JP5311006B2 - 周辺露光装置および周辺露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等を製造するための、矩形状の大型基板の表面上に形成された感光層のうち、所定のマスクパターンの露光領域外周辺の不要な領域を露光して、その部分の感光層を事前に感光させる周辺露光装置に関する。

液晶表示装置用のカラーフィルタの製造工程は、一般に、感光性樹脂に顔料や染料などの着色剤を分散混入した着色感光性樹脂や透明な感光性樹脂を、ガラス基板上に、スピンコート法あるいはスピンレスコート法で均一厚さに塗布、乾燥し、フォトリソグラフ法によりこのレジスト膜に対して所望形状のパターン露光を施し、現像してポストベークを施す操作を、必要数だけ繰り返すことにより行われる。ここで、通常、基板周辺部に幅が数ｍｍ程度の帯状の余白、あるいはさらに広い余白を作るようにマスクパターンの露光位置が設定されている。

このため、フォトリソグラフ法でポジ型感光性樹脂を使用すると、現像処理後、基板周辺部に未露光の感光性樹脂が帯状に残存することになる。この残存した不要な感光性樹脂は、後の処理プロセス処理中にダストの発生等の悪影響を及ぼすことがある。そこで、前記マスクパターンの露光前または後に、かかる不要な感光性樹脂領域を露光し、現像処理して除去する必要がある。

従来、前記不要な感光性樹脂領域を露光する周辺露光装置としては、矩形のガラス基板の表面全体に光を照射可能な照明光学系を有し、ガラス基板との間にマスクパターンが露光される、または露光された領域を遮蔽するマスクを配置して、一括露光するものが知られていた。しかしながら、ガラス基板は年々大型化し、最近では第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、あるいは第８世代（２１６０ｍｍ×２４００ｍｍ）と呼ばれる大型ガラス基板が使われている。そのため、前記した一括露光装置では、照明光学系およびマスクが大きくなりコストが高くなるだけでなく、エネルギー効率が悪く、材料技術的にも対応が困難となっている。

そこで、矩形状のガラス基板の周辺部のみを一定の幅で露光する方式が提案されている。特許文献１には、基板保管部から、露光装置の露光ステージに向けて角形基板の搬送を行う搬送手段と、その搬送途中に、任意の形状のパターンを露光できる周辺露光光学系とを設けた周辺露光装置が開示されている。基板の長辺長さをカバーできる棒状ランプと、駆動するブラインドの動作によって所望する形状の周辺露光を行うものである。また、特許文献２には、周辺部の露光に必要な紫外線照射ヘッド走査手段と、直交する方向に移動させる紫外線照射ヘッド移動手段と、基板の基準辺との傾きを検出する手段と、移動の制御手段を備えた周辺露光装置が開示されている。前者に比べて後者は安価な装置構成が可能となっている。さらに、特許文献３にも、基板の一辺側の案内ガイドとこのガイドに沿って移動する移動機構と、この移動機構に沿って移動自在な光源部が、ワーク（基板）周辺を露光しながら周回する周辺露光装置が開示されている。いずれも露光ヘッドの駆動あるいはブラインドの駆動が基板のパターン部の直上を移動する構成であるため、摺動部からのパーティクルの発生に最新の注意を払う必要がある。

また、発塵源がすくなく、角形基板の露光辺を一辺ずつ一括に露光することが可能として、特許文献４には、水平方向に配置した棒状光源を有する露光ユニットと、角形基板を載置するステージとからなり、前記ステージは、前記棒状光源の軸方向と直交する方向と回転方向の２軸のみ移動し得るように構成した周辺露光装置が開示されている。この場合
、周辺露光装置全体はコンパクトであるが、露光ユニットは基板長辺に合わせた長さが必要であり、しかも回転するステージを跨ぐ形で保持されるため、露光装置の光学系の寸法が非常に大きくなりコストが高くなる。

これに対して、基板周辺の残渣を除去する方法として、特許文献５では、カラーフィルタのインライン処理装置として、ガラス基板の２辺の端面を一度に処理する方法が開示されている。ここでは、ガラス基板はスライドテーブル上に載置されて移動して、第一のオゾン・紫外線処理機で２辺の周縁部に残っていたレジスト残渣が分解され、続いてスライドテーブルが移動し、回転装置部でガラス基板は９０度回転された後、ガラス基板の未処理の別の２辺の幅に合わせた第二のオゾン・紫外線処理機に移動して、別の２辺の周縁部に残っていたレジスト残渣が分解される方法が開示されている。しかし、上記した方法では、基板の搬送方向が一方向でシンプルな構成が可能であるが、装置が長く大きくなり、特に大型基板では装置コストが高くなる。そこで、図１に示すように、基板１０を往復搬送させて、長辺処理と短辺処理とを別々の露光ヘッド５０，５１で実施している例があるが、片辺用露光ヘッド５１が基板直上を移動する構成となるため、先に述べたように、摺動部からのパーティクルの発生に細心の注意を払う必要がある。また長辺露光用、短辺露光用それぞれ個別の露光ヘッドを持ち、さらに片方の露光ヘッドを基板幅一杯に大きく動かす構成となるため、装置コストが高くなる問題があった。

従来の周辺露光装置においては、装置稼動した場合、露光ヘッドの移動や遮蔽用のブラインドの駆動、あるいは、露光部での基板（ステージ）回転等があるためパーティクルと基板とを完全に隔離することは困難であり、摺動部あるいは回転部から発生するパーティクルや、摺動抵抗を低減するためのグリス飛散などが基板上に付着することで、不良基板製作による不良ロス、必要メンテナンスによる製造機会ロスが発生する。従来の装置内においても、発生したパーティクルを除去する試みとして排気をかけるなどの対策が実施されてきた。しかしながら、発生源について０化する対策を鑑みていないのが実情であった。
特開平０５−１９０４４８号公報 特開平０７−２８３１２２号公報 特開平１１−１５４６３９号公報 特開２００１−３５０２７１号公報 特開２００１−１０００２１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、大型基板への適用が可能で、装置構成が簡単で小さく、かつ、装置コストが低減でき、さらに、パーティクル起因の不良ロスを低減できる周辺露光装置および周辺露光方法の提供を課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、露光装置により矩形の基板上に形成される所定のマスクパターンの露光領域外の周辺を露光する周辺露光装置において、前記基板を載置する搬送ステージと、
前記基板を前記搬送ステージに受け入れ・払い出しを行う受け入れ・払い出し機構と、
前記搬送ステージごと基板を水平にタテ・ヨコ９０度回転させる基板方向転換機構と、
前記受け入れ・払い出し機構と前記基板方向転換機構との間に設置され前記搬送ステージごと前記基板を往復動作で水平搬送する搬送機構と、
前記搬送機構上に設けた前記基板を整列するアライメント機構と、
前記搬送機構の搬送路の両側で前記基板の幅に調整可能に設置された一対の露光ヘッドからなる露光機構と、
を具備し、
且つ、前記搬送機構上に前記受け入れ・払い出し機構から見て、前記アライメント機構が前記露光機構の前後に備えられていて、前記受け入れ・払い出し機構と前記基板方向転換機構と前記搬送機構とはそれぞれ前記基板を往復水平搬送できることを特徴とする周辺露光装置である。
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載する周辺露光装置により、少なくとも、（１）〜（９）で構成される処理段階を具備することを特徴とする周辺露光方法である。
（１）前記基板を載置する前記搬送ステージへの受け入れ段階、
（２）往路での露光処理用に前記基板を整列する往路基板整列段階、
（３）搬送路両側に設置された一対の露光ヘッドの紫外光照射エリアを、往路での前記基板の幅に対応させた位置に移動・固定する往路露光位置設定段階、
（４）前記基板を前記搬送ステージごと搬送し、往路で前記基板の搬送方向に平行な２辺側を、前記搬送路両側の前記一対の露光ヘッドで露光処理する往路露光段階、
（５）前記基板を載置した前記搬送ステージを、正転または逆転で９０度回転する基板方向転換段階、
（６）復路での露光処理用に前記基板を整列する復路基板整列段階、
（７）前記一対の露光ヘッドの紫外光照射エリアを復路での前記基板の幅に対応させた位置に移動・固定する復路露光位置設定段階、
（８）前記基板を前記搬送ステージごと搬送し、復路で前記基板の搬送方向に平行な２辺側を、前記一対の露光ヘッドで露光処理する復路露光段階、
（９）露光済み前記基板を前記搬送ステージから払い出す段階。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記受け入れ・払い出し機構が、前記搬送ステージの縦横方向を検知して基板を９０度回転可能な機構を有することを特徴とする請求項１に記載する周辺露光装置である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載する周辺露光装置により、前記搬送ステージへの受け入れ段階、および前記搬送ステージからの払い出し段階が、前記搬送ステージの縦横方向を検知して基板を９０度回転し、基板の受け入れが、基板１枚毎に、前記搬送ステージの長辺、短辺の方向に対応して行われることを特徴とする請求項２に記載する周辺露光方法である。

上記したように、本発明の周辺露光装置では、基板を往復動作させることによって、短辺露光と長辺露光を、一組の基板端部の狭い領域のみを処理することで足りる小型の紫外線を照射可能な露光ヘッドで兼用することが実現できるため、装置をコンパクト化でき、光学系も複雑な構成を必要としないため、装置コストが低減できる。また、両サイドに設置する露光ヘッドは、基板の長辺、短辺の幅に合わせた紫外光照射エリアを調整可能であれば、少ない距離での移動・微動が可能であれば良い。そのため、従来のモーターやガイド等の駆動系や、摺動部から発生したパーティクルを排除するためのカバーや排気配管を取り外す、あるいは、小型化・単純化することができ装置コストを低減できる。さらに、本発明の周辺露光装置では、基板のマスクパターンの露光領域直上を移動あるいは駆動する装置構成が無いため、パーティクル起因の不良ロスを低減することが可能となる。

また、本発明の周辺露光方法では、基板の受け入れ、払い出しが、搬送ステージの縦横方向を検知して基板を９０度回転可能な機構により行われ、基板の受け入れが、基板1枚毎に、搬送ステージの長辺、短辺の方向に対応して行なうことが可能なため、受け入れ時には、露光ヘッドの紫外光照射位置を移動させる必要がなく、基板方向転換段階での正転または逆転で９０度回転する回転部の動作と基板の往復動作と連携・制御することで、最短のタクトタイムが実現でき、高いスループットが実現できる。

以下、本発明に係る周辺露光装置の実施の一形態を、図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の周辺露光装置の一例を上面から見た概略図である。図３は、本発明の周辺露光方法の一例の処理フローを示す概略図である。

本発明の基板露光装置は、図２に示すように、基板の受け入れ・払い出し機構（イ）と、基板を水平にタテ・ヨコ９０度回転する基板方向転換機構（ロ）と、この２つの領域の間で基板を往復動作で水平搬送する搬送機構（ハ）と、往復動作で搬送される基板の周囲を各２辺ずつ露光処理する搬送路両側に設置された一対の露光ヘッドからなる露光機構（ニ）とから構成される。なお、本発明の周辺露光機構を構成する各機構を実現するための各装置・部品としては、公知のガラス基板を用いた液晶カラーフィルタ基板のフォトリソ法での作製工程で使用されるものを使うことが可能であり、特定の装置・部品には制限されない。

通常ポジ型の感光性樹脂等を塗布された周辺露光対象の基板１０は、まず、搬送ステージへ受け入れられ、アライメント機構３０により往路での露光処理用に整列される。この時、搬送路両側に設置された一対の露光ヘッド５０の紫外光照射エリアは、往路での基板幅に対応させた位置に移動・固定される。なお、同一品種の連続処理において一枚前の基板の幅（すなわち基板の短辺・長辺方向）が同じ場合は露光ヘッド５０の紫外光照射エリアの位置は固定されたままでよい。次に、基板１０は搬送ステージごと搬送され、往路で基板の搬送方向に平行な２辺側を、搬送路両側の一対の露光ヘッド５０で露光処理される。ここで、露光ヘッドの光源としては、高圧水銀灯や、通常のランプハウス型の紫外線光源、あるいは棒状光源等を使うことが可能であり、シャッター等の光学制御機構も公知の方法が使用でき、特に制限されない。

次に、２辺が露光処理された基板１１を載置した搬送ステージは、公知の図示しない基板方向転換機構で正転または逆転で９０度回転して基板の短辺・長辺方向を転換される。ここで、正転または逆転の選択は、基板が払い出される際の基板の方向を示すオリフラ（基板の４つの角のうちの１つに設けた切欠き）の位置が統一されるように選択される。次に、基板１１はアライメント機構３１により復路での露光処理用に整列される。さらに、一対の露光ヘッド５０は紫外光照射エリアを復路での基板幅に対応させた位置に移動・固定される。次に、基板１１は搬送ステージごと逆方向に搬送され、復路で２辺が処理された基板１１の搬送方向に平行な未処理の２辺側を、1対の露光ヘッド５０で露光処理される。

最後に、４辺とも露光処理された処理済み基板１２は搬送ステージから払い出され、通常は、その後直ちに現像工程に投入されて、マスクパターンの露光領域外に残存していた、光が当たったことで現像液への溶解性が増したポジ型感光性樹脂等が除去される。

以上説明したように、本発明の周辺露光装置および周辺露光方法は、装置構成が簡単でコンパクト化が可能であり、装置コストも低減可能である。また、機構的に、パーティクルの発生を抑制することが可能であり、不良ロスの低減が期待できる。このため、マザーガラスの寸法が第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、あるいは第８世代（２１６０ｍｍ×２４００ｍｍ）と呼ばれる大型ガラス基板を使用したカラーフィルタ基板等の製作に用いる周辺露光装置として極めて有効である。

従来の周辺露光装置を示す概略図。 本発明の周辺露光装置の一例を上面から見た概略図。 本発明の基板露光方法の一例の処理フローを示す概略図。

符号の説明

（イ）・・・基板の受け入れ・払い出し機構 （ロ）・・・基板方向転換機構
（ハ）・・・搬送機構 （ニ）・・・露光機構
１０・・・基板 １１・・・基板（２辺処理） １２・・・基板（４辺処理）
３０、３１・・・アライメント機構 ５０，５１・・・露光ヘッド

Claims (4)

1. 露光装置により矩形の基板上に形成される所定のマスクパターンの露光領域外の周辺を露光する周辺露光装置において、
   前記基板を載置する搬送ステージと、
   前記基板を前記搬送ステージに受け入れ・払い出しを行う受け入れ・払い出し機構と、
   前記搬送ステージごと基板を水平にタテ・ヨコ９０度回転させる基板方向転換機構と、
   前記受け入れ・払い出し機構と前記基板方向転換機構との間に設置され前記搬送ステージごと前記基板を往復動作で水平搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構上に設けた前記基板を整列するアライメント機構と、
   前記搬送機構の搬送路の両側で前記基板の幅に調整可能に設置された一対の露光ヘッドからなる露光機構と、
   を具備し、
   且つ、前記搬送機構上に前記受け入れ・払い出し機構から見て、前記アライメント機構が前記露光機構の前後に備えられていて、前記受け入れ・払い出し機構と前記基板方向転換機構と前記搬送機構とはそれぞれ前記基板を往復水平搬送できることを特徴とする周辺露光装置。
2. 請求項１に記載する周辺露光装置により、少なくとも、（１）〜（９）で構成される処理段階を具備することを特徴とする周辺露光方法。
   （１）前記基板を載置する前記搬送ステージへの受け入れ段階、
   （２）往路での露光処理用に前記基板を整列する往路基板整列段階、
   （３）搬送路両側に設置された一対の露光ヘッドの紫外光照射エリアを、往路での前記基板の幅に対応させた位置に移動・固定する往路露光位置設定段階、
   （４）前記基板を前記搬送ステージごと搬送し、往路で前記基板の搬送方向に平行な２辺側を、前記搬送路両側の前記一対の露光ヘッドで露光処理する往路露光段階、
   （５）前記基板を載置した前記搬送ステージを、正転または逆転で９０度回転する基板方向転換段階、
   （６）復路での露光処理用に前記基板を整列する復路基板整列段階、
   （７）前記一対の露光ヘッドの紫外光照射エリアを復路での前記基板の幅に対応させた位置に移動・固定する復路露光位置設定段階、
   （８）前記基板を前記搬送ステージごと搬送し、復路で前記基板の搬送方向に平行な２辺側を、前記一対の露光ヘッドで露光処理する復路露光段階、
   （９）露光済み前記基板を前記搬送ステージから払い出す段階。
3. 前記受け入れ・払い出し機構が、前記搬送ステージの縦横方向を検知して基板を９０度回転可能な機構を有することを特徴とする請求項１に記載する周辺露光装置。
4. 請求項３に記載する周辺露光装置により、前記搬送ステージへの受け入れ段階、および前記搬送ステージからの払い出し段階が、前記搬送ステージの縦横方向を検知して基板を９０度回転し、基板の受け入れが、基板１枚毎に、前記搬送ステージの長辺、短辺の方向に対応して行われることを特徴とする請求項２に記載する周辺露光方法。