JP2004333888A - パターン描画装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】描画領域を一定間隔で分割することにより規定される一連の基準微小区間各々の描画開始位置を示すトリガ位置データを、基準カウントパルス数として第1メモリ93にあらかじめ記憶させる。縮小倍率をキーボード82の操作によって設定すると、縮小倍率に従って微小区間を補正微小区間に変換し、トリガ位置データである基準カウントパルス数を補正カウントパルス数に変換、設定する。そして、設定された補正微小区間に対応するパルスデータ一式を第2メモリ97から選択し、パルス信号生成部98は、選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を生成する。生成される制御パルス信号に基づいて、描画されるべきラスターデータが同期制御され、レーザビームをON/OFF変調する。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク(レクチル)やプリント基板、印刷用紙などの被描画体に対し、回路や画像などのパターンを形成する描画装置に関する。特に、形成すべきパターンに従ってビームを変調するための制御パルス信号に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハ、LCD(Liquid Crystal Display)、PWB(Printed Wiring Board)などフォトマスクの表面にフォトリソグラフィによって回路パターンを形成する描画装置や、記録用紙にレーザビームを走査させて画像をハードコピーする描画装置(画像記録装置)が知られている。このような描画装置では、電子ビームやレーザビームが、回転ポリゴンミラー、f−θレンズといった露光用光学系を介して被描画体を走査するとともに、音響光学変調素子(AOM)等によって所定のタイミングでビームを変調させる(例えば、特許文献1参照)。一般的には、PLL回路などの周波数逓倍回路を用いてのビームを変調するための制御パルス信号を生成する。
【0003】
【特許文献1】
特許第2549011号公報(図2、図4、図5)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
PLL回路はフィードバック制御を構成しており、周波数が入力してから分周器を介してループされた周波数と入力周波数との位相が同期するまで(所謂回路がロックするまで)の間、PLL回路から出力される信号は利用することができず、その間のビーム走査が無駄になる。また、入力される信号の位相が変化した場合、応答するまでに時間が掛かり、迅速な制御を実行することができない。
【0005】
さらに、プリント基板のサイズ等の問題により、描画領域を主走査ライン方向に沿って全体的に縮小/拡大することが必要となる場合がある。しかしながら、PLL回路では、周波数変換の応答に時間が掛かってしまう。
【0006】
そこで本発明では、描画領域の全体的倍率を変更する場合、正確かつ迅速にパターンを形成可能なパターン描画装置、パターン形成用制御パルス信号生成装置、およびパターン形成用制御パルス信号生成方法を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、電子回路やイメージなどのパターンを形成するための描画装置であり、ビームを放射する光源と、ビームを被描画体に対して走査させる走査手段と、ビームを変調する変調手段とを備える。例えば、ポリゴンミラーの回転によってビームを走査させ、AOMなどの音響光学変調素子によってビームを変調する。そして、ビーム変調するための制御パルス信号を生成するため、描画装置は、微小区間補正手段と、補正微小区間検出手段と、パルスデータ選択手段と、制御パルス信号生成手段と、描画パルス信号生成手段とを備える。
【0008】
微小区間補正手段は、主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定する。補正微小区間検出手段は、ビーム走査の開始に合わせて各補正微小区間の長さを順次計測する。パルスデータ選択手段は、微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択する。制御パルス信号生成手段は、選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成する。ここで、制御パルス信号は、パターンに応じたラスタデータを同期制御するための信号であり、ビームをON/OFF変調するタイミングが調整される。そして、描画パルス信号生成手段は、制御パルス信号に基づき、描画パルス信号を順次生成する。変調手段は、順次求められる描画パルス信号に従ってビームを変調させる。
【0009】
変換倍率に応じて定められる補正微小区間の長さに応じて一連のパルスデータ一式が用意されているため、任意の変換倍率に応じて制御パルス信号を生成することができる。
【0010】
例えば、補正微小区間検出手段は、基準クロックパルス信号に基づき、補正微小区間の描画開始位置から次の補正微小区間の描画開始位置までのパルス数をカウントすることで補正微小区間の長さを計測する。また、微小区間補正手段は、一連の基準微小区間各々の描画開始位置を補正して補正描画開始位置を設定し、補正微小区間検出手段は、隣接する補正描画開始位置の距離間隔から補正微小区間の長さを順次計測すればよい。
【0011】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成装置は、主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定する微小区間補正手段と、ビーム走査される、各補正微小区間の長さを順次計測する補正微小区間検出手段と、微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択するパルスデータ選択手段と、選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成方法は、主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定し、ビーム走査される、各補正微小区間の長さを順次計測し、
微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択し、選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【0014】
図1は、本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。パターン描画装置は、レーザビームを走査させることによって、プリント基板上に回路パターンを直接形成する。
【0015】
レーザ描画装置は、基台10、固定テーブル29より構成されており、基台10上には固定テーブル28とともに描画テーブル18が配置される。固定テーブル28には、レーザ発振器25や、レーザ発振器25からのレーザビームを描画テーブル18へ導く様々な描画用(露光用)光学系が設置されている。
【0016】
基台10の上面には一対の平行なレール12が設置されており、描画テーブル18はサーボモータなどのテーブル駆動機構13により、レール12の方向に沿って移動可能である。描画テーブル18上には、フォトレジスト層を形成したプリント基板20が必要に応じて設置され、レーザビームによって走査される。なお、以下では、描画テーブル18の移動方向と垂直な主走査方向をY方向、描画テーブル18の移動方向と平行な副走査方向をX方向と規定する。
【0017】
レーザ発振器25から発振されたレーザビームLBは、ビームベンダ26によって偏向させられ、光変調ユニット28へ導かれる。音響光学変調素子(AOM)によって構成される光変調ユニット28は、ON/OFF切換によってレーザビームLBを変調する。光変調ユニット28を経由したレーザビームLBは、ビームベンダ30、レンズ32、ビームベンダ34を介してポリゴンミラー36へ導かれる。
【0018】
多角柱状のポリゴンミラー36には反射面による多面体が形成されており、レーザビームLBは反射面によって偏向され、f−θレンズ38へ導かれる。このとき、ポリゴンミラー36は、レーザビームLBを主走査方向(Y方向)に沿うように偏向する。f−θレンズ38を経由したレーザビームLBは、ターニングミラー40、コンデンサレンズ42を介して描画テーブル18へ導かれ、その結果、レーザビームLBがプリント基板20上に照射される。
【0019】
レーザビームLBが連続的に放出されている間、ポリゴンミラー36は一定速度で回転し、光変調ユニット28は所定のタイミングでON/OFF状態に切り替えられる。その結果、レーザビームLBが主走査方向(Y方向)に沿ってプリント基板20を走査すると、プリント基板20上に所定の回路パターンLPが形成される。描画テーブル18が副走査方向(X方向)に沿って一定速度で移動している間、レーザビームLBは、ポリゴンミラー36の回転に伴ってプリント基板20を主走査方向(Y方向)に沿って順次走査する。このような露光動作を繰り返すことにより、回路パターンがプリント基板全体に形成される。
【0020】
図2は、パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【0021】
本体制御部80はレーザ描画装置全体を制御する装置であり、本体制御部80内には描画制御部83が設けられている。描画制御部83は、テーブル駆動部13、AOM駆動部85、ポリゴンミラー駆動部87へ制御信号を送る。ポリゴンミラー駆動部87はポリゴンミラー36を一定の回転速度で回転させ、テーブル駆動部13は描画テーブル18を一定速度で副走査方向(X方向)に沿って移動させる。
【0022】
描画制御部83では、描画用レーザビームの1ライン分の走査と副走査方向への描画テーブル18の移動のタイミングを合わせるように、駆動信号がテーブル駆動部13へ送られる。また、描画制御部83は、後述する描画パルス信号出力部84を備えており、光変調ユニット28をON/OFFする描画パルス信号が光変調ユニット28へ送られる。
【0023】
本体制御部80にはキーボード82が接続されており、主走査方向(Y方向)に沿った描画領域の倍率を変更するためにキーボード82が操作されると、操作信号が本体制御部80へ送られる。そして、後述するように、設定された縮小倍率に基づいて光変調ユニット28をON/OFFする描画パルス信号が生成される。
【0024】
図3は、プリント基板20の一部を示した平面図であり、図4は、描画領域の全体的な縮小を示した図である。
【0025】
主走査ラインLLは、それぞれ一定の長さをもつ一連の微小区間ADによって分割設定されており、一連の微小区間ADそれぞれに対して描画用の描画パルス信号の出力を同期制御する制御パルス信号が順次生成される。各微小区間ADの描画開始位置は、トリガ位置データとしてあらかじめ設定されており、レーザビームが各描画開始位置に到達する度に制御パルス信号が生成される。ここでは、微小区間ADの長さは、μmのオーダに基づいて規定される。
【0026】
図4に示すように、主走査方向(Y方向)に沿った描画領域PAを全体的に縮小して描画領域をPA’に変更する場合、設定された一連の微小区間各々の描画開始位置も全体的に変動する。微小区間それぞれを順にAD1、AD2、AD3・・・ADj、微小区間ADjの描画開始位置をTPjと表し、縮小倍率をN倍(=PA’/PA)とした場合、微小区間ADjそれぞれの長さがN倍され、微小区間AD’jに変換される。それに伴い、各描画開始位置TPjも補正描画開始位置TP’jへ変動する。
【0027】
そして、以下に示すように、レーザビームLBが補正描画開始位置TP’jを通過するのに合わせて、補正された微小区間AD’jそれぞれに対して制御パルス信号が生成される。
【0028】
図5は、描画用の描画パルス信号出力部84のブロック図であり、図6は、第1メモリ93に記憶されているトリガ位置データを示した図である。図7は、一連のパルスデータ一式を示した図であり、図8は、制御パルス信号を示した図である。
【0029】
描画パルス信号出力部84は、倍率設定部99、トリガ位置データ選択部92、間隔測定部94、パルスデータ選択部96、パルス信号生成部98、AOM制御部100とを備える。トリガ位置データ選択部92には、描画開始位置を表すトリガ位置データが記憶されている第1メモリ93が接続され、パルスデータ選択部96には、一連のパルスデータ一式が記憶されている第2メモリ97が接続され、AOM制御部100には、描画されるべきラスターデータが記憶されている第3メモリ101が接続されている。
【0030】
本実施形態では、レーザビームLBが各主走査ラインを走査開始してからの時間をカウントすることにより、走査ライン上におけるビームのスポット位置を確認する。時間は、基準クロックパルス信号のパルス数をカウントすることによって計測される。基準クロックパルスの周波数は、各微小区間ADj、あるいは各補正微小区間AD’jをビームが走査するの掛かる時間を、十分なパルス数でカウントできるように定められる。例えば、ビームの走査速度が一定のときに各微小区間ADjに対するビーム走査時間が1μs(1×10−6s)である場合、200MHzの周波数をもつ基準クロックパルス信号によってビームの走査位置が確認される。この場合、各微小区間ADjは200パルス分のカウントに対応する。
【0031】
ところで、ビームの走査速度は、ポリゴンミラー36やf−θレンズ38の特性によって変動する。したがって、各微小区間ADjを通過する時間間隔もすべて一定とならない。そのため、あらかじめ描画前に、微小区間ADjに合わせてスリットが等間隔で形成された基準スケール(図示せず)を用意し、各微小区間ADjをモニタ用のレーザビームが走査するのにかかる時間を基準クロックパルス信号によって所定回数測定し、各微小区間ごとに平均カウントパルス数が算出される。そして、算出された平均カウントパルス数は、1走査ラインを描画開始してからの累積カウント数としてメモリ93に記憶される。例えば、微小区間AD1、AD2において測定された平均カウントパルス数が200、201である場合、平均カウントパルス数は200、401と記憶される。これら、各微小区間ADjごとに対応する平均カウントパルス数(以下では、基準カウントパルス数という)が、各微小区間の描画開始位置を示すトリガ位置データとして第1メモリ93に記憶される。
【0032】
オペレータによって描画領域が縮小されない場合、すなわち描画領域の変換倍率が1倍である場合、第1メモリ93に記憶されている基準カウントパルス数に基づいて各微小区間ADjの長さが測定される。
【0033】
一方、オペレータによって描画領域を縮小するための操作がキーボード82上で行われると、倍率設定部99は、設定される倍率に従ってトリガ位置データ、すなわち基準カウントパルス数を補正する。ここでは、各微小区間ADjごとに定められているカウントパルス数に対し縮小倍率が乗じられた補正カウントパルス数が設定され、第1メモリ93に記憶される(図6参照)。
【0034】
描画領域を縮小させた後、描画を開始するためレーザビームが描画開始位置に照射されると、最初の補正微小区間AD’1に対応したトリガ位置データ、すなわち補正カウントパルス数が間隔測定部94、内部位置比較部95へ送信される。内部位置比較部95には、基準クロックパルス信号が入力され、パルス数がカウントされる。そして、送られてきたトリガ位置データ、すなわち補正カウントパルス数と現在までカウントされたパルス数とが比較される。カウントされたパルス数が補正カウントパルス数と一致すると判断された場合、パルス数の一致を示すトリガ信号がトリガ位置データ選択部92へ送られる。トリガ位置データ選択部92は、トリガ信号に基づいて次の補正微小区間AD’2に応じた補正カウントパルス数を間隔測定部94、内部位置比較部95へ送信する。そして、内部位置比較部95では、順次送られてくる補正カウントパルス数とカウントされるパルス数とが一致する度にトリガ信号が出力され、そのトリガ信号に基づいて次の補正カウントパルス数が入力される。
【0035】
間隔測定部94では、前回送られてきたトリガ位置データ、すなわち補正カウントパルス数)と、今回送られてきた補正との差である差分カウントパルス数が算出され、対応する補正微小区間AD’jの長さが測定される。差分カウントパルス数はパルスデータ選択部96に送られる。
【0036】
なお、最初の補正微小区間AD’1はオフセット区間であり、2番目の補正微小区間AD’2から実際にパターンが形成される。従って、補正微小区間AD’1を露光しないようにポリゴンミラー36が回転している間、レーザビームは光変調ユニット28によりOFF変調されている。
【0037】
第2メモリ97には、差分カウントパルス数の値に従ってそれぞれデータ配列された一連のパルスデータ一式が格納されている(図7参照)。差分カウントパルス数の値が小さい(縮小度合いが小さく区間が長い)補正微小区間から、差分カウントパルス数の値が大きい(縮小度合いが大きく区間が短い)補正微小区間にまで対応するようにパルスデータ一式が用意されており、さらには、描画領域を縮小しない(変換倍率が1倍)場合の微小区間ADjにも対応するパルスデータ一式が用意されている。各パルスデータ一式は、0と1からなるデータパターンが周期的に並ぶようにデータ配列されており、光変調ユニット28をON/OFF切換するタイミングを規定する。各パルスデータ一式では、対応する差分カウントパルス数に従ったデータ配列、すなわち、対応する微小区間ADjに応じたデータ配列がなされている。パルスデータ選択部96では、一連のパルスデータ一式の中から、測定された補正微小区間AD’jの長さに応じたパルスデータ一式が選択される。
【0038】
選択されたパルスデータ一式は、第2メモリ97から読み出され、パルス信号生成部98へ送られる。パルス信号生成部98では、送られてきたパルスデータ一式に基づき、描画用の描画パルス信号を同期制御する制御パルス信号が生成される(図8参照)。このとき制御パルス信号の生成は、基準クロックパルス信号に基づいて行われる。制御パルス信号は順次送られてくるパルスデータ一式ごとに生成され、1つの補正微小区間AD’jに応じたパルス制御信号の生成が終了すると、パルスデータ一式のデータ受信可能であることを示すリセット信号がパルスデータ選択部96へ送信される。パルスデータ選択部96は、リセット信号を受信すると、次に選択されたパルスデータ一式をパルス信号生成部98へ送る。
【0039】
生成される制御パルス信号の周波数は、間隔測定部94において測定される補正微小区間AD’jの区間長さに従っている。例えば、ほぼ1に近い縮小倍率(例えば、0.9倍)に従って生成された制御パルス信号の周波数は、縮小程度の大きい倍率(例えば、0.6倍)に従って生成された制御パルス信号の周波数より低い。
【0040】
パルス信号生成部98から順次出力される制御パルス信号は、AOM制御部100に送られ、描画すべきラスターデータが格納されているメモリ101からの出力と同期をとった上で、描画パルス信号としてAOM駆動部85に送られる。AOM駆動部85では、描画パルス信号に基づいて駆動信号が光変調ユニット28へ出力される。その結果、レーザビームが所定のタイミングでON/OFF変調され、所望する回路パターンがプリント基板20に形成される。
【0041】
以上のように本実施形態によれば、描画領域PAを一定間隔で分割することにより規定される一連の基準微小区間各々の描画開始位置を示すトリガ位置データが、基準カウントパルス数として第1メモリ93に記憶されている。縮小倍率がキーボード82の操作によって設定されると、倍率設定部99において、縮小倍率に従って微小区間ADjが補正微小区間AD’jに変換され、トリガ位置データである基準カウントパルス数が補正カウントパルス数に変換、設定される。そして、設定された補正微小区間AD’jに対応するパルスデータ一式が第2メモリ97から選択され、選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号がパルス信号生成部98において生成される。生成される制御パルス信号に基づいて、描画されるべきラスターデータが同期制御され、レーザビームがON/OFF変調される。
【0042】
PLL回路などの周波数逓倍回路を用いずに制御パルス信号を生成することができるため、ビーム走査速度に迅速に対応して描画することができる。また、あらかじめ複数のパルスデータ一式をメモリ97に記憶させるため、いずれの変換倍率にも対応した制御パルス信号を生成することができる。
【0043】
描画領域を縮小だけでなく拡大できるように構成してもよい。この場合、拡大される微小区間に応じたパルスデータ一式が用意される。
【0044】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、描画領域の全体的倍率を変更する場合、正確かつ迅速にパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。
【図2】パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【図3】プリント基板の一部を示した平面図である。
【図4】描画領域の全体的な縮小を示した図である。
【図5】描画用の描画パルス信号出力部のブロック図である。
【図6】第1メモリに記憶されているトリガ位置データを示した図である。
【図7】一連のパルスデータ一式を示した図である。
【図8】制御パルス信号を示した図である。
【符号の説明】
18 描画テーブル
20 プリント基板(被描画体)
25 レーザ発振器(光源)
28 光変調ユニット
36 ポリゴンミラー
38 f−θレンズ
83 描画制御部
84 描画パルス信号出力部
85 AOM駆動部
92 トリガ位置データ選択部
93 第1メモリ
94 間隔測定部
96 パルスデータ選択部(パルスデータ選択手段)
97 第2メモリ
98 パルス信号生成部(制御パルス信号生成手段)
99 倍率設定部(微小区間補正手段)
100 AOM制御部
ADj 微小区間
AD’j 補正微小区間
Claims (5)
- パターン形成のためビームを放射する光源と、
ビームを被描画体に対して走査させる走査手段と、
主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、前記パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、前記一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定する微小区間補正手段と、
ビーム走査される各補正微小区間の長さを順次計測する補正微小区間検出手段と、
微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択するパルスデータ選択手段と、
選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段と、
前記制御パルス信号に基づき、パターン形成用の描画パルス信号を順次生成する描画パルス信号生成手段と、
前記描画パルス信号に基づき、ビームを変調する変調手段と
を備えたことを特徴とするパターン描画装置。 - 前記補正微小区間検出手段が、基準クロックパルス信号に基づき、補正微小区間の描画開始位置から次の補正微小区間の描画開始位置までのパルス数をカウントすることで前記補正微小区間の長さを計測することを特徴とする請求項1に記載のパターン描画装置。
- 前記微小区間補正手段が、前記一連の基準微小区間各々の描画開始位置を補正して補正描画開始位置を設定し、
前記補正微小区間検出手段が、隣接する補正描画開始位置の距離間隔から前記補正微小区間の長さを順次計測することを特徴とする請求項1に記載のパターン描画装置。 - 主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、前記パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、前記一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定する微小区間補正手段と、
ビーム走査される各補正微小区間の長さを順次計測する補正微小区間検出手段と、
微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択するパルスデータ選択手段と、
選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段と
を備えたことを特徴とするパターン形成用制御パルス信号生成装置。 - 主走査ラインにおいてパターン形成領域を全体的に拡大又は縮小するために設定される変換倍率に従い、前記パターン形成領域を一定間隔で分割することによりあらかじめ規定される一連の基準微小区間を、前記一定間隔とは異なる長さをそれぞれ有する一連の補正微小区間に変換設定し、
ビーム走査される各補正微小区間の長さを順次計測し、
微小区間の長さに応じてそれぞれ異なる一連のパルスデータ一式の中から、検出された微小区間の長さに対応するパルスデータ一式を順次選択し、
選択されたパルスデータ一式に基づいて制御パルス信号を順次生成することを特徴とするパターン形成用制御パルス信号生成方法。
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