JP2011237596A - 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

Abstract

【課題】複数の半導体発光素子から発生した露光光により基板を露光する際、半導体発光素子の寿命を延ばし、また消費電力を抑えながら、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行う。
【解決手段】基板の露光が行われないとき、光源制御装置５０は、光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子８２を消灯させる。基板の露光が行われる間、光源制御装置５０は、光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子８２を点灯させる。そして、光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を検出し、光源制御装置５０は、検出された光量の変化を補う様に、光源８０の複数の半導体発光素子８２へ供給する駆動電流を増減させる。
【選択図】図４

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、基板を支持するチャックと露光光の照射装置とを相対的に移動し、照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光装置、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、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。

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２、特許文献３、及び特許文献４に記載のものがある。

特開２００６−３３２０７７号公報 特開２００３−３３２２２１号公報 特開２００５−３５３９２７号公報 特開２００７−２１９０１１号公報

水銀ランプ等の高圧ガスをバルブ内に封入したランプは、点灯を開始してから照度が安定するまでに数時間を要する。そのため、従来のプロキシミティ露光装置では、装置の稼動中にランプを常に点灯し、基板の搬入及び搬出、基板の移動等のために基板の露光が行われないとき、露光光をシャッターで遮断していた。従って、ランプの寿命が早く尽き、また無駄な消費電力が掛かるという問題があった。

これに対し、露光光を発生する光源に複数の半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子は、点灯を開始すると直ちに所望の光量が得られるので、基板の搬入及び搬出、基板の移動等のために基板の露光が行われないときは、消灯することにより、半導体発光素子の寿命を延ばし、また消費電力を抑えることが可能となる。しかしながら、半導体発光素子は、温度変化に伴って光量が変化し、点灯を開始してから時間が過ぎるに従って温度が上昇すると、点灯開始時よりも光量が減少する。そのため、複数の半導体発光素子から発生した露光光により基板を露光する際、半導体発光素子の点灯／消灯を繰り返すと、露光光の強度が一定にならず、パターンの露光が均一に行われないという問題がある。

本発明の課題は、複数の半導体発光素子から発生した露光光により基板を露光する際、半導体発光素子の寿命を延ばし、また消費電力を抑えながら、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行うことである。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、基板を支持するチャックと、複数の半導体発光素子を有する光源と、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置と、チャックと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照射装置とを相対的に移動し、照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光装置であって、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給する制御手段と、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出する検出手段とを備え、制御手段が、基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、検出手段により検出した光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させるものである。

また、本発明の露光方法は、基板をチャックで支持し、複数の半導体発光素子を有する光源から露光光を発生し、チャックと、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置とを、相対的に移動し、照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光方法であって、基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出し、検出した光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させるものである。

基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させるので、基板の露光が行われないときも半導体発光素子を点灯させる場合に比べて、半導体発光素子の寿命が延び、また消費電力が抑えられる。そして、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出し、検出した光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させるので、半導体発光素子の点灯／消灯を繰り返しても、露光光の強度の変化が抑制され、パターンの露光が均一に行われる。

さらに、本発明の露光装置は、検出手段が、照度センサーを含み、照度センサーにより光源から発生した露光光の照度を検出して、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出するものである。また、本発明の露光方法は、光源から発生した露光光の照度を照度センサーで検出して、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出するものである。照度センサーを用いて、半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化が容易に検出される。

あるいは、本発明の露光装置は、基板を支持するチャックと、複数の半導体発光素子を有する光源と、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置と、チャックと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照射装置とを相対的に移動し、照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光装置であって、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給する制御手段と、光源の複数の半導体発光素子の温度を検出する温度センサーを有し、温度センサーにより検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を求める検出手段とを備え、制御手段が、基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、検出手段により求めた光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させるものである。

また、本発明の露光方法は、基板をチャックで支持し、複数の半導体発光素子を有する光源から露光光を発生し、チャックと、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置とを、相対的に移動し、照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光方法であって、基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度を検出し、検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を求め、求めた光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させるものである。検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化が容易に求められる。

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、露光光の強度の変化が抑制され、パターンの露光が均一に行われるので、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、基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させることにより、半導体発光素子の寿命を延ばし、また消費電力を抑えることができる。そして、基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出又は求め、光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させることにより、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行うことができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光源から発生した露光光の照度を照度センサーで検出して、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出することにより、照度センサーを用いて、半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を容易に検出することができる。

あるいは、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光源の複数の半導体発光素子の温度を検出し、検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を求めることにより、検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を容易に求めることができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行うことができるので、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。 本発明の一実施の形態による露光装置のレーザー光源の概略構成を示す図である。 光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。 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。 半導体発光素子の駆動電流と光量との関係の一例を示す図である。 駆動電流を一定にした場合の半導体発光素子の温度及び光量の一例を示す図である。 半導体発光素子の光量の温度変化特性の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態による露光方法における半導体発光素子の駆動電流、温度及び光量の一例を示す図である。 本発明の他の実施の形態による露光装置のレーザー光源の概略構成を示す図である。 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。本実施の形態は、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の例を示している。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、Ｙステージ７、θステージ８、チャック１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、レーザー光源ユニット２１、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、光源制御装置５０、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、レーザー光源ユニット２１、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、光源制御装置５０、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。なお、本実施の形態は、８つの光ビーム照射装置２０を用いた露光装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は１つ又は２つ以上の光ビーム照射装置を用いた露光装置に適用される。

図１において、レーザー光源ユニット２１は、各光ビーム照射装置２０へ光ビームを供給する複数のレーザー光源を含んで構成されている。図４は、本発明の一実施の形態による露光装置のレーザー光源の概略構成を示す図である。レーザー光源８０は、ベース基板８１、半導体発光素子８２、レンズ８３、冷却部材８４、及び冷却水管８５を含んで構成されている。ベース基板８１の表面には、複数の半導体発光素子８２が搭載されている。各半導体発光素子８２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等から成り、露光光を形成する紫外光の光ビームを発生する。ベース基板８１は、光源制御装置５０の制御により、各半導体発光素子８２を駆動する。光源制御装置５０は、主制御装置７０の指示により、各半導体発光素子８２を駆動する駆動電流を、ベース基板８１へ供給する。

各半導体発光素子８２に対応して、レンズ８３が設けられており、各レンズ８３は、各半導体発光素子８２から発生した光ビームを集光して、光ファイバー２２内へ導入する。ベース基板８１の裏面には、冷却部材８４が取り付けられている。冷却部材８４は、内部に冷却水が流れる冷却水通路を有し、冷却水管８５から供給される冷却水により、各半導体発光素子８２を冷却する。なお、冷却部材８４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５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の各レーザー光源８０で生成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６は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図６においては、図１に示したゲート１１、光ビーム照射装置２０、レーザー光源ユニット２１、及び光源制御装置５０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、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、チャック１０のＹ方向の位置を検出する。

図５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７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、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、及び座標決定部７５を含んで構成されている。メモリ７２は、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、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶している。

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７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。図４において、光源制御装置５０は、基板１の搬入及び搬出を行う際、光ビームによる基板１の走査を行う際に基板１が光ビーム照射装置２０の下を通過する前及び通過した後、あるいは基板１の走査領域を変更する際等の様に、基板１の露光が行われないとき、主制御装置７０の指示により、各半導体発光素子８２の駆動電流をベース基板８１へ供給しないで、各半導体発光素子８２を消灯させる。基板１の露光が行われないとき、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子８２を消灯させるので、基板１の露光が行われないときも半導体発光素子８２を点灯させる場合に比べて、半導体発光素子８２の寿命が延び、また消費電力が抑えられる。

そして、光源制御装置５０は、基板１の露光が行われる間、主制御装置７０の指示により、各半導体発光素子８２の駆動電流をベース基板８１へ供給して、各半導体発光素子８２を点灯させる。図８は、半導体発光素子の駆動電流と光量との関係の一例を示す図である。図８の縦軸は、駆動電流が５００ｍＡであるときの半導体発光素子８２の光量を１とした相対光量を示している。図８に示す様に、半導体発光素子８２の光量は、駆動電流に応じてほぼ直線的に増加する。

図９は、駆動電流を一定にした場合の半導体発光素子の温度及び光量の一例を示す図である。図９は、光ビームによる基板１の走査を行う際、基板１が光ビーム照射装置２０の下を通過する５秒の間だけ、各半導体発光素子８２へ駆動電流を供給する例を示している。この例では、図９（ａ）に示す様に、駆動電流の大きさを５００ｍＡと一定にした場合、図９（ｂ）に示す様に、点灯開始時は２３℃であった半導体発光素子８２の温度が、点灯を開始してから５秒後には４３℃に上昇している。

図１０は、半導体発光素子の光量の温度変化特性の一例を示す図である。図１０の縦軸は、温度が２３℃であるときの半導体発光素子８２の光量を１とした相対光量を、対数関数で示している。図１０に示す様に、半導体発光素子８２の光量の対数は、半導体発光素子８２の温度に応じてほぼ直線的に減少する。従って、図９の例では、図９（ｃ）に示す様に、温度が２３℃のときに１であった半導体発光素子８２の相対光量が、温度が４３℃のときには０．９２に減少している。

この様に、半導体発光素子８２は、温度変化に伴って光量が変化し、点灯を開始してから時間が過ぎるに従って温度が上昇すると、点灯開始時よりも光量が減少する。そのため、複数の半導体発光素子８２から発生した露光光により基板１を露光する際、半導体発光素子８２の点灯／消灯を繰り返すと、露光光の強度が一定にならず、パターンの露光が均一に行われない。

本実施の形態では、基板１の露光が行われる間、レーザー光源８０の各半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を検出し、検出した光量の変化を補う様に、レーザー光源８０の各半導体発光素子８２へ供給する駆動電流を増減させる。図５において、ＤＭＤ２５へ光ビームを照射するミラー２４の裏側近傍には、照度センサー５１が配置されている。ミラー２４には、光ビーム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５１は、ミラー２４の開口を通過した光ビームを受光して、露光光の照度を検出する。この照度センサー５１の検出結果は、レーザー光源ユニット２１のレーザー光源８０の各半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を示している。照度センサー５１を用いて、半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化が容易に検出される。

照度センサー５１の検出結果は、光源制御装置５０へ入力される。光源制御装置５０は、照度センサー５１の検出結果に基づき、各半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を補う様に、ベース基板８１へ供給する各半導体発光素子８２の駆動電流を増減させる。図１１は、本発明の一実施の形態による露光方法における半導体発光素子の駆動電流、温度及び光量の一例を示す図である。図１１は、図９と同様に、光ビームによる基板１の走査を行う際、基板１が光ビーム照射装置２０の下を通過する５秒の間だけ、各半導体発光素子８２へ駆動電流を供給する例を示している。

この例では、図１１（ａ）に示す様に、点灯開始時に５００ｍＡである駆動電流が、点灯開始から５秒後に５２０ｍＡとなる様に、駆動電流を連続的に増加させる。半導体発光素子８２の温度は、図１１（ａ）に示す様に、点灯開始時の２３℃から、５秒後に４３＋α℃に上昇する。そして、半導体発光素子８２の光量は、図１１（ｃ）に示す様に、点灯中、常に一定の１となる。

基板１の露光が行われる間、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子８２を点灯させ、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を検出し、検出した光量の変化を補う様に、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ供給する駆動電流を増減させるので、半導体発光素子８２の点灯／消灯を繰り返しても、露光光の強度の変化が抑制され、パターンの露光が均一に行われる。

図１２は、本発明の他の実施の形態による露光装置のレーザー光源の概略構成を示す図である。本実施の形態は、レーザー光源８０から発生した露光光の照度を照度センサーで検出する代わりに、半導体発光素子８２の温度を温度センサーで検出して、半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を求めるものである。レーザー光源８０は、ベース基板８１、半導体発光素子８２、レンズ８３、冷却部材８４、冷却水管８５、温度センサー５２、及び光量変化検出部５３を含んで構成されている。ベース基板８１、半導体発光素子８２、レンズ８３、冷却部材８４、及び冷却水管８５の構成及び動作は、図４に示したレーザー光源８０のものと同様である。

ベース基板８１の表面には、温度センサー５２が搭載されている。温度センサー５２は、ベース基板８１を介して、半導体発光素子８２の温度を検出する。温度センサー５２の検出結果は、光量変化検出部５３へ入力される。光量変化検出部５３は、予め測定した半導体発光素子８２の光量の温度変化特性（例えば、図１０に示した温度変化特性）を記憶しており、温度センサー５２により検出した半導体発光素子８２の温度と、予め測定した半導体発光素子８２の光量の温度変化特性とから、各半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を求める。温度センサーにより検出した半導体発光素子８２の温度と、予め測定した半導体発光素子８２の光量の温度変化特性とから、半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化が容易に求められる。

図１３〜図１６は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１３〜図１６は、８つの光ビーム照射装置２０からの８本の光ビームにより、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１３〜図１６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１３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１３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１４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１４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１５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１５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１６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１６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。

複数の光ビーム照射装置２０からの複数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。そして、各光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの強度を均一にして、描画品質を安定させることができる。

なお、図１３〜図１６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、基板１の露光が行われないとき、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子８２を消灯させることにより、半導体発光素子８２の寿命を延ばし、また消費電力を抑えることができる。そして、基板１の露光が行われる間、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子８２を点灯させ、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を検出又は求め、光量の変化を補う様に、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２へ供給する駆動電流を増減させることにより、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行うことができる。

さらに、レーザー光源８０から発生した露光光の照度を照度センサー５１で検出して、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を検出することにより、照度センサー５１を用いて、半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を容易に検出することができる。

あるいは、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度を温度センサー５２で検出して、検出した半導体発光素子８２の温度と、予め測定した半導体発光素子８２の光量の温度変化特性とから、レーザー光源８０の複数の半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を求めることにより、温度センサー５２により検出した半導体発光素子８２の温度と、予め測定した半導体発光素子８２の光量の温度変化特性とから、半導体発光素子８２の温度変化に伴う光量の変化を容易に求めることができる。

なお、本発明は、光ビームにより基板にパターンを直接描画する露光装置に限らず、半導体発光素子の温度が点灯／消灯の繰り返しによって露光領域毎に変化する露光装置、例えば、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。

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、露光光の強度の変化を抑制して、パターンの露光を均一に行うことができるので、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１７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１８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１７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１８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
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
１０ チャック
１１ ゲート
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）
２６ 投影レンズ
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
５０ 光源制御装置
５１ 照度センサー
５２ 温度センサー
５３ 光量変化検出部
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置
７１ 描画制御部
７２ 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
８０ レーザー光源
８１ ベース基板
８２ 半導体発光素子
８３ レンズ
８４ 冷却部材
８５ 冷却水管

Claims (10)

1. 基板を支持するチャックと、
   複数の半導体発光素子を有する光源と、
   前記光源から発生した露光光を前記チャックに支持された基板へ照射する照射装置と、
   前記チャックと前記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照射装置とを相対的に移動し、前記照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光装置であって、
   前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給する制御手段と、
   前記光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出する検出手段とを備え、
   前記制御手段は、基板の露光が行われないとき、前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、前記検出手段により検出した光量の変化を補う様に、前記光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させることを特徴とする露光装置。
2. 前記検出手段は、照度センサーを含み、該照度センサーにより前記光源から発生した露光光の照度を検出して、前記光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 基板を支持するチャックと、
   複数の半導体発光素子を有する光源と、
   前記光源から発生した露光光を前記チャックに支持された基板へ照射する照射装置と、
   前記チャックと前記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照射装置とを相対的に移動し、前記照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光装置であって、
   前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給する制御手段と、
   前記光源の複数の半導体発光素子の温度を検出する温度センサーを有し、該温度センサーにより検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、前記光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を求める検出手段とを備え、
   前記制御手段は、基板の露光が行われないとき、前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、基板の露光が行われる間、前記光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、前記検出手段により求めた光量の変化を補う様に、前記光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させることを特徴とする露光装置。
4. 基板をチャックで支持し、
   複数の半導体発光素子を有する光源から露光光を発生し、
   チャックと、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置とを、相対的に移動し、
   照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光方法であって、
   基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、
   基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出し、検出した光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させることを特徴とする露光方法。
5. 光源から発生した露光光の照度を照度センサーで検出して、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を検出することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 基板をチャックで支持し、
   複数の半導体発光素子を有する光源から露光光を発生し、
   チャックと、光源から発生した露光光をチャックに支持された基板へ照射する照射装置とを、相対的に移動し、
   照射装置から照射された露光光により基板を露光する露光方法であって、
   基板の露光が行われないとき、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給しないで、各半導体発光素子を消灯させ、
   基板の露光が行われる間、光源の複数の半導体発光素子へ駆動電流を供給して、各半導体発光素子を点灯させ、光源の複数の半導体発光素子の温度を検出し、検出した半導体発光素子の温度と、予め測定した半導体発光素子の光量の温度変化特性とから、光源の複数の半導体発光素子の温度変化に伴う光量の変化を求め、求めた光量の変化を補う様に、光源の複数の半導体発光素子へ供給する駆動電流を増減させることを特徴とする露光方法。
7. 請求項１又は請求項２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。
9. 請求項４又は請求項５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。
10. 請求項６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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