JP5760292B2 - マイクロレンズアレイを使用した露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置に関し、特に、携帯機器用の液晶表示パネルの露光に好適のマイクロレンズアレイを使用した露光装置に関する。

携帯電話及び携帯型情報端末等の機器に搭載される液晶表示装置は、テレビジョン等の大型の液晶表示装置と異なり、パネルが小型になると共に、パネルはより高精細であることが要求される。

このような携帯型機器の液晶表示パネルを製造する際に使用される露光装置は、従来、高精細の露光のために、半導体装置の露光に使用されているステッパが使用されている。

しかしながら、このステッパにおいては、１個の対物レンズにより露光される領域の大きさが決まっているため、１枚のガラス基板上に複数枚のパネルを作成する際、その対物レンズの露光領域の境界が、パネルの内部に位置する場合が生じる。そうすると、そのパネルにおいては、露光領域の境界を挟んで両側の領域が別のショットで露光されることになり、境界において、配線等の位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この境界においては、配線パターンを太くしたり、端部を傾斜して形成してその傾斜部で重ねあわせる等の所謂「つぎ」の処理を行う必要がある。また、この「つぎ」の処理を施しても、この「つぎ」を施した部分が直線上に連なって、縞が生じてしまうことがあり、そうすると、この縞が生じたパネルについては、製品とならず、廃棄せざるを得ない。更に、露光パターンがこの「つぎ」の処理が困難なパターンの場合にも、露光領域の境界のパネルについては、製品とせずに廃棄することが必要になる。

而して、マイクロレンズアレイを使用した露光装置も提案されているが（特許文献１）、従来のマイクロレンズアレイを使用した露光装置は、テレビジョン等の大型液晶表示装置用のパネルを露光するものであり、それをそのまま、携帯機器用の液晶表示装置に適用すると、携帯機器用の液晶表示パネルの場合は、パネルが小さく、また種々の大きさがあるため、製造効率が悪いという問題点がある。

特開２０１０−１０２１４９号公報

上述のように、携帯機器用の液晶表示パネルのように、高精細が要求されると共に、小型のパネルの場合、従来のステッパを使用すると、露光パターンの「つぎ」が必要となり、マイクロレンズアレイを使用すると、製造効率が悪いという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、携帯機器用の液晶表示パネルの大きさに合わせて効率的にマイクロレンズアレイを使用することができるマイクロレンズアレイを使用した露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置は、
露光光を基板に向けて発光する光源と、この光源からの露光光が入射され露光すべき複数個のパネルに対応するパターンが形成されたマスクと、このマスクを透過した露光光が入射され前記マスクのパターンの正立等倍像を基板上に結像させるマイクロレンズアレイと、前記露光光を前記基板上でスキャンする駆動装置と、を有し、前記駆動装置は、前記マイクロレンズアレイと前記光源との位置関係は固定し、前記マスクと前記基板との位置関係は固定した状態で、前記マイクロレンズアレイ及び前記光源の組み合わせと、前記マスクと前記基板との組み合わせとを、第１の方向に相対的に移動させることにより、前記露光光を前記基板上でスキャンさせるものであり、
前記露光光の照射領域は前記マイクロレンズアレイの大きさに対応するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の方向に垂直の第２の方向に関して、複数個に分割されて配列された２個以上のユニットとして構成されていて、各前記ユニットは、前記第２の方向に関し、そのユニットが製造せんとするパネルの長さに対応する長さを有すると共に、
前記マイクロレンズアレイの前記第２の方向の長さは、前記マスクの前記第２の方向の長さ又はその長さの整数分の１の長さに対応する長さを有することを特徴とする。

このマイクロレンズアレイを使用した露光装置において、例えば、前記マイクロレンズアレイは前記第２の方向に関して前記マスクの長さに対応する長さを有し、前記マイクロレンズアレイは、前記マスクに対し、１回相対的にスキャンすることにより、前記マスクのパターンを前記基板に転写することを特徴とする。

又は、例えば、前記マイクロレンズアレイは前記第２の方向に関して、ｎを２以上の整数として、前記マスクの長さの１／ｎの長さを有し、前記マイクロレンズアレイは、前記マスクに対し、前記第２の方向にｎ分割された領域を、夫々スキャンすることにより、前記マスクのパターンを前記基板に転写することを特徴とする。

本発明によれば、マスクの大きさの枠内で、マイクロレンズアレイを有効に使用して、マスクよりも小さな大きさのパネル基板を、高効率で露光することができる。

本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す斜視図である。 マスクステージとマイクロレンズアレイを示す斜視図である。 マスクステージ全体を示す斜視図である。 マイクロレンズアレイの構成を示す平面図である。 スキャン露光工程における露光光とマスクとの関係を示す図である。 スキャン露光工程における露光光とマイクロレンズアレイとの関係を示す図である。 図６の次の工程を示す図である。 図４の変形例に係るマイクロレンズアレイの構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置における露光光とマイクロレンズアレイとの１ショット目の動作を示す図である。 同じく、２ショット目の動作を示す図である。 同じく、３ショット目の動作を示す図である。 同じく、４ショット目の動作を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す斜視図、図２は１個のマスクステージとマイクロレンズアレイを示す斜視図、図３はマスクステージ全体を示す斜視図である。ガラス基板を、スキャン方向（第1の方向）1及びこのスキャン方向１に垂直の方向（第２方向）２に移動させることができるＸ−Ｙステージ１１の上に基板ステージ１２が第１方向１に移動可能に設置されている。このＸ−Ｙステージ１１及び基板ステージ１２の上方に、架台１３が設置されており、この架台１３上に、一例として、４個の光源１４が固定設置されている。これらの光源１４は、例えば、高圧水銀ランプ光源であり、波長が３６５ｎｍの紫外光の露光光１５を、下方に向けて照射する。この露光光１５の照射領域は、図３に示すように矩形である。

この露光光１５の光源１４の下方には、マスクステージ１８が配置されている。架台１３には、第２方向２に延びる第１ガイド１６が懸架されており、このガイド１６に第１方向１に延びる第２ガイド１７が懸架されている。第１ガイド１６は架台１３上に固定されており、第２ガイド１７は第２方向２に延びる第１ガイド１６上に第２方向２に移動可能に支持されている。そして、４個のマスクステージ１８は相互にその位置関係を保持したまま、第１方向１に延びる第２ガイド１７上に第１方向１に移動可能に支持されている。このマスクステージ１８には、矩形の開口が形成されており、この開口にマスク２０が支持されている。従って、マスク２０は、第１ガイド１６及び第２ガイド１７により、第１方向１に対して、スキャンすることができ、第２方向２に対して、シフトすることができる。

このマスク２０の下方には、マイクロレンズアレイホルダ２１が設置されており、このホルダ２１の開口部内に、マイクロレンズアレイ２２が支持されている。マイクロレンズアレイ２２は、多数のマイクロレンズが形成されており、各マイクロレンズにより、マスク２０のパターンの正立等倍像が、マイクロレンズアレイ２２の下方に配置される基板上に結像するようになっている。このマイクロレンズアレイ２２におけるマイクロレンズの形成領域は、光源１４からの露光光１５の矩形の照射領域に一致し、露光光１５がマスク２０の一部の領域を透過した後、マイクロレンズアレイ２２により、基板上に投影される。

本実施形態においては、マスクステージ１８に支持されたマスク２０と、基板ステージ１２上の基板とは、同時一体的に第１方向１にスキャンし、第２方向２にシフトする。光源１４とマイクロレンズアレイ２２とは、光源１４からの露光光１５の照射領域がマイクロレンズアレイ２２の全域（光学作用を有する部分の全域）に一致する状態で、架台１３上に固定されている。従って、光源１４からの露光光がマイクロレンズアレイ２２により基板上に集光される状態を保持して、マスク２０と基板とが第１方向１に移動することにより、基板が露光光によりスキャンされ、マスクパターンが基板上に露光されて転写される。

マスクステージ１８に保持されるマスク２０の大きさは、例えば、第２方向２の幅が４００ｍｍであり、マイクロレンズアレイ２２の第２方向２の幅も、このマスク幅に合わせて４００ｍｍである。

そして、仮に、マスク２０の幅（第２方向２）の総長が、３種類の携帯機器用の液晶パネルを採取できるものであるとすると、マイクロレンズアレイ２２は、図４に示すように、３分割されている。例えば、携帯電話の４インチパネル２３と、携帯情報端末の８インチパネル２４と、携帯電話の３インチパネル２５とを、１個のマスク２０で同時に露光する場合、マイクロレンズアレイ２２は、４インチパネル２３に幅方向の長さを合わせたユニット２８と、８インチパネル２４の幅方向の長さに合わせたユニット２９と、３インチパネル２５の幅方向の長さに合わせたユニット３０とを、夫々、幅方向の端縁２６，２７で接続するように配列して構成されている。この場合に、ユニット２８，２９，３０は相互に接合する必要はなく、分離可能に配列すればよい。１個のマスク２０には、４インチパネル２３用のパターンと、８インチパネル２４用のパターンと、３インチパネル２５用のパターンとが形成されている。また、マイクロレンズアレイ２２の端縁２６，２７は、パネル２３とパネル２４との間、及びパネル２４とパネル２５との間に位置するものであり、パネル２３，２４，２５内には位置しないように、その位置が決められる。即ち、通常、マイクロレンズアレイは例えば１５０ｍｍの幅で生産されており、このマイクロレンズアレイを購入して、パネル２３，２４，２５の幅の大きさに切断する。この場合に、切断位置は、切り代等を考慮して、パネル幅以上の幅を有するマイクロレンズアレイユニットが得られるように、定める。そして、総長がマスク２０の幅に対応する例えば４００ｍｍになるように、複数個のマイクロレンズユニット２８，２９，３０を組み合わせて、これらのユニット２８，２９，３０を配列することにより、幅が４００ｍｍに相当するマイクロレンズアレイ２２を構成する。

次に、上述のごとく構成されたマイクロレンズアレイを使用した露光装置の動作について説明する。レジスト膜が形成されたガラス基板４０は、基板ステージ１２上に搬送されてきて、４個のマスクステージ１８に支持されたマスク２０と正対する位置に設定される。そして、ガイド１６，１７並びに基板ステージ１２及びＸ−Ｙステージ１１により、基板４０とマスク２０とは一定の位置関係を保持して、同時に駆動される。

本実施形態においては、図３に示すように、４個のマスクステージ１８に夫々マスク２０が保持されており、４個の光源１４からの４個の露光光１５は、各マスク２０に入射し、露光光１５の矩形の照射領域は、その幅方向の長さが、マスク２０の第２方向２（スキャン方向に直交する方向）の全域の長さに対応するようになっている。この露光光１５は、図５に示すように、マスク２０が第１方向１に露光光１５に対して相対的に移動することにより、露光光１５は、マスク２０を白抜き矢印にて示すスキャン方向にスキャンする。

図６は、マスク２０を取り除いた状態を示す斜視図である。この図６に示すように、露光光１５の矩形の照射領域は、マイクロレンズアレイホルダ２１の開口部内に支持されたマイクロレンズアレイ２２のマイクロレンズ形成領域に対応している。そして、この露光光１５と、マイクロレンズアレイ２２とは、その位置関係が固定されており、マスク２０及び基板４０が一体的に同時に移動する間に、図７に示すように、露光光１５が白抜き矢印にて示すスキャン方向にマスク２０及び基板４０に対して相対的にスキャンされ、マイクロレンズアレイ２２は、マスク２０を透過してきた露光光１５を基板４０上に結像させる。これにより、基板４０上に、マスク２０のパターンが、正立等倍像として転写され、露光パターン４１がレジスト上に形成される。

本実施形態においては、マイクロレンズアレイ２２は、例えば、幅が１５０ｍｍで製造される既製のマイクロレンズアレイを、携帯機器のパネル２３，２４，２５の大きさに合わせて切断し、得られたユニット２８，２９，３０をその幅方向の端縁２６，２７で接続するように配列して構成されており、マイクロレンズアレイ２２の全体では、例えば、幅が４００ｍｍと、マスク２０の幅に合わせたものとなっている。よって、ガラス基板４０上のレジスト膜に対する１回のスキャン動作により、３種類のパネルを同時に露光することができ、露光動作を高効率化することができる。また、このとき、各パネル２８，２９，３０については、その内部にマイクロレンズアレイの継ぎ目は存在せず、継ぎ目はパネル２８，２９，３０間に位置するため、露光パターンにおいて、従来の所謂「つぎ」の処理を行う必要はない。よって、露光パターンに露光ムラが発生することはない。また、マスクは、通常、幅が４００ｍｍ程度であるが、このような長寸のマイクロレンズアレイを製造しようとすると、コストが高くなる。マイクロレンズアレイは、通常、１５０ｍｍ程度の長さ（幅）のものが、単位長あたりの相対的な製造コストは低い。よって、複数枚のマイクロレンズアレイをつなぎ合わせて、マスク幅に対応するマイクロレンズアレイを構成するか、又は、マイクロレンズアレイホルダ２１に例えば長さが１５０ｍｍのマイクロレンズアレイを設け、このマイクロレンズアレイが存在しない領域のマスク部分には、Ｃｒ膜を形成して、露光光の透過を遮断するという作業が必要である。後者の場合は、ガラス基板４０に使用しない領域（パネルとならない領域）が生じてしまうので、無駄である。そこで、複数枚のマイクロレンズアレイをつなぎ合わせて、マスク幅に対応したマイクロレンズアレイを構成することが好ましいが、このとき、本実施形態のように、汎用的な長さが１５０ｍｍのマイクロレンズアレイをパネルに合わせて切断し、切断後のパネルをつなぎ合わせることにより、マスク２０の幅に合わせた長さのマイクロレンズアレイ２２を構成することにより、所謂「つぎ」がパネルの露光パターン内に存在せず、しかも可及的に多数及び他種類のパネルを一度に露光処理できるため、効率的である。

なお、図４に示すマイクロレンズアレイ２２は、３種類の大きさのパネル２３，２４，２５に対応するものであるが、本発明はこれに限らず、例えば、図８に示すように、同一種類の例えば４インチパネル２３を同時に露光するように構成することもできる。この場合に、マイクロレンズアレイ２２は、４インチパネル２３に合わせた大きさのユニット２８を２枚と、マスクの幅から２枚のユニット２８の幅を差し引いた大きさのユニット２８ａとから構成される。このユニット２８ａはユニット２８より大きく、４インチパネル２３の全体の一度による露光に使用することができる。各ユニット２８，２８ａの端縁の位置は、パネル２３の内部に位置しないことは勿論である。

次に、本発明の第２実施形態について、図９乃至図１２を参照して、説明する。図１乃至図７に示す第１実施形態が、４個のマスク２０を４個のマスクステージ１８に設置していた場合のものであるが、本第２実施形態は、大きなマスクを使用して、ガラス基板上のレジスト膜を露光しようとするものである。なお、図９乃至図１２において、マスクはマイクロレンズアレイ２２を示すために図示していないが、マスクステージ４２の枠に支持されている。図９に示すように、基板４０上に、１個のマスクステージ４２に支持された１個のマスク（図示せず）が配置され、露光光１５は、マスクを介してマイクロレンズアレイ２２に入射され、マスクを透過した露光光がマイクロレンズアレイ２２により、集光されて基板４０上に収束し、マスクのパターンの正立等倍像が、基板４０上に結像して、露光パターン４１が形成される。

本実施形態においては、４ショットにより、基板４０の全域が露光される。先ず、図９に示すように、基板（マスク）を縦横４分割して、１６の等面積の領域に分割し、各光源１４からの各露光光を、その分割領域の左上の領域を、白抜き矢印方向にスキャンする（１ショット目）。次いで、図１０に示すように、露光光１５は、１ショット目の右隣（第２方向の右側）の基板領域を、１ショット目とは逆方向に、白抜き矢印にて示す方向にスキャンする（２ショット目）。その後、図１１に示すように、２ショット目の第１方向に隣接する基板領域を、２ショット目とは逆方向に、白抜き矢印にて示す方向にスキャンする（３ショット目）。その後、図１２に示すように、３ショット目の第２方向に隣接する基板領域を、３ショット目とは逆方向に、白抜き矢印にて示す方向にスキャンする（４ショット目）。これにより、基板４０の全領域が露光される。

本実施形態は、ｎを２以上の整数とすると、マスクの幅の１／ｎ（即ち、本実施形態はｎ＝４で、１／ｎは１／４）の大きさのマイクロレンズアレイ２２を４個使用して、４ショットで、基板の全領域を露光する。本実施形態においても、マイクロレンズアレイ２２は、パネルの大きさに合わせて切断した複数個のユニットを接続して構成されており、基板上に露光されたパネル間の領域に、ユニット間の接続線（ユニットの端縁）に対応する線が存在し、パネル内には、ユニット間の接続線に対応する線は存在しない。よって、パネル内には、「つぎ」による露光ムラは発生しない。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

１：第１方向（スキャン方向）
２：第２方向（スキャン方向に直交する方向）
１４：光源
１５：露光光
１８、４２：マスクステージ
２０：マスク
２１：マイクロレンズアレイホルダ
２２：マイクロレンズアレイ
２３，２４，２５：パネル
２６，２７：端縁
２８，２９，３０：マイクロレンズアレイユニット
４０：基板
４１：露光パターン

Claims (3)

1. 露光光を基板に向けて発光する光源と、この光源からの露光光が入射され露光すべき複数個のパネルに対応するパターンが形成されたマスクと、このマスクを透過した露光光が入射され前記マスクのパターンの正立等倍像を基板上に結像させるマイクロレンズアレイと、前記露光光を前記基板上でスキャンする駆動装置と、を有し、前記駆動装置は、前記マイクロレンズアレイと前記光源との位置関係は固定し、前記マスクと前記基板との位置関係は固定した状態で、前記マイクロレンズアレイ及び前記光源の組み合わせと、前記マスクと前記基板との組み合わせとを、第１の方向に相対的に移動させることにより、前記露光光を前記基板上でスキャンさせるものであり、
   前記露光光の照射領域は前記マイクロレンズアレイの大きさに対応するものであり、
   前記マイクロレンズアレイは、前記第１の方向に垂直の第２の方向に関して、複数個に分割されて配列された２個以上のユニットとして構成されていて、各前記ユニットは、前記第２の方向に関し、そのユニットが製造せんとするパネルの長さに対応する長さを有すると共に、
   前記マイクロレンズアレイの前記第２の方向の長さは、前記マスクの前記第２の方向の長さ又はその長さの整数分の１の長さに対応する長さを有することを特徴とするマイクロレンズアレイを使用した露光装置。
2. 前記マイクロレンズアレイは前記第２の方向に関して前記マスクの長さに対応する長さを有し、前記マイクロレンズアレイは、前記マスクに対し、１回相対的にスキャンすることにより、前記マスクのパターンを前記基板に転写することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイを使用した露光装置。
3. 前記マイクロレンズアレイは前記第２の方向に関して、ｎを２以上の整数として、前記マスクの長さの１／ｎの長さを有し、前記マイクロレンズアレイは、前記マスクに対し、前記第２の方向にｎ分割された領域を、夫々スキャンすることにより、前記マスクのパターンを前記基板に転写することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイを使用した露光装置。

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