JP4694768B2 - 直接パターンライター - Google Patents
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Description
本発明は、概して、パルス化光ビームを使用してパターンを書き込むための装置に係り、特にモードロック式のレーザーを使用する装置に関する。本発明の重要な用途は、印刷回路基板を製造することにある。
本発明の一実施例では、位置表示手段は、検出器を備えており、該検出器は、前記変調されたパルス化レーザービームを受け取り、変調された信号を提供する。
本発明の一実施例では、装置は、前記位置表示手段に応答してデータ保持レーザービームを変調するデータモジュレータを備えている。
オプションで、前記第1のビームは、前記第2のビームの波長と異なる波長でエネルギーを備える。
オプションで、前記第1のビーム及び前記第2のビームは、レーザービームを各々含んでいる。
本発明の一例としての実施例によれば、基板上にパターンを記録するためのシステムが提供される。本システムは、パルス化レーザービームを出力するパルス化レーザーと、前記パルス化レーザービームを受け取り、ピクセル画成信号に応答して、変調されたパルス化ビームを生成するモジュレータと、変調されたパルス化ビームを受け取り、前記基板の表面に亘って該ビームを走査して前記表面上のピクセルにより画成されたパターンを記録する、スキャナーと、を含み、前記ピクセル画成信号の立ち上がり時間は、前記ピクセルのピクセル周期よりも少ない。
N*Δt<1/f0 (1)
となる。ここで、Nは、ビーム20の数であり、f0はレーザー14のパルス繰り返しレートである。時間遅延パルス化ビーム24におけるN番目のパルス((N−1)*Δtの遅延)の端部では、ビーム12内の引き続くパルスが、ビーム分割装置18に入り、分割遅延プロセスは、それ自体を繰り返す。NΔt=1/f0の場合には、時間遅延されたパルスビーム24のパルスにおけるN番目のパルスは、ビーム12内の引き続くパルスに関連した第1のパルスのΔt前に生じることになる。遅延Tnは、(1)式の条件が満たされる限り、周期t0=1/f0に亘って変動してもよく或いは一定値を保っていてもよい。一般には、一方のシリーズのパルスのN番目のパルスと、次のシリーズのパルスの第1のパルスとの間の時間が厳密にΔtに等しくあるべきという必要は必ずしもない。更には、パルス間の時間が厳密に同じであるべしという必要もなく、パルスが、少なくともPCB上の書き込みのため正確に同じエネルギーであるべしという必要性もない。時間遅延されたパルス化ビーム24は、ビーム結合装置26に入り、該装置において、個々の時間遅延されたパルス化ビーム24は、所定の枠組に従って結合される。
システム概要
ここで、図18乃至図20を参照すると、本発明の一例としての実施例に係る、一例としての直接書き込み回路基板スキャナー1010が示されている。スキャナー1010は、パルス化レーザー源1012を備え、その出力波長は、フォトレジストコーティングを露光するのに適している。図26及び図27は、走査位置を導出するためのシステムを、より詳細に示している。本発明の一実施例では、上記したように、355nmで作動し、約80MHzで約4ワットの最大パワーを供給する、紫外線レーザーシステムが適切であることが見出された。適切なレーザーは、上記に触れたVANGUARD(登録商標)モードロック式パルスレーザーである。使用されるフォトレジスト材料と両立可能である場合には、類似の又は異なる出力を有する他の任意のレーザーを使用することができることが認められる。ビーム1014は、パルス化レーザー源1012から出て、第1のビームスプリッター(又は部分的な反射ミラー)1020によって、2つのビーム、即ち主要ビーム1016及びテストビーム1018へと分割される。以下で説明されるように、主要ビーム1016(破線で示されている)は、(事実上)印刷回路基板上のフォトレジストを走査し露光するため使用される。テストビーム1018(点線で示されている)は、主要ビーム1016の走査位置を決定するため、及び、後述されるように、所定の他のテスト及び整列機能のため、使用される。オプションで、スプリッター1020及びミラー並びに後述される他のスプリッターは、前方表面ミラー及びスプリッターである。オプションで、ミラー及びスプリッターは、誘電前方表面ミラーである。
主要ビーム光学システムの更なる詳細は、WO00/02424で見出すことができる。
走査方向位置測定
直接画像形成システムにおけるPC基板の正確な直接レーザー書き込みにおける最も重要な要素は、PC基板上でのビームの位置の知識である。この知識は、走査ラインの位置における、正確なデータでビーム(又は、より正確には、走査ライン)の適切な変調を可能にしている。PC基板は、交差走査方向に移動し、ビームは走査方向に走査する。かくして、ビームの位置は、PC基板1078が取り付けられているテーブル1079の交差走査位置、及び、走査軸に沿ったビームの走査位置についての知識から完全に決定することができる。
制御システム1100は、検出器回路1084から信号を受け取る。これらの信号は、スケール1080上のマーキングにより変調されたとき、ビーム1018’のパワーの変動を表している。一般に、これらのマーキングは、比較的低いパルスレートでアナログ信号(光学式クロック)を発生するが、これは、システムのためのデータクロックレートよりも遙かに低い。かくして、ビーム1018’におけるパルスレートは、スケール1080上のマーキングによる変調の結果であり、図1におけるパルス化レーザービーム12のパルスレートとは異なっている。事実、レーザービーム12のパルスは、ビーム1018’のパルスから生じた光学式クロックの各々について望ましくないノイズを構成する。クロック発生器1102は、X−クロック(データクロック)と、位置検出器信号からの走査開始信号と、を発生する。走査信号からx−クロックを発生する一例としての方法が以下に説明される。
(1) 平均x−クロックレートは、オプションで、走査の長さに亘って一定ではない。
(2) データは、瞬間的なx−クロックカウント及び走査開始信号に基づいてモジュレータ1028に送られる。
(1) PLLクロックは、光学式クロックよりも安定している(非常に短い期間)
(2) PLLクロックは、光学式クロックよりも鋭く且つ安定した遷移を持っている。
(3) PLLクロックは、連続的である。光学式クロックは、切子面の切り替えの間に消失する。光学式クロックが再び現れるとき、PLLクロックは、該PLLクロックを光学式クロックに対して係止する。幾つかのサイクルの間、位相の相違が存在し得る。しかし、この期間の間に、データはトリガーされない。ビームは、データがまだ書き込まれるべきではないとき走査開始点にあるからである。
(1) スケールの予備歪により引き起こされた、故意に高いVCO周波数。この周波数は、約75%高くなり得る。
(2) 基板のスケール因子
(3) スケール測定値と、書き込みビームの位置との間の位置誤差。これらの誤差は、主要には、2つのビームが同じ経路に従わず、且つ、走査レンズが、テレセントリックではあるが、残存非テレセントリック誤差を有する故に、発生する。かくして、ビームの間のオフセット及びビームの異なる長さは、小さい再現可能な誤差を生じさせる。これらの誤差の値は、訂正メモリ1146中に格納される。
幾つかのX−クロック位置における幾つかのタイミング遅延は、より良い精度を提供するため使用することができることが理解されるべきである。
本発明の範囲は、上述し、上記に概観した構成に限定されるものでも、パルス化UVレーザービームに限定されるものでもないことは、当業者には明らかであろう。
Claims (15)
- 表面に亘ってビームを走査するための装置であって、
第1のビームと、
前記第1のビームをその入力部分で受け取り、変調信号に基づいて、変調されたビームをその出力部分で生成する、モジュレータと、
パルス化された第2のビームと、
前記変調されたビーム及び前記第2のビームを受け取り、前記表面に亘る第1のビーム経路で、該変調されたビームを走査し、該第1のビーム経路に略平行な第2のビーム経路に沿って前記第2のビームを走査する、スキャナーと、
前記第2のビームを検出し、前記第2のビーム経路上にあり得る少なくとも1つの位置で前記第2のビームの検出位置を周期的に示す、センサーと、
前記第2のビーム経路における前記第2のビームの検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記モジュレータに前記変調信号を提供する、コントローラと、
を含み、
前記変調信号は、所定のデータレートで制御され、前記第1及び第2のビームは、前記データレートよりも低いレートか又は前記データレートと実質的に同じレートでパルス化されている、装置。 - 前記第1及び第2のビームは実質的に同じ波長を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のビームの波長は、前記第2のビームの波長と異なっている、請求項1に記載の装置。
- 標識化スケールを備えており、前記第2のビームが、該標識化スケールに当たり該スケールから反射されて、変調された反射パルス化ビームを形成する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第2のビームは、その表面に所定の角度をなして前記スケール上に当たり、前記変調された反射パルス化ビームは、所定軸に沿って反射され、該軸は、前記第2のパルス化ビームが前記スケール上に沿って当たるところの軸とは異なっている、請求項4に記載の装置。
- 前記センサーは検出器を備え、該検出器は、前記変調された反射パルス化ビームを受け取り、そこから変調信号を発生し、前記コントローラは、前記変調信号に調整されたタイミングに基づいて前記変調を提供する、請求項4に記載の装置。
- 前記コントローラは、
前記変調された信号を受け取り、且つ、該変調信号の周波数に制御可能に関連付けられたクロック周波数を有するタイミングクロックを発生する、クロック発生器を備えている、請求項6に記載の装置。 - 前記クロック発生器は、
中間クロックと、これと同じ周波数で逆位相を有する逆中間クロックと、を発生する第1の発生器と、
前記中間クロック及び前記逆中間クロックを各々受け取る2つの入力部と、該2つの入力部の一方におけるクロックが選択的に切り替えられるところのタイミングクロック出力部と、を有し、該出力部における該タイミングクロックの平均周波数が、前記選択的な切り替えにより制御されるようにした、スイッチング回路と、
を備える、請求項7に記載の装置。 - 前記スイッチング回路は、クロック訂正情報に応答して、前記入力部を前記出力部に切り替える、請求項8に記載の装置。
- 格納された変調情報を含むデータ格納部を備えており、該データ格納部は、前記第2のビーム経路における前記第2のビームの前記検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記第1のビームを変調するため前記モジュレータに前記情報をパスする、請求項6に記載の装置。
- 前記変調された光ビームは、第1の方向に前記表面に亘って走査し、該表面は、該表面がラスター走査により照明されるように、走査方向に垂直な方向に移動する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記表面は、感光性フォトレジストを含んでいる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1のビーム及び前記第2のビームは、レーザービームを各々含んでいる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
- 表面に亘ってビームを走査するための装置であって、
第1のビームと、
前記第1のビームをその入力部分で受け取り、変調信号に基づいて、変調されたビームをその出力部分で生成する、モジュレータと、
パルス化された第2のビームと、
前記変調されたビーム及び前記第2のビームを受け取り、前記表面に亘る第1のビーム経路で、該変調されたビームを走査し、該第1のビーム経路に略平行な第2のビーム経路に沿って前記第2のビームを走査する、スキャナーと、
前記第2のビームを検出し、前記第2のビーム経路上にあり得る少なくとも1つの位置で前記第2のビームの検出位置を周期的に示す、センサーと、
前記第2のビーム経路における前記第2のビームの検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記モジュレータに前記変調信号を提供する、コントローラと、
を含み、
前記変調された光ビームの変調は、パルス化された前記第2のビームのパルスと非同期である、装置。 - 基板上にパターンを記録するためのシステムであって、
パルス化レーザービームを出力するパルス化レーザーと、
前記パルス化レーザービームを受け取り、ピクセル画成信号に応答して、変調されたパルス化ビームを生成するモジュレータと、
変調されたパルス化ビームを受け取り、前記基板の表面に亘って該ビームを走査して前記表面上のピクセルにより画成されたパターンを記録する、スキャナーと、
を含み、
前記ピクセル画成信号の立ち上がり時間は、前記ピクセルのピクセル周期よりも少ない、前記システム。
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