JP2000267253A - 露光マスクの形成方法および液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス製のマスクを用いた露光技術にあって
は、ガラスの自重によりマスクがたわんでしまい、これ
によって、基板に転写されるパターンの距離が設計値か
らずれてしまうという問題点があった。 【解決手段】 露光マスク上のパターンを、予め当該露
光マスクの自重による伸び量を考慮して例えば基板中心
のような基準点からの距離が、伸びがないと仮定した場
合の距離よりも短くなるように形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを用いた露
光技術に関し、例えば液晶装置のパターン形成に利用し
て効果的な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶装置の製造プロセスにおいて
は、２枚のガラス基板を所定の微小間隔を保って周辺に
塗付した紫外線硬化樹脂もしくは熱硬化樹脂等を硬化さ
せて接合し、その空隙内に液晶を封入して液晶装置を製
造する技術が使用されている。

【０００３】例えば、アクティブマトリクス型液晶表示
装置のプロセスにおいては、ガラス基板上にマトリック
ス状の画素電極と画素電極に電圧を印加するスイッチン
グ素子（ＴＦＴ：Thin Film TransistorまたはＴＦＤ：
Thin Film Diode）素子を配設し、対向基板には前記画
素電極に対応してカラーフィルタ層および対向電極を形
成して接合して液晶装置としており、各画素電極とカラ
ーフィルタ層との位置がずれると表示画質が低下するた
め、各基板に形成されるパターン寸法の精度が高いこと
が要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶装置のプロ
セスにおいては、一般に、複数の液晶パネルの電極等の
パターンを１枚の大型ガラス基板に形成した後、素子側
基板とカラーフィルタ側基板とを接着剤で接合してから
個々の液晶パネルに切断している。なお、各基板への電
極等のパターンの形成は、素子側基板はパターンが複雑
であるとともに、より高精度なパターニングが求められ
るためステッパ装置を用いて１パネル毎に順次露光する
方法が採られる一方、カラーフィルタ側基板は比較的単
純なパターンであるため、石英ガラスや低膨張ガラス等
のガラス製のマスクを用いて複数のパネルパターンを含
む大型基板のまま露光する方法が採られることがある。

【０００５】しかしながら、上記のようにガラス製マス
クを用いた露光技術にあっては、ガラスの自重によりマ
スクが図５のようにたわんでしまい、これによって、基
板２０に転写されるパターンの距離が設計値からずれて
しまうという欠点があることを見い出した。具体的に
は、厚さが５ｍｍで一辺が４００〜５００ｍｍの矩形状
の石英ガラス基板では、中央部分が約２５μｍたわん
で、パターンの位置が最大で２μｍもずれてしまう。

【０００６】特に、上述したステッパによる素子側基板
への電極等のパターンの形成とガラス製マスクを用いた
カラーフィルタ側基板へのブラックマトリックスのパタ
ーン形成のようにパターンの形成方法が異なる場合に
は、カラーフィルタ側基板に形成されるパターンの方が
寸法誤差が大きくなるため、素子側基板のパターンとカ
ラーフィルタ側基板のパターンとの位置ずれが大きくな
る。

【０００７】しかも、ガラス製マスクの場合自重により
たわむとマスク上のパターンそのものの寸法も大きくな
ってしまうため、液晶装置では素子側基板のパターンと
カラーフィルタ側基板のパターンとの位置ずれが発生す
る。

【０００８】さらに、ガラス製マスクを用いたパターン
形成の場合には、マスクが自重でたわんだ場合、マスク
の周辺ほど傾きが大きくなる。つまり、基板上において
同一の面積のパターンであれば、投影面積は周辺ほど小
さくなる。上記マスクの伸び量とマスクのたわみに起因
する投影面積の変化量は、マスク上の位置によってそれ
ぞれ異なるため、実際に形成される露光パターンの寸法
誤差は上記伸び量と投影面積の変化量とが互いに影響し
あって複雑になる。

【０００９】この発明の目的は、マスクを用いた露光に
おいて寸法誤差の小さなパターン形成を行なえる露光マ
スクの形成方法を提供することにある。

【００１０】この発明の他の目的は、素子側基板のパタ
ーンとカラーフィルタ側基板のパターンとの位置ずれが
少なく、開口率の高い液晶装置の製造技術を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、自重によるたわみが無視できないほど大き
い場合に、露光マスク上のパターンを、予め当該露光マ
スクの自重による伸び量を考慮して例えばマスク基板の
中心のような基準点からの距離が、伸びがないと仮定し
た場合の距離よりも短くなるように形成するようにした
ものである。また、望ましくは、露光マスク上の各パタ
ーンは、マスクの伸び量を考慮してその分だけ寸法を小
さく形成しておく。

【００１２】なお、本発明は、上記マスク基板に、縦方
向および横方向にそれぞれ複数個の液晶装置のパターン
が配置された状態で形成される場合に特に有効である。
このような基板は比較的大型であり、大型であるほど用
いる露光マスクのサイズが大きくなってたわみ量も大き
くなるためである。

【００１３】さらに、本発明は、接合される２枚の基板
のうち一方の基板はステッパでパターン形成を行ない、
他方の基板は1枚のマスクでパターン形成を行なうよう
にした液晶装置の製造方法において、1枚の露光マスク
でパターンを形成する側の基板の露光マスク上のパター
ンを、マスクの伸び量を考慮して基準点からの距離が、
伸びがないと仮定した場合の距離よりも短くなるように
形成し、該露光マスクを用いてパターンを形成するよう
にした。

【００１４】前記した手段によれば、露光マスクが自重
でたわむとそれに応じてマスク上のパターンの位置が補
正されるため、基板上の所望の位置に所定のパターンを
精度よく形成させることができる。また、液晶装置のカ
ラーフィルタ側基板のブラックマトリックスのパターン
形成に適用した場合には、形成されるパターンの寸法精
度を高めることができるため、素子側基板の画素電極と
対向基板のブラックマトリックスやカラーフィルタ層と
の位置合わせ精度を高めることができ、その結果ブラッ
クマトリックスの幅を狭くすることができそれによって
開口率を向上させることができる。

【００１５】さらに、基準点を露光マスクの中心に設定
することにより、マスクの対称性を利用して各パターン
の補正量を決定することができるので、補正量の決定が
容易となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明を適用して好適な装置の一
例である液晶装置のカラーフィルタ側基板用の露光マス
クのパターンを示す。なお、図1には、紙面の大きさの
都合から縦３個×横３個計９個の液晶パネルのパターン
を１つのガラス基板上に形成する場合に使用される露光
マスクを示しているが、これに限定されるものではなく
もっと多くの液晶パネルのパターンを形成するようにし
てもよい。

【００１８】図１において、１０は石英ガラスなどから
なるマスク基板、１１ａ，１１ｂは本実施例を適用して
マスク基板１０の表面に形成されるクロム膜などからな
る遮光パターンである。このうち１１ａはブラックマト
リックス等液晶パネルの基板に必要なパターンを形成す
るための遮光パターン、１１ｂは基板接合の際に使用さ
れるアライメントマークを形成するための遮光パターン
である。１２ａ，１２ｂはたわみを考慮していない従来
の露光マスクで形成されていた遮光パターンである。ま
た、図１において、１３はマスク基板１０とガラス基板
とを位置合わせするのに用いるためマスク基板１０上に
形成されたアライメントマークである。

【００１９】この実施例では、図1に示されているよう
に、マスク基板１０上の各遮光パターン１１ａ，１１ｂ
は、予めマスクの伸び量を考慮して基板中心からの距離
が、伸びがない場合の遮光パターン１２ａ，１２ｂの基
板中心からの距離よりも短くなるように形成されてい
る。

【００２０】各遮光パターンの距離の補正量は、基板の
大きさや基板上での位置などに応じてそれぞれ決定され
る。また、実施例では、マスク基板１０の中心を基準点
として、そこから各パターンまでの距離をマスクの伸び
に応じて補正するようにしているが、マスク基板の四隅
のうちの１つあるいは４つの辺のうち１つの辺の中央点
をそれぞれ基準点として各パターンまでの距離をマスク
の伸びに応じて補正するようにしてもよい。

【００２１】具体的な補正量の決定の仕方は、予め補正
をしないマスクを用いて実験的にパターンを形成して各
パターンについて正規の位置からのずれ量を光学装置等
を用いて測定して、そのずれ量を補正量とする方法と、
計算によって求める方法とがある。いずれの方法におい
ても、マスクの中心を基準点とする場合にはマスク基板
上の遮光パターンは対称配置になるので、図２に示すよ
うにマスク基板を４分割した１つ領域にあるパターンに
ついてずれを測定あるいは計算を行なえばよく、他の３
つの領域にあるパターンの補正量はそれから自動的に決
定することができる。

【００２２】なお、予め補正をしない露光マスクを用い
て実験的にパターンを形成してずれ量を測定する場合に
おいても、新たに実験用の露光マスクを作成する必要は
なく、例えば既に作成されている他の製品の露光用のマ
スクの中から同一もしくは近似している大きさでパター
ンの数も同一もしくは近似しているものを使用してもよ
い。あるいはそのような露光マスクによって形成された
他の製品のパターンを測定することでずれ量を推定する
ことも可能である。

【００２３】図３には、本発明の第２の実施例を示す。
図1と同様に、１１ａ，１１ｂは本実施例を適用してマ
スク基板１０上に形成される遮光パターン、１２ａ，１
２ｂはたわみを考慮していない従来の露光マスクで形成
されていたパターンである。第1の実施例ではマスク上
のパターンを、予めマスクの伸び量を考慮して中心から
の距離が、伸びがない場合の距離よりも短くなるように
形成しているのに対し、この実施例では、上記距離の補
正に加え、マスクの伸び量を考慮して各パターンの大き
さすなわち寸法を予め小さく形成しておくようにしてい
る。

【００２４】次に、上記実施例の露光マスクを用いて液
晶装置のガラス基板にパターンを形成する場合のマスク
とガラス基板との位置合わせ方法を説明する。

【００２５】マスク基板１０には、図４（Ａ）に示すよ
うな矩形枠状のアライメントマークＡＭ１が、図１に示
すように対向する１対の辺にそれぞれ形成されている。
一方、ガラス基板には十字状のアライメントマークＡＭ
２が形成されている。まず、アライメントマークＡＭ１
の内側にアライメントマークＡＭ２が来るように、ガラ
ス基板を移動して大雑把な位置合わせを行なう。次に、
イメージセンサなどでアライメントマークＡＭ１とＡＭ
２からの反射光の光量を検出して、両方のアライメント
マークのずれの方向とずれの量を計算する。

【００２６】アライメントマークＡＭ１とＡＭ２は、マ
スクとガラス基板にそれぞれ２つずつ設けられているの
で、もう一方のアライメントマークに関しても上記と同
じようにしてマーク同士のずれの方向とずれの量を計算
によって求める。そして、これらのずれの方向と量か
ら、アライメントマークＡＭ１の中点Ｏ１とアライメン
トマークＡＭ２の中点Ｏ２とのずれを計算し、図４
（Ｂ）に示すように中点Ｏ１とＯ２が一致するように基
板を移動させて位置合わせを行う。

【００２７】あるいは、光学装置（カメラ等）により、
アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がそれぞれ視野の中
心が来るようにカメラもしくはテーブルを移動して各ア
ライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の座標を求め、次に、
その座標から各対のアライメントマークＡＭ１とＡＭ２
のそれぞれの中点Ｏ１とＯ２の座標を計算によって求め
る。そして、得られた中点Ｏ１とＯ２が一致するように
マスクとガラス基板との位置合わせを行なようにしても
よい。

【００２８】なお、図４は基板の横方向（Ｘ方向）の位
置合わせ方法を示しているが、同様にして基板の縦方向
（Ｙ方向）についても位置合わせを行なうことにより一
層精度の高い位置合わせが可能となる。

【００２９】以上、一例として液晶装置を構成するカラ
ーフィルタ側基板にブラックマトリックスのパターンを
形成する露光マスクを例にとって説明したが、ブラック
マトリックス以外にも例えばカラーフィルタ側基板の透
明電極のパターンを形成する場合にも適用することがで
きる。なお、カラーフィルタ側基板のカラーフィルタ層
は上記実施例と同様に露光マスクを用いて形成しても良
いが、ブラックマトリックスほど高い精度が要求されな
いので、マスクを使用しない印刷法等によって形成して
も良い。

【００３０】上記実施例の露光マスクを用いてブラック
マトリックス等が形成されたカラーフィルタ側基板は、
別途ステッパ等を用いて電極パターン等が形成された素
子側基板と接着剤により所定の間隔をおいて接合された
後に、各液晶装置の境界部分（スクライブ領域）に沿っ
て切断されてから液晶が封入される。

【００３１】その後、例えばＴＡＢ（Tape Automated B
onding：テープ自動化実装）方式にて駆動用ＩＣが実装
された駆動回路基板が、ＡＣＦ（Anisotropic Conducti
ve Film：異方性導電フィルム）を介して接続される。
また、 ＣＯＧ（Chip On Glass）方式により、駆動用Ｉ
Ｃが各基板の端子電極上に直接載置され実装される構造
であってもよい。そして、必要な電源回路や制御回路、
バックライトなどの照明装置を含んで液晶表示装置とし
て構成される。

【００３２】以上の説明では一例として液晶装置を構成
するカラーフィルタ側基板にパターンを形成する露光マ
スクを例にとって説明したが、本発明は、液晶装置のみ
でなく比較的大きな露光マスクを用いて基板上にパター
ンを形成する製造プロセスに広く利用することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光マスクが自重でたわむとそれに応じてマスク上のパ
ターンの位置が補正されるため、基板上の所望の位置に
所定のパターンを精度よく形成させることができるとい
う効果がある。また、本発明を液晶装置のカラーフィル
タ側のブラックマトリックスパターンの形成に適用する
ことによって寸法精度の高い液晶装置を得ることがで
き、その結果、開口率が高く表示画質の良好な液晶表示
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して好適な装置の一例である液晶
装置のカラーフィルタ側基板の露光マスクの第1の実施
例を示す平面図である。

【図２】本発明を適用して好適な装置の一例である液晶
装置のカラーフィルタ側基板の露光マスクの第２の実施
例を示す平面図である。

【図３】基準点をマスク中心に設定した場合における露
光マスクの各パターンの補正量の決定の仕方を説明する
ための平面図である。

【図４】露光マスクと該マスクによりパターンが形成さ
れる基板とを位置合わせする方法を示す説明図である。

【図５】従来の露光マスクによる基板へのパターン形成
の際の課題を示す断面説明図である。

【符号の説明】 １０ マスク基板 １１ａ，１１ｂ 遮光パターン １２ａ，１２ｂ 従来の露光マスクの遮光パターン ＡＭ１，ＡＭ２ アライメントマーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光マスク上のパターンを、当該露光マ
   スクの自重による伸び量を考慮して、基準点からの距離
   が、伸びがないと仮定した場合の距離よりも短くなるよ
   うに形成することを特徴とする露光マスクの形成方法。
2. 【請求項２】 上記基準点を露光マスクの中心に設定し
   たことを特徴とする請求項１に記載の露光マスクの形成
   方法。
3. 【請求項３】 上記露光マスク上の各パターンは、当該
   露光マスクの自重による伸び量を考慮してその分だけ寸
   法を小さく形成することを特徴とする請求項１または２
   に記載の露光マスクの形成方法。
4. 【請求項４】 接合される２枚の基板のうち一方の基板
   はステッパを用いて露光を行ない、他方の基板は露光マ
   スクを用いて露光を行なうようにした液晶装置の製造方
   法において、上記露光マスク上のパターンを、当該露光
   マスクの自重による伸び量を考慮して基準点からの距離
   が、伸びがないと仮定した場合の距離よりも短くなるよ
   うに形成し、該露光マスクを用いて露光を行なうように
   したことを特徴とする液晶装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記基準点を露光マスクの中心に設定し
   たことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 上記一方の基板は画素電極およびスイッ
   チング素子が形成される基板であり、上記他方の基板は
   カラーフィルタ層とブラックマトリックスと透明電極が
   形成される基板である場合において、少なくとも前記ブ
   ラックマトリックスのパターン形成に上記のように形成
   された露光マスクを用いるようにしたことを特徴とする
   請求項４または５に記載の液晶装置の製造方法。