KR101306063B1 - 기판 제조 방법 및 노광 장치 - Google Patents

Abstract

제 1 패턴과 제 2 패턴이 형성된 기판을 가좌표계가 정의된 평면에 설치한다. 가좌표계에 의거하여 설정된 위치에서 저배율 촬영에 의해 제 1 패턴을 식별한다. 제 1 패널의 위치에 의거하여 본좌표계를 정의하고, 가좌표계에 의거하여 설정한 기준점의 본좌표계에 있어서의 위치 좌표를 산출한다. 산출된 위치에서 고배율 촬영에 의해 제 2 패턴의 형상 등을 식별하고, 기준점의 실제 위치를 특정한다. 기준점에 의해 특정된 영역에 기록하는 화상을 특정된 위치의 정보에 의거하여 보정한다. 보정된 화상의 좌표값에 의거하여 주사빔을 제어하고, 기판을 화상 형상으로 가공한다.

기판 제조 방법, 노광 장치

Description

기판 제조 방법 및 노광 장치{SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 액정 패널 기판이나 프린트 기판 등 각종 기판을 제조하는 방법과, 이 방법에 이용되는 노광 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 기판에 각종 패턴을 노광 형성할 때의 패턴의 위치 제어에 관한 것이다.

액정 패널의 제조 공정에서는 패널의 화소 개구율을 높이는 것이 항상 중요한 과제로 되어 왔다. 특히 요즘은 액정 모니터의 제조 가격을 저감하기 위해 저렴한 백라이트가 이용되게 되고, 화소 개구율에 관한 요구는 보다 엄격해져 있다. 화소 개구율을 크게 하기 위해서는 액정 패널을 구성하는 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스를 세선화(細線化)할 필요가 있다. 그러나, 컬러 필터 기판을 구성하는 부재 중에는 블랙 매트릭스의 선폭내에 배치하지 않으면 안되는 부재도 있다. 블랙 매트릭스의 세선화가 진행되면 이러한 부재의 배치에 대단히 높은 위치 정밀도가 요구되게 된다.

액정 패널을 구성하는 각 부재의 형성은 보통 마스크를 이용한 면노광에 의해 행해지고 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 2002-350897호 공보 참조). 그러나, 마스크를 이용한 면노광에서는 패턴의 위치 차이가 발생하기 쉽기 때문에 블랙 매 트릭스의 선폭을 굵게 함으로써 위치 차이의 영향을 흡수하는 수밖에 없다. 따라서, 면노광에 의한 부재 형성에서는 블랙 매트릭스의 세선화가 어렵다.

이에 대하여, 최근, 디지털 노광 장치를 이용해서 기판의 노광을 행하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 2005-037911호 공보에는 기록 매체가 비뚤어져 있는 경우, 화상의 기록 위치 차이를 보정할 수 있는 디지털 노광 장치가 개시되어 있다.

최근, 액정 텔레비전 등의 제품의 대형화에 따라 액정 패널 제조 공정에서 취급되는 유리 기판의 크기는 2미터를 초과하게 되었다. 기판이 커지면 얼마 안되는 온도 변화라도 유리의 변형량은 무시할 수 없게 된다. 예를 들면, 온도 팽창 계수가 32×10^-7／℃로 비교적 낮은 유리 기재라도 2미터의 유리이면 0.15℃의 온도 변화로 크기가 1㎛ 변화되게 된다. 노광에 의해 층상에 패턴을 형성하고 있는 과정에서 이러한 온도 변화가 발생하면 형성되는 패턴에 차이가 발생하고, 제품의 수율이 악화된다.

일본 특허 공개 2005-037911호 공보가 개시하는 장치는 기판상에 형성된 위치 결정 마크를 기준으로 하여 기판상에 영역을 정의하고, 영역마다 기록되는 화상을 보정함으로써 기록 위치의 차이를 보정하고 있다. 그러나, 대형 기판상에 고밀도로 패턴이 형성되어 있는 경우, 위치 결정 마크를 기록함에 있어서의 위치는 어느 정도 한정된다. 따라서, 위치 결정 마크의 간격이 지나치게 넓어서 정확한 위치 결정을 할 수 없는 경우도 있다.

따라서, 본 발명은 대형 기판상에 고밀도로 패턴을 형성할 때에 노광 위치를 정확하게 제어할 수 있게 하여 블랙 매트릭스를 세선화해도 패턴의 위치 차이에 의해 액정 패널의 개구율이 저하하지 않도록 한다. 또한, 위치 차이 발생에 의한 수율의 저하를 방지한다.

본 발명은 소정의 구조 부재를 구비한 기판을 제조하는 방법이며, 적어도 1종의 구조 부재를 형성하는 공정에 있어서, 이하의 수순으로 구조 부재를 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 여기서, "기판"은 액정 패널 기판이나 프린트 기판과 같이 제품으로서 완성된 기판뿐만 아니라 컬러 필터 기판이나 어레이 기판과 같은 제조 공정에 있어서의 중간 생성물로서의 기판도 포함하는 것으로 한다.

우선, 저배율 촬영에 의해 식별 가능한 제 1 패턴과 고배율 촬영에 의해서만 식별 가능한 제 2 패턴이 형성된 기판을 가좌표계가 정의된 평면에 설치한다. 이어서, 상기 가좌표계에 의거하여 설정된 소정 위치에서 상기 기판을 저배율로 촬영하고, 이 촬영에 의해 얻어진 저배율 촬영 화상으로부터 상기 제 1 패턴을 식별하고, 제 1 패턴이 식별된 위치에 의거하여 상기 평면에 본좌표계를 정의한다. 즉, 기판의 실제 배치 상태를 확인하고, 이 실제 상태에 의거하여 처리의 기준이 되는 좌표계를 정한다.

여기서 "저배율" 또는 "고배율"은 상대적인 배율을 뜻하고 있으므로 그 범위는 특별히 한정되지 않는다. 촬영 배율은 제 1 패턴 및 제 2 패턴의 크기에 따라 설정하면 좋다.

"저배율 촬영에 의해 식별 가능한 제 1 패턴"의 예로서는 기판상에 형성된 위치 결정 전용의 마크를 들 수 있다. 또는, 앞의 공정에서 형성된 구조 부재 중 저배율 촬영으로 식별 가능한 크기의 구조 부재라도 좋다. "고배율 촬영에 의해서만 식별 가능한 제 2 패턴"의 예로서는 기판을 구성하는 구조 부재의 1종이며 앞의 공정에서 형성된 구조 부재 패턴을 들 수 있다.

또한, "촬영에 의해 식별 가능"한 패턴은 기판 표면에 형성되어 있는 패턴 이외에 기판 내부에 매립되어 형성되어 있는 패턴도 포함한다. 예를 들면, 기판의 상면에 투명한 층이 형성되어 있고, 그 아래에 형성되어 있는 패턴이 투명한 층을 통해서 관찰 가능하면 그 패턴은 "식별 가능"한 패턴이다. 또한, 기판의 상면의 층이 불투명한 층이어도 기판 표면의 요철로부터 발생하는 음영에 의해 그 아래로 매립되어 있는 패턴의 형상을 식별할 수 있는 경우에는 그 패턴은 "식별 가능"한 패턴이다.

본좌표계를 정의하면, 이어서, 가좌표계에 의거하여 설정된 복수의 기준점의 본좌표계에 있어서의 위치 좌표를 산출하고, 산출된 위치 좌표가 나타내는 위치에서 상기 기판을 고배율로 촬영한다. 예를 들면, 같은 패턴이 연속해서 나란히 선 구조의 기판에서 30㎝ 간격으로 기준점을 설정한 경우이면 30㎝ 간격으로 기판상의 패턴을 고배율 촬영한다.

그리고, 이 촬영에 의해 얻어진 고배율 촬영 화상으로부터 상기 제 2 패턴의 형상이나 색, 또는, 형상과 색 모두를 식별함으로써 상기 기준점의 상기 기판상의 실제 위치를 특정한다. 이 처리에 의해 설정된 기준점이 설정한 대로의 위치에 없는 경우에는 이 실제 위치가 특정된다.

그 후, 상기 구조 부재 패턴을 나타내는 화상으로서 상기 복수의 기준점에 의해 특정된 영역에 기록하는 영역 화상을 상기 식별에 의해 특정된 위치의 정보에 의거하여 보정한다. 즉, 기판상의 영역의 실제 형상에 맞도록 기판에 기록되는 화상을 변형하거나 이동하거나 한다.

그리고, 보정한 영역 화상을 구성하는 각 화소의 값에 의거하여 기판을 주사하는 광빔을 온/오프 제어함으로써 상기 기판상에 화상을 기록하고, 상기 기판을 기록된 화상 형상으로 가공함으로써 그 기판상에 상기 구조 부재를 형성한다. "화상 형상으로 가공한다"는 구체적으로는 기판상의 광빔에 의해 노광된 부분(또는, 노광되지 않은 부분)을 현상에 의해 제거해서 기판 표면에 화상 형상의 요철을 형성하는 이외에 또한 그 요철이 형성된 층을 에칭 마스크로 해서 그 아래층을 에칭 가공하는 것 등을 의미한다.

또한, 상기 방법에 이용되는 본 발명의 노광 장치는 노광 대상의 기판이 설치 가능한 스테이지와, 공급된 화상을 구성하는 각 화소의 값에 의거하여 온/오프 제어되는 광빔으로 상기 스테이지에 설치된 기판을 주사함으로써 상기 기판에 상기 화상을 기록하는 기록 수단과, 상기 스테이지의 상방에 스테이지에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 상태로 설치되고, 또한 고배율로 기판을 촬영할 수 있는 적어도 1개의 고배율 카메라와, 상기 스테이지의 상방에 이 스테이지에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 상태로 설치되고, 또한 저배율로 기판을 촬영할 수 있는 적어도 1개의 저배율 카메라와, 상기 고배율 카메라 및 저배율 카메라에 의한 촬영을 제어하는 촬영 제어 수단과, 상기 기록 수단에 의한 기록 위치의 조정을 행하는 기록 위치 제어 수단을 구비한다.

고배율 카메라와 저배율 카메라는 배율이 고정된 별개의 카메라라도 좋고, 촬영 배율을 고배율에도 저배율에도 설정할 수 있는 1대의 카메라이어도 좋다. 또는, 복수대 카메라 중 일부의 카메라는 배율이 고정된 카메라이며, 다른 일부의 카메라는 배율 가변의 카메라이어도 좋다. 고배율 카메라가 복수 또는 저배율 카메라가 복수 있는 경우에는 촬영 제어 수단은 그 복수의 고배율 카메라에 의한 촬영이나 복수의 저배율 카메라에 의한 촬영을 제어한다.

또한, 상기 기록 위치 제어 수단은 다음 수순에 의해 화상의 기록 위치를 조정한다. 우선, 상기 촬영 제어 수단에 대하여, 상기 스테이지상에서 정의된 가좌표계에 의거하여 설정된 소정 위치에서 상기 기판을 저배율로 촬영하도록 지시하고, 그 지시에 의거한 촬영에 의해 얻어진 저배율 촬영 화상으로부터 상기 제 1 패턴을 식별하고, 제 1 패턴이 식별된 위치에 의거하여 상기 스테이지에 본좌표계를 정의한다.

이어서, 가좌표계에 의거하여 설정된 복수의 기준점의 상기 본좌표계에 있어서의 위치 좌표를 산출하고, 상기 스테이지 및/또는 상기 촬영 제어 수단에 대하여, 상기 산출된 위치 좌표가 나타내는 위치의 상방에 상기 카메라를 상대 이동하도록 지시한다.

그리고, 상기 촬영 제어 수단에 대하여, 상기 상대 이동된 카메라의 위치에서 상기 기판을 고배율로 촬영하도록 지시하고, 그 지시에 의거한 촬영에 의해 얻어진 고배율 촬영 화상으로부터 상기 제 2 패턴의 형상이나 색 또는, 형상과 색 모두를 식별함으로써 상기 기준점의 상기 기판상의 실제 위치를 특정한다.

이어서, 상기 구조 부재 패턴을 나타내는 화상으로서 상기 복수의 기준점에 의해 특정된 영역에 기록하는 영역 화상을 상기 식별에 의해 특정된 위치의 정보에 의거하여 보정하고, 보정된 영역 화상에 의해 구성되는 화상을 상기 화상 기록 수단에 공급함으로써 상기 화상의 기록 위치를 조정한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면 기판을 구성하는 각 부재를 형성할 때에 우선, 기판상의 패턴을 식별함으로써 기판의 실제 상태를 확인하고, 이 실제 상태에 의거하여 촬영 위치를 결정지을 때의 기준이 되는 좌표계를 정한다. 그리고, 이러한 좌표계에 의거하여 정해진 위치에서 기판을 촬영함으로써 기준점의 좌표를 취득하고, 취득된 좌표에 의거하여 노광 기록되는 화상에 필요한 보정을 가하고 나서, 이 화상을 기록한다. 따라서, 각 부재의 배치 위치를 고정밀도로 제어할 수 있다.

도 1은 액정 패널 제조 공정의 개요를 나타내는 도면이다.

도 2는 컬러 필터 기판의 예를 나타내는 도면이다.

도 3은 컬러 필터 기판 제조 공정을 상세히 나타내는 플로우챠트이다.

도 4(A)는 블랙 매트릭스 형성 공정후의 기판의 상면의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다.

도 4(B)는 도 4(A)에 대응하는 단면도이다.

도 5(A)는 R 화소 패턴 형성 공정후의 기판의 상면의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다.

도 5(B)는 도 5(A)에 대응하는 단면도이다.

도 6(A)는 전착색 화소 패턴 형성 공정후의 기판의 상면의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다.

도 6(B)는 도 6(A)에 대응하는 단면도이다.

도 7(A)는 배향 제어 부재 형성 공정후의 기판의 상면의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다.

도 7(B)는 도 7(A)에 대응하는 단면도이다.

도 8은 블랙 매트릭스 형성 공정을 나타내는 플로우챠트이다.

도 9는 각 부재의 형성 공정을 나타내는 플로우챠트이다.

도 10는 판독 대상 기판상에 형성된 패턴과 기준점의 관계를 예시한 도면이다.

도 11은 패턴의 위치 차이에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 12(A)는 블랙 매트릭스 패턴에 의해 정의되는 영역을 단위로 해서 행하는 화상 보정 처리에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 12(B)는 블랙 매트릭스 패턴에 의해 정의되는 영역을 단위로 해서 행하는 화상 보정 처리에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 얼라인먼트 마크에 의해 정의되는 영역을 단위로 해서 행하는 화상 보정 처리에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 14는 화상의 보정을 행함에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 노광 장치의 개략 구조를 나타내는 도면(상방으로부터 본 도면)이다.

도 16은 노광 장치의 개략 구조를 나타내는 도면(횡방향으로부터 본 도면)이다.

도 17은 고배율 카메라에 의한 촬영시의 조명에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 18은 노광 장치의 제어부를 상세히 나타내는 도면이다.

도 19는 기록 위치 제어를 위한 초기화 처리를 나타내는 플로우챠트이다.

도 20(A)는 기판의 설치 방향의 판정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 20(B)는 기판의 설치 방향의 조정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 21은 기록 위치 제어를 위한 기판 판독 처리를 나타내는 플로우챠트이다.

도 22는 기록 위치 제어를 위한 화상 보정 처리를 나타내는 플로우챠트이다.

도 23은 어레이 기판 제조 공정을 상세히 나타내는 플로우챠트이다.

도 24(A)는 TFT를 구성하는 주요 부재가 형성된 상태의 기판의 상면을 나타내는 도면이다.

도 24(B)는 도 24(A)의 TFT 구조부의 확대도이다.

도 25(A)는 도 24(B)에 도시된 부분이 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 25(B)는 도 24(B)에 도시된 부분이 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 25(C)는 도 24(B)에 도시된 부분이 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 25(D)는 도 24(B)에 도시된 부분이 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 25(E)는 도 24(B)에 도시된 부분이 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 26은 어레이 기판 제조 공정에 있어서의 기록 위치 제어 처리를 나타내는 플로우챠트이다.

도 27은 광투과성이 없는 층을 촬영할 때의 조명에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 28은 액정 셀 제조 공정을 상세히 나타내는 플로우챠트이다.

[부호의 설명]

4 : 컬러 필터 기판 5 : 컬러 필터 구조

6a∼6i : 마크 7 : 투명 기판

8 : 블랙 매트릭스 패턴 9 : R 화소 패턴

10 : G 화소 패턴 11 : B 화소 패턴

12 : 스페이서 13 : 보호막,

14 : 투명 전극 15 : 배향 제어 부재

16a∼16d : 기준점 17 : 실제 위치

20 : 설치대 21 : 가이드

22 : 스테이지 23 : 기판

24 : 지주 25 : 스캐너

26 : 지지체 27 : 저배율 카메라

28 : 고배율 카메라 29 : 게이트

31 : 노광 장치 51 : 게이트 전극 패턴

52 : 소스 53 : 드레인

54 : 콘택트 홀 57 : 채널부

이하, 본 발명의 제 1 실시형태로서, TFT 액정 패널의 제조 방법을 설명한다.

도 1에 액정 패널 제조 공정의 개요를 나타낸다. 액정 패널은 컬러 필터 기판 제조 공정(1)에 있어서 제조된 컬러 필터 기판과, 어레이 기판 제조 공정(2)에 있어서 제조된 TFT 어레이 기판을 액정 셀 제조 공정(3)에 있어서 접합시킴으로써 제조된다.

컬러 필터 기판 제조 공정(1) 및 어레이 기판 제조 공정(2)에서는 통상, 1매의 투명 기판상에 제품 패널 수매분의 컬러 필터 구조 또는, TFT 어레이 구조가 형성된다. 예를 들면, 도 2에 예시하는 컬러 필터 기판(4)은 가로 폭 약 2미터의 투 명 기판상에 20인치 액정 패널 16개분의 컬러 필터 구조(5)를 형성한 것이다.

투명 기판상에는 컬러 필터 구조 영역(5) 이외에 기판상의 주요 위치(네 구석, 중심 등)을 나타내는 마크(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h 및 6i)가 형성된다. TFT 어레이 기판 제조 공정(2)도 마찬가지로 1매의 투명 기판상에 액정 패널 복수개분의 어레이 구조와, 기판상의 위치를 나타내는 마크가 형성된다. 컬러 필터 기판과 TFT 어레이 기판은 액정 셀 제조 공정(3)에 있어서, 기판끼리 접합하기 전에 또는, 접합 후에 제품 사이즈로 분할되고, 이에 따라, 액정 패널이 완성된다.

이하, 컬러 필터 기판 제조 공정(1)에 대해서 설명한다. 도 3은 컬러 필터 기판 제조 공정(1)을 상세히 나타내는 플로우챠트이다. 컬러 필터 기판은 투명 기판상에 도 3의 플로우챠트의 각 스텝에서 나타낸 부재를 형성함으로써 제조된다. 투명 기판으로서는 표면에 산화 규소 피막을 갖는 소다 유리판(soda glass plate), 저팽창 유리판, 논 알칼리 유리판(non-alkali glass plate), 석영 유리판 등의 공지의 유리판 또는 플라스틱 필름을 이용할 수 있다.

도시된 바와 같이, 컬러 필터 기판 제조 공정(1)에서는 우선, 투명 기판상에 블랙 매트릭스를 형성한다(S101). 도 4(A) 및 도 4(B)는 스텝(S101)의 블랙 매트릭스 형성 공정후의 기판의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다. 도 4(A)는 기판의 상면 도 4(B)는 기판의 단면을 나타내고 있고, 두 도면은 액정 패널의 약 1화소분에 상당하는 영역을 나타내고 있다.

도 4(A) 및 도 4(B)가 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 스텝(S101)에 있어서, 두께 0.5∼5㎛ 정도의 블랙 매트릭스 패턴(8)을 형성한다. 블랙 매트릭스 패턴(8)은 한쪽 방향(도면의 종방향)으로 평행하게 연장된 복수의 선으로부터 각 선과 수직인 방향(도면의 횡방향)으로 100㎛ 약간 짧은 선과, 그것보다 더욱 짧은 선이 종방향으로 약 150㎛ 간격으로 교대로 돌출된 구조로 한다. 이 구조에서는 1화소분의 패턴은 알파벳의 E를 3개 나열한 것 같은 모양이 된다.

후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는 카본 블랙 등의 흑색 안료를 포함하는 감광성 레지스트를 노광ㆍ현상에 의해 상기 형상으로 가공함으로써 블랙 매트릭스 패턴(8)을 형성한다. 단, 본 발명에 있어서 블랙 매트릭스의 형성 방법, 패턴 형상, 재료는 특별히 한정되지 않고, 모든 공지 기술을 이용할 수 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 2004-361447호에 개시되어 있는 바와 같이, 금속 미립자를 함유하는 감광성 조성물에 의해 블랙 매트릭스를 형성해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는 블랙 매트릭스 패턴(8)과 함께 도 2에 도시된 마크(6a∼6i)를 형성한다. 즉, 흑색 감광성 레지스트의 소정 개소를 도 2에 도시된 열십자 패턴 형상으로 노광한다.

이어서, 투명 기판(7)상에 R(적색)의 착색 화소층을 형성한다(S102). 도 5(A) 및 도 5(B)에 도시된 바와 같이, R 화소 패턴(9)은 투명 기판(7)상의 블랙 매트릭스 패턴(8)의 상기 평행하게 연장된 복수의 선 사이에 3열당 1열의 비율로 형성한다. R 화소 패턴(9)의 재료는 안료 성분 등의 적색 착색제 및 바인더를 주성분으로 하여 필요에 따라 광중합성의 모노머나 올리고머로 이루어지는 광중합성 화합물, 광중합 개시재 등을 포함하는 재료이다.

R 화소 패턴(9)은 상기 재료를 노광ㆍ현상에 의해 상기 패턴 형상으로 가공 함으로써 형성된다. 이때, 본 실시형태에서는 노광 처리에 앞서 스텝(S101)에서 형성한 블랙 매트릭스 패턴(8)과 마크(6a∼6i)의 관측을 행한다. 그리고, 관측된 패턴을 기준으로 하여 착색 화소 패턴(9)을 형성하는 영역을 결정한다. 관측 패턴에 의거한 위치 결정에 대해서는 후술한다.

이어서, 녹색 착색제, 청색 착색제를 포함하는 재료를 이용하여 같은 방법에 의해 R의 착색 화소층이 형성되어 있지 않은 열에, G(녹색)의 착색 화소층과 B(파란색)의 착색 화소층을 형성한다(S103, S104). 도 6(A) 및 도 6(B)에 G 화소 패턴(10), B 화소 패턴(11) 형성후의 상태를 나타낸다. 또한, 착색 화소 패턴 재료는 특별히 한정되지 않고, 컬러 필터의 재료로서 공지의 모든 재료를 이용할 수 있지만, 후술하는 위치 결정을 위한 패턴 관측은 광투과성이 높은 재료일수록 용이하게 된다.

3색의 착색 화소층을 형성하면 이어서, 그것들의 층을 도포하도록 투명 수지로 이루어지는 보호막(13)을 형성한다(S105). 또한, 그 위에 스퍼터링에 의해 투명 전극(14)(ITO : Indium Tin Oxide)을 형성한다(S106). 본 실시형태에서는 보호막(13)은 1㎛정 도, 투명 전극(14)의 두께는 800Å 정도이다. 이들 층에 대해서도, 공지의 보호막 또는 투명 전극의 재료를 이용할 수 있지만, 후술하는 위치 결정을 위한 패턴 관측은 광투과성이 높은 재료일수록 용이하게 된다.

이어서, 투명 전극(14)상에 스페이서(12)를 형성한다(S107). 스페이서(12)는 액정 셀의 갭을 균일하게 제어할 수 있는 정도의 간격으로, 블랙 매트릭스 패턴(8)의 선과 겹치도록 형성한다. 본 실시형태에서는, 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시된 바 와 같이, R 화소 패턴(9)의 주위를 둘러싸도록 형성된 블랙 매트릭스 패턴의 E형의 짧은 쪽의 횡선과 종선의 교점상에 2∼4㎛ 정도 높이의 원주상의 스페이서(12)를 배치한다. 스페이서(12)는 공지의 감광성 수지를 노광ㆍ현상에 의해 상기 패턴 형상으로 가공함으로써 형성된다.

스페이서(12)의 재료로서는 투명 수지를 이용하는 것이 바람직하지만, 본 실시형태에서는 광투과성이 낮은 재료를 채용하는 것도 가능하다. 본 실시형태에서는 노광 처리에 앞서 스텝(S101)에서 형성한 블랙 매트릭스 패턴(8)과 마크(6)의 관측을 행함으로써 스페이서를 블랙 매트릭스 패턴(8)과 겹치는 위치에 정확하게 배치할 수 있기 때문이다.

또한, 액정 셀의 갭을 제어하는 스페이서로서는 액정 셀 제조 공정에 있어서 기판상에 산포(散布)하는 비즈 형상(beads-like)의 스페이서 볼(spacer ball)이 알려져 있지만, 본 명세서에서는, 상기한 바와 같이, 컬러 필터 기판 제조 공정(1)에 있어서, 기판상의 소정 위치에 노광에 의해 형성되는 주상의 부재를 스페이서라고 칭한다.

이어서, 투명 전극(14)상에 배향 제어 부재(리브재)를 형성한다(S108). 도 7(A) 및 도 7(B)에 배향 제어 부재 형성후의 기판의 상태를 나타낸다. 본 실시형태에서 배향 제어 부재는, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 착색 화소 패턴(9, 10 및 11)상에서 한쪽 방향으로 평행하게 형성된 복수의 선상 패턴과, 그 방향과 거의 수직인 방향으로 평행하게 형성된 복수의 선상 패턴으로 이루어진다. 또한, 이 선상 패턴(15)은, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 높이 1㎛ 정도의 돌기상의 패턴이다. 이 돌기상의 패턴은 컬러 필터 기판과 어레이 기판의 접합 후 액정 셀의 액정 분자를 소정 방향으로 배향한다. 배향 제어 부재의 재료로서는 공지의 투명 감광성 수지를 이용할 수 있다.

또한, 배향 제어 부재의 형성 공정에서도 스텝(S101)에서 형성한 블랙 매트릭스 패턴(8)과 마크(6)의 관측을 행한다. 또한, 먼저 형성한 스페이서(12)의 관측을 함께 행해도 좋다. 그리고, 선상 패턴(15)을 형성할 때에는 관측된 패턴 등의 위치를 기준으로 하여 패턴의 형성 위치를 조정한다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 컬러 필터 기판(4)을 구성하는 각 구조 부재를 노광 및 현상에 의해 형성한다. 따라서, 이하, 노광ㆍ현상에 의한 구조 부재의 형성 순서에 대해서 더욱 설명한다.

도 8은 도 3의 스텝(S101)의 블랙 매트릭스 형성 공정을 나타내는 플로우챠트이다. 우선, 투명 기판을 세정하고(S201), 세정한 기판의 전면 또는 컬러 필터 구조를 형성하는 영역에 흑색의 네거티브형 감광성 레지스트를 도포한다(S202). 이어서, 레지스트 재료에 따라 적절한 온도로 베이킹(baking)을 행하고[프리 베이킹(pre-baking) : S203], 도포된 레지스트층을 블랙 매트릭스 패턴의 형상으로 노광한다. 노광은 후술하는 DMD 노광 장치를 이용한 디지털 기록에 의해 행한다(S204). 구체적으로는 블랙 매트릭스 패턴을 의미하는 2값 화상을 생성하고, 이 2값 화상의 각 화소값에 의거하여 값이 1인 화소에 대응하는 개소는 노광되고, 값이 0인 화소에 대응하는 개소는 노광되지 않도록 기판으로의 광의 조사를 제어한다.

이어서, 노광후의 기판을 현상한다(S205). 본 실시형태에서는 레지스트가 네거티브형 레지스트이기 때문에 노광된 부분이 패턴으로서 기판상에 남는다. 이 패턴을 다시 베이킹하여[포스트 베이킹(post-baking)] 기판상에 고정한다(S206). 이에 따라, 도 4(A), 도 4(B)를 참조해서 설명한 블랙 매트릭스 패턴(8)이 형성된다.

도 9는 도 3의 R 화소 형성 공정(S102), G 화소 형성 공정(S103), B 화소 형성 공정(S104), 스페이서 형성 공정(S107) 또는 배향 제어 부재 형성 공정(S108)에 공통인 부재 형성 공정을 나타내는 플로우챠트이다.

우선, 패턴이 형성된 기판을 세정한다(S301). 예를 들면, R 화소 형성 공정에서는 블랙 매트릭스가 형성된 기판을 세정한다. 또한, 배향 제어 부재 형성 공정에서는 블랙 매트릭스, 착색 화소층 및 스페이서가 형성된 기판을 세정한다. 이어서, 형성하는 부재의 재료가 되는 레지스트를 도포한다(S302). 본 실시형태에서는 네거티브형의 감광 레지스트를 도포한다. 이어서, 레지스트 재료에 따라 적절한 온도로 베이킹을 행한다(프리 베이킹:S303).

그 후, 하층에 형성되어 있는 패턴과, 이것으로부터 형성할 패턴의 위치를 맞추기 위해서, 기판의 판독(S304)과, 화상의 보정(S305)을 행한다. 이들 처리에 대해서는 후술한다.

이어서, 도포된 레지스트를 보정된 화상으로 묘사되어 있는 패턴 형상으로 노광한다(S306). 노광은 블랙 매트릭스 형성시와 마찬가지로 DMD 노광 장치를 이용한 디지털 기록에 의해 행한다. 그리고, 노광후의 기판을 현상하고(S307), 현상후 기판상에 남은 패턴을 다시 베이킹하여(포스트 베이킹) 기판상에 고정한다(S308). 이에 따라, 각 부재 패턴이 형성된다.

이하, 패턴의 위치 맞춤을 위한 처리, 즉 스텝(S304)의 기판 판독 처리 및 스텝(S305)의 화상 보정 처리에 대해서 설명한다.

스텝(S304)의 기판 판독 처리는 기판 표면을 탐색적으로 촬영해서 얻어진 화상으로부터, 도 2에 예시한 마크(6a∼6i)나 기판상에 형성된 소정의 패턴을 식별하고, 식별된 마크나 패턴의 소정 좌표계에 있어서의 위치 좌표를 취득하는 처리이다. 마크나 패턴의 식별에는 공지의 모든 화상 식별 방법을 이용할 수 있지만, 본 실시형태에서는 패턴 매칭 방법을 이용해서 식별을 행한다.

예를 들면, 마크의 위치 좌표를 취득할 때에는 블랙 매트릭스 형성 공정(S101)에 있어서 마크(6)를 기록한 위치에 카메라를 설정해서 기판 표면을 촬영한다. 그리고 촬영 화상의 중심에서 마크(6)에 상당하는 크기의 범위를 커팅하고 그 범위 화상을 대상으로 해서 패턴 매칭에 의한 식별을 행한다. 마크(6)를 기록한 공정 이후의 공정에서 기판이 신축하지 않고 있으면 마크(6)는 그 범위 화상내에 존재하므로 패턴 매칭에 의한 조합 결과는 일치할 것이다. 이 경우에는 그 범위 화상의 중심 위치의 좌표를 현재의 마크(6)의 위치 좌표로서 취득한다.

한편, 마크(6)를 기록한 공정 이후의 공정에서 기판이 신축하고 있으면 마크(6)는 촬영 화상의 중심에서 조금 벗어난 위치에 존재하므로 패턴 매칭에 의한 조합 결과는 일치하지 않는다. 이 경우에는 촬영 화상내에서 상기 범위를 조금씩 이동시키면서 조합 결과가 일치할 때까지 패턴 매칭을 반복하고, 조합 결과가 일치했을 때의 범위 화상의 중심 좌표를 현재의 마크(6)의 위치 좌표로서 취득한다.

또한, 기판상에 형성되어 있는 패턴의 위치 좌표를 취득할 때에는 위치 좌표를 취득하는 기준점의 위치를 미리 정해 두고, 그 기준점의 위치에 카메라를 설정해서 기판 표면을 촬영한다. 도 10은 판독 대상 기판상에 형성된 패턴과 기준점의 관계를 예시한 도면이다. 기준점은 기판의 종방향, 횡방향에 각각 몇개소를 설정하고, 인접하는 기준점끼리 도 10에 도시된 기준점(16a, 16b, 16c 및 16d)과 같이 직사각형 영역의 정점을 구성하도록 정해 둔다. 본 실시형태에서는 직사각형의 한변의 길이가 30㎝가 되도록 기준점을 정하고 있다.

각 판독 대상 기판의 각 기준점 부근의 패턴은 기준점의 좌표와, 패턴의 크기나 간격 등의 설계값으로부터 특정할 수 있다. 따라서, 우선, 촬영 화상 중에서 그 특정한 패턴(예를 들면, R 컬러 필터의 단위 패턴)을 식별한다. 구체적으로는 촬영 화상의 중심에서 특정하려고 하는 패턴에 상당하는 크기의 범위 화상을 커팅하고 그 범위 화상을 대상으로 해서 패턴 매칭에 의한 식별을 행한다. 그 패턴을 기록한 공정 이후의 공정에서 기판이 신축하지 않고 있으면 식별하려고 하는 패턴은 그 범위 화상내에 존재하므로 패턴 매칭에 의한 조합 결과는 일치할 것이다. 이 경우에는 그 범위 화상의 중심 위치의 좌표, 즉 카메라를 설정한 위치의 좌표를 기준점의 실제 위치 좌표로서 취득한다.

한편, 그 패턴을 기록한 공정 이후의 공정에서 기판이 신축하고 있으면 식별하려고 하는 패턴 촬영 화상의 중심에서 조금 벗어난 위치에 존재하므로 패턴 매칭에 의한 조합 결과는 일치하지 않는다.

예를 들면, 도 10의 기준점(16a)에 있어서, 도 11에 실선으로 도시된 패턴이 있는 것을 예상해서 촬영 및 패턴 매칭을 행했다고 한다. 기판 신축에 의해 실제의 패턴이 도 11의 파선으로 도시된 위치까지 벗어나고 있었다고 하면 기준점(16a)을 중심으로 하는 범위 화상을 대상으로 한 패턴 매칭의 조합 결과는 일치하지 않는다.

이 경우에는 촬영 화상내에서 범위 화상을 조금씩 이동하면서 조합 결과가 일치할 때까지 패턴 매칭을 반복하고, 조합 결과가 일치했을 때의 범위 화상의 중심의 좌표를 기준점의 실제 위치(17a)의 좌표로서 취득한다.

또한, 스텝(S103) 이후의 공정에서는 형성 완료된 패턴 중에 착색 화소층이 있으므로 패턴 형상의 대조에 더해 컬러의 대조를 행해도 좋다. 또는, 형상의 매칭은 행하지 않고, 컬러에만 의거하여 패턴을 식별해도 좋다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 도 6(A)에 예시한 바와 같이, 스페이서(12)는 R 화소 패턴(9)의 열의 블랙 매트릭스 위에만 형성되고, G 화소 패턴(10), B 화소 패턴(11)의 열의 블랙 매트릭스 위에는 형성되지 않는다. 이러한 경우, 스페이서 형성 공정(S107)에 있어서의 기판 판독 처리(S304)에서는 컬러의 정보를 고려한 매칭을 행하는 쪽이 패턴의 식별이 용이하게 된다.

이어서, 도 12 및 도 13을 참조하여 스텝(S305)의 화상 보정 처리에 대해서 설명한다. 스텝(S305)의 화상 보정 처리는 스텝(S304)의 기판 판독 처리에 있어서 취득된 위치 좌표의 정보에 의거하여 후속의 스텝(S306)에서 기판상에 기록하는 2값 화상을 보정하는 처리이다. 본 실시형태에서는 블랙 매트릭스 패턴(8)의 소정 개소와 마크(6)의 위치 좌표에 의거하여 화상을 보정한다.

예를 들면, 도 10의 기준점(16a, 16b, 16c 및 16d)에 있어서 촬영 및 패턴의 식별을 행한 결과, 각 촬영 화상에 있어서, 도 11에 예시한 바와 같이, 패턴의 위치 차이가 관측되었다고 한다. 그리고, 그 관측 결과에서 기준점(16a, 16b, 16c 및 16d)을 정점으로 하는 영역이 도 12(A)와 같은 직사각형 영역일 곳이 실제로는 도 12(b)과 같은 왜곡된 영역이 되어 있는 것을 알았다고 한다. 이러한 경우에는 그 직사각형 영역에 기록하는 직사각형 화상을 관측된 왜곡에 맞춰서 왜곡된 화상으로 변형한다.

화상의 변형은 기준점의 간격을 짧게, 즉 화상을 변형할 때의 단위 영역을 좁게 설정할수록 실제의 왜곡에 충실한 변형을 행할 수 있다. 그러나, 제조 효율이 우선될 경우에는 어느 정도 넓은 영역을 단위 영역으로서 화상의 보정을 행하는 쪽이 바람직하다. 예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 도 2에 예시한 마크(6a∼6i) 중 4개의 마크의 위치를 정점으로 하는 직사각형 영역을 화상 보정의 단위 영역으로 하면 1매의 기판에 대해서 9개소에서 촬영을 행하고, 4개의 영역 화상에 대해서 화상 보정을 행하는 것만으로 좋으므로 위치 맞춤을 위한 처리 시간은 비교적 짧아진다.

단, 도 2에 예시한 바와 같은 마크는 액정 패널로서의 기능을 실현하기 위한 패턴이 형성되어 있는 범위, 즉 액정 패널의 표시 영역에는 형성할 수 없다. 따라서, 제조하는 액정 패널의 사이즈가 작을 경우에는 마크만을 이용한 위치 결정으로 충분한 위치 정밀도를 얻을 수 있지만 패널 사이즈가 클 경우에는 블랙 매트릭스 패턴(8)의 판독을 행하지 않으면 충분한 위치 정밀도가 얻어지지 않는 경우도 있 다. 따라서, 위치 좌표를 취득하는 대상을 마크만으로 할지, 블랙 매트릭스 패턴의 위치 좌표도 취득할지는 제조하는 액정 패널의 사이즈나 기판의 사이즈에 따라서 적당히 정하는 것이 바람직하다. 마크와 블랙 매트릭스 패턴 모두를 이용하여 위치 결정을 행하는 것도 가능한 것은 말할 필요도 없다.

직사각형 화상을 왜곡된 사변형 영역에 맞도록 변형하는 방법으로서는 예를 들면, 다음 방법이 생각된다. 직사각형 화상을 화상(ABCD)으로 하고, 화상(ABCD)내의 점을 X로 한다. 또한, 위치 좌표의 취득에 의해 특정된 왜곡된 사변형 영역을 A´B´C´D´로 하고, 그 영역내의 좌표점을 X´로 한다.

변(A´B´)를 t:(1-t)로 내분하는 점을 G, 변(D´C´)를 t:(1-t)로 내분하는 점을 H라고 하고, 선(GH)를 s:(1-s)로 내분하는 점을 X라고 하면 이하의 관계식 (1)이 성립한다.

[수 1]

이 관계식 (1)로부터, 다음 연립방정식(2)이 도출되고, 이 연립방정식을 풀어서 t 및 s를 구할 수 있다.

(단, a, b, c, d, e, f, g, h는 정수)

이어서, 구해진 ｔ 및 s의 값을 이용하여 직사각형 화상(ABCD)을 왜곡된 사변형 영역(A´B´C´D´)과 같이 내분함으로써 사변형 영역내의 점(X´)에서 대응하는 직사각형 화상(ABCD)내의 점(X)를 구한다. 그 점(X)에 위치하는 화소의 값을 사변형 영역내의 점(X´)에 위치하는 화소의 값으로 결정한다. 사변형 영역(A´B´C´D´)의 경계선상 및 내부에 있는 모든 좌표점에 대해서 같은 처리를 행하면 사변형 영역(A´B´C´D´)을 구성하는 모든 화소의 값이 결정된다. 이에 따라, 사변형 영역(A´B´C´D´)의 형상 및 크기에 맞는 화상이 얻어진다.

또한, 아핀 변환(affine transformation)이나 공일차 변환(bilinear transformation) 등의 변환 처리를 실행하는 처리도 고려된다. 아핀 변환은 선형 변환과 평행 이동의 조합에 의해 도형을 변형하는 방식이다. 원래의 도형을 구성하는 점의 좌표를 (x, y), 변형후의 도형을 구성하는 점의 좌표를 (X, Y)라고 하고 양자의 관계를 하기식 (3)에 의해 나타낸다.

컬러 필터 기판으로부터 판독된 마크나 블랙 매트릭스 패턴의 좌표와, 그것들의 마크나 패턴이 본래 있어야 할 위치의 좌표(형성되었을 때의 좌표)를 식(3)에 대입하면 6개의 식이 얻어진다. 이 6개의 식으로 이루어지는 연립방정식을 풀어서 a, b, c, d, e 및 f의 값이 구해진다. 이 ａ, b, c, d, e 및 f의 값이 설정된 식(3)에 의거하여 각 화소의 좌표를 치환한다. 이에 따라, 판독된 마크나 패턴에 의해 특정된 삼각형 영역에 맞는 형상의 비트맵 화상이 얻어진다.

공일차 변환은 유사 아핀 변환이라고도 불리는 방법으로 아핀 변환의 (3)식을 대신하여 다음 (4)식을 사용한다.

컬러 필터 기판으로부터 판독된 마크나 블랙 매트릭스 패턴의 좌표와, 그것들의 마크나 패턴이 본래 있어야 할 위치의 좌표를 식(4)에 대입하면 8개의 식이 얻어진다. 이 8개의 식으로 이루어지는 연립방정식을 풀어서 a, b, c, d, e, f, g 및 h의 값이 구해진다. 이 ａ, b, c, d, e, f, g 및 h의 값이 설정된 식(4)에 의거하여 각 화소의 좌표를 치환한다. 이에 따라, 판독된 마크나 패턴에 의해 특정된 사변형 영역에 맞는 형상의 화상이 얻어진다.

또한, 상기 변환은 영역 화상을 변형시키는 처리이지만, 영역 화상을 변형시키는 것이 아니고, 영역 화상에 포함되는 각 화소의 화상을 영역의 왜곡에 맞춰서 평행 이동하는 바와 같은 화상 보정을 행해도 좋다. 이때, 평행 이동은 화소마다 개별적으로 행해도 좋지만, 수 개의 화소의 통합을 이동 단위로 해서 이동 단위마다 평행 이동해도 좋다. 이 방법에서는 영역 화상내에서의 이동 방향과 이동량을 계산하는 것만으로 좋으므로 영역 화상을 변형하는 처리보다도 처리 시간을 단축시킬 수 있다.

도 14는 상기 화상의 보정을 행함에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다. 실제의 패턴이 도 11의 파선으로 도시된 위치에 있는 것임에도 불구하고, 실선으로 도시된 위치에 있는 것으로서 화상의 보정을 행하지 않고 스페이서(12)를 형성했을 경우, 블랙 매트릭스 패턴(8)과 스페이서(12)의 위치 관계는 도 7(A)에 도시된 위치 관계로는 되지 않고, 도 14에 예시한 바와 같은 위치 관계가 된다. 즉, 본래는 블랙 매트릭스 패턴(8)에 겹치도록 형성되어야 할 스페이서(12)가 블랙 매트릭스 패턴(8)에 인접해서 형성된다. 이러한 위치 차이는 화소 개구율의 저하로 연결되기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 도 14와 같은 횡방향의 위치 차이가 아닌 종방향의 위치 차이가 발생했을 경우, 배향 제어 부재(15)가 스페이서(12)와 겹쳐서 형성되어, 스페이서(12)의 높이가 본래의 스페이서(12)의 높이보다도 높아지게 되는 경우가 있다. 스페이서(12)의 높이가 불균일하면 액정 셀의 갭을 적절히 제어할 수 없다. 또한, 배향 제어 부재(15)의 위치 차이는 액정 패널의 시야각에도 영향을 주기 때문에 바람직하지 못하다.

따라서, 스텝(S304)의 기판 판독 처리와 스텝(S305)의 화상 보정 처리를 행 하고, 하층 패턴과 상층 패턴의 위치 차이를 경감하는 것이 제품의 품질 향상 또는 수율의 개선으로 연결되는 것은 명백하다.

여기서, 도 8의 스텝(S204)의 블랙 매트릭스의 기록과, 도 9의 스텝(S304)의 기판 판독, 스텝(S305)의 화상 보정, 스텝(S306)의 화상 기록에 사용하는 노광 장치에 대해서 설명한다. 도 15 및 도 16에 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 노광 장치(31)의 개략 구조를 나타낸다. 도 15는 노광 장치(31)를 경사 상방으로부터 본 도면이고, 도 16은 횡방향으로부터 본 도면이다.

노광 장치(31)는 판상의 설치대(20)와, 그 위에 배치된 2개의 선로상의 가이드(21)와, 그 가이드(21)상을 가이드(21)를 따라 왕복 이동하는 스테이지대(30)와, 스테이지대(30)상에 회전 가능한 상태로 부착된 평판상의 스테이지(22)를 구비한다. 스테이지(22)는 그 상면에 노광하는 기판(23)을 흡착해서 유지할 수 있다.

스테이지(22) 이동 경로의 상방에는 스테이지(22)의 이동 방향과 수직인 방향으로 라인상에 배열된 복수의 노광 헤드군으로 이루어지는 스캐너가 배치되어 있다. 스캐너는 설치대(20)의 중앙부에 2개의 가이드(21)를 끼우도록 배치된 2개의 지주(24)에 의해 지지된 게이트(29a)에 비치되어 있다. 본 실시형태에서는 스캐너를 구성하는 노광 헤드(25)는 2 라인으로 배열되어 있고, 1라인째의 노광 헤드와 2라인째의 노광 헤드는 지그재그 형상으로 배치되어 있다.

각 노광 헤드는 그 내부에 미국 Texas Instruments사의 디지털ㆍ마이크로 미러ㆍ디바이스(DMD)를 구비하고 있다. 노광 장치(31)가 구비한 도시되지 않은 광원으로부터 발생한 광빔은 도시되지 않은 렌즈계를 경유해서 노광 헤드내로 도입되어 DMD에 입사된다. 또한, DMD를 구성하는 각 마이크로 미러의 반사면의 각도는 노광에 의해 기록되는 화상을 구성하는 각 화소의 값에 의거하여 제어된다. 구체적으로는 화소의 값이 1인 경우에는 DMD에 입사한 광빔이 마이크로 미러에 의해 반사되어 스테이지(22)상의 기판(23)에 조사되도록 제어된다. 한편, 화소의 값이 0인 경우에는 입사한 광빔이 마이크로 미러에 의해 반사된 결과 기판(23)에 조사되지 않게 되도록 제어된다.

기판의 노광은 기판에 기록되는 화상을 분할해서 각 노광 헤드에 분할된 화상 데이터를 할당하고, 스테이지(22)를 가이드를 따라 이동시키면서 각 노광 헤드의 DMD를 제어함으로써 행한다. 기판은 각 노광 헤드에 의해 스테이지의 이동 방향에 긴 스트립 형상으로 노광된다. 이때, 노광 헤드의 폭은 DMD의 폭보다도 넓기 때문에 1라인으로 배열된 노광 헤드에 의한 노광에서는 노광 헤드의 사이에 노광되지 않는 영역이 발생하지만 1라인째에 노광되지 않은 영역은 지그재그 형상으로 배치된 2라인째의 노광 헤드에 의해 노광된다. 이에 따라, 기판(23)의 전면을 노광할 수 있다.

노광 장치(31)는 더욱 스테이지(22)상에 흡착된 기판(23)의 주변부를 촬영할 수 있게 설치된 2대의 저배율 카메라(27)를 구비한다. 또한, 저배율 카메라(27)는 촬영 배율이 촬영 화상으로부터 도 2에 예시한 마크(6)를 식별할 수 있는 배율로 설정된 상태의 카메라를 의미하는 것으로 한다. 즉, 고배율 촬영이 가능한 카메라의 촬영 배율을 낮게 설정한 경우도 포함하는 것으로 한다. 저배율 카메라(27)는 지주 및 게이트로 이루어지는 지지체(26)에 설치할 수 있고, 스테이지(22)의 하나 의 모서리와, 그 모서리의 대각의 상방에 설치되어 있다.

또한, 노광 장치(31)는 기판(23)의 주변부 이외의 부분을 촬영할 수 있게 설치된 복수대의 고배율 카메라(28)를 구비한다. 고배율 카메라(28)는 촬영 화상으로부터 기판상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴, 착색 화소 패턴, 스페이서, 배향 제어 부재 등 각각의 부재를 식별할 수 있는 배율로 설정된 상태의 카메라이다. 고배율 카메라(28)는 지주(24)에 유지된 게이트(29b)에 일정한 간격으로 설치되어 있다. 게이트(29b)는 레일을 구비하고 있고, 고배율 카메라(28)는 그 레일상에 설치되어 있고, 상기 간격은 필요에 따라 변경할 수 있다. 본 실시형태에서는 6대의 고배율 카메라(28)가 30㎝ 간격으로 배치되어 있다.

도 17은 고배율 카메라(28)의 조명 기능에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 고배율 카메라(28)는 그 내부에 광원을 구비하고, 도면의 화살표로 도시된 바와 같이, 낙사 조명(落射照明)에 의해 기판을 촬영한다. 예를 들면, 스페이서의 형성 공정에서는, 도면에 예시한 바와 같이, 투명 전극(14)까지가 형성된 상태의 기판을 촬영해서 위치 맞춤을 행하게 되지만, 전술한 바와 같이, 컬러 필터 기판은 블랙 매트릭스(8)를 제외하고, 광투과성을 가진 부재에 의해 구성되어 있으므로 낙사 조명에 의한 촬영으로 블랙 매트릭스(8)를 식별할 수 있는 화상을 취득할 수 있다.

이상에서 설명한 스테이지(22), 노광 헤드(25), 저배율 카메라(27) 및 고배율 카메라(28)는 제어부에 의해 제어된다. 도 18은 제어부를 상세히 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 노광 장치(31)의 제어부(32)는 노광 장치에 의해 기판에 기록되는 화상, 즉 블랙 매트릭스 패턴, 착색 화소 패턴, 스페이서, 배향 제어 부재 패턴의 설계도를 생성하는 CAD/CAM 시스템으로부터의 화상 데이터의 입력을 제어하는 화상 입력 제어부(33)와, 스테이지(22)의 이동 및 회전을 제어하는 스테이지 제어부(35)와, 저배율 카메라(27) 및 고배율 카메라(28)에 의한 촬영을 제어하는 촬영 제어부(36)와, 노광 헤드(25) 및 노광 헤드에 공급되는 광빔의 광원을 제어하는 노광 제어부(37)를 구비한다. 또한, 제어부(32)는 노광에 의해 기록하는 패턴의 기록 위치가 벗어나지 않도록 기록 위치를 제어하는 기록 위치 제어부(34)를 구비한다.

본 실시형태에서는 화상 입력 제어부(33), 스테이지 제어부(35), 촬영 제어부(36), 노광 제어부(37) 및 기록 위치 제어부(34)는 제어 기판상에 배합된 각 기능 전용의 컨트롤러이다. 단, 제어부(32)는 범용의 CPU 및 메모리를 구비한 제어 기판의 상기 메모리에 상기 각 기능을 실현하는 프로그램을 기억시킴으로써 실현해도 좋다.

이하, 제어부(32)에 의해 실행되는 제어 처리에 대해서 스페이서(12)의 형성 공정을 예로 들어서 설명한다. 또한, CAD/CAM 시스템으로부터 입력된 화상을 기판상에 그대로 기록할 때의 동작에 대해서는 일본 특허 공개 2005-055881호 공보 등의 공지 문헌에 상세한 설명이 있기 때문에 본 명세서에서는 설명을 생략한다.

도 19는 기록 위치를 제어하기 위한 초기화 처리를 나타내는 플로우챠트이다. 스페이서(12)의 형성 공정에서 노광 장치(31)의 스테이지(22)에 세팅되는 것은 투명 전극(14)상에 스페이서(12)의 재료인 감광성 수지가 성막(成膜)된 기판(23)이다.

스테이지(22)에는 소정 위치를 원점으로 하여 스테이지의 이동 방향과 평행한 방향으로 X축, 스테이지의 이동 방향과 수직인 방향으로 Y축을 설정한 가좌표계가 정의되어 있다. 본 실시형태에서는 기판(23)의 한쪽 모서리가 가좌표계의 원점에, 기판(23)의 한변이 가좌표계의 X축에, 다른쪽의 변이 가좌표계의 Y축에 걸치도록 기판(23)을 설치한다. 단, 스테이지(22)로의 기판의 설치는 사람의 손에 의해 행해지기 때문에 이 시점에서는 가좌표계를 따라 정확하게 기판이 설치되지 않을 가능성도 있다.

기판(23)이 세팅되면 기록 위치 제어부(34)는 스테이지 제어부(35)에 대하여 스테이지(22)의 이동을 지시한다. 이에 따라, 2대의 저배율 카메라(27)는 기판(23)의 모서리 부근의 상방에 각각 배치된다. 이 이동은 상기 가좌표계에 의거하여 행해진다. 이어서, 기록 위치 제어부(34)는 촬영 제어부(36)에 대하여 2대의 저배율 카메라(27)에 의한 촬영을 지시하는 신호를 송출한다. 이에 따라, 기판(23)의 모서리 부근이 저배율로 촬영된다(S401).

또한, 본 실시형태에서는 2대의 저배율 카메라(27)에 의한 촬영은 동시에 행해지지만, 한쪽 모서리에 저배율 카메라(27)가 배치되도록 하여 촬영을 행하고, 다시 스테이지(22)를 이동해서 다른쪽 모서리에 저배율 카메라(27)가 배치되도록 하여 촬영을 행해도 좋다. 촬영 제어부(36)에 의한 촬영 제어의 방법, 즉 촬영의 수순은 그 외에도 여러가지가 고려된다.

기록 위치 제어부(34)는 촬영에 의해 얻어진 화상으로부터 기판(23)상의 마크를 판독한다(S402). 구체적으로, 촬영에 의해 얻어진 화상에 대하여 전술한 패턴 매칭 처리를 실시하고, 마크의 위치 좌표를 취득한다. 예를 들면, 여기에서는 도 2에 예시한 마크 중 마크(6c)와 마크(6f)를 판독하는 것으로 한다.

이어서, 판독된 마크의 위치 좌표에 의거하여 기판(23)이 스테이지(22)의 이동 방향에 대하여 똑바로, 즉 스테이지의 이동 방향과 평행으로 배치되어 있는지의 여부를 판정한다(S403). 즉, 기판(23)이 가좌표계에 대하여 정확하게 배치되어 있는지의 여부를 판정한다. 도 20(A) 및 도 20(B)는 이 판정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 20(A)에 도시된 바와 같이, 초기 상태에서는 스테이지(22)는 스테이지대(30)상에 스테이지의 이동 방향과 평행으로 배치되어 있다. 예를 들면, 판독된 마크(6c)의 위치가 위치(40)이며, 마크(6f)의 위치가 위치(42)이었을 경우, 기록 위치 제어부(34)는 취득된 마크(6c)의 위치(40), 기판(23)의 크기 및 스테이지(22)의 이동 방향에 의거하여 계산에 의해 기판(23)이 스테이지(22)의 이동 방향에 대하여 똑바로 배치되어 있었을 경우의 마크(6f)의 위치(41)를 구한다.

또한, 기록 위치 제어부(34)는 위치(40), 위치(41) 및 위치(42)의 관계에서 기판(23)의 스테이지(22)에 대한 경사(θ)를 구한다. 경사(θ)의 값이 0이면 기판(23)은 스테이지(22)상에 똑바로 배치되어 있다고 판정하고, 기판(23)상에 본좌표계를 설정한다(S405). 이 경우, 본좌표계는 가좌표계와 같아진다.

경사(θ)의 값이 0 이외의 값이면 기록 위치 제어부(34)는 기판이 똑바로 배치되어 있지 않다고 판단하고, 경사(θ)를 나타내는 데이터를 스테이지 제어부(35)에 공급한다. 스테이지 제어부(35)는 스테이지대(30)를 회전 제어함으로써, 도 20(B)에 도시된 바와 같이, 스테이지(22)가 스테이지 이동 방향에 대하여 각도(θ)만큼 기울어지도록 스테이지의 방향을 조정한다(S404). 스텝(S401)∼스텝(S403)까지의 처리를 반복함으로써 기판(23)이 스테이지의 이동 방향에 대하여 평행으로 설치되어 있는 것을 확인하면 스텝(S405)에 있어서 본좌표계를 설정한다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 마크(6f)의 위치(42)를 원점(0,0)으로 하여 스테이지 이동 방향으로 X축, 스테이지 이동 방향과 수직인 방향으로 Y축을 설정한다.

또한, 도 20(A) 및 도 20(B)에서는 이해를 쉽게 하기 위해서, 경사(θ)를 크게 표현하고 있지만, 실제로 경사(θ)는, 도 20(B)에 도시된 바와 같이, 스테이지(22)를 회전시켜도 스테이지의 이동에는 지장이 없는 정도의 각도이다.

이어서, 도 21을 참조하여 본좌표계가 설정된 후의 기록 위치 제어부(34)의 처리에 대해서 설명한다. 기록 위치 제어부(34)는 설정된 본좌표계에 의거하여 기준점의 좌표, 예를 들면, 마크나 블랙 매트릭스 패턴의 중심 좌표 등을 산출한다. 단, 본 실시형태에서는, 도 15를 참조해서 설명한 바와 같이, 고배율 카메라(28)는 스테이지의 이동 방향과 수직인 게이트(29b)에 30㎝ 간격으로 설치되어 있고, 기준점의 간격도 이 고배율 카메라(28)의 간격에 맞도록 미리 설정되어 있다. 따라서, 기준점(촬영 위치)의 y좌표[스테이지(22)의 이동 방향과 수직인 방향의 좌표]는 고정 값으로서 미리 기억되어 있다. 따라서, 기준점의 x좌표를 산출하면 6개의 기준점의 좌표가 자동적으로 구해진다. 계산에 의해 구한 기준점의 좌표가 나타내는 위치는 촬영 위치로서 설정된다(S411).

이어서, 기록 위치 제어부(34)는 스테이지 제어부(35)에 대하여 스테이지(22)의 이동을 지시하고, 각각 고배율 카메라(28)가 설정된 촬영 위치의 상방에 배치된 상태가 되도록 스테이지(22)를 이동 방향으로 이동한다(S412). 이어서, 기록 위치 제어부(34)는 촬영 제어부(36)에 대하여 고배율 카메라(28)에 의한 촬영을 지시한다(S413).

이어서, 기록 위치 제어부(34)는 고배율 카메라(28)에 의한 촬영으로 얻어진 6개의 화상으로부터 각각 설정된 촬영 위치에 존재하게 될 패턴 또는 마크를 상기 패턴 매칭 처리를 반복함으로써 탐색한다(S414). 그리고, 각각 패턴이 식별되면 그 패턴으로부터 기준점(예를 들면, 패턴의 중심)을 식별하여 그 좌표를 취득한다(S415).

기록 위치 제어부(34)는 X축 방향으로 스테이지를 이동시키면서 스텝(S411)로부터 스텝(S415)까지의 처리를 행하고, 미리 정한 전촬영(全撮影) 위치에 관한 패턴 또는 마크의 판독이 종료할 때까지 반복한다.

이어서, 도 22를 참조하여 취득된 좌표값을 이용한 화상 보정 처리에 대해서 설명한다. 기록 위치 제어부(34)는 기준점으로서 설정된 위치를 정점으로서 정의되는 영역에 기록하는 영역 화상을 영역마다 메모리로 읽어들인다(S501). 한편, 도 21에 도시된 처리에 의해 취득된 좌표에 의거하여 그 영역 화상을 기록하게 될 기판상의 실제 영역의 형상을 파악한다. 그리고, 실제 영역의 형상에 맞추어 읽어들인 영역 화상을 보정한다(S502). 즉, 읽어들인 영역 화상을 기판상에 이 화상을 기록하는 영역의 실제 형상이 되도록 변형 또는 이동한다.

기판에 기록되는 화상은 복수의 영역 화상으로 분할되어 있고, 또 기판상에 는 복수의 기준점에 의해 복수의 영역이 정의되어 있다. 따라서, 영역 화상마다 스텝(S501)과 스텝(S502)의 처리를 반복한다. 전영역 화상에 대해서 처리가 종료되면 (S503), 보정후의 영역 화상을 합성하고 기판에 기록되는 화상 전체를 나타내는 1개의 화상으로 형성한다(S504). 그 후, 기록 위치 제어부(34)는 노광 제어부(37)에 대하여 합성된 화상의 기판으로의 기록을 지시한다. 노광 제어부(37)에 의한 기록 처리는 노광 장치의 일반적인 처리, 즉 CAD/CAM 시스템으로부터 입력된 화상을 기판에 그대로 기록할 때의 처리와 같다.

이상, 컬러 필터 기판 제조 공정(1)에 대해서 설명했지만, 이어서, 도 1에 도시된 어레이 기판 제조 공정(2)에 대해서 설명한다. 도 23은 어레이 기판 제조 공정(2)을 상세히 나타내는 플로우챠트이다. 어레이 기판은 투명 기판상에 도 23의 플로우챠트의 각 스텝에서 나타낸 부재를 형성함으로써 제조된다. 투명 기판은 컬러 필터 기판과 같이 표면에 산화 규소 피막을 갖는 소다 유리판, 저팽창 유리판, 논 알칼리 유리판(non-alkali glass plate), 석영 유리판 등의 공지의 유리판 또는 플라스틱 필름을 이용할 수 있다.

도 24(A)는 주요 부재가 형성된 상태의 기판의 상면을 나타내고 있고, 액정 패널의 약 1화소분에 상당하는 영역을 확대해서 나타내고 있다. 도 24(B)는 도 24(A)에 도시된 구조 중 TFT 구조부를 더욱 확대해서 나타낸 도면이다. 또한, 도 25(A), 도 25(B), 도 25(C), 도 25(D) 및 도 25(E)는 도 24(B)에 도시된 TFT 구조부가 형성될 때까지의 각 과정에 있어서의 기판의 단면을 나타내는 도면이다.

도 23에 도시된 바와 같이, 어레이 기판 제조 공정(2)에서는 우선, 투명 기 판상에 게이트 전극을 형성한다(S601). 투명 기판(50)상에 형성되는 게이트 전극 패턴(51)은, 도 24(A)에 도시된 바와 같이, 평행으로 배열된 선상 패턴상에 등간격으로 TFT의 소스나 드레인과의 교차부를 형성한 패턴 형상을 하고 있다.

게이트 전극 패턴(51)을 형성하기 위해서는 우선, 스퍼터링에 의해 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속을 두께 250∼300㎚가 되도록 투명 기판(50)상에 성막한다.

이어서, 그 금속막상에 감광성 레지스트를 도포하고, 레지스트 재료에 따라 적절한 온도로 베이킹을 행하고(프리 베이킹), 노광 장치(31)를 이용하여 상기 패턴 형상으로 레지스트층을 노광한다. 노광후의 기판을 현상하면 노광된 부분이 패턴으로서 기판상에 남는다. 이 레지스트 패턴을 다시 베이킹을 행하여(포스트 베이킹) 기판상에 고정한다.

그리고, 고정된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서 레지스트 패턴 아래에 있는 금속막을 에칭하고, 최후에 박리액 처리나 에이싱(ashing) 등에 의해 레지스트를 박리한다. 도 25(A)는 이상의 공정에 의해 투명 기판(50)상에 게이트 전극 패턴(51)을 형성한 후의 TFT 구조부의 단면을 나타낸다.

이어서, 스텝(S602) 및 도 25(B)에 도시된 바와 같이, 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어지는 두께 300∼400㎚의 게이트 산화막(55)과, 아모퍼스 실리콘(α-Si)으로 이루어지는 두께 200∼300㎚의 반도체막(56)과, 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어지는 채널부(57)를 형성한다. 채널부(57)는 반도체막(56)상에 두께 200㎚의 질화 실리콘막을 화학 기상 성장(CVD:Chemical Vapor Deposition)법이나 스퍼터링에 의 해 형성하고, 게이트 전극 패턴(51)의 형성 공정과 마찬가지로 그 위에 감광성 레지스트를 도포하고, 노광 장치(31)를 이용하여 레지스트층을 패턴 형상으로 노광ㆍ현상하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서 질화 실리콘을 에칭함으로써 형성한다. 도 25(B)는 채널부(57) 형성후의 TFT 구조부의 단면을 나타낸다.

본 실시형태에서는 채널부(57)를 형성할 때에 노광 장치(31)에 의해 전술한 바와 같은 기록 위치의 제어를 행하고, 채널부(57)와 하층의 게이트 전극 패턴(51)이 도 24(A) 및 도 24(B)에 도시된 바와 같은 위치 관계에서 고정밀도로 배치되도록 하고 있다.

이어서, TFT를 구성하는 드레인 및 소스를 형성한다(S603). 스텝(S603)에서는 우선, TFT 구조를 형성하는 영역에 상기 채널부(57)의 패턴이나 그 아래의 반도체막(56)을 덮도록 N+ 형태의 아모퍼스 실리콘(α-Si)층(58) 및 N+ 형태 미결정 실리콘(μc-Si)층(59)을 두께의 합계가 40∼50㎚가 되도록 성막하고, 그 위에 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속막을 성막한다. 또한, 그 금속막 위에 후속의 콘택트 홀 형성 공정에 의해 에칭 스톱층으로서 기능하는 층(61)을 형성한다. 그리고, 게이트 전극 패턴(51)의 형성 공정과 마찬가지로 층(61)상에 감광성 레지스트를 도포하고, 노광 장치(31)를 이용하여 레지스트층을 패턴 형상으로 노광ㆍ현상하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서 층(61), 금속막, 층(58) 및 층(59)을 에칭한다. 이에 따라, 도 24(A) 및 도 24(B)에 도시된 바와 같은 소스(52) 및 드레인(53)의 패턴을 기판상에 형성한다. 도 25(C)는 소스 및 드레인 형성후의 TFT 구조부의 단면을 나타낸다.

또한, 본 실시형태에서는 소스(52) 및 드레인(53)을 형성할 때에 노광 장치(31)에 의해 전술한 바와 같은 기록 위치의 제어를 행하고, 소스(52) 및 드레인(53)의 패턴과 하층의 게이트 전극 패턴(51)이 도 24(A) 및 도 24(B)에 도시된 바와 같은 위치 관계에서 고정밀도로 배치되도록 하고 있다.

이어서, 보호막과 콘택트 홀을 형성한다(S604). 보호막과 콘택트 홀은 우선 소스(52) 및 드레인(53) 위에 보호막의 재료가 되는 질화 실리콘(SiNx)을 CVD법 등에 의해 두께가 300㎚ 이하가 되도록 퇴적한다. 그 위에 상기 게이트 전극 패턴 형성 공정과 마찬가지로 노광 및 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서, 드레인상의 일부 영역을 에칭하여 콘택트 홀(54)을 형성함과 아울러 기판의 주변 부분을 에칭하여 하층의 단자를 노출시킨다. 이때, 전술한 층(61)이 에칭 스톱층으로서 기능한다. 도 25(D)는 보호막(62) 및 콘택트 홀(54) 형성후의 TFT 구조부의 단면을 나타낸다.

또한, 도 24(B)에 도시된 바와 같이, 콘택트 홀(54)은 드레인(53)의 상부에 형성될 필요가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 보호막 및 콘택트 홀을 형성할 때에도 노광 장치(31)에 의해 전술한 바와 같은 기록 위치의 제어를 행하고 있다.

마지막으로 화소 전극을 형성한다(S605). 화소 전극(63)은 ITO를 스퍼터링에 의해 퇴적하고, 게이트 전극 패턴 형성 공정과 마찬가지로 노광 및 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서 에칭에 의해 패터닝한다. 도 25(E)는 화소 전극(63) 형성후의 TFT 구조부의 단면을 나타낸다. 화소 전극(63)을 형성할 때에도 노광 장치(31)에 의한 기록 위치 제어를 행한다.

도 26에 도시된 플로우챠트는 어레이 기판 제조 공정(2)에 있어서의 각 부재의 형성 공정 중 기록 위치 제어를 행하는 공정, 구체적으로는 채널부(57), 소스(52), 드레인(53), 콘택트 홀(54)을 형성하는 공정에서 공통인 처리를 나타내는 플로우챠트이다.

우선, 패턴이 형성된 기판을 세정한다(S701). 이어서, 형성하는 부재의 재료를 CVD법이나 스퍼터링에 의해 기판상에 성막한다(S702). 그 후, 그 막 위에 감광성 레지스트를 도포하고(S703), 레지스트 재료에 따라 적절한 온도로 베이킹을 행한다(프리 베이킹:S704).

그 후, 하층에 형성되어 있는 패턴과 이제부터 형성할 패턴의 위치를 맞추기 위해서 기판의 판독(S705)과, 화상의 보정(S706)을 행한다. 이들 처리의 내용 및 이들 처리에 사용하는 노광 장치(31)의 구성은 컬러 필터 기판 제조 공정(1)의 설명과 마찬가지이지만 어레이 기판 제조 공정(2)에서는 컬러 필터 기판 제조 공정(1)과 다르고, 광투과성이 없는 재료를 성막하는 공정이 있다.

구체적으로는 감광성 레지스트, 게이트 절연막, 보호막 및 투명 전극은 광투과성을 갖지만 게이트 전극, 소스, 드레인 등의 금속과 아모퍼스 실리콘은 광투과성을 갖지 않는다. 예를 들면, 채널부(57)의 형성 공정에서는 채널부(57)를 패터닝하는 층 아래에는 아모퍼스 실리콘의 층이 있기 때문에 도 17에 도시된 낙하 조명에 의한 촬영 화상으로부터 게이트 전극 패턴(51)을 식별하는 것은 어렵다.

따라서, 어레이 기판 제조 공정(2)에서는, 도 27의 화살표로 도시된 바와 같이, 패턴의 경사 상방으로부터 조명광을 보여주고, 촬영 화상에 있어서 패턴 에지 의 단차가 음영으로서 떠오르도록 한다. 이 조명광은 노광 장치(31)와는 다른 조명 장치로부터 발생하는 것으로 해도 좋지만, 본 실시형태에서는 게이트(29b)에 고배율 카메라(28)와 함께 촬영 제어 수단에 의해 고배율 카메라(28)와 연동해서 제어되는 조명 장치를 설치할 수 있고, 패턴에 대하여 경사 상방으로부터 조명광을 공급한다. 이에 따라, 촬영 화상으로부터 게이트 전극 패턴(51) 상당의 형상을 식별할 수 있고, 컬러 필터 기판 제조 공정(1)의 경우와 같은 패턴의 위치 결정을 실현할 수 있다.

화상을 보정하면 다음에 도포한 레지스트를 보정된 화상에 묘사되어 있는 패턴 형상으로 노광한다(S707). 채널부(57), 소스(52), 드레인(53)을 형성할 때에는 노광ㆍ현상후에 그것들의 패턴 형상에 레지스트가 남도록 노광하고, 콘택트 홀(54)을 형성할 때에는 노광ㆍ현상후에 구멍 형상으로 레지스트가 남지 않는 부분이 생기도록 노광한다. 그리고, 노광후의 기판을 현상하고(S708), 현상후 기판상에 남은 레지스트 패턴을 다시 베이킹을 행하여(포스트 베이킹) 기판상에 고정한다(S709).

이어서, 고정된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서, 스텝(S702)에서 성막된 층을 에칭한다(S710). 마지막으로 레지스트를 박리해서 기판을 세정함으로써 부재가 형성된다(S711).

이상, 어레이 기판 제조 공정(2)에 대해서 설명했지만 마지막으로 도 28을 참조하여 도 1에 도시된 액정 셀 제조 공정(3)에 대해서 설명한다. 액정 셀 제조 공정(3)에서는 컬러 필터 기판 및 어레이 기판에 액정을 셀내에 유지하기 위한 접합제(씰재)를 도포한다(S801, S804). 이어서, 쇼트 디스펜스 공정(short dispensing process)(S802)에 있어서, 컬러 필터 기판의 전극과 어레이 기판의 전극을 전기적으로 접속하기 위한 도전성 페이스트를 도포한다.

그 후, 컬러 필터 기판측의 컬러 필터 구조가 형성된 영역에 액정을 적하하고(S803), 컬러 필터 기판과 어레이 기판을 서로 접합시킨다(S805). 기판이 접합되기 위해서는 각각의 기판에 형성된 얼라인먼트 마크[도 2에 예시한 마크(6) 등]끼리 맞춤으로써 TFT 어레이와 컬러 필터가 고정밀도로 겹치도록 하고, 가압 및 자외선 조사에 의해 임시로 고정한다. 그 후, 새로운 가압 또는 자외선 조사에 의해 씰재를 열경화시킨다(S806). 이때, 2매의 기판의 거리, 즉 셀 갭은 컬러 필터 기판상에 형성된 스페이서(12)에 의해 고정밀도로 제어된다.

이어서, 접합된 기판을 제품 패널의 사이즈로 분단한다(S807). 구체적으로는 유리 표면에 분단하는 선을 따라 상처를 내고, 압력 충격을 주어서 기판을 나눈다. 또한, 셀을 일단 가열하고, 그 후 냉각함으로써 양호한 배향을 얻는다(S808). 마지막으로 셀 위에 편광판을 두고, 롤러로 가압하여 접합하면(S809) 액정 패널이 완성된다.

이상으로 설명한 액정 패널의 제조 공정에서는 전술한 바와 같이, 기판을 구성하는 각 부재를 형성할 때에 스테이지상에 설치된 기판을 저배율로 촬영해서 실제의 기판의 상태를 확인함으로써 촬영 위치를 정할 때의 기준이 되는 좌표계를 정한다. 그리고, 그 좌표계에 의거하여 촬영 위치를 설정해서 기판상의 기준점 부근을 촬영하고, 그 개소에 있어야 할 마크나 패턴의 실제 위치 좌표를 취득하고, 그 위치 차이에 맞춰서 그 기판상에 노광 기록되는 화상을 변형 또는 이동한다. 따라 서, 컬러 필터 기판 제조 공정에 있어서, 블랙 매트릭스상에 형성해야 할 스페이서는 블랙 매트릭스의 세선화가 진행되었더라도 블랙 매트릭스상에 고정밀도로 배치할 수 있다. 또한, 스페이서와 겹쳐서 형성되기 어려운 액정 배향 제어 재료도 스페이서와 겹치지 않고 고정밀도로 배치할 수 있다. 또한, 어레이 기판 제조 공정에 있어서도, 게이트 전극의 상부에 배치되어야 할 채널부, 게이트 전극과 소정 위치 관계로 배치되어야 할 소스 및 드레인, 드레인상에 형성되어야 할 콘택트 홀 등의 배치 위치를 고정밀도로 제어할 수 있다.

또한, 제품 패널 사이즈가 대형화되면 기판 단부에 형성하는 얼라인먼트 마크의 간격을 넓게 하지 않을 수 없기 때문에 얼라인먼트 마크에 의한 위치 결정만으로는 충분한 정밀도를 확보할 수 없는 경우도 있지만, 본 실시형태의 방법에서는 위치 결정을 목적으로서 기판 단부에 형성되는 얼라인먼트 마크뿐만 아니라 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스나 어레이 기판의 게이트 전극 등을 식별함으로써 얼라인먼트 마크의 설치 간격에 따르지 않고, 작은 영역을 단위로 해서 위치 결정을 행할 수 있다. 따라서, 제품 패널 사이즈가 커져도, 또한 제조 공정에서 취급하는 투명 기판의 사이즈가 커져도, 적절한 사이즈의 영역을 단위로 해서 위치 결정을 행하고, 패턴끼리의 위치 관계를 높은 정밀도로 조정할 수 있다.

또한, 당업자이면 상기 실시형태의 다양한 변형예를 생각할 수 있다고 생각되지만, 상기 실시형태와 다른 방법이어도 특허청구의 범위에 기재된 순서를 포함하는 방법은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 기판 단부의 마크 판독에는 저배율 카메 라(27), 블랙 매트릭스 등의 부재 패턴의 판독에는 고배율 카메라(28)를 이용하는 것으로 하고, 또한 각 종류의 카메라가 각각 복수대 설치되어 있지만, 1대의 이동가능한 카메라를 이동시키면서, 또한 배율을 변경하면서, 필요한 개소의 촬영을 행하도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태의 노광 장치(31)는 스테이지를 이동시킴으로써 카메라를 상대적으로 이동시키는 구조의 장치이지만 고정된 스테이지에 대하여 카메라를 이동하는 구조로 해도 좋다.

Claims (4)

1. 구조 부재를 구비한 기판을 제조하는 방법으로서:

   적어도 1종의 구조 부재를 형성하는 공정에 있어서,

   저배율 촬영에 의해 식별 가능한 제 1 패턴과 고배율 촬영에 의해서만 식별 가능한 제 2 패턴이 형성된 기판을 가좌표계가 정의된 평면에 설치하는 스텝;

   상기 가좌표계에 의거하여 설정된 위치에서 상기 기판을 저배율로 촬영하는 스텝;

   상기 촬영에 의해 얻어진 저배율 촬영 화상으로부터 상기 제 1 패턴을 식별하는 스텝;

   상기 제 1 패턴이 식별된 위치에 의거하여 상기 평면에 본좌표계를 정의하는 스텝;

   가좌표계에 의거하여 설정된 복수의 기준점의 상기 본좌표계에 있어서의 위치 좌표를 산출하는 스텝;

   산출된 위치 좌표가 나타내는 위치에서 상기 기판을 고배율로 촬영하는 스텝;

   상기 촬영에 의해 얻어진 고배율 촬영 화상으로부터 상기 제 2 패턴의 형상 및/또는 색을 식별함으로써 상기 기준점의 상기 기판상의 실제 위치를 특정하는 스텝;

   상기 구조 부재의 패턴을 나타내는 화상으로서 상기 복수의 기준점에 의해 특정된 영역에 기록하는 영역 화상을 상기 식별에 의해 특정된 위치의 정보에 의거하여 보정하는 스텝;

   보정한 영역 화상을 구성하는 각 화소의 값에 의거하여 기판을 주사하는 광빔을 온/오프 제어함으로써 상기 기판상에 화상을 기록하는 스텝; 및

   상기 기판을 기록된 화상 형상으로 가공함으로써 상기 기판상에 상기 구조 부재를 형성하는 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 패턴은 상기 기판을 구성하는 구조 부재의 1종으로서 상기 공정보다도 앞의 공정에서 형성된 구조 부재 패턴인 것을 특징으로 하는 기판 제조 방법.
3. 노광 대상의 기판이 설치 가능한 스테이지와,

   공급된 화상을 구성하는 각 화소의 값에 의거하여 온/오프 제어되는 광빔으로 상기 스테이지에 설치된 기판을 주사함으로써 상기 기판에 상기 화상을 기록하는 기록 수단과,

   상기 스테이지의 상방에 상기 스테이지에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 상태로 설치되고, 또한 고배율로 기판을 촬영할 수 있는 적어도 1개의 고배율 카메라와,

   상기 스테이지의 상방에 상기 스테이지에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 상태로 설치되고, 또한 저배율로 기판을 촬영할 수 있는 적어도 1개의 저배율 카메라와,

   상기 고배율 카메라 및 저배율 카메라에 의한 촬영을 제어하는 촬영 제어 수단과,

   상기 기록 수단에 의한 기록 위치의 조정을 행하는 기록 위치 제어 수단을 구비하고;

   상기 기록 위치 제어 수단은,

   상기 촬영 제어 수단에 대하여 상기 스테이지상에서 정의된 가좌표계에 의거하여 설정된 위치에서 상기 기판을 저배율 카메라에 의해 촬영하도록 지시하고,

   상기 지시에 의거한 촬영에 의해 얻어진 저배율 촬영 화상으로부터 상기 기판에 형성된 제 1 패턴을 식별하고,

   상기 제 1 패턴이 식별된 위치에 의거하여 상기 스테이지에 본좌표계를 정의하고,

   가좌표계에 의거하여 설정된 복수의 기준점의 상기 본좌표계에 있어서의 위치 좌표를 산출하고,

   상기 스테이지 및/또는 상기 촬영 제어 수단에 대하여 상기 산출된 위치 좌표가 나타내는 위치의 상방에 상기 고배율 카메라를 상대 이동하도록 지시하고,

   상기 촬영 제어 수단에 대하여 상기 상대 이동된 고배율 카메라에 의해 상기 기판을 고배율로 촬영하도록 지시하고,

   상기 지시에 의거한 촬영에 의해 얻어진 고배율 촬영 화상으로부터 상기 기판에 형성된 제 2 패턴의 형상 및/또는 색을 식별함으로써 상기 기준점의 상기 기판상의 실제 위치를 특정하고,

   구조 부재의 패턴을 나타내는 화상으로서 상기 복수의 기준점에 의해 특정된 영역에 기록하는 영역 화상을 상기 식별에 의해 특정된 위치의 정보에 의거하여 보정하고,

   보정된 영역 화상에 의해 구성되는 화상을 상기 화상 기록 수단에 공급함으로써 상기 화상의 기록 위치를 조정하는 수단인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   복수의 고배율 카메라 및/또는 복수의 저배율 카메라를 구비하고,

   상기 촬영 제어 수단은 복수의 고배율 카메라에 의한 촬영 및/또는 복수의 저배율 카메라에 의한 촬영을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.

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