JP4312535B2 - パターン露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等の平面型表示装置の製造工程に用いられる大面積パネル基板上に配線等のパターンを露光するパターン露光装置およびパターン露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面型表示装置として、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等、様々なものが提案されている。また、このような平面型表示装置では、大画面化および高精細化が図られており、高精細化のためには、０．５μｍ程度の解像度が要求されるものと考えられる。
【０００３】
そして、サブミクロンオーダーの微小サイズパターンを形成する方法としては、マスクパターンをパネル基板上に投影して縮小露光する縮小投影露光法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、この縮小投影露光法では、解像度の向上にともなって露光用集光レンズの焦点深度が狭くなるため、露光フィールド内のパネル基板の反りによって、焦点ぼけが発生する。
【０００５】
したがって、上記縮小投影露光法では、所望のパターンが得られなくなるという問題が生じる。特に、平面型表示装置用のパネル基板にパターンを露光する場合、１辺１ｍを超える大型パネル基板に対し短時間で露光するため、露光フィールドが広く設定されており、上記パネル基板の反りによる影響が無視できないものとなる。
【０００６】
この問題の解決策として、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をパネル基板に照射するパターン露光装置、つまり、直接描画方式を採用したパターン露光装置が提案されている。また、この直接描画方式を採用したパターン露光装置は、特許文献１に開示されている。
【０００７】
特許文献１のパターン露光装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズと、上記集光レンズと感光材料との距離を計測するフォーカス誤差信号検出系と、集光レンズを光軸方向に移動するアクチュエータとから構成されている。そして、上記パターン露光装置では、上記集光レンズと上記感光材料との距離を常に一定に保つようにフォーカスサーボが行われている。このフォーカスサーボにより、パネル基板に反りがあっても、上記集光レンズを通過したレーザ光の焦点と感光材料とが一致する状態で露光を行えるので、均一なパターンを得ることが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２９０７２０号公報（公開日１９９３年１１月５日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている露光装置は、レーザ光源および集光レンズがそれぞれ１つずつしか備えられていないため、大型パネル基板を露光するには非常に長い時間を要するという問題を有している。
【００１０】
そこで、露光の高速化を図るために、特許文献１にて開示されたパターン露光装置において、レーザ光源と集光レンズとからなる光学ユニットを複数に構成して、複数のパターンを同時に形成することが考えられる。
【００１１】
ところが、複数の光学ユニットを構成した場合、各光学ユニットの有する特性の相違に起因して、各光学ユニットから照射されるビーム形状にばらつきが生じる。したがって、各光学ユニットの露光目標とするパターン幅を同一としても、各光学ユニットが現実に露光するパターン幅は均一にならない。なお、上記各光学ユニットの特性とは、半導体レーザ夫々の特性、または、各光学ユニットの取り付け位置の調整誤差、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性等をいう。
【００１２】
つまり、複数の光学ユニットをパターン露光装置に備えると、上記各光学ユニットの特性の相違（各光学ユニットの特性ムラ）に起因して、目標露光パターンに関するパターンデータに忠実なパターンを露光できないという問題が生じる。
【００１３】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、複数の光学ユニットを備えたパターン露光装置であっても、上記各光学ユニットの特性ムラに関係なく、目標露光パターンに関するパターンデータに忠実なパターンを露光するパターン露光装置およびパターン露光方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン露光装置は、上記課題を解決するために、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
上記パターン露光装置には、光学ユニットが複数備えられている。ここで、各光学ユニットは、それぞれで光源の特性にばらつきがある。また、各光学ユニットは、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。ここで、上記光源の特性、光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性等を光学ユニットの特性というが、各光学ユニットの特性のばらつき（ムラ）によって、各光学ユニットが露光するパターンの幅にばらつきが生じる。
【００１６】
したがって、各光学ユニットの特性を補償する手段を備えることなく、光学ユニットを複数備えた場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できないと言える。
【００１７】
そこで、上記構成では、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段を備えている。そして、各光学ユニットは、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正された制御信号によって、露光するパターンの幅を調整することになる。
【００１８】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できる。
【００１９】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００２０】
感光材料の位置に対しての集光レンズの焦点位置を光軸方向に移動させると、感光材料上でのビーム幅が変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記フォーカスサーボ制御手段が、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するように構成すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００２１】
この点、上記特許文献１では、露光パターンの幅を制御する機構が備えられておらず、常に一定幅のパターンしか露光できない。しかしながら、上記構成によれば、露光するパターンの幅を制御できるので、様々な形状のパターンデータを作成することにより、様々な形状のパターンを露光できる。
【００２２】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整する強度可変手段が備えられていることを特徴とする。
【００２３】
レーザ光は、一定強度以上で感光材料を感光させる。したがって、レーザ光源から出射するレーザ光の強度を変更すると、感光材料を感光させる領域の幅も変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００２４】
本発明のパターン露光方法は、上記課題を解決するために、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられているパターン露光装置を用いて、上記感光材料に対してパターンを走査露光するパターン露光方法であって、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送るステップと、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
上記パターン露光装置には、光学ユニットが複数備えられている。ここで、各光学ユニットは、それぞれで光源の特性にばらつきがある。また、各光学ユニットは、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。ここで、上記光源の特性、光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性等を光学ユニットの特性というが、各光学ユニットの特性のばらつき（ムラ）によって、各光学ユニットが露光するパターンの幅にばらつきが生じる。
【００２６】
したがって、各光学ユニットの特性を補償する手順を含むことなく、複数の光学ユニット夫々がパターンを露光した場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できないと言える。
【００２７】
そこで、上記手順では、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップを含んでいる。そして、各光学ユニットは、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正された制御信号によって、露光するパターンの幅を調整することになる。
【００２８】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できる。
【００２９】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【００３０】
感光材料の位置に対しての集光レンズの焦点位置を光軸方向に移動させると、感光材料上でのビーム幅が変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００３１】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【００３２】
レーザ光は、一定強度以上で感光材料を感光させる。したがって、レーザ光源から出射するレーザ光の強度を変更すると、感光材料を感光させる領域の幅も変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００３３】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整するステップと、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【００３４】
光源をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御すると、光源をオンした後にフォーカシングを行う必要があるため、フォーカシングに要する間、露光位置であるにも関わらず非露光の状態になる。この場合、走査が続行されているので、パターンを露光せずに露光位置を走査してしまうという不都合が生じる。
【００３５】
そこで、上記手順によれば、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整する。これにより、上記露光位置においてパターンを露光できる。また、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整する。これにより、上記非露光位置ではレーザ光を出射したまま、パターンの非露光状態を維持できる。
【００３６】
このようにすれば、光源からのレーザ光の出射をオフすることなく、強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御できる。したがって、光源からのレーザ光の出射のオン／オフによって、パターンの露光／非露光を制御する必要がないため、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。これにより、上記不都合を回避できる。つまり、光源からのレーザ光のオン／オフによってパターンの露光／非露光を制御する必要がないので、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。これにより、上記不都合を回避できる。
【００３７】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすることを特徴とする。
【００３８】
感光材料上に露光するパターンの幅を広げたい場合、集光レンズの焦点を感光材料から遠ざけることにより実現できる。一方、上記パターンの幅を狭めたい場合、集光レンズの焦点を感光材料に近づけるとよい。つまり、集光レンズがフォーカス状態（合焦状態）の際、上記光学ユニットの露光するパターンの幅が最小幅となる。しかし、フォーカス状態において目標最小パターンの幅を露光する構成とすると、上記光学ユニットの特性のばらつきにより集光性能が劣化した場合、目標最小パターンを露光できない可能性が生じる。
【００３９】
よって、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすると（すなわち、最小露光幅に余裕をもたせる）、上記光学ユニットの特性のばらつきにより集光性能が劣化した場合に、目標とするパターンを露光できないという不都合を回避できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態のパターン露光装置について、図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４１】
（パターン露光装置の概略構成）
図１は、本実施形態に係るパターン露光装置３０の概略構成を示している。図１に示すように、パターン露光装置３０には、複数の光学ユニット１…、ＸＹＺステージ１１、パネル基板１０、データ転送手段２２、制御手段２３、複数の補正演算用メモリ（補正手段）２４…が備えられている。
【００４２】
ＸＹＺステージ１１は、各辺の方向をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とする直方体のステージであって、パネル基板１０を搭載するためのものである。本実施の形態では、図１に示すように、ＸＹＺステージ１１の底辺の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、ＸＹＺステージ１１の底辺の奥行方向に平行な方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。また、ＸＹＺステージ１１は、Ｘ方向またはＹ方向に移動可能となっている。これにより、パネル基板１０を、Ｘ方向あるいはＹ方向に走査することができる。なお、本実施の形態では、パネル基板１０を移動させているが、パネル基板１０を固定にすると共に各光学ユニット１…を移動させる構成であっても構わない。
【００４３】
パネル基板１０は、感光材料が塗布されていると共に、感光材料の塗布されている面が光学ユニット１と対向するようにＸＹＺステージ１１に搭載されている。
【００４４】
データ転送手段（データ転送回路）２２は、露光目標とするパターン（所望するパターン）に関するデータ（以下、「パターンデータ」と称する）を外部から入力すると共に、上記パターンデータを制御手段２３に転送するための装置である。なお、上記パターンデータは、ＣＡＤシステムに基づいて作成される。つまり、ＣＡＤシステムにより作成されたパターンデータは、データ転送手段２２によって、制御手段２３に転送される。
【００４５】
制御手段（制御回路）２３は、データ転送手段２２から転送されたパターンデータに基づき、各光学ユニット１…に対して、露光するパターン幅を制御するための制御信号を出力するための回路である。つまり、制御手段２３は、各光学ユニット１…に対して夫々別々の制御信号を生成すると共に、各光学ユニット１…に向けて夫々別々の制御信号を送っている。
【００４６】
補正演算用メモリ（ルックアップテーブル）２４…は、制御手段２３から夫々の光学ユニット1…に送られる制御信号を、夫々の光学ユニット１…の特性に基づいて補正するための回路である。ここで、各補正演算用メモリ２４…は、各光学ユニット１…と１対1で対応するものであって、各補正演算用メモリ２４…には、対応する光学ユニットの特性に基づいた補正用データが格納されている。
【００４７】
なお、本実施の形態では、補正手段としての補正演算用メモリ２４を複数備えた構成としているが、各光学ユニットに対応する補正用データを１つの補正手段に格納する構成であっても構わない。
【００４８】
光学ユニット１…は、夫々の光学ユニットに対応する補正演算用メモリ２４から送られてきた制御信号に基づいて、パネル基板１０に塗布されている感光材料にレーザ光を照射することにより、上記感光材料上にパターンを露光するための装置である。
【００４９】
つまり、各光学ユニット１…は、各補正演算用メモリ２４…と１対１で接続されていると共に、各補正演算用メモリ２４…は制御手段２３と接続されている。例えば、図１において、データ転送手段２２、制御手段２３、補正演算用メモリ２４ａ、光学ユニット１ａがカスケードに接続されていて、データ転送手段２２、制御手段２３、補正演算用メモリ２４ｂ、光学ユニット１ｂがカスケードに接続されていることになる。
【００５０】
なお、光学ユニット１は、上記制御信号に基づいて露光するパターンの幅を制御することになるが、パターン幅の制御方法には以下の２方法がある。まず、１つめの方法として、各光学ユニット１…において、上記制御信号に基づいて、レーザ光を感光材料に集光する光学系の焦点位置を調整することにより、露光パターンの幅を調整する方法である。つぎに、２つめの方法として、各光学ユニット１…において、上記制御信号に基づいてレーザ光の強度を調整することにより、露光パターンの幅を調整する方法である。ここで、本実施の形態では１つめの方法を採用し、２つめの方法は実施の形態２で説明することにする。
【００５１】
以上の構成によれば、パネル基板１０上の感光材料は、複数の光学ユニット１…によって露光される。したがって、感光材料表面には、複数の集光点が形成されることとなる。また、パネル基板１０はＸまたはＹ方向に走査露光されるので、パネル基板１０上の感光材料には、複数の光学ユニット１によって一度の走査で複数のパターンが露光される。
【００５２】
さらに、上記構成によれば、制御手段２３が、データ転送手段２２から転送されたパターンデータに基づいて上記制御信号を出力し、上記制御信号は各補正演算用メモリ２４…によって補正される。そして、各光学ユニット１…は、補正された制御信号に基づいて、パネル基板１０上の感光材料を走査露光する。このようにして、上記パターンデータに忠実なパターンを感光材料上に露光することができる。以下、光学ユニット１、および補正演算用メモリ２４について詳述する。
【００５３】
（光学ユニットについて）
つぎに、本実施形態に係るパターン露光装置３０における光学ユニット１の構成について、図２を参照しながら以下に説明する。
【００５４】
光学ユニット１は、半導体レーザ（光源）２、コリメータレンズ３、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと称す）４、第１受光素子５、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称す）６、１／４波長板７、第１集光レンズ８、アクチュエータ９、誤差信号検出系１５、およびフォーカスサーボ制御手段１６を備えた構成となっている。
【００５５】
なお、光学ユニット１は、半導体レーザ２からの光が、コリメータレンズ３、ＢＳ４、ＰＢＳ６、１／４波長板７、第１集光レンズ８の順に通過して、パネル基板１０上の感光材料に集光されるように構成されている。そして、パネル基板１０上の感光材料に集光した光は反射すると共に、反射光が、第１集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６の順に通過して、誤差信号検出系１５に入射するように構成されている。
【００５６】
つぎに、光学ユニット１の各構成要素の詳細について説明する。半導体レーザ２は、上記感光材料に対して感光特性を示すレーザ光を出射するためのレーザ光源である。コリメータレンズ３は、半導体レーザ２から出射したレーザ光を整形し（例えば、平行光に整形）、整形したレーザ光をＢＳ４に導くためのレンズである。
【００５７】
ＢＳ４は、コリメータレンズ３からのレーザ光の一部を第1受光素子５に反射すると共に、残りのレーザ光を透過してＰＢＳ６に導くための光学素子である。第1受光素子５は、ＢＳ４からのレーザ光を受光することにより、半導体レーザ２が出力するレーザ光の強度をモニタするためのものである。
【００５８】
ＰＢＳ６は、ＢＳ４からのレーザ光を反射して１／４波長板７へ導くと共に、パネル基板１０上の感光材料からの反射光を透過して誤差信号検出系１５へ導くための光学素子である。
【００５９】
１／４波長板７は、入射光に対して、１／４波長板７の結晶軸と平行な方向の偏光成分とそれに垂直な方向の偏光成分との位相が１／４波長分ずれている光を出射する光学素子である。本実施形態では、１／４波長板７は、ＰＢＳ６からのレーザ光を直線偏光から円偏光に変換すると共に、上記感光材料からの反射光を円偏光から直線偏光に変換する。つまり、１／４波長板７は、１／４波長板７を透過する前の入射光に対し、１／４波長板７を透過した後の出射光の偏光面を９０°回転している。
【００６０】
第1集光レンズ８は、１／４波長板７からのレーザ光を、パネル基板１０上の感光材料に集光するためのレンズである。
【００６１】
誤差信号検出系１５は、パネル基板１０上の感光材料を反射して第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６を通過してきた反射光に基づいて、フォーカス誤差信号（以下、ＦＥＳとする）を出力するためのユニットである。
【００６２】
フォーカスサーボ制御手段１６は、上記ＦＥＳに基づいて、アクチュエータ９を駆動することによりフォーカスサーボを行うためのものである。なお、後述するが、本実施の形態においては、補正演算用メモリ２４とフォーカスサーボ制御手段１６とが接続されている。そして、上記制御信号に基づいてオフセット電流を調整すると共に、調整したオフセット電流を上記ＦＥＳに付加することにより、フォーカスサーボが行われる。
【００６３】
アクチュエータ９は、フォーカスサーボ制御手段１６によって制御されると共に、第1集光レンズ８を光軸方向に移動させることにより、上記感光材料と第１集光レンズ８との距離を調整するためのものである。
【００６４】
さらに、誤差信号検出系１５によるＦＥＳを検出する手順を、図２ないし図４に基づいて説明する。ＦＥＳ検出法としては非点収差法、ナイフエッジ法等があるが、本実施の形態では、非点収差法を用いてＦＥＳを検出する構成について述べる。ただし、ナイフエッジ法を用いてＦＥＳを検出する構成であっても構わない。
【００６５】
図２に示すように、誤差信号検出系１５は、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、および第２受光素子１４から構成される。つまり、パネル基板１０上の感光材料を反射した反射光の光軸上に、第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、第２受光素子１４が順に構成されていることになる。
【００６６】
第２集光レンズ１２は、感光材料を反射して第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６を通過してきた反射光を、第２受光素子１４に集光するためのレンズである。シリンドリカルレンズ１３は、第２集光レンズ１２からの光のうち一方向のみを集光させることにより、上記光に非点収差を与えるためのレンズである。
【００６７】
第２受光素子１４は、図３に示すように、受光面が４分割されているいわゆる４分割受光素子であり、第２集光レンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３を通過した光（パネル基板１０上の感光材料からの反射光）を各受光面で受光すると共に、各受光面が受光した光を電気信号に変換する素子である。
【００６８】
ここで、４分割された各受光面を、第１受光面１７、第２受光面１８、第３受光面１９、および第４受光面２０として、第1受光面１７と第３受光面１９とは対角関係にあり、第２受光面１８と第４受光面２０とは対角関係にあるものとする。
【００６９】
そして、第１受光面１７からの出力信号をＰ１、第２受光面１８からの出力信号をＰ２、第３受光面１９からの出力信号をＰ３、第４受光面２０からの出力信号をＰ４とすると、ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）
により求めることができる。
【００７０】
ここで、第１集光レンズ８の焦点と、パネル基板１０上に塗布された感光材料の位置とが一致するときに、第２受光素子１４上での光のパターン形状が円形になるように、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、および第２受光素子１４の位置関係を調整している。この場合、４つの受光面の受光量は互いに等しくなり、４つの受光面の出力は全て等しくなる。したがって、ＦＥＳは０となる。
【００７１】
一方、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも長い場合は、図４に示すように第２受光素子１４上でのパターン形状が楕円になると共に、第1受光面１７および第３受光面１９の受光量のほうが、第２受光面１８および第４受光面２０の受光量よりも多くなる。この場合、各受光素子に対応する反射光の出力は、
Ｐ１＝Ｐ３＞Ｐ２＝Ｐ４
となり、ＦＥＳは正となる。
【００７２】
他方、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも短い場合は、
Ｐ２＝Ｐ４＞Ｐ１＝Ｐ３
となり、ＦＥＳは負となる。
【００７３】
なお、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも長い場合にＦＥＳが負となり、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも短い場合にＦＥＳが正となるように、誤差信号検出系１５を構成してもよい。
【００７４】
（補正演算用メモリについて）
以上のように、本実施形態に係るパターン露光装置３０は、光学ユニット１が複数設置されている構成である。ここで、全ての光学ユニット１…において、半導体レーザ２に印加する電流を全て均一にすると共に、ＦＥＳが０になるようにフォーカスサーボを調整しても、各光学ユニット１…が出射するレーザ光の形状は均一にならないので、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅にばらつきが生じる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅を同一としても、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅は均一にならない。
【００７５】
これは、各光学ユニット１…は、それぞれで半導体レーザ２の特性にばらつきがあり、また、各光学ユニット１…は、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニット１…に備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。本明細書では、このような半導体レーザ２の特性や光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性を「光学ユニットの特性」とする。さらに、上記光学ユニットの特性のばらつきによって生じる、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅のばらつきを「露光ムラ」とする。
【００７６】
したがって、このような露光ムラを補正する手段を備えることなく、パターン露光装置３０に光学ユニット１を複数備えた場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できないと言える。
【００７７】
そこで、本実施の形態では、制御手段２３より夫々の光学ユニット1…に送られる制御信号を、夫々の光学ユニット１…の特性に基づいて補正する補正演算用メモリ２４…を備えている。つまり、各補正演算用メモリ２４…には、夫々と接続されている各光学ユニット１…の特性に基づいた補正用データが格納されていて、上記制御信号は上記補正用データに応じて補正される。ここで、上記補正用データは、各光学ユニット１…のセットアップにおいて、各光学ユニット１の特性に基づいて、上記露光ムラが解消するように設定される。
【００７８】
上記セットアップについて以下説明する。まず、各光学ユニット１…の目標とするパターン幅が互いに同一であるパターンデータに基づいて、各光学ユニット１…に実際にパターンを露光させる。そして、各光学ユニット１…が現実に露光するパターンが均一になるように、各光学ユニット１…に入力する制御信号に夫々係数をかける。ここで算出された各係数を補正用データとして、各光学ユニット１…に対応する各補正演算用メモリ２４…に記憶する。
【００７９】
これにより、各光学ユニット1…の露光目標とするパターン幅を同一とした場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできる。よって、各光学ユニット１…は、上記光学ユニットの特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。
【００８０】
（露光パターン幅の調整）
つぎに、露光するパターン幅の調整について詳細に説明する。図５の上図は、互いに焦点位置を異ならせている２つの光学ユニット１・１から出射するレーザ光の形状（感光材料上での形状）を示し、図５の下図は、該レーザ光によって露光されるパターンの形状（パネル基板１０上に形成されたレジストの断面）を示した図である。なお、ここでは、２つの光学ユニット１・１において、レーザ光の強度を互いにＩ１として、レーザ光の強度を一定と仮定する。
【００８１】
ここで、実線で示したレーザ光においては、その焦点位置と感光材料の位置とが一致しているものとし、点線で示したレーザ光においては、その焦点位置と感光材料との位置とが距離ｄだけずれているものとする。つまり、実線のレーザ光はフォーカシング状態であり、点線のレーザ光はデフォーカス量ｄのデフォーカス状態である。
【００８２】
なお、感光材料はネガレジストであり、露光量Ｅ１で露光が開始される特性であるとする。そして、露光量Ｅ２で露光が完了するものとする。
【００８３】
ここで、図５の上図より、露光量Ｅ１〜Ｅ２において、フォーカシング状態のビーム幅のほうが、デフォーカス状態のビーム幅より狭いことがわかる。
【００８４】
そして、現像後のパターンの形状は、図５の下図に示すようになる。つまり、図５の下図から、フォーカシング状態のレーザ光によるパターンの幅ｘ１より、デフォーカス状態のレーザ光によるパターンの幅ｘ２の方が広くなっていることが分かる。なお、図５の下図において、パターンの幅ｘ１・ｘ２はパネル基板１０表面でのパターンの幅をとった。
【００８５】
ここで、パターン幅ｘ２とｘ１とが一致するように、いずれかの光学ユニット１に構成される第1集光レンズ８の焦点位置をデフォーカス量ｄだけ調整すると、各光学ユニット１・１による露光パターン幅を一定にできる。なお、図５において、本実施形態の説明を分かりやすくするために、デフォーカス量ｄが大きくなるように設定している。しかし、実際には、デフォーカス量ｄは、微小な量である。
【００８６】
つぎに、光学ユニット１において、第1集光レンズ８の焦点位置をデフォーカス量ｄだけ調整する方法を説明する。
【００８７】
まず、誤差信号検出系１５によって検出されるＦＥＳの電圧と、第1集光レンズ８のデフォーカス量との特性曲線を示すグラフを図６に示す。なお、図６において、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸はＦＥＳの電圧を示す。ここで、フォーカスサーボ制御手段１６は、ＦＥＳが０となるようにアクチュエータ９を駆動してフォーカスサーボを行っている。この結果、デフォーカス量が０になる。
【００８８】
つぎに、上記ＦＥＳに対しオフセット電圧Ｖ´を加えた場合のＦＥＳの電圧と、デフォーカス量との特性曲線を示したグラフを図７に示す。なお、図７において、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸はＦＥＳの電圧を示す。ここでも、フォーカスサーボ制御手段１６はＦＥＳが０となるようにアクチュエータ９を駆動してフォーカスサーボを行っている。この結果、デフォーカス量がｄ´になる。
【００８９】
つまり、図６におけるＦＥＳに対して、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲に対応する−Ｖ〜＋Ｖの範囲の電圧をオフセット電圧Ｖ´として付加すれば、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲をフォーカスサーボの目標位置とすることができる。これにより、光学ユニット１…ごとに、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲で、第１集光レンズ８とパネル基板１０上の感光材料との距離の調整を行うことができる。
【００９０】
ここで、本実施の形態では、補正演算用メモリ２４とフォーカスサーボ制御手段１６とが接続されていると共に、補正演算用メモリ２４から送られてくる制御信号をフォーカスサーボ制御手段１６に入力するようにして、フォーカスサーボ制御手段１６が上記制御信号に基づいてＦＥＳに付加されるオフセット電圧Ｖ´を調整するように構成している。そして、上記制御信号に基づいて調整されたオフセット電流を、上記ＦＥＳに付加することにより、フォーカスサーボが行われる。これにより、上記パターンデータに基づいて、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅を調整することができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、上記制御信号は、補正演算用メモリ２４…によって補正されているので、各光学ユニット１…の特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅が同一の場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできるようになる。
【００９２】
なお、以上のように、本実施の形態のフォーカスサーボ制御手段１６は、補正演算用メモリ２４…によって補正された制御信号に基づいてオフセット電圧Ｖ´を調整し、調整したオフセット電圧Ｖ´をＦＥＳに加えると共に、ＦＥＳが０になるようにフォーカスサーボを行っている。しかし、補正演算用メモリ２４…によって補正された制御信号に基づいて目標電圧を設定し、ＦＥＳと上記目標電圧とが一致するように、フォーカスサーボを行っても構わない。
【００９３】
ここまでは、各光学ユニット１…において、各光学ユニット１の露光ムラに関係なく、フォーカスサーボによって、パターンデータに忠実なパターンを形成する方法について説明した。しかし、上記方法だけでは、以下に示す問題が生じることになる。
【００９４】
液晶パネル等のパネル基板１０には薄膜トランジスタ等を形成するため、部分的に金属膜等が積層されている。したがって、実際の環境では金属膜の種類または形状の変化により、パネル基板１０によって反射される光量が変化し、第２受光素子１４の受光量が変化する。第２受光素子１４の受光量が変化すると、図８に示すようにＦＥＳの信号振幅が変化する。これにより、図８に示すように、フォーカスサーボの目標位置が、デフォーカス量ｄ１からデフォーカス量ｄ２へと変化してしまうことがある。
【００９５】
すなわち、各光学ユニット１…が露光している金属膜の種類または形状の変化により、第１集光レンズ８と感光材料との距離も変化してしまうという問題が生じる。
【００９６】
そこで、この問題を回避するために、第２受光素子１４の全受光量に応じてフォーカスサーボを変化させる必要がある。具体的には、第２受光素子１４の全受光量に所定の係数を積算してオフセット電圧Ｖ´とするか、ＦＥＳを上記全受光量で除算した後にオフセット電圧Ｖ´を加える。このようにすることにより、反射光量が変化しても第１集光レンズ８の焦点位置と感光材料の位置とを適切に維持できる。
【００９７】
〔実施の形態２〕
本発明の異なる実施形態について、図面に基づいて説明すると以下のとおりである。実施の形態１では、各光学ユニット１…の半導体レーザ２の強度を一定にすると共に、各光学ユニット１…において第１集光レンズ８の位置を光軸方向に調整することで、露光する各パターンの幅を制御する構成であった。これに対し、本実施の形態では、各光学ユニット１…における半導体レーザ２の強度を可変にすると共に、各光学ユニット１…において半導体レーザ２の強度を調整することで、露光される各パターンの幅を制御する構成を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なる点のみ説明する。
【００９８】
実施の形態２における光学ユニット１の構成を図１３に示す。図１３に示す光学ユニット１には、補正演算用メモリ２４と半導体レーザ２とを接続するレーザドライバ（強度可変手段）２５が備えられている。このレーザドライバ２５は、補正演算用メモリ２４から送られてくる制御信号に基づいて、半導体レーザ２に印加する電流を調整するためのユニットである。
【００９９】
（露光パターン幅の調整）
つぎに、本実施の形態における露光するパターン幅の調整について詳細に説明する。図９の上図は、互いに光ビームの強度を異ならせている２つのレーザ光の形状（感光材料上での形状）を示し、図９の下図は、該レーザ光によって露光されるパターンの形状（パネル基板１０上に形成されたレジストの断面）を示した図である。なお、ここでは、点線で示したレーザ光の強度をＩ２とし、実線で示したレーザ光の強度をＩ３とする。
【０１００】
なお、感光材料は、ネガレジストであり、露光量Ｅ１で露光が開始される特性であるとする。また、露光量Ｅ２で露光を完了させることとする。
【０１０１】
ここで、図９の下図に示すように、強度がＩ２のレーザ光によって形成されるパターンの幅はｘ３であり、強度がＩ３のレーザ光によって形成されるパターンの幅はｘ４となる。
【０１０２】
図９によれば、強度Ｉ２の方が強度Ｉ３よりパターン幅が狭くなっていることが分かる。つまり、レーザ光の強度の違いによって、露光されるパターンの幅が異なることになる。
【０１０３】
つまり、レーザ光の強度を調整することによっても、露光するパターンの幅を均一にすることができる。よって、各光学ユニット１…において、補正演算用メモリ２４…からの制御信号に基づいて、レーザドライバ２５によって半導体レーザ２に印加する電流を調整すれば、上記パターンデータに基づいて、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅を調整することができる。
【０１０４】
さらに、上記制御信号は、補正演算用メモリ２４…によって補正されているので、各光学ユニット１…の特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅が同一の場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできるようになる。
【０１０５】
なお、半導体レーザ２から出力したレーザ光を第1受光素子５でモニタさせることにより、半導体レーザ２の強度の調整はより容易になる。また、露光パターン幅の調整について、実施の形態１の方法または実施の形態２の方法のうち、いずれの方法を採用してもよく、さらに、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせた方法を採用してもよい。
【０１０６】
〔実施の形態３〕
本発明の異なる実施形態について説明すると以下の通りである。
【０１０７】
実際に感光材料上にパターンを形成する場合、様々な形状の露光パターンを描画する必要がある。そこで、本実施の形態では、任意形状のパターンを露光する方法を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１、２と異なる点のみ説明する。
【０１０８】
例えば、図１０に示すような露光パターンを描画する場合の露光方法について説明する。ここで、走査露光におけるパネル基板１０の移動方向はＹ方向とする。
【０１０９】
まず、光学ユニット１は、強度Ｉ４のレーザ光で感光材料を露光する。ここで強度Ｉ４とは、図１１に示すように、感光材料上において、感光材料が感光する露光量Ｅ１以下になるような強度（感光材料が感光する強度未満の強度）である。
【０１１０】
次に、パネル基板１０上の位置ｙ１にレーザ光が集光したとき、レーザ光の強度をＩ１に調整して感光材料に露光を行う。なお、強度Ｉ１とは、感光材料上において、感光材料が感光する露光量になるような強度（感光材料が感光する強度）である。
【０１１１】
このとき、ＦＥＳに対するオフセット電圧は０のままである。そして、位置ｙ２にレーザ光が達したときに、ＦＥＳにオフセット電圧Ｖ´を付加することにより、デフォーカス量ｄ´を目標とするフォーカスサーボを行って、パターン露光する。さらに、位置ｙ３に集光ビームが達したときにレーザ光の強度をＩ４にする。
【０１１２】
このように、目標とするパターンの形状に応じて、適宜オフセット電圧を変更させることにより、様々な形状の露光パターンを得ることが可能となる。同様に、目標とするパターンの形状に応じて、適宜、半導体レーザ２が出力するレーザ光の強度を変更することにより、様々な形状の露光パターンを得ることが可能となる。
【０１１３】
また、上記した露光パターンの描画方法に示したように、露光を行わない領域、例えば露光開始地点であるｙ１に至るまでの領域については、予め、上記露光量Ｅ１より小さい露光量となる強度Ｉ１でレーザ光を照射しておくと共に、予めフォーカスサーボを行っておくことが好ましい。
【０１１４】
つまり、半導体レーザ２をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御すると、半導体レーザ２をオンした後にフォーカシングを行う必要があるため、フォーカシングに要する間、露光位置であるにも関わらず非露光の状態になる。この場合、走査が続行されているので、パターンを露光せずに露光位置を走査してしまうという不都合が生じる。
【０１１５】
したがって、上記不都合を回避するために、半導体レーザ２をオフすることなく、レーザ光の強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御すればよい。この場合、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。
【０１１６】
また、フォーカス状態（合焦状態）の光学ユニット１によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成するのが望ましい。言い換えると、できるだけ、細いパターンを形成できる光学ユニット１…を用意するのが望ましい。この理由を以下に説明する。
【０１１７】
感光材料上に露光されるパターンの幅を広げたい場合、光学ユニット１をデフォーカスさせることによって容易に実現できる。逆に、上記パターンの幅を狭めたい場合、光学ユニット１のデフォーカス量を０に近づければよい。つまり、フォーカス状態（デフォーカス量が０）における光学ユニット１の露光するパターン幅が、露光可能な最小幅となる。ここで、フォーカス状態で目標最小パターンを露光する構成とすると、半導体レーザ２のばらつきや、光学部品の調整誤差により集光性能が劣化した場合、目標最小パターンを露光できない不都合が生じる。
【０１１８】
したがって、フォーカス状態の光学ユニット１によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成すると、上記不都合を回避できる。
【０１１９】
また、仮に半導体レーザ２の出力するレーザ光の強度を小さくして、感光材料上に形成されるパターンの幅を細くしたとしても、図１２に示すように、パターン壁面の角度が緩くなるだけで、実用的なパターンの形状が得られない。また、この場合、形成されるパターン幅は、それほど小さくならない。
【０１２０】
このように半導体レーザ２のばらつきや、光学部品の調整誤差により集光性能が劣化した場合でも、目標最小パターンを露光できるように集光性能に余裕を持たせておく、すなわちフォーカス状態（合焦状態）の光学ユニット１…によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成するのが望ましい。
【０１２１】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、さらに異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明のパターン露光装置は、以上のように、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２３】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できるという効果を奏する。
【０１２４】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２５】
これにより、上記フォーカスサーボ制御手段が、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するように構成すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整する強度可変手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２７】
これにより、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明のパターン露光方法は、以上のように、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられているパターン露光装置を用いて、上記感光材料に対してパターンを走査露光するパターン露光方法であって、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送るステップと、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする。
【０１２９】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できるという効果を奏する。
【０１３０】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【０１３１】
これにより、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【０１３３】
これにより、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整するステップと、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【０１３５】
このようにすれば、光源をオフすることなく、レーザ光の強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御できる。したがって、光源をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御する必要がないため、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になるという効果を奏する。
【０１３６】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすることを特徴とする。
【０１３７】
これにより、各光学ユニットの集光性能が、上記光学ユニットの特性のばらつきにより劣化した場合に、目標最小パターンが露光できないという不都合を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るパターン露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のパターン露光装置に備えられている光学ユニットの内部構成を示した図である。
【図３】図２の光学ユニットに備えられている第２受光素子であって、フォーカシング状態のビームを受光している状態を示した図である。
【図４】図２の光学ユニットに備えられている第２受光素子であって、デフォーカス状態のビームを受光している状態を示した図である。
【図５】図５の上図は、互いにデフォーカス量を異ならせている、感光材料上の２つのビーム形状を示した図であって、図５の下図は、該２つのビーム形状によって形成される感光材料上のパターン（レジスト）形状を示した図である。
【図６】デフォーカス量とＦＥＳの電圧との関係を示したグラフである。
【図７】オフセット電圧Ｖ´を加えた場合のＦＥＳの電圧と、デフォーカス量との関係を示したグラフである。
【図８】パネル基板からの反射光量が変化したときのＦＥＳの波形の変化を示す図である。
【図９】図９の上図は、互いにデフォーカス量を異ならせている、感光材料上の２つのビーム形状を示した図であって、図９の下図は、該２つのビーム形状によって形成される感光材料上のパターン（レジスト）形状を示した図である。
【図１０】任意の露光パターンの露光方法を示す説明図である。
【図１１】感光材料上において感光しない露光量である光ビームの形状を示した図である。
【図１２】レーザ光の出力強度が少ないときの、感光材料上のビーム形状とレジスト形状を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る光学ユニットの内部構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 光学ユニット
２ 半導体レーザ（光源）
３ コリメータレンズ
４ ビームスプリッタ（ＢＳ）
５ 第１受光素子
６ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
７ １／４波長板
８ 第１集光レンズ（集光レンズ）
９ アクチュエータ
１０ パネル基板
１１ ＸＹＺステージ
１２ 第２集光レンズ
１３ シリンドリカルレンズ
１４ 第２受光素子
１５ 誤差信号検出系
１６ フォーカスサーボ制御手段
２２ データ転送手段
２３ 制御手段
２４ 補正演算用メモリ（補正手段）
２５ レーザドライバ（強度可変手段）
３０ パターン露光装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等の平面型表示装置の製造工程に用いられる大面積パネル基板上に配線等のパターンを露光するパターン露光装置およびパターン露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面型表示装置として、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等、様々なものが提案されている。また、このような平面型表示装置では、大画面化および高精細化が図られており、高精細化のためには、０．５μｍ程度の解像度が要求されるものと考えられる。
【０００３】
そして、サブミクロンオーダーの微小サイズパターンを形成する方法としては、マスクパターンをパネル基板上に投影して縮小露光する縮小投影露光法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、この縮小投影露光法では、解像度の向上にともなって露光用集光レンズの焦点深度が狭くなるため、露光フィールド内のパネル基板の反りによって、焦点ぼけが発生する。
【０００５】
したがって、上記縮小投影露光法では、所望のパターンが得られなくなるという問題が生じる。特に、平面型表示装置用のパネル基板にパターンを露光する場合、１辺１ｍを超える大型パネル基板に対し短時間で露光するため、露光フィールドが広く設定されており、上記パネル基板の反りによる影響が無視できないものとなる。
【０００６】
この問題の解決策として、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をパネル基板に照射するパターン露光装置、つまり、直接描画方式を採用したパターン露光装置が提案されている。また、この直接描画方式を採用したパターン露光装置は、特許文献１に開示されている。
【０００７】
特許文献１のパターン露光装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズと、上記集光レンズと感光材料との距離を計測するフォーカス誤差信号検出系と、集光レンズを光軸方向に移動するアクチュエータとから構成されている。そして、上記パターン露光装置では、上記集光レンズと上記感光材料との距離を常に一定に保つようにフォーカスサーボが行われている。このフォーカスサーボにより、パネル基板に反りがあっても、上記集光レンズを通過したレーザ光の焦点と感光材料とが一致する状態で露光を行えるので、均一なパターンを得ることが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２９０７２０号公報（公開日１９９３年１１月５日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている露光装置は、レーザ光源および集光レンズがそれぞれ１つずつしか備えられていないため、大型パネル基板を露光するには非常に長い時間を要するという問題を有している。
【００１０】
そこで、露光の高速化を図るために、特許文献１にて開示されたパターン露光装置において、レーザ光源と集光レンズとからなる光学ユニットを複数に構成して、複数のパターンを同時に形成することが考えられる。
【００１１】
ところが、複数の光学ユニットを構成した場合、各光学ユニットの有する特性の相違に起因して、各光学ユニットから照射されるビーム形状にばらつきが生じる。したがって、各光学ユニットの露光目標とするパターン幅を同一としても、各光学ユニットが現実に露光するパターン幅は均一にならない。なお、上記各光学ユニットの特性とは、半導体レーザ夫々の特性、または、各光学ユニットの取り付け位置の調整誤差、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性等をいう。
【００１２】
つまり、複数の光学ユニットをパターン露光装置に備えると、上記各光学ユニットの特性の相違（各光学ユニットの特性ムラ）に起因して、目標露光パターンに関するパターンデータに忠実なパターンを露光できないという問題が生じる。
【００１３】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、複数の光学ユニットを備えたパターン露光装置であっても、上記各光学ユニットの特性ムラに関係なく、目標露光パターンに関するパターンデータに忠実なパターンを露光するパターン露光装置およびパターン露光方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン露光装置は、上記課題を解決するために、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
上記パターン露光装置には、光学ユニットが複数備えられている。ここで、各光学ユニットは、それぞれで光源の特性にばらつきがある。また、各光学ユニットは、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。ここで、上記光源の特性、光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性等を光学ユニットの特性というが、各光学ユニットの特性のばらつき（ムラ）によって、各光学ユニットが露光するパターンの幅にばらつきが生じる。
【００１６】
したがって、各光学ユニットの特性を補償する手段を備えることなく、光学ユニットを複数備えた場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できないと言える。
【００１７】
そこで、上記構成では、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段を備えている。そして、各光学ユニットは、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正された制御信号によって、露光するパターンの幅を調整することになる。
【００１８】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できる。
【００１９】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００２０】
感光材料の位置に対しての集光レンズの焦点位置を光軸方向に移動させると、感光材料上でのビーム幅が変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記フォーカスサーボ制御手段が、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するように構成すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００２１】
この点、上記特許文献１では、露光パターンの幅を制御する機構が備えられておらず、常に一定幅のパターンしか露光できない。しかしながら、上記構成によれば、露光するパターンの幅を制御できるので、様々な形状のパターンデータを作成することにより、様々な形状のパターンを露光できる。
【００２２】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整する強度可変手段が備えられていることを特徴とする。
【００２３】
レーザ光は、一定強度以上で感光材料を感光させる。したがって、レーザ光源から出射するレーザ光の強度を変更すると、感光材料を感光させる領域の幅も変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００２４】
本発明のパターン露光方法は、上記課題を解決するために、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられているパターン露光装置を用いて、上記感光材料に対してパターンを走査露光するパターン露光方法であって、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送るステップと、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
上記パターン露光装置には、光学ユニットが複数備えられている。ここで、各光学ユニットは、それぞれで光源の特性にばらつきがある。また、各光学ユニットは、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニットに備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。ここで、上記光源の特性、光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性等を光学ユニットの特性というが、各光学ユニットの特性のばらつき（ムラ）によって、各光学ユニットが露光するパターンの幅にばらつきが生じる。
【００２６】
したがって、各光学ユニットの特性を補償する手順を含むことなく、複数の光学ユニット夫々がパターンを露光した場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できないと言える。
【００２７】
そこで、上記手順では、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップを含んでいる。そして、各光学ユニットは、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正された制御信号によって、露光するパターンの幅を調整することになる。
【００２８】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できる。
【００２９】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【００３０】
感光材料の位置に対しての集光レンズの焦点位置を光軸方向に移動させると、感光材料上でのビーム幅が変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００３１】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【００３２】
レーザ光は、一定強度以上で感光材料を感光させる。したがって、レーザ光源から出射するレーザ光の強度を変更すると、感光材料を感光させる領域の幅も変化するので、露光されるパターンの幅も変化する。したがって、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できる。
【００３３】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整するステップと、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【００３４】
光源をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御すると、光源をオンした後にフォーカシングを行う必要があるため、フォーカシングに要する間、露光位置であるにも関わらず非露光の状態になる。この場合、走査が続行されているので、パターンを露光せずに露光位置を走査してしまうという不都合が生じる。
【００３５】
そこで、上記手順によれば、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整する。これにより、上記露光位置においてパターンを露光できる。また、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整する。これにより、上記非露光位置ではレーザ光を出射したまま、パターンの非露光状態を維持できる。
【００３６】
このようにすれば、光源からのレーザ光の出射をオフすることなく、強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御できる。したがって、光源からのレーザ光の出射のオン／オフによって、パターンの露光／非露光を制御する必要がないため、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。これにより、上記不都合を回避できる。つまり、光源からのレーザ光のオン／オフによってパターンの露光／非露光を制御する必要がないので、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。これにより、上記不都合を回避できる。
【００３７】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすることを特徴とする。
【００３８】
感光材料上に露光するパターンの幅を広げたい場合、集光レンズの焦点を感光材料から遠ざけることにより実現できる。一方、上記パターンの幅を狭めたい場合、集光レンズの焦点を感光材料に近づけるとよい。つまり、集光レンズがフォーカス状態（合焦状態）の際、上記光学ユニットの露光するパターンの幅が最小幅となる。しかし、フォーカス状態において目標最小パターンの幅を露光する構成とすると、上記光学ユニットの特性のばらつきにより集光性能が劣化した場合、目標最小パターンを露光できない可能性が生じる。
【００３９】
よって、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすると（すなわち、最小露光幅に余裕をもたせる）、上記光学ユニットの特性のばらつきにより集光性能が劣化した場合に、目標とするパターンを露光できないという不都合を回避できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態のパターン露光装置について、図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４１】
（パターン露光装置の概略構成）
図１は、本実施形態に係るパターン露光装置３０の概略構成を示している。図１に示すように、パターン露光装置３０には、複数の光学ユニット１…、ＸＹＺステージ１１、パネル基板１０、データ転送手段２２、制御手段２３、複数の補正演算用メモリ（補正手段）２４…が備えられている。
【００４２】
ＸＹＺステージ１１は、各辺の方向をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とする直方体のステージであって、パネル基板１０を搭載するためのものである。本実施の形態では、図１に示すように、ＸＹＺステージ１１の底辺の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、ＸＹＺステージ１１の底辺の奥行方向に平行な方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。また、ＸＹＺステージ１１は、Ｘ方向またはＹ方向に移動可能となっている。これにより、パネル基板１０を、Ｘ方向あるいはＹ方向に走査することができる。なお、本実施の形態では、パネル基板１０を移動させているが、パネル基板１０を固定にすると共に各光学ユニット１…を移動させる構成であっても構わない。
【００４３】
パネル基板１０は、感光材料が塗布されていると共に、感光材料の塗布されている面が光学ユニット１と対向するようにＸＹＺステージ１１に搭載されている。
【００４４】
データ転送手段（データ転送回路）２２は、露光目標とするパターン（所望するパターン）に関するデータ（以下、「パターンデータ」と称する）を外部から入力すると共に、上記パターンデータを制御手段２３に転送するための装置である。なお、上記パターンデータは、ＣＡＤシステムに基づいて作成される。つまり、ＣＡＤシステムにより作成されたパターンデータは、データ転送手段２２によって、制御手段２３に転送される。
【００４５】
制御手段（制御回路）２３は、データ転送手段２２から転送されたパターンデータに基づき、各光学ユニット１…に対して、露光するパターン幅を制御するための制御信号を出力するための回路である。つまり、制御手段２３は、各光学ユニット１…に対して夫々別々の制御信号を生成すると共に、各光学ユニット１…に向けて夫々別々の制御信号を送っている。
【００４６】
補正演算用メモリ（ルックアップテーブル）２４…は、制御手段２３から夫々の光学ユニット1…に送られる制御信号を、夫々の光学ユニット１…の特性に基づいて補正するための回路である。ここで、各補正演算用メモリ２４…は、各光学ユニット１…と１対1で対応するものであって、各補正演算用メモリ２４…には、対応する光学ユニットの特性に基づいた補正用データが格納されている。
【００４７】
なお、本実施の形態では、補正手段としての補正演算用メモリ２４を複数備えた構成としているが、各光学ユニットに対応する補正用データを１つの補正手段に格納する構成であっても構わない。
【００４８】
光学ユニット１…は、夫々の光学ユニットに対応する補正演算用メモリ２４から送られてきた制御信号に基づいて、パネル基板１０に塗布されている感光材料にレーザ光を照射することにより、上記感光材料上にパターンを露光するための装置である。
【００４９】
つまり、各光学ユニット１…は、各補正演算用メモリ２４…と１対１で接続されていると共に、各補正演算用メモリ２４…は制御手段２３と接続されている。例えば、図１において、データ転送手段２２、制御手段２３、補正演算用メモリ２４ａ、光学ユニット１ａがカスケードに接続されていて、データ転送手段２２、制御手段２３、補正演算用メモリ２４ｂ、光学ユニット１ｂがカスケードに接続されていることになる。
【００５０】
なお、光学ユニット１は、上記制御信号に基づいて露光するパターンの幅を制御することになるが、パターン幅の制御方法には以下の２方法がある。まず、１つめの方法として、各光学ユニット１…において、上記制御信号に基づいて、レーザ光を感光材料に集光する光学系の焦点位置を調整することにより、露光パターンの幅を調整する方法である。つぎに、２つめの方法として、各光学ユニット１…において、上記制御信号に基づいてレーザ光の強度を調整することにより、露光パターンの幅を調整する方法である。ここで、本実施の形態では１つめの方法を採用し、２つめの方法は実施の形態２で説明することにする。
【００５１】
以上の構成によれば、パネル基板１０上の感光材料は、複数の光学ユニット１…によって露光される。したがって、感光材料表面には、複数の集光点が形成されることとなる。また、パネル基板１０はＸまたはＹ方向に走査露光されるので、パネル基板１０上の感光材料には、複数の光学ユニット１によって一度の走査で複数のパターンが露光される。
【００５２】
さらに、上記構成によれば、制御手段２３が、データ転送手段２２から転送されたパターンデータに基づいて上記制御信号を出力し、上記制御信号は各補正演算用メモリ２４…によって補正される。そして、各光学ユニット１…は、補正された制御信号に基づいて、パネル基板１０上の感光材料を走査露光する。このようにして、上記パターンデータに忠実なパターンを感光材料上に露光することができる。以下、光学ユニット１、および補正演算用メモリ２４について詳述する。
【００５３】
（光学ユニットについて）
つぎに、本実施形態に係るパターン露光装置３０における光学ユニット１の構成について、図２を参照しながら以下に説明する。
【００５４】
光学ユニット１は、半導体レーザ（光源）２、コリメータレンズ３、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと称す）４、第１受光素子５、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称す）６、１／４波長板７、第１集光レンズ８、アクチュエータ９、誤差信号検出系１５、およびフォーカスサーボ制御手段１６を備えた構成となっている。
【００５５】
なお、光学ユニット１は、半導体レーザ２からの光が、コリメータレンズ３、ＢＳ４、ＰＢＳ６、１／４波長板７、第１集光レンズ８の順に通過して、パネル基板１０上の感光材料に集光されるように構成されている。そして、パネル基板１０上の感光材料に集光した光は反射すると共に、反射光が、第１集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６の順に通過して、誤差信号検出系１５に入射するように構成されている。
【００５６】
つぎに、光学ユニット１の各構成要素の詳細について説明する。半導体レーザ２は、上記感光材料に対して感光特性を示すレーザ光を出射するためのレーザ光源である。コリメータレンズ３は、半導体レーザ２から出射したレーザ光を整形し（例えば、平行光に整形）、整形したレーザ光をＢＳ４に導くためのレンズである。
【００５７】
ＢＳ４は、コリメータレンズ３からのレーザ光の一部を第1受光素子５に反射すると共に、残りのレーザ光を透過してＰＢＳ６に導くための光学素子である。第1受光素子５は、ＢＳ４からのレーザ光を受光することにより、半導体レーザ２が出力するレーザ光の強度をモニタするためのものである。
【００５８】
ＰＢＳ６は、ＢＳ４からのレーザ光を反射して１／４波長板７へ導くと共に、パネル基板１０上の感光材料からの反射光を透過して誤差信号検出系１５へ導くための光学素子である。
【００５９】
１／４波長板７は、入射光に対して、１／４波長板７の結晶軸と平行な方向の偏光成分とそれに垂直な方向の偏光成分との位相が１／４波長分ずれている光を出射する光学素子である。本実施形態では、１／４波長板７は、ＰＢＳ６からのレーザ光を直線偏光から円偏光に変換すると共に、上記感光材料からの反射光を円偏光から直線偏光に変換する。つまり、１／４波長板７は、１／４波長板７を透過する前の入射光に対し、１／４波長板７を透過した後の出射光の偏光面を９０°回転している。
【００６０】
第1集光レンズ８は、１／４波長板７からのレーザ光を、パネル基板１０上の感光材料に集光するためのレンズである。
【００６１】
誤差信号検出系１５は、パネル基板１０上の感光材料を反射して第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６を通過してきた反射光に基づいて、フォーカス誤差信号（以下、ＦＥＳとする）を出力するためのユニットである。
【００６２】
フォーカスサーボ制御手段１６は、上記ＦＥＳに基づいて、アクチュエータ９を駆動することによりフォーカスサーボを行うためのものである。なお、後述するが、本実施の形態においては、補正演算用メモリ２４とフォーカスサーボ制御手段１６とが接続されている。そして、上記制御信号に基づいてオフセット電流を調整すると共に、調整したオフセット電流を上記ＦＥＳに付加することにより、フォーカスサーボが行われる。
【００６３】
アクチュエータ９は、フォーカスサーボ制御手段１６によって制御されると共に、第1集光レンズ８を光軸方向に移動させることにより、上記感光材料と第１集光レンズ８との距離を調整するためのものである。
【００６４】
さらに、誤差信号検出系１５によるＦＥＳを検出する手順を、図２ないし図４に基づいて説明する。ＦＥＳ検出法としては非点収差法、ナイフエッジ法等があるが、本実施の形態では、非点収差法を用いてＦＥＳを検出する構成について述べる。ただし、ナイフエッジ法を用いてＦＥＳを検出する構成であっても構わない。
【００６５】
図２に示すように、誤差信号検出系１５は、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、および第２受光素子１４から構成される。つまり、パネル基板１０上の感光材料を反射した反射光の光軸上に、第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、第２受光素子１４が順に構成されていることになる。
【００６６】
第２集光レンズ１２は、感光材料を反射して第1集光レンズ８、１／４波長板７、ＰＢＳ６を通過してきた反射光を、第２受光素子１４に集光するためのレンズである。シリンドリカルレンズ１３は、第２集光レンズ１２からの光のうち一方向のみを集光させることにより、上記光に非点収差を与えるためのレンズである。
【００６７】
第２受光素子１４は、図３に示すように、受光面が４分割されているいわゆる４分割受光素子であり、第２集光レンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３を通過した光（パネル基板１０上の感光材料からの反射光）を各受光面で受光すると共に、各受光面が受光した光を電気信号に変換する素子である。
【００６８】
ここで、４分割された各受光面を、第１受光面１７、第２受光面１８、第３受光面１９、および第４受光面２０として、第1受光面１７と第３受光面１９とは対角関係にあり、第２受光面１８と第４受光面２０とは対角関係にあるものとする。
【００６９】
そして、第１受光面１７からの出力信号をＰ１、第２受光面１８からの出力信号をＰ２、第３受光面１９からの出力信号をＰ３、第４受光面２０からの出力信号をＰ４とすると、ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）
により求めることができる。
【００７０】
ここで、第１集光レンズ８の焦点と、パネル基板１０上に塗布された感光材料の位置とが一致するときに、第２受光素子１４上での光のパターン形状が円形になるように、第２集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、および第２受光素子１４の位置関係を調整している。この場合、４つの受光面の受光量は互いに等しくなり、４つの受光面の出力は全て等しくなる。したがって、ＦＥＳは０となる。
【００７１】
一方、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも長い場合は、図４に示すように第２受光素子１４上でのパターン形状が楕円になると共に、第1受光面１７および第３受光面１９の受光量のほうが、第２受光面１８および第４受光面２０の受光量よりも多くなる。この場合、各受光素子に対応する反射光の出力は、
Ｐ１＝Ｐ３＞Ｐ２＝Ｐ４
となり、ＦＥＳは正となる。
【００７２】
他方、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも短い場合は、
Ｐ２＝Ｐ４＞Ｐ１＝Ｐ３
となり、ＦＥＳは負となる。
【００７３】
なお、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも長い場合にＦＥＳが負となり、第1集光レンズ８と感光材料との距離が第１集光レンズ８の焦点距離よりも短い場合にＦＥＳが正となるように、誤差信号検出系１５を構成してもよい。
【００７４】
（補正演算用メモリについて）
以上のように、本実施形態に係るパターン露光装置３０は、光学ユニット１が複数設置されている構成である。ここで、全ての光学ユニット１…において、半導体レーザ２に印加する電流を全て均一にすると共に、ＦＥＳが０になるようにフォーカスサーボを調整しても、各光学ユニット１…が出射するレーザ光の形状は均一にならないので、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅にばらつきが生じる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅を同一としても、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅は均一にならない。
【００７５】
これは、各光学ユニット１…は、それぞれで半導体レーザ２の特性にばらつきがあり、また、各光学ユニット１…は、それぞれで光学部品の取り付け時の調整誤差にばらつきがある。さらに、各光学ユニット１…に備えられている光学部品の特性にもばらつきがある。本明細書では、このような半導体レーザ２の特性や光学部品の取り付け時の調整誤差、光学部品の特性を「光学ユニットの特性」とする。さらに、上記光学ユニットの特性のばらつきによって生じる、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅のばらつきを「露光ムラ」とする。
【００７６】
したがって、このような露光ムラを補正する手段を備えることなく、パターン露光装置３０に光学ユニット１を複数備えた場合、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できないと言える。
【００７７】
そこで、本実施の形態では、制御手段２３より夫々の光学ユニット1…に送られる制御信号を、夫々の光学ユニット１…の特性に基づいて補正する補正演算用メモリ２４…を備えている。つまり、各補正演算用メモリ２４…には、夫々と接続されている各光学ユニット１…の特性に基づいた補正用データが格納されていて、上記制御信号は上記補正用データに応じて補正される。ここで、上記補正用データは、各光学ユニット１…のセットアップにおいて、各光学ユニット１の特性に基づいて、上記露光ムラが解消するように設定される。
【００７８】
上記セットアップについて以下説明する。まず、各光学ユニット１…の目標とするパターン幅が互いに同一であるパターンデータに基づいて、各光学ユニット１…に実際にパターンを露光させる。そして、各光学ユニット１…が現実に露光するパターンが均一になるように、各光学ユニット１…に入力する制御信号に夫々係数をかける。ここで算出された各係数を補正用データとして、各光学ユニット１…に対応する各補正演算用メモリ２４…に記憶する。
【００７９】
これにより、各光学ユニット1…の露光目標とするパターン幅を同一とした場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできる。よって、各光学ユニット１…は、上記光学ユニットの特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。
【００８０】
（露光パターン幅の調整）
つぎに、露光するパターン幅の調整について詳細に説明する。図５の上図は、互いに焦点位置を異ならせている２つの光学ユニット１・１から出射するレーザ光の形状（感光材料上での形状）を示し、図５の下図は、該レーザ光によって露光されるパターンの形状（パネル基板１０上に形成されたレジストの断面）を示した図である。なお、ここでは、２つの光学ユニット１・１において、レーザ光の強度を互いにＩ１として、レーザ光の強度を一定と仮定する。
【００８１】
ここで、実線で示したレーザ光においては、その焦点位置と感光材料の位置とが一致しているものとし、点線で示したレーザ光においては、その焦点位置と感光材料との位置とが距離ｄだけずれているものとする。つまり、実線のレーザ光はフォーカシング状態であり、点線のレーザ光はデフォーカス量ｄのデフォーカス状態である。
【００８２】
なお、感光材料はネガレジストであり、露光量Ｅ１で露光が開始される特性であるとする。そして、露光量Ｅ２で露光が完了するものとする。
【００８３】
ここで、図５の上図より、露光量Ｅ１〜Ｅ２において、フォーカシング状態のビーム幅のほうが、デフォーカス状態のビーム幅より狭いことがわかる。
【００８４】
そして、現像後のパターンの形状は、図５の下図に示すようになる。つまり、図５の下図から、フォーカシング状態のレーザ光によるパターンの幅ｘ１より、デフォーカス状態のレーザ光によるパターンの幅ｘ２の方が広くなっていることが分かる。なお、図５の下図において、パターンの幅ｘ１・ｘ２はパネル基板１０表面でのパターンの幅をとった。
【００８５】
ここで、パターン幅ｘ２とｘ１とが一致するように、いずれかの光学ユニット１に構成される第1集光レンズ８の焦点位置をデフォーカス量ｄだけ調整すると、各光学ユニット１・１による露光パターン幅を一定にできる。なお、図５において、本実施形態の説明を分かりやすくするために、デフォーカス量ｄが大きくなるように設定している。しかし、実際には、デフォーカス量ｄは、微小な量である。
【００８６】
つぎに、光学ユニット１において、第1集光レンズ８の焦点位置をデフォーカス量ｄだけ調整する方法を説明する。
【００８７】
まず、誤差信号検出系１５によって検出されるＦＥＳの電圧と、第1集光レンズ８のデフォーカス量との特性曲線を示すグラフを図６に示す。なお、図６において、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸はＦＥＳの電圧を示す。ここで、フォーカスサーボ制御手段１６は、ＦＥＳが０となるようにアクチュエータ９を駆動してフォーカスサーボを行っている。この結果、デフォーカス量が０になる。
【００８８】
つぎに、上記ＦＥＳに対しオフセット電圧Ｖ´を加えた場合のＦＥＳの電圧と、デフォーカス量との特性曲線を示したグラフを図７に示す。なお、図７において、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸はＦＥＳの電圧を示す。ここでも、フォーカスサーボ制御手段１６はＦＥＳが０となるようにアクチュエータ９を駆動してフォーカスサーボを行っている。この結果、デフォーカス量がｄ´になる。
【００８９】
つまり、図６におけるＦＥＳに対して、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲に対応する−Ｖ〜＋Ｖの範囲の電圧をオフセット電圧Ｖ´として付加すれば、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲をフォーカスサーボの目標位置とすることができる。これにより、光学ユニット１…ごとに、デフォーカス量−ｄ〜ｄの範囲で、第１集光レンズ８とパネル基板１０上の感光材料との距離の調整を行うことができる。
【００９０】
ここで、本実施の形態では、補正演算用メモリ２４とフォーカスサーボ制御手段１６とが接続されていると共に、補正演算用メモリ２４から送られてくる制御信号をフォーカスサーボ制御手段１６に入力するようにして、フォーカスサーボ制御手段１６が上記制御信号に基づいてＦＥＳに付加されるオフセット電圧Ｖ´を調整するように構成している。そして、上記制御信号に基づいて調整されたオフセット電流を、上記ＦＥＳに付加することにより、フォーカスサーボが行われる。これにより、上記パターンデータに基づいて、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅を調整することができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、上記制御信号は、補正演算用メモリ２４…によって補正されているので、各光学ユニット１…の特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅が同一の場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできるようになる。
【００９２】
なお、以上のように、本実施の形態のフォーカスサーボ制御手段１６は、補正演算用メモリ２４…によって補正された制御信号に基づいてオフセット電圧Ｖ´を調整し、調整したオフセット電圧Ｖ´をＦＥＳに加えると共に、ＦＥＳが０になるようにフォーカスサーボを行っている。しかし、補正演算用メモリ２４…によって補正された制御信号に基づいて目標電圧を設定し、ＦＥＳと上記目標電圧とが一致するように、フォーカスサーボを行っても構わない。
【００９３】
ここまでは、各光学ユニット１…において、各光学ユニット１の露光ムラに関係なく、フォーカスサーボによって、パターンデータに忠実なパターンを形成する方法について説明した。しかし、上記方法だけでは、以下に示す問題が生じることになる。
【００９４】
液晶パネル等のパネル基板１０には薄膜トランジスタ等を形成するため、部分的に金属膜等が積層されている。したがって、実際の環境では金属膜の種類または形状の変化により、パネル基板１０によって反射される光量が変化し、第２受光素子１４の受光量が変化する。第２受光素子１４の受光量が変化すると、図８に示すようにＦＥＳの信号振幅が変化する。これにより、図８に示すように、フォーカスサーボの目標位置が、デフォーカス量ｄ１からデフォーカス量ｄ２へと変化してしまうことがある。
【００９５】
すなわち、各光学ユニット１…が露光している金属膜の種類または形状の変化により、第１集光レンズ８と感光材料との距離も変化してしまうという問題が生じる。
【００９６】
そこで、この問題を回避するために、第２受光素子１４の全受光量に応じてフォーカスサーボを変化させる必要がある。具体的には、第２受光素子１４の全受光量に所定の係数を積算してオフセット電圧Ｖ´とするか、ＦＥＳを上記全受光量で除算した後にオフセット電圧Ｖ´を加える。このようにすることにより、反射光量が変化しても第１集光レンズ８の焦点位置と感光材料の位置とを適切に維持できる。
【００９７】
〔実施の形態２〕
本発明の異なる実施形態について、図面に基づいて説明すると以下のとおりである。実施の形態１では、各光学ユニット１…の半導体レーザ２の強度を一定にすると共に、各光学ユニット１…において第１集光レンズ８の位置を光軸方向に調整することで、露光する各パターンの幅を制御する構成であった。これに対し、本実施の形態では、各光学ユニット１…における半導体レーザ２の強度を可変にすると共に、各光学ユニット１…において半導体レーザ２の強度を調整することで、露光される各パターンの幅を制御する構成を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なる点のみ説明する。
【００９８】
実施の形態２における光学ユニット１の構成を図１３に示す。図１３に示す光学ユニット１には、補正演算用メモリ２４と半導体レーザ２とを接続するレーザドライバ（強度可変手段）２５が備えられている。このレーザドライバ２５は、補正演算用メモリ２４から送られてくる制御信号に基づいて、半導体レーザ２に印加する電流を調整するためのユニットである。
【００９９】
（露光パターン幅の調整）
つぎに、本実施の形態における露光するパターン幅の調整について詳細に説明する。図９の上図は、互いに光ビームの強度を異ならせている２つのレーザ光の形状（感光材料上での形状）を示し、図９の下図は、該レーザ光によって露光されるパターンの形状（パネル基板１０上に形成されたレジストの断面）を示した図である。なお、ここでは、点線で示したレーザ光の強度をＩ２とし、実線で示したレーザ光の強度をＩ３とする。
【０１００】
なお、感光材料は、ネガレジストであり、露光量Ｅ１で露光が開始される特性であるとする。また、露光量Ｅ２で露光を完了させることとする。
【０１０１】
ここで、図９の下図に示すように、強度がＩ２のレーザ光によって形成されるパターンの幅はｘ３であり、強度がＩ３のレーザ光によって形成されるパターンの幅はｘ４となる。
【０１０２】
図９によれば、強度Ｉ２の方が強度Ｉ３よりパターン幅が狭くなっていることが分かる。つまり、レーザ光の強度の違いによって、露光されるパターンの幅が異なることになる。
【０１０３】
つまり、レーザ光の強度を調整することによっても、露光するパターンの幅を均一にすることができる。よって、各光学ユニット１…において、補正演算用メモリ２４…からの制御信号に基づいて、レーザドライバ２５によって半導体レーザ２に印加する電流を調整すれば、上記パターンデータに基づいて、各光学ユニット１…が露光するパターンの幅を調整することができる。
【０１０４】
さらに、上記制御信号は、補正演算用メモリ２４…によって補正されているので、各光学ユニット１…の特性に関係なく、パターンデータに忠実なパターンをパネル基板１０上に露光できる。つまり、各光学ユニット１…の露光目標とするパターン幅が同一の場合に、各光学ユニット１…が現実に露光するパターン幅を均一にできるようになる。
【０１０５】
なお、半導体レーザ２から出力したレーザ光を第1受光素子５でモニタさせることにより、半導体レーザ２の強度の調整はより容易になる。また、露光パターン幅の調整について、実施の形態１の方法または実施の形態２の方法のうち、いずれの方法を採用してもよく、さらに、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせた方法を採用してもよい。
【０１０６】
〔実施の形態３〕
本発明の異なる実施形態について説明すると以下の通りである。
【０１０７】
実際に感光材料上にパターンを形成する場合、様々な形状の露光パターンを描画する必要がある。そこで、本実施の形態では、任意形状のパターンを露光する方法を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１、２と異なる点のみ説明する。
【０１０８】
例えば、図１０に示すような露光パターンを描画する場合の露光方法について説明する。ここで、走査露光におけるパネル基板１０の移動方向はＹ方向とする。
【０１０９】
まず、光学ユニット１は、強度Ｉ４のレーザ光で感光材料を露光する。ここで強度Ｉ４とは、図１１に示すように、感光材料上において、感光材料が感光する露光量Ｅ１以下になるような強度（感光材料が感光する強度未満の強度）である。
【０１１０】
次に、パネル基板１０上の位置ｙ１にレーザ光が集光したとき、レーザ光の強度をＩ１に調整して感光材料に露光を行う。なお、強度Ｉ１とは、感光材料上において、感光材料が感光する露光量になるような強度（感光材料が感光する強度）である。
【０１１１】
このとき、ＦＥＳに対するオフセット電圧は０のままである。そして、位置ｙ２にレーザ光が達したときに、ＦＥＳにオフセット電圧Ｖ´を付加することにより、デフォーカス量ｄ´を目標とするフォーカスサーボを行って、パターン露光する。さらに、位置ｙ３に集光ビームが達したときにレーザ光の強度をＩ４にする。
【０１１２】
このように、目標とするパターンの形状に応じて、適宜オフセット電圧を変更させることにより、様々な形状の露光パターンを得ることが可能となる。同様に、目標とするパターンの形状に応じて、適宜、半導体レーザ２が出力するレーザ光の強度を変更することにより、様々な形状の露光パターンを得ることが可能となる。
【０１１３】
また、上記した露光パターンの描画方法に示したように、露光を行わない領域、例えば露光開始地点であるｙ１に至るまでの領域については、予め、上記露光量Ｅ１より小さい露光量となる強度Ｉ１でレーザ光を照射しておくと共に、予めフォーカスサーボを行っておくことが好ましい。
【０１１４】
つまり、半導体レーザ２をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御すると、半導体レーザ２をオンした後にフォーカシングを行う必要があるため、フォーカシングに要する間、露光位置であるにも関わらず非露光の状態になる。この場合、走査が続行されているので、パターンを露光せずに露光位置を走査してしまうという不都合が生じる。
【０１１５】
したがって、上記不都合を回避するために、半導体レーザ２をオフすることなく、レーザ光の強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御すればよい。この場合、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になる。
【０１１６】
また、フォーカス状態（合焦状態）の光学ユニット１によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成するのが望ましい。言い換えると、できるだけ、細いパターンを形成できる光学ユニット１…を用意するのが望ましい。この理由を以下に説明する。
【０１１７】
感光材料上に露光されるパターンの幅を広げたい場合、光学ユニット１をデフォーカスさせることによって容易に実現できる。逆に、上記パターンの幅を狭めたい場合、光学ユニット１のデフォーカス量を０に近づければよい。つまり、フォーカス状態（デフォーカス量が０）における光学ユニット１の露光するパターン幅が、露光可能な最小幅となる。ここで、フォーカス状態で目標最小パターンを露光する構成とすると、半導体レーザ２のばらつきや、光学部品の調整誤差により集光性能が劣化した場合、目標最小パターンを露光できない不都合が生じる。
【０１１８】
したがって、フォーカス状態の光学ユニット１によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成すると、上記不都合を回避できる。
【０１１９】
また、仮に半導体レーザ２の出力するレーザ光の強度を小さくして、感光材料上に形成されるパターンの幅を細くしたとしても、図１２に示すように、パターン壁面の角度が緩くなるだけで、実用的なパターンの形状が得られない。また、この場合、形成されるパターン幅は、それほど小さくならない。
【０１２０】
このように半導体レーザ２のばらつきや、光学部品の調整誤差により集光性能が劣化した場合でも、目標最小パターンを露光できるように集光性能に余裕を持たせておく、すなわちフォーカス状態（合焦状態）の光学ユニット１…によって露光されるパターンの幅が、目標最小パターンの幅より細かくなるように、光学ユニット１を構成するのが望ましい。
【０１２１】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、さらに異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明のパターン露光装置は、以上のように、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２３】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できるという効果を奏する。
【０１２４】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２５】
これにより、上記フォーカスサーボ制御手段が、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するように構成すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明のパターン露光装置は、上記構成に加えて、各光学ユニットには、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整する強度可変手段が備えられていることを特徴とする。
【０１２７】
これにより、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明のパターン露光方法は、以上のように、走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられているパターン露光装置を用いて、上記感光材料に対してパターンを走査露光するパターン露光方法であって、目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送るステップと、上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする。
【０１２９】
これにより、各光学ユニットは、各光学ユニットの特性を補償した制御信号に基づいて、露光するパターンの幅を調整できるので、上記各光学ユニットの特性に関係なく、上記パターンデータに忠実なパターンをパネル基板上に露光できるという効果を奏する。
【０１３０】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【０１３１】
これにより、光学ユニットに送られた制御信号に基づいて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整することにより、各光学ユニットが露光するパターン幅を制御することを特徴とする。
【０１３３】
これにより、上記レーザ光源から出射するレーザ光の強度を上記制御信号に基づいて調整すれば、上記制御信号に基づいてパターン幅を制御できるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整するステップと、上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【０１３５】
このようにすれば、光源をオフすることなく、レーザ光の強度調整だけで、パターンの露光／非露光を制御できる。したがって、光源をオン／オフすることによって、パターンの露光／非露光を制御する必要がないため、走査露光の間、常にフォーカシングを行うことが可能になるという効果を奏する。
【０１３６】
本発明のパターン露光方法は、上記手順に加えて、上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすることを特徴とする。
【０１３７】
これにより、各光学ユニットの集光性能が、上記光学ユニットの特性のばらつきにより劣化した場合に、目標最小パターンが露光できないという不都合を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るパターン露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のパターン露光装置に備えられている光学ユニットの内部構成を示した図である。
【図３】図２の光学ユニットに備えられている第２受光素子であって、フォーカシング状態のビームを受光している状態を示した図である。
【図４】図２の光学ユニットに備えられている第２受光素子であって、デフォーカス状態のビームを受光している状態を示した図である。
【図５】図５の上図は、互いにデフォーカス量を異ならせている、感光材料上の２つのビーム形状を示した図であって、図５の下図は、該２つのビーム形状によって形成される感光材料上のパターン（レジスト）形状を示した図である。
【図６】デフォーカス量とＦＥＳの電圧との関係を示したグラフである。
【図７】オフセット電圧Ｖ´を加えた場合のＦＥＳの電圧と、デフォーカス量との関係を示したグラフである。
【図８】パネル基板からの反射光量が変化したときのＦＥＳの波形の変化を示す図である。
【図９】図９の上図は、互いにデフォーカス量を異ならせている、感光材料上の２つのビーム形状を示した図であって、図９の下図は、該２つのビーム形状によって形成される感光材料上のパターン（レジスト）形状を示した図である。
【図１０】任意の露光パターンの露光方法を示す説明図である。
【図１１】感光材料上において感光しない露光量である光ビームの形状を示した図である。
【図１２】レーザ光の出力強度が少ないときの、感光材料上のビーム形状とレジスト形状を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る光学ユニットの内部構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 光学ユニット
２ 半導体レーザ（光源）
３ コリメータレンズ
４ ビームスプリッタ（ＢＳ）
５ 第１受光素子
６ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
７ １／４波長板
８ 第１集光レンズ（集光レンズ）
９ アクチュエータ
１０ パネル基板
１１ ＸＹＺステージ
１２ 第２集光レンズ
１３ シリンドリカルレンズ
１４ 第２受光素子
１５ 誤差信号検出系
１６ フォーカスサーボ制御手段
２２ データ転送手段
２３ 制御手段
２４ 補正演算用メモリ（補正手段）
２５ レーザドライバ（強度可変手段）
３０ パターン露光装置
Claims (4)
- 走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、
目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、
上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、
上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられ、
各光学ユニットは、
受光領域が４分割されることで４つの受光面が形成されており且つ受光した光に応じた電気信号を受光面毎に出力する４分割受光素子と、上記パネル基板から反射した光を上記４分割受光素子へ導くシリンドリカルレンズとを有し、非点収差法にて上記電気信号からフォーカスエラー信号を生成する誤差信号検出系と、
上記制御信号に応じて調整されたオフセット値を上記フォーカスエラー信号の信号値に加算し、この加算後のフォーカスエラー信号に応じて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段とを有し、
上記フォーカスサーボ制御手段は、上記４分割受光素子全体の受光量を示す値で上記フォーカスエラー信号の値を除算した後、上記オフセット値を上記フォーカスエラー信号の値に加算することを特徴とするパターン露光装置。 - 走査露光用のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光をパネル基板上に塗布された感光材料に集光する集光レンズとを有する光学ユニットが複数備えられていると共に、
目標露光パターンに関するパターンデータに基づいて、露光するパターン幅を制御するための制御信号を各光学ユニットに送る制御手段が備えられて、
上記感光材料に対して、各光学ユニットが上記制御信号に基づいてパターンを走査露光するパターン露光装置であって、
上記制御手段より夫々の光学ユニットに送られる制御信号を、夫々の光学ユニットの特性に基づいて補正する補正手段が備えられ、
各光学ユニットは、
受光領域が４分割されることで４つの受光面が形成されており且つ受光した光に応じた電気信号を受光面毎に出力する４分割受光素子と、上記パネル基板から反射された光を上記４分割受光素子へ導くシリンドリカルレンズとを有し、非点収差法にて上記電気信号からフォーカスエラー信号を生成する誤差信号検出系と、
オフセット値を設定し、この設定後に上記制御信号に応じて上記オフセット値を調整し、この調整後に上記オフセット値を上記フォーカスエラー信号の信号値に加算し、この加算後のフォーカスエラー信号に応じて上記集光レンズの焦点位置を光軸方向に調整するフォーカスサーボ制御手段とを有し、
上記フォーカスサーボ制御手段は、上記４分割受光素子全体の受光量に所定の係数を積算して得られる値を上記オフセット値として設定することを特徴とするパターン露光装置。 - 上記集光レンズの光軸と感光材料上の露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度に、上記レーザ光の強度を調整し、
上記集光レンズの光軸と感光材料上の非露光位置とが交わった場合、感光材料を感光可能な強度未満に、上記レーザ光の強度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン露光装置。 - 上記集光レンズが合焦状態の際に上記光学ユニットの露光するパターンの幅を、目標とする最小パターンの幅以下にすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパターン露光装置。
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