JP5280305B2 - 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置、露光方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、従来、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがあった。

近年、フォトレジストが塗布された基板へ光ビームを照射し、光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の表示用パネル基板に対応することができる。この様な露光装置として、例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載のものがある。

特開２００３−３３２２２１号公報 特開２００５−３５３９２７号公報 特開２００７−２１９０１１号公報

光ビームを照射する光ビーム照射装置は、光源から発生された光ビームを変調する空間的光変調器と、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とを含んで構成されている。光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを精度良く描画するためには、光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、光ビームの焦点を調節する必要がある。特に、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造においては、露光領域が広いため、複数の光ビーム照射装置を用い、複数の光ビームにより基板の走査を並行して行うことが多く、その場合、各光ビームの焦点位置が全て同じ高さになる様に、各光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節する必要がある。従来は、保守者が、実際に露光を行った基板を目視して光ビームの結像状態を判断し、光ビームの焦点を調節していた。そのため、光ビームの焦点の調節に手間が掛かり、また焦点の調節を精度良く行うことができなかった。

本発明の課題は、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を製造することである。

本発明の露光装置は、フォトレジストが塗布された基板を支持するチャックと、チャックを移動するステージと、光ビームを発生する光源と、光源から発生された光ビームを変調する空間的光変調器、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置とを備え、ステージによりチャックを移動し、光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置であって、チャックに設けられた画像取得装置と、画像取得装置から出力された画像信号を処理する画像処理装置と、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動させる焦点位置移動手段と、焦点位置移動手段を制御する制御手段とを備え、画像取得装置が、チャックに支持される基板の表面の高さに焦点を合わせて、光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光し、画像処理装置が、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、制御手段が、画像処理装置の検出結果に基づき、焦点位置移動手段を制御して、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節するものである。

また、本発明の露光方法は、フォトレジストが塗布された基板をチャックで支持し、チャックをステージにより移動し、光ビームを変調する空間的光変調器、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光方法であって、チャックに画像取得装置を設け、画像取得装置の焦点をチャックに支持される基板の表面の高さに合わせて、光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光し、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節するものである。

光ビーム照射装置の空間的光変調器は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを二方向に配列して構成され、駆動回路が描画データに基づいて各ミラーの角度を変更することにより、基板へ照射する光ビームを変調する。空間的光変調器により変調された光ビームは、光ビーム照射装置の照射光学系を含むヘッド部から照射される。チャックに画像取得装置を設け、画像取得装置の焦点をチャックに支持される基板の表面の高さに合わせて、光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光する。そして、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節する。光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点が精度良く調節され、パターンの描画が精度良く行われる。

さらに、本発明の露光装置は、画像処理装置が、予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とを比較して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、制御手段が、焦点位置移動手段を制御して、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動させながら、画像処理装置の検出結果が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動させるものである。また、本発明の露光方法は、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動しながら、予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とを比較して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、結像状態が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動するものである。予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とから、パターンマッチングにより、光ビームの結像状態が精度良く検出され、光ビームの焦点が基板の表面の高さに精度良く合わせられる。

さらに、本発明の露光装置は、画像処理装置が、画像取得装置により取得した画像のコントラストを検出し、制御手段が、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節した後、光源を制御して、光源から発生される光ビームの強度を変えながら、画像処理装置により検出したコントラストが最も高くなる様に、光源から発生される光ビームの強度を調節するものである。また、本発明の露光方法は、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節した後、光ビームの強度を変えながら、画像取得装置により取得した画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最も高くなる様に、光ビームの強度を調節するものである。光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置の移動に対応して、光ビームの強度が、パターンの描画に最適な強度に調節される。

本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかの露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点が精度良く調節され、パターンの描画が精度良く行われるので、高品質な表示用パネル基板が製造される。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックに画像取得装置を設け、画像取得装置の焦点をチャックに支持される基板の表面の高さに合わせて、光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光し、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節することにより、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動しながら、予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とを比較して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、結像状態が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動することにより、予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とから、パターンマッチングにより、光ビームの結像状態を精度良く検出することができ、光ビームの焦点を基板の表面の高さに精度良く合わせることができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節した後、光ビームの強度を変えながら、画像取得装置により取得した画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最も高くなる様に、光ビームの強度を調節することにより、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置の移動に対応して、光ビームの強度を、パターンの描画に最適な強度に調節することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による露光装置の側面図である。 本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。 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図である。 光ビームの焦点を調節する動作を説明する。 図６に示したチャックの上面図である。 図６に示したチャックの正面図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 光ビームによる基板の走査を説明する図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は本発明の一実施の形態による露光装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態による露光装置の正面図である。露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置４０、画像処理装置５０、ＣＣＤカメラ５１、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図２及び図３では、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、画像処理装置５０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。露光装置は、これらの他に、基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１及び図２において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない基板搬送ロボットにより基板１がチャック１０へ搬入され、また図示しない基板搬送ロボットにより基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には、フォトレジストが塗布されている。

基板１の露光を行う露光位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、８つの光ビーム照射装置２０を用いた露光装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は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、ＤＭＤ駆動回路２７、プリズム２８、移動ブロック５２、リニアガイド５３、ボールねじ５４ａ、ナット５４ｂ、軸継手５５、モータ５６、及びモータ駆動回路５７を含んで構成されている。

レーザー光源ユニット２１は、紫外光の光ビームを発生する。レーザー光源ユニット２１から発生される光ビームの強度は、主制御装置７０により制御される。光ファイバー２２は、レーザー光源ユニット２１から発生された紫外光の光ビームを、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、ミラー２４、及びプリズム２８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、プリズム２８を介して、投影レンズ２６を含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。

ＤＭＤ２５は、移動ブロック５２に取り付けられており、移動ブロック５２は、リニアガイド５３に搭載されている。移動ブロック５２には、ボールねじ５４ａにより移動されるナット５４ｂが取り付けられており、ボールねじ５４ａは、軸継手５５を介して、モータ５６の回転軸に接続されている。モータ５６によりボールねじ５４ａを回転すると、移動ブロック５２がリニアガイド５３に沿って移動され、ＤＭＤ２５が光ビームの光軸方向に移動される。これにより、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点位置が移動される。モータ駆動回路５７は、主制御装置７０の制御により、モータ５６を駆動する。

図２及び図３において、チャック１０は、θステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、図示しないボールねじ等の駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。

θステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動される。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部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方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。

図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。

図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。

図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においては、図１に示したゲート１１、光ビーム照射装置２０、及び画像処理装置５０が省略されている。レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。バーミラー４３は、チャック１０のＹ方向の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方向の一側面に取り付けられている。

レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。この測定は、Ｙ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４２の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置及び回転を検出する。

一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４４の測定結果から、チャック１０のＹ方向の位置を検出する。

以下、各光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点を調節する動作について説明する。図６は、光ビームの焦点を調節する動作を説明する図である。また、図７は図６に示したチャックの上面図、図８は図６に示したチャックの正面図である。なお、図６及び図７においては、図１に示したゲート１１及び光ビーム照射装置２０が省略され、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。

図７及び図８において、チャック１０には切り欠き部１０ａが設けられており、切り欠き部１０ａには２つのＣＣＤカメラ５１が設置されている。各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａは、Ｙ方向に等間隔で配置されており、２つのＣＣＤカメラ５１は、チャック１０に、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの間隔と同じ間隔で設けられている。各ＣＣＤカメラ５１の焦点は、チャック１０に搭載される基板１の表面の高さに合っている。なお、本実施の形態では、チャック１０に２つのＣＣＤカメラ５１が設けられているが、チャック１０に３つ以上のＣＣＤカメラ５１を設けてもよい。

図６において、チャック１０に基板が搭載されていない状態で、主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０の検出結果に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５をＸ方向へ移動させ、チャック１０に設けられた２つのＣＣＤカメラ５１のＸ方向の位置が、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＸ方向の所定の位置と同じになる様に、チャック１０のＸ方向の位置決めを行う。このとき、レーザー測長系を用いて、チャック１０のＸ方向の位置が精度良く検出されるので、チャック１０のＸ方向の位置決めが精度良く行われる。

次に、主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０の検出結果に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７をＹ方向へ移動させ、チャック１０に設けられた２つのＣＣＤカメラ５１のＹ方向の位置が、２つの光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＹ方向の所定の位置と同じになる様に、チャック１０のＹ方向の位置決めを行う。このとき、レーザー測長系を用いて、チャック１０のＹ方向の位置が精度良く検出されるので、チャック１０のＹ方向の位置決めが精度良く行われる。図６〜図８は、２つのＣＣＤカメラ５１のＸ方向の位置及びＹ方向の位置が、２つの光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＸ方向の所定の位置及びＹ方向の所定の位置と同じになった状態を示している。

図４において、主制御装置７０は、ヘッド部２０ａがＣＣＤカメラ５１の上方に位置する２つの光ビーム照射装置２０について、モータ駆動回路５７を制御して、光ビームの焦点位置を段階的に移動させながら、後述する描画制御部から、焦点調節用の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。図４及び図８において、焦点調節用の描画データが供給された光ビーム照射装置２０は、ヘッド部２０ａから、焦点調節用の光ビームを照射する。焦点調節用の光ビームは、例えば十字形状等の様に、画像信号のパターンマッチング処理に適した像を形成する光ビームとする。各ＣＣＤカメラ５１は、チャック１０に支持される基板１の表面の高さに焦点を合わせて、光ビーム照射装置２０から照射された焦点調節用の光ビームを受光する。

図４において、各ＣＣＤカメラ５１は、受光した焦点調節用の光ビームの画像信号を、画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０は、各ＣＣＤカメラ５１の画像信号を処理し、予め登録した画像と各ＣＣＤカメラ５１により取得した画像とを比較して、各光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの結像状態を検出する。このとき、画像処理装置５０は、画像の特徴抽出及びコントラストの検出を行い、両者を考慮したパターンマッチング処理により算出したスコアで、光ビームの結像状態を判定する。主制御装置７０は、モータ駆動回路５７を制御して、画像処理装置５０の検出結果が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動させる。予め登録した画像とＣＣＤカメラ５１により取得した画像とから、パターンマッチングにより、光ビームの結像状態が精度良く検出され、光ビームの焦点が基板１の表面の高さに精度良く合わせられる。

光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点を調節した後、主制御装置７０は、レーザー光源ユニット２１を制御して、レーザー光源ユニット２１から発生される光ビームの強度を段階的に変えながら、画像処理装置５０により検出したコントラストが最も高くなる様に、レーザー光源ユニット２１から発生される光ビームの強度を調節する。光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点位置の移動に対応して、光ビームの強度が、パターンの描画に最適な強度に調節される。

本実施の形態では、基板１の露光を行う前、さらに、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれを検出する。主制御装置７０は、後述する描画制御部から、位置ずれ検出用の描画データを、ヘッド部２０ａがＣＣＤカメラ５１の上方に位置する光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。図４及び図８において、位置ずれ検出用の描画データが供給された光ビーム照射装置２０は、ヘッド部２０ａから、位置ずれ検出用の光ビームを照射する。位置ずれ検出用の光ビームは、例えば十字形状や櫛歯形状等の様に、画像信号の処理に適した像を形成する光ビームとし、焦点調節用の光ビームと兼用してもよい。各ＣＣＤカメラ５１は、ヘッド部２０ａから照射された位置ずれ検出用の光ビームを受光する。

図４において、各ＣＣＤカメラ５１は、受光した位置ずれ検出用の光ビームの画像信号を、画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０は、各ＣＣＤカメラ５１の画像信号を処理して、位置ずれ検出用の光ビームを照射したヘッド部２０ａのＸ方向の所定の位置からの位置ずれ及びＹ方向の所定の位置からの位置ずれを検出する。このとき、チャック１０のＸＹ方向の位置決めが精度良く行われているので、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＸＹ方向の位置ずれが精度良く検出される。

２つの光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点の調節、及びヘッド部２０ａの位置ずれの検出が終了すると、主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０の検出結果に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７をＹ方向へ移動させ、チャック１０に設けられた各ＣＣＤカメラ５１のＹ方向の位置が、他の２つの光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＹ方向の所定の位置と同じになる様に、チャック１０のＹ方向の位置決めを行う。そして、前述と同様にして、他の２つの光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点の調節、及びヘッド部２０ａのＸＹ方向の位置ずれの検出を行う。これらの動作を繰り返して、全ての光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点の調節、及びヘッド部２０ａのＸＹ方向の位置ずれの検出を行う。

チャック１０に各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの間隔と同じ間隔で設けられた複数のＣＣＤカメラ５１により、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を受光するので、全ての光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点の調節、及びヘッド部２０ａの位置ずれの検出を行うために必要なＹステージ７の移動量が少なく済む。

図４において、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部を有する。図９は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部７１は、メモリ７２、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、及び座標決定部７５を含んで構成されている。メモリ７２は、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶している。

バンド幅設定部７３は、メモリ７２から読み出す描画データのＹ座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置２０のヘッド部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。

レーザー測長系制御装置４０は、露光位置における基板１の露光を開始する前のチャック１０のＸＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部７４は、レーザー測長系制御装置４０が検出したチャック１０のＸＹ方向の位置から、基板１の露光を開始する前のチャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。図１において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１の走査を行う際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基板１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。図９において、中心点座標決定部７４は、エンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量及びＹステージ７のＹ方向への移動量を検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。

座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。そして、座標決定部７５は、画像処理装置５０が検出した各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれの検出結果に基づき、決定したＸＹ座標を補正する。メモリ７２は、座標決定部７５が補正した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。

各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれを検出し、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれ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へ供給するので、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置がずれても、パターンの描画が精度良く行われる。

図１０〜図１３は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１０〜図１３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１０〜図１３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１０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１０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１１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１１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１２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１２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１３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１３に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基板１全体の走査が終了する。

なお、図１０〜図１３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、チャック１０にＣＣＤカメラ５１を設け、ＣＣＤカメラ５１の焦点をチャック１０に支持される基板１の表面の高さに合わせて、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームを受光し、ＣＣＤカメラ５１から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの結像状態を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点を調節することにより、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点を精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

さらに、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点位置を移動しながら、予め登録した画像とＣＣＤカメラ５１により取得した画像とを比較して、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの結像状態を検出し、結像状態が最も良い位置に、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点位置を移動することにより、予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とから、パターンマッチングにより、光ビームの結像状態を精度良く検出することができ、光ビームの焦点を基板１の表面の高さに精度良く合わせることができる。

さらに、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点を調節した後、光ビームの強度を変えながら、ＣＣＤカメラ５１により取得した画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最も高くなる様に、光ビームの強度を調節することにより、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点位置の移動に対応して、光ビームの強度を、パターンの描画に最適な強度に調節することができる。

さらに、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれを検出し、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれの検出結果に基づき、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へ供給することにより、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置がずれても、パターンの描画を精度良く行うことができる。従って、複数の光ビーム照射装置２０を用い、複数の光ビームにより基板１の走査を行う際に、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの位置ずれによる描画品質の低下を防止することができる。

さらに、レーザー測長系を用いて、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、チャック１０のＸＹ方向の位置決めを精度良く行うことができ、チャック１０に設けられたＣＣＤカメラ５１により受光した光ビームから、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａのＸＹ方向の位置ずれ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うことができる。

さらに、チャック１０に各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの間隔と同じ間隔で設けられた複数のＣＣＤカメラ５１により、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を受光することにより、全ての光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの焦点の調節、及びヘッド部２０ａの位置ずれの検出を行うために必要なＹステージ７の移動量を少なくすることができる。従って、露光装置の光ビームによる基板１の走査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）の寸法を、小さくすることができる。

本発明の露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うことにより、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

例えば、図１４は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等によりフォトレジストを塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、露光装置を用いて、フォトレジスト膜にパターンを形成する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図１５は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、印刷法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。

図１４に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１５に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明の露光装置又は露光方法を適用することができる。

１ 基板
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
１０ チャック
１１ ゲート
２０ 光ビーム照射装置
２０ａ ヘッド部
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）
２６ 投影レンズ
２７ ＤＭＤ駆動回路
２８ プリズム
３１，３３ リニアスケール
３２，３４ エンコーダ
４０ レーザー測長系制御装置
４１ レーザー光源
４２，４４ レーザー干渉計
４３，４５ バーミラー
５０ 画像処理装置
５１ ＣＣＤカメラ
５２ 移動ブロック
５３ リニアガイド
５４ａ ボールねじ
５４ｂ ナット
５５ 軸継手
５６ モータ
５７ モータ駆動回路
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置
７１ 描画制御部
７２ メモリ
７３ バンド幅設定部
７４ 中心点座標決定部
７５ 座標決定部

Claims (6)

1. フォトレジストが塗布された基板を支持するチャックと、
   前記チャックを移動するステージと、
   光ビームを発生する光源と、
   前記光源から発生された光ビームを変調する空間的光変調器、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置とを備え、
   前記ステージにより前記チャックを移動し、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光装置であって、
   前記チャックに設けられた画像取得装置と、
   前記画像取得装置から出力された画像信号を処理する画像処理装置と、
   前記光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動させる焦点位置移動手段と、
   前記焦点位置移動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記画像取得装置は、前記チャックに支持される基板の表面の高さに焦点を合わせて、前記光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光し、
   前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された画像信号を処理して、前記光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、
   前記制御手段は、前記画像処理装置の検出結果に基づき、前記焦点位置移動手段を制御して、前記光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節し、
   前記画像処理装置は、前記画像取得装置により取得した画像のコントラストを検出し、
   前記制御手段は、前記光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節した後、前記光源を制御して、前記光源から発生される光ビームの強度を変えながら、前記画像処理装置により検出したコントラストが最も高くなる様に、前記光源から発生される光ビームの強度を調節することを特徴とする露光装置。
2. 前記画像処理装置は、予め登録した画像と前記画像取得装置により取得した画像とを比較して、前記光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、
   前記制御手段は、前記焦点位置移動手段を制御して、前記光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動させながら、前記画像処理装置の検出結果が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. フォトレジストが塗布された基板をチャックで支持し、
   チャックをステージにより移動し、
   光ビームを変調する空間的光変調器、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置からの光ビームにより基板を走査して、基板にパターンを描画する露光方法であって、
   チャックに画像取得装置を設け、画像取得装置の焦点をチャックに支持される基板の表面の高さに合わせて、光ビーム照射装置から照射された光ビームを受光し、
   画像取得装置から出力された画像信号を処理して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、
   検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節し、
   光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点を調節した後、
   光ビームの強度を変えながら、
   画像取得装置により取得した画像のコントラストを検出し、
   検出したコントラストが最も高くなる様に、光ビームの強度を調節することを特徴とする露光方法。
4. 光ビーム照射装置から照射される光ビームの焦点位置を移動しながら、
   予め登録した画像と画像取得装置により取得した画像とを比較して、光ビーム照射装置から照射された光ビームの結像状態を検出し、
   結像状態が最も良い位置に、光ビームの焦点位置を移動することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
6. 請求項３又は請求項４に記載の露光方法を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。

Images