JP2010021409A - 露光方法、露光装置および基板製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の隣接する２つの領域について、強度を切り換えてパターンニングする際に、境界部分のエッジを鋭利にするための技術を提供することを目的とする。
【解決手段】光ビームの照射強度を第１強度から第２強度へ切り換える際に、一旦、第１強度および第２強度よりも小さい第３強度のパルス光を出射させる期間Ｔ１を設ける。そのため、セレクタ回路４２１は、選択信号Ｖｓの入力を受けない状態では、リボン変位電位Ｖｒを補正リボン電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂに供給する一方、選択信号Ｖｓの入力を受ける間（期間Ｔ１）は、基準電位を可動リボン４１１ｂに供給する。なお、選択信号Ｖｓは、光ビームの照射強度を変化させるべき時点で出力される変化点トリガ信号Ｖｔと、オペレータにより設定された時間情報とに基づいて、選択信号生成部４２２により生成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、所定の感光材料が塗布された基板に向けてビームを照射して、所定のパターンを描画する技術に関し、特に、ハーフトーン露光におけるパターン描画の精度を向上させる技術に関する。

主に、半導体素子、プリント基板、印刷版、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルなどの製造過程において、感光性の物質（感光剤、例えば、フォトレジスト）が塗布された基板の表面を、パターン状に露光することで、露光部分と非露光部分からなるパターンを生成する技術（フォトリソグラフィー）が用いられる。

従来より、例えば、１回の露光工程で「露光部分」「中間露光部分」および「未露光部分」といったように３段階の強度レベルにて露光し、現像後に２種類の厚さのレジスト層を形成する露光方法（ハーフトーン露光）が知られている（例えば、特許文献１）。このハーフトーン露光によれば、通常よりも少ない工程数でパターンを基板に形成することができるため、基板の生産効率の点で有利である。

このハーフトーン露光においては、一般にグレイトーンマスク（中間露光の部分にスリットを設けたマスク）やハーフトーンマスク（中間露光の部分に半透過性を有する膜を付着させたマスク）が用いられている。しかし、マスクを用いる場合には、マスク製造に多大な時間がかかったり、簡単なパターンの変更であっても新たにマスクを作製し直す必要があったりするなど、マスクそのものの生産コストが高いという欠点がある。

そこで、マスクを使用しないハーフトーン露光を行う露光方法（直描方式）が提案されている（例えば、特許文献２）。この方法では、光の強度（光量密度、単位面積当たりのエネルギー量）や照射時間を制御することにより、基板に対して光の照射量を階調的に制御して露光する。直描方式でハーフトーン露光を行う場合には、露光装置に空間光変調器（ＳＬＭ）が備えられており、この空間変調器によって光を変調することで、照射する光量の調整が行われる。

ここで、空間変調器としては、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのほか、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの一種であるグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）が知られている。ＧＬＶは、基板上に、光の反射面を有する固定リボンと可動リボンとが交互に形成されており、可動リボンの反射面の位置を固定リボンの反射面に対して相対的に変位させることにより、回折格子の深さを変更することができる回折格子型の光変調素子である。

このような回折格子では、溝の深さを変更することによって、反射光および回折光の強度が変化するため、光照射のオン・オフ制御におけるスイッチング素子として利用されている（例えば、特許文献３）。

特開２０００−２０６５７１号公報 特開２００４−３５５００６号公報 特開２００４−４５２５号公報

ところが、ＧＬＶなどを使用してハーフトーン露光処理を行う際に、隣接する２領域を光の強度を切り換えて露光する場合に、当該２領域の境界部分の光量積算値が緩やかに変化するため、高精度なハーフトーン露光ができないという問題があった。この点について、図１２を参照しつつ説明する。

図１２は、従来のハーフトーン露光による基板上の各位置に照射される光量の積算を示す図である。なお、図１２では、所定の方向に等速移動する基板に対して定位置に固定された露光ユニットから光を照射する露光装置を用いて、基板上の位置Ｐ０，Ｐ１間（第１領域）を第１強度のパルス光Ｉ１０１で露光し、位置Ｐ１，Ｐ２間（第２領域）を第１強度よりも弱い第２強度のパルス光Ｉ１０２で中間露光した場合について示している。

また、露光ユニットからは、基板に向けて、基板の移動方向（位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２の順に、照射位置に到達する。）と平行な断面における強度分布がガウス分布であるガウシアンビームを断続的に出射している。そして、パルス光Ｉ１０１，Ｉ１０２での露光による光量の積算値の総量を太線で示している。

図１２に示すように、照射するパルス光I１０１，I１０２は、主走査方向に所定サイズの幅Ｗ（ビーム幅）を有している。そのために、位置Ｐ１（第１強度の光から第２強度への照射強度の切り換え地点）付近において、第２強度による露光開始点付近の光量積算値（図１２中、破線で示す。）が、第１強度による露光終了付近の光量積算値（図１２中、実線で示す。）と重なってしまう。したがって、境界部分に相当する位置Ｐ１において、高精度に照射強度を切り換えたとしても、光量積算値の総量は、図１２中、矢印で示すように、緩やかなカーブを描くようにして変化する。

すなわち、従来のハーフトーン露光では、現像処理後に基板上の位置Ｐ１におけるレジスト層のエッジ部分が斜面を形成するなど、鋭利なエッジを設けることが困難となっている。したがって、従来の露光方法では、基板の位置Ｐ１に形成される配線に断線が生じるおそれがあるなど、基板製造の歩留まりが低下するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板上の隣接する２つの領域について、強度を切り換えてパターンニングする際に、境界部分のエッジを鋭利にするための技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う露光方法であって、第１強度の光ビームを感光体に対して相対移動させつつ前記感光体の第１領域に照射する第１露光工程と、前記第１強度と異なる第２強度の光ビームを、前記感光体に対して相対移動させつつ前記第１領域に隣接する第２領域に照射する第２露光工程とを含み、前記第１露光工程から前記第２露光工程に移行するときに、出射する前記光ビームの強度を前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度とする期間を設けることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る露光方法であって、前記第２強度が前記第１強度よりも小さいことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る露光方法であって、前記感光体に向けて出射する光ビームの、前記相対移動の方向と平行な断面における強度分布が、ガウス分布であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う露光装置であって、感光層を有する基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板の感光層に向けて光ビームを出射して前記感光層を露光する露光手段と、前記保持手段を前記露光手段に対して相対移動させる移動手段とを備え、前記露光手段は、入射した光ビームを空間的に変調して出射する光変調手段と、基板上に形成すべき画像を表現する画像データに基づいて、前記光変調手段から所定方向に出射される光ビームの強度を制御する光変調制御手段とを含み、前記光変調制御手段は、前記感光層が形成された基板の第１領域を第１強度の光ビームで照射した後であって、前記第１領域に隣接する第２領域を前記第１強度とは異なる第２強度の光ビームで照射する前に、一旦、前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度の光ビームを出射する期間を設けるように前記光変調手段を制御することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る露光装置であって、前記第２強度が前記第１強度よりも小さいことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項４または５の発明に係る露光装置であって、前記露光手段が出射する前記光ビームの、前記相対移動の方向と平行な断面における強度分布が、ガウス分布であることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項４ないし６のいずれかの発明に係る露光装置であって、前記光変調手段は、帯状の固定反射面と可動反射面とが交互に配列された回折格子型の光変調素子、を含み、前記制御手段は、前記光変調素子に供給する駆動電位を制御することによって、前記光変調手段から出射される光ビームの強度を制御することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る露光装置であって、前記光変調制御手段は、前記照射期間の長さを設定する設定手段と、前記第１強度、第２強度および第３強度の光ビームを出射するために、前記光変調素子に供給する駆動電位を選択する選択手段とを含み、前記光変調制御手段は、前記設定手段により設定された期間の間、前記選択手段により前記第３強度の光の出射に対応する駆動電位を選択して、前記光変調素子に供給することを特徴とする。

また、請求項９の発明は、デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う基板製造方法であって、第１強度の光ビームを感光体に対して相対移動させつつ前記感光体の第１領域に照射する第１露光工程と、前記第１強度とは異なる第２強度の光ビームを、前記感光体に対して相対移動させつつ前記第１領域に隣接する第２領域に照射する第２露光工程とを含み、前記第１露光工程から前記第２露光工程に移行するときに、出射する前記光ビームの強度を前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度とする期間を設けることを特徴とする。

請求項１ないし９に記載の発明によれば、基板上の隣接する第１領域と第２領域について、それぞれ第１強度あるいは第２強度の光ビームで露光する場合に、光ビームの照射強度を第１強度から、一旦、第１・第２強度よりも小さい第３強度へ所定の時間の間切り換え、しかる後に、第２強度に移行させることで、境界領域における光量の積算量を、鋭利に変化させることができる。したがって、第１領域および第２領域の境界部分のパターン描画精度を向上させることができる。

また、請求項２および５に記載の発明によれば、第２強度が第１強度よりも小さい場合に、第２強度による露光開始時の光量に、第１強度による露光終了時の光量が加算されて、第１・第２領域の境界付近における光量積算値が大きくなりすぎることを防止できる。

また、請求項３および６に記載の発明によれば、感光体に照射する光ビームをガウシアンビームとすることで、光源として、例えば、一般的な固体レーザを用いることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、回折格子型の光変調素子によって、光を空間的に変調することで、光変調素子の格子要素に応じた解像度にて、感光体上に画像を記録することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 実施の形態＞
＜１．１． 構成および機能＞
図１は、本発明に係る実施の形態における露光装置１００を示す斜視図である。また、図２は、露光装置１００を示す上面図である。

なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。また、図２においては、説明の都合上、架橋構造体１１および露光ヘッド３３を二点鎖線により示している。

露光装置１００は、液晶表示装置用の基板を製造する工程において、ガラス基板（以下、単に「基板」という。）９０の上面に形成された感光材料（レジスト）の層（感光体）にデバイス形成のためのパターンを描画する装置である。図１および図２に示すように、露光装置１００は、主に架台１、移動プレート群２、露光部３、および制御部５を備える。

［架台１］
架台１は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、架橋構造体１１や移動プレート群２が備えられる。架橋構造体１１は、移動プレート群２の上方に略水平に掛け渡されるようにして架台１上に固定されている。図１に示すように、架台１は、移動プレート群２と架橋構造体１１とを一体的に支持する機能を有する。

［移動プレート群２］
移動プレート群２は、主に、基板９０をその上面の略水平な領域に保持する基板保持プレート２１と、基板保持プレート２１を下方から支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を下方から支持するベースプレート２３と、ベースプレート２３を下方から支持する基台２４と、基板保持プレート２１をＺ軸回りに回動させる回動機構２１１と、支持プレート２２をＸ軸方向（副走査方向）に移動させるための副走査機構２２１と、ベースプレート２３をＹ軸方向（主走査方向）に移動させるための主走査機構２３１とを備える。

基板保持プレート２１は、図示を省略しているが、その上面に格子状の吸着溝が設けられており、これらの吸着溝の内底部には複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、真空ポンプに接続されており、当該真空ポンプを動作することによって、吸着溝内の雰囲気を排気することができる。これにより、基板９０を基板保持プレート２１の上面に吸着保持することができる。

図２に示すように、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の（−Ｙ）側端部に取り付けられた移動子と、支持プレート２２の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２１１ａを有する。また、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の中央部下面側と支持プレート２２との間に、回動軸２１１ｂを有する。リニアモータ２１１ａを動作させることによって、固定子に沿って移動子がＸ軸方向に移動し、基板保持プレート２１が支持プレート２２上の回動軸２１１ｂを中心として所定角度の領域内で回動する。

副走査機構２２１は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子と、ベースプレート２３の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２２１ａを有する。また、副走査機構２２１は、支持プレート２２とベースプレート２３との間に、副走査方向に延びる一対のガイド部２２１ｂを有する。リニアモータ２２１ａを動作させることによって、支持プレート２２がベースプレート２３上のガイド部２２１ｂに沿って副走査方向に移動する。

主走査機構２３１は、ベースプレート２３の下面に取り付けられた移動子と、基台２４上に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２３１ａを有する。また、主走査機構２３１は、ベースプレート２３と架台１との間に、主走査方向に延びる一対のガイド部２３１ｂを有する。リニアモータ２３１ａを動作させることによって、ベースプレート２３が基台２４上のガイド部２３１ｂに沿って主走査方向に移動する。したがって、基板保持プレート２１に基板９０を保持した状態で主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って移動させることができる。なお、これら移動機構は、後述の制御部５により、その動作が制御される。

［露光部３］
再び図１に戻って、露光部３は、主にレーザ発振器３１、照明光学系３２、および露光ヘッド３３を備える。レーザ発振器３１は、制御部５から送られる所定の駆動信号に基づいて、例えば波長３５５ナノメートル（ｎｍ）のパルス光を出射する光源装置であり、一般的な固体レーザである。レーザ発振器３１から出射されたパルス光は、照明光学系３２を介して露光ヘッド３３へと導かれる。なお、図示を省略しているが、本実施の形態では、複数の露光ヘッド３３に対して、レーザ発振器３１および照明光学系３２が設けられている。

複数（本実施の形態では８個）の露光ヘッド３３は、照明光学系３２から出射される光線を、基板９０の上面に照射させるための光学ユニットであり、各露光ヘッド３３は、副走査方向に沿って架橋構造体１１の側面上部に等ピッチで配設されている（図１参照）。

図３は、露光部３の概略構成を示す図である。なお、図３に示す、ミラー３３１、投影光学系３３２および光変調部４は、各露光ヘッド３３の内部の所定位置に配置されている。レーザ発振器３１からは、ビーム断面の強度分布がガウシアン分布であるガウシアンビームのパルス光が出射され、照明光学系３２にて当該ビームの形状が整えられる。そして、照明光学系３２を通過したレーザ光は、ミラー３３１にて反射され、光変調部４へと導かれる。なお、照明光学系３２を通過したレーザ光は、線状光（光束断面が線状の光）とされ、当該線状光がミラー３３１を介して光変調部４の変調動作の有効領域に照射される。

光変調部４へ照射された光ビームは、制御部５の制御に基づいて空間的に変調され、投影光学系３３２へと入射する。投影光学系３３２は、入射してきた光を所定の倍率（例えば、１／１０倍）に変倍して、主走査方向へ移動する基板９０上へ導く。したがって、露光ユニット３３から出射される光ビーム（パルス光）の、基板の移動の方向と平行な断面における光の強度分布は、ガウス分布となっており、中心で最も強度が強く、外縁に向かうにつれて、徐々に強度が弱まる。

［光変調部４］
光変調部４は、光変調素子４１と、光変調素子４１を駆動するための駆動回路４２とを備え、露光ヘッド３３から光ビームを出射するために、照明光学系３２から出射された光ビームを空間的に変調する機能を有する。

図４は、光変調素子４１の一部を示す斜視図である。光変調素子４１は、格子の深さを変更することが可能な回折格子となっている。具体的には、図４に示すように、光変調素子４１では、その表面が光の反射面を形成する複数の固定リボン４１１ａと可動リボン４１１ｂとが、その帯状の長手方向に垂直な方向において、交互に配列されている。

固定リボン４１１ａおよび可動リボン４１１ｂの長手方向の両端部分は、それぞれ基準面４１２に固定されており、これらの反射面（腹部）は、基準面４１２に対して離間している。すなわち、配列方向から見た場合、固定リボン４１１ａおよび可動リボン４１１ｂは、アーチ形状を有している。可動リボン４１１ｂは、その腹部が基準面４１２に対して上下に昇降移動可能であり（図４中、両矢印で示す。）、固定リボン４１１ａは、基準面４１２に対して固定されている。すなわち、固定リボン４１１ａが、帯状の固定反射面を形成しており、可動リボン４１１ｂが帯状の可動反射面を形成している。

図５は、光変調部４の概略を示す上面図である。図５に示すように、各可動リボン４１１ｂには、制御部５と接続された複数の駆動回路４２がそれぞれ接続されている。駆動回路４２を制御することによって、露光装置１００は、複数の可動リボン４１１ｂの動作を個別に制御することができる。

本実施の形態における光変調素子４１では、１つの固定リボン４１１ａと、これに隣接する１つの可動リボン４１１ｂとのリボン対が１の格子要素を形成する。そして、連続する格子要素の集合（例えば、３つのリボン対）から出射される光ビームが、基板９０上に形成すべきパターンの画像を表現する画像データ５４１の１画素幅分に相当する。従って、露光装置１００では、格子要素の数により、パターン形成の解像度が決定される。

なお、１つの可動リボン４１１ｂと、この両側に隣接する２つの固定リボン４１１ａの可動リボン４１１ｂ側半分を１つの格子要素とみなしてもよい。この場合であっても、格子要素は、実質的に１つの固定リボン４１１ａと１つの可動リボン４１１ｂを１セット有することとなる。

また、本実施の形態では、図５に示すように、１の可動リボン４１１ｂに対して１の駆動回路４２を設けているが、例えば、画像データ５４１の１画素幅分に相当する格子要素の集合（例えば３つのリボン対）ごとに、駆動回路４２を１つ設ける構成でもよい。

図６は、光変調素子４１の断面を示す概略図である。本実施の形態における露光装置１００では、光変調素子４１に対してパルス光（入射光Ｌ１）が入射し、格子要素から正反射光（０次回折光）および干渉光（主に±１次回折光）が出射される。そして、非０次回折光については、所定の遮光機構（図示せず）によって遮光し、０次回折光のみを基板９０上のレジストに照射するように構成されている。

なお、図６中、可動リボン４１１ｂが実線で示す位置にある状態、すなわち、固定リボン４１１ａと可動リボン４１１ｂとの間の距離ｄが３λ／４（λは入射光Ｌ１の波長を示す。）である状態では、０次回折光（反射光Ｌ２）の強度がほぼ消滅し、非０次回折光（主に±１次回折光）が主に出射される。本実施の形態では、この状態を初期状態としており、この状態では、基板９０に対して非露光状態（強度ゼロ）となっている。

この初期状態の可動リボン４１１ｂに駆動電位を供給し、当該可動リボン４１１ｂを撓ませることによって、固定リボン４１１ａと可動リボン４１１ｂとの間の距離ｄを小さくしていくと、０次回折光は次第に大きくなる一方、非０次回折光は次第に小さくなる。そして、可動リボン４１１ｂが二点鎖線で示す位置にある状態、すなわち、距離ｄがλ／２となると０次回折光が強められ、非０次回折光がほぼ消滅する。すなわち、距離ｄの値がλ／２となるように可動リボン４１１ｂを変位させることで、最大強度の光ビームが格子要素から出射される。

また、光変調素子４１では、距離ｄの値をλ／２〜３λ／４の間の所定値とする（図６中、破線にて示す位置に配置する）ことで、当該最大強度の半分程度の強度（中間強度）の光ビームが、格子要素から出射されることになる。なお以下においては、距離ｄのλ／２〜３λ／４の間の所定値を中間値と称することとするが、当該中間値は、λ／２と３λ／４との平均値とは限らず、個々の光変調素子４１の特性などに応じて決定される値である。なお、可動リボン４１１ｂを駆動する駆動回路４２の主な構成については後述する。

［制御部５］
図７は、露光装置１００のバス配線図である。制御部５は、ＣＰＵ５１、読取専用のＲＯＭ５２、主にＣＰＵ５１の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ５３および不揮発性の記録媒体であるメモリ５４を備えている。また、制御部５は、表示部５６、操作部５７、回動機構２１１、副走査機構２２１、主走査機構２３１、レーザ発振器３１、照明光学系３２、投影光学系３３２および駆動回路４２といった露光装置１００の各構成とバス配線により接続されており、これら各構成の動作の制御を行う。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２内に格納されているプログラム５５を読み取りつつ実行することにより、ＲＡＭ５３またはメモリ５４に記憶されている各種データについての演算を行う。このように、露光装置１００は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびメモリ５４を備えることにより、一般的なコンピュータとしての構成を備えている。

期間設定部５１１は、ＣＰＵ５１がプログラム５５に従って動作することにより実現される機能ブロックの一つである。本実施の形態における露光装置１００では、出射する光ビームの強度を多段階（少なくとも最大強度、中間強度、強度ゼロ（露光オフ）の３段階）に制御することによって、ハーフトーン露光を実現している。そして、露光装置１００では、基板９０上の主走査方向において隣接する２つの領域（第１領域と第２領域）について、第１領域を所定強度のパルス光で露光した後、第２領域を異なる強度のパルス光で露光する前に、一旦、小さい強度（例えば、強度ゼロ）のパルス光にて、所定の期間Ｔ１の間、基板９０に照射するよう構成されている。

そこで、期間設定部５１１は、ユーザからの所定の操作入力に基づいて、当該期間Ｔ１に関する時間情報を設定する機能を有している。より具体的には、期間Ｔ１の長さは、期間設定部５１１が時間設定用画面（図示せず）を表示部５６に表示し、オペレータがこれに従って所定の操作入力を行うことで決定される。すなわち、期間Ｔ１に関する時間情報の指定処理は、いわゆるＧＵＩ（Graphical User Interface）により実現される。なお、期間Ｔ１は、基板９０の主走査方向についての移動速度などに応じて決定され、一般的に、基板９０の移動速度が比較的速い場合には、短くなるように、また、比較的遅い場合には、長くなるように設定される。

メモリ５４は、基板９０上に描画すべきパターンについての画像データ５４１を記憶する。画像データ５４１は、例えば、ＣＡＤソフトなどによって作成されたベクトル形式のデータを、ラスター形式のデータに展開したものである。また、画像データ５４１は、当該データが表現する画像の各画素ごとに、光ビームの照射強度についての情報（例えば、最大強度、中間強度およびゼロ強度などを示す多値の情報）を有する。本実施の形態では、制御部５は、このような多値情報に基づいて、光変調部４（具体的には、可動リボン４１１ｂに供給する駆動電位）を制御することによって、露光ヘッド３３から出射する光ビームの強度を階調的に制御する。

また、露光装置１００は、移動プレート群２の各移動機構に備えられたエンコーダ（図示せず）から、基板９０の位置を割り出し、照射位置に対応した画像データ５４１の各画素が持つ多値情報に基づいて、照射のタイミング信号（換言すれば、可動リボン４１１ｂの制御信号）を光変調部４に出力する。

なお、本実施の形態では、画像データ５４１は、単一の画像（基板９０全面に形成すべきパターンが表現された画像）についてのデータとしてもよいが、例えば、単一画像についての画像データ５４１から、露光ヘッド３３のそれぞれが描画を担当する部分についての画像データを、各露光ヘッド３３ごとに個別に生成する構成としてもよい。

表示部５６は、一般的なＣＲＴモニタや液晶ディスプレイなどが該当し、制御部５の制御によりオペレータに対して各種データを表示する。また、操作部５７は、各種ボタンやキー、マウス、タッチパネル等から構成され、露光装置１００に対して指示を入力するために、オペレータにより操作される。

ここで、露光装置１００の露光処理時における動作について簡単に説明する。まず、露光装置１００は、レジストが塗布されることにより、感光層がその表面に形成された基板９０を基板保持プレート２１に保持すると、所定のアライメント動作を行うことによって、基板９０を露光開始位置に移動させる。そして、ベースプレート２３を主走査方向に移動させることによって、基板９０を主走査方向へ移動させつつ、露光ヘッド３３からパルス光が出射する。これにより、基板９０の上面には、主走査方向に向けて断続的に露光された所定幅のパターン群が複数本描画される。

露光装置１００は、１回の主走査方向への描画が終了すると、基板保持プレート２１を副走査方向に露光ヘッド３３の照射幅分だけ移動させ、基板保持プレート２１を再び主走査方向に移動させつつ、露光ヘッド３３からパルス光を出射する。このように、露光装置１００は、露光ヘッド３３の照射幅分ずつ基板９０を副走査方向へずらしながら、主走査方向へのパターン描画を所定回数（例えば、数十回程度）繰り返すことによって、基板９０の全面に亘って、所定の液晶表示パネル用デバイス形成のためのパターン（例えば、ＴＦＴアレイなどの基板上に形成されるべきパターン）を形成する。

［駆動回路４２］
図８は、駆動回路４２の主な構成を示す図である。上述したように、駆動回路４２は、可動リボン４１１ｂに接続されており、所定の駆動電位を選択的に供給することによって、可動リボン４１１ｂの撓みを調整する機能を有する。駆動回路４２は、図８に示すように、セレクタ回路４２１および選択信号生成部４２２を主に備える。

セレクタ回路４２１は、３つの入力端子Ａ，Ｂ，Ｓを備えている。入力端子Ａは、接地（ＧＮＤ）されており、入力端子Ｂには、制御部５の照射タイミング信号に基づいて、駆動電位を発生させるための回路（図示せず）からリボン変位電位Ｖｒが供給される。なお、この電位供給機構は、例えば特許文献３に記載された回路を適用することができるが、もちろんこれに限られるものではなく、その他の手法にて実現されていてもよい。

セレクタ回路４２１がリボン変位電位Ｖｒを可動リボン４１１ｂに供給することで、可動リボン４１１ｂは、当該リボン変位電位Ｖｒの大きさに応じて、その反射面の位置が変位する。

一方、入力端子Ｓには、選択信号生成部４２２にて生成される選択信号Ｖｓが入力される。本実施の形態では、選択信号Ｖｓが入力されている場合、セレクタ回路４２１は、入力端子Ａからの入力（基準電位）を、補正リボン変位電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂへ供給する。そして、選択信号Ｖｓの入力がない場合には、セレクタ回路４２１は、入力端子Ｂからのリボン変位電位Ｖｒを、補正リボン変位電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂへ供給する。

選択信号生成部４２２は、制御部５より出力される変化点トリガ信号Ｖｔの入力に応じて、上述の選択信号Ｖｓを生成する機能を有する。変化点トリガ信号Ｖｔは、画像データ５４１に基づいて生成される信号であり、露光ヘッド３３から照射される光ビームの照射強度を変化させるタイミング（例えば、光ビームのオン・オフ切り換えのときや照射強度を変化させるときなど）に、制御部５から出力される。

選択信号生成部４２２は、変化点トリガ信号Ｖｔの入力があった場合に、制御部５の期間設定部５１１により設定される期間Ｔ１の間、選択信号Ｖｓをセレクタ回路４２１へ出力する。この選択信号Ｖｓの出力の期間Ｔ１は、上述したように、オペレータからの所定の操作入力に基づいて指定される時間情報であり、選択信号生成部４２２に備えられたメモリ内に記憶される。

このように、本実施の形態における露光装置１００は、画像データ５４１に基づくリボン変位電位Ｖｒを出力したときに、当該電位をそのまま可動リボン４１１ｂに供給するのではなく、あらかじめ定められた期間、基準電位を選択して供給し、しかる後に、リボン変位電位Ｖｒを補正リボン変位電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂへ出力する。

＜１．２． ハーフトーン露光＞
次に、露光装置１００のハーフトーン露光時の動作について説明する。

図９は、ハーフトーン露光時における光変調素子４１の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。また、図１０は、可動リボン４１１ｂの移動軌跡を説明するための図である。また、図１１は、図９および図１０に示すように可動リボン４１１ｂの動作を制御した場合の、基板９０上の各位置における光量の積算を示す図である。なお、図９において、(a)は、リボン変位電位Ｖｒを示し、(b)は、変化点トリガ信号Ｖｔを示し、(c)は、選択信号Ｖｓを示し、(d)は、補正リボン変位電位Ｖｃを示す。

また、ここでは、図１１に示すように、位置Ｐ０から位置Ｐ１までの間（第１領域）を最大強度（第１強度）のパルス光Ｉ１で露光し、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの間（第２領域）を中間強度（第２強度）のパルス光で露光する場合について説明する。また、図９中の時間ｔ１〜ｔ６は、詳細は省略するが、移動する基板９０の位置情報に基づいて適宜決定される値である。

まず時間ｔ１において、セレクタ回路４２１の入力端子Ｂにリボン変位電位Ｖｒ（電位Ｖ１）が入力されるのに同期して、制御部５から変化点トリガ信号Ｖｔが選択信号生成部４２２に入力される。なお、この電位Ｖ１は、距離ｄ（固定リボン４１１ａと可動リボン４１１ｂとの間の距離）がλ／２となるように、可動リボン４１１ｂを変位させる（図１０中、実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に変位させる）駆動電位である。この電位Ｖ１が可動リボン４１１ｂに供給されると、上述のように、当該可動リボン４１１ｂの格子要素から出射される０次回折光（反射光Ｌ２、図６参照）の強度が最大強度となる。

選択信号生成部４２２に変化点トリガ信号Ｖｔが入力されると、選択信号生成部４２２は、期間Ｔ１の間、セレクタ回路４２１に向けて、選択信号Ｖｓを出力する。セレクタ回路４２１は、選択信号Ｖｓの入力を受けると、入力端子Ａからの基準電位を補正リボン変位電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂに供給する。すなわち、選択信号Ｖｓの入力を受ける間は、可動リボン４１１ｂは、図１０中、実線で示す位置（ｄ＝３λ／４となる位置）に留まる。

期間Ｔ１が経過し、セレクタ回路４２１へ入力される選択信号Ｖｓが消失すると（時間ｔ２）、セレクタ回路４２１は、出力する補正リボン変位電位Ｖｃを、入力端子Ａ側で受けている基準電位から、入力端子Ｂ側で受けている電位Ｖ１に切り換える。その結果、可動リボン４１１ｂは、距離ｄがλ／２となる位置（図１０中、二点鎖線で示す位置）に変位する。

さらに所定の時間が経過して、セレクタ回路４２１に入力されるリボン変位電位Ｖｒが電位Ｖ１から電位Ｖ２に切り換えられると（時間ｔ３）、これに同期して、再び制御部５から変化点トリガ信号Ｖｔが選択信号生成部４２２に入力される。なお、電位Ｖ２は、距離ｄが上述の中間値となるように可動リボン４１１ｂを変位（図１０中、破線で示す位置に変位）させる電位である。この電位Ｖ２が可動リボン４１１ｂに供給されると、当該可動リボン４１１ｂの格子要素から出射される０次回折光の強度が中間強度となる。

時間ｔ３において、変化点トリガ信号Ｖｔが選択信号生成部４２２に入力されると、選択信号生成部４２２は、再び期間Ｔ１の間、選択信号Ｖｓをセレクタ回路４２１に出力する。これに従って、セレクタ回路４２１は、入力端子Ａからの基準電位を補正リボン変位電位Ｖｃとして可動リボン４１１ｂに供給する。これにより、可動リボン４１１ｂは、距離ｄが３λ／４となる位置（図１０中、実線で示す位置）へ変位する。

期間Ｔ１が経過し、セレクタ回路４２１へ入力される選択信号Ｖｓがオフになると（時間ｔ４）、セレクタ回路４２１は、出力する補正リボン変位電位Ｖｃを、入力端子Ｂ側で受けているリボン変位電位Ｖｒ（電位Ｖ２）に切り換える。すると、可動リボン４１１ｂは、距離ｄが中間値となる位置（図１０中、破線で示す位置）に変位する。

さらに時間が経過して、リボン変位電位Ｖｒがオフになると（時間ｔ５）、先ほどと同様に、選択信号生成部４２２に変化点トリガ信号Ｖｔが入力され、これに応じて選択信号生成部４２２は、時間ｔ５から時間ｔ６（期間Ｔ１）の間、選択信号Ｖｓをセレクタ回路４２１に出力する。なお、時間ｔ５から時間ｔ６の間は、入力端子Ａからの基準電位が可動リボン４１１ｂに供給されるが、時間ｔ６以降については、リボン変位電位Ｖｒの信号がオフとなっている。したがって、時間ｔ５以降は、可動リボン４１１ｂは、距離ｄが３λ／４となる位置（図１０、実線で示す位置、初期状態）に変位する。

以上のように本実施の形態では、時間ｔ３から所定の期間（期間Ｔ１）の間、セレクタ回路４２１の動作により、可動リボン４１１ｂの反射面の位置が、０次回折光が消失する位置（すなわち、距離ｄが３λ／４となる位置）に変位される。

換言すれば、光変調素子４１から所定方向（０次回折方向）に出射する光ビームの強度を、時間的に連続して最大強度（第１強度）から中間強度（第２強度）に移行させる際に、中間強度よりも小さい第３強度（すなわち、第１強度および第２強度よりも小さい強度、ここでは強度ゼロ）とする期間Ｔ１を設けるように、光変調素子４１が制御される。

以上のように光変調素子４１を制御して基板９０のレジストを露光した場合、図１１に示すように、位置Ｐ０から位置Ｐ１までの第１領域は、最大強度（第１強度）のパルス光Ｉ１が照射される。そして、第１強度のパルス光Ｉ１から中間強度である第２強度のパルス光Ｉ２の照射に切り換えられる際に、第１，第２強度よりも小さいゼロ強度（第３強度）のパルス光を照射する期間Ｔ１が設けられ、その後、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの第２領域について、第２強度のパルス光が照射される。

すなわち、従来のように、出射するパルス光の強度を第１強度から第２強度にそのまま変化させた場合には、図１２に示すように、位置Ｐ１（第１領域と第２領域の境界）付近における光量積算値の総量は、第２強度による露光開始点付近の光量積算値と、第１強度による露光終了点付近の光量積算値とを加算したものとなる。したがって、総光量積算値は、緩やかなカーブを描くように変化するため、第２領域において理想よりも余分に露光された状態（露光過多状態）となってしまう。

一方、本実施の形態では、図１１に示すように、位置Ｐ１付近において、第２強度による露光開始点付近の光量積算値（図１１中、破線で示す。）と、第１強度による露光終了点付近の光量積算値（図１１中、実線で示す。）との重なりを軽減できる。これにより、位置Ｐ１付近での光量の積算値を、段階的に変化させることができる。したがって、現像処理工程後の基板９０では、位置Ｐ１において、より鋭利であるエッジを形成することができ、高精度なデバイス用パターンを形成することができる。

なお、本実施の形態では、期間Ｔ１の間に照射するパルス光の強度（第３強度）をゼロ（非露光状態）としているが、第３強度は、第１強度および第２強度よりも小さければよい。ただし、より鋭利なエッジ形成に有利であるという点で、期間Ｔ１を非露光状態とすることが好ましい。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、光変調器としてＧＬＶを使用した場合について説明したが、本発明は、その他の光変調器（ＤＭＤ、ＬＣＤなど）を使用した露光装置であっても有効である。例えば、一般的には、ＤＭＤを使用する場合には、ミラー傾斜角を調整することによって、また、ＬＣＤを使用する場合には、液晶の偏光角を調整することによって、出射する光ビームの階調的な強度の制御が実行される。そこで、これらのデバイスを光変調器として用いた場合であっても、ハーフトーン露光を実行するときに、小さい強度（第３強度、ゼロ強度を含む）の光を感光体に向けて出射する期間を設けることで、強度切り換え位置における光量の積算量を鋭利に変化させることができる。

また、上記実施の形態では、露光ヘッド３３から出射する光の強度について、可動リボン４１１ｂと固定リボン４１１ａとの間の距離ｄを３λ／４のときに、ゼロ強度とし、λ／２のときに、最大強度となるようにしていたが、これは一例である。すなわち、ＧＬＶでは、距離ｄをλ／２の整数倍ごとに、周期的に０次回折光、あるいは非０次回折光が強くなる。したがって、ＧＬＶを光変調器として使用する場合には、この条件似合うように、距離ｄを適宜設定すればよい。

また、上記実施の形態では、０次回折光を出射光として投影光学系３３２に導いていたが、これに限られるものではなく、非０次回折光（例えば１次回折光）を投影光学系３３２に導くように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、１のコンピュータからなる制御部５によって、全ての露光ユニット３３からの光の出射を制御するものとして説明したが、もちろんこれに限られるものではなく、例えば、個々の露光ユニット３３を、個別のコンピュータにより制御してもよい。これによれば、制御部５による情報処理速度を向上させることができるため、情報処理上のエラーの発生を効果的に抑制できる。

また、上記実施の形態では、セレクタ回路４２１および選択信号生成部４２２によって、いわばハードウェア的に駆動電圧の選択制御を行うものとして説明した。しかし、これに限られるものではなく、これらの機能の一部あるいは全部を、ソフトウェア的に実現していてもよい。

また、上記実施の形態では、第１強度が第２強度よりも大きい場合について、主に説明したが、これに限られるものではなく、第１強度が第２強度よりも小さい場合においても、本発明は有効である。

また、上記実施の形態では、液晶表示装置用の基板（例えば、いわゆるＴＦＴアレイ基板など）を製造する場合について説明したが、本発明は、例えば、プリント基板や半導体基板などに所定のパターンを記録する場合にも適用することができることは言うまでもない。

また、上記実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

本発明に係る実施の形態における露光装置を示す斜視図である。 露光装置を示す上面図である。 露光部の概略構成を示す図である。 光変調素子の一部を示す斜視図である。 光変調部の概略を示す上面図である。 光変調素子の断面を示す概略図である。 露光装置のバス配線図である。 駆動回路の主な構成を示す図である。 ハーフトーン露光時における光変調素子の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。 可動リボンの移動軌跡を説明するための図である。 図９および図１０に示すように可動リボンの動作を制御した場合の、基板上の各位置における光量の積算を示す図である。 従来のハーフトーン露光による基板上の各位置に照射される光量の積算を示す図である。

符号の説明

１００ 露光装置
２ 移動プレート群
２１ 基板保持プレート
２１１ 回動機構
２２１ 副走査機構
２３１ 主走査機構
３ 露光部
３１ レーザ発振器
４ 光変調部
４１ 光変調素子
４１１ａ 固定リボン
４１１ｂ 可動リボン
４２ 駆動回路
４２１ セレクタ回路
４２２ 選択信号生成部
５ 制御部
５１１ 期間設定部
９０ 基板
Ｖｃ 補正リボン変位電位
Ｖｒ リボン変位電位
Ｖｓ 選択信号
Ｖｔ 変化点トリガ信号
ｄ 距離

Claims (9)

1. デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う露光方法であって、
   第１強度の光ビームを感光体に対して相対移動させつつ前記感光体の第１領域に照射する第１露光工程と、
   前記第１強度と異なる第２強度の光ビームを、前記感光体に対して相対移動させつつ前記第１領域に隣接する第２領域に照射する第２露光工程と、
   を含み、
   前記第１露光工程から前記第２露光工程に移行するときに、出射する前記光ビームの強度を前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度とする期間を設けることを特徴とする露光方法。
2. 請求項１に記載の露光方法であって、
   前記第２強度が前記第１強度よりも小さいことを特徴とする露光方法。
3. 請求項１または２に記載の露光方法であって、
   前記感光体に向けて出射する光ビームの、前記相対移動の方向と平行な断面における強度分布が、ガウス分布であることを特徴とする露光方法。
4. デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う露光装置であって、
   感光層を有する基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された基板の感光層に向けて光ビームを出射して前記感光層を露光する露光手段と、
   前記保持手段を前記露光手段に対して相対移動させる移動手段と、
   を備え、
   前記露光手段は、
   入射した光ビームを空間的に変調して出射する光変調手段と、
   基板上に形成すべき画像を表現する画像データに基づいて、前記光変調手段から所定方向に出射される光ビームの強度を制御する光変調制御手段と、
   を含み、
   前記光変調制御手段は、
   前記感光層が形成された基板の第１領域を第１強度の光ビームで照射した後であって、前記第１領域に隣接する第２領域を前記第１強度とは異なる第２強度の光ビームで照射する前に、一旦、前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度の光ビームを出射する期間を設けるように前記光変調手段を制御することを特徴とする露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置であって、
   前記第２強度が前記第１強度よりも小さいことを特徴とする露光装置。
6. 請求項４または５に記載の露光装置であって、
   前記露光手段が出射する前記光ビームの、前記相対移動の方向と平行な断面における強度分布が、ガウス分布であることを特徴とする露光装置。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載の露光装置であって、
   前記光変調手段は、
   帯状の固定反射面と可動反射面とが交互に配列された回折格子型の光変調素子、
   を含み、
   前記制御手段は、前記光変調素子に供給する駆動電位を制御することによって、前記光変調手段から出射される光ビームの強度を制御することを特徴とする露光装置。
8. 請求項７に記載の露光装置であって、
   前記光変調制御手段は、
   前記照射期間の長さを設定する設定手段と、
   前記第１強度、第２強度および第３強度の光ビームを出射するために、前記光変調素子に供給する駆動電位を選択する選択手段と、
   を含み、
   前記光変調制御手段は、前記設定手段により設定された期間の間、前記選択手段により前記第３強度の光の出射に対応する駆動電位を選択して、前記光変調素子に供給することを特徴とする露光装置。
9. デバイス形成のために、感光層を有する基板のハーフトーン露光を行う基板製造方法であって、
   第１強度の光ビームを感光体に対して相対移動させつつ前記感光体の第１領域に照射する第１露光工程と、
   前記第１強度とは異なる第２強度の光ビームを、前記感光体に対して相対移動させつつ前記第１領域に隣接する第２領域に照射する第２露光工程と、
   を含み、
   前記第１露光工程から前記第２露光工程に移行するときに、出射する前記光ビームの強度を前記第１強度および前記第２強度よりも小さい第３強度とする期間を設けることを特徴とする基板製造方法。

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