JP3593642B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光方法及び露光装置に関するものであり、特に、レーザ描画方式の露光におけるパターンエッジの精度を改善した露光方法及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子デバイスの製造工程に用いる露光方法としては、紫外線露光方法、Ｘ線露光方法、電子ビーム露光方法、或いは、レーザビーム露光方法等が知られており、微細なパターン描画のためには、電子ビーム露光方法の様により波長の短い露光源が必要になるが、この様な露光方法の場合には時間がかかるためスループットが悪く、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板やＬＣＤ（液晶パネル）基板等の大型の基板の露光に用いることは不適当であった。
【０００３】
そこで、この様な大型の基板、例えば、６５０ｍｍ×１０５０ｍｍの長方形のＰＤＰ基板を露光する場合には、レーザ光を走査して微細なパターンを描くラスタスキャンタイプの露光装置の使用が検討されているので、この様なレーザ描画方式露光装置の概念的構成を図４を参照して説明する。
【０００４】
図４参照
従来のレーザ描画方式露光装置は、ＰＤＰ基板４１をロードするローダー４２、ローダー４２からＰＤＰ基板４１を受け取り、レーザセンサ等を用いて位置合わせを行なうアライメント装置４３、アライメント装置４３上のＰＤＰ基板４１をステージ４５に搬送・載置するハンドリング装置４４、ＰＤＰ基板４１をレーザ光でスキャンニングする際に、ＰＤＰ基板４１をＸ軸方向に移動させるステージ４５から構成される。
【０００５】
また、このステージ４５は、Ｘ軸レシーバ４７及びＹ軸レシーバ４８からなるＬＭＳ（Ｌａｓｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：レーザ測定系）４６によって位置制御される。
【０００６】
この市販されている従来のレーザ描画方式露光装置においては、主走査方向が固定、例えば、Ｙ軸方向に固定されており、ビーム幅ｄが約３０μｍ程度のレーザ光をポリゴンミラーの回転により６００ｍｍの範囲に渡ってＹ軸方向に沿って走査し、次に、ステージ４５上のＰＤＰ基板４１をＸ軸方向にｄだけ移動させて、再び、レーザ光をＹ軸方向に走査していた。
【０００７】
図５（ａ）乃至（ｂ）参照
したがって、バスライン等の一方向に伸びる配線層パターン４９の多いＰＤＰ基板を露光する場合、例えば、図５（ａ）に示す様に、この配線層パターン４９がレーザ描画方式露光装置のスキャン方向に沿った方向である場合には、スキャン方向に沿って連続的に露光し、一方、図５（ｂ）に示す様に、配線層パターン４９がレーザ描画方式露光装置のスキャン方向に垂直方向である場合には、レーザ走査制御系に設けた変調器によって、配線層幅に相当する距離を露光したのち、配線層間の間隔に相当する領域をブランキング制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５（ａ）乃至（ｃ）参照
しかし、従来のレーザ描画方式露光においては、図５（ａ）に示す様に露光パターンがスキャン方向に沿った成分が多い場合には余り問題がないものの、図５（ｂ）に示す様に露光パターンがスキャン方向に垂直な成分が多い場合には、図５（ｃ）に示すように、配線層パターン４９に継ぎ目５０が発生し、この継ぎ目５０におけるエッジ精度ｈが０．６μｍ以上となり、精度の良いパターニングが困難になるという問題がある。
なお、図５（ｃ）は、図５（ｂ）における実線で示す円の内部を模式的に拡大したものである。
【０００９】
この様な問題を解決するには、主走査方向とステージの移動方向を反対にすれば良いが、従来のレーザ描画方式露光装置においては主走査方向が固定されているので、主走査方向とステージの移動方向を反対にすることができなかった。
【００１０】
なお、レーザ走査系自身を９０度回転させれば走査方向の変更も可能であるが、その場合には、ポリゴンミラーを含む光学系の一部毎反転させる必要があり、そのための構造が非常に大きなものとなるために、現実的な解決手段とはならなかった。
【００１１】
図６参照
なお、従来の電子ビーム露光方法においては、上述の様なエッジ精度の問題を解決するために、チップ５１の内に形成された矩形パターンの内、横長の矩形パターン５２の場合には、パターンの長手方向に沿った方向を主走査方向Ｓとして電子ビームを走査し、一方、縦長の矩形パターン５３の場合にも主走査方向Ｓを９０度回転させて、即ち、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを入れ換えて、パターンの長手方向に沿った方向を主走査方向Ｓとして電子ビームを走査することが提案されている（必要ならば、特開昭５６−１７０１６号公報参照）。
【００１２】
或いは、露光パターンを幾つかの部分露光パターンに分解して、各部分露光パターンの長手方向に沿って電子ビームを走査することによってエッジ精度を改善することも提案されている（必要ならば、特開昭６０−２５３２１８号公報参照）。
【００１３】
しかし、これらの方法は、磁場或いは電場により走査方向の制御が可能である電子ビームの場合には有効であるが、大掛かりな光学系による制御以外に適当な手段がないレーザ光の場合に、この様な方法は直ちには適用できないものである。
【００１４】
したがって、本発明は、レーザ描画方式露光におけるエッジ精度を改善することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）参照
（１）本発明は、描画されるパターン群の予め設定した方向にレーザ光の走査方向を合わせて露光を行なうレーザ描画方式の露光方法において、前記パターン群を描画する基板をレーザ描画方式露光装置に設けたアライメント装置の回転機構によって、前記予め設定した方向がレーザ光の走査方向になるように回転させることを特徴とする。
【００１６】
この様に、描画されるパターン群の予め設定した方向、即ち、エッジ精度が改善される方向にレーザ光の走査方向を合わせて露光を行なうことにより、描画されるパターン群のエッジ精度を改善することができる。
また、特に、基板１が長方形の場合には、基板１を９０度回転させることによって、レーザ描画方式露光装置に設定されているレーザ光の走査方向を基板１の長手方向に一致させることができる。
【００１７】
（２）また、本発明は、上記（１）において、描画されるパターン群の予め設定した方向にレーザ光の走査方向を合わせるために、パターンデータ９のＸ軸座標の値とＹ軸座標の値を入れ替えて露光を行なうことを特徴とする。
【００１８】
この様に、図１（ｂ）において破線で示すように、パターンデータ９の座標の値を９０°回転させることによって、即ち、パターンジェネレータ１０の出力を座標回転プログラムを通して正方向のパターン１１を９０°回転したパターン１２に変換することによって、レーザ描画方式露光装置に設定されているレーザ光の走査方向を変更することなく、描画されるパターン群のエッジ精度を改善することができる。
【００１９】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、予め設定した方向が、描画されるパターン群の内の各パターンの長手方向が一番多く一致した方向であることを特徴とする。
【００２０】
この様に、描画されるパターン群の内の各パターンの長手方向が一番多く一致した方向に沿ってレーザ光を走査することによって、最も効果的にエッジ精度を改善することができる。
【００２３】
（４）また、本発明は、レーザ描画方式の露光装置において、描画されるパターン群の予め設定した方向がレーザ光の走査方向に合うように基板１を回転させる回転機構２をアライメント装置３に設けたことを特徴とする。
【００２４】
この様に、基板１の回転機構２を、アライメント装置３に設けることによって、簡単な機構による基板１の回転が可能になり、且つ、アライメント装置３により回転させたのちハンドリング装置４を介してステージ５に基板１を載置するので、回転機構２そのものからの微振動の影響による描画精度の劣化を防止することができる。
【００２５】
（５）また、本発明は、上記（４）において、描画されるパターン群の予め設定した方向にしたがって、パターンデータ９のＸ軸座標の値とＹ軸座標の値との入れ替えを制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
この様な構成にすることによって、描画されるパターン群の走査方向を設定するだけで、パターンデータ９のＸ軸座標の値とＹ軸座標の値とを入れ替えるか、或いは、入れ替えないかの設定が自動的に行なわれ、レーザ描画方式露光装置に設定されているレーザ光の走査方向を変更することなく、描画されるパターン群のエッジ精度を改善することができる。
【００２７】
（６）また、本発明は、上記（４）または（５）において、描画されるパターン群の予め設定した方向を、パターンデータ９に基づいて自動認識する方向設定手段を設けたことを特徴とする。
【００２８】
この様に、描画されるパターン群の予め設定した方向を、パターンデータ９に基づいて自動認識する方向設定手段、即ち、露光方向自動決定装置を設けることにより、走査方向の設定を熟練したオペレータの作業に頼ることなく、自動的に行なうことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図２を参照して説明する。
図２（ａ）参照
本発明の実施の形態に係わるレーザ描画方式露光装置は、従来のレーザ描画方式露光装置と同様に、ＰＤＰ基板２１をロードするローダー２２、ローダー２２からＰＤＰ基板２１を受け取り、レーザセンサ等を用いて位置合わせを行なうアライメント装置２４、アライメント装置２４上のＰＤＰ基板２１をステージ２６に搬送・載置するハンドリング装置２５、ＰＤＰ基板２１をレーザ光でスキャンニングする際に、ＰＤＰ基板２１をＸ軸方向に移動させるステージ２６から構成される。
【００３０】
しかし、このレーザ描画方式露光装置においては、アライメント装置２４にＰＤＰ基板２１を９０度回転させるための回転機構２３が設けられており、この回転機構２３はモーターによって駆動され、、ＰＤＰ基板２１に描画されるパターン、例えば、バスライン等の配線層パターンの配置に基づいて予め設定された走査方向が、レーザ描画方式露光装置において固定されているレーザ光の走査方向と一致するようにＰＤＰ基板２１を回転させる。
【００３１】
なお、ステージ２６は、従来の装置と同様に、Ｘ軸レシーバ２８及びＹ軸レシーバ２９からなるＬＭＳ２７によって位置制御される。
【００３２】
図２（ｂ）参照
そして、ＰＤＰ基板２１に描画されるパターンのパターンデータ３０は、ＰＧ（パターンジェネレータ）３１に入力され、これらの出力によってレーザ走査系を制御する。
【００３３】
この場合、ＰＤＰ基板２１における走査方向の設定は、レーザ描画方式露光装置に付加された露光方向自動決定装置によって、パターンデータ３０に基づいて判断するものであり、ＰＤＰ基板２１に描画するパターン群全体で、縦方向（Ｙ軸方向）或いは横方向（Ｘ軸方向）のどちらを長手方向にするパターンが多く存在するかを判断し、長手方向の一致したパターンの数が最も多い方向を、ＰＤＰ基板２１における走査方向として設定する。
【００３４】
なお、このＰＤＰ基板２１における走査方向の設定は、熟練したオペレータによるマニュアルの設定でも良い。
【００３５】
そして、ＰＤＰ基板２１における走査方向の設定において、縦方向、即ち、Ｙ軸方向を長手方向とするパターンが多いと判断した場合には、ＰＤＰ基板２１を回転させることなく、従来と同様に、実線の矢印で示すように、パターンデータ３０はＰＧ３１を介してモジュレータ３４に伝達されて、ＰＤＰ基板２１の短軸方向に沿って露光が行なわれることになる。
【００３６】
また、横方向、即ち、Ｘ軸方向を長手方向とするパターンが多いと判断した場合には、ＰＤＰ基板２１を回転させるための信号をアライメント装置２４に伝達し、ＰＤＰ基板２１を回転機構２３によって９０度回転させたのち、ＰＤＰ基板２１のアライメントを行ない、次いで、ハンドリング装置２５によってＰＤＰ基板２１をステージ２６上に搬送すると共に、図において破線の矢印で示すように座標回転プログラムを通して露光されるパターン、即ち、正方向のパターン３２を９０°回転したパターン３３に変換して露光を行なう。
【００３７】
即ち、ＰＧ３１の出力は、座標回転プログラムを通すことで、露光されるべき座標の位置を９０度回転させた露光データとして出力し、モジュレータ３４に伝達されて、ＰＤＰ基板２１の長手方向に沿って露光が行なわれることになる。
【００３８】
この様に制御することによって、描画されるパターンは、９０度回転した形で縦長に載置されたＰＤＰ基板２１上に描かれるため、多くのパターンの長手方向がレーザ光の主走査方向と一致し、描画パターンにおける継ぎ目が少なくなり、エッジ精度が改善される。
【００３９】
また、ＰＤＰ基板２１の回転は、アライメント装置２４に設けられた回転機構２３において行なうので、ステージ２６上において描画を行なっている間に、次に描画するパターンデータを解析・判断してＰＤＰ基板２１における走査方向を設定し、その結果に基づいて、必要に応じてＰＤＰ基板２１を回転させるので、基板を回転させるための作業に伴うロスタイムをなくすことができる。
【００４０】
さらに、回転機構２３の回転動作に伴う微振動はステージ２６に伝達されないので、微振動に伴う描画精度の劣化を防止することができる。
【００４１】
なお、上記の実施の形態においては、ＰＤＰ基板を９０度回転させているが、露光対象の基板が、正方形、或いは、正方形に近い長方形である場合には、基板を９０度回転させる必要はなく、ＰＧ（パターンジェネレータ）の出力を座標回転プログラムで９０度回転させて露光を行なうだけで良い。
【００４２】
次に、図３を参照して、各種の基板回転機構について検討する。
図３（ａ）参照
図３（ａ）の場合には、ステージ２６にＰＤＰ基板２１を回転させる回転機構３５を設けたものであり、アライメント装置２４は従来と同様にＰＤＰ基板２１のアライメントのみを行なう。
【００４３】
この様な基板回転機構の場合には、回転機構３５の回転動作に伴う微振動がステージ２６に伝達され、ステージ２６の設定に狂いが生じて、描画精度に劣化が生ずる可能性があり、また、回転動作のための作業時間を露光時間とは別に必要とするのでスループットが低下し、実現的な機構とは言えないものである。
【００４４】
図３（ｂ）参照
図３（ｂ）の場合には、ステージ２６本体を９０度回転させるものであるが、この様なステージ２６本体の回転のためには、ＬＭＳからの測長レーザを反射するミラーが２対必要になり、構造が複雑化するという問題あり、また、図３（ａ）の場合と同様に、回転動作のための作業時間を露光時間とは別に必要とするのでスループットが低下し、やはり実現的な機構とは言えないものである。
【００４５】
なお、上記の実施の形態の説明においては、基板としてＰＤＰ基板を用いているが、本発明の露光対象はＰＤＰ基板に限られるものではなく、ＬＣＤ（液晶表示装置）基板等の大型の基板を主に対象とするものであるが、半導体装置或いはプリント回路基板等も対象とするものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ描画方式露光装置の走査方向が、基板に描画するパターン群の内の各パターンの長手方向が一番多く一致した方向となるようにしているので、走査幅によるエッジ精度の劣化を極力減らすことができる。
【００４７】
特に、ＰＤＰ基板等の大型の長方形基板を露光する場合には、基板を回転させる機構を設けることによって、長方形基板に合わせたパターンデータを正しく描画することができ、また、この回転機構をアライメント装置に設けることにより、パターン精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の説明図である。
【図３】各種の基板回転機構の説明図である。
【図４】従来のレーザ描画方式露光装置の説明図である。
【図５】従来のレーザ描画方式の露光方法における問題点の説明図である。
【図６】従来の電子ビーム露光におけるエッジ精度改善方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 回転機構
３ アライメント装置
４ ハンドリング装置
５ ステージ
６ ＬＭＳ
７ Ｘ軸レシーバ
８ Ｙ軸レシーバ
９ パターンデータ
１０ パターンジェネレータ
１１ 正方向のパターン
１２ ９０°回転したパターン
１３ モジュレータ
２１ ＰＤＰ基板
２２ ローダー
２３ 回転機構
２４ アライメント装置
２５ ハンドリング装置
２６ ステージ
２７ ＬＭＳ
２８ Ｘ軸レシーバ
２９ Ｙ軸レシーバ
３０ パターンデータ
３１ ＰＧ
３２ 正方向のパターン
３３ ９０°回転したパターン
３４ モジュレータ
３５ 回転機構
４１ ＰＤＰ基板
４２ ローダー
４３ アライメント装置
４４ ハンドリング装置
４５ ステージ
４６ ＬＭＳ
４７ Ｘ軸レシーバ
４８ Ｙ軸レシーバ
４９ 配線層パターン
５０ 継ぎ目
５１ チップ
５２ 横長の矩形パターン
５３ 縦長の矩形パターン

Claims (6)

1. 描画されるパターン群の予め設定した方向にレーザ光の走査方向を合わせて露光を行なうレーザ描画方式の露光方法において、前記パターン群を描画する基板をレーザ描画方式露光装置に設けたアライメント装置の回転機構によって、前記予め設定した方向がレーザ光の走査方向になるように回転させることを特徴とする露光方法。
2. 上記描画されるパターン群の予め設定した方向にレーザ光の走査方向を合わせるために、パターンデータのＸ軸座標の値とＹ軸座標の値を入れ替えて露光を行なうことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 上記予め設定した方向が、上記描画されるパターン群の内の各パターンの長手方向が一番多く一致した方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
4. レーザ描画方式の露光装置において、描画されるパターン群の予め設定した方向がレーザ光の走査方向に合うように、基板を回転させる回転機構をアライメント装置に設けたことを特徴とする露光装置。
5. 上記描画されるパターン群の予め設定した方向にしたがって、パターンデータのＸ軸座標の値とＹ軸座標の値との入れ替えを制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 上記描画されるパターン群の予め設定した方向をパターンデータに基づいて自動認識する方向設定手段を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。

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