JP2014149392A - パターン形成装置及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源にランプを用いて高い照度の光ビームを得ながら、ランプの出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量を確保する。
【解決手段】光ビーム発生装置から光ビームを発生し、移動ステージによりチャック１０を移動しながら、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基材１を走査して、基材１にパターンを描画する。光ビーム発生装置の光源として、高圧ガスをバルブ内に封入したランプ１３を用い、照度検出装置（照度計５５）により、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの照度を検出し、照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置２０から基材１へ照射される光ビームの光量を一定にする。
【選択図】図１

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。

光ビームによるパターンの描画は、光ビーム照射装置へ供給された光ビームを、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等の空間的光変調器により変調して行われる。従来、光ビームの光源には、レーザーダイオード等の複数の半導体発光素子が用いられ、複数の半導体発光素子から発生した光ビームを光ファイバー等で集めて、光ビーム照射装置へ供給していた。

半導体発光素子は、水銀ランプ等の様な高圧ガスをバルブ内に封入したランプに比べると寿命が長いものの、長時間使用するとその出力が低下する。光ビーム照射装置へ供給される光ビームの強度が低下すると、パターンの描画が十分に行えなくなり、不良が発生する。特許文献１には、光源から供給される光ビームの強度の変化を抑制して、描画品質を安定させる技術が開示されている。

特開２０１１−１３８０５８号公報

例えば、基材の表面の性質を撥水性から親水性へ変化させる場合等の様に、基材の表面改質に用いられる感光性樹脂は、フォトリソグラフィー技術で用いられるフォトレジストに比べて、必要な光量が大きい。この様に大きな光量が必要な感光性樹脂にパターンを描画する場合、光ビームの光源として、従来の半導体発光素子に比べより照度の高いランプを使用する必要がある。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は、半導体発光素子に比べて寿命が短く、また定格電流での出力が点灯時間の経過に伴って緩やかに低下する。

特許文献１に記載された技術では、検出した光ビームの強度に応じて、光源の出力を調整することにより、光源から供給される光ビームの強度の変化を抑制していた。しかしながら、光源にランプを用いる場合、点灯開始当初は定格電流をランプへ供給し、出力の低下に伴って定格電流より大きな電流をランプへ供給すると、半導体発光素子に比べて短いランプの寿命がさらに著しく低下する。一方、点灯開始当初は定格電流より小さい電流をランプへ供給し、出力の低下に伴ってランプへ供給する電流の大きさを定格電流に近づけると、十分な照度が得られないという問題が発生する。

本発明の課題は、光源にランプを用いて高い照度の光ビームを得ながら、ランプの出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量を確保することである。

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、チャックを搭載して移動する移動ステージと、光ビームを発生する光ビーム発生装置と、光ビーム発生装置から発生した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備え、移動ステージによりチャックを移動しながら、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、光ビーム発生装置は、光源として、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを有し、光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出する照度検出装置と、照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にする移動ステージ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、移動ステージにチャックを搭載し、光ビーム発生装置から光ビームを発生し、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により、光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調して照射し、移動ステージによりチャックを移動しながら、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、光ビーム発生装置の光源として、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを用い、照度検出装置により、光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出し、照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にするものである。

光ビーム発生装置の光源にランプを用いて、高い照度の光ビームが得られる。そして、照度検出装置により、光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出し、照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にするので、ランプの出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量が確保される。

さらに、本発明のパターン形成装置は、光ビーム発生装置が、高圧ガスをバルブ内に封入したランプへ定格電流を供給する電源供給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、光ビーム発生装置の高圧ガスをバルブ内に封入したランプへ定格電流を供給して、ランプを点灯するものである。ランプの寿命を低下させない範囲で、高い照度の光ビームが得られる。

さらに、本発明のパターン形成装置は、移動ステージの移動量を検出する移動量検出手段と、移動量検出手段により検出した移動ステージの移動量に基づき、移動ステージの移動に同期して、光ビーム照射装置の駆動回路へ描画データを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、移動ステージの移動量を検出し、検出した移動ステージの移動量に基づき、移動ステージの移動に同期して、光ビーム照射装置の駆動回路へ描画データを供給するものである。移動ステージの移動速度が変化しても、移動ステージの移動に同期してパターンの描画が行われ、描画精度が低下しない。

本発明によれば、光ビーム発生装置の光源にランプを用いて、高い照度の光ビームを得ることができる。そして、照度検出装置により、光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出し、照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にすることにより、ランプの出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量を確保することができる。

さらに、光ビーム発生装置の高圧ガスをバルブ内に封入したランプへ定格電流を供給して、ランプを点灯することにより、ランプの寿命を低下させない範囲で、高い照度の光ビームを得ることができる。

さらに、移動ステージの移動量を検出し、検出した移動ステージの移動量に基づき、移動ステージの移動に同期して、光ビーム照射装置の駆動回路へ描画データを供給することにより、移動ステージの移動速度が変化しても、移動ステージの移動に同期してパターンの描画を行うことができるので、描画精度の低下を防止することができる。

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。 光ビーム発生装置及び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。 チャックの上面図である。 チャックの背面図である。 移動ステージの制御系を示す図である。 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、光ビーム発生装置、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、照度計５５、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１では、移動ステージのリニアモータ、及び光ビーム発生装置が省略されている。また、図２及び図３では、移動ステージのリニアモータ、光ビーム発生装置、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、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、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、光ビーム発生装置及び光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム発生装置は、ランプハウス１２、ランプ１３、楕円面鏡１４、ミラー１５、アキシコンレンズ１６、及び電源供給回路１７を含んで構成されている。ランプ１３、楕円面鏡１４、ミラー１５、及びアキシコンレンズ１６は、ランプハウス１２内に収納されている。光ビーム発生装置は、これらの他に、ランンプ１３から発生した光を遮断するためのシャッター、波長選択用のフィルタ、照度調整用のフィルタ等を備えている。

ランプ１３には、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が使用されている。電源供給回路１７は、ランプ１３へ定格電流を供給して、ランプ１３を点灯する。ランプ１３へ定格電流を供給することにより、ランプ１３の寿命を低下させない範囲で、高い照度の光が得られる。ランプ１３から発生した光は、楕円面鏡１４により集光され、ミラー１５で反射されて、アキシコンレンズ１６へ照射される。

アキシコンレンズ（Ａｘｉｃｏｎ ｌｅｎｓ）は、円錐レンズ（ｃｏｎｉｃａｌ ｌｅｎｓ）とも呼ばれ、一方が円錐面、他方が平面の形状で、平面側へ入射して円錐面側から射出された光は、円環状に広がる。そのため、アキシコンレンズは、一般に断面がドーナツ形の円環状ビームの形成に利用されている。ランプ１３から発生して楕円面鏡１４により集光された光は円環状に分布しており、アキシコンレンズ１６の円錐面側へ入射する。アキシコンレンズ１６は、楕円面鏡１４により集光された円環状の光を、平行な光ビームに変換して平面側から射出する。光ビーム発生装置の光源にランプ１３を用いて、高い照度の光ビームが得られる。

光ビーム照射装置２０は、フライアイレンズ２１、ミラー２２、コンデンサレンズ群２３、プリズム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。光ビーム発生装置から発生した光ビームは、フライアイレンズ２１へ入射し、フライアイレンズ２１により、照射面における強度分布の均一化が行われる。なお、フライアイレンズ２１の代わりにロッドレンズ等を用いてもよい。フライアイレンズ２１から射出された光は、ミラー２２で反射され、コンデンサレンズ群２３により集光されて、プリズム２４へ入射する。プリズム２４は、断面が三角形の２つのプリズムを組み合わせて構成され、光ビームを所定の角度でＤＭＤ２５へ照射する。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、再びプリズム２４を通って投影レンズ２６へ入射し、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。

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、Ｚ−チルト機構９、及びリニアモータ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。図６において、Ｘステージ５を駆動するリニアモータ６１は、磁石を内蔵した固定子６１ａとコイルを内蔵した可動子６１ｂとから成る。可動子６１ｂは、Ｘステージ５の底面に設けられた可動子取り付けベース６３に取り付けられている。２つの固定子６１ａは、ベース３の表面に形成された溝内に設けられた固定子取り付けベース６２に取り付けられて、可動子６１ｂの上下に可動子６１ｂを挟んで配置されている。可動子６１ｂのコイルには、図１のステージ駆動回路６０から駆動電流が供給される。

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。図５において、Ｙステージ７を駆動するリニアモータ６５は、磁石を内蔵した固定子６５ａとコイルを内蔵した可動子６５ｂとから成る。可動子６５ｂは、Ｙステージ７の底面に設けられた可動子取り付けベース６７に取り付けられている。２つの固定子６５ａは、Ｘステージ５の上面に形成された溝内に設けられた固定子取り付けベース６６に取り付けられて、可動子６５ｂの上下に可動子６５ｂを挟んで配置されている。可動子６５ｂのコイルには、図１のステージ駆動回路６０から駆動電流が供給される。

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。θステージ８には、ボールねじ及びモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、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、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、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。

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。また、メモリ７２は、後述する光ビームの照度を検出するための検査用の描画データを格納している。

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９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１０はチャックの上面図、図１１はチャックの背面図である。図１０及び図１１に示す様に、チャック１０の側面には、照度計５５が取り付けられている。本実施の形態では、チャック１０に取り付けられた照度計５５を用い、定期的に、各光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの照度を測定する。

図１において、主制御装置７０は、各光ビーム照射装置２０から照射される光ビームの照度を測定する際、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５をＸ方向へ移動させ、Ｙステージ７をＹ方向へ移動させて、チャック１０に取り付けられた照度計５５を、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの下へ移動する。このとき、主制御装置７０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、及びエンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして検出した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方向への移動量に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、照度計５５を、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの真下に位置させる。

図１０及び図１１は、照度計５５を１つの光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの下へ移動した状態を示している。なお、図１０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、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。

図９において、主制御装置７０の描画制御部７１は、ヘッド部２０ａが照度計５５の上空に位置する光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７に対して、メモリ７２に格納された検査用の描画データを供給する。この検査用の描画データは、例えば、図４のＤＭＤ２５の各ミラーを同じ角度に傾けて、各ミラーで反射された光ビームがすべて、ヘッド部２０ａの投影レンズ２６へ入射される様にするものである。その場合、光ビーム発生装置から供給された光ビームは、ＤＭＤ２５により変調されることなく、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される。図１１において、照度計５５は、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を受光して、受光した光ビームの照度に応じた検出信号を出力する。

主制御装置７０は、他の光ビーム照射装置２０についても、同様にして、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７をＹ方向へ移動させて、チャック１０に取り付けられた照度計５５を、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａの下へ移動する。そして、主制御装置７０は、ヘッド部２０ａが照度計５５の上空に位置する光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７に対して、メモリ７２に格納された検査用の描画データを順番に供給する。照度計５５は、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を受光して、受光した光ビームの照度に応じた検出信号を出力する。

図１２は、移動ステージの制御系を示す図である。照度計５５の検出信号は、主制御装置７０へ入力される。主制御装置７０は、照度計５５により検出した光ビームの照度の変化に応じ、ステージ駆動回路６０を制御して、移動ステージのＸステージ５の移動速度を変更する。光ビームの照度をＱ、Ｘステージ５の移動速度をＶｘとすると、基材１へ照射される光ビームの単位面積当たりの光量Ｐは、
Ｐ＝Ｑ／Ｖｘ
となる。主制御装置７０は、光ビームの照度Ｑの変化に応じ、光ビーム照射装置２０から基材１へ照射される光ビームの光量Ｐが一定となる様に、Ｘステージ５の移動速度Ｖｘを、
Ｖｘ＝Ｑ／Ｐ
と決定する。ステージ駆動回路６０は、主制御装置７０が決定したＸステージ５の移動速度Ｖｘに応じた大きさの駆動電流を、Ｘステージ５を駆動するリニアモータ６１の可動子６１ｂのコイルへ供給する。

照度計５５により、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの照度を検出し、照度計５５により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージのＸステージ５の移動速度を変更して、光ビーム照射装置２０から基材１へ照射される光ビームの光量を一定にするので、ランプ１３の出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量が確保される。

このとき、図９において、描画制御部７１の中心点座標決定部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方向への移動量を検出し、描画制御部７１は、中心点座標決定部７４が検出したＸステージ５の移動量に基づき、Ｘステージ５の移動に同期して、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。Ｘステージ５の移動速度が変化しても、Ｘステージ５の移動に同期してパターンの描画が行われ、描画精度が低下しない。

なお、以上説明した実施の形態では、照度計５５を用いて、光ビームの照度を検出していたが、光ビームの照度を検出する他の照度検出装置を用いてもよい。また、照度検出装置を取り付ける場所は、チャック１０に限るものではない。

図１３及び図１４は、光ビームによる基材の走査を説明する図である。図１３及び図１４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１３及び図１４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１３（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１３（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１３（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１３（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１４（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。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１４（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１４（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１３及び図１４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、光ビーム発生装置の光源にランプ１３を用いて、高い照度の光ビームを得ることができる。そして、照度計５５により、光ビーム照射装置２０から照射された光ビームの照度を検出し、照度計５５により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージのＸステージ５の移動速度を変更して、光ビーム照射装置２０から基材１へ照射される光ビームの光量を一定にすることにより、ランプ１３の出力が点灯時間の経過に伴って低下しても、パターンの描画に必要な光量を確保することができる。

さらに、光ビーム発生装置の高圧ガスをバルブ内に封入したランプ１３へ定格電流を供給して、ランプ１３を点灯することにより、ランプ１３の寿命を低下させない範囲で、高い照度の光ビームを得ることができる。

さらに、移動ステージのＸステージ５の移動量を検出し、検出したＸステージ５の移動量に基づき、Ｘステージ５の移動に同期して、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ことにより、Ｘステージ５の移動速度が変化しても、Ｘステージ５の移動に同期してパターンの描画を行うことができるので、描画精度の低下を防止することができる。

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
１２ ランプハウス
１３ ランプ
１４ 楕円面鏡
１５ ミラー
１６ アキシコンレンズ
１７ 電源供給回路
２０ 光ビーム照射装置
２０ａ ヘッド部
２１ フライアイレンズ
２２ ミラー
２３ コンデンサレンズ群
２４ プリズム
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
５１，５２ アーム
５５ 照度計
６０ ステージ駆動回路
６１ リニアモータ
６１ａ，６５ａ 固定子
６１ｂ，６５ｂ 可動子
６２，６６ 固定子取り付けベース
６３，６７ 可動子取り付けベース
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、
   前記チャックを搭載して移動する移動ステージと、
   光ビームを発生する光ビーム発生装置と、
   前記光ビーム発生装置から発生した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備え、
   前記移動ステージにより前記チャックを移動しながら、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、
   前記光ビーム発生装置は、光源として、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを有し、
   前記光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出する照度検出装置と、
   前記照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、前記移動ステージの移動速度を変更して、前記光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にする移動ステージ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. 前記光ビーム発生装置は、高圧ガスをバルブ内に封入したランプへ定格電流を供給する電源供給回路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. 前記移動ステージの移動量を検出する移動量検出手段と、
   前記移動量検出手段により検出した前記移動ステージの移動量に基づき、前記移動ステージの移動に同期して、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ描画データを供給する描画制御手段と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、
   移動ステージにチャックを搭載し、
   光ビーム発生装置から光ビームを発生し、
   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により、光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調して照射し、
   移動ステージによりチャックを移動しながら、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、
   光ビーム発生装置の光源として、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを用い、
   照度検出装置により、光ビーム照射装置から照射された光ビームの照度を検出し、
   照度検出装置により検出した光ビームの照度の変化に応じ、移動ステージの移動速度を変更して、光ビーム照射装置から基材へ照射される光ビームの光量を一定にすることを特徴とするパターン形成方法。
5. 光ビーム発生装置の高圧ガスをバルブ内に封入したランプへ定格電流を供給して、ランプを点灯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. 移動ステージの移動量を検出し、
   検出した移動ステージの移動量に基づき、移動ステージの移動に同期して、光ビーム照射装置の駆動回路へ描画データを供給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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