露光装置

【課題】本発明は、単一のブラインドシャッターを用いた小型マスク連続露光方式により、露光領域における照射量分布の局所的なムラが少ない露光を実現できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、基板を搬送方向に一定の速度で搬送しながら、搬送方向に所定間隔を空けて複数並べられた前記基板上の露光領域に対して露光を行う。露光装置は、点滅式光源と、基板をＹ軸正方向に搬送する搬送装置と、光源と基板との間に配置されるフォトマスクと、光源とフォトマスクとの間に位置し、光を遮光するブラインドシャッターとを備える。光源の点滅の周波数は５０Ｈｚであり、基板の搬送速度は１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃであり、Ｙ軸方向におけるフォトマスク上の開口パターンが形成される領域の長さは、１５０〜２５０ｍｍである。これによって、ブラインドシャッター復帰時に光源が遮られることに起因する露光量減損率は３％以下となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板を露光するための露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の液晶表示装置の大型化に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタも大型化している。カラーフィルタの製造工程では、フォトリソグラフィ法によって着色層をパターニングするが、大型の露光マスクは非常に高価であるため、カラーフィルタの製造コストが高くなるという問題がある。そこで、カラーフィルタ基板の表示画素領域の大きさより小さなフォトマスクを露光ヘッドに装着した露光機を用い、基板を搬送しながら、露光対象となる基板全面に対して繰り返し露光を行う方式（以下「小型マスク連続露光方式」という）がある。
【０００３】
カラーフィルタの製造においては、製造コストを抑えるために、カラーフィルタよりサイズの大きな基板上に複数のカラーフィルタが露光される場合がある。小型マスク連続露光方式では、基板を一方向に連続的に搬送しながら、光源からの光を基板上に照射することで、カラーフィルタが露光される領域（以下、「露光領域」という）にスキャン露光を行う。この時、搬送方向に隣接する露光領域の間（以下、「非露光領域」という）は、ブラインドシャッターによって遮光される。ブラインドシャッターは、光源と基板との間に配置されており、搬送されている基板上の露光領域の間と重なった状態で、光の照射領域を基板と同じ速度で搬送方向に通過する。
【０００４】
基板に形成されるカラーフィルタの数、及び、隣接するカラーフィルタ間の間隔は、カラーフィルタのサイズや仕様、レイアウトにより異なる。従って、ブラインドシャッターによる遮光は複数回行われることを想定し、更に、搬送方向におけるブラインドシャッターの幅を可変にする必要がある。搬送方向の幅を可変にするためには、複数の羽根からなるブラインドシャッターを設けることが考えられる。しかし、可変幅のブラインドシャッターは、構造が複雑であり、コストや設置スペースの制約上、非露光領域の数に対応して複数組のブラインドシャッターを、一つの露光ヘッド毎に設けることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一組のブラインドシャッターを用いる場合、非露光領域を遮光した後に、次の非露光領域の遮光に備えて、当該ブラインドシャッターを基板搬送方向と反対方向に復帰させる必要がある。しかし、ブラインドシャッターが復帰する際には、露光領域の露光中に、ブラインドシャッターが照射領域を通過することになる。そのため、ブラインドシャッターにより部分的に照射光が遮られ、露光領域の中で、光の照射量が局所的に少なくなる部分ができてしまう。当該部分に形成される着色層の膜厚や幅寸法は、他の部分に形成される着色層とは異なるため、液晶表示装置としての局所的な表示ムラが発生するという問題がある。
【０００７】
それ故に、本発明は、一組のブラインドシャッターを用いた小型マスク連続露光方式により、露光領域における照射量分布の局所的なムラが少ない露光を実現できる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板を搬送方向に一定の速度で搬送しながら、搬送方向に所定間隔を空けて複数並べられた基板上の露光領域に対して露光を行う露光装置に関する。露光装置は、所定の照射領域に光を照射する光源と、基板を搬送方向に搬送する搬送装置と、光源と基板との間に配置されるフォトマスクと光源とフォトマスクとの間に位置するブラインドシャッターとを備える。フォトマスクは、開口パターンが形成される開口パターン形成領域を有する。開口パターン形成領域は、照射領域の内側に配置される。搬送方向に隣接する露光領域間に設けられた非露光領域が開口パターン形成領域の下側を通過する際、ブラインドシャッターは、非露光領域と重なった状態で、開口パターン形成領域の上側を基板と等速度で搬送方向に移動する。非露光領域が前記開口パターン形成領域の下側を通過後、ブラインドシャッターは開口パターン形成領域の上側を横切って開口パターン形成領域の上流側まで復帰する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、単一のブラインドシャッターを備える露光装置において、小型マスク連続露光方式によって、照度分布の局所的なムラを小さくして露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の上面図
【図２Ａ】ブラインドシャッターの動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｂ】図２Ａから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｃ】図２Ｂから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｄ】図２Ｃから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｅ】図２Ｄから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｆ】図２Ｅから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｇ】図２Ｆから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｈ】図２Ｇから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｉ】図２Ｈから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｊ】図２Ｉから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｋ】図２Ｊから続く動作を示す露光装置の側面図
【図２Ｌ】図２Ｋから続く動作を示す露光装置の側面図
【図３】Ｙ軸方向の照射領域の長さと減損露光量との関係を示す
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の上面図である。尚、図１の紙面下側を上流側、紙面上側を下流側とする。また、以降に説明する図においては、基板の搬送方向をＹ軸正方向とする。
【００１２】
露光装置１は、基板６をＹ軸方向に一定の速度で搬送しながら、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定間隔を空けて複数並べられた基板１上の露光領域６１に対して露光を行うものである。露光装置１は、紙面上方に位置する光源（図示せず）と、基板６を搬送する搬送装置（図示せず）と、フォトマスク３と、光源からの光を遮光するブラインドシャッター（図示せず）とを備える。
【００１３】
光源は、所定の照射領域に光を照射する。光源には、所定の間隔（例えば５０Ｈｚ）にて点滅を繰り返す点滅式光源が用いられる。
【００１４】
搬送装置（図示せず）は、基板６をＹ軸正方向に一定速度（１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃ）で搬送する。また、基板６には、フォトリソグラフィ法等によって、遮光層として機能するブラックマトリックスが予め形成されている。ブラックマトリクスで区画された画素領域の外側には、周辺ダミーパターン及びアライメントマークが形成されている。基板６の表面には、着色パターンを形成するためのレジストが塗布されている。尚、基板６において、Ｙ軸方向に隣接する露光領域６１の間は、フォトマスクの繰り返しパターンが形成されない非露光領域６２である。
【００１５】
フォトマスク３は、光源と基板６との間に配置されている。また、図１に示すように、フォトマスク３は、Ｘ軸方向に６枚ずつ、２行に配置されている。一方の行に配置されるフォトマスク３の間を、他の列に配置されるフォトマスク３が補完している。また、フォトマスク３の各々には、着色パターンを露光するためのドット状の開口パターン３１が形成されている。各々のフォトマスク３は、光源を有する１２個の露光ヘッド（図示せず）に１枚ずつ装着されている。フォトマスク３上の開口パターン３１が形成される領域３０（以下、「開口パターン形成領域」という）のＹ軸方向の長さ（上流側の開口パターン３１の端縁から下流側の開口パターン３１の端縁までの距離）は、１５０〜２５０ｍｍである。本実施形態に係る露光装置１では、開口パターン形成領域３０の長さを上記範囲に設定することで、露光領域に対する露光ショット数の増加を実現している（露光ショット数の詳細については後述する）。尚、一度の照射で、フォトマスク３上の全ての開口パターン３１が基板上に転写されるように、開口パターン形成領域３０は、光源光の照射領域４０の内側に配置される（図２Ａ参照）。
【００１６】
ブラインドシャッター（図示せず）は、光源とフォトマスク３との間に配置されており、４枚の羽根（図示せず）から構成されている。４枚の羽根は、図示しない移動機構により、各々が独立してＹ軸方向に自在に移動することができる。また、４枚の羽根は、Ｙ軸方向に移動する際に各々が干渉しないように、夫々Ｚ軸方向の位置が異なっている。尚、ブラインドシャッターは、１２個の露光ヘッドに１組ずつ装着されている。
【００１７】
露光装置１を用いて、基板６上に着色パターンを露光するには、基板６を搬送しながら、光を点滅させることで、露光領域６１に開口パターン３１を繰り返し転写する。この時、１回の点滅間隔に合わせて、開口パターン形成領域の長さより短い所定ピッチだけ基板が搬送され、各画素に対応する部分のレジストが複数回露光される。
【００１８】
以下、図２Ａ〜２Ｌを用いて、ブラインドシャッターによる非露光領域への遮光と、復帰動作を説明する。尚、以下の説明においては、図２Ａ〜２Ｌの紙面右側を上流側、紙面左側を下流側とする。
【００１９】
図２Ａに示すように、露光領域６１が開口パターン形成領域３０の下方に差し掛かるまでは、ブラインドシャッター５は、羽根５１〜５４がＹ軸方向に広がった状態で、開口パターン形成領域３０の全体を覆っている（全閉状態）。
【００２０】
次に、図２Ｂに示すように、露光領域６１が、開口パターン形成領域３０の下方に到達すると、上流側の羽根５２の端縁と下流側の露光領域６１の端縁とが一致した状態（いずれもＸＺ平面と平行な同一平面上にある状態）、羽根５２が基板と等速でＹ軸正方向に移動する。その後、羽根５１、５３及び５４についても、上流側の羽根５２の端縁より上流側に位置しないように（羽根５１、５３及び５４が露光領域６１を遮光しないように）、互いに重なりながらＹ軸正方向に適宜移動する。
【００２１】
次に、図２Ｃに示すように、露光領域６１が開口パターン形成領域３０の下側を通過後は、ブラインドシャッター５が、開口パターン形成領域３０の下流側の端縁Ｌの近傍かつ開口パターン形成領域３０の下流側に待機する。この時、Ｙ軸方向のブラインドシャッター５の幅が最小となるように、羽根５１〜５４はＹ軸方向の位置を揃えた状態で各々が重なり合う。
【００２２】
次に、図２Ｄ及び２Ｅに示すように、ブラインドシャッター５は、開口パターン形成領域３０の上方をＹ軸負方向に横切って、開口パターン形成領域３０の上流側の端縁Ｕの近傍かつ開口パターン形成領域３０の上流側に復帰する。そして、復帰したブラインドシャッター５は、非露光領域６２の遮光に備える。ここで、復帰時におけるブラインドシャッター５の移動速度は、遮光時における移動速度（基板と等速）に比べて、遥かに高速である。しかし、光４の点滅間隔が非常に短いため、復帰時のブラインドシャッター５が開口パターン形成領域３０の上側を通過する間に、光４が少なくとも１回は点灯する。従って、光４が点灯した瞬間にブラインドシャッター５が重なった部分の露光領域６１ｂは、他の部分の露光領域６１ａに比べて露光量が少なくなる。尚、ブラインドシャッター５が開口パターン形成領域３０の上方を通過する際に光の点滅が複数回繰り返された場合は、露光領域６１の複数箇所に、相対的に露光量の少ない露光領域６１ｂが形成される。但し、光源が１回点滅する間のブラインドシャッター５の移動量が、Ｙ軸方向のブラインドシャッターの幅以上であれば、複数の露光領域６１ｂは離間して形成され、Ｙ軸方向に重ならいので、露光量の減少量を最小限に抑えることができる。
【００２３】
次に、図２Ｆに示すように、露光領域６１が開口パターン形成領域３０の下方を通過する間は、ブラインドシャッター５は、開口パターン形成領域３０の上流側の端縁Ｕの近傍かつ開口パターン形成領域３０の上流側に待機する。また、非露光領域６２の遮光に備えて、破線で示すように、Ｙ軸方向のブラインドシャッター５の幅が、Ｙ軸方向の非露光領域６２の長さと同じになるように、羽根５１〜５４の重なりが予め調整される。尚、Ｙ軸方向において、ブラインドシャッターの幅と、非露光領域６２の長さとが同じであれば、羽根５１〜５４の重なり方については任意である。
【００２４】
次に、図２Ｇに示すように、非露光領域６２が開口パターン形成領域３０の下方を通過する際には、ブラインドシャッター５が、非露光領域６２と重なった状態で、開口パターン形成領域３０の上側を基板６の搬送速度と等速でＹ軸正方向に移動する。これによって、非露光領域６２が開口パターン形成領域３０の下方を通過する間は、常に、非露光領域６２がブラインドシャッター５によって遮光される。また、ブラインドシャッター５の上流側では、次の露光領域６１に対して、開口３１のパターンが転写される。
【００２５】
次に、図２Ｈに示すように、非露光領域６２が開口パターン形成領域３０の下方を通過した後は、ブラインドシャッター５は、開口パターン形成領域３０の下流側の端縁Ｌの近傍かつ開口パターン形成領域３０の下流側で一旦停止する。このとき、Ｙ軸方向のブラインドシャッター５の幅が最小となるように、羽根５１〜５４はＹ軸方向の位置を揃えた状態で各々が重なり合う。
【００２６】
次に、図２Ｉ及びＪに示すように、ブラインドシャッター５は、上流側の開口パターン形成領域３０の端縁Ｕの近傍かつ開口パターン形成領域３０の上流側に復帰する。尚、詳細については、図２Ｄ及び２Ｅと同じであるため、説明を省略する。
【００２７】
その後、Ｙ軸方向に並ぶ非露光領域６２の数に応じて、ブラインドシャッター５は、図２Ｆ〜２Ｊまでの動作を繰り返す。
【００２８】
その後、図２Ｋに示すように、最も末端（上流側）に位置する露光領域６１の上流側の端縁が開口パターン形成領域３０の下方を通過し始めると、下流側の羽根５１の端縁と上流側の露光領域６１の端縁とのＹ座標が一致した状態で、羽根５１が基板６と等速でＹ軸正方向に移動する。その後、羽５３、５４、５２が、順次、基板と等速でＹ軸正方向に移動を開始する。そして、図２Ｌに示すように、露光領域６１が開口パターン形成領域３０の下側を通過した後は、ブラインドシャッター５は、全閉状態となり、次の基板の投入に備えて待機する。
【００２９】
図３は、Ｙ軸方向の照射領域の長さと露光量減損率との関係を示すグラフ図である。
【００３０】
従来の露光装置では、一例として、基板の搬送速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃであり、光源の周波数が５０Ｈｚであり、Ｙ軸方向の照射領域の長さが６０ｍｍであった。この場合、光源の光が１回点滅する間に、基板が３．６ｍｍ移動する。従って、露光領域が開口パターン形成領域の下側を通過する間に、同一箇所の着色パターンに開口パターン３１が転写される回数（以下、「露光ショット数」という）は１６回となる。ここで、ブラインドシャッターが復帰する間に１回の露光ショットが遮光されるとすると、遮光された箇所の着色パターンの露光ショット数は１５回である。従って、遮光された箇所の露光領域の露光量減損率は６．２％となる。これは、露光後に現像して得られる着色パターンの形状（着色パターンの線幅、膜厚等）が局所的に異なる原因となる。
【００３１】
これに対して、本実施形態に係る露光装置１は、基板６の搬送速度が１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃであり、レーザー光源の周波数が５０Ｈｚであり、Ｙ軸方向の照射領域４０の長さが１５０〜２５０ｍｍである。従って、露光領域６１ａの着色パターンに対する露光ショット数は３７〜１２５回となる。ブラインドシャッター５が復帰する際に遮光される露光ショット数を１回とすると、露光領域６１ａに対する遮光された露光領域６１ｂの着色パターンの露光量減損率は、０．８〜２．７％となる。このように、露光領域６１に対する露光ショット数を多くすることで、ブラインドシャッター５の復帰時に光源が遮られることに起因する露光量の減損を相対的に少なくすることができる。露光量減損率を３％以下に抑えると、露光後に現像して得られる着色パターンの局所的な形状の変化が小さくなり、液晶表示装置としての局所的な表示ムラを抑制することができる。
【００３２】
ここで、Ｙ軸方向の開口パターン形成領域３０の長さが１５０ｍｍより小さくても、基板６の搬送速度を１００ｍｍ／ｓｅｃより遅くすることで、露光領域６１に対する露光ショット数を多くすることは可能である。しかし、搬送速度を１００ｍｍ／ｓｅｃより遅くすると、基板６の処理タクトが長くなってしまい、生産性の観点から好ましくない。従って、本実施形態に係る露光装置１においては、基板６の搬送速度を１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃに維持した上で、開口パターン形成領域３０の長さを１５０〜２５０ｍｍとしている。これによって、要求される処理タクトを達成しつつ、露光領域に対する露光ショット数の増加を実現している。
【００３３】
尚、本実施形態に係る露光装置では、点滅式光源を用いて、ドット形状の着色パターンを形成しているが、光源の種類は特に限定されてない。例えば、常灯式光源を用いて、フォトマスクのストライプ状の開口パターンを、Ｙ軸方向に連続して転写することで、ストライプ状の着色パターンを形成しても良い。
【００３４】
また、本実施形態に係る露光装置では、ブラインドシャッターの形状を特定しているが、特に限定されない。例えば、ブラインドシャッターを構成する羽根の枚数を変えても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板を露光するための露光装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１露光装置
２搬送装置
３フォトマスク
３０開口パターン形成領域
３１開口パターン
４光
４０照射領域
５ブラインドシャッター
５１〜５４羽根
６基板
６１露光領域
６２非露光領域

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送方向に一定の速度で搬送しながら、搬送方向に所定間隔を空けて複数並べられた前記基板上の露光領域に対して露光を行う露光装置であって、
所定の照射領域に光を照射する光源と、
前記基板を搬送方向に搬送する搬送装置と、
前記光源と基板との間に配置されるフォトマスクと
前記光源と前記フォトマスクとの間に位置するブラインドシャッターとを備え、
前記フォトマスクは、開口パターンが形成される開口パターン形成領域を有し、
前記開口パターン形成領域は、前記照射領域の内側に配置され、
前記搬送方向に隣接する露光領域間に設けられた非露光領域が前記開口パターン形成領域の下方を通過する際、前記ブラインドシャッターは、前記非露光領域と重なった状態で、前記開口パターン形成領域の上方を前記基板と等速度で前記搬送方向に移動し、
前記非露光領域が前記開口パターン形成領域の下方を通過後、前記ブラインドシャッターは前記開口パターン形成領域の上方を横切って前記開口パターン形成領域の上流側まで復帰する露光装置。
【請求項２】
前記基板が搬送される速度が、１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃであり、
前記基板の搬送方向における前記開口パターン形成領域の長さが、１５０〜２５０ｍｍであり、
前記ブラインドシャッターの遮光に起因する露光量の減損率が３％以下である、請求項１に記載の露光装置。

【図１】