KR20080059546A - 노광 장치 - Google Patents

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브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
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Abstract

본 발명은 컬러 필터 기판(1)을 놓고 반송하는 스테이지(5)와, 컬러 필터 기판(1)에 근접 대향시켜서 포토마스크(14)를 유지하는 마스크 스테이지(6)와, 노광 기간 중에 상시 점등되어 있고, 포토마스크(14)에 노광 광을 조사하는 광원(7)과, 포토마스크(14)에 조사하는 노광 광의 휘도 분포를 균일하게 하는 포토 인테그레이터(8)와, 포토마스크(14)에 조사하는 노광 광을 평행광으로 하는 콘덴서 렌즈(9)와, 포토 인테그레이터(8)의 단면상을 콘덴서 렌즈(9)의 바로 앞에 결상하는 결상 렌즈(10)와, 결상 렌즈(10)의 결상 위치 근방에 설치되어 컬러 필터 기판(1)의 이동에 의하여 복수의 노광 영역(2)이 포토마스크(14)의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단 전환을 하는 셔터(11)를 구비한 것이다. 이에 따라, 피노광체에 그 반송 방향을 따라 설정된 복수의 노광 영역의 외부에서 서로 인접하는 노광 영역 사이의 부분이 노광되는 것을 방지한다.

Description

노광 장치{EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 피노광체를 소정의 방향으로 반송하면서, 피노광체의 표면에 반송 방향을 따라 소정의 간격으로 설정된 복수의 노광 영역에 대하여, 포토마스크를 통하여 소정의 노광 패턴 열을 형성하는 노광 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 상기 복수의 노광 영역의 외부에서 서로 인접하는 노광 영역 사이의 부분이 노광되는 것을 방지하고자 하는 노광 장치에 관한 것이다.
종래의 노광 장치는 기판이 놓여진 스테이지와 노광하여야 할 층에 대응하는 포토마스크를 상대 이동시켜서, 상기 기판의 복수의 노광 영역의 각각에 1 층분의 마스크 패턴을 노광하는 것으로서, 상기 복수의 노광 영역에 노광하였을 때의 포토마스크에 대한 상기 스테이지의 위치를 각 영역마다 측정하는 동시에, 기판상의 소정의 위치 인식용 마크에 대하여 위치 결정된 상태의 포토마스크를 기준으로 하여, 상기 복수의 노광 영역에 대한 노광시의 상기 스테이지의 상대 위치를 취득하는 수단과, 상기 위치 인식용 마크를 검출하여 상기 포토마스크를 위치 결정하고, 이 때의 포토마스크를 기준으로 하여, 상기 취득한 상대 위치가 재현되도록 포토마스크에 대한 상기 스테이지의 위치를 측정하면서 상기 스테이지와 포토마스크를 상대 이동시키는 수단을 구비하고, 스테이지와 포토마스크를 상대 이동시켜서 기판상의 복수의 노광 영역에 대하여 각각 위치 결정하여 제 1층의 패턴을 노광 형성할 때에, 하나의 노광 영역을 기준으로 하는 다른 노광 영역의 상기 상대 위치 데이터를 기억하고, 제 2층의 패턴을 노광 형성할 때에는 상기 상대 위치 데이터에 기초하여 상기 스테이지와 포토마스크를 상대 이동시켜서 위치 결정하고 노광하도록 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 특개2004-246025호 공보
그러나, 이와 같은 종래의 노광 장치에 있어서는, 기판을 스텝 이동하여 기판상에 설정된 복수의 노광 영역을 하나씩 교체하여 포토마스크의 마스크 패턴을 노광하는 것이지, 포토마스크에 대하여 근접 대향하여 배치된 기판을 포토마스크에 형성된 복수의 마스크 패턴의 배열 방향과 직교하는 방향으로 일정 속도로 반송하면서 복수의 노광 영역에 대하여 노광하는 것은 아니었다.
한편, 기판을 포토마스크에 형성된 복수의 마스크 패턴의 배열 방향과 직교하는 방향으로 일정 속도로 반송하면서 복수의 노광 영역에 대하여 노광하도록 한 노광 장치의 경우에는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 컬러 필터 기판(1)의 반송 방향(화살표 A 방향)으로 설정된 복수의 노광 영역(2) 중 제1 노광 영역(2a)과 제2 노광 영역(2b) 사이의 부분(3a)이나, 제2 노광 영역(2b)과 제3 노광 영역(2c) 사이의 부분(3b)에도 상기 복수의 마스크 패턴에 의한 노광 패턴 열(4)이 형성되어 제품의 외관 품위를 저하시킬 우려가 있었다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점에 대처하고, 피노광체에 그 반송 방향을 따라 설정된 복수의 노광 영역의 외부에서 서로 인접하는 노광 영역 사이의 부분이 노광되는 것을 방지하고자 하는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 발명에 의한 노광 장치는 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하는 스테이지와, 상기 스테이지의 위쪽에 설치되어 상기 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 상기 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하여 상기 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사하는 광원과, 상기 마스크 스테이지와 광원 사이에 배치되어 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 하는 집광 렌즈를 구비한 노광 장치로서, 상기 광원과 집광 렌즈 사이에 배치되고, 상기 광원의 상을 상기 집광 렌즈의 바로 앞에 결상시키는 결상 렌즈와, 상기 결상 렌즈에 의한 상기 광원의 상의 결상 위치 근방에 설치되고, 상기 피노광체의 반송에 의하여 상기 복수의 노광 영역이 상기 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환하는 셔터를 구비한 것이다.
이러한 구성에 의하여, 스테이지에서 그 윗면에 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고, 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하고, 마스크 스테이지로 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마스크를 유지하고, 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하는 광원으로 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사한다. 이때, 결상 렌즈로 광원의 상을 집광 렌즈의 바로 앞에 결상시키고, 또한 집광 렌즈로 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 한다. 이때, 결상 렌즈에 의한 광원의 상의 결상 위치 근방에 설치된 셔터로 피노광체의 반송에 의하여 복수의 노광 영역이 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환한다.
또한, 제2 발명에 의한 노광 장치는, 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하는 스테이지와, 상기 스테이지의 위쪽에 설치되어 상기 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 상기 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하여, 상기 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사하는 광원과, 상기 마스크 스테이지와 광원 사이에 설치되어 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광의 휘도 분포를 균일하게 하는 포토 인테그레이터와, 상기 마스크 스테이지와 포토 인테그레이터의 사이에 배치되고, 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 하는 집광 렌즈를 구비한 노광 장치이며, 상기 포토 인테그레이터와 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 포토 인테그레이터의 단면상을 상기 집광 렌즈의 바로 앞에 결상하는 결상 렌즈와, 상기 결상 렌즈에 의한 상기 포토 인테그레이터의 단면상의 결상 위치 근방에 설치되어 상기 피노광체의 반송에 의하여 상기 복수의 노광 영역이 상기 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환하는 셔터를 구비한 것이다.
이러한 구성에 의하여, 스테이지에서 그 윗면에 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고, 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하고, 마스크 스테이지로 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마스크를 유지하고, 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하는 광원으로 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사한다. 이때, 포토 인테그레이터로 포토마스크에 조사하는 노광 광의 휘도 분포를 균일하게 하고, 결상 렌즈로 포토 인테그레이터의 단면상을 집광 렌즈의 바로 앞에 결상시키고, 또한 집광 렌즈로 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 한다. 이때, 결상 렌즈에 의한 광원의 상의 결상 위치 근방에 설치된 셔터로 피노광체의 반송에 의하여 복수의 노광 영역이 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환한다.
또한, 상기 셔터는, 상기 피노광체의 반송 방향과 반대 방향으로 이동 가능하고 상기 이동 방향을 따라 상기 피노광체의 복수의 노광 영역과 동일한 수의 슬릿을 형성한 것이다. 이것에 의하여, 이동 방향을 따라 피노광체의 복수의 노광 영역과 동일한 수의 슬릿을 형성한 셔터를 피노광체의 반송 방향과 반대 방향으로 이동하고, 상기 셔터로 피노광체의 이동에 의하여 복수의 노광 영역이 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환한다.
제1항의 발명에 의하면, 피노광체 위에 그 반송 방향을 따라 1열로 나란히 설정된 복수의 노광 영역의 외부에서 서로 인접하는 노광 영역 사이의 부분이 노광되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제품의 외관 품위를 향상시킬 수 있다. 또한, 결상 렌즈에 의한 광원의 상의 결상 위치 근방에 셔터를 배치하므로 셔터를 작게 할 수 있어서 주변의 구성 부품과의 간섭을 피할 수 있다.
또한, 제2항의 발명에 의하면, 피노광체 상에 그 반송 방향을 따라 1열로 나란히 설정된 복수의 노광 영역의 외부에서 서로 인접하는 노광 영역 사이의 부분이 노광되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제품의 외관 품위를 향상시킬 수 있다. 또한, 결상 렌즈에 의한 포토 인테그레이터의 단면상의 결상 위치 근방에 셔터를 배치하기 때문에 셔터를 작게 할 수 있어서 주변의 구성 부품과의 간섭을 피할 수 있다.
또한, 제3항의 발명에 의하면, 슬릿 부분에서 피노광체의 노광 영역에 노광 광을 조사할 수 있게 하고, 인접하는 슬릿 사이의 부분에서 노광 광을 차단하여 피노광체의 인접하는 노광 영역 사이의 부분에 노광 광이 조사되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태의 개략 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 상기 노광 장치에서 사용되는 컬러 필터 기판에 설정된 복수의 노광 영역의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 3은 상기 노광 장치에서 사용되는 포토마스크의 구성의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 4는 상기 노광 장치에서 사용되는 컬러 필터 기판의 구성의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 5는 상기 노광 장치에서 사용되는 셔터의 구성의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 6은 상기 포토마스크와 컬러 필터 기판과의 위치 맞춤을 나타낸 설명도이다.
도 7은 상기 노광 장치를 사용하여 실행하는 노광 순서를 설명하는 흐름도이다.
도 8은 상기 컬러 필터 기판의 복수의 노광 영역이 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기된 셔터의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 9는 상기 노광 장치에 의한 노광 동작에 있어서 컬러 필터 기판의 제1 비노광 영역에 대한 노광 방지 동작을 나타낸 설명도이다.
도 10은 상기 노광 장치에 의하여 컬러 필터 기판의 복수의 노광 영역에 노광 패턴 열이 형성된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 11은 컬러 필터 기판의 반송 방향으로 설정된 복수의 노광 영역의 외부에서 인접하는 노광 영역 사이의 부분에 노광 패턴 열이 형성된 상태를 나타낸 평면도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태의 개략 구성을 나타낸 정면도이다. 이 노광 장치는 피노광체를 소정의 방향으로 반송하면서, 피노광체의 표면에 반송 방향을 따라 소정의 간격으로 설정된 복수의 노광 영역에 대하여 포토마스크를 통 하여 소정의 노광 패턴 열을 형성하는 것으로, 스테이지(5)와 마스크 스테이지(6)와 광원(7)과 포토 인테그레이터(8)와 콘덴서 렌즈(9)와 결상 렌즈(10)와 셔터(11)와 촬상 수단(12)을 구비하여 이루어진다. 또한, 이하의 설명에서는 피노광체가 컬러 레지스트를 도포한 컬러 필터 기판(1)의 경우에 대하여 설명한다.
상기 스테이지(5)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 노광 영역(2)이 간격(G1)을 두고 적어도 1열로 나란히 설정된 컬러 필터 기판(1)(도 2에는 2열로 나타낸다)을 상면(5a)에 놓고 상기 복수의 노광 영역(2)의 설정 방향으로 컬러 필터 기판(1)을 반송하는 것으로, 반송 수단(13)에 의하여 도 1에서 화살표 A로 나타낸 방향으로 일정 속도(V)로 이동하도록 되어 있다. 또한, 도 2에서 부호 2a는 제1 노광 영역을 나타내고, 부호 2b는 제2 노광 영역을, 부호 2c는 제3 노광 영역을 나타낸다. 또한, 부호 3a는 제1 및 제2 노광 영역(2a, 2b) 사이의 부분(이하, "제1 비노광 영역"이라고 한다)을 나타내고, 부호 3b는 제2 및 제3 노광 영역(2b, 2c) 사이의 부분(이하, "제2 비노광 영역"이라고 한다)을 나타낸다.
상기 스테이지(5)의 위쪽에는 마스크 스테이지(6)가 설치되어 있다. 이 마스크 스테이지(6)는 컬러 필터 기판(1)에 대하여 소정의 갭, 예를 들면 100 내지 300㎛의 갭을 두고 근접 대향시켜서 포토마스크(14)를 유지하는 것이다.
여기서, 상기 포토마스크(14)는 노광 광의 조사에 의하여 거기에 형성된 마스크 패턴을 컬러 필터 기판(1) 상의 컬러 레지스트에 전사시키는 것으로, 도 3에 도시하는 바와 같이, 투명 기재(15)와, 차광막(16)과, 마스크 패턴(17)과, 가시창(18)과, 마스크측 얼라인먼트 마크(19)로 구성되어 있다.
상기 투명 기재(15)는 자외선 및 가시광을 고효율로 투과시키는 투명한 유리 기재인데, 예를 들면 석영 유리로 이루어진다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 투명 기재(15)의 한쪽 면(15a)에는 차광막(16)이 형성되어 있다. 이 차광막(16)은 노광 광을 차광하는 것으로, 불투명한, 예를 들면 크롬(Cr)의 박막으로 형성되어 있다.
상기 차광막(16)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 한 방향으로 배열되어 복수의 마스크 패턴(17)이 형성되어 있다. 이 복수의 마스크 패턴(17)은 노광 광을 통과시키는 소정 형상의 개구(開口)로서, 대향하여 반송되는 컬러 필터 기판(1)에 노광 광을 조사할 수 있게 하고, 도 4에 도시된 컬러 필터 기판(1) 상에 형성된 블랙 매트릭스(20)의 픽셀(21) 위에 전사되는 것이다. 또한, 예를 들면 상기 픽셀(21)의 폭과 거의 일치하는 폭을 가지고, 상기 배열 방향과 직교하는 방향으로 긴 직사각형 형상으로 형성되며, 상기 픽셀(21)의 3 피치 간격과 일치하는 간격으로 형성되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 중앙부에 위치하는 마스크 패턴(17a)의 좌단 가장자리부가 기준 위치(R1)로서 미리 설정되어 있다.
상기 차광막(16)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 복수의 마스크 패턴(17)에 근접하여 그 배열 방향의 측방에 가시창(18)이 형성되어 있다. 이 가시창(18)은 대향하여 반송되는 도 4에 도시된 컬러 필터 기판(1)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(22) 및 블랙 매트릭스(20)의 픽셀(21)을 관찰하기 위한 것으로, 후술하는 촬상 수단(12)으로 상기 기판측 얼라인먼트 마크(22)의 위치 및 블랙 매트릭스(20)의, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이 중앙부에 위치하는 픽셀(21a)의 좌측 상단 구석부에 미리 설정된 기준 위치(R2)를 검출할 수 있게 되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 복수의 마스크 패턴(17)의 배열 방향과 평행하게 중앙 측에서 한쪽 단부(14a)를 향하여 연장되어 직사각형 모양으로 형성되어 있다.
상기 차광막(16)에는 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 가시창(18)의 한쪽 단부의 측방에 중앙 측으로부터 다른 쪽(14b)을 향하여 나란히 복수의 마스크측 얼라인먼트 마크(19)가 형성되어 있다. 이 복수의 마스크측 얼라인먼트 마크(19)는 상기 마스크 패턴(17)에 미리 설정된 기준 위치(R1)와 상기 컬러 필터 기판(1)의 픽셀(21)에 미리 설정된 기준 위치(R2)의 위치 맞춤을 하기 위한 것이며, 상기 마스크 패턴(17)에 대응하여 형성되어 있다. 또한, 그 형성 위치는 도 3에 있어서 마스크측 얼라인먼트 마크(19)의 좌측 가장자리부가 대응하는 마스크 패턴(17)의 좌측 가장자리와 일치하도록 되어 있다. 또한, 예를 들면 차광막(16)의 중앙부 측에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(19)가 기준 마크(19a)로서 미리 설정되어 있다. 이에 따라, 상기 기준 마크(19a)와 상기 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 소정의 위치 관계가 되도록 위치 조정됨으로써, 상기 마스크 패턴(17)의 기준 위치(R1)와 컬러 필터 기판(1)의 기준 위치(R2)가 위치 맞춤을 할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 포토마스크(14)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 차광막(16)을 형성한 측을 아래로 하여 마스크 스테이지(6)에 유지된다.
상기 마스크 스테이지(6)의 위쪽에는 광원(7)이 배치되어 있다. 이 광원(7) 은 컬러 필터 기판(1)에 대한 노광 기간 중 상시 점등되어 있어서 상기 마스크 스테이지(6)에 유지된 포토마스크(14)에 노광 광을 조사하는 것으로, 자외선을 포함한 노광 광을 방사하는, 예를 들면 초고압 수은 램프, 크세논 램프 또는 자외선 발광 레이저이다.
상기 마스크 스테이지(6)와 광원(7)과의 사이에는 포토 인테그레이터(8)가 배치되어 있다. 이 포토 인테그레이터(8)는 포토마스크(14)에 조사하는 노광 광의 휘도 분포를 균일하게 하는 것이며, 예를 들면 칼레이도스코프 또는 플라이아이 렌즈 등이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 칼레이도스코프를 사용하였는데, 그 단면(8a) 형상은 직사각형으로 형성되어 노광 광이 포토마스크(14)의 복수의 마스크 패턴(17) 형성 영역에만 조사되도록 되어 있다. 또한, 포토마스크(14)의 가시창(18) 및 마스크측 얼라인먼트 마크(19)를 덮어 자외선을 반사 또는 흡수하고, 가시광을 투과하는 필터를 형성한 경우, 노광 광이 포토마스크(14) 전체를 조사하여도 좋다.
상기 마스크 스테이지(6)와 포토 인테그레이터(8)의 사이에는 콘덴서 렌즈(9)가 배치되어 있다. 이 콘덴서 렌즈(9)는 그 전(前) 초점을 후술하는 결상 렌즈(10)에 의한 상기 포토 인테그레이터(8)의 단면(8a)의 상의 결상 위치 근방에 위치시켜서 노광 광을 평행광으로 하고, 포토마스크(14)에 수직으로 조사시키도록 하는 것으로, 집광 렌즈이다.
상기 포토 인테그레이터(8)와 콘덴서 렌즈(9)의 사이에는 결상 렌즈(10)가 배치되어 있다. 이 결상 렌즈(10)는 포토 인테그레이터(8)의 단면상을 일단 상기 콘덴서 렌즈(9)의 바로 앞에 결상하는 것이며, 볼록렌즈이다.
상기 결상 렌즈(10)에 의한 상기 포토 인테그레이터(8)의 단면상의 결상 위치 근방에는 셔터(11)가 설치되어 있다. 이 셔터(11)는 컬러 필터 기판(1)의 이동에 의하여 복수의 노광 영역(2)이 상기 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환하는 것인데, 도 1에 화살표 A로 나타내는 컬러 필터 기판(1)의 이동 방향과 반대 방향(화살표 B 방향)으로 이동 및 정지되고, 인접하는 상기 컬러 필터 기판(1)의 제1 및 제2 비노광 영역(3a, 3b)에 노광 광이 조사되는 것을 방지할 수 있게 되어 있다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 화살표 B로 나타낸 이동 방향을 따라 상기 컬러 필터 기판(1)의 제1~제3 노광 영역(2a~2c)과 같은 수의 슬릿(23)을 형성한다. 또한, 상기 컬러 필터 기판(1)의 제1 노광 영역 내지 제3 노광 영역(2a~2c)에 대응하는 슬릿(23)이 각각 제1 슬릿(23a), 제2 슬릿(23b), 제3 슬릿(23c)이다. 또한, 제1 및 제2 비노광 영역에 대응하는 제1 및 제2 슬릿(23a, 23b) 사이의 부분이 제1 차광 영역(30a)이고, 제2 및 제3 슬릿(23b, 23c) 사이의 부분이 제2 차광 영역(30b)이다.
이 경우, 도 5에 도시하는 상기 셔터(11)의 슬릿(23)의 크기(w×d)는 콘덴서 렌즈(9)의 배율을 M, 도 3에 도시된 포토마스크(14)의 복수의 마스크 패턴(17)의 전체 폭을 W 및 마스크 패턴(17)의 길이를 D로 하면, 적어도 w=W/M 및 d=D/M으로 형성된다. 또한, 인접하는 슬릿(23)의 간격(G2)은, 도 2에 도시하는 컬러 필터 기판(1)의 인접하는 노광 영역(2)의 간격을 G1으로 하면, G2=G1/M으로 설정된다. 또 한, 셔터(11)의 화살표 B 방향으로의 이동 속도(v)는, 컬러 필터 기판(1)의 반송 속도를 V로 하면, v=V/M가 된다. 또한, 도 5에 있어서 빗금을 친 영역은 노광 광의 조사 영역(31)이다.
또한, 상기 광원(7), 포토 인테그레이터(8), 결상 렌즈(10), 콘덴서 렌즈(9), 마스크 스테이지(6) 및 셔터(11)를 포함하여 노광 광학계(24)가 구성된다.
상기 스테이지(5)의 위쪽에는 촬상 수단(12)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(12)은 컬러 필터 기판(1)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(22)와 포토마스크(14)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(19)를 미러(25)를 통하여 각각 동일 시야 내에 포착하여 촬상하는 것으로, 광을 수광하는 다수의 수광 소자를 일직선상으로 배열하여 구비한 라인 CCD(26)와, 그 전방에 배치되어 컬러 필터 기판(1)에 형성된 기판측 얼라인먼트 마크(22) 및 픽셀(21)이나 포토마스크(14)에 형성된 마스크측 얼라인먼트 마크(19)를 각각 상기 라인 CCD(26) 상에 결상시키는 촬상 렌즈(27)를 구비한다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 촬상 수단(12)의 광로 상에 상기 라인 CCD(26)와 촬상 렌즈(27)의 사이에는 광학 거리 보정 수단(28)이 배치되어 있다. 이 광학 거리 보정 수단(28)은 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26)와 컬러 필터 기판(1) 사이의 광학 거리 및 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26)와 포토마스크(14) 사이의 광학 거리를 거의 합치시키는 것으로, 공기의 굴절율보다 큰 소정의 굴절율을 갖는 투명한 부재로 이루어져 있는데, 예를 들면 유리 플레이트이다. 구체적으로, 이 광학 거리 보정 수단(28)은 포토마스크(14)에 형성된 가시창(18)을 통하여 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26)와 컬러 필터 기판(1)을 잇는 광로 상에 배치되어 있다. 이것에 의하여, 촬상 수단(12)의 광축 방향으로 어긋나게 위치하는 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22) 등의 상과 포토마스크(14)의 마스크측 얼라인먼트 마크(19)의 상(像)을 상기 라인 CCD(26) 상에 동시에 결상시킬 수 있다.
다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다.
여기서, 사용되는 컬러 필터 기판(1)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 투명한 유리 기판의 한 면에 크롬(Cr) 등으로 이루어지는 불투명 막이 형성되고, 도 4에 도시하는 바와 같이 노광 영역(2) 내에 다수의 픽셀(21)이 매트릭스 형태로 형성된 것이다. 또한, 그 한 단부(1a)측의 거의 중앙부에 상기 포토마스크(14)에 미리 설정된 기준 위치(R1)와 상기 컬러 필터 기판(1)에 미리 설정된 기준 위치(R2)와의 위치 편차를 보정하고 얼라인먼트를 실시하기 위하여 가늘고 긴 형태의 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 하나 형성되어 있다. 또한, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(22)의 측방향으로는 중앙 측에서 한쪽 단부(1b)를 향하여 나란히 복수의 얼라인먼트 확인 마크(29)가 픽셀(21)에 대응하여 픽셀(21)의 배열의 3 피치 간격과 일치하는 간격으로 형성되어 있다. 또한, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(22) 및 얼라인먼트 확인 마크(29)는 도 4에서 각각 각 마크의 좌측 가장자리부와 대응하는 픽셀(21)의 좌측 가장자리부가 일치하도록 형성되어 있다.
이와 같이 형성된 컬러 필터 기판(1)은 윗면에 소정의 컬러 레지스트가 도포되고, 상기 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 형성한 단부(1a)측을 도 4에 화살표 A로 나타낸 반송 방향의 선두측에 위치시켜서 스테이지(5)의 윗면(5a)에 놓이고, 반송 수단(13)에 의하여 일정한 속도(V)로 화살표 A 방향으로 반송된다.
한편, 포토마스크(14)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 가시창(18)이 형성된 단부(14c) 측을 화살표 A로 나타낸 반송 방향의 앞쪽에 위치시키고, 도 1에 도시하는 바와 같이 차광막(16)을 형성한 면을 아래로 하여 마스크 스테이지(6)에 유지된다. 또한, 반송되는 컬러 필터 기판(1)의 윗면에 근접하여 대향하게 한다.
이러한 상태에서, 포토마스크(14)에 형성된 가시창(18)을 통하여 컬러 필터 기판(1) 상의 기판측 얼라인먼트 마크(22), 얼라인먼트 확인 마크(29) 및 픽셀(21)이 촬상 수단(12)에 의하여 촬상된다. 이 경우, 포토마스크(14)에 형성된 가시창(18)을 통하여 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26)와 컬러 필터 기판(1)을 잇는 광로 상에 광학 거리 보정 수단(28)이 배치되고, 그 광학 거리가 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26)와 포토마스크(14) 간의 광학 거리와 거의 합치하도록 되어 있으므로, 촬상 수단(12)의 광축 방향으로 어긋나게 위치하는 컬러 필터 기판(1) 상의 기판측 얼라인먼트 마크(22) 등의 상과 포토마스크(14)의 마스크측 얼라인먼트 마크(19)의 상이 동시에 촬상 수단(12)의 라인 CCD(26) 상에 결상된다. 따라서, 촬상 수단(12)으로 동시에 촬상된 기판측 얼라인먼트 마크(22) 등의 화상과 마스크측 얼라인먼트 마크(19)의 화상이 도시하지 않은 화상 처리부에서 동시에 처리된다.
여기서, 먼저 촬상 수단(12)에 의하여, 도 6에 도시하는 바와 같이, 포토마스크(14)의 가시창(18)을 통하여 관찰되는 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22)와 포토마스크(14)의 마스크측 얼라인먼트 마크(19)가 동시에 촬상된다. 이때, 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호 와, 상기 포토마스크(14)의 기준 마크(19a)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호가 독취되고, 도시되지 않은 연산부에서 그 거리(L)가 연산된다. 또한, 미리 설정되어 기억된 소정의 거리(L0)와 비교된다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판측 얼라인먼트 마크(22)와 기준 마크(19a)와의 거리(L)가 L0 또는 L0±x(x는 허용값)가 되도록 포토마스크(14)가 화살표 X, Y 방향으로 이동된다. 이에 따라, 포토마스크(14)의 기준 위치(R1)와 컬러 필터 기판(1)의 기준 위치(R2)가 소정의 허용 범위 내에서 합치하게 된다.
다음으로, 포토마스크(14)의 가시창(18)을 통하여 컬러 필터 기판(1)의 얼라인먼트 확인 마크(29)가 촬상 수단(12)에 의하여 촬상된다. 또한, 각 얼라인먼트 확인 마크(29)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호 및 포토마스크(14)의 각 마스크측 얼라인먼트 마크(19)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호가 독취되고, 연산부에서 각 셀 번호의 평균값이 연산된다. 그 평균값은 얼라인먼트 조정 직후에 상기 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호와 비교되고, 양자가 소정의 허용 범위 내에서 일치한 경우에는 얼라인먼트가 확실하게 이루어진 것으로 판단하여 노광 광이 포토마스크(14)에 조사된다. 이에 따라, 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 상이 컬러 필터 기판(1)의 픽셀(21) 위에 전사된다. 또한, 상기 평균값과 셀 번호가 불일치하는 경우에는, 예를 들면 컬러 필터 기판(1)이 다른 종류의 것이거나, 또는 블랙 매트릭스(20)가 형성 불량품인 것으로 판단하고, 이러한 경우에는 노광을 정지하고, 경 보를 발생한다.
그 다음으로는, 촬상 수단(13)으로 촬상된 화상 데이터와 도시하지 않은 기억부에 기억된 컬러 필터 기판(1)의 기준 위치(R2)의 룩업 테이블(LUT)이 비교되어, 기준 위치(R2)가 검출된다. 또한, 상기 기준 위치(R2)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호와 포토마스크(14)의 기준 마크(19a)를 검출한 라인 CCD(26)의 수광 소자의 셀 번호가 비교되어, 양자의 거리(L)가 L0 또는 L0±x가 되도록 포토마스크(14)가 화살표 X, Y 방향으로 미동(微動)한다. 또한, 필요에 따라 포토마스크(14)는 그 면의 중심을 중심축으로 하여 회동된다. 이로 인하여, 컬러 필터 기판(1)이 요잉(yawing)하면서 화살표 A로 나타낸 방향으로 반송되더라도 포토마스크(14)는 그것에 추종하여 움직인다. 이렇게 하여, 반송되는 컬러 필터 기판(1)에 대하여 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)이 전사되고, 컬러 필터 기판(1)의 소정의 픽셀(21) 상에 스트라이프 모양의 노광 패턴 열(4)이 높은 정밀도로 형성된다.
다음으로, 본 발명의 노광 장치를 사용하여 실시하는 노광 순서를 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 5에 도시된 셔터(11)가 그 제1 슬릿(23a)의 중심을 노광 광의 광축 중심과 일치시켜서 정지되어 있다. 또한, 이때 광원(7)은 소등되어 있다. 이러한 상태에서, 컬러 필터 기판(1)이 스테이지(5)의 윗면(5a)에 놓이고 소정의 속도(V)로 도 1에 나타낸 화살표 A 방향으로 반송된다.
또한, 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 포토마스크(14)의 가시창(18)의 하측에 도달하면, 단계 S1에서 촬상 수단(12)에 의하여 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 검출된다.
다음으로, 단계 S2에 있어서는, 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 검출되면, 그것을 트리거로 하여 도시하지 않은 타이머가 기동되어 t1 시간이 계측된다.
단계 S3에 있어서는, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 검출한 후 t1 시간이 경과하면 광원(7)이 점등된다. 이에 따라, 노광 광이 셔터(11)의 제1 슬릿(23a)을 통하여 포토마스크(14)에 조사되고, 노광이 개시된다. 또한, 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 검출하여 t1 시간 경과 후에 컬러 필터 기판(1)의 제1 노광 영역(2a)의 반송 방향(화살표 A 방향) 선두 단부가 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 반송 방향(화살표 A 방향) 선두 단부와 거의 일치하도록 반송 속도(V)가 설정되어 있으면, 도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터 기판(1)의 제1 노광 영역(2a)이 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 아래쪽을 통과하는 것에 타이밍을 맞추어 노광을 개시할 수 있다.
단계 S4에 있어서는, 타이머에 의하여 노광 개시 후 t2 시간의 경과가 계측된다. 이때, 시간(t2)을 적당하게 설정하면 노광 개시 후 t2 시간의 경과 후에 도 9(a)에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터 기판(1)의 화살표 A 방향으로의 이동에 의하여 제1 노광 영역(2a)의 반송 방향 후단부와 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 반송 방향 후단부가 거의 일치하게 된다. 또한, 상기 제1 노광 영역(2a) 및 마스크 패턴(17)의 반송 방향 후단부가 합치하는 동시에, 셔터(11)가 화살표 B 방향 으로 속도 v로 이동을 개시한다.
단계 S5에 있어서는, 최후미의 노광 영역(2), 예를 들면 도 2에 있어서 제3 노광 영역(2c)에 대한 노광이 종료되었는 지 여부가 기판측 얼라인먼트 마크(22)를 검출한 후의 경과 시간에 기초하여 도시하지 않은 판정부에서 판정된다. 여기서, 예를 들면 아직 제1 노광 영역(2a)에 대한 노광만 종료된 경우에는 "NO" 판정이 되어 단계 S6으로 진행된다.
단계 S6에 있어서는, 도 8(c), 8(d)에 도시하는 바와 같이, 제1 노광 영역(2a)과 제2 노광 영역(2b) 사이의 제1 비노광 영역(3a)이 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 아래쪽을 통과하는 것에 맞추어 셔터(11)가 속도 v로 도 9(b)에 나타낸 화살표 B 방향으로 이동한다. 이에 따라, 도9(b)에 도시하는 바와 같이, 셔터(11)의 제1 슬릿(23a)과 제2 슬릿(23b) 간의 제1 차광 영역(30a)이 컬러 필터 기판(1)의 제1 비노광 영역(3a)의 화살표 A 방향으로 이동하는 것에 동기하여 움직이고, 상기 제1 차광 영역(30a)에서 노광 광이 차단되어 상기 제1 비노광 영역(3a)에 대한 노광이 방지된다.
단계 S7에서는, 셔터(11)의 이동 개시로부터 t3 시간의 경과가 타이머에 의하여 계시된다. 이 경우, t3 시간이 경과하면, 도 9(c)에 도시하는 바와 같이, 셔터(11)가 화살표 B 방향으로 더 이동하여 제2 슬릿(23b)의 중심이 노광 광의 광축 중심에 위치 결정된다. 동시에, 컬러 필터 기판(1)이 화살표 A 방향으로 반송되어, 제1 비노광 영역(3a)이 포토마스크(14)의 마스크 패턴(17)의 아래쪽을 통과하고, 제2 노광 영역(2b)의 반송 방향 선두 단부가 상기 마스크 패턴(17)의 반송 방향 선 두 단부와 합치하게 된다.
단계 S8에서는, 도 8(d)에 도시하는 바와 같이, 셔터(11)의 이동이 정지되고, 단계 S4로 돌아가서 제2 노광 영역(2b)에 대한 노광이 실행된다. 또한, 단계 S4 내지 S8이 반복적으로 실행되어, 컬러 필터 기판(1)의 반송 방향으로 설정된 모든 노광 영역(2)에 대한 노광이 실행된다.
위에서 설명한 바와 같이 하여, 최후미의 노광 영역(2)에 대한 노광이 종료되면, 단계 S5에서 "YES" 판정이 되어 단계 S9로 진행된다.
단계 S9에서는, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 최후미의 노광 영역(2), 예를 들면 제3 노광 영역(2c)에 대한 노광이 종료(도 8(c) 참조)된 것에 맞추어 광원(7)이 소등된다. 이에 따라, 컬러 필터 기판(1)의 반송 방향으로 설정된 1열 분의 노광 영역(2)의 노광이 종료된다.
또한, 스테이지(5)의 윗면(5a)에 평행한 면 내에서 반송 방향(화살표 A 방향)에 직교하는 방향으로 노광 광학계(24)를, 예를 들면 2대를 나란히 배치하면, 제1 노광 영역 내지 제3 노광 영역(2a~2c)의 인접하는 노광 영역(2)에 대하여도 동시에 노광이 실시되고, 도 10에 도시하는 바와 같이 모든 노광 영역(2)에 대하여 노광 패턴 열(4)을 형성할 수 있다.
이상의 설명에 있어서는 광원(7)과 결상 렌즈(10)와의 사이에 포토 인테그레이터(8)를 설치한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 포토 인테그레이터(8)는 없어도 좋다. 이 경우, 결상 렌즈(10)는 광원(7)의 상을 콘덴서 렌즈(9)의 바로 앞에 결상시키도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 노광 개시 전에는, 셔터(11)는 그 제1 슬릿(23a)의 중심을 노광 광의 광축 중심과 일치시킨 상태로 정지되고, 광원(7)은 소등되어 있으며, 그 후에 광원(7)이 점등되어 노광이 개시되는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 광원(7)은 노광 개시 전부터 점등시킨 채로 두고, 셔터(11)는 노광 개시 전에는 그 제1 슬릿(23a)의 이동 방향 선두측의 차광 영역에서 노광 광의 광로를 차단한 상태로 정지되어 있다가, 그 후에 컬러 필터 기판(1)의 기판측 얼라인먼트 마크(22)가 촬상 수단(12)에 의하여 검출되면 이동을 개시하고, 그 제1 슬릿(23a)의 중심이 노광 광의 광축 중심에 위치 결정되면 노광이 개시되도록 하여도 좋다.
또한, 이상의 설명에 있어서는 셔터(11)가 그 이동 방향을 따라 컬러 필터 기판(1)의 복수의 노광 영역(2)과 동일한 수의 슬릿(23)을 형성한 것인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 셔터(11)가 1장의 차광판으로 이루어지는 것이어도 좋다. 이 경우, 셔터(11)는 복수의 노광 영역(2)이 포토마스크(14)의 아래쪽을 반복 통과하는 것에 동기하여 개폐되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 설명에 있어서는 피노광체가 컬러 필터 기판(1)인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 노광 영역(2)에 스트라이프 모양의 노광 패턴 열(4)을 형성하기만 하면 어떠한 것이라도 좋다.

Claims (3)

  1. 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하는 스테이지와,
    상기 스테이지의 위쪽에 설치되고, 상기 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,
    상기 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하고, 상기 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사하는 광원과,
    상기 마스크 스테이지와 광원과의 사이에 배치되고, 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 하는 집광 렌즈를 구비한 노광 장치로서,
    상기 광원과 집광 렌즈와의 사이에 배치되고 상기 광원의 상을 상기 집광 렌즈의 바로 앞에 결상하는 결상 렌즈와,
    상기 결상 렌즈에 의한 상기 광원의 상의 결상 위치 근방에 설치되어 상기 피노광체의 반송에 의하여 상기 복수의 노광 영역이 상기 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환하는 셔터를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 복수의 노광 영역이 적어도 1열로 나란히 설정된 피노광체를 윗면에 놓고, 상기 복수의 노광 영역의 설정 방향으로 상기 피노광체를 반송하는 스테이지와,
    상기 스테이지의 위쪽에 설치되고, 상기 피노광체에 근접 대향시켜서 포토마 스크를 유지하는 마스크 스테이지와,
    상기 피노광체에 대한 노광 기간 중 상시 점등하고 상기 마스크 스테이지에 유지된 포토마스크에 노광 광을 조사하는 광원과,
    상기 마스크 스테이지와 광원과의 사이에 배치되고, 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광의 휘도 분포를 균일하게 하는 포토 인테그레이터와,
    상기 마스크 스테이지와 포토 인테그레이터와의 사이에 배치되고, 상기 포토마스크에 조사하는 노광 광을 평행광으로 하는 집광 렌즈를 구비한 노광 장치로서,
    상기 포토 인테그레이터와 집광 렌즈 사이에 배치되고, 상기 포토 인테그레이터의 단면상을 상기 집광 렌즈의 바로 앞에 결상하는 결상 렌즈와,
    상기 결상 렌즈에 의한 상기 포토 인테그레이터의 단면상의 결상 위치 근방에 설치되고, 상기 피노광체의 반송에 의하여 복수의 노광 영역이 상기 포토마스크의 아래쪽을 순차적으로 통과하는 것에 동기하여 노광 광의 조사 및 차단을 전환하는 셔터를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 셔터는 상기 피노광체의 반송 방향과 반대 방향으로 이동 가능하고, 상기 이동 방향을 따라 상기 피노광체의 복수의 노광 영역과 동일한 수의 슬릿을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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