プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光形成方法、及び表示用パネル基板の製造方法
【課題】各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成する。
【解決手段】複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んで反射部材５０を設ける。ベース基板５１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。そして、反射部材５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該反射部材５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する
【解決手段】複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んで反射部材５０を設ける。ベース基板５１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。そして、反射部材５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該反射部材５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを用いたプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光形成方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が７５０時間の場合、連続して点灯すると、約１ヶ月に１回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。
【０００４】
一方、特許文献１には、プロジェクション方式の露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオード等の固体光源素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、特許文献１に記載されている様に、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズが使用される。フライアイレンズは、複数の単レンズを縦横に配列したレンズアレイである。図１０は、フライアイレンズの動作を説明する図である。複数の半導体発光素子４２から発生した光を、拡大レンズ４３によりそれぞれ拡大して、フライアイレンズ４５へ照射する。フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を、同じ照射面へ投影して重ね合わせ、照度分布を均一化する。このとき、フライアイレンズ４５へ入射する光は、入射角度βが所定の角度より大きいと、フライアイレンズ４５の照射面から外れてしまう。
【０００７】
近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。主に大型の基板の露光に使用されるプロキシミティ露光装置において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、外側の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光の一部は、フライアイレンズへの入射角度が大きくなり、フライアイレンズの照射面から外れて、露光光の形成に利用されないという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することである。また、本発明の課題は、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプロキシミティ露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、複数の拡大レンズにより拡大された光が照射されるフライアイレンズとを備え、複数の拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで設けられた反射部材を備え、ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置され、反射部材は、ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置されたものである。
【００１０】
また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大して、フライアイレンズへ照射し、複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置するものである。
【００１１】
ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の内、フライアイレンズの外周から当該光の一方の端までの間のフライアイレンズへ直接照射される光は、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。また、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の内、フライアイレンズの外周から当該光の他方の端までの間のフライアイレンズへ直接照射されない光は、反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００１２】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板の最外周に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸が、フライアイレンズの外周へ向けて配置され、反射部材が、当該光軸とほぼ平行に配置されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置するものである。ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置するので、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端を、所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させるために必要な、フライアイレンズから当該半導体発光素子までの距離が小さくなる。
【００１３】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板が複数の平らな基板を組み合わせて構成され、複数の拡大レンズが当該基板毎にアレイ状に構成されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成するものである。半導体発光素子のベース基板への実装が容易になり、かつ拡大レンズの光軸の調整が容易になる。
【００１４】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いることにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置することにより、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００１６】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置することにより、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端を、所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させるために必要な、フライアイレンズから当該半導体発光素子までの距離を小さくすることができる。
【００１７】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成することにより、半導体発光素子をベース基板に容易に実装することができ、かつ拡大レンズの光軸を容易に調整することができる。
【００１８】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】光源ユニットの一例を示す図である。
【図３】図２に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。
【図４】光源ユニットの他の例を示す図である。
【図５】図４に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を説明する図である。
【図７】ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周よりも内側へ向けて配置した例を示す図である。
【図８】液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図９】液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１０】フライアイレンズの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００２１】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２２】
図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、露光光照射装置３０が配置されている。露光時、露光光照射装置３０からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２３】
チャック１０は、Ｘステージ５により、露光位置から離れたロード／アンロード位置へ移動される。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。
【００２４】
チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。
【００２５】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００２７】
露光光照射装置３０は、コリメーションレンズ群３２、平面鏡３３、照度センサー３５、及び光源ユニット４０を含んで構成されている。後述する光源ユニット４０は、基板１の露光を行う時に露光光を発生し、基板１の露光を行わない時は露光光を発生しない。光源ユニット４０から発生した露光光は、コリメーションレンズ群３２を透過して平行光線束となり、平面鏡３３で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。
【００２８】
平面鏡３３の裏側近傍には、照度センサー３５が配置されている。平面鏡３３には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー３５は、平面鏡３３の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー３５の測定結果は、光源ユニット４０へ入力される。
【００２９】
図２は、光源ユニットの一例を示す図である。光源ユニット４０は、ベース基板４１、半導体発光素子４２、拡大レンズ４３、フライアイレンズ４５、制御回路４６、冷却部材４７、冷却装置４８、及びミラー５０を含んで構成されている。ベース基板４１には、複数の半導体発光素子４２が搭載されている。ベース基板４１は、制御回路４６の制御により、各半導体発光素子４２を駆動する。各半導体発光素子４２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路４６は、照度センサー３５の測定結果に基づき、各半導体発光素子４２の駆動を制御する。
【００３０】
なお、図２では、９個の半導体発光素子４２が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。
【００３１】
各半導体発光素子４２に対応して、拡大レンズ４３が設けられており、各拡大レンズ４３は、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して、フライアイレンズ４５へ照射する。図３は、図２に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。図３（ａ）の矢印は、ベース基板４１を横から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。また、図３（ｂ）の矢印は、ベース基板４１を正面から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。
【００３２】
図３（ｂ）に示す様に、ベース基板４１は、複数の基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせて構成されている。本例では、中央部の基板４１ａの上下及び左右に配置された基板４１ｂが、図３（ａ）に示す様に、円筒の側面の一部を切り取った形状をしている。そして、中央部の基板４１ａの表面が、上下の基板４１ｂの表面と左右の基板４１ｂの表面とを組み合わせた形状をしている。基板４１ｃは、平らであり、複数の半導体発光素子４２が熱伝導部材４７ａを介して斜めに搭載されている。基板４１ａ，４１ｂに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５の中央へ向けて配置されている。基板４１ｃに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５へ向けて互いに平行に配置されている。
【００３３】
図４は、光源ユニットの他の例を示す図である。また、図５は、図４に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。図５（ａ）の矢印は、図５（ｂ）に示したベース基板４１のＡ−Ａ部断面を見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。また、図５（ｂ）の矢印は、ベース基板４１を正面から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。
【００３４】
本例では、ベース基板４１が、複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせて構成されている。ベース基板４１の外周部に位置する基板４１ｂ，４１ｃは、フライアイレンズ４５へ向けて傾斜して設置されている。拡大レンズ４３は、基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成されている。各基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図５（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５へ向けて互いに平行に配置されている。複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズ４３を基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成するので、半導体発光素子４２のベース基板４１への実装が容易になり、かつ拡大レンズ４３の光軸の調整が容易になる。
【００３５】
図２及び図４において、複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んで、ミラー５０が設けられている。図２及び図４に示した例では、ベース基板４１及びフライアイレンズ４５が四角形であり、ベース基板４１がフライアイレンズ４５より大きいので、ミラー５０は、四角錐の上部を切り取った形状をしている。ミラー５０は、ベース基板４１の外周部の基板４１ｂ、４１ｃに搭載された半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一部を反射して、フライアイレンズ４５へ照射する。
【００３６】
フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を重ね合わせて、照度分布が均一な露光光を形成する。このとき、フライアイレンズ４５は、拡大レンズ４３から直接入射した光と、ミラー５０により反射されて入射した光とを合わせて、露光光を形成する。拡大レンズ４３又はミラー５０からフライアイレンズ４５へ所定の角度αより大きな入射角度で入射した光は、フライアイレンズ４５の照射面から外れ、露光光の形成に利用されない。
【００３７】
ベース基板４１の裏面には、冷却部材４７が取り付けられている。冷却部材４７は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置４８から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子４２を冷却する。なお、冷却部材４７及び冷却装置４８はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。
【００３８】
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法について説明する。図６は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を説明する図である。本発明では、図６に示す様に、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。そして、ミラー５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。
【００３９】
ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の内、フライアイレンズ４５の外周から当該光の一方の端までの間のフライアイレンズ４５へ直接照射される光は、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。また、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の内、フライアイレンズ４５の外周から当該光の他方の端までの間のフライアイレンズ４５へ直接照射されない光は、ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子４２から発生して拡大レンズ４３により拡大された光をフライアイレンズ４５で重ね合わせる際、各半導体発光素子４２の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、図６に示す様に、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置し、ミラー５０を、当該光軸とほぼ平行に配置する。
【００４１】
図７は、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周よりも内側へ向けて配置した例を示す図である。ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周よりも内側へ向けて配置した場合、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるためには、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を長くする必要がある。
【００４２】
図６に示した実施の形態では、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置するので、図７に示した例に比べ、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるために必要な、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を小さくすることができる。
【００４３】
以上説明した実施の形態によれば、複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んでミラー５０を設け、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置し、ミラー５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置することにより、複数の半導体発光素子４２から発生して拡大レンズ４３により拡大された光をフライアイレンズ４５で重ね合わせる際、各半導体発光素子４２の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００４４】
さらに、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置し、ミラー５０を、当該光軸とほぼ平行に配置することにより、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるために必要な、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を小さくすることができる。
【００４５】
さらに、図４に示した例によれば、複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズを当該基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成することにより、半導体発光素子４２をベース基板４１に容易に実装することができ、かつ拡大レンズ４３の光軸を容易に調整することができる。
【００４６】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【００４７】
例えば、図８は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００４８】
また、図９は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
【００４９】
図８に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図９に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３２ コリメーションレンズ群
３３ 平面鏡
３５ 照度センサー
４０ 光源ユニット
４１ ベース基板
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 基板
４２ 半導体発光素子
４３ 拡大レンズ
４５ フライアイレンズ
４６ 制御回路
４７ 冷却部材
４７ａ 熱伝導部材
４８ 冷却装置
５０ ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを用いたプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の露光光形成方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が７５０時間の場合、連続して点灯すると、約１ヶ月に１回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。
【０００４】
一方、特許文献１には、プロジェクション方式の露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオード等の固体光源素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、特許文献１に記載されている様に、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズが使用される。フライアイレンズは、複数の単レンズを縦横に配列したレンズアレイである。図１０は、フライアイレンズの動作を説明する図である。複数の半導体発光素子４２から発生した光を、拡大レンズ４３によりそれぞれ拡大して、フライアイレンズ４５へ照射する。フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を、同じ照射面へ投影して重ね合わせ、照度分布を均一化する。このとき、フライアイレンズ４５へ入射する光は、入射角度βが所定の角度より大きいと、フライアイレンズ４５の照射面から外れてしまう。
【０００７】
近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。主に大型の基板の露光に使用されるプロキシミティ露光装置において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、外側の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光の一部は、フライアイレンズへの入射角度が大きくなり、フライアイレンズの照射面から外れて、露光光の形成に利用されないという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することである。また、本発明の課題は、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプロキシミティ露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、複数の拡大レンズにより拡大された光が照射されるフライアイレンズとを備え、複数の拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで設けられた反射部材を備え、ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置され、反射部材は、ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置されたものである。
【００１０】
また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大して、フライアイレンズへ照射し、複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置するものである。
【００１１】
ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の内、フライアイレンズの外周から当該光の一方の端までの間のフライアイレンズへ直接照射される光は、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。また、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の内、フライアイレンズの外周から当該光の他方の端までの間のフライアイレンズへ直接照射されない光は、反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００１２】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板の最外周に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸が、フライアイレンズの外周へ向けて配置され、反射部材が、当該光軸とほぼ平行に配置されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置するものである。ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置するので、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端を、所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させるために必要な、フライアイレンズから当該半導体発光素子までの距離が小さくなる。
【００１３】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、ベース基板が複数の平らな基板を組み合わせて構成され、複数の拡大レンズが当該基板毎にアレイ状に構成されたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法は複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成するものである。半導体発光素子のベース基板への実装が容易になり、かつ拡大レンズの光軸の調整が容易になる。
【００１４】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いることにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置することにより、複数の半導体発光素子から発生して拡大レンズにより拡大された光をフライアイレンズで重ね合わせる際、各半導体発光素子の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００１６】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置することにより、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端を、所定の角度以内でフライアイレンズへ入射させるために必要な、フライアイレンズから当該半導体発光素子までの距離を小さくすることができる。
【００１７】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置の露光光形成方法によれば、複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成することにより、半導体発光素子をベース基板に容易に実装することができ、かつ拡大レンズの光軸を容易に調整することができる。
【００１８】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】光源ユニットの一例を示す図である。
【図３】図２に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。
【図４】光源ユニットの他の例を示す図である。
【図５】図４に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を説明する図である。
【図７】ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周よりも内側へ向けて配置した例を示す図である。
【図８】液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図９】液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１０】フライアイレンズの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００２１】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２２】
図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、露光光照射装置３０が配置されている。露光時、露光光照射装置３０からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２３】
チャック１０は、Ｘステージ５により、露光位置から離れたロード／アンロード位置へ移動される。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。
【００２４】
チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。
【００２５】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００２７】
露光光照射装置３０は、コリメーションレンズ群３２、平面鏡３３、照度センサー３５、及び光源ユニット４０を含んで構成されている。後述する光源ユニット４０は、基板１の露光を行う時に露光光を発生し、基板１の露光を行わない時は露光光を発生しない。光源ユニット４０から発生した露光光は、コリメーションレンズ群３２を透過して平行光線束となり、平面鏡３３で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。
【００２８】
平面鏡３３の裏側近傍には、照度センサー３５が配置されている。平面鏡３３には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー３５は、平面鏡３３の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー３５の測定結果は、光源ユニット４０へ入力される。
【００２９】
図２は、光源ユニットの一例を示す図である。光源ユニット４０は、ベース基板４１、半導体発光素子４２、拡大レンズ４３、フライアイレンズ４５、制御回路４６、冷却部材４７、冷却装置４８、及びミラー５０を含んで構成されている。ベース基板４１には、複数の半導体発光素子４２が搭載されている。ベース基板４１は、制御回路４６の制御により、各半導体発光素子４２を駆動する。各半導体発光素子４２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路４６は、照度センサー３５の測定結果に基づき、各半導体発光素子４２の駆動を制御する。
【００３０】
なお、図２では、９個の半導体発光素子４２が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。
【００３１】
各半導体発光素子４２に対応して、拡大レンズ４３が設けられており、各拡大レンズ４３は、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して、フライアイレンズ４５へ照射する。図３は、図２に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。図３（ａ）の矢印は、ベース基板４１を横から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。また、図３（ｂ）の矢印は、ベース基板４１を正面から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。
【００３２】
図３（ｂ）に示す様に、ベース基板４１は、複数の基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせて構成されている。本例では、中央部の基板４１ａの上下及び左右に配置された基板４１ｂが、図３（ａ）に示す様に、円筒の側面の一部を切り取った形状をしている。そして、中央部の基板４１ａの表面が、上下の基板４１ｂの表面と左右の基板４１ｂの表面とを組み合わせた形状をしている。基板４１ｃは、平らであり、複数の半導体発光素子４２が熱伝導部材４７ａを介して斜めに搭載されている。基板４１ａ，４１ｂに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５の中央へ向けて配置されている。基板４１ｃに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５へ向けて互いに平行に配置されている。
【００３３】
図４は、光源ユニットの他の例を示す図である。また、図５は、図４に示した光源ユニットの半導体発光素子及び拡大レンズの光軸の方向を示す図である。図５（ａ）の矢印は、図５（ｂ）に示したベース基板４１のＡ−Ａ部断面を見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。また、図５（ｂ）の矢印は、ベース基板４１を正面から見たときの半導体発光素子４２及び拡大レンズ４３の光軸の方向を示している。
【００３４】
本例では、ベース基板４１が、複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせて構成されている。ベース基板４１の外周部に位置する基板４１ｂ，４１ｃは、フライアイレンズ４５へ向けて傾斜して設置されている。拡大レンズ４３は、基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成されている。各基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃに搭載された半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸は、図５（ａ），（ｂ）に示す様に、フライアイレンズ４５へ向けて互いに平行に配置されている。複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズ４３を基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成するので、半導体発光素子４２のベース基板４１への実装が容易になり、かつ拡大レンズ４３の光軸の調整が容易になる。
【００３５】
図２及び図４において、複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んで、ミラー５０が設けられている。図２及び図４に示した例では、ベース基板４１及びフライアイレンズ４５が四角形であり、ベース基板４１がフライアイレンズ４５より大きいので、ミラー５０は、四角錐の上部を切り取った形状をしている。ミラー５０は、ベース基板４１の外周部の基板４１ｂ、４１ｃに搭載された半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一部を反射して、フライアイレンズ４５へ照射する。
【００３６】
フライアイレンズ４５は、複数の拡大レンズ４３により拡大された光を重ね合わせて、照度分布が均一な露光光を形成する。このとき、フライアイレンズ４５は、拡大レンズ４３から直接入射した光と、ミラー５０により反射されて入射した光とを合わせて、露光光を形成する。拡大レンズ４３又はミラー５０からフライアイレンズ４５へ所定の角度αより大きな入射角度で入射した光は、フライアイレンズ４５の照射面から外れ、露光光の形成に利用されない。
【００３７】
ベース基板４１の裏面には、冷却部材４７が取り付けられている。冷却部材４７は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置４８から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子４２を冷却する。なお、冷却部材４７及び冷却装置４８はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。
【００３８】
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法について説明する。図６は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を説明する図である。本発明では、図６に示す様に、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。そして、ミラー５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置する。
【００３９】
ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の内、フライアイレンズ４５の外周から当該光の一方の端までの間のフライアイレンズ４５へ直接照射される光は、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。また、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の内、フライアイレンズ４５の外周から当該光の他方の端までの間のフライアイレンズ４５へ直接照射されない光は、ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射して、露光光の形成に利用される。従って、複数の半導体発光素子４２から発生して拡大レンズ４３により拡大された光をフライアイレンズ４５で重ね合わせる際、各半導体発光素子４２の光が効率良く利用されて、照度の高い露光光が形成される。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、図６に示す様に、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置し、ミラー５０を、当該光軸とほぼ平行に配置する。
【００４１】
図７は、ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周よりも内側へ向けて配置した例を示す図である。ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周よりも内側へ向けて配置した場合、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるためには、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を長くする必要がある。
【００４２】
図６に示した実施の形態では、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置するので、図７に示した例に比べ、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるために必要な、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を小さくすることができる。
【００４３】
以上説明した実施の形態によれば、複数の拡大レンズ４３からフライアイレンズ４５までの光路を囲んでミラー５０を設け、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３を、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端が、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置し、ミラー５０を、ベース基板４１の外周部に搭載した半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の他方の端が、当該ミラー５０により反射されて、フライアイレンズ４５の照射面から外れない所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射する様に配置することにより、複数の半導体発光素子４２から発生して拡大レンズ４３により拡大された光をフライアイレンズ４５で重ね合わせる際、各半導体発光素子４２の光を効率良く利用して、照度の高い露光光を形成することができる。
【００４４】
さらに、ベース基板４１の最外周に搭載した半導体発光素子４２及びそれらに対応する拡大レンズ４３の光軸を、フライアイレンズ４５の外周へ向けて配置し、ミラー５０を、当該光軸とほぼ平行に配置することにより、当該半導体発光素子４２から発生して対応する拡大レンズ４３により拡大された光の一方の端を、所定の角度α以内でフライアイレンズ４５へ入射させるために必要な、フライアイレンズ４５から当該半導体発光素子４２までの距離を小さくすることができる。
【００４５】
さらに、図４に示した例によれば、複数の平らな基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み合わせてベース基板４１を構成し、複数の拡大レンズを当該基板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ毎にアレイ状に構成することにより、半導体発光素子４２をベース基板４１に容易に実装することができ、かつ拡大レンズ４３の光軸を容易に調整することができる。
【００４６】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことにより、露光光の照度が増加して露光時間が短縮され、また露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。
【００４７】
例えば、図８は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００４８】
また、図９は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
【００４９】
図８に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図９に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３２ コリメーションレンズ群
３３ 平面鏡
３５ 照度センサー
４０ 光源ユニット
４１ ベース基板
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 基板
４２ 半導体発光素子
４３ 拡大レンズ
４５ フライアイレンズ
４６ 制御回路
４７ 冷却部材
４７ａ 熱伝導部材
４８ 冷却装置
５０ ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、
各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光が照射されるフライアイレンズとを備え、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光を前記フライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、
前記複数の拡大レンズから前記フライアイレンズまでの光路を囲んで設けられた反射部材を備え、
前記ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置され、
前記反射部材は、前記ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置されたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
前記ベース基板の最外周に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、光軸が前記フライアイレンズの外周へ向けて配置され、
前記反射部材は、当該光軸とほぼ平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
前記ベース基板は複数の平らな基板を組み合わせて構成され、前記複数の拡大レンズは当該基板毎にアレイ状に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項４】
複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大して、フライアイレンズへ照射し、
複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、
ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、
反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置することを特徴とするプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項５】
ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、
反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置することを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項６】
複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項１】
露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子を搭載するベース基板と、
各半導体発光素子に対応して設けられ、各半導体発光素子から発生した光を拡大する複数の拡大レンズと、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光が照射されるフライアイレンズとを備え、
前記複数の拡大レンズにより拡大された光を前記フライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置であって、
前記複数の拡大レンズから前記フライアイレンズまでの光路を囲んで設けられた反射部材を備え、
前記ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置され、
前記反射部材は、前記ベース基板の外周部に搭載された半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、前記フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内で前記フライアイレンズへ入射する様に配置されたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
前記ベース基板の最外周に搭載された半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズは、光軸が前記フライアイレンズの外周へ向けて配置され、
前記反射部材は、当該光軸とほぼ平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
前記ベース基板は複数の平らな基板を組み合わせて構成され、前記複数の拡大レンズは当該基板毎にアレイ状に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項４】
複数の半導体発光素子をベース基板に搭載して、各半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
各半導体発光素子に対応して複数の拡大レンズを設け、各半導体発光素子から発生した光を対応する拡大レンズにより拡大して、フライアイレンズへ照射し、
複数の拡大レンズにより拡大した光をフライアイレンズで重ね合わせて露光光を形成するプロキシミティ露光装置の露光光形成方法であって、
複数の拡大レンズからフライアイレンズまでの光路を囲んで反射部材を設け、
ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズを、当該半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の一方の端が、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置し、
反射部材を、ベース基板の外周部に搭載した半導体発光素子から発生して対応する拡大レンズにより拡大された光の他方の端が、当該反射部材により反射されて、フライアイレンズの照射面から外れない所定の角度以内でフライアイレンズへ入射する様に配置することを特徴とするプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項５】
ベース基板の最外周に搭載した半導体発光素子及びそれらに対応する拡大レンズの光軸を、フライアイレンズの外周へ向けて配置し、
反射部材を、当該光軸とほぼ平行に配置することを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項６】
複数の平らな基板を組み合わせてベース基板を構成し、複数の拡大レンズを当該基板毎にアレイ状に構成することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置の露光光形成方法を用いて形成した露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７７７０（Ｐ２０１１−１７７７０Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６０７２７（Ｐ２００９−１６０７２７）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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