JP2006019478A - 描画システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光変調ユニットの配置を修正することなく、パターンの位置決め誤差を所望するように修正する。
【解決手段】 一連の分割パターンデータそれぞれを、隣接する走査バンドのデータを一部オーバラップするように生成し、独立してラスタデータに変換するとともに、描画データとして出力する。露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈの位置決め誤差に起因するパターンの描画位置ずれを修正するため、ΔＳだけ読み出すアドレス領域をシフトさせてラスタデータをビットマップメモリから読み出す。
【選択図】 図８

Description

本発明は、パターン形成用基板へ描画する描画システムに関する。

描画装置では、レーザビームをラスタ、走査させる描画方式や、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）、ＬＣＤなど複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調ユニットによる露光エリアを走査させる描画方式が知られている。光変調ユニットを使用する場合、基板の長手方向にそって複数の走査バンドを規定し、各走査バンドに応じて基板全体のパターンデータを分割し、一連の分割パターンデータを生成する。そして、ＤＭＤの光変調素子（マイクロミラー）をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御して、パターンに応じた光を基板に照射させる（例えば特許文献１参照）。２次元配列した光変調素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、ビーム走査に比べてパターン解像度を向上させることができる。
特開２００３−５７８３７号公報（図１〜図３）

光変調ユニットの位置決め精度の問題により、走査バンドに垂直な方向に関してパターンの位置決め誤差が生じる。このパターン位置決め誤差を光変調ユニットの配置調整で解消することは難しいため、パターンデータをシフト補正して描画処理を行う必要がある。しかしながら、各分割パターンデータは独立してデータ処理されるため、パターンデータをシフトさせた場合、自身の走査バンド領域外にあるパターンデータが存在しないため、バンド境界部分に跨る配線パターンには欠落部分が生じ、配線パターンが遮断されてしまう。

本発明の描画システムは、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が規則的に配列され、基板の長手方向に沿って規定される複数の走査バンドに対し、複数の光変調素子を制御してパターンに応じた光を基板へ投影する複数の光変調ユニットと、複数の光変調ユニットの照射領域である複数の露光エリアを基板に対して相対移動させる走査手段と、複数の走査バンドに従い、パターンデータを分割した一連の分割パターンデータを生成するデータ生成手段と、一連の分割パターンデータに基づき、複数の光変調ユニットをそれぞれ制御する描画手段と、基板のパターン位置を走査バンドに垂直な方向に沿ってシフトさせるシフト手段とを備え、データ生成手段が、一部データが互いに重複するように、それぞれ走査バンド幅を超えるデータバンド幅を有する一連の分割パターンデータを生成し、描画手段が、各分割パターンデータの中で走査バンド幅に応じたバンド幅描画データに基づいて対応する光変調ユニットを制御し、シフト手段が、各分割パターンデータのうち、シフト量だけずれた走査バンド幅分のデータをバンド幅描画データと定めることを特徴とする。

本発明の描画システムは、１つの光変調ユニットを使用する描画システムであり、パターン形成のため光を放射する光源と、複数の光変調素子が規則的に配列され、基板の長手方向に沿って規定される複数の走査バンドに沿って、複数の光変調素子を制御してパターンに応じた光を基板へ投影する光変調ユニットと、光変調ユニットの照射領域である露光エリアを、複数の走査バンドに沿って相対移動させる走査手段と、複数の走査バンドに従い、パターンデータを分割した一連の分割パターンデータを生成するデータ生成手段と、一連の分割パターンデータそれぞれに基づいて、光変調ユニットをそれぞれ制御する描画手段と、基板のパターン位置を走査バンドに垂直な方向に沿ってシフトさせるシフト手段とを備え、データ生成手段が、一部データが互いに重複するように、それぞれ走査バンド幅を超えるデータバンド幅を有する一連の分割パターンデータを生成し、描画手段が、各分割パターンデータの中で走査バンド幅に応じたバンド幅描画データに基づいて光変調ユニットを制御し、シフト手段が、各分割パターンデータのうち、シフト量だけずれた走査バンド幅分のデータをバンド幅描画データと定めることを特徴とする。

本発明によれば、光変調ユニットの配置を修正することなく、パターンの位置決め誤差を所望するように修正することができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態である描画装置について説明する。

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。

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、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、銅張積層板などシート状プリント配線用基板であり、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。

描画装置１０は、リードフレーム等の描画パターンを基板ＳＷ上に繰り返し搬送方向（基板の長手方向）に沿って形成可能な描画装置であり、連続的に一定速度で進入する基板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。

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、描画処理によるパターン形成を示した図である。

描画装置１０は、８つの露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈを備えており、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。本実施形態では、８つの露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈが２列になって配置され、各列の４つの露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｄおよび４つの露光ヘッド１２Ｅ〜１２Ｈは、それぞれ搬送方向Ｍに対し斜めに一定間隔で配置される。

露光ヘッド１２Ａと露光ヘッド１２Ｅは、基板ＳＷの幅方向、すなわち搬送方向と垂直な方向に沿って略同一ライン上に配置される。露光ヘッド１２Ｂ、１２Ｆ、露光ヘッド１２Ｃ、１２Ｇ、露光ヘッド１２Ｄ、１２Ｈも同様に搬送方向とは垂直な方向に沿って略同一ライン上に配置されている。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とは逆向きの方向を“Ｘ”、基板ＳＷの幅方向を“Ｙ”で表す。

露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈに対し、８つの半導体レーザおよび反射ミラー（いずれも図示せず）が基板ＳＷ上方に配置されており、半導体レーザから放射された光は、それぞれ反射ミラーを介して露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈへ導かれる。露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈ各々は、複数のマイクロミラーをマトリクス状に配列させたＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を備え（ここでは図示せず）、各ミラーは、姿勢を変化させることにより、選択的に光を基板ＳＷ上あるいはそれ以外の方向へ導く。すなわち、ミラーがＯＮ状態の姿勢である時には基板ＳＷ上へ光を導き、ＯＦＦ状態の姿勢である時には基板ＳＷ外へ光を導く。ＤＭＤのサイズは、ここでは数十マイクロメートルに規定されている。

基板ＳＷ上には、露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈに対してそれぞれ描画領域が割り当てられ、走査バンドＳ１〜Ｓ８が規定されている。光の照射領域（ビームスポット）である露光エリアＥＡ１〜ＥＡ８は、それぞれ走査バンドＳ１〜Ｓ８に沿って相対移動する。隣接する露光エリアは、基板ＳＷの長手方向、すなわち搬送方向Ｍに沿って互いに所定距離間隔ΔＬだけ離れて位置決めされる。基板ＳＷに対する各露光エリアの相対位置に応じて各露光ヘッドのＤＭＤが制御され、露光エリアの相対位置に形成されるべきパターンに応じた光束より成る光が各露光ヘッドから基板ＳＷへ照射される。

図３には、基板ＳＷの搬送に伴って描画されていく様子が示されており、１つの描画パターンＰＡが繰り返し形成される。基板ＳＷの移動に伴い露光エリアＥＡ１〜ＥＡ８が相対移動する間、露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈが同期しながら並列的に描画し続ける。搬送方向に向かって一番先頭位置にある露光ヘッド１２Ａによる露光が最も早く進行し、他の露光ヘッドが所定タイミングがずれて露光する。同一の描画パターンＰＡを形成させる露光動作は、基板ＳＷが搬送されている間続く。

描画装置１０により露光動作された基板ＳＷは、描画装置１０から他の工程に使用される装置へ続けて搬送されていく。すなわち、現像処理、ポストベーク、デスカム、エッチング、レジスト剥離／洗浄等の処理に使用される装置へそのまま続けて搬送され、パターンの形成された基板ＳＷが製造される。なお、図３では描画処理においてパターンが形成されているが、パターンに応じた光を照射することによりパターンに対応する部分が感光され、その後の処理を経てパターンが形成される。

図４は、描画装置１０およびパターンデータ処理部１４の概略的ブロック図である。

描画装置１０は、８つのイメージ生成処理部１６Ａ〜１６Ｈと、８つの露光処理部１８Ａ〜１８Ｈ、システムコントロール回路２０とを備え、システムコントロール回路２０が描画装置１０全体を制御する。パターンデータ処理部１４と描画装置１０はリアルタイムでデータ通信可能に接続されている。

パターンデータ処理部１４では、１つのパターンを示すパターンデータがメモリ１１に格納されている。パターンデータは、ベクタデータとして作成された設計用ＣＡＤデータである。パターンデータはパターンデータ処理部１４において展開され、一連のパターンデータが連続的に繰り返しメモリ１１上に格納される。そして、分割処理部１３では、パターンデータが８つの露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈおよび走査バンドＳ１〜Ｓ８に応じて分割され、一連の分割パターンデータが生成される。

第１のイメージ生成処理部１６Ａは、制御部、作業メモリ、ネットワークインターフェイス（ＩＦ）、ダイレクトメモリアクセスコントローラ（ＤＭＡＣ）、出力バッファ（いずれも図示せず）などとともに、ビットマップメモリ１７Ａを備える。分割パターンデータがネットワークＩＦを介して入力されると、作業メモリにおいてラスタ変換処理され、ベクタデータがラスタデータへ変換される。ラスタデータはビットマップメモリ１７Ａへ順次格納され、出力バッファへ一時的に格納される。そして、出力バッファに格納されたラスタデータは露光処理部１８Ａへ順次出力される。第２〜第８のイメージ生成処理部１６Ｂ〜１６Ｈにも、ビットマップメモリ１７Ｂから１７Ｈなどが設けられ、第１のイメージ生成処理部１６Ａの処理動作と実質的に同じである。

露光処理部１８Ａでは、第１のイメージ生成処理部１６Ａから送られてきたラスタデータと、システムコントロール回路２０から送られてくる描画制御信号ＣＬｋに基づき、ＤＭＤ１３Ａの各マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御する描画信号が出力される。本実施形態では、従来公知の多重露光が実行され、描画時間をカウントすることにより計測される露光エリアの相対位置に応じてマイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御タイミングを調整する描画制御信号ＣＬｋが露光処理部１８Ａに出力され、描画信号が露光ヘッド１２Ａへ送られる。露光ヘッド１２Ａでは、制御信号に基づいてＤＭＤ１３Ａの各ミラーが動作する。第２〜第８の露光処理部１８Ｂ〜１８Ｈおよび第２〜第８の露光ヘッド１２Ｂ〜１２Ｈ（ＤＭＤ１３Ｂ〜１３Ｈ）の動作も、実質的に第１の露光処理部１８Ａ、第１の露光ヘッド１２Ａ（ＤＭＤ１３Ａ）の動作とそれぞれ同じである。

オペレータはキーボードなどを操作することによってパターンの位置決め修正を行うことが可能である。パターンデータ処理部１４に設けられたシフト量設定部１５がオペレータの操作を検出すると、操作に応じて定められたシフト量のデータが描画装置１０へ送信される。システムコントロール回路２０は、データシフト処理のためイメージ生成処理部１６Ａから１６Ｈへ制御信号Ｃｋを送る。

図５は、分割パターンデータを示した図である。図６は、分割パターンデータのデータバンド幅およびバンドピッチを示した図である。ここでは、走査バンドＳ１〜Ｓ３に応じた分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３について説明する。

分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３各々は、対応する走査バンドに形成されるパターンのデータのみならず、隣接する走査バンドをオーバラップするようにデータを包含する。例えば、分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３から成るパターンデータＰＡにある配線パターンＰＭの一部データ領域ＰＭ１は、分割パターンデータＰＤ１、ＰＤ２両方に存在する。同様に、データ領域ＰＭ２は、分割パターンデータＰＤ２、ＰＤ３両方に存在する。

データ重複エリアＯＲには、エリアを２等分するバンド境界線が規定され、隣接するバンド境界線ＢＢのピッチが走査バンド幅ＨＰと一致するようにデータ重複エリアＯＲが定められている。データ重複エリアＯＲの半分の領域を調整領域ＳＲと表し、その幅をＳＰと定めると、分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３のデータバンド幅ＢＷは、以下の式により求められる（図６参照）。

ＢＷ＝ＨＰ＋２×ＳＰ ・・・（１）

ここでは、分割パターンデータのバンドピッチＢＰが、分割パターンデータＰＤ１の最下端を基準として計測される。また、バンドピッチＢＰは走査バンド幅ＨＰに等しい。調整領域ＳＲの幅ＳＰは、パターンの位置決め精度に従って定められる。

分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３は、それぞれラスタデータに変換された後に対応するビットマップメモリへ書き込まれる。そして、走査バンド幅ＨＰに応じた斜線領域Ｈ１〜Ｈ３のデータがビットマップメモリから読み出され、露光処理部へ出力される。露光処理部は、斜線領域Ｈ１〜Ｈ３に応じたラスタデータに基づいてＤＭＤを制御し、これによりパターンが形成される（図５参照）。

図７は、描画処理を示したフローチャートである。図８は、分割パターンデータのシフト処理を示した図である。ただし、ここでは分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３に対する描画処理のみ示す。

ステップＳ１０１では、基板におけるパターンの描画位置のシフト量ΔＳが検出される。ここでは、シフト量ΔＳはオペレータの操作によってあらかじめ定められる。ステップＳ１０２では、各露光エリアの相対位置がクロックパルス信号による時間のカウントにより計測される。そしてステップＳ１０３では、図５に示す分割パターンデータＰＤ１〜ＰＤ３がそれぞれラスタデータに変換され、それぞれ対応するビットマップメモリに格納される。

ステップＳ１０４では、ラスタデータの読出し領域がシフト量ΔＳに応じたデータシフト量ΔＳだけシフトされ、図８に示す走査バンド幅ＨＰ’にあるラスタデータが読み出される。すなわち、ラスタデータの読出しアドレス領域が全体的にΔＳだけシフトされる。そして、ステップＳ１０５では、ラスタデータが描画データとして露光ヘッドへ出力される。その結果、パターンＰの位置に比べてΔＳだけＹ方向にシフトした位置でパターンＰ’が形成される（図８参照）。

このように本実施形態によれば、一連の分割パターンデータそれぞれが、隣接する走査バンドのデータを一部オーバラップして生成され、独立してラスタデータに変換され、描画データとして出力される。そして、露光ヘッド１２Ａ〜１２Ｈの位置決め誤差に起因するパターンの描画位置ずれを修正するため、ΔＳだけ読み出すアドレス領域をシフトさせてラスタデータが読み出される。これにより、走査バンドの境界付近においてもパターンのつなぎ目が欠落することなく、全体的にパターンをシフトさせて位置決め修正することができる。

複数の露光ヘッドを同期させながら同時に描画処理する描画装置に限定されず、１つの露光ヘッドを使用し、ステージを移動させて走査バンドを順に走査させる描画装置に適用してもよい。

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。 描画装置の内部構成を模式的に示した斜視図である。 描画処理によるパターン形成を示した図である。 描画装置およびパターンデータ処理部の概略的ブロック図である。 分割パターンデータを示した図である。 分割パターンデータのデータバンド幅およびバンドピッチを示した図である。 描画処理を示したフローチャートである。 分割パターンデータのシフト処理を示した図である。

符号の説明

１０ 描画装置
１４ パターンデータ処理部（データ生成手段）
ＣＲ１〜ＣＲ３ 搬送ローラ（走査手段）
１３Ａ〜１３Ｈ ＤＭＤ（光変調ユニット）
１６Ａ〜１６Ｈ イメージ生成処理部（シフト手段）

Claims (2)

1. 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が規則的に配列され、基板の長手方向に沿って規定される複数の走査バンドに沿って、前記複数の光変調素子を制御してパターンに応じた光を前記基板へ投影する複数の光変調ユニットと、
   前記複数の光変調ユニットの照射領域である複数の露光エリアを前記複数の走査バンドに沿って相対移動させる走査手段と、
   前記複数の走査バンドに従い、パターンデータを分割した一連の分割パターンデータを生成するデータ生成手段と、
   前記一連の分割パターンデータに基づき、前記複数の光変調ユニットをそれぞれ制御する描画手段と、
   前記基板のパターン位置を走査バンドに垂直な方向に沿ってシフトさせるシフト手段とを備え、
   前記データ生成手段が、一部データが互いに重複するように、それぞれ走査バンド幅を超えるデータバンド幅を有する前記一連の分割パターンデータを生成し、
   前記描画手段が、各分割パターンデータの中で走査バンド幅に応じたバンド幅描画データに基づいて対応する光変調ユニットを制御し、
   前記シフト手段が、各分割パターンデータのうち、シフト量だけずれた走査バンド幅分のデータをバンド幅描画データと定めることを特徴とする描画システム。
2. パターン形成のため光を放射する光源と、
   複数の光変調素子が規則的に配列され、基板の長手方向に沿って規定される複数の走査バンドに沿って、前記複数の光変調素子を制御してパターンに応じた光を前記基板へ投影する光変調ユニットと、
   前記光変調ユニットの照射領域である露光エリアを、前記複数の走査バンドに沿って相対移動させる走査手段と、
   前記複数の走査バンドに従い、パターンデータを分割した一連の分割パターンデータを生成するデータ生成手段と、
   前記一連の分割パターンデータそれぞれに基づいて、前記光変調ユニットをそれぞれ制御する描画手段と、
   前記基板のパターン位置を走査バンドに垂直な方向に沿ってシフトさせるシフト手段とを備え、
   前記データ生成手段が、一部データが互いに重複するように、それぞれ走査バンド幅を超えるデータバンド幅を有する前記一連の分割パターンデータを生成し、
   前記描画手段が、各分割パターンデータの中で走査バンド幅に応じたバンド幅描画データに基づいて前記光変調ユニットを制御し、
   前記シフト手段が、各分割パターンデータのうち、シフト量だけずれた走査バンド幅分のデータをバンド幅描画データと定めることを特徴とする描画システム。
   

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