JP2012038759A - 露光装置及び露光方法並びに表示用パネル基板製造装置及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、各光ビーム照射領域の各ミラーの描画中心点位置をデジタル値に変換する際に、周期的な偏りが生じないよう分散させて、均一に近い露光量で基板全面に亘って描画することができる露光装置または露光方法或いは前記露光装置または露光方法を適用し、高画質な表示用パネルを製造できる表示用パネル製造装置または表示用パネル製造方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、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により描画データに基づいてフォトレジストが塗布された基板に光ビームを照射して描画する光ビーム照射装置と前記基板とを相対的に走査し、前記走査の位置をデジタル的に検出して行う際に、前記基板に描画する一定の描画領域内の露光量が均一に近づくように前記一定の描画領域内の前記各ミラーの描画中心点位置を分散させることを特徴とする。
【選択図】図１４

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及び露光方法並びにそれらを用いた表示用パネル基板製造装置または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行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及び露光方法並びにそれらを用いた表示用パネル基板製造装置または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、さまざまな種類の表示用パネル基板に対応することができる。このような露光装置として、例えば、特許文献１がある。

特開２００３−３３２２２１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ことにより、基板へ照射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、基板へ反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程度の間隙が設けられている。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間隙と基板とが相対的に平行に移動し、この間隙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装置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。
特許文献１に記載の方法によれば、基板上の或る大きさの正方形領域内における各光ビーム照射領域の中心点の分布は、理想的には図１１の様になる。

しかし、実際の装置においては、基板の移動を行うステージのエンコーダの分解能によって各光ビーム照射領域の各ミラーによる描画中心点位置がデジタル値となるため、図１１に示す様な理想的な分布ではなく、図１２に示すような描画中心点位置に周期的な偏りが生じた分布となってしまい、露光結果に影響を及ぼしかねないことがわかってきた。

本発明の第１の目的は、各光ビーム照射領域の各ミラーの描画中心点位置をデジタル値に変換する際に、周期的な偏りが生じないよう分散させて、均一に近い露光量で基板全面に亘って描画することができる露光装置または露光方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、第１の目的を達成できる露光装置または露光方法を適用し、高画質な表示用パネルを製造できる表示用パネル製造装置または表示用パネル製造方法を提供することである。

本発明は、上記第１の目的を達成するために、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により描画データに基づいてフォトレジストが塗布された基板に光ビームを照射して描画する光ビーム照射装置と前記基板とを相対的に走査し、前記走査の位置をデジタル的に検出して行う際に、前記基板に描画する一定の描画領域内の露光量が均一に近づくように一定の描画領域内の前記各ミラーの描画中心点位置を分散させることを第１の特徴とする。

また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記各ミラーは前記走査方向に配列されたミラーであることを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記分散は前記走査方向に配列されたミラーによる分散パターンを前記走査方向と垂直な方向に位相をずらして分散させて行うことを第３の特徴とする。

また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記分散は、前記検出によって生じる前記一定の描画領域内の偏った位置ズレを分散させて行うことを第４の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するために、第１乃至第４のいずれかの特徴を有する露光装置または露光方法によって表示用パネル基板の製造を行うことを第５の特徴とする。

本発明によれば、各光ビーム照射領域の各ミラーの描画中心点位置をデジタル値に変換する際に、周期的な偏りが生じないよう分散させて、均一に近い露光量で基板全面に亘って描画することができる露光装置または露光方法を提供できる。
また、本発明によれば、上記した露光装置または露光方法を適用し、高画質な表示用パネルを製造できる表示用パネル製造装置または表示用パネル製造方法を提供できる。

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。 光ビーム照射領域の各ミラー描画中心点の理想的な分布の一例を示す図である。 ステージのエンコーダによってデジタル値に変換されたときの光ビーム照射領域の各ミラー描画中心点位置の分布の一例を示す図である。 あるミラーの描画中心位置を基準として、デジタル値のエンコーダ出力ＥＯで規定されるミラーの実描画中心点位置Ｐｒ、当該ミラーの理想的な描画中心点位置Ｐｉ、及び両者の差の絶対値で規定される誤差Ｅｒｒ(＝│Ｐｒ−Ｐｉ)、各描画位置と描画間隔Ｐdを示した表である。 本発明の一実施形態である処理フローを示す図である。 図１３に示した条件で図１４の処理フローに基づき走査方向１ラインの各描画位置の描画間隔、積算誤差等を示した表である 本発明の一実施形態を用いて、光ビーム照射領域の各ミラー描画中心点位置を均一に近く分布させた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１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２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１の主制御装置７０は、図５の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。

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は、図５の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において、図５の各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５は、走査方向に対して角度θ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５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。

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において、図５の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間隔分だけ傾けて配置する。

図１０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。

本実施形態では、図５の光ビーム照射装置２０を用いて、パターン２ａを描画する。図５の光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５を、走査方向に対してミラーの間隔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。なお、本実施の形態において図１０のＤＭＤ２５の各ミラーに対応する各光ビーム照射領域２６ａは互いに隣り合っているが、異なる実施の形態として各光ビーム照射領域２６ａは互いに重なり合っていてもよい。

図１１は、或る大きさの正方形領域内におけるＤＭＤ２５の各ミラーに対応する各光ビーム照射領域２６ａの中心点の理想的な分布の一例を示す図である。基板１に描画(露光)されるパターンを高画質に描画(露光)するためには、ＤＭＤ２５の各ミラーに対応する各光ビーム照射領域２６ａの描画中心点位置を図１１に示すように均一に分布させなければならない。

しかしながら、課題で説明したように、各光ビーム照射領域の描画中心点位置はステージのエンコーダの分解能によって規定されるデジタル値となるため、図１１に示す様な理想的な分布ではなく、図１２に示すような描画中心点位置に周期的な偏りが生じた分布となってしまい、描画(露光)結果に影響を及ぼしかねないことが解った。

例えば、Ｘステージ５のエンコーダ３２の分解能Ｒｓｌが０．５μｍ、ミラーピッチＰｐ(各ミラーの中心点位置間の距離＝ミラー照射領域＋ミラー間の隙間)が１１．６μｍの場合を説明する。
図１３は、前記条件におけるあるミラーの描画中心位置を基準として、デジタル値のエンコーダ出力ＥＯで規定されるミラーの実描画中心点位置Ｐｒ、当該ミラーの理想的な描画中心点位置Ｐｉ、及び両者の差の絶対値で規定される誤差Ｅｒｒ(＝│Ｐｒ−Ｐｉ)、各描画(露光)位置の描画間隔Ｐdを示した表である。描画はミラーピッチＰｐの倍数に最も近いエンコーダ出力ＥＯ毎に行なわれる。従って、本例では描画（露光）は当初１１．５μｍの倍数の位置で行なわれ、ミラーの露光中心点位置と理想的な当該ミラーの中心点位置Ｐｉの差がって積算されていく。しかし、描画（露光）位置数５番目では、積算誤差がエンコ−ダ分解能のＥｒｒにあたる０．５μｍとなるので、露光中心点位置を１２．０μｍ進めて積算誤差をリセットする。このＮｏ.１からＮｏ．５の描画（露光）が繰り返して行なわれる。この結果、前ミラーの描画中心点位置との距離である描画間隔Ｐｄは最初の４描画（露光）が１１．５μｍとなり、５番目の描画がさらに０．５μｍ離れた１２．０μｍの位置に描画（露光）される。このような描画が基板の走査方向に対して垂直方向に配列したミラーに対して同期して行なわれる。
この結果、図１２に示すように、５描画毎の周期的な偏りが生じた分布となってしまう。

従って、本発明では複数個のミラーで構成される一定の描画領域、例えば図１０に示す描画パターン２ａ内、或いは、図１２で示す全ミラーで構成される正方形領域内に対して均一的な描画（露光）が得られるように、即ち前述した周期的な偏りが生じないように前記蓄積誤差を分散して描画(露光)する。分散させる方向としては、走査方向または走査方向に対して垂直な方向あるいは両方向が考えられる。その一例として、走査方向に分散させる場合を示す。

図１４はその一実施形態の処理フローを示す図であり、図１５は図１３に示した条件で
図１４の処理フローに基づき走査方向１ラインの各描画位置の描画間隔、積算誤差等を示した表である。図１４において、パラメータＣ、Ｉｍａｘ、Ｉｍｉｎを変えることによって、走査方向の分散の仕方を変えることができる。本実施形態では、Ｃ＝０．１、Ｉｍｉｎ＝−１、Ｉｍａｘ＝１とする。

まず、ステージエンコーダの分解能Ｒｓｌ(０．５μｍ)を得る（ステップ１)。次に、描画間隔Ｐ(１２．６μｍ)を得、その分解能の基づくデジタル値Ｐｄ（１２．５μｍ）を得る(ステップ２)。
次に描画間隔誤差Ｅｒｒ(以下、単に誤差という)を式（１)に基づき計算し、積算誤差ΣＥｒｒを零にリセットする(ステップ３)。本例の場合は誤差Ｅｒｒは０．１μｍとなる。実際は、処理装置のデジタル化により端数が出てくるので複雑な数字となる。
Ｅｒｒ＝│Ｐ−ｉｎｔ((Ｐ＋Ｒｓｌ／２）/Ｒｓｌ）×Ｒｓｌ│ （１）
次に、誤差Ｅｒｒの符号Ｓを式（２）により求める(ステップ４）。本例では符号Ｓは＋１となる。
Ｓ＝（Ｐ−ｉｎｔ((Ｐ＋Ｒｓｌ／２）/Ｒｓｌ）×Ｒｓｌ)/Ｅｒｒ （２）
次に、Ｉ＝Ｉｍｉｎ(＝−１)とおき（ステップ５）、描画間隔毎に図１３に示す描画中心点位置Ｐｒ及び式(３)により一定の描画領域、例えば図１２に示す複数のミラーで構成される正方形領域内）に対して均一的な描画が得られるように計算する(ステップ６)。積算誤差は誤差が０．１だから０．１ずつ増えて行く。
ΣＥｒｒ＝ΣＥｒｒ＋Ｅｒｒ (３)
次に分散指標Ｄを式(４)で計算し、積算誤差ΣＥｒｒと比較する(ステップ７)。
Ｄ＝Ｒｓｌ−Ｉ×Ｃ (４)
分散指標Ｄは、定数パラメータＣに対して可変パラメータＩが変化することによって変動し、積算誤差ΣＥｒｒ以上になる一致する描画位置数が変化する。図１５では、Ｉ＝−１のときが６位置、Ｉ＝０のときが４位置、Ｉ＝１のとき４位置となる。この走査方向の描画位置の変動が周期的な偏りを緩和する。その結果、一定の描画領域に対してより均一的な描画（露光）が得られる。

ステップ６において、分散指標Ｄが積算誤差ΣＥｒｒ以上となったとき、分解能Ｒｓｌ分の誤差が発生したとし、式(５)に示すように描画位置の描画間隔Ｐｄに分解能Ｒｓｌを加えて（式(５)）に位置ズレをリセットする（ステップ８）。
Ｐｄ＝Ｐｄ＋Ｓ×Ｒｓｌ (５)
また、描画位置に変更した分だけ、積算誤差ΣＥｒｒを式(６)のように補正する(ステップ９)。
ΣＥｒｒ＝ΣＥｒｒ＋Ｓ×Ｒｓｌ (６)
そしてＩに１を加え（ステップ１０）、ステップ１１へ行く。

一方、分散指標Ｄが積算誤差ΣＥｒｒより小さいときは、まだ描画間隔の補正は早いと判断しステップ１１に行く。ステップ１１では更なる描画中心点位置の算出が必要かを判断し、必要でないならば終了する。必要であるならば変動パラメータＩは変動幅を上限になったかを判断し、上限であればステップ５に行き、下限の値にリセットし、上限でないならばステップ６に行きステップ６からの処理を繰り返す。
このような処理をすることによって図１５が得られる。図１５ではある走査方向の１ラインの一部のデータを示したものである。

図１４では、各ラインに対して同じ処理をしているので各ラインの同じ描画位置に同じデータが出てくる。このような状態でもある一定の描画領域から見れば十分に均一された描画（露光）が得られる。
さらに、図１６では隣接ラインに図１５に計算する描画位置をずらすことによって更に一定の描画領域の平均化を図っている。

本実施形態に、各光ビーム照射領域(描画領域)の各ミラーの描画中心点位置をデジタル値に変換する際に、周期的な偏りが生じないよう分散させて、均一に近い露光量で基板全面に亘って描画することができる。これにより、高画質な表示用パネルを製造することが可能となる。

図１７〜図２０は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１７〜図２０は、８つ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１７〜図２０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１７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１７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１８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１８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１９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１９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２０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２０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。
なお、図１７〜図２０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、光ビーム照射領域２６ａの中心点を、基板１の一定の描画領域内に周期的な偏りを生じることなく分布させることができ、描画品質を向上することができる。

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、パターン前面に渡って均一に近い露光量で描画して、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２１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２２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２１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２２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 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
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）
（空間的光変調器)
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 (12)

1. 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により描画データに基づいてフォトレジストが塗布された基板に光ビームを照射して描画する光ビーム照射装置と、前記基板と前記光ビーム照射装置とを相対的に走査する走査手段と、前記走査手段の位置をデジタル的に検出する検出手段とを有する露光装置において、
   前記基板に描画する一定の描画領域内の露光量が均一に近づくように前記一定の描画領域内の前記各ミラーの描画中心点位置を分散させる分散手段を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記各ミラーは前記走査方向に配列されたミラーであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記分散手段は前記走査方向に配列されたミラーによる分散パターンを前記走査方向と垂直な方向に位相をずらして分散させる手段であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記分散手段は、前記検出手段によって生じる前記一定の描画領域内の偏った位置ズレを分散させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記光ビーム照射装置を搭載して回転し、前記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ステージを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記光ビーム照射装置の空間的光変調器は、走査方向に対してミラーの間隔分だけ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５に記載の露光装置。
7. 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により描画データに基づいてフォトレジストが塗布された基板に光ビームを照射して描画する光ビーム照射装置と前記基板とを相対的に走査し、前記走査の位置をデジタル的に検出して行う露光方法において、
   前記基板に描画する一定の描画領域内の露光量が均一に近づくように前記一定の描画領域内の前記各ミラーの描画中心点位置を分散させることを特徴とする露光方法。
8. 前記各ミラーは前記走査方向に配列されたミラーであることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
9. 前記分散は前記走走査方向に配列されたミラーによる分散パターンを前記走査方向と垂直な方向に位相をずらして分散させて行うことを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 前記分散は、前記検出によって生じる前記一定の描画領域の偏った位置ズレを分散させて行うことを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
11. 請求項１乃至請求項６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製造装置。
12. 請求項７乃至請求項１０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。

Images