JP2014146014A - パターン形成装置及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材に形成された下地パターンの上に新たなパターンを形成する際、下地パターンの歪みが基材内で場所により異なっても、新たなパターンを下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成する技術を提供する。
【解決手段】基材の表面を複数の区画Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎに分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点Ｐの位置を検出する。複数の演算回路により、走査方向に並んだ区画群Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎ又はＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎについて、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成する。
【選択図】図１３

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。

特許文献１には、基材にパターンを直接描画する光ビーム方式において発生する被描画体の描画パターンの変形を補正する技術が開示されている。

特開２０１２−８２４３号公報

プロキシミティ方式では、露光時にマスクと基材とが平行でないと、基材へ転写されるパターンに歪みが発生する。マスクには自重によりたわみが発生し、たわみ量はマスク内で場所により異なるため、基材へ転写されるパターンの歪みは、基材内で場所により異なってくる。また、基材にパターンを直接描画する方式では、基材と光ビーム照射装置とを相対的に移動して光ビームによる基材の走査を行うが、その際、基材と光ビーム照射装置とを平行に保って移動しないと、基材と光ビーム照射装置との間隔が変動するため、基材に描画されるパターンに歪みが発生する。しかしながら、基材と光ビーム照射装置とを完全に平行に保って移動することは困難であり、基材に描画されるパターンの歪みは、基材内で場所により異なってくる。

この様に、プロキシミティ方式又は基材にパターンを直接描画する方式により基材に形成された下地パターンの上に、新たなパターンを形成する場合、下地パターンの歪みが基材内で場所により異なるため、新たに形成するパターンが、基材内で場所により下地パターンからずれてしまうという問題があった。

本発明の課題は、基材に形成された下地パターンの上に新たなパターンを形成する際、下地パターンの歪みが基材内で場所により異なっても、新たなパターンを下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成することである。また、本発明の課題は、下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを、下地パターンの局所的な歪みに合わせて短時間に効率良く作成することである。

本発明のパターン形成装置は、下地パターンが形成され、下地パターンの上に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、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを走査方向と直交する方向へ相対的に移動して、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、基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出する検出手段と、走査方向に並んだ区画群について、検出手段の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成する複数の演算回路、移動手段によるチャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、検出手段の検出結果を各演算回路へそれぞれ供給する下地パターンデータ供給部、及び移動手段によるチャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、複数の演算回路の出力の内の１つを選択して光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データ供給部を有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、下地パターンが形成され、下地パターンの上に感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、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を、相対的に移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、チャックと光ビーム照射装置とを走査方向と直交する方向へ相対的に移動して、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、基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路へそれぞれ供給し、複数の演算回路により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成し、チャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、複数の演算回路の出力の内の１つを選択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。

基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを作成するので、下地パターンの歪みが基材内で場所により異なっても、新たなパターンが下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成される。そして、複数の演算回路により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成するので、下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データが、下地パターンの局所的な歪みに合わせて短時間に効率良く作成される。

さらに、本発明のパターン形成装置は、描画制御手段の下地パターンデータ供給部が、走査方向に並んだ区画群について、検出手段の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に有し、移動手段によるチャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、各メモリ群の内の１つに記憶された検出手段の検出結果を選択する複数の第１の選択回路と、移動手段によるチャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、複数の第１の選択回路の出力の内の１つを選択する複数の第２の選択回路とを有するものである。

また、本発明のパターン形成方法は、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に設け、複数の第１の選択回路により、チャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、各メモリ群の内の１つに記憶された各区画の各特定点の位置の検出結果を選択し、複数の第２の選択回路により、チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、複数の第１の選択回路の出力の内の１つを選択して、各演算回路へ供給するものである。

走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に設けることにより、複数の第１及び第２の選択回路を用いた簡単な構成で、チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路へそれぞれ供給することができる。

さらに、本発明のパターン形成装置は、光ビーム照射装置の空間的光変調器が、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、走査方向に対して所定の角度だけ傾いて配置され、描画制御手段の描画データ供給部が、走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定する境界判定回路を有するものである。

また、本発明のパターン形成方法は、光ビーム照射装置の空間的光変調器を、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して、走査方向に対して所定の角度だけ傾けて配置し、走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定するものである。

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のいずれかが、隣接するミラー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。走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定することにより、空間的光変調器の傾きに応じた設計値マップの描画データから、各区画のデータを適切に選択して、描画データを作成することができる。

本発明によれば、基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを作成することにより、下地パターンの歪みが基材内で場所により異なっても、新たなパターンを下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成することができる。そして、複数の演算回路により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成することにより、下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを、下地パターンの局所的な歪みに合わせて短時間に効率良く作成することができる。

さらに、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に設けることにより、複数の第１及び第２の選択回路を用いた簡単な構成で、チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路へそれぞれ供給することができる。

さらに、走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定することにより、空間的光変調器の傾きに応じた設計値マップの描画データから、各区画のデータを適切に選択して、描画データを作成することができる。

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。 基材の表面の区画の一例を示す図である。 ＣＣＤカメラ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。 描画データ作成部のブロック図である。 描画データ作成部の動作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。 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、ＣＣＤカメラ４７、画像処理装置４８、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、画像処理装置４８、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。

なお、本実施の形態では、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査を行っているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査を行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査領域を変更しているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査領域を変更してもよい。

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、光ビーム照射装置２０、ＣＣＤカメラ４７、及び画像処理装置４８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。

図１及び図２において、移動ステージによるチャック１０の移動範囲の上空には、ＣＣＤカメラ４７が設けられている。本実施の形態では、図２に示す様に、ＣＣＤカメラ４７がゲート１１の側面に取り付けられているが、ＣＣＤカメラ４７を他の支持部材によりチャック１０の移動範囲の上空に設置してもよい。

本発明では、基材１の表面が複数の区画に分割され、分割された区画毎に、下地パターンの複数の特定点が予め定められている。図９は、基材の表面の区画の一例を示す図である。図９は、基材１の表面を破線で区切った４つの区画Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に分割し、特定点Ｐを各区画の四隅に設けた例を示している。基材１の表面をさらに多くの区画に分割してもよい。また、特定点を各区画の四隅以外の箇所に設けてもよく、各区画にさらに多くの特定点を設けてもよい。各区画の特定点は、パターン２上の任意の点を用いてもよく、また専用のマークとして形成されたものであってもよい。

図９（ａ）は下地パターンに歪みが無い場合を示し、図９（ｂ）は下地パターンに局所的な歪みが発生した場合を示している。下地パターンに局所的な歪みが発生した図９（ｂ）では、形成されたパターン２の歪みが、基材１の場所により異なり、パターン２の縦横の変形の割合が各区画Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２で異なっている。

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、下地パターンの各区画の各特定点がＣＣＤカメラ４７の真下に来る様に、移動ステージによりチャック１０を移動する。図１０は、ＣＣＤカメラの動作を説明する図である。ＣＣＤカメラ４７は、下地パターンの各区画の各特定点の画像を取得する。図１において、画像処理装置４８は、ＣＣＤカメラ４７が出力した画像信号を処理して、下地パターンの各区画の各特定点の位置を検出する。

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１１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１１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、後述する様に、画像処理装置４８が検出した下地パターンの各区画の各特定点の位置に基づき、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。図１１において、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１２は、描画データ作成部のブロック図である。描画データ作成部７７は、下地パターンデータ供給部８０、演算回路８７，８８、及び描画データ供給部９０を含んで構成されている。下地パターンデータ供給部８０は、メモリ群８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ、第１の選択回路８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ、及び第２の選択回路８５，８６を含んで構成されている。また、描画データ供給部９０は、メモリ９１，９３、選択回路９２，９５、及び境界判定回路９４を含んで構成されている。

図１３は、描画データ作成部の動作を説明する図である。図１３においては、基材１の表面が、破線で区切った区画Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎに分割され、特定点Ｐが各区画の四隅に設けられている。図１２において、下地パターンデータ供給部８０のメモリ群８１ａとメモリ群８２ａは、走査方向に並んだ区画群Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎについて、画像処理装置４８により検出された各区画の各特定点の位置のデータを記憶する。また、メモリ群８１ｂとメモリ群８２ｂは、走査方向に並んだ区画群Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎについて、画像処理装置４８により検出された各区画の各特定点の位置のデータを記憶する。

なお、区画群Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎの最初の区画Ａ１と最後の区画Ａｎについては、メモリ群８１ａとメモリ群８２ａとで重複して記憶する必要はなく、区画群Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎの最初の区画Ｂ１と最後の区画Ｂｎについては、メモリ群８１ｂとメモリ群８２ｂとで重複して記憶する必要はない。

走査方向に並んだ区画群がさらに多数ある場合、下地パターンデータ供給部８０は、走査方向に並んだ区画群について、画像処理装置４８により検出された各区画の各特定点の位置のデータを記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に有する。

下地パターンデータ供給部８０の第１の選択回路８３ａ，８４ａは、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、各メモリ群８１ａ，８２ａの内の１つに記憶された各区画の各特定点の位置のデータをそれぞれ選択する。また、第１の選択回路８３ｂ，８４ｂは、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、各メモリ群８１ｂ，８２ｂの内の１つに記憶された各区画の各特定点の位置のデータをそれぞれ選択する。

下地パターンデータ供給部８０の第２の選択回路８５は、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、第１の選択回路８３ａ，８３ｂの出力の内の１つを選択して、演算回路８７へ供給する。また、第２の選択回路８６は、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、第１の選択回路８４ａ，８４ｂの出力の内の１つを選択して、演算回路８８へ供給する。一方、メモリ７６は、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、設計値マップの描画データを、演算回路８７，８８及び境界判定回路９４へ供給する。

本実施の形態では、下地パターンデータ供給部８０が、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に有することにより、第１の選択回路８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ、及び第２の選択回路８５，８６を用いた簡単な構成で、チャック１０と光ビーム照射装置２０との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路８７，８８へそれぞれ供給することができる。

演算回路８７，８８は、走査方向に並んだ区画群Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４・・・Ａｎ又は区画群Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４・・・Ｂｎについて、各区画の各特定点の位置のデータに基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の設計値マップの描画データから、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成する。各演算回路８７，８８の動作は、例えば、特許文献１に記載された座標補正演算部の動作と同様である。

基材１の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを作成するので、下地パターンの歪みが基材１内で場所により異なっても、新たなパターンが下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成される。そして、複数の演算回路８７，８８により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成するので、下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データが、下地パターンの局所的な歪みに合わせて短時間に効率良く作成される。

描画データ供給部９０の各メモリ９１は、予め定められた各区画の境界のＸ座標のデータを記憶している。選択回路９２は、座標決定部７５が決定したＸ座標に応じて、各メモリ９１の内の１つに記憶された各区画の境界のＸ座標のデータを選択する。

メモリ９３には、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の走査方向（Ｘ方向）に対する傾斜率が記憶されている。境界判定回路９４は、選択回路９２から出力された各区画の境界のＸ座標のデータと、メモリ７６に格納された設計値マップの描画データとから、各区画の走査方向の境界を、メモリ９３に記憶されたＤＭＤ２５の傾斜率に応じて決定する。選択回路９５は、境界判定回路９４が決定した各区画の走査方向の境界に応じて、演算回路８７，８８の出力の内の１つを選択して、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する。

図１４及び図１５は、光ビームによる基材の走査を説明する図である。図１４及び図１５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１４及び図１５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１４（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１４（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１４（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１４（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１５（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１５（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１５（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１５（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１４及び図１５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、基材１の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを作成することにより、下地パターンの歪みが基材１内で場所により異なっても、新たなパターンを下地パターンの歪みに合わせて高精度に形成することができる。そして、複数の演算回路８７，８８により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成することにより、下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを、下地パターンの局所的な歪みに合わせて短時間に効率良く作成することができる。

さらに、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に設けることにより、第１の選択回路８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ、及び第２の選択回路８５，８６を用いた簡単な構成で、チャック１０と光ビーム照射装置２０との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路８７，８８へそれぞれ供給することができる。

さらに、走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５の傾きに応じて決定することにより、ＤＭＤ２５の傾きに応じた設計値マップの描画データから、各区画のデータを適切に選択して、描画データを作成することができる。

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
２ パターン
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
４７ ＣＣＤカメラ
４８ 画像処理装置
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
８０ 下地パターンデータ供給部
８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ メモリ群
８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ 第１の選択回路
８５，８６ 第２の選択回路
８７，８８ 演算回路
９０ 描画データ供給部
９１，９３ メモリ
９２，９５ 選択回路
９４ 境界判定回路

Claims (6)

1. 下地パターンが形成され、下地パターンの上に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、
   前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
   前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動しながら、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、前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを走査方向と直交する方向へ相対的に移動して、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、
   基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出する検出手段と、
   走査方向に並んだ区画群について、前記検出手段の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成する複数の演算回路、前記移動手段による前記チャックと前記光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、前記検出手段の検出結果を各演算回路へそれぞれ供給する下地パターンデータ供給部、及び前記移動手段による前記チャックと前記光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、複数の演算回路の出力の内の１つを選択して前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データ供給部を有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. 前記描画制御手段の下地パターンデータ供給部は、
   走査方向に並んだ区画群について、前記検出手段の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に有し、
   前記移動手段による前記チャックと前記光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、各メモリ群の内の１つに記憶された前記検出手段の検出結果を選択する複数の第１の選択回路と、
   前記移動手段による前記チャックと前記光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、前記複数の第１の選択回路の出力の内の１つを選択する複数の第２の選択回路とを有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. 前記光ビーム照射装置の空間的光変調器は、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、走査方向に対して所定の角度だけ傾いて配置され、
   前記描画制御手段の描画データ供給部は、走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、前記光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定する境界判定回路を有する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. 下地パターンが形成され、下地パターンの上に感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、
   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を、相対的に移動しながら、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査し、チャックと光ビーム照射装置とを走査方向と直交する方向へ相対的に移動して、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、
   基材の表面を複数の区画に分割し、分割した区画毎に予め定められた下地パターンの複数の特定点の位置を検出し、
   チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、移動後の走査領域における走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を複数の演算回路へそれぞれ供給し、
   複数の演算回路により、走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果に基づき、各区画の下地パターンの歪みに応じて、各区画の下地パターンの上に形成する新たなパターンの描画データを複数の区画につき並行して作成し、
   チャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、複数の演算回路の出力の内の１つを選択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. 走査方向に並んだ区画群について、各区画の各特定点の位置の検出結果を重複して記憶する複数のメモリ群を、区画群毎に設け、
   複数の第１の選択回路により、チャックと光ビーム照射装置との走査方向への相対的な移動に応じて、各メモリ群の内の１つに記憶された各区画の各特定点の位置の検出結果を選択し、
   複数の第２の選択回路により、チャックと光ビーム照射装置との走査方向と直交する方向への相対的な移動に応じて、複数の第１の選択回路の出力の内の１つを選択して、各演算回路へ供給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. 光ビーム照射装置の空間的光変調器を、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して、走査方向に対して所定の角度だけ傾けて配置し、
   走査方向に並んだ区画群について、各区画の走査方向の境界を、光ビーム照射装置の空間的光変調器の傾きに応じて決定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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