WO2005106591A1 - 露光パターン形成方法 - Google Patents

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WO2005106591A1
WO2005106591A1 PCT/JP2005/008115 JP2005008115W WO2005106591A1 WO 2005106591 A1 WO2005106591 A1 WO 2005106591A1 JP 2005008115 W JP2005008115 W JP 2005008115W WO 2005106591 A1 WO2005106591 A1 WO 2005106591A1
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pattern
exposure
exposed
laser beam
unit
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PCT/JP2005/008115
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Miyoshi Ito
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Integrated Solutions Co., Ltd.
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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Definitions

  • the present invention relates to an exposure pattern forming method for forming a functional pattern by directly exposing a functional pattern on an object to be exposed, and more particularly, to a reference position set in a functional pattern to be a reference previously formed on the object to be exposed. Is detected by the imaging means, and the start or stop of the light beam irradiation is controlled based on the reference position, thereby improving the overlay accuracy of the functional pattern and suppressing an increase in the cost of the exposure apparatus. It is related to a method of forming an exposure pattern.
  • a conventional exposure pattern forming method using an exposure apparatus uses a mask in which a mask pattern corresponding to a functional pattern is previously formed on a glass substrate, and transfers and exposes the mask pattern onto an object to be exposed. (Stepper), Micromirror's Projection (Mirror Projection) and Proximity (Proximity).
  • Step Micromirror's Projection
  • Proximity Proximity
  • these conventional exposure pattern forming methods when a plurality of layers of functional patterns are formed by lamination, the overlay accuracy of the functional patterns between the layers becomes a problem.
  • high absolute dimensional accuracy was required for the mask pattern arrangement, which increased the cost of the mask.
  • an alignment between the functional pattern of the underlayer and the mask pattern is necessary, and this alignment is particularly difficult for a large mask.
  • An exposure pattern forming method of this kind includes an exposure optical system that includes a laser light source, an exposure optical system that performs forward and backward scanning of the laser beam emitted by the laser light source, and a conveyance unit that conveys the object to be exposed while mounted thereon.
  • the laser beam is reciprocally scanned while controlling the emission state of the laser light source based on CAD data using the device, and the object to be exposed is orthogonal to the scanning direction of the laser beam.
  • the pattern is conveyed in the direction, and a pattern of the CAD data corresponding to the functional pattern is formed two-dimensionally on the object to be exposed (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 JP 2001-144415 A
  • an object of the present invention is to provide an exposure pattern forming method that addresses such a problem, improves the overlay accuracy of functional patterns, and suppresses an increase in the cost of an exposure apparatus. .
  • an exposure pattern forming method uses an exposure optical system to scan a light beam relative to an object to be exposed, and directly exposes a functional pattern onto the object to be exposed.
  • An exposure pattern forming method wherein a reference substrate on which a reference pattern serving as a reference for an exposure position is formed in advance under the object to be exposed, and the object to be exposed and the reference substrate are transported by transport means.
  • the carrier is conveyed in a predetermined direction, and one of the upper and lower lateral forces of the carrier is illuminated by the illuminating unit.
  • the reference pattern of the reference substrate is illuminated.
  • the optical system control means detects a reference position preset on the reference pattern imaged by the imaging means, and starts or stops irradiation of the light beam with reference to the reference position. To expose a first functional pattern at a predetermined position on the object to be exposed.
  • the first functional pattern is exposed on the object to be exposed according to a reference pattern which is a reference of an exposure position formed in advance on the reference substrate.
  • a first functional pattern is formed at a predetermined position on the exposed body on which nothing is formed.
  • the first functional pattern formed by exposing a predetermined position of the object to be exposed is further imaged by an imaging unit, and the first functional pattern is imaged by the imaging unit by the optical system control unit.
  • a reference position set in advance in the function pattern 1 is detected, the start or stop of irradiation of the light beam is controlled based on the reference position, and other functions are set at predetermined positions on the object to be exposed. Further exposure of the pattern is performed.
  • other functional patterns are formed at predetermined positions on the object to be exposed, following the first functional pattern formed on the object to be exposed.
  • the reference substrate is a transparent substrate, and the illuminating unit and the imaging unit are disposed below the transporting unit, and the reference substrate formed on the reference substrate from below the transporting unit. This is for imaging a pattern.
  • the reference pattern formed on the transparent reference substrate is illuminated by the illuminating means disposed below the transporting means, and is imaged by a downward force by the imaging means disposed below the transporting means.
  • a reference position set in advance on a reference pattern serving as a reference formed on a reference substrate is imaged and detected by the imaging means, and a light beam is detected based on the reference position. Controlling the start or stop of the irradiation, and exposing the first functional pattern to a predetermined position on the object to be exposed, thereby to apply the first functional pattern to the predetermined position on the object to be exposed where nothing is formed. It can be formed with high precision. Further, the reference substrate can be used repeatedly, and the cost of the reference substrate can be reduced.
  • the first functional pattern formed by exposing a predetermined position on the object to be exposed is further imaged by the imaging means, and the first functional pattern is added to the first functional pattern.
  • a preset reference position is detected, the start or stop of light beam irradiation is controlled with reference to the reference position, and the exposure of other functional patterns is further exposed to a predetermined position on the object to be exposed.
  • the first functional pattern that is the reference formed on the object to be exposed Other functional patterns can be formed at predetermined positions according to the above. Therefore, even when a plurality of functional patterns are stacked and formed, the overlay accuracy of the functional patterns of each layer is improved.
  • a transparent substrate is used as the reference substrate, and the reference pattern formed on the reference substrate is illuminated and imaged from below the transporting means. Regardless of whether the object to be exposed is transparent or opaque, a reference functional pattern can be formed at a predetermined position on the object to be exposed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of an exposure apparatus applied to an exposure pattern forming method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the configuration and operation of an optical switch.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a scanning position of a laser beam and an imaging position of an imaging unit.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a first half of a processing system in an internal configuration of the image processing unit.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a latter half of a processing system in the internal configuration of the image processing unit.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a reference pattern formed on a reference glass substrate.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a reference pattern moving in a direction orthogonal to a scanning direction of a laser beam and a scanning trajectory of the laser beam.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of a pattern forming method according to the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the output of the ring buffer memory is binarized.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an image at a head reference position preset in a reference pattern and a look-up table thereof.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which an exposure pattern of pixels of a black matrix is formed based on a reference pattern.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an image at a rear reference position preset in a reference pattern and a look-up table thereof.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which the scanning position of the laser beam is corrected.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of an exposure pattern of a color filter formed on a pixel row of a black matrix.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing another arrangement example of the imaging device.
  • Imaging means
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of an exposure apparatus applied to an exposure pattern forming method according to the present invention.
  • the exposure apparatus 1 directly exposes a functional pattern on an object to be exposed, and includes a laser light source 2, an exposure optical system 3, a transport unit 4, an imaging unit 5, an illumination unit 6, an optical system control unit. 7 and is provided.
  • the above-mentioned functional pattern is a pattern of a component part necessary for performing an intended operation of a product.
  • a color filter a pixel pattern of a black matrix or each color of red, blue, and green is used. This is a filter pattern.
  • semiconductor components it is a wiring pattern or various electrode patterns.
  • an example in which a glass substrate for a color filter is used as an object to be exposed will be described.
  • the laser light source 2 emits a light beam, and emits, for example, 355 nm ultraviolet light. This is a high-power all-solid-state mode-locked laser light source with an output of 4 W or more.
  • An exposure optical system 3 is provided in front of the laser light source 2 in the light beam emission direction.
  • the exposure optical system 3 reciprocally scans a laser beam as a light beam on the glass substrate 8A, and a force switch 9 in front of the laser beam in the emission direction, a light deflecting unit 10, a first mirror 11, , A polygon mirror 12, an f f lens 13, and a second mirror 14.
  • the optical switch 9 is for switching between the irradiation of the laser beam and the stop of the irradiation.
  • the first and second polarizing elements 15A and 15B are replaced with the respective polarizing elements 15A. , 15B are separated from each other so that the polarization axes p are orthogonal to each other (in the figure, the polarization axis p of the polarization element 15A is set in the vertical direction, and the polarization axis p of the polarization element 15B is set in the horizontal direction).
  • an electro-optic modulator 16 is provided between the first and second polarizing elements 15A and 15B.
  • the electro-optic modulator 16 operates so as to rotate the polarization plane of polarized light (linearly polarized light) at a high speed of several nsec when a voltage is applied. For example, when the applied voltage is zero, the linearly polarized light having, for example, a vertical polarization plane selectively transmitted by the first polarizing element 15A in FIG. Then, the light reaches the second polarizing element 15B. Since the second polarizing element 15B is arranged so as to selectively transmit linearly polarized light having a horizontal polarization plane, the second polarizing element 15B cannot transmit the linearly polarized light having a vertical polarization plane, In this case, irradiation of the laser beam is stopped.
  • the light deflecting means 10 shifts the scanning position of the laser beam in a direction orthogonal to the scanning direction (the moving direction of the glass substrate 8A coincides with the direction of arrow A shown in FIG. 1) to position the laser beam at the correct position. This is adjusted so as to perform scanning, and is, for example, an acousto-optic element (AO element).
  • AO element acousto-optic element
  • the first mirror 11 is for bending the traveling direction of the laser beam that has passed through the light deflecting means 10 in the direction in which the polygon mirror 12 described later is installed, and is a plane mirror. More
  • the polygon mirror 12 reciprocally scans a laser beam. For example, eight mirrors are formed on a side surface of a regular octagonal columnar rotating body. In this case, the laser beam reflected by one of the mirrors is scanned one-dimensionally in the forward direction with the rotation of the polygon mirror 12, and at the moment when the irradiation position of the laser beam moves to the next mirror surface. Returning to the backward direction, one-dimensional forward scanning is started again with the rotation of the polygon mirror 12.
  • the f 13 lens 13 is for making the scanning speed of the laser beam uniform on the glass substrate 8A, and the focal position is made substantially coincident with the position of the mirror surface of the polygon mirror 12 described above. Be placed.
  • the second mirror 14 is for reflecting the laser beam that has passed through the f0 lens 13 so as to be incident on the surface of the glass substrate 8A in a direction substantially perpendicular thereto, and is a flat mirror.
  • a line sensor 17 is provided at a portion on the scanning start side of the laser beam that reciprocally scans in the vicinity of the surface on the emission side of the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ lens 13 so as to be orthogonal to the scanning direction.
  • the line sensor 17 may be provided anywhere as long as the laser beam scanning start point on the f0 lens 13 side can be detected.
  • the line sensor 17 may be provided on a glass substrate transfer stage 18 described later. .
  • the transport means 4 is for placing the glass substrate 8A on the stage 18 and transporting the glass substrate 8A at a predetermined speed in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser beam.
  • a roller 19 and a transport drive unit 20 such as a motor for driving the transport roller 19 to rotate are provided.
  • An image pickup unit 5 is provided above the transfer unit 4 and in front of the laser beam scanning position in the transfer direction indicated by the arrow A.
  • the imaging means 5 is for imaging a reference pattern P formed on a reference glass substrate 8B, which will be described later, and a black matrix pixel as a first functional pattern formed on the glass substrate 8A. For example, it is a line CCD arranged in a line.
  • the distance D between the imaging position E of the imaging means 5 and the scanning position F of the laser beam is defined assuming that the scanning cycle of the laser beam is T and the conveying speed of the conveying means 4 is V.
  • D nVT (n is an integer) Is done.
  • FIG. 1 shows an example in which three imaging units 5 are installed, when the scanning range of the laser beam is narrower than the image processing area of one imaging unit 5, only one imaging unit 5 is used. When the scanning range is wider than the image processing area of one imaging unit 5, a plurality of imaging units 5 may be installed accordingly.
  • an illuminating means 6 is provided below the transporting means 4.
  • the illuminating means 6 illuminates the pixel 22 to enable the imaging means 5 to perform imaging.
  • An optical system control means 7 is provided so as to be connected to the laser light source 2, the optical switch 9, the light deflecting means 10, the polygon mirror 12, the line sensor 17, the transport means 4 and the imaging means 5.
  • the optical system control means 7 detects a reference pattern P formed on the reference glass substrate 8B imaged by the imaging means 5 and a reference position preset on pixels of a black matrix formed on the glass substrate 8A.
  • the start and stop of the laser beam irradiation by the laser light source 2 are controlled with reference to the reference position, and the voltage applied to the light deflecting means 10 is controlled based on the output of the line sensor 17 to emit the laser beam.
  • a light source driving unit 23 for turning on the laser light source 2 an optical switch controller 24 for controlling the start and stop of the irradiation of the laser beam, and an optical deflecting unit for controlling the amount of deflection of the laser beam in the optical deflecting unit 10.
  • a storage unit 30 for storing a look-up table for the head reference position and the rear reference position, and modulation data for turning on / off the optical switch 9 based on the data of the exposure start position and the exposure end position read from the storage unit 30
  • FIG. 4 and FIG. 5 are block diagrams showing one configuration example of the image processing section 29.
  • the image processing unit 29 includes, for example, three ring buffer memories 33A, 33B, and 33C connected in parallel, and three ring buffer memories 33A, 33B, and 33C connected in parallel to each other.
  • a reference position LUT (A reference position LUT), and outputs a start reference position determination result when both data match, and the nine line buffer memories 34A, 34B,
  • the output data of 34C is compared with the look-up table of image data corresponding to the rear reference position (LUT for rear reference position) obtained from the storage unit 30 shown in FIG.
  • a rear reference position determination circuit 37 for outputting a reference position determination result.
  • the image processing unit 29 includes a counting circuit 38A that receives the start reference position determination result and counts the number of matches of image data corresponding to the start reference position, The output of 38A is compared with the exposure start pattern or pixel number obtained from the storage unit 30 shown in Fig. 1, and when both values match, the exposure start permission signal that permits the start of exposure is modulated data shown in Fig. 1.
  • a comparison circuit 39A that outputs to the creation processing unit 31, a counting circuit 38B that receives the rear reference position determination result and counts the number of matches of image data corresponding to the rear reference position, and an output of the counting circuit 38B.
  • a comparison circuit 39B which compares the exposure end pattern or pixel number obtained from the storage unit 30 shown in FIG.
  • the counting circuits 38A and 38B are reset by a reading start signal when the reading operation by the imaging means 5 is started. When the formation of the predetermined exposure pattern specified in advance is completed, the leading pattern or pixel counting circuit 40 is reset by the exposure pattern end signal.
  • the optical system control means 7 is driven. Thereby, the laser light source 2 is activated and a laser beam is emitted. At the same time, the polygon mirror 12 starts rotating, and the laser beam can be scanned. However, at this time, the laser beam is not irradiated yet because the optical switch 9 is turned off.
  • a glass substrate 8A on which no pattern is formed on the stage 18 of the transfer means 4 and a reference glass substrate 8B as a reference substrate on which a reference pattern P serving as a reference is formed as shown in FIG. are placed on top of each other with the glass substrate 8A facing upward. Since the transfer means 4 transfers both glass substrates 8A and 8B at a constant speed, the scanning trajectory of the laser beam (arrow B) moves in the direction of movement of the stage 18 (arrow A) as shown in FIG. It is relatively oblique. Therefore, when both glass substrates 8A and 8B are set in parallel with the above movement direction (arrow A), the exposure position is the reference pattern Pa for the start of scanning and the end of the scanning as shown in FIG.
  • the pattern may deviate from the reference pattern Pb.
  • both glass substrates 8A and 8B are installed integrally at an angle to the transport direction (the direction of arrow A), and the arrangement direction of the reference pattern P and the laser beam It is recommended that the scanning trajectory (arrow B) coincides.
  • the two glass substrates 8A and 8B are installed in parallel to the moving direction, and the amount of the deviation is measured based on the data imaged by the imaging means 5 to control the light deflection means 10 of the exposure optical system 3.
  • the misalignment may be corrected. In the following description, it is assumed that the above shift amount is negligible. I will tell.
  • the drive unit 20 is driven to move the stage 18 in the direction of arrow A in FIG.
  • the transport drive section 20 is controlled by the transport controller 26 of the optical system control means 7 to have a constant speed.
  • the imaging unit 5 starts imaging, and performs exposure based on the image data of the captured reference pattern P.
  • the start position and the exposure end position are detected.
  • step S 1 an image of the reference pattern P is acquired by the imaging means 5.
  • the acquired image data is taken into the three ring buffer memories 33A, 33B, and 33C of the image processing unit 29 shown in FIG. 4 and processed.
  • the latest three data are output from the ring buffer memories 33A, 33B, and 33C.
  • the previous data is output from the ring buffer memory 33A
  • the previous data is output from the ring buffer memory 33B
  • the latest data is also output from the ring buffer memory 33C.
  • these data are respectively arranged by three line buffer memories 34A, 34B and 34C, for example, by arranging an image of a 3 ⁇ 3 CCD pixel at the same clock (time axis).
  • the result is obtained, for example, as an image as shown in FIG.
  • this image When this image is digitized, it corresponds to a 3 ⁇ 3 numerical value as shown in FIG. Since the images subjected to these numerical values are arranged on the same clock, they are compared with the threshold value by the comparing circuit 35 and subjected to the binary values. For example, assuming that the threshold is “45”, the image in FIG. 14A is binarized as shown in FIG.
  • step S2 the head and rear reference positions are detected. Specifically, the reference position detection is performed by the head reference position determination circuit 36 by comparing the binary data with the data of the head reference position LUT obtained from the storage unit 30 shown in FIG.
  • the head reference position LUT is as shown in FIG. 10 (b).
  • the data of the head reference position LUT at this time is “000011011”. Therefore, the binary data is compared with the reference position LUT data “000011011”, and both data are compared. When they match, it is determined that the image data acquired by the imaging means 5 is the head reference position, and the head reference position determination circuit 36 outputs a head reference position determination result.
  • the head reference position determination circuit 36 outputs a head reference position determination result.
  • the upper left corner of the reference pattern P corresponds to the top reference position.
  • the number of matches is counted in the counting circuit 38A shown in FIG. Then, the count number is compared with the exposure start pattern number obtained from the storage unit 30 shown in FIG. 1 by the comparison circuit 39A, and when the two values match, the exposure start permission signal is shown in FIG. Output to modulation data creation processing section 31.
  • the first, second, third, and fourth reference patterns P 1, P 2, P 3, and P 4 are defined as the exposure start patterns in the scanning direction of the laser beam, Top left corner of each reference pattern
  • the element address in the line CCD of the imaging means 5 corresponding to the head reference position for example, "1000”, “2000”, “3000”, “4000” is stored in the optical switch controller 24. Is done.
  • the binary data is compared in the rear reference position determination circuit 37 with the data of the rear reference position LUT obtained from the storage unit 30 shown in FIG.
  • the LUT for the rear reference position is as shown in Fig. 12 (b).
  • the data of the LUT for the rear reference position is “110110000”. Therefore, the binary data is compared with the data “110110000” of the rear reference position LUT, and when both data match, it is determined that the image data acquired by the imaging unit 5 is the rear reference position. Then, the rear reference position determination circuit 37 outputs a rear reference position determination result.
  • the upper right corner of each reference pattern P corresponds to the rear reference position.
  • the number of matches is counted in counting circuit 38B shown in FIG.
  • the counted number is compared with the exposure end pattern number obtained from the storage unit 30 shown in FIG. 1 in the comparison circuit 39B, and when the two values match, the exposure end signal is sent to the modulation data creation processing unit shown in FIG. Output to 31.
  • step S3 an exposure position in the moving direction of the glass substrate 8A is detected.
  • step S 4 the exposure position is adjusted while scanning the laser beam. Specifically, as shown in FIG. 13, the exposure position is adjusted by changing the current scanning position (element address) of the laser beam detected by the line sensor 17 provided on the f0 lens 13 and a predetermined reference element address. Then, the deviation amount is detected by comparing with the reference position, and the light deflection means 10 is controlled so that the scanning position of the laser beam coincides with the reference element address (reference scanning position).
  • step S5 exposure is started. Exposure is started by controlling the optical switch 9 on-time by the optical switch controller 24. In this case, first, the optical switch 9 is turned on and the laser beam is scanned, and the optical switch 9 is turned off as soon as the scanning start time of the laser beam is detected by the line sensor 17. At this time, for example, the element address “1000” of the imaging unit 5 corresponding to the first head reference position in FIG. 11 is read from the modulation data creation processing unit 31 and the time from the scanning start time of the laser beam to the head reference position is read. t is calculated by the control unit 32. In this case, the scanning time t from the scanning start time of the laser beam to the element address “1” of the imaging means 5 is measured in advance, and
  • the laser beam applied here is a beam narrowed sufficiently to the reference pattern P.
  • the exposure start position and the exposure end position are determined based on the CAD data read from the storage unit 30 for each stripe pattern that slices the pixel 22 by the scanning width of the laser beam as shown in FIG. It designates the exposure start position and the exposure end position with the line CCD element address of the image pickup device 5 and manages the laser beam scanning time.
  • FIG. 1B exposure of the L line is performed first. In this case, exposure is permitted from the first head reference position "1000", and exposure is started after time t. Then, after a lapse of time t, the exposure ends.
  • step S6 a rear reference position is detected.
  • the scanning time t of the laser beam from the first head reference position “1000” to the first rear reference position “1990” is managed in the same manner as described above, and at the rear reference position “1990”. No. 1
  • the exposure operation for the eye reference pattern P ends. In the case of the L line as shown in FIG. 11B, the exposure stop state is maintained.
  • step S7 it is determined whether one scan of the laser beam has been completed.
  • the process returns to step S2 and the above-described operation is repeated.
  • step S2 as shown in FIG. 11 (a), for example, when the second head reference position "2000" and the second rear reference position "2990" are detected, the process proceeds through steps S3 and S4. Proceed to step S5. In this case, in the same way as described above, exposure is performed t after the second head reference position "2000".
  • step S2 to S6 are repeatedly executed until one scan of the laser beam is completed.
  • “YES” determination is made in step S7. Then, the process proceeds to step S8.
  • step S 8 the control unit 32 determines whether or not the exposure has been completed for all of the exposure patterns in the predetermined area (here, the first reference pattern sequence).
  • the process returns to step S2, and the operations of steps S2 to S6 are repeated, and the L line shown in FIG. Is performed. For example, after t from the first head reference position "1000"
  • the exposure operation for the reference pattern p ends.
  • step S8 the determination of “YES” is made in step S8, and the process proceeds to step S9.
  • the glass substrate 8A corresponding to the first reference pattern row is exposed to an exposure pattern of the black matrix 21 as shown by hatching in FIG. 11B.
  • step S 9 the control unit 32 determines whether or not the formation of the exposure pattern with respect to the reference pattern sequence in the transport direction has been completed.
  • the determination is "NO”
  • the process returns to step S1, and the operations of steps S1 to S8 are repeated, and the exposure operation for the second, third,...
  • the exposure pattern of the pixels 22 of the black matrix 21 is exposed on the glass substrate 8A following the columns.
  • step S10 all the formation of the exposure pattern on the glass substrate 8A is completed.
  • an exposure pattern of a red, blue or green color filter is formed based on the pixels 22 of the black matrix 21 of the glass substrate 8A.
  • a method of forming an exposure pattern of a color filter will be briefly described.
  • a beam having a diameter substantially equal to the width of the pixel 22 is used as the laser beam applied here.
  • step S1 in FIG. 8 an image of the pixel 22 of the black matrix 21 is acquired by the imaging device.
  • step S2 a head reference position and a rear reference position that are predetermined for the pixel 22 are detected.
  • “1” is set as the exposure start pixel number in FIG. 14 Therefore, in this case, the comparator 39A outputs to the optical switch controller 24 an exposure start permission signal for permitting the start of exposure from the top reference position set at the upper left end of the first pixel 22.
  • step S5 based on the CAD data of the exposure pattern of the color filter read from the storage unit 30, the control unit 32 calculates the scanning time of the laser beam up to the start reference position force and the exposure start position.
  • step S6 the scanning time of the laser beam from the exposure start position to the exposure end position is calculated based on the CAD data.
  • the exposure end position coincides with the rear reference position.
  • step S7 it is determined whether or not one scan of the laser beam has been completed, and if not completed, steps S1 to S6 are repeated.
  • step S8 it is determined whether or not all the exposures for the first pixel row have been completed.
  • a “YES” determination is made in step S8, and the process proceeds to step S9.
  • step S9 it is determined whether or not the formation of the exposure pattern on the predetermined pixel row in the transport direction is completed.
  • the determination is “YES”
  • the imaging unit 5 images and detects the reference position preset on the reference pattern P formed on the reference glass substrate 8B.
  • the imaging unit 5 images and detects the reference position preset on the reference pattern P formed on the reference glass substrate 8B.
  • the imaging unit 5 By controlling the start or stop of the light beam irradiation based on the position and forming the exposure pattern of the pixels 22 of the black matrix 21 at a predetermined position on the glass substrate 8A, nothing is formed.
  • the exposure pattern of the pixel 22 can be formed at a predetermined position on the glass substrate 8A with high accuracy.
  • an exposure pattern is formed on the basis of a reference position specified in the pixel 22 of the black matrix 21 formed on the glass substrate 8A, for example, red, blue
  • the exposure pattern of each green color filter can be formed with high accuracy.
  • the problem of deterioration of the overlay accuracy of the exposure patterns due to the difference in accuracy between the exposure apparatuses is eliminated. And the cost increase of the exposure apparatus can be suppressed.
  • pixels of any shape can be exposed using the same reference glass substrate 8B.
  • the illumination means 6 is disposed below the transport device 4 and the back illumination is used has been described.
  • the present invention is not limited to this. You can arrange it and apply epi-illumination!
  • the illuminating means and the imaging means 5 are arranged below the transport means 4, and the downward force of the transport means 4 images the reference pattern P formed on the transparent reference glass substrate 8B. You may do so. This makes it possible to form a reference functional pattern at a predetermined position on the object to be exposed, regardless of whether the object to be exposed is transparent or opaque.
  • the method of forming an exposure pattern according to the present invention is not limited to the method applied to a large substrate such as a color filter of a liquid crystal display, but may be applied to exposure of a pattern in a semiconductor or the like.

Abstract

　ガラス基板８Ａの下側に露光位置の基準となる基準パターンＰを予め形成した基準ガラス基板８Ｂを配置して搬送手段４により矢印Ａ方向に搬送し、照明手段６により前記搬送手段４の下方から前記基準パターンＰを照明し、前記搬送手段４の上方に配設した撮像手段５により前記基準パターンＰを撮像し、光学系制御手段７により前記撮像手段５で撮像された前記基準パターンＰに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記レーザビームの照射開始又は照射停止の制御をし、前記ガラス基板８Ａ上に積層形成される機能パターンの基準となるブラックマトリクスのピクセルを前記ガラス基板８Ａの所定位置に露光する。これにより、機能パターンの重ね合わせ精度を向上すると共に露光装置のコストアップを抑制する。

Description

明 細 書
露光パターン形成方法
技術分野
[0001] 本発明は、被露光体上に機能パターンを直接露光して形成する露光パターン形成 方法に関し、詳しくは、上記被露光体に予め形成した基準となる機能パターンに設 定された基準位置を撮像手段で撮像して検出し、該基準位置を基準にして光ビーム の照射開始又は照射停止の制御を行うことによって、機能パターンの重ね合わせ精 度を向上すると共に露光装置のコストアップを抑制しょうとする露光パターン形成方 法に係るものである。
背景技術
[0002] 従来の露光装置による露光パターン形成方法は、ガラス基板に機能パターンに相 当するマスクパターンを予め形成したマスクを使用し、被露光体上に上記マスクパタ ーンを転写露光する、例えばステッパー（Stepper)やマイクロミラ一'プロジェクシヨン（ Mirror Projection)やプロキシミティ（Proximity)の各装置を用いて行う方法がある。し かし、これら従来の露光パターン形成方法において、複数層の機能パターンを積層 形成する場合には、各層間の機能パターンの重ね合わせ精度が問題となる。特に、 大型液晶ディスプレイ用の TFTやカラーフィルターの形成に使用する大型マスクの 場合には、マスクパターンの配列に高い絶対寸法精度が要求され、マスクのコストを 高騰させていた。また、上記重ね合わせ精度を得るためには下地層の機能パターン とマスクパターンとのァライメントが必要であり、特に大型マスクにおいては、このァラ ィメントが困難であった。
[0003] 一方、マスクを使用せず、電子ビームやレーザビームを使用して被露光体上に CA Dデータのパターンを直接描画する露光パターンの形成方法がある。この種の露光 パターン形成方法は、レーザ光源と、該レーザ光源力 発射されるレーザビームを往 復走査する露光光学系と、被露光体を載置した状態で搬送する搬送手段とを備えた 露光装置を使用し、 CADデータに基づいてレーザ光源の発射状態を制御しながら レーザビームを往復走査すると共に被露光体をレーザビームの走査方向と直交する 方向に搬送して、被露光体上に機能パターンに相当する CADデータのパターンを 二次元的に形成するようになっている（例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1 :特開 2001— 144415号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかし、このような直接描画型の従来の露光パターン形成方法にぉ 、て、 CADデ ータのパターン配列に高い絶対寸法精度が要求される点は、マスクを使用する露光 装置を使用する場合と同様であり、また複数の露光装置を用いて機能パターンを形 成するような製造工程においては、露光装置間に精度のばらつきがあるときは機能 パターンの重ね合わせ精度が悪くなる問題があった。したがって、このような問題に 対処するためには高精度な露光装置が必要であり、露光装置のコストを高いものとし ていた。
[0005] さらに、下地層の機能パターンと CADデータのパターンとのァライメントを事前に取 らなければならない点は、マスクを使用する他の露光装置を使用する場合と同様で あり、前述と同様の問題があった。
[0006] そこで、本発明は、このような問題点に対処し、機能パターンの重ね合わせ精度を 向上すると共に露光装置のコストアップを抑制しょうとする露光パターン形成方法を 提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するために、本発明による露光パターン形成方法は、露光光学系 により光ビームを被露光体に対して相対的に走査し、該被露光体上に機能パターン を直接露光する露光パターン形成方法であって、前記被露光体の下側に、露光位 置の基準となる基準パターンを予め形成した基準基板を配置して前記被露光体と基 準基板とを搬送手段により所定方向に搬送し、照明手段により前記搬送手段の上下 のいずれか一方の側力 前記基準基板の基準パターンを照明し、前記搬送手段の 上下のいずれか一方に配設した撮像手段により前記基準パターンを撮像し、光学系 制御手段により前記撮像手段で撮像された前記基準パターンに予め設定された基 準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記光ビームの照射開始又は照射停止 の制御をし、前記被露光体上の所定位置に第 1の機能パターンを露光する。
[0008] このような方法により、基準基板に予め形成された露光位置の基準となる基準バタ ーンに倣って、被露光体上に第 1の機能パターンを露光する。これにより、何も形成 されていない被露光体上の所定位置に第 1の機能パターンを形成する。
[0009] また、前記被露光体の所定位置に露光して形成された前記第 1の機能パターンを 、さらに撮像手段により撮像し、前記光学系制御手段により前記撮像手段で撮像さ れた前記第 1の機能パターンに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基 準にして前記光ビームの照射開始又は照射停止の制御をし、前記被露光体上の所 定位置にその他の機能パターンの露光をさらに実行する。これにより、被露光体上に 形成された第 1の機能パターンに倣って、前記被露光体上の所定位置にその他の機 能パターンを形成する。
[0010] そして、前記基準基板は、透明な基板であり、前記照明手段及び前記撮像手段を 前記搬送手段の下方に配設して、該搬送手段の下方から前記基準基板に形成され た前記基準パターンを撮像するものである。これにより、透明な基準基板に形成され た基準パターンを搬送手段の下方に配設した照明手段で照明し、搬送手段の下方 に配設した撮像手段で下方力ゝら撮像する。
発明の効果
[0011] 請求項 1に係る発明によれば、基準基板に形成された基準となる基準パターンに 予め設定された基準位置を撮像手段で撮像して検出し、該基準位置を基準にして 光ビームの照射開始又は照射停止の制御をし、前記被露光体上の所定位置に第 1 の機能パターンを露光することにより、何も形成されていない被露光体の所定位置に 第 1の機能パターンを高精度に形成することができる。また、上記基準基板は繰返し 使用することができ、基準基板のコストを低減することができる。
[0012] また、請求項 2に係る発明によれば、被露光体上の所定位置に露光して形成され た第 1の機能パターンを、さらに撮像手段により撮像し、該第 1の機能パターンに予 め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして光ビームの照射開始又 は照射停止の制御をし、前記被露光体上の所定位置にその他の機能パターンの露 光をさらに実行することにより、被露光体に形成された基準となる第 1の機能パターン に倣って、所定位置にその他の機能パターンを形成することができる。したがって、 複数層の機能パターンを積層して形成する場合にも、各層の機能パターンの重ね合 せ精度が高くなる。これにより、複数の露光装置を使用して積層パターンを形成する 場合にも、露光装置間の精度差に起因する機能パターンの重ね合せ精度の劣化の 問題を排除することができ、露光装置のコストアップを抑制することができる。
[0013] さらに、請求項 3に係る発明によれば、基準基板として透明な基板を使用し、搬送 手段の下方から上記基準基板に形成された基準パターンを照明して撮像すること〖こ より、被露光体が透明であるか不透明であるかに拘らず被露光体の所定位置に基準 となる機能パターンを形成することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明による露光パターン形成方法に適用される露光装置の実施形態を示す 概念図である。
[図 2]光スィッチの構成及び動作を説明する斜視図である。
[図 3]レーザビームの走査位置と撮像手段の撮像位置との関係を示す説明図である
[図 4]画像処理部の内部構成において処理系統の前半部を示すブロック図である。
[図 5]画像処理部の内部構成において処理系統の後半部を示すブロック図である。
[図 6]基準ガラス基板に形成された基準パターンの例を示す説明図である。
[図 7]レーザビームの走査方向に対して直交する方向に移動する基準パターンとレー ザビームの走査軌跡との関係を示す説明図である。
[図 8]本発明によるパターン形成方法の手順を説明するフローチャートである。
[図 9]リングバッファーメモリの出力を 2値ィ匕する状態を示す説明図である。
[図 10]基準パターンに予め設定された先頭基準位置の画像とそのルックアップテー ブルを示す説明図である。
[図 11]基準パターンに基づいてブラックマトリクスのピクセルの露光パターンを形成す る状態を示す説明図である。
[図 12]基準パターンに予め設定された後部基準位置の画像とそのルックアップテー ブルを示す説明図である。 [図 13]レーザビームの走査位置を補正する状態を示す説明図である。
[図 14]ブラックマトリクスのピクセル列上に形成されたカラーフィルターの露光パター ンの例を示す説明図である。
[図 15]撮像装置の他の配置例を示す説明図である。
符号の説明
[0015] 1…露光装置
3…露光光学系
4…搬送手段
5…撮像手段
6…照明手段
7…光学系制御手段
8Α· ··ガラス基板 (被露光体）
8B- ··基準ガラス基板 (基準基板）
21…ブラックマトリクス
22· "ピクセル (第 1の機能パターン）
P…基準パターン
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図 1は本発明による露光パターン形成方法に適用される露光装置の実施形態を示 す概念図である。この露光装置 1は、被露光体上に機能パターンを直接露光するも ので、レーザ光源 2と、露光光学系 3と、搬送手段 4と、撮像手段 5と、照明手段 6と、 光学系制御手段 7とを備えてなる。なお、上記機能パターンとは、製品が有する本来 の目的の動作をするのに必要な構成部分のパターンであり、例えば、カラーフィルタ 一においては、ブラックマトリクスのピクセルパターンや赤、青、緑の各色フィルターの パターンであり、半導体部品においては、配線パターンや各種電極パターン等であ る。以下の説明においては、被露光体としてカラーフルター用のガラス基板を用いた 例を説明する。
[0017] 上記レーザ光源 2は、光ビームを発射するものであり、例えば 355nmの紫外線を生 成する出力が 4W以上の高出力全固体モードロックのレーザ光源である。
[0018] 上記レーザ光源 2の光ビーム出射方向前方には、露光光学系 3が設けられている。
この露光光学系 3は、光ビームとしてのレーザビームをガラス基板 8A上に往復走査 するものであり、レーザビームの出射方向手前力 光スィッチ 9と、光偏向手段 10と、 第 1のミラー 11と、ポリゴンミラー 12と、 f Θレンズ 13と、第 2のミラー 14とを備えている
[0019] 上記光スィッチ 9は、レーザビームの照射及び照射停止状態を切換えるものであり 、例えば、図 2に示すように第 1及び第 2の偏光素子 15A, 15Bを、該各偏光素子 15 A, 15Bの偏光軸 pが互いに直交するように離して配置し（同図においては、偏光素 子 15Aの偏光軸 pは垂直方向に設定され、偏光素子 15Bの偏光軸 pは水平方向に 設定されている）、該第 1及び第 2の偏光素子 15A, 15Bの間に電気光学変調器 16 を配設した構成を有している。上記電気光学変調器 16は、電圧を印加すると偏光（ 直線偏光）の偏波面を数 nsecの高速で回転させるように動作するものである。例えば 、印加電圧ゼロのときには、同図（a)において第 1の偏光素子 15Aにより選択的に透 過した例えば垂直方向の偏波面を有する直線偏光は、上記電気光学変調器 16をそ のまま透過し、第 2の偏光素子 15Bに達する。この第 2の偏光素子 15Bは、水平方向 の偏波面を有する直線偏光を選択的に透過するように配設されて ヽるため、垂直方 向の偏波面を有する上記直線偏光は透過できず、この場合レーザビームは照射停 止状態になる。一方、同図 (b)に示すように、電気光学変調器 16に電圧が印加され 、該電気光学変調器 16に入射する直線偏光の偏波面が 90度回転したときには、上 記垂直方向の偏波面を有する直線偏光は、電気光学変調器 16を出射するときには 、水平方向の偏波面を有するものとなり、この直線偏光は、第 2の偏光素子 15Bを透 過する。これにより、レーザビームは照射状態になる。
[0020] 上記光偏向手段 10は、レーザビームの走査位置をその走査方向と直交する方向（ ガラス基板 8Aの移動方向で図 1に示す矢印 A方向に一致する）にずらして正 、位 置を走査するように調整するものであり、例えば音響光学素子 (AO素子)である。
[0021] また、第 1のミラー 11は、光偏向手段 10を通過したレーザビームの進行方向を後 述のポリゴンミラー 12の設置方向に曲げるためのものであり、平面ミラーである。さら に、ポリゴンミラー 12は、レーザビームを往復走査するものであり、例えば正八角形の 柱状回転体の側面に八つのミラーを形成している。この場合、上記ミラーの一つで反 射されるレーザビームは、ポリゴンミラー 12の回転に伴って一次元の往方向に走査さ れ、レーザビームの照射位置が次のミラー面に移った瞬間に復方向に戻って、再び ポリゴンミラー 12の回転に伴って一次元の往方向への走査を開始することになる。
[0022] また、 f Θレンズ 13は、レーザビームの走査速度がガラス基板 8A上で等速となるよ うにするものであり、焦点位置を上記ポリゴンミラー 12のミラー面の位置に略一致させ て配置される。そして、第 2のミラー 14は、 f 0レンズ 13を通過したレーザビームを反 射して、ガラス基板 8Aの面に対して略垂直方向に入射させるためのものであり、平 面ミラーである。また、上記 ί θレンズ 13の出射側の面近傍部にて往復走査するレー ザビームの走査開始側の部分には、走査方向と直交するようにラインセンサー 17が 設けられており、レーザビームの所定走査位置と実際の走査位置とのずれ量を検出 すると共に、レーザビームの走査開始時刻を検出するようになっている。なお、このラ インセンサー 17は、 f 0レンズ 13側ではなぐレーザビームの走査開始点を検出でき ればどこに設けてもよぐ例えば、後述するガラス基板搬送用のステージ 18側に設け てもよい。
[0023] 上記第 2のミラー 14の下方には、搬送手段 4が設けられている。この搬送手段 4は、 ステージ 18上にガラス基板 8Aを載置して、上記レーザビームの走査方向に直交す る方向に所定の速度で搬送するものであり、上記ステージ 18を移動させる例えば搬 送ローラ 19と、該搬送ローラ 19を回転駆動する例えばモータ等の搬送駆動部 20と を備えている。
[0024] 上記搬送手段 4の上方にて矢印 Aで示す搬送方向の上記レーザビームの走査位 置手前側には、撮像手段 5が設けられている。この撮像手段 5は、後述する基準ガラ ス基板 8Bに形成された基準パターン P及びガラス基板 8Aに形成された第 1の機能 パターンとしてのブラックマトリクスのピクセルを撮像するものであり、受光素子が一列 状に配列された例えばライン CCDである。ここで、図 3に示すように、上記撮像手段 5 の撮像位置 Eと上記レーザビームの走査位置 Fとの距離 Dは、レーザビームの走査 周期を T、搬送手段 4の搬送速度を Vとすると、 D=nVT(nは整数)となるように設定 される。これにより、ガラス基板 8Aが搬送されて露光開始位置がレーザビームの走査 位置に達したときにレーザビームの走査が開始されるように走査タイミングを合わせる ことができる。また、上記距離 Dは、小さい程よい。これにより、ガラス基板 8Aの移動 誤差を少なくすることができ、レーザビームの走査位置を目的の露光位置に対してよ り正確に位置決めすることができる。なお、図 1には、撮像手段 5を三台設置した例を 示しているが、レーザビームの走査範囲が一台の撮像手段 5の画像処理領域より狭 いときには、撮像手段 5は一台でよぐ上記走査範囲が一台の撮像手段 5の画像処 理領域より広いときには、それに応じて複数台の撮像手段 5を設置するとよい。
[0025] 上記搬送手段 4の下方には、照明手段 6が設けられている。この照明手段 6は、上 記ピクセル 22を照明して撮像手段 5による撮像を可能にするものである。
[0026] 上記レーザ光源 2、光スィッチ 9、光偏向手段 10、ポリゴンミラー 12、ラインセンサー 17、搬送手段 4及び撮像手段 5に接続して光学系制御手段 7が設けられている。こ の光学系制御手段 7は、撮像手段 5で撮像された基準ガラス基板 8Bに形成された基 準パターン Pやガラス基板 8Aに形成されたブラックマトリクスのピクセルに予め設定し た基準位置を検出し、該基準位置を基準にしてレーザ光源 2におけるレーザビーム の照射開始又は照射停止の制御を行うと共に、ラインセンサー 17の出力に基づいて 光偏向手段 10に印加する電圧を制御してレーザビームの出射方向を偏向させ、ポリ ゴンミラー 12の回転速度を制御してレーザビームの走査速度を所定速度に維持し、 搬送手段 4によるガラス基板 8 Aの搬送速度を所定の速度に制御するものである。そ して、レーザ光源 2を点灯させる光源駆動部 23と、レーザビームの照射開始及び照 射停止を制御する光スィッチコントローラ 24と、光偏向手段 10におけるレーザビーム の偏向量を制御する光偏向手段駆動部 25Aと、ポリゴンミラー 12の駆動を制御する ポリゴン駆動部 25Bと、搬送手段 4の搬送速度を制御する搬送コントローラ 26と、照 明手段 6の点灯及び消灯を行う照明光コントローラ 27と、撮像手段 5で撮像した画像 を AZD変換する AZD変換部 28と、 AZD変換された画像データに基づ ヽてレー ザビームの照射開始位置及び照射停止位置を判定する画像処理部 29と、画像処理 部 29で処理して得たレーザビームの照射開始位置（以下、露光開始位置と記載)及 び照射停止位置 (以下露光終了位置と記載)のデータを記憶すると共に、後述の先 頭基準位置及び後部基準位置のルックアップテーブル等を記憶する記憶部 30と、 該記憶部 30から読み出した露光開始位置及び露光終了位置のデータに基づいて 光スィッチ 9をオン Zオフする変調データを作成する変調データ作成処理部 31と、 装置全体が所定の目的の動作をするように適切に制御する制御部 32とを備えている
[0027] 図 4及び図 5は、画像処理部 29の一構成例を示すブロック図である。図 4に示すよ うに、画像処理部 29は、例えば三つ並列に接続したリングバッファーメモリ 33A, 33 B, 33Cと、該リングバッファーメモリ 33A, 33B, 33C毎にそれぞれ並列に接続した 例えば三つのラインバッファーメモリ 34A, 34B, 34Cと、該ラインバッファーメモリ 34 A, 34B, 34Cに接続され決まった閾値と比較してグレーレベルのデータを 2値ィ匕し て出力する比較回路 35と、上記九つのラインバッファーメモリ 34A, 34B, 34Cの出 力データと図 1に示す記憶部 30から得た基準パターン P又はブラックマトリクスのピク セルに定めた先頭基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル (先頭基 準位置用 LUT)とを比較して、両データが一致したときに先頭基準位置判定結果を 出力する先頭基準位置判定回路 36と、上記九つのラインバッファーメモリ 34A, 34B , 34Cの出力データと、図 1に示す記憶部 30から得た後部基準位置に相当する画像 データのルックアップテーブル（後部基準位置用 LUT)とを比較して、両データが一 致したときに後部基準位置判定結果を出力する後部基準位置判定回路 37とを備え ている。
[0028] また、図 5に示すように、画像処理部 29は、上記先頭基準位置判定結果を入力し て先頭基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路 38Aと、 該計数回路 38Aの出力と図 1に示す記憶部 30から得た露光開始パターン又はピク セル番号とを比較して両数値が一致したときに露光開始を許可する露光開始許可信 号を図 1に示す変調データ作成処理部 31に出力する比較回路 39Aと、上記後部基 準位置判定結果を入力して後部基準位置に相当する画像データの一致回数をカウ ントする計数回路 38Bと、該計数回路 38Bの出力と図 1に示す記憶部 30から得た露 光終了パターン又はピクセル番号とを比較して両数値が一致したときに露光終了信 号を図 1に示す変調データ作成処理部 31に出力する比較回路 39Bと、上記計数回 路 38Aの出力に基づいて先頭パターン又はピクセルの数をカウントする先頭パター ン又はピクセル計数回路 40と、該先頭パターン又はピクセル計数回路 40の出力と図 1に示す記憶部 30から得た基準パターン P列又はピクセル列番号とを比較して両数 値が一致したときに基準パターン P列又はピクセル列指定信号を図 1に示す変調デ ータ作成処理部 31に出力する比較回路 41とを備えている。なお、上記計数回路 38 A, 38Bは、撮像手段 5による読取動作が開始されるとその読取開始信号によりリセッ トされる。また、先頭パターン又はピクセル計数回路 40は、予め指定した所定の露光 ノターンの形成が終了すると露光パターン終了信号によりリセットされる。
[0029] 次に、このように構成された露光装置 1を用いて行う露光パターン形成方法につい て説明する。先ず、露光装置 1に電源が投入されると、光学系制御手段 7が駆動する 。これにより、レーザ光源 2が起動してレーザビームが発射される。同時に、ポリゴンミ ラー 12が回転を開始し、レーザビームの走査が可能になる。ただし、このときはまだ、 光スィッチ 9はオフされているためレーザビームは照射されない。
[0030] 次に、搬送手段 4のステージ 18上になんらパターンの形成されていないガラス基板 8Aと、図 6に示すような基準となる基準パターン Pを形成した基準基板としての基準 ガラス基板 8Bとがガラス基板 8Aを上側にして重ねて載置される。なお、搬送手段 4 は、一定速度で両ガラス基板 8A, 8Bを搬送するため、図 7に示すようにレーザビー ムの走査軌跡 (矢印 B)は、ステージ 18の移動方向（矢印 A)に対して相対的に斜め となる。従って、両ガラス基板 8A, 8Bを上記移動方向（矢印 A)に平行に設置してい る場合には、同図（a)に示すように露光位置が走査開始の基準パターン Paと走査終 了の基準パターン Pbとでずれる場合が生ずる。この場合には、同図（b)に示すように 、両ガラス基板 8A, 8Bを一体的に搬送方向（矢印 A方向）に対して傾けて設置して 上記基準パターン Pの配列方向とレーザビームの走査軌跡 (矢印 B)とが一致するよ うにするとよい。ただし、現実には、レーザビームの走査速度の方が両ガラス基板 8A , 8Bの搬送速度よりもはるかに速いため上記ずれ量は少ない。従って、両ガラス基 板 8A, 8Bは移動方向に対して平行に設置し、上記ずれ量を撮像手段 5で撮像した データに基づいて計測して、露光光学系 3の光偏向手段 10を制御してずれ量を補 正してもよい。なお、以下の説明においては、上記ずれ量は無視できるものとして説 明する。
[0031] 次に、搬送駆動部 20を駆動してステージ 18を図 1の矢印 A方向に移動する。このと き、搬送駆動部 20は、光学系制御手段 7の搬送コントローラ 26により一定速度となる ように制御される。
[0032] 次に、基準ガラス基板 8Bに形成された基準パターン Pが撮像手段 5の撮像位置に 達すると、撮像手段 5は撮像を開始し、撮像した基準パターン Pの画像データに基づ いて露光開始位置及び露光終了位置の検出を行う。以下、露光パターンの具体的 な形成方法を図 8に示すフローチャートを参照して説明する。
[0033] 先ず、ステップ S 1にお 、て、撮像手段 5で基準パターン Pの画像が取得される。こ の取得した画像データは、図 4に示す画像処理部 29の三つのリングバッファーメモリ 33A, 33B, 33Cに取り込まれて処理される。そして、最新の三つのデータが各リン グバッファーメモリ 33A, 33B, 33Cから出力される。この場合、例えばリングバッファ 一メモリ 33Aから二つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ 33Bから一つ前 のデータが出力され、リングバッファーメモリ 33C力も最新のデータが出力される。さ らに、これらの各データはそれぞれ三つのラインバッファーメモリ 34A, 34B, 34Cに より、例えば 3 X 3の CCD画素の画像を同一のクロック（時間軸）に配置する。その結 果は、例えば図 9 (a)に示すような画像として得られる。この画像を数値化すると、同 図（b)のように 3 X 3の数値に対応することになる。これらの数値ィ匕された画像は、同 一クロック上に並んでいるので、比較回路 35で閾値と比較されて 2値ィ匕される。例え ば、閾値を" 45"とすれば、同図（a)の画像は、同図（c)のように 2値ィ匕されることにな る。
[0034] 次に、ステップ S2において、先頭及び後部基準位置が検出される。具体的には、 基準位置検出は、先頭基準位置判定回路 36において、上記 2値ィ匕データを図 1に 示す記憶部 30から得た先頭基準位置用 LUTのデータと比較して行う。
[0035] 例えば、先頭基準位置が、図 10 (a)に示すように基準パターン Pの左上端隅部に 設定されている場合には、上記先頭基準位置用 LUTは、同図（b)に示すものになり 、このときの先頭基準位置用 LUTのデータは、 "000011011 "となる。従って、上記 2 値化データは、上記基準位置用 LUTのデータ" 000011011 "と比較され、両データが 一致したときに、撮像手段 5で取得した画像データが先頭基準位置であると判定され 、先頭基準位置判定回路 36から先頭基準位置判定結果を出力する。なお、図 11に 示すように基準パターン Pが四つ並んでいるときには、基準パターン Pの左上端隅部 が先頭基準位置に該当することになる。
[0036] 上記判定結果に基づいて、図 5に示す計数回路 38Aにおいて上記一致回数が力 ゥントされる。そして、そのカウント数は、図 1に示す記憶部 30から得た露光開始バタ ーン番号と比較回路 39Aにお 、て比較され、両数値が一致したとき露光開始許可信 号を図 1に示す変調データ作成処理部 31に出力する。この場合、図 11に示すように 、例えば、露光開始パターンとしてレーザビームの走査方向にて 1番目、 2番目、 3番 目、 4番目の各基準パターン P , P , P , Pと定めると、各基準パターンの左上端隅
1 2 3 4
部が先頭基準位置となり、該先頭基準位置に対応する撮像手段 5のライン CCDにお けるエレメント番地、例えば" 1000", "2000", "3000", "4000"が光スィッチコントロー ラ 24に記憶される。
[0037] 一方、上記 2値ィ匕データは、後部基準位置判定回路 37において、図 1に示す記憶 部 30から得た後部基準位置用 LUTのデータと比較される。例えば、後部基準位置 1S 図 12 (a)に示すように基準パターン Pの右上端隅部に設定されている場合には、 上記後部基準位置用 LUTは、同図 (b)に示すものになり、このときの後部基準位置 用 LUTのデータは、 "110110000"となる。従って、上記 2値ィ匕データは、上記後部基 準位置用 LUTのデータ" 110110000"と比較され、両データが一致したときに、撮像 手段 5で取得した画像データが後部基準位置であると判定され、後部基準位置判定 回路 37から後部基準位置判定結果を出力する。なお、前述と同様に、図 11に示す ように例えば基準パターン Pが四つ並んでいるときには、各基準パターン Pの右上端 隅部が後部基準位置に該当することになる。
[0038] 上記判定結果に基づいて、図 5に示す計数回路 38Bにおいて上記一致回数が力 ゥントされる。そして、そのカウント数は、図 1に示す記憶部 30から得た露光終了バタ ーン番号と比較回路 39Bにおいて比較され、両数値が一致したとき露光終了信号を 図 1に示す変調データ作成処理部 31に出力する。この場合、図 11に示すように、例 えば、露光終了パターンとしてレーザビームの走査方向にて 1番目、 2番目、 3番目、 4番目の各基準パターン P , P , P , Pと定めると、各基準パターンの右上端隅部が
1 2 3 4
後部基準位置となり、該後部基準位置に対応する撮像手段 5のライン CCDにおける エレメント番地、例えば" 1990", "2990", "3990", "4990"が光スィッチコントローラ 24 に記憶される。そして、上述のようにして先頭及び後部基準位置が検出されると、ステ ップ S3に進む。
[0039] ステップ S3では、ガラス基板 8Aの移動方向におけるが露光位置が検出される。こ こで、図 3に示すように、レーザビームの走査位置 Fと撮像手段 5の撮像位置 E間の 距離 Dは、 D=nVT(nは整数、 Vは搬送手段 4の移動速度、 Tはレーザビームの走 查周期）に設定されているため、 Vを一定とするとレーザビームの走査周期 Tをカウン トすることによって上記露光位置を割り出すことができる。
[0040] 次に、ステップ S4にお!/、て、レーザビームを走査しながら、上記露光位置の調整が 行われる。具体的には、図 13に示すように、露光位置の調整は、 f 0レンズ 13に設け たラインセンサー 17で検出した現在のレーザビームの走査位置（エレメント番地）と予 め定めた基準エレメント番地とを比較してそのずれ量を検出し、光偏向手段 10を制 御してレーザビームの走査位置を基準エレメント番地 (基準走査位置）に一致させる ようにして行う。
[0041] 次に、ステップ S5において、露光が開始される。露光開始は、光スィッチ 9のオンタ イミングを光スィッチコントローラ 24で制御して行う。この場合、先ず、光スィッチ 9をォ ン状態にしてレーザビームを走査し、上記ラインセンサー 17によってレーザビームの 走査開始時刻が検出されると直ぐに光スィッチ 9をオフとする。このとき、変調データ 作成処理部 31から、例えば図 11の 1番目の先頭基準位置に対応する撮像手段 5の エレメント番地" 1000"が読み出されレーザビームの走査開始時刻から先頭基準位置 までの時間 tが制御部 32で演算される。この場合、レーザビームの走査開始時刻か ら撮像手段 5のエレメント番地" 1"までの走査時間 tを予め計測しておき、またレーザ
0
ビームの走査速度を撮像手段 5のライン CCDのクロック CLKに同期させておけば、ェ レメント番地" 1000"までのクロック数をカウントすることにより、上記時刻 tは、 t =t +
1 1 0
1000CLKとして容易に求めることができる。
[0042] 以下、図 11を参照して同図（b)に示すようなブラックマトリクス 21のピクセル 22を露 光する方法を説明する。なお、ここで適用するレーザビームは、基準パターン Pに対 して十分に細く絞られたビームが使用される。
この場合、図 11 (b)に示す太枠に囲まれた内部のピクセル 22の CADデータが記 憶部 30に記憶されている。ここで、露光は、同図（b)に示すようにピクセル 22をレー ザビームの走査幅でスライスするストライプパターン毎に記憶部 30から読み出した C ADデータに基づいて露光開始位置及び露光終了位置を指定し、該露光開始位置 及び露光終了位置を上記撮像装置 5のライン CCDのエレメント番地に対応付け、レ 一ザビームの走査時間を管理して行う。具体的には、同図（b)において、先ず Lライ ンの露光が行われる。この場合、 1番目の先頭基準位置" 1000"から露光が許可され 、時間 t後に露光が開始される。そして、それから時間 t後に露光が終了する。
2 3
[0043] 次に、ステップ S6において、後部基準位置が検出される。後部基準位置は、上述と 同様にして、例えば 1番目の先頭基準位置" 1000"から 1番目の後部基準位置" 1990 "までのレーザビームの走査時間 tが管理され、後部基準位置" 1990"において 1番
4
目の基準パターン Pに対する露光動作が終了する。なお、図 11 (b)に示すように L ラインの場合には、露光停止状態が維持されることになる。
[0044] 次に、ステップ S7においては、レーザビームの一走査が終了したか否かを判定す る。ここで、 "NO"判定となると、ステップ S2に戻って上述の動作を繰返す。そして、ス テツプ S2において、図 11 (a)に示すように、例えば 2番目の先頭基準位置" 2000"及 び 2番目の後部基準位置" 2990"が検出されると、ステップ S3, S4を経てステップ S5 に進む。この場合、上述と同様にして 2番目の先頭基準位置" 2000"から t後に露光
2 が開始され、それから t後に露光が終了する。そして、後部基準位置" 2990"におい
3
て、 2番目の基準パターン Pに対する Lラインの露光が終了する。
2 1
[0045] 上述のステップ S2〜S6は、レーザビームの一走査が終了するまで繰返し実行され る。これにより、 1番目の基準パター列に対する Lラインの露光動作が終了すると、ス テツプ S7において、 "YES"判定となる。そしてステップ S8に進む。
[0046] ステップ S8においては、所定の領域 (ここでは、 1番目の基準パターン列）に対する 露光パターンの露光が全て終了した力否かが制御部 32で判定される。ここで、 "NO" 判定となるとステップ S2に戻り、ステップ S2〜S6の動作を繰返し、図 11 (b)の Lライ ンに対する露光動作が実行される。例えば、 1番目の先頭基準位置" 1000"から t後
5 に露光を開始し、それから t後に露光を終了し、 1番目の後部基準位置" 1990"で 1
6
番目の基準パターン pに対する露光動作を終了する。
[0047] 以下同様にして、 L、 L…に対する露光動作を繰返し、 1番目の基準パターン列に
3 4
対する露光を終了すると、ステップ S8において" YES"判定となり、ステップ S9に進む 。このとき、 1番目の基準パターン列に対応するガラス基板 8Aには、図 11 (b)に斜線 で示すようなブラックマトリクス 21の露光パターンが露光されることになる。
[0048] 次に、ステップ S 9において、搬送方向の基準パターン列に対する露光パターンの 形成が全て終了したカゝ否かが制御部 32で判定される。ここで、 "NO"判定となるとス テツプ S1に戻り、ステップ S1〜S8までの動作を繰返し、予め指定された 2番目、 3番 目…の基準パターン列に対する露光動作が実行され、各基準パターン列に倣ってガ ラス基板 8Aにブラックマトリクス 21のピクセル 22の露光パターンが露光される。これ により、ステップ S10において、 "YES"判定となるとガラス基板 8Aに対する露光パタ ーンの形成を全て終了する。
[0049] 次に、上述と同様にして、ガラス基板 8Aのブラックマトリクス 21のピクセル 22を基準 に赤又は青若しくは緑のカラーフィルターの露光パターンが形成される。以下、カラ 一フィルターの露光パターンの形成方法を簡単に説明する。なお、ここで適用するレ 一ザビームは、ピクセル 22の幅と略同程度の大きさの径を有するビームが使用され る。
先ず、図 8におけるステップ S1では、撮像装置でブラックマトリクス 21のピクセル 22 の画像を取得する。次に、ステップ S2において、上記ピクセル 22に予め定めた先頭 基準位置及び後部基準位置を検出する。図 14に斜線で示すようなストライプ状の露 光パターンを形成する場合には、図 5における露光開始ピクセル番号として例えば" 1"が設定される。したがって、この場合、比較器 39Aからは、 1番目のピクセル 22の 左上端部に設定した先頭基準位置から露光開始を許可する露光開始許可信号が光 スィッチコントローラ 24に出力することになる。
[0050] 一方、図 5に示す露光終了ピクセル番号としては、例えば" 6"が設定される。この場 合、比較記 39Bからは、 6番目のピクセル 22の右上端部に設定した後部基準位置 において露光を終了させる露光終了信号が光スィッチコントローラ 24に出力すること になる。次に、前述と同様にしてステップ S3において、 1番目のピクセル列を検出し た後にステップ S4において、レーザビームの走査位置の調整を行う。次に、ステップ S5において、記憶部 30から読み出したカラーフィルターの露光パターンの CADデ ータに基づいて上記先頭基準位置力 露光開始位置までのレーザビームの走査時 間を制御部 32で演算する。なお、図 14においては、先頭基準位置が露光開始位置 に一致する。次に、ステップ S6において CADデータに基づいて、露光開始位置から 露光終了位置までのレーザビームの走査時間を演算する。なお、図 14においては、 露光終了位置は、後部基準位置に一致する。
[0051] 次に、ステップ S7において、レーザビームの一走査が終了したか否かを判定し、終 了していない場合には、ステップ S1〜S6を繰り返す。そして、一走査が終了した場 合には、ステップ S8に進んで、 1番目のピクセル列に対する露光が全て終了したか 否かを判定する。図 14の場合には、レーザビームの一走査で 1番目のピクセル列に 対する露光は終了するため、ステップ S8においては" YES"判定となり、ステップ S9に 進む。そして、搬送方向の所定のピクセル列に対する露光パターンの形成が全て終 了した力否かを判定する。ここで、 "YES"判定となると、ガラス基板 8Aに対する例え ば赤のカラーフィルターの露光パターンの形成が終了する。
[0052] このように、本発明の露光パターン形成方法によれば、基準ガラス基板 8Bに形成さ れた基準パターン Pに予め設定された基準位置を撮像手段 5で撮像して検出し、該 基準位置を基準にして光ビームの照射開始又は照射停止の制御をし、ガラス基板 8 Aの所定位置にブラックマトリクス 21のピクセル 22の露光パターンを形成するようにし たことにより、何も形成されて ヽな 、ガラス基板 8 Aの所定位置に上記ピクセル 22の 露光パターンを高精度に形成することができる。
[0053] また、上述と同様にして、ガラス基板 8Aに形成されたブラックマトリクス 21のピクセ ル 22に指定した基準位置を基準にして露光パターンの形成をすれば、ピクセル列上 に例えば赤、青、緑の各カラーフィルターの露光パターンを精度良く形成することが できる。これにより、複数の露光装置を使用して各露光パターンを形成する場合にも 、露光装置間の精度差に起因する露光パターンの重ね合せ精度の劣化の問題を排 除することができ、露光装置のコストアップを抑制することができる。
[0054] そして、上記基準パターン Pとピクセル 22の各配列ピッチが同じであれば、同一の 基準ガラス基板 8Bを使用して任意の形状のピクセルを露光することができる。
[0055] なお、上記実施形態においては、照明手段 6を搬送装置 4の下方に配設して背面 照明を使用する例を説明したが、これに限られず照明手段 6を搬送装置 4の上方に 配設して落射照明を適用してもよ!、。
また、図 15に示すように、照明手段及び撮像手段 5を搬送手段 4の下方に配設して 、該搬送手段 4の下方力 透明な基準ガラス基板 8Bに形成された基準パターン Pを 撮像するようにしてもよい。これにより、被露光体が透明であるか不透明であるかに拘 らず被露光体の所定位置に基準となる機能パターンを形成することができる。
そして、本発明の露光パターンの形成方法は、液晶ディスプレイのカラーフィルタ 一等の大型基板に適用するものに限定されず、半導体等におけるパターンの露光に ち適用することがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 露光光学系により光ビームを被露光体に対して相対的に走査し、該被露光体上に 機能パターンを直接露光する露光パターン形成方法であって、
前記被露光体の下側に、露光位置の基準となる基準パターンを予め形成した基準 基板を配置して前記被露光体と基準基板とを搬送手段により所定方向に搬送し、 照明手段により前記搬送手段の上下のいずれか一方の側から前記基準基板の基 準パターンを照明し、
前記搬送手段の上下のいずれか一方に配設した撮像手段により前記基準パター ンを撮像し、
光学系制御手段により前記撮像手段で撮像された前記基準パターンに予め設定さ れた基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記光ビームの照射開始又は照 射停止の制御をし、前記被露光体上の所定位置に第 1の機能パターンを露光するこ とを特徴とする露光パターン形成方法。
[2] 前記被露光体上の所定位置に露光して形成された前記第 1の機能パターンを、さ らに撮像手段により撮像し、前記光学系制御手段により前記撮像手段で撮像された 前記第 1の機能パターンに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準に して前記光ビームの照射開始又は照射停止の制御をし、前記被露光体上の所定位 置にその他の機能パターンの露光をさらに実行することを特徴とする請求項 1記載の 露光パターン形成方法。
[3] 前記基準基板は、透明な基板であり、前記照明手段及び前記撮像手段を前記搬 送手段の下方に配設して、該搬送手段の下方から前記基準基板に形成された前記 基準パターンを撮像することを特徴とする請求項 1又は 2記載の露光パターン形成方 法。
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