JP2011107570A - 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させる。
【解決手段】光ビーム照射装置20を、光ビームによる基板1の走査方向に複数設け、走査方向の各光ビーム照射装置20の空間的光変調器(DMD25)を、走査方向に対して互いに異なる角度に傾けて配置し、基板1に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置20の内の1つ又は2つ以上を用いて、パターンのエッジを描画する。パターンのエッジを構成する線の角度が、走査方向の複数の光ビーム照射装置20のいずれの空間的光変調器(DMD25)の角度とも大きく異なるときは、走査方向の複数の光ビーム照射装置20を用いてパターンのエッジを描画すると、互いに異なった傾きの光ビーム照射領域が重なり合って、1つの光ビーム照射装置20だけを用いるときよりもパターンのエッジが滑らかに描画される。
【選択図】図5

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、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置、露光方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器を用い、各ミラーの角度を変更して基板へ照射する光ビームを変調する露光装置、露光方法、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、従来、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った。
近年、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の表示用パネル基板に対応することができる。この様な露光装置として、例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3に記載のものがある。
特開2003−332221号公報 特開2005−353927号公報 特開2007−219011号公報
光ビームにより基板にパターンを描画する際、光ビームの変調には、DMD(Digital Micromirror Device)が用いられる。DMDは、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成され、各ミラーの角度を変更することにより、基板へ照射する光ビームを変調する。現在市販されているDMDは、各ミラーの寸法が10〜15μm角程度であり、隣接するミラー間には1μm程度の隙間が設けられている。DMDを光ビームによる基板の走査方向と平行に配置すると、各ミラーの配列方向(直交する二方向)が基板の走査方向と平行及び垂直になるので、隣接するミラー間の隙間と基板とが相対的に平行に移動し、この隙間に対応する箇所ではパターンの描画ができない。そのため、DMDは、特許文献1〜3に記載の様に、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて使用される。
DMDにより変調された光ビームは、光ビーム照射装置の照射光学系を含むヘッド部から、基板へ照射される。DMDの各ミラーに対応する各光ビーム照射領域は、ミラーの形状と同じ正方形であり、基板に描画されるパターンは、微小な正方形のドットを並べたものとなる。そのため、基板に描画するパターンのエッジ(縁)が平面形状で見て斜線で構成されているとき、そのエッジでは描画されるパターンが階段状に変化し、エッジが滑らかにならないという問題がある。また、DMDは、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて使用されるため、DMDの傾きが大きいと、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジであっても、それらのエッジでは描画されるパターンが階段状に変化し、エッジが滑らかにならないという問題がある。
本発明の課題は、パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させることである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を製造することである。
本発明の露光装置は、フォトレジストが塗布された基板を支持するチャックと、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を含むヘッド部を有する光ビーム照射装置と、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動し、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置であって、光ビーム照射装置を、光ビームによる基板の走査方向に複数備え、走査方向の各光ビーム照射装置の空間的光変調器が、走査方向に対して互いに異なる角度に傾いて配置され、基板に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つ又は2つ以上が、パターンのエッジの描画に用いられるものである。
また、本発明の露光方法は、フォトレジストが塗布された基板をチャックで支持し、チャックと、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を含むヘッド部を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光方法であって、光ビーム照射装置を、光ビームによる基板の走査方向に複数設け、走査方向の各光ビーム照射装置の空間的光変調器を、走査方向に対して互いに異なる角度に傾けて配置し、基板に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つ又は2つ以上を用いて、パターンのエッジを描画するものである。
パターンのエッジを構成する線の角度が、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器の角度と同じ又はそれに近いときは、その光ビーム照射装置を用いてパターンのエッジを描画すると、パターンのエッジが滑らかに描画される。また、パターンのエッジを構成する線の角度が、走査方向の複数の光ビーム照射装置のいずれの空間的光変調器の角度とも大きく異なるときは、走査方向の複数の光ビーム照射装置を用いてパターンのエッジを描画すると、互いに異なった傾きの光ビーム照射領域が重なり合って、1つの光ビーム照射装置だけを用いるときよりもパターンのエッジが滑らかに描画される。
さらに、本発明の露光装置は、各光ビーム照射装置を搭載して回転し、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して傾ける複数のステージを備えたものである。また、本発明の露光方法は、各光ビーム照射装置を搭載して回転する複数のステージを設け、各ステージにより各光ビーム照射装置を回転させて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して傾けるものである。各光ビーム照射装置を搭載して回転する複数のステージを設け、各ステージにより各光ビーム照射装置を回転させることにより、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して所望の角度に傾けることができる。
さらに、本発明の露光装置は、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器が、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾いて配置され、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器が、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾いて配置されたものである。また、本発明の露光方法は、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置し、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器を、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置するものである。
走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置すると、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に配列された複数のミラーのいずれかが、隣接するミラー間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。そして、空間的光変調器が走査方向に対して最も平行に近くなるので、この空間的光変調器を用いて、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。一方、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器を、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置すると、この空間的光変調器を用いて、最も多い斜線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。
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又は露光方法を用いて基板の露光を行うものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、パターンのエッジが滑らかに描画され、描画品質が向上するので、高品質な表示用パネル基板が製造される。
本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置を、光ビームによる基板の走査方向に複数設け、走査方向の各光ビーム照射装置の空間的光変調器を、走査方向に対して互いに異なる角度に傾けて配置し、基板に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つ又は2つ以上を用いて、パターンのエッジを描画することにより、パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させることができる。
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、各光ビーム照射装置を搭載して回転する複数のステージを設け、各ステージにより各光ビーム照射装置を回転させることにより、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して所望の角度に傾けることができる。
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置し、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器を、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置することにより、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジ、並びに最も多い斜線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。
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。 本発明の一実施の形態による露光装置の側面図である。 本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。 光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。 ゲートに搭載された光ビーム照射装置の上面図である。 ゲートに搭載された光ビーム照射装置の側面図である。 DMDの走査方向に対する傾きを説明する図である。 レーザー測長系の動作を説明する図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。 光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。 光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。 光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。 光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査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。また、図2は本発明の一実施の形態による露光装置の側面図、図3は本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。露光装置は、ベース3、Xガイド4、Xステージ5、Yガイド6,16、Yステージ7,17、θステージ8,18、チャック10、ゲート11、光ビーム照射装置20、リニアスケール31,33、エンコーダ32,34、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置40、ステージ駆動回路60、及び主制御装置70を含んで構成されている。なお、図2及び図3では、レーザー測長系のレーザー光源41、レーザー測長系制御装置40、ステージ駆動回路60、及び主制御装置70が省略されている。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及び図2において、チャック10は、基板1の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、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から搬出される。チャック10は、基板1の裏面を真空吸着して支持する。基板1の表面には、フォトレジストが塗布されている。
基板1の露光を行う露光位置の上空に、ベース3をまたいでゲート11が設けられている。ゲート11には、複数の光ビーム照射装置20が搭載されている。図4は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置20は、光ファイバー22、レンズ23、ミラー24、DMD(Digital Micromirror Device)25、投影レンズ26、及びDMD駆動回路27を含んで構成されている。光ファイバー22は、レーザー光源ユニット21から発生された紫外光の光ビームを、光ビーム照射装置20内へ導入する。光ファイバー22から射出された光ビームは、レンズ23及びミラー24を介して、DMD25へ照射される。DMD25は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。DMD25により変調された光ビームは、投影レンズ26を含むヘッド部20aから照射される。DMD駆動回路27は、主制御装置70から供給された描画データに基づいて、DMD25の各ミラーの角度を変更する。
図5は、ゲートに搭載された光ビーム照射装置の上面図である。また、図6は、ゲートに搭載された光ビーム照射装置の側面図である。なお、本実施の形態では、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査方向(X方向)に2つの光ビーム照射装置20が設けられているが、走査方向に3つ以上の光ビーム照射装置20を設けてもよい。また、本実施の形態では、走査方向に2つ設けられた光ビーム照射装置20を1組としたとき、走査方向と直交する方向(Y方向)に8組の光ビーム照射装置20が設けられているが、走査方向と直交する方向に7組以下又は9組以上の光ビーム照射装置を設けてもよい。
図5において、ゲート11の上面には、Y方向へ伸びる2対のYガイド16が設けられている。各Yガイド16には、Yステージ17がそれぞれ搭載されており、各Yステージ17は、各Yガイド16に沿ってY方向へ移動する。各Yステージ17には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図1のステージ駆動回路60により駆動される。図6において、各Yステージ17には、図面奥行き方向に8つのθステージ18がそれぞれ搭載されており、各θステージ18には、光ビーム照射装置20がそれぞれ搭載されている。各θステージ18は、後述するモータ及びエンコーダを備え、主制御装置70の制御により、図5に示すθ方向へ回転して、各光ビーム照射装置20をθ方向へ回転させる。
図5において、ゲート11の上面の中央付近には、開口11aが形成されている。図5及び図6において、図面左側に配置された8つの光ビーム照射装置20の各ヘッド部20aは、各光ビーム照射装置20の本体の底面から下方へ伸びて、ゲート11の外側にそれぞれ位置している。一方、図面右側に配置された8つの光ビーム照射装置20の各ヘッド部20aは、各光ビーム照射装置20の本体の底面から下方へ伸びて、開口11a内にそれぞれ挿入されている。開口11aは、図面右側に配置された8つの光ビーム照射装置20を回転させたとき、それらのヘッド部20aがゲート11に接触しない広さとなっている。
図1の主制御装置70は、図5の図面左側に配置された8つの光ビーム照射装置20を搭載した各θステージ18をそれぞれ制御して、各θステージ18に搭載された光ビーム照射装置20を同じ角度だけ回転させる。また、主制御装置70は、図5の図面右側に配置された8つの光ビーム照射装置20を搭載した各θステージ18をそれぞれ制御して、各θステージ18に搭載された光ビーム照射装置20を同じ角度だけ回転させる。このとき、主制御装置70は、図5の図面左側に配置された8つの光ビーム照射装置20と、図5の図面右側に配置された8つの光ビーム照射装置20とを、互いに異なる角度回転させる。そして、主制御装置70は、図5の図面左側に配置された8つの光ビーム照射装置20の各ヘッド部20aの中心と、図5の図面右側に配置された8つの光ビーム照射装置20の各ヘッド部20aの中心とがY方向においてそれぞれ一致する様に、ステージ駆動回路60により一方又は両方のYステージ17を移動させる。
各θステージ18により各光ビーム照射装置20を回転させることにより、各光ビーム照射装置20のDMD25が、走査方向に対して傾いて配置される。そして、走査方向に複数設けられた光ビーム照射装置20を互いに異なる角度回転させることにより、走査方向の各光ビーム照射装置20のDMD25が、走査方向に対して互いに異なる角度に傾いて配置される。
図7は、DMDの走査方向に対する傾きを説明する図である。図7(a)は、図5の図面左側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25を示し、図7(b)は、図5の図面右側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25を示す。DMD25のミラー部25aには、例えば、一辺が10〜15μmの正方形のミラーが、DMD25の長辺方向に1024個、DMD25の短辺方向に256個配列されている。一例として、ミラーの寸法が10μm、隣接するミラー間の隙間が1μmのとき、ミラーのピッチ(各ミラーの中心間の距離)は、11μmとなる。図7(a)において、図5の図面左側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25は、走査方向に対して角度θ1だけ傾いて配置されている。一方、図7(b)において、図5の図面右側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25は、走査方向に対して角度θ2(θ2>θ1)だけ傾いて配置されている。
図2及び図3において、チャック10は、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。Xステージ5、Yステージ7、及びθステージ8には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図1のステージ駆動回路60により駆動される。
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は、直交する二辺がX方向及びY方向へ向く様に回転される。Xステージ5のX方向への移動により、チャック10は、受け渡し位置と露光位置との間を移動される。露光位置において、Xステージ5のX方向への移動により、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射された光ビームが、基板1をX方向へ走査する。また、Yステージ7のY方向への移動により、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射された光ビームによる基板1の走査領域が、Y方向へ移動される。図1において、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、θステージ8のθ方向へ回転、Xステージ5のX方向への移動、及びYステージ7のY方向への移動を行う。
なお、本実施の形態では、Xステージ5によりチャック10をX方向へ移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査を行っているが、光ビーム照射装置20を移動することにより、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査を行ってもよい。また、本実施の形態では、Yステージ7によりチャック10をY方向へ移動することによって、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査領域を変更しているが、光ビーム照射装置20を移動することにより、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査領域を変更してもよい。
図1及び図2において、ベース3には、X方向へ伸びるリニアスケール31が設置されている。リニアスケール31には、Xステージ5のX方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Xステージ5には、Y方向へ伸びるリニアスケール33が設置されている。リニアスケール33には、Yステージ7のY方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。
図1及び図3において、Xステージ5の一側面には、リニアスケール31に対向して、エンコーダ32が取り付けられている。エンコーダ32は、リニアスケール31の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置70へ出力する。また、図1及び図2において、Yステージ7の一側面には、リニアスケール33に対向して、エンコーダ34が取り付けられている。エンコーダ34は、リニアスケール33の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置70へ出力する。主制御装置70は、エンコーダ32のパルス信号をカウントして、Xステージ5のX方向への移動量を検出し、エンコーダ34のパルス信号をカウントして、Yステージ7のY方向への移動量を検出する。
図8は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図8においては、図1に示したゲート11、及び光ビーム照射装置20が省略されている。レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源41、レーザー干渉計42,44、及びバーミラー43,45を含んで構成されている。バーミラー43は、チャック10のY方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、バーミラー45は、チャック10のX方向へ伸びる一側面に取り付けられている。
レーザー干渉計42は、レーザー光源41からのレーザー光をバーミラー43へ照射し、バーミラー43により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源41からのレーザー光とバーミラー43により反射されたレーザー光との干渉を測定する。この測定は、Y方向の2箇所で行う。レーザー測長系制御装置40は、主制御装置70の制御により、レーザー干渉計42の測定結果から、Xステージ5により移動されるチャック10のX方向の位置及び回転を検出する。
一方、レーザー干渉計44は、レーザー光源41からのレーザー光をバーミラー45へ照射し、バーミラー45により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源41からのレーザー光とバーミラー45により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置40は、主制御装置70の制御により、レーザー干渉計44の測定結果から、Xステージ5により移動されるチャック10のY方向の位置を検出する。
図4において、主制御装置70は、光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ描画データを供給する描画制御部を有する。図9は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部71は、メモリ72,76、バンド幅設定部73、中心点座標決定部74、座標決定部75、及び描画データ作成部77を含んで構成されている。
各θステージ18は、モータ18a及びエンコーダ18bをそれぞれ備えている。モータ18aは、主制御装置70により駆動され、θステージ18をθ方向へ回転させる。エンコーダ18bは、モータ18aの回転量を検出して、モータ18aの回転量に応じたパルス信号を主制御装置70へ出力する。なお、図6の図面奥行き方向に8つのθステージ18がそれぞれ設けられているが、図9では、8つのθステージ18をそれぞれまとめて1つのθステージ18として示している。
また、θステージ18は、モータを用いずに、手動で回転させる構成としてもよい。その場合、図9のエンコーダ18bの代わりに、θステージ18の回転量を示すデータを入力する入力装置が設けられる。
メモリ76には、設計値マップが格納されている。設計値マップには、描画データがXY座標で示されている。描画データ作成部77は、各θステージ18のエンコーダ18bからのパルス信号をカウントして、各θステージ18の回転量を検出し、各光ビーム照射装置20のDMD25の走査方向に対する傾きを検出する。そして、描画データ作成部77は、検出した傾きに基づき、メモリ76に格納された設計値マップから、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データを作成する。メモリ72は、描画データ作成部77が作成した描画データを、そのXY座標をアドレスとして記憶する。メモリ72には、図5の図面左側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データAを記憶する領域と、図5の図面右側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データBを記憶する領域とが設けられている。
バンド幅設定部73は、メモリ72から読み出す描画データのY座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射される光ビームのY方向のバンド幅を設定する。
レーザー測長系制御装置40は、露光位置における基板1の露光を開始する前のチャック10のXY方向の位置を検出する。中心点座標決定部74は、レーザー測長系制御装置40が検出したチャック10のXY方向の位置から、基板1の露光を開始する前のチャック10の中心点のXY座標を決定する。図1において、光ビーム照射装置20からの光ビームにより基板1の走査を行う際、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、Xステージ5によりチャック10をX方向へ移動させる。基板1の走査領域を移動する際、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、Yステージ7によりチャック10をY方向へ移動させる。図9において、中心点座標決定部74は、エンコーダ32,34からのパルス信号をカウントして、Xステージ5のX方向への移動量及びYステージ7のY方向への移動量を検出し、チャック10の中心点のXY座標を決定する。
座標決定部75は、中心点座標決定部74が決定したチャック10の中心点のXY座標に基づき、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給する描画データのXY座標を決定する。メモリ72は、座標決定部75が決定したXY座標をアドレスとして入力し、入力したXY座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ出力する。
以下、本発明の一実施の形態による露光方法について説明する。本実施の形態では、図7(a)において、図5の図面左側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置する。また、本実施の形態では、図7(b)において、図5の図面右側に配置された各光ビーム照射装置20のDMD25を、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置する。
図10〜図14は、光ビームにより描画するパターンの一例を示す図である。図10〜図14において、灰色で塗りつぶした正方形の部分は、DMD25の各ミラーに対応する各光ビーム照射領域26aを示している。図10は、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを含むパターン2aの例を示す。本実施の形態では、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いて、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを含むパターン2aを描画する。図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20のDMD25を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置すると、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に配列された複数のミラーのいずれかが、隣接するミラー間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。そして、DMD25が走査方向に対して最も平行に近くなるので、このDMD25を用いて、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。
なお、図10に示した例では、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターン2a全体を描画しているが、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターン2aのエッジのみを描画し、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置を用いてパターン2aの残りの部分を描画してもよい。
また、描画するパターンのエッジが、走査方向に平行な線及び走査方向に垂直な線で構成されている場合に限らず、それらに近い角度の斜線で構成されている場合も、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターンのエッジを描画すると、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いる場合に比べて、パターンのエッジを滑らかに描画することができる。
図11は、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線で構成されたエッジを含むパターン2bの例である。本実施の形態では、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いて、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線で構成されたエッジを含むパターン2bを描画する。図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20のDMD25を、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置すると、このDMD25を用いて、最も多い斜線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。
なお、図11に示した例では、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターン2b全体を描画しているが、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターン2bのエッジのみを描画し、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置を用いてパターン2bの残りの部分を描画してもよい。
また、描画するパターンのエッジが、最も多い斜線で構成されている場合に限らず、それに近い角度の斜線で構成されている場合も、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いてパターンのエッジを描画すると、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いる場合に比べて、パターンのエッジを滑らかに描画することができる。
図12〜図14は、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度と大きく異なる角度の斜線で構成されたエッジを含むパターン2cの例である。本実施の形態では、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20及び図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20の両方を用いて、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度と大きく異なる角度の斜線で構成されたエッジを含むパターン2cを描画する。図12の光ビーム照射領域26aは、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20を用いて描画する部分を示している。また、図13の光ビーム照射領域26aは、図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20を用いて描画する部分を示している。そして、図14は、両者を重ね合わせて描画したパターンを示している。パターンのエッジを構成する斜線の角度が、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度と大きく異なるときは、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20及び図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20の両方を用いてパターンのエッジを描画すると、図14に示す様に、互いに異なった傾きの光ビーム照射領域26aが重なり合って、一方の光ビーム照射装置20だけを用いるときよりもパターンのエッジが滑らかに描画される。
なお、図12〜図14に示した例では、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20及び図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20の両方を用いてパターン2c全体を描画しているが、図5の図面左側に配置された光ビーム照射装置20及び図5の図面右側に配置された光ビーム照射装置20の両方を用いてパターン2cのエッジのみを描画し、一方の光ビーム照射装置を用いてパターン2cの残りの部分を描画してもよい。
図15〜図18は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図15〜図18は、走査方向に2つ設けられた光ビーム照射装置20を1組としたとき、8組の光ビーム照射装置20を用い、基板1のX方向の走査を4回行って、基板1全体を走査する例を示している。図15〜図18においては、各光ビーム照射装置20のヘッド部20aが破線で示されている。各光ビーム照射装置20のヘッド部20aから照射された光ビームは、Y方向にバンド幅Wを有し、Xステージ5のX方向への移動によって、基板1を矢印で示す方向へ走査する。
図15は、1回目の走査を示し、X方向への1回目の走査により、図15に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。1回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図16は、2回目の走査を示し、X方向への2回目の走査により、図16に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。2回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図17は、3回目の走査を示し、X方向への3回目の走査により、図17に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。3回目の走査が終了すると、Yステージ7のY方向への移動により、基板1がY方向へバンド幅Wと同じ距離だけ移動される。図18は、4回目の走査を示し、X方向への4回目の走査により、図18に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基板1全体の走査が終了する。
複数組の光ビーム照射装置20からの複数組の光ビームにより基板1の走査を並行して行うことにより、基板1全体の走査に掛かる時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
なお、図15〜図18では、基板1のX方向の走査を4回行って、基板1全体を走査する例を示したが、走査の回数はこれに限らず、基板1のX方向の走査を3回以下又は5回以上行って、基板1全体を走査してもよい。
以上説明した実施の形態によれば、光ビーム照射装置20を、光ビームによる基板1の走査方向に複数設け、走査方向の各光ビーム照射装置20のDMD25を、走査方向に対して互いに異なる角度に傾けて配置し、基板1に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置20の内の1つ又は2つ以上を用いて、パターンのエッジを描画することにより、パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させることができる。
さらに、各光ビーム照射装置20を搭載して回転する複数のθステージ18を設け、各θステージ18により各光ビーム照射装置20を回転させることにより、各光ビーム照射装置20のDMD25を走査方向に対して所望の角度に傾けることができる。
さらに、走査方向の複数の光ビーム照射装置20の内の1つのDMD25を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置し、走査方向の複数の光ビーム照射装置20の内の他の1つのDMD25を、基板1に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置することにより、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジ、並びに最も多い斜線で構成されたエッジを滑らかに描画することができる。
本発明の露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うことにより、パターンのエッジを滑らかに描画して、描画品質を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。
例えば、図19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、露光装置を用いて、フォトレジスト膜にパターンを形成する。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20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、染色法や顔料分散法等により、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19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20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方法を適用することができる。
1 基板
2a,2b,2c パターン
3 ベース
4 Xガイド
5 Xステージ
6,16 Yガイド
7,17 Yステージ
8,18 θステージ
10 チャック
11 ゲート
11a 開口
20 光ビーム照射装置
20a ヘッド部
21 レーザー光源ユニット
22 光ファイバー
23 レンズ
24 ミラー
25 DMD(Digital Micromirror Device)
25a ミラー部
26 投影レンズ
26a 光ビーム照射領域
27 DMD駆動回路
31,33 リニアスケール
32,34 エンコーダ
40 レーザー測長系制御装置
41 レーザー光源
42,44 レーザー干渉計
43,45 バーミラー
60 ステージ駆動回路
70 主制御装置
71 描画制御部
72,76 メモリ
73 バンド幅設定部
74 中心点座標決定部
75 座標決定部
77 描画データ作成部

Claims (8)

  1. フォトレジストが塗布された基板を支持するチャックと、
    複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を含むヘッド部を有する光ビーム照射装置と、
    前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
    前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動し、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置であって、
    前記光ビーム照射装置を、光ビームによる基板の走査方向に複数備え、
    走査方向の各光ビーム照射装置の空間的光変調器は、走査方向に対して互いに異なる角度に傾いて配置され、
    基板に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つ又は2つ以上が、パターンのエッジの描画に用いられることを特徴とする露光装置。
  2. 各光ビーム照射装置を搭載して回転し、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して傾ける複数のステージを備えたことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  3. 走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器は、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾いて配置され、
    走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器は、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾いて配置されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の露光装置。
  4. フォトレジストが塗布された基板をチャックで支持し、
    チャックと、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を含むヘッド部を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
    光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光方法であって、
    光ビーム照射装置を、光ビームによる基板の走査方向に複数設け、
    走査方向の各光ビーム照射装置の空間的光変調器を、走査方向に対して互いに異なる角度に傾けて配置し、
    基板に描画するパターンのエッジを構成する線の角度に応じて、走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つ又は2つ以上を用いて、パターンのエッジを描画することを特徴とする露光方法。
  5. 各光ビーム照射装置を搭載して回転する複数のステージを設け、
    各ステージにより各光ビーム照射装置を回転させて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器を走査方向に対して傾けることを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
  6. 走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の1つの空間的光変調器を、走査方向に対してミラーの1ピッチ分だけ傾けて配置し、
    走査方向の複数の光ビーム照射装置の内の他の1つの空間的光変調器を、基板に描画するパターンのエッジを構成する斜線の中で最も多い斜線の角度に傾けて配置することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の露光方法。
  7. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項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。
  8. 請求項4乃至請求項6のいずれか一項に記載の露光方法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。
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