JP2010256428A - 露光装置、露光光照射方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の半導体発光素子を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子を効率良く冷却する。
【解決手段】複数の半導体発光素子４２から露光光を形成する光を発生し、複数の半導体発光素子４２から発生した光を拡大して集光して露光光を形成する。複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更する。あるいは、複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いた露光装置、露光光照射方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

従来、プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されていた。これらのランプは寿命が短く、所定の使用時間が過ぎるとランプを交換しなければならない。例えば、ランプの寿命が７５０時間の場合、連続して点灯すると、約１ヶ月に１回の交換が必要となる。ランプの交換時は、露光処理が中断されるため、生産性が低下する。

一方、特許文献１には、プロジェクション方式の露光装置において、露光光の光源として、発光ダイオード等の固体光源素子を用いる技術が開示されている。発光ダイオード等の半導体発光素子は、寿命が数千時間とランプに比べて長く、露光処理が中断されることが少ないので、生産性の向上が期待される。

特開２００６−３３２０７７号公報

近年、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、露光光の光源には、より照度の高いものが要求される様になってきた。プロキシミティ露光装置の露光光を発生する光源として、特許文献１に記載の様な半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の出力が従来のランプに比べてはるかに小さいので、数百〜数千個程度の半導体発光素子を並べて使用しなければならない。その場合、各半導体発光素子の発熱による出力の低下を抑制するため、多数の半導体発光素子を効率良く冷却する必要がある。

また、プロキシミティ露光装置で現在最もよく使用されている水銀ランプの場合、水銀のスペクトルの内のｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）等が露光光として利用されているが、各スペクトルは、水銀ランプの使用時間により劣化特性が異なり、露光光の波長特性が水銀ランプの使用時間に応じて変化するという問題があった。

本発明の課題は、複数の半導体発光素子を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子を効率良く冷却することである。また、本発明の課題は、露光光の波長特性を安定化させることである。さらに、本発明の課題は、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。

本発明の露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段と、複数の半導体発光素子を冷却する冷却手段とを備え、制御手段が、複数の半導体発光素子の内、点灯させる半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯させる半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更するものである。

また、本発明の露光光照射方法は、複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更するものである。

複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更するので、露光光の照度が一定に保たれながら、各半導体発光素子の点灯と消灯が時間の経過に伴って繰り返される。従って、点灯している間に上がった半導体発光素子の温度が、消灯している間に冷却手段により下げられて、半導体発光素子の冷却が効率良く行われる。

あるいは、本発明の露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段と、複数の半導体発光素子を冷却する冷却手段とを備え、制御手段が、複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯させて、露光光の照度を調節し、断続的に点灯させる半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯させる半導体発光素子と異なるタイミングで点灯させるものである。

また、本発明の露光光照射方法は、複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯するものである。

複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節するので、断続的に点灯する半導体発光素子は、連続して点灯する場合に比べ、冷却手段により温度が下げられて、冷却が効率良く行われる。そして、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯するので、露光光の照度が断続的に急激に変化することがない。

さらに、本発明の露光装置は、制御手段が、断続的に点灯させる半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で点灯させるものである。また、本発明の露光光照射方法は、半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で断続的に点灯するものである。半導体発光素子の最大定格出力は、半導体発光素子を規定の冷却条件で連続して点灯する場合に、規定の出力劣化範囲を規定の時間維持することができる最大の出力であり、半導体発光素子を断続的に点灯させる場合には、冷却条件の強化により、最大定格出力の１．５倍から２倍程度の出力が可能である。半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で断続的に点灯するので、露光光の照度が高くなり、露光時間が短くなる。

また、本発明の露光装置は、露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段とを備え、複数の半導体発光素子が、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数含み、制御手段が、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯させる半導体発光素子の種類を選択するものである。

また、本発明の露光光照射方法は、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択し、選択した種類の複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、選択した種類の複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成するものである。

異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択するので、感光樹脂材料に応じた波長特性の露光光が形成される。そして、従来の水銀ランプの様に露光光の波長特性が使用時間に応じて変化することがない。

本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかの露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかの露光光照射方法を用いて露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うものである。露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性が向上する。

本発明の露光装置及び露光光照射方法によれば、複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更することにより、複数の半導体発光素子を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子を効率良く冷却することができる。

あるいは、本発明の露光装置及び露光光照射方法によれば、複数の半導体発光素子を冷却しながら、複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯することにより、複数の半導体発光素子を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子を効率良く冷却することができる。

さらに、半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で断続的に点灯することにより、露光光の照度を高くすることができるので、露光時間を短縮することができる。

また、本発明の露光装置及び露光光照射方法によれば、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択することにより、感光樹脂材料に応じた波長特性の露光光を形成することができ、かつ露光光の波長特性を安定化させることができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 半導体発光素子及び拡大レンズを正面から見た図である。 本発明の一実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。 本発明のさらに他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。 図８に示した露光光照射方法を、ネガタイプの感光樹脂材料に適用した場合を説明する図である。 本発明のさらに他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置の例を示している。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、及び露光光照射装置３０を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、露光光照射装置３０が配置されている。露光時、露光光照射装置３０からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。

チャック１０は、Ｘステージ５により、露光位置から離れたロード／アンロード位置へ移動される。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。

チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。

Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。

なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。

露光光照射装置３０は、シャッター３１、コリメーションレンズ群３２、平面鏡３３、シャッター駆動装置３４、照度センサー３５、及び光源ユニット４０を含んで構成されている。後述する光源ユニット４０は、基板１の露光を行う露光光を発生する。シャッター駆動装置３４は、基板１の露光を行う時、シャッター３１を開き、基板１の露光を行わない時、シャッター３１を閉じる。シャッター３１が開いているとき、光源ユニット４０から発生した露光光は、コリメーションレンズ群３２を透過して平行光線束となり、平面鏡３３で反射して、マスク２へ照射される。マスク２へ照射された露光光により、マスク２のパターンが基板１へ転写され、基板１の露光が行われる。シャッター３１が閉じているとき、光源ユニット４０から発生した露光光は、シャッター３１に遮断され、基板１の露光は行われない。

平面鏡３３の裏側近傍には、照度センサー３５が配置されている。平面鏡３３には、露光光の一部を通過させる小さな開口が設けられている。照度センサー３５は、平面鏡３３の開口を通過した光を受光して、露光光の照度を測定する。照度センサー３５の測定結果は、光源ユニット４０へ入力される。

図２〜図４は、光源ユニットの一例を示す図である。光源ユニット４０は、ベース基板４１、半導体発光素子４２、拡大レンズ４３、集光レンズ４４、レンズ群４５、制御回路４６、冷却部材４７、及び冷却装置４８を含んで構成されている。ベース基板４１には、複数の半導体発光素子４２が搭載されている。ベース基板４１は、制御回路４６の制御により、各半導体発光素子４２を駆動する。各半導体発光素子４２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する光を発生する。制御回路４６は、照度センサー３５の測定結果に基づき、各半導体発光素子４２の駆動を制御する。

なお、図２〜図４では、１３個の半導体発光素子４２が示されているが、実際の光源ユニットには、数百〜数千個程度の半導体発光素子が使用されている。

各半導体発光素子４２に対応して、拡大レンズ４３が設けられており、各拡大レンズ４３は、各半導体発光素子４２から発生した光を拡大して、集光レンズ４４へ照射する。集光レンズ４４は、拡大レンズ４３により拡大された光を集光して、レンズ群４５へ照射する。レンズ群４５は、フライアイレンズ又はロッドレンズ等からなり、集光レンズ４４により集光された光の照度分布を均一化する。

図２に示した例では、ベース基板４１が球面の形状に構成されている。そして、各半導体発光素子４２から発生した光が、各拡大レンズ４３及び集光レンズ４４を介してレンズ群４５へ照射される様に、各半導体発光素子４２が、球面形状のベース基板４１上に配置されている。

図３及び図４に示した例では、ベース基板４１が複数に分割されており、各ベース基板４１上には、複数の半導体発光素子４２が平面的に配置されている。そして、各ベース基板４１に搭載された複数の半導体発光素子４２から発生した光が、各拡大レンズ４３及び集光レンズ４４を介してレンズ群４５へ照射される様に、各ベース基板４１が異なった角度で配置されている。各半導体発光素子４２を各ベース基板４１上に平面的に配置することにより、各半導体発光素子４２の位置調整を容易に行うことができる。

図２〜図４において、ベース基板４１の裏面には、冷却部材４７が取り付けられている。冷却部材４７は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却装置４８から冷却水通路へ供給される冷却水により、各半導体発光素子４２を冷却する。なお、冷却部材４７及び冷却装置４８はこれに限らず、放熱板及び冷却ファンを含む空冷式としてもよい。

図２に示した例では、冷却部材４７が、ベース基板４１の球面形状に合わせて、球面の形状に構成されている。また、図３に示した例では、冷却部材４７が、各ベース基板４１の配置に合わせた形状に構成されている。また、図４に示した例では、冷却部材４７が複数に分割されており、各冷却部材４７は、板状に構成されている。そして、各冷却部材４７は、熱伝導部材４７ａを介して、複数のベース基板４１の裏面に取り付けられている。

図５は、半導体発光素子及び拡大レンズを正面から見た図である。拡大レンズ４３は、同じスペースにより多くの拡大レンズ４３を配置できる様に、できるだけ隙間無く配置するのが望ましい。また、本実施の形態では、半導体発光素子４２が正六角形に構成されているが、半導体発光素子４２の形状はこれに限らず、さらに角の多い多角形又は円形に構成してもよい。半導体発光素子４２の形状を拡大レンズ４３の形状に近づける程、拡大レンズ４３の受光面を有効に利用することができる。

以下、本発明の一実施の形態による露光光照射方法について説明する。図６は、本発明の一実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。本実施の形態は、制御回路４６が、複数の半導体発光素子４２の内、点灯させる半導体発光素子４２の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯させる半導体発光素子４２を、時間の経過に伴って変更するものである。

図６は、制御回路４６が、複数の半導体発光素子４２の内、点灯させる半導体発光素子の数を３分の２に変更して、露光光の照度を、全ての半導体発光素子４２を点灯するときの３分の２に調節する場合を示す。この場合、制御回路４６は、各半導体発光素子４２を、図５において符号Ａ，Ｂ，Ｃを付した３つのグループに分割する。図６（ａ）は、図５で符号Ａを付したグループの半導体発光素子４２の点灯／消灯状態を示し、図６（ｂ）は、図５で符号Ｂを付したグループの半導体発光素子４２の点灯／消灯状態を示し、図６（ｃ）は、図５で符号Ｃを付したグループの半導体発光素子４２の点灯／消灯状態を示している。制御回路４６は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、消灯させる半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更しながら、露光光の照度を一定に保つ。

複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更するので、露光光の照度が一定に保たれながら、各半導体発光素子４２の点灯と消灯が時間の経過に伴って繰り返えされる。従って、点灯している間に上がった半導体発光素子４２の温度が、消灯している間に冷却部材４７により下げられて、半導体発光素子４２の冷却が効率良く行われる。

図７は、本発明の他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。本実施の形態は、制御回路４６が、複数の半導体発光素子４２の一部又は全部を断続的に点灯させて、露光光の照度を調節し、断続的に点灯させる半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯させる半導体発光素子と異なるタイミングで点灯させるものである。この場合、露光光の照度を調節するには、断続的に点灯させる半導体発光素子の数を変更する方法と、断続的に点灯させる半導体発光素子の点灯時間を変更する方法とがある。

図７は、制御回路４６が、断続的に点灯させる半導体発光素子の点灯時間を変更して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯させる半導体発光素子の半分を、他の断続的に点灯させる半導体発光素子と異なるタイミングで点灯させる場合を示す。この場合、制御回路４６は、各半導体発光素子４２を２つのグループに分割する。図６（ａ）は、点灯時間と消灯時間を同じにしたときの各グループの半導体発光素子４２の点灯／消灯状態を示し、図６（ｂ）は点灯時間を消灯時間よりも長くしたときの各グループの半導体発光素子４２の点灯／消灯状態を示している。制御回路４６は、図６（ａ），（ｂ）に示す様に、断続的に点灯させる半導体発光素子４２の半分を、断続的に点灯させる残りの半分の半導体発光素子４２と異なるタイミングで点灯させる。

複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節するので、断続的に点灯する半導体発光素子は、連続して点灯する場合に比べ、冷却部材４７により温度が下げられて、冷却が効率良く行われる。そして、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯するので、露光光の照度が断続的に急激に変化することがない。

図８は、本発明のさらに他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。本実施の形態は、制御回路４６が、断続的に点灯させる半導体発光素子４２を、最大定格出力よりも大きな出力で点灯させるものである。半導体発光素子の最大定格出力は、半導体発光素子を規定の冷却条件で連続して点灯する場合に、規定の出力劣化範囲を規定の時間維持することができる最大の出力であり、半導体発光素子を断続的に点灯させる場合には、冷却条件の強化により、最大定格出力の１．５倍から２倍程度の出力が可能である。

図８（ａ）は、半導体発光素子４２を最大定格出力で連続して点灯する場合の半導体発光素子４２の出力を示す図、図８（ｂ）は、この場合の半導体発光素子４２の温度変化を示す図である。半導体発光素子４２を最大定格出力で連続して点灯する場合、露光に必要な時間をｔとする。この場合、半導体発光素子４２の温度が、時間ｔで規定温度Ｔｃを超えない様に、半導体発光素子４２の冷却条件を設定する。

図８（ｃ）は、半導体発光素子４２を最大定格出力の２倍で断続的に点灯する場合の半導体発光素子４２の出力を示す図、図８（ｄ）は、この場合の半導体発光素子４２の温度変化を示す図である。半導体発光素子４２を最大定格出力の２倍で断続的に点灯する場合、露光光の照度が２倍になるので、露光に必要な時間は半分になる。断続的に点灯する半導体発光素子４２の点灯時間と消灯時間を同じにした例では、図８（ｂ）に示す様に、図８（ａ）に比べてｔ／４だけ早く露光が終了する。この例の場合、半導体発光素子４２の温度が、時間ｔ／４で規定温度Ｔｃを超えない様に、半導体発光素子４２の冷却条件を設定する。

図９は、図８に示した露光光照射方法を、ネガタイプの感光樹脂材料に適用した場合を説明する図である。ネガタイプの感光樹脂材料では、図９（ａ）に示す様に、照度Ｉｃで露光を行うときに必要な露光量Ｊｃ（露光光のエネルギー）に比べ、照度Ｉｃよりも高い照度Ｉｐで露光を行うときに必要な露光量Ｊｐ（露光光のエネルギー）が小さくなる。従って、半導体発光素子４２を最大定格出力の２倍で断続的に点灯する場合、例えば、半導体発光素子４２を最大定格出力で点灯する場合に比べて必要な露光量（露光光のエネルギー）が半分になると、図９（ｂ）に示す様に、露光に必要な時間は図８（ｂ）のさらに半分になる。従って、図９（ｂ）示した例では、図８（ａ）に比べてｔ／２だけ早く露光が終了する。

図１０は、本発明のさらに他の実施の形態による露光光照射方法を説明する図である。本実施の形態は、複数の半導体発光素子４２が、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数含み、制御回路４６が、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯させる半導体発光素子の種類を選択するものである。図１０において、複数の半導体発光素子４２は、符号Ｇ，Ｈ，Ｉを付した３つの種類に分類されている。符号Ｇを付した半導体発光素子４２は、水銀のスペクトルのｇ線（４３６ｎｍ）に近い波長特性の光を発生する。符号Ｈを付した半導体発光素子４２は、水銀のスペクトルのｈ線（４０５ｎｍ）に近い波長特性の光を発生する。符号Ｉを付した半導体発光素子４２は、水銀のスペクトルのｉ線（３６５ｎｍ）に近い波長特性の光を発生する。制御回路４６は、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯させる半導体発光素子の種類を、１つ又は２つ以上選択する。この場合、図１に示した照度センサー３５として、ｇ線、ｈ線、ｉ線の照度をそれぞれを別々に測定する３つの照度センサーを配置し、各照度センサーの測定結果を制御回路４６へ出力する。制御回路４６は、各照度センサーの測定結果に基づき、点灯させる半導体発光素子の出力を制御して、ｇ線、ｈ線、ｉ線の照度をそれぞれ所望の値に調節する。

異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択し、かつ点灯する半導体発光素子の出力を制御するので、感光樹脂材料に応じた波長特性の露光光が形成される。そして、従来の水銀ランプの様に露光光の波長特性が使用時間に応じて変化することがない。

以上説明した実施の形態によれば、複数の半導体発光素子４２から露光光を形成する光を発生し、複数の半導体発光素子４２から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更することにより、複数の半導体発光素子４２を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子４２を効率良く冷却することができる。

あるいは、複数の半導体発光素子４２を冷却しながら、複数の半導体発光素子４２の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯することにより、複数の半導体発光素子４２を用いて露光光を形成する際、複数の半導体発光素子４２を効率良く冷却することができる。

さらに、半導体発光素子４２を、最大定格出力よりも大きな出力で断続的に点灯することにより、露光光の照度を高くすることができるので、露光時間を短縮することができる。

また、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択することにより、感光樹脂材料に応じた波長特性の露光光を形成することができ、かつ露光光の波長特性を安定化させることができる。

本発明は、プロキシミティ露光装置に限らず、プロジェクション方式を用いて基板の露光を行う投影露光装置にも適用することができる。

本発明の露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明の露光光照射方法を用いて露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことにより、露光光の光源の寿命が長くなるので、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。

例えば、図１１は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図１２は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。

図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１２に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明の露光装置又は露光光照射方法を適用することができる。

１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３１ シャッター
３２ コリメーションレンズ群
３３ 平面鏡
３４ シャッター駆動装置
３５ 照度センサー
４０ 光源ユニット
４１ ベース基板
４２ 半導体発光素子
４３ 拡大レンズ
４４ 集光レンズ
４５ レンズ群
４６ 制御回路
４７ 冷却部材
４７ａ 熱伝導部材
４８ 冷却装置

Claims (14)

1. 露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、
   前記複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、
   前記複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段と、
   前記複数の半導体発光素子を冷却する冷却手段とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の半導体発光素子の内、点灯させる半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯させる半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更することを特徴とする露光装置。
2. 露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、
   前記複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、
   前記複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段と、
   前記複数の半導体発光素子を冷却する冷却手段とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯させて、露光光の照度を調節し、断続的に点灯させる半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯させる半導体発光素子と異なるタイミングで点灯させることを特徴とする露光装置。
3. 前記制御手段は、断続的に点灯させる半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で点灯させることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 露光光を形成する光を発生する複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子が発生した光を拡大する複数の第１の光学部品と、
   前記複数の第１の光学部品により拡大された光を集光して露光光を形成する第２の光学部品と、
   前記複数の半導体発光素子の駆動を制御する制御手段とを備え、
   前記複数の半導体発光素子は、異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数含み、
   前記制御手段は、露光する感光樹脂材料に応じて、点灯させる半導体発光素子の種類を選択することを特徴とする露光装置。
5. 複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
   複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、
   複数の半導体発光素子を冷却しながら、
   複数の半導体発光素子の内、点灯する半導体発光素子の数を変更して、露光光の照度を調節し、消灯する半導体発光素子を、時間の経過に伴って変更することを特徴とする露光光照射方法。
6. 複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
   複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成し、
   複数の半導体発光素子を冷却しながら、
   複数の半導体発光素子の一部又は全部を断続的に点灯して、露光光の照度を調節し、断続的に点灯する半導体発光素子の一部を、他の断続的に点灯する半導体発光素子と異なるタイミングで点灯することを特徴とする露光光照射方法。
7. 半導体発光素子を、最大定格出力よりも大きな出力で断続的に点灯することを特徴とする請求項６に記載の露光光照射方法。
8. 異なる波長特性の光を発生する異なる種類の半導体発光素子をそれぞれ複数設け、
   露光する感光樹脂材料に応じて、点灯する半導体発光素子の種類を選択し、
   選択した種類の複数の半導体発光素子から露光光を形成する光を発生し、
   選択した種類の複数の半導体発光素子から発生した光を拡大して集光して露光光を形成することを特徴とする露光光照射方法。
9. 請求項１に記載の露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
10. 請求項２又は請求項３に記載の露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
11. 請求項４に記載の露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
12. 請求項５に記載の露光光照射方法を用いて露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
13. 請求項６又は請求項７に記載の露光光照射方法を用いて露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
14. 請求項８に記載の露光光照射方法を用いて露光光をマスクを介して基板へ照射し、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。

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