CN101872132B - 曝光装置、曝光光束照射方法及显示用面板基板制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种曝光装置、曝光光束照射方法及显示用面板基板制造方法。当多个半导体发光元件用来形成曝光光束时，效率良好地使多个半导体发光元件冷却。从多个半导体发光元件产生形成曝光光束的光，将多个半导体发光元件产生的光放大并聚光而形成曝光光束。一边对多个半导体发光元件进行冷却，一边改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件。或一边使多个半导体发光元件冷却，一边使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯。

Description

曝光装置、曝光光束照射方法及显示用面板基板制造方法
技术领域
本发明涉及一种在液晶显示(display)装置等的显示用面板(panel)基板的制造中，将多个半导体发光元件用于产生曝光光束的光源的曝光装置、曝光光束照射方法以及使用所述曝光装置及曝光光束照射方法的显示用面板基板的制造方法。
背景技术
作为显示用面板而使用的液晶显示器装置的薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，TFT)基板或彩色滤光器(color filter)基板、等离子体(plasma)显示器面板用基板、有机电致发光(Electroluminescence，EL)显示面板用基板等的制造是使用曝光装置，通过光刻(photolithography)技术在基板上形成图案而进行。作为曝光装置，以往有使用透镜(lens)或镜子来将掩模(mask)的图案投影至基板上的投影(projection)方式、以及在掩模与基板之间设置微小的间隙(邻近间隙，proximity gap)而将掩模的图案转印至基板的邻近方式。邻近方式与投影方式相比，图案析象性能较差，但照射光学系统的构成简单，且处理能力较高，适合于量产用途。
以往，对于邻近曝光装置的产生曝光光束的光源，使用的是诸如汞灯、卤素灯(halogen lamp)、氙灯(xenon lamp)等将高压气体(gas)封入到灯泡(bulb)内的灯。这些灯的寿命较短，在超过规定的使用时间之后，必须对灯进行更换。例如，在灯的寿命为750小时的情况下，如果连续点灯，则必须约每1个月更换1次。在对灯进行更换时，由于曝光处理将中断，因此生产性会降低。
另一方面，在专利文献1中揭示了一种在投影方式的曝光装置中，使用发光二极管(diode)等的固态光源元件来作为曝光光束的光源的技术。发光二极管等的半导体发光元件的寿命与灯相比较下较长，达到数千小时，使曝光处理中断的情况较少，因此，可期待生产性的提高。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2006-332077号公报
近年来，随着显示用面板的大画面化，基板越是大型化，对于曝光光束的光源，就越是要求使用照度更高的光源。当使用如专利文献1所揭示的半导体发光元件来作为邻近曝光装置的产生曝光光束的光源时，半导体发光元件的输出远小于以往的灯，因此，必须并排地使用数百至数千个左右的半导体发光元件。在此情况下，为了抑制因各半导体发光元件发热所引起的输出的降低，必须效率良好地对多个半导体发光元件进行冷却。
而且，在目前最常用于邻近曝光装置中的汞灯的情况下，利用了水银的光谱(spectrum)内的g线(436nm)、h线(405nm)、i线(365nm)等来作为曝光光束，但有如下的问题，即，各光谱根据汞灯的使用时间而造成的劣化特性有所不同，曝光光束的波长特性会对应于汞灯的使用时间而发生变化。
发明内容
本发明的课题在于，当使用多个半导体发光元件来形成曝光光束时，效率良好地对多个半导体发光元件进行冷却。而且，本发明的课题在于使曝光光束的波长特性得以稳定化。此外，本发明的课题在于使显示用面板基板的生产性提高。
本发明的曝光装置包括：多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光；多个第1光学零件，将多个半导体发光元件所产生的光予以放大；第2光学零件，将多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；控制单元，对多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及冷却单元，对多个半导体发光元件进行冷却，控制单元改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，且在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
另外，本发明的曝光光束照射方法是从多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，将从多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，且在熄灯期间通过冷却来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
由于一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，因此，可一方面将曝光光束的照度保持固定，一方面伴随时间的经过而反复地使各半导体发光元件点灯与熄灯。因此，在点灯期间上升的半导体发光元件的温度，在熄灯期间通过冷却单元而下降，从而可效率良好地对半导体发光元件进行冷却。
或者，本发明的曝光装置包括：多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光；多个第1光学零件，将多个半导体发光元件所产生的光予以放大；第2光学零件，将多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；控制单元，对多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及冷却单元，对多个半导体发光元件进行冷却，控制单元使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点(timing)上点灯，且在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
另外，本发明的曝光光束照射方法是底层基板通过控制电路的控制来驱动各半导体发光元件，从多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，将从多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面所述控制电路基于照度传感器的测定结果来控制各半导体发光元件的驱动，使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，于是，在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
由于一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，因此，断续地点灯的半导体发光元件与连续地点灯的情况相比，可通过冷却单元来使温度下降，从而可效率良好地进行冷却。而且，由于使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，因此，曝光光束的照度不会断续地且不会急剧地变化。
另外，在本发明的曝光装置中，控制单元使断续地点灯的半导体发光元件以比最大额定输出更大的输出来点灯。而且，在本发明的曝光光束照射方法中，使半导体发光元件以比最大额定输出更大的输出来断续地点灯。关于半导体发光元件的最大额定输出，在以规定的冷却条件来使半导体发光元件连续地点灯的情况下，该最大额定输出是可在规定的时间内将规定的输出劣化范围予以维持的最大输出，在使半导体发光元件断续地点灯的情况下，通过将冷却条件予以强化，可实现最大额定输出的1.5倍至2倍左右的输出。由于使半导体发光元件以比最大额定输出更大的输出来断续地点灯，因此，曝光光束的照度变高，曝光时间变短。
而且，本发明的曝光装置包括：多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光，所述多个半导体发光元件分别包含多个产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件；多个第1光学零件，将多个半导体发光元件所产生的光予以放大；第2光学零件，将多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；控制单元，对多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及对应各所述波长特性的传感器；控制单元根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，利用各所述传感器检出各所述波长特性的光，并控制产生不同波长的光的不同种类的所述半导体发光元件的输出。
而且，本发明的曝光光束照射方法是分别设置多个产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，分别设置对应各所述波长特性的传感器，根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，利用所述传感器检出各所述波长特性的光，并控制产生不同波长特性的光的不同种类的所述半导体发光元件的输出，从所选择的种类的多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，将从所选择的种类的多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束。
分别设置多个用来产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，因此，可形成与感光树脂材料相对应的波长特性的曝光光束。而且，不会像以往的汞灯那样，曝光光束的波长特性随着使用时间而发生变化。
在本发明的显示用面板基板的制造方法中，使用所述的任一个曝光装置来对基板进行曝光，或者，使用所述的任一个曝光光束照射方法，将曝光光束经由掩模而照射至基板，对基板进行曝光。由于曝光光束的光源的寿命变长，因此，显示用面板基板的生产性提高。
[发明的效果]
根据本发明的曝光装置及曝光光束照射方法，从多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，将从多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，由此，当使用多个半导体发光元件来形成曝光光束时，可效率良好地对多个半导体发光元件进行冷却。
或者，根据本发明的曝光装置及曝光光束照射方法，一方面对多个半导体发光元件进行冷却，一方面使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，由此，当使用多个半导体发光元件来形成曝光光束时，可效率良好地对多个半导体发光元件进行冷却。
此外，以比最大额定输出更大的输出来使半导体发光元件断续地点灯，由此，可使曝光光束的照度提高，因此，可缩短曝光时间。
而且，根据本发明的曝光装置及曝光光束照射方法，分别设置多个用来产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，由此，可形成与感光树脂材料相对应的波长特性的曝光光束，且可使曝光光束的波长特性变得稳定。
根据本发明的显示用面板基板的制造方法，由于曝光光束的光源的寿命变长，因此，可使显示用面板基板的生产性提高。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的曝光装置的概略构成的图。
图2是表示光源单元的一例的图。
图3是表示光源单元的一例的图。
图4是表示光源单元的一例的图。
图5是从正面观察半导体发光元件及放大透镜时的图。
图6(a)～图6(c)是对本发明的一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。
图7(a)、图7(b)是对本发明的其他实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。
图8(a)～图8(d)是对本发明的又一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。
图9(a)、图9(b)是对将图图8(a)～图8(d)所示的曝光光束照射方法应用于负型感光树脂材料的情况进行说明的图。
图10是对本发明的又一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。
图11是表示液晶显示装置的TFT基板的制造工序的一例的流程图。
图12是表示液晶显示装置的彩色滤光器基板的制造工序的一例的流程图。
1：基板           2：掩模
3：底座           4：X导向器
5：X载物台        6：Y导向器
7：Y载物台        8：θ载物台
9：夹盘支撑台     10：夹盘
20：掩模固定器    30：曝光光束照射装置
31：快门          32：准直透镜群
33：平面镜        34：快门驱动装置
35：照度传感器    40：光源单元
41：基底基板      42：半导体发光元件
43：放大透镜      44：聚光透镜
45：透镜群        46：控制电路
47：冷却构件      47a：导热构件
48：冷却装置      101～106、201～204：步骤
Ic、Ip：照度      Jc、Jp：曝光量
t：时间           Tc：规定温度
具体实施方式
图1是表示本发明的一实施方式的曝光装置的概略构成的图。本实施方式表示了使用邻近方式来对基板进行曝光的邻近曝光装置的示例。邻近曝光装置包括底座(base)3、X导向器(guide)4、X载物台(stage)5、Y导向器6、Y载物台7、θ载物台8、夹盘(chuck)支撑台9、夹盘10、掩模固定器(mask holder)20以及曝光光束照射装置30。邻近曝光装置除了包括所述构件以外，还包括将基板1搬入到夹盘10上或将基板1从夹盘10上搬出的基板搬送机器人(robot)以及对装置内的温度进行管理的温度控制单元(unit)等。
再者，以下所说明的实施方式中的XY方向仅为例示，也可将X方向与Y方向调换。
在图1中，夹盘10位于进行基板1的曝光的曝光位置。在曝光位置的上空，设置着保持掩模2的掩模固定器20。该掩模固定器20对掩模2的周边部进行真空吸附而保持该掩模2。在保持于掩模固定器20的掩模2的上空配置着曝光光束照射装置30。在曝光时，来自曝光光束照射装置30的曝光光束透过掩模2而照射至基板1，由此来将掩模2的图案转印到基板1的表面上，从而在该基板1上形成图案。
夹盘10通过X载物台5来向远离曝光位置的装载(load)/卸载(unload)位置移动。在装载/卸载位置处，通过未图示的基板搬送机器人来将基板1搬入到夹盘10上，或将基板1从夹盘10上搬出。使用设置在夹盘10中的多个顶出销(pin)来将基板1装载到夹盘10上，或将基板1从夹盘10上予以卸载。顶出销收纳在夹盘10的内部，该顶出销从夹盘10的内部上升，当将基板1装载到夹盘10上时，该顶出销从基板搬送机器人而接纳基板1，当将基板1从夹盘10上予以卸载时，该顶出销将基板1交付给该基板搬送机器人。
夹盘10经由夹盘支撑台9而搭载于θ载物台8，在该θ载物台8的下方设置着Y载物台7及X载物台5。该X载物台5搭载在设置于底座3的X导向器4上，并沿着该X导向器4向X方向(图1的图面横方向)移动。Y载物台7搭载在设置于X载物台5的Y导向器6上，并沿着该Y导向器6向Y方向(图1的图面纵深方向)移动。θ载物台8搭载在Y载物台7上，并向θ方向旋转。夹盘支撑台9搭载在θ载物台8上，并在多处支撑着夹盘10。
X载物台5向X方向移动，Y载物台7向Y方向移动，由此，夹盘10在装载/卸载位置与曝光位置之间移动。在装载/卸载位置处，X载物台5向X方向移动，Y载物台7向Y方向移动，且θ载物台8向θ方向旋转，由此来进行搭载于夹盘10的基板1的预对准(pre-alignment)。在曝光位置处，X载物台5向X方向移动且Y载物台7向Y方向移动，由此来使搭载于夹盘10的基板1向XY方向步进(step)移动。接着，X载物台5向X方向移动，Y载物台7向Y方向移动，且θ载物台8向θ方向旋转，由此来进行基板1的对准。而且，通过未图示的Z-倾斜(tilt)机构来使掩模固定器20向Z方向(图1的图面上下方向)移动及倾斜，由此，进行掩模2与基板1的间隙对准。
再者，在本实施方式中，使掩模固定器20向Z方向移动及倾斜，由此来进行掩模2与基板1的间隙对准，但也可在夹盘支撑台9上设置Z-倾斜机构，并使夹盘10向Z方向移动及倾斜，由此来进行掩模2与基板1的间隙对准。
曝光光束照射装置30包括快门(shutter)31、准直透镜(collimationlens)群32、平面镜33、快门驱动装置34、照度传感器(sensor)35、及光源单元40。下述的光源单元40产生对基板1进行曝光的曝光光束。快门驱动装置34在对基板1进行曝光时，将快门31打开，在不对基板1进行曝光时，将快门31关闭。当快门31打开时，从光源单元40产生的曝光光束透过准直透镜群32而成为平行光线束，被平面镜33反射之后照射至掩模2。通过照射至掩模2的曝光光束来将掩模2的图案转印到基板1上，对基板1进行曝光。当快门31关闭时，从光源单元40产生的曝光光束被快门31遮挡，从而不对基板1进行曝光。
在平面镜33的背侧附近配置着照度传感器35。在平面镜33中设置着使曝光光束的一部分通过的较小的开口。照度传感器35接收通过平面镜33的开口的光，以对曝光光束的照度进行测定。照度传感器35的测定结果被输入到光源单元40中。
图2～图4是表示光源单元的一例的图。光源单元40包括底层基板41、半导体发光元件42、放大透镜43、聚光透镜44、透镜群45、控制电路46、冷却构件47、及冷却装置48。底层基板41上搭载着多个半导体发光元件42。底层基板41通过控制电路46的控制来将各半导体发光元件42予以驱动。各半导体发光元件42由发光二极管或激光二极管(laser diode)等所构成，且产生形成曝光光束的光。控制电路46基于照度传感器35的测定结果来对各半导体发光元件42的驱动进行控制。
再者，在图2～图4中表示了13个半导体发光元件42，但在实际的光源单元中使用着数百至数千个左右的半导体发光元件。
对应于各半导体发光元件42来设置放大透镜43，各放大透镜43将从各半导体发光元件42产生的光予以放大，并使该光照射至聚光透镜44。该聚光透镜44使放大透镜43所放大的光汇聚，并将该光照射至透镜群45。该透镜群45由复眼透镜(fly eye lens)或柱状透镜(rod lens)等所构成，且使聚光透镜44所汇聚的光的照度分布均匀化。
在图2所示的例子中，底层基板41形成为球面的形状。接着，将各半导体发光元件42配置在球面形状的底层基板41上，使得从各半导体发光元件42产生的光经由各放大透镜43及聚光透镜44而照射至透镜群45。
在图3及图4所示的例子中，底层基板41被分割成多个底层基板，在各底层基板41上平面地配置着多个半导体发光元件42。接着，以不同的角度来对各底层基板41进行配置，使得从搭载于各底层基板41的多个半导体发光元件42产生的光经由各放大透镜43及聚光透镜44而照射至透镜群45。由于将各半导体发光元件42平面地配置在各底层基板41上，因此，可容易地对各半导体发光元件42的位置进行调整。
图2～图4中，在底层基板41的背面安装着冷却构件47。该冷却构件47在内部具有冷却水所流经的冷却水通路，通过从冷却装置48向冷却水通路供给的冷却水来对各半导体发光元件42进行冷却。再者，冷却构件47及冷却装置48并不限于此，也可采用包括散热板及冷却风扇(fan)的空冷方式。
在图2所示的例子中，冷却构件47配合着底层基板41的球面形状而构成为球面的形状。而且，在图3所示的例子中，冷却构件47构成为与各底层基板41的配置相一致的形状。另外，在图4所示的例子中，冷却构件47被分割成多个构件，各冷却构件47构成为板状。而且，各冷却构件47经由导热构件47a而安装在多个底层基板41的背面。
图5是从正面观察半导体发光元件及放大透镜的图。为了可通过相同的空间(space)来配置大量的放大透镜43，较为理想的是尽可能无间隙地配置放大透镜43。而且，在本实施方式中，半导体发光元件42构成为正六边形，但半导体发光元件42的形状并不限于此，还可构成为角较多的多边形或圆形。半导体发光元件42的形状越接近于放大透镜43的形状，则越可有效地利用该放大透镜43的受光面。
以下，对本发明的一实施方式的曝光光束照射方法进行说明。图6(a)～图6(c)是对本发明的一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。本实施方式中，控制电路46改变多个半导体发光元件42内的点灯的半导体发光元件42的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并随着时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件42的数量。
图6(a)～图6(c)表示如下的情况，即，控制电路46使多个半导体发光元件42内的点灯的半导体发光元件的数量变成三分之二，以将曝光光束的照度调节成所有的半导体发光元件42点灯时的照度的三分之二。在此情况下，控制电路46将各半导体发光元件42分割成图5中标记着符号A、符号B、符号C的3个组合(group)。图6(a)表示图5中标记着符号A的组合的半导体发光元件42的点灯/熄灯状态，图6(b)表示图5中标记着符号B的组合的半导体发光元件42的点灯/熄灯状态，图6(c)表示图5中标记着符号C的组合的半导体发光元件42的点灯/熄灯状态。如图6(a)、图6(b)、图6(c)所示，控制电路46一方面伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，一方面将曝光光束的照度保持固定。
由于一方面对多个半导体发光元件42进行冷却，一方面改变多个半导体发光元件42内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，因此，可一方面将曝光光束的照度保持固定，一方面伴随时间的经过而反复地使各半导体发光元件42点灯与熄灯。因此，在点灯期间上升的半导体发光元件42的温度，可在熄灯期间通过冷却构件47而下降，从而可效率良好地对半导体发光元件42进行冷却。
图7(a)、图7(b)是对本发明的其他实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。在本实施方式中，控制电路46使多个半导体发光元件42的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯。在此情况下，为了对曝光光束的照度进行调节，有改变断续地点灯的半导体发光元件的数量的方法以及改变断续地点灯的半导体发光元件的点灯时间的方法。
图7(a)、图7(b)表示如下的情况，即，控制电路46改变断续地点灯的半导体发光元件的点灯时间，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一半，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯。在此情况下，控制电路46将各半导体发光元件42分割成2个组合。图6(a)表示使点灯时间与熄灯时间相同时的各组合的半导体发光元件42的点灯/熄灯状态，图6(b)表示使点灯时间比熄灯时间更长时的各组合的半导体发光元件42的点灯/熄灯状态。如图6(a)、图6(b)所示，控制电路46使断续地点灯的半导体发光元件42的一半，在与断续地点灯的剩余一半的半导体发光元件42不同的时间点上点灯。
一方面对多个半导体发光元件42进行冷却，一方面使多个半导体发光元件42的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，因此，断续地点灯的半导体发光元件与连续地点灯的情况相比，通过冷却构件47来使温度下降，从而可效率良好地进行冷却。而且，使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，因此，曝光光束的照度不会断续地且不会急剧地变化。
图8(a)～图8(d)是对本发明的又一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。在本实施方式中，控制电路46使断续地点灯的半导体发光元件42以比最大额定输出更大的输出来点灯。关于半导体发光元件的最大额定输出，在以规定的冷却条件来使半导体发光元件连续地点灯的情况下，该最大额定输出是可在规定的时间内将规定的输出劣化范围予以维持的最大输出，在使半导体发光元件断续地点灯的情况下，通过将冷却条件予以强化，可实现最大额定输出的1.5倍至2倍左右的输出。
图8(a)是表示以最大额定输出来使半导体发光元件42连续地点灯时的半导体发光元件42的输出的图，图8(b)是表示此时的半导体发光元件42的温度变化的图。当以最大额定输出来使半导体发光元件42连续地点灯时，将曝光所需的时间设为t。在此情况下，对半导体发光元件42的冷却条件进行设定，使得半导体发光元件42的温度在时间t内不会超过规定温度Tc。
图8(c)是表示以最大额定输出的2倍来使半导体发光元件42断续地点灯时的半导体发光元件42的输出的图，图8(d)是表示此时的半导体发光元件42的温度变化的图。当以最大额定输出的2倍来使半导体发光元件42断续地点灯时，曝光光束的照度为2倍，因此，曝光所需的时间缩短一半。在使断续地点灯的半导体发光元件42的点灯时间与熄灯时间相同的例子中，如图8(b)所示，与图8(a)相比，曝光只提早t/4结束。在该例子的情况下，对半导体发光元件42的冷却条件进行设定，使得半导体发光元件42的温度在时间t/4内不会超过该规定温度Tc。
图9(a)、图9(b)是对将图8(a)～图8(d)所示的曝光光束照射方法应用于负型(negative type)感光树脂材料的情况进行说明的图。对于负型感光树脂材料而言，如图9(a)所示，与以照度Ic来进行曝光时所需的曝光量Jc(曝光光束的能量(energy))相比，以比照度Ic更高的照度Ip来进行曝光时所需的曝光量Jp(曝光光束的能量)变小。因此，当以最大额定输出的2倍来使半导体发光元件42断续地点灯时，例如，与以最大额定输出来使半导体发光元件42点灯的情况相比，若所需的曝光量(曝光光束的能量)减少一半，则如图9(b)所示，曝光所需的时间进一步减少为图8(b)的一半。因此，在图9(b)所示的例子中，与图8(a)相比，曝光只提早t/2结束。
图10是对本发明的又一实施方式的曝光光束照射方法进行说明的图。在本实施方式中，多个半导体发光元件42分别包含多个产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，控制电路46根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类。在图10中，多个半导体发光元件42被分成标记着符号G、符号H、符号I的3个种类。标记着符号G的半导体发光元件42产生波长特性接近于水银的光谱的g线(436nm)的光。标记着符号H的半导体发光元件42产生波长特性接近于水银的光谱的h线(405nm)的光。标记着符号I的半导体发光元件42产生波长特性接近于水银的光谱的i线(365nm)的光。控制电路46根据将要曝光的感光树脂材料来选择一种或两种以上的点灯的半导体发光元件。在此情况下，配置分别对g线、h线、i线的照度进行测定的3个照度传感器作为图1所示的照度传感器35，将各照度传感器的测定结果输出至控制电路46。控制电路46基于各照度传感器的测定结果，来对点灯的半导体发光元件的输出进行控制，以将g线、h线、i线的照度分别调节成预期的值。
分别设置多个用来产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，且对点灯的半导体发光元件的输出进行控制，因此，可形成与感光树脂材料相对应的波长特性的曝光光束。而且，不像以往的汞灯那样，曝光光束的波长特性不会随着使用时间而发生变化。
根据以上所说明的实施方式，从多个半导体发光元件42产生用来形成曝光光束的光，将从多个半导体发光元件42产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，一方面对多个半导体发光元件42进行冷却，一方面改变多个半导体发光元件42内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，由此，当使用多个半导体发光元件42来形成曝光光束时，可效率良好地对多个半导体发光元件42进行冷却。
或者，一方面对多个半导体发光元件42进行冷却，一方面使多个半导体发光元件42的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，由此，当使用多个半导体发光元件42来形成曝光光束时，可效率良好地对多个半导体发光元件42进行冷却。
此外，以比最大额定输出更大的输出来使半导体发光元件42断续地点灯，由此，可使曝光光束的照度提高，因此，可缩短曝光时间。
另外，分别设置多个用来产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，由此，可形成与感光树脂材料相对应的波长特性的曝光光束，且可使曝光光束的波长特性变得稳定。
本发明并不限于应用在邻近曝光装置中，还可应用在使用投影方式来对基板进行曝光的投影曝光装置中。
使用本发明的曝光装置来对基板进行曝光，或者，使用本发明的曝光光束照射方法来将曝光光束经由掩模而照射至基板，对基板进行曝光，由此，曝光光束的光源的寿命变长，因此，可使显示用面板基板的生产性提高。
例如，图11是表示液晶显示装置的TFT基板的制造工序的一例的流程图。在薄膜形成工序(步骤101)中，通过溅镀(sputter)法或等离子体(plasma)化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法等，在基板上形成作为液晶驱动用透明电极的导电体膜或绝缘体膜等的薄膜。在抗蚀剂涂布工序(步骤102)中，通过辊(roll)式涂法等来涂布感光树脂材料(光致抗蚀剂(photo-resist))，以在薄膜形成工序(步骤101)中所形成的薄膜上形成光致抗蚀剂膜。在曝光工序(步骤103)中，使用邻近曝光装置或投影曝光装置等来将掩模的图案转印到光致抗蚀剂膜上。在显影工序(步骤104)中，通过淋浴式(shower)显影法等，将显影液供给到光致抗蚀剂膜上，以去除光致抗蚀剂膜的不要部分。在蚀刻(etching)工序(步骤105)中，通过湿式蚀刻(wet etching)，将薄膜形成工序(步骤101)中形成的薄膜内的、未被光致抗蚀剂膜所遮掩的部分予以去除。在剥离工序(步骤106)中，将在蚀刻工序(步骤105)中完成掩模作用的光致抗蚀剂膜通过剥离液而剥离。在这些工序之前或之后，根据需要而实施基板的清洗/干燥工序。反复进行数次这些工序，从而在基板上形成TFT阵列(array)。
另外，图12是表示液晶显示装置的彩色滤光器基板的制造工序的一例的流程图。在黑色矩阵(black matrix)形成工序(步骤201)中，通过抗蚀剂涂布、曝光、显影、蚀刻、剥离等的处理而在基板上形成黑色矩阵。在着色图案形成工序(步骤202)中，通过染色法、颜料分散法、印刷法、电镀法等，在基板上形成着色图案。针对R、G、B的着色图案，反复进行该工序。在保护膜形成工序(步骤203)中，在着色图案之上形成保护膜，在透明电极膜形成工序(步骤204)中，在保护膜上形成透明电极膜。在这些工序之前、中途或之后，根据需要而实施基板的清洗/干燥工序。
在图11所示的TFT基板的制造工序中，在曝光工序(步骤103)中，在图12所示的彩色滤光器基板的制造工序中，在黑色矩阵形成工序(步骤201)以及着色图案形成工序(步骤202)的曝光处理中，能够适用本发明的曝光装置或曝光光束照射方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质来对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种曝光装置，其特征在于包括：
多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光；
多个第1光学零件，将所述多个半导体发光元件所产生的光予以放大；
第2光学零件，将所述多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；
控制单元，对所述多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及
冷却单元，对所述多个半导体发光元件进行冷却，
所述控制单元改变所述多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，且在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
2.一种曝光装置，其特征在于包括：
多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光；
多个第1光学零件，将所述多个半导体发光元件所产生的光予以放大；
第2光学零件，将所述多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；
控制单元，对所述多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及
冷却单元，对所述多个半导体发光元件进行冷却，
所述控制单元使所述多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，且在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于：
所述控制单元使断续地点灯的半导体发光元件以比最大额定输出更大的输出来点灯。
4.一种曝光装置，其特征在于包括：
多个半导体发光元件，产生用来形成曝光光束的光，所述多个半导体发光元件分别包含多个产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件；
多个第1光学零件，将所述多个半导体发光元件所产生的光予以放大；
第2光学零件，将所述多个第1光学零件所放大的光予以聚光而形成曝光光束；
控制单元，对所述多个半导体发光元件的驱动进行控制；以及
对应各所述波长特性的传感器；
所述控制单元根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，利用各所述传感器检出各所述波长特性的光，并控制产生不同波长的光的不同种类的所述半导体发光元件的输出。
5.一种曝光光束照射方法，其特征在于：
从多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，
将从多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，
一方面对多个半导体发光元件进行冷却，
一方面改变多个半导体发光元件内的点灯的半导体发光元件的数量，以对曝光光束的照度进行调节，并伴随时间的经过来改变熄灯的半导体发光元件，且在熄灯期间通过冷却来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
6.一种曝光光束照射方法，其特征在于：
底层基板通过控制电路的控制来驱动各半导体发光元件，
从多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，
将从多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束，
一方面对多个半导体发光元件进行冷却，
一方面所述控制电路基于照度传感器的测定结果来控制各半导体发光元件的驱动，
使多个半导体发光元件的一部分或全部断续地点灯，以对曝光光束的照度进行调节，并使断续地点灯的半导体发光元件的一部分，在与其他的断续地点灯的半导体发光元件不同的时间点上点灯，
于是，在熄灯期间通过冷却单元来使温度下降，因而使半导体发光元件的发光效率提高。
7.根据权利要求6所述的曝光光束照射方法，其特征在于：
以比最大额定输出更大的输出来使半导体发光元件断续地点灯。
8.一种曝光光束照射方法，其特征在于：
分别设置多个产生不同波长特性的光的不同种类的半导体发光元件，
分别设置对应各所述波长特性的传感器，
根据可曝光的感光树脂材料来选择点灯的半导体发光元件的种类，
利用所述传感器检出各所述波长特性的光，并控制产生不同波长特性的光的不同种类的所述半导体发光元件的输出，
从所选择的种类的多个半导体发光元件产生用来形成曝光光束的光，
将从所选择的种类的多个半导体发光元件产生的光予以放大并聚光而形成曝光光束。
9.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求1所述的曝光装置来对基板进行曝光。
10.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求2或3所述的曝光装置来对基板进行曝光。
11.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求4所述的曝光装置来对基板进行曝光。
12.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求5所述的曝光光束照射方法，将曝光光束经由掩模而照射至基板，以对基板进行曝光。
13.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求6或7所述的曝光光束照射方法，将曝光光束经由掩模而照射至基板，以对基板进行曝光。
14.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：
使用根据权利要求8所述的曝光光束照射方法，将曝光光束经由掩模而照射至基板，对基板进行曝光。
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