JP2014059410A - パターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの走行誤差に応じて描画データの座標を補正する場合に当該補正箇所でムラが発生しないようにする。
【解決手段】基板１を保持するチャック１０をＸステージ５により移動しながら、チャック１０の位置を検出し、チャック１０の位置の検出結果に基づき、Ｘステージ５の走行誤差を検出する。そして、Ｘステージ５の走行誤差の検出結果に基づき、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座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。この際、供給する描画データをすぐに補正座標に切り替えずに、補正前座標と補正座標を数回繰り返し供給してから補正座標に切り替える。これにより補正時のムラ発生を抑制する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、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材の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、基材に所定のパターンを描画するパターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法に係り、特に複数のミラーを二軸に配列した空間的光変調器を用いて光ビームを変調照射することによって基材表面の樹脂に所定のパターンを描画するパターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法に関する。

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）基材やカラーフィルタ基材、プラズマディスプレイパネル用基材、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基材等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基材上にパターンを描画形成して行われる。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材上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基材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材へ転写するプロキシミティ方式があった。

近年、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露光装置が開発されている。光ビームにより基材を走査して、基材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材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に記載のものがある。

特開２０１０−０６０９９０号公報

光ビームによる基材の走査は、基材と光ビームとを相対的に移動して行われる。この移動は、精密な光学系を含む光ビーム照射装置を固定し、基材を保持するチャックをステージによって移動して行うのが一般的である。その際、ステージに横揺れやヨーイング等の走行誤差が発生して、チャックに保持された基材の移動経路がずれると、光ビーム照射装置からの光ビームにより描画されるパターンがずれることがある。ステージ走行時による移動経路によってパターンがずれると、パターンの描画が精度良く行われず、描画品質が低下することになる。そこで、特許文献１に記載の露光装置は、光ビームによる基材の走査を行う際に、ステージの走行誤差を検出する走行誤差検出手段を設け、走行誤差に応じて描画データの座標を補正して描画を行なっている。この補正によって、描画品質を維持しながら描画することが可能となる。ところが、走行誤差に応じた補正を行なったにも関わらず、その補正実施部分のパターンによっては、描画されたパターン内に肉眼で確認可能なムラが発生する場合があった。

本発明は、上述の点に鑑みなされたものであり、ステージの走行誤差に応じて描画データの座標を補正する場合に当該補正箇所でムラが発生しないようにすることのできるパターン形成方法及び装置、露光装置並びに表示用パネル製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るパターン形成方法の第１の特徴は、二方向に配列された複数のミラー群を描画データに基づいて駆動する空間的光変調器を用いて光ビームを変調し、樹脂膜の塗布された基材を保持するステージ手段を相対的に移動させながら前記光ビームを照射することによって前記基材の前記樹脂膜に前記描画データに基づいたパターンを形成するパターン形成方法であって、前記ステージ手段によって移動される前記基材の位置を検出し、検出された前記基材の位置に基づき前記ステージ手段の走行誤差を検出し、検出された走行誤差に基づき描画データの座標を補正し、補正後の座標に対応する描画データと補正前の座標に対応する描画データとを所定回数だけ交互に切り替えて光ビームを変調し、前記所定回数の切り替えが終了した後は、前記補正後の座標に対応する描画データに基づいて光ビームを変調することにある。この発明では、走行誤差が検出された際に、描画データをすぐに補正後の座標に対応する描画データに切り替えたままにするのではなく、補正前の座標に対応する描画データと補正後の座標に対応する描画データを所定回数繰り返し供給し、その後は補正後の座標に対応する描画データに切り替えるという処理を行なっている。これによって座標補正箇所におけるムラの発生を抑制することができる。

本発明に係るパターン形成方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のパターン形成方法において、レーザー光を発生する光源手段と、前記基材と共に移動する箇所に取り付けられた反射手段と、前記光源手段からのレーザー光と前記反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計手段とを含むレーザー測長システムを用いて前記基材の位置を検出し、前記ステージ手段の移動量を検出するためのエンコーダ手段に基づいて前記ステージ手段の移動位置を検出し、前記エンコーダ手段によって検出された前記ステージ手段の移動位置と前記レーザー測長システムによって検出された前記基材の位置とに基づいて前記走行誤差を検出することにある。これは、レーザー測長システムにて検出された基材の実際の位置と、エンコーダ手段にて検出されたステージ手段の移動位置とを比較して、走行誤差を検出するようにしたものである。

本発明に係るパターン形成方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のパターン形成方法において、前記描画データを切り替える際の切り替え回数及び切り替え間隔のいずれか一方をランダムにしたことにある。これは、描画データを切り替える際に切り替え回数及び切り替え間隔にランダム性を出すことによって、描画されたパターン内に肉眼で確認可能なムラの発生を効果的に防止できるようにしたものである。

本発明に係るパターン形成装置の第１の特徴は、二方向に配列された複数のミラー群を描画データに基づいて駆動する空間的光変調器を用いて光ビームを変調し、樹脂膜の塗布された基材を保持するステージ手段を相対的に移動させながら前記光ビームを照射することによって前記基材の前記樹脂膜に前記描画データに基づいたパターンを形成するパターン形成装置であって、前記ステージ手段によって移動される前記基材の位置を検出する基材位置検出手段と、検出された前記基材の位置に基づき前記ステージ手段の走行誤差を検出する走行誤差検出手段と、検出された走行誤差に基づき描画データの座標を補正する座標補正手段と、補正後の座標に対応する描画データと補正前の座標に対応する描画データとを所定回数だけ交互に切り替えて光ビームを変調し、前記所定回数の切り替えが終了した後は、前記補正後の座標に対応する描画データに基づいて光ビームを変調する光ビーム照射手段とを備えたことにある。これは、前記パターン形成方法の第１の特徴に記載のものを実現したパターン形成装置の発明である。

本発明に係るパターン形成装置の第２の特徴は、前記第1の特徴に記載のパターン形成装置において、前記基材位置検出手段は、レーザー光を発生する光源手段と、前記基材と共に移動する箇所に取り付けられた反射手段と、前記光源手段からのレーザー光と前記反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計手段とを含むレーザー測長システムで構成され、前記走行誤差検出手段は、前記ステージ手段の移動量を検出するためのエンコーダ手段に基づいて前記ステージ手段の移動位置を検出し、検出された前記ステージ手段の移動位置と前記レーザー測長システムによって検出された前記基材の位置とに基づいて前記走行誤差を検出することにある。これは、前記パターン形成方法の第２の特徴に記載のものを実現したパターン形成装置の発明である。

本発明に係るパターン形成装置の第３の特徴は、前記第1又は第２の特徴に記載のパターン形成装置において、前記光ビーム照射手段は、前記描画データを切り替える際の切り替え回数及び切り替え間隔のいずれか一方をランダムにしたことにある。これは、前記パターン形成方法の第３の特徴に記載のものを実現したパターン形成装置の発明である。

本発明に係る露光装置の特徴は、前記第１から第３までのいずれか１の特徴に記載のパターン形成方法、又は第１から第３までのいずれか１の特徴に記載のパターン形成装置を用いて基材の露光を行うことにある。これは、前記パターン形成方法又はパターン形成装置のいずれか１の特徴に記載のものを用いて、露光を行なうようにしたものである。

本発明に係る表示用パネル製造方法の特徴は、前記第１から第３までのいずれか１の特徴に記載のパターン形成方法、又は第１から第３までのいずれか１の特徴に記載のパターン形成装置を用いて、表示用パネルを製造することにある。これは、前記パターン形成方法又はパターン形成装置のいずれか１の特徴に記載のものを用いて、表示用パネルを製造するようにしたものである。

本発明によれば、ステージの走行誤差に応じて描画データの座標を補正する場合に当該補正箇所でムラが発生しないようにすることができるという効果がある。

本発明の一実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図１に示す露光装置の側面図である。 図２に示す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。 ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。 図１の露光装置に設けられたレーザー測長システムの動作を説明する図である。 図１、図４及び図６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。 走行誤差に応じた補正の行なわれる前の描画パターンの一例を示す図である。 走行誤差に応じた従来の補正の行なわれた描画パターンの一例を示す図である。 走行誤差に応じた本実施の形態に係る補正の行なわれた描画パターンの一例を示す図である。 図１０の描画パターンを交互に光ビームとして基板に照射する際の走査方向の補正値の一例を示す図である。 図１１の補正値に対応して描画パターンが選択される様子を模式的に表した図である。 この実施の形態に係るパターン形成方法が実行する上述の走行誤差検出時に実行する描画座標算出処理の一例を示すフローチャートである。 光ビームに係る基板の走査を説明する１番目の図である。 光ビームに係る基板の走査を説明する２番目の図である。 光ビームに係る基板の走査を説明する３番目の図である。 光ビームに係る基板の走査を説明する４番目の図である。 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。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態では、パターン作成装置の一例として露光装置を例に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す露光装置の側面図、図３は、図２に示す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、レーザー測長システム、レーザー測長システム制御装置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、レーザー測長システムのレーザー光源４１、レーザー測長システム制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を省略している。露光装置は、これらの他に、基材としての基板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が、これらの図示も省略している。なお、図１〜図３における実施の形態では、Ｘ方向及びＹ方向は例示であって、これらのＸ方向とＹ方向とを互いに入れ替えてもよいことは言うまでもない。

図１〜図３に示すように、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、フォトレジストなどの紫外線硬化樹脂である樹脂膜が塗布されている。

基板１の露光を行う露光位置の上空に、ベース３を跨ぐようにゲート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、この実施の形態は、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、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線光ビームを、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によって基板１の表面に照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給される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１〜図３に示すように、チャック１０は、θステージ８の上側に搭載されている。θステージ８の下側にはＸステージ５及びＹステージ７が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３の上面に設けられた４本のＸガイド４上に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動するようになっている。Ｙステージ７は、Ｘステージ５の上面に設けられた２本のＹガイド６上に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動するようになっている。θステージ８は、Ｙステージ７上に搭載され、チャック１０をθ方向へ回転制御している。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それぞれ設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０によって駆動制御されている。

θステージ８がチャック１０をθ方向へ回転することによって、チャック１０に搭載された基板１は、それぞれの直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ合致するように回転制御される。Ｘステージ５は、Ｘ方向へ移動することによって、チャック１０を受け渡し位置と露光位置との間で移動させる。露光位置において、Ｘステージ５がＸ方向へ移動することによって、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームが、基板１の表面をＸ方向へ走査することになる。また、Ｙステージ７がＹ方向へ移動することによって、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームのＸ方向の操作領域がＹ方向へ移動することになる。図１に示すように、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０に制御信号を出力し、ステージ駆動回路６０を制御することによって、θステージ８のθ方向の回転量及び回転位置、Ｘステージ５のＸ方向の移動量及び移動位置、及びＹステージ７のＹ方向の移動量及び移動位置の制御を行なう。

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）に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。ＤＭＤ２５を、走査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、基板表面にパターンの描画を隙間無く行うことができる。

なお、この実施の形態では、チャック１０はＸステージ５と共にＸ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームを用いた基板１の走査が行なわれているが、光ビーム照射装置２０を移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームを用いた基板１の走査が行なわれるようにしてもよい。また、チャック１０及び光ビーム照射装置２０の両方をＸ方向に移動するようにしてもよい。同様に、チャック１０はＹステージ７と共にＹ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームを用いた基板１の走査領域が変更されるようにしているが、光ビーム照射装置２０を移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームを用いた基板１の走査領域の変更が行なわれるようにしてもよい。この場合も同様に、チャック１０及び光ビーム照射装置２０の両方をＹ方向へ移動するようにしてもよい。

図１〜図３に示すように、ベース３の側縁部上には、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は、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するためのエンコーダ３２用の目盛を備えている。また、Ｘステージ５の側縁部上には、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は、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するためのエンコーダ３４用の目盛を備えている。

図１〜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の目盛に対向して、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、その検出パルス信号を主制御装置７０へ出力する。Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３の目盛に対向して、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、その検出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３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向及びＹステージ７のＹ方向の移動量を検出し、その位置を特定する。

図６は、図１の露光装置に設けられたレーザー測長システムの動作を説明する図である。図６において、図１と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。また、図７では、レーザー測長システムの動作説明に必要なデバイスのみを示し、図１のゲート１１及び光ビーム照射装置２０などは省略してある。レーザー測長システムは、公知のレーザー干渉式の測長システムで構成されており、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から出射され、ハーフミラー４６及びミラー４７によって導入されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計４２は、受光した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する。レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３によって反射されたレーザー光との干渉を、Ｙ方向の２箇所で測定する。レーザー干渉計４２は、Ｙ方向の２箇所で干渉をそれぞれ測定することによって、チャック１０の回転を検出している。レーザー測長システム制御装置４０は、主制御装置７０の制御によって、レーザー干渉計４２の測定結果を取り込み、チャック１０のＸ方向の位置及び回転を検出する。

レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１から出射され、ハーフミラー４６及びミラー４８によって導入されたレーザー光を受光する。レーザー干渉計４４は、受光した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する。レーザー干渉計４４は、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。レーザー測長システム制御装置４０は、主制御装置７０の制御によって、レーザー干渉計４４の測定結果を取り込み、チャック１０のＹ方向の位置を検出する。なお、レーザー干渉計４４によってＸ方向の２箇所で干渉を測定することによってチャック１０の回転を検出するようにしてもよい。また、レーザー干渉計４２，４４の両方でチャック１０の回転を検出してもよい。

走行誤差検出回路４９は、レーザー測長システム制御装置４０の検出結果及びエンコーダ３２，３４からの位置情報を受信し、Ｘステージ５がＸ方向へ移動する際の横揺れやヨーイング等の走行誤差を検出する。レーザー測長システムを用いて、チャック１０の位置を検出することにより、チャック１０の位置を精度良く検出することができるので、Ｘステージ５の走行誤差を精度良く検出することができる。走行誤差検出回路４９は、その検出結果を主制御装置７０へ出力する。

図７は、図１、図４及び図６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。図７に示すように、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０の８個のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部７１を有する。なお、主制御装置７０はこれ以外の構成手段を含んで構成されているが、ここでは描画制御部７１について説明する。描画制御部７１は、描画データ用メモリ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を含んで構成される。この実施の形態では、主制御装置７０は、Ｘステージ５の走行誤差を検出し、その検出結果に基づき、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座標を補正し、補正した座標の描画データを、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。これによって、Ｘステージ５に横揺れやヨーイング等の走行誤差が発生しても、パターンの描画を精度良く行なうことができるようになる。

描画データ用メモリ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、描画データ用メモリ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。

レーザー測長システム制御装置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、レーザー測長システム制御装置４０が検出したチャック１０のＸＹ方向の位置に基づいて、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に示すように、光ビーム照射装置２０から出射される光ビームを用いて基板１の走査を行う場合、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によってチャック１０をＸ方向へ移動させる。基板１の走査領域を変更する場合、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方向への移動量をそれぞれ検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。そして、中心点座標決定部７４は、走行誤差検出回路４９の検出結果に基づき、決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標を補正する。中心点座標決定部７４の座標補正切替部７６は、走行誤差検出回路４９の検出結果が変化した場合に、変化前と変化後の値をメモリし、それを任意回数及び任意間隔に応じて切り替えるという処理を行なう。

座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が補正したチャック１０の中心点のＸＹ座標から座標補正切替部７６が切り替えた補正値に基づき、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。描画データ用メモリ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係るパターン形成方法が実行する走行誤差による補正処理について説明する。図８〜図１０は、描画データにより描画されるパターンの一例を示す図である。図８は、走行誤差に応じた補正の行なわれる前の描画パターンの一例を示す図である。図９は、走行誤差に応じた従来の補正の行なわれた描画パターンの一例を示す図である。図８に示すように、例えば、ＤＭＤ２５が、走査方向（図の横方向）における１番地から２０番地まで（以下、Ｘ１〜Ｘ２０と表す）と、走査領域移動方向（図の縦方向）における１番地から１２番地まで（以下、Ｙ１〜Ｙ１２と表す）とに囲まれる長方形領域に対して光ビームを照射可能なものとして説明する。この場合、タイミングｔ１では、Ｘ１〜Ｘ２０とＹ１〜Ｙ１２に囲まれる長方形領域ａ１の描画パターンが光ビームとして基板に照射される。タイミングｔ２では、Ｘ２〜Ｘ２１とＹ１〜Ｙ１２に囲まれる長方形領域ａ２の描画パターンが、タイミングｔ３では長方形領域ａ３の描画パターンがそれぞれ光ビームとして基板に照射される。これ以降タイミングｔ４〜ｔ１２では長方形領域ａ４〜ａ１２の描画パターンがそれぞれ光ビームとして基板に照射される。

図８に示すように、正確なタイミングで描画パターンに対応した光ビームを基板に照射することによって、描画パターンを高精度に形成することが可能となる。このような光ビームによる基板の走査時に、ステージの走行誤差が検出されると、従来は、その走行誤差に応じて描画データの座標を補正して描画を行なうことになる。図９は、図８に対応したものであり、タイミングｔ６で走行誤差が検出されたものとして説明する。図９に示すように、タイミングｔ６で走行誤差が検出された場合、描画データの座標が補正され、図８のタイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンが、タイミングｔ６で光ビームとして基板に照射されるようになる。そして、これ以降は、タイミングｔ７で長方形領域ａ８の描画パターンが、タイミングｔ８で長方形領域ａ９の描画パターンが、以下同様にして、次のタイミングの描画パターンが順次光ビームとして基板に照射されるようになる。このように走行誤差の発生に応じて、描画パターンを即座に切り替えるような補正を実施することによって、描画されたパターン内に肉眼で確認可能なムラが発生する可能性があった。

図１０は、走行誤差に応じた本実施の形態に係る補正の行なわれた描画パターンの一例を示す図である。図９の場合と同様にタイミングｔ６で走行誤差が検出されたものとして説明する。この場合、描画データの座標が補正され、図８に示す次のタイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンが、タイミングｔ６で光ビームとして基板に照射されるようになる。この実施の形態では、タイミングｔ６で光ビームとして基板に照射される描画パターンとして、タイミングｔ６に対応した長方形領域ａ６の描画パターンと、タイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンを所定の期間だけ所定の回数だけ交互に光ビームとして基板に照射するように動作する。以下同様に、タイミングｔ７では長方形領域ａ７と長方形領域ａ８とを交互に、タイミングｔ８では長方形領域ａ８と長方形領域ａ９とを交互に、タイミングｔ９では長方形領域ａ９と長方形領域ａ１０とを交互に、描画パターンの光ビームとして基板に照射するように動作する。そして、タイミングｔ１１以降では図８に示す次のタイミングに対応した長方形領域の描画パターンに対応した光ビームを照射する。

図１１は、図１０の描画パターンを交互に光ビームとして基板に照射する際の走査方向の補正値の一例を示す図である。図１２は、図１１の補正値に対応して描画パターンが選択される様子を模式的に表した図である。図１０のタイミングｔ６の長方形領域ａ６の描画パターンと長方形領域ａ７の描画パターンとが光ビームとして交互に基板に照射される場合、その走査方向の補正値の一例を示す。図１１において、露光ステップの欄は、ＤＭＤ２５の露光ステップが各タイミング間で２０回行なわれる場合の対応する露光ステップ番号を示す。既存補正方式の欄は、従来の補正方法における補正値の一例を示す。新規補正方式の欄は、本実施の形態に係る補正方法における補正値の一例を示す。ここで、タイミングｔ５の５番目の露光ステップの時点で、走行誤差が検出されたものと仮定する。従来の補正では、図１１の既存補正方式の欄及び図１２の模式図に示すように、次の６番目の露光ステップで走査方向の補正値が「１」（補正有）となり、描画データの座標が補正され、次のタイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンが、タイミングｔ６の６番目以降の露光ステップで光ビームとして基板に照射されるようになる。

一方、この実施の形態に係るパターン形成方法では、図１１の新規補正方式の欄及び図１２の模式図に示すように、６番目の露光ステップで走査方向の補正値が「１」（補正有）となり、描画データの座標が補正され、次のタイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンが、タイミングｔ６の６番目の露光ステップで光ビームとして基板に照射されるようになる。次の７番目の露光ステップで走査方向の補正値が「０」（補正無）となり、描画データの座標は元々のタイミングｔ６に対応した長方形領域ａ６の描画パターンとなり、タイミングｔ６の７番目の露光スナップで光ビームとして基板に照射されるようになる。これ以降の８〜１１番目の露光ステップでは、補正値が「１」，「０」と交互の値となり、それに応じて描画データの座標は補正され、タイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンと元々のタイミングｔ６に対応した長方形領域ａ６の描画パターンとが、それぞれ交互に光ビームとして基板に照射されるようになる。なお、図示していないが、次のタイミングｔ７では、最初の露光ステップからタイミングｔ７に対応した長方形領域ａ７の描画パターンと、次のタイミングｔ８に対応した長方形領域ａ８の描画パターンが６番目の露光ステップまで繰り返され、それ以降の露光ステップでは、タイミングｔ８に対応した長方形領域ａ８の描画パターンが光ビームとして基板に照射されるようになる。同じような動作が次のタイミングｔ８，ｔ９でも実行され、タイミングｔ１０以降は、次のタイミングに対応した長方形領域の描画パターンが光ビームとして基板に照射されるようになる。このように走行誤差の発生に応じて、描画パターンを即座に切り替えるのではなく、徐々に描画パターンを切り替えることによって、肉眼で確認可能なムラの発生を抑制することができる。

図１３は、この実施の形態に係るパターン形成方法が実行する上述の走行誤差検出時に実行する描画座標算出処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１３１では、走行誤差が検出されたか否かの判定を行い、検出されていない（ｎｏ）場合は次のステップＳ１３４に進み、検出された（ｙｅｓ）場合はステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２では、図１１に示すような事前に設定された補正値の「０」／「１」（切り替えパラメータ）に従い補正無／補正有の判定を行い、補正有（ｙｅｓ）の場合は次のステップＳ１３３に進み、補正無（ｎｏ）の場合はステップＳ１３４に進む。ステップＳ１３３では、ステップＳ１３２の判定結果である補正有に従い、補正座標を出力する。なお、ステップＳ１３２における補正値の「０」／「１」は、切り替えパラメータとして、その切り替え回数及び切り替え間隔等に応じて事前に設定される。例えば、図１１及び図１２の場合は、切り替え回数として露光ステップで「３回の切り替え回数」、切り替え間隔として「１ステップ毎の切り替え間隔」、また、露光タイミングの切り替え回数で「４タイミングに渡っての切り替え回数」がそれぞれ設定されている。これらのパラメータを複数準備し、それをさらに走行誤差検出時に切り替えて、ランダム性を出すことによって、描画されたパターン内に肉眼で確認可能なムラの発生を効果的に防止することが可能となる。

ステップＳ１３４では、中心点座標決定部７４が走行誤差検出回路４９の検出結果に基づき、座標決定部７５から出力される描画データのＸＹ座標（中心座標）を決定する。ステップＳ１３３の処理にて座標補正が行なわれた場合は、その補正座標に基づいてＸＹ座標（中心座標）が変化前と変化後の値に基づいて、所定回数及び所定間隔だけ切り替えるという処理が実行される。ステップＳ１３５では、座標決定部７５が、中心点座標決定部７４が補正したチャック１０の中心点のＸＹ座標から座標補正切替部７６が切り替えた補正値（補正有／無）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。ステップＳ１３６では、座標決定部７５が決定したＸＹ座標をアドレスとして描画データ用メモリ７２に記憶する。ステップＳ１３７では、ＸＹ座標のアドレスに記憶された描画データに基づいて、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７を駆動する。

図１４〜図１７は、光ビームに係る基板の走査を説明する図である。図１４〜図１７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１４〜図１７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１４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１４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１５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１５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１６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１６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１７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１７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１４〜図１７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、Ｘステージ５の走行誤差を検出し、Ｘステージ５の走行誤差の検出結果に基づき、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座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給することにより、Ｘステージ５に横揺れやヨーイング等の走行誤差が発生しても、パターンの描画を精度良く行うことができる。従って、基板１を保持するチャック１０をＸステージ５により移動して、光ビームによる基板１の走査を行う際に、Ｘステージ５の走行誤差による描画品質の低下を防止することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、レーザー測長システムを用いて、チャック１０の位置を検出することにより、チャック１０の位置を精度良く検出することができるので、Ｘステージ５の走行誤差を精度良く検出することができる。従って、描画データの座標の補正を正確に行うことができ、パターンの描画をさらに精度良く行なうことができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、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を走査する際も、各光ビーム照射装置２０からの光ビームにより描画されるパターンがＸステージ５の走行誤差により互いにずれるのを防止することができるので、パターンの描画を精度良く行うことができる。そして、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。

例えば、図１８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Ｓ１９１）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Ｓ１９２）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Ｓ１９１）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Ｓ１９３）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Ｓ１９４）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Ｓ１９５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップＳ１９１）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Ｓ１９６）では、エッチング工程（ステップＳ１９５）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１９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Ｓ２０１）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Ｓ２０２）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Ｓ２０３）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Ｓ２０４）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１８に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップＳ１９３）において、図１９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Ｓ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップＳ２０２）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。

上述の実施の形態では、紫外線硬化樹脂の塗布された基板としてＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板を例に説明したが、これ以外に光硬化樹脂の塗布された基板上に、光ビームを空間的光変調器を用いて変調照射することによって光硬化樹脂に所定のパターンを描画するものに適用することが可能である。

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。また、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。

この実施の形態に係るパターン形成方法及び装置は、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）をパターン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ン形成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ン形成方法は、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。また、半導体のＳｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｓｉｌｉｃｏｎ ｖｉａ、ＴＳＶ）のチップ聞の（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。スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置の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ン作成装置にも応用可能である。
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。

１…基板
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）
２５ａ…ミラー
２６…投影レンズ
２７…ＤＭＤ駆動回路
３…ベース
３１，３３…リニアスケール
３２，３４…エンコーダ
４…Ｘガイド
４０…レーザー測長システム制御装置
４１…レーザー光源
４２，４４…レーザー干渉計
４３，４５…バーミラー
４６…ハーフミラー
４９…走行誤差検出回路
４７，４８…ミラー
５…Ｘステージ
６…Ｙガイド
６０…ステージ駆動回路
７…Ｙステージ
７０…主制御装置
７１…描画制御部
７２…描画データ用メモリ
７３…バンド幅設定部
７４…中心点座標決定部
７５…座標決定部
７６…座標補正切替部
８…θステージ

Claims (8)

1. 二方向に配列された複数のミラー群を描画データに基づいて駆動する空間的光変調器を用いて光ビームを変調し、樹脂膜の塗布された基材を保持するステージ手段を相対的に移動させながら前記光ビームを照射することによって前記基材の前記樹脂膜に前記描画データに基づいたパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記ステージ手段によって移動される前記基材の位置を検出し、
   検出された前記基材の位置に基づき前記ステージ手段の走行誤差を検出し、
   検出された走行誤差に基づき描画データの座標を補正し、
   補正後の座標に対応する描画データと補正前の座標に対応する描画データとを所定回数だけ交互に切り替えて光ビームを変調し、
   前記所定回数の切り替えが終了した後は、前記補正後の座標に対応する描画データに基づいて光ビームを変調することを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、レーザー光を発生する光源手段と、前記基材と共に移動する箇所に取り付けられた反射手段と、前記光源手段からのレーザー光と前記反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計手段とを含むレーザー測長システムを用いて前記基材の位置を検出し、
   前記ステージ手段の移動量を検出するためのエンコーダ手段に基づいて前記ステージ手段の移動位置を検出し、
   前記エンコーダ手段によって検出された前記ステージ手段の移動位置と前記レーザー測長システムによって検出された前記基材の位置とに基づいて前記走行誤差を検出することを特徴とするパターン形成方法。
3. 請求項１又は２に記載のパターン形成方法において、前記描画データを切り替える際の切り替え回数及び切り替え間隔のいずれか一方をランダムにしたことを特徴とするパターン形成方法。
4. 二方向に配列された複数のミラー群を描画データに基づいて駆動する空間的光変調器を用いて光ビームを変調し、樹脂膜の塗布された基材を保持するステージ手段を相対的に移動させながら前記光ビームを照射することによって前記基材の前記樹脂膜に前記描画データに基づいたパターンを形成するパターン形成装置であって、
   前記ステージ手段によって移動される前記基材の位置を検出する基材位置検出手段と、
   検出された前記基材の位置に基づき前記ステージ手段の走行誤差を検出する走行誤差検出手段と、
   検出された走行誤差に基づき描画データの座標を補正する座標補正手段と、
   補正後の座標に対応する描画データと補正前の座標に対応する描画データとを所定回数だけ交互に切り替えて光ビームを変調し、前記所定回数の切り替えが終了した後は、前記補正後の座標に対応する描画データに基づいて光ビームを変調する光ビーム照射手段と
   を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
5. 請求項４に記載のパターン形成装置において、前記基材位置検出手段は、レーザー光を発生する光源手段と、前記基材と共に移動する箇所に取り付けられた反射手段と、前記光源手段からのレーザー光と前記反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計手段とを含むレーザー測長システムで構成され、
   前記走行誤差検出手段は、前記ステージ手段の移動量を検出するためのエンコーダ手段に基づいて前記ステージ手段の移動位置を検出し、検出された前記ステージ手段の移動位置と前記レーザー測長システムによって検出された前記基材の位置とに基づいて前記走行誤差を検出することを特徴とするパターン形成装置。
6. 請求項４又は５に記載のパターン形成装置において、前記光ビーム照射手段は、前記描画データを切り替える際の切り替え回数及び切り替え間隔のいずれか一方をランダムにしたことを特徴とするパターン形成装置。
7. 請求項１から３までのいずれか１に記載のパターン形成方法又は請求項４から６までのいずれか１に記載のパターン形成装置を用いて基材の露光を行うことを特徴とする露光装置。
8. 請求項１から３までのいずれか１に記載のパターン形成方法又は請求項４から６までのいずれか１に記載のパターン形成装置を用いて、表示用パネルを製造することを特徴とする表示用パネル製造方法。

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