JP4338628B2

JP4338628B2 - 露光装置

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Publication number: JP4338628B2
Application number: JP2004369216A
Authority: JP
Inventors: 仁飯野
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: JP2006178056A

Description

本発明は、被露光体上に機能パターンを直接露光する露光装置に関し、詳しくは、上記被露光体に予め形成した基準となる機能パターンに設定された基準位置を撮像手段で撮像して検出し、該基準位置を基準にしてマイクロミラーデバイスの駆動を制御して機能パターンの像を生成することによって、機能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、ガラス基板に機能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、複数層の機能パターンを積層形成する場合には、各層間の機能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するものであった。また、上記の重ね合わせ精度を得るためには下地層の機能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描画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、被露光体上に機能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機能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、機能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するものであった。

さらに、下地層の機能パターンと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、機能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、本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、被露光製品が有する機能を発揮するのに必要な構成部分のパターンである機能パターンの像を直接露光する露光装置であって、複数のマイクロミラーが前記被露光体の搬送方向と直交する方向にて所定状態に配列され、入力する駆動制御信号に基づいて個々のマイクロミラーが傾動動作して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マイクロミラーデバイスを有し、前記強度変調された露光光に基づいて所定の機能パターンの像を生成して前記被露光体上に露光する露光光学系と、複数個の受光素子が、前記複数のマイクロミラーの前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列されて成り、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置とし、前記被露光体に予め形成された露光位置の基準となる機能パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された前記基準となる機能パターンに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記マイクロミラーデバイスの駆動を制御すると共に、上記搬送手段により被露光体を所定の速度で搬送させるように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、複数個の受光素子が、複数のマイクロミラーの被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列されて成る撮像手段で、被露光体上に予め形成された露光位置の基準となり被露光製品が有する機能を発揮するのに必要な構成部分のパターンである機能パターンを、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置として撮像し、制御手段で上記搬送手段により被露光体を所定の速度で搬送させるように制御すると共に、該撮像された基準となる機能パターンに設定された基準位置を検出し、複数のマイクロミラーが所定状態に配列されたマイクロミラーデバイスの個々のマイクロミラーを駆動制御信号に基づいて傾動動作させ、露光光学系のマイクロミラーデバイスで光源からの露光光に強度変調を与えて射出し、該強度変調された露光光に基づいて所定の機能パターンの像を生成し、上記基準となる機能パターンに設定された基準位置を基準にして上記機能パターンの像を被露光体上に露光する。これにより、被露光体に予め形成された基準となる機能パターンに対する機能パターンの重ね合せ精度を向上する。

また、前記制御手段による前記基準位置の検出は、前記撮像手段で取得した前記基準となる機能パターンの画像を２値化処理し、予め設定された前記基準位置に相当する画像データと比較して、両データが一致した部分を検出して行うものである。これにより、撮像手段で取得した基準となる機能パターンの画像を制御手段で２値化処理し、予め設定された基準位置に相当する画像データと比較し、両データが一致した部分を基準位置として検出する。

さらに、前記露光光学系は、前記マイクロミラーデバイスにより生成される機能パターンの像を前記被露光体上に結像する結像レンズを備えたものである。これにより、結像レンズでマイクロミラーデバイスにより生成される機能パターンの像を被露光体上に結像する。

また、前記マイクロミラーデバイスは、複数のマイクロミラーが一列状に配列されたものである。これにより、複数のマイクロミラーが一列状に配列されたマイクロミラーデバイスで所定の機能パターンの像を生成する。

さらに、前記マイクロミラーデバイスは、複数のマイクロミラーがマトリクス状に配列されたものである。これにより、複数のマイクロミラーがマトリクス状に配列されたマイクロミラーデバイスで所定の機能パターンの像を生成する。

請求項１に係る発明によれば、搬送手段で被露光体を所定の速度で搬送し、複数個の受光素子が、複数のマイクロミラーの被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列されて成る撮像手段で、被露光体上に予め形成された露光位置の基準となり被露光製品が有する機能を発揮するのに必要な構成部分のパターンである機能パターンを、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置として撮像し、制御手段で上記搬送手段により被露光体を所定の速度で搬送させるように制御すると共に、該撮像された基準となる機能パターンに設定された基準位置を検出し、複数のマイクロミラーが所定状態に配列されたマイクロミラーデバイスの個々のマイクロミラーを駆動制御信号に基づいて傾動動作させ、露光光学系のマイクロミラーデバイスで光源からの露光光に強度変調を与えて射出し、該強度変調された露光光に基づいて所定の機能パターンの像を生成し、上記基準となる機能パターンに設定された基準位置を基準にして上記機能パターンの像を被露光体上に露光することができる。これにより、上記基準となる機能パターンに対して所定位置に所定の機能パターンの露光を高精度に行うことができる。したがって、複数層の機能パターンを積層して形成する場合にも、各層の機能パターンの重ね合せ精度が高くなる。また、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機能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。さらに、複数の受光素子が一列の直線状に配列された撮像手段で基準となる機能パターンの一次元の画像データを取得するようにしたことにより、撮像手段のコストアップを抑制すると共に、データの処理速度を向上することができる。さらにまた、複数個の受光素子が、複数のマイクロミラーの被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列されて成る撮像手段で、基準位置を撮像することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、撮像手段で取得した基準となる機能パターンの画像を２値化処理し、予め設定した基準位置に相当する画像データとを比較して、両データが一致した部分を基準位置として検出するようにしたことにより、基準位置の検出をリアルタイムで高速に処理することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、結像レンズでマイクロミラーデバイスにより生成される機能パターンの像を被露光体上に結像するようにしたことにより、結像レンズの倍率を変えて拡大又は縮小露光をすることができる。

また、請求項４に係る発明によれば、マイクロミラーデバイスを複数のマイクロミラーが一列状に配列されたものとしたことにより、一列分の機能パターンの像を生成することができる。

さらに、請求項５に係る発明によれば、マイクロミラーデバイスを複数のマイクロミラーがマトリクス状に配列されたものとしたことにより、ＣＡＤデータを変えることで様々な形状の機能パターンを形成することができる。

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実施形態を示す概念図である。この露光装置１は、露光光を被露光体に対して照射して、該被露光体上に機能パターンの像を直接露光するものであり、光源２と、露光光学系３と、撮像手段４と、搬送手段５と、制御手段６とを備えている。なお、上記機能パターンとは、製品が有する本来の目的の動作をするのに必要な構成部分のパターンであり、例えば、カラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスのピクセルパターンや赤、青、緑の各カラーフィルタのパターンであり、半導体部品においては、配線パターンや各種電極パターン等である。以下の説明は、被露光体としてカラーフルター基板を用いた場合について述べる。

上記光源２は、露光光としての紫外線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、後述の露光光学系３に備えるマイクロミラーデバイス８を照射するようになっている。

上記光源２の露光光の照射方向前方には、露光光学系３が設けられている。この露光光学系３は、感光性着色材が塗布されたカラーフィルタ基板７に露光光を照射して所定のカラーフィルタのパターンを露光するものであり、マイクロミラーデバイス８と、結像レンズ９とを備えている。

マイクロミラーデバイス８は、入射する露光光にオン・オフの強度変調を与えて射出し、該強度変調された露光光に基づいて所定のカラーフィルタパターンの像を生成するものであり、図２に示すように傾動動作可能に軸支された複数のマイクロミラー１０をＭ行Ｎ列のマトリクス状に配置している。このマイクロミラー１０は、入力する駆動制御信号に基づいて個々に傾動動作して光源２からの露光光を反射するものであり、図３に示すように、半導体基板１０ａ上に一対のヒンジ１０ｂによって傾動動作可能に軸支されたヨーク１０ｃを形成し、該ヨーク１０ｃの上面に露光光を反射する反射板１０ｄを形成している。そしてヨーク１０ｃの下面と半導体基板１０ａの上面に対向して一対の電極１０ｅを設け、該一対の電極１０ｅに電圧を付与することによって両電極１０ｅ間に静電吸引力又は反発力を発生して、上記ヒンジ１０ｂを中心にヨーク１０ｃが同図（ｂ）に示す矢印方向に傾動動作し、反射板１０ｄ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）に示すようにマイクロミラー１０の反射板１０ｄは、その反射光が結像レンズ９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結像レンズ９を通らないように傾く。以下の説明では、図４（ａ）に示すようなマイクロミラー１０の駆動状態をオン駆動と、同図（ｂ）に示すようなマイクロミラー１０の駆動状態をオフ駆動とする。なお、上記複数のマイクロミラー１０は、後述の制御手段６によって制御されてそれぞれ個別に傾動動作するものである。

また、上記結像レンズ９は、上記マイクロミラーデバイス８のマイクロミラー１０面をカラーフィルタ基板７の表面に結像するものであり、露光光がマイクロミラーデバイス８でオン・オフの強度変調されて生成するカラーフィルタパターンの像を結像するようになっている。また、結像レンズ９とマイクロミラーデバイス８とは、各光軸が互いに一致するように配置されている。

上記カラーフィルタ基板７の移動方向（矢印Ａ方向）にて上記露光光学系３による露光位置の手前側を撮像位置とし、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、カラーフィルタ基板７に予め形成された基準パターンとしてのブラックマトリクスのピクセルを撮像するものであり、複数個の受光素子が、複数のマイクロミラーの被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列された例えばラインＣＣＤである。ここで、図５に示すように、上記撮像手段４の撮像位置と上記露光光学系３の露光位置（例えば、カラーフィルタ基板７の表面に結像されるマイクロミラーデバイス８の１行目のミラー位置）とは、所定の距離Ｄだけ離れており、撮像手段４でブラックマトリクス１１のピクセル１２の基準位置を撮像してから所定時間経過後に上記基準位置が上記露光位置に到達するようになっている。なお、上記距離Ｄは小さい程よい。これにより、カラーフィルタ基板７の移動誤差を少なくすることができ、基準位置と露光位置との位置決めをより正確に行うことができる。また、上記撮像手段４の近傍部には、図示省略の照明手段が設けられており、撮像手段４の撮像領域を照明できるようになっている。

上記露光光学系３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７を載置して矢印Ａ方向に移動可能にしたものであり、図示省略の搬送用モータが制御手段６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６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。

上記光源２、撮像手段４、搬送手段５及びマイクロミラーデバイス８に接続して制御手段６が設けられている。この制御手段６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４で撮像された上記ピクセル１２に予め設定された基準位置を検出する画像処理部１３と、光源２をオン・オフする光源駆動部１４と、一列分に相当するカラーフィルタパターンのＣＡＤ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記憶部１５と、上記撮像位置と露光位置との間の距離Ｄとカラーフィルタ基板７の移動速度Ｖとを用いて基準位置が撮像位置から露光位置まで移動する時間ｔを演算する演算部１６と、上記基準位置を基準にして上記マイクロミラーデバイス８による光強度変調を制御すると共にマイクロミラーデバイス８の各行番号と撮像手段４の受光素子のエレメント番地とを互いに対応付けて記憶するミラー駆動コントローラ１７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搬送手段コントローラ１８と、装置全体を統合して制御する制御部１９とを備えている。

図６及び図７は、画像処理部１３の一構成例を示すブロック図である。図６に示すように、画像処理部１３は、例えば三つ並列に接続したリングバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、該リングバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、該ラインバッファーメモリ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに接続され決まっ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２２と、上記九つのラインバッファーメモリ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの出力データと図１に示す記憶部１５から得たカラーフィルタパターン露光領域の左端を定める第１の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「左端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに左端判定結果を出力する左端判定回路２３Ａと、上記九つのラインバッファーメモリ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの出力データと、図１に示す記憶部１５から得たカラーフィルタパターン露光領域の右端を定める第２の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「右端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに右端判定結果を出力する右端判定回路２３Ｂとを備えている。

また、図７に示すように、画像処理部１３は、上記左端判定結果を入力して第１の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ａと、該計数回路２４Ａの出力と図１に示す記憶部１５から得た左端ピクセル番号とを比較して両数値が一致したときに左端指定信号を上記記憶部１５に出力する比較回路２５Ａと、上記右端判定結果を入力して第２の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ｂと、該計数回路２４Ｂの出力と図１に示す記憶部１５から得た右端ピクセル番号とを比較して両数値が一致したときに右端指定信号を上記記憶部１５に出力する比較回路２５Ｂと、上記計数回路２４Ａの出力に基づいて左端ピクセル数ｎをカウントする左端ピクセル計数回路２６と、該左端ピクセル計数回路２６の出力と図１に示す記憶部１５から得た露光終了ピクセル列番号Ｋとを比較して両数値が一致したときに露光終了ピクセル列指定信号を上記記憶部１５に出力する比較回路２７とを備えている。なお、上記計数回路２４Ａ，２４Ｂは、撮像手段４による読取動作が開始されるとその読取開始信号によりリセットされる。また、左端ピクセル計数回路２６は、予め指定した領域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露光装置１の動作を、図８のフローチャートを参照して説明する。
先ず、露光装置１に電源が投入されると、図１に示す制御手段６が起動して光源駆動部１４で光源２を点灯させると共に照明手段を駆動する。同時に、撮像手段４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上にカラーフィルタ基板７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６の搬送手段コントローラ１８により制御されてカラーフィルタ基板７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７が撮像手段４の撮像位置に達すると、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４でカラーフィルタ基板７に予め形成されたブラックマトリクス１１のピクセル１２の画像が取得される。この取得した画像データは、図６に示す画像処理部１３の三つのリングバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｃ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２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ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９（ａ）に示すような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２２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、カラーフィルタパターン露光領域の左右端の基準位置が検出される。具体的には、基準位置の検出は、左端判定回路２３Ａにおいて、上記２値化データを図１に示す記憶部１５から得た左端用ＬＵＴのデータと比較して行う。

例えば、カラーフィルタパターン露光領域の左端を指定する第１の基準位置が、図１０（ａ）に示すようにブラックマトリクス１１のピクセル１２の左上端隅部に設定されている場合には、上記左端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの左端用ＬＵＴのデータは、“000011011”となる。従って、上記２値化データは、上記左端用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４で取得した画像データが第１の基準位置であると判定され、左端判定回路２３Ａから左端の判定結果を出力する。なお、図１２（ｃ）に示すようにピクセル１２が五つ並んでいるときには、各ピクセル１２の左上端隅部が第１の基準位置に該当することになる。

上記判定結果に基づいて、図７に示す計数回路２４Ａにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１５から得た左端ピクセル番号と比較回路２５Ａにおいて比較され、両数値が一致したとき左端指定信号を上記記憶部１５に出力する。この場合、図１２（ｃ）に示すように、例えば、左端ピクセル番号として１番目のピクセル１２₁を定めると、このピクセル１２₁の左上端隅部が第１の基準位置と設定される。したがって、同図（ｂ）に示すように、第１の基準位置に対応する撮像手段４のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ_iが記憶部１５に記憶される。

一方、上記２値化データは、右端判定回路２３Ｂにおいて、図１に示す記憶部１５から得た右端用ＬＵＴのデータと比較される。例えば、カラーフィルタパターン露光領域の右端を指定する第２の基準位置が、図１１（ａ）に示すようにブラックマトリクス１１のピクセル１２の右上端隅部に設定されている場合には、上記右端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの右端用ＬＵＴのデータは、“000110110”となる。従って、上記２値化データは、上記右端用ＬＵＴのデータ“000110110”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段４で取得した画像データがカラーフィルタパターン露光領域の右端の基準位置であると判定され、右端判定回路２３Ｂから右端判定結果を出力する。なお、前述と同様に、図１２に示すように例えばピクセル１２が五つ並んでいるときには、各ピクセル１２の右上端隅部が第２の基準位置に該当することになる。

上記判定結果に基づいて、図７に示す計数回路２４Ｂにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１５から得た右端ピクセル番号と比較回路２５Ｂにおいて比較され、両数値が一致したとき右端指定信号を上記記憶部１５に出力する。この場合、図１２（ｃ）に示すように、例えば、右端ピクセル番号として５番目のピクセル１２₅を定めると、このピクセル１２₅の右上端隅部が第２の基準位置と設定される。したがって、同図（ｂ）に示すように、第２の基準位置に対応する撮像手段４のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ_nが記憶部１５に記憶される。そして、上述のようにしてカラーフィルタパターン露光領域の左端及び右端の基準位置が検出され、同時に検出時刻ｔ₁が記憶部１５に記憶されると、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、マイクロミラーデバイス８のオン領域がミラー駆動コントローラ１７の記憶領域に確保される。この場合、先ず、記憶部１５からカラーフィルタパターン露光領域の左右端を示す第１及び第２の基準位置に対応する撮像手段４のエレメント番地、例えば図１２（ｂ）に示すＥＬ_i及びＥＬ_nが読み出されて、同図（ａ）に示すように上記エレメント番地ＥＬ_i及びＥＬ_nに対応付けられたマイクロミラーデバイス８の列番号Ｎ_i及びＮ_nが設定される。次に、例えば１行目のミラー列を基準にして、列番号Ｎ_i〜Ｎ_n内のマイクロミラー１０のうちオンするマイクロミラー１０が記憶部１５から読み出されたＣＡＤデータに基づいて設定される。この実施形態においては、露光パターンは、矩形状のカラーフィルタパターンであるため、マイクロミラーデバイスのオン領域としては、例えば図１２（ａ）に示すように、Ｍ₁〜Ｍ₃行及びＮ_i〜Ｎ_n列に囲まれた領域となる。なお、図１２（ａ）において、オンするマイクロミラー１０は白抜きで示し、オフするマイクロミラー１０は黒く塗りつぶして示している。

ステップＳ４においては、カラーフィルタパターン露光領域が露光光学系３の露光位置に設定されたか否かが判定される。この判定は、図５に示すように記憶部１５に記憶された基準位置の検出時刻ｔ₁、及び搬送速度Ｖ並びに撮像位置と露光位置との距離Ｄの各データに基づいて、撮像手段４によって基準位置が撮像されてからカラーフィルタ基板７が距離Ｄだけ搬送される時間ｔを演算部１６で演算し、該時間ｔを管理することによって行われる。ここで、基準位置の検出時刻ｔ₁から時間ｔが経過した、即ちカラーフィルタパターン露光領域が露光位置に設定されたと判定（“ＹＥＳ判定”）となると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５においては、ミラー駆動コントローラ１７によって、ステップＳ３で確保されたマイクロミラーデバイス８のオン領域に対応するマイクロミラー１０が所定時間だけオン駆動され（図４（ａ）参照）、その他のマイクロミラー１０がオフ駆動されて（図４（ｂ）参照）、図１２（ｃ）に斜線を付して示すピクセル１２上のカラーフィルタパターン露光領域に対して露光が実行される。この場合、カラーフィルタ基板７が一定の速度で移動しているため、露光パターンの搬送方向のエッジがボケる場合がある。したがって、そのボケ量が許容値となるように搬送速度Ｖ及び露光時間並びに光源２のパワーを予め設定しておく。

ステップＳ６においては、左端ピクセル数ｋが図７に示す左端ピクセル計数回路２６でカウントされる。そして、ステップＳ７に進んで、上記左端ピクセル数ｋが予め設定されて記憶部１５に記憶された露光終了ピクセル列番号Ｋと比較器２７で比較され、両数値が一致したか否かが判定される。

ステップＳ７において、“ＮＯ判定”となると、ステップＳ１に戻って、次の基準位置の検出動作に移る。この場合、撮像手段４の読取開始信号により、図７に示す計数回路２４Ａ，２４Ｂはリセットされる。

一方、ステップＳ７において、“ＹＥＳ判定”となるとカラーフィルタ基板７の所定領域に対する全ての露光が終了したことを意味し、露光終了信号が出力して、図７に示す左端ピクセル計数回路２６がリセットされる。そして、搬送手段５は、ステージ５ａをスタート位置まで高速で戻す。

なお、上記露光光学系３による露光可能領域がカラーフィルタ基板７の幅よりも狭いときには、上記ステップＳ７が終了するとステージ５ａを搬送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〜Ｓ７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、上記露光光学系３及び撮像手段４を搬送方向と直交する方向に複数個の受光素子を一列の直線状に配設してカラーフィルタ基板７の全幅に対して１回で露光できるようにしてもよい。また、カラーフィルタパターン露光領域に対して撮像手段４による撮像領域が狭いときには、撮像手段４を複数台一列に並べて設置してもよい。

このように、本発明の露光装置１によれば、撮像手段４でカラーフィルタ基板７に予め形成されたブラックマトリクス１１のピクセル１２を撮影し、撮影されたピクセル１２の画像に予め設定した基準位置を検出し、該基準位置を基準にしてマイクロミラーデバイス８のマイクロミラー１０をオン・オフ制御し、ピクセル１２上に所定形状のカラーフィルタの露光パターンを形成するようにしたので、上記ピクセル１２に対する上記露光パターンの重ね合せ精度が向上する。したがって、複数の露光装置を使用して各色のカラーフィルタ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カラーフィルタパターンの重ね合せ精度の劣化の問題を排除して高い重ね合わせ精度を確保することができる。これにより、露光装置１のコストアップを抑制することができる。

また、マイクロミラーデバイス８のマイクロミラー１０をＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列し、各マイクロミラー１０がＣＡＤデータに基づいて個別に駆動されるようにしているので、ＣＡＤデータを変更することにより様々な形状の露光パターンを容易に形成することができる。

なお、上記マイクロミラーデバイス８は、マイクロミラー１０をマトリクス状に配列したものに限られず、一列状態に配列したものであってもよい。これにより、一列分の機能パターンの像を生成することができる。

また、本発明の露光装置１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、半導体等の露光装置にも適用することができる。

本発明による露光装置の実施形態を示す概念図である。上記露光装置の露光光学系を構成するマイクロミラーデバイスを示す平面図である。上記マイクロミラーデバイスを構成するマイクロミラーの構成を示す説明図であり、（ａ）は図２のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は図２のＹ−Ｙ線断面図である。上記マイクロミラーデバイスのマイクロミラーの傾動動作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。カラーフィルタ基板に対する撮像手段の撮像位置と露光光学系の露光位置との関係を示す平面説明図である。画像処理部の内部構成において処理系統の前半部を示すブロック図である。画像処理部の内部構成において処理系統の後半部を示すブロック図である。本発明による露光装置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第１の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予め設定された第２の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方法を示す説明図である。

符号の説明

１…露光装置
２…光源
３…露光光学系
４…撮像手段
５…搬送手段
６…制御手段
７…カラーフィルタ基板（被露光体）
８…マイクロミラーデバイス
９…結像レンズ
１０…マイクロミラー
１０ａ…半導体基板
１０ｂ…ヒンジ
１０ｃ…ヨーク
１０ｄ…反射板
１１…ブラックマトリクス
１２…ピクセル（機能パターン）

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、被露光製品が有する機能を発揮するのに必要な構成部分のパターンである機能パターンの像を直接露光する露光装置であって、
複数のマイクロミラーが前記被露光体の搬送方向と直交する方向にて所定状態に配列され、入力する駆動制御信号に基づいて個々のマイクロミラーが傾動動作して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マイクロミラーデバイスを有し、前記強度変調された露光光に基づいて所定の機能パターンの像を生成して前記被露光体上に露光する露光光学系と、
複数個の受光素子が、前記複数のマイクロミラーの前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態に対して、該複数個の受光素子の前記被露光体の搬送方向と直交する方向の配列状態が一致して対応するように、一列の直線状に配列されて成り、前記被露光体の移動方向にて前記露光光学系による露光位置の手前側を撮像位置とし、前記被露光体に予め形成された露光位置の基準となる機能パターンを撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像された前記基準となる機能パターンに予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして前記マイクロミラーデバイスの駆動を制御すると共に、上記搬送手段により被露光体を所定の速度で搬送させるように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。
前記制御手段による前記基準位置の検出は、前記撮像手段で取得した前記基準となる機能パターンの画像を２値化処理し、予め設定された前記基準位置に相当する画像データと比較して、両データが一致した部分を検出して行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記露光光学系は、前記マイクロミラーデバイスにより生成される機能パターンの像を前記被露光体上に結像する結像レンズを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記マイクロミラーデバイスは、複数のマイクロミラーが一列状に配列されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
前記マイクロミラーデバイスは、複数のマイクロミラーがマトリクス状に配列されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。