JP5294488B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ上に保持された被露光体にフォトマスクを介して露光光を照射し所定のパターンを露光形成する露光装置に関し、詳しくは、大面積の被露光体における非周期性のパターンの露光を高解像力にて行えるようにしようとする露光装置に係るものである。

この種の従来の露光装置は、一定速度で搬送される被露光体に対してフォトマスクを介して露光光を間欠的に照射し、フォトマスクのマスクパターンを所定位置に露光する露光装置であって、上記フォトマスクによる露光位置、又は該露光位置よりも上記被露光体の搬送方向手前側の位置を撮像するように配設され、上記搬送方向とほぼ直交する方向に並べられた複数個の受光素子を有する第１の撮像手段と、上記フォトマスクによる露光位置、又は該露光位置よりも上記被露光体の搬送方向手前側の位置を撮像するように配設され、上記搬送方向とほぼ平行に並べられた複数個の受光素子を有する第２の撮像手段と、上記被露光体及びフォトマスクを上記搬送方向とほぼ直交する方向に相対移動して該フォトマスクによる露光位置を補正するアライメント手段と、上記第１の撮像手段により上記被露光体上に予め設けられた露光位置補正用の第１の基準位置が検出されると、それに基づいて上記アライメント手段の駆動を制御し、上記第２の撮像手段により上記被露光体上に予め設けられた露光光の照射タイミング抽出用の第２の基準位置が検出されると、それに基づいて上記露光光の照射タイミングを制御する制御手段と、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−７６７０９号公報

しかし、このような従来の露光装置においては、被露光体（基板）に対して周期性のあるパターンを露光する場合には、基板を一方向に一定速度で搬送しながら露光光の照射タイミングを所定周期で制御するだけで容易に行なうことができるものの、非周期性のパターンの露光は困難であった。また、フォトマスクを基板に対して近接対向させて露光するものであるため、フォトマスクに照射される光源光における視角（コリメーション半角）の存在により、基板上のパターンの像がぼやけて分解能が低下し、微細なパターンを露光形成することができないというおそれがあった。

このような問題に対しては、基板上にフォトマスクの像を結像レンズにより縮小投影して露光するステッパ露光装置を使用することにより対処することができるが、例えば１ｍ角以上の大面積の基板に対して露光を行う場合には、使用するレンズ口径が基板の大きさに対応して大きくなり高価なものとなるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、大面積の被露光体における非周期性のパターンの露光を高解像力にて行える露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による露光装置は、ステージ上に保持された被露光体の面に露光される露光パターンと同一形状のマスクパターンを形成したフォトマスクと、前記フォトマスクと前記ステージとの間に配設され、前記フォトマスクに形成されたマスクパターンの等倍正立像を前記被露光体表面に結像可能に前記フォトマスクの法線方向に複数の凸レンズを配置して構成した単位レンズ群を前記フォトマスク及び前記ステージ上に保持された被露光体の面に平行な面内に複数配列したレンズ組立体と、前記レンズ組立体を前記フォトマスク及び前記ステージ上の被露光体の面に平行な面内を移動させる移動手段と、を備えたものである。

このような構成により、フォトマスクとステージとの間に配設され、フォトマスクの法線方向に複数の凸レンズを配置して構成した単位レンズ群をフォトマスク及びステージ上に保持された被露光体の面に平行な面内に複数配列したレンズ組立体を移動手段によりフォトマスク及びステージに平行な面内を移動させ、上記レンズ組立体でフォトマスクに形成されたマスクパターンの等倍正立像をステージ上に保持された被露光体表面に結像し、被露光体に所定のパターンを露光する。

また、前記レンズ組立体は、これの移動方向に対して直交方向に複数の前記単位レンズ群を所定ピッチで配列したレンズ列を前記移動方向に所定ピッチで複数列設けると共に、前記移動方向に見て前記各レンズ列の各単位レンズ群の一部が重なるように互いに隣接する前記レンズ列の一方のレンズ列を前記単位レンズ群の配列方向に所定量だけシフトさせて設けたものである。これにより、レンズ組立体の移動方向に対して直交方向に複数の単位レンズ群を所定ピッチで配列したレンズ列を上記移動方向に所定ピッチで複数列設けると共に、上記移動方向に見て各レンズ列の各単位レンズ群の一部が重なるように互いに隣接するレンズ列の一方のレンズ列を単位レンズ群の配列方向に所定量だけシフトさせて設けたレンズ組立体を移動しながらフォトマスクのマスクパターンを被露光体上に露光する。

さらに、前記レンズ組立体は、透明な基板の表裏面に互いに対応させて複数の凸レンズを形成した第１、第２、第３及び第４のレンズアレイを対応する各凸レンズの光軸を合致させて重ね合わせると共に、前記フォトマスクのマスクパターンの中間倒立像を前記第２のレンズアレイと前記第３のレンズアレイとの間に結像させるように構成されたものである。これにより、透明な基板の表裏面に互いに対応させて複数の凸レンズを形成した第１、第２、第３及び第４のレンズアレイを対応する各凸レンズの光軸を合致させて重ね合わせると共に、フォトマスクのマスクパターンの中間倒立像を第２のレンズアレイと第３のレンズアレイとの間に結像させるように構成されたレンズ組立体により、フォトマスクに形成されたマスクパターンの等倍正立像を被露光体表面に結像する。

そして、前記レンズ組立体は、前記第３のレンズアレイの光の進行方向上流側に位置する凸レンズの表面に近接して所定形状の開口を有する第１の絞りを設け、単位レンズによる露光領域をレンズの中央部に制限したものである。これにより、レンズ組立体の第３のレンズアレイの光の進行方向上流側に位置する凸レンズの表面に近接して設けた所定形状の開口を有する第１の絞りで単位レンズによる露光領域をレンズの中央部に制限する。

また、前記第１の絞りの開口は、平面視矩形状の開口において、前記レンズ組立体の移動方向に見て隣接する第１の絞りの開口の一部と重なる部分の面積が前記重なり部全体の面積の半分となるようにその一部を遮光した形状を成している。これにより、平面視矩形状の開口において、レンズ組立体の移動方向に見て隣接する第１の絞りの開口の一部と重なる部分の面積が重なり部全体の面積の半分となるようにその一部を遮光した形状の第１の絞りの開口で露光領域を制限してフォトマスクのマスクパターンを被露光体表面に露光する。この場合、レンズ組立体の移動方向に先後して存在する単位レンズ群の重ね露光により所定量の露光を行う。

さらに、前記レンズ組立体は、前記第４のレンズアレイの光の進行方向上流側のレンズ表面に近接して光束径を制限する第２の絞りを設けたものである。これにより、４のレンズアレイの光の進行方向上流側のレンズ表面に近接して設けた第２の絞りで光束径を制限する。

そして、前記ステージは、前記被露光体を載置して一方向に搬送可能にされ、前記移動手段は、前記ステージの移動が停止状態において、前記レンズ組立体を移動させるものである。これにより、被露光体を載置して一方向に搬送しているステージを一旦停止させ、この停止状態において移動手段でレンズ組立体を移動してフォトマスクのマスクパターンを被露光体上に露光する。

また、前記ステージの上方にて前記レンズ組立体の前記被露光体の搬送方向手前側には、透明基板の一面に形成された遮光膜に、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に所定間隔で少なくとも１列に並べて複数の別のマスクパターンを形成した別のフォトマスクをさらに備え、該別のフォトマスクに対して光源光を所定の時間間隔で間欠的に照射して一定速度で搬送中の前記被露光体に前記別のマスクパターンを所定周期で露光するようにしたものである。これにより、ステージの上方にてレンズ組立体の被露光体の搬送方向手前側に備えられ、透明基板の一面に形成された遮光膜に、被露光体の搬送方向と直交する方向に所定間隔で少なくとも１列に並べて複数の別のマスクパターンを形成した別のフォトマスクに対して光源光を所定の時間間隔で間欠的に照射し、一定速度で搬送中の被露光体に上記別のマスクパターンを所定周期で露光する。

さらに、前記別のフォトマスクは、透明基板の前記被露光体側とは反対側の面に形成された遮光膜に、要求解像力が異なる２種類のマスクパターンからなる二つのマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に先後して形成し、前記被露光体側の面には、前記要求解像力が異なる２種類のマスクパターンのうち、要求解像力の高いマスクパターンに対応して該マスクパターンを前記被露光体上に縮小投影するマイクロレンズを形成したものである。これにより、透明基板の被露光体側とは反対側の面に形成された遮光膜に被露光体の搬送方向に先後して形成された要求解像力が異なる２種類のマスクパターンからなる二つのマスクパターン群のうち、要求解像力の高いマスクパターン群の複数のマスクパターンを、上記透明基板の被露光体側に上記要求解像力の高いマスクパターンに対応して形成された複数のマイクロレンズにより被露光体上に縮小投影する。

さらにまた、前記要求解像力の高いマスクパターンから成るマスクパターン群は、前記被露光体の搬送方向に略直交する方向に前記複数のマスクパターンを所定ピッチで一直線状に並べて形成した複数のマスクパターン列を備え、前記被露光体の搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列により形成される複数の露光パターンの間を後続のマスクパターン列により形成される複数の露光パターンにより補完可能に、前記後続のマスクパターン列を前記複数のマスクパターンの前記並び方向に夫々所定寸法だけずらして形成したものである。これにより、被露光体の搬送方向に略直交する方向に複数のマスクパターンを所定ピッチで並べて形成した複数のマスクパターン列を備え、被露光体の搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列に対して後続のマスクパターン列を複数のマスクパターンの並び方向に夫々所定寸法だけずらして形成した要求解像力の高いマスクパターンから成るマスクパターン群により、被露光体の搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列により形成される複数の露光パターンの間を後続のマスクパターン列により形成される複数の露光パターンにより補完する。

そして、前記被露光体は、表示装置の薄膜トランジスタ用基板であり、前記別のフォトマスクは、前記薄膜トランジスタ用基板の中央の表示領域に前記要求解像力の異なる２種類のマスクパターンを所定周期で露光するもので、前記要求解像力が異なる２種類のマスクパターンのうち、要求解像力の高いマスクパターンが薄膜トランジスタの電極配線用マスクパターンで、要求解像力の低いマスクパターンが前記薄膜トランジスタに信号を供給する信号線及び走査線用マスクパターンであり、前記フォトマスクは、前記薄膜トランジスタ用基板の前記表示領域の外側の領域に前記信号線又は走査線に接続する端子用マスクパターンを設けたものである。これにより、別のフォトマスクで要求解像力の高い薄膜トランジスタの電極配線の露光パターンと、要求解像力の低い信号線及び走査線の露光パターンとを薄膜トランジスタ用基板の中央の表示領域に所定周期で形成し、薄膜トランジスタ用基板の表示領域の外側の領域にフォトマスクで信号線又は走査線の露光パターンと接続する端子の露光パターンを形成する。

請求項１に係る発明によれば、フォトマスクに形成されたマスクパターンの等倍正立像を被露光体表面に結像可能に形成されたレンズ組立体をフォトマスクの面に平行に移動しながら露光することができ、上記マスクパターンが非周期性のパターンであっても高解像力で露光することができる。この場合、上記レンズ組立体は、フォトマスクのサイズよりも小さいサイズでよい。したがって、大面積の被露光体に対応してフォトマスクのサイズが大きくなっても使用するレンズ組立体のサイズを小さくすることができ、部品コストを安価にすることができる。これにより、装置の製造コストを安価にすることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、レンズのサイズよりもサイズの大きなマスクパターンも途中で途切れることなく、連続して繋げて露光することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、複数の単位レンズを面内に複数配列したレンズ組立体を容易に形成することができる。したがって、レンズ組立体の製造コストを安価にすることができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、レンズの収差の影響を排除してフォトマスクのマスクパターンの等倍正立像を被露光体表面に高精度に結像させることができる。したがって、露光パターンの形成精度を向上することができる。

また、請求項５に係る発明によれば、露光パターンを繋げるために重ね露光をした場合にも、オーバー露光を防止することができる。したがって、露光パターンの形成精度をより向上することができる。

さらに、請求項６に係る発明によれば、光束径を制限することができ、レンズ組立体の単位レンズ群による解像力をより向上することができる。

そして、請求項７に係る発明によれば、被露光体を連続して供給しながら露光を行なうことができ、露光処理の効率を向上することができる。

また、請求項８に係る発明によれば、同一の露光工程で周期性の無い露光パターンと周期性のある露光パターンとを形成することができる。

さらに、請求項９に係る発明によれば、被露光体上に要求解像力の異なる２種類の露光パターンをそれらが混在した状態で形成する場合にも、同一の露光工程で同時に形成することができ、露光処理効率を向上することができる。

さらにまた、請求項１０に係る発明によれば、マイクロレンズの存在によりマスクパターン列の複数のマスクパターンの配列ピッチを狭くすることができない場合にも、被露光体の搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列により形成される複数の露光パターンの間を後続のマスクパターン列により形成される複数の露光パターンにより補完することができる。したがって、要求解像力の高い露光パターンも稠密に形成することができる。

そして、請求項１１に係る発明によれば、表示装置の薄膜トランジスタ用基板の中央の表示領域に、高い解像力が要求される薄膜トランジスタの電極配線用露光パターン、及び解像力は低くてもよい信号線及び走査線用露光パターンを所定周期で形成すると共に上記表示領域の外側の領域に上記信号線又は走査線用露光パターンに接続させて周期性のない端子用露光パターンを同一の露光工程で形成することができる。したがって、薄膜トランジスタ用基板の配線パターンを効率よく形成することができる。

本発明による露光装置の実施形態を示す正面図である。 図１の平面図である。 本発明の露光装置に使用する薄膜トランジスタ用基板を示す平面図である。 本発明の露光装置に使用する信号端子用フォトマスクの一構成例を示す平面図である。 本発明の露光装置に使用する信号端子用レンズ組立体の一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 上記信号端子用レンズ組立体の第１の絞りの開口について説明する平面図である。 上記信号端子用レンズ組立体の移動方向に隣接する二つの単位レンズ群による露光を示す説明図である。 上記第１の絞りの開口の他の形状を示す平面図である。 本発明の露光装置に使用する走査端子用フォトマスクの一構成例を示す平面図である。 本発明の露光装置に使用する走査端子用レンズ組立体の一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の露光装置に使用する基板であって、表示パネルが多面付けされた大面積の基板を示す平面図である。 本発明の露光装置における露光光学ユニットの配置を示し、図１１の大面積の基板に対する配置例を示す平面図である。 １枚のフォトマスクに複数種のマスクパターンを形成した例を示す概略平面図であり、（ａ）は信号端子用フォトマスクの例を示し、（ｂ）は走査端子用フォトマスクの例を示す。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光装置の実施形態を示す正面図であり、図２は図１の平面図である。この露光装置は、大面積の被露光体における非周期性のパターンの露光を高解像力にて行えるようにするもので、搬送手段１と、第１の露光光学ユニット２と、第２の露光光学ユニット３とを備えている。なお、以下の説明においては、被露光体が表示装置の薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という）用基板である場合について述べる。

図３は、本発明に使用するＴＦＴ用基板４の平面図であり、別の露光装置により表示領域５内に複数の信号線及び走査線の露光パターンが所定周期で縦横に交差して形成されたものである。また、表示領域５の外側で同図に破線で囲って示す領域６は、複数の信号線と外部に設けられた信号側駆動回路と接続するための信号側端子を形成する領域であり、領域７は、複数の走査線と外部に設けられた走査側駆動回路と接続するための走査側端子を形成する領域である。

上記搬送手段１は、ステージ８の上面に感光性樹脂を塗布したＴＦＴ用基板４を載置して一方向（図１に示す矢印Ａ方向）に搬送するものであり、例えばモータとギア等を組み合わせて構成した移動機構によりステージ８を移動するようになっている。又は、ステージ８の表面に気体の噴出口及び吸引口を備え、気体の噴出力及び吸引力をバランスさせてＴＦＴ用基板４をステージ８上に所定量だけ浮上させた状態で搬送するものであってもよい。そして、搬送手段１には、ステージ８の移動距離を検出するための位置センサー（図示省略）が設けられている。

上記搬送手段１の上方には、第１の露光光学ユニット２が設けられている。この第１の露光光学ユニット２は、ＴＦＴ用基板４の信号側端子形成領域６に信号側端子のパターンを露光するためのものであり、光源装置９と、信号端子用フォトマスク１０と、信号端子用レンズ組立体１１と、移動手段１２とを備えて構成されている。

ここで、上記光源装置９は、後述の信号端子用フォトマスク１０に均一な輝度分布を有する光源光の平行光を照射させるものであり、例えば超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなる光源と、この光源から放射された光源光の輝度分布を均一化させる例えばフォトインテグレータと、輝度分布が均一化された光源光を平行光にするコンデンサレンズとを備えて構成されている。

また、上記光源装置９から放射される光源光の下流側には、信号端子用フォトマスク１０が設けられている。この信号端子用フォトマスク１０は、図４に示すように、透明な基板表面に信号側端子と同じ形状の信号端子用マスクパターン１３を形成したものであり、信号端子用マスクパターン１３を形成した面を下側にして図示省略のマスクステージに保持されている。なお、信号端子用フォトマスク１０は、使用する感光性樹脂の種類によってポジ型とネガ型とに分類されるが、ここでは、ポジ型の場合について説明する。したがって、信号端子用マスクパターン１３は、不透明な膜で形成されており、信号端子用マスクパターン１３の外側領域を光が透過するようになっている。

上記信号端子用フォトマスク１０と搬送手段１のステージ８との間には、信号端子用レンズ組立体１１が設けられている。この信号端子用レンズ組立体１１は、信号端子用フォトマスク１０に形成された信号端子用マスクパターン１３の等倍正立像をＴＦＴ用基板４表面に結像させるもので、信号端子用フォトマスク１０の法線方向に、図５（ｂ）に示すように複数の凸レンズ（マイクロレンズ）１４ａ〜１４ｈを配置して構成した単位レンズ群１５を信号端子用フォトマスク１０及びステージ８の面に平行な面内に複数配列したものであり、信号端子用フォトマスク１０及びステージ８に平行な面内を後述の移動手段１２によって図１に矢印Ａで示す基板搬送方向と逆方向（図１において矢印Ｂ方向）に移動するようになっている。

上記信号端子用レンズ組立体１１の具体的構成は、図５（ａ）に示すように、信号端子用レンズ組立体１１の移動方向（同図に示す矢印Ｂ方向）に対して直交方向に複数の単位レンズ群１５をピッチＰ₁（例えば１５０μｍピッチ）で配列したレンズ列１６を矢印Ｂで示す移動方向にピッチＰ₂（例えば１５０μｍピッチ）で３列設けると共に、上記移動方向（矢印Ｂ方向）に見て各レンズ列１６の各単位レンズ群１５の一部が重なるように互いに隣接するレンズ列１６の一方のレンズ列１６を単位レンズ群１５の配列方向に、複数の単位レンズ群１５の配列ピッチＰ₁の１／ｎ（ｎは２以上の整数であり、図５においてはｎ＝３で示す）だけシフトさせて設けたものとなっている。

また、上記信号端子用レンズ組立体１１は、図５（ｂ）に示すように、透明な基板１７の表裏面に互いに対応させて複数の凸レンズ１４を形成した第１、第２、第３及び第４のレンズアレイ１８ａ〜１８ｄを対応する各凸レンズ１４の光軸を合致させた状態で重ね合わせて接合すると共に、信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３の中間倒立像を第２のレンズアレイ１８ｂと第３のレンズアレイ１８ｃとの間に結像させるように構成されたものである。この場合、互いに光軸を合致させて並んだ８個の凸レンズ１４ａ〜１４ｈで単位レンズ群１５を構成している。

ここで、単位レンズ群１５の各凸レンズ１４の機能について説明する。先ず、第１のレンズアレイ１８ａの前側凸レンズ１４ａは、信号端子用フォトマスク１０を通過した露光光の単位レンズ群１５内への取り込み量を増やすために入射する光の主光線を第１のレンズアレイ１８ａの後側凸レンズ１４ｂの面上に集光する役目をするフィールドレンズである。また、第１のレンズアレイ１８ａの後側凸レンズ１４ｂと第２のレンズアレイ１８ｂの前側凸レンズ１４ｃとは、協働して信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３の像を第２のレンズアレイ１８ｂと第３のレンズアレイ１８ｃとの間に結像させて信号端子用マスクパターン１３の中間倒立像を生成させる役目をする結像レンズである。さらに、第２のレンズアレイ１８ｂの後側凸レンズ１４ｄは、入射する光の主光線を光軸に平行にする役目をするフィールドレンズである。また、第３のレンズアレイ１８ｃの前側凸レンズ１４ｅは、入射する光の主光線を第３のレンズアレイ１８ｃの後側凸レンズ１４ｆの面上に集光する役目をするフィールドレンズである。さらに、第３のレンズアレイ１８ｃの後側凸レンズ１４ｆと第４のレンズアレイ１８ｄの前側凸レンズ１４ｇとは、協働して信号端子用マスクパターン１３の中間倒立像をＴＦＴ用基板４面上に結像させて信号端子用マスクパターン１３の正立像を生成させる役目をする結像レンズである。そして、第４のレンズアレイ１８ｄの後側凸レンズ１４ｈは、入射する光の主光線を光軸に平行にする役目をするフィールドレンズである。これにより、単位レンズ群１５によって信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３の等倍正立像をＴＦＴ用基板４表面に結像させることができる。

また、上記信号端子用レンズ組立体１１は、図５（ｂ）に示すように、第３のレンズアレイ１８ｃの前側凸レンズ１４ｅの表面に近接して所定形状の開口２０を有する第１の絞り１９を設け、単位レンズ群１５による露光領域をレンズの中央部に制限するようになっている。これにより、レンズの収差の影響を排除して信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３を高分解力で露光することができる。

この場合、第１の絞り１９の開口２０は、図６に示すように、四つの角部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有する平面視矩形状の開口において、信号端子用レンズ組立体１１の移動方向（矢印Ｂ方向）に見て隣接する第１の絞り１９の開口２０の一部と重なる部分（以下「オーバーラップ部２２」という）に対応する部分の面積がオーバーラップ部２２の全体面積の半分となるようにその一部を遮光した形状を成している。本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、第１の絞り１９の開口２０の形状は、レンズ列１６の中心線上に角部を有する六角形とされている。これにより、第１の絞り１９の開口２０の上記オーバーラップ部２２に対応する部分の面積がオーバーラップ部２２の全体面積の半分となり、オーバーラップ部２２に対応する領域の平均露光量が所定の露光量の半分となる。したがって、このオーバーラップ部２２に対応する領域は、信号端子用レンズ組立体１１の移動方向（矢印Ｂ方向）に先後して存在する２つの単位レンズ群１５の重ね露光により所定量の露光が行われることになる。それ故、オーバーラップ部２２に対応する領域がオーバー露光されるおそれがない。

ここで、図７を参照して、信号端子用レンズ組立体１１の移動中に上記オーバーラップ部２２に対応する領域が露光される様子をより詳細に説明する。
図７（ａ）は、信号端子用レンズ組立体１１の移動方向（矢印Ｂ方向）に先後して存在する単位レンズ群１５を示す平面図である。また、同図（ｂ）は、同図（ａ）においてオーバーラップ部２２外に対応する点Ｏの露光を示す説明図である。この場合、点Ｏは、第１の絞り１９の開口２０により制限されて、ｔ₁から露光が開始されｔ₂で露光が完了する。これにより、点Ｏは上記ｔ₁〜ｔ₂の期間において所定光量の光に曝され、所定深さの露光が行われることになる。

一方、図７（ｃ）はオーバーラップ部２２に対応する点Ｐの露光を示す説明図である。この場合、点Ｐは、第１の絞り１９の開口２０のオーバーラップ部２２に対応する部分により制限されて、ｔ₃から露光が開始されｔ₄で露光が一旦終了した後、後続の第１の絞り１９の開口２０のオーバーラップ部２２に対応した部分により制限されてｔ₅から露光が再開しｔ₆で露光が完了する。これにより、点Ｐは上記ｔ₃〜ｔ₄，ｔ₅〜ｔ₆の期間において所定光量の光に曝され、所定深さの露光が行われることになる。

また、図７（ｄ）はオーバーラップ部２２に対応する点Ｑの露光を示す説明図である。この場合、点Ｑは、第１の絞り１９の開口２０のオーバーラップ部２２に対応する部分により制限されて、ｔ₇から露光が開始されｔ₈で露光が一旦終了した後、後続の第１の絞り１９の開口２０のオーバーラップ部２２に対応する部分により制限されてｔ₉から露光が再開しｔ₁₀で露光が完了する。これにより、点Ｐは上記ｔ₇〜ｔ₈，ｔ₉〜ｔ₁₀の期間において所定光量の光に曝され、所定深さの露光が行われることになる。

なお、第１の絞り１９の開口２０の形状は、上記六角形に限られず、開口２０のオーバーラップ部２２に対応する部分の面積がオーバーラップ部２２の全体面積の半分となるようにその一部を遮光したものであれば、例えば図８に示すように台形状等如何なる形状であってもよい。

また、上記信号端子用レンズ組立体１１は、図５（ｂ）に示すように、第４のレンズアレイ１８ｄの光の進行方向上流側の凸レンズ１４ｇの表面に近接して第１の絞り１９の開口２０に対応した楕円形状の開口を有する第２の絞り２３を設け、単位レンズ群１５を通過する光の光束径を制限するようになっている。

さらに、信号端子用レンズ組立体１１は、第１のレンズアレイ１８ａの前側凸レンズ１４ａの周囲を遮光すると共に、図５（ａ）において破線で囲まれたレンズ形成領域外の部分にて同図に矢印Ｂで示す移動方向（矢印Ａと反対方向）前後の領域の同方向の幅ｗ₁を少なくとも信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３形成領域の矢印Ａ方向の幅Ｗ₁（図４参照）と同じになるように形成している。これにより、信号端子用レンズ組立体１１の移動開始前及び移動完了後において信号端子用フォトマスク１０を通過する光を完全に遮光できるようになっている。

上記信号端子用レンズ組立体１１を移動可能に移動手段１２が設けられている。この移動手段１２は、信号端子用レンズ組立体１１を信号端子用フォトマスク１０及びステージ８に平行な面内を図１において矢印Ｂ方向に移動させるものであり、例えば電磁アクチュエータや電動ステージ等である。

上記ステージ８の上方にて第１の露光光学ユニット２の基板搬送方向奥側には、第２の露光光学ユニット３が設けられている。この第２の露光光学ユニット３は、ＴＦＴ用基板４の領域に走査側端子のパターンを露光するためのものであり、光源装置２３と、走査端子用フォトマスク２４と、走査端子用レンズ組立体２５と、移動手段２６とを備えて構成されている。

ここで、上記光源装置２３は、後述の走査端子用フォトマスク２４に均一な輝度分布を有する光源光の平行光を照射させるものであり、第１の露光光学ユニット２の光源装置９と同様に、例えば超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなる光源と、この光源から放射された光源光の輝度分布を均一化させる例えばフォトインテグレータと、輝度分布が均一化された光源光を平行光にするコンデンサレンズとを備えている。

また、上記光源装置２３から放射される光源光の下流側には、走査端子用フォトマスク２４が設けられている。この走査端子用フォトマスク２４は、図９に示すように、透明な基板表面に走査側端子と同じ形状の走査端子用マスクパターン２７を形成したものであり、走査端子用マスクパターン２７を形成した面を下側にして図示省略のマスクステージに保持されている。なお、走査端子用フォトマスク２４は、信号端子用マスクパターン１３と同様に、使用する感光性樹脂の種類によってポジ型とネガ型とに分類されるが、ここでは、ポジ型の場合について説明する。したがって、走査端子用マスクパターン２７は、不透明な膜で形成されており、走査端子用マスクパターン２７の外側領域を光が透過するようになっている。

上記走査端子用フォトマスク２４と搬送手段１のステージ８との間には、走査端子用レンズ組立体２５が設けられている。この走査端子用レンズ組立体２５は、走査端子用フォトマスク２４に形成された走査端子用マスクパターン２７の等倍正立像をＴＦＴ用基板４表面に結像させるもので、走査端子用フォトマスク２４の法線方向に、図１０（ｂ）に示すように複数の凸レンズ（マイクロレンズ）２８ａ〜２８ｈを配置して構成した単位レンズ群２９を走査端子用フォトマスク２４及びステージ８の面に平行な面内に複数配列したものであり、走査端子用フォトマスク２４及びステージ８に平行な面内を後述の移動手段２６によって図２に示す矢印Ｃ方向（矢印Ａで示す基板搬送方向と直交する方向）に移動するようになっている。

上記走査端子用レンズ組立体２５の具体的構成は、図１０（ａ）に示すように、走査端子用レンズ組立体２５の移動方向（同図に示す矢印Ｃ方向）に対して直交方向に複数の単位レンズ群２９をピッチＰ₃（例えば１５０μｍピッチ）で配列したレンズ列３０を矢印Ｃで示す移動方向にピッチＰ₄（例えば１５０μｍピッチ）で３列設けると共に、上記移動方向（矢印Ｃ方向）に見て各レンズ列３０の各単位レンズ群２９の一部が重なるように互いに隣接するレンズ列３０の一方のレンズ列３０を単位レンズ群２９の配列方向に、複数の単位レンズ群２９の配列ピッチＰ₃の１／ｍ（ｍは２以上の整数であり、図１０においてはｍ＝３で示す）だけシフトさせて設けたものとなっている。

また、上記走査端子用レンズ組立体２５は、図１０（ｂ）に示すように、透明な基板の表裏面に互いに対応させて複数の凸レンズ２８を形成した第１、第２、第３及び第４のレンズアレイ３１ａ〜３１ｄを対応する各凸レンズ２８の光軸を合致させた状態で重ね合わせて接合すると共に、走査端子用フォトマスク２４の走査端子用マスクパターン２７の中間倒立像を第２のレンズアレイ３１ｂと第３のレンズアレイ３１ｃとの間に結像させるように構成されたものである。この場合、互いに光軸を合致させて並んだ８個の凸レンズ２８ａ〜２８ｈで単位レンズ群２９を構成している。なお、走査端子用レンズ組立体２５の構成は、第１の露光光学ユニット２のマイクロレンズアセンブリ１０の構成と同じであるため、ここでは、単位レンズ群２９の具体的構成及び各凸レンズ２８の機能の説明を省略する。また、図１０において、符号３２は第１の絞りを示し、符号３３は第１の絞り３２の開口を示し、符号３４は第２の絞りを示す。

さらに、走査端子用レンズ組立体２５は、第１のレンズアレイ３１ａの前側凸レンズ２８ａの周囲を遮光すると共に、図１０（ａ）において破線で囲まれたレンズ形成領域外の部分にて同図に矢印Ｃで示す移動方向前後の領域の同方向の幅ｗ₂を少なくとも走査端子用フォトマスク２４の走査端子用マスクパターン２７形成領域の矢印Ａと直交方向の幅Ｗ₂（図９参照）と同じになるように形成している。これにより、走査端子用レンズ組立体２５の移動開始前及び移動完了後において走査端子用フォトマスク２４を通過する光を完全に遮光できるようになっている。

上記走査端子用レンズ組立体２５を移動可能に移動手段２６が設けられている。この移動手段２６は、走査端子用レンズ組立体２５を走査端子用フォトマスク２４及びステージ８に平行な面内を図２において矢印Ｃ方向に移動させるものであり、例えば電磁アクチュエータや電動ステージ８等である。

次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
先ず、別の露光装置により表示領域５に予め信号線及び走査線の露光パターンが形成されたＴＦＴ用基板４をステージ８上の所定位置に位置決めして載置した後、搬送手段１を駆動してステージ８を図１の矢印Ａ方向に一定速度で移動し、ＴＦＴ用基板４を同方向に搬送する。このとき、第１及び第２の露光光学ユニット２，３の光源は、点灯されている。

次に、第１の露光光学ユニット２の基板搬送方向手前側に備えられた図示省略の撮像手段によりＴＦＴ用基板４に予め設けられた図示省略の基準マークを検出し、該基準マークの検出時刻における上記ステージ８の位置を基準にして位置センサーによりステージ８の移動距離を計測する。そして、ステージ８が予め設定された距離だけ移動してＴＦＴ用基板４の信号側端子形成領域６が第１の露光光学ユニット２の信号端子用フォトマスク１０の真下に達するとステージ８の移動が停止される。

続いて、第１の露光光学ユニット２の移動手段１２が駆動して信号端子用レンズ組立体１１の図１において矢印Ｂ方向への移動が開始され、同方向へ連続的に移動する複数の単位レンズ群１５（図５参照）により図４に示す信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３の等倍正立像がＴＦＴ用基板４面上に投影され、信号側端子の露光パターンがＴＦＴ用基板４の信号側端子形成領域６に形成される。

このとき、図６に示すように、単位レンズ群１５の第１の絞り１９の開口２０により制限された露光領域にてオーバーラップ部２２に対応した領域は、同図において矢印Ｂで示す信号端子用レンズ組立体１１の移動方向に先後して存在する二つの単位レンズ群１５により重ね露光される。これにより、信号側端子の露光パターンが途中で途切れることなく連続的に繋がるようになる。この場合、第１の絞り１９の開口２０においてオーバーラップ部２２に対応した部分は、その面積がオーバーラップ部２２の全面積の半分となるように形成されているので、上記二つの単位レンズ群１５の重ね露光により所定深さの露光が行われ、オーバー露光のおそれがない。

信号端子用レンズ組立体１１が所定距離だけ移動して、ＴＦＴ用基板４の信号側端子形成領域６に信号端子用マスクパターン１３の全露光パターンが形成されると、移動手段１２が停止すると共にステージ８が移動を開始しＴＦＴ用基板４の搬送が再開される。

さらに、ＴＦＴ用基板４が所定距離だけ移動してＴＦＴ用基板４の走査側端子形成領域７が第２の露光光学ユニット３の走査端子用フォトマスク２４の真下に達するとステージ８の移動が停止される。

続いて、第２の露光光学ユニット３の移動手段２６が駆動して走査端子用レンズ組立体２５の図２において矢印Ｃ方向への移動が開始され、同方向へ連続的に移動する複数の単位レンズ群２９（図１０参照）により図９に示す走査端子用フォトマスク２４の走査端子用マスクパターン２７の等倍正立像がＴＦＴ用基板４面上に投影され、走査側端子の露光パターンがＴＦＴ用基板４の走査側端子形成領域７に形成される。

このとき、単位レンズ群２９の第１の絞り３２の開口３３により制限された露光領域にてオーバーラップ部に対応した領域は、図６に示す第１の露光光学ユニット２の信号端子用レンズ組立体１１の場合と同様に、図１０において矢印Ｃで示す走査端子用レンズ組立体２５の移動方向に先後して存在する二つの単位レンズ群２９により重ね露光される。これにより、走査側端子の露光パターンが途中で途切れることなく連続的に繋がるようになる。この場合、第１の絞り３２の開口３３においてオーバーラップ部に対応した部分は、第１の露光光学ユニット２の第１の絞り１９と同様に、その面積がオーバーラップ部の全面積の半分となるように形成されているので、上記二つの単位レンズ群２９の重ね露光により所定深さの露光が行われ、オーバー露光のおそれがない。

そして、走査端子用レンズ組立体２５が所定距離だけ移動して、ＴＦＴ用基板４の走査側端子形成領域７に走査端子用マスクパターン２７の全露光パターンが形成されると、移動手段２６が停止してＴＦＴ用基板４に対する露光が全て終了する。その後、ステージ８の移動が再開されてＴＦＴ用基板４が外部に排出される。

なお、上記実施形態においては、信号端子用レンズ組立体１１，２５が３列から成るレンズ列１６，３０を１組だけ備えたものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上記３列のレンズ列１６，３０を１組としてこれを信号端子用レンズ組立体１１，２５の移動方向（矢印Ｂ，Ｃ方向）に複数組備えたものであってもよい。この場合は、移動方向に平行な線上に先後して存在する単位レンズ群１５，２９による多重露光が行われることになる。これにより、信号端子用レンズ組立体１１，２５の移動速度を速くすることができ、露光工程のタクトを短縮することができる。また、使用する光源のパワーを小さくすることができる。

上記実施形態においては、１枚の液晶表示用ＴＦＴ用基板４に信号側端子及び走査側端子の露光パターンを形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図１１に示すように大面積の基板３５に多面付けされた複数の表示パネル（同図においては縦８枚、横８枚のパネルで示す）３６に信号側端子及び走査側端子の露光パターンを形成する場合にも適用することができる。この場合、図１２に示すように、複数の第１及び第２の露光光学ユニット２，３をそれぞれ各表示パネル３６に対応して基板搬送方向（矢印Ａ方向）と直交方向に互い違いに８台備えるとよい。また、各表示パネル３６の信号側端子又は走査側端子のパターン形状が異なるときには、図１３（ａ）に示すように、複数種の信号端子用マスクパターン１３を備えた信号端子用フォトマスク１０、及び同図（ｂ）に示すように、複数種の走査端子用マスクパターン２７を備えた走査端子用フォトマスク２４を適用するとよい。

ここで、各表示パネル３６の信号側端子及び走査側端子の形状が異なる場合には、所定の表示パネル３６に対する例えば信号端子用フォトマスク１０の信号端子用マスクパターン１３を使用した露光が終了すると基板３５を所定距離だけ移動した後、信号端子用フォトマスク１０を矢印Ｂ方向に移動して次の信号端子用マスクパターン１３に切り替え、該信号端子用マスクパターン１３を使用して別の表示パネル３６に露光を行うとよい。以下、基板３５の移動・停止を繰り返しながら、信号端子用フォトマスク１０を矢印Ｂ方向に移動して信号端子用マスクパターン１３を順次切り替えてそれぞれ対応する表示パネル３６に対して露光を行うとよい。また、走査端子用フォトマスク２４についても同様にして、所定の表示パネル３６に対する例えば走査端子用マスクパターン２７を使用した露光が終了すると基板３５を所定距離だけ移動した後、走査端子用フォトマスク２４を矢印Ｃ方向に移動して次の走査端子用マスクパターン２７に切り替え、該走査端子用マスクパターン２７を使用して別の表示パネル３６に露光を行うとよい。さらに別の表示パネル３６に対しては、さらに別の走査端子用マスクパターン２７に切り替え、該走査端子用マスクパターン２７を使用して露光を行ってもよい。

また、上記実施形態においては、ＴＦＴ用基板４が別の露光装置により表示領域５内に複数の信号線及び走査線の露光パターンが縦横に交差して形成されたものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、第１の露光光学ユニット２の基板搬送方向手前側に上記信号線及び走査線の露光パターンをＴＦＴ用基板４に形成するための第３の露光光学ユニットを備えてもよい。この場合、上記第３の露光光学ユニットは、透明基板の一面に形成された遮光膜に、薄膜トランジスタの電極配線や信号線及び走査線のような要求解像力が異なる２種類のマスクパターンからなる二つのマスクパターン群をＴＦＴ用基板４の搬送方向に先後して形成し、他面には、要求解像力が異なる２種類のマスクパターンのうち、要求解像力の高い薄膜トランジスタの電極配線のマスクパターンに対応して該マスクパターンをＴＦＴ用基板４上に縮小投影するマイクロレンズを形成したフォトマスクを、マイクロレンズ側がＴＦＴ用基板４側となるように配置して備え、該フォトマスクに対して光源光を所定の時間間隔で間欠的に照射して図１の矢印Ａ方向に一定速度で搬送中のＴＦＴ用基板４に上記フォトマスクの２種類のマスクパターンを所定周期で露光するように構成したものがよい。

ここで使用するフォトマスクの具体的構成例は、要求解像力の高い薄膜トランジスタの電極配線用マスクパターンから成るマスクパターン群がＴＦＴ用基板４の搬送方向（矢印Ａ方向）に略直交する方向に上記複数のマスクパターンを所定ピッチで一直線状に並べて形成した複数のマスクパターン列を備え、ＴＦＴ用基板４の搬送方向先頭側に位置する上記マスクパターン列により形成される複数の露光パターンの間を後続のマスクパターン列により形成される複数の露光パターンにより補完可能に、後続のマスクパターン列を上記複数のマスクパターンの並び方向に夫々所定寸法だけずらして形成したものとするとよい。

さらに、上記実施形態においては、ＴＦＴ基板４を一方向に移動しながら露光する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ＴＦＴ基板４を二次元平面内をステップ移動させて露光してもよい。

そして、以上の説明においては、被露光体がＴＦＴ用基板４である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、被露光体は、非周期性のパターンを形成しようとするものであれば如何なるものであってもよい。

４…ＴＦＴ用基板
８…ステージ
１０…信号端子用フォトマスク
１１…信号端子用レンズ組立体
１３…信号端子用マスクパターン
１４，１４ａ〜１４ｈ，２８，２８ａ〜２８ｈ…凸レンズ
１５，２９…単位レンズ群
１６，３０…レンズ列
１７ａ，３１ａ…第１のレンズアレイ
１７ｂ，３１ｂ…第２のレンズアレイ
１７ｃ，３１ｃ…第３のレンズアレイ
１７ｄ，３１ｄ…第４のレンズアレイ
１９，３２…第１の絞り
２０，３３…開口
２２…オーバーラップ部（隣接する第１の絞りの開口と重なる部分）
２３，３４…第２の絞り
２４…走査端子用フォトマスク
２５…走査端子用レンズ組立体
２７…走査端子用マスクパターン

Claims (11)

1. ステージ上に保持された被露光体の面に露光される露光パターンと同一形状のマスクパターンを形成したフォトマスクと、
   前記フォトマスクと前記ステージとの間に配設され、前記フォトマスクに形成されたマスクパターンの等倍正立像を前記被露光体表面に結像可能に前記フォトマスクの法線方向に複数の凸レンズを配置して構成した単位レンズ群を前記フォトマスク及び前記ステージ上に保持された被露光体の面に平行な面内に複数配列したレンズ組立体と、
   前記レンズ組立体を前記フォトマスク及び前記ステージ上の被露光体の面に平行な面内を移動させる移動手段と、
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記レンズ組立体は、これの移動方向に対して直交方向に複数の前記単位レンズ群を所定ピッチで配列したレンズ列を前記移動方向に所定ピッチで複数列設けると共に、前記移動方向に見て前記各レンズ列の各単位レンズ群の一部が重なるように互いに隣接する前記レンズ列の一方のレンズ列を前記単位レンズ群の配列方向に所定量だけシフトさせて設けたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記レンズ組立体は、透明な基板の表裏面に互いに対応させて複数の凸レンズを形成した第１、第２、第３及び第４のレンズアレイを対応する各凸レンズの光軸を合致させて重ね合わせると共に、前記フォトマスクのマスクパターンの中間倒立像を前記第２のレンズアレイと前記第３のレンズアレイとの間に結像させるように構成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記レンズ組立体は、前記第３のレンズアレイの光の進行方向上流側に位置する凸レンズの表面に近接して所定形状の開口を有する第１の絞りを設け、単位レンズによる露光領域をレンズの中央部に制限したことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記第１の絞りの開口は、平面視矩形状の開口において、前記レンズ組立体の移動方向に見て隣接する第１の絞りの開口の一部と重なる部分の面積が前記重なり部全体の面積の半分となるようにその一部を遮光した形状を成していることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 前記レンズ組立体は、前記第４のレンズアレイの光の進行方向上流側のレンズ表面に近接して光束径を制限する第２の絞りを設けたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記ステージは、前記被露光体を載置して一方向に搬送可能にされ、
   前記移動手段は、前記ステージの移動が停止状態において、前記レンズ組立体を移動させる、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記ステージの上方にて前記レンズ組立体の前記被露光体の搬送方向手前側には、透明基板の一面に形成された遮光膜に、前記被露光体の搬送方向と直交する方向に所定間隔で少なくとも１列に並べて複数の別のマスクパターンを形成した別のフォトマスクをさらに備え、該別のフォトマスクに対して光源光を所定の時間間隔で間欠的に照射して一定速度で搬送中の前記被露光体に前記別のマスクパターンを所定周期で露光するようにしたことを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記別のフォトマスクは、透明基板の前記被露光体側とは反対側の面に形成された遮光膜に、要求解像力が異なる２種類のマスクパターンからなる二つのマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に先後して形成し、前記被露光体側の面には、前記要求解像力が異なる２種類のマスクパターンのうち、要求解像力の高いマスクパターンに対応して該マスクパターンを前記被露光体上に縮小投影するマイクロレンズを形成したものであることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記要求解像力の高いマスクパターンから成るマスクパターン群は、前記被露光体の搬送方向に略直交する方向に前記複数のマスクパターンを所定ピッチで一直線状に並べて形成した複数のマスクパターン列を備え、前記被露光体の搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列により形成される複数の露光パターンの間を後続のマスクパターン列により形成される複数の露光パターンにより補完可能に、前記後続のマスクパターン列を前記複数のマスクパターンの前記並び方向に夫々所定寸法だけずらして形成したことを特徴とする請求項９記載の露光装置。
11. 前記被露光体は、表示装置の薄膜トランジスタ用基板であり、
    前記別のフォトマスクは、前記薄膜トランジスタ用基板の中央の表示領域に前記要求解像力の異なる２種類のマスクパターンを所定周期で露光するもので、前記要求解像力が異なる２種類のマスクパターンのうち、要求解像力の高いマスクパターンが薄膜トランジスタの電極配線用マスクパターンで、要求解像力の低いマスクパターンが前記薄膜トランジスタに信号を供給する信号線及び走査線用マスクパターンであり、
    前記フォトマスクは、前記薄膜トランジスタ用基板の前記表示領域の外側の領域に前記信号線又は走査線に接続する端子用マスクパターンを設けたものである、
    ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の露光装置。

Images