JP4613098B2

JP4613098B2 - 露光装置

Info

Publication number: JP4613098B2
Application number: JP2005157793A
Authority: JP
Inventors: 通伸水村
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: JP2006330622A

Description

本発明は、マスクを使用せず被露光体上に露光パターンを直接露光する露光装置に関し、詳しくは、上記被露光体に形成された基準パターンに対する露光パターンの重ね合わせ精度を向上しようとする露光装置に係るものである。

従来の露光装置は、ガラス基板に露光パターンに相当するマスクパターンを予め形成したマスクを使用し、被露光体上に上記マスクパターンを転写露光する、例えばステッパー（Stepper）やマイクロミラー・プロジェクション（Micromirror Projection）やプロキシミティ（Proximity）の各装置がある。しかし、これら従来の露光装置において、複数層のパターンをそれぞれ積層形成する場合には、各層間の露光パターンの重ね合わせ精度が問題となる。特に、大型液晶ディスプレイ用のＴＦＴやカラーフィルタの形成に使用する大型マスクの場合には、マスクパターンの配列に高い絶対寸法精度が要求され、マスクのコストが上昇していた。また、上記の重ね合わせ精度を得るためには下地層の基準パターンとマスクパターンとのアライメントが必要であり、特に大型マスクにおいては、このアライメントが困難であった。

一方、マスクを使用せず、電子ビームやレーザビームを使用して予め記憶手段に記憶されたＣＡＤデータのパターンを被露光体上に直接露光する露光装置がある。この種の露光装置は、レーザ光源と、該レーザ光源から発射されるレーザビームを往復走査する露光光学系と、被露光体を載置した状態で搬送する搬送手段とを備え、ＣＡＤデータに基づいてレーザ光源の発射状態を制御しながらレーザビームを往復走査すると共に被露光体をレーザビームの走査方向と直交する方向に搬送して、被露光体上に露光パターンに相当するＣＡＤデータのパターンを二次元的に形成するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１４４４１５号公報

しかし、このような直接露光型の従来の露光装置において、ＣＡＤデータのパターン配列に高い絶対寸法精度が要求される点は、マスクを使用する露光装置と同様であった。また、複数の露光装置を用いてパターンを形成するような製造工程においては、露光装置間に精度のばらつきがあると、露光パターンの重ね合わせ精度が悪くなる問題があった。そして、このような問題に対処するためには高精度な露光装置が必要となり、露光装置のコストが上昇していた。

さらに、下地層の露光パターンとＣＡＤデータのパターンとのアライメントを事前に取らなければならない点は、マスクを使用する他の露光装置と同様であり、前述と同様にアライメント精度を向上することができない問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被露光体に形成された基準パターンに対する露光パターンの重ね合わせ精度を向上しようとする露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明による露光装置は、搬送手段により所定の速度で搬送される被露光体に対して光源から発射される露光光を照射して、前記被露光体上に露光パターンの像を露光する露光装置であって、前記光源からの露光光を反射し、該露光光に強度変調を与えて射出する複数の変調要素を前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した光変調手段と、前記被露光体からの光を受光する複数の受光要素を前記光変調手段の複数の変調要素に対応させて前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置すると共に、前記搬送方向に前記光変調手段と先後して備え、前記被露光体上の露光位置の搬送方向手前側を撮像する撮像手段と、前記光変調手段及び撮像手段と前記搬送手段との間に配設され、前記光変調手段の各変調要素の像を前記被露光体上に投影すると共に、該被露光体上に形成された基準パターンの像を前記撮像手段の受光要素の面に投影する投影レンズと、前記撮像手段により撮像された画像の前記各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって前記光変調手段の各変調要素を直接駆動し、前記基準パターン上への露光パターンの露光を制御する制御手段と、を備えたものである。

このような構成により、搬送手段で被露光体を所定の速度で搬送し、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置された光変調手段の複数の変調要素に対応させて、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置すると共に、搬送方向に光変調手段と先後して並べて配置した撮像手段の複数の受光要素で投影レンズを介して被露光体からの光を受光して、被露光体上の露光位置の搬送方向手前側を撮像し、制御手段で上記各受光要素に対応した２値化画像データを得、該２値化画像データによって光変調手段の各変調要素を直接駆動制御し、該変調要素で光源からの露光光を反射して該露光光に強度変調を与えて射出し、投影レンズで該強度変調された露光光を被露光体上に投影し、被露光体上に形成された基準パターン上に露光パターンを露光する。

また、前記撮像手段は、前記被露光体の搬送方向に向かって、前記投影レンズの光軸を挟んで前記光変調手段の後方に配置されたものである。これにより、投影レンズの光軸を挟んで被露光体の搬送方向に向かって光変調手段の後方に配置された撮像手段で、被露光体の露光位置の搬送方向手前側を撮像する。

また、第２の発明による露光装置は、搬送手段により所定の速度で搬送される被露光体に対して光源から発射される露光光を照射して、前記被露光体上に露光パターンの像を露光する露光装置であって、前記光源からの露光光を反射し、該露光光に強度変調を与えて射出する複数の変調要素を前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した光変調手段と、前記被露光体からの光を受光する複数の受光要素を前記光変調手段の複数の変調要素に対応させて前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置し、前記被露光体上の露光位置と同位置を撮像する撮像手段と、前記光変調手段及び撮像手段と前記搬送手段との間に配設され、前記光変調手段の各変調要素の像を前記被露光体上に投影すると共に、該被露光体上に形成された基準パターンの像を前記撮像手段の受光要素の面に投影する投影レンズと、前記撮像手段により撮像された画像の前記各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって前記光変調手段の各変調要素を直接駆動し、前記基準パターン上への露光パターンの露光を制御する制御手段と、を備えたものである。

このような構成により、搬送手段で被露光体を所定の速度で搬送し、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置された光変調手段の複数の変調要素と対応させて、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した撮像手段の複数の受光要素で投影レンズを介して被露光体からの光を受光して、被露光体上の露光位置と同位置を撮像し、制御手段で上記各受光要素に対応した２値化画像データを得、該２値化画像データによって光変調手段の各変調要素を直接駆動制御し、該変調要素で光源からの露光光を反射して該露光光に強度変調を与えて射出し、投影レンズで該強度変調された露光光を被露光体上に投影し、被露光体上に形成された基準パターン上に露光パターンを露光する。

また、前記光変調手段は、前記投影レンズを通って上方に延びる前記撮像手段の光路の途中で、該撮像手段の光路から分岐された光路上に配設されたものである。光投影レンズを通って上方に延びる撮像手段の光路の途中で、該撮像手段の光路から分岐された光路上に配設された光変調手段で撮像位置と同位置に露光する。
さらに、前記光変調手段の各変調要素と前記撮像手段の各受光要素とは、前記被露光体の搬送方向に１対１に対応して配置される。これにより、各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって各受光要素に対して被露光体の搬送方向に１対１に対応して配置された各変調要素を直接駆動し、基準パターン上へ露光パターンを露光する。

さらに、前記光変調手段の変調要素は、前記制御手段によって制御されて傾動するミラー要素である。これにより、制御手段によって制御されて傾動するミラー要素からなる光変調手段の変調要素で光源から入射する露光光に強度変調を与える。

そして、前記光変調手段の変調要素は、リボン状の複数の反射ミラーがその反射面を同一平面に並べて配置され、前記制御手段によって制御されて前記複数の反射ミラーが一本おきに後退して表面に段差を付け、回折格子を形成するミラー要素である。これにより、リボン状の複数の反射ミラーがその反射面を同一平面に並べて配置され、制御手段によって制御されて上記複数の反射ミラーが一本おきに後退して表面に段差を付け、回折格子を形成するミラー要素からなる光変調手段の変調要素で光源から入射する露光光に強度変調を与える。

請求項１に係る発明によれば、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置された光変調手段の複数の変調要素に対応させて、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置すると共に、搬送方向に光変調手段と先後して並べて配置された撮像手段の複数の受光要素で被露光体上の露光位置の搬送方向手前側を撮像し、各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって光変調手段の複数の変調要素を直接駆動制御し、該変調要素で光源からの露光光を反射して該露光光に強度変調を与えて射出し、被露光体上に形成された基準パターン上に露光パターンを露光するものとしたことにより、上記基準パターンに対する露光パターンの重ね合わせ精度を向上することができる。したがって、複数層のパターンを積層して形成する場合にも、各層のパターンの重ね合せ精度が高くなる。これにより、複数の露光装置を使用して積層パターンを形成する場合にも、露光装置間の精度差に起因する各層のパターンの重ね合せ精度の劣化の問題を排除することができ、露光装置のコストアップを抑制することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、撮像手段を被露光体の搬送方向に向かって、投影レンズの光軸を挟んで光変調手段の後方に配置したものとしたことにより、光変調手段と撮像手段との投影レンズを共通とした場合であっても、光変調手段による被露光体上の露光位置の搬送方向手前側を撮像手段で撮像することができる。したがって、上記撮像手段により撮像された画像の２値化画像データに基づいて光変調手段で被露光体に形成された基準パターン上に露光パターンを露光することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置された光変調手段の複数の変調要素と対応させて、被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した撮像手段の複数の撮像要素で光変調手段による露光位置と同位置を撮像し、各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって光変調手段の各変調要素を直接駆動制御し、該変調要素で光源からの露光光を反射して該露光光に強度変調を与えて射出し、被露光体上に形成された基準パターン上に露光パターンを露光するものとしたことにより、上記基準パターンに対する露光パターンの重ね合わせ精度を向上することができる。したがって、複数層のパターンを積層して形成する場合にも、各層のパターンの重ね合せ精度が高くなる。これにより、複数の露光装置を使用して積層パターンを形成する場合にも、露光装置間の精度差に起因する各層のパターンの重ね合せ精度の劣化の問題を排除することができ、露光装置のコストアップを抑制することができる。また、露光位置と同位置を撮像するようにしたことにより、撮像と露光をリアルタイムで実行することができ、露光スピードを向上することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、光変調手段を、投影レンズを通って上方に延びる撮像手段の光路の途中で、該撮像手段の光路から分岐された光路上に配設したことにより、撮像位置と同位置に露光することができる。したがって、露光パターンの重ね合せ精度をより向上することができる。
さらに、請求項５に係る発明によれば、光変調手段の各変調要素と撮像手段の各受光要素とが被露光体の搬送方向に１対１に対応して配置されているので、各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって各変調要素を直接駆動しても、基準パターン上へ精度よく露光パターンを露光することができる。

さらにまた、請求項６に係る発明によれば、光変調手段の変調要素を制御手段によって制御されて傾動するミラー要素としたことにより、ミラー要素を傾動させて光源から入力する露光光に強度変調を与えることができる。

そして、請求項７に係る発明によれば、光変調手段の変調要素をリボン状の複数の反射ミラーがその反射面を同一平面に並べて配置され、制御手段によって制御されて上記複数の反射ミラーが一本おきに後退するミラー要素としたことにより、上記複数のリボン状反射ミラーを一本おきに後退するよう制御して表面に段差を付け、回折格子を形成することができる。したがって、上記回折格子で反射光を分散させ、光源から入力する露光光に強度変調を与えることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概念図である。この露光装置は、露光光を被露光体に対して照射して、該被露光体上に露光パターンの像を直接露光するものであり、光源１と、マイクロミラーデバイス２と、撮像手段３と、投影レンズ４と、搬送手段５と、照明用光源６と、制御手段７とを備えている。なお、以下の説明においては、被露光体として透明なガラス基板からなるカラーフルター基板８を用いた場合について述べる。

上記光源１は、露光光としての紫外線（ＵＶ）を発光するものであり、例えばキセノンランプや紫外線レーザ光源等である。そして、後述のマイクロミラーデバイス２に露光光を斜め方向から照射するようになっている。

上記光源１の露光光の照射方向前方には、マイクロミラーデバイス２が設けられている。このマイクロミラーデバイス２は、感光性着色材が塗布されたカラーフィルタ基板８に露光光を照射して所定色のカラーフィルタのパターンを露光するものであり、光源１からの露光光を反射し、該露光光にオン・オフの強度変調を与えて射出する複数の変調要素としてのミラー要素９（図２参照）をカラーフィルタ基板８の搬送方向（図１に示す矢印Ａ方向）と直交する方向に並べて配置して、光変調手段となるものである。また、このマイクロミラーデバイス２の前面には、可視光をカットするフィルタ１０が配設され、光源１の露光光に含まれる可視光成分をカットして可視光がマイクロミラーデバイス２のミラー要素９に入射するのを防止している。

具体的には、上記マイクロミラーデバイス２は、図２（ａ）に示すように傾動可能に軸支された複数のミラー要素９を一列に並べて配置している。このミラー要素９は、図３（ａ）に示すように、半導体基板１１上に一対のヒンジ１２によって傾動可能に軸支されたヨーク１３を形成し、該ヨーク１３の上面に露光光を反射する反射板１４を形成している。そして、同図（ｂ）に示すように、ヨーク１３の下面と半導体基板１１の上面に対向して一対の電極１５を設け、該一対の電極１５に電圧を付与することによって両電極１５間に静電吸引力又は反発力を発生して、上記ヒンジ１２を中心にヨーク１３が矢印方向に傾動し、反射板１４が傾くようになっている。この場合、露光オン状態では、図４（ａ）に示すようにミラー要素９の反射板１４は、その反射光が投影レンズ４を通過するように傾き、露光オフ状態では、図４（ｂ）に示すように反射光が投影レンズ４を通らないように傾く。以下の説明では、図４（ａ）に示すようなミラー要素９の駆動状態をオン駆動と、同図（ｂ）に示すようなミラー要素９の駆動状態をオフ駆動とする。なお、上記複数のミラー要素９は、後述の制御手段７によって制御されてそれぞれ個別に傾動するものである。

図１に示すように、上記カラーフィルタ基板８の搬送方向（矢印Ａ方向）に向かって、後述の投影レンズ４の光軸を挟んでマイクロミラーデバイス２の後方には、撮像手段３が設けられている。この撮像手段３は、カラーフィルタ基板８上の露光位置Ｐ１の搬送方向手前側の位置（撮像位置）Ｐ２を撮像するものであり、図２に示すようにカラーフィルタ基板８からの光を受光する複数の受光要素１６をマイクロミラーデバイス２の複数のミラー要素９に１対１に対応させて搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に並べて配置すると共に、上記搬送方向にマイクロミラーデバイス２と先後して備えた例えばラインＣＣＤである。また、図１に示すように、撮像手段３の前面には、紫外線をカットするフィルタ１７が配設されており、光源１の露光光に含まれる紫外線の漏れ光が撮像手段３の受光要素１６に入射するのを防止している。

また、図２（ａ）に示すように、上記撮像手段３の撮像位置Ｐ２と上記マイクロミラーデバイス２による露光位置Ｐ１とは、距離Ｄだけ離されている。したがって、同図に示すように、撮像手段３で撮像位置Ｐ２におけるブラックマトリクス１８のピクセル１９（基準パターン）を撮像してから所定時間経過後に上記マイクロミラーデバイス２を駆動すれば、上記ピクセル１９上に正確に露光パターンを形成することができる。なお、同図において、撮像手段３の各受光要素１６中に記した数字は、撮像手段３により撮像されたピクセル画像の２値化画像データを例示したものであり、これに基づいてマイクロミラーデバイス２が直接駆動される。例えば、この第１の実施形態の場合には、撮像手段３の“1”を示す受光要素１６に対応するマイクロミラーデバイス２のミラー要素９がオン駆動（同図において白表示）され、“0”を示す受光要素１６に対応するミラー要素９がオフ駆動（同図において斜線を付して示す）される。

上記マイクロミラーデバイス２及び撮像手段３の下方には、図１に示すように、一個の投影レンズ４が配設されている。この投影レンズ４は、上記マイクロミラーデバイス２の各ミラー要素９の像をカラーフィルタ基板８上に投影すると共に、該カラーフィルタ基板８上に形成されたブラックマトリクス１８のピクセル１９の像を上記撮像手段３の受光要素１６の面に投影するものであり、複数のレンズを組み合わせてテレセントリック光学系を構成している。このように、投影レンズ４をマイクロミラーデバイス２及び撮像手段３に対して共通としたことにより、光学構成が簡単となる。また、マイクロミラーデバイス２と撮像手段３とが近接位置に配置されるため、マイクロミラーデバイス２の各ミラー要素９と撮像手段３の各受光要素１６の位置あわせ精度を向上することができる。

上記投影レンズ４の下方には、搬送手段５が設けられている。この搬送手段５は、ステージ５ａ上にカラーフィルタ基板８を載置して矢印Ａ方向に搬送するものであり、図示省略の搬送用モータが制御手段７により制御されてステージ５ａを移動するようになっている。また、上記搬送手段５には、図示省略の例えばエンコーダやリニアセンサー等の位置検出センサーや速度センサーが設けられており、その出力を制御手段７にフィードバックして位置制御及び速度制御を可能にしている。

上記搬送手段５のステージ５ａの下側には、照明用光源６が設けられている。この照明用光源６は、撮像手段３による撮像位置を照明して透明なガラス基板からなるカラーフィルタ基板８上に形成されたブラックマトリクス１８のピクセル１９を透過光により撮像可能とするものであり、背面照明となっている。これにより、ピクセル１９の像のコントラストが明瞭となり、撮像精度が向上する。この場合、上記カラーフィルタ基板８の露光領域に対応するステージ５ａには、照明光をカラーフィルタ基板８の裏面に照射することができるように貫通する開口部（図示省略）が設けられている。なお、照明用光源６は、ステージ５ａの下方に配置して背面照明としたものに限られず、ステージ５ａの上方に配置して落射照明としてもよい。また、照明光に紫外線成分が含まれる場合には、照明用光源６の前面に図示省略の紫外線カットフィルタを配置し、カラーフィルタ基板８上に塗布された感光性着色材が露光されるのを防止してもよい。

上記光源１、マイクロミラーデバイス２、撮像手段３及び搬送手段５に結線して制御手段７が設けられている。この制御手段７は、装置全体が適切に駆動するように制御するものであり、撮像手段３で撮像され、各受光要素１６に対応して得られた上記ブラックマトリクス１８のピクセル１９の画像の２値化画像データを出力すると共に、上記ピクセル１９に予め設定された基準位置を検出する画像検出回路２０と、光源１をオン・オフする露光光源制御部２１と、上記画像データや上記基準位置に相当するルックアップテーブル等のデータを記憶するメモリ２２と、上記撮像位置Ｐ２と露光位置Ｐ１との間の距離Ｄとカラーフィルタ基板８の搬送速度Ｖとを用いて、撮像手段３で撮像してからマイクロミラーデバイス２を駆動して露光するまでの露光タイミング時間ｔ等を演算する演算部２３と、上記画像データに基づいて上記マイクロミラーデバイス２のミラー要素９を傾動するマイクロミラー制御回路２４と、搬送手段５のステージ５ａを矢印Ａ方向に所定速度で移動するステージ制御部２５と、装置全体を統合して制御する制御部２６とを備えている。

図５は、画像検出回路２０の一構成例を示すブロック図である。同図に示すように、画像検出回路２０は、例えば三つ並列に接続したリングバッファーメモリ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃと、該リングバッファーメモリ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ毎にそれぞれ並列に接続した例えば三つのラインバッファーメモリ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと、該ラインバッファーメモリ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに接続され予め定められた閾値と比較してグレーレベルのデータを２値化して出力する比較回路２９と、上記九つのラインバッファーメモリ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの出力データと図１に示すメモリ２２から得たブラックマトリクス１８の左端ピクセル１９の左上端隅部を定める基準位置に相当する２値化画像データのルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに基準位置判定結果を出力する判定回路３０とを備えている。

また、画像検出回路２０は、上記基準位置判定結果を入力して基準位置の検出回数をカウントすることによりピクセル列カウント数ｎを計数するピクセル列計数回路３１と、該ピクセル列計数回路３１の出力と図１に示すメモリ２２に予め指定して記憶されている露光しようとするピクセル列番号ｋとを比較して両数値が一致したときに露光許可信号を制御部２６に出力する比較回路３２とを備えている。なお、上記ピクセル列計数回路３１は、指定された番号の最終のピクセル列に対する露光が終了すると露光終了信号によりリセットされる。

次に、このように構成された第１の実施形態の露光装置の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、露光装置の電源が投入されると、図１に示す制御手段７が起動して露光光源制御部２１により光源１を点灯させる。同時に、撮像手段３が起動して撮像可能状態となる。次に、搬送手段５のステージ５ａ上に感光性着色材を塗布したカラーフィルタ基板８が載置されて、図示省略のスイッチが操作されると、搬送手段５は、制御手段７のステージ制御部２５により制御されてカラーフィルタ基板８を矢印Ａ方向に一定速度で搬送する。そして、上記カラーフィルタ基板８が撮像手段３の撮像位置Ｐ２に達すると、以下の手順に従って露光動作が実行される。

先ず、ステップＳ１においては、撮像手段３によってカラーフィルタ基板８に予め形成されたブラックマトリクス１８のピクセル１９の画像が取得される。撮像手段３で取得された画像は、画像検出回路２０において画像処理され、各受光要素１６に対応して２値化された画像データが得られる。そして、この２値化画像データは、制御部２６を介してメモリ２２に記憶される。同時に、上記画像は、図５に示す画像検出回路２０の三つのリングバッファーメモリ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃに取り込まれて処理される。そして、最新の三つのデータが各リングバッファーメモリ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃから出力される。この場合、例えばリングバッファーメモリ２７Ａから二つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ２７Ｂから一つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ２７Ｃから最新のデータが出力される。さらに、これらの各データはそれぞれ三つのラインバッファーメモリ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより、例えば３×３のＣＣＤ画素の画像を同一のクロック（時間軸）に配置する。その結果は、例えば図７（ａ）に示すようなグレーレベルの画像として得られる。この画像を数値化すると、例えば同図（ｂ）のように３×３の数値に対応することになる。これらの数値化された画像は、同一クロック上に並んでいるので、比較回路２９で閾値と比較されて２値化される。例えば、閾値を“45”とすれば、同図（ａ）の画像は、同図（ｃ）のように２値化されることになる。

ステップＳ２においては、ブラックマトリクス１８の左端ピクセル１９の左隅部を示す基準位置が検出される。具体的には、基準位置の検出は、判定回路３０において、上記２値化データを図１に示すメモリ２２から得たＬＵＴのデータと比較して行う。

例えば、基準位置が、図８（ａ）に示すようにブラックマトリクス１８の左端ピクセル１９の左上端隅部に設定されている場合には、ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときのＬＵＴのデータは、“000011011”となる。従って、上記２値化データは、上記ＬＵＴのデータ“000011011”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段３で取得された画像データが基準位置であると判定され、判定回路３０から基準位置判定結果が出力される。そして、基準位置の検出時刻ｔ１がメモリ２２に記憶される。

ステップＳ３においては、上記判定回路３０による基準位置判定結果に基づいて、図５に示すピクセル列計数回路３１で上記基準位置の検出回数をカウントしてピクセル列カウント数ｎが計数される。そして、計数されたピクセル列カウント数ｎが、図１に示すメモリ２２に予め指定して記憶されている露光しようとするピクセル列番号ｋと比較回路３２において比較され、両数値が一致したか否かが判定される。ここで、“ＮＯ”判定のときは、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ３が繰り返される。一方、両数値が一致して“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、上記比較回路３２から露光許可信号が制御部２６に出力される。この場合、例えば、ピクセル列番号ｋが “1”，“4”，“7”…のように二つおきに指定されているときは、ピクセル列計数回路３１で計数されたピクセル列カウント数ｎが“1”，“4”，“7” …となったときに露光許可信号が出力され（図９に示す露光許可期間I参照）、Ｔ時間だけ露光が可能となる。ここで、この時間Ｔは、カラーフィルタ基板８の搬送速度Ｖと予めメモリ２２に記憶されたピクセル１９の搬送方向の幅ｄとを用いて演算部２３で演算して設定される。なお、ピクセル列カウント数ｎが“2”，“3”，“5”，…であり、指定されたピクセル列番号ｋと一致しないとき（ステップＳ３で“ＮＯ”判定のとき）は、露光が停止される（図９に示す露光停止期間II参照）。

ステップＳ５においては、カラーフィルタ基板８が所定速度で搬送されて、例えば指定された１番目のピクセル列Ｌ１の基準位置が露光位置Ｐ１に設定されたか否かが判定される。この判定は、搬送速度Ｖ及び撮像位置Ｐ２と露光位置Ｐ１との距離Ｄの各データに基づいて、カラーフィルタ基板８が距離Ｄだけ搬送される時間ｔを演算部２３で演算し、上記１番目のピクセル列Ｌ１の基準位置を検出（検出時刻ｔ１）してから時間ｔが経過したか否かを判定することによって行なわれる。ここで、基準位置の検出時刻ｔ１から時間ｔが経過した、即ち１番目のピクセル列Ｌ１の基準位置が露光位置Ｐ１に設定されたと判定（“ＹＥＳ”判定）となると、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６においては、画像検出回路２０の比較回路３２から制御部２６を介して入力する露光許可信号に基づいてマイクロミラー制御回路２４が制御されて露光が実行される。具体的には、図９に示す露光許可期間I中マイクロミラー制御回路２４がオン動作し、メモリ２２から読み出した２値化画像データ、例えば図２（ａ）に示すような各受光要素１６に対応して得られた“001111111111001111111111001111…”の画像データによってマイクロミラーデバイス２が直接駆動される。この場合、“1”に対応して同図に示すマイクロミラーデバイス２のミラー要素９-3〜９-12,９-15〜９-24及び９-27…を傾動してオン駆動させる。これにより、光源１から入射した露光光が上記ミラー要素９-3〜９-12,９-15〜９-24及び９-27…によって投影レンズ４側に反射され、該投影レンズ４を通ってカラーフィルタ基板８に達し、露光位置Ｐ１に対応するピクセル１９上の感光性着色材を露光する（同図（ｂ）に露光領域Ｑ１で示す）。

ステップＳ７においては、上記露光許可期間Iが終了したか否かが判定される。この判定は、上記時間Ｔを制御部２６で計時して行なわれる。ここで、露光許可期間Iがまだ終了していない場合には、“ＮＯ”判定となってステップＳ８に進む。ステップＳ８においては、撮像手段３で上記露光領域Ｑ１に続くピクセル１９の部分が撮像される。そして、ステップＳ６に戻って、撮像時刻からｔ時間後に撮像手段３で取得された画像の２値化画像データ、例えば図２に示すような各受光要素１６に対応して得られた“001111111111001111111111001111…”の画像データをメモリ２２から読み出してマイクロミラーデバイス２が直接駆動される。この場合、“1”に対応して同図（ａ）に示すマイクロミラーデバイス２のミラー要素９-3〜９-12,９-15〜９-24及び９-27…が傾動されてオン駆動され、ピクセル１９上の上記露光領域Ｑ１に続く領域に露光が実行される。ステップＳ６〜ステップＳ８の動作は、時間Ｔが経過するまで連続して実行される。その結果、ピクセル１９上の上記露光領域Ｑ１に続く領域Ｑ２の感光性着色材が露光されることになる。

ステップＳ７において、時間Ｔが経過して露光許可期間Iが終了した場合には、“ＹＥＳ”判定となってステップＳ９に進む。
ステップＳ９においては、比較回路３２の露光許可信号がオフして、マイクロミラー制御回路２４がオフ動作する。これにより、マイクロミラーデバイス２のミラー要素９はオフ駆動され、光源１から入射した露光光は投影レンズ４側と異なる方向に反射されて露光が停止される。

ステップＳ１０においては、ステップＳ３において計数したピクセル列カウント数ｎが指定された最後のピクセル列番号ｋであったか否かが判定される。ここで、“ＹＥＳ”判定となった場合には、指定された全てのピクセル列に対する露光が終了する。一方、“ＮＯ”判定となった場合には、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ１０が繰り返される。

なお、上記マイクロミラーデバイス２による露光領域の矢印Ａと直交する方向の幅がカラーフィルタ基板８の同方向の幅よりも狭いときには、上記ステップＳ１０が終了するとステージ５ａを搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する方向に所定距離だけステップ移動して、上記ステップＳ１〜Ｓ１０を再度実行し、既露光領域に隣接する領域に露光を行ってもよい。また、上記マイクロミラーデバイス２及び撮像手段３を搬送方向と直交する方向に複数並べて配設してカラーフィルタ基板８の全幅に対して１回で露光できるようにしてもよい。

図１０は、本発明による露光装置の第２の実施形態を示す概略側面図である。この露光装置は、光源１から入射する露光光に強度変調を与えて射出する複数のミラー要素９をカラーフィルタ基板８の搬送方向（同図に示す矢印Ａ方向）と直交する方向に並べて配置したマイクロミラーデバイス２と、上記カラーフィルタ基板８からの光を受光する複数の受光要素１６を上記マイクロミラーデバイス２の複数のミラー要素９に１対１に対応させて上記カラーフィルタ基板８の搬送方向と直交する方向に並べて配置し、カラーフィルタ基板８上の露光位置Ｐ１と同位置を撮像する撮像手段３と、上記マイクロミラーデバイス２及び撮像手段３と上記搬送手段５との間に配設され、マイクロミラーデバイス２の各ミラー要素９の像を上記カラーフィルタ基板８上に投影すると共に、カラーフィルタ基板８上に形成されたブラックマトリクス１８のピクセル１９の像を上記撮像手段３の受光要素１６の面に投影する投影レンズ４と、上記撮像手段３により撮像された画像の各受光要素１６に対応して得られた２値化画像データによって上記マイクロミラーデバイス２の各ミラー要素９を直接駆動し、上記ピクセル１９上への露光パターンの露光を制御する制御手段７と、を備えてなる。

この場合、マイクロミラーデバイス２は、上記投影レンズ４を通って上方に延びる撮像手段３の光路Ｒ１の途中で、紫外線を反射し可視光を透過するＵＶ用コールドミラー３３によって上記光路Ｒ１から分岐された光路Ｒ２上に配設されており、撮像と露光がリアルタイムで実行できるようになっている。また、照明用光源６は、上記投影レンズ４の下側で、ハーフミラー３４により撮像手段３の光路Ｒ１から分岐された光路Ｒ３上に配設されている。ここで、図１０において、符号３５はミラーを示す。なお、図１０では、説明の便宜から、投影レンズ４の部分において撮像手段３の光路Ｒ１とマイクロミラーデバイス２の光路Ｒ２とを分離して示しているが、同部分において両光路は合致している。

以上の説明においては、光変調手段の変調要素が制御手段７によって制御されて傾動するマイクロミラーデバイス２のミラー要素９の場合について述べたが、これに限られず、リボン状の複数の反射ミラーがその反射面を同一平面に並べて配置され、制御手段７によって制御されて上記複数の反射ミラーが一本おきに後退して表面に段差を付け、回折格子を形成するミラー要素であってもよい。これにより、上記回折格子で反射光を分散して、光源１から入力する露光光に強度変調を与えることができる。

また、本発明の露光装置は、液晶ディスプレイのカラーフィルタ等の大型基板に対する露光に適用するものに限られず、半導体等の露光にも適用することができる。

本発明による露光装置の第１の実施形態を示す概念図である。上記第１の実施形態において、マイクロミラーデバイスと撮像手段との配置を示す平面説明図である。上記マイクロミラーデバイスを構成するミラー要素の構成を示す説明図であり、（ａ）は中央縦断面図、（ｂ）は中央横断面図である。上記マイクロミラーデバイスのミラー要素の傾動を説明する側面図であり、（ａ）はオン駆動状態を示し、（ｂ）はオフ駆動状態をしている。画像処理部の内部構成を示すブロック図である。上記第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。リングバッファーメモリの出力を２値化する方法を示す説明図である。カラーフィルタ基板上のブラックマトリクスのピクセルに予め設定された基準位置の画像とそのルックアップテーブルを示す説明図である。カラーフィルタ基板上のブラックマトリクスのピクセルに対するカラーフィルタパターンの露光を示す説明図である。本発明による露光装置の第２の実施形態の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１…光源
２…マイクロミラーデバイス（光変調手段）
３…撮像手段
４…投影レンズ
５…搬送手段
７…制御手段
８…カラーフィルタ基板（被露光体）
９…ミラー要素（変調要素）
１６…受光要素
１８…ブラックマトリクス
１９…ピクセル（基準パターン）
Ｐ１…露光位置
Ｐ２…撮像位置

Claims

搬送手段により所定の速度で搬送される被露光体に対して光源から発射される露光光を照射して、前記被露光体上に露光パターンの像を露光する露光装置であって、
前記光源からの露光光を反射し、該露光光に強度変調を与えて射出する複数の変調要素を前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した光変調手段と、
前記被露光体からの光を受光する複数の受光要素を前記光変調手段の複数の変調要素に対応させて前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置すると共に、前記搬送方向に前記光変調手段と先後して備え、前記被露光体上の露光位置の搬送方向手前側を撮像する撮像手段と、
前記光変調手段及び撮像手段と前記搬送手段との間に配設され、前記光変調手段の各変調要素の像を前記被露光体上に投影すると共に、該被露光体上に形成された基準パターンの像を前記撮像手段の受光要素の面に投影する投影レンズと、
前記撮像手段により撮像された画像の前記各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって前記光変調手段の各変調要素を直接駆動し、前記基準パターン上への露光パターンの露光を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記撮像手段は、前記被露光体の搬送方向に向かって、前記投影レンズの光軸を挟んで前記光変調手段の後方に配置されたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
搬送手段により所定の速度で搬送される被露光体に対して光源から発射される露光光を照射して、前記被露光体上に露光パターンの像を露光する露光装置であって、
前記光源からの露光光を反射し、該露光光に強度変調を与えて射出する複数の変調要素を前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置した光変調手段と、
前記被露光体からの光を受光する複数の受光要素を前記光変調手段の複数の変調要素に対応させて前記被露光体の搬送方向と直交する方向に並べて配置し、前記被露光体上の露光位置と同位置を撮像する撮像手段と、
前記光変調手段及び撮像手段と前記搬送手段との間に配設され、前記光変調手段の各変調要素の像を前記被露光体上に投影すると共に、該被露光体上に形成された基準パターンの像を前記撮像手段の受光要素の面に投影する投影レンズと、
前記撮像手段により撮像された画像の前記各受光要素に対応して得られた２値化画像データによって前記光変調手段の各変調要素を直接駆動し、前記基準パターン上への露光パターンの露光を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記光変調手段は、前記投影レンズを通って上方に延びる前記撮像手段の光路の途中で、該撮像手段の光路から分岐された光路上に配設されたことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
前記光変調手段の各変調要素と前記撮像手段の各受光要素とは、前記被露光体の搬送方向に１対１に対応して配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
前記光変調手段の変調要素は、前記制御手段によって制御されて傾動するミラー要素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
前記光変調手段の変調要素は、リボン状の複数の反射ミラーがその反射面を同一平面に並べて配置され、前記制御手段によって制御されて前記複数の反射ミラーが一本おきに後退して表面に段差を付け、回折格子を形成するミラー要素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。