露光方法および露光装置
【課題】短時間で効率よく各着色層を形成でき、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる露光方法および露光装置を提供する。
【解決手段】感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板Ｗを基板ステージ２０に載置し、感光剤Ｐａが厚さの異なる３つのレジスト層Ｒ，Ｇ，Ｂを形成するように、ガラス基板Ｗに照射されるエネルギーを変えながらマスクＭを介してガラス基板Ｗを露光する。
【解決手段】感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板Ｗを基板ステージ２０に載置し、感光剤Ｐａが厚さの異なる３つのレジスト層Ｒ，Ｇ，Ｂを形成するように、ガラス基板Ｗに照射されるエネルギーを変えながらマスクＭを介してガラス基板Ｗを露光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法および露光装置に関し、より詳細には、カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板の露光方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタ基板のＲ、Ｇ、Ｂ着色層を形成する方法としては、ガラス基板上の膜を染料で染める従来の染色法に代わり、顔料を用いる顔料法が採用されている。現在では、ガラス基板上にブラックマトリックス（ＢＭ）を形成した後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)の顔料分散レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により着色層を形成する顔料分散法が一般的である。
【０００３】
また、顔料法としては、基板の透明導電層上に感光性塗膜を形成し、４段階の光透過率を有するマスクを介して露光した後、現像、電着塗装を色ごとに行なう電着法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−５３０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、顔料分散法による着色層の形成は、図９に示すように、ＢＭ層が形成されたガラス基板上に顔料分散レジストを塗布した後、パターンが形成されたマスクを介して露光し、現像する工程をＲ、Ｇ、Ｂの各層ごとに順次行う必要がある。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各層それぞれに対応した、３枚の高価な専用マスク、３台の露光装置(同機種)が必要となり、製造コストが嵩むという問題があった。また、完成までの工程数が多く、ガラス基板は、Ｒ、Ｇ、Ｂ層を形成するごとに専用の露光装置に搭載されるので、装置ごとに再現性のある誤差を持って露光され、形成されるパターンの精度が低下する可能性がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載の電着法によれば、４段階の光透過率を有するマスクを介して露光するため、露光工程は１回で済むものの、その後、光透過率が異なるパターンごとに専用の現像液を用いて現像し、更に各色の着色塗料を入れた電着浴で電着塗装する工程を、色ごとに繰り返して行なわなければならず、工程数が多くなるという問題がある。
【０００６】
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、短時間で効率よく各着色層を形成でき、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる露光方法および露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の方法及び装置により達成される。
（１） 感光剤が塗布されたガラス基板を用意する工程と、
前記感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介して前記ガラス基板を露光する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
（２） 前記感光剤は、前記レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする（１）に記載の露光方法。
（３） 前記感光剤は、一定の膜厚で、前記照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする（１）に記載の露光方法。
（４） 前記マスクに描画されるパターンは、前記各レジスト層の間隔に対応した間隔を有しており、
前記露光工程は、前記特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記マスクと前記ガラス基板との相対的なステップ移動を伴って露光時間を変えながら前記マスクを介して前記ガラス基板を露光することを特徴とする（２）又は（３）に記載の露光方法。
（５） 前記マスクに描画されるパターンは、少なくとも光透過率が３段階に異なることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の露光方法。
（６） 前記マスクに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有する材料であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の露光方法。
（７） 前記露光工程に使用される照明光学系は、露光光の波長をフィルタリングする機能を有することを特徴とする（６）に記載の露光方法。
（８） （１）〜（７）に記載の露光方法を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の露光方法および露光装置によれば、感光剤が塗布されたガラス基板に対して、感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介してガラス基板を露光する。これにより、レジスト層の特性により各着色層を形成でき、レジストの塗布や現像処理が一回で済み、工程数が低減されて短時間で効率よく複数の着色層を形成することができる。
【０００９】
また、上記露光工程は、一枚のマスクで単一の露光装置によって行なうことができ、複数の露光装置を用いて露光する際の機差による誤差や、ガラス基板を各露光装置に取り付ける際の取り付け誤差が低減され、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る露光方法及び該露光方法を実現するのに好適な露光装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明の各実施形態において使用される露光装置について説明する。図１は、大型のカラーフィルタ用ガラス基板（例えば、対角長が５００ｍｍ以上）上にマスクの転写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ＰＥを示すものであり、露光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１０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２０と、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照明光学系４０と、から主に構成されている。
【００１２】
なお、カラーフィルタ用ガラス基板Ｗ（以下、「基板Ｗ」或は「カラーフィルタ基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれた転写パターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。感光剤は、現像後のレジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有する。即ち、レジスト層の厚さを調整することにより、透過する光の色（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ）を制御することが可能となる。
【００１３】
光の波長λとレジスト層の厚さｄとの関係は、光が強め合って明るくなる場合には、次の関係式が成立する。
２ｎｄ＝（２ｍ＋１）λ／２ （ｍ＝０，１，２，・・・）
光の波長λは、赤（Ｒ）が６２０ｎｍ、緑（Ｇ）が５３０ｎｍ、青（Ｂ）が４８５ｎｍであるので、各レジスト層の厚さ（ｄ）は、感光剤の屈折率ｎによって算出される。
【００１４】
照明光学系４０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ４１と、この高圧水銀ランプ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の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類の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４５，４６及び球面ミラー４７と、この平面ミラー４６とオプチカルインテグレータ４３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター４４と、露光制御用シャッター４４の下流側に配設されて照射された光の波長をフィルタリングする干渉フィルタ４８と、を備える。
【００１５】
干渉フィルタ４８は、全波長を透過するフィルタｆ１と、波長の異なる光を選択的に透過させるフィルタｆ２，ｆ３，ｆ４を備えており、フィルタｆ２は波長３６５ｎｍのｉ線のみを、フィルタｆ３は波長４０４．７ｎｍのｈ線のみ、フィルタｆ４は波長４３６ｎｍのｇ線のみをそれぞれ透過させる。
【００１６】
そして、照明光学系４０では、露光時に露光制御用シャッター４４が開制御されると、高圧水銀ランプ４１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経て、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直に、パターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭの転写パターンが基板Ｗ上に露光転写される。
【００１７】
マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動可能に装着され、マスクＭを保持するマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させるマスク位置調整機構１３とを備える。
【００１８】
マスクステージベース１１は、基板ステージ側の装置ベース５０上に立設される複数の支柱５１に支持されており、マスクステージベース１１と支柱５１との間に設けられたｚ軸粗動機構５２（図２参照）によりマスクステージベース１１は装置ベース５０に対して昇降可能である。
【００１９】
マスク保持枠１２には、マスクＭの転写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。
【００２０】
マスク位置調整機構１３は、マスク保持枠１２を駆動する各種シリンダ１３ｘ、１３ｘ、１３ｙ等のアクチュエータと、マスクステージベース１１とマスク保持枠１２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１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させる。
【００２１】
また、マスクステージ１０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複数のギャップセンサ１７（本実施形態では、８個）と、マスクＭ側の図示しないアライメントマークと基板Ｗ側の図示しないアライメントマークとを撮像して、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出する光学検出系である複数のアライメントカメラ１８（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１９と、をさらに備える。なお、ギャップセンサ１７とアライメントカメラ１８は、マスク保持枠１２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１９は、開口１１ａ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。
【００２２】
基板ステージ２０は、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してｘ、ｙ、ｚ方向に移動する基板移動機構２２と、を備える。
【００２３】
基板保持部２１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２２は、基板保持部２１の下方に、ｙ軸テーブル２３、ｙ軸送り機構２４、ｘ軸テーブル２５、ｘ軸送り機構２６、及びｚ−チルト調整機構２７を備える。
【００２４】
ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、転動体（図示せず）を介して装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってｙ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。
【００２５】
なお、ｘ軸送り機構２６もｙ軸送り機構２４と同様の構成を有し、ｘ軸テーブル２５をｙ軸テーブル２３に対してｘ方向に駆動する。また、ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６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２９，３６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２７の設置数は任意である。
【００２６】
これにより、基板移動機構２２は、基板保持部２１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２１をｚ軸方向に微動且つチルト調整する。
【００２７】
基板保持部２１のｘ方向側部とｙ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０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６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２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６１，６２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。
【００２８】
制御装置７０は、図３に示すように、アライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５からの検出信号を検出値として読み込むためのＡ／Ｄ変換機能を有する入力インターフェース回路７０ａと、演算処理装置７０ｂと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置７０ｃと、演算処理装置７０ｂで得られた制御信号を、マスク位置調整機構１３、基板移動機構２２、ｚ軸粗動機構５２、露光制御用シャッター４４、干渉フィルタ４８の各駆動回路に出力する出力インターフェース回路７０ｄとを備えている。
【００２９】
制御装置７０は、照明光学系４０のシャッター開制御、基板移動機構２２の送り制御、ステップ送り誤差量の演算、アライメント調整時の補正量の演算、ギャップ調整時のｚ−チルト調整機構２７の駆動制御、本装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理をマイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。
【００３０】
上記構成のステップ式近接露光装置ＰＥでは、マスク保持枠１２にマスクＭが保持され、基板保持部２１に基板Ｗが保持された状態で、制御装置７０がアライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５の検出信号に基づき、マスク位置調整機構１３を駆動制御して基板保持部２１に対するマスクＭの初期位置を合わせ、ｚ軸粗動機構５２、ｚ−チルト調整機構２７を駆動制御してマスクＭと基板Ｗとの対向面間を所定のギャップに調整して、互いに近接配置する。
【００３１】
そして、露光制御用シャッター４４を所定の時間だけ開くと、照明光学系４０からのパターン露光用の光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射される。これにより、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００３２】
ここで、本発明のカラーフィルタの製造方法は、図４に示すように、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された基板Ｗに感光剤Ｐａを均一に塗布（Ｓ１）し、上記したステップ式近接露光装置ＰＥの基板ステージ２０に基板Ｗを搭載した後、パターン露光用の光をマスクＭを介して照射して感光剤Ｐａを露光し（Ｓ２）、更に現像して（Ｓ３）、複数の着色層（Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層）を形成するものである。ここで、本発明の第１及び第２実施形態の基板Ｗに塗布される感光剤Ｐａは、上述したようにレジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有するので、露光する際にガラス基板に照射されるエネルギーを変えることでレジスト層の厚さを変化させ、各着色層を形成する。以下、具体的な露光方法の各実施形態について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図５は、第１実施形態における露光方法を模式的に示した図である。先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にポジ型の感光剤Ｐａが均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図５（ａ）参照）。なお、ブラックマトリクス層ＢＭは、フォトリソグラフィ法等により所定の間隔で形成されている。
【００３４】
その後、図５（ｂ）に示すように、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、露光制御用シャッター４４を開くことで、照明光学系４０からのパターン露光用の光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００３５】
本実施形態で使用されるマスクＭの下面には、クロム等によりパターンが描画されており、ブラックマトリクス層ＢＭのパターンピッチＰ１（図５（ｅ）参照）の整数倍のパターンピッチＰ（本実施形態では、３×Ｐ１）で露光光を透過させる窓部８０が形成されている。なお、図５の奥行き方向の窓部８０も、カラーフィルタの配列に応じて、パターンピッチＰで形成されている。
【００３６】
図５（ｂ）では、窓部８０と対向する基板Ｗの位置に、一定の照度Ｌを持った露光光が露光時間ｔ１の間照射されるので、エネルギー量Ｗ１（＝Ｌ×ｔ１）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ１分だけのレジストが残る。
【００３７】
次いで、図５（ｃ）に示すように、基板移動機構２２によりマスクＭと基板Ｗとを相対的にパターンピッチＰ１だけ所定方向に移動させた後、露光制御用シャッター４４をＴ１より短い露光時間ｔ２だけ露光する。これにより、エネルギー量Ｗ２（＝Ｌ×ｔ２）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ２分だけのレジストが残る。
【００３８】
同様に、図５（ｄ）に示すように、基板移動機構２２により更にマスクＭと基板Ｗとを相対的にパターンピッチＰ１だけ所定方向に移動させて、露光制御用シャッター４４をｔ２より短い露光時間ｔ３だけ露光する。これにより、エネルギー量Ｗ３（＝Ｌ×ｔ３）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ３分だけのレジストが残る。
【００３９】
そして、図５（ｅ）に示すように、マスクＭと基板Ｗとを相対的にステップ移動させ、露光時間を変えながら３回の露光を行った基板Ｗは、現像を行って露光部分の感光剤Ｐａを除去することにより、未露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが残り、第１レジスト層Ｂは青色に帯びるＢ着色層を、第２レジスト層Ｇは緑色に帯びるＧ着色層を、第３レジスト層Ｒは赤色に帯びるＲ着色層を形成する。また、ブラックマトリクス層ＢＭ上のフォトスペーサ形成部分は多重に露光されているため、現像後にレジストは残らない。なお、マスクＭと基板Ｗとの相対的なステップ移動は、マスク位置調整機構１３によって行われてもよい。
【００４０】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板を基板ステージ２０に載置すると共に、各レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒの間隔に対応した間隔の窓部８０を設けたパターンで描画されたマスクＭを使用し、所定のパターンピッチＰ１でマスクＭとガラス基板Ｗとの相対的なステップ移動を行ないながら、露光時間ｔ１、ｔ２、ｔ３でマスクＭを介してガラス基板Ｗを露光するので、厚さの異なる第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層を構成する。即ち、露光時間によって基板Ｗに照射するエネルギー量を制御して、厚さの異なるレジスト層Ｂ、Ｇ，Ｒを形成する。これにより、レジスト層の厚さにより各着色層を形成でき、レジストの塗布や現像処理が一回で済み、工程数が低減されて短時間で効率よく複数の着色層を形成することができる。
【００４１】
また、上記露光工程は、一枚のマスクで単一の露光装置によって行なうことができ、従来のような複数の露光装置を用いて露光する際の機差による誤差や、ガラス基板を各露光装置に取り付ける際の取り付け誤差が低減され、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態における露光方法を模式的に示した図である。第１実施形態と同様、先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にポジ型の感光剤Ｐａが均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図６（ａ）参照）。
【００４３】
その後、図６（ｂ）に示すように、パターンごとに光の透過率が異なるマスクＭを使用し、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、露光制御用シャッター４４を開くことで、パターン露光用の光がマスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００４４】
具体的に、本実施形態のマスクＭは、Ｂ着色層を形成するための第１パターン８４の透過率を８０％、Ｇ着色層を形成するための第２パターン８５の透過率を５０％、Ｒ着色層を形成するための第３パターン８６の透過率を１０％としている。上記パターン以外の部分の透過率は１００％である。
【００４５】
これにより、第１パターン８４を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの８０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ１分だけのレジストが残る。また、第２パターン８５を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの５０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ２分だけのレジストが残る。更に、第３パターン８６を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの１０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ３分だけのレジストが残る。このように、パターンごとに異なるエネルギーの露光光が照射された基板Ｗを現像して露光部分の感光剤Ｐａを除去すると、未露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ、Ｇ、Ｒが残り、カラーフィルタ基板ＷのＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される（図６（ｃ）参照）。
【００４６】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板を基板ステージ２０に載置すると共に、光の透過率が異なるパターンが描画されたマスクＭをマスクステージ１０に装着し、１回の露光でＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される。従って、第１実施形態の効果に加え、パターンズレが生じる余地が全くなく、より高精度のカラーフィルタ基板Ｗの製作が可能となる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００４７】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における露光方法を模式的に示した図である。本発明の第３実施形態の基板Ｗに塗布される感光剤Ｐａ´は、一定の膜厚で、照射されるエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有しており、露光する際にガラス基板に照射されるエネルギーを変えることでレジスト層の厚さを変化させ、各着色層を形成する。本実施形態では、先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にネガ型の感光剤Ｐａ´が均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図７（ａ）参照）。
【００４８】
その後、図７（ｂ）に示すように、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、干渉フィルタ４８を制御しながら露光制御用シャッター４４を開くことで、特定波長の露光光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００４９】
本実施形態に使用されるマスクＭに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有しており、パターンごとに透過可能な光の波長が異なる。具体的には、Ｒ着色層を形成するための第１パターン８１は波長３６５ｎｍのｉ線のみを透過させ、Ｇ着色層を形成するための第２パターン８２は波長４０４．７ｎｍのｈ線のみを透過させ、Ｂ着色層を形成するための第３パターン８３は波長４３６ｎｍのｇ線のみを透過させる。
【００５０】
具体的に、干渉フィルタ４８を回転させて波長３６５ｎｍのｉ線のみを透過させるフィルタｆ２を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いて、波長λ１の露光光（ｉ線）を基板Ｗに照射する。ｉ線は、マスクＭの第１パターン８１だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。次いで、干渉フィルタ４８を回転させて波長４０４．７ｎｍのｈ線のみを透過させるフィルタｆ３を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いてｈ線を基板Ｗに照射する。ｈ線は、マスクＭの第２パターン８２だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。更に、干渉フィルタ４８を回転させて波長４３６ｎｍのｇ線のみを透過させるフィルタｆ４を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いてｇ線を基板Ｗに照射する。ｇ線は、マスクＭの第３パターン８３だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。
【００５１】
これにより、強いエネルギーを有するｉ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって赤色を帯びる特性を有する第３レジスト層Ｒを形成し、中間的なエネルギーを有するｈ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって緑色を帯びる特性を有する第２レジスト層Ｇを形成し、更に弱いエネルギーを有するｇ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって青色を帯びる特性を有する第１レジスト層Ｂを形成する。このように、パターンごとに異なるエネルギーの露光光が照射された基板Ｗを現像して未露光部分の感光剤Ｐａ´を除去すると、露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが残り、カラーフィルタ基板ＷのＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される（図７（ｃ）参照）。なお、第１〜第３レジスト層Ｒ，Ｇ，Ｂを露光するためのｉ線、ｇ線、ｈ線は、露光光源に基づくエネルギー分布によって適宜選択される。
【００５２】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａ´が塗布されたガラス基板Ｗを基板ステージ２０に載置すると共に、それぞれ透過させる光の波長が異なるパターンが描画されたマスクＭを使用し、干渉フィルタ４８を回転させて照射する光の波長を変更しながら３回露光する。これにより、基板Ｗ及びマスクＭを移動させることなく基板Ｗを露光して照射されたエネルギーによって特性の異なる第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層を形成することができる。従って、第１実施形態の効果に加え、基板Ｗ又はマスクＭの移動に伴う位置決め誤差が生じないため、より高精度のカラーフィルタ基板Ｗの製作が可能となる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００５３】
尚、本発明は、前述した各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。
上記の各実施形態において、露光装置は、近接露光装置として説明したが、これに限定されず、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置であってもよい。また、逐次式、走査式（スキャン）などの露光方法に拘わらず、実現可能である。
【００５４】
また、基板Ｗに塗布される感光剤は、いずれの実施形態においてもネガ型・ポジ型が適宜選択可能である。
さらに、第１及び第２実施形態では、レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有する感光剤が、第３実施形態では、一定の膜厚で、照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有する感光剤が使用されているが、各実施形態においていずれの特性を有する感光剤が使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るステップ式近接露光装置を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示すステップ式近接露光装置の正面図である。
【図３】本発明に係る近接露光装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る液晶ディスプレイパネル用基板の製造手順を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）は第１レジスト層が露光される状態を、（ｃ）は第２レジスト層が露光される状態を、（ｄ）は第３レジスト層が露光される状態を、（ｅ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図６】第２実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）はパターンごとに光の透過率が異なるマスクを介して基板を露光する状態を、（ｃ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図７】第３実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）はパターンごとに透過光の波長が異なるマスクを介して基板を露光する状態を、（ｃ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図８】従来の液晶ディスプレイパネル用基板の製造手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０ マスクステージ
２０ 基板ステージ
４０ 照明光学系
４８ 干渉フィルタ
Ｍ マスク
Ｐ マスクのパターンピッチ（レジスト層の間隔に対応した間隔）
Ｐ１ パターンピッチ
Ｐａ 感光剤
ＰＥ ステップ式近接露光装置
Ｒ レジスト層
Ｇ レジスト層
Ｂ レジスト層
ｔ１，ｔ２，ｔ３ シャッター開放時間（露光時間）
Ｗ 基板（ガラス基板、カラーフィルタ基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法および露光装置に関し、より詳細には、カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板の露光方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタ基板のＲ、Ｇ、Ｂ着色層を形成する方法としては、ガラス基板上の膜を染料で染める従来の染色法に代わり、顔料を用いる顔料法が採用されている。現在では、ガラス基板上にブラックマトリックス（ＢＭ）を形成した後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)の顔料分散レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により着色層を形成する顔料分散法が一般的である。
【０００３】
また、顔料法としては、基板の透明導電層上に感光性塗膜を形成し、４段階の光透過率を有するマスクを介して露光した後、現像、電着塗装を色ごとに行なう電着法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−５３０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、顔料分散法による着色層の形成は、図９に示すように、ＢＭ層が形成されたガラス基板上に顔料分散レジストを塗布した後、パターンが形成されたマスクを介して露光し、現像する工程をＲ、Ｇ、Ｂの各層ごとに順次行う必要がある。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各層それぞれに対応した、３枚の高価な専用マスク、３台の露光装置(同機種)が必要となり、製造コストが嵩むという問題があった。また、完成までの工程数が多く、ガラス基板は、Ｒ、Ｇ、Ｂ層を形成するごとに専用の露光装置に搭載されるので、装置ごとに再現性のある誤差を持って露光され、形成されるパターンの精度が低下する可能性がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載の電着法によれば、４段階の光透過率を有するマスクを介して露光するため、露光工程は１回で済むものの、その後、光透過率が異なるパターンごとに専用の現像液を用いて現像し、更に各色の着色塗料を入れた電着浴で電着塗装する工程を、色ごとに繰り返して行なわなければならず、工程数が多くなるという問題がある。
【０００６】
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、短時間で効率よく各着色層を形成でき、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる露光方法および露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の方法及び装置により達成される。
（１） 感光剤が塗布されたガラス基板を用意する工程と、
前記感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介して前記ガラス基板を露光する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
（２） 前記感光剤は、前記レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする（１）に記載の露光方法。
（３） 前記感光剤は、一定の膜厚で、前記照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする（１）に記載の露光方法。
（４） 前記マスクに描画されるパターンは、前記各レジスト層の間隔に対応した間隔を有しており、
前記露光工程は、前記特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記マスクと前記ガラス基板との相対的なステップ移動を伴って露光時間を変えながら前記マスクを介して前記ガラス基板を露光することを特徴とする（２）又は（３）に記載の露光方法。
（５） 前記マスクに描画されるパターンは、少なくとも光透過率が３段階に異なることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の露光方法。
（６） 前記マスクに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有する材料であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の露光方法。
（７） 前記露光工程に使用される照明光学系は、露光光の波長をフィルタリングする機能を有することを特徴とする（６）に記載の露光方法。
（８） （１）〜（７）に記載の露光方法を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の露光方法および露光装置によれば、感光剤が塗布されたガラス基板に対して、感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介してガラス基板を露光する。これにより、レジスト層の特性により各着色層を形成でき、レジストの塗布や現像処理が一回で済み、工程数が低減されて短時間で効率よく複数の着色層を形成することができる。
【０００９】
また、上記露光工程は、一枚のマスクで単一の露光装置によって行なうことができ、複数の露光装置を用いて露光する際の機差による誤差や、ガラス基板を各露光装置に取り付ける際の取り付け誤差が低減され、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る露光方法及び該露光方法を実現するのに好適な露光装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明の各実施形態において使用される露光装置について説明する。図１は、大型のカラーフィルタ用ガラス基板（例えば、対角長が５００ｍｍ以上）上にマスクの転写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ＰＥを示すものであり、露光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１０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２０と、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照明光学系４０と、から主に構成されている。
【００１２】
なお、カラーフィルタ用ガラス基板Ｗ（以下、「基板Ｗ」或は「カラーフィルタ基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれた転写パターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。感光剤は、現像後のレジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有する。即ち、レジスト層の厚さを調整することにより、透過する光の色（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ）を制御することが可能となる。
【００１３】
光の波長λとレジスト層の厚さｄとの関係は、光が強め合って明るくなる場合には、次の関係式が成立する。
２ｎｄ＝（２ｍ＋１）λ／２ （ｍ＝０，１，２，・・・）
光の波長λは、赤（Ｒ）が６２０ｎｍ、緑（Ｇ）が５３０ｎｍ、青（Ｂ）が４８５ｎｍであるので、各レジスト層の厚さ（ｄ）は、感光剤の屈折率ｎによって算出される。
【００１４】
照明光学系４０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ４１と、この高圧水銀ランプ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の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類の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４５，４６及び球面ミラー４７と、この平面ミラー４６とオプチカルインテグレータ４３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター４４と、露光制御用シャッター４４の下流側に配設されて照射された光の波長をフィルタリングする干渉フィルタ４８と、を備える。
【００１５】
干渉フィルタ４８は、全波長を透過するフィルタｆ１と、波長の異なる光を選択的に透過させるフィルタｆ２，ｆ３，ｆ４を備えており、フィルタｆ２は波長３６５ｎｍのｉ線のみを、フィルタｆ３は波長４０４．７ｎｍのｈ線のみ、フィルタｆ４は波長４３６ｎｍのｇ線のみをそれぞれ透過させる。
【００１６】
そして、照明光学系４０では、露光時に露光制御用シャッター４４が開制御されると、高圧水銀ランプ４１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経て、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直に、パターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭの転写パターンが基板Ｗ上に露光転写される。
【００１７】
マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動可能に装着され、マスクＭを保持するマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させるマスク位置調整機構１３とを備える。
【００１８】
マスクステージベース１１は、基板ステージ側の装置ベース５０上に立設される複数の支柱５１に支持されており、マスクステージベース１１と支柱５１との間に設けられたｚ軸粗動機構５２（図２参照）によりマスクステージベース１１は装置ベース５０に対して昇降可能である。
【００１９】
マスク保持枠１２には、マスクＭの転写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。
【００２０】
マスク位置調整機構１３は、マスク保持枠１２を駆動する各種シリンダ１３ｘ、１３ｘ、１３ｙ等のアクチュエータと、マスクステージベース１１とマスク保持枠１２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１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させる。
【００２１】
また、マスクステージ１０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複数のギャップセンサ１７（本実施形態では、８個）と、マスクＭ側の図示しないアライメントマークと基板Ｗ側の図示しないアライメントマークとを撮像して、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出する光学検出系である複数のアライメントカメラ１８（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１９と、をさらに備える。なお、ギャップセンサ１７とアライメントカメラ１８は、マスク保持枠１２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１９は、開口１１ａ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。
【００２２】
基板ステージ２０は、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してｘ、ｙ、ｚ方向に移動する基板移動機構２２と、を備える。
【００２３】
基板保持部２１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２２は、基板保持部２１の下方に、ｙ軸テーブル２３、ｙ軸送り機構２４、ｘ軸テーブル２５、ｘ軸送り機構２６、及びｚ−チルト調整機構２７を備える。
【００２４】
ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、転動体（図示せず）を介して装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってｙ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。
【００２５】
なお、ｘ軸送り機構２６もｙ軸送り機構２４と同様の構成を有し、ｘ軸テーブル２５をｙ軸テーブル２３に対してｘ方向に駆動する。また、ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６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２９，３６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２７の設置数は任意である。
【００２６】
これにより、基板移動機構２２は、基板保持部２１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２１をｚ軸方向に微動且つチルト調整する。
【００２７】
基板保持部２１のｘ方向側部とｙ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０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６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２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６１，６２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。
【００２８】
制御装置７０は、図３に示すように、アライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５からの検出信号を検出値として読み込むためのＡ／Ｄ変換機能を有する入力インターフェース回路７０ａと、演算処理装置７０ｂと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置７０ｃと、演算処理装置７０ｂで得られた制御信号を、マスク位置調整機構１３、基板移動機構２２、ｚ軸粗動機構５２、露光制御用シャッター４４、干渉フィルタ４８の各駆動回路に出力する出力インターフェース回路７０ｄとを備えている。
【００２９】
制御装置７０は、照明光学系４０のシャッター開制御、基板移動機構２２の送り制御、ステップ送り誤差量の演算、アライメント調整時の補正量の演算、ギャップ調整時のｚ−チルト調整機構２７の駆動制御、本装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理をマイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。
【００３０】
上記構成のステップ式近接露光装置ＰＥでは、マスク保持枠１２にマスクＭが保持され、基板保持部２１に基板Ｗが保持された状態で、制御装置７０がアライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５の検出信号に基づき、マスク位置調整機構１３を駆動制御して基板保持部２１に対するマスクＭの初期位置を合わせ、ｚ軸粗動機構５２、ｚ−チルト調整機構２７を駆動制御してマスクＭと基板Ｗとの対向面間を所定のギャップに調整して、互いに近接配置する。
【００３１】
そして、露光制御用シャッター４４を所定の時間だけ開くと、照明光学系４０からのパターン露光用の光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射される。これにより、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００３２】
ここで、本発明のカラーフィルタの製造方法は、図４に示すように、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された基板Ｗに感光剤Ｐａを均一に塗布（Ｓ１）し、上記したステップ式近接露光装置ＰＥの基板ステージ２０に基板Ｗを搭載した後、パターン露光用の光をマスクＭを介して照射して感光剤Ｐａを露光し（Ｓ２）、更に現像して（Ｓ３）、複数の着色層（Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層）を形成するものである。ここで、本発明の第１及び第２実施形態の基板Ｗに塗布される感光剤Ｐａは、上述したようにレジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有するので、露光する際にガラス基板に照射されるエネルギーを変えることでレジスト層の厚さを変化させ、各着色層を形成する。以下、具体的な露光方法の各実施形態について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図５は、第１実施形態における露光方法を模式的に示した図である。先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にポジ型の感光剤Ｐａが均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図５（ａ）参照）。なお、ブラックマトリクス層ＢＭは、フォトリソグラフィ法等により所定の間隔で形成されている。
【００３４】
その後、図５（ｂ）に示すように、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、露光制御用シャッター４４を開くことで、照明光学系４０からのパターン露光用の光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００３５】
本実施形態で使用されるマスクＭの下面には、クロム等によりパターンが描画されており、ブラックマトリクス層ＢＭのパターンピッチＰ１（図５（ｅ）参照）の整数倍のパターンピッチＰ（本実施形態では、３×Ｐ１）で露光光を透過させる窓部８０が形成されている。なお、図５の奥行き方向の窓部８０も、カラーフィルタの配列に応じて、パターンピッチＰで形成されている。
【００３６】
図５（ｂ）では、窓部８０と対向する基板Ｗの位置に、一定の照度Ｌを持った露光光が露光時間ｔ１の間照射されるので、エネルギー量Ｗ１（＝Ｌ×ｔ１）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ１分だけのレジストが残る。
【００３７】
次いで、図５（ｃ）に示すように、基板移動機構２２によりマスクＭと基板Ｗとを相対的にパターンピッチＰ１だけ所定方向に移動させた後、露光制御用シャッター４４をＴ１より短い露光時間ｔ２だけ露光する。これにより、エネルギー量Ｗ２（＝Ｌ×ｔ２）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ２分だけのレジストが残る。
【００３８】
同様に、図５（ｄ）に示すように、基板移動機構２２により更にマスクＭと基板Ｗとを相対的にパターンピッチＰ１だけ所定方向に移動させて、露光制御用シャッター４４をｔ２より短い露光時間ｔ３だけ露光する。これにより、エネルギー量Ｗ３（＝Ｌ×ｔ３）が基板Ｗに照射され、現像後に厚さＨ３分だけのレジストが残る。
【００３９】
そして、図５（ｅ）に示すように、マスクＭと基板Ｗとを相対的にステップ移動させ、露光時間を変えながら３回の露光を行った基板Ｗは、現像を行って露光部分の感光剤Ｐａを除去することにより、未露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが残り、第１レジスト層Ｂは青色に帯びるＢ着色層を、第２レジスト層Ｇは緑色に帯びるＧ着色層を、第３レジスト層Ｒは赤色に帯びるＲ着色層を形成する。また、ブラックマトリクス層ＢＭ上のフォトスペーサ形成部分は多重に露光されているため、現像後にレジストは残らない。なお、マスクＭと基板Ｗとの相対的なステップ移動は、マスク位置調整機構１３によって行われてもよい。
【００４０】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板を基板ステージ２０に載置すると共に、各レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒの間隔に対応した間隔の窓部８０を設けたパターンで描画されたマスクＭを使用し、所定のパターンピッチＰ１でマスクＭとガラス基板Ｗとの相対的なステップ移動を行ないながら、露光時間ｔ１、ｔ２、ｔ３でマスクＭを介してガラス基板Ｗを露光するので、厚さの異なる第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層を構成する。即ち、露光時間によって基板Ｗに照射するエネルギー量を制御して、厚さの異なるレジスト層Ｂ、Ｇ，Ｒを形成する。これにより、レジスト層の厚さにより各着色層を形成でき、レジストの塗布や現像処理が一回で済み、工程数が低減されて短時間で効率よく複数の着色層を形成することができる。
【００４１】
また、上記露光工程は、一枚のマスクで単一の露光装置によって行なうことができ、従来のような複数の露光装置を用いて露光する際の機差による誤差や、ガラス基板を各露光装置に取り付ける際の取り付け誤差が低減され、低コストで高品質なカラーフィルタ基板を製造することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態における露光方法を模式的に示した図である。第１実施形態と同様、先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にポジ型の感光剤Ｐａが均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図６（ａ）参照）。
【００４３】
その後、図６（ｂ）に示すように、パターンごとに光の透過率が異なるマスクＭを使用し、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、露光制御用シャッター４４を開くことで、パターン露光用の光がマスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００４４】
具体的に、本実施形態のマスクＭは、Ｂ着色層を形成するための第１パターン８４の透過率を８０％、Ｇ着色層を形成するための第２パターン８５の透過率を５０％、Ｒ着色層を形成するための第３パターン８６の透過率を１０％としている。上記パターン以外の部分の透過率は１００％である。
【００４５】
これにより、第１パターン８４を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの８０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ１分だけのレジストが残る。また、第２パターン８５を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの５０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ２分だけのレジストが残る。更に、第３パターン８６を透過した露光光は、照明光学系４０から照射されるエネルギーの１０％がガラス基板Ｗに照射されて、現像後に厚さＨ３分だけのレジストが残る。このように、パターンごとに異なるエネルギーの露光光が照射された基板Ｗを現像して露光部分の感光剤Ｐａを除去すると、未露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ、Ｇ、Ｒが残り、カラーフィルタ基板ＷのＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される（図６（ｃ）参照）。
【００４６】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａが塗布されたガラス基板を基板ステージ２０に載置すると共に、光の透過率が異なるパターンが描画されたマスクＭをマスクステージ１０に装着し、１回の露光でＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される。従って、第１実施形態の効果に加え、パターンズレが生じる余地が全くなく、より高精度のカラーフィルタ基板Ｗの製作が可能となる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００４７】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における露光方法を模式的に示した図である。本発明の第３実施形態の基板Ｗに塗布される感光剤Ｐａ´は、一定の膜厚で、照射されるエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有しており、露光する際にガラス基板に照射されるエネルギーを変えることでレジスト層の厚さを変化させ、各着色層を形成する。本実施形態では、先ず、ブラックマトリクス層ＢＭが形成された上にネガ型の感光剤Ｐａ´が均一の厚さで塗布された基板Ｗを用意し、この基板Wを基板ステージ２０の基板保持部２１上に載置する（図７（ａ）参照）。
【００４８】
その後、図７（ｂ）に示すように、マスクステージ１０のマスク保持枠１２に装着されたマスクＭに対して基板Ｗをアライメント調整、ギャップ調整し、干渉フィルタ４８を制御しながら露光制御用シャッター４４を開くことで、特定波長の露光光が、マスクＭを介して基板Ｗに照射され、マスクＭの転写パターンが基板Ｗに露光転写される。
【００４９】
本実施形態に使用されるマスクＭに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有しており、パターンごとに透過可能な光の波長が異なる。具体的には、Ｒ着色層を形成するための第１パターン８１は波長３６５ｎｍのｉ線のみを透過させ、Ｇ着色層を形成するための第２パターン８２は波長４０４．７ｎｍのｈ線のみを透過させ、Ｂ着色層を形成するための第３パターン８３は波長４３６ｎｍのｇ線のみを透過させる。
【００５０】
具体的に、干渉フィルタ４８を回転させて波長３６５ｎｍのｉ線のみを透過させるフィルタｆ２を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いて、波長λ１の露光光（ｉ線）を基板Ｗに照射する。ｉ線は、マスクＭの第１パターン８１だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。次いで、干渉フィルタ４８を回転させて波長４０４．７ｎｍのｈ線のみを透過させるフィルタｆ３を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いてｈ線を基板Ｗに照射する。ｈ線は、マスクＭの第２パターン８２だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。更に、干渉フィルタ４８を回転させて波長４３６ｎｍのｇ線のみを透過させるフィルタｆ４を有効とした後、露光制御用シャッター４４を所定時間だけ開いてｇ線を基板Ｗに照射する。ｇ線は、マスクＭの第３パターン８３だけを透過してガラス基板Ｗに照射される。
【００５１】
これにより、強いエネルギーを有するｉ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって赤色を帯びる特性を有する第３レジスト層Ｒを形成し、中間的なエネルギーを有するｈ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって緑色を帯びる特性を有する第２レジスト層Ｇを形成し、更に弱いエネルギーを有するｇ線が照射された感光剤Ｐａ´は、露光により照射されるエネルギーによって青色を帯びる特性を有する第１レジスト層Ｂを形成する。このように、パターンごとに異なるエネルギーの露光光が照射された基板Ｗを現像して未露光部分の感光剤Ｐａ´を除去すると、露光部分である第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが残り、カラーフィルタ基板ＷのＲ，Ｇ，Ｂ着色層が形成される（図７（ｃ）参照）。なお、第１〜第３レジスト層Ｒ，Ｇ，Ｂを露光するためのｉ線、ｇ線、ｈ線は、露光光源に基づくエネルギー分布によって適宜選択される。
【００５２】
したがって、本実施形態による露光方法及び露光装置によれば、感光剤Ｐａ´が塗布されたガラス基板Ｗを基板ステージ２０に載置すると共に、それぞれ透過させる光の波長が異なるパターンが描画されたマスクＭを使用し、干渉フィルタ４８を回転させて照射する光の波長を変更しながら３回露光する。これにより、基板Ｗ及びマスクＭを移動させることなく基板Ｗを露光して照射されたエネルギーによって特性の異なる第１〜第３レジスト層Ｂ，Ｇ，Ｒが形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂ着色層を形成することができる。従って、第１実施形態の効果に加え、基板Ｗ又はマスクＭの移動に伴う位置決め誤差が生じないため、より高精度のカラーフィルタ基板Ｗの製作が可能となる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００５３】
尚、本発明は、前述した各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。
上記の各実施形態において、露光装置は、近接露光装置として説明したが、これに限定されず、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置であってもよい。また、逐次式、走査式（スキャン）などの露光方法に拘わらず、実現可能である。
【００５４】
また、基板Ｗに塗布される感光剤は、いずれの実施形態においてもネガ型・ポジ型が適宜選択可能である。
さらに、第１及び第２実施形態では、レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有する感光剤が、第３実施形態では、一定の膜厚で、照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有する感光剤が使用されているが、各実施形態においていずれの特性を有する感光剤が使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るステップ式近接露光装置を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示すステップ式近接露光装置の正面図である。
【図３】本発明に係る近接露光装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る液晶ディスプレイパネル用基板の製造手順を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）は第１レジスト層が露光される状態を、（ｃ）は第２レジスト層が露光される状態を、（ｄ）は第３レジスト層が露光される状態を、（ｅ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図６】第２実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）はパターンごとに光の透過率が異なるマスクを介して基板を露光する状態を、（ｃ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図７】第３実施形態の露光方法を模式的に説明するための図であり、（ａ）はガラス基板を基板ステージに載置する状態を、（ｂ）はパターンごとに透過光の波長が異なるマスクを介して基板を露光する状態を、（ｃ）は各レジスト層を露光した基板が現像された状態を示す。
【図８】従来の液晶ディスプレイパネル用基板の製造手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０ マスクステージ
２０ 基板ステージ
４０ 照明光学系
４８ 干渉フィルタ
Ｍ マスク
Ｐ マスクのパターンピッチ（レジスト層の間隔に対応した間隔）
Ｐ１ パターンピッチ
Ｐａ 感光剤
ＰＥ ステップ式近接露光装置
Ｒ レジスト層
Ｇ レジスト層
Ｂ レジスト層
ｔ１，ｔ２，ｔ３ シャッター開放時間（露光時間）
Ｗ 基板（ガラス基板、カラーフィルタ基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光剤が塗布されたガラス基板を用意する工程と、
前記感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介して前記ガラス基板を露光する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記感光剤は、前記レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記感光剤は、一定の膜厚で、前記照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記マスクに描画されるパターンは、前記各レジスト層の間隔に対応した間隔を有しており、
前記露光工程は、前記特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記マスクと前記ガラス基板との相対的なステップ移動を伴って露光時間を変えながら前記マスクを介して前記ガラス基板を露光することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記マスクに描画されるパターンは、少なくとも光透過率が３段階に異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
前記マスクに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有する材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項７】
前記露光工程に使用される照明光学系は、露光光の波長をフィルタリングする機能を有することを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
請求項１〜７に記載の露光方法を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１】
感光剤が塗布されたガラス基板を用意する工程と、
前記感光剤が特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記ガラス基板に照射されるエネルギーを変えながらマスクを介して前記ガラス基板を露光する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記感光剤は、前記レジスト層の厚さによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記感光剤は、一定の膜厚で、前記照射されたエネルギーによって透過する光の波長を制限する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記マスクに描画されるパターンは、前記各レジスト層の間隔に対応した間隔を有しており、
前記露光工程は、前記特性の異なる少なくとも３つのレジスト層を形成するように、前記マスクと前記ガラス基板との相対的なステップ移動を伴って露光時間を変えながら前記マスクを介して前記ガラス基板を露光することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記マスクに描画されるパターンは、少なくとも光透過率が３段階に異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
前記マスクに描画されるパターンの材料は、波長干渉フィルタの特性を有する材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項７】
前記露光工程に使用される照明光学系は、露光光の波長をフィルタリングする機能を有することを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
請求項１〜７に記載の露光方法を備えたことを特徴とする露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１３９７６１（Ｐ２００８−１３９７６１Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２８１７９（Ｐ２００６−３２８１７９）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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