TWI391796B - 曝光裝置及被曝光體 - Google Patents

Description

曝光裝置及被曝光體

本發明係關於一種曝光裝置，將被曝光體載置搬運，並透過光罩而曝光者。更詳細的說，係關於一種曝光裝置及被曝光體，在與載置面平行的面內，修正在直交於搬運方向的光罩與被曝光體的位置差，藉以改善被曝光體上功能性圖案與曝光圖案重合之精度，而縮短曝光處理的時間。

以往的曝光裝置，係利用設於被曝光體(以下稱為濾色器基板)角落的對準記號與設於光罩上的對準記號，執行濾色器基板與光罩的位置對準，然後執行曝光。已公開的方式有利用大型光罩將濾色器基板全面一併曝光，或以較少次數曝光方式(例如日本特開平9－127702號公報，以下簡稱專利文獻1)，及利用小型光罩，來分割濾色器基板的曝光方式(例如日本特開2003－43939號公報，以下簡稱專利文獻2)等。

這樣的傳統曝光裝置，尤其上揭專利文獻1所記載的曝光裝置，具有節省執行濾色器基板與光罩間對準手續之優點，但因製作高精度的光罩有其困難，由於光罩之撓曲而難於調整光罩與濾色器基板間空隙之問題。因此難以提高濾色器基板畫素(功能性圖案)部與曝光圖案相重合的精度。

又，上揭專利文獻2所記載的曝光裝置中，為了因應分割數而增加執行對準的次數，全體而言會消耗太多的曝光處理時間外，更由於點塗對準記號於濾色器基板畫素(功能性圖案)部份，致毀損畫素之一部份的問題。

對於解決上揭問題，本發明之目的在提供一種曝光裝置及被曝光體，其能提高被曝光體上功能性圖案與曝光圖案重合精度，縮短曝光處理時間。

為了達成上揭目的，本發明的曝光裝置，具備有形成有多數功能性圖案於設定在表面的圖案領域，在該圖案領域之一端部側之所定位置，載置形成有至少一個對準計號的被曝光體，以該形成有對準記號一側為領頭而搬運該被曝光體的搬運機構；配設於該搬運機構之上方，透過載置於光罩台上的光罩將曝光光源發射的曝光光線照射於該被曝光體的曝光光學系；於該搬運機構之被曝光體載置面平行的面內，沿與該被曝光體搬運方向直交的方向，可與該曝光光學系一起移動，而具有多數沿該移動方向排列的受光元件，藉此攝取該被曝光體之功能性圖案與對準記號的攝影機構；及依據該攝影機構所取得該對準記號之檢出輸出，算出該被曝光體上之基準位置與預先設定於該光罩上的基準位置間的偏差，而移動該曝光光學系與該攝影機構，藉以修正該偏差的控制機構。

藉此構成，在該圖案領域之一端部側之所定位置，載置形成有至少一個對準記號的被曝光體，利用搬運機構，以該形成有對準記號一側為領頭而搬運該被曝光體，藉該搬運機構之被曝光體載置面平行的面內，沿與該被曝光體搬運方向直交的方向，以一直線狀排設有多數受光元件的攝影機構，攝取該對準記號與該功能性圖案，藉控制機構依據攝影機構所取得該對準記號之檢出輸出，算出該被曝光體上基準位置與載置於曝光光學系光罩台上載置之光罩上預先設定之基準位置間之偏差，把該攝影機構與曝光光學系沿搬運機構載置面平行的方向，一體移動於直交於該被曝光體搬送方向，藉曝光光學系將發射自曝光光源的曝光光線，透過該光罩照射於該被曝光體，以便修正該偏差。由是，此在被曝光體上之圖案領域，沿搬運方向直交之方向，以所定節距一列形成同一形狀的功能性圖案，也不致於發生節距偏差，而得以執行位置對準。因此，可提高對被曝光體上功能性圖案的曝光圖案之重合精度。又，由於係一面搬運被曝光體，一面對準位置而曝光，故可縮短曝光處理時間。

此外，該攝影機構中之該受光元件，係以一直線狀排設者。由是，藉排設有一直線狀受光元件的攝影機構，來攝取被曝光體之對準記號及圖案領域的功能性圖案。如此一來，可特定檢出被曝光體對準記號之受光元件為一個，而使對準控制容易。

又，該攝影機構，係為攝取該曝光光學系曝光位置之搬運方向靠身前側而配置者。由是，藉攝影機構攝取曝光光學系曝光位置搬運方向靠身前側。由是，在曝光光學系執行曝光之前，可藉攝影機構攝取對準記號及功能性圖案而執行位置之對準。

又，亦可適用於須移近光罩於被曝光體而曝光之裝置。

再者，該曝光光學系具有設於該光罩台與該搬運機構之間，而將形成於該光罩之光罩圖案投影於該被曝光體上之投影透鏡。由是，可藉位於光罩台與搬運機構之間的投影透鏡，將形成於光罩的光罩圖案投影於被曝光體上。

又，該攝影機構係配置於位於該光罩台與該投影透鏡之間，而偏向於與該曝光光學系光路不同方向的光路上。由是，利用配設於載置光罩的光罩台與投影透鏡之間，偏向與曝光光學系光路不同方向光路上的攝影機構，攝取被曝光體的對準記號及功能性圖案。由是，攝影機構不致於影響曝光光學系光路，而得於把曝光光學系曝光位置與攝影機構攝影位置拉近。又可將攝影機構之功能性圖案攝影與曝光光學系之曝光在短時間內執行，得以更加提高對露光光體上功能性圖案之曝光圖案重合的精度。

再者，該控制機構，係用以算出與該光罩基準位置具有一定位置關係，而預先設定於該攝影機構之基準受光元件，與檢出該被曝光體對準記號之受光元件間之偏差量，而移動該攝影機構與該曝光光學系，俾使該偏差量為零。由是，藉控制機構，算出與該光罩基準位置具有所定位置關係，而預先設定於該攝影機構之基準受光元件，與檢出被曝光體對準記號之受光元件間之偏差量，而一體移動攝影機構與曝光光學系，俾使該偏差量為零。由是，得以依據攝影機構之受光元件檢出對準記號之輸出，來修正被曝光體上基準位置與光罩基準位置之偏差量。又，亦可容易的修正於搬運機構之被曝光體載置面平行的面內，與被曝光體搬運方向直交方向的位置偏差。

又，本發明的被曝光體，是一種被搬運於一方向，透過光罩接受曝光光線的照射，而在所定位置形成既定形狀曝光圖案之被曝光體，其具有在設定於表面之圖案領域上形成的多數功能性圖案，及形成於該圖案領域之一端部側所定位置的至少一個對 準記號，藉以修正預先設定於該圖案領域之基準位置與預先設定於該光罩之基準位置間之位置偏差而執行對準者。

藉此構成，被搬運於一方向中，利用至少一個形成於具有多數功能性圖案之圖案領域一端部側所定位置的對準記號，修正預先設定於圖案領域的基準位置與預先設定於光罩的基準位置間之位置偏差，執行對準，透過光罩照射曝光光線於設定於表面之該圖案領域，以形成曝光圖案。由是，即使有同一形狀的功能性圖案在圖案領域上與搬運方向直交的方向以所定節距排成一列，亦不致發生節距的偏差而執行位置對準。因此，可提高對被曝光體上功能性圖案之曝光圖案的重合精度。

再者，該被曝光體具有用以確認對準狀態的對準確認記號，橫排於該對準記號側，而與複數配置於該圖案領域的功能性圖案相同間隔形成者。由是，利用橫排於對準記號側，與複數配置於圖案領域的功能性圖案相同間隔形成的對準確認記號確認對準狀態。由是，藉測定該對準確認記號的節距，可確認投影透鏡的倍率，或被曝光體之膨脹與收縮狀態。

於是，以形成有該對準記號側為先予以搬運，並且先以攝影機構檢出對準記號，來調整對準。

下文中參照所附圖示，詳細說明本發明之實施形態。

第1圖為表示本發明曝光裝置實施形態的概念圖。此曝光裝置在搬送被曝光體於一方向中，透過光罩照射曝光光線於該被曝光體，而形成所定的曝光圖案，其係由搬運機構1，曝光光學系2，攝影機構3，及控制機構4所構成。下文中係就被曝光體為例，如屬於黑色矩陣的濾色器基板之場合來加以說明。

該搬運機構1載置塗佈有色阻的濾色器基板6於載台5上，沿第1圖所示箭頭A方向以所定速度搬運者，其具有移動載台用的例如滾輪(未圖示)，用以驅動該搬運滾輪的馬達等搬運驅動部，及檢出載台5之搬運速度用速度感測器或檢出位置用位置檢出感測器等。

如第2圖所示，該濾色器基板6具有設定於表面之圖案領域7上形成有多數黑色矩陣8的畫素9，及一個細長狀的對準記號10。該對準記號10，係用以補正並對準在圖案領域7之一端部側所定位置於該圖案領域7上預先設定的基準位置S1，與後述之光罩17上所預先設定的基準位置S2(參照第3圖)之間之位置偏差，並以形成有對準記號10側為先而搬運者。此外，與箭頭A方向直交之方向，形成有與該對準記號10並排的對準確認記號11。此記號11，乃用以確認對準記號10之對準狀態者，其具有較對準記號為短之長度，而與複數配置於該圖案領域7之黑色矩陣8的畫素9相同的間隔，同數形成於對準記號10的左右。

又，該對準記號10，亦可當做曝光開始標記使用。亦即，藉後述之攝影機構3檢知該對準記號10時，後述之曝光光學系之曝光光源12即行點燈而開始曝光。

在搬運機構1之載台5上方，設有曝光光學系2。此曝光光學系2，照射曝光光線於濾色器基板6上，而形成所定曝光圖案，其具有曝光光源12，光罩台13，投影透鏡14，及分色鏡15。

曝光光源12，可發射含有紫外線的曝光光線，猶如高壓水銀燈，氚氣燈，及紫外線發光雷射等。光罩台13設於發射自曝光光源12之曝光光線照射方向前方，而如第3圖所示，例如在形成於透明玻璃基板上之不透明膜，於搬運方向(箭頭A方向)直交之方向，以所定節距，形成有可透光之矩形狀光罩圖案16的光罩17，光罩台13可與搬運機構1之濾色器基板6之載置面1a，平行載置此光罩17。投影透鏡14係設於搬運機構1之載台5與光罩台13之間，而把形成於光罩17的光罩圖案16投影於濾色器基板6上者。該分色鏡15，係設於光罩台13與投影透鏡14之間，成為可透過紫外線但反射可視光的構成，反射來自濾色器基板6的可視光，而偏向於與曝光光學系2之光路不同方向，並可以攝影機構3受光。

在光罩台13與投影透鏡14之間，與曝光光學系2之光路L1不同方向，而對光路L1交叉的方向偏向的光路L2上設有攝影機構3。此攝影機構3，以接近曝光光學系2之曝光位置做為攝影位置，來攝取圖2所示濾色器基板6之黑色矩陣8的畫素9與對準記號10。於搬運機構1之濾色器基板6之載置面1a平行的面內，沿第3圖所示箭頭A之搬運方向直交之方向，配置有一直線排列的多數受光元件18。於是，藉對準機構19，與曝光光學系成為一體，而在搬運機構1之濾色器基板6之載置面1a平行的面內，可移動於沿箭頭A所示搬運方向直交的箭頭B或C方向，而且可以光罩17的中心為中心軸轉動。而又如第1圖所示，藉配設於搬運機構1之載台5下方的發射可視光的照明光源20，可從背面照明濾色器基板6，而鮮明的攝取形成於濾色器基板6上之黑色矩陣8的畫素9。此外，如該照明光源20之可視光中含有紫外線成份時，可在照明光源20之前面設置截止紫外線濾波器，以防止塗佈於濾色器 基板6上之色阻的曝光。

控制機構4係連接於搬運機構1，曝光光源12，攝影機構3，對準機構19，及照明光源20。此控制機構4可依據攝影機構3所取得之對準記號10的檢出輸出，來算出濾色器基板6上之基準位置S1(參照第2圖)與光罩17之基準位置S2(參照第3圖)間之位置偏差，並驅動對準機構19，在搬運機構1之濾色器基板6之載置面1a平行的面內，沿搬運方向直交的方向移動曝光光學系2與攝影機構3，及以光罩17的中心為中心轉將其回轉。具體上如第5圖(a)所示，與光罩17的基準位置S2保持一定位置關係而預先設定於攝影機構3之受光元件18的基準受光元件18s，與檢出濾色器基板6之對準記號10的受光元件18n兩者間之偏差量予以算出後，為了使該偏差量成零而驅動對準機構19，使攝影機構3與曝光光學系2的光罩17一起移動。因此，具有曝光光源驅動部21，對準機構控制器22，畫像處理部23，搬運機構控制器24，照明光源驅動部25，記憶部26，演算部27，及控制部28。

於此，曝光光源驅動部乃用以驅動曝光光源12來點燈者。又，對準機構控制器22係用以驅動對準機構19者。再者，畫像處理部23，係用來處理攝影機構3所取得畫像並作成畫像數據，同時與保存於 該畫像數據與記憶部26之查核桌(以下稱LUP)相比較，以檢出濾色器基板6之圖案領域7的基準位置S1。此外，搬運機構控制器24，係用來以既定速度移動搬運機構1的載台5於既定方向者。又，照明光源驅動部25，係用以驅動照明光源20來點燈者。再者，記憶部26，係用以記憶例如檢出濾色器基板6上之基準位置S1用的LUT與攝影機構3之基準受光元件18s的位格號碼者。又，演算部27，係用以算出與光罩17之基準位置S2保持一定位置關係而預先設定於攝影機構3之基準受光元件18s，與檢出濾色器基板6上之對準記號10的受光元件18n兩者間之偏差量者。又，控制部28係用以適當驅動控制上揭之各部者。

其次說明以上揭構成之實施形態的曝光裝置動作情形。

首先，投入啟動開關(未圖示)，則控制機構4起動，而由照明光源驅動部25點亮照明光源20，攝影機構3開始攝影。又，搬運機構1載置塗佈有色阻之濾色器基板6於載台5上的所定位置，進入待機狀態。其次，投入曝光開始開關(未圖示)，搬運機構控制器24控制搬運機構1之載台5，以所定速度向箭頭A方向開始移動。

於此，第4圖表示對未形成對準記號10之通常濾色器基板6之曝光圖案的曝光偏差。如該圖所示，濾色器基板6之基準位置S1設定於黑色矩陣8左端畫素9a之左上端角落時，控制機構4把攝影機構3所取得畫像之畫像數據與記憶部26所讀出之LUT在畫像處理部23做比較，兩者一致時，即判定畫素9左上端角落為基準位置S1。此時，如曝光光學系2的光罩17偏移於箭頭B之方向，控制機構4會把左端畫素9a右鄰之畫素9b誤認為左上端角落之基準位置S1，而有把與光罩17基準位置S2保持一定位置關係，而預先設定於攝影機構3之基準受光元件18s，以對準機構19控制，使其重合於畫素9b左上端角落。為此，如該圖所示，恐有與目標位置偏移之條紋狀曝光圖案29形成的可能。

另一方面，本發明之曝光裝置所使用之濾色器基板6上，有如第2圖所示之形成有黑色矩陣8之圖案領域7的一端部所定位置，沿箭頭A方向延伸，形成一細長狀之對準記號10，以該對準記號10側為領頭進行搬運，如此一來，如第5(a)圖所示，首先藉攝影機構3攝取該對準記號10。由是，曝光光源驅動部21經驅動而點亮曝光光源12，開始曝光。

同時，控制部28把檢出對準記號10之左側緣部之受光元件18n之位格號碼與預先記憶於記憶部26之基準受光元件18s之位格號碼相比較。於是，藉演算部27算出其偏差量，並驅動對準機構控制器22，控制對準機構19，俾使該偏差量為零，並在搬運機構1之截置面1a平行之面內，如第5(b)圖所示箭頭C方向，一起移動曝光光學系2的光罩17與攝影機構3。由是，該對準記號10為攝影機構3的基準受光元件18s所定位，與對準記號10保持一定位置關係之濾色器基板6的基準位置S1，及與基準受光元件18s保持一定位置關係的光罩17上基準位置S2相符合，而如第2圖斜線所示，可在目標位置形成條紋狀曝光圖案29。

其次，如第5(b)圖所示，可由攝影機構3取得對應於濾色器基板6之黑色矩陣8的各畫素9所設，而較對準記號10為短之對準確認記號11。於此，控制機構4讀取檢出對準記號10與配列於對準記號10左右的同數對準確認記號11之各受光元件18的位格號碼，而以演算部27取其平均值，其結果與基準受光元件18s之位格號碼相比較。此時如兩者一致，即判斷為對準工作正確進行。此外，藉攝影機構3所取得畫像數據讀取對準確認記號11的節距，與預先記憶於記憶部26之設計值相比較，從其偏差量可確認投影透鏡14倍率的正確程度，濾色器基板6的膨脹或收縮。又，若由對準確認記號11檢出有異常時，即停止曝光動作，同時發出異常警報。

之後，依據攝影機構3所取得的畫像數據，控制對準機構19的移動，光罩17的基準位置S2被定位於濾色器基板6之基準S1所在之左端畫素9a左上端角落，進行曝光。濾色器基板6如在搬運中發生回轉偏差時，即對準機構19被控制，以光罩17的中心為中心軸，將曝光光學系2與攝影機構3一起轉動(θ)，以調整回轉偏差。由是，搬運中即使濾色器基板6左右擺動，光罩17亦可追蹤從動，而如第2圖所示，在目標位置以高精度形成曝光圖案29。

此外，在上揭實施形態中，如第2圖所示，對準記號10及對準確認記號11係沿箭頭A方向形成細長狀者，但並不限定如此，只要能使攝影機構3之受光元件18可以檢出，亦可做成矩形狀或線狀，或形成與黑色矩陣8之畫素9具有約略相同之寬度者。又，以上係就一個對準記號10之場所所做的說明，但並不限定如此而已，亦可以一定間隔形成複數個。

又，在上揭實施形態中，係就攝影機構3配設成能夠攝取接近於曝光光學系2之曝光位置之位置的場合所做之說明。但並不限定如此而已，配設攝影機構3於能攝影曝光光學系2之曝光位置搬運方向靠前側之位置亦可。

再者，於上揭實施形態中，係就投影透鏡14設在曝光光學系2之場合所做之說明，但並不限定如此而已，未具投影透鏡14之緊接曝光裝置亦能適用。

以上說明係就濾色器基板6做為被曝光體的場合所做者，但並不限定如此而已，被曝光體亦可為LCD板之TFT基板，或半導體基板。遇此場合，被曝光體如屬於不透明基板，照明光源20最好配設於搬運機構1之上方，以向下方式照明。

1‧‧‧搬運機構

1a‧‧‧載置面

2‧‧‧曝光光學系

3‧‧‧攝影機構

4‧‧‧控制機構

5‧‧‧載台

6‧‧‧濾色器基板

7‧‧‧圖案領域

8‧‧‧黑色矩陣

9‧‧‧畫素

9a‧‧‧左端畫素

9b‧‧‧右端畫素

10‧‧‧對準記號

11‧‧‧對準確認記號

12‧‧‧曝光光源

13‧‧‧光罩台

14‧‧‧投影透鏡

15‧‧‧分色鏡

16‧‧‧光罩圖案

17‧‧‧光罩

18s‧‧‧基準受光元件

19‧‧‧對準機構

20‧‧‧照明光源

21‧‧‧曝光光源驅動部

22‧‧‧對準機構控制器

23‧‧‧畫像處理部

24‧‧‧搬運機構控制器

25‧‧‧照明光源驅動部

26‧‧‧記憶部

27‧‧‧演算部

28‧‧‧控制部

第1圖為本發明之曝光裝置實施形態的概念圖；第2圖為上揭曝光裝置所使用之濾色器基板的平面圖；第3圖為上揭實施形態中表示光罩之曝光位置與攝影機構攝影位置關係之說明圖；第4圖為表示使用一般濾色器基板時曝光位置偏差之說明圖；第5圖為對上揭濾色器基板光罩之調整對準說明圖。

1‧‧‧搬運機構

1a‧‧‧載置面

2‧‧‧曝光光學系

3‧‧‧攝影機構

4‧‧‧控制機構

5‧‧‧載台

6‧‧‧濾色器基板

12‧‧‧曝光光源

13‧‧‧光罩台

14‧‧‧投影透鏡

15‧‧‧分色鏡

16‧‧‧光罩圖案

17‧‧‧光罩

19‧‧‧對準機構

20‧‧‧照明光源

21‧‧‧曝光光源驅動部

22‧‧‧對準機構控制器

23‧‧‧畫像處理部

24‧‧‧搬運機構控制器

25‧‧‧照明光源驅動部

26‧‧‧記憶部

27‧‧‧演算部

28‧‧‧控制部

Claims (8)

1. 一種曝光裝置，包含：形成有多數功能性圖案於設定在表面的圖案領域，在該圖案領域之一端部側之所定位置，載置形成有至少一個對準記號的被曝光體，以該形成有對準記號一側為領頭而搬運該被曝光體的搬運機構；配設於該搬運機構之上方，透過載置於光罩台上的光罩，將曝光光源發射的曝光光線照射於該被曝光體的曝光光源；於該搬運機構之被曝光體載置面平行的面內，沿與該被曝光體搬運方向直交的方向，可與該曝光光學系一起移動，而具有多數沿該移動方向排列的受光元件，藉此攝取該被曝光體之功能性圖案與對準記號的攝影機構；及依據該攝影機構所取得該對準記號之檢出輸出，算出該被曝光體上之基準位置與預設於該光罩上的基準位置間的偏差，而移動該曝光光學系與該攝影機構，藉以修正該偏差的控制機構。
2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中所述受光元件係以一直線排列者。
3. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中所述攝影機構，係為攝取該曝光光學系曝光位置之搬運方向靠身前側而配置者。
4. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中所述曝光光學系具有該光罩台與該搬運機構之間，而將形成於該光罩之光罩圖案投影於該被曝光體上之投影透鏡。
5. 如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中所述攝影機構，係配置於該光罩台與該投影透鏡之間，而偏向於與該曝光光學系光路不同方向的光路上。
6. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中所述控制機構，係用以算出與該光罩基準位置具有一定位置關係，而預設於該攝影機構之基準受光元件，與檢出該被曝光體對準記號之受光元件間之偏差量，而移動該攝影機構與該曝光光學系，俾使該偏差量為零者。
7. 一種被曝光體，其係被搬運於一方向，透過光罩接受曝光光線的照射，而在所定位置形成既定形狀曝光圖案之被曝光體者，具有：在設定於表面之圖案領域上形成的功能性圖案；及形成於該圖案領域之一端部側所定位置的至少一個對準記號，用以修正預設於該圖案領域之基準位置與預設於該光罩之基準位置間之位置偏差，而執行對準者。
8. 如申請專利範圍第7項之被曝光體，其具有用以確認對準狀態的對準確認記號，橫排於該對準記號側，而與複數配置於該圖案領域的功能性圖案相同間隔形成者。