JP2014056167A - パターニング装置、パターニング方法及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高解像度表示用液晶パネルへの高精度の描画を行うためにはＣＡＤデータからの高精度サンプリングが必要となるが、大容量の描画データ処理や、大量の座標演算処理が必要となり困難だった。
【解決手段】
主制御装置７０は、サンプリングパターンを予めシミュレータにて実行し数値化されたデータをＣＡＤデータから生成した描画データを付加し、パケットデータに整形する。そして、このパケットデータからＤＭＤを制御するフレームデータを順次生成することにより、高精度化による描画データの増大や演算処理の増加を抑え、高解像度の表示用パネル基板に対する描画を高速に実行可能とする。
【選択図】図１６

Description

本発明は、例えば、フォトレジストが塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターニング装置、パターニング方法及び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は、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がある。これらの表示用パネルは、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することにより製造される。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がある。また、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がある。

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。この露光装置では、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ので、高価なマスクが不要になる。また、基板にパターンを描画するための描画データを作成したり、走査を行ったりするため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。

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（以下、「ＤＭＤ」として説明する）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が直交する二方向に配列して構成されており、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している。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が基板に照射されて露光を行う露光領域は、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重ねたものとなる。

予め基板に描画するパターンは、コンピュータ装置で動作するソフトウェアプログラムであるＣＡＤ（Computer Aided Design）等を用いて作成されたＣＡＤデータとして生成される。ここで、ＣＡＤデータとはＣＡＤで作成されたパターンの座標データであり、「図形データ」とも呼ばれ、基板に描画されるパターンの頂点座標を数値で表わしたものである。光ビーム照射装置は、このＣＡＤデータから描画データを生成する。この描画データは、例えば、ミクロン（μｍ）単位で位置が特定されるミラーの座標（以下、「ＤＭＤ座標」と呼ぶ。）に従って、ＤＭＤの各ミラーのＯＮ又はＯＦＦを制御するために用いられる。また、この描画データには、後述するようなフレーム番号も含まれており、ＤＭＤによる基板の走査のためにも用いられる。なお、ＤＭＤは、ミラー毎に、サンプリング点に描画すべき図形があれば描画データを“１：ＯＮ”とし、描画すべき図形がなければ描画データを“０：ＯＦＦ”としている。なお、この描画すべき図形のことを、以下「パターン」として説明する。

光ビーム照射装置は、描画データをＤＭＤ駆動回路に供給してＤＭＤを駆動し、基板上の所定の位置へ変調した光ビームを照射して基板を複数回にわたって露光する。このように基板上の所定の位置に対して、ＤＭＤの各ミラーが複数回に渡って露光を行い、基板にパターンを描画することを「多重露光方式」と呼ぶ。多重露光方式を採用した露光装置は、パターンを描画するためのマスク処理が不要であるため、マスクレス露光装置とも呼ばれる。

特許文献１には、露光ヘッド又は露光面を移動させ、露光ヘッドと露光面を走査方向へ相対移動させることで、露光面を走査露光する技術が開示されている。この露光ヘッドには、空間光変調素子が設けられており、走査方向にｍ行、走査方向と直交する方向にｎ列、配列された画素が、光源から照射された光を制御信号に応じて変調する。各画素で変調された光は光学系により、露光面上に結像され、露光面を露光することとなる。

特許文献２には、各光照射領域への光照射を制御する技術が開示されている。この技術は、Ｘ方向に対する中心間の距離を描画ピッチに等しく、かつ、Ｙ方向に対する中心間の距離を描画ピッチのａ倍とし、描画ピッチのｎ倍（ただし、ｎは３以上の整数）の距離だけ光照射領域群を相対的に移動する間に光照射を制御するものである。

特開２００４−１２８９９号公報 特開２００５−３５３９２７号公報

ＤＭＤを用いた露光装置にて基板にパターンを描画するためには、１回の露光ごとに移動するＤＭＤの各ミラーに対するＯＮ／ＯＦＦの制御データを生成しなければならない。この制御データを生成する方式には、例えば、描画対象となる基板内でＤＭＤの１画面(１フレーム)の全領域内に含まれる全パターンについて、ＤＭＤの各ミラー座標上にあるかを判定するための座標演算処理を行うものがある。他には、予め基板の描画領域に相当する高精細かつ大容量のビットマップデータを生成し、このビットマップデータから、ＤＭＤの各ミラー座標に対応するデータを抽出する方式もある。そして、上記のいずれかの方式を用いて得たデータに基づいて、個々のＤＭＤミラーのＯＮ／ＯＦＦを制御する必要がある。

しかし、予めビットマップデータを生成する方式にて、高精度のパターン描画を実行するには、生成するビットマップデータを高精細化する必要があり、データ生成容量が増大するため高速に描画することが出来ない。
また、ＤＭＤの1画面ごとのデータを生成する方式では、常にＤＭＤの１画面分領域に含まれる全パターンへの座標演算処理が必要である。このため、本装置が対象とする表示パネル用ではＤＭＤの１画面内の領域内に含まれるパターン数が多くなり、演算処理負荷が大きくなるため、
パターンを高速に描画することが困難になっていた。

本発明の目的は、描画データの処理速度を遅らせることなく、高精度のパターンを基材に描画することにある。

本発明に係るパターニング装置は、光ビーム照射装置と移動機構を備える。
光ビーム照射装置は、基材を支持する支持部と、複数のミラーを二方向に配列した空間的光変調器と、基材にパターンの描画を指示する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と、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。

また、本発明のパターニング装置に用いられる移動機構は、支持部と光ビーム照射装置とを相対的に移動する機構である。この移動機構により支持部と光ビーム照射装置とを相対的に移動して、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査する。ここで、光ビーム照射装置の空間的光変調器は、光ビームによる基材の走査方向に対して傾けて配置されている。

そして、空間的光変調器の１つのミラーで反射された光が基材へ照射される領域と、他のミラーで反射された光が基材へ照射される領域が、光ビームによる基材の走査に伴って部分的に重なる多重露光を行うことにより、基材にパターンが描画される。

また、本発明に係るパターニング装置は、パターン生成部と描画制御部を備える。
パターン生成部は、基材に描画されるパターンを記述したＣＡＤデータから露光対象となる基材に対する空間的光変調器の移動量毎にサンプリングして描画データを生成する。そして、この生成した描画データに、描画の実行順を指示するフレーム番号と、空間的光変調器のミラーの走査方向に付される行番号を付加したパケットデータを生成し、この生成したパケットデータを描画制御部へ転送する。

描画制御部は、受け取ったパケットデータを、フレーム番号と行番号に基づき空間的光変調器の画面単位のフレームデータに整形しメモリに記憶する。描画対象となる基材が露光対象座標に移動すると、その座標に一致するフレームデータをメモリより読出し、空間的光変調器を駆動する駆動回路に転送する。空間的光変調器はこのフレームデータの“１”、“０”データにより各ミラーのＯＮ／ＯＦＦの制御が行われ、光ビームを反射して基材にパターンを描画する。

本発明によれば、基材に高精度のパターンを描画する時でも大量のビットマップデータを生成する必要がない。
また、描画データの作成時に１フレームの描画データを露光する際に、基材に対して空間的光変調器が相対的に移動する移動量（距離）内の領域で描画データが作成される。これにより、作成された描画データの当該領域内に含まれるＣＡＤで作成されたパターンの数量が削減され、基材に高解像度のパターンを描画する時においても、座標を演算するための負荷が削減される。そして、生成した描画データにフレーム番号と行番号を付加することにより、パターン描画時に必要となるフレームデータに加工することが容易になる。このため、描画データを駆動回路に遅延なく転送し、高解像度のパターンを基材に描画することができる。

本発明の一実施の形態例に係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例に係る露光装置の側面図である。 本発明の一実施の形態例に係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。 レーザー測長系の動作を説明するための図である。 ＤＭＤのミラーの一例を示す図である。 ＤＭＤが基板に描画するパターンの一例を示す図である。 フレームデータ方式によってフレームデータを生成するフレームデータ生成装置の内部構成例を示すブロック図である。 フレームデータ方式を用いて低解像度の画像データと高解像度の画像データを生成する例を示す説明図である。 フレームデータ方式の長所及び短所を説明するための図である。 プロットデータ方式によってフレームデータを生成するフレームデータ生成装置の内部構成例を示すブロック図である。 プロットデータ方式を用いて低解像度の画像データと高解像度の画像データを生成する例を示す説明図である。 プロットデータ方式で生成されるプロットデータの概念を示す説明図である。 高解像度のパターンを描画する描画データを生成する際の問題点を説明するための説明図である。 本実施の形態例に係る主制御装置が用いる描画データ生成方式の概要を示す説明図である。 主制御装置の構成を説明するための図である。 パケットデータ生成部の概略構成を示す図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 パケットデータと露光データメモリの概略構成を示す図である。 本実施の形態例に係る描画データ生成方式の長所を示す説明図である。 ８本の光ビームにより４回に分けて基板の走査をする第１段階の図である。 ８本の光ビームにより４回に分けて基板の走査をする第２段階の図である。 ８本の光ビームにより４回に分けて基板の走査をする第３段階の図である。 ８本の光ビームにより４回に分けて基板の走査をする第４段階の図である。 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。

＜露光装置の構成＞
図１は、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」ともいう。）に係る露光装置３０の概略構成を示す図である。また、図２は、露光装置３０の側面図、図３は露光装置３０の正面図である。この露光装置３０は、基材に所定のパターンを形成するパターニング装置の一例として本発明を適用したものであり、露光装置３０は、本発明に係るパターニング方法を用いて基材の露光を行うことができる。
なお、本明細書中において、基材とは、板状（通常「基板」と呼ばれるもの）やフィルム状のものを含む概念である。基材には、ウエハ、プリント基材、フラットパネルディスプレイ、マスク、レチクルなど、さらには雑誌、新聞、本の複写に用いられる板型、これらをフィルム状にしたものなどが含まれる。

図１〜図３に示すように、露光装置３０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を備える。更に、露光装置３０は、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、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を備えている。

この露光装置３０は、ＤＭＤ２５の１つのミラー２５ａ（図６参照）で反射された光が基板１（基材の一例）へ照射される領域と、他のミラー２５ａで反射された光が基板１へ照射される領域が、光ビームによる基板１の走査に伴って部分的に重なる多重露光を行っている。そして、この多重露光によって、基板１にパターンが描画される。

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３０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、以下に説明する一実施の形態例では、図に示すＸＹ方向はあくまでも例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよいことは勿論である。

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ものであり、本発明に係る支持部の一例として示している。なお、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側に、ベース３をまたいで複数の光ビーム照射装置２０を搭載したゲート１１が設けられている。光ビーム照射装置２０は、それぞれＤＭＤ２５と、ＤＭＤ駆動回路２７と、ヘッド部を有し、ＤＭＤ２５で変調された光ビームを照射する照射光学系を備える。なお、露光装置３０では、８つの光ビーム照射装置２０を用いた例を示しているが、光ビーム照射装置２０の数は８つに限らない。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３０に適用される。

図２及び図３において、チャック１０と光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動機構として、Ｘステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８が設けられる。この移動機構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て、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板１を走査することができる。

ここで、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、図示されていないが、ボールねじ及びモータにより構成される駆動機構やリニアモータ等の駆動機構が設けられている。なお、各駆動機構は、図１に示すステージ駆動回路６０によって駆動されるものである。

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方向へ向くように回転される。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する。本例の露光位置においては、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方向へ移動する。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方向への移動の制御を行う。

露光装置３０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を移動することで光ビームによる基板１の走査を行うようにしてもよい。
また、露光装置３０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。しかし、これに代わって、光ビーム照射装置２０を移動することにより、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に示すように、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設けられている。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も設置されている。このリニアスケール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設けられている。

また、図１及び図３に示すように、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、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。

＜光ビーム照射装置の構成＞
図４は、光ビーム照射装置２０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、ＤＭＤ２５、投影レンズ２６、及びＤＭＤ駆動回路２７を備える。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、照射光学系としてのレンズ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２５ａ（後述する図６参照）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を含む光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから基板１に向けて照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された、基板１にパターンの描画を指示する描画データに基づいて、ＤＭＤ２５を駆動（ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更）する。

＜レーザー測長系の動作＞
図５は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図５では、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を含む。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、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箇所で行われる。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４２の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置及びθ方向の回転を検出する。

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。

＜ＤＭＤのミラー構成＞
図６は、ＤＭＤを構成するミラー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）に対して、所定の角度φだけ傾けて配置されている。この角度φは、例えば、ＤＭＤ２５を傾けたとき、Ｘ方向に配列された一列分のミラー２５ａの個数に対し、Ｙ方向にミラー２５ａの１個分だけずらした角度としている。例えば、角度φは、正方形のミラー２５ａの一辺の長さが５μｍであって、ＤＭＤ２５の走査方向（Ｘ方向）におけるミラー２５ａの数が２５６個ある場合に、φ＝ｓｉｎ^−１（５／（２５６×５））によって求められる。図６では分かりやすくするために、φの角度を比較的大きく図示している。

このように、ＤＭＤ２５を走査方向に対してφだけ傾けて配置すると、直交する二方向に配列された各ミラー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なく行うことができる。また、後述するように、ミラー２５ａの大きさより小さい露光領域で基板１にパターンを描画することにより、解像度を上げることが可能となる。

＜ＤＭＤが基板に描画するパターンの例＞
図７は、ＤＭＤ２５が基板１に描画するパターンの一例を示す図である。図７Ａは、ＤＭＤ２５に含まれるミラー２５ａの配置例を示し、図７Ｂは、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａが基板１に光ビームを照射する露光領域及びパターンの例を示す。

図７Ａにおいて、ＤＭＤ２５のｍ列、ｎ行目にあるミラー２５ａを、ミラー２５ａ（ｍ，ｎ）と表記して、ＤＭＤ座標を表わす。例えば、ＤＭＤ２５の１列、１行目にあるミラー２５ａを、ミラー２５ａ（１，１）と表記し、ＤＭＤ２５の１列、ｎ行目にあるミラー２５ａを、ミラー２５ａ（１，ｎ）と表記する。同様に、２列、１行目にあるミラー２５ａを、ミラー２５ａ（２，１）と表記し、２列、ｎ行目にあるミラー２５ａを、ミラー２５ａ（２，ｎ）と表記する。

同様に、図７Ｂにおいて、マトリクス状に表現したｐ列、ｑ行目にある露光領域の位置を、露光領域５１（ｐ，ｑ）と表記する。露光装置３０は、ＤＭＤ２５が備えるミラー２５ａを駆動制御し、基板１上に格子状に規定される露光領域５１（ｐ，ｑ）の各々に光ビームを照射し、基板１にパターン５０を描画する。ここで、一つの露光領域５１（ｐ，ｑ）に対して、ＤＭＤ２５のｍ列、ｎ行目にあるミラー２５ａ（ｍ，ｎ）が光ビームを照射する点を照射点５２（ｐ，ｑ）−ｎと呼ぶ。なお、この照射に際して、ｍ＝ｐであり、ＤＭＤ２５の１列のミラー２５ａは、１列の露光領域５１に光ビームを照射することとなる。

始めに、図中の左上にある露光領域５１（１，１）を例にとり、ミラー２５ａが基板１に露光する処理について説明する。
まず、基板１の露光領域５１（１，１）の左上隅の照射点５２（１，１）−１に、ミラー２５ａ（１，１）によって光ビームが照射される。パターン５０を基板１に描画するため、図７の例では、Ｘ方向にミラー２５ａがｎ個配列されている場合に、基板１の同じ露光領域５１（１，１）に、光ビームをｎ回照射して累積する露光量を確保するようにしている。このため、走査方向に移動するＤＭＤ２５のミラー２５ａがそれぞれ移動する度に特定の箇所に光ビームを照射する。

通常、ＣＡＤデータによって表されるパターン５０は、ミラー２５ａの大きさ（ミラー２５ａの配列の解像度を意味する）に比べて解像度が高い。仮に、基板１の走査方向に対してＤＭＤ２５を傾けずにミラー２５ａが基板１に光ビームを反射すると、基板１に描画されるパターン５０の解像度が、ミラー２５ａの配列の解像度と等しくなってしまう。このときの基板１に描画されるパターン５０は、ミラー２５ａの１辺の長さに等しい格子状の領域が多重されずに露光されて表現されたものであり、パターン５０の解像度を、ミラー２５ａの大きさで定まる解像度より高くすることができない。一方、本実施の形態例に係る露光装置３０では、ＤＭＤ２５が基板１の走査方向に対してわずかに傾けられている。したがって、各ミラー２５ａは、ＤＭＤ２５が基板１を走査する際に、露光される基板１の露光領域５１（１，１）内の場所が互いにわずかに異なるように、基板１の露光領域５１（１，１）に光ビームを照射する。

なお、基板１に光ビームを照射するタイミング間隔でＤＭＤ２５を移動させる距離Ｄは、ミラー２５ａの１辺の長さをＣとして、Ｄ＝Ｃ（１±１／Ｋ）と定められる。ここで、Ｋは任意の実数でよいが、Ｋ＝２のような数字になると、露光領域内の照射点の数が少なくなって、十分な解像度が得られない。このため、この数字Ｋは十分な解像度が得られるように設定する必要があり、照射点が均等に広がり、かつ描画するパターンを表現できる数値を選択する。

このようなＤＭＤ２５を用いて、例えば基板１とＤＭＤ２５の相対移動速度、光ビームの照射タイミング、ＤＭＤ２５内のミラー２５ａの選択等を適宜組み合わせることにより、基板１の露光領域５１（１，１）に対して、均一に光ビームを照射できる。

１回目（１フレーム目）の光ビームの照射では、ミラー２５ａ（１，１）が基板１の照射点５２（１，１）−１に光ビームを照射する。
２回目（２フレーム目）の光ビームの照射では、基板１がＤＭＤ２５に対して走査方向にわずかに移動する。このときのＤＭＤ２５の移動量は、ミラー２５ａの１辺の長さよりもわずかに増減した長さである。そして、移動後の位置でＤＭＤ２５の２行目にあるミラー２５ａ（１，２）が照射点５２（１，１）−２に光ビームを照射する。この照射点５２（１，１）−２は、基板１の走査方向（Ｘ方向）に対して、φだけ傾いた位置にあり、かつ、照射点５２（１，１）−１に対して、ミラー２５ａ（１，１）の１辺の長さより短い距離だけ離れた位置にある。
以下、ｎ回目（ｎフレーム目）まで、基板１がＤＭＤ２５に対して相対的に移動する度に、ＤＭＤ２５の１列のミラー２５ａが基板１の領域５１（１，１）への光ビームの照射を繰り返す。

例えば、露光領域５１（１，１）に対し、１６×１６の格子状に２５６回光ビームを照射する場合に、１６回目の光ビームの照射では、露光領域５１（１，１）の最下部に光ビームを照射する。このため、１７回目の光ビームの照射では、露光領域５１（１，１）の最上部であって、照射点５２（１，１）―１からずれた位置に光ビームを照射する。
そして、ｎ回目の光ビームの照射では、ミラー２５ａ（１，ｎ）が露光領域５１（１，１）の最右部である照射点５２（１，１）−ｎに光ビームを照射する。これにより、露光領域５１（１，１）には、照射点５２（１，１）―１〜（１，１）―ｎが均一に形成される。

次に、露光領域５１（１，２）〜５１（１，ｑ）の１列に対する描画について説明する。
露光領域５１（１，２）〜５１（１，ｑ）には、１回目（１フレーム目）の光ビームの照射において、ミラー２５ａ（１，２）〜２５ａ（１，ｎ）がそれぞれ基板１の照射点５２（１，２）−２〜５２（１，ｎ）−ｎ（不図示）に光ビームを照射する。このため、１回目（１フレーム目）の光ビームの照射では、基板１に対して、照射点５２（１，１）−１を始点として、走査方向に対して角度φの傾斜とした右斜め下方向に複数個の照射点が直線状に連なって形成される。

２回目（２フレーム目）以降の光ビームの照射において、上述したように基板１に対してＤＭＤ２５が相対的に移動する。このため、ＤＭＤ２５が移動した位置に対応する１列のミラー２５ａ（１，１）〜２５ａ（１，ｎ）が基板１の左端列（１列目）に光ビームを照射し、改めて右斜め下方向に複数個の照射点が直線状に連なって形成される。このように直線状に連なる複数個の照射点は、互いに少しずつずれながら基板１の１列の露光領域５１（１，１）〜５１（１，ｑ）の内部に均一に形成されていく。

以上、ＤＭＤ２５にて行われる基板１の左端列（１列目）の露光領域における描画について説明した。基板１の他の列については、ＤＭＤ２５の左端列（１列目）の横に並ぶ各列（２〜ｍ列目）のミラー２５ａにより、図７Ｂの横方向（Ｙ方向）の領域に対しても同時にパターンの描画が実行される。上述した表記法に従えば、２列目のミラー２５ａは、２５ａ（２，１）〜２５ａ（２，ｎ）と表され、ｍ列目のミラー２５ａは、２５ａ（ｍ，１）〜２５ａ（ｍ，ｎ）と表される。

そして、１列目（図７Ａの最も左側の列）のミラー２５ａ（１，１）〜２５ａ（１，ｎ）が、露光領域５１（１，１）を、ＤＭＤ２５が基板１に対して相対移動しながらｎ回の照射によって基板１にパターンを描画する。このとき、同時に、２列目のミラー２５ａ（２，１）〜２５ａ（２，ｎ）は、基板１の２列目の露光領域５１（２，１）にｎ回の照射によって基板１にパターンを描画する。同様に３列目からｍ列目までのミラー２５ａも、３列目からｍ列目までの露光領域５１（３，１）〜５１（ｐ，１）にｎ回の照射によって基板１にパターンを描画する。また、ＤＭＤ２５の２〜ｍ列に含まれる各ミラー２５ａは、露光領域５１（２，１）〜５１（２，ｑ）、５１（３，１）〜５１（３，ｑ），…，５１（ｐ，１）〜５１（ｐ，ｑ）に対して、それぞれ光ビームを照射している。このように、ミラー２５ａと、露光領域５１に対する光ビームの照射点との関係が規定されている。このため、基板１がＤＭＤ２５に対して所定の移動量で移動する度に、ミラー２５ａが基板１に光ビームを照射するため、１回の走査で基板１の全領域に対して均一に描画が実行され、所望の照射点によるパターン５０を形成できる。

このようにして、１回の光ビームの照射では、パターン５０を描画するために必要な露光光量に達していなくても、基板１の同じ箇所に複数回の露光を行うことにより必要な露光光量に達することができる。そして、ＤＭＤ２５は、基板１に対してミラー２５ａの１辺の長さの数分の１（本例では、ｎ分の１）ずつ相対的に移動することにより、ミラー２５ａの１辺の長さに比べて短い長さの数分の１での高解像度のパターンを描画することができる。

＜本例の前提となる描画データ生成方式の説明＞
始めに、本例の前提となる、ＤＭＤ２５に供給される描画データを生成する方式についてその概要を説明する。この２つの方式とは、フレームデータ方式とプロットデータ方式である。最初にフレームデータ方式により低解像度と高解像度の画像データを生成する方法を示し、続いてプロットデータ方式により低解像度と高解像度の画像データを生成する方法を示す。

＜フレームデータ方式による低解像度と高解像度の画像データの生成＞
図８は、フレームデータ方式によってミラー２５ａのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置の内部構成を示すブロック図である。このフレームデータ方式では、パターン生成部１０１、フレームメモリ１０２、及びＤＭＤ駆動回路２７が用いられる。

パターン生成部１０１は、基板１に描画するパターンを規定するＣＡＤデータに基づいて、１フレーム毎に作成した描画データをフレームメモリ１０２に書き込む。この描画データには、ＤＭＤ２５における全てのミラー２５ａに対するＯＮ／ＯＦＦが規定されている。そして、ＤＭＤ２５のミラー２５ａを駆動する際には、ミラー２５ａの座標と、ミラー２５ａのＯＮ／ＯＦＦを規定する描画データをフレーム毎に集めたフレームデータを用いている。このため、基板１にパターン５０を描画するために、例えばｎフレームのフレームデータが必要であれば、パターン生成部１０１は、予めｎフレームのフレームデータを生成し、これらのフレームデータをフレームメモリ１０２に保存しておく。

フレームメモリ１０２では、１フレームずつフレームデータが読み出される。そして、ＤＭＤ２５の走査方向における位置に合わせて、ＤＭＤ座標に一致するフレームデータが選択されて、ＤＭＤ駆動回路１０３に出力される。ＤＭＤ駆動回路１０３は、受け取ったフレームデータに基づいてＤＭＤ２５のミラー２５ａのＯＮ／ＯＦＦを切替えて、基板１にパターンを描画する。

上述したように、ＤＭＤ２５が走査方向に移動する間は、描画データに基づいて全てのミラー２５ａについて個別にＯＮ／ＯＦＦの制御が行われる。例えば、１つのミラー２５ａがＯＮされると基板１の特定の露光領域に光ビームが照射されるが、ＯＦＦされると基板１に光ビームが照射されない。

図９は、低解像度の画像データ（Ａ）と高解像度の画像データ（Ｂ）からフレームデータ方式を用いて生成した描画データを生成する例を示したものである。
図９Ａは、判定精度を１μｍとした場合に、フレームデータ方式にてパターン生成部１０１にて実行されるフレームデータ生成手順を示す説明図である。

図９Ａに示すパターン５０の解像度は１μｍである。判定精度を１μｍとした場合に、フレームデータ方式ではパターン生成部１０１がＤＭＤ２５の各ミラー２５ａの中心座標点に、ＣＡＤで作成されたパターン５０が重なったＤＭＤ座標（ｘ′，ｙ′）を判定して描画データを生成する。そして生成した描画データを、１フレーム毎にフレームメモリ１０２に保存する。

まず、ＤＭＤ２５の各ミラー座標がＣＡＤデータで表現されるパターン５０の中にあるか判定を行い、パターン５０の内側のミラーにはＯＮを割り当てたデータを生成し、外側のミラーにはＯＦＦを割り当てた描画データを生成する。そして、１画面分に相当する描画データのＯＮ／ＯＦＦをまとめ、フレームデータとして、フレームメモリ１０２に記憶した後、ＤＭＤ２５の位置に一致するフレームデータを出力する。

図９Ｂは、判定精度を０．５μｍに向上した場合のフレームデータ方式にてパターン生成部１０１にて実行されるフレームデータ生成手順を示す説明図である。
図９Ｂに示すパターン５０の解像度は０．５μｍである。図９Ａと比較し、図９Ｂに示すフレームデータ方式では、ＣＡＤで作成されたパターン５０の内外にミラー２５ａがあるか否かを判定する精度が高い。その後、生成された描画データは、図９Ａに示した場合と同様に、フレームデータとしてまとめられる。そして、このフレームデータがフレームメモリ１０２に記憶された後、ＤＭＤ２５が移動した位置に一致するフレームデータが読み出され、ＤＭＤ駆動回路２７を介してＤＭＤ２５に転送される。

図１０は、フレームデータ方式の長所及び短所を示す説明図である。図１０Ａは、ＣＡＤデータから描画データを生成する際の判定精度を１μｍとした場合のイメージ図であり、図１０Ｂは、ＣＡＤデータから描画データを生成する際の判定精度を０．５μｍとした場合のイメージ図である。また、図１０Ｃは、ＤＭＤ２５の１フレーム領域（１画面）に相当する大きさを示す説明図である。

図１０Ａと図１０Ｂに示すように、パターン生成部１０１は不図示のＣＡＤシステムにて作成されたＣＡＤデータ（図形頂点座標データ）に対してＤＭＤ２５のミラー２５ａ毎に座標位置の判定を行う。そして、ＤＭＤ２５の１画面分に含まれる全ミラー座標のＯＮ／ＯＦＦデータを纏めたフレームデータを生成する。ここで、図９Ａと図９Ｂ、及び図１０Ａと図１０Ｂに示すように、描画精度を向上するためには判定精度を向上させるだけでよく、特に生成されるデータ量を多くする必要はない。

ところで、図１０Ｃに示すように、フレームデータ方式では、１回（１フレーム）の露光ごとに、ＣＡＤデータからＤＭＤ２５に１画面分の全ミラー２５ａのＯＮ又はＯＦＦを制御するための描画データを生成する必要がある。ここで、高解像度のパターンとすると、基板１に描画可能なパターンが小さくなり、１画面分の領域内に大量のパターンが含まれることが想定される。このため、描画データを生成するためのＣＡＤデータからの演算処理数が増大することが予想される。

＜プロットデータ方式による低解像度と高解像度の画像データの生成＞
次に、図１１〜図１３を参照してプロットデータ方式の概要について説明する。
図１１は、プロットデータ方式によってＤＭＤのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置の内部構成を示すブロック図である。このプロットデータ方式においても、フレームデータ方式と同様に、パターン生成部１０６、露光データメモリ１０７、及びＤＭＤ駆動回路２７が用いられる。

パターン生成部１０６は、露光される基板１に対してＤＭＤ２５の１回の露光時間中の移動距離に相当する長さ分の領域を露光するための描画データ１０９をＣＡＤデータから生成する。この描画データ１０９は、描画されるパターンがビットマップ形式で生成されたデータであり、露光データメモリ１０７に保存される。露光データメモリ１０７では基板１に対して１回の露光毎にＤＭＤ２５が基板１に対して相対的に１プロットだけ移動したＤＭＤ座標に合った１画面分のフレームデータを、描画データ１０９から抽出した描画データに基づいてまとめる。そして、このフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７を介してＤＭＤ２５に出力する。ＤＭＤ２５は、このフレームデータにより基板１に光ビームを照射してパターンを描画する。

上述したように露光データメモリ１０７には、描画データ１０９が保存される。プロットデータ方式では、ＤＭＤ２５の１回の露光時間中に、ＤＭＤ２５の１回の移動距離分の描画データをＣＡＤデータから生成する。以下、ＤＭＤ２５が１回の露光動作毎に移動する距離を「プロット間隔」と呼び、移動にかかる時間を「プロット時間」と呼ぶ。露光動作中は露光データメモリ１０７に、ＤＭＤ２５の移動に合わせて連続して、ＣＡＤデータから生成された描画データが追加される。

図１２は、パターン生成部１０６が行うプロットデータ生成手順を示す説明図である。
図１２Ａは、判定精度を１μｍとしたプロットデータ方式を用いて、露光データメモリ１０７にて実行されるフレームデータの生成手順を示す説明図である。
パターン生成部１０６は、ＤＭＤ２５の各ミラー座標に一致する描画データ（ビットマップデータ）を抽出し、各ミラー２５ａをＯＮ／ＯＦＦする描画データを生成する。そして、１画面分の各ミラー２５ａに対して制御されるＯＮ／ＯＦＦが含まれる描画データをまとめ、フレームデータとして露光データメモリ１０７に記憶し、ＤＭＤ２５の位置に一致するフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７に出力する。

図１２Ｂは、判定精度を０．５μｍに向上した場合のプロットデータ方式を用いて、露光データメモリ１０７にて実行されるフレームデータの生成手順を示す説明図である。
プロットデータ方式では、描画精度を向上するには、描画データ１０９より精細なビットマップデータとした描画データ１１０を露光データメモリ１０７に記憶する必要がある。このため、フレームデータ方式の高解像度版である図９Ｂに示した描画データと比較し、描画データ量が増大してしまう。

図１３は、プロットデータ方式の長所及び短所を示す説明図である。図１３Ａは、ＣＡＤデータから描画データを生成する精度を１μｍとした場合のイメージ図であり、図１３Ｂは、ＣＡＤデータから描画データを生成する精度を０．５μｍとした場合のイメージ図である。また、図１３Ｃは、ＤＭＤ２５の１プロットデータ領域に相当する大きさを示す説明図である。ここで、基板１に対して一定速度で移動するＤＭＤ２５が基板１に対して光ビームを照射した後、再度光ビームを照射するまでの最大の移動距離を「１プロットデータ領域」と呼ぶ。

図１３Ａと図１３Ｂに示すように、パターン生成部１０６は、ＣＡＤデータからビットマップ形式の連続した描画データ１０９を生成する。そして、生成された描画データ１０９を露光データメモリ１０７に保存しておき、必要なフレームごとに露光データメモリ１０７内の描画データ１０９からＤＭＤ座標に対応する描画データを抽出してフレームデータを生成する。ここで、パターンの描画精度を高めるためには、ＤＭＤ２５へ転送されるフレームデータの元となる描画データの抽出精度を高める必要がある。このため、フレームデータ抽出前の描画データ１０９は、高精細なビットマップデータとして露光データメモリ１０７に記憶しなければならず、描画データ１０９のデータ量が増大してしまう。例えば、描画データ１０９の生成の精度を１．０μｍから０．５μｍにすると４倍のデータ量の描画データ１０９を露光データメモリ１０７に記憶する必要があり、この４倍のデータ量の描画データ１０９の中からフレームデータを抽出する必要がある。

ただし、プロットデータ方式では、１プロット時間内に生成する必要がある描画データ量は１プロット時間内のＤＭＤ２５の移動領域分である。このため、移動領域内に含まれるＣＡＤデータで表されるパターンの数がフレームデータ方式と比べて少なくなる。したがって、図１３Ｂのような、高解像度のパターンを描画する場合でも、ＣＡＤデータから描画データを生成する時に必要となる演算処理の負荷を低減することができる。

以上説明したように、図１３Ａ、Ｂに示すプロットデータ方式では、１プロット毎にパターン生成部１０６が露光データメモリ１０７に保存した描画データ１０９を読み出す。そして、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａの中心座標点に描画データ１０９のパターン５０が重なったＤＭＤ座標（ｘ′，ｙ′）を抽出して生成した描画データを１フレーム毎にＤＭＤ駆動回路２７に出力する。

一方、図９Ｂに示すように、フレームデータ方式において高解像度の描画データを生成するためには、基板１に描画するパターン５３の解像度を高めなければならない。このため、パターン生成部１０１がミラー２５ａの中心座標点に対応する位置にパターン５３が存在するか否かの判定精度を高める必要がある。

このことは、図１３Ｂのプロットデータ方式においても同様である。ただし、プロットデータ方式では、パターン生成部１０６は、上述した描画データ１０９よりも高解像度としたビットマップ形式の描画データ１１０を作成しなければならない。しかし、上述したようにパターン生成部１０６が作成する高解像度のパターン５３の描画データ１１０は、低解像度のパターン５０の描画データ１０９に比べて、データ量が増大する。このため、パターン生成部１０６が露光データメモリ１０７に描画データ１０９を転送する速度を速くするか、露光データメモリ１０７の記憶容量を拡大しなければ、露光データメモリ１０７に描画データ１１０を記憶することができない。

＜高精度描画の問題点＞
ここまで、フレームデータ方式とプロットデータ方式の概略を説明した。
プロットデータ方式では、ＤＭＤ画面用のフレームデータへの抽出は露光データメモリ１０７で行われる。このため、パターン生成部１０６によってＣＡＤデータから描画データを演算する処理は、ＤＭＤ２５の移動量のみに分割された小さな移動領域内で順次、行うことができる。しかし、このプロットデータ方式では描画データの判定精度を上げると描画データが増大してしまい、露光データメモリ１０７のデータ生成と転送の負荷が増大するため、基板１に対する描画が間に合わなくなってしまう。
このため、プロットデータ方式に比べて、パターンを高精度化しても生成されるフレームデータのデータ量が増加しないフレームデータ方式が優位である。しかし、高精細表示用液晶パネルに対する描画では、描画パターンが小さく高密度であるため、基板１に描画すべきパターンの数が多くなることが想定される。すなわち、１画面に含まれる全てのパターンを毎回処理するフレームデータ方式では、パターン生成部１０１（図８参照）での演算処理が間に合わなくなることが予想される。

図１４は、高精度描画の問題に対する検討手順を示す説明図である。図１４Ａは、生成されたプロットデータとフレームデータの例を示し、図１４Ｂは、フレームデータが用いられるＤＭＤ２５のフレーム数と行数の関係の例を示す。

上述したように、フレームデータ方式では演算処理負荷が高くなり、プロットデータ方式ではデータ生成量が増大してしまうことが問題であった。そうであれば、パターン生成部１０６にて演算処理が低減できるプロットデータ方式分の演算処理を行い、そのデータを並び替えてフレームデータに変換できれば、露光データメモリ１０７での描画データ量の増大を防ぐことができる筈である。

しかし、図１４Ａに示すプロットデータ方式で生成された高精度の描画データ１０９と同じ領域で生成される描画データは、図１４Ｂに示すように、隣接した描画データであっても、ＤＭＤ２５にて描画に使用されるタイミングが異なる。ここで、タイミングとは、フレームデータの番号（フレーム番号）と、ミラー２５ａの位置（行番号）を意味する。また、隣接した描画データが使用されるタイミングは、露光条件として設定し、変更されるプロットピッチ（露光間隔）にて規定される。すなわち、露光条件、基板１の移動速度、露光領域に累積される露光量に基づいて、タイミングが適宜変更されるため、描画データをフレームデータにまとめる際には、複雑な並び替え処理が要求される。したがって、パターン生成部１０６によりプロットデータ方式のように移動量のみの小さな領域で描画データを生成するための演算処理を行っても、ＤＭＤ２５の１画面ごとの全てのミラー２５ａについて描画データを揃える必要があるフレームデータに変換することができない。

＜本例に係る主制御装置が行う処理の概要＞
図１５は、本例に係る主制御装置７０が用いる描画データ生成方式の概要を示す説明図である。
上述したように、プロットデータ方式で生成される描画データは、隣接したミラー２５ａの描画データでも、ＤＭＤ２５にて描画に使用されるタイミングが露光条件により異なってしまう。このため、予めパーソナルコンピュータ上で動作するシミュレータプログラムを用いて、露光条件として設定されたプロットピッチを使用したサンプリングパターン（打点分布）のシミュレーションを行う。サンプリングパターン（打点分布）とは、例えば、図７Ａの各ミラー２５ａ（１，１）〜２５ａ（ｎ，１）と、図７Ｂの照射点５２（１，１）−１〜５２（１，１）−ｎの対応を示す分布である。この分布は、図７Ｂの露光領域５１（１，１）内に描かれたミラー中心点座標の分布として示される。このサンプリングパターンの座標変化をフレーム加算値、行番加算値として数値化し、座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎに格納する。

図１５の本例に係る主制御装置７０に搭載されたパターン生成部７１では、前述のプロットデータ方式と同様に１回の移動量分のビットマップ形式の描画データをＣＡＤデータから生成する。

同時に、パターン生成部７１にて、座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎに書き込まれたサンプリングパターンの値と、基板１に描画するパターンの座標とを算出するフレームカウンタ値を演算し、フレーム番号とミラー２５ａの行番号を生成する。このフレーム番号、行番号を対応する１行分の描画データの先頭に付加し、パケットデータを整形して描画制御部８１にパケットデータを出力する。

描画制御部８１は、パターン生成部７１から受信したパケットデータを、先頭に付加されたフレーム番号、行番号を参照して並び替え、露光データメモリ８３内にフレーム毎に纏めて保存する。その後、描画制御部８１は、基板１の位置座標に合わせたフレーム番号のフレームデータを抽出し、ＤＭＤ駆動回路２７に送る。ＤＭＤ駆動回路２７は、ＤＭＤ２５に照射された光ビームの反射により、基板１にパターンを描画する。

＜パターン生成部の説明＞
次に、図１６から図１９を参照して、主制御装置７０の更に詳細な内部構成例とその動作について説明する。
図１６は、図５に示す主制御装置７０の概略構成を示すブロック図である。
主制御装置７０は、描画データを生成するためのパターン生成部７１と、ＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給し、ＤＭＤ２５が基板１に行う描画を制御する描画制御部８１とを有する。図１６では、パターン生成部７１の構成例について説明し、描画制御部８１については図１８で後述する。

図１６に示すように、主制御装置７０に設けられているパターン生成部７１は、描画するパターン等の図形が予め記憶される描画図形座標メモリ７２と、座標補正部７３と、パケットデータ生成部７４と、フレームカウンタ７５とを備える。

描画図形座標メモリ７２に記憶される情報は基板１に描画されるべきパターンの図形頂点座標データ（ベクターデータ）として表されるＣＡＤデータである。そして、描画図形座標メモリ７２に記憶されている頂点座標データが、座標補正部７３において補正される。ここで、座標補正部７３は、基板１が置かれた位置、環境温度による歪み等により基板１に描画されるパターンがＣＡＤデータに合致しない場合に、基板１に描画されるパターンの位置や形状をＣＡＤデータに合せる補正を行っている。

座標補正部７３で補正された図形頂点座標データ（ベクタデータ）はパケットデータ生成部７４に送られる。
パケットデータ生成部７４は、座標補正部７３から送られた図形頂点座標データ（ベクタデータ）から、ビットマップ形式の描画データ（ラスタデータ）を生成する。また、パケットデータ生成部７４内に、図１５に示した座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎが搭載されている。そして、パケットデータ生成部７４は、シミュレータ９０にて生成されたフレーム加算値、行番加算値と、フレームカウンタ７５によってカウントされたフレーム値から描画データの各行ごとにフレーム番号、行番号を付加する。これにより、パケットデータ生成部７４において、パケットデータ７６−１〜７６−ｎが生成される。

なお、フレームカウンタ７５は描画データの生成に合わせて、この描画データを露光する基板１の描画座標を算出し、パケットデータ生成部７４にその座標値を供給する。

描画制御部８１は、描画データフレーム制御部８２と露光データメモリ８３を備える。露光データメモリ８３以降の回路は後述する。
描画データフレーム制御部８２は、パターン生成部７１から受け取ったパケットデータ７６−１〜７６−ｎに示された、フレーム番号と行番号に従って描画データを露光データメモリ８３に書き込む。

描画制御部８１が備える露光データメモリ８３は、描画データをフレーム番号により１フレーム分の描画データとして纏めたフレームデータを、フレーム８３ａ〜フレーム８３ｎに保存する。保存されたフレームデータは、ＤＭＤ２５が基板１の描画する座標と一致するフレームの順に読み出され、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａを駆動するために用いられる。

図１７は、パケットデータ生成部７４の詳細な内部構成例及び動作例を示すブロック図である。
パケットデータ生成部７４は、座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎと演算部７８−１〜７８−ｎと、描画データ生成部７９−１〜７９−ｎとを備える。また、パケットデータ生成部７４は、描画データ生成部から出力される描画データと、フレームカウンタ７５から入力するフレーム値の同期を制御して、パケットデータ７６−１〜７６−ｎを生成する同期制御部８０を備える。

座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎには、シミュレータ９０がプロットピッチに基づいて得たサンプリングパターンの値が書き込まれ、数値化されたサンプリングパターンをフレーム番号と行番号としてミラー２５ａ毎に保存する。このサンプリングパターンの値として、フレーム加算値と行番加算値がある。フレーム加算値は、ミラー２５ａが基板１に描画するフレーム数であって、フレームカウンタ７５がカウントしたフレーム値に加算される値である。行番加算値は、ＤＭＤ２５に配列された１行毎のミラー２５ａの行番号に対して加算される値である。

演算部７８−１〜７８−ｎは、座標分布メモリ７７−１〜７７−ｎから読み出されたフレーム番号、行番号を加算値としてフレームカウンタ７５によってカウントされた基板１上の描画座標を示すフレーム値に加算する。

描画データ生成部７９−１〜７９−ｎは、基板１に対してＤＭＤ２５が移動する移動量分の描画データを、画像データから１行ごとに生成する。すなわち、描画データ生成部７９−１〜７９−ｎは、座標が補正されたベクタデータを描画図形座標メモリ７２（図１６参照）から読み出し、ＤＭＤ２５の基板１に対する１プロット移動量分の描画データを生成する。描画データ生成部７９−１〜７９−ｎは、それぞれがＤＭＤ２５のミラー２５ａの１行分の描画データの生成を分担している。
同期制御部８０は、演算部７８−１〜７８−ｎによって加算されたフレーム番号、行番号を、描画データ生成部７９−１〜７９−ｎのそれぞれが生成した１行分の描画データごとに付加し、順次パケットデータとして整形した後、描画制御部８１に順次出力する。

＜描画制御部の説明＞
次に、図１８を参照して、描画制御部８１の内部構成例とその動作について説明する。
描画制御部８１は、露光データメモリ８３、中心点座標決定部８５、フレーム座標決定部８６、データシフト回路８７及びバンド幅設定部８８を備えている。露光データメモリ８３には、各ＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データ（フレーム８３ａ〜８３ｎ毎に記憶されたフレームデータ）が、そのフレーム番号を上位アドレスとして記憶されている。

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Ｘ方向及びＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部８５は、レーザー測長系制御装置４０が検出したチャック１０のＸ方向及びＹ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。

中心点座標決定部８５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。

フレーム座標決定部８６は、中心点座標決定部８５が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、露光データメモリ８３から読み出しを行う描画データのフレーム番号を決定する。そして、決定したフレーム番号に基づいて、描画データの読み出しを行う露光データメモリ８３からフレーム８３ａ〜８３ｎを１フレーム毎に選択する。フレームデータは、１フレーム毎にフレーム８３ａ〜８３ｎに保存されており、ＤＭＤ２５の駆動時には１フレーム毎に順にフレーム８３ａ〜８３ｎからフレームデータが読み出される。

露光データメモリ８３は、フレーム座標決定部８６が決定したフレーム番号をアドレスとして入力する。そして、この入力したＤＭＤ座標に基づいて露光データメモリ８３から読み出された１フレーム毎のフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７へ出力する。

ＤＭＤ駆動回路２７に出力されたフレームデータは、データシフト回路８７を通過する。データシフト回路８７はＹ方向の移動誤差を、フレームデータをシフトすることにより補正する。

バンド幅設定部８８は、露光データメモリ８３から読み出す描画データのＹ座標の範囲、すなわち、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。

図１９は、描画制御部８１の詳細な内部構成例及び動作例を示すブロック図の例である。ここでは、１フレーム目に描画制御部８１が露光データメモリ８３から読み出すフレームデータについて記載してある。なお、図１９では、パケットデータ７６−ｎ、フレーム８３−ｎ、描画データフレーム制御部８２、データシフト回路８７の記載を省略してある。

パケットデータ生成部７４が生成したパケットデータ７６−１〜７６−３は、描画制御部８１が備える露光データメモリ８３に保存される。この保存に際して、描画制御部８１は、パケットデータ７６−１〜７６−３にそれぞれ付されたＤＭＤ座標データのフレーム数に基づいて、描画データを同一のフレーム毎に分ける。そして、フレーム毎に分けられた描画データは、さらにＤＭＤ座標データの行番号に基づいて、フレーム毎に行番号で描画データをソートされる。その後、描画制御部８１は、フレーム毎に分けられ、行番号でソートされた描画データを、フレーム８３−１〜８３−３にそれぞれフレームデータとして保存する。

描画制御部８１は、１フレーム目のパターンを描画する際には、フレーム８３−１から読み出したフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７に出力する。ＤＭＤ駆動回路２７は、フレームデータに基づいてＤＭＤ２５の駆動を制御し、ミラー２５ａのＯＮ／ＯＦＦを行わせ、基板１に光ビームを照射してパターンを描画する。
次に、描画制御部８１は、２フレーム目のパターンを描画する際には、フレーム８３−２から読み出したフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７に出力する。
以下、ｎフレーム目のパターンを描画するまで処理を続ける。

図２０は、本実施の形態例に係る描画データ生成方式の長所を示す説明図である。図２０Ａは、ＣＡＤデータから描画データを生成するサンプリング精度を１μｍとした場合のイメージ例であり、図２０Ｂは、ＣＡＤデータから描画データを生成するサンプリング精度を０．５μｍとした場合のイメージ例である。また、図２０Ｃは、ＤＭＤ２５の１回の移動量で生成されるラスターデータの大きさの例を示す説明図である。

図２０Ａと図２０Ｂに示すように、パターン生成部７１は、予め作成した等間隔で画像データからＤＭＤ２５の移動量（プロットピッチ）に対応してＣＡＤデータをサンプリングし、連続するラスターデータを生成し、このラスターデータから描画データを生成する。ここで、ミラー２５ａのサンプリング精度を上げてもＤＭＤ２５に含まれるミラー２５ａの数が増えるわけではない。このため、サンプリング精度を１μｍから０．５μｍとしても、１フレームのＤＭＤ２５の各ミラー２５ａをＯＮ／ＯＦＦ制御するために必要なデータ量は増えない。

また、図２０Ｃに示すように、１回の露光処理を実行する際に必要な描画データは、パターンが描画される基板１とＤＭＤ２５の相対的な移動量分でよい。このため、ＣＡＤデータから描画データを生成するために必要な範囲が狭くなる。ＤＭＤ２５の移動量はわずかであり、描画データをサンプリングするために必要な範囲に含まれるパターンの数が少ないので、従来のプロットデータ方式に比べてデータ量を少なくすることができる。このため、ＣＡＤデータに表現されるパターンを高解像度としても、ＣＡＤデータから描画データを生成するときに必要となる演算処理の負荷を低減することができる。

また、図７に示したように、ある露光領域（ｐ，ｑ）における照射点５２（ｐ，ｑ）−ｎは、どのミラー２５ａ（ｍ，ｎ）が光ビームを反射して形成されるかが予め定まっている。言い換えれば、何フレーム目に、何行目のミラー２５ａが照射点５２（ｐ，ｑ）−ｎを形成するルールは、基板の露光条件として予め定められる基板の移動速度と露光間隔時間に求めることが出来る。このため、ＤＭＤ２５の１プロット分の移動量に応じて作成したビットマップ形式の描画データを用いて、各ミラー２５ａのＯＮ／ＯＦＦを抽出した後、上記のルールに基づいて、容易にフレームデータを生成することが可能となる。

このように、本例に係る主制御装置７０が用いる描画データ生成方式を用いれば、ミラー２５ａが使用する描画データのサンプリング精度を上げても、演算負荷を減らすことができる。そして、生成した描画データにフレーム番号と行番号を付加することにより、パターン描画時に必要となるフレームデータに加工することが容易になる。このため、描画データをＤＭＤ駆動回路２７に遅延なく転送し、高精度のパターンを基板に描画することができる。

＜基板の走査例＞
次に、光ビームにより基板１の走査を行う際の動作例を説明する。
図２１〜図２４は、８本の光ビームにより基板１の走査を行う場合の説明図である。図２１〜図２４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、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａを破線で示している。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２１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２１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する。図２２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２２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する。

図２３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２３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する。図２４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２３に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。この４回目の走査によって、基板１全体の走査が終了する。

図２１〜図２４に示すように、複数の光ビーム照射装置２０からの複数の光ビーム（例えば８本）により基板１の走査を並行して行うことにより、基板１全体の走査にかかる時間を短くすることができ、これによってタクトタイムの短縮が可能となる。

なお、図２１〜図２４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全体を走査するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の一実施の形態例に係る露光装置３０によれば、描画データをフレーム毎に振分け、かつ、プロットピッチに合わせてミラー２５ａの行番号でソートしたパケットデータを、さらにフレーム毎に並び替えてフレームデータを生成する。そして、描画制御部８１は、ＤＭＤ２５を駆動するフレーム番号に合わせて、露光データメモリ８３から読み出したフレームデータをＤＭＤ駆動回路２７に供給し、高解像度で基板１にパターンを描画する。

＜液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例＞
図２５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Ｓ１）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Ｓ２）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Ｓ１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。

次に、露光工程（ステップＳ３）では、露光装置３０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Ｓ４）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Ｓ５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップＳ１）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。最後に、剥離工程（ステップＳ６）では、エッチング工程（ステップＳ５）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。

＜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＞
また、図２６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Ｓ１１）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Ｓ１２）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。そして、この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。次に、保護膜形成工程（ステップＳ１３）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Ｓ１４）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。

なお、露光装置３０、又は露光装置３０で用いられる露光方法は、上述した図２６に示したＴＦＴ基板の製造工程の中の露光工程（ステップＳ３）において用いられる。また、図２６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Ｓ１１）及び着色パターン形成工程（ステップＳ１２）の露光処理においても適用することができる。

＜パターニング方法及び装置の応用例＞
この実施の形態に係るパターニング方法及び装置は、印刷（プリンタブル）技術によってフレキシブル基板などに、表示回路あるいは電子部品を作成するプリンタブルエレクトロニクス分野で使用される印刷技術によって基材（基板、フィルムなどの樹脂性のものを含む）に印刷用の版（マスク）をパターニングする技術分野に応用可能である。また、画像データに応じて変調された光を感光層上に結像させて、該感光層を露光し、パッケージ基材を含むプリント配線基材分野あるいは半導体分野における高精細な永久パターン（保護膜、層間絶縁膜、及びソルダーレジストパターン）を効率よく形成するパターニング装置にも応用可能である。このような印刷技術で作成される回路としては、例えば、電子ペーパ、電子看板、プリンタブルＴＦＴなどがある。

この実施の形態に係るパターニング方法は、特定の波長の光によって重合や硬化などの化学反応を起こす樹脂を用いた基材の表面改質の分野にも応用可能である。特定の波長の光によって重合や硬化などの化学反応を起こす樹脂とは、フォトレジストなどの紫外線硬化樹脂、スクリーン印刷等の製版に使用される樹脂、ホログラフィーの記録媒体用樹脂、ラピッドプロトタイピングの樹脂などを含むものである。

また、この実施の形態に係るパターニング方法は、半導体Ｓｉ貫通電極（ＴＳＶ：through-silicon via）のチップ間の（リペア）配線などのパターンを形成する分野にも応用可能である。
さらに、これ以外にも、印刷の版を作成する装置、輪転機の版作成装置、リソグラフやプリポート等のステンシル印刷又は孔版印刷装置などにも応用可能である。また、スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置もリペア方法及び装置、パッケージ基材を含むプリント配線基材製造装置、フラットパネルディスプレイやプリント基材などの微細な電極パターン、あるいは露光用マスクのパターニング装置にも応用可能である。

また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

１…基板、２０…光ビーム照射装置、２５…ＤＭＤ、２５ａ…ミラー、２７…ＤＭＤ駆動回路、３０…露光装置、６０…ステージ駆動回路、７０…主制御装置、７１…パターン生成部、７２…描画図形座標メモリ、７３…座標補正部、７４…パケットデータ生成部、７５…フレームカウンタ、７６−１〜７６−ｎ…パケットデータ、８０…同期制御部、８１…描画制御部、８２…描画データフレーム制御部、８３…露光データメモリ、８４…傾斜演算・歪み補正部、８５…中心点座標決定部、８６…フレーム座標決定部、８７…データシフト回路、８８…バンド幅設定部、８９…歪み補正データメモリ、９０…シミュレータ

Claims (6)

1. 基材を支持する支持部と、
   複数のミラーを二方向に配列した空間的光変調器と、基材にパターンの描画を指示する描画データに基づいて前記空間的光変調器を駆動する駆動回路と、前記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光ビーム照射装置と、
   前記支持部と前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動機構と、を備え、
   前記移動機構により前記支持部と前記光ビーム照射装置とを相対的に移動して、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、
   前記光ビーム照射装置の空間的光変調器を光ビームによる基材の走査方向に対して傾けて配置し、前記空間的光変調器の１つのミラーで反射された光が前記基材へ照射される領域と、他のミラーで反射された光が基材へ照射される領域が、光ビームによる基材の走査に伴って部分的に重なる多重露光を行って、基材にパターンを描画する露光装置であって、
   前記パターンを定めた画像データを、前記基材に対する前記空間的光変調器の移動量毎にサンプリングして前記描画データを生成し、前記描画データをフレーム毎に振分け、かつ前記空間的光変調器における前記ミラーの一方の方向に付される行番号毎に並び替えたパケットデータを生成するパターン生成部と、
   前記パケットデータを前記フレーム毎に並び替え、さらに前記空間的光変調器のミラーの座標に対応付けたフレームデータを生成し、フレーム毎に前記駆動回路に前記フレームデータを出力して、前記光ビーム照射装置により前記基材にパターンを描画させる描画制御部と、
   を備えることを特徴とするパターニング装置。
2. 前記パターン生成部は、
   シミュレータによって数値化されたサンプリングパターンの値、及びフレームカウンタによってカウントされたフレーム値に基づいて、前記パケットデータを生成するパケットデータ生成部を
   備えることを特徴とする請求項１記載のパターニング装置。
3. 前記パケットデータ生成部は、
   数値化されたサンプリングパターンをフレーム番号と行番号として前記ミラーごとに保存する座標分布メモリと、
   前記座標分布メモリから読み出されたフレーム番号，行番号を加算値として前記フレームカウンタによってカウントされた前記基材上の描画座標を示すフレーム値に加算する演算部と、
   前記基材に対して前記空間的光変調器が移動する移動量分の描画データを、前記画像データから１行ごとに生成する描画データ生成部と、
   前記演算部によって加算されたフレーム番号，行番号を１行分の描画データごとに付加しパケットデータとして整形し、前記描画制御部に順次出力する同期制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載のパターニング装置。
4. 前記描画制御部は、
   前記パターン生成部から受け取った前記パケットデータに付された前記フレーム値に基づいて、前記フレーム毎に前記描画データを並び替えると共に、前記パケットデータに付された前記描画データが描画される行番号に基づいて、前記行番号毎に前記描画データを並び替えてフレームデータを生成する描画データフレーム制御部と、
   前記フレームデータをフレーム毎に保存する露光データメモリを
   備えることを特徴とする請求項３記載のパターニング装置。
5. 基材を支持部で支持し、
   前記支持部と、複数のミラーを二方向に配列した空間的光変調器、基材にパターンの描画を指示する描画データに基づいて前記空間的光変調器を駆動する駆動回路、前記空間的光変調器で変調された光ビームを照射する照射光学系を含む光ビーム照射装置とを、相対的に移動して、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、
   前記光ビーム照射装置の空間的光変調器を光ビームによる基材の走査方向に対して傾けて配置し、前記空間的光変調器の１つのミラーで反射された光が前記基材へ照射される領域と、他のミラーで反射された光が基材へ照射される領域が、光ビームによる基材の走査に伴って部分的に重なる多重露光を行って、基材にパターンを描画する露光方法であって、
   前記パターンを定めた画像データを、前記基材に対する前記空間的光変調器の移動量毎にサンプリングして前記描画データを生成し、前記描画データをフレーム毎に振分け、かつ前記空間的光変調器における前記ミラーの一方の方向に付される行番号毎に並び替えたパケットデータを生成し、
   前記パケットデータを前記フレーム毎に並び替え、さらに前記空間的光変調器のミラーの座標に対応付けたフレームデータを生成し、フレーム毎に前記駆動回路に前記フレームデータを出力して、前記光ビーム照射装置により前記基材にパターンを描画させることを特徴とするパターニング方法。
6. 請求項５記載のパターニング方法を用いて基材にパターンを形成することを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。