JP2005300805A - Drawing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続的に配送されるシート状(フィルム状)基板へパターンを直接描画する描画装置に関し、特に、描画のため基板を相対移動させるときに生じる基板の位置ずれを補正する処理に関する。 The present invention relates to a drawing apparatus that directly draws a pattern on a continuously delivered sheet-like (film-like) substrate, and more particularly, to a process for correcting a positional deviation of the substrate that occurs when the substrate is relatively moved for drawing.
レーザビーム走査による描画装置、あるいはマイクロミラーなどの光変調素子を2次元配列させたDMD(Digital Micro-mirror Device)等の光変調ユニットを使用する描画装置では、ガラス基板やシート状状基板を一定方向へ搬送させ、パターンに応じて露光動作(描画)を行う。レーザビーム走査の場合、基板を一定速度で連続的に搬送させ、基板の移動方向に垂直な方向(走査方向)に沿ってビームを走査させる。基板を移動させる間、ローラやステージなどの搬送機構の精度に起因して、基板の移動方向に直交する方向に沿って位置ずれが生じる。レーザビーム走査方式の場合、基板搬送中の位置ずれを補正するため、レーザビームの走査開始位置をずれ量に合わせてシフトさせる(特許文献1参照)。
パターン解像度を向上させるため光変調ユニットを使用する場合、光変調ユニットの照射領域である露光エリアは、搬送されている基板の位置ずれが生じた場合、本来の位置からずれてしまい、その結果パターンずれが生じる。特に、複数の光変調ユニットを使用して露光動作を行う場合、露光エリアの重複、あるいは離散が生じ、形成された回路パターンがショートする恐れがある。 When the light modulation unit is used to improve the pattern resolution, the exposure area, which is the irradiation area of the light modulation unit, is displaced from the original position when the transported substrate is misaligned. Deviation occurs. In particular, when performing an exposure operation using a plurality of light modulation units, there is a possibility that the exposure circuit area overlaps or becomes discrete and the formed circuit pattern is short-circuited.
本発明の描画装置は、シート状のパターン形成用基板であって、連続的に絶え間なく搬送される基板へ直接描画する描画装置であり、マスク作製およびステップ&リピート方式による一括投影露光処理に比べてスループットを向上させる。描画装置は、パターン形成のため光を放射する光源と、複数の光変調ユニットと、描画手段とを備える。複数の光変調ユニットそれぞれは、複数の光変調素子を規則的に配列させ、前記光源からの光をそれぞれ前記複数の光変調素子の位置に応じて投影する。例えば、DMDやLCDなどが光変調ユニットとして適用され、光を基板へ導くON状態、基板外へ導くOFF状態を選択的に切り替え可能であり、その場所に形成すべきパターンに応じた光束からなる光が基板へ照射される。 The drawing apparatus of the present invention is a drawing apparatus that directly draws on a sheet-like pattern forming substrate, which is continuously conveyed continuously, and is compared with the mask projection and batch projection exposure processing by the step & repeat method. Improve throughput. The drawing apparatus includes a light source that emits light for pattern formation, a plurality of light modulation units, and drawing means. Each of the plurality of light modulation units regularly arranges a plurality of light modulation elements, and projects the light from the light source according to the position of each of the plurality of light modulation elements. For example, a DMD or LCD is applied as a light modulation unit, and can be selectively switched between an ON state for guiding light to the substrate and an OFF state for guiding light to the outside of the substrate, and is composed of a light beam corresponding to a pattern to be formed at that location. Light is irradiated onto the substrate.
基板には、複数の光変調ユニットの数に応じて描画領域が分割され、前記基板の搬送方向に沿って複数の走査バンドが規定される。各光変調ユニットによる露光エリアは、対応する走査バンドに沿って相対移動する。複数の露光エリアが複数の走査バンドを相対移動することで、基板全体への描画が行われる。基板の幅、光変調ユニットのサイズ等の制約があるため、複数の露光エリアは基板の搬送方向に直交する幅方向に沿って一列に配置されず、搬送方向に沿って互いに離れて位置決めされる。 On the substrate, a drawing region is divided according to the number of the plurality of light modulation units, and a plurality of scanning bands are defined along the transport direction of the substrate. The exposure area by each light modulation unit moves relative to the corresponding scanning band. The plurality of exposure areas move relative to the plurality of scanning bands, thereby drawing on the entire substrate. Due to restrictions such as the width of the substrate and the size of the light modulation unit, the plurality of exposure areas are not arranged in a line along the width direction perpendicular to the substrate transport direction, but are positioned apart from each other along the transport direction. .
描画手段は、前記複数の走査バンドに従って生成され、それぞれ前記複数の光変調素子の配列に応じたデータ配列をもつ一連の分割描画データに基づいて、前記複数の変調ユニットを独立制御する。例えば描画データはラスタデータであり、基板上の各ドット位置に応じて2値化されたラスタデータに応じてミラーを制御する。描画装置では、あらかじめベクタデータであるCAD用パターンデータが生成されており、この場合、描画装置にはデータ変換処理部を設ければよい。データ変換処理部は、前記一連の分割描画データをラスタデータとして格納可能なメモリと、設計用パターンデータを前記一連の分割描画データへ変換し、前記複数の露光エリアそれぞれの相対位置に応じて前記メモリへ順次書き込み、出力するデータ変換処理手段とを備える。 The drawing means independently controls the plurality of modulation units based on a series of divided drawing data generated according to the plurality of scanning bands and having a data arrangement corresponding to the arrangement of the plurality of light modulation elements. For example, the drawing data is raster data, and the mirror is controlled according to the raster data binarized according to each dot position on the substrate. In the drawing apparatus, CAD pattern data, which is vector data, is generated in advance. In this case, the drawing apparatus may be provided with a data conversion processing unit. The data conversion processor converts the series of divided drawing data into raster data and converts the design pattern data into the series of divided drawing data according to the relative position of each of the plurality of exposure areas. Data conversion processing means for sequentially writing to and outputting to the memory.
本発明の描画装置では、各光変調ユニットが、対応する走査バンド幅よりサイズの大きい全体照射エリアを有する。すなわち、各光変調ユニットは、自身の走査バンドを超えて隣接する走査バンドをオーバラップするように露光エリアを基板へ規定することが可能である。したがって、一連の分割描画データ各々は、対応する走査バンドを超え、隣接する描画データの一部を含むように構成されている。例えば光変調ユニットの全体照射エリアに合わせて各分割描画データが用意してもよいが、走査バンド幅を所定量だけ超えるように各分割描画データを用意すればよい。描画手段は、全体照射エリアの中で走査バンド幅に合った露光エリアを形成する描画エリアを規定し、前記描画エリア内に配置された光変調素子によって描画する。 In the drawing apparatus of the present invention, each light modulation unit has an entire irradiation area having a size larger than the corresponding scanning bandwidth. That is, each light modulation unit can define an exposure area on the substrate so as to overlap adjacent scanning bands beyond its own scanning band. Therefore, each of the series of divided drawing data is configured to include a part of adjacent drawing data that exceeds the corresponding scanning band. For example, each divided drawing data may be prepared in accordance with the entire irradiation area of the light modulation unit, but each divided drawing data may be prepared so as to exceed the scanning bandwidth by a predetermined amount. The drawing means defines a drawing area for forming an exposure area corresponding to the scanning bandwidth in the entire irradiation area, and drawing is performed by the light modulation element arranged in the drawing area.
連続的に基板が搬送されている間、ローラなどの搬送機構の精度等に起因して、描画装置内を通過する基板が搬送方向に沿ってまっすぐ移動せず、任意の場所で基板の幅方向に沿って位置ずれが生じる。本発明の描画装置は、基板の位置ずれをリアルタイムで検知し、その場所において必要のある描画処理を補正する。すなわち、描画装置は、前記基板の搬送方向を基準ラインとして、搬送方向に直交する変位方向に沿って生じる前記基板の位置ずれの変位量を検出する位置ずれ検出部と、検出された変位量に基づいて、描画の補正処理を実行する描画補正手段とを備える。描画補正手段は、検出される位置ずれの変位量に基づき、位置ずれを補正する方向、すなわち位置ずれを解消する方向へ向けて補正対象の分割描画データと補正対象の描画エリアとそれぞれシフトさせる。 While the substrate is being transported continuously, the substrate passing through the drawing apparatus does not move straight along the transport direction due to the accuracy of the transport mechanism such as a roller, and the width direction of the substrate at an arbitrary location. A position shift occurs along The drawing apparatus of the present invention detects a positional deviation of the substrate in real time, and corrects a drawing process required at that location. That is, the drawing apparatus includes a positional deviation detection unit that detects a displacement amount of the positional deviation of the substrate that occurs along a displacement direction orthogonal to the conveyance direction with the conveyance direction of the substrate as a reference line, and a detected displacement amount. And a drawing correction means for executing a drawing correction process. The drawing correction means shifts the divided drawing data to be corrected and the drawing area to be corrected toward the direction for correcting the position deviation, that is, the direction for eliminating the position deviation, based on the detected displacement amount.
描画エリアのシフト方向は、光変調ユニットのバンド幅に沿った方向である。また、分割描画データは複数の光変調素子の配列に対応しており、光変調ユニットのバンド幅方向に沿った位置と関連付けられていることから、変位量に応じた分だけずらして位置と関連付けるようにデータをシフトすればよい。例えば、描画装置において、パターンデータを描画データとしてラスタデータに変換してメモリへ書き込む場合、データ変換処理部は、隣接する走査バンドをオーバラップするように前記一連の分割描画データへあらかじめ変換する。そして描画補正手段は、変位量だけずらして補正対象の描画データを前記メモリへ書き込む。すなわち、変位量に応じた分だけアドレスをずらしてラスタデータを格納する。描画エリアのシフトに関しては、描画エリア以外の各マイクロミラーをOFF状態にすればよい。 The shift direction of the drawing area is a direction along the bandwidth of the light modulation unit. Further, since the divided drawing data corresponds to the arrangement of the plurality of light modulation elements and is associated with the position along the bandwidth direction of the light modulation unit, the divided drawing data is associated with the position shifted by the amount of displacement. The data may be shifted as follows. For example, in the drawing apparatus, when pattern data is converted into raster data as drawing data and written to the memory, the data conversion processing unit converts the data into the series of divided drawing data in advance so as to overlap adjacent scanning bands. Then, the drawing correction means writes the drawing data to be corrected into the memory while shifting by the displacement amount. That is, the raster data is stored by shifting the address by an amount corresponding to the amount of displacement. Regarding the shift of the drawing area, each micromirror other than the drawing area may be turned off.
基板の位置ずれが生じた場合、位置ずれに合わせて描画エリアがシフトするため、露光エリアの位置が変動する。そのため、露光エリアは対応する走査バンドに沿って相対移動し、隣接する露光エリアの通過領域が重なることがなく、光の照射されない領域が生じることはない。また、描画データも位置ずれに応じてシフトしているため、隣接する走査バンドのつなぎ目部分においてもパターンずれが生じない。 When the substrate is displaced, the drawing area is shifted in accordance with the displacement, so that the position of the exposure area varies. For this reason, the exposure area relatively moves along the corresponding scanning band, the passing areas of the adjacent exposure areas do not overlap, and an area where no light is irradiated does not occur. In addition, since the drawing data is also shifted in accordance with the positional deviation, the pattern deviation does not occur at the joint portion between the adjacent scanning bands.
位置ずれ検出部は、基板の位置ずれを任意の場所で検出すればよく、例えば複数の露光エリア全体を間に介在させ、描画装置の搬入口から出口までの基板の位置ずれを測定するようにしてもよい。しかしながら、各露光エリアそれぞれの場所に応じて位置ずれが異なる場合、露光エリアの相対位置における基板の位置ずれを検出するのがよい。この場合、位置ずれ検出部は、前記複数の光変調ユニットによる複数の露光エリアそれぞれに割り当てられ、それぞれ対応する露光エリアの変位量を検出する複数の位置ずれ検出センサを有する。 The misregistration detection unit only needs to detect the misregistration of the substrate at an arbitrary position. For example, the misregistration detection unit measures the misalignment of the substrate from the entrance to the exit of the drawing apparatus by interposing the entire plurality of exposure areas. May be. However, when the positional deviation differs depending on the location of each exposure area, it is preferable to detect the positional deviation of the substrate at the relative position of the exposure area. In this case, the misregistration detection unit includes a plurality of misregistration detection sensors that are assigned to each of the plurality of exposure areas by the plurality of light modulation units and detect the displacement amounts of the corresponding exposure areas.
基板の位置ずれを検出する方法としては、基板端面をセンサによって計測してもよく、あるいはシート状基板に搬送用スプロケット孔が形成されている場合、スプロケット孔のラインを基準にして位置ずれを計測してもよい。例えば、位置ずれ検出センサは、直進する光を放射する発光部と、前記発光部からの光を受光するセンサとを有し、前記基板の搬送方向に沿って規則的に形成されたスプロケット孔を通るように前記発光部と前記センサとが対向配置される。 As a method of detecting the position shift of the substrate, the end face of the substrate may be measured by a sensor, or when the transfer sprocket hole is formed in the sheet-like substrate, the position shift is measured with reference to the sprocket hole line. May be. For example, the misregistration detection sensor includes a light emitting unit that emits light that travels straight, and a sensor that receives light from the light emitting unit, and includes sprocket holes that are regularly formed along the transport direction of the substrate. The light emitting unit and the sensor are arranged to face each other so as to pass.
位置ずれ量を検出してから描画補正処理の実行にかかる時間を考慮すれば、露光エリアの相対位置より前の位置、すなわちまだ描画されていない直前の位置において位置ずれを検出し、描画補正処理を行うのがよい。この場合、複数の位置ずれ検出センサは、それぞれ対応する露光エリアに対し搬送方向側へ離れて配置される。 If the time taken to execute the drawing correction process after detecting the amount of positional deviation is taken into consideration, the position correction is detected at a position before the relative position of the exposure area, that is, the position immediately before drawing, and the drawing correction process is performed. It is good to do. In this case, the plurality of misregistration detection sensors are arranged away from the corresponding exposure area in the transport direction.
本発明によれば、基板を連続的に搬送させている間に基板の位置ずれが生じてもパターンずれが生じず、高解像度のパターンが形成される。 According to the present invention, even if the substrate is displaced while the substrate is continuously conveyed, the pattern is not displaced, and a high-resolution pattern is formed.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である描画システムについて説明する。 Below, the drawing system which is embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
図1は、本実施形態である描画システムを模式的に示した斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a drawing system according to the present embodiment.
描画装置10は基板SWを直接描画する描画装置であり、ワークステーションなどのパターンデータ処理部14と接続されている。描画装置は、フォトレジストなどの感光材料が塗布された基板SWの搬送経路中に配置される。基板SWは、銅張積層板などによるシート状に形成され、数百メートルの長さを有する。基板SWはロールされた状態で設置されており、描画装置10外部にある搬送ローラCR1〜CR3などにより、矢印Mの方向に沿って略一定速度で絶え間なく搬送される。この間、基板SWは描画装置10の進入口10Aから出口10Bを通過していく。
The
描画装置10は、連続的に一定速度で進入してくる基板SWに対して連続的に絶え間なく描画し続ける。描画装置10を通過した基板SWは現像処理、エッチングなど他の処理を行う装置へそのまま搬送されていく。なお、ローラCR1〜CR3は、図示しない筐体内に配置されている。
The
図2は、描画装置10の内部構成を模式的に示した斜視図である。図3は、1つの露光ヘッドの内部構成を模式的に示した図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the internal configuration of the
描画装置10は、4つの露光ヘッド12A〜12Dを備え、基板SWから所定距離だけ鉛直上方に離れた場所に規則的に配置されている。4つの露光ヘッド12A〜12Dは、基板SWの搬送方向Mに対して斜め方向に一列に配置されており、搬送方向Mに沿って互いに一定間隔ずつ離れて配置される。ここでの基板SWの幅Bは、およそ100〜600mmの範囲にあり、各列の隣接する露光ヘッドの搬送方向に沿った距離間隔は、およそ200〜600mmの範囲にある。以下では、搬送方向Mに沿った方向を“X”、搬送方向Mに垂直な基板SWの幅方向を“Y”で表す。
The
4つの露光ヘッド12A〜12Dに対し、4つの半導体レーザ(ここでは図示せず)および反射ミラー(図示せず)が基板SWの上方に配置されており、各半導体レーザから放射された光は、それぞれ対応する反射ミラーを介して対応する露光ヘッドに導かれる。露光ヘッド12A〜12D各々は、複数のマイクロミラーを2次元配列させたDMD(Digital Micro-mirror Device)を備える。
For the four
図3に示すように、4つの露光ヘッドのうち露光ヘッド12Cは、DMD13C、照明光学系24、結像光学系26を備えており、半導体レーザから放射されたビームLBは照明光学系24へ導かれる。照明光学系24はレーザビームLBの光束を平行光束に成形し、照明光学系24を通過した光はDMD13Cの全体照射領域AMを照射する。DMD13Cでは、高さh、幅wであってM×N個のマイクロミラーがマトリクス状に配列されており、位置(i,j)に応じてマイクロミラーをXij(1≦i≦M,1≦j≦N)と表す。
As shown in FIG. 3, the
マイクロミラーXijは、光を基板SW上へ導く第1の姿勢と基板SW外へ導く第2の姿勢のいずれかに選択的に位置決めされ、各ミラーは独立して制御される。マイクロミラーXijが第1の姿勢(ON状態)である場合、マイクロミラーXijに反射した光は、結像光学系26を介して基板SW上へ導かれる。一方、マイクロミラーXijが第2の姿勢(OFF状態)ある場合、マイクロミラーXijに反射した光は光吸収板29へ導かれる。なお、ここでは結像光学系26の結像倍率が1に定められている。他の露光ヘッド12A、12B、12Dについても、同様の構成である。
The micromirror X ij is selectively positioned in either a first posture for guiding light onto the substrate SW or a second posture for guiding light out of the substrate SW, and each mirror is controlled independently. When the micro mirror X ij is in the first posture (ON state), the light reflected by the micro mirror X ij is guided onto the substrate SW via the imaging
露光ヘッド12A〜12Dには、基板SWを搬送方向Mに沿って4つに分割することにより規定される描画領域がそれぞれ割り当てられ、露光ヘッド12A〜12Dに対して走査バンドS1〜S4が規定される(図2参照)。露光ヘッド12A〜12Dからの光の照射領域(ビームスポット)である露光エリアEA1〜EA4は、それぞれ走査バンドS1〜S4の幅に従って形成され、4つの露光エリアEA1〜EA4によって基板全体へ光が照射される。隣接する露光エリアは、搬送方向Mに沿って互いに所定距離間隔DLだけ離れて位置決めされる。 Drawing regions defined by dividing the substrate SW into four along the transport direction M are assigned to the exposure heads 12A to 12D, respectively, and scanning bands S1 to S4 are defined for the exposure heads 12A to 12D. (See FIG. 2). Exposure areas EA1 to EA4, which are irradiation areas (beam spots) of light from the exposure heads 12A to 12D, are formed according to the widths of the scanning bands S1 to S4, respectively, and light is irradiated to the entire substrate by the four exposure areas EA1 to EA4. Is done. Adjacent exposure areas are positioned apart from each other along the transport direction M by a predetermined distance interval DL.
露光ヘッド12C内のDMD13Cは、割り当てられた走査バンドS3の幅EBを超えて基板SWを照射できるサイズをもつ。図3に示すように、DMD13Cの全体照射領域AMによる光の露光エリアEA’3は、幅方向(Y方向)に沿って走査バンドS3のY方向に沿った幅EBを超える。そして、DMD13Cの全体照射領域AM内には、走査バンド幅EBに対応する露光エリアEA3を形成する描画エリアEMが規定される。描画エリアEM外にあるマイクロミラーは、基板SWを照射しないように第2の姿勢(OFF状態)に通常位置決めされる。他の露光ヘッド12A、12B、12D内のDMDも、同様に構成されている。
The
基板SWには、搬送方向Mに沿ってスプロケット孔PRが形成されおり、露光エリアの距離間隔DLに比べて非常に短い距離間隔で形成されている。例えば、距離間隔DLが数百ミリ程度である場合、スプロケット孔PRは数ミリ程度の距離間隔で形成される。基板SWは、スプロケット(図示せず)を取り付けたローラCR2、CR3と係合し、ローラCR2、CR3の回転によって略一定速度で搬送方向Mへ移動する。この移動に伴い、露光エリアEA1〜EA4は、走査バンドS1〜S4に沿って基板SWに対し相対移動する。エンコーダ(ここでは図示せず)は、ローラCR2を回転させるモータMKの回転量を計測することで基板SWの移動量を検出し、基板SWに対する露光エリアEA1〜EA4の相対位置が計測される。露光エリアEA1〜EA4の相対位置に応じて各DMDが制御され、その位置に形成すべきパターンに応じた光束から成る光が基板SWへ照射される。 Sprocket holes PR are formed in the substrate SW along the transport direction M, and are formed at a very short distance interval compared to the distance interval DL of the exposure area. For example, when the distance interval DL is about several hundred millimeters, the sprocket holes PR are formed at a distance interval of about several millimeters. The substrate SW engages with the rollers CR2 and CR3 to which sprockets (not shown) are attached, and moves in the transport direction M at a substantially constant speed by the rotation of the rollers CR2 and CR3. With this movement, the exposure areas EA1 to EA4 move relative to the substrate SW along the scanning bands S1 to S4. The encoder (not shown here) detects the amount of movement of the substrate SW by measuring the amount of rotation of the motor MK that rotates the roller CR2, and measures the relative positions of the exposure areas EA1 to EA4 with respect to the substrate SW. Each DMD is controlled in accordance with the relative position of the exposure areas EA1 to EA4, and the substrate SW is irradiated with light composed of a light beam corresponding to the pattern to be formed at that position.
4つの位置ずれ計測センサ17A〜17Dは、基板SWの搬送方向Mに沿って基板SWの一方の側に等間隔で配置されており、それぞれ露光エリアEA1〜EA4の相対位置における基板SWの位置ずれを検出する。各計測センサは、基板SWの搬送方向に関し、計測対象とする各露光エリアに対して基板入口10B側へ所定距離だけ離れて配置される。計測センサ17A〜17Dはコ字型のセンサであり、基板SW上方にある一方の突起部19A1〜19D1にはCCD(図示せず)が配置されており、他方の突起部19A2〜19D2には発光ダイオード(図示せず)がCCDと対向するように配置されている。基板SWの移動に伴い、位置ずれ計測センサ17A〜17D各々の発光ダイオードから放射された光は、一定時間間隔でスプロケット孔PRを通過し、CCDに到達する。
The four positional
位置ずれ計測センサ17A〜17Dは、基板SWの搬送方向M(X方向)に沿ったラインを基準にして基板SWの幅方向(Y方向)に沿った位置ずれを計測するセンサであり、ここではスプロケット孔PRを通るラインを基準に位置ずれを計測する。すなわち、各計測センサにおいて光の受光位置が検出されると、その受光位置に基づいて、各計測センサの位置に応じた基板SWのずれが検出される。位置ずれが検出されると、後述するように、対応する走査バンドに沿った描画データのシフト処理、対応するDMDの描画エリアのシフト処理といった描画補正処理が施される。位置ずれ計測センサ17A〜17Dは、それぞれ独立して基板SWの異なった場所での位置ずれを検出し、それぞれ検出される位置ずれ量に基づいて描画補正処理が別々に実行される。
The
図4は、描画装置10のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of the
描画装置10は、第1〜第4のデータ変換部14A〜14D,第1〜第4の露光制御部16A〜16D、光源駆動部33を備え、CPUを含むシステムコントロール回路32が描画装置10全体を制御する。光源駆動部33は、半導体レーザ11A〜11Dの発光を制御し、システムコントロール回路32からの制御信号に基づいて半導体レーザ11A〜11Dへ電流を送る。半導体レーザ11A〜11Dから放射された光は、それぞれDMD13A〜13Dを備えた露光ヘッド12A〜12Dへ導かれる。
The
データ処理部14では、CADデータ(ベクタデータ)であるパターンデータが生成され、描画装置10へ送られる。パターンデータは4つの走査バンドS1〜S4に従って一連の分割描画データが生成されている。各分割描画データは、後述するように、対応する走査バンドをオーバラップして隣接する描画データの一部を含むように生成されている。分割パターンデータは、システムコントロール回路32を介してそれぞれ第1〜第4のデータ変換部14A〜14Dへ送られる。
In the
4つのデータ変換部14A〜14Dの中で第3のデータ変換部14Cでは、走査バンドS3に応じた分割パターンデータをベクタデータからラスタデータに変換するデータ変換処理が行われる。そして、変換されたラスタデータはビットマップメモリ15Cへ順次書き込まれ、露光制御部16Cへ順次出力される。ラスタデータは、走査バンドS3に沿ったパターンに応じて2値化されたビットデータであり、基板SW上の各ドット位置に対応する。ラスタデータのデータ値は、マイクロミラーのON/OFF状態を規定する。
Among the four
システムコントロール回路32は、DMD13Cの各マイクロミラーをON/OFF制御するタイミングをカウントする制御クロックパルスと、露光エリアEA3の相対位置に応じて露光タイミングをカウントする露光クロックパルスをそれぞれ第3のデータ変換部14C、露光制御部16Cへ出力する。露光制御部16Cでは、送られてくるラスタデータおよびクロックパルスに基づいて、DMD13Cの各マイクロミラーXijをON/OFF制御する信号が露光ヘッド12Cへ順次出力される。本実施形態では、いわゆる多重露光動作が実行され、各マイクロミラーXijの相対位置に合わせて制御信号が出力される。ビットマップメモリ15A、15B、15Dをそれぞれ備えた第1、第2、第4データ変換部14A、14B、14D.第1、第2、第4露光制御部16A、16B、16Dも、それぞれ第3のデータ変換部14C,第3の露光制御部16Cと同様の構成である。
The
基板SWが移動している間、位置ずれ計測センサ17から受光位置に応じた検出信号がシステムコントロール回路32へ送られ、基板SWの幅方向(Y方向)に沿った位置ずれが検出される。位置ずれが生じない場合の基準となる受光位置があらかじめ定められており、その基準位置からのずれによって基板SWの位置ずれが検出される。検出された変位量に基づいて、データをシフトさせる制御信号が第3のデータ変換部14Cへ送られる。また、描画エリアEA3をシフトさせる描画エリアシフト制御信号が第3の露光制御部16Cへ送られる。第1、第2、第4の位置ずれ計測センサ17A、17B、17Dも同様の構成であり、各計測センサは、対応する露光エリアその位置を通過した基板SWの位置ずれをそれぞれ独立して検出する。
While the substrate SW is moving, a detection signal corresponding to the light receiving position is sent from the displacement measuring sensor 17 to the
図5は、パターンずれを示した図である。図6は、所定の時刻における基板SWの状態を示した図である。図5、図6を用いて、基板SWの位置ずれに伴うパターンずれについて説明する。 FIG. 5 is a diagram showing pattern deviation. FIG. 6 is a diagram showing the state of the substrate SW at a predetermined time. With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the pattern shift accompanying the positional shift of the substrate SW is described.
基板SWに位置ずれが生じない場合、走査バンドの境界ライン付近におけるパターンにパターンずれが生じない。例えば、基板SWの所定領域Jに文字「A」型のパターンを形成する場合、露光エリアEA1〜EA4の中で先頭位置にある露光エリアEA4が領域Jに位置するタイミング(時刻T1)でパターンK1を形成するように、描画処理が行われる。そして、基板SWがそのまま搬送されて露光エリアEA3が領域Jに位置するタイミング(時刻T2))になると、パターンK2を形成するように描画処理が行われる。その結果、走査バンドS3、S4のつなぎ目となる境界ラインN近傍には、「A」型のパターンに関してパターンずれは生じない(図5参照)。 In the case where no positional deviation occurs in the substrate SW, there is no pattern deviation in the pattern near the boundary line of the scanning band. For example, when a character “A” type pattern is formed in the predetermined area J of the substrate SW, the pattern K1 is the timing (time T1) at which the exposure area EA4 at the head position among the exposure areas EA1 to EA4 is located in the area J. A drawing process is performed so as to form. Then, when the substrate SW is conveyed as it is and the exposure area EA3 is positioned in the region J (time T2), the drawing process is performed so as to form the pattern K2. As a result, no pattern deviation occurs in the vicinity of the boundary line N that becomes the joint between the scanning bands S3 and S4 with respect to the “A” type pattern (see FIG. 5).
一方、ローラCR2,CR3などの搬送機構の送り精度等に起因して基板SWが僅かに非周期で蛇行しながら移動する場合、基板SWが幅方向(Y方向)に沿ってわずかにずれる(例えば数百マイクロメートル)。また、露光エリアEA1〜EA4はそれぞれ搬送方向(X方向)に沿って別々の位置にあるため、所定の時刻における位置ずれの量(変位量)は、基板SWの各場所によって異なる。 On the other hand, when the substrate SW moves while meandering slightly in a non-periodic manner due to the feeding accuracy of the transport mechanism such as the rollers CR2 and CR3, the substrate SW slightly shifts along the width direction (Y direction) (for example, Hundreds of micrometers). In addition, since the exposure areas EA1 to EA4 are at different positions along the transport direction (X direction), the amount of displacement (displacement amount) at a predetermined time differs depending on the location of the substrate SW.
例えば、時刻T1において露光エリアEA4、EA3付近における位置ずれが生じておらず、時刻T2において計測センサ17C方向へ向けて変位量Δyだけ相対的に位置ずれが生じた場合(図6参照)、露光エリアEA3と露光エリアEA4との間に変位量Δyだけ光の照射されない隙間領域PKが生じる。形成されるパターンPA’は「A」型パターンにならず、パターンずれが生じる(図5参照)。そのため、本実施形態では、以下に示す描画補正処理が行われる。
For example, when there is no displacement in the vicinity of the exposure areas EA4 and EA3 at time T1, and relative displacement by a displacement amount Δy toward the
図7は、システムコントロール回路32に格納されたプログラムに基づいて実行される描画補正処理を伴った描画処理を示したフローチャートである。また、図8は、ビットマップメモリ15Cでのラスタデータを示した図であり、図9は、描画補正処理を示した図である。なお、図7、図8、図9では、走査バンドS3に応じた露光エリアEA3に対する描画処理、すなわち第3の露光ヘッド13C、第3のデータ変換部14C,第3の露光制御部16Cによる描画処理を示す。また、図9では、図6に示す基板SWの位置ずれが生じた場合の描画補正処理を示している。他の走査バンドに対しても、同様の描画処理が行われる。
FIG. 7 is a flowchart showing a drawing process accompanied with a drawing correction process executed based on a program stored in the
描画開始命令が検出されると、ステップS101では、基板SWを一定速度で移動させるようにローラCR2、CR3が回転する。そして、基板SWが一定速度になると、描画を開始するために露光動作が実行される。 When a drawing start command is detected, in step S101, the rollers CR2 and CR3 rotate so as to move the substrate SW at a constant speed. Then, when the substrate SW reaches a constant speed, an exposure operation is executed to start drawing.
ステップS102では、データ処理部14から送られてくる走査バンドS3に応じた分割パターンデータを所定のタイミングでラスタデータへ変換するように、第3のデータ変換部14Cへ制御信号(クロックパルス)が送られる。そして、ステップS103では、位置ずれ検出センサ17Cから送られてくる検出信号に基づき、露光エリアEA3近傍の位置ずれ量(変位量)Δyが検出される。
In step S102, a control signal (clock pulse) is sent to the
上述したように、DMD13Cは、走査バンドS3の幅EBを超えるサイズを有しており、基板SWの幅方向(Y方向)に沿ったDMD13の全体長さを“H’”、描画エリアEMの長さを“H”と表した場合、DMD13全体の露光エリアEA’3の長さEB’は全体長さHに対応する(図8参照)。ただし、ここではH=EB,H’=EB’である。
As described above, the
そして、DMD13Cすべてのマイクロミラーに応じたラスタデータが、ビットマップメモリ15Cに格納される。すなわち、ビットマップメモリ15Cには、走査バンド幅EBを超えた幅EB’に従い、走査バンドS2、S4の一部とオーバラップする分割ラスタデータPD3が生成され、ビットマップメモリ15Cに順次書き込まれる。ここでデータ幅Uは走査バンド幅EBに対応し、データ幅U’は幅EB’に対応する。
Then, raster data corresponding to all the micromirrors of the
ステップS104では、システムコントロール回路32からの制御信号に基づき、変位量Δyに応じてビットマップメモリ15Cにおけるラスタデータがシフトされる。すなわち、ラスタデータの各ビットデータが、アドレスを全体的にΔyに応じた分だけずらしてビットマップメモリ15Cに書き込まれる。データシフトしないで描画する場合に形成されるパターンと、データシフトにして描画した場合に形成されるパターンとを、ここでは符号“JK1”、“JK2”で表す(図9参照)。変位量Δyが0である場合、すなわち位置ずれがない場合、データシフト処理は行われない。
In step S104, based on the control signal from the
ステップS105では、変位量Δyに応じた距離Δy’だけ描画エリアEMがシフトするように、制御信号が露光処理部16Cへ送られる。これにより、シフトされた描画エリアEM以外のマイクロミラーがOFF状態に位置決めされる。ここでは、Δy’=Δyである。そして、ステップS105では、マイクロミラーがパターンに応じてON/OFF制御される。これにより、走査バンドのつなぎ目部分においてパターンずれの生じないパターンPAが形成される。
In step S105, a control signal is sent to the
図6に示す方向とは逆に位置ずれが生じた場合、すなわち露光エリアEA3が走査バンドS4を超えて相対移動する場合、ラスタデータが逆方向へシフト処理され、描画エリアも逆方向へシフトされる。 When the position shift occurs in the direction opposite to that shown in FIG. 6, that is, when the exposure area EA3 moves relative to the scanning band S4, the raster data is shifted in the reverse direction, and the drawing area is also shifted in the reverse direction. The
なお、位置ずれ検出センサ17Cは露光エリアEA3より描画装置10の入口10A側に配置されており、実際に位置ずれ検出センサ17Cが位置ずれを検出してから所定時間経過後に位置ずれを検出した場所を露光エリアEA3が通過する。しかしながら、基板SWの変位量は近接する場所において極端に変らない。したがって、変位量Δyが検出された時刻T2’露光動作が行われる時刻T2の差は、描画補正処理に関して無視できる。
The positional
ステップS102〜S106は繰り返し実行され、基板SWの移動に伴って分割パターンデータPD3がビットマップメモリ15Cへ順次書き込まれて出力される。そして、逐次変位量Δyが検出され、描画補正処理が行われる。
Steps S102 to S106 are repeatedly executed, and the division pattern data PD3 is sequentially written and output to the
以上のように本実施形態によれば、4つの露光ヘッド12A〜12Dが基板SW上方に配置され、露光ヘッド12A〜12Dによる露光エリアEA1〜EA4が、基板SW上に規定される走査バンドS1〜S4に沿って相対移動する。そして、DMD13A〜DMD13Dが、それぞれ露光エリアEA1〜EA4の相対位置に応じて独立制御され、パターンに応じた露光動作が実行される。位置ずれ計測センサ17A〜17Dは、基板SWのそれぞれの場所における位置ずれを検出する。走査バンドS3において変位量Δyが検出された場合、分割パターンデータをΔy分だけずらしてビットマップメモリへ書き込み、出力する。そして、描画エリアEAがΔyに応じた長さΔy’だけシフトされる。
As described above, according to the present embodiment, the four
露光ヘッドに設けられた結像光学系の倍率は任意に設定可能である。この場合、縮小率、倍率に応じてデータのシフト量、描画エリアのシフト量が定められる。位置ずれ計測センサ17A〜17Dは、搬送方向Mに関して露光エリアEA1〜EA4と同じ位置に配置してもよい。また、スプロケット孔が形成されていない基板を使用する場合、基板の端面を計測して位置ずれを計測してもよい。また、各露光エリアに対応させた数だけ用意せず、位置ずれを計測可能となるように、任意の数だけ任意の場所に配置すればよい。
The magnification of the imaging optical system provided in the exposure head can be arbitrarily set. In this case, the data shift amount and the drawing area shift amount are determined according to the reduction ratio and magnification. The
なお、基板SWの両面が銅箔によってカバーされている場合、エッチング等の処理による剥離を防止するため、基板SWの裏面全体へ露光ヘッドにより光が照射される。 When both surfaces of the substrate SW are covered with copper foil, the exposure head irradiates light to the entire back surface of the substrate SW in order to prevent peeling due to processing such as etching.
10 描画装置
11A〜11D 半導体レーザ(光源)
12A〜12D 露光ヘッド
13A〜13D DMD(光変調ユニット)
14A〜14D データ変換部(データ変換処理部)
15A〜15D ビットマップメモリ(メモリ)
16A〜16D 露光制御部(描画手段)
17A〜17D 位置ずれ計測センサ(位置ずれ検出部)
32 システムコントロール回路
SW 基板
M 搬送方向
AM 全体照射領域(全体照射エリア)
EM 描画エリア
EA1〜EA4 露光エリア
S1〜S4 走査バンド
PD3 分割パターンデータ
DESCRIPTION OF
12A to
14A to 14D Data conversion unit (data conversion processing unit)
15A to 15D Bitmap memory (memory)
16A-16D Exposure control part (drawing means)
17A to 17D Misalignment measurement sensor (Misalignment detector)
32 System control circuit SW Substrate M Transport direction AM Total irradiation area (total irradiation area)
EM drawing area EA1 to EA4 Exposure area S1 to S4 Scan band PD3 Division pattern data
Claims (5)
パターン形成のため光を放射する光源と、
それぞれ複数の光変調素子を規則的に配列させ、前記基板の搬送方向に沿って規定される複数の走査バンドに対し、前記光源からの光をそれぞれ前記複数の光変調素子の位置に応じて前記基板へ投影する複数の光変調ユニットと、
前記複数の走査バンドに従って生成され、それぞれ前記複数の光変調素子の配列に応じたデータ配列をもつ一連の分割描画データに基づいて、前記複数の光変調ユニットを独立制御する描画手段と、
前記基板の搬送方向を基準ラインとして、搬送方向に直交する変位方向に沿って生じる前記基板の位置ずれの変位量を検出する位置ずれ検出部と、
検出された変位量に基づいて、描画の補正処理を実行する描画補正手段とを備え、
前記複数の光変調ユニット各々が、対応する走査バンド幅よりサイズの大きい全体照射エリアを有し、
前記複数の光変調ユニットによる複数の露光エリアが搬送方向に沿って互いに離れて位置決めされるように、前記複数の光変調ユニットが配置され、
前記描画手段が、前記全体照射エリアの中で走査バンド幅に合った露光エリアを形成する描画エリアを規定し、前記描画エリア内に配置された光変調素子によって描画し、
前記描画補正手段が、検出される位置ずれの変位量に基づき、位置ずれを補正する方向へ向けて補正対象の分割描画データと補正対象の描画エリアとそれぞれシフトさせることを特徴とする描画装置。 A drawing apparatus for directly drawing on a substrate that is continuously conveyed,
A light source that emits light to form a pattern;
A plurality of light modulation elements are regularly arranged, and a plurality of scanning bands defined along the transport direction of the substrate, the light from the light source is respectively according to the positions of the plurality of light modulation elements A plurality of light modulation units that project onto the substrate;
Drawing means for independently controlling the plurality of light modulation units based on a series of divided drawing data generated according to the plurality of scanning bands, each having a data arrangement corresponding to the arrangement of the plurality of light modulation elements,
A positional deviation detection unit that detects a displacement amount of the positional deviation of the substrate that occurs along a displacement direction orthogonal to the conveyance direction, with the conveyance direction of the substrate as a reference line;
Drawing correction means for executing a drawing correction process based on the detected displacement amount;
Each of the plurality of light modulation units has an overall illumination area that is larger in size than the corresponding scanning bandwidth;
The plurality of light modulation units are arranged so that a plurality of exposure areas by the plurality of light modulation units are positioned away from each other along the transport direction,
The drawing means defines a drawing area that forms an exposure area that matches a scanning bandwidth in the entire irradiation area, and is drawn by a light modulation element arranged in the drawing area;
The drawing apparatus, wherein the drawing correction means shifts the divided drawing data to be corrected and the drawing area to be corrected in a direction to correct the position deviation based on the detected displacement amount.
直進する光を放射する発光部と、
前記発光部からの光を受光するセンサとを有し、
前記基板の搬送方向に沿って規則的に形成されたスプロケット孔を通るように前記発光部と前記センサとが対向配置されていることを特徴とする請求項2に記載の描画装置。 Each of the plurality of misregistration detection sensors is
A light emitting unit that emits light traveling straight;
A sensor for receiving light from the light emitting unit,
The drawing apparatus according to claim 2, wherein the light emitting unit and the sensor are arranged to face each other so as to pass through sprocket holes regularly formed along the transport direction of the substrate.
設計用パターンデータを前記一連の分割描画データへ変換し、前記複数の露光エリアそれぞれの相対位置に応じて前記メモリへ順次書き込み、出力するデータ変換処理手段と
を有するデータ変換処理部を更に有し、
前記データ変換処理部が、隣接する走査バンドをオーバラップするように前記一連の分割描画データへ変換し、
前記描画補正手段が、変位量だけずらして補正対象の描画データを前記メモリへ書き込むことを特徴とする請求項1に記載の描画装置。
A memory capable of storing the series of divided drawing data as raster data;
A data conversion processing unit that converts the design pattern data into the series of divided drawing data, sequentially writes to the memory in accordance with the relative position of each of the plurality of exposure areas, and outputs the data. ,
The data conversion processing unit converts the series of divided drawing data so as to overlap adjacent scanning bands,
The drawing apparatus according to claim 1, wherein the drawing correction unit writes the drawing data to be corrected into the memory while shifting by a displacement amount.
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