JP5416867B2 - 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係り、特に複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器を用い、各ミラーの角度を変更して基板へ照射する光ビームを変調する露光装置、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

光ビームにより基板にパターンを描画する際、光ビームの変調には、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられる。ＤＭＤは、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成され、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。ＤＭＤの駆動回路は、描画データに基づいて、各ミラーを駆動するための駆動信号をＤＭＤへ出力する。

現在市販されているＤＭＤには、ＤＭＤ１個当たり数十万〜数百万個のミラーが設けられている。各ミラーの寸法は１０〜１５μｍ角程度であり、隣接するミラー間には１μｍ程度の隙間がある。ＤＭＤを光ビームによる基板の走査方向と平行に配置すると、各ミラーの配列方向（直交する二方向）が基板の走査方向と平行及び垂直になるので、隣接するミラー間の隙間と基板とが相対的に平行に移動し、この隙間に対応する箇所ではパターンの描画ができない。そのため、ＤＭＤは、特許文献１〜３に記載の様に、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて使用される。

ＤＭＤにより変調された光ビームは、光ビーム照射装置の照射光学系を含むヘッド部から、基板へ照射される。ＤＭＤの各ミラーに対応する各光ビーム照射領域は、ミラーの形状と同じ正方形であり、基板に描画されるパターンは、微小な正方形のドットを重ねたものとなる。ＤＭＤを用いてパターンの描画を高精細に行うためには、ＤＭＤの各ミラーの角度の切り換えを短い周期で行う必要があるが、ミラーの駆動周期を短くすると、露光量が低下するため、光ビームによる基板の走査速度を遅くする必要があり、露光時間が長くなるという問題がある。

本発明の課題は、露光量を低下させることなく、パターンの描画を高精細に行うことである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで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、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、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含むヘッド部を有する光ビーム照射装置と、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動し、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、光ビーム照射装置の空間的光変調器が、光ビームによる基板の走査方向に対して傾いて配置され、かつ、複数のミラーが、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割されて使用され、光ビーム照射装置の駆動回路が、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期が、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短いものである。

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、チャックと、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、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含むヘッド部を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、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方法であって、光ビーム照射装置の空間的光変調器を、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて配置し、かつ、空間的光変調器の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割して使用し、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期を、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短くするものである。

複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器を、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて配置するので、直交する二方向に配列された複数のミラーのいずれかが、隣接するミラー間の隙間に対応する箇所をカバーして、パターンの描画が隙間無く行われる。空間的光変調器の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割して使用し、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動するので、ミラーの駆動周期が短い区画では、パターンの描画が高精細に行われる。そして、ミラーの数が多い区画の駆動周期を、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短くするので、ミラーの駆動周期を短くしても、露光時間と露光回数とを掛けた露光量が低下しない。

さらに、本発明の露光装置は、光ビーム照射装置の駆動回路が、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動するものである。また、本発明の露光方法は、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動するものである。光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動するので、走査速度が一定のとき、ミラーの数に反比例する露光時間とミラーの数に比例する露光回数とを掛けた露光量は、区画によらず一定となる。そして、ミラーの数が多い区画では、ミラーの駆動周期がミラーの数に反比例して短くなるので、パターンの描画が高精細に行われる。

さらに、本発明の露光装置は、光ビーム照射装置の駆動回路が、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段を備えたものである。

また、本発明の露光方法は、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するものである。

光ビーム照射装置の空間的光変調器を、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて配置すると、基板に描画するパターンのエッジ（縁）では描画されるパターンが階段状に変化し、パターンのエッジが滑らかにならない。光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動する。そして、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するので、基板に描画するパターンのエッジを含む部分が、エッジを含まない部分よりも高精細に描画され、パターンのエッジが滑らかになる。

あるいは、本発明の露光装置は、光ビーム照射装置の駆動回路が、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段を備えたものである。

また、本発明の露光方法は、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するものである。

基板に描画するパターンが、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを有する場合、走査方向に垂直な線で構成されたエッジでは、走査方向に平行な線で構成されたエッジに比べ、パターンの階段状の変化がぎざぎざに目立って認識される。光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動する。そして、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するので、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分が、走査方向に伸びるエッジを含む部分よりも高精細に描画され、走査方向に垂直な線で構成されたエッジのぎざぎざが目立たなくなる。

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、露光量が低下することなく、パターンの描画が高精細に行われるので、高品質な表示用パネル基板が高いスループットで製造される。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置の空間的光変調器の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割して使用し、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期を、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短くすることにより、露光量を低下させることなく、パターンの描画を高精細に行うことができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動することにより、露光量を一定にしながら、パターンの描画を高精細に行うことができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することにより、基板に描画するパターンのエッジを含む部分を、エッジを含まない部分よりも高精細に描画して、パターンのエッジを滑らかにすることができる。

あるいは、本発明の露光装置及び露光方法によれば、光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することにより、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分を、走査方向に伸びるエッジを含む部分よりも高精細に描画して、走査方向に垂直な線で構成されたエッジのぎざぎざを目立たなくすることができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光量を低下させることなく、パターンの描画を高精細に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで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。 ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 駆動信号の一例を示す図である。 描画データ全体の一例を示す図である。 描画データＡの一例を示す図である。 描画データＢの一例を示す図である。 描画データ全体の一例を示す図である。 描画データＡの一例を示す図である。 描画データＢの一例を示す図である。 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、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、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１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する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、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。

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、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。

なお、本実施の形態では、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査を行っているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査を行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査領域を変更しているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査領域を変更してもよい。

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、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含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、本発明の一実施の形態による露光方法について説明する。図６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のミラー部には、一例として、一辺が１０〜１５μｍの正方形のミラーが、ＤＭＤ２５の長辺方向に１０２４個、ＤＭＤ２５の短辺方向に７６８個配列されている。各ミラー間には、例えば１μｍ程の隙間が設けられている。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のいずれかが、隣接するミラー間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。

ＤＭＤ２５の直交する二方向に配列された複数のミラーは、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割されて使用される。本実施の形態では、ＤＭＤ２５のミラー部が、図６（ａ）に斜線を付した区画２５ａと、図６（ｂ）に斜線を付した区画２５ｂとに分割されている。一例として、区画２５ａには、ミラーが、走査方向と直交する方向に近い方向に１０２４個、走査方向に近い方向に２５６個配列され、区画２５ｂには、ミラーが、走査方向と直交する方向に近い方向に１０２４個、走査方向に近い方向に５１２個配列されている。

なお、図６に示した例では、ＤＭＤ２５の複数のミラーをミラーの数が異なる２つの区画に分割して使用しているが、本発明はこれに限らず、ＤＭＤ２５の複数のミラーをミラーの数が異なる３つ以上の区画に分割して使用してもよい。

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７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７２，７６、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、座標決定部７５、及び描画データ作成部７７を含んで構成されている。

メモリ７６には、設計値マップが格納されている。設計値マップには、描画データがＸＹ座標で示されている。描画データ作成部７７は、メモリ７６に格納された設計値マップから、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の複数のミラーの内、図６（ａ）に斜線を付した区画２５ａのミラーで描画する部分の描画データＡと、図６（ｂ）に斜線を付した区画２５ｂのミラーで描画する部分の描画データＢとを作成する。メモリ７２は、描画データ作成部７７が作成した描画データＡ，Ｂを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶する。

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。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。

ＤＭＤ駆動回路２７は、メモリ７２から供給された描画データに基づき、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の各ミラーを駆動する駆動信号を出力する。このとき、ＤＭＤ駆動回路２７は、駆動信号の周期を異ならせることにより、各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動する。図８は、駆動信号の一例を示す図である。図８（ａ）は、図６（ａ）に斜線を付した区画２５ａのミラーの駆動信号を示す。また、図８（ｂ）は、図６（ｂ）に斜線を付した区画２５ｂのミラーの駆動信号を示す。本例では、区画２５ｂのミラーの数が、区画２５ａのミラーの数の２倍であるので、ＤＭＤ駆動回路２７は、区画２５ｂのミラーの駆動信号の周期を、区画２５ａのミラーの駆動信号の周期の１／２とし、区画２５ｂのミラーを区画２５ａのミラーの１／２の周期で駆動する。

ＤＭＤ２５の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画２５ａ，２５ｂに分割して使用し、ＤＭＤ駆動回路２７により、ＤＭＤ２５の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動するので、ミラーの駆動周期が短い区画２５ｂでは、パターンの描画が高精細に行われる。そして、ミラーの数が多い区画２５ｂの駆動周期を、ミラーの数が少ない区画２５ａの駆動周期より短くするので、ミラーの駆動周期を短くしても、露光時間と露光回数とを掛けた露光量が低下しない。

特に、ＤＭＤ駆動回路２７により、ＤＭＤ２５の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動するので、走査速度が一定のとき、ミラーの数に反比例する露光時間とミラーの数に比例する露光回数とを掛けた露光量は、区画によらず一定となる。そして、ミラーの数が多い区画２５ｂでは、ミラーの駆動周期がミラーの数に反比例して短くなるので、パターンの描画が高精細に行われる。

図６に示す様に、ＤＭＤ２５を、光ビームによる基板１の走査方向に対して傾けて配置すると、基板１に描画するパターンのエッジ（縁）では描画されるパターンが階段状に変化し、パターンのエッジが滑らかにならない。そこで、本実施の形態では、基板１に描画するパターンのエッジを含まない部分を、区画２５ａのミラーで描画し、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分を、区画２５ｂのミラーで描画する。

図７において、描画制御部７１の描画データ作成部７７は、メモリ７６に格納された設計値マップから、基板１に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データＡと、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データＢとを作成する。メモリ７２は、区画２５ａのミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データＡを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、区画２５ｂのミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データＢを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。図９〜図１１は、描画データを、所定の面積の各露光領域２ａに対応させて模擬的に図示したものであり、図中の灰色で示した部分が、パターンが露光される領域を示している。図９は描画データ全体の一例を示し、図１０は描画データＡの一例を示し、図１１は描画データＢの一例を示している。

ＤＭＤ駆動回路２７により長い周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、ＤＭＤ駆動回路２７により短い周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給するので、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分が、エッジを含まない部分よりも高精細に描画され、パターンのエッジが滑らかになる。

次に、本発明の他の実施の形態による露光方法について説明する。基板１に描画するパターンが、走査方向に平行な線で構成されたエッジ及び走査方向に垂直な線で構成されたエッジを有する場合、走査方向に垂直な線で構成されたエッジでは、走査方向に平行な線で構成されたエッジに比べ、パターンの階段状の変化がぎざぎざに目立って認識される。そこで、本実施の形態では、基板１に描画するパターンの走査方向へ伸びるエッジを含む部分を、区画２５ａのミラーで描画し、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分を、区画２５ｂのミラーで描画する。

図７において、描画制御部７１の描画データ作成部７７は、メモリ７６に格納された設計値マップから、基板１に描画するパターンの走査方向へ伸びるエッジを含む部分の描画データＡと、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データＢとを作成する。メモリ７２は、区画２５ａのミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向へ伸びるエッジを含む部分の描画データＡを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、区画２５ｂのミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データＢを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。図１２〜図１４は、描画データを、所定の面積の各露光領域２ａに対応させて模擬的に図示したものであり、図中の灰色で示した部分が、パターンが露光される領域を示している。図１２は描画データ全体の一例を示し、図１３は描画データＡの一例を示し、図１４は描画データＢの一例を示している。

ＤＭＤ駆動回路２７により長い周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、ＤＭＤ駆動回路２７により短い周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、ＤＭＤ駆動回路２７へ供給するので、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分が、走査方向に伸びるエッジを含む部分よりも高精細に描画され、走査方向に垂直な線で構成されたエッジのぎざぎざが目立たなくなる。

図１５〜図１８は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１５〜図１８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１５〜図１８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１５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１５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１６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１６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１７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１７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１８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１８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１５〜図１８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、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割して使用し、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期を、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短くすることにより、露光量を低下させることなく、パターンの描画を高精細に行うことができる。

さらに、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動することにより、露光量を一定にしながら、パターンの描画を高精細に行うことができる。

さらに、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、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、基板１に描画するパターンのエッジを含む部分を、エッジを含まない部分よりも高精細に描画して、パターンのエッジを滑らかにすることができる。

あるいは、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することにより、基板１に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分を、走査方向に伸びるエッジを含む部分よりも高精細に描画して、走査方向に垂直な線で構成されたエッジのぎざぎざを目立たな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、露光量を低下させることなく、パターンの描画を高精細に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。

例えば、図１９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２０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、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１９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２０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
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
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置
７１ 描画制御部
７２，７６ 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
７７ 描画データ作成部

Claims (10)

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、
   複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、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含むヘッド部を有する光ビーム照射装置と、
   前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
   前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動し、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、
   前記光ビーム照射装置の空間的光変調器は、光ビームによる基板の走査方向に対して傾いて配置され、かつ、複数のミラーが、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割されて使用され、
   前記光ビーム照射装置の駆動回路は、前記光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期が、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短いことを特徴とする露光装置。
2. 前記光ビーム照射装置の駆動回路は、前記光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記光ビーム照射装置の駆動回路は、前記光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、
   前記光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、前記光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 前記光ビーム照射装置の駆動回路は、前記光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、
   前記光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、前記光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動されるミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
5. フォトレジストが塗布された基板をチャックで支持し、
   チャックと、複数のミラーを直交する二方向に配列した空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、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含むヘッド部を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
   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方法であって、
   光ビーム照射装置の空間的光変調器を、光ビームによる基板の走査方向に対して傾けて配置し、かつ、空間的光変調器の複数のミラーを、直交する二方向の内の走査方向に近い方向に、ミラーの数が異なる複数の区画に分割して使用し、
   光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎に異なる周期で駆動し、ミラーの数が多い区画の駆動周期を、ミラーの数が少ない区画の駆動周期より短くすることを特徴とする露光方法。
6. 光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の各区画のミラーを、区画毎にミラーの数に反比例する周期で駆動することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
7. 光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、
   光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含まない部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、
   光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンのエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の露光方法。
8. 光ビーム照射装置の駆動回路により、光ビーム照射装置の空間的光変調器の１つの区画のミラーを第１の周期で駆動し、その区画よりミラーの数が多い区画のミラーを第１の周期より短い第２の周期で駆動し、
   光ビーム照射装置の駆動回路により第１の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、
   光ビーム照射装置の駆動回路により第２の周期で駆動するミラーに対応して、基板に描画するパターンの走査方向と直交する方向に伸びるエッジを含む部分の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の露光方法。
9. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項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。
10. 請求項５乃至請求項８のいずれか一項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。

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