JP4971835B2

JP4971835B2 - 露光方法及び露光装置

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Publication number: JP4971835B2
Application number: JP2007053316A
Authority: JP
Inventors: 本正実岩
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: JP2008216593A

Description

本発明は、被露光体を一方向に搬送し、光源から被露光体にフォトマスクを介して所定のタイミングで露光光を照射し、所定のパターンを露光する方法に関し、詳しくは、フォトマスクの配置のずれ量を検出して露光光の照射タイミングを自動補正し、パターンの露光位置精度を向上しようとする露光方法及び露光装置に係るものである。

従来の露光装置は、光源から露光光を被露光体に対して照射する露光光学系と、該露光光学系に対向して配置され上記被露光体を載置して一定速度で搬送する搬送手段とを備え、上記露光光学系の光路上に介装するフォトマスクのマスクパターンの像を上記被露光体上に露光するもので、上記被露光体の移動方向にて露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置とし、被露光体に予め形成された基準パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された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露光光学系の露光光の照射タイミングを制御し、被露光体の所定位置にフォトマスクのマスクパターンの像を露光させる制御手段と、を備えていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１７８９５号公報

しかし、このような従来の露光装置は、露光光の照射タイミングを自動調整する機能を有していなかったので、フォトマスクの配置が被露光体の搬送方向にずれた場合にはマスクパターンを所定位置に正しく露光することが困難であった。したがって、パターンの露光位置精度を高い精度で確保することが困難であった。

この場合、パターンの露光位置精度を高い精度で確保するためには、照射タイミングを変えて複数回の試し露光を実施し、適切な照射タイミングを見つける必要があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、フォトマスクの配置のずれ量を検出して露光光の照射タイミングを自動補正し、パターンの露光位置精度を向上しようとする露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明による露光方法は、表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送し、光源から前記被露光体にフォトマスクを介して所定のタイミングで露光光を照射し、前記フォトマスク上に前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に少なくとも一列に並べて設けられた複数のマスクパターンを露光する露光方法であって、前記マスクパターンの列に対して前記被露光体の搬送方向手前側の位置にて、前記基準パターンを観察するために前記フォトマスクに設けられている覗き窓内、又は該覗き窓外に前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸上に中心軸を合致させて形成され、前記軸に対して互いに異なる角度で交差する第１及び第２の細線状パターンを含んで構成したアライメントマークを、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べた撮像手段により撮像する段階と、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出する段階と、前記フォトマスクのずれ量により前記露光光の照射タイミングを自動補正して露光光を照射する段階と、を実行するものである。

第２の発明による露光方法は、表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送し、光源から前記被露光体にフォトマスクを介して所定のタイミングで露光光を照射し、前記フォトマスク上に前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に少なくとも一列に並べて設けられた複数のマスクパターンを露光する露光方法であって、前記フォトマスクのマスクパターンの列の中心軸上又は該中心軸に平行な軸上に形成され、前記中心軸又は前記軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されたアライメントマークを、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べた撮像手段により撮像する段階と、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出する段階と、前記フォトマスクのずれ量により前記露光光の照射タイミングを自動補正して露光光を照射する段階と、を実行するものである。

好ましくは、前記撮像手段は、前記被露光体上に設けられた基準パターン、及び前記アライメントマークを同一視野内に捕らえて同時にフォーカスさせて撮像するのが望ましい。

より好ましくは、前記露光光を照射する段階は、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記被露光体に形成された基準パターンの搬送方向の先頭側に位置する縁部を検出し、該縁部が検出されてから、予め設定された値に前記フォトマスクのずれ量を加算補正した距離だけ前記被露光体が移動したタイミングで露光光を照射するのが望ましい。

さらに好ましくは、前記露光光を照射する段階の前に、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記被露光体上に設けられた基準パターンの前記搬送方向に平行して伸びた縁部と前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンのうち、いずれか一方の細線状パターン上に予め設定された基準位置との間の距離を演算して該距離が所定値となるように前記フォトマスクを前記被露光体に対して相対的に前記搬送方向と略直交する方向に変位するのが望ましい。

また、上記第２の発明において、前記フォトマスクは、前記被露光体上に設けられた基準パターンを観察可能とする覗き窓を前記マスクパターンの列の側方に設け、前記アライメントマークを前記覗き窓内又は覗き窓外に形成し、前記覗き窓が前記被露光体の搬送方向手前側となるように前記被露光体に対して対向配置されるのが望ましい。

さらに、上記第１の発明において、前記アライメントマークは、前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと、前記軸に対して所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されるのが望ましい。

この場合、又は、上記第２の発明においては、前記アライメントマークは、二本の前記第１の細線状パターン、及び該二本の第１の細線状パターンの間に設けられた一本の前記第２の細線状パターンを含で構成されるのが望ましい。

また、第３の発明による露光装置は、表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段の上方に配設され、少なくとも一列に並んだ複数のマスクパターンと、該マスクパターンの列の側方に設けられ、前記被露光体の前記基準パターンを観察するための覗き窓と、該覗き窓内又は覗き窓外にて前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸上に中心軸を合致させて形成され、前記軸に対して互いに異なる角度で交差する第１及び第２の細線状パターンを含んで構成したアライメントマークとを設けたフォトマスクを、前記マスクパターンの列の中心軸が前記被露光体の搬送方向に略直交すると共に前記覗き窓が前記マスクパターンの列に対して前記被露光体の搬送方向手前側となるようにして前記被露光体と近接対向させて保持するマスクステージと、前記フォトマスクを介して前記被露光体に照射する露光光を放射する光源と、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に一直線に並べて複数の受光素子を有し、前記フォトマスクの前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出し、前記露光光の照射タイミングを前記フォトマスクのずれ量により補正制御する制御手段と、を備えものである。

さらに、第４の発明による露光装置は、表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段の上方に配設され、少なくとも一列に並んだ複数のマスクパターンと、該マスクパターンの列の中心軸上又は該中心軸に平行な軸上に形成され、前記中心軸又は前記軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されたアライメントマークとを設けたフォトマスクを、前記マスクパターンの列の中心軸が前記被露光体の搬送方向に略直交するようにして被露光体と近接対向させて保持するマスクステージと、前記フォトマスクを介して前記被露光体に照射する露光光を放射する光源と、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に一直線に並べて複数の受光素子を有し、前記フォトマスクの前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出し、前記露光光の照射タイミングを前記フォトマスクのずれ量により補正制御する制御手段と、を備えたものである。

より好ましくは、前記制御手段は、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記被露光体に形成された基準パターンの搬送方向の先頭側に位置する縁部を検出し、該縁部が検出されてから、予め設定された値に前記フォトマスクのずれ量を加算補正した距離だけ前記被露光体が移動したタイミングで露光光が照射されるように制御するのが望ましい。

さらに好ましくは、前記マスクステージは、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に前記フォトマスクを変位可能に形成され、前記制御手段は、前記撮像手段により撮像された前記基準パターン及び前記アライメントマークの画像に基づいて、前記基準パターンの前記搬送方向に平行して伸びた縁部と前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンのうち、いずれか一方の細線状パターン上に予め設定された基準位置との間の距離を演算し、該距離が所定値となるように前記マスクステージを駆動制御して前記フォトマスクを前記搬送方向と交差する方向に変位させるのが望ましい。

そして、前記光源は、前記制御手段によって制御されて点灯及び消灯するフラッシュランプであるのが望ましい。

請求項１，２，９又は１０に係る発明によれば、フォトマスクの配置のずれ量を検出して露光光の照射タイミングを自動補正し、マスクパターンの露光位置精度を向上することができる。したがって、本露光を行なう前に複数回の試し露光を行なって露光光の適切なタイミングを見つける必要がなく、露光工程の時間短縮を図ることができる。

また、請求項３又は１１に係る発明によれば、撮像手段により被露光体の基準パターンとフォトマスクに設けられたアライメントマークとを同一視野内に捕らえて同時にフォーカスさせて撮像して、露光光の照射タイミングの演算、及び被露光体の基準パターンとフォトマスクのマスクパターンとの間の搬送方向と略直交する方向のずれ量の演算をリアルタイムで行なうことができる。したがって、被露光体の搬送速度を上げて露光をすることができ、露光時間をより短縮することができる。

さらに、請求項４又は１２に係る発明によれば、露光光の照射タイミングの基準を被露光体に形成された基準パターンの搬送方向の先頭側に位置する縁部に設定しているので、受光素子を被露光体の搬送方向に略直交する方向に一直線に並べて有する撮像手段により、その輝度変化を検出して上記縁部を容易に検出することができる。したがって、フォトマスクのずれ量の検出と被露光体の基準パターンの上記縁部の検出とを一台の撮像手段で行なうことができ、撮像手段の構成を簡単にすることができる。

そして、請求項５又は１３に係る発明によれば、フォトマスクのマスクパターンと被露光体の基準パターンとの位置合わせをすることができ、マスクパターンの露光位置精度をより向上することができる。

また、請求項６に係る発明によれば、マスクパターンの列の側方に覗き窓を形成し、該覗き窓を通してフォトマスクに対向して搬送される被露光体上に設けられた基準パターンを観察するようにしているので、撮像手段による基準パターンの撮像が容易になる。

さらに、請求項７に係る発明によれば、被露光体の搬送方向へのフォトマスクの配置のずれ量は、第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測し、その間隔と予めメモリに記憶された基準値との差分を演算することにより算出することができる。また、フォトマスクのずれ量の検出分解能を向上することができる。したがって、露光光の照射タイミングの制御精度を向上することができる。

さらにまた、請求項８に係る発明によれば、被露光体の搬送方向へのフォトマスクの配置のずれ量は、隣り合う細線状パターンの間隔を計測し、その間隔の差分を演算することにより算出することができる。したがって、基準値を予めメモリに記憶しておく必要がない。また、フォトマスクのずれ量の検出分解能を向上することができる。したがって、露光光の照射タイミングの制御精度を向上することができる。

そして、請求項１４に係る発明によれば、露光光の照射及び停止の制御を容易に行なうことができると共に、その制御を高速に行なうことができる。

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装置の第１の実施形態を示す概要図である。この露光装置は、被露光体を一方向に搬送し、被露光体にフォトマスク９を介して所定のタイミングで露光光を照射し、所定のパターンを露光するもので、搬送手段１と、マスクステージ２と、光源３と、撮像手段４と、照明手段５と、制御手段６とから成る。なお、以下の説明においては、被露光体が感光性樹脂としてカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板７から成る場合について述べる。

上記搬送手段１は、載置面であるステージ８上面にカラーフィルタ基板７を載置して矢印Ａ方向に搬送するものであり、図示省略の搬送用モータが後述の制御手段６により制御されてステージ８を移動するようになっている。また、上記搬送手段１には、図示省略の例えばエンコーダやリニアセンサー等の位置検出センサーや速度センサーが設けられており、その出力を制御手段６にフィードバックして位置検出及び速度制御を可能にしている。なお、上記ステージ８には、カラーフィルタ基板７の全露光領域に対応して図示省略の開口部が設けられており、ステージ８の下方に配設された後述の照明手段５によりカラーフィルタ基板７を下方から照明できるようになっている。

搬送手段１の上方には、マスクステージ２が設けられている。このマスクステージ２は、複数のマスクパターン１２を設けたフォトマスク９（図２参照）をカラーフィルタ基板７と、例えば100〜300μmのギャップを介して近接対向して保持するものであり、フォトマスク９の複数のマスクパターン１２が形成された領域に対応して開口部を設け、フォトマスク９の周縁部を保持するようになっている。また、マスクステージ２は、制御手段６により制御されてカラーフィルタ基板７の搬送方向（図１の矢印Ａ方向）と略直交する方向にフォトマスク９を変位可能に形成されている。この場合、マスクステージ２を駆動する手段は、例えばモータと、ボールネジと、ガイドレールとを組み合わせて構成することができる。なお、上記略直交するという記載は、所定の許容範囲内で直交するということを意味し、以下同様である。

ここで、上記フォトマスク９は、図２に示すように、透明基材１０と、遮光膜１１と、マスクパターン１２と、アライメントマーク１３と、覗き窓１４とから成っている。

上記透明基材１０は、紫外線及び可視光を高効率で透過する透明なガラス基材であり、例えば石英ガラスから成る。上記透明基材１０の一方の面１０ａには、図３又は図４に示すように、遮光膜１１が形成されている。この遮光膜１１は、露光光を遮光するものであり、不透明な例えばクロム（Ｃｒ）の薄膜で形成されている。

上記遮光膜１１には、図２に示すように、例えば一列に並べて複数のマスクパターン１２が形成されている。この複数のマスクパターン１２は、対向して搬送されるカラーフィルタ基板７に露光光を照射可能とする所定形状の開口であり、図５に示すカラーフィルタ基板７上に形成されたブラックマトリクス１５のピクセル１６（基準パターン）上に転写されるものである。また、例えば上記ピクセル１６の縦横幅と略一致した矩形状とされ、上記ピクセル１６のピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。そして、図２に示すように、例えば中央近傍部に位置するマスクパターン１２ａの同図において下側縁部が基準位置Ｓ_１として予め設定されている。なお、図２においては、複数のマスクパターン１２を一列に並べて設けた場合について示しているが、マスクパターン１２の列は複数列であってもよい。

上記透明基材１０の他方の面１０ｂにて上記マスクパターン１２の形成領域に対応した領域（図２参照）には、図３に示すように、紫外線反射防止膜１７が形成されており、露光光に含まれる紫外線成分の透過効率を向上できるようになっている。

上記マスクパターン１２の列の側方には、図２に示すように、該マスクパターン１２の列の中心軸Ｘに平行で所定距離Ｌだけ離れた軸Ｙ上に中心軸を合致させてアライメントマーク１３が設けられている。このアライメントマーク１３は、上記マスクパターン１２に予め設定された基準位置Ｓ_１と上記カラーフィルタ基板７のピクセル１６に予め設定された基準位置Ｓ_２（図５参照）との位置合わせをすると共に、フォトマスク９の配置のずれ量を検出するためのものであり、上記軸Ｙに対して互いに異なる角度で交差する少なくとも二本の細線状パターンから構成されている。その具体的構成例は、同図に示すようにマスクパターン１２の列の中心軸Ｘに平行な軸Ｙに対して直交して伸びた第１の細線状パターンとしての二本の細線状パターン１８ａ，１８ｂと、該二本の細線状パターン１８の間に設けられ上記軸Ｙに対して45度の角度で傾斜した第２の細線状パターンとしての細線状パターン１８ｃとからなっている。そして、マスクパターン１２の列の中心軸Ｘに平行な軸Ｙに直交して伸びた二本の細線状パターン１８ａ，１８ｂのうち、例えば、同図において下側の細線状パターン１８ａ上にアライメント基準位置が予め設定されている。これにより、上記細線状パターン１８ａと上記カラーフィルタ基板７の基準位置Ｓ_２との間の距離が所定値となるようにフォトマスク９の位置を調整することにより、上記マスクパターン１２の基準位置Ｓ_１とカラーフィルタ基板７の基準位置Ｓ_２との位置合わせができる。なお、細線状パターン１８ｃの傾斜角度は、45度に限られない。また、アライメントマーク１３は、軸Ｙに直交する二本の細線状パターン１８ａ，１８ｂと、該二本の細線状パターン１８ａ，１８ｂ間に設けられ軸Ｙに対して傾斜した細線状パターン１８ｃとで構成したものに限られず、軸Ｙに対して直交する細線状パターンと傾斜した細線状パターンとを含んで構成したものであれば如何なるものであってもよい。ただし、以下の説明においては、アライメントマーク１３を上記三本の細線状パターン１８ａ〜１８ｃで構成した場合について述べる。

上記マスクパターン１２の列の側方には、図２に示すように、覗き窓１４が形成されている。この覗き窓１４は、対向して搬送される図５に示すカラーフィルタ基板７に形成されたピクセル１６を観察するためのものであり、後述する撮像手段４により例えば図５に示すように中央近傍部に位置するピクセル１６ａの搬送方向に平行して伸びた同図において下側縁部に予め設定された基準位置Ｓ_２を検出可能となっている。そして、図２に示すように、上記マスクパターン１２の列の中心軸Ｘに平行して一方の端部９ａ側から他方の端部９ｂ側に向かって伸びて矩形状に形成され、その内部に上記アライメントマーク１３を配設している。なお、覗く窓１４は、マスクパターン１２の列の中心軸Ｘに平行して中央部から一方の端部９ａに向かって伸びて矩形状に形成され、その外部に上記アライメントマーク１３を配設してもよい。

また、図４に示すように、透明基材１０の他方の面１０ｂにて上記覗き窓１４及びアライメントマーク１３の形成領域に対応した領域（図２参照）には、可視光を透過し紫外線を反射する波長選択性膜１９が形成され、露光光に含まれる紫外線成分が上記覗き窓１４及びアライメントマーク１３形成領域を通してカラーフィルタ基板７に照射され、カラーフィルタ基板７に塗布されたカラーレジストを露光するのを防止できるようになっている。

そして、上記フォトマスク９は、図１に示すように、上記遮光膜１１を形成した側を下にし、覗き窓１４をカラーフィルタ基板７の搬送方向手前側に位置させ、且つマスクパターン１２の列の中心軸Ｘが上記搬送方向（矢印Ａ方向）と略直交するようにしてマスクステージ２に保持される。

マスクステージ２の上方には、光源３が設けられている。この光源３は、フォトマスク９を介してカラーフィルタ基板７に照射する紫外線の露光光を放射するものであり、制御手段６によって制御されて点灯及び消灯するフラッシュランプである。なお、光源３から放射される露光光は、例えばコンデンサレンズ２０により平行光にされてフォトマスク９を照射するようになっている。

搬送手段１のステージ８の上方には、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、カラーフィルタ基板７に形成されたブラックマトリクス１５のピクセル１６とフォトマスク９に形成されたアライメントマーク１３とをハーフミラー２１を介してそれぞれ同一視野内に捕えて撮像するものであり、カラーフィルタ基板７の搬送方向と略直交する方向に一直線に並べて複数の受光素子２２（図９参照）を有するラインカメラである。その具体的構成例は、図１に示すように、複数の受光素子２２と、その前方に配設されてカラーフィルタ基板７に形成されたブラックマトリクス１５のピクセル１６やフォトマスク９に形成されたアライメントマーク１３をそれぞれ上記受光素子２２の受光面上に結像させる集光レンズ２３と、受光素子２２と集光レンズ２３との間に設けられた光学距離補正手段２４と、を備えている。

上記光学距離補正手段２４は、図６に示すように、受光素子２２とカラーフィルタ基板７との間の光学距離及び受光素子２２とフォトマスク９との間の光学距離を略合致させるものであり、空気の屈折率よりも大きい所定の屈折率を有する透明な部材、例えばガラスプレートから成っている。これにより、撮像手段４の光軸方向にずれて位置するカラーフィルタ基板７のピクセル１６とフォトマスク９のアライメントマーク１３とを同時にフォーカスさせて撮像することができる。

上記搬送手段１のステージ８の下方には、上記マスクステージ２と対向して照明手段５が設けられている。この照明手段５は、可視光からなる照明光を放射してカラーフィルタ基板７を裏面から照明し、撮像手段４によりカラーフィルタ基板７のピクセル１６とフォトマスク９のアライメントマーク１３とを撮像可能にするものであり、例えばハロゲンランプ等である。そして、照明手段５の照明光の放射方向前方には、図示省略の紫外線カットフィルタが設けられており、照明手段５から放射される可視光に含まれる紫外線によりカラーフィルタ基板７のカラーレジストが露光されるのを防止している。

上記搬送手段１、撮像手段４、マスクステージ２、及び光源３に電気的に結線して制御手段６が設けられている。この制御手段６は、撮像手段４により撮像された画像を処理し、フォトマスク９のアライメントマーク１３を構成する三本の細線状パターン１８ａ〜１８ｃの間隔を計測してフォトマスク９のカラーフィルタ基板７の搬送方向へのずれ量を算出し、露光光の照射タイミングを上記フォトマスク９のずれ量により補正制御するものであり、図７に示すように、搬送手段駆動コントローラ２５と、画像処理部２６と、マスクステージ駆動コントローラ２７と、光源駆動コントローラ２８と、照明手段駆動コントローラ２９と、演算部３０と、メモリ３１と、制御部３２と、を備えている。

上記搬送手段駆動コントローラ２５は、搬送手段１のステージ８を矢印Ａ方向に所定速度で移動させるものであり、搬送手段１に備えた速度センサーの出力をフィードバックして速度制御をするようになっている。

また、上記画像処理部２６は、撮像手段４により撮像された画像を２値化処理して一ライン分の画像データを順次出力するものである。

さらに、上記マスクステージ駆動コントローラ２７は、カラーフィルタ基板７のピクセル１６の基準位置Ｓ_２とフォトマスク９のアライメントマーク１３のアライメント基準位置（細線状パターン１８ａ）との間の距離が所定値となるようにマスクステージ２を変位させるものである。

さらにまた、上記光源駆動コントローラ２８は、光源３の点灯及び消灯を駆動制御するものである。そして、上記照明手段駆動コントローラ２９は、照明手段５の点灯及び消灯を駆動制御するものである。

また、上記演算部３０は、画像処理部２６からの画像データに基づいてフォトマスク９に設けられたアライメントマーク１３の三本の細線状パターン１８ａ〜１８ｃのうち隣り合う二つの細線状パターン１８ａ，１８ｃ及び１８ｂ，１８ｃ間隔を計測してその差を演算し、フォトマスク９の搬送方向へのずれ量を算出し、カラーフィルタ基板７に形成されたピクセル１６の搬送方向に先後して位置する二つの縁部１６ｂ，１６ｃの位置データを搬送手段１の位置センサーから入力して、該二つの縁部１６ｂ，１６ｃ間の中心位置を算出し、該ピクセル１６の中心位置が検出されてからマスクパターン１２の列の中心軸Ｘとアライメントマーク１３の中心軸Ｙとの間の距離Ｌに上記フォトマスク９のずれ量を加算等するものである。

さらに、上記メモリ３１は、図示省略の操作手段により入力される制御パラメータ、例えばカラーフィルタ基板７の搬送速度Ｖ、光源３の照射時間、光源３の出力値等や、マスクパターン１２の列の中心軸Ｘとアライメントマーク１３の中心軸Ｙとの間の距離Ｌ、カラーフィルタ基板７のピクセル１６の基準位置Ｓ_２とアライメントマーク１３の基準位置（細線状パターン１８ａ）との間の設定距離Ｄ、及び上記演算部３０で演算された結果等を一時的に保存するものである。
そして、上記制御部３２は、上記各構成要素が適切に駆動するように装置全体を統合して制御するものである。

次に、このように構成された露光装置の動作、及び該露光装置を使用して行なう露光方法について説明する。
先ず、フォトマスク９が遮光膜１１を形成した側を下にし、覗き窓１４をカラーフィルタ基板７の搬送方向（矢印Ａ方向）手前側に位置させ、且つマスクパターン１２の列の中心軸Ｘが上記搬送方向と略直交するようにしてマスクステージ２に保持される。

次に、所定のカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板７が搬送手段１のステージ８上の所定位置に載置される。そして、図示省略の露光開始スイッチが投入されると、露光装置が起動し、制御手段６の照明手段駆動コントローラ２９により照明手段５が点灯される。また、搬送手段駆動コントローラ２５が起動してステージ８が所定速度Ｖで図１に示す矢印Ａ方向への移動を開始し、カラーフィルタ基板７が同方向に搬送される。さらに、撮像手段４が起動し、フォトマスク９の覗き窓１４を通してカラーフィルタ基板７上の画像とフォトマスク９のアライメントマーク１３とが同時にフォーカスされて撮像され、制御手段６の画像処理部２６で２値化処理されて一ライン分の画像データが順次出力される。

ここで、制御手段６の演算部３０においては、先ず、撮像手段４により撮像された画像の画像データに基づいて、図８に示すようにフォトマスク９のアライメントマーク１３の三本の細線状パターン１８ａ〜１８ｃのうち隣り合う二つの細線状パターン１８ａ，１８ｃ及び１８ｂ，１８ｃの間隔Ｇ_１，Ｇ_２が計測される。具体的には、撮像手段４により撮像された画像の輝度変化により上記三本の細線状パターン１８ａ〜１８ｃのエッジを検出した後、各細線状パターンの中心位置が検出される。そして、隣り合う二つの細線状パターン１８ａ，１８ｃ及び１８ｂ，１８ｃの間隔Ｇ_１，Ｇ_２の差が演算され、フォトマスク９の搬送方向へのずれ量Ｇ＝（Ｇ_１−Ｇ_２）／２が算出される。このずれ量Ｇは、メモリ３１に一時的に保存される。

次に、撮像手段４により撮像された画像の画像データにより、図９に示すカラーフィルタ基板７のピクセル１６の搬送方向に先後して位置する二つの縁部１６ｂ，１６ｃのうち先頭側の縁部１６ｂが検出される。該ピクセル１６の搬送方向先頭側縁部１６ｂの検出は、上記撮像手段４の画像が暗から明に変化する瞬間をとらえることにより検出することができる。そして、上記ピクセル１６の搬送方向先頭側縁部１６ｂが検出されると、その位置データＰ_１が搬送手段１の位置センサーの出力により取得される。

さらに、撮像手段４の画像が明から暗に変化する瞬間をとらえて、図９に示すピクセル１６の搬送方向後尾側縁部１６ｃが検出されると、その位置データＰ_２が搬送手段１の位置センサーの出力により取得される。

次に、上記二つの位置データＰ_１，Ｐ_２を用いて、ピクセル１６の二つの縁部１６ｂ，１６ｃ間の中心位置Ｐ_０が演算部３０で（Ｐ_１＋Ｐ_２）／２を演算することによって算出される。そして、演算部３０において、このピクセル１６の中心位置Ｐ_０と、マスクパターン１２の列の中心軸Ｘ及びアライメントマーク１３の中心軸Ｙ間の距離Ｌと、フォトマスク９の搬送方向へのずれ量Ｇとに基づいて露光光の照射位置Ｐが、
Ｐ＝Ｋｓ×Ｐ_０＋Ｌ＋Ｋｅ×Ｇ…（１）
を演算することによって求められる。そして、この演算結果はメモリ３１に一時保存される。なお、式（１）において、Ｋｓ，Ｋｅは撮像手段４の分解能であり、Ｋｓはカラーフィルタ基板７の搬送方向の分解能を示し、Ｋｅは撮像手段４の隣接する受光素子２２間の分解能を示している。

同時に、撮像手段４により撮像された画像の輝度変化に基づいて、カラーフィルタ基板７のピクセル１６に予め設定された図９に示す基準位置Ｓ_２と、アライメントマーク１３に予め設定された基準位置（細線状パターン１８ａ）との間の距離Ｄ_１が演算部３０で計測される。

そして、マスクステージ駆動コントローラ２７において、上記計測された距離Ｄ_１がメモリ３１から読み出された所定値Ｄと比較され、図１０に示すように（Ｄ−Ｄ_１）＝０となるようにマスクステージ２がマスクステージ駆動コントローラ２７によって搬送方向と交差する方向に変位される。なお、図９に示すように、フォトマスク９がカラーフィルタ基板７に対して相対的に矢印Ｂ方向にずれているときには、図１０に示すようにフォトマスク９を矢印Ｃ方向に移動すればよい。

引き続きカラーフィルタ基板７は、図１に示す矢印Ａ方向に搬送される。このとき、光源駆動コントローラ２８においては、カラーフィルタ基板７が搬送される間、搬送手段１の位置センサーから常時出力されるカラーフィルタ基板７の位置データとメモリ３１から読み出された露光光照射位置Ｐのデータとが比較される。そして、両データが一致したとき、光源３を点灯駆動するトリガーが光源駆動コントローラ２８から光源３に出力され、光源３が所定時間だけ点灯される。これにより、光源３から所定時間だけ露光光が放射され、フォトマスク９のマスクパターン１２がカラーフィルタ基板７のピクセル１６上に露光される。

以後、カラーフィルタ基板７の搬送方向に沿って並ぶ各ピクセル１６の中心位置Ｐ_０が検出される毎に、上記式（１）を演算して露光光照射位置Ｐが算出される。そして、カラーフィルタ基板７が搬送されて、露光光照射位置Ｐに達する毎に光源３を点灯駆動するトリガーが光源駆動コントローラ２８から光源３に出力され、光源３が所定時間だけ点灯される。これにより、カラーフィルタ基板７の各ピクセル１６上にフォトマスク９のマスクパターン１２が露光される。

この場合、光源３を点灯駆動するトリガーが二つ置きに出力されるようにすれば、図５に斜線を付して示すように、カラーフィルタ基板７の複数のピクセル１６に対して二列置きに露光することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、カラーフィルタ基板７のピクセル１６の中心位置Ｐ_０の検出を基準にして露光タイミングを設定する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ピクセル１６の搬送方向先頭側縁部１６ｂの検出を基準にして露光タイミングを設定してもよい。

図１２は本発明の露光装置の第２の実施形態の概略構成を示す正面図である。上記第１の実施形態と異なるところは、図１３に示すように、フォトマスク９に例えば一列に並べて設けられた複数のマスクパターンの列の中心軸上にアライメントマーク１３を設けた点である。したがって、この第２の実施形態においては、撮像手段４によりフォトマスク９のアライメントマーク１３と、マスクパターン１２を通して観察されるカラーフィルタ基板７のピクセル１６とが同時に撮像される。

このように構成された第２の実施形態の露光装置によれば、先ず、撮像手段４によりアライメントマーク１３が撮像されて、図１３に示すようにフォトマスク９の矢印Ａ方向へのずれ量Ｇが算出される。次に、撮像手段４によりフォトマスク９のマスクパターン１２を通してカラーフィルタ基板７のピクセル１６の搬送方向先頭側縁部が検出されると、露光光の照射タイミングが演算される。例えば、ピクセル１６の搬送方向の幅をＷとすると、上記ピクセル１６の搬送方向先頭側縁部が検出されてカラーフィルタ基板７が（Ｗ／２＋Ｇ）だけ移動した時点で露光光を照射するように照射タイミングが設定され、同時刻に光源３が所定時間だけ点灯されて露光光が照射される。なお、ここでは、撮像手段４の分解能Ｋｓ，Ｋｅは考慮していないが、露光位置精度をより向上するためには、上記分解能を考慮して露光光の照射タイミングを演算するとよい。

また、同時に、撮像手段４によりフォトマスク９のマスクパターン１２を通して、カラーフィルタ基板７のピクセル１６に設定された基準位置Ｓ_２が検出され、上記第１の実施形態と同様に、基準位置Ｓ_２とアライメントマーク１３の細線状パターン１８ａとの距離が計測される。そして、この距離が予め設定された値と一致するようにフォトマスク９がカラーフィルタ基板７の搬送方向と略直交する方向に変位される。これにより、フォトマスク９のマスクパターン１２に設定された基準位置Ｓ_１とカラーフィルタ基板７のピクセル１６の基準位置Ｓ_２とが位置合わせされる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、フォトマスク９の基準位置Ｓ_１とカラーフィルタ基板７の基準位置Ｓ_２とのアライメントをとる場合について説明したが、例えば、フォトマスク９のマスクパターン１２の形状がカラーフィルタ基板７の搬送方向と略直交する方向に並んだ一列分のピクセル１６の長さに対応した長さのライン状である場合には、フォトマスク９とカラーフィルタ基板９とのアライメントはとらなくてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、露光光の照射及び停止の制御を光源の点灯及び消灯の制御により行なう場合について説明したが、本発明はこれに限られず、シャッターの開閉により露光光の照射及び停止の制御を行ってもよい。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、照明手段５を搬送手段１のステージ８の下方に設けて背面照明とした場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上記ステージ８の上方に設けて落射照明としてもよい。

また、以上の説明においては、フォトマスク９の覗き窓１４又はマスクパターン１２を通してカラーフィルタ基板７のピクセル１６を観察する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、例えば従来の露光装置にフォトマスク９の配置のずれ量Ｇを検出するための撮像手段を設け、カラーフィルタ基板７のピクセル１６を撮像する他の撮像手段をフォトマスク７の搬送方向手前側に設けてもよい。この場合、上記他の撮像手段でピクセル１６の搬送方向先頭側縁部１６ｂ又はピクセル１６の中心位置Ｐ_０を検出してから露光を実行するタイミングを、上記フォトマスク９の配置のずれ量Ｇにより補正して行なえばよい。

さらに、以上の説明においては、露光光を所定のタイミングで間欠照射する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、露光開始時における露光光の照射タイミングを上記フォトマスク９の配置のずれ量Ｇにより補正して行ってもよい。

そして、以上の説明においては、被露光体がカラーフィルタ基板７である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、被露光体は、所定の基準パターンがマトリクス状に設けられたものであれば如何なるものであってもよい。

本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概要図である。上記露光装置において使用されるフォトマスクの平面図である。上記フォトマスクのＸ−Ｘ線断面図である。上記フォトマスクのＹ−Ｙ線断面図である。上記露光装置において使用されるカラーフィルタ基板の平面図である。上記露光装置に備えられた撮像手段の光学距離補正を示す説明図である。上記露光装置の制御手段の概略構成を示すブロック図である。上記フォトマスクの配置のずれ量の算出原理を示す説明図である。上記フォトマスクとカラーフィルタ基板とのアライメント調整を説明する図であり、調整前の状態を示す平面図である。上記フォトマスクとカラーフィルタ基板とのアライメント調整を説明する図であり、調整後の状態を示す平面図である。上記露光装置における露光光の照射タイミングを説明する平面図である。本発明による露光装置の第２の実施形態の概略構成を示す正面図である。上記第２の実施形態の露光装置に適用されるフォトマスクの一構成例を示す平面図である。

符号の説明

１…搬送手段
２…マスクステージ
３…光源
４…撮像手段
６…制御手段
７…カラーフィルタ基板（被露光体）
９…フォトマスク
１２…マスクパターン
１４…覗き窓
１６…ピクセル（基準パターン）
１８ａ，１８ｂ…細線状パターン（第１の細線状パターン）
１８ｃ…細線状パターン（第２の細線状パターン）

Claims

表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送し、光源から前記被露光体にフォトマスクを介して所定のタイミングで露光光を照射し、前記フォトマスク上に前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に少なくとも一列に並べて設けられた複数のマスクパターンを露光する露光方法であって、
前記マスクパターンの列に対して前記被露光体の搬送方向手前側の位置にて、前記基準パターンを観察するために前記フォトマスクに設けられている覗き窓内、又は該覗き窓外に前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸上に中心軸を合致させて形成され、前記軸に対して互いに異なる角度で交差する第１及び第２の細線状パターンを含んで構成したアライメントマークを、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べた撮像手段により撮像する段階と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出する段階と、
前記フォトマスクのずれ量により前記露光光の照射タイミングを自動補正して露光光を照射する段階と、
を実行することを特徴とする露光方法。
表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送し、光源から前記被露光体にフォトマスクを介して所定のタイミングで露光光を照射し、前記フォトマスク上に前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に少なくとも一列に並べて設けられた複数のマスクパターンを露光する露光方法であって、
前記フォトマスクのマスクパターンの列の中心軸上又は該中心軸に平行な軸上に形成され、前記中心軸又は前記軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されたアライメントマークを、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べた撮像手段により撮像する段階と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出する段階と、
前記フォトマスクのずれ量により前記露光光の照射タイミングを自動補正して露光光を照射する段階と、
を実行することを特徴とする露光方法。
前記撮像手段は、前記被露光体上に設けられた基準パターン、及び前記アライメントマークを同一視野内に捕らえて同時にフォーカスさせて撮像することを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。
前記露光光を照射する段階は、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記被露光体に形成された基準パターンの搬送方向の先頭側に位置する縁部を検出し、該縁部が検出されてから、予め設定された値に前記フォトマスクのずれ量を加算補正した距離だけ前記被露光体が移動したタイミングで露光光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。
前記露光光を照射する段階の前に、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記被露光体上に設けられた基準パターンの前記搬送方向に平行して伸びた縁部と前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンのうち、いずれか一方の細線状パターン上に予め設定された基準位置との間の距離を演算して該距離が所定値となるように前記フォトマスクを前記被露光体に対して相対的に前記搬送方向と略直交する方向に変位することを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。
前記フォトマスクは、前記被露光体上に設けられた基準パターンを観察可能とする覗き窓を前記マスクパターンの列の側方に設け、前記アライメントマークを前記覗き窓内又は覗き窓外に形成し、前記覗き窓が前記被露光体の搬送方向手前側となるように前記被露光体に対して対向配置されることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
前記アライメントマークは、前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと、前記軸に対して所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されたことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
前記アライメントマークは、二本の前記第１の細線状パターン、及び該二本の第１の細線状パターンの間に設けられた一本の前記第２の細線状パターンを含で構成されたことを特徴とする請求項２又は７記載の露光方法。
表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の上方に配設され、少なくとも一列に並んだ複数のマスクパターンと、該マスクパターンの列の側方に設けられ、前記被露光体の前記基準パターンを観察するための覗き窓と、該覗き窓内又は覗き窓外にて前記マスクパターンの列の中心軸に平行な軸上に中心軸を合致させて形成され、前記軸に対して互いに異なる角度で交差する第１及び第２の細線状パターンを含んで構成したアライメントマークとを設けたフォトマスクを、前記マスクパターンの列の中心軸が前記被露光体の搬送方向に略直交すると共に前記覗き窓が前記マスクパターンの列に対して前記被露光体の搬送方向手前側となるようにして前記被露光体と近接対向させて保持するマスクステージと、
前記フォトマスクを介して前記被露光体に照射する露光光を放射する光源と、
前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に一直線に並べて複数の受光素子を有し、前記フォトマスクの前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出し、前記露光光の照射タイミングを前記フォトマスクのずれ量により補正制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
表面に基準パターンが設けられた被露光体を一方向に搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の上方に配設され、少なくとも一列に並んだ複数のマスクパターンと、該マスクパターンの列の中心軸上又は該中心軸に平行な軸上に形成され、前記中心軸又は前記軸に対して直交して伸びた第１の細線状パターンと所定の角度で傾斜した第２の細線状パターンとを含んで構成されたアライメントマークとを設けたフォトマスクを、前記マスクパターンの列の中心軸が前記被露光体の搬送方向に略直交するようにして被露光体と近接対向させて保持するマスクステージと、
前記フォトマスクを介して前記被露光体に照射する露光光を放射する光源と、
前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に一直線に並べて複数の受光素子を有し、前記フォトマスクの前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンの間隔を計測して前記フォトマスクの前記搬送方向へのずれ量を算出し、前記露光光の照射タイミングを前記フォトマスクのずれ量により補正制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記撮像手段は、前記被露光体上に設けられた基準パターン、及び前記アライメントマークを同一視野内に捕らえて同時にフォーカスさせて撮像することを特徴とする請求項９又は１０記載の露光装置。
前記制御手段は、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記被露光体に形成された基準パターンの搬送方向の先頭側に位置する縁部を検出し、該縁部が検出されてから、予め設定された値に前記フォトマスクのずれ量を加算補正した距離だけ前記被露光体が移動したタイミングで露光光が照射されるように制御することを特徴とする請求項９又は１０記載の露光装置。
前記マスクステージは、前記被露光体の搬送方向と略直交する方向に前記フォトマスクを変位可能に形成され、
前記制御手段は、前記撮像手段により撮像された前記基準パターン及び前記アライメントマークの画像に基づいて、前記基準パターンの前記搬送方向に平行して伸びた縁部と前記アライメントマークの前記第１及び第２の細線状パターンのうち、いずれか一方の細線状パターン上に予め設定された基準位置との間の距離を演算し、該距離が所定値となるように前記マスクステージを駆動制御して前記フォトマスクを前記搬送方向と交差する方向に変位させることを特徴とする請求項９又は１０記載の露光装置。
前記光源は、前記制御手段によって制御されて点灯及び消灯するフラッシュランプであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の露光装置。