JP2014146011A - パターン形成装置及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画する際、パターンの走査方向のずれを抑制して、パターンの描画を精度良く行う。
【解決手段】移動ステージの第２のステージ（７）にＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段（４３）を取り付け、第１のレーザー干渉計（４２）により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定する。移動ステージによりチャック（１０）をＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材（１）の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成して、光ビーム照射装置（２０）の駆動回路（２７）へ供給する。
【選択図】図６

Description

本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂が塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成装置及びパターン形成方法に関する。

なお、本発明において、基材は、その表面又は内部にパターンが形成されるものであって、板状のもの（通常「基板」と呼ばれるもの）やフィルム状のものを含む。また、感光性樹脂には、フォトレジスト等の紫外線硬化樹脂、スクリーン印刷等の製版材に使用される樹脂、ホログラフィーの記録媒体用の樹脂、ラピッドプロトタイピングに使用される樹脂等が含まれる。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基材やカラーフィルタ基材、プラズマディスプレイパネル用基材、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基材等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基材上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、従来、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基材上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基材との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基材へ転写するプロキシミティ方式とがあった。

近年、フォトレジストが塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の基材に対応することができる。

露光装置において、パターンの焼き付けを精度良く行うためには、基材の位置決めを精度良く行わなければならない。基材の位置決めを行う移動ステージは、Ｘ方向へ移動するＸステージと、Ｙ方向へ移動するＹステージとを備え、基材を支持するチャックを搭載して、ＸＹ方向へ移動する。特許文献１には、レーザー測長系を用いて基板を搭載したチャックの位置を検出し、基板の位置決めを高精度に行う技術が開示されている。

特開２０１０−１７６０８１号公報

基材にパターンを描画する際、光ビームによる基材の走査は、基材と光ビームとを相対的に移動して行われるが、精密な光学系を含む光ビーム照射装置を固定し、基材を支持するチャックを移動ステージにより移動して行うのが一般的である。一回の走査が終了すると、移動ステージによりチャックを走査方向と直交する方向へ移動して、基材の走査領域を変更し、次の走査を行う。そして、光ビームによる基材の走査と、基材の走査範囲の変更とを繰り返して、基材全体にパターンが描画される。この様に、光ビームによる基材の走査を複数回行う場合、移動ステージによりチャックを走査方向と直交する方向へ移動して、基材の走査領域を変更する際に、移動ステージに横揺れやヨーイングが発生して基材が走査方向に変位すると、走査開始位置及び走査終了位置が走査範囲毎に変動し、描画されるパターンの位置が走査方向にずれてしまうという問題が発生する。

従来、レーザー測長系による位置検出は、特許文献１に記載されている様に、チャックに反射手段としてバーミラーを取り付け、光源からのレーザー光をバーミラーへ照射し、光源からのレーザー光とバーミラーにより反射されたレーザー光との干渉をレーザー干渉計で測定して行われていた。レーザー測長系に用いるバーミラーは、平坦度が高精度に要求されるため、高強度に構成され、重量が大きい。そのため、バーミラーをチャックに取り付けると、バーミラーの重量でチャックが変形し、チャックの平坦度が悪くなるという問題があった。また、チャックの荷重に片寄りが発生して重心がずれ、移動時に横揺れやヨーイングが発生し易くなるという問題があった。特に、移動ステージによる位置決めを高精度に行うためには、チャック自体の軽量化が望まれるが、チャックを軽量化する程、バーミラーを取り付けたときの重心のずれが大きくなって、移動時の横揺れやヨーイングが激しくなる。

本発明の課題は、光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画する際、パターンの走査方向のずれを抑制して、パターンの描画を精度良く行うことである。また、本発明の課題は、チャックの平坦度の悪化を防止し、かつ、チャックを移動する際に発生する横揺れやヨーイングを抑制することである。

本発明のパターン形成装置は、感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置と、Ｘ方向（又はＹ方向）へ移動する第１のステージ、及び第１のステージに搭載されＹ方向（又はＸ方向）へ移動する第２のステージを有し、チャックを搭載してＸＹ方向へ移動する移動ステージとを備え、移動ステージによりチャックをＸ方向（又はＹ方向）へ移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更し、光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画するパターン形成装置であって、レーザー光を発生する光源、移動ステージの第２のステージに取り付けられたＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段、及び光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定する第１のレーザー干渉計を有するレーザー測長系と、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、レーザー測長系の第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出する変位検出手段と、変位検出手段が検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成して、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段とを備えたものである。

また、本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、Ｘ方向（又はＹ方向）へ移動する第１のステージ、及び第１のステージに搭載されＹ方向（又はＸ方向）へ移動する第２のステージを有し、ＸＹ方向へ移動する移動ステージにチャックを搭載し、移動ステージによりチャックをＸ方向（又はＹ方向）へ移動しながら、光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更し、光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画するパターン形成方法であって、移動ステージの第２のステージにＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段を取り付け、第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定し、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成して、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するものである。

移動ステージの第２のステージにＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段を取り付け、第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定する。第１の反射手段をチャックに取り付ける場合に比べ、チャックの平坦度が悪化することなく、かつ、チャックの荷重に片寄りが発生しないので、チャックを移動する際に発生する横揺れやヨーイングが抑制される。そして、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成するので、移動ステージに横揺れやヨーイングが発生して基材が走査方向に変位しても、パターンの走査方向のずれが抑制されて、パターンの描画が精度良く行われる。

さらに、本発明のパターン形成装置は、レーザー測長系の第１の反射手段が、移動ステージに搭載されたチャックの高さに取り付けられ、レーザー測長系の第１のレーザー干渉計が、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉をチャックの高さで測定するものである。

また、本発明のパターン形成方法は、第１の反射手段を、移動ステージに搭載されたチャックの高さに取り付け、第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉をチャックの高さで測定するものである。

第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉をチャックの高さで測定するので、測定結果から検出される移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位は、チャックに支持された基材のＸ方向（又はＹ方向）の変位とほぼ同じになる。従って、変更後の走査領域用のパターンの描画データの作成が、移動ステージのＹ方向（又はＸ方向）への移動に伴う基材のＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、適切に行われる。

さらに、本発明のパターン形成装置は、レーザー測長系が、移動ステージの第２のステージに取り付けられたＸ方向（又はＹ方向）へ伸びる及び第２の反射手段、及び光源からのレーザー光と第２の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する第２のレーザー干渉計を有し、レーザー測長系の第１及び第２のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸＹ方向の位置を検出する位置検出手段を備えたものである。

また、本発明のパターン形成方法は、移動ステージの第２のステージにＸ方向（又はＹ方向）へ伸びる第２の反射手段を取り付け、第２のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第２の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定し、第１及び第２のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸＹ方向の位置を検出するものである。

ＸＹ方向の位置検出用の第１及び第２の反射手段を、いずれも移動ステージの第２のステージに取り付けるので、両反射手段をチャックに取り付ける場合に比べ、チャックの平坦度が悪化することなく、かつ、チャックを移動する際に発生する横揺れやヨーイングがさらに抑制される。

本発明によれば、移動ステージの第２のステージにＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段を取り付け、第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定することにより、反射手段をチャックに取り付ける場合に比べ、チャックの平坦度の悪化を防止し、かつ、チャックを移動する際に発生する横揺れやヨーイングを抑制することができる。そして、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成することにより、移動ステージに横揺れやヨーイングが発生して基材が走査方向に変位しても、パターンの走査方向のずれを抑制して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

さらに、第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉をチャックの高さで測定することにより、変更後の走査領域用のパターンの描画データの作成を、移動ステージのＹ方向（又はＸ方向）への移動に伴う基材のＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、適切に行うことができる。

さらに、ＸＹ方向の位置検出用の第１及び第２の反射手段を、いずれも移動ステージの第２のステージに取り付けることにより、両反射手段をチャックに取り付ける場合に比べ、チャックの平坦度の悪化を防止し、かつ、チャックを移動する際に発生する横揺れやヨーイングをさらに抑制することができる。

本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図である。 本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。 光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。 移動ステージの側面図である。 移動ステージの正面図である。 ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。 レーザー測長系の動作を説明する図である。 描画制御部の概略構成を示す図である。 光ビームによる基材の走査を説明する図である。 光ビームによる基材の走査を説明する図である。

図１は、本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。また、図２は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。パターン形成装置は、ベース３、Ｘガイド４、移動ステージ、チャック１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置４０、変位検出回路４６、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図２及び図３では、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、変位検出回路４６、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。パターン形成装置は、これらの他に、基材１をチャック１０へ搬入し、また基材１をチャック１０から搬出する基材搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１及び図２において、チャック１０は、基材１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０へ搬入され、また図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０から搬出される。チャック１０は、基材１の裏面を真空吸着して支持する。基材１の表面には、フォトレジスト等の感光性樹脂が塗布されている。

基材１にパターンの描画を行う描画位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、４つの光ビーム照射装置２０を用いたパターン形成装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は１つ又は２つ以上の光ビーム照射装置を用いたパターン形成装置に適用される。

図４は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置２０は、光ファイバー２２、レンズ２３、ミラー２４、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２５、投影レンズ２６、及びＤＭＤ駆動回路２７を含んで構成されている。光ファイバー２２は、レーザー光源ユニット２１から発生された特定の波長の光ビームを、光ビーム照射装置２０内へ導入する。光ファイバー２２から射出された光ビームは、レンズ２３及びミラー２４を介して、ＤＭＤ２５へ照射される。ＤＭＤ２５は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、投影レンズ２６を含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。

なお、図４は、レーザー光源ユニットを用いた光ビーム照射装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の光源として、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを使用してもよい。

図２及び図３において、チャック１０は、移動ステージに搭載されている。図５は、移動ステージの側面図である。また、図６は、移動ステージの正面図である。移動ステージは、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、及びＺ−チルト機構９を含んで構成されている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。Ｚ−チルト機構９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を３点で支持して、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトする。

θステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基材１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と描画位置との間を移動される。描画位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームが、基材１をＸ方向へ走査する。また、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームによる基材１の走査領域が、Ｙ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。

図７は、ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５は、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査方向（Ｘ方向）に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。ＤＭＤ２５を、走査方向に対して傾けて配置すると、直交する二方向に配列された複数のミラー２５ａのいずれかが、隣接するミラー２５ａ間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。

図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。

図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。

また、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出し、Ｘステージ５及びＹステージ７をフィードバック制御する。

図８は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図８においては、図１に示したゲート１１、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、レーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３は、図５及び図６に示す様に、アーム５１によりＹステージ７のＹ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、Ｘ方向へ伸びるバーミラー４５は、図５及び図６に示す様に、アーム５２によりＹステージ７のＸ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられている。

図８において、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられているので、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉をチャック１０の高さで測定する。この測定は、Ｙ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の位置を検出する。

一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４４の測定結果から、移動ステージのＹ方向の位置を検出する。

変位検出回路４６は、移動ステージによりチャック１０をＹ方向へ移動して、基材１の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の変位を検出する。レーザー測長系を用いて、移動ステージのＸ方向の変位を精度良く検出することができる。そして、レーザー測長系のバーミラー４３を移動ステージのＹステージ７に取り付けるので、バーミラー４３をチャック１０に取り付ける場合に比べ、チャック１０の平坦度が悪化することなく、かつ、チャック１０の荷重に片寄りが発生しないので、チャック１０を移動する際に発生する横揺れやヨーイングが抑制される。

さらに、本実施の形態では、ＸＹ方向の位置検出用のバーミラー４３，４５を、いずれも移動ステージのＹステージ７に取り付けるので、バーミラー４３，４５をチャック１０に取り付ける場合に比べ、チャック１０の平坦度が悪化することなく、かつ、チャック１０を移動する際に発生する横揺れやヨーイングがさらに抑制される。

図４において、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部を有する。図９は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部７１は、メモリ７２，７６、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、座標決定部７５、及び描画データ作成部７７を含んで構成されている。なお、図９では、エンコーダ３２，３４と主制御装置７０との間に設けられたエンコーダ信号分配器３５が省略されている。

メモリ７６には、設計値マップが格納されている。設計値マップには、描画データがＸＹ座標で示されている。描画データ作成部７７は、メモリ７６に格納された設計値マップの描画データから、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを作成する。メモリ７２は、描画データ作成部７７が作成した描画データを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶する。

バンド幅設定部７３は、メモリ７２から読み出す描画データのＹ座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームのＹ方向のバンド幅を設定する。

レーザー測長系制御装置４０は、描画位置におけるパターンの描画を開始する前の移動ステージのＸＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部７４は、レーザー測長系制御装置４０が検出した移動ステージのＸＹ方向の位置から、パターンの描画を開始する前のチャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。図１において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基材１の走査を行う際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基材１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。このとき、図９において、変位検出回路４６は、第１のレーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の変位を検出する。そして、描画データ作成部７７は、変位検出回路４６が検出した移動ステージのＸ方向の変位に応じて、メモリ７６に格納された設計値マップの描画データのＸ座標を補正して、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを作成する。

移動ステージによりチャック１０をＹ方向へ移動して、基材１の走査領域を変更する際、レーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成するので、移動ステージに横揺れやヨーイングが発生して基材１が走査方向に変位しても、パターンの走査方向のずれが抑制されて、パターンの描画が精度良く行われる。

特に、本実施の形態では、レーザー干渉計４２により、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉をチャック１０の高さで測定するので、測定結果から検出される移動ステージのＸ方向の変位は、チャック１０に支持された基材１のＸ方向の変位とほぼ同じとなる。従って、変更後の走査領域用のパターンの描画データの作成が、移動ステージのＹ方向への移動に伴う基材１のＸ方向の変位に応じて、適切に行われる。

中心点座標決定部７４は、エンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量及びＹステージ７のＹ方向への移動量を検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。

座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。メモリ７２は、座標決定部７５が決定したＸＹ座標をアドレスとして入力し、入力したＸＹ座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ出力する。

図１０及び図１１は、光ビームによる基材の走査を説明する図である。図１０及び図１１は、４つの光ビーム照射装置２０からの４本の光ビームにより、基材１のＸ方向の走査を４回行って、基材１全体を走査する例を示している。図１０及び図１１においては、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａが破線で示されている。各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームは、Ｙ方向にバンド幅Ｗを有し、Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、基材１を矢印で示す方向へ走査する。

図１０（ａ）は、１回目の走査を示し、Ｘ方向への１回目の走査により、図１０（ａ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。１回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１０（ｂ）は、２回目の走査を示し、Ｘ方向への２回目の走査により、図１０（ｂ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。２回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１１（ａ）は、３回目の走査を示し、Ｘ方向への３回目の走査により、図１１（ａ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。３回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１１（ｂ）は、４回目の走査を示し、Ｘ方向への４回目の走査により、図１１（ｂ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基材１全体の走査が終了する。

複数の光ビーム照射装置２０からの複数の光ビームにより基材１の走査を並行して行うことにより、基材１全体の走査に掛かる時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。

なお、図１０及び図１１では、基材１のＸ方向の走査を４回行って、基材１全体を走査する例を示したが、走査の回数はこれに限らず、基材１のＸ方向の走査を３回以下又は５回以上行って、基材１全体を走査してもよい。

以上説明した実施の形態によれば、移動ステージのＹステージ７にＹ方向へ伸びるバーミラー４３を取り付け、レーザー干渉計４２により、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定することにより、バーミラー４３をチャック１０に取り付ける場合に比べ、チャック１０の平坦度の悪化を防止し、かつ、チャック１０を移動する際に発生する横揺れやヨーイングを抑制することができる。そして、移動ステージによりチャック１０をＹ方向へ移動して、基材１の走査領域を変更する際、レーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の変位を検出し、検出した移動ステージのＸ方向の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成することにより、移動ステージに横揺れやヨーイングが発生して基材１が走査方向に変位しても、パターンの走査方向のずれを抑制して、パターンの描画を精度良く行うことができる。

さらに、レーザー干渉計４２により、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉をチャック１０の高さで測定することにより、変更後の走査領域用のパターンの描画データの作成を、移動ステージのＹ方向への移動に伴う基材１のＸ方向の変位に応じて、適切に行うことができる。

さらに、ＸＹ方向の位置検出用のバーミラー４３，４５を、いずれも移動ステージのＹステージ７に取り付けることにより、バーミラー４３，４５をチャック１０に取り付ける場合に比べ、チャック１０の平坦度の悪化を防止し、かつ、チャック１０を移動する際に発生する横揺れやヨーイングをさらに抑制することができる。

本発明は、印刷技術によりフレキシブル基板等に表示回路、電子回路、電子部品等を作成するプリンタブルエレクトロニクス分野において、基材（基板、フィルム等）に印刷用の版（マスク）をパターニングする際に適用することができる。また、本発明は、パッケージ基材を含むプリント配線基材分野又は半導体分野において、高精細な永久パターン（保護膜、層間絶縁膜、ソルダーレジストパターン等）を形成する際にも適用することができる。これらの技術分野の製品として、例えば、電子ペーパー、電子看板、プリンタブルＴＦＴ等がある。
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂を用いた基材の表面改質にも適用することができる。また、本発明は、半導体のＳｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｓｉｌｉｃｏｎ ｖｉａ，ＴＳＶ）のチップ間のリペア配線等のパターンの形成にも適用することができる。
さらに、本発明は、印刷の版を作成する装置、輪転機の版作成装置、リソグラフやプリポート等のステンシル印刷装置又は孔版印刷装置等にも適用できる。また、本発明は、スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置のリペア装置、パッケージ基材を含むプリント配線基材製造装置、フラットパネルディスプレイやプリント基材等の微細な電極パターンや露光用マスクのパターン作成装置にも適用することができる。
基材には、ウエハ、プリント基材、フラットパネルディスプレイ、マスク、レチクル等や、雑誌、新聞、本等の複写に用いられる板型が含まれ、さらに、それらをフィルム状にしたものも含まれる。

１ 基材
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ Ｚ−チルト機構
１０ チャック
１１ ゲート
２０ 光ビーム照射装置
２０ａ ヘッド部
２１ レーザー光源ユニット
２２ 光ファイバー
２３ レンズ
２４ ミラー
２５ ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
２６ 投影レンズ
２７ ＤＭＤ駆動回路
３１，３３ リニアスケール
３２，３４ エンコーダ
３５ エンコーダ信号分配器
４０ レーザー測長系制御装置
４１ レーザー光源
４２，４４ レーザー干渉計
４３，４５ バーミラー
４６ 変位検出回路
５１，５２ アーム
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置
７１ 描画制御部
７２，７６ メモリ
７３ バンド幅設定部
７４ 中心点座標決定部
７５ 座標決定部
７７ 描画データ作成部

Claims (6)

1. 感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、
   光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置と、
   Ｘ方向（又はＹ方向）へ移動する第１のステージ、及び第１のステージに搭載されＹ方向（又はＸ方向）へ移動する第２のステージを有し、前記チャックを搭載してＸＹ方向へ移動する移動ステージとを備え、
   前記移動ステージにより前記チャックをＸ方向（又はＹ方向）へ移動しながら、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、前記移動ステージにより前記チャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更し、光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画するパターン形成装置であって、
   レーザー光を発生する光源、前記移動ステージの第２のステージに取り付けられたＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段、及び光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定する第１のレーザー干渉計を有するレーザー測長系と、
   前記移動ステージにより前記チャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、前記レーザー測長系の第１のレーザー干渉計の測定結果から、前記移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出する変位検出手段と、
   前記変位検出手段が検出した前記移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成して、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画制御手段とを備えたことを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記レーザー測長系の第１の反射手段は、前記移動ステージに搭載された前記チャックの高さに取り付けられ、
   前記レーザー測長系の第１のレーザー干渉計は、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を前記チャックの高さで測定することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記レーザー測長系は、前記移動ステージの第２のステージに取り付けられたＸ方向（又はＹ方向）へ伸びる及び第２の反射手段、及び光源からのレーザー光と第２の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する第２のレーザー干渉計を有し、
   前記レーザー測長系の第１及び第２のレーザー干渉計の測定結果から、前記移動ステージのＸＹ方向の位置を検出する位置検出手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン形成装置。
4. 感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、
   Ｘ方向（又はＹ方向）へ移動する第１のステージ、及び第１のステージに搭載されＹ方向（又はＸ方向）へ移動する第２のステージを有し、ＸＹ方向へ移動する移動ステージにチャックを搭載し、
   移動ステージによりチャックをＸ方向（又はＹ方向）へ移動しながら、光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更し、光ビームによる基材の走査を複数回行って、基材にパターンを描画するパターン形成方法であって、
   移動ステージの第２のステージにＹ方向（又はＸ方向）へ伸びる第１の反射手段を取り付け、
   第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を複数箇所で測定し、
   移動ステージによりチャックをＹ方向（又はＸ方向）へ移動して、基材の走査領域を変更する際、第１のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位を検出し、
   検出した移動ステージのＸ方向（又はＹ方向）の変位に応じて、変更後の走査領域用のパターンの描画データを作成して、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することを特徴とするパターン形成方法。
5. 第１の反射手段を、移動ステージに搭載されたチャックの高さに取り付け、
   第１のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第１の反射手段により反射されたレーザー光との干渉をチャックの高さで測定することを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
6. 移動ステージの第２のステージにＸ方向（又はＹ方向）へ伸びる第２の反射手段を取り付け、
   第２のレーザー干渉計により、光源からのレーザー光と第２の反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定し、
   第１及び第２のレーザー干渉計の測定結果から、移動ステージのＸＹ方向の位置を検出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のパターン形成方法。

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