JP2010113001A - 直接露光方法および直接露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光対象基板を載せるステージのヨーイングに起因する露光パターンの位置ズレを発生しない、低コストかつ高精度の直接露光方法および直接露光装置を実現する。
【解決手段】直接露光装置１の露光ヘッド５１に対して相対移動するステージ５２上に載せられた露光対象基板を、露光ヘッド５１により直接露光する直接露光方法は、直接露光装置１に入力されたベクターデータ形式の設計データを、直接露光装置１内の演算処理部１１が、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、補正後の設計データを作成する補正ステップと、演算処理部１１が、補正後の設計データを、ラスターデータ形式の装置用データに変換する変換ステップと、露光ヘッド５１が、相対移動するステージ５２上に載せられた露光対象基板を装置用データに基づいて直接露光する露光ステップと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、直接露光装置の露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、露光ヘッドにより直接露光する直接露光方法、および、露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、露光ヘッドにより直接露光する直接露光装置に関する。

ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの画像出力素子（光変調素子）を用いた直接露光方法においては、シート状の露光対象基板（描画対象物）を連続的に露光するために、ステージを一定の搬送速度で直接露光装置の露光ヘッドに対して相対移動させ、ステージ上に載せられた露光対象基板を露光ヘッドで直接露光する（例えば、特許文献１参照）。

図９は、直接露光装置におけるステージに生じるヨーイングを説明する図である。直接露光装置においては、露光対象基板を載せるためのステージ５２は、図９（ａ）に示すように、理想的には直進性を保って露光ヘッド５１に対して図中ｙ軸方向に相対移動する。しかしながら、実際には、ステージ５２の機械的機構に起因して図９（ｂ）に示すようにヨーイングが発生してしまう。

図１０は、直接露光装置におけるステージに生じるヨーイングがもたらす露光パターンの位置ズレを説明する図である。例えば、直線状の露光パターンを形成するよう規定された設計データに基づいて、図中二重破線に示す位置に露光ヘッド（図示せず）で直接露光する場合であっても、図中太線の矢印の方向に移動するステージ５２にはヨーイングが発生するので、ステージ５２上に載せられた露光対象基板上に形成される露光パターンは、直線にならずに図中太線で示すように波打った露光パターンになってしまう。すなわち、ステージ５２のヨーイングにより、露光パターンに位置ズレが生じてしまう問題がある。

直接露光装置におけるステージの直進移動性を確保するための機構について、一例として特許文献２を挙げて説明する。図１１は、一般的な直接露光装置におけるステージの直進移動性を確保するための機構を説明する図である。直接露光装置５０においては、露光対象基板（図示せず）を載せるためコーナーキューブ５４が設けられたステージ５２が、直接露光装置５０に固定された露光ヘッド５１に対して相対移動する（図中ｙ方向）。露光対象基板を高精度に露光するためには、ステージ５２が軌道に対して高い直進性を保ちながら移動しなければならない。このような移動直進性を確保するため、図中ｙ方向に移動するステージ５２に対して固定されたレーザ変位計５５からレーザビームを直接露光装置５０に固定されたミラー５３に向けて発し、ミラー５３で反射したレーザビームをレーザ変位計５５が受光することによりｙ方向に直交するｘ方向の距離を計測して、ステージ５２のｘ方向の位置制御を行う。また、直接露光装置５０上に固定されたレーザ干渉計５６からレーザビームをステージ５２上に固定されたコーナーキューブ５４に向けて発し、コーナーキューブ５４で反射したレーザビームをレーザ干渉計５６が受光することによりステージ５２のｙ方向の位置制御および姿勢制御を行う。

ステージのヨーイングに起因する露光パターンの位置ズレを防ぐ方法としては、上述のようにステージの直進移動性を確保するハードウェア的な方法のほかに、ラスターデータ形式の設計データをステージのヨーイングに合わせて予め補正し、この補正後の設計データを用いて直接露光するというソフトウェア的な方法もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−３００８０５号公報 特開２００８−３２８９６号公報 特開２００５−２８３８９３号公報

特許文献２に記載された技術のようなレーザ干渉計を用いるハードウェア的な方法によれば、レーザ干渉計は一台数百万円台と非常に高価であるので、結果として、製造された製品に価格が転嫁されてしまう。

また、特許文献３に記載された技術のような設計データを補正するソフトウェア的な方法によれば、設計データをラスターデータ形式の段階で補正するので、計算量が多く演算処理部に負担がかかる。また、アライメント精度も低い。

したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、露光対象基板を載せるステージのヨーイングに起因する露光パターンの位置ズレを発生しない、低コストかつ高精度の直接露光方法および直接露光装置を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明によれば、直接露光装置の露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、露光ヘッドにより直接露光する直接露光方法は、直接露光装置に入力されたベクターデータ形式の設計データを、直接露光装置内の演算処理部が、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、補正後の設計データを作成する補正ステップと、演算処理部が、補正後の設計データを、ラスターデータ形式の装置用データに変換する変換ステップと、露光ヘッドが、相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を装置用データに基づいて直接露光する露光ステップと、を備える。

すなわち、本発明によれば、露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、露光ヘッドにより直接露光する直接露光装置は、入力されたベクターデータ形式の設計データを、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、さらにラスターデータ形式の装置用データに変換する演算処理部と、相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を上記装置用データに基づいて直接露光する露光ヘッドと、を備える。

本発明によれば、直接露光装置におけるステージにヨーイングが生じても、形成される露光パターンに位置ズレが生じないので、高精度の露光パターンを形成することができる。また、レーザ干渉計を必要としないので、低コストで高精度の露光パターンを形成することができる。

図１は、本発明の実施例による直接露光方法の動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、直接露光装置に、設計データが入力される。設計データには、導体となる部分（一般に「ライン」と呼ばれる。）と導体間の領域（一般に「スペース」と呼ばれる。）とからなる露光パターンに関する情報が、ベクターデータ形式で規定されている。

次いでステップＳ１０２において、ステップＳ１０１において直接露光装置に入力されたベクターデータ形式の設計データを、直接露光装置内の演算処理部が、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、補正後の設計データを作成する。本発明では、このようにベクターデータ形式の段階で設計データの補正が行われる。補正テーブルの詳細については後述する。

次いでステップＳ１０３において、直接露光装置内の演算処理部が、補正後の設計データを、ラスターデータ形式の装置用データに変換する。ラスターデータ形式のデータとしては、例えばビットマップデータがある。

次いでステップＳ１０４において、直接露光装置内の露光ヘッド（例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ））が、この露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、装置用データに基づいて直接露光する。

上述のステップＳ１０１〜Ｓ１０４における処理は、直接露光装置内の演算処理部においてオンライン処理の形で実現される。

ここで、補正テーブルについて説明する。この補正テーブルは、上述の図１のステップＳ１０２における設計データの補正を実行する前に、予め作成しておくべきものである。図２は、本発明の実施例による直接露光方法における補正テーブルの生成処理の動作フローを示すフローチャートである。

まずはじめに、ステップＳ２０１において、ガラス製のテスト基板上にテストパターン（「基準パターン」もしくは「基準マーク」とも称する。）を形成する。テスト基板をガラス製とすることで寸法変化は小さくなるので有利である。テストパターンは、複数のマークが格子状に配列されたものであり、マークの形は、例えば円形または中空の円形である。テストパターンは、テスト基板をディジタルカメラなどの撮像手段で撮像したときに画像認識できるものかつ位置ズレ測定の基準となりえるものであればどのような形状のものであってもよい。

次いで、ステップＳ２０２において、テストパターンが形成されたテスト基板を、直接露光装置のステージ上に載せ、そして、露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられたテスト基板を、テストデータに基づいて露光ヘッドにより直接露光する。この直接露光処理は、製品を製造するためのものではなく、補正テーブルを作成するためのいわゆる「テスト露光」であるが、ステージのヨーイングには再現性があるので通常の製品製造の場合と同等の条件でテスト基板をステージ上に載せ、そしてステージを露光ヘッドに対して相対移動させて直接露光処理を実行する。

次いで、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０２においてテスト基板上に生成された各露光スポットと、テストパターンにおける格子状に配列された各前記マークとの位置ズレの情報を用いて、演算処理部が補正テーブルを作成する。

ここで、ステップＳ２０１におけるテスト基板上のテストパターンとステップＳ２０２におけるテストデータとの関係、およびこの関係を用いた補正テーブルの作成について、より詳細に説明する。

図３は、本発明の実施例による直接露光方法におけるテストパターンとテストデータとの関係を説明する図である。また、図４は、本発明の実施例による直接露光方法における補正テーブルの作成を説明する図である。図３および４においては、テストデータに基づいて露光ヘッドにより直接露光したときに形成される露光パターンにおける露光スポットを小さな黒丸「・」で示しており、ステップＳ２０１においてテスト基板上に形成されたマークを大きな白丸「○」で示している。また、図５は、露光スポットおよびマークのｘｙ平面上における座標を定義する図である。本明細書では、説明の都合上、図５に示すように格子上の各点の座標を定義する。

テスト露光に用いられるテストデータは、ステージのヨーイングが発生しない理想的な状態であるとしたときに、格子状に配列された各マークの位置に各露光スポットが形成されるよう、設計されたものである。すなわち、ステージのヨーイングが発生しない理想的な状態であるときに、テストデータに基づいて露光ヘッドにより直接露光して形成される露光パターンにおける露光スポットの格子間隔は、ステップＳ２０１においてテスト基板上に形成されたマークの格子間隔に等しい。

図３（ａ）は、テスト基板をステージ上に載せ、このステージを露光ヘッドに対して相対移動させたときに、ステージのヨーイングが発生しない理想的な状態で、直接露光処理を実行した場合を示している。ステージのヨーイングは発生していないので、露光パターンの各露光スポットの位置は、テストパターンにおいて対応するマークの位置と一対一に、位置ズレすることなく重なる。

しかしながら、実際には、ステージを移動させるとヨーイングが必ず発生する。図３（ｂ）は、テスト基板をステージ上に載せ、このステージを露光ヘッドに対して相対移動させたときに、ヨーイングが発生した状態で、直接露光処理を実行した場合を示している。ステージのヨーイングの発生により、露光パターンの各露光スポットは、テストパターンにおいて対応するマークの位置からずれた位置に形成されることになる。図３（ｂ）に示すような露光パターンの各露光スポットとテストパターンの各マークとの位置ズレを、ディジタルカメラなどの撮像手段で撮像して画像認識し、演算処理により位置ズレの大きさを求める。

図２におけるステップＳ２０３では、各マークと各マークにそれぞれ対応する各露光スポットとの各位置ズレの値を符号反転させることにより得られる各値を、補正テーブルにおける各補正パラメータとして採用する。作成された補正テーブルは、直接露光装置内の記憶装置もしくは外部ファイルに保存される。表１は、図３（ｂ）に示すような位置ズレが生じたときに生成される補正テーブルにおける各補正パラメータを示す。上述のように各座標については図５に示すように規定される。

補正テーブルにおける各補正値は、図４に示すように露光スポット（図中、小さな黒丸「・」で示す）を矢印の方向に移動させるよう、設計データを補正するものである。すなわち、当該補正テーブルを用いた補正により、露光スポットは、補正パラメータによって示された方向および距離だけずれた位置（図中小さな白丸「。」で示す。）に形成されることになる。ステージのヨーイングには再現性があるので、このような補正後の設計データを用いて（実際には、この補正後の設計データがさらに変換された装置用データを用いて）、露光ヘッドにより直接露光すれば、露光パターンの各露光スポットの位置は、図４に示すように、テストパターンにおいて対応するマークの位置と一対一に位置ズレすることなく重なることになる。

図１のステップＳ１０２では、入力されたベクターデータ形式の設計データを、直接露光装置内の演算処理部が、上述のようにして作成された補正テーブルを参照して補正し、補正後の設計データを作成する。より具体的に言えば、入力されたベクターデータ形式の設計データにおいて露光するよう規定された座標（すなわち、「露光対象基板上における露光スポットのｘｙ座標」を意味する）を、当該座標に対応する補正パラメータで補正する。補正すべき設計データはベクターデータ形式であるので、設計データにおいて規定された座標を、補正パラメータの値だけ加算するだけで、当該補正を実現することができる。このような補正パラメータは、設計データにおいて規定された座標ごとに用意するのが好ましい。しかし、設計データにおいて規定された座標に対応する補正パラメータが存在しない場合には、当該座標近傍の座標に対応する補正パラメータを使って補間した上で、補正すればよい。したがって、図２のステップＳ２０１におけるテストパターンのマークの数およびステップＳ２０２で用いられるテストデータに規定される露光スポットの数が多ければ多いほど、高精度の補正を実現することができる。

以上説明したように、本発明では、ベクターデータ形式の段階で、設計データの補正が行われる。図６は、本発明の実施例による直接露光方法における、露光パターンに関する情報が規定された設計データと、補正後の設計データと、装置用データとの関係を説明する模式図である。図６（ａ）に示されるベクターデータ形式の設計データは、図１のステップＳ１０２における補正処理により補正され、図６（ｂ）に示されるような補正後の設計データとしてベクターデータ形式で生成される。補正すべき設計データはベクターデータ形式であるので、設計データにおいて規定された座標を、補正パラメータの値だけ加算するだけで、当該補正を実現することができる。すなわち、本発明の実施例におけるベクターデータ形式の段階での設計データの補正は、演算処理上は、「露光パターンにおける各頂点座標を、補正パラメータの分だけ移動させる」といった処理を実行するだけでよいので、安価な演算処理装置で容易に高精度の補正を実現することができるという利点がある。ベクターデータ形式の補正後の設計データは、図１のステップＳ１０３における変換処理により、図６（ｃ）に示されるようなラスターデータ形式の装置用データに変換される。

一方、特許文献３（特開２００５−２８３８９３号公報）に記載された発明によれば、ラスターデータ形式の段階で設計データの補正を行っている。これは、特許文献３に記載された発明が適用される対象が、プリント基板製造であり、ミクロンレベルのアライメント精度が要求されていないからである。図７は、ラスターデータ形式の段階での設計データの補正処理を説明する模式図である。ここでラスターデータ形式のデータとしてビットマップデータを考えると、図７（ａ）に示すようにラスターデータ形式のビットマップデータにおける露光パターンを、図７（ｂ）に示すような露光パターンに補正するためには、図７（ｃ）に示すようなビットマップデータ上におけるビットの削除および追加を実施しなければならない。このようなビット演算処理を含むラスターデータ形式の段階での補正処理は、ベクターデータ形式の段階での補正処理に比べると計算負荷は大きく、これを実現するための演算処理装置も高性能である必要があるので、高コストなものとなる。また、ラスターデータ形式の段階での補正処理はベクターデータ形式の段階での補正処理に比べると丸め込め誤差が生じる回数が多いので、アライメント精度の低下も生じる欠点がある。特許文献３（特開２００５−２８３８９３号公報）に記載された発明は、プリント基板程度の製造には対応可能であるかもしれないが、より高精度な露光処理が要求される半導体パッケージの製造には不向きである。これに対し、本発明によれる直接露光方法は、ベクターデータ形式の段階で設計データを補正するので、計算量が少なく、また、半導体パッケージの製造にも十分対応することができるほど高精度である。

図８は、本発明の実施例による直接露光装置の動作を説明する模式図である。直線状の露光パターンを形成するよう規定された設計データに基づいて、図中二重破線に示す位置にある露光ヘッド５１で直接露光する場合において、図中矢印の方向に移動するステージ５２にヨーイングが発生する。本発明の実施例では、直接露光装置１内の演算処理部１１内で、入力された設計データは、ベクターデータ形式の段階で設計データの補正が行われ、この補正後の設計データは、ラスターデータ形式の装置用データにさらに変換され、そしてこのデータに基づき、図中二重破線に示す位置にある露光ヘッド５１は、ヨーイングするステージ５２上に載せられた露光対象基板を直接露光する。露光対象基板上に形成された露光パターンは、ステージ５２のヨーイングの影響が打ち消されたものとなり、図８に示すように、位置ズレすることなく直線状になる。

本発明は、露光対象基板の直接露光処理に適用することができる。適用できる露光対象基板としては、プリント基板のほか、半導体パッケージなどのような高精度の露光処理が要求される配線基板などがある。本発明によれば、直接露光装置内のステージにヨーイングが生じても、形成される露光パターンに位置ズレは生じないので、高精度の露光パターンを形成することができる。また、レーザ干渉計を必要としないので、低コストで高精度の露光パターンを形成することができる。

本発明の実施例による直接露光方法の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施例による直接露光方法における補正テーブルの生成処理の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施例による直接露光方法におけるテストパターンとテストデータとの関係を説明する図である。 本発明の実施例による直接露光方法における補正テーブルの作成を説明する図である。 露光スポットおよびマークのｘｙ平面上における座標を定義する図である。 本発明の実施例による直接露光方法における、露光パターンに関する情報が規定された設計データと、補正後の設計データと、装置用データとの関係を説明する模式図である。 ラスターデータ形式の段階での設計データの補正処理を説明する模式図である。 本発明の実施例による直接露光装置の動作を説明する模式図である。 直接露光装置におけるステージに生じるヨーイングを説明する図である。 直接露光装置におけるステージに生じるヨーイングがもらす露光パターンの位置ズレを説明する図である。 一般的な直接露光装置におけるステージの直進移動性の確保するための機構を説明する図である。

符号の説明

１ 直接露光装置
１１ 演算処理部
５１ 露光ヘッド
５２ ステージ

Claims (9)

1. 直接露光装置の露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、前記露光ヘッドにより直接露光する直接露光方法であって、
   前記直接露光装置に入力されたベクターデータ形式の設計データを、前記直接露光装置内の演算処理部が、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、補正後の設計データを作成する補正ステップと、
   前記演算処理部が、前記補正後の設計データを、ラスターデータ形式の装置用データに変換する変換ステップと、
   前記露光ヘッドが、前記相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を前記装置用データに基づいて直接露光する露光ステップと、
   を備えることを特徴とする直接露光方法。
2. 前記補正ステップによる補正が実行される前において、前記相対移動するステージ上に載せられたテスト基板であって、複数のマークが格子状に配列されたテストパターンが予め形成されたテスト基板を、前記格子状に配列された各前記マークの位置に各露光スポットが形成されるよう設計されたテストデータに基づいて、前記露光ヘッドにより直接露光するテスト露光ステップと、
   前記テスト露光ステップにおいて前記テスト基板上に生成された各前記露光スポットと、前記テストパターンにおける前記格子状に配列された各前記マークとの位置ズレに関する情報に基づいて、演算処理部が前記補正テーブルを作成する補正テーブル作成ステップと、
   をさらに備える請求項１に記載の直接露光方法。
3. 前記補正テーブル作成ステップでは、各前記マークと各前記マークにそれぞれ対応する各前記露光スポットとの各位置ズレの値を符号反転させることにより得られる各値を、前記補正テーブルにおける各補正パラメータとして規定する請求項２に記載の直接露光方法。
4. 前記補正ステップでは、前記入力されたベクターデータ形式の設計データにおいて露光するよう規定された座標を、当該座標に対応する補正パラメータで補正する請求項３に記載の直接露光方法。
5. 前記テスト露光ステップによる直接露光が実行される前において、前記テスト基板上に前記テストパターンが形成されるテストパターン形成ステップをさらに備える請求項２に記載の直接露光方法。
6. 露光ヘッドに対して相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を、前記露光ヘッドにより直接露光する直接露光装置であって、
   入力されたベクターデータ形式の設計データを、予め作成された補正テーブルを参照して補正し、さらにラスターデータ形式の装置用データに変換する演算処理部と、
   前記相対移動するステージ上に載せられた露光対象基板を前記装置用データに基づいて直接露光する露光ヘッドと、
   を備えることを特徴とする直接露光装置。
7. 前記補正テーブルは、
   前記相対移動するステージ上に載せられたテスト基板であって複数のマークが格子状に配列されたテストパターンが予め形成されたテスト基板を、前記格子状に配列された各前記マークの位置に各露光スポットが形成されるよう設計されたテストデータに基づいて前記露光ヘッドにより直接露光したときに形成されるテスト基板上の前記露光スポットと、前記テストパターンにおける前記格子状に配列された各前記マークと、の位置ズレに関する情報に基づいて作成される請求項６に記載の直接露光装置。
8. 前記補正テーブルに規定される各補正パラメータは、各前記マークと各前記マークにそれぞれ対応する各前記露光スポットとの各位置ズレの値を符号反転させることにより得られる各値である請求項７に記載の直接露光装置。
9. 前記演算処理部は、前記入力されたベクターデータ形式の設計データにおいて露光するよう規定された座標を、当該座標に対応する補正パラメータで補正する請求項８に記載の直接露光装置。

Images