JP3550037B2 - 露光装置および液晶ディスプレイの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大面積の基板を露光するのに適した露光装置に関する。また、そのような露光装置を用いた液晶ディスプレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種の露光装置としては、所定のマスクパターンを基板上に投影して露光パターンを形成する投影露光法を採用したものが知られている。この投影露光法による場合、光学系の分解能と１回当たりの露光面積との間のトレードオフから、基板面を複数のブロックに区分し、ブロック毎の照射を繰り返して基板全体を露光するステッパ方式が用いられている。
【０００３】
しかしながら、ステッパ方式による露光装置は、照射の繰り返し回数が基板の対角サイズの２乗に比例して増大するため、大面積の基板ほど露光時間が増大するという問題がある。例えば、現在Ａ４版程度の液晶ディスプレイの製造用露光装置において主流となっているステッパ方式露光装置の１回の露光時間は５分間程度であるが、今後市場の拡大が見込まれる４０インチ（１ｍ角以上）の大型ディスプレイの露光を検討すると、面積の２乗に比例して露光時間が増大するため、１回の露光時間は５０分間以上と長くなって実用的な露光時間を大幅に逸脱する。さらに基板の大型化に伴いステージにかかる慣性力が大きくなり、ステッパ方式のように移動と停止を繰り返す方式では短時間に高精度にステージ移動を行うことがますます困難になる。さらに、ステッパ方式により基板面を複数のブロックに区分して露光する場合、ブロック間の重ね合わせ精度の甘さにより、ブロック間の継ぎ目にコントラストの差（いわゆるブロック別れ）が発生し、量産時の良品率低下を引き起こす。また、１回に露光できる面積を拡大させるには大口径露光用レンズを用いる方式があるが、分解能と露光面積の原理的な制限の他、レンズの製造が非常に困難となり、露光装置が著しく高価になるという問題がある。また、直径数インチの基板を用いるＬＳＩ製造工程ではサブミクロンの解像度まで実現されているが、液晶ディスプレイの製造工程のように大型ガラス基板を露光するような場合は、ある程度の焦点深度を確保することとのトレードオフから、サブミクロン単位までの線幅を実現することは非常に困難である。
【０００４】
これに対して別のタイプの露光装置として、マスクを介することなく、配線パターン等のＣＡＤデータに基づいて、収束したレーザビームや電子ビームなどのエネルギービームを基板に照射して、一筆書きの要領で露光を行う直描方式を採用したものが知られている。この直描方式では、ステッパ方式のようにブロック毎にステージの移動と停止を繰り返すわけではないから、ステージ移動が容易になる。さらに、基板面を複数のブロックに区分して露光するわけではないから、いわゆるブロック別れが生じることはない。また、サブミクロン単位までの線幅を実現することが容易になる。
【０００５】
この直描方式による露光装置の例として、光源のアルゴンレーザビームを８本のビームに分岐させた後、各々の分岐されたレーザビームのオン／オフを一台の超音波変調素子により行ってパターンを形成する装置が提案されている（特開昭６２−２６８１９号公報）。また、直描方式による類似の露光装置として、光源に半導体レーザを用いる例がある（特開平２−７４０２２号公報）。さらに、液晶ディスプレイの製造工程で大面積の基板を露光する場合に、スループット低下と光学系の高コスト化を避けるために、複数の半導体レーザ光源をアレイ状に配置し、それとアレイ状の安価な光学系を組み合わせて構成された装置が提案され（特開平６−５３１０５号公報）、また、レーザ光源を同じようにアレイ状に配列させ、これに非線形結晶を用いた波長変換を加えて紫外レーザ光源としたものが提案されている（特開平８−３３４８０３号公報）。
【０００６】
しかしながら、直描方式による従来の露光装置では、光源がアレイ上に固定されており、所望のピッチで露光を行うためにはアレイごと交換するか、もしくは装置に必要な分だけアレイを大量に設けなければならないという問題がある。また、紫外レーザ光源を用いたものでは、非線形結晶を用いた波長変換を行う際の変換効率が低いため、十分な光出力が得られず露光時間が長くなる。さらに光源モジュールを作る際のコストも、半導体レーザからの出射光を直接用いた場合に比して高価になることは避けられない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、大面積の基板を高スループットかつ高解像度で露光でき、しかも簡単な構造で安価に構成できる露光装置を提供することにある。
【０００８】
また、この発明の目的は、そのような露光装置を用いた液晶ディスプレイの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の露光装置は、露光すべき基板が載置されたステージと、それぞれ半導体レーザチップを有する複数のレーザモジュールが列をなして搭載されたアレイユニットとを互いに平行に対向させた状態で、上記複数のレーザモジュールの半導体レーザチップが出射したレーザ光をそれぞれ基板面に対して垂直に照射しながら上記ステージとアレイユニットとを相対的に移動させて上記基板上を走査する露光装置において、上記各レーザモジュールは上記アレイユニット上で列方向に移動可能に設けられ、上記基板を露光すべきパターンを表すデータに基づいて、上記アレイユニット上で上記各レーザモジュールの上記列方向の位置を設定する位置決め手段を備え、上記アレイユニットは、Ｘ方向に延びるＸアレイユニットとＹ方向に延びるＹアレイユニットとを組み合わせて構成され、上記複数のレーザモジュールは、それぞれ上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向に沿って所定のピッチになるように、上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向の中心に関して対称に配置されることを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の露光装置では、位置決め手段が、基板を露光すべきパターンを表すデータに基づいて、アレイユニット上で列をなして並ぶ各レーザモジュールの列方向の位置を設定する。そして、上記各レーザモジュールの半導体レーザチップのオン／オフを制御しながら、上記基板が載置されたステージとアレイユニットとが平行状態を保ったまま上記列方向に対して垂直な方向に関して相対的に移動される。これにより、１回の走査でもって、上記基板上の上記各レーザモジュールに対応した位置にそれぞれライン状の露光パターンが形成される。したがって、各レーザモジュールの列方向の位置を変更することによって、アレイユニットを交換等することなく、上記基板上に様々なピッチの露光パターンが比較的少ない走査回数で形成される。この結果、大面積の基板を高スループットで露光できる。また、この露光装置は直描方式に属するので、高解像度で露光できる。しかも、光源として半導体レーザを採用しているので、複雑な光学系を採用する必要がなく、簡単な構造で安価に構成できる。
【００１１】
また、この露光装置では、位置決め手段が、基板を露光すべきパターンを表すデータに基づいて、アレイユニット上で列をなして並ぶ各レーザモジュールの列方向の位置を設定する。このとき、複数のレーザモジュールは、それぞれ上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向に沿って所定のピッチ（これを「モジュールピッチ」と呼ぶ。）になるように、上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向の中心に関して対称に配置される。例えば、比較的小面積の基板を小ピッチで露光する場合は、比較的少ない走査回数で済むように、上記複数のレーザモジュールが上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向中央部に密集するように配置される。一方、比較的大面積の基板を露光する場合は、上記複数のレーザモジュールが上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向全域にわたって分散するように配置される。そして、Ｘ方向に走査する場合、上記Ｙアレイユニット上の各レーザモジュールの半導体レーザチップのオン／オフを制御しながら、上記基板が載置されたステージとアレイユニットとがＸ方向に関して相対的に移動される。これにより、１回の走査でもって、Ｘ方向に直線状に延び、かつＹ方向に関して上記Ｙアレイユニット上のモジュールピッチに対応したピッチを有する複数の露光ラインが形成される。また、Ｙ方向に走査する場合、上記Ｘアレイユニットの各レーザモジュールの半導体レーザチップのオン／オフを制御しながら、上記基板が載置されたステージとアレイユニットとがＸ方向に関して相対的に移動される。これにより、１回の走査でもって、Ｙ方向に直線状に延び、かつＸ方向に関して上記Ｘアレイユニット上のモジュールピッチに対応したピッチを有する複数の露光ラインが形成される。したがって、上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニット上のモジュールピッチを変更することによって、アレイユニットを交換等することなく、上記基板上に、Ｘ方向、Ｙ方向に様々なピッチを有する露光パターンが比較的少ない走査回数で形成される。この結果、大面積の基板を高スループットで露光できる。
【００１２】
なお、Ｘ方向に直線状に延び、かつＹ方向に関して上記Ｙアレイユニット上のレーザモジュールがとり得る最小ピッチよりも小さいピッチ（目標ピッチ）を有する露光ラインを形成したい場合は、上記Ｙアレイユニット上のモジュールピッチを上記目標ピッチの整数倍に設定し、上記アレイユニットをＹ方向に関して上記目標ピッチ分だけずらしながらＸ方向の走査を繰り返せば良い。同様に、Ｙ方向に直線状に延び、かつＸ方向に関して上記Ｙアレイユニット上のレーザモジュールがとり得る最小ピッチよりも小さいピッチ（目標ピッチ）を有する露光ラインを形成したい場合は、上記Ｘアレイユニット上のモジュールピッチを上記目標ピッチの整数倍に設定し、上記アレイユニットをＸ方向に関して上記目標ピッチ分だけずらしながらＹ方向の走査を繰り返せば良い。
【００１３】
請求項２に記載の露光装置は、請求項１に記載の露光装置において、上記各レーザモジュールの半導体レーザチップは青色のレーザ光を出射することを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の露光装置では、各レーザモジュールの半導体レーザチップは青色のレーザ光を出射するので、レーザ光のビーム径、したがって露光ラインの線幅をサブミクロンオーダ（青色光の回折限界である０．５μｍ）まで絞ることができ、解像度をさらに向上させることができる。また、レーザ光のビーム径をサブミクロンオーダまで絞ることができる結果、基板上に照射されるレーザ光のエネルギ密度が高まるので、高速の走査が可能となり、さらにスループットが高まる。
【００１５】
請求項３に記載の露光装置は、請求項１または２に記載の露光装置において、上記各レーザモジュールは、半導体レーザチップとこの半導体レーザチップの出力を検出するフォトディテクタとを少なくとも含むレーザ系を２組搭載し、上記フォトディテクタの出力に基づいて、上記２組のレーザ系を切り替えて動作させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の露光装置では、通常は２組のレーザ系のうち一方のレーザ系（これを「本来のレーザ系」と呼ぶ。）のみが使用され、この本来のレーザ系が出射したレーザ光が基板面に照射される。そして、本来のレーザ系に異常が生じた場合、制御手段は上記本来のレーザ系のフォトディテクタの出力に基づいてそのことを認識し、瞬時に他方のレーザ系（これを「予備のレーザ系」と呼ぶ。）に切り替えて動作させることができる。そして、この予備のレーザ系が出射したレーザ光が基板面に照射される。このようにした場合、或る基板の露光中に或るレーザモジュールの本来のレーザ系に異常が生じたとしても、走査を中断することなく、そのレーザモジュールの予備のレーザ系によって露光を継続することができる。
【００１７】
なお、上記本来のレーザ系に異常が生じた旨の警告を外部に発することもできる。
【００１８】
請求項４に記載の露光装置は、請求項３に記載の露光装置において、上記制御手段は、或る基板を露光している間に上記フォトディテクタの出力に基づいて或るレーザモジュールに異常が発生したことを認識したとき、別のレーザモジュールを選択して、上記基板面のうち上記異常が発生したレーザモジュールが照射すべき箇所に上記別のレーザモジュールが出射したレーザ光を照射させる露光シーケンスを付加する制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の露光装置によれば、或る基板を露光している間に或るレーザモジュールに異常が発生したとき、基板面のうち上記異常が発生したレーザモジュールが照射すべき箇所に別のレーザモジュールが出射したレーザ光が照射される。したがって、上記基板の露光が確実に行われる。
【００２０】
また、請求項５に記載の液晶ディスプレイの製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の露光装置を用いた露光により、少なくとも絵素電極をパターン加工することを特徴とする。
【００２１】
この請求項５の液晶ディスプレイの製造方法では、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の露光装置を用いた露光により、少なくとも絵素電極をパターン加工するので、液晶ディスプレイを高スループットで生産できる。また、上記露光装置は直描方式に属するので、高解像度で露光できる。すなわち、レーザモジュールが出射するレーザ光のビーム系を絞ることによって、絵素電極同士の隙間（線幅）の寸法がサブミクロンオーダに仕上げられ、高開口率が実現される。なお、ステッパ方式のごとく基板面を複数のブロックに区分して露光するわけではないから、いわゆるブロック別れが生じることはない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は一実施形態の露光装置１００を斜め上方から見たところを示している。
【００２４】
ガラス基板１がＸＹＺステージ８上に置かれ、それらの上方に十字型のアレイユニット１０が配置されている。このアレイユニット１０は、Ｘ方向に延びる全長２ｍのＸアレイユニット６とＹ方向に延びる全長２ｍのＹアレイユニット７とを十字に組み合わせて構成されている。Ｘアレイユニット６は細長い３列のサブアレイ６１，６２，６３を備え、同様に、Ｙアレイユニット７は細長い３列のサブアレイ７１，７２，７３を備えている。各サブアレイ６１，６２，６３，７１，７２，７３には、それぞれ２０１個のレーザモジュール６０１がそのサブアレイの長手方向（以下、単に「長手方向」という。）に１列に並べて搭載されている。Ｘ，Ｙ方向に交差している１組のサブアレイは、原点（長手方向の中央）に位置する１個のレーザモジュール６０１が重複し、結果的に合計４０１個のレーザモジュールで構成されている。したがって、アレイユニット１０は合計１２０３個のレーザモジュール６０１を含んでいる。各レーザモジュール６０１のＸ，Ｙ方向のサイズは５ｍｍ×５ｍｍに設定されている。各レーザモジュール６０１が基板１へ照射する青色レーザ光の照射パターンは、青色光の回折限界である直径０．５μｍの円形である。
【００２５】
図２に示すように、Ｘ方向に延びるサブアレイ６１上では、各レーザモジュール６０１が長手方向に沿って移動できるようになっている。長手方向に並ぶレーザモジュール６０１のピッチ（以下「モジュールピッチ」という。）は５〜１０ｍｍの範囲で調節され、モジュールピッチが１０ｍｍに設定されたときはレーザモジュール６０１，６０１，…がサブアレイ６１の全長（約２ｍ）にわたって分散して配置される一方、モジュールピッチが５ｍｍに設定されたときはレーザモジュール６０１，６０１，…が原点を中心として長手方向中央部（約１ｍの範囲）に密集して配置される。他のサブアレイ６２，６３，７１，７２，７３でも、それぞれレーザモジュール６０１が長手方向に沿って同様に移動できるようになっている。
【００２６】
図１中に示すモジュールコントローラ３には、アレイユニット１０に含まれた各レーザモジュール６０１が並列的に接続されている。したがって、モジュールコントローラ３は、メインコントローラ２からの制御信号に基づいて複数のレーザモジュール６０１，６０１，…を互いに独立にオン／オフ制御することができる。
【００２７】
位置決めコントローラ４は、メインコントローラ２が出力したモジュール位置決めデータに基づいて、サブアレイ６１，６２，６３，７１，７２，７３上にそれぞれ複数のレーザモジュール６０１，６０１，…を位置決めする。
【００２８】
ステージコントローラ５は、メインコントローラ２からの制御信号に基づいてＸＹＺステージ８を移動させる。なお、ＸＹＺステージ８は、Ｘ，Ｙ方向に関して基板１を端から端まで走査するように移動されるが、Ｚ方向に関してはビーム照射時のフォーカス調整等の僅かな変位を補正するために用いられる。
【００２９】
メインコントローラ２は、この露光装置１００全体の制御を行う。すなわち、アライメントユニット９を制御するとともに、露光パターンデータに基づいてステージコントローラ５とモジュールコントローラ３のための制御信号を生成する。そして、露光パターンデータに従って、ＸＹＺステージ８の移動に同期させてアレイユニット１０に含まれた各レーザモジュール６０１のオン／オフをモジュールコントローラ３に行わせる。これにより、所望のパターンの露光を行うことができる。
【００３０】
図３（ａ），（ｂ）は上記レーザモジュール６０１の構成を示している。図３（ａ）に示すように、このレーザモジュール６０１は、ヒートシンク６１２に取り付けられた半導体レーザチップ６１１と、レーザチップ６１１からの出射光Ｌ１を平面波Ｌ２にするコリメートレンズ６１３と、このコリメートレンズ６１３の出射光Ｌ２を基板を照射するための光Ｌ３とレーザチップ６１１の動作状態をモニタするための光Ｌ４とに分離するビームスプリッタ６１４と、ビームスプリッタ６１４からの光Ｌ４を受けてレーザチップ６１１の動作状態をモニタするフォトディテクタ６１５と、フォトディテクタ６１５が発生した光強度モニタ電圧を信号処理に必要な電気信号に変換する制御信号発信器６１６と、前記ビームスプリッタ６１４からの出射光Ｌ３を集光して基板１に照射させる集光レンズ６１７と、この集光レンズ６１７の位置を上下に動かして出力ビームＬの径を調節する集光レンズ駆動ユニット６１８を有している。ここで用いる半導体レーザチップ６１１は、波長４２０ｎｍ（青色）、出力１０ｍＷのものとする。レーザチップ６１１、制御信号発信器６１６および集光レンズ駆動ユニット６１８は、それぞれモジュール側面に設けられた接続端子６１９ａ，６１９ｂ，６１９ｃを介して上述のモジュールコントローラ３に接続されている。モジュールコントローラ３は、制御信号発信器６１６からの信号に基づいて、レーザチップ６１１の出力が所定レベルになるように公知の手法によりフィードバック制御を行う。
【００３１】
図３（ｂ）に示すように、レーザモジュール６０１内には、上記本来のレーザ系６１１，６１３，６１４，６１５，６１７，６１８（これらをまとめて符号６１０で表す）に加えて、予備のレーザ系６１１′，６１３′，６１４′，６１５′，６１７′（これらをまとめて符号６１０′で表す）が組み込まれている。本来のレーザ系６１０を使用していてレーザチップ６１１やフォトディテクタ６１５の動作異常が検出された場合、瞬時に予備のレーザ系６１０′が稼働するようにモジュールコントローラ３が命令を出す。この時、露光位置に若干の差が生じるので、その露光位置の差が補正されるようにメインコントローラ２がモジュールコントローラ３とステージコントローラ５の動きを制御する。また、露光シーケンスに無駄が生じないようにするため、１つのレーザモジュール内の２つのレーザ系６１０，６１０′の位置はビーム走査方向に対して平行に配置されている。
【００３２】
本露光装置１００は、図７に示す露光シーケンスに従って次のように動作する。
【００３３】
なお、この例では、１ｍ×１ｍのガラス基板１上に絵素電極を形成するために、Ｘ方向、Ｙ方向に関して、各サブアレイ上でレーザモジュール６０１がとり得る最小ピッチ５ｍｍよりも小さいピッチ、すなわちＸ方向に５０μｍのピッチ、Ｙ方向に１００μｍのピッチを持つ格子状の露光パターンを形成するものとする。
【００３４】
（１） まず最初に、メインコントローラ２は露光パターンデータを読み込み、その露光パターンデータに基づいて、ステージコントローラ５とモジュールコントローラ３のための制御データ及び位置決めコントローラ４へ送信すべきモジュール位置決めデータを生成し、それらのデータを蓄積する（図７のＳ１）。このモジュール位置決めデータに基づいて、位置決めコントローラ４は、サブアレイ６１，６２，６３，７１，７２，７３上にそれぞれレーザモジュール６０１，６０１，…を位置決めする。この例では、図４（ａ）に示すように、Ｙ方向のモジュールピッチはサブアレイ７１，７２，７３のいずれにおいても６ｍｍとし、隣り合うサブアレイ７１，７２，７３の間ではレーザモジュール６０１の位置を２ｍｍずつずらした配置とする。同様に、図５（ｅ）に示すように、Ｘ方向のモジュールピッチはサブアレイ６１，６２，６３いずれにおいても６ｍｍとし、隣り合うサブアレイ６１，６２，６３の間ではレーザモジュール６０１の位置を２ｍｍずつずらした配置とする。このようにレーザモジュール６０１を配置することにより、後に述べるように個々のレーザモジュール６０１のサイズ（１辺５ｍｍ）よりも小さいピッチのパターンを形成することができる。
【００３５】
（２） 次に、図１中に示したＸＹＺステージ８及びアライメントユニット９を用いて基板１の高さ調整及びアライメントを行う。この時、照射されるレーザビームＬの径が所望の値（ここでは０．５μｍ）となるように高さ調整が行われ、同時にレーザモジュール６０１内でも集光レンズ駆動ユニット６１８が動作し、最適位置に調整される（Ｓ２）。
【００３６】
なお、露光用の光源として波長４２０ｎｍの青色半導体レーザチップ６１１を使用していることから、基板１上の感光剤としては、ステッパで使用される紫外光感光性のレジストを使用する（波長が近いので、分光感度は十分と考える。）。
【００３７】
（３） 次に、露光を開始する（Ｓ３）。すなわち、
ｉ）図４（ａ）に示すように、基板１を載せたステージ８を一旦スタート位置（Ｙアレイユニット７の左方の位置）に移動させた後、ステージ８を＋Ｘ方向に加速し始め、基板１の左端がＹアレイユニット７の照射位置にかかったときから一定速度１ｍ／ｓで移動させる。このステージ移動中にＹアレイユニット７の各レーザモジュール６０１のオン／オフを露光パターンデータに従って制御する。このようにしてＸ方向の１回目の走査を行って、図４（ｂ）に示すように、０．５μｍの線幅でＸ方向に直線状に延び、Ｙ方向のピッチが２ｍｍの複数の露光ライン１ｘを形成する。なお、露光中のステージ８のＸ，Ｙ方向の速度を１ｍ／ｓと比較的高速に設定できる理由は、集光レンズ６１７によって出力ビームＬの径を０．５μｍとサブミクロンオーダまで絞っているからである（光エネルギが十分であると考える。）。
【００３８】
続いて、ステージ８がＹアレイユニット７の右方に存在する状態でステージ８を１００μｍだけＹ方向に移動させる。そして、１回目とは逆向きに−Ｘ方向に移動させてＸ方向の２回目の走査を行う。これにより、図５（ｃ）に示すように、１回目に形成された各露光ライン１ｘに対してそれぞれＹ方向に１００μｍだけずれた位置に、それぞれ０．５μｍの線幅を持つ新たな露光ライン１ｘを形成する。このようにして、Ｙアレイユニット７の各レーザモジュール６０１のオン／オフを制御しながらステージ移動を繰り返してＸ方向に１０往復させることにより、図５（ｄ）に示すように、０．５μｍの線幅でそれぞれＸ方向に直線状に延び、Ｙ方向のピッチが１００μｍであるような露光パターン１ｘ，１ｘ，…を形成する。
【００３９】
ii）この後、Ｘ方向の走査と同様の手順で、ステージ８を＋Ｙ方向に速度１ｍ／ｓで移動させながらＸアレイユニット６の各レーザモジュール６０１のオン／オフを制御する。このようにしてＹ方向の１回目の走査を行って、図５（ｅ）に示すように、０．５μｍの線幅でＹ方向に直線状に延び、Ｘ方向のピッチが２ｍｍの複数の露光ライン１ｙを形成する（なお、図５（ｅ），図６（ｆ）では、理解の容易のため、既に形成したＸ方向の露光ラインが省略されている。）。続いて、ステージ８を５０μｍだけＸ方向に移動させてＹ方向の２回目の走査を行って、図６（ｆ）に示すように、１回目に形成された各露光ライン１ｙに対してそれぞれＸ方向に５０μｍだけずれた位置に、それぞれ０．５μｍの線幅を持つ新たな露光ライン１ｙを形成する。このようにしてＸアレイユニット６の各レーザモジュール６０１のオン／オフを制御しながらステージ移動を繰り返してＹ方向に２０往復させることにより、０．５μｍの線幅でそれぞれＸ方向に直線状に延び、Ｙ方向のピッチが５０μｍであるような露光パターン１ｙ，１ｙ，…を形成する。
【００４０】
上記ｉ），ii)の結果として、図６（ｇ）に示すように、ガラス基板１上に、それぞれ０．５μｍの線幅を持つ複数のライン１ｘ，１ｙからなり、Ｘ方向に５０μｍのピッチ、Ｙ方向に１００μｍのピッチを持つ格子状のパターンが形成される。
【００４１】
ステージ８の移動１往復に要する時間を２秒とすると、この露光工程による基板１枚当たりの処理時間は、アライメントや基板の交換等を考慮しても３分と予想される。従来のステッパ法を用いた場合の処理時間は５０分であるから、この露光工程により処理時間を大幅に短縮でき、大型液晶ディスプレイ基板を実用的なスループットで露光できることが分かる。
【００４２】
（４） なお、上述の露光を行っている間、モジュールコントローラ３は、各レーザモジュール６０１の制御信号発信器６１６からの信号に基づいて、レーザ出力強度が最適になるように各レーザモジュール６０１への注入電流を制御するとともに、各レーザモジュール６０１の動作に異常がないか否かをモニタする（図７のＳ４）。異常が発生することなく走査が終了すれば、この露光工程をそのまま終了する（Ｓ５）。
【００４３】
一方、いずれかのレーザモジュール６０１に制御しきれない出力低下等の異常が発生した場合は、メインコントローラ２及びモジュールコントローラ３が制御手段として働いて、そのレーザモジュール６０１の半導体レーザ６１１への電流供給を停止し、オペレータへの警告を発するとともに、直ちにそのレーザモジュール６０１内の予備の半導体レーザ６１１′を動作させて（Ｓ６）、予備のレーザ系６１０′によって露光を継続する（Ｓ７）。なお、異常を引き起こしたのが半導体レーザ６１１ではなくフォトディデクタ６１５である場合も、同様に予備のレーザ系６１０′に切り替えて露光を継続する。引き続き、モジュールコントローラ３は、各レーザモジュール６０１の動作に異常がないか否かをモニタし（Ｓ８）、異常が発生することなく走査が終了すれば、この露光工程を終了する（Ｓ５）。
【００４４】
もし、予備のレーザ系６１０′によって動作しているレーザモジュール６０１内で予備のレーザ系６１０′までも異常になったり、その他何らかの異常が発生した場合は（Ｓ８）、直ちにそのレーザモジュール６０１の動作を停止し、オペレータへの警告を発するとともに、その時の基板１の照射位置を記憶する（Ｓ９）。そして、正常データに基づく露光を一旦終了した後（Ｓ１０）、修正パターンデータを生成して読み込み（Ｓ１１，Ｓ１２）、基板１内で先程露光が行われなかった領域のみ露光を行う（Ｓ３〜Ｓ５）。
【００４５】
このようにした場合、露光中にレーザモジュール６０１に突然異常が発生したとしても、仕掛かっている基板１の露光を最後まで実行でき、露光の歩留まりを向上させることができる。また、いずれかのレーザモジュール６０１に異常が発生したときは直ちにオペレータに対して警告を発するので、その警告に基づいて露光終了後にレーザモジュールの交換を行うことができる。
【００４６】
また、この実施形態では、基板１に塗布するレジストを紫外光用のものにしているので、ステッパとの組み合わせ露光が可能となる。例えば、画素内の０．５μｍパターンを本露光装置１００で露光し、ドライバ部等の線幅が太いパターンをステッパで露光すれば、それぞれの露光装置のスループットや特徴を考慮した最適な露光が可能となる。もちろん、ドライバ部でサブミクロンオーダの線幅が必要な場合も、本露光装置１００ではサブアレイ６１，６２，６３，７１，７２，７３上でモジュールピッチが可変であるから、アレイを交換することなく、１回の露光処理で連続して露光を行うことができる。
【００４７】
また、本露光装置１００では、Ｘアレイユニット６、Ｙアレイユニット７に含まれるサブアレイの数や長さを可変して設定することができ、必要な生産規模や装置コストに容易に適合させることができる。
【００４８】
現在液晶ディスプレイの生産で広く使用されているような、線幅２μｍの抜きパターンを形成できるステッパにより、寸法５０μｍ×１００μｍの絵素電極を作製した場合、単純計算では開口率が９４．０８％となる。これに対して、本露光装置１００により線幅０．５μｍの抜きパターンを形成すれば、開口率が９８．５０５％となり、従来に比して４．４２５ポイントだけ開口率を高めることができる。しかも、液晶ディスプレイにおける絵素電極とソースバスライン等との間の重ね合わせ精度を考慮すると、ステッパで９４％の開口率を実現するのは困難であるから、実際には本露光装置１００により１０ポイント以上も開口率を高められると期待できる。さらに、ステッパ方式では基板上で絵素部を複数のブロックに区分して露光するため、重ね合わせ精度が甘いとブロック別れ（ブロック間でコントラストの差）が生じることがあるが、本露光装置１００によれば基板上を連続的に走査して露光するので、そのような懸念は全くない。したがって、液晶ディスプレイの良品率を向上させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の露光装置によれば、大面積の基板を高スループットかつ高解像度で露光できる。しかも、この発明の露光装置は、簡単な構造で安価に構成され得る。
【００５０】
また、この発明の液晶ディスプレイの製造方法は、そのような露光装置を用いて液晶ディスプレイを高スループットで生産できる。また、絵素電極同士の隙間（線幅）の寸法がサブミクロンオーダに仕上げることができ、高開口率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の露光装置が稼動している状態を表す斜視図である。
【図２】上記露光装置のサブアレイ中のレーザモジュールの移動を説明する図である。
【図３】上記レーザモジュールの構造を示す図である。
【図４】上記露光装置による露光工程を説明する図である。
【図５】上記露光装置による露光工程を説明する図である。
【図６】上記露光装置による露光工程を説明する図である。
【図７】上記露光装置のための露光シーケンスを示すフロー図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ メインコントローラ
３ モジュールコントローラ
４ 位置決めコントローラ
５ ステージコントローラ
６ Ｘアレイ
７ Ｙアレイ
８ ＸＹＺステージ
９ アライメントユニット
６１，６２，６３，７１，７２，７３ サブアレイ
６０１ レーザモジュール

Claims (5)

1. 露光すべき基板が載置されたステージと、それぞれ半導体レーザチップを有する複数のレーザモジュールが列をなして搭載されたアレイユニットとを互いに平行に対向させた状態で、上記複数のレーザモジュールの半導体レーザチップが出射したレーザ光をそれぞれ基板面に対して垂直に照射しながら上記ステージとアレイユニットとを相対的に移動させて上記基板上を走査する露光装置において、
   上記各レーザモジュールは上記アレイユニット上で列方向に移動可能に設けられ、
   上記基板を露光すべきパターンを表すデータに基づいて、上記アレイユニット上で上記各レーザモジュールの上記列方向の位置を設定する位置決め手段を備え、
   上記アレイユニットは、Ｘ方向に延びるＸアレイユニットとＹ方向に延びるＹアレイユニットとを組み合わせて構成され、
   上記複数のレーザモジュールは、それぞれ上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向に沿って所定のピッチになるように、上記Ｘアレイユニット、Ｙアレイユニットの長手方向の中心に関して対称に配置されることを特徴とする露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置において、
   上記各レーザモジュールの半導体レーザチップは青色のレーザ光を出射することを特徴とする露光装置。
3. 請求項１または２に記載の露光装置において、
   上記各レーザモジュールは、半導体レーザチップとこの半導体レーザチップの出力を検出するフォトディテクタとを少なくとも含むレーザ系を２組搭載し、
   上記フォトディテクタの出力に基づいて、上記２組のレーザ系を切り替えて動作させる制御手段を備えたことを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置において、
   上記制御手段は、或る基板を露光している間に上記フォトディテクタの出力に基づいて或るレーザモジュールに異常が発生したことを認識したとき、別のレーザモジュールを選択して、上記基板面のうち上記異常が発生したレーザモジュールが照射すべき箇所に上記別のレーザモジュールが出射したレーザ光を照射させる露光シーケンスを付加する制御を行うことを特徴とする露光装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の露光装置を用いた露光により、少なくとも絵素電極をパターン加工することを特徴とする液晶ディスプレイの製造方法。

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