(57)【要約】【課題】液晶等の周期的な露光パターンを有する大面積基板を高速に露光が可能であり、簡単な構成の露光装置および露光方法を提供する。【解決手段】本発明の露光装置は、複数の半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザ光を露光すべきガラス基板４上に集光させる集光光学系３と、ガラス基板４を載置するＸＹＺステージ５と、レーザアレイ回転部１３を備えており、集光光学系３により集光された集光点を、ガラス基板４上で走査させることにより露光を行う。半導体レーザ２は等間隔に固定して配列されおり、レーザアレイ回転部１３によってレーザアレイ１を回転してガラス基板４の走査方向に対するレーザアレイ１の角度を変化させることにより、半導体レーザ２の間隔を調整することなく露光パターンに応じた露光ピッチに調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源からの光を基板に照射して基板を露光する露光装置において、
光源が等間隔に固定して配列された光源アレイと、光源アレイからの出射光を基板に集光する光学系と、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整する露光ピッチ可変手段を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
上記露光ピッチ可変手段が、上記光源アレイと基板とを相対的に移動させることにより露光ピッチを調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
上記露光ピッチ可変手段が、上記基板と平行な面内で、上記光源アレイを回転させる光源アレイ回転手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
上記光源アレイ回転手段は、上記光源アレイを９０°以下の範囲で回転させることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
上記光源アレイは、互いに直交する第１の走査方向と第２の走査方向とに走査する、光源の配列方向が互いに直交する第１の光源アレイと第２の光源アレイとを備えていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
さらに、走査方向と光源の配列方向との成す角に応じて露光に用いる光源アレイを切り換える切換手段を備え、
上記光源アレイは、基板上を、互いに直交する第１の走査方向または第２の走査方向に走査するための、光源の配列方向が直交する第１の光源アレイと第２の光源アレイとを備え、
上記切換手段は、露光ピッチが光源の間隔の１／√２より大きい場合と小さい場合とで第１の光源アレイと第２の光源アレイとを切り換えることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項７】
上記光源アレイの光源に異常が発生した場合に、当該光源への電力供給を停止すると共に、異常が発生した光源によって露光されるべき位置を記録し、当該記録した位置を、露光データに基づく露光の終了後、正常な光源を用いて露光する第１の異常発生対処手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項８】
上記光源アレイの光源に異常が発生した場合に、当該光源への電力供給を停止すると共に、異常が発生した光源により露光されるべき位置を記録し、当該記録した位置を、異常が発生した次回の走査から、正常な光源を用いて露光する第２の異常発生対処手段を備えていることを特徴する請求項３に記載の露光装置。
【請求項９】
上記露光ピッチ可変手段は、ズーム光学系であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
複数の光源からの光を基板に集光して基板を露光する露光方法において、
等間隔に固定して配列され光源の配列方向と基板の走査方向とのなす角度を変化させることにより、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
上記光源から出射される光を上記基板に集光するときに、当該基板に集光される光の倍率を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置および露光方法に関するものであり、より詳細には、例えば、液晶ディスプレイ等の大面積かつ周期的な露光パターンを有する基板を露光するのに好適な露光装置および露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイなどの基板をする露光装置としては、所定のマスクパターンを基板上に投影して露光パターンを形成する投影露光法を採用したものが知られている。この投影露光法による場合、光学系の分解能と、１回当たりの露光面積との間のトレードオフから、基板面を複数のブロックに区分しブロック毎の照射を繰り返して基板全体を露光するステッパ方式が用いられている。
【０００３】
しかしながら、露光パターンの微細化に伴い、マスクパターンも微細化する必要性が生じてきた。その結果、マスク価格が上昇し、コストダウンの妨げとなっていた。
【０００４】
また、基板の大型化に伴い、ステージにかかる慣性力が大きくなるが、ステッパ方式では短時間かつ高精度に移動と停止を繰り返すため、高精度高推力のステージが必要となり、露光装置が非常に高価なものになっていた。ステッパ方式では、１回に露光できる面積を拡大させることにより照射の繰り返し回数を減らし、これらの影響を軽減する方法も考えられる。しかし、１回に露光できる面積を拡大させるには大口径露光用レンズを用いる必要があり、分解能と露光面積の原理的な制限の他、レンズの製造が非常に困難となり、結局、著しく高価な露光装置となってしまう。
【０００５】
これらの課題の解決策として、マスクを介することなく、配線パターン等のＣＡＤデータに基づいて、収束したレーザビームや電子ビームなどを基板に照射して露光を行う直描方式を採用したものが提案されている。この直描方式では、投影露光法に用いるようなマスクは不要であるため、マスク費用がなくなる。また、ステッパ方式のように、ブロック毎にステージの移動と停止を繰り返すわけではないから、非常に高価なステージも必要ない。
【０００６】
この直描方式による露光装置の例としては、特開昭６２−２６８１９号公報（特許文献１）などがある。特開昭６２−２６８１９号公報に記載の露光装置では、光源にアルゴンレーザビームを８本のビームに分岐させた後、各々の分岐されたレーザビームのオン／オフを一台の超音波変調素子により行ってパターンの形成を行っている。
【０００７】
また、直描方式による露光装置を液晶ディスプレイの製造工程のように大面積の基板を露光する場合に適用した例としては、例えば、特開平６−５３１０５号公報（特許文献２）や特開２０００−２１４５９７号公報（特許文献３）などがある。特開平６−５３１０５号公報に記載の露光装置では、複数の半導体レーザ光源をアレイ状に配置し、それとアレイ状の安価な光学系を組み合わせており、特開２０００−２１４５９７号公報に記載の露光装置では、半導体レーザや光学系等を有するレーザモジュール（光源）を、複数個列をなして搭載したアレイユニットを有し、露光すべきパターンに基づいて、レーザモジュールの列方向の位置を調整して露光を行っている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２６８１９号公報  （公開日１９８７年２月４日）
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−５３１０５号公報  （公開日１９９４年２月２５日）
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−２１４５９７号公報  （公開日２０００年８月４日）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の露光装置は、露光時間が長いという問題点を有している。具体的には、特許文献１の露光装置には、超音波変調素子が設置されているが、原理的に超音波変調素子は高速変調が行えないため、走査速度を上げることが困難である。特許文献２の露光装置は、露光時間は短いが、光源がアレイ上に固定されており、所望のピッチで露光を行うためにはアレイごと交換するか、もしくは装置に必要な分だけアレイを大量に設けなければならないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献３の露光装置は、露光時間が長く、構成が非常に複雑であるという問題点を有している。具体的には、特許文献３の露光装置には、間隔の調整が可能な数千個ものレーザモジュールが備えられている。そして、目的の露光ピッチとするために、露光パターンに応じて、各レーザモジュールの間隔の調整が行われる。したがって、特許文献３の露光装置は、アレイユニットに設置されたレーザモジュールの全てについて、位置を個別に調整するための時間が必要となる。その上、レーザモジュールの位置を精度よく調整する構成も必要となる。このように、特許文献３の露光装置は、露光時間が長いばかりでなく、非常に煩雑な構成である。
【００１３】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大面積の基板であっても高スループットで露光でき、しかも簡単な構成で安価に製造できる露光装置および露光方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光装置は、上記の課題を解決するために、複数の光源からの光を基板に照射して基板を露光する露光装置において、光源が等間隔に固定して配列された光源アレイと、光源アレイからの出射光を基板に集光する光学系と、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整する露光ピッチ可変手段を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、光源アレイには光源が等間隔に固定して配列されているので、光源からの光は、光学系を介して、等間隔の集光点として基板上に集光される。この隣接する集光点を通り、走査方向に対して平行な２本の直線の距離が露光ピッチに相当する。露光ピッチは、露光パターンによって異なるため、露光パターンに応じて変更する必要がある。上記の構成によれば、露光ピッチ可変手段が、露光ピッチに応じて露光ピッチを調整する。したがって、光源からの光は、常に、基板上に、目的とする露光ピッチの集光点として露光される。このため、この集光点を基板上で走査することにより、目的とする露光ピッチを有した周期的な複数の線を、基板に露光することができる。
【００１６】
このように、上記の構成では、光源の間隔が等間隔に固定して配列されているので、露光パターンに応じて光源の間隔を調整する必要がなく、その間隔を調整する構成を備える必要もない。したがって、露光時間を短縮することができ、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。このため、大面積の基板を高スループットで露光できる。例えば、この露光装置を、液晶ディスプレイの製造に適用した場合であっても、１台の露光装置で、露光ピッチの異なる多品種の液晶ディスプレイの製造に対応することができる。
【００１７】
本発明の露光装置において、上記露光ピッチ可変手段が、上記光源アレイと基板とを相対的に移動させることにより露光ピッチを調整する構成とすることもできる。
【００１８】
上記の構成によれば、露光ピッチ可変手段が、光源アレイと基板とを相対的に移動させることにより、露光ピッチに応じた露光ピッチに調整される。これにより、光源の間隔を調整することなく、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。なお、露光ピッチ可変手段は、光源アレイと基板との一方またはその両方を移動させてもよい。
【００１９】
本発明の露光装置において、上記露光ピッチ可変手段が、上記基板と平行な面内で、上記光源アレイを回転させる光源アレイ回転手段を備えている構成とすることもできる。
【００２０】
上記の構成によれば、露光ピッチ可変手段によって、光源アレイが、基板と平行な面内で回転する。その結果、光源アレイにおける光源の配列方向と、基板の走査方向との成す角が変化する。
【００２１】
例えば、走査方向に対して垂直に光源が配列されている場合、露光ピッチは、光源の間隔と一致する。一方、光源アレイを基板と平行に回転させると、走査方向に対して光源の配列方向が傾斜する。その結果、基板には、走査方向に対して傾斜した集光点が集光される。したがって、走査方向に対して傾斜した集光点を基板上で走査した場合の露光ピッチは、光源の間隔以下となる。
【００２２】
より詳細には、走査方向に対して垂直に光源が配列されていると、走査する前の基板上の集光点も、走査方向に対して垂直に配列する。露光ピッチは、隣接する２つの集光点から、走査方向に対して平行な２本の平行線の距離に相当する。ここで、隣接する集光点を点Ａおよび点Ｂとすると、点Ａおよび点Ｂは走査方向に対して垂直である。このため、露光ピッチは、この２点を結ぶ直線ＡＢに相当する。すなわち、この場合、集光点の間隔（距離）と露光ピッチとが一致する。
【００２３】
一方、走査方向に対して傾斜して光源が配列されていると、走査前の基板上の集光点も、走査方向に対して傾斜する。この場合、前述した点Ａ、Ｂに加えて、点Ａを通り走査方向に対して平行な平行線ａと点Ｂを通り走査方向に対して垂直な垂線ｂとの交点を点Ｃとした場合、三角形ＡＢＣは、直角三角形となる。そして、三角形ＡＢＣにおいて、走査方向に対して垂直な辺が、露光ピッチに相当する。したがって、露光ピッチは、光源の間隔（斜辺）よりも短くなる。
【００２４】
このように、走査方向に対して光源アレイを傾斜させることにより、露光ピッチを光源の間隔以下とすることができる。その結果、光源の間隔を調整することなく基板を露光することができるので、露光時間を短縮することができ、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。
【００２５】
本発明の露光装置において、上記光源アレイ回転手段は、上記光源アレイを９０°以下の範囲で回転させる構成とすることもできる。
【００２６】
上記の構成によれば、光源アレイ回転手段は、光源アレイを回転させる範囲を９０°以下に制限する。すなわち、光源アレイの可動範囲を狭くしている。これより、回転精度の悪化を低減し、精度の向上を図ることができる。
【００２７】
本発明の露光装置において、上記光源アレイは、互いに直交する第１の走査方向と第２の走査方向とに走査する、光源の配列方向が互いに直交する第１の光源アレイと第２の光源アレイとを備えている構成とすることもできる。
【００２８】
第１の光源アレイのみで第１および第２の走査方向を走査する場合、一方の走査方向から他方の走査方向に走査方向を変更する時に、第１の光源アレイを走査方向に対して垂直になるように回転させる必要がある。
【００２９】
上記の構成によれば、光源アレイは、第１の光源アレイと第２の光源アレイとを備えている。例えば、第１の光源アレイを用いて第１の走査方向の走査を行い、第２の光源アレイを用いて第２の走査方向の走査を行うことができる。すなわち、各走査方向に専用の光源アレイを備えているので、走査方向を変更するために光源アレイを回転させる必要がない。これにより、一層露光時間の短縮が可能となる。なお、第１および第２の光源アレイは、光源の配列方向が互いに垂直であれば、例えば、十字型の光源アレイとして一体成形されていてもよいし、別々の構成であってもよい。
【００３０】
本発明の露光装置は、さらに、走査方向と光源の配列方向との成す角に応じて露光に用いる光源アレイを切り換える切換手段を備え、上記光源アレイは、基板上を、互いに直交する第１の走査方向または第２の走査方向に走査するための、光源の配列方向が直交する第１の光源アレイと第２の光源アレイとを備え、上記切換手段は、露光ピッチが光源の間隔の１／√２より大きい場合と小さい場合とで第１の光源アレイと第２の光源アレイとを切り換える構成とすることもできる。
【００３１】
上記の構成によれば、切換手段が、光源アレイを回転させる範囲を４５°以下に制限する。これより、一層、回転精度の悪化を低減し、精度の向上を図ることができる。
【００３２】
例えば、上記第１の走査方向に対して光源の配列方向が垂直な第１の光源アレイと、第２の走査方向に対して光源の配列方向が垂直な第２の光源アレイとの場合、上記切換手段は、第１の走査方向と光源アレイの光源の配列方向との成す角が４５°〜９０°の時に、第１の光源アレイを用いて第１の走査方向に走査し、第１の走査方向と光源アレイの光源の配列方向との成す角が０°〜４５°の時に、第２の光源アレイを用いて第１の走査方向に走査するように、光源アレイを切り換える。
【００３３】
また、切換手段は、第２の走査方向と光源アレイの光源の配列方向との成す角が４５°〜９０°の時に、第２の光源アレイを用いて第２の走査方向に走査する。また、第２の走査方向と光源アレイの光源の配列方向との成す角が０°〜４５°の時に、第１の光源アレイを用いて第２の走査方向に走査する。
【００３４】
このように、切換手段が、露光ピッチを調整するときに、走査方向と光源の配列方向との成す角に応じて露光に用いる光源アレイを切り換える。したがって、第１および第２の光源アレイは、光源アレイ回転手段によって、４５°以内の範囲で回転できるようにすればよい。その結果、さらに光源アレイの回転手段の回転範囲を制限することができるので、一層、回転精度の悪化を低減し、精度の向上を図ることができる。
【００３５】
本発明の露光装置において、上記光源アレイの光源に異常が発生した場合に、当該光源への電力供給を停止すると共に、異常が発生した光源によって露光されるべき位置を記録し、当該記録した位置を、露光データに基づく露光の終了後、正常な光源を用いて露光する第１の異常発生対処手段を備えている構成とすることもできる。
【００３６】
上記の構成によれば、第１の異常発生対処手段が、異常が発生した光源アレイの光源によって露光されるべき位置を記録すると共に、その位置を、露光データによる露光の終了後、正常な光源を用いて露光する。これにより、光源に異常が発生しても、未露光部分を残すことなく基板を確実に露光することが可能となり、歩留まりを向上することができる。なお、第１の異常発生対処手段は、外部に光源の異常を警告することもできる。
【００３７】
本発明の露光装置において、上記光源アレイの光源に異常が発生した場合に、当該光源への電力供給を停止すると共に、異常が発生した光源により露光されるべき位置を記録し、当該記録した位置を、異常が発生した次回の走査から、正常な光源を用いて露光する第２の異常発生対処手段を備えている構成とすることもできる。
【００３８】
上記の構成によれば、第２の異常発生対処手段が、異常が発生した光源アレイの光源によって露光されるべき位置を記録すると共に、その位置を、異常が発生した次回の走査から、正常な光源を用いて露光する。これにより、異常発生時であっても、未露光部分を残すことなく基板を確実に露光することが可能となり、歩留まりを向上することができる。また、異常が発生した次回の走査から、正常な光源を用いて露光するので、異常が発生した光源の使用を最小限に留めることができる。なお、第２の異常発生対処手段は、外部に光源の異常を警告することもできる。
【００３９】
本発明の露光装置において、上記露光ピッチ可変手段は、ズーム光学系である構成とすることもできる。
【００４０】
言い換えると、本発明の露光装置における光学系がズーム光学系である。これにより、等間隔に固定された光源からの光は、ズーム光学系によって倍率を変化させることによって、露光パターンに応じた露光ピッチとすることができる。その結果、光学系が露光ピッチ可変手段として機能するので、より簡素な構成の露光装置とすることができる。それゆえ、露光装置のコストダウンにつながる。
【００４１】
本発明の露光方法は、上記の課題を解決するために、複数の光源からの光を基板に集光して基板を露光する露光方法において、等間隔に固定して配列され光源の配列方向と基板の走査方向とのなす角度を変化させることにより、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整することを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、光源アレイには光源が等間隔に固定して配列されているので、光源からの光は、等間隔の集光点として基板上に集光される。この隣接する集光点を通り、走査方向に対して平行な２本の直線の距離が露光ピッチに相当する。露光ピッチは、露光パターンによって異なるため、露光パターンに応じて変更する必要がある。上記の構成によれば、光源の配列方向と基板の走査方向とのなす角度を変化させることにより、露光ピッチに応じた露光ピッチに調整する。したがって、光源からの光は、常に、基板上に、目的とする露光ピッチの集光点として露光される。このため、この集光点を基板上で走査することにより、目的とする露光ピッチを有した周期的な複数の線を、基板に露光することができる。
【００４３】
このように、上記の構成では、光源の間隔が等間隔に固定して配列されているので、露光パターンに応じて光源の間隔を調整する必要がない。したがって、露光時間を短縮して、露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。このため、大面積の基板を高スループットで露光できる。例えば、この露光方法を、液晶ディスプレイの製造に適用した場合であっても、露光ピッチの異なる多品種の液晶ディスプレイの製造に対応することができる。
【００４４】
本発明の露光方法は、上記光源から出射される光を上記基板に集光するときに、当該基板に集光される光の倍率を変化させる方法であってもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、光源からの出射光の倍率を変化して、基板に集光させることにより、等間隔に固定された光源からの光が、露光パターンに応じた露光ピッチで基板に露光することができる。その結果、等間隔に固定して配列され光源の配列方向と基板の走査方向とのなす角度の変化を少なくすることができる。このため、その角度を調節する精度を向上することができ、光源からの出射光の倍率を変化させるという、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
〔実施の形態１〕
本発明の実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
【００４８】
図１は、本実施形態の露光装置を示す図である。図１の露光装置は、レーザアレイ１、集光光学系３、およびＸＹＺステージ５を備えている。
【００４９】
レーザアレイ（光源アレイ）１は、光源である半導体レーザ２を複数備えており、露光対象となる基板４に、レーザ光を供給する。半導体レーザ（光源）２は、レーザアレイ１に等間隔に固定されている。
【００５０】
集光光学系（光学系）３は、レーザアレイ１から出射されたレーザ光（出射光）を、ガラス基板４に集光させる。集光光学系３の構成は、例えば、レーザアレイ１から出射されたレーザ光を、コリメートレンズにより平面波とした後、その平面波を集光レンズにより集光して、ガラス基板４に露光する構成とすることができる。
【００５１】
ＸＹＺステージ５は、露光するガラス基板４を載置し、ガラス基板４をＸＹＺの各方向に移動させる。
【００５２】
このような露光装置全体の配置は、ＸＹＺステージ５から上方に、ガラス基板４、集光光学系３、レーザアレイ１の順で対向配置されている。
【００５３】
この露光装置は、レーザアレイ１の半導体レーザ２からの出射光を、集光光学系３によって集光して、この集光光をＸＹＺステージ５に載置されたガラス基板４の露光面に垂直に露光する。
【００５４】
レーザアレイ１は、等間隔に固定された複数の半導体レーザ２を有しているので、ガラス基板４上には、等間隔の複数の集光点が存在することになる。ここで、隣接する半導体レーザ２の間隔（すなわち、図２（ａ）に示す隣接する半導体レーザ２の中心点の距離）をｄとすると、集光光学系３が等倍の光学系であり、後述のようなズーム機能を有していない場合、隣接する集光点の間隔（周期）もｄとなる。
【００５５】
したがって、例えば、図１のように、レーザアレイ１がＸ方向に対して垂直（Ｙ方向に対して平行）に配置されている場合、ＸＹＺステージ５によりガラス基板４を＋Ｘ方向（図１の矢印方向）に移動させると、集光点がガラス基板４上を−Ｘ方向（図１の矢印と反対方向）に走査される。これにより、ガラス基板４のＸ方向に、周期ｄの複数の線が露光される。このように、複数の半導体レーザ２を有していると、１度の走査によって複数の周期的な線を露光することができる。なお、露光データは、露光パターンが格納されたＣＡＤデータなどが使用される。
【００５６】
この露光する線の周期ｄは、露光データによって異なる。例えば、液晶ディスプレイ等の仕様によって異なる。このため、露光データに応じて、露光する線の周期を変更する必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、レーザアレイ１と、ガラス基板４との相対的な位置を変えることによって、露光する線の周期（露光ピッチ）を変更する。
【００５８】
具体的には、レーザアレイ１を、レーザアレイ回転部（露光ピッチ可変手段、光源アレイ回転手段）１３によって、ガラス基板４と平行な面内で回転させることにより、周期を変更する。例えば、レーザアレイ１の中心軸（図１中の１点鎖線）に対して、レーザアレイ１を回転させることにより、露光ピッチを変化させる。
【００５９】
より詳細には、例えば、図１に示すように走査方向Ｘに対して半導体レーザ２の配列方向が垂直に配置されているレーザアレイ１を、走査方向Ｘに対する半導体レーザ２の配列方向の角度がθとなるように回転させる。その結果、図２（ａ）に示すように、走査方向に対して垂直な集光点が、図２（ｂ）に示すように、走査方向に対して角度θ傾斜した集光点となる。この状態で、Ｘ方向にガラス基板４を走査すると、ガラス基板４に、周期ｐの複数の線を露光することができる。間隔ｄと、走査方向とレーザアレイ１とが成す角θとを用いると、周期ｐは下記式（１）で表すことができる。
【００６０】
ｐ＝ｄ×ｓｉｎθ                  （１）
式（１）に示すように、周期ｐは、角度θに依存し、周期ｄ以下とすることができる。このように、走査方向に対して、レーザアレイ１を回転させて、レーザアレイ１と基板との相対位置を変化させることにより、半導体レーザ２が等間隔に固定されていても、周期の異なる線を露光することができる。
【００６１】
式（１）において、角度θを０〜９０°とすることにより、周期ｐは、周期ｄ以下の任意の値にすることができる。したがって、レーザアレイ回転部１３は、０〜９０°の可動範囲でレーザアレイ１を回転できればよい。レーザアレイ回転部１３の可動範囲が広がるにつれて、回転精度は悪化する傾向がある。したがって、可動範囲を０〜９０°に制限することにより、回転精度の悪化を低減し、精度の向上を図ることができる。
【００６２】
以上は、１方向（Ｘ方向）の走査について述べてきたが、互いに直交する２方向（Ｘ方向（第１の走査方向）とＹ方向（第２の走査方向））に走査を行うことも可能である。例えば、図１の露光装置をＹ方向に走査する場合、走査方向Ｙに対して垂直となるようにレーザアレイ１を回転させる。そして、Ｘ方向に走査する場合と同様に、露光データに基づく周期ｐとなるように、レーザアレイ１を角度θ回転させた後、ＸＹＺステージ５によりガラス基板４をＹ方向に移動させると、Ｙ方向に周期ｐの複数の線を露光することができる。このように、レーザアレイ回転部１３の回転範囲を９０°とするのみで、Ｘ方向およびＹ方向の２方向に対応して、露光することが可能である。
【００６３】
また、Ｘ方向とＹ方向の２方向に走査する露光装置は、Ｘ方向に対して垂直に配置された第１のレーザアレイ（第１の光源アレイ）１０と、Ｙ方向に配置された第２のレーザアレイ（第２の光源アレイ）１１とを備える構成とすることもできる。なお、第１のレーザアレイ１０および第２のレーザアレイ１１の半導体レーザ２の配列方向は、互いに垂直である。
【００６４】
例えば、図３に示すように、上記露光装置は、第１のレーザアレイ１０と第２のレーザアレイ１１とのそれぞれに集光光学系３を備える構成であってもよい。
【００６５】
この露光装置では、第１のレーザアレイ１０がＸ方向の走査を行い、第２のレーザアレイ１１がＹ方向の走査を行うようにすることもできる。
【００６６】
これにより、レーザアレイ回転部１３により、第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１を回転させることによって、周期ｐの複数の線をガラス基板４に露光することができる。例えば、第１のレーザアレイ１０とＸ方向との成す角を９０°以下とすれば、ガラス基板４のＸ方向に露光することができる。同様に、第２のレーザアレイとＹ方向との成す角を９０°以下とすれば、ガラス基板４のＹ方向に露光できる。このように、図３の露光装置は、第１のレーザアレイ１０をＸ方向の走査に用い、第２のレーザアレイ１１をＹ方向に用いる。このため、図１の露光装置とは異なり、Ｘ方向の走査からＹ方向の走査に変更するときに、レーザアレイ１を９０°回転させることなく、Ｘ方向とＹ方向との２方向に走査することができる。これにより、レーザアレイ１を回転させるのに要する時間の短縮が可能である。
【００６７】
前述の図３の露光装置では、第１のレーザアレイ１０および第２のレーザアレイ１１の可動範囲は、９０°以下であった。このため、例えば、第１のレーザアレイ１０を、６０°回転させて、第１のレーザアレイ１０とＸ方向との成す角が３０°となる場合がある。しかし、第２のレーザアレイ１１を３０°回転させても、第２のレーザアレイ１１とＸ方向との成す角は、３０°となる。つまり、
この場合、第１のレーザアレイ１０を６０°回転させた位置と、第２のレーザアレイ１１を３０°回転させた位置とは同じ位置である。このため、第１のレーザアレイ１０を回転させるよりも第２のレーザアレイ１１を回転させる方が、可動範囲が狭くなるので、精度もよくなる。
【００６８】
したがって、露光ピッチが半導体レーザ２の間隔の１／√２より大きい場合と小さい場合とで第１の光源アレイ１０と第２の光源アレイ１１とを切り換えることが好ましい。これにより、第１の光源アレイ１０および第２の光源アレイ１１の可動範囲が狭くなるので、精度もよくなる。なお、この切り換えは、例えば、図示しない切換部（切換手段）によってレーザアレイ回転部１３を制御して行うことができる。
【００６９】
例えば、図３の露光装置は、第１のレーザアレイ１０とＸ方向との成す角が４５°以下の場合、第２のレーザアレイ１１を用いてＸ方向に走査し、第２のレーザアレイ１１とＹ方向との成す角が４５°以下の場合、第１のレーザアレイ１０を用いてＹ方向に走査することが好ましい。言い換えると、第１レーザアレイ１０または第２レーザアレイ１１の回転前の位置と、回転後の位置との成す角が４５°以下となる方のレーザアレイ（第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１）を用いて走査することが好ましい。
【００７０】
つまり、第１の光源アレイ１０は、走査方向Ｘに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が４５°〜９０°の場合に走査方向Ｘに走査し、走査方向Ｙに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が０°〜４５°の場合に走査方向Ｙに走査し、第２の光源アレイ１１は、走査方向Ｘに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が０°〜４５°の場合に走査方向Ｘに走査し、走査方向Ｙに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が４５°〜９０°の場合に走査方向Ｙに走査する。
【００７１】
これにより、第１のレーザアレイ１０および第２レーザアレイ１１の可動範囲を４５°以下とすることができる。したがって、さらに、第１および第２レーザアレイ１１・１２の可動範囲をさらに狭くすることができるので、一層精度の向上を図ることができ、露光装置の小型化を図ることができる。
【００７２】
また、図４に示すように、本実施形態の露光装置は、第１のレーザアレイ１０と第２のレーザアレイとを互いに垂直となるように一体成形した十字型レーザアレイ１２を備えた構成とすることもできる。なお、図４では、便宜上、十字型レーザアレイ１２に第１のレーザアレイ１０と第２のレーザアレイ１１を付している。また、第１のレーザアレイ１０および第２のレーザアレイ１１の半導体レーザ２の配列方向は、互いに垂直である。
【００７３】
この場合も、前述のように、切換部によって露光ピッチが半導体レーザ２の間隔の１／√２より大きい場合と小さい場合とで第１の光源アレイ１０と第２の光源アレイ１１とを切り換えることが好ましい。すなわち、第１のレーザアレイ１０とＸ方向との成す角が４５°以下の場合、第２のレーザアレイ１１を用いてＸ方向に走査し、第２のレーザアレイ１１とＹ方向との成す角が４５°以下の場合、第１のレーザアレイ１０を用いてＹ方向に走査することが好ましい。
【００７４】
これにより、第１のレーザアレイ１０および第２レーザアレイ１１の可動範囲を４５°以下とすることができる。したがって、さらに、第１および第２レーザアレイ１０・１１の可動範囲をさらに狭くすることができるので、一層精度の向上を図ることができる。さらに、図３の構成よりも集光光学系３を減らすことができるので、装置の構成を簡単にすることができ、装置のコストを削減できる。すなわち、回転範囲が４５°以下の高精度なレーザアレイ回転部１３を１つ設置するだけで、Ｘ方向とＹ方向の両方向に走査に対応することが可能となる。
【００７５】
このように、レーザアレイ回転部１３の可動範囲は、０°〜９０°が好ましく、０〜４５°がより好ましい。すなわち、第１の光源アレイ１０は、走査方向Ｘに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が４５°〜９０°の場合に走査方向Ｘに走査し、走査方向Ｙに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が０°〜４５°の場合に走査方向Ｙに走査し、第２の光源アレイ１１は、走査方向Ｘに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が０°〜４５°の場合に走査方向Ｘに走査し、走査方向Ｙに対する半導体レーザ２の配列方向の角度が４５°〜９０°の場合に走査方向Ｙに走査する構成とすることが好ましい。これにより、レーザアレイ回転部１３の可動範囲、すなわちレーザアレイ（光源アレイ）１・１０・１１・１２の回転範囲を制限することにより、露光の精度を向上できる。
【００７６】
なお、上記の説明では、レーザアレイ回転手段が、レーザアレイ１のみを回転させて、レーザアレイ１とガラス基板４との相対位置を変更していたが、ＸＹＺステージ５のみを、レーザアレイ１と平行な面内で回転させてもよいし、その両方を回転させて相対位置を変更することもできる。これによっても、上記と同様の効果が得られる。なお、ＸＹＺステージ５を回転させる場合、ＸＹＺステージは、基板回転手段となる。
【００７７】
〔実施の形態２〕
本発明の別の実施形態について、図５に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００７８】
図５の露光装置は、前述した実施の形態１で回転させていたレーザアレイ１を固定し、図１の集光光学系３をズーム機能付き集光光学系６としたものである。
【００７９】
ズーム機能付き集光光学系（光学系・露光ピッチ可変手段）６は、露光データに基づいて、ズーム機能により、レーザアレイ１からの出射光を拡大または縮小して、ガラス基板４に集光される集光光の間隔を変更する。例えば、ズーム機能付集光光学系６は、レーザアレイ１からの出射光を縮小することにより、各集光点の間隔を縮小した集光光とする。すなわち、ガラス基板４には、半導体レーザ２の間隔よりも狭い間隔の集光点が露光される。集光点の間隔を縮小した状態で、ＸＹＺステージＸＹＺステージ５によりガラス基板４をＸ方向に移動させると、ガラス基板４には、間隔（周期）が狭くなった線が露光される。このとき、半導体レーザ２間の間隔をｄ、集光光学系の倍率をｍとすると、露光される線の周期ｐは、下記（２）式で表される。
【００８０】
ｐ＝ｄ×ｍ              （２）
このように、集光光学系３をズーム機能付集光光学系６にするという簡単な構成で露光ピッチが可変となる。すなわち、半導体レーザ２が等間隔に固定されていても、容易に露光ピッチを変更することができ、露光装置のコストダウンが可能となる。
【００８１】
また、Ｘ方向とＹ方向に走査を行う場合は、Ｘ方向走査時とＹ方向走査時でレーザアレイ１を９０°回転させれば、１つのレーザアレイ１でも対応可能である。これにより、レーザアレイ１の数を増加させることなく、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査とが可能となる。
【００８２】
また、前述した図３および図４の露光装置のように、複数のレーザアレイ、すなわち、Ｘ方向に垂直な第１のレーザアレイ１０とＹ方向に垂直な第２のレーザアレイ１１を備える構成とすることもできる。この場合、集光光学系３をズーム機能付集光光学系６に交換した場合も、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査とが可能となる。
【００８３】
以上のように、露光ピッチを変更する方法として、実施の形態１ではレーザアレイ１を回転させる方法を、実施の形態２ではレーザアレイ１からの出射光の倍率を変更する方法について述べたが、その両方をともに使用する方法とすることもできる。
【００８４】
〔実施の形態３〕
本発明の別の実施形態について、図６に基づいて説明する。本実施形態では、レーザアレイ１に異常が発生した場合について説明する。
【００８５】
図６の露光装置は、図５の露光装置の構成に加えて、異常発生警告部７と、第１の異常発生対処部８とを備えている。すなわち、レーザアレイ１を１つ有する構成である。
【００８６】
異常発生警告部７は、レーザアレイ１における半導体レーザ２の出力が低下する等の異常を感知し、操作者に警告する。第１の異常発生時対処部（第１の異常発生対処手段）８は、異常が発生した半導体レーザ２への電力供給を停止し、異常が発生したレーザアレイ１の半導体レーザ２によって露光される予定であった位置を記録する。
【００８７】
レーザアレイ１には半導体レーザ２の出力を一定に制御するため、センサが設置されている。しかし、半導体レーザ２に異常が発生すると、出力が低下し、半導体レーザ２の出力を、一定出力に制御することが困難となる。この場合、異常が発生した半導体レーザ２をそのまま放置して露光すると、対応する箇所の露光が不十分になり、歩留まりの悪化につながる。
【００８８】
そこで、図６に示すように、異常発生警告部７により、半導体レーザ２の異常を操作者へ警告をするとともに、第１の異常発生時対処部８により、異常が発生した半導体レーザ２への電力供給を停止し、その半導体レーザ２によって露光される予定であった位置を記録する。第１の異常発生時対処部８に記録された位置は、露光データに基づいた露光を一旦最後まで終了した後に、他の正常な半導体レーザ２を用いて露光する。なお、Ｙ方向に走査する場合には、レーザアレイ１を９０°回転させてから露光すればよい。
【００８９】
これにより、異常発生時であっても未露光部分を残すことなく露光が可能となり、歩留まりの向上につながる。
【００９０】
〔実施の形態４〕
本実施形態の別の実施形態について、図７に基づいて説明する。本実施形態では、レーザアレイ１に異常が発生した場合について説明する。
【００９１】
図７の露光装置は、図３の露光装置の構成において、集光光学系３をズーム機能付集光光学系６と交換するとともに、異常発生手段７と、第２の異常発生時対処部９とを備えている。すなわち、レーザアレイ１を複数有する構成である。
【００９２】
異常発生警告部７は、第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１における半導体レーザ２の出力が低下する等の異常を感知し、操作者に警告する。第２の異常発生時対処部（第２の異常発生対処手段）９は、異常が発生した半導体レーザ２への電力供給を停止し、異常が発生した第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１における半導体レーザ２によって露光される予定であった位置を記録する。
【００９３】
図７の露光装置では、異常発生警告部７により、第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１における半導体レーザ２の異常を警告するとともに、第２の異常発生時対処部９により、異常が発生した半導体レーザ２への電力供給を停止し、その半導体レーザ２により露光する予定であった位置を記録する。そして、次の走査からは正常な第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１１を使用して、露光データに基づいた露光を終了する。第２の異常発生時対処部９に記録された位置は、露光データに基づいた露光の終了後に、第１のレーザアレイ１０または第２のレーザアレイ１２の正常な半導体レーザ２を用いて露光する。
【００９４】
これにより、異常発生時であっても未露光部分を残すことなく露光が可能となり、歩留まりの向上につながる。
【００９５】
図７の露光装置では、第１のレーザアレイ１０と第２のレーザアレイ１１の２つのレーザアレイについて説明したが、それ以上のレーザアレイを有する場合も同様である。この場合、図４に示すような、十字型のレーザアレイを複数有していれば、一方のレーザアレイに異常が発生した場合、次の走査からは別の十字型のレーザアレイを用いて走査することができる。十字型のレーザアレイは、Ｘ方向Ｙ方向に走査できるので、９０°回転させることなく走査でき、回転に要する時間を短縮することができる。
【００９６】
なお、以上の説明は光源として半導体レーザを用いてきたが、例えばＳＨＧ等を用いるなど、その他の光源でも小型あれば対応は可能である。
【００９７】
また、走査は、ガラス基板４を移動させることによって行われるが、ガラス基板４を固定し、レーザアレイ１・１０・１１と集光光学系３・６とを移動させてもよい。つまり、走査は、レーザアレイ１とガラス基板４との相対的な位置を変化させることによって行うことができる。
【００９８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９９】
なお、従来の露光装置は、光源アレイの光源の間隔を調整して、露光ピッチを制御していた。このため、光源の間隔を調整する必要があった。光源アレイは光源を複数備えているため、その全てについて光源を等間隔に制御することは困難である。たとえ、光源を等間隔に調整できたとしても、非常に時間が必要とされ、間隔を制御するための構成を設ける必要がある。
【０１００】
また、従来の露光装置には、光源の間隔を固定したものも存在するが、露光ピッチを制御することについて検討されていない。このため、露光ピッチごとに光源アレイを交換する必要があった。
【０１０１】
一方、光源の間隔を任意に変更できる露光装置は、すべての光源の間隔を調整する必要があった。このため、光源の間隔を調整するための制御装置を設ける必要があり、露光装置の構造が複雑となっていた。
【０１０２】
このように、従来の露光装置では、露光時間が長く、簡単な構成で露光ピッチを調整することができなかった。
【０１０３】
本発明の露光装置は、各実施形態で説明したように、本発明の露光装置は、半導体レーザ２の間隔が固定されているが、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチとすることができる。これにより、露光ピッチごとにレーザアレイ１を交換する必要もなく、半導体レーザ２の間隔を調整する必要もない。したがって、従来よりも短時間で露光パターンに応じた露光ピッチでガラス基板４を露光することができ、しかも簡単な構成とすることができる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の露光装置は、光源が等間隔に固定して配列された光源アレイと、光源アレイからの出射光を基板に集光する光学系と、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整する露光ピッチ可変手段を備えている構成である。
【０１０５】
また、本発明の露光方法は、等間隔に固定して配列され光源の配列方向と基板の走査方向とのなす角度を変化させることにより、露光パターンが格納された露光データに応じて露光ピッチを調整する方法である。
【０１０６】
このように、上記の構成では、光源の間隔が等間隔に固定して配列されているので、露光パターンに応じて光源の間隔を調整する必要がなく、その間隔を調整する構成を備える必要もない。したがって、露光時間を短縮することができ、簡単な構成で露光パターンに応じた露光ピッチで基板を露光することができる。このため、大面積の基板を高スループットで露光できる。例えば、この露光装置を、液晶ディスプレイの製造に適用した場合であっても、１台の露光装置で、露光ピッチの異なる多品種の液晶ディスプレイの製造に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における露光装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における露光ピッチの調整を説明するための図であり、図２（ａ）は、走査方向に対して垂直に配置されたレーザアレイからの集光点を示す図であり、図２（ｂ）は、走査方向に対して傾斜させたレーザアレイからの集光点を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態においてレーザアレイを２つ有した露光装置の構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態において十字型レーザアレイを有した露光装置の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる露光装置の構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる露光装置の構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる露光装置の構成図である。
【符号の説明】
１  レーザアレイ（光源アレイ）
２  半導体レーザ（光源）
３  集光光学系（光学系）
４  ガラス基板（基板）
５  ＸＹＺステージ
６  ズームレンズ付光学系（光学系、ズーム光学系、露光ピッチ可変手段）
７  異常発生警告手段
８  第１の対処手段
９  第２の対処手段
１０  第１の光源アレイ
１１  第２の光源アレイ
１２  十字型レーザアレイ（光源アレイ、第１の光源アレイ、第２のレーザアレイ）
１３  レーザアレイ回転部（露光ピッチ可変手段、光源アレイ回転手段）
Ｘ  走査方向（第１の走査方向）
Ｙ  走査方向（第２の走査方向）
【図１】
2004252375.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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