JP2010237420A

JP2010237420A - マスクレス露光装置の光学系補正方法

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Publication number: JP2010237420A
Application number: JP2009084932A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Yamagami; 健太郎山上; Yoshihisa Osaka; 義久大坂; Toshihiro Arai; 利博新井
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP5184419B2

Abstract

【課題】マスクレス露光装置の各エンジンの投影レンズ等の投影倍率の違いにより各露光エリア８１〜８７の重なり部分の整合性が崩れる。
【解決手段】ワークに合わせた通常のデータ伸縮補正に加えて、予め各エンジンの投影倍率の違いによる投影伸縮率を測定し、各エンジンの開始ドット位置を設計上の正確なエンジン間隔に機械的に調整した後、各エンジンについて測定した前記投影伸縮率でもって各エンジンの描画データを補正することを特徴とするマスクレス露光装置の光学系補正方法。
【選択図】図１

Description

本発明はマイクロミラーアレイ又は液晶デスプレィパネル等の２次元空間変調器を用いてプリント基板等のワーク上にパターンを描画するマスクレス露光装置に関り、より詳細にはパターンを投影する光学系の伸縮誤差の補正方法に関するものである。

多層プリント基板における配線の幅は年々狭小化し、現在では１０μｍ以下が要求されている。

図２は本発明に係るマスクレス露光装置の構成図である。

７つの光軸からなる露光照明系１１〜１７から始まる光学系はほぼ同じ構造である。なお、図面の煩雑さを避けるため、同図では７本の光軸系の内表示しやすい部分にのみ番号や信号線（点線）が表示されているが、総ての光軸に同じように番号や信号線がある。以下、露光照明系１１〜１７のうちの露光照明系１７について説明する。

露光照明系１７から出射した露光照明光は折り返しミラー２７により上方にある２次元空間変調器３７に照射される。ここでは、２次元空間変調器としてディジタルミラーデバイス（以下、「ＤＭＤ」という。）３７を用いている。

ＤＭＤ３７にはｘｙ面内に多数の可動マイクロミラーがマトリックス状に配置されている。制御装置９から各マイクロミラーにＯＮ／ＯＦＦ信号が送られると、ＯＮの信号を受けたマイクロミラーは一定角度傾き、入射した露光照明光を反射させて第１投影レンズ４７に入射させる。また、ＯＦＦの状態のマイクロミラーで反射された露光照明光は第１の投影レンズ４７には入射せず、露光には寄与しない。第１投影レンズ４７を透過した露光照明光はマイクロレンズアレー５７に入射する。ＤＭＤ３７のマイクロミラーの拡大像（又は縮小像）が形成されるマイクロレンズアレー５７の位置にはそれぞれマイクロレンズが配置されている。

マイクロレンズアレー５７に配置された各マイクロレンズは焦点距離がｆ_Ｍの凸レンズであり、各マイクロレンズにほぼ垂直に入射する露光照明光（ＯＮ状態のマイクロミラーから来た露光照明光）は、マイクロレンズアレーからおおよそｆ_Ｍの位置に微小なスポットを形成する。

マイクロレンズの下方ｆ_Ｍの位置に生じたスポットパターンは第２投影レンズ６７に入射し、第２投影レンズ６７を出射した露光照明光は露光基板８上に倍率Ｍのスポットパターン配列像を照射エリア８７内に形成する。（以下、各スポットを「ドット」という。）ＤＭＤ３７の各マイクロミラーにコントローラ９から送信されたＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてそれぞれの露光エリア８７内に露光パターンを露光する。（以下、露光照明系、折り返しミラー、２次元空間変調器、第１投影レンズ、マイクロレンズアレー、第２投影レンズからなる光学系を総称して「エンジン」という。）（例えば、特許文献１〜２参照。）

以上のように、各エンジンはそれぞれのＤＭＤ３１〜３７によりそれぞれの露光エリア８１〜８７内に露光パターンを露光し、ワーク８をＹ方向に移動してワーク８全面を露光する。

このようなマスクレス露光装置を用いてワークを露光する場合、ワークはその露光工程に来るまでに熱処理等により伸縮していることが常であるので、その補正を行う必要がある。図３は、その補正方法を模式的に示したものである。

簡便のために、Ｘ方向の描画データを例に取り、Ｘ方向の設計上の描画データ１００を４８ドット、各エンジン露光エリア内の一列の照射範囲１１０、１２０、１３０、１４０、・・・を１５ドットとして説明する。ここで、通常各照射範囲の両端の１〜数ドットは重なるように機械的に調整される。

ワーク８に設けられたアライメントマーク（図示せず。）を読み取ることにより、設計上の描画データ１００を０．９倍にする必要がある場合、通常１０ドット毎に１ドットを間引いて縮小したデータ列１０１を作成する。本例の場合、第５ドットから始まり、その後１０ドット毎に１ドットを間引いてある。（例えば、特許文献３〜４参照。）

この方法を応用して、まず各エンジンにそれぞれに対応する設計上の描画データ１１１、１２１、１３１、・・・を転送しておき、各エンジンに対応するドットを間引き処理する。この際各エンジンには両側に少し多目の描画データを転送しておく。これにより、例えば第１エンジン用の第５ドットと第１０ドットを間引いたことによる２ドット（第１６、第１７ドット）が補われたデータ１１３が得られ、また、第２エンジン用のデータにおいて必要となる２ドット分のシフトしたデータ１２２を作成して第２５ドットを間引くことにより必要となる第３０〜３２ドットを補われたデータ１２３が得られる。

特開２００４−３９８７１号公報（図１２）特表２００２−５２０８４０号公報（段落００２１及び００２６）特開平９−２１９７８９号公報（図１７）特開平１１−１６４１３８号公報（段落００３３〜００３４）

多層プリント基板における配線の幅は年々狭小化し、現在では１０μｍ以下が要求されている。これにより、上記従来技術では問題とならなかった各エンジンの投影倍率の違いにより各露光エリアの重なりの整合性が崩れるという問題が発生している。エンジンの投影倍率は、特に投影レンズの投影倍率に違いによる。

本願の目的は、各エンジンの投影倍率の違いを補正し、各露光エリアの重なりを整合させることにある。

上記目的を達成するには、予め各エンジンについて投影倍率の違いによる投影伸縮率を測定し、各エンジンの開始ドット位置を設計上の正確なエンジン間隔に機械的に調整した後、各エンジンについて測定した前記投影伸縮率でもって各エンジンの描画データを補正する。

本発明によれば、光学系を機械調整することなく、各エンジンの投影倍率の違いを補正し、各露光エリアの重なりを整合させることができる。

図１は本発明に係る描画データの補正例を示す。図２はマスクレス露光装置の構成図である。図３は従来のワーク伸縮補正を示す。

図１は、本発明に係る描画データの補正例を示す。本例では、図３の第1エンジンの描画データを投影する際に光学系誤差により縮み１１４が発生し、第２エンジンの描画データを投影する際に光学系誤差により伸び１２４が発生すると仮定して説明する。

予め各エンジンの実際の照射範囲幅ｗ_ｎを測定し、各エンジンの投影光学系の投影伸縮率Ｐ_ｎ＝ｗ_ｎ／Ｗを求めておく。ここで、Ｗは設計上の照射範囲幅である。この投影伸縮率は各エンジンの投影光学系に固有の値であるので、各エンジンの開始ドット位置（図１では左側）を設計上の正確なエンジン間隔に機械的に調整しておき、その後それぞれの投影伸縮率に合わせてドットを補間、又は間引きを行えば補正できることがわかる。尚、露光エリア８１〜８７は複数のドット列からなるが、本補正は通常1列分について求めれば他の列についても同じであるので、１列分を例にとり説明する。

まず第１エンジンの投影伸縮率Ｐ_１＝０．９３であったとして、その補正方法から具体的に説明する。本例では、設計上の照射範囲Ｗは１５ドットで形成されていると仮定しているので、補正するべきドットの数はＲｏｕｎｄ（１５（１／Ｐ_１−１））＝１で与えられ、１ドット補間すれば良いことがわかる。ここで、Ｒｏｕｎｄは小数点以下を四捨五入して整数化する関数である。図１においては、第６ドットを追加して補間処理したデータの例１１５を示す。この補正によっても正確に１．０とはならないが、実際には設計上の照射範囲幅Ｗを構成するドット数は１０２４個以上であり、また投影伸縮率の１からの差もほんの数％以下であるので、問題とならない。

次に、第２エンジンの投影伸縮率Ｐ_２＝１．０６であったとして、その補正方法を説明する。Ｒｏｕｎｄ（１５（１／Ｐ_２−１））＝−１で与えられ、１ドットを間引けば良いことがわかる。図１においては、第２１ドットを間引き処理したデータの例１２５を示す。

このように、一般に、投影伸縮率がＰ_ｎで、設計上の照射範囲ＷがＳドットで形成されている場合、補間又は間引き処理するドットの数はＲｏｕｎｄ（Ｓ（１／Ｐ_ｎ−１））で与えられることがわかる。

１１〜１７露光照明系
３１〜３７ＤＭＤ
８１〜８７各エンジンの露光エリア
８ワーク
９コントローラ
１１１、１２１、・・・各エンジンに転送されたドットデータ
１１２、１２２、・・・各エンジンでシフトさせたデータ
１１３、１２３、・・・ワークの伸縮を補正するために間引き処理後のデータ
１１４、１２４、・・・投影光学系の投影倍率の違いによるドット列の伸縮
１１５、１２５、・・・投影伸縮率を補正した後のデータ

Claims

露光照明系、折り返しミラー、２次元空間変調器、投影レンズ、マイクロレンズアレーからなる複数の露光エンジンを有するマスクレス露光装置の描画データをワークの伸縮に合わせて補正する方法において、
予め各エンジンの投影伸縮率を測定し、
各エンジンの開始ドット位置を設計上の正確なエンジン間隔に機械的に調整し、
各エンジンについて測定した前記投影伸縮率でもって各エンジンの描画データを補正することを特徴とするマスクレス露光装置の光学系補正方法。