JP5235061B2

JP5235061B2 - 露光装置

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Publication number: JP5235061B2
Application number: JP2007224628A
Authority: JP
Inventors: 康一梶山; 大助石井; 誠畑中
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP2009058666A

Description

本発明は、被露光体の搬送に同期してシャッタにより露光光の照射及び遮断の切換をし、被露光体の搬送方向に沿って所定間隔で設定された複数の露光領域の外側が露光されるのを防止する露光装置に関し、詳しくは、被露光体表面においてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制可能にした露光装置に係るものである。

従来のこの種の露光装置は、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して、上記複数の露光領域の設定方向に被露光体を搬送するステージと、ステージの上方に配設され、被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、上記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、上記マスクステージと光源との間に配設され、フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、上記マスクステージとフォトインテグレータとの間に配設され、フォトマスクに照射する露光光を平行光にする集光レンズと、を備えたものであって、上記フォトインテグレータと集光レンズとの間に配設され、フォトインテグレータの端面を集光レンズの手前側に結像する結像レンズと、この結像レンズによるフォトインテグレータの端面の結像位置近傍に配設され、被露光体の搬送により複数の露光領域が上記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えていた（例えば、特許文献１参照）。これにより、シャッタを小さくすることができ、周辺の構成部品との干渉を避けることができるという利点を有していた。

また、他の露光装置においては、マスクホルダに保持されたフォトマスク面と露光チャックに保持されたガラス基板面との間に形成されるギャップを所定のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行ってから露光をするもので、フォトマスクの一部にプロキシミティ露光時の光線が照射しないように遮光する露光シャッタ手段をフォトマスクの真上に設けたものとなっていた（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−１２１３４４号公報特開平１１−０５２５８３号公報

しかし、このような従来の露光装置において、特許文献１に記載の露光装置は、結像レンズによりフォトインテグレータの端面をシャッタが露光光を遮断する面に一旦結像した後、さらにそれを集光レンズにより拡大して被露光体に投影するようになっていたので、露光光のコリメーション半角に基づいてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明な像も拡大投影されるため、被露光体の表面に設定された複数の露光領域の搬送方向側縁部近傍における露光パターンの分解能が低下することがあった。

また、特許文献２に記載の露光装置においては、図１０に示すように、被露光体、例えばカラーフィルタ基板９とフォトマスク１３との間隔ｄ１を１００μｍとし、フォトマスク１３に対するシャッタ４のオフセット量ｄ２を３００μｍとし、コリメーション半角θを２°とすると、カラーフィルタ基板表面９ａにおけるシャッタ縁部４ａの影がぼやけた不鮮明な領域の大きさｘは、２×（１００＋３００）×ｔａｎ（２π／１８０）≒２８μｍとなる。一方、フォトマスク１３のマスクパターン１４の場合には、その縁部の影がぼやけた不鮮明な領域の大きさは、同様に計算して約７μｍであるので、シャッタ縁部４ａの影の不鮮明領域がマスクパターン１４に比べて約４倍に拡大されることになる。従って、このような露光装置の露光光学系を適用して、所定方向に搬送される被露光体の表面に搬送方向に沿って設定された複数の露光領域がフォトマスク１３の下側を順次通過するのに同期して、シャッタ４により露光光の照射及び遮断の切換えをしながら露光をする場合に、上記複数の露光領域の搬送方向側縁部近傍における露光パターンの分解能が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被露光体表面においてシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制可能にした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、本発明による露光装置は、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して、前記複数の露光領域の設定方向に前記被露光体を搬送する搬送手段と、前記被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、前記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、前記マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、前記被露光体の搬送により複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えた露光装置であって、前記光源とシャッタとの間に配設され、前記フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、前記シャッタによる露光光の遮断面に前記フォトインテグレータの端面の像を結ぶ結像レンズと、前記結像レンズにより前記遮断面に結ばれた前記フォトインテグレータの端面の像を前記フォトマスク上に再結像する物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と、を備えたものである。

このような構成により、被露光体に対する露光期間中光源を常時点灯した状態で、複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して搬送手段で複数の露光領域の設定方向に搬送し、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系で被露光体に近接対向させてマスクステージに保持されたフォトマスク上に、結像レンズにより結ばれたフォトインテグレータの端面の像を再結像し、結像レンズによるフォトインテグレータの端面の結像面にて、露光光を遮断するシャッタで上記複数の露光領域がフォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをし、被露光体の複数の露光領域を順次露光すると共に、被露光体の搬送方向に隣接する露光領域の間の部分が露光されるのを防止する。

また、前記再結像光学系は、少なくとも一つの凹面反射ミラーと、少なくとも一つの凸面反射ミラーとを備えたオフナー型光学系である。これにより、少なくとも一つの凹面反射ミラーと、少なくとも一つの凸面反射ミラーとを備えたオフナー型光学系でフォトマスク上に、結像レンズにより結ばれたフォトインテグレータの端面の像を再結像する。

そして、前記フォトインテグレータは、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したフライアイレンズであり、前記結像レンズは、前記フライアイレンズの複数のマイクロレンズの像を前記シャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせるように配設されたものである。これにより、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したフライアイレンズの該複数のマイクロレンズの像を、結像レンズでシャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせる。

請求項１に係る発明によれば、シャッタによる露光光の遮断がフォトマスクの配設位置で露光光を遮断するのと同等の関係となり、シャッタのフォトマスクに対するオフセット量をゼロにすることができる。したがって、被露光体表面におけるシャッタ縁部の影がぼやけて不鮮明になるのを抑制することができる。また、フォトマスク表面の露光光の照射面と同じ面をシャッタの通過位置に形成することができ、シャッタ縁部の影の不鮮明領域が拡大投影される従来技術よりもその不鮮明領域を低減することができる。したがって、被露光体の表面に設定された複数の露光領域の搬送方向側縁部における露光パターンの分解能を向上することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、反射ミラーにより再結像光学系を構成することができ、製造コストを低減することができる。

そして、請求項３に係る発明によれば、フォトマスクに照射する露光光の輝度分布をより均一にすることができる。

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実施形態を示す正面図である。この露光装置は、被露光体の搬送に同期してシャッタにより露光光の照射及び遮断の切換をし、被露光体の搬送方向に沿って所定間隔で設定された複数の露光領域の外側が露光されるのを防止するもので、搬送手段１と、マスクステージ２と、光源３と、シャッタ４と、フライアイレンズ５と、コンデンサレンズ６と、オフナー型光学系７と、撮像手段８と、を備えて成る。なお、以下の説明においては、被露光体がカラーレジストを塗布したカラーフィルタ基板９の場合について述べる。

上記搬送手段１は、図２に示すように、複数の露光領域１０が少なくとも一列に並べて間隔Ｇ２で設定されたカラーフィルタ基板９（同図には二列で示す）をステージ１１上面に載置して、上記複数の露光領域１０の設定方向（図１において矢印Ａ方向）に一定速度（Ｖ）で搬送するものである。そして、搬送手段１は、図示省略の位置検出センサー及び速度検出センサーを備え、カラーフィルタ基板９の移動距離及び移動速度が検出可能となっている。なお、図２において、符号１０ａは第１番目の露光領域を示し、符号１０ｂは第２番目の露光領域を、符号１０ｃは第３番目の露光領域を示す。さらに、符号１２ａは第１及び第２番目の露光領域１０ａ，１０ｂの間の部分（以下、「第１番目の非露光領域」と記載する）を示し、符号１２ｂは第２及び第３番目の露光領域１０ｂ，１０ｃの間の部分（以下、「第２番目の非露光領域」と記載する）を示す。

上記搬送手段１の上方には、マスクステージ２が配設されている。このマスクステージ２は、カラーフィルタ基板９に対して所定のギャップ、例えば約１００μｍのギャップを介して近接対向させてフォトマスク１３を保持するものであり、図示省略の制御手段によって制御されて、搬送手段１のステージ１１の上面に平行な面内にてカラーフィルタ基板９の矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向に変位可能とされ、フォトマスク１３とカラーフィルタ基板９との位置合わせができるようになっている。

ここで、上記フォトマスク１３は、露光光の照射によりそこに形成されたマスクパターン１４をカラーフィルタ基板９上のカラーレジストに転写させるものであり、図３に示すように、透明基材１５と、遮光膜１６と、マスクパターン１４と、覗き窓１７と、マスク側アライメントマーク１８とから成っている。

上記透明基材１５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。
図１に示すように、上記透明基材１５の一方の面には、遮光膜１６が形成されている。この遮光膜１６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１６には、図３に示すように、一方向に並べて複数のマスクパターン１４が形成されている。この複数のマスクパターン１４は、露光光を通過させる所定形状の開口であり、対向して搬送されるカラーフィルタ基板９に露光光を照射可能とし、図４に示すカラーフィルタ基板９上に形成されたブラックマトリクス１９のピクセル２０上に転写されるものである。そして、例えば、上記ピクセル２０の幅と略一致した幅を有し、上記並び方向と直交する方向に長い長さＤの矩形状とされ、上記ピクセル２０の３ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。また、図３において、例えば中央部に位置するマスクパターン１４ａの下側縁部が基準位置Ｒ１として予め設定されている。

上記遮光膜１６には、図３に示すように、上記複数のマスクパターン１４に近接してその並び方向の側方に覗き窓１７が形成されている。この覗き窓１７は、対向して搬送される図４に示すカラーフィルタ基板９に形成された基板側アライメントマーク２１及びブラックマトリクス１９のピクセル２０を観察するためのものであり、後述する撮像手段８で上記基板側アライメントマーク２１の位置及びブラックマトリクス１９の例えば図４において中央部に位置するピクセル２０ａの下側縁部に予め設定された基準位置Ｒ２を検出可能となっている。そして、図３に示すように、上記複数のマスクパターン１４の並び方向に平行して中央側から一方の端部１３ａに向かって延びて矩形状に形成されている。

上記遮光膜１６には、図３に示すように、上記覗き窓１７の一端部側方に中央側から他方の端部１３ｂに向かって並べて複数のマスク側アライメントマーク１８が形成されている。この複数のマスク側アライメントマーク１８は、上記マスクパターン１４に予め設定された基準位置Ｒ１と上記カラーフィルタ基板９のピクセル２０に予め設定された基準位置Ｒ２との位置合わせをするためのものであり、上記マスクパターン１４に対応して形成されている。さらに、その形成位置は、図３においてマスク側アライメントマーク１８の下側縁部が対応するマスクパターン１４の下側縁部と一致するようにされている。そして、例えば、遮光膜１６の中央部側に形成されたマスク側アライメントマーク１８が基準マーク１８ａとして予め設定されている。これにより、上記基準マーク１８ａと上記カラーフィルタ基板９の基板側アライメントマーク２１とが所定の位置関係となるように位置調整されることにより、上記マスクパターン１４の基準位置Ｒ１とカラーフィルタ基板９の基準位置Ｒ２との位置合わせをすることができるようになっている。

そして、上記フォトマスク１３は、図１に示すように、上記遮光膜１６を形成した側を下にしてマスクステージ２に保持される。なお、同図において、幅Ｗは露光光に照射される領域の最小幅を示している。

上記搬送手段１の上方には、光源３が配設されている。この光源３は、カラーフィルタ基板９に対する露光期間中常時点灯し、マスクステージ２に保持されたフォトマスク１３に露光光を照射するものであり、紫外線を含んだ露光光を放射する、例えば超高圧水銀ランプ、キセノンランプ又は紫外線発光レーザである。

上記マスクステージ２と光源３との間には、シャッタ４が配設されている。このシャッタ４は、カラーフィルタ基板９の搬送により複数の露光領域１０がフォトマスク１３の下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするものであり、図１に矢印Ａで示すカラーフィルタ基板９の移動速度Ｖと同じ速度Ｖで矢印Ｂ方向に移動して、隣接する上記カラーフィルタ基板９の第１及び第２番目の非露光領域１２ａ，１２ｂに露光光が照射されるのを防止できるようになっている。また、矢印Ｂ方向に移動して露光光の光路を閉じたシャッタ４は、露光領域１０を露光する際には矢印Ｃ方向に高速で戻されるようになっている。

上記光源３とシャッタ４との間には、フライアイレンズ５が配設されている。このフライアイレンズ５は、フォトマスク１３に照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレートと成るものであり、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したものである。

上記フライアイレンズ５とシャッタ４との間には、コンデンサレンズ６が配設されている。このコンデンサレンズ６は、フライアイレンズ５の複数のマイクロレンズの像をシャッタ４が露光光を遮断する面（図１において破線で示す）に重ね合わせて結ばせる結像レンズとなるもので、複数のレンズを組み合わせて構成し、上記遮断面における像の大きさがフォトマスク１３に対する露光光の照射面積と同じになるように設計されている。

上記シャッタ４とマスクステージ２との間には、オフナー型光学系７が配設されている。このオフナー型光学系７は、一つの凹面反射ミラー２２と、その焦点位置に配設された一つの凸面反射ミラー２３とから構成され、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と成るものである。そして、フォトマスク１３における露光光の照射面と、シャッタ４による露光光の遮断面とが同等の関係となっている。したがって、シャッタ４は、フォトマスク１３における上記照射面を移動するのと等価となり、シャッタ４のフォトマスク１３に対するオフセット量がゼロとなる。これにより、シャッタ４がカラーフィルタ基板９に近接対向して配設されているのと等価となり、カラーフィルタ基板９表面におけるシャッタ４縁部の影がぼやけて不鮮明となるのが抑制される。また、上記照射面と遮断面とは、１対１の関係となるようにされている。これにより、シャッタ４縁部の影の不鮮明領域がカラーフィルタ基板４表面に拡大投影されることがない。

なお、フォトマスク１３における露光光の照射面は、一般には、フォトマスク１３の複数のマスクパターン１４が形成された領域とされるが、フォトマスク１３の覗き窓１７及びマスク側アライメントマーク１８を覆って紫外線を反射又は吸収し可視光を透過するフィルタを形成すれば、フォトマスク１３全体を露光光の照射面としてもよい。

そして、上記光源３、フライアイレンズ５、コンデンサレンズ６、シャッタ４、オフナー型光学系７、及びマスクステージ２を含んで露光光学系２４が構成される。なお、図１において、符号２５は、平面反射ミラーである。

上記搬送手段１の上方には、撮像手段８が配設されている。この撮像手段８は、カラーフィルタ基板９に形成された基板側アライメントマーク２１とフォトマスク１３に形成されたマスク側アライメントマーク１８とをミラー２６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、光を受光する多数の受光素子を一直線状に並べて備えたラインＣＣＤ２７と、その前方に配設されてカラーフィルタ基板９に形成された基板側アライメントマーク２１及びピクセル２０やフォトマスク１３に形成されたマスク側アライメントマーク１８をそれぞれ上記ラインＣＣＤ２７上に結像させる撮像レンズ２８と、を備えている。なお、この場合、上記フォトマスク１３の覗き窓１７の長手軸と一致した部分をラインＣＣＤ２７により撮像できるように撮像手段８とフォトマスク１３との位置合わせが事前になされている。

さらに、図１に示すように、上記撮像手段８の光路上にて、上記ラインＣＣＤ２７と撮像レンズ２８との間には、光学距離補正手段２９が配設されている。この光学距離補正手段２９は、撮像手段８のラインＣＣＤ２７とカラーフィルタ基板９との間の光学距離及び撮像手段８のラインＣＣＤ２７とフォトマスク１３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からなり、例えばガラスプレートである。具体的に、この光学距離補正手段２９は、フォトマスク１３に形成された覗き窓１７を介して撮像手段８のラインＣＣＤ２７とカラーフィルタ基板９とを結ぶ光路上に配設されている。これにより、撮像手段８の光軸方向にずれて位置するカラーフィルタ基板９の基板側アライメントマーク２１等と、フォトマスク１３のマスク側アライメントマーク１８とを上記ラインＣＣＤ２７上に同時に結像させることができる。なお、図１において図示省略されているが、上記撮像手段８による撮像位置を照明可能に照明手段が設けられている。

次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
ここで、使用されるカラーフィルタ基板９は、図４に示すように、透明なガラス基板の一面にＣｒ等からなる不透明膜が形成され、同図に示すように露光領域１０内に多数のピクセル２０がマトリクス状に形成されたものである。さらに、その一端部９ａ側の略中央部に、上記フォトマスク１３に予め設定された基準位置Ｒ１と上記カラーフィルタ基板９に予め設定された基準位置Ｒ２との位置ずれを補正してアライメントをとるために細長状の基板側アライメントマーク２１が一つ形成されている。また、上記基板側アライメントマーク２１の側方には、中央側から一方の側端部９ｂに向かって並べて複数のアライメント確認マーク３０がピクセル２０に対応させてピクセル２０の配列の３ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。なお、上記基板側アライメントマーク２１及びアライメント確認マーク３０は、図４においてそれぞれ各マークの下側縁部と対応するピクセル２０の下側縁部とが一致するように形成されている。

このように形成されたカラーフィルタ基板９は、上面に所定のカラーレジストが塗布され、上記基板側アライメントマーク２１を形成した端部９ａ側を図４に矢印Ａで示す搬送方向の先頭側に位置させて搬送手段１のステージ１１上に載置され、一定の速度Ｖで矢印Ａ方向に搬送される。

一方、フォトマスク１３は、図３に示すように、覗き窓１７が形成された端部１３ｃ側を矢印Ａで示す搬送方向の手前側に位置させ、図１に示すように遮光膜１６を形成した面を下にしてマスクステージ２に保持される。そして、搬送されるカラーフィルタ基板９の上面に近接して対向するようにされる。

このような状態で、フォトマスク１３に形成された覗き窓１７を通してカラーフィルタ基板９上の基板側アライメントマーク２１、アライメント確認マーク３０及びピクセル２０が撮像手段８によって撮像される。この場合、フォトマスク１３に形成された覗き窓１７を介して撮像手段８のラインＣＣＤ２７とカラーフィルタ基板９とを結ぶ光路上に光学距離補正手段２９が配設されて、その光学距離が撮像手段８のラインＣＣＤ２７とフォトマスク１３との間の光学距離と略合致するようにされているので、撮像手段８の光軸方向にずれて位置するカラーフィルタ基板９上の基板側アライメントマーク２１等とフォトマスク１３のマスク側アライメントマーク１８とが同時に撮像手段８のラインＣＣＤ２７上に結像する。したがって、撮像手段８で同時に撮像された基板側アライメントマーク２１等の画像とマスク側アライメントマーク１８の画像とが図示省略の画像処理部で同時に処理されることになる。

ここで、先ず、撮像手段８によって、図５に示されるようにフォトマスク１３の覗き窓１７を通して観察されるカラーフィルタ基板９の基板側アライメントマーク２１とフォトマスク１３のマスク側アライメントマーク１８とが同時に撮像される。このとき、上記画像処理部において、基板側アライメントマーク２１を検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置と、上記フォトマスク１３の基準マーク１８ａを検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置とが読み取られ、図示省略の演算部でその距離Ｌが演算される。そして、予め設定して図示省略のメモリに記憶された所定値Ｌ_０と比較される。

そして、図５に示すように、基板側アライメントマーク２１と基準マーク１８ａとの距離ＬがＬ_０又はＬ_０±α（αは許容値）となるように、フォトマスク１３と一体的にマスクステージ２が矢印Ｘ，Ｙ方向に移動される。これにより、フォトマスク１３の基準位置Ｒ１とカラーフィルタ基板９の基準位置Ｒ２とが所定の許容範囲内で合致することとなる。

次に、フォトマスク１３の覗き窓１７を通してカラーフィルタ基板９のアライメント確認マーク３０が撮像手段８によって撮像される。そして、各アライメント確認マーク３０を検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置、及びフォトマスク１３の各マスク側アライメントマーク１８を検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置が読み取られ、図示省略の演算部で各検出位置の平均値が演算される。その平均値は、アライメント調整直後に上記カラーフィルタ基板９の基板側アライメントマーク２１を検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置と比較され、両者が所定の許容範囲内で一致した場合には、アライメントが確実に行なわれたと判断される。そして、図７に示すように、基板側アライメントマーク２１の検出後、基板が（ｇ１＋ｇ２＋Ｄ）だけ移動すると、シャッタ４が矢印Ｃ方向に高速移動して露光光の光路が開かれ、露光光がフォトマスク１３に照射される。これにより、フォトマスク１３のマスクパターン１４の像がカラーフィルタ基板９のピクセル２０上に転写される。なお、上記平均値と上記基板側アライメントマーク２１の検出位置とが不一致の場合には、例えばカラーフィルタ基板９が別種類のもの、又はブラックマトリクス１９の形成不良品と判断し、この場合には露光を停止して警報する。

その後は、撮像手段８で撮像されたカラーフィルタ基板９のピクセル２０の画像データに基づいてピクセル２０に設定された基準位置Ｒ２が検出される。そして、上記基準位置Ｒ２を検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置と、フォトマスク１３の基準マーク１８ａを検出したラインＣＣＤ２７上の検出位置とが比較され、両者の距離ＬがＬ_０又はＬ_０±αとなるようにマスクステージ２と一体的にフォトマスク１３が矢印Ｘ，Ｙ方向に微動される。また、必要に応じてフォトマスク１３は、マスクステージ２と一体的にその中心を中心軸として回転調整される。これにより、カラーフィルタ基板９が矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向に振れながら搬送されてもフォトマスク１３はそれに追従して動く。こうして、搬送されるカラーフィルタ基板９に対してフォトマスク１３のマスクパターン１４が転写され、カラーフィルタ基板９の所定のピクセル２０上にストライプ状の露光パターン列３１（図９参照）が精度よく形成されることとなる。

次に、本発明の露光装置を用いて行なう露光手順を図６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１においては、図示省略の起動スイッチの投入により搬送手段１が起動して、ステージ１１の上面に載置されたカラーフィルタ基板９を所定の速度Ｖで図１に示す矢印Ａ方向に搬送を開始する。同時に、図７（ｂ）に示すように、光源３が点灯される。このとき、同図（ｄ）に示すように、シャッタ４は、光路を遮断した状態で停止しており、露光光がカラーフィルタ基板９に照射しないようになっている。

そして、カラーフィルタ基板９が移動して、図５に示すように、基板側アライメントマーク２１の先端部がフォトマスク１３の覗き窓１７の下側にて長手軸に一致した位置に達すると、ステップＳ２において、撮像手段８によって基板側アライメントマーク２１が検出される（図７（ａ）参照）。

次に、ステップＳ３においては、搬送手段１に備えた位置検出センサーによりステージ１１の位置が読取られ、基板側アライメントマーク２１を検出した時点からのカラーフィルタ基板９の移動距離が計測される。ここで、図３に示すように、フォトマスク１３の覗き窓１７の長手軸とマスクパターン１４の覗き窓１７側の縁部との間隔をｇ１とし、図４に示すように基板側アライメントマーク２１の先端部とそれに隣接するピクセル２０のカラーフィルタ基板９の一端部９ａ側の縁部との間隔をｇ２とすると、基板の移動距離がメモリに予め記憶された設定値（ｇ１＋ｇ２＋Ｄ）と逐次比較され、図７（ｅ）に示すように両者が一致するとステップＳ４に進む。このとき、図５において、フォトマスクの１３のマスクパターン１４の矢印Ａ方向前側端部１４ｂと、カラーフィルタ基板９の第１番目の露光領域１０ａの矢印Ａ方向先頭側のピクセル２０にて同方向前側端部２０ｂ（本実施形態においては、第１番目の露光領域１０ａの矢印Ａ方向前側端部Ｅ１とが一致することになる。この場合、フォトマスク１３がカラーフィルタ基板９に近接対向して配設されているため、カラーフィルタ基板９表面における上記マスクパターン１４の矢印Ａ方向前側縁部１４ｂの影の不鮮明領域は小さく、第１番目の露光領域１０ａに露光される露光パターンの矢印Ａ方向前側縁部の分解能は高くなる。したがって、露光精度が向上する。

ステップＳ４においては、図７（ｄ）に示すように、シャッタ４が図１に示す矢印Ｃ方向に高速で移動され、露光光の光路が開放される。これにより、同図（ｃ）に示すように、カラーフィルタ基板９の第１番目の露光領域１０ａに対する露光が開始される。

ステップＳ５においては、搬送手段１の位置検出センサーによりステージ１１の位置が読取られ、露光開始時点からのカラーフィルタ基板９の移動距離が計測される。そして、メモリに予め記憶された設定値（Ｇ１−Ｄ）と逐次比較され、両者が一致するとステップＳ６に進む。このとき、図８（ａ）に示すように、シャッタ４の矢印Ａ方向前側縁部４ａと、カラーフィルタ基板９の第１番目の非露光領域１２ａの矢印Ａ方向前側端部（又は、第１番目の露光領域１０ａの矢印Ａ方向後ろ側端部）Ｅ２と、フォトマスク１３のマスクパターン１４の矢印Ａ方向後ろ側端部１４ｃとが一致することになる。この場合、シャッタ４が露光光を遮断する面とフォトマスク１３の露光光の照射面とは同等の関係を成しているため、カラーフィルタ基板９表面におけるシャッタ４の縁部４ａの影と、マスクパターン１４の上記縁部１４ｃの影とは同じ状態となり、両影の不鮮明領域は小さくなる。したがって、第１番目の露光領域１０ａに露光された露光パターンの矢印Ａ方向後ろ側縁部の分解能は高くなり、露光精度が向上する。

ステップＳ６においては、図７（ｄ）及び図８（ａ）に示すように、シャッタ４がカラーフィルタ基板９の移動に同期して速度Ｖで矢印Ｂ方向に移動を開始する。そして、ステップＳ７において、図８（ｂ）に示すように、シャッタ４により露光光の光路が完全に遮断されると、図７（ｄ）に示すように、シャッタ４は移動を停止する。これにより、カラーフィルタ基板９の第１番目の露光領域１０ａに対する露光が終了する。同時に露光回数の“１”がカウントされる。

ステップＳ８においては、最後尾の露光領域１０、例えば図２おける第３番目の露光領域１０ｃに対する露光が終了したか否かが、露光回数のカウント数をメモリに予め記憶された設定値（例えば“３”）と比較して図示省略の制御部において判定される。ここで、例えば、まだ第１番目の露光領域１０ａに対する露光が終了しただけである場合には、“ＮＯ”判定となってステップＳ９に進む。

ステップＳ９においては、搬送手段１の位置検出センサーによりステージ１１の位置が読み取られ、第１番目の露光領域１０ａに対する露光終了時点からのカラーフィルタ基板９の移動距離が計測される。そして、メモリに記憶された設定値（Ｇ２＋Ｄ）と逐次比較され、カラーフィルタ基板９が（Ｇ２＋Ｄ）だけ移動して両値が一致すると、図２に示す第１番目の非露光領域１２ａに対する遮光が終了し（図７（ｃ）、（ｅ）参照）する。このとき、図８（ｃ）に示すように、カラーフィルタ基板９の第１番目の非露光領域１２ａにて矢印Ａ方向の後ろ側端部（又は、第２番目の露光領域１０ｂにて矢印Ａ方向の前側端部）Ｅ３と、フォトマスク１３のマスクパターン１４にて矢印Ａ方向の前側端部１４ｂとが一致することになる。そして、次の露光領域１０（例えば、第２番目の露光領域１０ｂ）に対する露光を開始すべくステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０においては、図７（ｄ）及び図８（ｃ）に示すように、シャッタ４が矢印Ｃ方向に高速で戻される。これにより、露光光の光路が開かれ次の露光領域１０（例えば、第２番目の露光領域１０ｂ）に対する露光が開始される。そして、ステップＳ５に戻る。

以降、ステップＳ５〜Ｓ１０が繰返し実行され、露光回数のカウント値と設定値が一致して最後尾の露光領域１０（例えば、第３の露光領域１０ｃ）に対する露光が終了すると、ステップＳ８は、“ＹＥＳ”判定となってステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１においては、図７（ｂ）に示すように、光源３が消灯される。これにより、カラーフィルタ基板９の搬送方向に設定された一列分の露光領域１０の露光が終了することとなる。

なお、ステージ１１の上面に平行な面内にて、搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に露光光学系２４を例えば２台並べて配設すれば、第１〜３番目の露光領域１０ａ〜１０ｃの隣の露光領域１０に対しても同時に露光が行なわれ、図９に示すように全ての露光領域１０に対して露光パターン列３１を形成することができる。

上記実施形態においては、フォトインテグレータとしてフライアイレンズ５を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フォトインテグレータは、ライトパイプやカライドスコープ等であってもよい。

また、上記実施形態においては、再結像光学系がオフナー型光学系７である場合について説明したが、本発明はこれに限られず、物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系であれば、シュバルツシルド型光学系、ダイソン型光学系等であってもよい。

さらに、以上の説明においては、カラーフィルタ基板９の非露光領域１２がフォトマスク１３の下側を通過するのに同期してシャッタ４が移動して露光光の光路を遮断し、露光開始時に高速で戻って光路が開かれる場合について述べたが、本発明はこれに限られず、シャッタ４の移動方向に沿ってカラーフィルタ基板９の複数の露光領域１０と同数のスリットを形成し、カラーフィルタ基板９の複数の非露光領域１２がフォトマスク１３の下側を順次通過するのに同期してシャッタ４を矢印Ｂの一方向に移動させ、露光光の遮断及び照射の切換えをするようにしてもよい。

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９である場合について述べたが、これに限られず、複数の露光領域１０にストライプ状の露光パターン列を形成する基板であれば配線基板等如何なるものであってもよい。

本発明による露光装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。上記露光装置において使用されるカラーフィルタ基板に設定された複数の露光領域の一例を示す平面図である。上記露光装置において使用されるフォトマスクの一構成例を示す平面図である。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一構成例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位置合わせを示す説明図である。上記露光装置を用いて行なう露光手順を説明するフローチャートである。上記カラーフィルタ基板の複数の露光領域がフォトマスクの下側を順次通過するのに同期したシャッタの動作を説明するタイミングチャートである。上記露光装置による露光動作において、カラーフィルタ基板の非露光領域に対する露光防止動作を示す説明図である。上記露光装置によりカラーフィルタ基板の複数の露光領域に露光パターン列が形成された状態を示す平面図である。従来技術におけるシャッタ縁部の影がぼやける現象を示す説明図である。

符号の説明

１…搬送手段
２…マスクステージ
３…光源
４…シャッタ
５…フライアイレンズ（フォトインテグレータ）
６…コンデンサレンズ（結像レンズ）
７…オフナー型光学系（再結像光学系）
９…カラーフィルタ基板（被露光体）
１０…露光領域
１３…フォトマスク
２２…凹面反射ミラー
２３…凸面反射ミラー

Claims

複数の露光領域が少なくとも一列に並べて設定された被露光体を上面に載置して、前記複数の露光領域の設定方向に前記被露光体を搬送する搬送手段と、
前記被露光体に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクステージと、
前記被露光体に対する露光期間中常時点灯し、前記マスクステージに保持されたフォトマスクに露光光を照射する光源と、
前記被露光体の搬送により複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光の照射及び遮断の切換えをするシャッタと、を備えた露光装置であって、
前記光源とシャッタとの間に配設され、前記フォトマスクに照射する露光光の輝度分布を均一にするフォトインテグレータと、
前記シャッタによる露光光の遮断面に前記フォトインテグレータの端面の像を結ぶ結像レンズと、
前記結像レンズにより前記遮断面に結ばれた前記フォトインテグレータの端面の像を前記フォトマスク上に再結像する物側及び像側でテレセントリックな再結像光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記再結像光学系は、少なくとも一つの凹面反射ミラーと、少なくとも一つの凸面反射ミラーとを備えたオフナー型光学系であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記フォトインテグレータは、同一平面内に複数のマイクロレンズを並べて構成したフライアイレンズであり、
前記結像レンズは、前記フライアイレンズの複数のマイクロレンズの像を前記シャッタによる露光光の遮断面に重ね合わせて結ばせるように配設されたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。