JP2010262212A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板側のアライメントマークの配置に制約の少ない露光装置および露光方法を提供する。
【解決手段】アライメントカメラ３６によって撮像される、マスク側アライメントマーク８６はマスクの有効露光エリアの外側に設けられており、基板側アライメントマークは、マスクＭのパターンが露光転写される領域の外側に設けられたブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置及び露光方法に関する。

大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型の
フラットパネルディスプレイは、基板上にマスクのパターンを分割逐次露光方式で近接露光転写することで製造されている。この種の分割逐次露光方法としては、例えば、パネルと同寸のマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置する。そして、ワークステージをマスクに対してステップ移動させる毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射して、複数のマスクパターンを基板上に露光転写する。

また、他の露光方法として、マスクを細分化して、これらマスクを保持する複数のマスク保持部を千鳥状に配置し、基板を一方向に移動させながら露光を行うスキャン露光方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この露光方式では、基板に形成されるパターンに、ある程度繰り返される部位があることを前提として、これをつなぎ合わせることで大きなパターンを形成できることを利用したものである。この場合、マスクは、パネルに合わせて大きくする必要がなく、比較的安価なマスクを用いることができる。

これらの分割逐次露光方式やスキャン露光方式において、例えば、カラーフィルタ用基板に着色層を露光転写する際のアライメントは、マスクの露光エリアの外側に設けられたマスク側のアライメントマークとブラックマトリクスのパターン領域の外側に配置された基板側のアライメントマークとをアライメントカメラを用いて倣わせることで行われている。

特開２００７−１２１３４４号公報

ところで、基板側に設けられるアライメントマークは、パターン領域の外側に配置する必要があるため、露光装置の構成によってはアライメントマークの配置が著しく制限されてしまう。また、上述した複数のマスク保持部を有するマルチヘッドによるスキャン露光方式においても、スキャン方向により露光してはいけないアライメントマークの配置に大きな制約が生じる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板側アライメントマークの配置に制約が少ない露光装置および露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 基板を保持可能な基板保持部と、
マスクを保持可能なマスク保持部と、
露光用光を照射する照射部と、
前記基板と前記マスクとのアライメントを調整するため、前記マスクに設けられたマスク側アライメントマークと、前記基板に設けられた基板側アライメントマークとを検出するアライメント検出部と、
を備え、前記照射部からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する露光装置であって、
前記基板側アライメントマークは、下地パターンのピクセルを含むことを特徴とする露光装置。
（２） 前記マスク側アライメントマークは前記マスクの有効露光エリアの外側に設けられ、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される領域の外側に設けられた前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（３） 前記マスク側アライメントマークは前記マスクのパターンのピクセルであり、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（４） 前記マスク側アライメントマークは、前記マスクの有効露光エリアの内側に設けられ、使用するレジストの解像力以下の線の組み合わせであることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（５） 基板を保持可能な基板保持部と、マスクを保持可能なマスク保持部と、露光用光を照射する照射部と、前記基板と前記マスクとのアライメントを調整するため、前記マスクに設けられたマスク側アライメントマークと、前記基板に設けられた基板側アライメントマークとを検出するアライメント検出部と、を備える露光装置の露光方法であって、
前記アライメント検出部が前記マスク側アライメントマークと下地パターンのピクセル含む前記基板側アライメントマークを検出しながら、アライメントする工程と、
前記照射部からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
（６） 前記マスク側アライメントマークは前記マスクの有効露光エリアの外側に設けられ、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される領域の外側に設けられた前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする（５）に記載の露光方法。
（７） 前記マスク側アライメントマークは前記マスクのパターンのピクセルであり、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする（５）に記載の露光方法。
（８） 前記マスク側アライメントマークは、前記マスクの有効露光エリアの内側に設けられ、使用するレジストの解像力以下の線の組み合わせであることを特徴とする（５）に記載の露光方法。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、基板側アライメントマークは、下地パターンのピクセルを含むので、基板側アライメントマークの配置の制約を少なくすることができる。即ち、マスクのパターンが露光転写される領域の外側に基板側アライメントマークを設けることができない場合でも下地パターンのピクセルを基板側アライメントマークとして検出することができるので、基板側アライメントマークの配置が露光方法によって受ける制約を少なくできる。

本発明の第１実施形態である近接露光装置を、照射部を取り外した状態で示す平面図である。 図１における近接スキャン露光装置の正面図である。 第１実施形態に使用されるマスクパターンを示すマスクの平面図である。 アライメントカメラを用いて撮像が行われている状態を示す要部拡大断面図である。 アライメントカメラによって撮像された画像を示す図である。 （ａ）は、第１実施形態における露光方法の動作を説明するための平面図であり、（ｂ）は、ｉ番目及びｉ＋１番目の露光時における重なり代を説明するための図である。 第１実施形態の露光方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における露光動作の過程を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に使用される他のマスクパターンを示すマスクの平面図である。 図９のマスクを用いた場合のマスク保持部近傍の要部拡大断面図である。 第２実施形態における露光方法の動作説明図である。 本発明の第３実施形態である近接露光装置を、照射部を取り外した状態で示す平面図である。 図１２における近接露光装置の正面図である。 第３実施形態に使用されるマスクの平面図である。 第３実施形態における露光方法の動作説明図である。 第３実施形態の変形例における露光方法の動作説明図である。 本発明の第４実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１７に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 図１７の近接露光装置の照射部の構成を示す斜視図である。 図１７のアライメントカメラを用いて撮像が行われている状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係るアライメントマークを、アライメントカメラを用いて撮像が行われている状態を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明に係る露光装置及び露光方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
先ず、本実施形態の近接露光装置１の構成について概略説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の近接露光装置１は、基板（例えば、液晶ディスプレイ用基板としてのカラーフィルタ基板）Ｗを浮上させて支持すると共に、所定方向（図１のＸ方向）に搬送する基板搬送機構１０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図１のＹ方向）に沿って千鳥状に二列配置された複数（図１に示す実施形態において、左右それぞれ６個）のマスク保持部１１と、マスク保持部１１を駆動するマスク駆動部１２と、複数のマスク保持部１１の上部にそれぞれ配置されて露光用光を照射する複数の照射部１４（図２参照）と、スキャン露光装置１の各作動部分の動作を制御する制御部１５と、を主に備える。

基板搬送機構１０は、基板ＷをＸ方向に搬送する領域、即ち、複数のマスク保持部１１の下方領域、及びその下方領域からＸ方向両側に亘る領域に設けられた浮上ユニット１６と、基板ＷのＹ方向一側（図１において上辺）を保持してＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１７とを備える。浮上ユニット１６は、複数のフレーム１９上にそれぞれ設けられた排気のみ或いは排気と吸気を同時に行なう複数のエアパッド２０を備え、ポンプ（図示せず）やソレノイドバルブ（図示せず）を介してエアパッド２０からエアを排気或いは、吸排気する。基板駆動ユニット１７は、図１に示すように、モータ２３、ボールねじ２４、及びナット（図示せず）からなるＸ方向搬送機構であるボールねじ機構２５によって、ガイドレール２６に沿って移動基台５２をＸ方向に搬送する。移動基台５２上には一対のＹ方向搬送機構５４が設けられ、このＹ方向搬送機構５４によって基板保持部である吸着パッド５６がＹ方向に往復搬送される。吸着パッド５６は、浮上ユニット１６によって浮上、支持された基板Ｗの一端を保持する。また、一対のＹ方向搬送機構５４は、互いに独立に駆動することで、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な法線回りのθ方向に揺動可能とする。

なお、図２に示すように、複数のフレーム１９は、地面にレベルブロック１８を介して設置された装置ベース２７上に他のレベルブロック２８を介して配置されている。また、基板Ｗは、ボールねじ機構２５の代わりに、リニアサーボアクチュエータによって搬送されてもよい。

マスク駆動部１２は、フレーム（図示せず）に取り付けられ、マスク保持部１１をＸ方向に沿って駆動するＸ方向駆動部３１と、Ｘ方向駆動部３１の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＹ方向に沿って駆動するＹ方向駆動部３２と、Ｙ方向駆動部３２の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をθ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の法線回り）に回
転駆動するθ方向駆動部３３と、θ方向駆動部３３の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＺ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の鉛直方向）に駆動するＺ方向駆動部３４と、を有する。これにより、Ｚ方向駆動部３４の先端に取り付けられたマスク保持部１１は、マスク駆動部１２によってＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動可能である。なお、Ｘ，Ｙ，θ，Ｚ
方向駆動部３１，３２，３３，３４の配置の順序は、適宜変更可能である。なお、本実施形態では、マスク駆動部１２は、後述するラインカメラ３５やアライメントカメラ３６によって撮像された基板ＷのパターンとマスクＭのマークに基づいて、マスクＭと基板Ｗとの相対的なズレを補正する補正手段を構成する。

また、図１に示すように、Ｙ方向に沿ってそれぞれ直線状に配置された上流側及び下流側の各マスク保持部１１ａ，１１ｂ間には、各マスク保持部１１のマスクＭを同時に交換可能なマスクチェンジャ２が配設されている。マスクチェンジャ２により搬送される使用済み或いは未使用のマスクＭは、マスクストッカ３，４との間でマスクローダー５により受け渡しが行なわれる。なお、マスクストッカ３とマスクチェンジャ２とで受け渡しが行なわれる間にマスクプリアライメント機構（図示せず）によってマスクＭのプリアライメントが行なわれる。

図２に示すように、マスク保持部１１の上部に配置される照射部１４は、紫外線を含んだ露光用光ＥＬを放射する光源４１と、光源４１から照射された光を集光する凹面鏡４２と、この凹面鏡４２の焦点近傍に光路方向に移動可能な機構を有するオプチカルインテグレータ４３と、光路の向きを変えるための平面ミラー４５及び球面ミラー４６と、この平面ミラー４５とオプチカルインテグレータ４３との間に配置された照射光路を開閉制御するシャッター４４と、を備える。なお、本実施形態の光源４１としては、超高圧水銀ランプであってもよいし、ＹＡＧフラッシュレーザ光源であってもよい。

マスク保持部１１に保持されるマスクＭは、図３に示すように、露光用光ＥＬが照射される有効露光エリアＡ内に形成された複数のピクセルＰｍからなるマスクパターン８５と、有効露光エリアＡの外側（本実施形態では、Ｙ方向両側）に設けられたマスク側アライメントマーク８６と、有効露光エリアＡの外側の搬送方向上流側で、ラインカメラ用マーク８７を持った長尺状の窓部８８と、が設けられる。

マスク保持部１１の下方に配置されたフレーム１９には、基板ＷとマスクＭの相対位置を検知するラインカメラ３５及びアライメント検出部であるアライメントカメラ３６（図４参照。）が、複数のマスク保持部１１ごとに配置されている。

ラインカメラ３５としては、公知の構成のものが適用され、搬送される基板Ｗに予め形成されたパターン（本実施形態では、ブラックマトリクスの基準線）と、各窓部８７のマーク８８とを、それぞれ同一視野に捕らえて撮像するものであり、光を受光する多数の受光素子を一直線上に並べて備えた受光面としてのラインＣＣＤと、基板Ｗの基準線やマークをラインＣＣＤ上に結増させる集光レンズ等を備える。

アライメントカメラ３６も、公知の反射型のものや透過型のもの（本実施形態では反射型）が適用され、マスクＭに設けられたマスク側アライメントマーク８６と、図６に示す基板Ｗに設けられた基板側アライメントマーク８９，Ｐｗとを同一視野に捕らえて撮像する。具体的に、反射型のアライメントカメラ３６は、マスク側及び基板側アライメントマーク８６，８９，Ｐｗに向けて撮像用の光を照射し、基板側アライメントマーク８９，Ｐｗの開口を通過した光は、マスク側アライメントマーク８６のガラスが露出する部分で透過され、クロムが形成されている部分で反射されることで、該反射光を検出する（図５参照。）。なお、基板ＷのマスクＭとの対向面側に塗布されているレジストｒは、露光前及び露光後において光透過性を有するものである。

また、基板側アライメントマークは、ブラックマトリクスＢＭの外側に形成されたアライメントマーク８９の他、マスクＭのパターン８５が露光転写される領域の外側に設けられたブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗを使用する。なお、基板側アライメントマーク８９もピクセルＰｗと同一形状としている。

また、図６に示すように、上流側マスク保持部１１ａと下流側マスク保持部１１ｂのＸ方向におけるヘッド間距離Ｌは、マスクＭの有効露光エリアＡのＸ方向幅Ｄと、ｉ番目とｉ＋１番目の露光時のＸ方向における重なり代ａ（図６（ｂ）参照。）を考慮して、Ｌ＝ステップ距離×ｎ＝（Ｄ−ａ）×ｎ（ただし、ｎは整数である。）に設定される。

また、マスクＭの有効露光エリアＡのＸ方向幅Ｄは、基板Ｗから製造されるパネルのＸ方向幅Ｌｗを考慮して、Ｌｗ＝（Ｄ−ａ）×ｎ´＋ａ（ただし、ｎ´は整数である。）を満たすように設定することで、最適な露光回数で一つのパネルが露光される。

次に、このような近接露光装置１を用いて、下地パターンであるブラックマトリクスＢＭが形成された基板Ｗに着色層Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかを露光転写する方法について図６〜図８を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、一つのパネルを１２の被露光部に分けて、上流側の２つのマスクＭ及び下流側の１つのマスクＭがそれぞれ４回ずつ露光するものとする。

まず、照射部１４の光源４１を点灯してシャッター４４を閉じた状態で、浮上ユニット１６のエアパッド２０の空気流によって基板Ｗを浮上させて保持し、基板Ｗの一端を基板駆動ユニット１７で吸着してＸ方向に搬送する（ステップＳ１）。そして、図８（ａ）に示すように、基板Ｗがステップ移動開始位置に到着すると（ステップＳ２）、基板Ｗのステップ移動を開始する（ステップＳ３）。この際、移動する基板Ｗが上流側のマスク保持部１１ａの下方に入り込むと、各ラインカメラ３５は、ブラックマトリクスの基準線と、マスクＭのマーク５２ａとを撮像し（ステップＳ４）、撮像によって得られた画像を処理してＹ方向の位置ズレ量を観測する（ステップＳ５）。そして、この位置ズレ量のデータに基づいてマスク駆動部１２を駆動し、マスク保持部１１を基板Ｗのブラックマトリクスに倣わせ、マスクＭと基板Ｗとのズレを補正してマスクＭと基板Ｗとを位置合わせする（ステップＳ６）。さらに、この位置合わせを行ないながら、図８（ｂ）に示すように、基板Ｗの先頭の被露光部Ｗ_１ａ，Ｗ_１ｃがマスクＭのパターン８５の下方位置まで移動させる（ステップＳ７）。

また、ステップ移動をしている間に、基板Ｗの基板側アライメントマーク８９、或いはアライメントマークとしてのピクセルＰｗをマスク側アライメントマーク８６とともにアライメントカメラ３６で撮像し（ステップＳ８）、同じく撮像によって得られた画像を処理してＸ，Ｙ，θ方向の位置ズレ量を観測する（ステップＳ９）。そして、この位置ズレ量のデータに基づいて、マスク駆動部１２を駆動し、マスク保持部１１を基板ＷのブラックマトリクスＢＭに倣わせ、マスクＭと基板Ｗとのズレを補正して位置合わせを行う（ステップＳ１０）。そして、この位置合わせの終了後に、基板Ｗのステップ移動を停止させる（ステップＳ１１）。

そして、基板Ｗが位置合わせされて停止し、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップが数１０μｍ〜数１００μｍに保たれる。この状態で、照射部１４のシャッター４４を開制御し（ステップＳ１２）、照射部１４からの露光用光ＥＬがマスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭのパターン８５が先頭の被露光部Ｗ_１ａ，Ｗ_１ｃにおいて、基板Ｗに塗布されたカラーレジストに転写される（ステップＳ１３）。そして、所定の光量分だけ露光転写が行なわれると、シャッター４４が閉制御される（ステップＳ１４）。

これにより、先頭の被露光部Ｗ_１ａ，Ｗ_１ｃの露光転写が完了すると、上記と同様に、次に露光転写が行なわれる後続の被露光部Ｗ_２ａ，Ｗ_２ｃがマスクＭのパターン８５の下方位置にくるまでＸ方向幅Ｄだけ基板Ｗをステップ移動させ、この移動の間に位置合わせが行なわれる。そして、シャッター４４を開閉制御することで、後続の被露光部Ｗ_２ａ，Ｗ_２ｃに露光用光ＥＬを所定の光量分だけ基板Ｗに照射し、露光転写が行なわれる（図８（ｃ）参照。）。

さらに、上流側のマスクＭによって露光された転写パターン８３間に存在する未露光部は、下流側のマスクＭによって露光転写される被露光部Ｗ_３ｂとなる。ここで、ヘッド間距離Ｌがステップ距離の整数倍に設定されているので、下流側のマスクＭで露光される被露光部Ｗ_３ｂのＸ方向位置と上流側のマスクＭで露光される被露光部Ｗ_１ａ，Ｗ_１ｃのＸ方向位置が一致して露光される。

このため、ステップ移動動作が行われる際には、上流側及び下流側のマスク駆動部１２にてマスクＭの位置合わせが行なわれ、ステップ移動が停止した際に、上流側のマスクＭと下流側のマスクＭで被露光部Ｗ_３ａ，Ｗ_３ｂ，Ｗ_３ｃの露光転写が行なわれる（図８（ｄ）参照）。

このような露光が基板Ｗ全体に対して行なわれたかどうかをステップＳ１１にて判断し、位置合わせを行ないながらのステップ移動動作と、露光動作とが基板Ｗ全体を露光するまで繰り返し行われる（図８（ｅ）参照。）。また、上流側のマスクＭにより被露光部Ｗ_４ａ，Ｗ_４ｃが露光された後は、下流側のマスクＭのみにより被露光部Ｗ_５ｂ，Ｗ_６ｂが順次露光される（図８（ｆ）、（ｇ）参照。）。これにより、基板Ｗの被露光領域全体に亘って両方の動作を繰り返すことで、いずれかの着色層が基板全体に露光転写される。なお、下流側のマスクＭが被露光部Ｗ_５ｂ，Ｗ_６ｂを露光している間、上流側のマスクＭは、Ｘ方向の隣のパネルの露光を開始してもよい。

さらに、このような露光動作は、各色Ｒ，Ｇ，Ｂに対して同様に行なわれる。なお、残りの色の露光転写を行なう際には、基板ＷのＹ方向の位置をずらして搬送すれば、同一のマスクＭを用いることができる。

以上説明したように、本実施形態の近接露光装置１及び近接露光方法によれば、基板側アライメントマークは、ブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗを含むので、基板側アライメントマークの配置の制約を少なくすることができる。即ち、マスクパターン８５が露光転写されるブラックマトリクスＢＭの外側に、他のマスクのマスクパターンによって露光転写されるブラックマトリクスＢＭがあるため基板側アライメントマークを設けることができない場合であっても、ブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗをそのまま基板側アライメントマークとして検出するようにしたので、基板側アライメントマークの配置がマルチヘッドによって受ける制約を少なくできる。

また、本実施形態では、制御部１５の制御により、基板Ｗを移動させて、基板Ｗの被露光部を各マスクＭのパターン８５の下方位置で停止させるステップ移動と、各ステップ移動において停止した基板Ｗに対して複数のマスクＭを介して露光用光ＥＬを照射し、基板Ｗに各マスクＭのパターン８５を露光する露光動作とを繰り返すようにし、また、ヘッド間距離Ｌがステップ距離の整数倍に設定されているので、下流側のマスクＭで露光される被露光部のＸ方向位置と上流側のマスクＭで露光される被露光部のＸ方向位置とを一致させることができる。これにより、シャッター制御の軽減や露光回数の削減が図られる。

さらに、マスクＭの有効露光エリアＡのＸ方向幅Ｄは、基板Ｗから製造されるパネルのＸ方向幅Ｌｗを考慮して、Ｌｗ＝（Ｄ−ａ）×ｎ´＋ａ（ただし、ｎ´は整数である。）を満たすように設定することで、マスクＭのＸ方向幅ＤにＸ方向の幅が満たない被露光部を別途露光する工程が不要となり、細分化された比較的安価なマスクを用いて、最適な露光回数で一つのパネルを露光することができる。

加えて、本実施形態のようなステップ移動と露光動作を繰り返す露光方法では、図３に示すようなストライプパターンに限らず、任意な繰り返しパターンを露光することができる。例えば、スキャン露光装置では、ストライプパターン以外の繰り返しパターンを露光する場合には、光源としてＹＡＧフラッシュレーザを使用する必要があり、基板サイズが大きくなると光源の数も増加し、装置のコストが嵩むという問題があった。

しかしながら、本実施形態の露光方法では、光源はＹＡＧフラッシュレーザ光源に限らず、比較的安価な水銀ランプを、シャッター４４とともに用いることで、任意な繰り返しパターンが露光される。加えて、カラーフィルタに使用される感光剤であるフォトレジストも、水銀ランプを露光した場合に最適となる通常のものを適用することができ、ＹＡＧフラッシュレーザ光源を使用する場合に必要なフォトレジストの調整を行なう必要がない。

なお、本実施形態のマスク側アライメントマーク８６は有効露光エリアのＹ方向両側に一つずつ、基板側アライメントマークとしてのピクセルＰｗの内側に撮像されるように形成されているが、マスク側アライメントマーク８６の形状や数は任意であり、例えば、有効露光エリアのＹ方向両側に、ブラックマトリクスＢＭの複数のピクセルＰｗに対応する複数のマスク側アライメントマーク８６がそれぞれ設けられてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

図９に示すように、マスクＭは、繰り返しのマスクパターン８５を露光する有効露光エリアＡに加えて、非繰り返しのマスクパターン９０を露光する他の有効露光エリアＢを備えている。また、本実施形態の近接露光装置１ａは、第１実施形態の構成に加え、図１０に示すように、マスクＭの上方に、各有効露光エリアＡ，Ｂをそれぞれ遮蔽可能なシャッター９１，９２が移動可能に配置されている。

この実施形態は、基板Ｗの一枚のパネルに繰り返しパターンと非繰り返しパターンを露光するもので、制御部１５の制御により、繰り返しパターンを露光する際には、他の有効露光エリアＢをシャッター９２で遮光して、有効露光エリアＡのスキャン露光を行い、非繰り返しパターンを露光する際には、有効露光エリアＢをシャッター９１で遮蔽して、他の有効露光エリアＢのステップ露光を行うようにしている。

このため、スキャン露光中のアライメントは、ラインカメラ３５によって行われ、ステップ露光中のアライメントは、ラインカメラ３５とアライメントカメラ３６によって行われる。この場合にも、アライメントカメラ３６によって検出される基板側アライメントマークとして、ブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗを使用することができる。
なお、本実施形態では、有効露光エリアＡを露光する際にはスキャン露光が行われるため、上述したように、繰り返しパターンがストライプパターン以外の場合には、光源としてＹＡＧフラッシュレーザ光源が使用される。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図１２〜図１６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

第３実施形態の近接露光装置１ｂでは、図１２に示すように、マスク保持部１１は、上流側のマスク保持部１１ａのみから構成される。また、ラインカメラ３５は、図１０に示すように、Ｘ方向に沿って配置された移動案内軸３６に案内されてＸ方向に移動可能であり、制御部１５からの指令に基づいて作動する駆動装置（図示せず）によって駆動されて、マスクＭのパターン８５に対して基板Ｗの搬送方向上流側と下流側に移動可能である。なお、ラインカメラ３５を移動させる構成の代わりに、各マスク保持部１１に一対のラインカメラが設けられてもよい。

本実施形態のマスクＭは、２種類のパターン８５、９３と、これらパターン８５，９３の上流側及び下流側にマーク８８，９５を持った長尺状の窓部８７，９４と、を備える（図１４参照）。２種類のマスクパターン８５、９３は、互いのマトリクス数が異なる第１実施形態と同形状のパターンであり、マスク駆動部１２によってマスク保持部１１を移動させることにより、いずれか一方のマスクパターン８５、９３が、照射部１４からの露光用光ＥＬの照射領域内に配置されることで切り替えられる。即ち、露光に際しては、２種類のマスクパターン８５、９３が切り替えられて、いずれか一方のマスクパターン８５、９３が有効となって基板Ｗに露光転写される。また、各マスクパターン８５，９３の有効露光エリアの外側には、マスク側アライメントマーク８６が設けられている。

このような近接露光装置１ｂでは、第１実施形態と同様に、ステップ移動動作と露光動作を繰り返し行いながら、基板Ｗ全体が複数のマスク保持部１１を通過することで、基板Ｗには、図１５（ａ）に示すように、Ｙ方向に所定の間隔ずつ離れた複数の第１の転写パターン９６が形成される。

次に、図１５（ｂ）に示すように、第１の転写パターン形成後、基板駆動ユニット１７のＹ方向搬送機構５４によって、基板Ｗを保持する吸着パッド５６をマスク保持部１１に対して所定の距離だけ移動させる。具体的に、各マスクパターン８５，９３のＹ方向における中心位置が一致している本実施形態においては、所定の距離Ｌは、隣接するマスクＭのマスクパターン８５，９３のＹ方向における中心間距離Ｄの略１／２である。

さらに、マスクパターン９３が照射部１３からの露光用光の照射領域内に位置するように、マスク駆動部１２によってマスク保持部１１を移動させ、有効なマスクパターンをマスクパターン８５からマスクパターン９３に切り替える。

そして、ラインカメラ３５をパターン８５に対して下流側に位置させた状態で、基板駆動ユニット１７のＸ方向搬送機構２５は基板Ｗの搬送方向をＸ方向と逆方向に切り替えて、基板Ｗを、Ｘ方向と逆方向に搬送する。そして、第１実施形態と同様に、ステップ移動動作と露光動作を繰り返し行い、基板Ｗ全体が複数のマスク保持部１１を通過することで、第１の転写パターン８３間の未露光部にマスクパターン９３を露光転写して第２の転写パターン９７を形成する（図１３（ｃ）参照）。このとき、第２の転写パターン９７の幅は、未露光部の幅より僅かに大きいので、第１の転写パターン９６と第２の転写パターン９７には、重ね合わせ部が形成されて、基板Ｗの全面にマスクパターン８５，９３が露光転写される。

従って、マスクＭ、マスク保持部１１、照射部１４の数を削減した第３実施形態においても、基板Ｗ全体を露光することができ、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、この実施形態においても、アライメントカメラ３６がマスクＭに設けられたマスク側アライメントマーク８６と、基板Ｗに設けられた基板側アライメントマーク８９，Ｐｗとを同一視野に捕らえて撮像しながら、アライメント調整が行われる。

なお、第３実施形態の変形例として、近接露光装置１ｂは、移動軸や一対のラインカメラを設けずに、単一のラインカメラ３５をパターン８５の上流側に固定するようにしてもよい。

この場合、図１６（ａ）に示すように、第３実施形態と同様、ステップ移動動作と露光動作を繰り返し行いながら、基板Ｗ全体が複数のマスク保持部１１を通過することで、基板Ｗには、Ｙ方向に所定の間隔ずつ離れた複数の第１の転写パターン８３が形成される。

次に、図１６（ｂ）に示すように、第１の転写パターン８３が形成された基板Ｗは、基板駆動ユニット１７のＸ方向搬送機構２５とＹ方向搬送機構５４の両方の駆動により、基板駆動ユニット１７の基板Ｗを保持する吸着パッド５６をマスク保持部１１に対してＹ方
向に所定の距離Ｌだけ移動させつつ、Ｘ方向と逆方向に移動させる。また、この間に、有効なマスクパターンがパターン８５からマスクパターン９３に切り替えられる。

その後、図１６（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様に、基板ＷをＸ方向に搬送し、ステップ移動動作と露光動作を繰り返し行い、基板Ｗ全体が複数のマスク保持部１１を通過することで、第１の転写パターン８３間の未露光部にマスクパターン９３を露光転写して第２の転写パターン９７を形成し、基板Ｗには、全面にマスクパターン８５，９３が露光転写される。

従って、撮像手段の数を削減したこの変形例においても、基板Ｗ全体を露光することができ、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図１７〜図２０を参照して説明する。

図１７は、大型の基板上にマスクのパターンを分割して近接露光するステップ式近接露光装置１ｃを示すものであり、パターンを有するマスクＭをｘ、ｙ、θ方向に移動可能に保持するマスクステージ１１０と、被露光材としてのガラス基板Ｗをｘ、ｙ、ｚ方向に移動可能に保持する基板ステージ１２０と、露光用光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照射部１４０と、とから主に構成されている。

マスクステージ１１０は、中央部に矩形形状の開口１１１ａが形成されるマスクステージベース１１１と、マスクステージベース１１１の開口１１１ａにｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動可能に装着され、マスクＭを保持可能なマスク保持部であるマスク保持枠１１２と、マスクステージベース１１１の上面に設けられ、マスク保持枠１１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させるマスク駆動部であるマスク位置調整機構１１３とを備える。

マスクステージベース１１１は、基板ステージ側の装置ベース１５０上に立設される複数の支柱１５１に支持されており、マスクステージベース１１１と支柱１５１との間に設けられたｚ軸粗動機構１５２（図１８参照）によりマスクステージベース１１１は装置ベース１５０に対して昇降可能である。

マスク保持枠１１２には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための図示しない複数の吸引ノズルが下面に開設されており、図示しない真空吸着機構によってマスクＭを着脱自在に保持する。

マスク位置調整機構１１３は、マスク保持枠１１２を駆動する各種シリンダ１１３ｘ、１１３ｘ、１１３ｙ等のアクチュエータと、マスクステージベース１１１とマスク保持枠１１２との間に設けられた図示しないガイド機構等により、マスク保持枠１１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させる。

また、マスクステージ１１０は、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の所定のギャップを測定するギャップ検出手段である複数のギャップセンサ１１７（本実施形態では、８個）と、後述するマスク側アライメントマークとしてのピクセルＰｍと後述する基板側アライメントマークとしてのピクセルＰｗとを撮像して、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出する複数のアライメントカメラ１１８（本実施形態では、４個）と、マスクＭを必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ１１９と、をさらに備える。なお、ギャップセンサ１１７とアライメントカメラ１１８は、マスク保持枠１１２の辺部に沿って駆動可能に配置されてもよい。また、図では、マスキングアパーチャ１１９は、開口１１１ａのｘ方向の両端部のみ示されているが、ｙ方向の両端部にも設けられている。

基板ステージ１２０は、基板Ｗを保持可能な基板保持部１２１と、基板保持部１２１を装置ベース１５０に対してｘ、ｙ、ｚ方向に移動する基板移動機構１２２と、を備える。 基板保持部１２１は、上面に基板Ｗを吸引するための図示しない複数の吸引ノズルが開設されており、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板移動機構１２２は、基板保持部１２１の下方に、ｙ軸テーブル１２３、ｙ軸送り機構１２４、ｘ軸テーブル１２５、ｘ軸送り機構１２６、及びｚ−チルト調整機構１２７を備える。

ｙ軸送り機構１２４は、図１８に示すように、リニアガイド１２８と送り駆動機構１２９とを備えて構成され、ｙ軸テーブル１２３の裏面に取り付けられたスライダ１３０が、転動体（図示せず）を介して装置ベース１５０上に延びる２本の案内レール１３１に跨架されると共に、モータ１３２とボールねじ装置１３３とによってｙ軸テーブル１２３を案内レール１３１に沿って駆動する。

なお、ｘ軸送り機構１２６もｙ軸送り機構１２４と同様の構成を有し、ｘ軸テーブル１２５をｙ軸テーブル１２３に対してｘ方向に駆動する。また、ｚ−チルト調整機構１２７は、くさび状の移動体１３４，１３５と送り駆動機構１３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をｘ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構１２９，１３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、ｚ-チルト調整機構１２７の設置数は任意である。

これにより、基板移動機構１２２は、基板保持部１２１をｘ方向及びｙ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを微調整するように、基板保持部１２１をｚ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部１２１のｘ方向側部とｙ方向側部にはそれぞれバーミラー１６１，１６２が取り付けられ、また、装置ベース１５０のｙ方向端部とｘ方向端部には、計３台のレーザー干渉計１６３，１６４，１６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計１６３，１６４，１６５からレーザー光をバーミラー１６１，１６２に照射し、バーミラー１６１，１６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー１６１，１６２により反射されたレーザー光との干渉を測定し、基板ステージの位置を検出する。

照射部１４０は、図１９に示すように、紫外線照射用の光源である例えば超高圧水銀ランプ１４１と、この超高圧水銀ランプ１４１から照射された光を集光する凹面鏡１４２と、光路の向きを変えるための平面ミラー１４３と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター１４４と、露光制御用シャッターユニット１４４の下流側に配置され、凹面鏡１４２で集光された光を照射領域においてできるだけ均一な照度分布となるようにして出射するオプチカルインテグレータ１４５と、超高圧水銀ランプ１４１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー１４７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー１４６と、を備える。

そして、露光時にその露光制御用シャッターユニット１４４が開制御されると、高圧水銀ランプ１４１から照射された光が、オプチカルインテグレータ１４５、コリメーションミラー１４７、平面ミラー１４６を介して、マスクステージ１１０に保持されるマスクＭ、ひいては基板ステージ１２０に保持される基板Ｗの表面に露光用光として照射され、マスクＭのパターンが基板Ｗ上に露光転写される。

ここで、本実施形態では、露光転写前にアライメントを行う際に、アライメントカメラ１１８を有効露光エリア内に移動させる、そして、アライメントカメラ１１８は、照明部材１１８ａからの撮像用光を照射した状態で、マスクパターンのピクセルＰｍをマスク側アライメントマークとして、有効露光エリア内のブラックマトリクスのピクセルＰｗを基板側アライメントマークとして撮像しながら、マスク位置調整機構１１３を用いてアライメント調整を行う。そして、アライメント調整が終わった際には、アライメントカメラ１１８を有効露光エリアから退避させる。なお、本実施形態のアライメントカメラ１１８も反射型のものを示しており、照明部材１１８ａからの撮像用光が基板保持部１２１の上面で反射され、該反射光を検出する。

したがって、本実施形態のような近接露光装置１ｃにおいても、マスク側アライメントマークとしてマスクパターンのピクセルＰｍを、基板側アライメントマークとしてマスクのパターンが露光転写されるブラックマトリクスＢＭのピクセルＰｗをアライメントカメラ１１８が撮像する。これにより、マスクＭの有効露光エリアの外側にアライメントマークを設ける必要がなく、また、基板Ｗのアライメントマークの配置に制約を受けるような場合であっても、アライメント調整を行うことができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図２１を参照して説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

第４実施形態では、マスク側アライメントマークは、マスクのパターンのピクセルＰｍとしていたが、本実施形態では、図２１に示すように、マスク側アライメントマーク８６ａは、マスクＭの有効露光エリアの内側に、使用するレジストの解像力以下の線（開口）の組み合わせを設けている。なお、マスク側アライメントマーク８６ａは、ピクセルＰｍの内側に、レジストの解像力以下の線の組み合わせを設けたものであってもよい。

従って、本実施形態のように、アライメントカメラ１１８が有効露光エリアの内側に設けられたマスク側アライメントマーク８６ａを撮像することで、アライメント調整を行うことができる。この場合、マスク側アライメントマーク８６ａは、レジストの解像力以下の線の組み合わせとしているので、現像処理後の基板に影響を与えることなく配置することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
本発明は、本実施形態で説明した、基板を所定の方向にステップ移動させながら露光するステップ露光動作と、基板を所定の方向に連続搬送しながら露光するスキャン露光動作とを任意に切り替え可能である。

１ 近接露光装置
２ マスクチェンジャ
１０ 基板搬送機構
１１ マスク保持部
１２ マスク駆動部
１４，１４０ 照射部
１５ 制御部
３５ ラインカメラ
４１，１４１ 光源
４４，１４４ シャッター
８６，８６ａ マスク側アライメントマーク
８９ 基板側アライメントマーク
１１２ マスク保持枠（マスク保持部）
１１３ マスク位置調整機構（マスク駆動部）
ＥＬ 露光用光
Ｍ マスク
Ｐｍ ピクセル
Ｐｗ ピクセル（基板側アライメントマーク）
Ｗ カラーフィルタ基板（基板）

Claims (8)

1. 基板を保持可能な基板保持部と、
   マスクを保持可能なマスク保持部と、
   露光用光を照射する照射部と、
   前記基板と前記マスクとのアライメントを調整するため、前記マスクに設けられたマスク側アライメントマークと、前記基板に設けられた基板側アライメントマークとを検出するアライメント検出部と、
   を備え、前記照射部からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する露光装置であって、
   前記基板側アライメントマークは、下地パターンのピクセルを含むことを特徴とする露光装置。
2. 前記マスク側アライメントマークは前記マスクの有効露光エリアの外側に設けられ、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される領域の外側に設けられた前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスク側アライメントマークは前記マスクのパターンのピクセルであり、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記マスク側アライメントマークは、前記マスクの有効露光エリアの内側に設けられ、使用するレジストの解像力以下の線の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 基板を保持可能な基板保持部と、マスクを保持可能なマスク保持部と、露光用光を照射する照射部と、前記基板と前記マスクとのアライメントを調整するため、前記マスクに設けられたマスク側アライメントマークと、前記基板に設けられた基板側アライメントマークとを検出するアライメント検出部と、を備える露光装置の露光方法であって、
   前記アライメント検出部が前記マスク側アライメントマークと下地パターンのピクセル含む前記基板側アライメントマークとを検出しながら、アライメントする工程と、
   前記照射部からの光を前記マスクを介して基板に照射し、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する工程と、
   を有することを特徴とする露光方法。
6. 前記マスク側アライメントマークは前記マスクの有効露光エリアの外側に設けられ、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される領域の外側に設けられた前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
7. 前記マスク側アライメントマークは前記マスクのパターンのピクセルであり、前記基板側アライメントマークは前記マスクのパターンが露光転写される前記下地パターンのピクセルであることを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
8. 前記マスク側アライメントマークは、前記マスクの有効露光エリアの内側に設けられ、使用するレジストの解像力以下の線の組み合わせであることを特徴とする請求項５に記載の露光方法。

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