JP2008064989A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＭＤなどの空間変調素子を用いたデジタルの走査露光による描画において、長方形パターンを繰り返す画像を形成する際に、線幅の変動に起因する長方形の面積変動の少ない高画質な画像を露光する。
【解決手段】基板（非露光媒体）と空間変調素子との相対的な走査方向を、長方形の短辺と一致させて描画を行なうことにより、前記課題を解決する。
【選択図】図９

Description

本発明は、空間変調素子を用いる画像露光の技術分野に関し、特に、液晶表示装置の製造におけるブラックマトリクスの形成等に好適に利用される露光方法に関する。

従来より、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device ^TM)等の空間（光）変調素子を用いて、画像様に露光を行う露光装置（描画装置）が知られている。
空間変調素子とは、記録する画像（制御信号）に応じて、基板（被露光媒体）への記録光の入射すなわち露光をｏｎ／ｏｆｆする画素を二次元的（あるいは一次元的）に配列してなる素子である。例えば、ＤＭＤであれば、周知のように、反射面の角度を変化させて、光の反射方向を変更するマイクロミラーを、シリコン等の半導体基板上に二次元的に配列したミラーデバイスであり、画像に応じてミラーの角度を変更することにより、露光をｏｎ／ｏｆｆする。

このような空間変調素子を用いる露光装置として、複数の空間変調素子を一方向に配列し（以下、主走査方向とする）、この主走査方向と直交する副走査方向に（被露光）基板と空間変調素子とを相対的に移動（走査）することで、基板を画像様に露光して描画を行なう装置が知られている。
この装置では、記録光を空間変調素子に入射すると共に、空間変調素子の各画素を描画する画像（制御信号）に応じて変調駆動して、記録光を画像に応じて変調して、基板に入射と共に、空間変調素子（光学系）と基板とを相対的に走査することにより、画像に応じて変調した記録光で基板の全面を二次元的に露光する。

ＤＭＤ等の空間変調素子の画素は、通常、各行の並び方向と各列の並び方向とが直交する、正方格子状に配列される。
また、上述のような走査露光を行なう装置において、空間変調素子は、画素の配列方向を主走査方向および副走査方向に一致させて配置してもよいが、主走査および副走査方向に対して画素の配列方向を傾けて配置することにより、主走査方向の走査線の間隔を密にして、主走査方向の解像度（記録密度）を向上できる。

例えば、特許文献１には、ＤＭＤなどの空間変調素子に光を導く照明システムにおいて、空間変調素子を走査線上への投影に対して傾斜して配置することにより、走査方向と直交する方向の解像度を向上できることが開示されている。
なお、副走査方向の解像度は、一般的に、走査速度と空間変調素子の変調速度とで決定されるので、走査速度を遅くする、および／または、変調速度を早くすることで、解像度を向上することができる。

特表２００１−５００６２８号公報

ところが、ＤＭＤ等の空間変調素子は、主走査方向および副走査方向共に、画素（基板に入射する各画素の光（光のドット））が離散的である。
そのため、副走査方向に一致する（副走査方向に延在する）、直線状の描画パターンを露光すると、各画素による描画点（記録光の入射位置）の位置と所望の描画位置との微細なズレによって、線幅に誤差を生じてしまい、例えば、副走査方向に一致する直線状の描画パターンを主走査方向に繰り返す縞模様を形成すると、線幅の違いが生じてしまう。

本発明の目的は、このような問題点を解決することにあり、空間変調素子、特にＤＭＤのような二次元的な空間変調素子、中でも特に二次元空間変調素子を傾けて配置して、基板と空間変調素子とを所定の副走査方向に相対的に走査して、基板を画像様に露光して描画を行なうに際し、副走査方向に長い（延在する）直線状の描画パターンを露光した際に生じる線幅の誤差の影響を抑制することができ、特に、液晶表示装置のブラックマトリクスの露光や、蓄積コンデンサを形成するためのフォトレジストの露光（レジストパターンの形成）等に最適な露光方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の露光方法は、空間変調素子と基板とを所定の方向に相対的に走査しつつ、記録する画像に応じて前記記録画素を変調して駆動することにより、前記基板を露光して、長方形の繰り返しパターンを描画するに際し、前記長方形の短辺と前記走査方向とを一致させて、前記長方形の繰り返しパターンを描画することを特徴とする露光方法を提供する。

このような本発明の露光方法において、前記空間変調素子が、正方格子状に画素が配列された二次元空間変調素子であるのが好ましく、特に、前記走査方向に対して、前記画素の配列が角度を有するよう前記空間変調素子が配置されるのが好ましい。
また、前記長方形の繰り返しパターンが、液晶表示装置のブラックマトリクスに対応するパターンであるのが好ましく、さらに、前記液晶表示装置がＲ、ＧおよびＢのサブピクセルを横方向に順次配列してなるカラーの液晶表示装置であり、かつ、前記走査方向を液晶表示装置の横方向に一致させるのが好ましい。
また、前記長方形の繰り返しパターンが、液晶表示装置の蓄積コンデンサ層を作成するためのレジスト層の露光に対応するパターンであり、前記走査方向を液晶表示装置の上下方向に一致させるのが好ましい。

本発明の露光方法においては、空間変調素子と基板（被露光媒体）とを相対的に走査して露光を行なう画像露光において、長方形の繰り返しパターン、特に画像の上下方向もしくは横方向に短辺もしくは長辺を一致する長方形の繰り返しパターンを描画する際に、長方形の短辺を走査方向に一致させて、露光を行なう。
前述のように、空間変調素子は、画素の配列が離散的であるために、走査方向（前記空間変調素子と基板との相対的な走査の方向）に長尺な（延在する）、直線状の描画パターンを形成すると、線幅に誤差を生じ、例えば、走査方向に直線状パターンが配列される場合には、各線の線幅にバラツキが生じる。
これに対し、本発明においては、描画する長方形（露光部で形成する長方形でも、非露光部で形成する長方形でも可）の短手方向と、走査方向とを一致させて露光を行なうので、画素の離散に起因する線幅の誤差が生じても、その誤差の影響を抑制することができ、例えば、形成する長方形の面積変動を最小限に押さえることができる。

そのため、本発明を、例えば、液晶表示装置（液晶ディスプレイ）の製造におけるブラックマトリクスの形成や、蓄積コンデンサを形成するためのフォトレジストの露光等に利用することにより、ブラックマトリクスの線幅のズレに起因するサブピクセルの開口率の変動に起因する色バランスのズレ（グレーバランスのズレ）や、蓄積コンデンサの容量変動に起因する縞状のムラの視認を防止することができ、高画質な画像が表示できる液晶表示装置を製造できる。

以下、本発明の露光方法ついて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の露光方法を実施する露光装置の一例の概念図を示す。
図１に示す露光装置１０は、平面状の上面を有する移動ステージ１２に基板Ｓ（被露光媒体）を載置して、基板Ｓを画像様に露光して描画する、いわゆるフラットベットタイプの露光装置で、基本的に、前記移動ステージ１２に加え、定盤１４と、ゲート１６と、スキャナ１８とを有して構成される。

なお、本発明において、露光による描画の対象となる基板Ｓには、特に限定は無く、フォトレジストが塗布された板材、ＰＳ版などの各種の感光材料等、露光による描画が可能なものが、各種、利用可能であるが、好ましくは、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の（以下、ＬＣＤとする）のブラックマトリクス（以下、ＢＭとする）となるフォトレジスト層を形成された基板Ｓ、および、ＬＣＤの蓄積コンデンサを作成するためのレジスト層が形成された基板Ｓは、好適に例示される。
すなわち、本発明は、ＬＣＤのＢＭとなるフォトレジスト（感光材料）の露光、および、ＬＣＤの蓄積コンデンサ層を作成するためのエッチングマスクを形成するためのフォトレジストの露光に、好適に利用される。

移動ステージ１２は、基板Ｓを上面に載置／保持して、公知の手段で、所定の副走査方向（図中矢印ｙ方向）に移動（基板Ｓを走査搬送）する。
図示例の露光装置１０においては、空間（光）変調素子を用いて記録光を変調して、所定の露光位置に入射させるスキャナ１８を固定して、基板Ｓを載置する移動ステージ１２を副走査方向に移動することにより、基板Ｓと空間変調素子（空間変調素子によって変調した記録光を出射する光学系）とを相対的に走査する。すなわち、本例においては、この副走査方向が、空間変調素子と基板Ｓとの相対的な走査方向となる。

なお、本発明は、これに限定はされず、基板Ｓを保持するステージ１２を固定して、スキャナ１８（図示例においては、スキャナ１８を保持するゲート１６）を移動することにより、基板Ｓと空間変調素子とを相対的に走査してもよい。
また、基板Ｓの走査搬送は、移動ステージ１２を移動する方法に限定はされず、搬送ローラ対を用いる方法や、基板Ｓを巻き掛けて保持するドラムを利用する方法等、公知のシート状物の走査搬送方法が、全て利用可能である。

移動ステージ１２は、定盤１４上に装填される。
定盤１４は、複数の脚部２４によって支持された、高度な寸法精度および平面性（特に、移動ステージ１２を載置する上面）を有する定盤（いわゆる光学定盤）である。
定盤１４の上面には、長尺なガイドレール２０が長手方向を副走査方向に一致して配置される。図示例において、ガイドレール２０は、副走査方向と直交する主走査方向（図中矢印ｘ方向）に離間して、２本が配置される。
移動ステージ１２は、この２本のガイドレール２０に係合して定盤１４上の所定位置に載置され、公知の移動方法で副走査方向に移動（往復移動）される。

定盤１４の副走査方向の略中央部には、２本のガイドレール２０を主走査方向に跨ぐように、ゲート１６が固定される。
このゲート１６の副走査方向の一方の側面にはカメラ２２が、他方の側面にはスキャナ１８が固定される。

カメラ２２は、基板Ｓに形成されるアライメントマークを検出するためのカメラで、例えば、ＣＣＤセンサを用いてアライメントマークを撮像して検出する。
図示例の露光装置１０においては、主走査方向に離間した所定の位置に２台のカメラ２２が配置される。

スキャナ１８は、空間変調素子であるＤＭＤ(Digital Micromirror Device ^TM)を用いて基板Ｓを描画パターンに応じて画像様に露光して描画する、露光ヘッド２６を位置決めして保持する。
図示例の露光装置１０においては、スキャナ１８は、計１０個の露光ヘッド２６（２６ａ〜２６ｊ）を保持しており、各露光ヘッド２６を主走査方向および副走査方向に千鳥格子状に配列して、５個を主走査方向に配列してなる露光ヘッド２６の列を、副走査方向に並べて２列有する。

図２に示すように、露光ヘッド２６は、集光ロッド３０、ＤＭＤ３２、第１結像光学レンズ３４および３８、第２結像光学レンズ４０および４２、マイクロレンズアレイ４６、マイクロアパーチャアレイ４８および５０等を有して構成されるものである。

図２に示すように、露光装置１０には、光源ユニット５４が設けられる。光源ユニット５４は、複数の半導体レーザから出射したレーザ光を合波して、このレーザ光を、光ファイバ５６によって各露光ヘッド２６の集光ロッド３０に、集光レンズ５７を介して導入する。

集光ロッド３０に導入されたレーザ光Ｌは、コリメートレンズ５９を経て、反射ミラー５８によって所定の方向に反射され、ＤＭＤ３２の全面（全てのマイクロミラー６４）に照射される。

図３に模式的に示すように、ＤＭＤ３２は、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６２上に、個々の画素（ピクセル）を形成するマイクロミラー（微小ミラー）６４が、多数、二次元的に格子状に配列されてなる二次元空間（光）変調素子である。
各画素を構成するマイクロミラー６４は、裏面（光反射面の逆面）の中央において支柱で支えられており、表面には、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。
ＤＭＤ３２は、ＳＲＡＭセル６２にデジタル信号（画像信号）が書き込まれると、図４に模式的に示すように、支柱に支えられたマイクロミラー６４が、対角線を中心として±α°（例えば、±１２°）の範囲で傾斜される。なお、図４において、（Ａ）はマイクロミラーがｏｎ（基板Ｓを露光）状態である＋α°傾斜した状態を示し、（Ｂ）はマイクロミラー６４がｏｆｆ（基板Ｓを非露光）状態である−α°傾斜した状態を示す。

ＤＭＤ３６には、制御ユニット６８が接続されている。
制御ユニット６８は、基板Ｓに記録する画像に応じた画像データに応じて、ＤＭＤ３２のマイクロミラー６４の傾きを、各マイクロミラー６４（すなわちＤＭＤ３２の各画素）毎に独立にｏｎ状態またはｏｆｆ状態に制御する。これにより、ＤＭＤ３２に入射したレーザ光Ｌは、入射したマイクロミラー６４の傾きに応じて反射され、個々のマイクロミラー６４を単位として記録する画像に応じて各画素毎に変調されたレーザ光Ｌとされる。
ｏｎ状態のマイクロミラー６４によるレーザ光Ｌの射出方向には、このレーザ光Ｌを基板Ｓに導く、後述する光学系が配置されている。他方、ｏｆｆ状態のマイクロミラー６４によるレーザ光Ｌの射出方向には、図示しない光吸収体が配置され、露光に寄与しないレーザ光Ｌは、此処で遮光／吸収される。

従って、ＤＭＤ３２に入射したレーザ光Ｌは、制御ユニット６８に入力された画像データに応じて、ＤＭＤ３２の個々のマイクロミラー６４すなわち画素を単位として、ｏｎまたはｏｆｆが制御され、ｏｎ状態のマイクロミラー６４に反射されて基板Ｓに入射したレーザ光によって、基板Ｓがドット状に露光されることにより、画像データに応じた画像が基板Ｓに記録（描画）される。

ｏｎ状態のマイクロミラー６４によって反射されたレーザ光Ｌの射出先には、レーザ光Ｌを適正に基板Ｓに結像するための光学系が配置されている。
すなわち、ｏｎ状態のマイクロミラー６４によって反射されたレーザ光Ｌの光路には、レーザ光Ｌの進行方向にしたがって、拡大光学系である第１結像レンズ３４および３８、ＤＭＤ３２の各マイクロミラー６４に対応する多数のレンズを配列してなるマイクロレンズアレー４６、および、ズーム光学系である第２結像光学レンズ４０および４２が配置されている。また、マイクロレンズアレイ４６の前後（レーザ光Ｌ進行方向の直上下流）には、迷光を除去すると共に、レーザ光Ｌを所定の径に調整するためのマイクロアパーチャアレイ４８および５０が配置されている。

前述のように、スキャナ１８は、計１０個の露光ヘッド２６（２６ａ〜２６ｊ）を保持しており、図５に示すように、５個を主走査方向に配列してなる露光ヘッド２６の列を、副走査方向に並べて２列有している。また、両露光ヘッド２６の列は、主走査方向に、若干、ズレており、各露光ヘッド２６は千鳥格子状に配列されている。
各露光ヘッド２６が有するＤＭＤ３２は、基板Ｓに記録する画像（画素）の高密度化を図るために、図６および図７に示すように、マイクロミラー６４（すなわち画素）の配列方向を、副走査方向および主走査方向（ｙ方向およびｘ方向）に対して、所定の角度だけ傾けて配置されている。これに伴い、基板Ｓ上に照射されるＤＭＤ３２の各マイクロミラー６４によるレーザ光Ｌの照射位置（記録位置）の配列も、副走査方向および主走査方向に対して、前記所定角度だけ傾いて形成される。なお、図６においては、作用を分かり易くするために、各マイクロミラー６４を、基板Ｓに入射するレーザ光Ｌに対応する円で示している。

これにより、主走査方向に対する、ＤＭＤ３２の各マイクロミラー６４によるレーザ光の照射位置の間隔（主走査方向の記録ピッチＰｘ）が狭くなり、主走査方向の解像度（記録密度）を向上することができる。
副走査方向の記録ピッチは、基板Ｓの走査速度すなわち移動ステージ１２の移動速度、および／または、ＤＭＤ３２の駆動速度（変調速度）を調整することで、調整可能であるのは、前述のとおりである。

なお、図６に示す例においては、ＤＭＤ３２の各マイクロミラー６４に反射されて基板Ｓに入射するレーザ光が、主走査方向に重ならないように、ＤＭＤ３２を傾けているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、より大きな角度でＤＭＤ３２を傾けて、各マイクロミラー６４に反射されて基板Ｓに入射するレーザ光を主走査方向で重ねて、同じ位置を異なるマイクロミラー６４で露光する、いわゆる多重露光を行なうようにしてもよい。

また、図７に示すように、各露光ヘッド２６（２６ａ〜２６ｊ）による基板Ｓ上における露光エリア７０（７０ａ〜７０ｊ）は、各露光エリア７０間に未露光の領域が生じないように、主走査方向で隣り合う露光ヘッド２６は、その露光エリア７０の一部が主走査方向に互いに重なるように設定される。

図８に示すように、露光装置１０は、移動ステージ１２の位置を検出するためのエンコーダ７２を有している。
また、前述のように、ＤＭＤ３２には、制御ユニット６８が接続される。制御ユニット６８は、露光装置１０全体の動作を制御するものであって、エンコーダ７２から出力される移動ステージ１２の位置を示す位置データに基づいて同期信号を生成する同期信号生成部７４と、生成された同期信号に基づいて移動ステージを副走査方向に移動させるステージ駆動部７６と、基板Ｓに記録する画像データを記憶する画像データ記憶部７８と、同期信号および画像データに基づいてＤＭＤ３２のＳＲＡＭセル６２を変調制御し、記録する画像に応じてマイクロミラー６４を変調駆動させるＤＭＤ変調部８０を有している。
また、制御ユニット６８は、必要に応じて、画像データ記憶部７８が記憶した画像データを基板Ｓ面方向で回転して、マイクロミラー６４を変調駆動させるＤＭＤ変調部８０に供給する、画像回転部８２を有している。

以下、露光装置１０で基板Ｓを露光して描画を行なう際における基本的な作用を説明する。
露光装置１０において、基板Ｓが移動ステージ１２の所定位置に載置され、指示が出されると、例えば吸着によって移動ステージ１２上に基板Ｓを固定する。なお、この状態では、移動ステージ１２は、副走査方向のいずれか一方の端部（例えば、カメラ２２側の端部）に移動している。
次いで、制御ユニット６８のステージ駆動部７６が、同期信号生成部７４が生成した同期信号に応じて、移動ステージ１２の移動駆動源を駆動して、移動ステージ１２を副走査方向に所定の速度で移動する。移動ステージ１２がゲート１６を通過する際に、カメラ２２によって基板Ｓのアライメントマークが撮影される。カメラによる撮影データは、制御ユニット６８に送られ、制御ユニット６８は、移動ステージ１２の位置およびカメラ２２による撮影位置（主走査方向および副走査方向の位置）を用いて、アライメントマークの位置を検出する。

移動ステージ１２が、副走査方向の端部まで移動して、全てのアライメントマークの撮影が終了したら、制御ユニット６８は、次いで、アライメントマークの位置データに基づいて、基板Ｓへの画像の記録位置等を補正する位置補正データを算出する。

位置補正データを算出したら、制御ユニット６８は、同期信号生成部７４が生成した同期信号に応じて、ステージ駆動部７６が、副走査方向の逆端側に向けて所定速度での移動ステージ１２の移動を開始させ、スキャナ１８（各露光ユニット２６）による基板Ｓへの露光（描画）を開始する。
これにより、光源ユニット５４から射出されたレーザ光Ｌが、光ファイバ５６を介して各露光ユニット２６の集光ロッド３０に導入され、ミラー５８で反射されてＤＭＤ３２に入射する。

一方、制御ユニット６８においては、ＤＭＤ変調部８０が画像データ記憶部７８から画像データを読み出す。
ＤＭＤ変調部８０は、画像データ、同期信号生成部７４が生成する同期信号、および、先に算出した位置補正データに応じて、ＤＭＤ３２のＳＲＡＭセル６２を変調制御し、記録する画像に応じてマイクロミラー６４を変調駆動させる。これにより、ＤＭＤ３２の各マイクロミラー６４（各画素）が、記録する画像に応じて変調駆動され、ｏｎ／ｏｆｆ制御される。

ＤＭＤ３２のｏｎ状態のマイクロミラー６４によって反射されたレーザ光は、第１結像光学レンズ３４および３８によって拡大された後、マイクロアパーチャアレイ４８−マイクロレンズアレイ４６−マイクロアパーチャアレイ５０の順で通過して、ＤＭＤ３２の個々のマイクロミラー６４に対応するレーザ光Ｌ毎に、迷光を除去されると共に所定のビーム径に調整され、さらに、第２結像光学レンズ４０および４２によって、基板Ｓヘの露光（描画する画像）に対応する倍率に応じて拡大／縮小されて、基板Ｓに照射される。
ここで、前述のように、基板Ｓを載置する移動ステージ１２は、副走査方向に所定の速度で移動しているので、基板Ｓは、画像データに応じて変調されたレーザ光Ｌによって、副走査方向に、順次、露光され、基板Ｓには、画像データに応じた画像が、副走査方向に、順次、描画される。また、露光ヘッド２６は、１０個が主走査方向に配列されているので、基板Ｓは、画像データに応じて変調されたレーザ光Ｌによって、二次元的に走査露光され、全面に画像を描画される。

ここで、図示例の露光装置１０においては、長方形が繰り返される描画パターンを露光する際、特に、画像の上下方向および横方向と長方形の長辺（長手方向）および短辺（短手方向）とが一致し、かつ、上下方向および／または横方向に長方形が繰り返される描画パターンを露光する際には、長方形の短辺と副走査方向とを一致させて、露光を行なう。なお、本発明において、この「長方形の短辺と副走査方向とを一致させる」とは、完全な一致のみならず、装置の誤差等に起因して描画パターンの方向と副走査方向とが若干ズレてしまった場合、移動ステージ１２に対する基板Ｓの設置位置の誤差によって同様のズレが生じてしまった場合、基板Ｓの変形によって同様のズレが生じてしまった場合、さらには、設計上の都合等によって同様のズレが生じてしまった場合などにおける、略一致も含むものである。
中でも特に、ＬＣＤのＢＭを形成するためのフォトレジストの露光（以下、ＢＭの露光とする）する際には、長方形の繰り返しパターンであるサブピクセルの短辺方向と副走査方向とを一致させて露光を行い、さらに、ＬＣＤの蓄積コンデンサ層を作成するためのマスクとなるフォトレジストの露光（以下、蓄積コンデンサの露光とする）を行なう際には、長方形の繰り返しパターンである蓄積コンデンサの短辺方向とを一致させて、露光を行なう。

前述のようにＤＭＤ３２等の空間変調素子を用いた画像露光では、空間変調素子の画素（基板Ｓに入射する各画素の光（そのドット））が離散的で有るが故に、副走査方向と一致する（副走査方向に延在する）、直線状の画像を描画すると、基板Ｓ上の所望の位置にレーザ光Ｌを入射することができず、線幅の誤差を生じる。また、副走査方向と一致する直線状のパターンを、主走査方向に繰り返す描画パターンでは、線幅の変動が生じる。この線幅の誤差や変動は、長方形の面積の誤差や変動となる。
本発明においては、短手方向と副走査方向とを一致して露光を行なうことにより、この面積変動を最小限に押さえることができ、描画する長方形の面積変動に起因して生じる各種の不都合を、最小限に押さえることができる。

周知のように、ＬＣＤのＢＭは、通常、Ｒ，ＧおよびＢのサブピクセル（サブ画素）となる長尺な長方形のパターン（光透過部）を、長手を画面の上下方向、短手を画面の横方向に一致して、画面の上下方向および横方向に繰り返して有する。

このようなＢＭの露光を行なう際に、図９（Ａ）に概念的に示すように、副走査方向（矢印ｙ方向）をサブピクセルの長辺すなわち画面の上下方向に一致して露光を行なうと、前述の副走査方向に一致する直線状パターンの線幅の誤差によって、サブピクセルの主走査方向すなわち横方向の幅が変動してしまう。その結果、主走査方向すなわち画面の横方向に隣り合うサブピクセルで、互いに面積が異なるサブピクセル（サブピクセルの面積バラツキ）が生じてしまう。
図９に示すように、ＬＣＤでは、通常、Ｒ，ＧおよびＢのサブピクセルが、横方向に、順次、繰り返し形成され、横方向に連続するＲ，ＧおよびＢの３つのサブピクセルによって、１画素が形成される。ここで、このように、横方向に隣り合わせるサブピクセルの面積バラツキが生じると、図９（Ａ）に示すように、Ｒ，ＧおよびＢの３つのサブピクセルからなる１画素において、各色のサブピクセルの面積に違いが生じてしまい、その１画素の色バランスが狂ってしまう。
しかも、この色バランスの狂いは、副走査方向すなわち画面の上下方向に１列、同じように生じてしまうので、周期的な縞状の色バランスの狂いとして視認されてしまう。

これに対して、ＢＭの露光を図９（Ｂ）に概念的に示すように、副走査方向（矢印ｙ方向）をサブピクセルの短辺すなわち画面の横方向に一致して露光を行なうと、同じく副走査方向に一致する直線状パターンの線幅の誤差によって、サブピクセルの主走査方向すなわち画面の上下方向の幅が変動する。
その結果、画面の上下方向で隣り合わせるサブピクセルで面積の変動が生じるが、横方向で隣り合うサブピクセル間の面積バラツキ、すなわち１画素を構成するサブピクセル間の面積バラツキは生じない。従って、先の図９（Ａ）に示すように副走査方向を長辺と一致した場合のように、色バランスの崩れを生じることは無い。
しかも、図９（Ａ）および図９（Ｂ）からも明らかなように、短辺で幅が変動する場合と、長辺で幅が変動する場合とでは、幅が変動する領域の長さが異なる。そのため、同じだけの線幅の誤差を生じた際には、図９（Ｂ）に示す、副走査方向を短辺に一致させた長辺の幅が変動する場合の方が、面積の変動量も小さくできる。従って、サブピクセルの面積変動すなわち開口率の変動も最小限にすることができ、サブピクセルの面積変動に起因する画質劣化も悪影響を最小限に止めることができる。
すなわち、ＢＭの露光を行なう際に、サブピクセルの短辺すなわち画面の横方向と副走査方向とを一致させることにより、色バランスの崩れやＬＣＤの開口率の変動の少ない、高品質なＬＣＤを製造することができる。

また、図１０に概念的に示すように、ＬＣＤにおいて、蓄積コンデンサＣｓは、サブピクセルＳｐ内に、横方向に長尺な長方形状に形成される。
ここで、蓄積コンデンサＣｓの露光を行なう際に、図１０（Ａ）に示すように、副走査方向（矢印ｙ方向）と蓄積コンデンサＣｓの長手方向すなわち画面の横方向とを一致させると、副走査方向と一致する方向のエッチングマスク（レジスト）の線幅が変動して、蓄積コンデンサの主走査方向すなわち上下方向の幅が異なってしまう。従って、この際には、前記図９のＢＭの露光でも説明したように、長辺の全域に渡って幅が変動してしまうため、幅の変動長が大きく、すなわち、面積の変動量が大きい。そのため、蓄積コンデンサＣｓの容量が、大きく変動してしまう。
その結果、矢印ａおよびｂで示すように、画面の横方向に、容量不足や容量が過大な蓄積コンデンサＣｓを有するサブピクセルＳｐが配列されてしまい、表示階調濃度の異なる横縞が視認されてしまう。

これに対し、蓄積コンデンサＣｓの露光を行なう際に、図１０（Ｂ）に示すように、副走査方向（矢印ｙ方向）と蓄積コンデンサＣｓの短手方向すなわち画面の上下方向とを一致させると、同様に副走査方向と一致する方向のエッチングマスクの線幅が変動して、蓄積コンデンサの主走査方向すなわち横方向の幅が異なってしまう。しかしながら、この際には、図１０（Ｂ）に示すように、幅が変動するのは、短辺の全域であるので、幅の変動長が短く、すなわち、面積の変動量は小さい。
そのため、蓄積コンデンサＣｓの露光を行なう際に、蓄積コンデンサＣｓの短手方向すなわち画面の上下方向と副走査方向とを一致させることにより、蓄積コンデンサの容量変動に起因する、表示階調濃度の異なる横縞が視認されない、高品位なＬＣＤを製造することができる。

露光装置１０において、ＢＭの露光を行なう際には、画面の横方向が副走査方向となるように、基板Ｓを移動ステージ１２に載置する。他方、蓄積コンデンサの露光を行なう際には、画面の上下方向が副走査方向となるように、基板Ｓを移動ステージ１２に載置する。なお、前述のカメラ２２によるアライメントマークの撮影によって、基板Ｓの向きが不適正であることが検出できた場合には、例えば制御ユニット６８が、音や表示によって警告を発するようにしてもよい。
制御ユニット６８の画像回転部８２は、必要に応じて画像データ記憶部７８が記憶した画像データを回転（平面方向で回転）して、ＢＭの露光の露光を行なう際には画面の横方向が副走査方向と一致し、他方、蓄積コンデンサの露光を行なう際には、画面の上下方向が副走査方向と一致する状態として、ＤＭＤ変調部８０に送る。
露光装置１０においては、ＢＭの露光および蓄積コンデンサの露光を行なう際には、長方形パターンの短辺と副走査方向と一致して、画像を露光する。

以上、本発明の露光方法について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのは、もちろんである。

例えば、図１に示す露光装置１０は、空間変調素子としてＤＭＤ３２を用いているが、本発明は、これに限定はされず、各種の空間変調素子が利用可能である。
例えば、ＤＭＤのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子を使用することもできる。具体的には、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間変調素子（ＳＬＭ；Special Light Modulator)や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の液晶シャッターアレイなど、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としてマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、ＧＬＶ(Grating Light Valve)を複数ならべて二次元上に構成したものを用いることもできる。

また、本発明が対応する露光装置１０の光源も、半導体レーザに限定はされず、露光対象となる基板に応じて、各種の光源が利用可能である。
さらに、以上の例においては、好ましい態様として、空間変調素子として、二次元的な画素の配列を有する二次元空間変調素子を用いているが、本発明は、これに限定はされず、画素の配列を１列のみ有する、一次元的な空間変調素子も利用可能である。

また、以上の例においては長方形パターンの繰り返し露光において、長方形の短辺と副走査方向都を一致させる露光として、ＢＭの露光、および、蓄積コンデンサの露光を例示しているが、本発明は、これに限定はされず、空間変調素子を用いるデジタルの画像露光、中でも特に図６に示すように二次元空間変調素子を傾けることで主走査方向の解像度を向上したデジタルの画像露光であって、長方形パターンを繰り返し露光する画像、特に、画像の上下方向および横方向と、長方形の短辺および長辺を一致させて、かつ、主走査方向および／または副走査方向に長方形パターンを繰り返し露光する画像であれば、各種の画像の露光に利用可能である。

［実施例１］
ガラス板にＢＭ材料（カラーモザイクＫ膜 富士写真フイルム社製）を積層し、基板Ｓとした。この基板Ｓに、基本的に図１に示される露光装置１０と同様の構成を有する、プリント配線板用のデジタル露光実験機（ＩＮＰＲＥＸ 富士写真フイルム社製）を用いて、３２インチサイズのＬＣＤ用のＢＭ層のパターンを露光した。
なお、ＢＭパターンの露光は、ＬＣＤとした際の画面の上下方向と副走査方向とが一致するように行なった。
露光したＢＭ材料を現像し、基板Ｓに形成したＢＭパターンを目視検査した。その結果、表示画面の向きに置いた際に、横方向に隣り合うサブピクセルで横方向の幅が異なり、すなわち隣り合わせで面積の異なるサブピクセルが確認され、このＢＭを組み込んだＬＣＤにおいて、色バランスの崩れた上下方向のスジ状のムラが周期的に生じ、このスジ状のムラが画像の表示品質を劣化させることが、容易に推測できた。

他方、ＢＭパターンの露光を、ＬＣＤとした際の画面の横方向と副走査方向とが一致するように行なった以外は、先と全く同様にして、基板ＳにＢＭパターンを形成した。
得られたＢＭパターンを目視検査した結果、表示画面の向きに置いた際に、横方向に隣り合うサブピクセルでの面積変動は認められず、このＢＭを組み込んだＬＣＤの表示品質を劣化させることは無いことが確認できた。

［実施例２］
２枚のガラス板を準備した。
このガラス板に、蓄積コンデンサとなるＭｏ合金膜をスパッタリングによって、４０００Å成膜し、その上に、ノボラック系のフォトレジスト（ＦＭＴＲ−２９１３ 富士エレクトリックマテリアルズ社製）を１．５μｍの厚さとなるようにスピンコートによって一様に塗布した。次いで、１２０℃で１分間プリベークを行なって、フォトレジストを乾燥、硬化してフォトレジスト層を形成し、基板Ｓとした。
ＴＮモードのＬＣＤを想定して、この基板Ｓに、実施例１と同じデジタル露光実験機を用いて蓄積コンデンサを形成するためのパターンを露光した。なお、一枚の基板Ｓは、ＬＣＤとした際の画面の横方向と副走査方向とを一致させて露光を行い、他方の基板Ｓは、ＬＣＤとした際の画面の上下方向と副走査方向とを一致させて露光を行なった。
次いで、フォトレジストを現像して、ドライエッチングの一種である反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;ＲＩＥ)によってＭｏ合金膜のエッチングを行なって、１０個の蓄積コンデンサを形成した。

両基板Ｓに形成した蓄積コンデンサの面積の差から、容量バラツキを検査した。
その結果、画面の横方向と副走査方向とを一致して露光を行なった蓄積コンデンサは、面積の変動が大きく、容量バラツキも多いのに対し、上下方向と副走査方向都を一致させて露光を行なった蓄積コンデンサは、面積の変動が小さく、容量のバラツキも小さいことが確認できた。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

本発明の露光装置の一例の概略斜視図である。 図１に示す露光装置の露光ユニットの概念図である。 ＤＭＤを説明するための概略斜視図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤの作用を説明するための概念図である。 図１に示す露光装置による露光を説明するための概念図である。 図１に示す露光装置でのＤＭＤの配置を説明するための概念図である。 図１に示す露光装置による露光を説明するための概念図である。 図１に示す露光装置の制御ユニットのブロック図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の露光方法の一例を説明するための概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の露光方法の別の例を説明するための概念図である。

１０ 露光装置
１２ 移動ステージ
１４ 定盤
１６ ゲート
１８ スキャナ
２０ ガイドレール
２２ カメラ
２６ 露光ユニット
３０ 集光ロッド
３２ ＤＭＤ
３４，３８ 第１結像光学レンズ
４０，４２ 第２結像光学レンズ
４６ マイクロレンズアレイ
４８，５０ アパーチャアレイ
５４ 光源ユニット
５６ 光ファイバ
５８ 反射ミラー
６２ ＳＲＡＭセル
６４ マイクロミラー
６８ 制御ユニット
７０ 露光エリア
７２ エンコーダ
７４ 同期信号生成部
７６ ステージ駆動部
７８ 画像データ記憶部
８０ ＤＭＤ駆動部
８２ 画像回転部

Claims (6)

1. 空間変調素子と基板とを所定の方向に相対的に走査しつつ、記録する画像に応じて前記空間変調素子の記録画素を変調して駆動することにより、前記基板を露光して、長方形の繰り返しパターンを描画するに際し、
   前記長方形の短辺と前記走査方向とを一致させて、前記長方形の繰り返しパターンを描画することを特徴とする露光方法。
2. 前記空間変調素子が、正方格子状に画素が配列された二次元空間変調素子である請求項１に記載の露光方法。
3. 前記走査方向に対して、前記画素の配列が角度を有するよう前記空間変調素子が配置される請求項１または２に記載の露光方法。
4. 前記長方形の繰り返しパターンが、液晶表示装置のブラックマトリクスに対応するパターンである請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。
5. 前記液晶表示装置がＲ、ＧおよびＢのサブピクセルを横方向に順次配列してなるカラーの液晶表示装置であり、かつ、前記走査方向を液晶表示装置の横方向に一致させる請求項４に記載の露光方法。
6. 前記長方形の繰り返しパターンが、液晶表示装置の蓄積コンデンサ層を作成するためのレジスト層の露光に対応するパターンであり、前記走査方向を液晶表示装置の上下方向に一致させる請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法。

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