JP2011007974A - 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

Abstract

【課題】基板を搭載したチャックをステージにより移動して、光ビームによる基板の走査を行う際、基板の表面の高さが変動しても、パターンの描画を精度良く行う。
【解決手段】チャック１０の高さを調節する高さ調節機構（Ｚ−チルト機構９）と、チャック１０に搭載された基板１の表面の高さの変動を検出する検出装置（レーザー変位計４７）とを設け、Ｘステージ５によりチャック１０を移動しながら、検出装置（レーザー変位計４７）によりチャック１０に搭載された基板１の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの焦点が基板１の表面に合う様に、高さ調節機構（Ｚ−チルト機構９）によりチャック１０の高さを調節する。Ｘステージ５に縦揺れ等が発生して基板１の表面の高さが変動しても、パターンの描画が精度良く行われる。
【選択図】図８

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、特に基板を搭載したチャックをステージにより移動して、光ビームによる基板の走査を行う露光装置、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、基板の表面の高さを一定にして、光ビームの焦点が常に基板の表面に合う様にする必要がある。従来は、基板を搭載するチャックの上方に基板の表面の高さを検出する検出装置を設け、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づいて、チャックの高さを調節していた。しかしながら、基板の３箇所以上を検出装置の下へ移動させるために時間が掛かり、タクトタイムが長くなるという問題があった。一方、検出装置を３つ以上設けて基板の表面の高さを３箇所以上で同時に検出すると、各検出装置の検出誤差の違いから、チャックの高さを精度良く調節できないという問題があった。

また、光ビームによる基板の走査は、基板と光ビームとを相対的に移動して行われるが、精密な光学系を含む光ビーム照射装置を固定し、基板を搭載したチャックをステージにより移動して行うのが一般的である。その際、ステージに縦揺れ等が発生して基板の表面の高さが変動すると、光ビームの焦点が基板の表面からずれて、パターンの描画が精度良く行われないという問題があった。

本発明の課題は、チャックに搭載された基板の表面の高さを短時間に精度良く調節して、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、基板を搭載したチャックをステージにより移動して、光ビームによる基板の走査を行う際、基板の表面の高さが変動しても、パターンの描画を精度良く行うことである。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。

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搭載するチャックと、チャックを移動するステージと、チャックに搭載された基板へ光ビームを照射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ながら、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、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さを検出する検出装置と、検査光をチャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系と、ステージ及び高さ調節機構を制御する制御手段とを備え、制御手段が、チャックに搭載された１枚目の基板に対して、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出させ、検出結果に基づき、高さ調節機構によりチャックの高さを調節した後、３つ以上の光学系により３箇所以上で検出した反射光の位置を記憶し、チャックに搭載された２枚目以降の基板に対して、３つ以上の光学系により３箇所以上で検出した反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、高さ調節機構によりチャックの高さ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に搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、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、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さを検出する検出装置と、検査光をチャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系とを設け、チャックに搭載された１枚目の基板に対して、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づき、高さ調節機構によりチャックの高さを調節した後、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出して記憶し、チャックに搭載された２枚目以降の基板に対して、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出し、検出した３箇所以上の反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節するものである。

チャックに搭載された１枚目の基板に対しては、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づき、高さ調節機構によりチャックの高さを調節する。同じ検出装置を用いて、基板の表面の高さが３箇所以上で精度良く検出され、チャックの高さが精度良く調節される。そして、チャックの高さを調節した後、検査光をチャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系により、反射光の位置を３箇所以上で検出して記憶する。チャックに搭載された２枚目以降の基板に対しては、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出し、検出した３箇所以上の反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節する。２枚目以降の基板について、ステージによりチャックを移動することなく、基板の表面の高さが、チャックの高さを調節した後の１枚目の基板の表面の高さと同じになるので、チャックに搭載された基板の表面の高さが短時間に精度良く調節され、パターンの描画が精度良く行われる。

また、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搭載するチャックと、チャックを移動するステージと、チャックに搭載された基板へ光ビームを照射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ながら、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、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置と、ステージ及び高さ調節機構を制御する制御手段とを備え、制御手段が、ステージによりチャックを移動しながら、検出装置の検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、高さ調節機構によりチャックの高さ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に搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、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、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置とを設け、ステージによりチャックを移動しながら、検出装置によりチャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節するものである。

チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置とを設け、ステージによりチャックを移動しながら、検出装置によりチャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節するので、ステージに縦揺れ等が発生して基板の表面の高さが変動しても、パターンの描画が精度良く行われる。

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、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、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さを検出する検出装置と、検査光をチャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系とを設け、チャックに搭載された１枚目の基板に対して、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づき、高さ調節機構によりチャックの高さを調節した後、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出して記憶し、チャックに搭載された２枚目以降の基板に対して、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出し、検出した３箇所以上の反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節することにより、２枚目以降の基板について、ステージによりチャックを移動することなく、基板の表面の高さを、チャックの高さを調節した後の１枚目の基板の表面の高さと同じにすることができるので、チャックに搭載された基板の表面の高さを短時間に精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

また、本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置とを設け、ステージによりチャックを移動しながら、検出装置によりチャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節することにより、ステージに縦揺れ等が発生して基板の表面の高さが変動しても、パターンの描画を精度良く行うことができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、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。 θステージ及びＺ−チルト機構の上面図である。 図６（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図６（ｂ）は同側面図である。 レーザー測長系の動作を説明する図である。 レーザー変位計の動作を説明する図である。 レーザー変位計による基板の表面の高さの検出を説明する図である。 レーザー変位計による基板の表面の高さの検出を説明する図である。 レーザー変位計による基板の表面の高さの検出を説明する図である。 レーザー変位計による基板の表面の高さの検出を説明する図である。 受け渡し位置にあるチャックの上面図である。 受け渡し位置にあるチャックの側面図である。 図１５（ａ）は光学系の概略構成を示す図、図１５（ｂ）はＣＣＤラインセンサーの出力信号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。 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、Ｚ−チルト機構９、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、レーザー変位計４６，４７、光学系５０、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、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、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、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、７つ以下又は９つ以上の光ビーム照射装置を用いてもよい。

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、Ｚ−チルト機構９を介して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。

図５は、θステージ及びＺ−チルト機構の上面図である。θステージ８は、上面の形状が略三角形であり、各角にはＺ−チルト機構９がそれぞれ配置されている。３つのＺ−チルト機構９は、チャック１０の下面を３点で支持する。なお、図５において、Ｚ−チルト機構９により支持されるチャック１０は、破線で示されている。

図６（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図６（ｂ）は同側面図である。Ｚ−チルト機構９は、ケーシング９１、カバー９１ａ、直動ガイド９２、昇降ブロック９３、モータ９４、軸継手９５、ボールねじ９６ａ、ナット９６ｂ、及びボール９７を含んで構成されている。なお、図６（ａ）は、カバー９１ａを取り外した状態を示している。図６（ａ）に示す様に、θステージ８の各角には、他の部分と段差を成し、中央に切り欠き部を有する取り付け部８ａが設けられている。図６（ｂ）に示す様に、ケーシング９１は、取り付け部８ａに搭載され、補強部材８ｂによりθステージ８に固定されている。

図６（ａ）に示す様に、ケーシング９１の内部には、直動ガイド９２が設けられており、直動ガイド９２には、昇降ブロック９３が搭載されている。取り付け部８ａの下方には、モータ９４が設置されており、モータ９４は、図１のＺ−チルト機構駆動回路６１により駆動される。モータ９４の回転軸は、取り付け部８ａの切り欠き部の中で、軸継手９５によりボールねじ９６ａに接続されている。昇降ブロック９３の内部には、ボールねじ９６ａにより移動されるナット９６ｂが取り付けられており、昇降ブロック９３は、モータ９４の回転により、直動ガイド９２に沿って上下に移動する。図６（ａ），（ｂ）に示す様に、昇降ブロック９３の上面には、ボール９７が取り付けられており、ボール９７は、チャック１０の下面を支持している。各Ｚ−チルト機構９は、昇降ブロック９３を上下に移動して、チャック１０の下面を支持するボール９７の高さをそれぞれ変更することにより、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトして、チャック１０の高さを調節する。

図１において、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。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。また、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、各Ｚ−チルト機構９によるチャック１０のＺ方向への移動及びチルトを行う。

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７は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図７においては、図１に示したゲート１１、光ビーム照射装置２０、レーザー変位計４６，４７、及びＺ−チルト機構駆動回路６１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。

図１及び図３において、ゲート１１には、１つのレーザー変位計４６と２つのレーザー変位計４７とが設置されている。図８は、レーザー変位計の動作を説明する図である。図８は、図３と反対の方向から見た露光装置の一部を示している。レーザー変位計４６は、後述するチャック１０の高さ調節の際、チャック１０に搭載された基板１へレーザー光を照射し、基板１の表面で反射されたレーザー光を受光して、基板１の表面の高さを検出する。また、各レーザー変位計４７は、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１を走査する際、チャック１０に搭載された基板１へレーザー光を照射し、基板１の表面で反射されたレーザー光を受光して、基板１の表面の高さの変動を検出する。

なお、本実施の形態では、基板１の表面の高さを検出するレーザー変位計４６を、基板１の表面の高さの変動を検出するレーザー変位計４７とは別に設けているが、レーザー変位計４７のどちらか一方を、レーザー変位計４６と兼用してもよい。

以下、本実施の形態による露光装置の動作を説明する。図１において、まず、１枚目の基板がチャック１０に搭載されたとき、主制御装置７０は、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、レーザー変位計４６により基板１の表面の高さを３箇所以上で検出させる。図９〜図１２は、レーザー変位計による基板の表面の高さの検出を説明する図である。図９〜図１２は、基板１の表面の高さを４箇所で検出する例を示している。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及びＹステージ７によりチャック１０を移動させ、図９〜図１２に示す様に、基板１の四隅の予め定められた４つの検出箇所を、順番に、レーザー変位計４６の真下に位置させる。レーザー変位計４６は、基板１の表面の高さを４つの検出箇所でそれぞれ検出する。

主制御装置７０は、４つの検出箇所でのレーザー変位計４６の検出結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、各Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節させる。同じレーザー変位計４６を用いて、基板１の表面の高さが４箇所で精度良く検出され、チャック１０の高さが精度良く調節される。チャック１０の高さを調節した後、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及びＹステージ７によりチャック１０を受け渡し位置へ移動させる。

図１３は、受け渡し位置にあるチャックの上面図である。また、図１４は、受け渡し位置にあるチャックの側面図である。図１３及び図１４に示す様に、受け渡し位置にあるチャック１０の上方には、レーザー変位計４６により基板１の高さを検出した４つの検出箇所の真上に、光学系５０がそれぞれ配置されている。図１５（ａ）は、光学系の概略構成を示す図である。光学系５０は、レーザー光源５１、コリメーションレンズ群５２、投影レンズ５３、ミラー５４，５５、結像レンズ５６、及びＣＣＤラインセンサー５７を含んで構成されている。

レーザー光源５１は、検査光と成るレーザー光を発生する。レーザー光源５１から発生した検査光は、コリメーションレンズ群５２により集光され、投影レンズ５３からミラー５４を介して、チャック１０に搭載された基板１へ斜めに照射される。基板１へ斜めに照射された検査光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。基板１の内部へ透過した検査光は、基板１の裏面で反射され、基板１の表面から射出される。基板１の表面からの反射光及び基板１の裏面からの反射光は、ミラー５５を介して結像レンズ５６を通り、ＣＣＤラインセンサー５７の受光面で結像する。

図１５（ｂ）は、ＣＣＤラインセンサーの出力信号の一例を示す図である。ＣＣＤラインセンサー５７は、基板１の表面からの反射光を受光した位置と、基板１の裏面からの反射光を受光した位置に、受光した反射光の強度に応じた出力信号をそれぞれ発生し、これにより光学系５０は、基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置をそれぞれ検出する。本実施の形態の光学系５０は、基板１の反射率に起因する検出誤差が無く、再現性の高い検出を行うことができる。

図１３において、４つの光学系５０は、基板１の高さを検出した４つの検出箇所で、基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置をそれぞれ検出する。図１において、主制御装置７０は、各光学系５０の出力信号を入力して、各光学系５０により検出した４つの検出箇所での基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置を記憶する。

２枚目の基板がチャック１０に搭載されたとき、４つの光学系５０は、１枚目の基板について反射光の位置を検出した４つの検出箇所で、基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置をそれぞれ検出する。主制御装置７０は、各光学系５０の出力信号を入力して、各光学系５０により検出した４つの検出箇所での基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した基板１の表面からの反射光の位置及び基板１の裏面からの反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、各Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節させる。

２枚目以降の基板について、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動することなく、基板１の表面の高さが、チャック１０の高さを調節した後の１枚目の基板の表面の高さと同じになるので、チャック１０に搭載された基板１の表面の高さが短時間に精度良く調節される。

図１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１６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１６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。

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、Ｘステージ５に縦揺れ等が発生すると、基板１の表面の高さが変動する。図８において、各レーザー変位計４７は、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１を走査する際、基板１の表面の高さの変動を検出する。図１において、主制御装置７０は、各レーザー変位計４７の検出結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの焦点が基板１の表面に合う様に、各Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節させる。

Ｘステージ５によりチャック１０を移動しながら、レーザー変位計４７によりチャック１０に搭載された基板１の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの焦点が基板１の表面に合う様に、Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節するので、Ｘステージ５に縦揺れ等が発生して基板１の表面の高さが変動しても、パターンの描画が精度良く行われる。

図１７〜図２０は、光ビームによる基板の走査を説明する図である。図１７〜図２０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１７〜図２０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１７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１７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１８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１８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１９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１９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２０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２０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１７〜図２０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の高さを調節するＺ−チルト機構９と、チャック１０に搭載された基板１の表面の高さを検出するレーザー変位計４６と、検査光をチャック１０に搭載された基板１へ斜めに照射し、基板１からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系５０とを設け、チャック１０に搭載された１枚目の基板に対して、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、レーザー変位計４６により基板１の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づき、Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節した後、３つ以上の光学系５０により反射光の位置を３箇所以上で検出して記憶し、チャック１０に搭載された２枚目以降の基板に対して、３つ以上の光学系５０により反射光の位置を３箇所以上で検出し、検出した３箇所以上の反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節することにより、２枚目以降の基板について、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動することなく、基板１の表面の高さを、チャック１０の高さを調節した後の１枚目の基板の表面の高さと同じにすることができるので、チャック１０に搭載された基板１の表面の高さを短時間に精度良く調節して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

また、チャック１０の高さを調節するＺ−チルト機構９と、チャック１０に搭載された基板１の表面の高さの変動を検出するレーザー変位計４７とを設け、Ｘステージ５によりチャック１０を移動しながら、レーザー変位計４７によりチャック１０に搭載された基板１の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの焦点が基板１の表面に合う様に、Ｚ−チルト機構９によりチャック１０の高さを調節することにより、Ｘステージ５に縦揺れ等が発生して基板１の表面の高さが変動しても、パターンの描画を精度良く行うことができる。

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、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２１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２２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２１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２２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
８ａ 取り付け部
８ｂ 補強部材
９ Ｚ−チルト機構
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
４６，４７ レーザー変位計
５０ 光学系
５１ レーザー光源
５２ コリメーションレンズ群
５３ 投影レンズ
５４，５５ ミラー
５６ 結像レンズ
５７ ＣＣＤラインセンサー
６０ ステージ駆動回路
６１ Ｚ−チルト機構駆動回路
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
９１ ケーシング
９１ａ カバー
９２ 直動ガイド
９３ 昇降ブロック
９４ モータ
９５ 軸継手
９６ａ ボールねじ
９６ｂ ナット
９７ ボール

Claims (8)

1. フォトレジストが塗布された基板を搭載するチャックと、
   前記チャックを移動するステージと、
   前記チャックに搭載された基板へ光ビームを照射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ながら、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、
   前記チャックの高さを調節する高さ調節機構と、
   前記チャックに搭載された基板の表面の高さを検出する検出装置と、
   検査光を前記チャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系と、
   前記ステージ及び前記高さ調節機構を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記チャックに搭載された１枚目の基板に対して、前記ステージにより前記チャックを移動して、前記検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出させ、検出結果に基づき、前記高さ調節機構により前記チャックの高さを調節した後、前記３つ以上の光学系により３箇所以上で検出した反射光の位置を記憶し、前記チャックに搭載された２枚目以降の基板に対して、前記３つ以上の光学系により３箇所以上で検出した反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、前記高さ調節機構により前記チャックの高さを調節することを特徴とする露光装置。
2. フォトレジストが塗布された基板をチャックに搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、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、
   チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さを検出する検出装置と、検査光をチャックに搭載された基板へ斜めに照射し、基板からの反射光を受光して、受光した反射光の位置を検出する３つ以上の光学系とを設け、
   チャックに搭載された１枚目の基板に対して、ステージによりチャックを移動して、検出装置により基板の表面の高さを３箇所以上で検出し、検出結果に基づき、高さ調節機構によりチャックの高さを調節した後、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出して記憶し、
   チャックに搭載された２枚目以降の基板に対して、３つ以上の光学系により反射光の位置を３箇所以上で検出し、検出した３箇所以上の反射光の位置が、１枚目の基板で記憶した反射光の位置からそれぞれ一定の範囲内になる様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節することを特徴とする露光方法。
3. フォトレジストが塗布された基板を搭載するチャックと、
   前記チャックを移動するステージと、
   前記チャックに搭載された基板へ光ビームを照射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ながら、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、
   前記チャックの高さを調節する高さ調節機構と、
   前記チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置と、
   前記ステージ及び前記高さ調節機構を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ステージにより前記チャックを移動しながら、前記検出装置の検出結果に基づき、前記光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、前記高さ調節機構により前記チャックの高さを調節することを特徴とする露光装置。
4. フォトレジストが塗布された基板をチャックに搭載し、ステージによりチャックを移動しながら、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、
   チャックの高さを調節する高さ調節機構と、チャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出する検出装置とを設け、
   ステージによりチャックを移動しながら、検出装置によりチャックに搭載された基板の表面の高さの変動を検出し、検出結果に基づき、光ビーム照射装置から照射された光ビームの焦点が基板の表面に合う様に、高さ調節機構によりチャックの高さを調節することを特徴とする露光方法。
5. 請求項１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２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。
7. 請求項３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。
8. 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。

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