JP2012123128A - 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】複数の光ビーム照射装置からの複数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際、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、描画品質を向上させる。
【解決手段】チャックと、光ビームを供給する照明光学系２０ｃ、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器２５、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２７、及び空間的光変調器２５により変調された光ビームを照射する照射光学系２０ｂを有する複数の光ビーム照射装置２０とを、相対的に移動し、複数の光ビーム照射装置からの複数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。各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節する。
【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、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、特に複数の光ビーム照射装置を用い、複数の光ビームにより基板の走査を行う露光装置、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２０１０−４４３１８号公報 特開２０１０−６０９９０号公報 特開２０１０−１０２０８４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）等の空間的光変調器が用いられる。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、駆動回路が描画データに基づいて各ミラーの角度を変更することにより、照明光学系から供給された光ビームを変調する。空間的光変調器により変調された光ビームは、光ビーム照射装置の投影レンズを含む照射光学系から基板へ照射される。
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は、露光領域が広いため、１つの光ビーム照射装置を用い、一本の光ビームにより基板全体を走査すると、基板全体の走査に時間が掛かり、タクトタイムが長くなる。タクトタイムを短縮するためには、複数の光ビーム照射装置を用い、複数の光ビームにより基板の走査を並行して行う必要がある。
ＤＭＤのミラーの動作角度には、ＤＭＤ毎に公差によるばらつきがある。ＤＭＤのミラーの動作角度が異なると、ＤＭＤのミラーで反射されて投影レンズ等の照射光学系を透過する光ビームの光路がずれ、光ビームの回折光の強度分布が変化する。複数の光ビーム照射装置を用い、複数の光ビームにより基板の走査を行う場合、各光ビーム照射装置から基板へ照射される光ビームの回折光の強度分布にばらつきがあると、解像性能のばらつきとなり、パターンの描画が均一に行われず、描画品質が低下するという問題がある。
本発明の課題は、複数の光ビーム照射装置からの複数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際、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、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、光ビームを供給する照明光学系、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、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有する複数の光ビーム照射装置と、チャックと複数の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複数の光ビーム照射装置とを相対的に移動し、複数の光ビーム照射装置からの複数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、各光ビーム照射装置が、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給される光ビームの入射角度を調節する調節手段を有するものである。
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、光ビームを供給する照明光学系、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、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有する複数の光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、複数の光ビーム照射装置からの複数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、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節するものである。
各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節するので、空間的光変調器のミラーの動作角度にばらつきがあっても、空間的光変調器のミラーで反射されて照射光学系へ供給される光ビームの光路が同じになる。従って、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきが補正され、描画品質が向上する。
さらに、本発明の露光装置は、各光ビーム照射装置の照明光学系が、光ビームを反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給するミラーを有し、各光ビーム照射装置の調節手段が、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更する第１の手段と、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更する第２の手段とを有するものである。
また、本発明の露光方法は、各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームをミラーで反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給し、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更し、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更して、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節するものである。
各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームをミラーで反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給し、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更し、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更するので、照明光学系全体を傾斜させる必要がなく、簡単な構成で、入射角度の異なる光ビームが空間的光変調器へ供給される。
さらに、本発明の露光装置は、各光ビーム照射装置の照明光学系が、光ビームを集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給する光学部品を有し、第２の手段が、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更するものである。
また、本発明の露光方法は、各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームを光学部品で集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給し、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更するものである。
各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームをレンズ等の光学部品で集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給する場合、照明光学系のミラーの位置を単独で変更すると、照明光学系内で光ビームの光路長が変わり、レンズ等の光学部品で集光された光ビームの焦点がずれる。各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更するので、レンズ等の光学部品で集光された光ビームの焦点がずれることなく、入射角度の異なる光ビームが空間的光変調器へ供給される。
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、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきが補正され、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、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節することにより、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、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の照明光学系において、光ビームをミラーで反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給し、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更し、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更することにより、簡単な構成で、入射角度の異なる光ビームを空間的光変調器へ供給することができる。
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の照明光学系において、光ビームを光学部品で集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給し、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更することにより、光学部品で集光された光ビームの焦点をずらすことなく、入射角度の異なる光ビームを空間的光変調器へ供給することができる。
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、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。 本発明の一実施の形態による露光装置の光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。 ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。 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。 図８（ａ）はミラーホルダの側面図、図８（ｂ）はミラーホルダの背面図である。 ＸＹステージの斜視図である。 本発明の一実施の形態による露光方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による露光方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による露光方法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。 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、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、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。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４は、本発明の一実施の形態による露光装置の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、照射光学系２０ｂ、照明光学系２０ｃ、光ファイバー２２、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２５、ＤＭＤ駆動回路２７、第１プリズム５１、第２プリズム５２、ミラーホルダ５４、及びＸＹステージ５５を含んで構成されている。照射光学系２０ｂは、投影レンズ２６を含んで構成されている。また、照明光学系２０ｃは、コリメーションレンズ２３ａ、フライアイレンズ２３ｂ、コンデンサレンズ２３ｃ、及びミラー２４ａ，２４ｂ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、照明光学系２０ｃ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、コリメーションレンズ２３ａへ入射し、コリメーションレンズ２３ａを透過して平行光線束と成る。コリメーションレンズ２３ａを透過した光は、フライアイレンズ２３ｂへ入射する。なお、フライアイレンズ２３ｂの代わりにロッドレンズ等を用いてもよい。フライアイレンズ２３ｂを透過した光ビームは、コンデンサレンズ２３ｃにより集光され、ミラー２４ａ，２４ｂで反射されて、照明光学系２０ｃから第１プリズム５１へ入射する。なお、コンデンサレンズ２３ｃの代わりに、凹面鏡等の他の光学部品を用いてもよい。
第１プリズム５１には、第２プリズム５２の斜面に平行な斜面と、反射膜をコーティングした反射面５１ａとが設けられている。第１プリズム５１へ入射した光は、第１プリズム５１の斜面で反射されて反射面５１ａへ照射され、反射面５１ａで反射されて、第１プリズム５１の斜面から第２プリズム５２の斜面へ入射する。第２プリズム５２の斜面へ入射した光は、第２プリズム５２を透過して、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。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。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、再び第２プリズム５２へ入射し、第２プリズム５２の斜面で反射されて、第２プリズム５２から投影レンズ２６を含む照射光学系２０ｂへ入射する。照射光学系２０ｂへ入射した光ビームは、照射光学系２０ｂから基板１へ照射される。
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の照射光学系２０ｂ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の照射光学系２０ｂ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。
図５は、ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５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（図５の図面奥行き方向））と垂直なＺ方向に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。ＤＭＤ２５を、Ｚ方向に対して傾けて配置すると、直交する二方向に配列された複数のミラー２５ａのいずれかが、隣接するミラー２５ａ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、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、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の照射光学系２０ｂ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５において、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａは、正方形で、その対角線の１つを軸として回転することにより、各ミラー２５ａの角度が変更される。ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度は、例えば±１２度であっても、ＤＭＤ毎に公差によるばらつきがある。ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が異なると、図４において、ＤＭＤ２５のミラー２５ａで反射されて投影レンズ２６を含む照射光学系２０ｂを透過する光ビームの光路がずれ、光ビームの回折光の強度分布が変化する。複数の光ビーム照射装置２０を用い、複数の光ビームにより基板１の走査を行う場合、各光ビーム照射装置２０から基板１へ照射される光ビームの回折光の強度分布にばらつきがあると、パターンの描画が均一に行われず、描画品質が低下する。
図４において、照明光学系２０ｃのミラー２４ｂは、ミラーホルダ５４により保持されている。また、照明光学系２０ｃ及びミラーホルダ５４は、ＸＹステージ５５に搭載されている。本実施の形態では、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、ミラーホルダ５４及びＸＹステージ５５により、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５へ供給される光ビームの入射角度を調節する。
図８（ａ）はミラーホルダの側面図、図８（ｂ）はミラーホルダの背面図である。ミラーホルダ５４は、支持板５４ａ、本体５４ｂ、引張コイルバネ５４ｃ、及び調節ねじ５４ｄを含んで構成されている。図８（ａ）に示す様に、照明光学系２０ｃのミラー２４ｂは、裏面が支持板５４ａに取り付けられて、支持板５４ａにより支持されている。支持板５４ａは、２本の引張コイルバネ５４ｃにより、本体５４ｂの方向へ付勢されている。図８（ｂ）に示す様に、本体５４ｂには、３つの調節ねじ５４ｄがねじ込まれており、図８（ａ）に示す様に、各調節ねじ５４ｄの先端が支持板５４ａに接触して、支持板５４ａと本体５４ｂとの間隔を保っている。３つの調節ねじ５４ｄの内、図８（ｂ）に一点鎖線で示した軸を挟んで対称に配置された２つの調節ねじ５４ｄのいずれかを回して、調節ねじ５４ｄのねじ込み量を変えることにより、支持板５４ａが一点鎖線で示した軸と直交する方向において傾いて、ミラー２４ｂの角度が調節される。なお、調節ねじ５４ｄは、モータ等により回転させる構造としてもよい。
図９は、ＸＹステージの斜視図である。ＸＹステージ５５は、ステージベース５５ａ、Ｘステージ５５ｂ、Ｙステージ５５ｃ、及び調節つまみ５５ｄ，５５ｅを含んで構成されている。Ｘステージ５５ｂは、ステージベース５５ａに搭載され、ウォームギヤやラック及び小歯車等の機構により、ステージベース５５ａに設けられた調節つまみ５５ｄに連結されている。調節つまみ５５ｄを回すことによって、Ｘステージ５５ｂは、ステージベース５５ａ上をＸ方向へ移動する。Ｙステージ５５ｃは、Ｘステージ５５ｂに搭載され、ウォームギヤやラック及び小歯車等の機構により、Ｘステージ５５ｂに設けられた調節つまみ５５ｅに連結されている。調節つまみ５５ｅを回すことによって、Ｙステージ５５ｃは、Ｘステージ５５ｂ上をＹ方向へ移動する。なお、調節つまみ５５ｄ，５５ｅは、モータ等により回転させる構造としてもよい。
図１０〜図１２は、本発明の一実施の形態による露光方法を説明する図である。図１０〜図１２は、光ビーム照射装置２０内の光ビームの光路を示しており、図１０はＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度の場合、図１１はＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度より小さい場合、図１２はＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度より大きい場合である。なお、図１０〜図１２では、理解を容易にするため、ＤＭＤ２５のミラー２５ａを拡大して１つだけ示している。
図１０〜図１２において、光ファイバー２２から射出された光ビームは、照明光学系２０ｃのコリメーションレンズ２３ａ、フライアイレンズ２３ｂ、及びコンデンサレンズ２３ｃを透過し、ミラー２４ａ，２４ｂで反射されて、照明光学系２０ｃから第１プリズム５１へ入射する。第１プリズム５１へ入射した光は、第１プリズム５１の斜面で反射されて反射面５１ａへ照射され、反射面５１ａで反射されて、第１プリズム５１の斜面から第２プリズム５２の斜面へ入射する。第２プリズム５２の斜面へ入射した光は、第２プリズム５２を透過して、ＤＭＤ２５のミラー２５ａへ照射される。ＤＭＤ２５のミラー２５ａがオン状態であるとき、ミラー２５ａで反射された光ビームは、再び第２プリズム５２へ入射し、第２プリズム５２の斜面で反射されて、第２プリズム５２から投影レンズ２６を含む照射光学系２０ｂへ入射する。
図１０において、ミラー２４ｂは、第２プリズム５２を透過した光ビームが所定の角度でＤＭＤ２５の方向へ射出される様に、ミラーホルダ５４によりその角度が調節されている。また、ミラー２４ｂは、第２プリズム５２を透過した光ビームがＤＭＤ２５へ照射される様に、ＸＹステージ５５により照明光学系２０ｃ及びミラーホルダ５４をＸＹ方向へ移動して、その位置が調節されている。
図１１及び図１２において、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度より小さい場合又は１２度より大きい場合、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、ＤＭＤ２５のオン状態のミラー２５ａで反射された光ビームが、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度の場合（図１０）と同じ角度で第２プリズム５２へ入射する様に、ミラーホルダ５４によりミラー２４ｂの角度を変更して、第２プリズム５２を透過した光ビームがＤＭＤ２５の方向へ射出される角度を変更する。そして、変更したミラー２４ｂの角度に応じ、第２プリズム５２を透過した光ビームがＤＭＤ２５へ照射される様に、ＸＹステージ５５により照明光学系２０ｃ及びミラーホルダ５４をＸＹ方向へ移動して、ミラー２４ｂの位置を変更する。これにより、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、ＤＭＤ２５のミラー２５ａへ照射される光ビームの入射角度が調節される。なお、図１１及び図１２では、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度が１２度の場合（図１０）における、照明光学系２０ｃからＤＭＤ２５のミラー２５ａまでの光ビームの光路が、一点鎖線で示されている。
各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５へ供給する光ビームの入射角度を調節するので、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度にばらつきがあっても、ＤＭＤ２５のミラー２５ａで反射されて照射光学系２０ｂへ供給される光ビームの光路が同じになる。従って、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきが補正され、描画品質が向上する。
また、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃにおいて、光ビームをミラー２４ｂで反射して、反射光を各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５へ供給し、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂの角度を変更し、ミラー２４ｂの角度に応じて、ミラー２４ｂの位置を変更するので、照明光学系２０ｃ全体を傾斜させる必要がなく、簡単な構成で、入射角度の異なる光ビームがＤＭＤ２５へ供給される。
また、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃにおいて、光ビームをコンデンサレンズ２３ｃ等の光学部品で集光して各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂへ供給する場合、照明光学系２０ｃのミラー２４ｂの位置を単独で変更すると、照明光学系２０ｃ内で光ビームの光路長が変わり、コンデンサレンズ２３ｃ等の光学部品で集光された光ビームの焦点がずれる。各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂの角度に応じて、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃ全体を移動して、ミラー２４ｂの位置を変更するので、コンデンサレンズ２３ｃ等の光学部品で集光された光ビームの焦点がずれることなく、入射角度の異なる光ビームがＤＭＤ２５へ供給される。
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の照射光学系２０ｂを含むヘッド部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。
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、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５へ供給する光ビームの入射角度を調節することにより、ＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、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の照明光学系２０ｃにおいて、光ビームをミラー２４ｂで反射して、反射光を各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５へ供給し、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５のミラー２５ａの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂの角度を変更し、ミラー２４ｂの角度に応じて、ミラー２４ｂの位置を変更することにより、簡単な構成で、入射角度の異なる光ビームをＤＭＤ２５へ供給することができる。
さらに、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃにおいて、光ビームをコンデンサレンズ２３ｃ等の光学部品で集光して各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂへ供給し、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃのミラー２４ｂの角度に応じて、各光ビーム照射装置２０の照明光学系２０ｃ全体を移動して、ミラー２４ｂの位置を変更することにより、コンデンサレンズ２３ｃ等の光学部品で集光された光ビームの焦点をずらすことなく、入射角度の異なる光ビームをＤＭＤ２５へ供給することができる。
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、空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきによる光ビームの回折光の強度分布のばらつきを補正して、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
２０ｂ 照射光学系
２０ｃ 照明光学系
２１ レーザー光源ユニット
２２ 光ファイバー
２３ａ コリメーションレンズ
２３ｂ フライアイレンズ
２３ｃ コンデンサレンズ
２４ ａ，２４ｂ ミラー
２５ ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
２５ａ ミラー
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
５１ 第１プリズム
５２ 第２プリズム
５４ ミラーホルダ
５４ａ 支持板
５４ｂ 本体
５４ｃ 引張コイルバネ
５４ｄ 調節ねじ
５５ ＸＹステージ
５５ａ ステージベース
５５ｂ Ｘステージ
５５ｃ Ｙステージ
５５ｄ，５５ｅ 調節つまみ
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

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、
    光ビームを供給する照明光学系、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、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有する複数の光ビーム照射装置と、
    前記チャックと前記複数の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複数の光ビーム照射装置とを相対的に移動し、前記複数の光ビーム照射装置からの複数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、
    各光ビーム照射装置は、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給される光ビームの入射角度を調節する調節手段を有することを特徴とする露光装置。
  2. 各光ビーム照射装置の照明光学系は、光ビームを反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給するミラーを有し、
    各光ビーム照射装置の調節手段は、各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更する第１の手段と、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更する第２の手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 各光ビーム照射装置の照明光学系は、光ビームを集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給する光学部品を有し、
    前記第２の手段は、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更することを特徴とする請求項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、光ビームを供給する照明光学系、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、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有する複数の光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
    複数の光ビーム照射装置からの複数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、
    各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節することを特徴とする露光方法。
  5. 各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームをミラーで反射して、反射光を各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給し、
    各光ビーム照射装置の空間的光変調器のミラーの動作角度のばらつきに応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度を変更し、当該ミラーの角度に応じて、当該ミラーの位置を変更して、各光ビーム照射装置の空間的光変調器へ供給する光ビームの入射角度を調節することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
  6. 各光ビーム照射装置の照明光学系において、光ビームを光学部品で集光して各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーへ供給し、
    各光ビーム照射装置の照明光学系のミラーの角度に応じて、各光ビーム照射装置の照明光学系全体を移動して、当該ミラーの位置を変更することを特徴とする請求項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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