JP5467975B2 - Exposure apparatus, exposure method, and manufacturing method of display panel substrate - Google Patents
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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。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a light beam to a substrate coated with a photoresist, scans the substrate with the light beam, and draws a pattern on the substrate in the manufacture of a display panel substrate such as a liquid crystal display device. The present invention relates to a method and a method for manufacturing a display panel substrate using the same.
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。 Manufacturing of TFT (Thin Film Transistor) substrates, color filter substrates, plasma display panel substrates, organic EL (Electroluminescence) display panel substrates, and the like of liquid crystal display devices used as display panels is performed using photolithography using an exposure apparatus. This is performed by forming a pattern on the substrate by a technique. Conventionally, as an exposure apparatus, a projection method in which a mask pattern is projected onto a substrate using a lens or a mirror, and a minute gap (proximity gap) is provided between the mask and the substrate to transfer the mask pattern to the substrate. There was a proximity method to transfer.
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。
In recent years, an exposure apparatus has been developed that irradiates a substrate coated with a photoresist with a light beam, scans the substrate with the light beam, and draws a pattern on the substrate. Since the substrate is scanned by the light beam and the pattern is directly drawn on the substrate, an expensive mask is not required. Further, by changing the drawing data and the scanning program, various types of display panel substrates can be supported. Examples of such an exposure apparatus include those described in
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)等の空間的光変調器が用いられる。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。光ビームによる基板の走査は、基板を支持するチャックと、DMDにより変調された光ビームを基板へ照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動して行われる。 When a pattern is drawn on a substrate with a light beam, a spatial light modulator such as a DMD (Digital Micromirror Device) is used to modulate the light beam. The DMD is configured by arranging a plurality of minute mirrors that reflect a light beam in two directions, and modulates the light beam applied to the substrate by changing the angle of each mirror. The DMD drive circuit outputs a drive signal for driving each mirror to the DMD based on the drawing data. The scanning of the substrate by the light beam is performed by relatively moving a chuck that supports the substrate and a light beam irradiation apparatus having an irradiation optical system that irradiates the substrate with the light beam modulated by the DMD.
描画データは、描画するパターンのCADデータから作られた座標データを元に生成されてメモリに記憶され、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動によりDMDの各ミラーで反射された光が基板へ照射される領域が移動するのに伴い、メモリから読み出されてDMDの駆動回路へ供給される。 The drawing data is generated based on the coordinate data created from the CAD data of the pattern to be drawn and stored in the memory, and the light reflected by each mirror of the DMD by the relative movement between the chuck and the light beam irradiation device. As the region irradiated onto the substrate moves, it is read from the memory and supplied to the drive circuit of the DMD.
基板に描画されるパターンは、光ビームによる基板の走査に伴い、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動の分だけ、CADデータの図形よりも走査方向へ伸びて変形した図形となる。そのため、従来は、CADデータを走査方向に圧縮する補正を行っていた。しかしながら、走査方向に平行又は垂直でない縁を含むパターンは、描画時にそれらの縁が走査方向へ移動して別の形状の図形となり、これを避けるためには、CADデータを補正する際に複雑な処理が必要であった。また、露光対象である基板の位置ずれや歪み等により、光ビームによる基板の走査方向がずれるが、CADデータの補正ではこれらの誤差を含めることができないので、露光精度が低下する。また、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度は、必要な露光光の光量を確保するため、光ビームの照度及びフォトレジストの性能に応じて設定され、かつそれらの微小な誤差に応じて設定が変更される。従来のCADデータを予め補正する方法では、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の設定変更に対応できないという問題があった。 The pattern drawn on the substrate becomes a figure deformed by extending in the scanning direction from the figure of the CAD data by the relative movement of the chuck and the light beam irradiation device as the substrate is scanned by the light beam. Therefore, conventionally, correction for compressing CAD data in the scanning direction has been performed. However, a pattern that includes edges that are not parallel or perpendicular to the scanning direction moves to the scanning direction when drawing, resulting in a figure with a different shape. To avoid this, it is complicated when correcting CAD data. Processing was necessary. Further, although the scanning direction of the substrate by the light beam is shifted due to the positional deviation or distortion of the substrate to be exposed, the correction of CAD data cannot include these errors, so that the exposure accuracy is lowered. In addition, the relative movement speed between the chuck and the light beam irradiation device is set according to the illuminance of the light beam and the performance of the photoresist in order to secure the necessary amount of exposure light, and the minute errors are also determined. The settings are changed accordingly. The conventional method of correcting CAD data in advance has a problem that it cannot cope with a change in the relative movement speed between the chuck and the light beam irradiation apparatus.
本発明の課題は、パターンのCADデータを補正する複雑な処理を行うことなく、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びを効果的に抑制して、描画精度を向上させることである。また、本発明の課題は、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に対応して、パターンの走査方向への伸びを高精度に補正することである。さらに、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。 An object of the present invention is to improve the drawing accuracy by effectively suppressing the extension of the pattern drawn on the substrate in the scanning direction without performing complicated processing for correcting the CAD data of the pattern. Another object of the present invention is to highly accurately correct the extension of the pattern in the scanning direction in response to a change in the relative movement speed between the chuck and the light beam irradiation device. Furthermore, an object of the present invention is to manufacture a high-quality display panel substrate.
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、光ビームを変調する空間的光変調器、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、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、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。 An exposure apparatus of the present invention includes a chuck that supports a substrate coated with a photoresist, a spatial light modulator that modulates a light beam, a drive circuit that drives the spatial light modulator based on drawing data, and a spatial A light beam irradiation apparatus having an irradiation optical system for irradiating a light beam modulated by the light modulator; and a moving means for relatively moving the chuck and the light beam irradiation apparatus. The moving means irradiates the chuck and the light beam. An exposure apparatus that moves relative to the apparatus, scans the substrate with a light beam from a light beam irradiation apparatus, and draws a pattern on the substrate, and is shorter than the length of the pattern to be drawn in the scanning direction in the scanning direction The image forming apparatus includes drawing control means for supplying drawing data of the scanning range to a drive circuit of the light beam irradiation apparatus.
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、光ビームを変調する空間的光変調器、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、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するものである。 The exposure method of the present invention also supports a substrate coated with a photoresist with a chuck, a spatial light modulator that modulates a light beam, and a drive that drives the spatial light modulator based on drawing data. A circuit, and a light beam irradiation apparatus having an irradiation optical system that irradiates a light beam modulated by a spatial light modulator, relatively moves, scans the substrate with the light beam from the light beam irradiation apparatus, In the exposure method for drawing a pattern on a substrate, drawing data in a scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning area of the pattern to be drawn is supplied to the drive circuit of the light beam irradiation apparatus.
描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するので、パターンのCADデータを補正する複雑な処理を行うことなく、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びが効果的に抑制されて、描画精度が向上する。 Since drawing data in a scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning area of the pattern to be drawn is supplied to the drive circuit of the light beam irradiation device, the drawing data is applied to the substrate without performing complicated processing for correcting the CAD data of the pattern. The elongation in the scanning direction of the pattern to be drawn is effectively suppressed, and the drawing accuracy is improved.
さらに、本発明の露光装置は、描画制御手段が、基板に描画するパターンの座標データを記憶するメモリと、メモリに記憶された座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定する演算回路と、演算回路により決定された光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くする補正回路と、演算回路により決定された光ビームの照射を開始する位置と、補正回路により補正された光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成する描画データ生成回路とを有するものである。 Further, in the exposure apparatus of the present invention, the drawing control means stores a coordinate data of a pattern to be drawn on the substrate, a position at which irradiation of the light beam to the substrate is started from the coordinate data stored in the memory, An arithmetic circuit that determines the position to end the irradiation of the light beam, a correction circuit that corrects the position to end the irradiation of the light beam determined by the arithmetic circuit and shortens the scanning range, and an arithmetic circuit The image forming apparatus includes a drawing data generation circuit that generates drawing data between a position where the irradiation of the light beam starts and a position where the irradiation of the light beam corrected by the correction circuit ends.
また、本発明の露光方法は、基板に描画するパターンの座標データをメモリに記憶し、メモリに記憶した座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定し、決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成するものである。 In the exposure method of the present invention, coordinate data of a pattern to be drawn on the substrate is stored in the memory, and from the coordinate data stored in the memory, the position where the irradiation of the light beam is started on the substrate and the irradiation of the light beam are finished. The position where the irradiation of the determined light beam ends is corrected, the position where the irradiation of the determined light beam ends is corrected, the scanning range is shortened, and the position where the irradiation of the determined light beam starts and the position where the irradiation of the corrected light beam ends The drawing data between and are generated.
基板に描画するパターンの座標データをメモリに記憶し、メモリに記憶した座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定する。そして、決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成するので、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データが容易に作成される。 Coordinate data of a pattern to be drawn on the substrate is stored in the memory, and a position where the irradiation of the light beam is started and a position where the irradiation of the light beam is finished are determined from the coordinate data stored in the memory. Then, the position where the determined irradiation of the light beam ends is corrected, the scanning range is shortened, and the drawing between the position where the determined irradiation of the light beam starts and the position where the irradiation of the corrected light beam ends is performed. Since data is generated, drawing data in a scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning area of the pattern to be drawn is easily created.
さらに、本発明の露光装置は、補正回路が、移動手段によるチャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に応じて、光ビームの照射を終了する位置を補正する際の補正量を変更するものである。また、本発明の露光方法は、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に応じて、光ビームの照射を終了する位置を補正する際の補正量を変更するものである。チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に対応して、パターンの走査方向への伸びが高精度に補正される。 Furthermore, in the exposure apparatus of the present invention, the correction circuit corrects the correction amount when correcting the position at which the irradiation of the light beam is terminated in accordance with a change in the relative moving speed between the chuck and the light beam irradiation apparatus by the moving unit. Is to change. In the exposure method of the present invention, the correction amount for correcting the position where the irradiation of the light beam is terminated is changed in accordance with the change in the relative moving speed between the chuck and the light beam irradiation apparatus. Corresponding to the change in the relative moving speed between the chuck and the light beam irradiation device, the extension of the pattern in the scanning direction is corrected with high accuracy.
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、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びが効果的に抑制されて、描画精度が向上するので、高品質な表示用パネル基板が製造される。 The method for producing a display panel substrate according to the present invention involves exposing the substrate using any one of the above exposure apparatuses or exposure methods. By using the above exposure apparatus or exposure method, the pattern drawn on the substrate is effectively prevented from extending in the scanning direction and the drawing accuracy is improved, so that a high-quality display panel substrate is manufactured. .
本発明の露光装置及び露光方法によれば、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することにより、パターンのCADデータを補正する複雑な処理を行うことなく、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びを効果的に抑制して、描画精度を向上させることができる。 According to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the drawing data of the scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning area of the pattern to be drawn is supplied to the drive circuit of the light beam irradiation device, thereby the CAD data of the pattern. Without performing a complicated process of correcting the above, it is possible to effectively suppress the extension of the pattern drawn on the substrate in the scanning direction and improve the drawing accuracy.
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、基板に描画するパターンの座標データをメモリに記憶し、メモリに記憶した座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定し、決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成することにより、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを容易に作成することができる。 Further, according to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, coordinate data of a pattern to be drawn on the substrate is stored in the memory, and from the coordinate data stored in the memory, the position where the irradiation of the light beam to the substrate is started, and the light The position where the beam irradiation ends is determined, the position where the determined light beam irradiation ends is corrected, the scanning range is shortened, and the position where the determined light beam irradiation starts and the corrected light beam By generating drawing data between the irradiation end position and drawing data, drawing data in a scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning region of the pattern to be drawn can be easily created.
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に応じて、光ビームの照射を終了する位置を補正する際の補正量を変更することにより、チャックと光ビーム照射装置との相対的な移動速度の変化に対応して、パターンの走査方向への伸びを高精度に補正することができる。 Furthermore, according to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the correction amount for correcting the position where the irradiation of the light beam ends is changed according to the change in the relative movement speed between the chuck and the light beam irradiation apparatus. By doing so, it is possible to correct the elongation of the pattern in the scanning direction with high accuracy in accordance with the change in the relative movement speed between the chuck and the light beam irradiation device.
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びを効果的に抑制して、描画精度を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。 According to the method for manufacturing a display panel substrate of the present invention, it is possible to effectively suppress the extension of the pattern drawn on the substrate in the scanning direction and improve the drawing accuracy. A substrate can be manufactured.
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。
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a side view of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front view of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. The exposure apparatus includes a
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。 Note that the XY directions in the embodiments described below are examples, and the X direction and the Y direction may be interchanged.
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。
1 and 2, the
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。
A
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。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the light beam irradiation apparatus. The light
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。
2 and 3, the
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。
By rotation of the θ stage 8 in the θ direction, the
図5は、DMDのミラー部の一例を示す図である。光ビーム照射装置20のDMD25は、光ビーム照射装置20からの光ビームによる基板1の走査方向(X方向)に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。DMD25を、走査方向に対して傾けて配置すると、直交する二方向に配列された複数のミラー25aのいずれかが、隣接するミラー25a間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a DMD mirror unit. The
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。
In the present embodiment, the
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。
1 and 2, the
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。
1 and 3, an
図6は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図6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。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the laser length measurement system. In FIG. 6, the
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。
The
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。
On the other hand, the
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、本発明の一実施の形態による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、座標決定部75、描画図形座標メモリ82、描画データ生成部84、及び走査移動誤差補正回路87aを含んで構成されている。
In FIG. 4, the
描画図形座標メモリ82には、描画するパターンのCADデータから作られた座標データが記憶されている。描画データ生成部84は、後述する様に、描画図形座標メモリ82に記憶された座標データから、描画データを生成する。メモリ72は、描画データ生成部84が生成した描画データを、そのXY座標をアドレスとして記憶する。
The drawing figure coordinate
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。
The
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。
The laser length measurement
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。
The coordinate
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7において、描画データ生成部84は、座標演算回路85、及び描画データ生成回路86を含んで構成されている。図8は、座標演算回路の動作を説明する図である。図8は、光ビーム照射装置20のDMD25の各ミラーで変調された光ビームが基板1をX方向へ走査して、三角形の形状のパターンを描画する例を示し、図8には三角形のパターンの輪郭が実線で示されている。三角形のパターンの各頂点の座標をそれぞれ(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)とすると、描画図形座標メモリ82にはこれらの座標データが記憶されている。
Hereinafter, an exposure method according to an embodiment of the present invention will be described. In FIG. 7, the drawing
座標演算回路85は、描画図形座標メモリ82に記憶された座標データから、基板1に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定する。走査領域のY座標がYAのとき、光ビームの照射を開始する位置AのX座標XAと、光ビームの照射を終了する位置BのX座標XBは、それぞれ以下の計算式により算出される。
XA=X1+(YA−Y1)・(X2−X1)/(Y2−Y1)
XB=X1+(YA−Y1)・(X3−X1)/(Y3−Y1)
The coordinate
XA = X1 + (YA-Y1). (X2-X1) / (Y2-Y1)
XB = X1 + (YA-Y1). (X3-X1) / (Y3-Y1)
図7において、本発明を用いない場合、描画データ生成回路86は、座標演算回路85により決定された光ビームの照射を開始する位置と光ビームの照射を終了する位置との間を塗りつぶしてパターンを描画するため、両位置の間の描画データを生成する。生成された描画データは、メモリ72に記憶され、Xステージ5のX方向への移動に伴ってメモリ72から読み出され、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給される。
In FIG. 7, when the present invention is not used, the drawing
図9は、本発明を用いない場合に描画されるパターンの一例を示す図である。本発明を用いず、座標演算回路85により決定された光ビームの照射を開始する位置と光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給した場合、基板1に描画されるパターンは、図9に示す様に、Xステージ5の走査方向(X方向)への移動の分だけ、図8に示したパターンよりも走査方向(X方向)へ伸びて変形した図形となる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a pattern drawn when the present invention is not used. Without using the present invention, drawing data between the light beam irradiation start position determined by the coordinate
図7において、走査移動誤差補正回路87aには、Xステージ5の走査時の設定移動速度、光ビーム照射装置20のDMD25の走査方向に対する傾き、及び基板1の表面に塗布されたフォトレジストを硬化させるのに必要な露光光の光量から決定した、光ビームの照射を終了する位置を補正するための補正値が設定されている。図10は、走査移動誤差補正回路の動作を説明する図である。走査移動誤差補正回路87aは、設定されている補正値を用い、座標演算回路85により決定された光ビームの照射を終了する位置を補正して、光ビームの走査範囲を短くする。図8の例において、光ビームの照射を終了する位置BのX座標XBは、次の計算式により補正される。
XB=X1+(YA−Y1)・(X3−X1)/(Y3−Y1)−(補正値)
In FIG. 7, the scanning movement
XB = X1 + (YA-Y1). (X3-X1) / (Y3-Y1)-(correction value)
図7において、描画データ生成回路86は、座標演算回路85により決定された光ビームの照射を開始する位置と、走査移動誤差補正回路87aにより補正された光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成する。生成された描画データは、メモリ72に記憶され、Xステージ5のX方向への移動に伴ってメモリ72から読み出され、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給される。
In FIG. 7, the drawing
基板1に描画するパターンの座標データを描画図形座標メモリ82に記憶し、描画図形座標メモリ82に記憶した座標データから、基板1に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定し、決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成するので、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データが容易に作成される。
Coordinate data of a pattern to be drawn on the
図11は、本発明の露光方法により描画されるパターンの一例を示す図である。本発明により、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、各光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給すると、基板1に描画されるパターンは、図11に示す様に、Xステージ5の走査方向(X方向)への移動の分だけ、供給した描画データよりも走査方向(X方向)へ伸びて、描画を意図した図形に極めて近い図形となる。描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、光ビーム照射装置20のDMD駆動回路27へ供給するので、パターンのCADデータを補正する複雑な処理を行うことなく、基板1に描画されるパターンの走査方向への伸びが効果的に抑制されて、描画精度が向上する。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a pattern drawn by the exposure method of the present invention. According to the present invention, when drawing data in a scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning region of the pattern to be drawn is supplied to the
図12は、本発明の他の実施の形態による描画制御部の概略構成を示す図である。本実施の形態では、描画制御部71が、図7の走査移動誤差補正回路87aの代わりに、走査移動誤差補正回路87bを含んで構成されている。その他の構成要素は、図7に示した実施の形態と同様である。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a drawing control unit according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the drawing control unit 71 includes a scanning movement
走査移動誤差補正回路87bには、光ビーム照射装置20のDMD25の走査方向に対する傾きと、基板1の表面に塗布されたフォトレジストを硬化させるのに必要な露光光の光量とが設定されている。走査移動誤差補正回路87bは、エンコーダ32からのパルス信号をカウントして、Xステージ5のX方向への移動量を検出し、レーザー測長系制御装置40が検出したチャック10のX方向の位置と、検出したXステージ5のX方向への移動量とから、Xステージ5の移動速度を検出する。そして、走査移動誤差補正回路87bは、検出したXステージ5の移動速度と、設定されたDMD25の走査方向に対する傾き及び必要な露光光の光量とから、光ビームの照射を終了する位置を補正するための補正値を決定し、検出したXステージ5の移動速度の変化に応じて、決定した補正量を変更する。走査移動誤差補正回路87bは、変更した補正値を用い、座標演算回路85により決定された光ビームの照射を終了する位置を補正して、光ビームの走査範囲を短くする。
In the scanning movement
チャック10と光ビーム照射装置20との相対的な移動速度の変化に応じて、光ビームの照射を終了する位置を補正する際の補正量を変更するので、チャック10と光ビーム照射装置20との相対的な移動速度の変化に対応して、パターンの走査方向への伸びが高精度に補正される。
Since the correction amount for correcting the position where the irradiation of the light beam ends is changed according to the change in the relative movement speed between the
図13〜図16は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図13〜図16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13〜図16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。
13 to 16 are diagrams for explaining scanning of the substrate by the light beam. FIGS. 13 to 16 show an example in which the
図13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13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14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14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15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15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16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16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。
FIG. 13 shows the first scan, and a pattern is drawn in the scan area shown in gray in FIG. 13 by the first scan in the X direction. When the first scanning is completed, the
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。
By scanning the
なお、図13〜図16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。
Although FIGS. 13 to 16 show an example in which the
以上説明した実施の形態によれば、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、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、パターンのCADデータを補正する複雑な処理を行うことなく、基板1に描画されるパターンの走査方向への伸びを効果的に抑制して、描画精度を向上させることができる。
According to the embodiment described above, the drawing data of the scanning range shorter than the length in the scanning direction in the scanning area of the pattern to be drawn is supplied to the
さらに、基板1に描画するパターンの座標データを描画図形座標メモリ82に記憶し、描画図形座標メモリ82に記憶した座標データから、基板1に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定し、決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成することにより、描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを容易に作成することができる。
Further, coordinate data of a pattern to be drawn on the
さらに、図12に示した実施の形態によれば、チャック10と光ビーム照射装置20との相対的な移動速度の変化に応じて、光ビームの照射を終了する位置を補正する際の補正量を変更することにより、チャック10と光ビーム照射装置20との相対的な移動速度の変化に対応して、パターンの走査方向への伸びを高精度に補正することができる。
Furthermore, according to the embodiment shown in FIG. 12, the correction amount for correcting the position where the irradiation of the light beam is terminated according to the change in the relative movement speed between the
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、基板に描画されるパターンの走査方向への伸びを効果的に抑制して、描画精度を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。 By performing exposure of the substrate using the exposure apparatus or exposure method of the present invention, it is possible to effectively suppress the elongation of the pattern drawn on the substrate in the scanning direction and improve the drawing accuracy. A quality display panel substrate can be manufactured.
例えば、図17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。 For example, FIG. 17 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate of the liquid crystal display device. In the thin film formation step (step 101), a thin film such as a conductor film or an insulator film, which becomes a transparent electrode for driving liquid crystal, is formed on the substrate by sputtering, plasma chemical vapor deposition (CVD), or the like. In the resist coating process (step 102), a photoresist is applied by a roll coating method or the like to form a photoresist film on the thin film formed in the thin film forming process (step 101). In the exposure step (step 103), a pattern is formed on the photoresist film using an exposure apparatus. In the development step (step 104), a developer is supplied onto the photoresist film by a shower development method or the like to remove unnecessary portions of the photoresist film. In the etching process (step 105), a portion of the thin film formed in the thin film formation process (step 101) that is not masked by the photoresist film is removed by wet etching. In the stripping step (step 106), the photoresist film that has finished the role of the mask in the etching step (step 105) is stripped with a stripping solution. Before or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary. These steps are repeated several times to form a TFT array on the substrate.
また、図18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。 FIG. 18 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the color filter substrate of the liquid crystal display device. In the black matrix forming step (step 201), a black matrix is formed on the substrate by processing such as resist coating, exposure, development, etching, and peeling. In the colored pattern forming step (step 202), a colored pattern is formed on the substrate by a dyeing method, a pigment dispersion method, or the like. This process is repeated for the R, G, and B coloring patterns. In the protective film forming step (step 203), a protective film is formed on the colored pattern, and in the transparent electrode film forming step (step 204), a transparent electrode film is formed on the protective film. Before, during or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary.
図17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18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。 In the TFT substrate manufacturing process shown in FIG. 17, in the exposure process (step 103), in the color filter substrate manufacturing process shown in FIG. 18, in the black matrix forming process (step 201) and the colored pattern forming process (step 202). In this exposure process, the exposure apparatus or the exposure method of the present invention can be applied.
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 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
82 描画図形座標メモリ
84 描画データ生成部
85 座標演算回路
86 描画データ生成回路
87a,87b 走査移動誤差補正回路
DESCRIPTION OF
26
Claims (8)
光ビームを変調する空間的光変調器、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、
描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、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露光装置。 A chuck for supporting a substrate coated with a photoresist;
Light beam irradiation having a spatial light modulator for modulating a light beam, a driving circuit for driving the spatial light modulator based on drawing data, and an irradiation optical system for irradiating the light beam modulated by the spatial light modulator Equipment,
A moving means for relatively moving the chuck and the light beam irradiation device;
An exposure apparatus that relatively moves the chuck and the light beam irradiation device by the moving means, scans the substrate with the light beam from the light beam irradiation device, and draws a pattern on the substrate,
An exposure apparatus comprising drawing control means for supplying drawing data in a scanning range shorter than a length in a scanning direction in a scanning region of a pattern to be drawn to a drive circuit of the light beam irradiation apparatus.
基板に描画するパターンの座標データを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定する演算回路と、
前記演算回路により決定された光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くする補正回路と、
前記演算回路により決定された光ビームの照射を開始する位置と、前記補正回路により補正された光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成する描画データ生成回路とを有することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The drawing control means includes
A memory for storing coordinate data of a pattern to be drawn on the substrate;
An arithmetic circuit for determining a position where the irradiation of the light beam is started on the substrate and a position where the irradiation of the light beam is finished from the coordinate data stored in the memory;
A correction circuit for correcting the position where the irradiation of the light beam determined by the arithmetic circuit is terminated and shortening the scanning range;
A drawing data generation circuit that generates drawing data between a position where the irradiation of the light beam determined by the arithmetic circuit starts and a position where the irradiation of the light beam corrected by the correction circuit ends; The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
チャックと、光ビームを変調する空間的光変調器、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、
描画するパターンの走査領域における走査方向の長さよりも短い走査範囲の描画データを、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露光方法。 Support the substrate coated with photoresist with a chuck,
A chuck, a spatial light modulator that modulates the light beam, a drive circuit that drives the spatial light modulator based on drawing data, and an irradiation optical system that irradiates the light beam modulated by the spatial light modulator Move relative to the light beam irradiation device,
An exposure method for drawing a pattern on a substrate by scanning the substrate with a light beam from a light beam irradiation device,
An exposure method, wherein drawing data in a scanning range shorter than a length in a scanning direction in a scanning region of a pattern to be drawn is supplied to a drive circuit of a light beam irradiation apparatus.
メモリに記憶した座標データから、基板に対し光ビームの照射を開始する位置と、光ビームの照射を終了する位置とを決定し、
決定した光ビームの照射を終了する位置を補正して、走査範囲を短くし、
決定した光ビームの照射を開始する位置と、補正した光ビームの照射を終了する位置との間の描画データを生成することを特徴とする請求項4に記載の露光方法。 Store the coordinate data of the pattern to be drawn on the board in the memory,
From the coordinate data stored in the memory, determine the position to start the irradiation of the light beam to the substrate and the position to end the irradiation of the light beam,
Correct the position to end the irradiation of the determined light beam, shorten the scanning range,
5. The exposure method according to claim 4, wherein drawing data is generated between a position where the determined irradiation of the light beam starts and a position where the corrected irradiation of the light beam ends.
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