CN101840162A

CN101840162A - 曝光装置及图形形成方法

Info

Publication number: CN101840162A
Application number: CN201010157502A
Authority: CN
Inventors: 伊藤三好
Original assignee: Integrated Solutions Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: CN101840162B

Abstract

本发明是一种曝光装置及图形形成方法，该曝光装置具备：使光束和导向光两者都在同一方向上扫描的曝光光学系统(1)，所述光束利用光开关(9)进行开、关控制，并对玻璃基板(8)照射以进行曝光，所述导向光由不对玻璃基板(8)曝光的波长构成，并与光束的光轴重迭地射出，始终照射在玻璃基板(8)上；与所述导向光的扫描方向正交地设置在该导向光的扫描开始侧，并检测导向光通过的扫描开始时刻的线状传感器(17)；光学系统控制手段(7)，以导向光的扫描开始时刻为基准，控制光开关的开、关，使光束照射在玻璃基板(8)上。

Description

曝光装置及图形形成方法

本申请是基于以下中国专利申请的分案申请：

原案申请日：2005年06月20日

原案申请号：2005100811055

原案申请名称：曝光装置及图形形成方法

技术领域

本发明涉及在被曝光体上直接曝光功能图形的曝光装置及图形形成方法，详细地说涉及用摄像手段拍摄并检测设定在预先形成于上述被曝光体的作为基准的功能图形上的基准位置，通过以该基准位置为基准控制光束的开始照射或停止照射，在提高功能图形的迭合精度之同时还能抑制曝光装置成本的增加的曝光装置及图形形成方法。

背景技术

现有的曝光装置，有使用在玻璃基板上预先形成与功能图形相当的掩模图形的掩模，并将上述掩模图形复制曝光在被曝光体上的，例如逐次移动式曝光装置(Stepper)、反射镜投影法(Mirror Projection)、或邻近效应(Proximity)等各种装置。但在这些现有的曝光装置中，在将多层的功能图形层迭形成的情况下，各层间的功能图形的迭合精度将成为一个问题。特别是在用于形成大型液晶显示用的TFT或滤色片的大型掩模的情况下，要求掩模图形的排列有相当高的绝对尺寸精度，使得掩模的成本增加。另外，为了得到上述迭合精度，底层的功能图形和掩模图形之间要对准，特别在大型掩模上，这种对准是相当困难的。

另一方面，也有不用掩模，使用电子束或激光光束直接在被曝光体上描画出CAD数据的图形的曝光装置。这种曝光装置包括：激光光源、使该激光光源发射的激光光束来回扫描的曝光光学系统、及在承载该被曝光体的状态下进行输送的输送手段，根据CAD数据边控制激光光源的发射状态边使激光光束来回扫描，同时沿和激光光束扫描方向正交的方向输送被曝光体，从而就在被曝光体上二维地形成相当于功能图形的CAD数据的图形(例如参照日本特开2001-144415号公报)。

但是，在这样的直接描画型的现有曝光装置中，要求CAD数据的图形排列有较高的绝对尺寸精度，这一点与使用掩模的曝光装置一样，另外，在利用多台曝光装置形成功能图形的制造工序上，存在曝光装置间有精度偏差时功能图形的迭合精度变差的问题。因此，为了对应处置这样的问题就需要高精度的曝光装置，曝光装置的成本也就提高。

再有，必须将底层的功能图形和CAD数据的图形之间事先对准，这一点和使用掩模的其它曝光装置一样，存在和前面所述同样的问题。

发明内容

本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种提高功能图形的迭合精度之同时还能抑制曝光装置成本增加的曝光装置及图形形成方法。

为了达到上述目的，本发明的曝光装置其一边以规定的速度搬送被曝光体，一边使光束在与被曝光体的搬送方向正交的方向上进行扫描，将图形直接曝光到被曝光体上，该装置包括：使光束和导向光两者都在同一方向上扫描的曝光光学系统，所述光束利用光开关进行开、关控制，并对所述被曝光体照射以进行曝光，所述导向光由不对所述被曝光体曝光的波长构成，并与所述光束的光轴重迭地射出，始终照射在所述被曝光体上；在所述被曝光体的输送方向上将所述光束的扫描位置的面前一侧作为摄像位置，拍摄预先在所述被曝光体上形成的成为曝光位置的基准的功能图形的摄像手段；对作为所述基准的功能图形进行照明使所述摄像手段能摄像的照明手段；与所述导向光的扫描方向正交地设置在该导向光的扫描开始侧，并检测所述导向光通过的扫描开始时刻的线状传感器；以及光学系统控制手段，所述光学系统控制手段检测出在用所述摄像手段摄得的所述功能图形上预先设定的基准位置，之后，所述被曝光体移动预先设定的距离时，以所述导向光的扫描开始时刻为基准，控制所述光开关的开、关，使所述光束照射在被曝光体上。

另外，利用所述光学系统控制手段对所述基准位置进行的检测，是对用所述摄像手段取得的成为所述基准的功能图形的图像作2值化处理，与相当于预设的所述基准位置的图像数据进行比较，检测出两个数据一致的部分。通过这样，用光学系统控制手段对摄像手段摄得的成为基准的功能图形的图像作2值化处理，和相当于预设的基准位置的图像数据进行比较，将两个数据一致的部分作为基准位置进行检测。所以能以实时方式高速处理基准位置的检测。

再有，所述摄像手段是一种受光组件排成一列的手段。借助于此，用受光组件排成一列的摄像手段摄得成为基准的功能图形的一维图像数据。所以能够在抑制摄像手段成本增加之同时，提高数据处理速度。

另外，所述照明手段设置在所述被曝光体的背面一侧。通过这样，照明手段从被曝光体的背面一侧进行照明。因此，能够提高摄像手段摄得的图像的反差，并提高图像数据的取得精度。因而，能实现高精度的曝光。

再有，所述开关具有偏光轴互相正交、分开配置的两个偏振组件、以及设置在这两个偏振组件之间，通过施加电压使偏振光的极化面变化的电光调制器。通过这样，控制设置在将偏光轴互相正交配置的两个偏振组件之间的电光调制器的外加电压，使光束开始照射或停止照射。因此，能高速进行光束的照射及停止的切换动作。所以能提高曝光图形的形成精度。

而且，所述被曝光体能相对移动方向倾斜配置使得对所述被曝光体相对扫描的所述光束的扫描轨迹与成为所述基准的功能图形的排列方向平行。通过这样，相对移动方向将被曝光体倾斜配置，使得光束的扫描轨迹和成为基准的功能图形的排列方向平行。因此，能够消除在作为所述基准的功能图形的排列方向上曝光开始位置和曝光结束位置间的偏移，准确地形成曝光图形。

另外，本发明的图形形成方法其一边以规定的速度搬送被曝光体，一边使光束在与被曝光体的搬送方向正交的方向上进行扫描，将曝光图形直接形成在被曝光体上，用照明手段照亮预先形成在所述被曝光体上的成为曝光位置的基准的功能图形，利用曝光光学系统，使光束和导向光两者都在同一方向上扫描，所述光束利用光开关进行开、关控制，并对所述被曝光体照射以进行曝光，所述导向光由不对所述被曝光体曝光的波长构成，并与所述光束的光轴重迭地射出，始终照射在所述被曝光体上；检测出在用所述摄像手段摄得的所述功能图形上预先设定的基准位置，之后，所述被曝光体移动预先设定的距离时，利用与所述导向光的扫描方向正交地设置在该导向光的扫描开始侧的所述线状传感器，检测导向光通过的扫描开始时刻；利用光学系统控制手段以所述导向光的扫描开始时刻为基准，控制所述光开关的开、关，使所述光束照射在被曝光体上，从而形成曝光图形。

另外，利用所述光学系统控制手段对所述基准位置进行的检测，是对用所述摄像手段取得的成为所述基准的功能图形的图像作2值化处理，与相当于预设的所述基准位置的图像数据进行比较，检测出两个数据一致的部分。通过这样，用光学系统控制手段对摄像手段摄得的成为基准的功能图形的图像作2值化处理，与相当于预设的基准位置的图像数据进行比较，将两个数据一致的部分作为基准位置检测出。所以能以实时方式高速处理基准位置的检测。

再有，所述摄像手段是一种受光组件排成一列的手段。以此用受光组件排成一列的摄像手段摄得成为基准的功能图形的一维图像数据。所以能够在抑制止摄像手段成本增加之同时，提高数据处理速度。

另外，所述照明手段设置在所述被曝光体的背面一侧。通过这样，照明手段从被曝光体的背面一侧进行照明。因此，提高了摄像手段摄得的图像的反差，并提高图像数据的取得精度。因而，能实现高精度的曝光。

再有，所述光开关具有偏振轴相互正交并保持间隔配置的两个偏振组件、以及设置在该两个偏振组件之间，通过施加电压使偏振光的极化面改变的电光调制器。通过这样，控制设置在偏振轴相互正交配置的两个偏振组件之间的电光调制器的外加电压，使光束开始照射或停止照射。因此，能高速进行光束的照射及停止的切换动作。所以能提高曝光图形的形成精度。

而且，所述被曝光体能相对移动方向倾斜配置，使得对所述被曝光体相对扫描的所述光束的扫描轨迹和成为所述基准的功能图形的排列方向平行。通过这样，相对移动方向将被曝光体倾斜配置，使得光束的扫描轨迹和成为基准的功能图形的排列方向平行。因此，能够消除在成为所述基准的功能图形的排列方向上曝光开始位置和曝光结束位置间的偏差，准确地形成曝光图形。

附图说明

图1为表示本发明的曝光装置第1实施方式的示意图。

图2为说明光开关的构成及动作用的立体图。

图3为表示激光光束的扫描位置和摄像手段的摄像位置间关系用的说明图。

图4为表示图像处理部内部构成中处理系统前半部的方框图。

图5为表示图像处理部内部构成中处理系统后半部的方框图。

图6为表示沿与激光光束的扫描方向正交的方向移动的黑底(black matrix)和激光光束的扫描轨迹间的关系用的说明图。

图7为说明本发明的图形形成方法的步骤用的流程图。

图8为表示对环形缓冲存储器的输出作2值化处理的状态用的说明图。

图9为表示在黑底的像素上预设的曝光开始位置的图像及其检查表的说明图。

图10为表示在黑底的像素上预设的基准位置和摄像手段的组件间关系用说明图。

图11为表示在黑底的像素上预设的曝光结束位置的图像及其检查表的说明图。

图12为表示检测对玻璃基板的输送方向的上述像素的曝光位置的状态的说明图。

图13为表示校正激光光束的扫描位置的状态的说明图。

图14为表示跳过黑底的像素列进行曝光的状态的说明图。

图15为表示本发明的曝光装置第2实施方式的主要部分的示意图。

图16为表示以预设在黑底的像素上的基准位置为基准形成形状复杂的曝光图形的状态的说明图。

具体实施方式

图1为表示本发明的曝光装置第1实施方式的示意图。该曝光装置1是在被曝光体上直接将功能图形曝光的装置，包括激光光源2、曝光光学系统3、输送手段4、摄像手段5、作为照明手段的背光照射手段6、以及光学系统控制手段7。还有，上述所谓功能图形是制品具有的、进行本来的目的的动作所需的构成部分的图形，例如，在滤色片上，黑底的像素图形或红、兰、绿各色滤色片的图形，在半导体零件上为布线图形或各种电极图形等。以下的说明中，被曝光体以滤色片用的玻璃基板为例进行说明。

上述激光光源2是发射光束的光源，是生成例如355nm的、紫外线输出大于或等于4W的高输出的全固体锁模激光光源。

在上述激光光源2的光束射出方向前方设置曝光光学系统3。该曝光光学系统3是将作为光束的激光光束在玻璃基板8上来回扫描的光学系统，从激光光束射出方向的跟前起，具有光开关9、光偏转手段10、第1反射镜11、多面反射镜12、fθ透镜13、以及第2透镜14。

上述光开关9用于切换激光光束的照射及停止照射状态，例如，具有如图2所示的结构，即将第1及第2偏振组件15A、15B分开配置，使得该各偏振组件15A、15B的偏振光轴p互相正交(图2中，偏振组件15A的偏振光轴p设定在垂直方向，而偏振组件15B的偏振光轴p设定在水平方向)，在该第1及第2偏振组件15A及15B之间设置电光调制器16。上述电光调制器16一旦加上电压就动作，使偏振光(线偏振光)的极化面以数nsec的高速旋转。例如外加电压为零时，图2(a)中，由第1偏振组件15A有选择地透过的例如具有垂直方向的极化面的线偏振光保持原样地透过上述电光调制器16，到达第2偏振组件15B。该第2偏振组件15B配置成能够有选择地透过具有水平方向的极化面的线偏振光，所以有垂直方向的极化面的上述线偏振光不能透过，这时激光光束变成停止照射的状态。

另一方面，如图2(b)所示，将电压加在电光调制器16上，并在射入该电光调制器16的线偏振光的极化面旋转了90度时，具有上述垂直方向的极化面的线偏振光在自电光调制器16射出时，变成具有水平方向的极化面的线偏振光，该直线偏振光透过第2偏振组件15B。通过这样，激光光束变成照射状态。

上述光偏转手段10是使激光光束的扫描位置向与其扫描方向正交的方向(在玻璃基板8的移动方向上与图1示出的箭头A方向一致)偏移，调整成扫描正确的位置的手段，是例如音响光学组件(AO组件)。

另外，第1反射镜11是用于使通过光偏转手段10的激光光束的行进方向弯向后述的多面反射镜12的设置方向的反射镜，是平面反射镜。再有，多面反射镜12是使激光光束来回扫描的反射镜，例如在正八角形的柱状旋转体的侧面上形成八面反射镜。这时，由上述反射镜中的一个面反射的激光光束随着多面反射镜12的旋转沿一维空间的去的方向扫描，在激光光束的照射位置移向下一面反射镜镜面的瞬间回到来的方向，再次随着多面反射镜12的旋转开始向一维空间的去的方向的扫描。

另外，fθ透镜13为使激光光束的扫描速度在玻璃基板8上变成等速的透镜，配置成焦点位置和上述多面反射镜12的镜面位置近似一致。而且，第2反射镜14是反射透过fθ透镜13的激光光束，使其对玻璃基板8的面沿近似垂直方向射入用的反射镜，是平面反射镜。另外，在上述fθ透镜13的射出侧的面附近来回扫描的激光光束的扫描开始侧的部分上，与扫描方向正交地设置线状传感器17，检测激光光束的规定扫描位置和实际扫描位置间的偏差量，同时检测激光光束的扫描开始时刻。还有，线状传感器17可以不是在fθ透镜13一侧，只要是能检测激光光束的扫描开始点无论设在何处均可，例如，可以设在玻璃基板输送用的工作台18一侧。

上述第2反射镜14的下方设置输送手段4。该输送手段4是将玻璃基板8放在工作台18上，沿与上述激光光束的扫描方向正交的方向以规定的速度输送的手段，具有使上述工作台18移动的例如输送辊19和对该输送辊19进行旋转驱动的例如电动机等输送驱动部20。

在上述输送手段4的上方用箭头A表示的输送方向的上述激光光束的扫描位置面前一侧，设置摄像手段5。该摄像手段5是拍摄预先形成于玻璃基板8上的作为成为曝光位置的基准的功能图形的黑底的像素的手段，是感光组件排成一列的例如线状CCD传感器。这里如图3所示，设定上述摄像手段5的摄像位置E与上述激光光束的扫描位置F间的距离D为黑底21的像素22的输送方向排列间距P的整数倍(n倍)。以此在输送玻璃基板8后上述像素22的中心与激光光束的扫描位置一致时使扫描时刻一致地开始激光光束的扫描。另外，上述距离D越小越好。通过这样，能减少玻璃基板8的移动误差，对上述像素22能够将激光光束的扫描位置更准确定位。还有，图1中，示出设置三台摄像手段5的例子，但在激光光束的扫描范围比一台摄像手段5的图像处理区域窄时，摄像手段5可以为一台，在上述扫描范围比一台摄像手段5的图像处理区域宽时，可与其相应设置多台摄像手段5。

在所述输送手段4的下侧设置背光照射手段6。该背光照射手段6是照亮上述像素22使摄像手段5能进行摄像的手段，例如是面光源。

设置光学系统控制手段7连接于上述激光光源2、光开关9、光偏转手段10、多面反射镜12、线状传感器17、输送手段4及摄像手段5。该光学系统控制手段7检测用摄像手段5拍摄的预设在上述像素22的图形图像上的基准位置，以该基准位置为基准控制激光光源2的激光光束的开始照射或停止照射，同时根据线状传感器17的输出控制加在光偏转手段10上的电压，使激光光束的射出方向偏转，控制多面反射镜12的转速使激光光束的扫描速度保持于规定速度，并控制输送手段4输送玻璃基板8的速度。而且具备：使激光光源2点亮的光源驱动部23；控制激光光束的开始照射或停止照射的光开关控制器24；控制光偏转手段10的激光光束的偏转量的光偏转手段驱动部25A；控制多面反射镜12驱动的多面反射镜驱动部25B、控制输送手段4输送速度的输送控制部26；对背光照射手段6进行点亮及熄灭的控制的背光控制部27；对摄像手段5拍摄的图像作A/D变换的A/D变换部28；根据A/D变换的图像数据判定激光光束的开始照射位置及停止照射位置的图像处理部29；存储图像处理部29处理所得的激光光束的开始照射位置(以后记述为“曝光开始位置”)及停止照射位置(以后记述为“曝光结束位置”)的数据，同时还存储后述的曝光开始位置及曝光结束位置的检查表等的存储部30；根据从该存储部30读出的曝光开始位置及曝光结束位置的数据生成使光开关9开/关的调制数据用的调制数据生成处理部31；以及为了使装置整体作规定目的的动作而进行适当控制的控制部32。

图4及图5为表示图像处理部29的一构成例的方框图。如图4所示，图像处理部29包括：例如三个并联连接的环形缓冲存储器33A、33B、33C；与该环形缓冲存储器33A、33B、33C的每一个分别并联连接例如三个线状缓冲存储器34A、34B、34C；连接于该线状缓冲存储器34A、34B、34C并和已定的阈值比较将灰色电平的数据作2值化处理后输出的比较电路35；对上述九个线状缓冲存储器34A、34B、34C的输出数据和从图1示出的存储部30得到的与决定曝光开始位置的第1基准位置相当的图像数据的检查表(曝光开始位置用LUT)进行比较，在两个数据一致时输出曝光开始位置判定结果的曝光开始位置判定电路36；对上述九个线状缓冲存储器34A、34B、34C的输出数据和从图1示出的存储部30得到的与决定曝光结束位置的第2基准位置相当的图像数据的检查表(曝光结束位置用LUT)进行比较，在两个数据一致时输出曝光结束位置判定结果的曝光结束位置判定电路37。

另外，如图5所示，图像处理部29具备：输入上述曝光开始位置判定结果，对与第1基准位置相当的图像数据的一致次数进行计数的计数电路38A；对该计数电路38A的输出和从图1示出的存储部30得到的曝光开始像素编号进行比较，在两个数值一致时向图1示出的调制数据生成处理部31输出曝光开始信号的比较电路39A；输入上述曝光结束位置判定结果，对与第2基准位置相当的图像数据的一致次数进行计数的计数电路38B；对该计数电路38B的输出和从图1示出的存储部30得到的曝光结束像素编号进行比较，在两个数值一致时向图1示出的调制数据生成处理部31输出曝光结束信号的比较电路39B；根据上述计数电路38A的输出对起始像素的数量进行计数的起始像素计数电路40；将该起始像素计数电路40的输出和从图1示出的存储部30得到的曝光像素列编号进行比较，在两者数值一致时向图1示出的调制数据生成处理部31输出曝光像素列指定信号的比较电路41。还有，当摄像手段5的读取动作一开始，上述计数电路38A、38B就利用该读取开始信号复位。另外，当预先指定的规定的曝光图形的形成一结束，起始像素计数电络40就利用曝光图形结束信号复位。

以下说明如上所述构成的第1实施方式的动作及图形形成方法。首先，接通曝光装置1的电源，就驱动光学系统控制手段7。通过这样，激光光源2起动，发射激光光束。同时多面反射镜12开始旋转，激光光束就能进行扫描。但这时由于光开关9还断开着所以激光光束不能照射。

然后，玻璃基板8放在输送手段4的工作台18上。还有，输送手段4因以一定速度输送玻璃基板8，故如图6所示，激光光束的扫描轨迹(箭头B)变成对于工作台18的移动方向(箭头A)相对倾斜。因此，在玻璃基板8沿上述移动方向(箭头A)平行设置的情况下，如图6(a)所示，发生曝光位置在黑底21的扫描开始像素22a和扫描结束像素22b发生偏移的情况。在这种情况下，如图6(b)所示，可以将玻璃基板8相对于输送方向(箭头A方向)倾斜设置，使上述像素22的排列方向与激光光束的扫描轨迹(箭头B)一致。但是，实际上由于激光光束的扫描速度远比玻璃基板8的输送速度快，所以上述偏移量很小。因而，相对移动方向平行地设置玻璃基板8，根据摄像手段5摄得的数据计算上述偏离量，可以控制曝光光学系统3的光偏转手段10校正偏移量。还有，在以下的说明中，假设上述偏移量可以勿略不计进行说明。

然后，驱动输送驱动部20沿图1的箭头A方向移动工作台18。这时，利用光学系统控制手段7的输送控制器26控制输送驱动部20为一定速度。

然后，当形成于玻璃基板8的黑底21到达摄像手段5的摄像位置时，摄像手段5就开始摄像，根据摄得的黑底21的图像数据检测曝光开始位置及曝光结束位置。以下参照图7示出的流程图说明图形形成方法。

首先在步骤S1，用摄像手段5摄得黑底21的像素22的图像。这一摄得的图像数据取入图4示出的图像处理部29的三个环形缓冲存储器33A、33B、33C进行处理。然后，从各环形缓冲存储器33A、33B、33C输出三个最新的数据。这时，例如从环形缓冲存储器33A输出两个数据之前的数据，从环形缓冲存储器33B输出一个数据之前的数据，从环形缓冲存储器33C输出最新的数据。再有，上述各数据分别利用三个线状缓冲存储器34A、34B、34C将例如3×3个CCD像素的图像配置在同一时钟(时间轴)上。其结果是，能得到例如图8(a)所示的图像。如对该图像作数值化处理，就如图8(b)所示，变成与3×3个数值相对应。这些数值化处理后的图像在同一时钟上并列，所以在比较电路35与阈值进行比较，进行2值化处理。例如，若设阈值为“45”，则图8(a)的图像就进行如图8(C)所示的2值化处理。

然后，在步骤S2，检测曝光开始及曝光结束的基准位置。具体地说，在曝光开始位置判定电路36中，将上述2值化数据与从图1示出的存储部30取得的曝光开始位置用LUT的数据比较，进行基准位置检测。

例如，在指定曝光开始位置的第1基准位置如图9(a)所示设定在黑底21的像素22的左上角的情况下，上述曝光开始用LUT变成图9(b)所示，这时的曝光开始用LUT的数据为“000011011”。因而，上述2值化数据与上述曝光开始用LUT的数据“000011011”比较，在两个数据一致时，判定用摄像手段5摄得的图像数据是第1基准位置，从曝光开始位置判定电路36输出曝光开始位置判定结果。还有，如图10所示，在6个像素22并排时，各像素22左上角就相当第1基准位置。

根据上述判定结果，在图5示出的计数电路38A中，对上述一致次数进行计数。而且，这一计数的数在比较电路39A中与从图1示出的存储部30取得的曝光开始像数编号进行比较，在两个数值一致时，向图1示出的调制数据生成处理部31输出曝光开始信号。这时，如图10所示，例如，在激光光束的扫描方向如将第1的像素221及第4的像素224的左上角定为第1基准位置的话，就将与该第1基准位置对应的摄像手段5的线状CCD的组件地址号，例如“1000”、“4000”存入光开关控制器24。

另一方面，上述2值化数据在曝光结束位置判定电路37中，与从图1示出的存储部30取得的曝光结束位置用LUT的数据比较。例如，在指定曝光结束位置的第2基准位置如图11(a)所示设定于黑底21的像素22的右上角的情况下，上述曝光结束位置用LUT变成图11(b)所示，此时的曝光结束位置用LUT数据为“110110000”。所以，上述2值化数据与曝光结束位置用LUT的数据“110110000”比较，两个数据一致时，判定摄像手段5取得的图像数据是曝光结束的基准位置。从曝光结束位置判定电路37输出结束位置判定结果。还有，和前面所述一样，如图10所示，例如在六个像素226并排时，各像素22的右上角就相当第2基准位置。

根据上述判定结果，图5示出的计数电路38B中，对上述一致次数进行计数。然后，在比较电路39B，该计数数与从图1示出的存储部30取得的曝光结束像素编号进行比较，在两个数值一致时，向图1示出的调制数据生成处理部31输出曝光结束信号。这时，如图10所示，例如在激光光束的扫描方向上如将第1的像素221及第4的像素224的右上角定为第2基准位置的话，那末就将与第弟2基准位置对应的摄像手段5的线状CCD的组件地址号，例如“1900”、“4900”存入光开关控制器24。然后，如上所述，一旦检测出曝光开始位置及曝光结束位置的基准位置，进入步骤S3。

在步骤S3，检测玻璃基板8在移动方向上的曝光位置。在这里，如图3所示，激光光束的扫描位置F与摄像手段5的摄像位置E之间的距离D设定为沿上述像素22的移动方向的排列间距P的整数倍(n倍)，所以通过对激光光束的扫描周期进行计数，能算出上述曝光位置。例如如图12所示，激光光束的扫描位置与摄像手段5的摄像位置间的距离D设定为像素22的排列间距P的例如3倍时，在步骤S2，在检测出第1及第2基准位置后(参照图12(a))，玻璃基板8移动到像素22的端部，像素列中心线到达摄像手段5的摄像位置时(参照图12(b))，与激光光束的扫描开始时刻一致。在这里，在激光光束以周期T扫描的情况下，将玻璃基板8的输送速度与激光光束的周期T同步地加以控制，并使只移动像素22的一个间距。所以，在下一个T期间像素22移到图12(C)示出的位置。在2T后，像素22再移到图12(d)示出的位置。接着，在3T以后，如图11(e)所示，像素22的列中心线就到达激光光束的扫描位置。这样，能检测出曝光位置。

然后，在步骤S4，边扫描激光光束，边调整上述曝光位置。具体地说，曝光位置的调整如图13所示地进行，将用设在fθ透镜13上的线状传感器17检测出的当前激光光束的扫描位置(组件地址号)与预定的基准组件地址号作比较，检测出偏移量，并控制光偏转手段10使激光光束的扫描位置和基准组件地址号(基准扫描位置)一致。

然后，在步骤S5开始曝光。用光开关控制器24控制光开关9的接通时刻开始曝光。这时，首先将光开关9置于接通状态，使激光光束进行扫描，一旦上述线状传感器17检测出激光光束的扫描开始时刻，就立刻断开光开关9。这时，从调制数据生成处理部31读出与例如图10的曝光开始位置对应的摄像手段5的组件地址号“1000”，并在控制部32计算从激光光束的扫描开始时刻至曝光开始位置的时间t1。

这时预先计测好从激光光束的扫描开始时刻至摄像手段5的组件地址号“1”的扫描时间t₀，另外，使激光光束的扫描速度与摄像手段5的线状CCD的时钟CLK同步，则通过对至组件地址号“1000”为止的时钟数进行计数，容易求出扫描开始时刻t₁为t₁＝t₀+1000CLK。通过这样，从激光光束的扫描开始时刻起经t₁后接通光开关9，开始进行曝光。

然后，在步骤S6检测曝光结束位置。曝光结束位置和上面所述一样，例如组件地址号“1900”的曝光结束时刻t₂容易作为t₂＝t₀+1900CLK求出。通过这样，从激光光束的扫描开始时刻起经t₂后光开关9断开，使曝光结束。

然后，在步骤S7，判定激光光束的一次扫描是否结束。这里，如判定为“NO”，则返回步骤S2重复上述动作。然后，在步骤S2，如图10所示，例如，当检测出第2曝光开始位置“4000”及第2曝光结束位置“4900”时，就经步骤S4进至步骤S5，和上述一样从组件地址号“4000”开始曝光，在组件地址号“4900”结束曝光。

另外，在步骤S7，一旦判定为“YES”，就返回步骤S1，转入检测新的曝光位置的动作。然后，通过反复执行上述的动作，对所要的区域形成曝光图形。

还有，如果将图5示出的曝光像素列编号指定为例如“L₁、L₄…”，则如图14所示，在对第1列的像素列L₁进行曝光后，可跳过第2及第3列对第4列的像素列L₄进行曝光。以此可以只对与红或兰或绿对应的区域进行曝光。还有，也可以不是指定像素列编号，而指定跳越数目。

这样，利用第1实施方式的曝光装置及图形形成方法，拍摄用摄像手段5拍摄的预先在玻璃基板8上形成的黑底21的像素22，检测预设在所摄像素22的图像上的基准位置，并以该基准位置为基准控制激光光束的开始照射或停止照射，从而形成曝光图形，所以能提高对于上述像素22的曝光精度。

另外，由于根据上述像素22上预定的基准位置形成曝光图形，故能消除由于曝光装置间的精度差造成功能图形的迭合精度恶化的问题。因此，本发明应用于使用多个曝光装置1形成层迭图形的工序上时，也能确保相当高的迭合精度。以此能抑制曝光装置1的成本的增加。

再有，由于用摄像手段5读取上述像素22上预定的基准位置，并以该基准位置为基准进行曝光及停止曝光，所以事先不必将上述像素22和曝光图形对准，使曝光工作变得容易。

然后，曝光图形的CAD数据具有以像素22内设定的基准位置为基准曝光的最低限度的曝光图形的数据即可，能够减小存储CAD数据的存储部的容量。因而，能抑制装置成本的增加，同时，能够提高数据处理速度。

图15为表示本发明的曝光装置的第2实施方式的主要部分的示意图。第2实施方式的曝光装置做成，即具有发射有别于激光光源2的波长的例如波长大于或等于550nm的导向光的导向光源42，在该导向光源42射出的导向光行进方向前方配置使导向光的行进路线弯向激光光束的光程一侧的反射镜43，在激光光束的光程上，光开关9和光偏转手段10之间配置半透半反镜44，上述导向光在同一光轴上与激光光束重迭后射出。通过这样，激光光束和导向光互相重迭进行扫描。在这种情况下，激光光束利用光开关9进行开·关控制，但导向光在装置动作的状态下始终为导通状态(照射状态)。

这样构成的第2实施方式的曝光动作，首先将导向光通过线状传感器17的时刻作为扫描开始时刻进行检测。然后，以该扫描开始时刻为基准经过规定时间后利用光开关控制器24使光开关9接通，发射激光光束，照射在玻璃基板8上开始曝光。然后，从上述扫描开始时刻起经过规定时间后断开光开关9，停止激光光束的发射，结束曝光。这时，虽然导向光始终处于照射状态，但如上所述，导向光是波长长的红色或红外光，所以涂布在玻璃基板8上的例如保护膜等不会曝光。

利用上述第2实施方式，能获得和第1实施方式同样的效果，同时能够取消第1实施方式中用于扫描开始时刻的检测的无用的曝光，能只对规定的位置进行曝光。

还有，如图16所示，以上述像素22上预定的基准位置为基准控制曝光开始时间t₃，t₅…及曝光结束时间t₄…，同时如还控制玻璃基板8的输送速度的话，那末也能对图16示出的形状复杂的图形进行曝光。

另外，上述实施方式中，照明手段采用背面照明，但是也可以是反射照明。

而且，本发明的曝光装置并不限于液晶显示的滤色片等大型基板所用的曝光装置，也能适用于半导体等的曝光装置。

Claims

1.一种曝光装置，其一边以规定的速度搬送被曝光体，一边使光束在与被曝光体的搬送方向正交的方向上进行扫描，将图形直接曝光到被曝光体上，其特征在于，该装置包括：

使光束和导向光两者都在同一方向上扫描的曝光光学系统，所述光束利用光开关进行开、关控制，并对所述被曝光体照射以进行曝光，所述导向光由不对所述被曝光体曝光的波长构成，并与所述光束的光轴重迭地射出，始终照射在所述被曝光体上；

在所述被曝光体的输送方向上将所述光束的扫描位置的面前一侧作为摄像位置，拍摄预先在所述被曝光体上形成的成为曝光位置的基准的功能图形的摄像手段；

对成为所述基准的功能图形进行照明，使所述摄像手段能进行摄像的照明手段；

与所述导向光的扫描方向正交地设置在该导向光的扫描开始侧，并检测所述导向光通过的扫描开始时刻的线状传感器；以及

光学系统控制手段，所述光学系统控制手段检测出在用所述摄像手段摄得的所述功能图形上预先设定的基准位置，之后，所述被曝光体移动预先设定的距离时，以所述导向光的扫描开始时刻为基准，控制所述光开关的开、关，使所述光束照射在被曝光体上。

2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

利用所述光学系统控制手段对所述基准位置进行的检测，就是对用所述摄像手段取得的成为所述基准的功能图形的图像作2值化处理，与预先设定的所述基准位置相对应的图像数据进行比较，检测出两种数据一致的部分。

3.如权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，

所述摄像手段的受光元件排列成一列。

4.如权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，

所述照明手段设在所述被曝光体的背面一侧。

5.如权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

所述照明手段设在所述被曝光体的背面一侧。

6.如权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，

所述光开关具有偏振轴相互正交并离开配置的两个偏振元件，以及设置在该两个偏振元件之间、通过施加电压使偏振光的极化面改变的电光调制器。

7.如权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

8.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，

9.如权利要求5所述的曝光装置，其特征在于，

10.如权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，

所述被曝光体能相对于移动方向倾斜配置，使得对该被曝光体进行相对扫描的所述光束的扫描轨迹与成为所述基准的功能图形的排列方向平行。

11.如权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

12.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，

13.如权利要求5所述的曝光装置，其特征在于，

14.如权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，

15.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，

16.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，

17.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，

18.一种图形形成方法，其一边以规定的速度搬送被曝光体，一边使光束在与被曝光体的搬送方向正交的方向上进行扫描，将曝光图形直接形成在被曝光体上，其特征在于，

用照明手段照亮预先形成在所述被曝光体上的成为曝光位置的基准的功能图形；

在所述被曝光体的输送方向上所述光束的扫描位置的面前一侧，利用摄像手段拍摄成为所述基准的功能图形；

利用曝光光学系统，使光束和导向光两者都在同一方向上扫描，所述光束利用光开关进行开、关控制，并对所述被曝光体照射以进行曝光，所述导向光由不对所述被曝光体曝光的波长构成，并与所述光束的光轴重迭地射出，始终照射在所述被曝光体上；

检测出在用所述摄像手段摄得所述功能图形上预先设定的基准位置，之后，所述被曝光体移动预先设定的距离时，利用与该导向光的扫描方向正交地设置在所述导向光的扫描开始侧的所述线状传感器，检测导向光通过的扫描开始时刻；

利用光学系统控制手段以所述导向光的扫描开始时刻为基准，控制所述光开关的开、关，使所述光束照射在被曝光体上，从而形成曝光图形。

19.如权利要求18所述的图形形成方法，其特征在于，

利用所述光学系统控制手段对所述基准位置进行的检测，就是对用所述摄像手段取得的成为所述基准的功能图形的图像作2值化处理，与预设的所述基准位置相对应的图像数据进行比较，检测出两种数据一致的部分。

20.如权利要求18或19所述的图形形成方法，其特征在于，

所述摄像手段的受光元件排列成一列。

21.如权利要求18或19所述的图形形成方法，其特征在于，

所述照明手段设在所述被曝光体的背面一侧。

22.如权利要求20所述的图形形成方法，其特征在于，

所述照明手段设在所述被曝光体的背面一侧。

23.如权利要求18或19所述的图形形成方法，其特征在于，

所述光开关具有偏振轴互相正交并离开配置的两个偏振元件、以及设置在该两个偏振元件之间、通过施加电压使偏振光的极化面改变的电光调制器。

24.如权利要求20所述的图形形成方法，其特征在于，

25.如权利要求21所述的图形形成方法，其特征在于，

26.如权利要求22所述的图形形成方法，其特征在于，

27.如权利要求18或19所述的图形形成方法，其特征在于，

所述被曝光体能相对于移动方向倾斜配置，使得对该被曝光体相对扫描的所述光束的扫描轨迹和成为所述基准的功能图形的排列方向平行。

28.如权利要求20所述的图形形成方法，其特征在于，

29.如权利要求21所述的图形形成方法，其特征在于，

30.如权利要求22所述的图形形成方法，其特征在于，

31.如权利要求23所述的图形形成方法，其特征在于，

32.如权利要求24所述的图形形成方法，其特征在于，

33.如权利要求25所述的图形形成方法，其特征在于，

34.如权利要求26所述的图形形成方法，其特征在于，