專利名稱：曝光裝置及圖形形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在被曝光體上直接曝光功能圖形的曝光裝置及圖形形成方法，詳細(xì)地說涉及用攝像手段拍攝并檢測設(shè)定在預(yù)先形成于上述被曝光體的作為基準(zhǔn)的功能圖形上的基準(zhǔn)位置，通過以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制光束的開始照射或停止照射，在提高功能圖形的迭合精度之同時還能抑制曝光裝置成本的增加的曝光裝置及圖形形成方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的曝光裝置，有使用在玻璃基板上預(yù)先形成與功能圖形相當(dāng)?shù)难谀D形的掩模，并將上述掩模圖形復(fù)制曝光在被曝光體上的，例如逐次移動式曝光裝置(Stepper)、反射鏡投影法(Mirror Projection)、或鄰近效應(yīng)(Proximity)等各種裝置。但在這些現(xiàn)有的曝光裝置中，在將多層的功能圖形層迭形成的情況下，各層間的功能圖形的迭合精度將成為一個問題。特別是在用于形成大型液晶顯示用的TFT或濾色片的大型掩模的情況下，要求掩模圖形的排列有相當(dāng)高的絕對尺寸精度，使得掩模的成本增加。另外，為了得到上述迭合精度，底層的功能圖形和掩模圖形之間要對準(zhǔn)，特別在大型掩模上，這種對準(zhǔn)是相當(dāng)困難的。
另一方面，也有不用掩模，使用電子束或激光光束直接在被曝光體上描畫出CAD數(shù)據(jù)的圖形的曝光裝置。這種曝光裝置包括激光光源、使該激光光源發(fā)射的激光光束來回掃描的曝光光學(xué)系統(tǒng)、及在承載該被曝光體的狀態(tài)下進(jìn)行輸送的輸送手段，根據(jù)CAD數(shù)據(jù)邊控制激光光源的發(fā)射狀態(tài)邊使激光光束來回掃描，同時沿和激光光束掃描方向正交的方向輸送被曝光體，從而就在被曝光體上二維地形成相當(dāng)于功能圖形的CAD數(shù)據(jù)的圖形(例如參照日本特開2001-144415號公報)。
但是，在這樣的直接描畫型的現(xiàn)有曝光裝置中，要求CAD數(shù)據(jù)的圖形排列有較高的絕對尺寸精度，這一點(diǎn)與使用掩模的曝光裝置一樣，另外，在利用多臺曝光裝置形成功能圖形的制造工序上，存在曝光裝置間有精度偏差時功能圖形的迭合精度變差的問題。因此，為了對應(yīng)處置這樣的問題就需要高精度的曝光裝置，曝光裝置的成本也就提高。
再有，必須將底層的功能圖形和CAD數(shù)據(jù)的圖形之間事先對準(zhǔn)，這一點(diǎn)和使用掩模的其它曝光裝置一樣，存在和前面所述同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的在于提供一種提高功能圖形的迭合精度之同時還能抑制曝光裝置成本增加的曝光裝置及圖形形成方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的曝光裝置是一種利用曝光光學(xué)系統(tǒng)使光束對被曝光體相對掃描，將功能圖形直接曝光到被曝光體上，該裝置包括在所述被曝光體的輸送方向上將所述光束的掃描位置的面前一側(cè)作為攝像位置，拍攝預(yù)先在所述被曝光體上形成的成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形的攝像手段；對作為所述基準(zhǔn)的功能圖形進(jìn)行照明使所述攝像手段能攝像的照明手段；以及檢測出用所述攝像手段攝得的預(yù)先設(shè)定在作為所述基準(zhǔn)的功能圖形上的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述光束的開始照射或停止照射的光學(xué)系統(tǒng)控制手段。
利用這樣的構(gòu)成，用照明手段照亮預(yù)先形成于被曝光體的成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形，在所述被曝光體的輸送方向上將光束的掃描位置的面前一側(cè)作為攝像位置利用攝像手段拍攝成為上述基準(zhǔn)的功能圖形，利用光學(xué)系統(tǒng)控制手段檢測用所述攝像手段拍攝的預(yù)先設(shè)定在成為所述基準(zhǔn)的功能圖形上的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制來回掃描的光束的開始照射或停止照射。以此提高規(guī)定的功能圖形相對于被曝光體上預(yù)先形成的成為基準(zhǔn)的功能圖形的迭合精度。因此，在層迭形成多層功能圖形時，也能提高了各層功能圖形的迭合精度。所以在使用多臺曝光裝置形成層迭圖形時，也能消除由于曝光裝置間的精度誤差造成的功能圖形迭合精度惡化的問題，抑制曝光裝置成本的增加。
另外，利用所述光學(xué)系統(tǒng)控制手段對所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行的檢測，是對用所述攝像手段取得的成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，與相當(dāng)于預(yù)設(shè)的所述基準(zhǔn)位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢測出兩個數(shù)據(jù)一致的部分。通過這樣，用光學(xué)系統(tǒng)控制手段對攝像手段攝得的成為基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，和相當(dāng)于預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將兩個數(shù)據(jù)一致的部分作為基準(zhǔn)位置進(jìn)行檢測。所以能以實時方式高速處理基準(zhǔn)位置的檢測。
再有，所述攝像手段是一種受光組件排成一列的手段。借助于此，用受光組件排成一列的攝像手段攝得成為基準(zhǔn)的功能圖形的一維圖像數(shù)據(jù)。所以能夠在抑制攝像手段成本增加之同時，提高數(shù)據(jù)處理速度。
另外，所述照明手段設(shè)置在所述被曝光體的背面一側(cè)。通過這樣，照明手段從被曝光體的背面一側(cè)進(jìn)行照明。因此，能夠提高攝像手段攝得的圖像的反差，并提高圖像數(shù)據(jù)的取得精度。因而，能實現(xiàn)高精度的曝光。再有，所述曝光光學(xué)系統(tǒng)為在所述光束的光軸上設(shè)置光開關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)，該光開關(guān)具有偏光軸互相正交、分開配置的兩個偏振組件、以及設(shè)置在這兩個偏振組件之間，通過施加電壓使偏振光的極化面變化的電光調(diào)制器。通過這樣，控制設(shè)置在將偏光軸互相正交配置的兩個偏振組件之間的電光調(diào)制器的外加電壓，使光束開始照射或停止照射。因此，能高速進(jìn)行光束的照射及停止的切換動作。所以能提高曝光圖形的形成精度。
而且，所述被曝光體能相對移動方向傾斜配置使得對所述被曝光體相對掃描的所述光束的掃描軌跡與成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。通過這樣，相對移動方向?qū)⒈黄毓怏w傾斜配置，使得光束的掃描軌跡和成為基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。因此，能夠消除在作為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向上曝光開始位置和曝光結(jié)束位置間的偏移，準(zhǔn)確地形成曝光圖形。
另外，本發(fā)明的圖形形成方法是一種利用曝光光學(xué)系統(tǒng)使光束對被曝光體相對掃描，將功能圖形直接曝光到被曝光體上，用照明手段照亮預(yù)先形成在所述被曝光體上的成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形，在所述被曝光體的輸送方向上，在所述光束的掃描位置的面前一側(cè)，利用攝像手段拍攝成為所述基準(zhǔn)的功能圖形，利用光學(xué)系統(tǒng)控制手段檢測預(yù)設(shè)在用所述攝像手段拍攝的成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的圖像上的基準(zhǔn)位置，以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述光束的開始照射或停止照射，在規(guī)定位置上將規(guī)定的功能圖形曝光。
利用這種方法，在被曝光體的輸送方向上在光束的掃描位置的面前一側(cè)的位置上用攝像手段拍攝成為基準(zhǔn)的功能圖形，利用光學(xué)系統(tǒng)控制手段檢測預(yù)設(shè)在用攝像手拍攝的所述功能圖形的圖像上的基準(zhǔn)位置，以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述光束的開始照射或停止照射，在與所述功能圖形對應(yīng)的位置上使其它功能圖形曝光。通過這樣，能提高規(guī)定的功能圖形相對于被曝光體上預(yù)先形成的成為基準(zhǔn)的功能圖形的迭合精度。因此，在層迭形成多層的功能圖形的情況下，各層功能圖形的迭合精度也得到提高。所以，使用多臺曝光裝置形成層迭圖形時，也能消除由于曝光裝置間的精度差異造成的功能圖形的迭合精度惡化的問題，抑制曝光裝置成本的增加。
另外，利用所述光學(xué)系統(tǒng)控制手段對所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行的檢測，是對用所述攝像手段取得的成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，與相當(dāng)于預(yù)設(shè)的所述基準(zhǔn)位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢測出兩個數(shù)據(jù)一致的部分。通過這樣，用光學(xué)系統(tǒng)控制手段對攝像手段攝得的成為基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，與相當(dāng)于預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將兩個數(shù)據(jù)一致的部分作為基準(zhǔn)位置檢測出。所以能以實時方式高速處理基準(zhǔn)位置的檢測。
再有，所述攝像手段是一種受光組件排成一列的手段。以此用受光組件排成一列的攝像手段攝得成為基準(zhǔn)的功能圖形的一維圖像數(shù)據(jù)。所以能夠在抑制止攝像手段成本增加之同時，提高數(shù)據(jù)處理速度。
另外，所述照明手段設(shè)置在所述被曝光體的背面一側(cè)。通過這樣，照明手段從被曝光體的背面一側(cè)進(jìn)行照明。因此，提高了攝像手段攝得的圖像的反差，并提高圖像數(shù)據(jù)的取得精度。因而，能實現(xiàn)高精度的曝光。
再有，所述曝光光學(xué)系統(tǒng)為在所述光束的光軸上設(shè)置光開關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)，該光開關(guān)具有偏振軸相互正交并保持間隔配置的兩個偏振組件、以及設(shè)置在該兩個偏振組件之間，通過施加電壓使偏振光的極化面改變的電光調(diào)制器。通過這樣，控制設(shè)置在偏振軸相互正交配置的兩個偏振組件之間的電光調(diào)制器的外加電壓，使光束開始照射或停止照射。因此，能高速進(jìn)行光束的照射及停止的切換動作。所以能提高曝光圖形的形成精度。
而且，所述被曝光體能相對移動方向傾斜配置，使得對所述被曝光體相對掃描的所述光束的掃描軌跡和成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。通過這樣，相對移動方向?qū)⒈黄毓怏w傾斜配置，使得光束的掃描軌跡和成為基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。因此，能夠消除在成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向上曝光開始位置和曝光結(jié)束位置間的偏差，準(zhǔn)確地形成曝光圖形。


圖1為表示本發(fā)明的曝光裝置第1實施方式的示意圖。
圖2為說明光開關(guān)的構(gòu)成及動作用的立體圖。
圖3為表示激光光束的掃描位置和攝像手段的攝像位置間關(guān)系用的說明圖。
圖4為表示圖像處理部內(nèi)部構(gòu)成中處理系統(tǒng)前半部的方框圖。
圖5為表示圖像處理部內(nèi)部構(gòu)成中處理系統(tǒng)后半部的方框圖。
圖6為表示沿與激光光束的掃描方向正交的方向移動的黑底(black matrix)和激光光束的掃描軌跡間的關(guān)系用的說明圖。
圖7為說明本發(fā)明的圖形形成方法的步驟用的流程圖。
圖8為表示對環(huán)形緩沖存儲器的輸出作2值化處理的狀態(tài)用的說明圖。
圖9為表示在黑底的像素上預(yù)設(shè)的曝光開始位置的圖像及其檢查表的說明圖。
圖10為表示在黑底的像素上預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)位置和攝像手段的組件間關(guān)系用說明圖。
圖11為表示在黑底的像素上預(yù)設(shè)的曝光結(jié)束位置的圖像及其檢查表的說明圖。
圖12為表示檢測對玻璃基板的輸送方向的上述像素的曝光位置的狀態(tài)的說明圖。
圖13為表示校正激光光束的掃描位置的狀態(tài)的說明圖。
圖14為表示跳過黑底的像素列進(jìn)行曝光的狀態(tài)的說明圖。
圖15為表示本發(fā)明的曝光裝置第2實施方式的主要部分的示意圖。
圖16為表示以預(yù)設(shè)在黑底的像素上的基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)形成形狀復(fù)雜的曝光圖形的狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
圖1為表示本發(fā)明的曝光裝置第1實施方式的示意圖。該曝光裝置1是在被曝光體上直接將功能圖形曝光的裝置，包括激光光源2、曝光光學(xué)系統(tǒng)3、輸送手段4、攝像手段5、作為照明手段的背光照射手段6、以及光學(xué)系統(tǒng)控制手段7。還有，上述所謂功能圖形是制品具有的、進(jìn)行本來的目的的動作所需的構(gòu)成部分的圖形，例如，在濾色片上，黑底的像素圖形或紅、蘭、綠各色濾色片的圖形，在半導(dǎo)體零件上為布線圖形或各種電極圖形等。以下的說明中，被曝光體以濾色片用的玻璃基板為例進(jìn)行說明。
上述激光光源2是發(fā)射光束的光源，是生成例如355nm的、紫外線輸出大于或等于4W的高輸出的全固體鎖模激光光源。
在上述激光光源2的光束射出方向前方設(shè)置曝光光學(xué)系統(tǒng)3。該曝光光學(xué)系統(tǒng)3是將作為光束的激光光束在玻璃基板8上來回掃描的光學(xué)系統(tǒng)，從激光光束射出方向的跟前起，具有光開關(guān)9、光偏轉(zhuǎn)手段10、第1反射鏡11、多面反射鏡12、fθ透鏡13、以及第2透鏡14。
上述光開關(guān)9用于切換激光光束的照射及停止照射狀態(tài)，例如，具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)，即將第1及第2偏振組件15A、15B分開配置，使得該各偏振組件15A、15B的偏振光軸p互相正交(圖2中，偏振組件15A的偏振光軸p設(shè)定在垂直方向，而偏振組件15B的偏振光軸p設(shè)定在水平方向)，在該第1及第2偏振組件15A及15B之間設(shè)置電光調(diào)制器16。上述電光調(diào)制器16一旦加上電壓就動作，使偏振光(線偏振光)的極化面以數(shù)nsec的高速旋轉(zhuǎn)。例如外加電壓為零時，圖2(a)中，由第1偏振組件15A有選擇地透過的例如具有垂直方向的極化面的線偏振光保持原樣地透過上述電光調(diào)制器16，到達(dá)第2偏振組件15B。該第2偏振組件15B配置成能夠有選擇地透過具有水平方向的極化面的線偏振光，所以有垂直方向的極化面的上述線偏振光不能透過，這時激光光束變成停止照射的狀態(tài)。
另一方面，如圖2(b)所示，將電壓加在電光調(diào)制器16上，并在射入該電光調(diào)制器16的線偏振光的極化面旋轉(zhuǎn)了90度時，具有上述垂直方向的極化面的線偏振光在自電光調(diào)制器16射出時，變成具有水平方向的極化面的線偏振光，該直線偏振光透過第2偏振組件15B。通過這樣，激光光束變成照射狀態(tài)。
上述光偏轉(zhuǎn)手段10是使激光光束的掃描位置向與其掃描方向正交的方向(在玻璃基板8的移動方向上與圖1示出的箭頭A方向一致)偏移，調(diào)整成掃描正確的位置的手段，是例如音響光學(xué)組件(AO組件)。
另外，第1反射鏡11是用于使通過光偏轉(zhuǎn)手段10的激光光束的行進(jìn)方向彎向后述的多面反射鏡12的設(shè)置方向的反射鏡，是平面反射鏡。再有，多面反射鏡12是使激光光束來回掃描的反射鏡，例如在正八角形的柱狀旋轉(zhuǎn)體的側(cè)面上形成八面反射鏡。這時，由上述反射鏡中的一個面反射的激光光束隨著多面反射鏡12的旋轉(zhuǎn)沿一維空間的去的方向掃描，在激光光束的照射位置移向下一面反射鏡鏡面的瞬間回到來的方向，再次隨著多面反射鏡12的旋轉(zhuǎn)開始向一維空間的去的方向的掃描。
另外，fθ透鏡13為使激光光束的掃描速度在玻璃基板8上變成等速的透鏡，配置成焦點(diǎn)位置和上述多面反射鏡12的鏡面位置近似一致。而且，第2反射鏡14是反射透過fθ透鏡13的激光光束，使其對玻璃基板8的面沿近似垂直方向射入用的反射鏡，是平面反射鏡。另外，在上述fθ透鏡13的射出側(cè)的面附近來回掃描的激光光束的掃描開始側(cè)的部分上，與掃描方向正交地設(shè)置線狀傳感器17，檢測激光光束的規(guī)定掃描位置和實際掃描位置間的偏差量，同時檢測激光光束的掃描開始時刻。還有，線狀傳感器17可以不是在fθ透鏡13一側(cè)，只要是能檢測激光光束的掃描開始點(diǎn)無論設(shè)在何處均可，例如，可以設(shè)在玻璃基板輸送用的工作臺18一側(cè)。
上述第2反射鏡14的下方設(shè)置輸送手段4。該輸送手段4是將玻璃基板8放在工作臺18上，沿與上述激光光束的掃描方向正交的方向以規(guī)定的速度輸送的手段，具有使上述工作臺18移動的例如輸送輥19和對該輸送輥19進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的例如電動機(jī)等輸送驅(qū)動部20。
在上述輸送手段4的上方用箭頭A表示的輸送方向的上述激光光束的掃描位置面前一側(cè)，設(shè)置攝像手段5。該攝像手段5是拍攝預(yù)先形成于玻璃基板8上的作為成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形的黑底的像素的手段，是感光組件排成一列的例如線狀CCD傳感器。這里如圖3所示，設(shè)定上述攝像手段5的攝像位置E與上述激光光束的掃描位置F間的距離D為黑底21的像素22的輸送方向排列間距P的整數(shù)倍(n倍)。以此在輸送玻璃基板8后上述像素22的中心與激光光束的掃描位置一致時使掃描時刻一致地開始激光光束的掃描。另外，上述距離D越小越好。通過這樣，能減少玻璃基板8的移動誤差，對上述像素22能夠?qū)⒓す夤馐膾呙栉恢酶鼫?zhǔn)確定位。還有，圖1中，示出設(shè)置三臺攝像手段5的例子，但在激光光束的掃描范圍比一臺攝像手段5的圖像處理區(qū)域窄時，攝像手段5可以為一臺，在上述掃描范圍比一臺攝像手段5的圖像處理區(qū)域?qū)挄r，可與其相應(yīng)設(shè)置多臺攝像手段5。
在所述輸送手段4的下側(cè)設(shè)置背光照射手段6。該背光照射手段6是照亮上述像素22使攝像手段5能進(jìn)行攝像的手段，例如是面光源。
設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)控制手段7連接于上述激光光源2、光開關(guān)9、光偏轉(zhuǎn)手段10、多面反射鏡12、線狀傳感器17、輸送手段4及攝像手段5。該光學(xué)系統(tǒng)控制手段7檢測用攝像手段5拍攝的預(yù)設(shè)在上述像素22的圖形圖像上的基準(zhǔn)位置，以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制激光光源2的激光光束的開始照射或停止照射，同時根據(jù)線狀傳感器17的輸出控制加在光偏轉(zhuǎn)手段10上的電壓，使激光光束的射出方向偏轉(zhuǎn)，控制多面反射鏡12的轉(zhuǎn)速使激光光束的掃描速度保持于規(guī)定速度，并控制輸送手段4輸送玻璃基板8的速度。而且具備使激光光源2點(diǎn)亮的光源驅(qū)動部23；控制激光光束的開始照射或停止照射的光開關(guān)控制器24；控制光偏轉(zhuǎn)手段10的激光光束的偏轉(zhuǎn)量的光偏轉(zhuǎn)手段驅(qū)動部25A；控制多面反射鏡12驅(qū)動的多面反射鏡驅(qū)動部25B、控制輸送手段4輸送速度的輸送控制部26；對背光照射手段6進(jìn)行點(diǎn)亮及熄滅的控制的背光控制部27；對攝像手段5拍攝的圖像作A/D變換的A/D變換部28；根據(jù)A/D變換的圖像數(shù)據(jù)判定激光光束的開始照射位置及停止照射位置的圖像處理部29；存儲圖像處理部29處理所得的激光光束的開始照射位置(以后記述為“曝光開始位置”)及停止照射位置(以后記述為“曝光結(jié)束位置”)的數(shù)據(jù)，同時還存儲后述的曝光開始位置及曝光結(jié)束位置的檢查表等的存儲部30；根據(jù)從該存儲部30讀出的曝光開始位置及曝光結(jié)束位置的數(shù)據(jù)生成使光開關(guān)9開/關(guān)的調(diào)制數(shù)據(jù)用的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31；以及為了使裝置整體作規(guī)定目的的動作而進(jìn)行適當(dāng)控制的控制部32。
圖4及圖5為表示圖像處理部29的一構(gòu)成例的方框圖。如圖4所示，圖像處理部29包括例如三個并聯(lián)連接的環(huán)形緩沖存儲器33A、33B、33C；與該環(huán)形緩沖存儲器33A、33B、33C的每一個分別并聯(lián)連接例如三個線狀緩沖存儲器34A、34B、34C；連接于該線狀緩沖存儲器34A、34B、34C并和已定的閾值比較將灰色電平的數(shù)據(jù)作2值化處理后輸出的比較電路35；對上述九個線狀緩沖存儲器34A、34B、34C的輸出數(shù)據(jù)和從圖1示出的存儲部30得到的與決定曝光開始位置的第1基準(zhǔn)位置相當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)的檢查表(曝光開始位置用LUT)進(jìn)行比較，在兩個數(shù)據(jù)一致時輸出曝光開始位置判定結(jié)果的曝光開始位置判定電路36；對上述九個線狀緩沖存儲器34A、34B、34C的輸出數(shù)據(jù)和從圖1示出的存儲部30得到的與決定曝光結(jié)束位置的第2基準(zhǔn)位置相當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)的檢查表(曝光結(jié)束位置用LUT)進(jìn)行比較，在兩個數(shù)據(jù)一致時輸出曝光結(jié)束位置判定結(jié)果的曝光結(jié)束位置判定電路37。
另外，如圖5所示，圖像處理部29具備輸入上述曝光開始位置判定結(jié)果，對與第1基準(zhǔn)位置相當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)的一致次數(shù)進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路38A；對該計數(shù)電路38A的輸出和從圖1示出的存儲部30得到的曝光開始像素編號進(jìn)行比較，在兩個數(shù)值一致時向圖1示出的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31輸出曝光開始信號的比較電路39A；輸入上述曝光結(jié)束位置判定結(jié)果，對與第2基準(zhǔn)位置相當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)的一致次數(shù)進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路38B；對該計數(shù)電路38B的輸出和從圖1示出的存儲部30得到的曝光結(jié)束像素編號進(jìn)行比較，在兩個數(shù)值一致時向圖1示出的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31輸出曝光結(jié)束信號的比較電路39B；根據(jù)上述計數(shù)電路38A的輸出對起始像素的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)的起始像素計數(shù)電路40；將該起始像素計數(shù)電路40的輸出和從圖1示出的存儲部30得到的曝光像素列編號進(jìn)行比較，在兩者數(shù)值一致時向圖1示出的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31輸出曝光像素列指定信號的比較電路41。還有，當(dāng)攝像手段5的讀取動作一開始，上述計數(shù)電路38A、38B就利用該讀取開始信號復(fù)位。另外，當(dāng)預(yù)先指定的規(guī)定的曝光圖形的形成一結(jié)束，起始像素計數(shù)電絡(luò)40就利用曝光圖形結(jié)束信號復(fù)位。
以下說明如上所述構(gòu)成的第1實施方式的動作及圖形形成方法。首先，接通曝光裝置1的電源，就驅(qū)動光學(xué)系統(tǒng)控制手段7。通過這樣，激光光源2起動，發(fā)射激光光束。同時多面反射鏡12開始旋轉(zhuǎn)，激光光束就能進(jìn)行掃描。但這時由于光開關(guān)9還斷開著所以激光光束不能照射。
然后，玻璃基板8放在輸送手段4的工作臺18上。還有，輸送手段4因以一定速度輸送玻璃基板8，故如圖6所示，激光光束的掃描軌跡(箭頭B)變成對于工作臺18的移動方向(箭頭A)相對傾斜。因此，在玻璃基板8沿上述移動方向(箭頭A)平行設(shè)置的情況下，如圖6(a)所示，發(fā)生曝光位置在黑底21的掃描開始像素22a和掃描結(jié)束像素22b發(fā)生偏移的情況。在這種情況下，如圖6(b)所示，可以將玻璃基板8相對于輸送方向(箭頭A方向)傾斜設(shè)置，使上述像素22的排列方向與激光光束的掃描軌跡(箭頭B)一致。但是，實際上由于激光光束的掃描速度遠(yuǎn)比玻璃基板8的輸送速度快，所以上述偏移量很小。因而，相對移動方向平行地設(shè)置玻璃基板8，根據(jù)攝像手段5攝得的數(shù)據(jù)計算上述偏離量，可以控制曝光光學(xué)系統(tǒng)3的光偏轉(zhuǎn)手段10校正偏移量。還有，在以下的說明中，假設(shè)上述偏移量可以勿略不計進(jìn)行說明。
然后，驅(qū)動輸送驅(qū)動部20沿圖1的箭頭A方向移動工作臺18。這時，利用光學(xué)系統(tǒng)控制手段7的輸送控制器26控制輸送驅(qū)動部20為一定速度。
然后，當(dāng)形成于玻璃基板8的黑底21到達(dá)攝像手段5的攝像位置時，攝像手段5就開始攝像，根據(jù)攝得的黑底21的圖像數(shù)據(jù)檢測曝光開始位置及曝光結(jié)束位置。以下參照圖7示出的流程圖說明圖形形成方法。
首先在步驟S1，用攝像手段5攝得黑底21的像素22的圖像。這一攝得的圖像數(shù)據(jù)取入圖4示出的圖像處理部29的三個環(huán)形緩沖存儲器33A、33B、33C進(jìn)行處理。然后，從各環(huán)形緩沖存儲器33A、33B、33C輸出三個最新的數(shù)據(jù)。這時，例如從環(huán)形緩沖存儲器33A輸出兩個數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)，從環(huán)形緩沖存儲器33B輸出一個數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)，從環(huán)形緩沖存儲器33C輸出最新的數(shù)據(jù)。再有，上述各數(shù)據(jù)分別利用三個線狀緩沖存儲器34A、34B、34C將例如3×3個CCD像素的圖像配置在同一時鐘(時間軸)上。其結(jié)果是，能得到例如圖8(a)所示的圖像。如對該圖像作數(shù)值化處理，就如圖8(b)所示，變成與3×3個數(shù)值相對應(yīng)。這些數(shù)值化處理后的圖像在同一時鐘上并列，所以在比較電路35與閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行2值化處理。例如，若設(shè)閾值為“45”，則圖8(a)的圖像就進(jìn)行如圖8(C)所示的2值化處理。
然后，在步驟S2，檢測曝光開始及曝光結(jié)束的基準(zhǔn)位置。具體地說，在曝光開始位置判定電路36中，將上述2值化數(shù)據(jù)與從圖1示出的存儲部30取得的曝光開始位置用LUT的數(shù)據(jù)比較，進(jìn)行基準(zhǔn)位置檢測。
例如，在指定曝光開始位置的第1基準(zhǔn)位置如圖9(a)所示設(shè)定在黑底21的像素22的左上角的情況下，上述曝光開始用LUT變成圖9(b)所示，這時的曝光開始用LUT的數(shù)據(jù)為“000011011”。因而，上述2值化數(shù)據(jù)與上述曝光開始用LUT的數(shù)據(jù)“000011011”比較，在兩個數(shù)據(jù)一致時，判定用攝像手段5攝得的圖像數(shù)據(jù)是第1基準(zhǔn)位置，從曝光開始位置判定電路36輸出曝光開始位置判定結(jié)果。還有，如圖10所示，在6個像素22并排時，各像素22左上角就相當(dāng)?shù)?基準(zhǔn)位置。
根據(jù)上述判定結(jié)果，在圖5示出的計數(shù)電路38A中，對上述一致次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。而且，這一計數(shù)的數(shù)在比較電路39A中與從圖1示出的存儲部30取得的曝光開始像數(shù)編號進(jìn)行比較，在兩個數(shù)值一致時，向圖1示出的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31輸出曝光開始信號。這時，如圖10所示，例如，在激光光束的掃描方向如將第1的像素221及第4的像素224的左上角定為第1基準(zhǔn)位置的話，就將與該第1基準(zhǔn)位置對應(yīng)的攝像手段5的線狀CCD的組件地址號，例如“1000”、“4000”存入光開關(guān)控制器24。
另一方面，上述2值化數(shù)據(jù)在曝光結(jié)束位置判定電路37中，與從圖1示出的存儲部30取得的曝光結(jié)束位置用LUT的數(shù)據(jù)比較。例如，在指定曝光結(jié)束位置的第2基準(zhǔn)位置如圖11(a)所示設(shè)定于黑底21的像素22的右上角的情況下，上述曝光結(jié)束位置用LUT變成圖11(b)所示，此時的曝光結(jié)束位置用LUT數(shù)據(jù)為“110110000”。所以，上述2值化數(shù)據(jù)與曝光結(jié)束位置用LUT的數(shù)據(jù)“110110000”比較，兩個數(shù)據(jù)一致時，判定攝像手段5取得的圖像數(shù)據(jù)是曝光結(jié)束的基準(zhǔn)位置。從曝光結(jié)束位置判定電路37輸出結(jié)束位置判定結(jié)果。還有，和前面所述一樣，如圖10所示，例如在六個像素226并排時，各像素22的右上角就相當(dāng)?shù)?基準(zhǔn)位置。
根據(jù)上述判定結(jié)果，圖5示出的計數(shù)電路38B中，對上述一致次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。然后，在比較電路39B，該計數(shù)數(shù)與從圖1示出的存儲部30取得的曝光結(jié)束像素編號進(jìn)行比較，在兩個數(shù)值一致時，向圖1示出的調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31輸出曝光結(jié)束信號。這時，如圖10所示，例如在激光光束的掃描方向上如將第1的像素221及第4的像素224的右上角定為第2基準(zhǔn)位置的話，那末就將與第弟2基準(zhǔn)位置對應(yīng)的攝像手段5的線狀CCD的組件地址號，例如“1900”、“4900”存入光開關(guān)控制器24。然后，如上所述，一旦檢測出曝光開始位置及曝光結(jié)束位置的基準(zhǔn)位置，進(jìn)入步驟S3。
在步驟S3，檢測玻璃基板8在移動方向上的曝光位置。在這里，如圖3所示，激光光束的掃描位置F與攝像手段5的攝像位置E之間的距離D設(shè)定為沿上述像素22的移動方向的排列間距P的整數(shù)倍(n倍)，所以通過對激光光束的掃描周期進(jìn)行計數(shù)，能算出上述曝光位置。例如如圖12所示，激光光束的掃描位置與攝像手段5的攝像位置間的距離D設(shè)定為像素22的排列間距P的例如3倍時，在步驟S2，在檢測出第1及第2基準(zhǔn)位置后(參照圖12(a))，玻璃基板8移動到像素22的端部，像素列中心線到達(dá)攝像手段5的攝像位置時(參照圖12(b))，與激光光束的掃描開始時刻一致。在這里，在激光光束以周期T掃描的情況下，將玻璃基板8的輸送速度與激光光束的周期T同步地加以控制，并使只移動像素22的一個間距。所以，在下一個T期間像素22移到圖12(C)示出的位置。在2T后，像素22再移到圖12(d)示出的位置。接著，在3T以后，如圖11(e)所示，像素22的列中心線就到達(dá)激光光束的掃描位置。這樣，能檢測出曝光位置。
然后，在步驟S4，邊掃描激光光束，邊調(diào)整上述曝光位置。具體地說，曝光位置的調(diào)整如圖13所示地進(jìn)行，將用設(shè)在fθ透鏡13上的線狀傳感器17檢測出的當(dāng)前激光光束的掃描位置(組件地址號)與預(yù)定的基準(zhǔn)組件地址號作比較，檢測出偏移量，并控制光偏轉(zhuǎn)手段10使激光光束的掃描位置和基準(zhǔn)組件地址號(基準(zhǔn)掃描位置)一致。
然后，在步驟S5開始曝光。用光開關(guān)控制器24控制光開關(guān)9的接通時刻開始曝光。這時，首先將光開關(guān)9置于接通狀態(tài)，使激光光束進(jìn)行掃描，一旦上述線狀傳感器17檢測出激光光束的掃描開始時刻，就立刻斷開光開關(guān)9。這時，從調(diào)制數(shù)據(jù)生成處理部31讀出與例如圖10的曝光開始位置對應(yīng)的攝像手段5的組件地址號“1000”，并在控制部32計算從激光光束的掃描開始時刻至曝光開始位置的時間t1。
這時預(yù)先計測好從激光光束的掃描開始時刻至攝像手段5的組件地址號“1”的掃描時間t0，另外，使激光光束的掃描速度與攝像手段5的線狀CCD的時鐘CLK同步，則通過對至組件地址號“1000”為止的時鐘數(shù)進(jìn)行計數(shù)，容易求出掃描開始時刻t1為t1＝t0+1000CLK。通過這樣，從激光光束的掃描開始時刻起經(jīng)t1后接通光開關(guān)9，開始進(jìn)行曝光。
然后，在步驟S6檢測曝光結(jié)束位置。曝光結(jié)束位置和上面所述一樣，例如組件地址號“1900”的曝光結(jié)束時刻t2容易作為t2＝t0+1900CLK求出。通過這樣，從激光光束的掃描開始時刻起經(jīng)t2后光開關(guān)9斷開，使曝光結(jié)束。
然后，在步驟S7，判定激光光束的一次掃描是否結(jié)束。這里，如判定為“NO”，則返回步驟S2重復(fù)上述動作。然后，在步驟S2，如圖10所示，例如，當(dāng)檢測出第2曝光開始位置“4000”及第2曝光結(jié)束位置“4900”時，就經(jīng)步驟S4進(jìn)至步驟S5，和上述一樣從組件地址號“4000”開始曝光，在組件地址號“4900”結(jié)束曝光。
另外，在步驟S7，一旦判定為“YES”，就返回步驟S1，轉(zhuǎn)入檢測新的曝光位置的動作。然后，通過反復(fù)執(zhí)行上述的動作，對所要的區(qū)域形成曝光圖形。
還有，如果將圖5示出的曝光像素列編號指定為例如“L1、L4…”，則如圖14所示，在對第1列的像素列L1進(jìn)行曝光后，可跳過第2及第3列對第4列的像素列L4進(jìn)行曝光。以此可以只對與紅或蘭或綠對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行曝光。還有，也可以不是指定像素列編號，而指定跳越數(shù)目。
這樣，利用第1實施方式的曝光裝置及圖形形成方法，拍攝用攝像手段5拍攝的預(yù)先在玻璃基板8上形成的黑底21的像素22，檢測預(yù)設(shè)在所攝像素22的圖像上的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制激光光束的開始照射或停止照射，從而形成曝光圖形，所以能提高對于上述像素22的曝光精度。
另外，由于根據(jù)上述像素22上預(yù)定的基準(zhǔn)位置形成曝光圖形，故能消除由于曝光裝置間的精度差造成功能圖形的迭合精度惡化的問題。因此，本發(fā)明應(yīng)用于使用多個曝光裝置1形成層迭圖形的工序上時，也能確保相當(dāng)高的迭合精度。以此能抑制曝光裝置1的成本的增加。
再有，由于用攝像手段5讀取上述像素22上預(yù)定的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)進(jìn)行曝光及停止曝光，所以事先不必將上述像素22和曝光圖形對準(zhǔn)，使曝光工作變得容易。
然后，曝光圖形的CAD數(shù)據(jù)具有以像素22內(nèi)設(shè)定的基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)曝光的最低限度的曝光圖形的數(shù)據(jù)即可，能夠減小存儲CAD數(shù)據(jù)的存儲部的容量。因而，能抑制裝置成本的增加，同時，能夠提高數(shù)據(jù)處理速度。
圖15為表示本發(fā)明的曝光裝置的第2實施方式的主要部分的示意圖。第2實施方式的曝光裝置做成，即具有發(fā)射有別于激光光源2的波長的例如波長大于或等于550nm的導(dǎo)向光的導(dǎo)向光源42，在該導(dǎo)向光源42射出的導(dǎo)向光行進(jìn)方向前方配置使導(dǎo)向光的行進(jìn)路線彎向激光光束的光程一側(cè)的反射鏡43，在激光光束的光程上，光開關(guān)9和光偏轉(zhuǎn)手段10之間配置半透半反鏡44，上述導(dǎo)向光在同一光軸上與激光光束重迭后射出。通過這樣，激光光束和導(dǎo)向光互相重迭進(jìn)行掃描。在這種情況下，激光光束利用光開關(guān)9進(jìn)行開關(guān)控制，但導(dǎo)向光在裝置動作的狀態(tài)下始終為導(dǎo)通狀態(tài)(照射狀態(tài))。
這樣構(gòu)成的第2實施方式的曝光動作，首先將導(dǎo)向光通過線狀傳感器17的時刻作為掃描開始時刻進(jìn)行檢測。然后，以該掃描開始時刻為基準(zhǔn)經(jīng)過規(guī)定時間后利用光開關(guān)控制器24使光開關(guān)9接通，發(fā)射激光光束，照射在玻璃基板8上開始曝光。然后，從上述掃描開始時刻起經(jīng)過規(guī)定時間后斷開光開關(guān)9，停止激光光束的發(fā)射，結(jié)束曝光。這時，雖然導(dǎo)向光始終處于照射狀態(tài)，但如上所述，導(dǎo)向光是波長長的紅色或紅外光，所以涂布在玻璃基板8上的例如保護(hù)膜等不會曝光。
利用上述第2實施方式，能獲得和第1實施方式同樣的效果，同時能夠取消第1實施方式中用于掃描開始時刻的檢測的無用的曝光，能只對規(guī)定的位置進(jìn)行曝光。
還有，如圖16所示，以上述像素22上預(yù)定的基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制曝光開始時間t3，t5…及曝光結(jié)束時間t4…，同時如還控制玻璃基板8的輸送速度的話，那末也能對圖16示出的形狀復(fù)雜的圖形進(jìn)行曝光。
另外，上述實施方式中，照明手段采用背面照明，但是也可以是反射照明。
而且，本發(fā)明的曝光裝置并不限于液晶顯示的濾色片等大型基板所用的曝光裝置，也能適用于半導(dǎo)體等的曝光裝置。
權(quán)利要求
1.一種曝光裝置，利用曝光光學(xué)系統(tǒng)使光束對被曝光體相對掃描，將功能圖形直接曝光到被曝光體上，其特征在于，該裝置包括在所述被曝光體的輸送方向上將所述光束的掃描位置的面前一側(cè)作為攝像位置，拍攝預(yù)先在所述被曝光體上形成的成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形的攝像手段；對成為所述基準(zhǔn)的功能圖形進(jìn)行照明，使所述攝像手段能進(jìn)行攝像的照明手段；以及檢測出用所述攝像手段攝得的預(yù)先設(shè)定在成為所述基準(zhǔn)的功能圖形上的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述光束的開始照射或停止照射的光學(xué)系統(tǒng)控制手段。
2.如權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于，利用所述光學(xué)系統(tǒng)控制手段對所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行的檢測，就是對用所述攝像手段取得的成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，與預(yù)先設(shè)定的所述基準(zhǔn)位置相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢測出兩種數(shù)據(jù)一致的部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的曝光裝置，其特征在于，所述攝像手段其受光元件排列成一列。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的曝光裝置，其特征在于，所述照明手段設(shè)在所述被曝光體的背面一側(cè)。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的曝光裝置，其特征在于，所述曝光光學(xué)系統(tǒng)為在所述光束的光軸上設(shè)有光開關(guān)，該光開關(guān)具有偏振軸相互正交并離開配置的兩個偏振元件，以及設(shè)置在該兩個偏振元件之間、通過施加電壓使偏振光的極化面改變的電光調(diào)制器。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的曝光裝置，其特征在于，所述被曝光體能相對于移動方向傾斜配置，使得對該被曝光體進(jìn)行相對掃描的所述光束的掃描軌跡與成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。
7.一種圖形形成方法，利用曝光光學(xué)系統(tǒng)使光束對被曝光體進(jìn)行相對掃描，將功能圖形直接曝光到被曝光體上，其特征在于，用照明手段照亮預(yù)先形成在所述被曝光體上的成為曝光位置的基準(zhǔn)的功能圖形；在所述被曝光體的輸送方向上所述光束的掃描位置的面前一側(cè)，利用攝像手段拍攝成為所述基準(zhǔn)的功能圖形；利用光學(xué)系統(tǒng)控制手段檢測用所述攝像手段拍攝的預(yù)先設(shè)定在成為所述基準(zhǔn)的功能圖形上的基準(zhǔn)位置，以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述光束的開始照射或停止照射，規(guī)定的功能圖形曝光于規(guī)定的位置。
8.如權(quán)利要求7所述的圖形形成方法，其特征在于，利用所述光學(xué)系統(tǒng)控制手段對所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行的檢測，就是對用所述攝像手段取得的成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的圖像作2值化處理，與預(yù)設(shè)的所述基準(zhǔn)位置相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢測出兩種數(shù)據(jù)一致的部分。
9.如權(quán)利要求7或8所述的圖形形成方法，其特征在于，所述攝像手段其受光元件排列成一列。
10.如權(quán)利要求7至9中任何一項所述的圖形形成方法，其特征在于，所述照明手段設(shè)在所述被曝光體的背面一側(cè)。
11.如權(quán)利要求7至10中任何一項所述的圖形形成方法，其特征在于，所述曝光光學(xué)系統(tǒng)在所述光束的光軸上設(shè)置有光開關(guān)，該光開關(guān)具有偏振軸互相正交并離開配置的兩個偏振元件、以及設(shè)置在該兩個偏振元件之間、通過施加電壓使偏振光的極化面改變的電光調(diào)制器。
12.如權(quán)利要求7至11中任何一項所述的圖形形成方法，其特征在于，所述被曝光體能相對于移動方向傾斜配置，使得對該被曝光體相對掃描的所述光束的掃描軌跡和成為所述基準(zhǔn)的功能圖形的排列方向平行。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用曝光光學(xué)系統(tǒng)使激光光束對玻璃基板進(jìn)行相對掃描，在該玻璃基板上使功能圖形直接曝光的曝光裝置，該裝置具備在所述比例基板的輸送方向上將所述激光光束的掃描位置的面前一側(cè)作為攝像位置，拍攝在所述玻璃基板上預(yù)先形成的黑底的像素的攝像裝置；對所述黑底的像素進(jìn)行照明，使所述攝像裝置能進(jìn)行攝像的照明手段；以及檢測出用所述攝像裝置攝得的預(yù)先設(shè)定在所述像素上的基準(zhǔn)位置，并以該基準(zhǔn)位置為基準(zhǔn)控制所述激光光束的開始照射或停止照射的控制手段。通過這樣，在提高功能圖形的疊合精度之同時，還能抑制曝光裝置成本的增加。
文檔編號G03F7/20GK1885167SQ20051008110
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者伊藤三好 申請人:集成方案株式會社