JP4459683B2 - Maskless exposure system - Google Patents
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Description
本発明は、複数のミラーを備える空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記ミラーを制御して、前記露光対象物上に所望のパターンを露光させるマスクレス露光装置に関する。 The present invention, spatial light modulator and an exposure object by controlling the mirror while relatively moving on the object of exposure to expose a desired pattern luma Sukuresu exposure apparatus having a plurality of mirrors About.
近年、パターンマスクを使用することなく、空間的光変調器を用いてプリント基板、半導体、液晶表面の感光性ドライフィルムまたは液状レジスト等の露光対象物(以下、「基板」という。)に直接露光する技術が実用化されている。 In recent years, an exposure object (hereinafter referred to as “substrate”) such as a printed circuit board, a semiconductor, a photosensitive dry film on a liquid crystal surface, or a liquid resist is directly exposed using a spatial light modulator without using a pattern mask. This technology has been put into practical use.
高精細な露光を行うためには、空間的光変調器と露光対象物および画像処理装置のカメラの位置を精度よく求めておく必要がある。そこで、従来は、予めカメラの空間的光変調器に対する位置を高精度に定めておき、露光対象物上に設けられた位置合わせマークをカメラにより撮像し、空間的光変調器と露光対象物との位置関係を求めてから露光していた。
ところで、空間的光変調器における複数のミラーの相対位置は予め把握できるが、カメラの光軸と空間的光変調器のミラーのいずれかの中心との距離を直接測定することは困難である。 By the way, although the relative positions of the plurality of mirrors in the spatial light modulator can be grasped in advance, it is difficult to directly measure the distance between the optical axis of the camera and the center of any one of the mirrors of the spatial light modulator.
そこで、従来は、空間的光変調器により露光対象物を露光した後、露光箇所をカメラで測定することによりカメラの光軸と空間的光変調器との距離を求めていた。 Therefore, conventionally, after exposing an exposure object with a spatial light modulator, the distance between the optical axis of the camera and the spatial light modulator is obtained by measuring the exposure location with a camera.
しかし、現像処理前の露光箇所をカメラで確認することは困難である。このため、露光させた露光対象物を露光させた位置から外して現像し、現像した露光対象物を再び元の位置に戻して露光箇所を測定しなければならず、作業性が低かった。また、露光対象物を露光させた位置から移動させるため、位置決め精度を向上させることが困難であった。さらに、温度や外部応力等によりカメラの空間的光変調器に対する位置が変化して、露光位置精度が低下することがあった。 However, it is difficult to confirm the exposure location before development processing with a camera. For this reason, the exposed exposure object must be removed from the exposed position and developed, and the developed exposure object must be returned to the original position to measure the exposed portion, resulting in poor workability. Further, since the exposure object is moved from the exposed position, it is difficult to improve the positioning accuracy. Furthermore, the position of the camera relative to the spatial light modulator may change due to temperature, external stress, or the like, and the exposure position accuracy may deteriorate.
また、複数の空間的光変調器を協調させて露光する場合、温度や外部応力等により空間的光変調器相互の位置が変化して、露光されるパターンの合わせ精度が低下した。 Further, when exposure is performed in cooperation with a plurality of spatial light modulators, the positions of the spatial light modulators change due to temperature, external stress, and the like, and the alignment accuracy of the exposed pattern is lowered.
本発明の目的は、上記課題を解決し、カメラと空間的光変調器あるいは複数の空間的光変調器の相対的な位置を容易かつ精度よく求めることができ、加工精度を向上させることができるマスクレス露光装置を提供するにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to easily and accurately obtain the relative position of the camera and the spatial light modulator or the plurality of spatial light modulators, and to improve the processing accuracy. It is to provide a mask-less exposure equipment.
上記した課題を解決するため、本発明は、複数のミラーを備える空間的光変調器と、前記空間的光変調器側に配置されたカメラと、前記空間的光変調器と露光対象物を相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記空間的光変調器と前記露光対象物とを相対的に移動させながら前記ミラーを制御して、前記露光対象物上に所望のパターンを露光させるマスクレス露光装置において、前記空間的光変調器を複数設けると共に、前記複数の空間的光変調器を、隣接する前記複数の空間的光変調器の互いの露光範囲が一部重なるようにして配置し、予め前記カメラの中心座標を求めて、前記露光対象物に光源の光に感光して変色するフォトクロミック感材を塗布しておき、前記露光対象物の位置決め用基準マークから所定の距離だけシフトした点に前記移動手段を移動させて前記空間的光変調器のデータ基準点に一致させ、前記空間的光変調器により前記露光対象物の位置決め用基準マークから所定の距離だけシフトした点を露光し、この露光した点を前記カメラの中心に位置決めし、露光した点の前記カメラの中心に対する画素数のずれを求めることにより前記空間的光変調器のデータ基準点を求め、他の空間的光変調器に対しても、同様の手順によりそれぞれの空間的光変調器のデータ基準点を求め、前記複数の空間的光変調器のうち、隣接する空間的光変調器の露光範囲が重なる部分について一方の空間的光変調器の描画データの前記重なる部分にオフのデータを加えて、前記隣接する空間的光変調器の露光範囲が重ならないように制御して露光することを特徴とする。 To solve the problems described above, the onset Ming, spatial and optical modulator, a camera arranged in the spatial light modulator side, the spatial light modulator and exposure light object comprising a plurality of mirrors Moving means for relatively moving, and exposing the desired pattern on the exposure object by controlling the mirror while relatively moving the spatial light modulator and the exposure object In the maskless exposure apparatus to be provided, a plurality of the spatial light modulators are provided, and the plurality of spatial light modulators are arranged such that the exposure ranges of the adjacent spatial light modulators partially overlap each other. Place the camera in advance, obtain the center coordinates of the camera, and apply a photochromic sensitive material that changes color by exposure to light from the light source to the exposure object, and a predetermined distance from the reference mark for positioning the exposure object To the shifted point The moving means is moved so as to coincide with the data reference point of the spatial light modulator, and a point shifted by a predetermined distance from the positioning reference mark of the exposure object is exposed by the spatial light modulator. The exposure point is positioned at the center of the camera, and a data reference point of the spatial light modulator is obtained by obtaining a deviation in the number of pixels from the center of the exposure point to the camera center, and other spatial light modulators are obtained. Also, the data reference point of each spatial light modulator is obtained by the same procedure, and one of the plurality of spatial light modulators is overlapped with the portion where the exposure ranges of adjacent spatial light modulators overlap. Off data is added to the overlapping portion of the drawing data of the optical light modulator, and exposure is performed so that the exposure ranges of the adjacent spatial light modulators do not overlap.
カメラの光軸および各露光装置のデータ基準点を精度よく求めることができるので、精度に優れる露光をすることができる。 Since the optical axis of the camera and the data reference point of each exposure apparatus can be obtained with high accuracy, exposure with excellent accuracy can be performed.
図1は本発明の全体構成図である。
コントロールユニット1は、シーケンス制御部1a、描画データ制御部1b、位置制御部1cおよび補正値計算部1dとから構成され、露光装置全体の動作制御、空間的光変調器の制御、ステージの位置制御およびカメラからの入力に基づく補正制御を行う。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention.
The
ドライバー回路2は、描画データ制御部1bから出力されたパターンの描画データに基づいて空間的光変調器3に制御データ信号(オンオフ信号)を出力する。
The
空間的光変調器3には、微細なミラー(図示を省略)がY方向に複数個、X方向に1列または複数列配置されている。各ミラーはドライバー回路2からオン信号を受けると予め定められた角度だけ回転し、光源4から供給される光をステージ8上に載置された露光対象物(以下、「ワーク」という。)9上にスポット状に照射する。
In the
光源4は、一定波長の光を空間的光変調器3に供給する。
The light source 4 supplies light having a constant wavelength to the
カメラ5は、撮像した像を画素単位の電気信号に変換し、画像処理装置6に出力する。
The
画像処理装置6は、カメラ5から出力された電気信号を画像処理し、その結果を補正値計算部1dに出力する。
The
ステージ制御装置(CNC)7はステージ8の位置を制御する。ステージ8は原点O(0,0)を基準としてXY方向にそれぞれ1μm単位で位置決めされる。
A stage controller (CNC) 7 controls the position of the
次に、カメラと空間的光変調器の位置を確認する確認手順について説明する。
図2は、露光装置における露光部の構成を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
なお、ステージ8上に設けられた位置決め用基準マークAの中心Aは、O(0,0)を原点とする固定座標系の原点Oに配置されている。また、原点がOである座標系におけるカメラ5の中心Cの設計上の座標は(xc,yc)であり、空間的光変調器3のデータ基準点E(空間的光変調器3の端部に配置されたミラーの中心)の設計上の座標は(xe,ye)である。
Next, a confirmation procedure for confirming the positions of the camera and the spatial light modulator will be described.
2A and 2B are diagrams schematically showing a configuration of an exposure unit in the exposure apparatus, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front view.
The center A of the positioning reference mark A provided on the
はじめに、中心Cの実際の座標(xc,yc)を求める。 First, the actual coordinates (xc, yc) of the center C are obtained.
先ず、ステージ8をX方向にxc、Y方向にyc移動させ、カメラ5により位置決め用基準マークAを撮像する。画像処理装置6は、カメラ5から出力された電気信号を画像処理し、中心Aの中心Cに対するX方向のずれgx1とY方向のずれgy1を画素数で求め、補正計算部1dに出力する。
First, the
次に、ステージ8をX方向に1mm、Y方向に1mm移動させた後、再び位置決め用基準マークAを撮像し、中心Aの中心Cに対するX方向のずれgx2とY方向のずれgy2を画素で求め、補正計算部1dに出力する。
Next, after the
補正計算部1dは、式1,2により画素単位をステージの移動単位に換算する換算係数kx、kyを求めてから、式3,4により、Xc,Ycを求める。
kx=1/(gx2−gx1)・・・(式1)
ky=1/(gy2−gy1)・・・(式2)
Xc=xc+gx1・kx・・・(式3)
Yc=yc+gy1・ky・・・(式4)
以上の手順によりカメラ5の中心Cの座標が正確に求められる。
The correction calculation unit 1d obtains conversion coefficients kx and ky for converting the pixel unit to the stage movement unit by
kx = 1 / (gx2-gx1) (Formula 1)
ky = 1 / (gy2-gy1) (Formula 2)
Xc = xc + gx1 · kx (Expression 3)
Yc = yc + gy1 · ky (Formula 4)
The coordinates of the center C of the
次に、データ基準点Eの実際の座標(Xe、Ye)を求める。
予め、ワーク9表面の後述するM点の周囲には光源4からの光により感光して変色するフォトクロミック感材を塗布しておく。
描画データ制御部1bは中心AからY方向にymずれたM点に測定用マークを描画するためのデータをドライバー回路2に送り、ステージ8を移動させて、M点を設計上のデータ基準点Eに一致させた後、空間的光変調器3により、ワーク9を露光する。次に、ステージ8を移動させて、露光したM点を中心Cに位置決めし、露光したM点の中心Cに対する画素数のずれを求める。
Next, the actual coordinates (Xe, Ye) of the data reference point E are obtained.
In advance, a photochromic photosensitive material that is exposed to light from the light source 4 and changes its color is applied to the periphery of the later-described M point on the surface of the work 9.
The drawing data control unit 1b sends data for drawing a measurement mark to the M point shifted from the center A in the Y direction to the
いま、M点の中心Cに対するX方向の画素数のずれがgx3、Y方向の画素数のずれがgy3であったとすると、式5,6によりデータ基準点Eの実際の座標(Xe、Ye)を求めることができる。
Xe=xe+gx3・kx・・・(式5)
Ye=ye+gy3・ky・・・(式6)
以上の手順により、カメラ5の中心Cおよびデータ基準点Eの実際の座標が求められたので、例えば、ワーク9の表面に配置された加工用基準マークの座標をカメラ5で読み取り、空間的光変調器3により露光すれば、精度に優れるパターンを描画することができる。
Now, assuming that the deviation of the number of pixels in the X direction with respect to the center C of the M point is gx3 and the deviation of the number of pixels in the Y direction is gy3, the actual coordinates (Xe, Ye) of the data reference point E according to
Xe = xe + gx3 · kx (Formula 5)
Ye = ye + gy3 · ky (formula 6)
With the above procedure, the actual coordinates of the center C and the data reference point E of the
なお、上記確認手順を、予め定める時間毎に定期的にあるいは室温の変化に応じて行うようにすると、加工精度を高水準に維持することができる。 In addition, if the confirmation procedure is performed periodically at predetermined time intervals or according to changes in room temperature, the processing accuracy can be maintained at a high level.
次に、空間的光変調器を複数配置する場合について説明する。
図3は、本発明に係る他の露光装置における露光部の構成を模式的に示す平面図であり、図2における露光装置3に加えて露光装置31,32が配置されている。なお、露光装置31,32以外の構成要素および寸法関係は図2と同じである。また、露光装置3、露光装置31および露光装置32はそれぞれ別の支持部材に支持されている。
Next, a case where a plurality of spatial light modulators are arranged will be described.
FIG. 3 is a plan view schematically showing a configuration of an exposure unit in another exposure apparatus according to the present invention, in which exposure apparatuses 31 and 32 are arranged in addition to the
露光装置3、31、32のデータ基準点の座標E(Xe、Ye)、E1(Xe1、Ye1)、E2(Xe2、Ye2)は、上記の場合と同様に、露光装置3,31,32により露光を行い、露光箇所をカメラ5により撮像し、画像処理することにより求めることができる。
The coordinates E (Xe, Ye), E1 (Xe1, Ye1), E2 (Xe2, Ye2) of the data reference points of the
ところで、露光装置3、露光装置31および露光装置32がそれぞれ別の部材に支持されている場合、支持部材の熱変形により、隣接する空間的光変調器の間隔が変化する。
そこで、露光装置3、露光装置31および露光装置32を、同図に示すように、予め露光装置3と露光装置31および露光装置31と露光装置32の露光範囲が、それぞれ一部(dw)重なるように配置しておく。
By the way, when the
Therefore, as shown in the figure, the
また、露光装置3、31、32の露光範囲をそれぞれwとすると、露光装置3の露光範囲をYeからYe1の直前(すなわち、Ye1に最も近いミラー)まで、露光装置31の露光範囲をYe1からYe2の直前(すなわち、Ye2に最も近いミラー)まで、露光装置32の露光範囲をYe2から予め定める範囲(図示の場合、w−dw)までとする。
Also, assuming that the exposure ranges of the
このようにすると、露光装置3と露光装置31あるいは露光装置31と露光装置32の相対位置がY方向にずれても露光箇所は重複しない。したがって、品質に優れる露光結果を得ることができる。
In this way, even if the relative positions of the
なお、露光装置3、31、32に指示する露光データとしては、各露光装置の露光範囲毎に出力してもよいし、あるいは例えば、露光装置3に対する露光データとして、YeからYe1の直前までの範囲の描画データにYe1からwまでのオフのデータ(オフデータ。図中に斜線で示す。)を加えたものとしてもよい。
In addition, as exposure data instruct | indicating to the
また、露光装置3、31、32はX方向にずれらして配置されているので、ステージをX方向に移動させて露光する場合、露光装置3、31、32の露光開始時期は異なる。そこで、図4に示すように、例えば、露光装置31に対してはXeからXe1の範囲に対してオフデータを、露光装置32に対してはXeからXe2の範囲に対してオフデータを、それぞれ指示するようにすると、露光開始のタイミングを同一にすることができる。
Further, since the
なお、ワーク9の露光範囲が露光装置3、31、32が一度に露光できる幅よりも広い場合には、図示の領域を露光した後、ステージ8をステージをY方向に移動させて露光する。
If the exposure range of the workpiece 9 is wider than the
なお、上記では、感光物質としてフォトクロミック感材を用いたが、蓄光物質等、露光により変色する物質であればよい。 In the above description, the photochromic light-sensitive material is used as the photosensitive material. However, any material that changes color by exposure, such as a phosphorescent material, may be used.
また、位置決め用基準マークAの中心Aを座標系の原点Oに配置したが、他の場所であってもよい。 Further, although the center A of the positioning reference mark A is arranged at the origin O of the coordinate system, it may be at another location.
3 空間的光変調器
5 カメラ
9 露光対象物(ワーク)
3 Spatial
Claims (1)
前記空間的光変調器を複数設けると共に、前記複数の空間的光変調器を、隣接する前記複数の空間的光変調器の互いの露光範囲が一部重なるようにして配置し、
予め前記カメラの中心座標を求めて、前記露光対象物に光源の光に感光して変色するフォトクロミック感材を塗布しておき、前記露光対象物の位置決め用基準マークから所定の距離だけシフトした点に前記移動手段を移動させて前記空間的光変調器のデータ基準点に一致させ、前記空間的光変調器により前記露光対象物の位置決め用基準マークから所定の距離だけシフトした点を露光し、この露光した点を前記カメラの中心に位置決めし、露光した点の前記カメラの中心に対する画素数のずれを求めることにより前記空間的光変調器のデータ基準点を求め、他の空間的光変調器に対しても、同様の手順によりそれぞれの空間的光変調器のデータ基準点を求め、
前記複数の空間的光変調器のうち、隣接する空間的光変調器の露光範囲が重なる部分について一方の空間的光変調器の描画データの前記重なる部分にオフのデータを加えて、前記隣接する空間的光変調器の露光範囲が重ならないように制御して露光することを特徴とするマスクレス露光装置。 Includes a spatial light modulator comprising a plurality of mirrors, a camera arranged in the spatial light modulator side, a moving means for moving the spatial light modulator and exposure light object, a, In a maskless exposure apparatus that controls the mirror while relatively moving the spatial light modulator and the exposure object to expose a desired pattern on the exposure object.
A plurality of the spatial light modulators are provided, and the plurality of spatial light modulators are arranged so that the exposure ranges of the adjacent spatial light modulators partially overlap each other.
The center coordinate of the camera is obtained in advance, and a photochromic sensitive material that changes color by being exposed to light from a light source is applied to the exposure target, and shifted by a predetermined distance from the reference mark for positioning the exposure target. Moving the moving means to match the data reference point of the spatial light modulator, and exposing the point shifted by a predetermined distance from the reference mark for positioning of the exposure object by the spatial light modulator, This exposed point is positioned at the center of the camera, and a data reference point of the spatial light modulator is obtained by obtaining a deviation of the number of pixels from the exposed point with respect to the center of the camera. For the data reference point of each spatial light modulator by the same procedure,
Among the plurality of spatial light modulators, an OFF data is added to the overlapping portion of the drawing data of one spatial light modulator for a portion where the exposure ranges of adjacent spatial light modulators overlap, and the adjacent spatial light modulators are adjacent to each other. A maskless exposure apparatus, wherein exposure is performed while controlling so that the exposure ranges of the spatial light modulator do not overlap.
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