JP2008009084A - カラーフィルタの描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステップ露光により形成されたブラックマトリクスパターンの歪みに追随して２層目移行のパターンを高い位置合せ精度で形成することを可能とするカラーフィルターの描画方法を提供すること。
【解決手段】基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側に４つのアライメントマークを形成する工程、前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び複数の露光ヘッドを備えた基台を有するスキャニング露光装置を用い、スキャン移動する前記基板上に２層目以降のパターンを形成するための露光を行う工程を具備するカラーフィルターの描画方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタの製造方法に係り、特に、大型のカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造における露光に関する。

従来より、大型のカラー液晶表示装置に用いられる大型のカラーフィルタの製造において、フォトリソグラフィー工程における課題として、原寸大の大型露光マスクを用いる一括露光方式では大型露光マスク作製のためのコストが大きいことがある。これを解決するため、露光ヘッドを複数個搭載した露光機を用い、それぞれの露光ヘッドに対となる小型露光マスクを用いて、スキャニング露光を行う、大型露光マスクを必要としない露光方法が開発されている。このような露光方法は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

しかし、ステップアンドリピート方式の露光方法で形成したブラックマトリクス（１層目）は、１回のショット露光ごとにパターン歪みが生ずるという問題がある。例えば、２層目以降のパターンを複数のヘッドを有するスキャニング露光（描画）装置で形成する場合、図８に示すように、基板３１上に４点のアライメントマークＭを付して、ピッチ補正を行っているが、それだけではブラックマトリクスパターン３２の歪みに合わせて２層目以降のパターンを形成するための正確な露光を行うことができない。なお、図中、参照符号３３は露光ヘッドを示す。
特開２０００−３４７０２０号公報 特開２００５−３３１５４２号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、ステップ露光により形成されたブラックマトリクスパターンの歪みに追随して２層目以降のパターンを高い位置合せ精度で形成することを可能とするカラーフィルターの描画方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側に４つのアライメントマークを形成する工程、前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び複数の露光ヘッドを備えた基台を有するスキャニング露光装置を用い、スキャン移動する前記基板上に２層目以降のパターンを形成するための露光を行う工程を具備するカラーフィルターの描画方法において、前記２層目以降のパターンを形成するための露光を、前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、前記露光ヘッドのそれぞれを個々に、前記基板のスキャン移動方向に直交する方向に移動させつつ行うことを特徴とするカラーフィルターの描画方法を提供する。

なお、前記ブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側の４つのアライメントマークに代えて、前記各ショットのブラックマトリクスパターン自体の４つの部分をアライメントマークとして利用することができる。

以上のカラーフィルターの描画方法において、前記基板上のアライメントマークの読み取りは、前記基台の基板の両端部及び中央部に対応する位置に設置された３つの撮像手段により行うことができる。

また、前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータは、前記撮像手段に取り付けられた位置あわせパターンと前記読み取られたアライメントマークとが一致するように前記撮像手段を移動させ、その移動量を測定することにより得ることができる。

更に、前記撮像手段の傾きを、２方向からのレーザ光の照射により管理することができ、また、基板のスキャン移動の方向を、前記複数の露光ヘッドの配置方向に対し垂直となるように制御することができる。この場合、前記基板のスキャン移動の方向の制御は、前記基板が載置されたステージに設けられたステージマークを、前記基台に取り付けられた他の撮像手段により読み取り、それによって得られたズレ量を補正することにより行うことができる。

本発明によれば、ステップ露光により形成したブラックマトリクスパターン上に、複数の露光ヘッドを備える露光装置によりスキャニング露光を行い、２層目以降のパターンを形成する際に、各ショットのブラックマトリクスパターンに歪みがある場合でも、その歪みに応じて、複数の露光ヘッドが個々に移動することにより、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みに追随して、ブラックマトリクスパターン上に所定のパターンを高い位置合せ精度で形成することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るカラーフィルターの描画方法について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、大型ガラス基板１上に、ステップ露光法を用いて、ショット１〜ショット６の６回のショットで６つのブラックマトリクスパターン２を形成する。その際、各ショット毎に、その４つのコーナー部の外側にアライメントマークＭ１〜Ｍ４を形成する。図中、参照符号３は露光ヘッドを示す。

次に、このようにして形成されたブラックマトリクスパターン２上に、図９に示すような露光装置を用いてＲＧＢパターンを形成する。図９において、基板１の被露光領域上に、マスク２２を介して複数の露光ヘッド３が、一定の方向に平行に並置されている。これらの露光ヘッド３の下を基板がＹ方向にスキャン移動し、基板１上の被露光領域への露光が行われる。

この露光装置には、基板１に付されたアライメントマークＭ（例示のため、基板の４隅にのみ形成されているが、実際には各ショイットのブラックマトリクスパターン毎に４つ形成されている。）を読み取るためのアライメントカメラ１３、及びステージ２３に形成されたアライメントマーク１７を読み取るためのステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ１５が配置されている。

図２は、７個の露光ヘッド１１を横一列に配置したヘッドガントリー１０を示す上面図である。それぞれの露光ヘッド１１は、単独でガラス基板のスキャン方向に垂直な方向に移動可能であり、その移動量は、それぞれの露光ヘッド１１に取り付けられたリニアスケール１２により測定可能である。

ヘッドガントリー１０の一方の側には、左端部近傍に第１のカメラ１３ａ、中央部に第２のカメラ１３ｂ、及び右端部近傍に第３のカメラ１３ｃが取り付けられ、それぞれのカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、単独でガラス基板のスキャン方向に垂直な方向に移動可能であり、その移動量は、それぞれのカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに取り付けられたリニアスケール１４ａ〜１４ｃにより測定可能である。

第１のカメラ１３ａは、基板１上の左側アライメントマークＭ１，Ｍ２を読み取るためのものであり、第２のカメラ１３ｂは、中央部のアライメントマークＭ３，Ｍ４，Ｍ１，Ｍ２，を読み取るためのものであり、第３のカメラ１３ｃは、右側アライメントマークＭ３，Ｍ４を読み取るためのものであり、いずれも基板アライメントカメラである。

図３に示すように、基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、基板１上のアライメントマークとのアライメントのためのパターンＰを有するレチクル２１が取り付けられており、これらレチクル２１のパターンＰと基板上のアライメントマークＳとが一致するように基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを移動させて、その移動量をリニアスケールで測定することによりズレ量を求め、それによってブラックマトリクスパターン２の歪みの程度が把握される。図４は、基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに取り付けられたレチクル２１のパターンＰと基板１上のアライメントマークＭとが一致した状態を示す。

図３に示すように、基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃには２方向からレーザ光が照射され、基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの傾斜が管理されている。

以上のようにブラックマトリクスパターン２の歪みの程度が把握されるためには、露光ヘッド１１の向きに対し、ステージのスキャン方向が垂直である必要がある。このようなステージのスキャン方向を制御する手段として、次のような構成とすることが考えられる。

即ち、ヘッドガントリー１０の他方の側に、左端部に第４のカメラ１５ａ、及び右端部に第５のカメラ１５ｂｃが取り付けられる。それぞれのカメラ１５ａ，１５ｂは、単独でガラス基板のスキャン方向に垂直な方向に移動可能であり、その移動量は、それぞれのカメラ１５ａ，１５ｂに取り付けられたリニアスケール１６ａ，１６ｂにより測定可能である。

これら第４及び第５のカメラ１５ａ，１５ｂは、ステージ上に形成されたアライメントマークを読み取るための、ステージ−ヘッドキャリブレーションカメラである。即ち、図５に示すように、ステージ２３の両側にはスキャン方向に複数のアライメントマーク１７ａ，１７ｂが形成され、またステージ２３の前部にもスキャン方向とは垂直の方向に複数のアライメントマーク１８ａ，１８ｂが形成されており、ステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ１５ａ，１５ｂは、上述した基板アライメントカメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと同様に、所定のパターンを有するレチクルが取り付けられている。

このような構成において、ステージ２３をスキャンしながらステージ２３上のアライメントマーク１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂとステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ１５ａ，１５ｂのレチクルのパターンとを一致させるのに要するステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ１５ａ，１５ｂの移動量からアライメントマーク１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂのズレ量を把握することで、ステージスキャンの傾き、位置を把握することができ、これを補正をすることで、露光ヘッドに対して完全に垂直な方向にステージをスキャンさせることが可能となる。

以上のようにして、ブラックマトリクスパターン２の歪みの程度を把握した後、そのような歪みに追随して、２層目以降のパターン、例えばＲＧＢのパターンが形成される。その際のスキャニング露光は、図６に示すようにして行われる。

即ち、ブラックマトリクスパターン２の歪み情報を基に、歪みの程度に対応して、７個の露光ヘッド１１のそれぞれを個々に、基板のスキャン方向に垂直の方向に移動させる。その結果、露光ヘッド１１は、図６に示すように、基板上では３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの軌跡をたどることになる。なお、図６において、実線の矩形は設計値のブラックマトリクスパターンを示し、破線の図形は、ブラックマトリクスパターンの歪みを示す。

図６から明らかなように、露光ヘッド１１の軌跡３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇは、それぞれ個々に、歪みを有するブラックマトリクスパターンに追随しており、このようにして、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みに適合した２層目以降のパターン、例えばＲＧＢパターンを得ることができる。

以上、各ショットのブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側に４つのアライメントマークを形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ブラックマトリクスパターンの外部にアライメントマークを形成せず、ブラックマトリクスパターン自体の一部をアライメントマークとして利用することも可能である。そのような例を図７に示す。

図７（ａ）は、黒色格子状のブラックマトリクスパターン２の一部を示すが、その部分Ａを拡大した図７（ｂ）に示すように、ブラックマトリクスパターン２のコーナー部Ｂをアライメントマークとみなし、カメラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに取り付けられたレチクルのパターンＰと合わせることにより、ブラックマトリクスパターンの歪みを測定することができる。なお、アライメントマークとみなす部分は、ブラックマトリクスパターンのコーナー部に限定されないが、ブラックマトリクスパターンの歪みを把握する上では、検出が容易な部位であるコーナー部が好ましい。

大型ガラス基板上にステップ露光法を用いてブラックマトリクスパターン及びアライメントマークが形成された状態を示す上面図。 複数の露光ヘッド及びカメラを備えるヘッドガントリーを示す図。 カメラが基板上のアライメントマークを読み取る状態を示す図。 基板アライメントカメラのパターンをアライメントマークと合わせた状態を示す図。 ステージ−ヘッドキャリブレーションカメラがステージ上のアライメントマークを読み取る状態を示す図。 ブラックマトリクスパターンの歪みに追随する露光ヘッドの軌跡を示す図。 ブラックマトリクスパターンのコーナー部をアライメントマークとして用い、基板アライメントカメラのパターンと合わせた状態を示す図。 従来の大型ガラス基板上にステップ露光法を用いてブラックマトリクスパターン及びアライメントマークが形成された状態を示す上面図。 本発明の一態様に用いる露光装置の概略を示す斜視図。

符号の説明

１，３１…大型ガラス基板、２，３２…ブラックマトリクスパターン、３，３３…露光ヘッド、１１…ヘッドガントリー、１２，１４ａ〜１４ｃ，１６ａ，１６ｂ…リニアスケール、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…基板アライメントカメラ、１５ａ，１５ｂ…ステージ−ヘッドキャリブレーションカメラ、１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ…アライメントマーク、２１…レチクル、２２…マスク、２３…ステージ。

Claims (7)

1. 基板上にブラックマトリクスパターンをステップ露光してブラックマトリクスパターンを形成するとともに、その各ショットのブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側に４つのアライメントマークを形成する工程、
   前記基板上のアライメントマークを読み取り、各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを得る工程、及び
   複数の露光ヘッドを備えた基台を有するスキャニング露光装置を用い、スキャン移動する前記基板上に２層目以降のパターンを形成するための露光を行う工程
   を具備するカラーフィルターの描画方法において、
   前記２層目以降のパターンを形成するための露光を、前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みデータに応じて、前記露光ヘッドのそれぞれを個々に、前記基板のスキャン移動方向に直交する方向に移動させつつ行うことを特徴とするカラーフィルターの描画方法。
2. 前記ブラックマトリクスパターンの４つのコーナー部の外側の４つのアライメントマークに代えて、前記各ショットのブラックマトリクスパターン自体の４つの部分をアライメントマークとして利用することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの描画方法。
3. 前記基板上のアライメントマークの読み取りは、前記基台の基板の両端部及び中央部に対応する位置に設置された３つの撮像手段により行われることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルターの描画方法。
4. 前記各ショットのブラックマトリクスパターンの歪みの程度を示す歪みデータを、前記撮像手段に取り付けられた位置あわせパターンと前記読み取られたアライメントマークとが一致するように前記撮像手段を移動させ、その移動量を測定することにより得ることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルターの描画方法。
5. ２方向からのレーザ光の照射により前記撮像手段の傾きを管理することを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルターの描画方法。
6. 前記複数の露光ヘッドの配置方向に対し垂直となるように、前記基板のスキャン移動の方向を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカラーフィルターの描画方法。
7. 前記基板のスキャン移動の方向の制御は、前記基板が載置されたステージに設けられたステージマークを、前記基台に取り付けられた他の撮像手段により読み取り、それによって得られたズレ量を補正することにより行われることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルターの描画方法。

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