６７と、ガラス板６８と、三軸ステージ７０とが搭載されている。各レーザー光源６７は、発生したレーザー光が、各遮光板６３の各ピンホール６３ａをそれぞれ通過し、反射板６５により反射されて元に戻る様に、その位置が調整されている。三軸ステージ７０は、駆動制御装置７２の制御により、装置ベース６１上を図面横方向及び奥行き方向へ移動し、また昇降部７０ａを上下方向へ移動する。

まず、図１２に示す様に、ベース基板４１の支柱５２から取り外したレンズホルダ５０を、三軸ステージ７０の昇降部７０ａに搭載する。そして、三軸ステージ７０によりレンズホルダ５０を図面横方向へ移動し、図１３に示す様に、レンズホルダ５０の取り付け穴５４を支柱６４の先端部６４ａにはめる。この状態で、各レーザー光源６７を点灯させ、各レーザー光源６７から発生したレーザー光を、各拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０の遮光板６３へ照射する。そして、三軸ステージ７０によりレンズホルダ５０を図面奥行き方向及び上下方向へ移動して、各レーザー光が、各遮光板６３の各ピンホール６３ａをそれぞれ通過し、反射板６５により反射されてガラス板６８上の元の位置へ戻る様に、２つ以上の拡大レンズ４３を各遮光板６３に対して一緒に位置決めする。各拡大レンズ４３を通して遮光板６３へ照射したレーザー光を、反射板６５で折り返してガラス板６８へ戻すことにより、各拡大レンズ４３の光軸を、各遮光板６３の各ピンホール６３ａに精度良く合わせることができる。

このとき、レンズホルダ５０の取り付け穴５４は、段差部の内径が支柱６４の外径より若干大きく、貫通部の内径が支柱６４の先端部６４ａの外径より若干大きいので、レンズホルダ５０の取り付け穴５４を支柱６４の先端部６４ａにはめたまま、レンズホルダ５０を図面奥行き方向及び上下方向へ移動することができる。２つ以上の拡大レンズ４３の遮光板６３に対する位置決めが終了したら、ナット６６によりレンズホルダ５０を支柱６４に固定する。

次に、図１４に示す様に、光軸を調整する半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の数に対応する数の受光器６９を、反射板６５に設置する。続いて、支柱５２からレンズホルダ５０を取り外したベース基板４１を、三軸ステージ７０の昇降部７０ａに搭載する。そして、三軸ステージ７０によりベース基板４１を図面横方向へ移動し、図１５に示す様に、支柱５２の先端部５２ａをレンズホルダ５０の取り付け穴５１へ挿入する。この状態で、各半導体発光素子４２を点灯させ、各半導体発光素子４２から発生した光を、各拡大レンズ４３を通して光軸調整装置６０’の遮光板６３へ照射し、各遮光板６３の各ピンホール６３ａをそれぞれ通過した光を、各受光器６９により受光する。照度計７１は、各受光器６９により受光した光の照度を検出し、駆動制御装置７２は、照度計７１の検出結果に基づき、各遮光板６３の各ピンホール６３ａをそれぞれ通過した光の総強度が最大となる様に、三軸ステージ７０によりベース基板４１を図面奥行き方向及び上下方向へ移動して、２つ以上の半導体発光素子５２を２つ以上の拡大レンズ４３に対して一緒に位置決めする。

このとき、レンズホルダ５０の取り付け穴５１は、段差部の内径が支柱５２の外径より若干大きく、貫通部の内径が支柱５２の先端部５２ａの外径より若干大きいので、支柱５２の先端部５２ａをレンズホルダ５０の取り付け穴５１へ挿入したまま、ベース基板４１を図面奥行き方向及び上下方向へ移動することができる。２つ以上の半導体発光素子５２の２つ以上の拡大レンズ４３に対する位置決めが終了したら、ナット５３によりベース基板４１をレンズホルダ５０に固定する。

半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３がそれぞれ２つ以上つながっている場合に、２つ以上のレーザー光源６７と２つ以上のピンホール６３ａが設けられた遮光板６３とを有する光軸調整装置６０’を用いて、２つ以上の半導体発光素子４２と２つ以上の拡大レンズ４３との光軸調整が容易に精度良く行われる。特に、本実施の形態では、光軸調整装置６０’が、２つ以上のピンホール６３ａが設けられた遮光板６３を２枚有するので、２つ以上の半導体発光素子４２と２つ以上の拡大レンズ４３との光軸調整がさらに精度良く行われる。

図１６は、本発明のさらに他の実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を説明する図である。本実施の形態は、光軸を調整する半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の数に対応する数の光ファイバー７３を反射板６５に設置し、各遮光板６３の各ピンホール６３ａをそれぞれ通過した光を、各光ファイバー７３へ入射させ、各光ファイバー７３へ入射した光をまとめて受光器６９により受光するものである。照度計７１は、受光器６９により受光した光の合計の照度を検出する。その他の構成は、図１２〜図１５に示した実施の形態と同様である。

以上説明した実施の形態によれば、レーザー光源６７とピンホール６３ａが設けられた遮光板６３とを有する光軸調整装置６０，６０’を用いて、各半導体発光素子４２と各拡大レンズ４３との光軸調整を容易に精度良く行うことができる。そして、各半導体発光素子４２と各拡大レンズ４３とを、互いに位置決めした状態で一緒に設置することにより、設置後の光軸調整作業を無くして、多数の半導体発光素子４２を容易に密集して設置することができる。

さらに、半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３がそれぞれ２つ以上つながっている場合に、２つ以上のレーザー光源６７と２つ以上のピンホール６３ａが設けられた遮光板６３とを有する光軸調整装置６０’を用いて、２つ以上の半導体発光素子４２と２つ以上の拡大レンズ４３との光軸調整を容易に精度良く行うことができる。

本発明のプロキシミティ露光装置の露光光照射方法は、図１において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２とチャック１０に支持された基板１との間に微小なギャップを設け、以上説明した実施の形態による光源ユニットの光軸調整方法を用いて光軸を調整した光源ユニット４０で形成した露光光を、マスクホルダ２０に保持されたマスク２を介して、チャック１０に支持された基板１へ照射するものである。本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光照射方法によれば、各半導体発光素子４２と各拡大レンズ４３との光軸調整を容易に精度良く行うことができるので、露光光の照度を増加させて露光時間を短縮させることができる。

本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光照射方法を用いて基板の露光を行うことにより、露光光の照度を増加させて露光時間を短縮させることができるので、表示用パネル基板を効率良く生産することができる。

例えば、図１７は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図１８は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法や顔料分散法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。

図１７に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１８に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光照射方法を適用することができる。

１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３２ コリメーションレンズ群
３３ 平面鏡
３５ 照度センサー
４０ 光源ユニット
４１ ベース基板
４２ 半導体発光素子
４３ 拡大レンズ
４４ 集光レンズ
４５ レンズ群
４６ 制御回路
４７ 冷却部材
４７ａ 熱伝導部材
４８ 冷却装置
５０ レンズホルダ
５１，５４ 取り付け穴
５２ 支柱
５３ ナット
６０，６０’ 光軸調整装置
６１ 装置ベース
６２ 台
６３ 遮光板
６３ａ ピンホール
６４ 支柱
６５ 反射板
６６ ナット
６７ レーザー光源
６８ ガラス板
６９ 受光器
７０ 三軸ステージ
７１ 照度計
７２ 駆動制御装置
７３ 光ファイバー

Claims (8)

1. 複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子に対応して設けられた複数の拡大レンズとを備え、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する光源ユニットであって、
   レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置のレーザー光源から発生して、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射されたレーザー光が、遮光板のピンホールを通過する様に、各拡大レンズが遮光板に対して位置決めされた後、各半導体発光素子から発生して、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射され、遮光板のピンホールを通過した光の強度が最大となる様に、各半導体発光素子が各拡大レンズに対して位置決めされ、
   各半導体発光素子と各拡大レンズとが、互いに位置決めされた状態で一緒に設置されたことを特徴とする光源ユニット。
2. ２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置の２つ以上のレーザー光源から発生して、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射されたレーザー光が、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過する様に、２つ以上の拡大レンズが遮光板に対して一緒に位置決めされた後、２つ以上の半導体発光素子から発生して、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射され、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過した光の総強度が最大となる様に、２つ以上の半導体発光素子が２つ以上の拡大レンズに対して一緒に位置決めされ、
   ２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとが、互いに位置決めされた状態で一緒に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子に対応して設けられた複数の拡大レンズとを備え、各半導体発光素子から発生した光を各拡大レンズにより拡大し、各拡大レンズにより拡大した光を重ね合わせて露光光を形成する光源ユニットの光軸調整方法であって、
   レーザー光源とピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置のレーザー光源から発生したレーザー光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、レーザー光が遮光板のピンホールを通過する様に、各拡大レンズを遮光板に対して位置決めした後、各半導体発光素子から発生した光を、各拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、遮光板のピンホールを通過した光の強度が最大となる様に、各半導体発光素子を各拡大レンズに対して位置決めし、
   各半導体発光素子と各拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置することを特徴とする光源ユニットの光軸調整方法。
4. ２つ以上のレーザー光源と２つ以上のピンホールが設けられた遮光板とを有する光軸調整装置を用いて、光軸調整装置の２つ以上のレーザー光源から発生したレーザー光を、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、レーザー光が遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過する様に、２つ以上の拡大レンズを遮光板に対して一緒に位置決めした後、２つ以上の半導体発光素子から発生した光を、２つ以上の拡大レンズを通して光軸調整装置の遮光板へ照射し、遮光板の２つ以上のピンホールをそれぞれ通過した光の総強度が最大となる様に、２つ以上の半導体発光素子を２つ以上の拡大レンズに対して一緒に位置決めし、
   ２つ以上の半導体発光素子と２つ以上の拡大レンズとを、互いに位置決めした状態で一緒に設置することを特徴とする請求項３に記載の光源ユニットの光軸調整方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットと、
   基板を支持するチャックと、
   マスクを保持するマスクホルダとを備え、
   前記マスクホルダに保持されたマスクと前記チャックに支持された基板との間に微小なギャップを設け、前記光源ユニットで形成された露光光を、前記マスクホルダに保持されたマスクを介して、前記チャックに支持された基板へ照射することを特徴とするプロキシミティ露光装置。
6. マスクホルダに保持されたマスクとチャックに支持された基板との間に微小なギャップを設け、請求項３又は請求項４に記載の光源ユニットの光軸調整方法を用いて光軸を調整した光源ユニットで形成した露光光を、マスクホルダに保持されたマスクを介して、チャックに支持された基板へ照射することを特徴とするプロキシミティ露光装置の露光光照射方法。
7. 請求項５に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
8. 請求項６に記載のプロキシミティ露光装置の露光光照射方法を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。

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