JP5064862B2 - アライメントマーク測定方法および装置並びに描画方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、描画面上に画像を描画する際の画像の描画位置の基準を示す描画面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する方法および装置並びに描画方法および装置に関するものである。

近年、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）といった空間光変調素子等を利用して、画像データに応じて変調された光ビームにより、被露光部材上に画像露光を行う露光装置の開発が進められている。

上記のようなＤＭＤを用いた露光装置においては、画像データ等に応じて生成した制御信号に基づいてＤＭＤのマイクロミラーの各々をオンオフ制御してレーザビームを変調し、変調されたレーザビームを露光面上に照射して露光する。

そして、この露光装置においては、露光面に感光材料（フォトレジスト等）が塗布された基板を配置し、露光装置の複数の露光ヘッドからそれぞれ基板上にレーザビームが照射されて結像されたビームスポットの位置を基板に対して相対的に移動させながら、各ＤＭＤによりレーザビームを画像データに応じて変調することにより、基板上にパターン露光が施される。

ここで、上記のような露光装置の露光対象として、たとえば、プリント配線基板があるが、たとえば、多層プリント配線基板の場合、各層のパターンの位置合わせを行う必要がある。しかしながら、多層プリント配線基板を形成する際、加熱した状態で行われるプレス工程によって基板が変形するため、その変形に応じたパターンを露光しなければ高精度な位置合わせを行うことができない。

また、露光対象がフラット・パネル・ディスプレイの基板である場合においても、カラーフィルタパターンを露光する際、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の位置合わせを行う必要がある。しかしながら、加熱処理によって基板が変形するため、その変形に応じたパターンを露光しなければ高精度な位置合わせを行うことができない。

そこで、たとえば、特許文献１においては、上記のような基板の変形に応じたパターンを露光する露光装置が提案されている。特許文献１に記載の露光装置においては、基板に対するＸ−Ｙ方向の露光位置を正確に合わせるため、露光に先立って、基板に設けられた、露光位置の基準となるアライメントマークをＣＣＤカメラ等のアライメントカメラで撮影し、この撮影によって得られたマーク測定位置に基づいて露光位置を適正位置に合わせるアライメントを行っている。
特開２００５−３１６４６１号公報

しかしながら、上記のような露光装置では、露光ヘッドのビーム座標系とアライメント撮影座標系を別の座標系で測定していた為、互いの座標系をあわせる誤差要因が含まれていた。さらに互いの座標系の位置関係は、温度などの経時変化の影響を受けるため、アライメントの精度が低下していた。

本発明は、上記事情に鑑み、より高精度なアライメントを行うことができるアライメントマーク位置測定方法および装置並びに描画方法および装置を提供することを目的とする。

本発明のアライメントマーク位置測定方法は、入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により描画面上に画像を描画する際の画像の描画位置の基準を示す描画面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する方法において、アライメントマークを、変調手段により変調された光を反射または透過するものとし、アライメントマークを反射または透過した光を検出し、その検出した信号に基づいてアライメントマークの位置を取得することを特徴とする。

また、上記本発明のアライメントマーク位置測定方法においては、アライメントマークを、２つ以上の平行でない線状のマークとすることができる。

また、変調手段により変調された光の描画点の位置を検出し、その検出した描画点位置と上記検出した信号に基づいてアライメントマークの位置を取得するようにすることができる。

本発明の描画方法は、入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により描画面上に画像を描画する描画方法において、上記本発明のアライメントマーク位置測定方法を用いてアライメントマークの位置を取得し、その取得したアライメントマークの位置に基づいて画像の元の画像データを調整し、その調整した画像データに基づいて画像を描画することを特徴とする。

本発明のアライメントマーク位置取得装置は、入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により描画面上に画像を描画する際の画像の描画位置の基準を示す描画面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する装置において、アライメントマークが、変調手段により変調された光を反射または透過するものであり、アライメントマークを反射または透過した光を検出する光検出部と、光検出部により検出された信号に基づいてアライメントマークの位置を取得するアライメントマーク位置取得部とを備えたことを特徴とする。

本発明のアライメントマーク位置取得装置においては、アライメントマークを、２つ以上の平行でない線状のマークとすることができる。

また、変調手段により変調された光の描画点の位置を検出する描画点位置検出部を備えるものとし、アライメントマーク位置取得部を、描画点位置検出部により検出された描画点位置と上記検出した信号に基づいてアライメントマークの位置を取得するものとすることができる。

本発明の描画装置は、入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により描画面上に画像を描画する描画装置において、上記本発明のアライメントマーク位置測定装置と、アライメントマーク位置測定装置を用いて取得したアライメントマークの位置に基づいて画像の元の画像データを調整する画像調整手段とを備え、画像調整手段により調整された画像データに基づいて画像を描画するものであることを特徴とする。

本発明のアライメントマーク位置測定方法および装置によれば、アライメントマークを、変調手段により変調された光を反射または透過するものとし、アライメントマークを反射または透過した光を検出し、その検出した信号に基づいてアライメントマークの位置を取得するようにしたので、座標系を一つにすることができ、従来のような２つの座標系を合わせる際に生じる誤差要因そのものを減らすことができ、より高精度にアライメントマークの位置を取得することができるので、より高精度なアライメントを行うことができる。

また、従来は撮影系（アライメントカメラ、撮影画像処理装置）でアライメントを測定していたが、本発明では撮影系そのものが不要になり、さらに、基板を搬送する搬送路をアライメントカメラがない分短くすることができるので、低コスト化を図ることができる。

また、上記本発明のアライメントマーク位置測定方法および装置において、アライメントマークを、２つ以上の平行でない線状のマークとした場合には、より簡易な構成でアライメントの位置を取得することができる。

本発明の描画方法および装置によれば、上記本発明のアライメントマーク位置測定方法によってアライメントマークの位置を取得し、その取得したアライメントマークの位置に基づいて画像の元の画像データを調整し、その調整した画像データに基づいて画像を描画するようにしたので、より高精度な位置合わせを行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の描画装置の一実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。本露光装置は、画像を露光する際の画像の露光位置の基準を示すアライメントマークの位置の取得方法に特徴を有するものであるが、まずは、露光装置の全体の概略構成について説明する。図１は、本露光装置の概略構成を示す斜視図である。

［露光装置の構成］
図１に示すように、露光装置１０は、いわゆるフラットベッド型に構成したものであり、４本の脚部材１２Ａに支持された基台１２と、この基台１２上に設けられた図中Ｙ方向に移動し、例えばプリント基板（ＰＣＢ）、カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）といったガラス基板の表面に感光材料を塗布したもの等である基板１１を載置固定して移動する移動ステージ１４と、マルチビームをレーザ光として射出する光源ユニット１６と、このマルチビームを、所望の画像データに基づき空間変調し、マルチビームの波長領域に感度を有する基板１１に、この変調されたマルチビームを露光ビームとして照射する露光ヘッドユニット１８と、移動ステージ１４の移動に伴って露光ヘッドユニット１８に供給する変調信号を画像データから生成する制御ユニット２０とを備えている。

この露光装置１０では、移動ステージ１４の上方に基板１１を露光するための露光
ヘッドユニット１８を配置する。この露光ヘッドユニット１８には、複数の露光ヘッド２６を設置する。各露光ヘッド２６には、光源ユニット１６からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ２８を接続する。また、露光ヘッドユニット１８には、露光ヘッド２６から射出され、基板１１に設けられた、後述するアライメントマーク１３を反射した光を検出する光検出器（図示省略）が設けられている。

この露光装置１０には、基台１２を跨ぐように門型フレーム２２が設けられており、その片面にそれぞれ一対の位置検出センサ２４が取り付けられている。この位置検出センサ２４は、移動ステージ１４の通過を検知したときの検出信号を制御ユニット２０に供給する。

この露光装置１０では、基台１２の上面に、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド３０が設置されている。この２本のガイド３０上には、移動ステージ１４が往復移動可能に装着される。この移動ステージ１４は、図示しないリニアモータによって、例えば、１０００ｍｍの移動量を４０ｍｍ／秒といった比較的低速の一定速度で移動されるよう構成される。

この露光装置１０では、固定された露光ヘッドユニット１８に対して、移動ステージ１４に載置された被露光部材である基板１１を移動しながら、走査露光する。そして、ステージ１４の上面には、露光対象物となる矩形板状の基板１１が図示しない位置決め部により所定の載置位置に位置決めされた状態で載置される。このステージ１４の上面（基板載置面）には、図示しない複数の溝部が形成されており、それらの溝部内が負圧供給源によって負圧とされることにより、基板１１はステージ１４の上面に吸着されて保持される。また、基板１１には、露光位置の基準を示すアライメントマーク１３が複数設けられている。アライメントマーク１３は、図１に示すように、クロムメッキ等の金属膜によるパターンニングによって形成され、Ｘ方向に向かって開く「く」の字型に形成されている。そして、本実施形態では、アライメントマーク１３は、基板１１の四隅近傍にそれぞれ１個ずつ計４個配置されている。

そして、「く」の字型のアライメントマーク１３は、図９に示すように、その搬送方向上流側に位置する所定長さを持つ直線状の第１マーク部１３ａと搬送方向下流側に位置する所定長さを持つ直線状の第２マーク部１３ｂとをそれぞれの一端部で直角に接続した形状の一組にして形成する。すなわち、第１マーク部１３ａと、第２マーク部１３ｂとは互いに直交するとともに、Ｙ軸（走行方向）に対して第１マーク部１３ａは１３５度、第２マーク部１３ｂは４５度の角度を有するように構成する。なお、本実施の形態では、走査方向をＹ軸にとり、これに直交する方向（露光ヘッド２６の配列方向）をＸ軸にとる。

アライメントマーク１３は、基板１１がたとえば、多層配線プリント基板である場合には、その最下層に形成するようにしてもよいし、各層の配線パターンを露光する際、配線パターンと同様に露光して形成するようにしてもよい。

図２に示すように、露光ヘッドユニット１８の内部にはｍ行ｎ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、８個）の露光ヘッド２６が設置される。

露光ヘッド２６による露光エリア３２は、例えば走査方向を短辺とする矩形状に構成される。この場合、基板１１には、その走査露光の移動動作に伴って露光ヘッド２６毎に帯状の露光済み領域３４が形成される。

また、図２に示すように、帯状の露光済み領域３４が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド２６の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば第１行目の露光エリア３２と第２行目の露光エリア３２との間の露光できない部分は、第２行目の露光エリア３２により露光する。

図４に示すように、各露光ヘッド２６は、それぞれ入射された光ビームを画像データに応じて画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３６を備えている。このＤＭＤ３６は、データ処理手段とミラー駆動制御手段を備えた制御ユニット２０に接続されている。

この制御ユニット２０のデータ処理手段では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２６毎にＤＭＤ３６の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ＤＭＤコントローラとしてのミラー駆動制御手段では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド２６毎にＤＭＤ３６における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、この反射面の角度の制御に付いては後述する。

各露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光入射側には、前述した図１に示すように、紫外波長領域を含む一方向に延在したマルチビームをレーザ光として射出する照明装置である光源ユニット１６からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ２８が接続される。

光源ユニット１６は、図示しないがその内部に、複数の半導体レーザチップから射出されたレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバ
であって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバ２８として形成される。

そして、図４に示すように、各露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光入射側には、バンドル状光ファイバ２８の接続端部から出射されたレーザ光をＤＭＤ３６に向けて反射するミラー４２が配置されている。

ＤＭＤ３６は、図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）３８上に、微小ミラー（マイクロミラー）３７が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列したミラーデバイスとして構成されている。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー３７が設けられており、マイクロミラー３７の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。

また、マイクロミラー３７の直下には、図示しないヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル３８が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。

ＤＭＤ３６のＳＲＡＭセル３８にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー３７が、対角線を中心としてＤＭＤ３６が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図７（Ａ）は、マイクロミラー３７がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー３７がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ３６の各ピクセルにおけるマイクロミラー３７の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ３６に入射された光はそれぞれのマイクロミラー３７の傾き方向へ反射される。

なお、図６には、ＤＭＤ３６の一部を拡大し、マイクロミラー３７が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー３７のオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御は、ＤＭＤ３６に接続された制御ユニット２０によって行われるもので、オン状態のマイクロミラー３７により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ３６の光出射側に設けられた投影光学系（図４参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー３７により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。

また、ＤＭＤ３６は、その短辺方向が走査方向と所定角度（例えば、角度０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図５（Ａ）はＤＭＤ３６を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）４８の走査軌跡を示し、図５（Ｂ）はＤＭＤ３６を傾斜させた場合の露光ビーム４８の走査軌跡を示している。

ＤＭＤ３６には、長手方向（行方向）に沿ってマイクロミラー３７が多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば、６００組）配列されているが、図５（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ３６を傾斜させることにより、各マイクロミラー３７による露光ビーム４８の走査軌跡（走査線）のピッチＰ２が、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ１より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ３６の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ３６を傾斜させた場合の走査幅Ｗ２と、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の走査幅Ｗ１とは略同一である。

次に、露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光反射側に設けられる投影光学系（結像光学系）について説明する。図４に示すように、各露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光反射側に設けられる投影光学系は、ＤＭＤ３６の光反射側の露光面にある基板１１上に光源像を投影するため、ＤＭＤ３６の側から基板１１へ向って順に、レンズ系５０，５２、マイクロレンズアレイ５４、対物レンズ系５６，５８の各露光用の光学部材を配置して構成する。

ここで、レンズ系５０，５２は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ３６により反射される光線束の断面積を拡大することで、基板１１上のＤＭＤ３６により反射された光線束による露光エリア３２（図２に図示）の面積を所要の大きさに拡大している。

図４に示すように、マイクロレンズアレイ５４は、光源ユニット１６から各光ファイバ２８を通じて照射されたレーザ光を反射するＤＭＤ３６の各マイクロミラー３７に１対１で対応する複数のマイクロレンズ６０が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ６０は、それぞれレンズ系５０，５２を透過した各レーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。

このマイクロレンズアレイ５４は、矩形平板状に形成され、各マイクロレンズ６０を形成した部分には、それぞれアパーチャ６２を一体的に配置する。このアパーチャ６２は、各マイクロレンズ６０に１対１で対応して配置された開口絞りとして構成する。

図４に示すように、対物レンズ系５６，５８は、例えば、等倍光学系として構成されている。また基板１１は、対物レンズ系５６，５８の後方焦点位置に配置される。なお、投影光学系における各レンズ系５０，５２，対物レンズ系５６，５８は、図４においてそれぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。

[アライメントマークの位置取得方法]
ここで、上述のように構成された露光装置１０によって露光される基板１１が、たとえば、多層プリント配線基板である場合、上述したように各層に露光される配線パターンの位置合わせを高精度に行う必要がある。また、基板１１が、たとえば、フラット・パネル・ディスプレイの場合にも、上述したようにカラーフィルタパターンの位置合わせを高精度に行う必要がある。

そこで、本実施形態の露光装置１０においては、基板１１に設けられたアライメントマーク１３の位置を検出し、そのアライメントマーク１３の位置情報に基づいて基板１１上に画像を露光することによって高精度な位置合わせを行う。

次に、アライメントマーク１３の位置の取得方法について説明する。

まず、露光装置１０には、アライメントマーク位置取得部の一部として、移動ステージ１４の搬送方向に沿った一方の側部に配置された、移動ステージ１４の位置を検出するためのリニヤエンコーダ７６を備えている。

このリニヤエンコーダ７６は、一般に市販されているリニヤエンコーダを利用できる。このリニヤエンコーダ７６は、移動ステージ１４における搬送方向（走査方向）に沿った側部に一体的に取り付けた、光を透過する微細なスリット状の目盛りを等間隔で平面部分に形成した目盛り板７８と、この目盛り板７８を挟むように、基台１２に設けた図示しない固定フレームに固着された投光器８０及び受光器８２とを有する。

このリニヤエンコーダ７６は、投光器８０から測定用のビームを出射し、目盛り板７８の微細なスリット状の目盛りを透過した測定用のビームを裏側に配置された受光器８２で検出し、その検出信号を制御ユニット２０へ送信するように構成する。

このリニヤエンコーダ７６では、初期位置にある移動ステージ１４を移動操作したときに、移動ステージ１４と一体に移動する目盛り板７８によって投光器８０から出射された測定用のビームが断続的に遮断されて受光器８２へ入射される。

よって、この露光装置１０では、受光器８２で受光した回数を制御ユニット２０がカウントすることにより、移動ステージ１４が移動した位置を制御ユニット２０が認識可能に構成されている。

次に、上記リニヤエンコーダ７６と露光ヘッドユニット１８に設けられた光検出器を用いて、アライメントマーク１３の位置を取得する方法について説明する。

まず、アライメントマーク１３の設けられた基板１１を設置した移動ステージ１４を搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動させるとともに、アライメントマーク１３上を通過する露光ヘッド２６の特定のマイクロミラー３７を点灯させる。

そして、図８に示すように、基板１１に設けられたアライメントマーク１３上を特定のマイクロミラー３７を通過させ、その際にアライメントマーク１３によって反射された光を光検出器４０によって検出するとともに、光検出器４０によって反射光が検出された時点におけるリニヤエンコーダ７６によって取得された移動ステージ１４の位置情報を取得する。

そして、図９に示すように、アライメントマーク１３の第２マーク部１３ｂから反射された光を検出した時点における移動ステージ１４の位置情報Ｙ１１と、アライメントマーク１３の第１マーク部１３ａから反射された光を検出した時点における移動ステージ１４の位置情報Ｙ１２とが取得され、制御ユニット２０に出力される。

そして、制御ユニット２０において、上記のようにして取得した位置情報Ｙ１１および位置情報Ｙ１２に基づいて、特定のマイクロミラー３７が通過する軌跡と第１マーク部１３ａと第２マーク部１３ｂの交点を通過しＸ方向に延びる直線との交点Ｐの位置情報を取得する。交点Ｐの位置情報を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、Ｙ１＝（Ｙ１１＋Ｙ１２）／２で表される。また、交点Ｐのｘ座標Ｘ１は、上記特定のマイクロミラー３７のｘ方向の位置であり、この位置は、後述するビーム位置検出手段によって予め取得される。

上記のようにして交点Ｐの位置情報が各アライメントマーク１３の位置情報として取得され、制御ユニット２０に記憶される。

なお、本実施形態の露光装置においては、移動ステージ１４の位置情報をリニヤエンコーダ７６により取得するようにしたが、レーザ測長器を用いて取得するようにしてもよい。

[マイクロミラーのビーム位置取得方法]
次に、アライメントマーク１３の位置情報を取得する際に点灯した特定のマイクロミラー３７の位置情報を検出するビーム位置検出手段について説明する。

本実施形態の露光装置１０には、図３及び図１０に示すように、その移動ステージ１４の搬送方向上流側に、照射されたビーム位置を検出するためのビーム位置検出手段が配置されている。

このビーム位置検出手段は、移動ステージ１４における搬送方向（走査方向）に沿って上流側の端縁部に一体的に取り付けたスリット板７０と、このスリット板７０の裏側に配置した光検出部（ディテクタ）としてのフォトセンサ７２とを有する。

このスリット板７０は、移動ステージ１４の幅方向全長の長さを持つ矩形長板状の石英ガラス板に遮光用の薄いクロム膜（クロムマスク、エマルジョンマスク）を形成し、このクロム膜の所定複数位置に、それぞれレーザビーム（光ビーム）を通過（透過）させるようＸ軸方向に向かって直角に開く「く」の字型部分のクロム膜をエッチング加工（例えばクロム膜にマスクしてスリットをパターニングし、エッチング液でクロム膜のスリット部分を溶出させる加工）により除去して形成した検出用スリット７４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ等）を穿設する。

このように構成したスリット板７０は、石英ガラス製のため、温度変化による誤差を生じにくく、また遮光用の薄いクロム膜を利用することにより、ビーム位置を高精度で検出できる。

図１０に示すように、「く」の字型の検出用スリット７４は、その搬送方向上流側に位置する所定長さを持つ直線状の第１スリット部７４ａと搬送方向下流側に位置する所定長さを持つ直線状の第２スリット部７４ｂとをそれぞれの一端部で直角に接続した形状の一組にして形成する。すなわち、第１スリット部７４ａと、第２スリット部７４ｂとは互いに直交するとともに、Ｙ軸（走行方向）に対して第１スリット部７４ａは１３５度、第２スリット部７４ｂは４５度の角度を有するように構成する。なお、本実施の形態では、走査方向をＹ軸にとり、これに直交する方向（露光ヘッド２６の配列方向）をＸ軸にとる。

なお、第１スリット部７４ａと、第２スリット部７４ｂとは、相互に所定の角度をなすように配置するものであれば良く、両者が交差する構成以外に、別々に離れて配置される構成であっても良い。

各検出用スリット７４直下の各所定位置には、それぞれ露光ヘッド２６からの光を検出するフォトセンサ７２（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ又はフォトディテクタ等でも良い）を配置する。

また、アライメントマーク１３の位置情報を取得する際に用いたリニヤエンコーダ７６は、ビーム位置検出手段の一部として利用される。

次に、上記検出用スリット７４と上記リニヤエンコーダ７６とを利用してビーム位置を検出する方法について説明する。

まず、この露光装置１０において、被測定マイクロミラーである一つの特定マイクロミラーＺ１を点灯したときの露光面上に実際に照射された位置を、検出用スリット７４とリニヤエンコーダ７６とを利用して特定する方法について説明する。

まず、制御ユニット２０は、移動ステージ１４を移動操作してスリット板７０の所定露光ヘッド２６用の所定検出用スリット７４を露光ヘッドユニット１８の下方に位置させる。

次に、制御ユニット２０は、所定のＤＭＤ３６における特定マイクロミラーＺ１だけをオン状態（点灯状態）とするよう制御する。

さらに制御ユニット２０は、移動ステージ１４を移動制御することにより、図１１（Ａ）に実線で示すように、検出用スリット７４が露光エリア３２上の所要位置（例えば原点とすべき位置）となるように移動させる。このとき、制御ユニット２０は、第１スリット部７４ａと、第２スリット部７４ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ０）と認識し、メモリに記憶する。なお、図１１（Ａ）では、Ｙ軸から反時計方向に回転する方向を正の角とする。

次に、制御ユニット２０は、移動ステージ１４を移動制御することにより、検出用スリット７４をＹ軸に沿って図１１（Ａ）に向かって右方へ移動を開始させる。

そして、図１１（Ａ）に向かって右方の想像線で示した位置を通過する際に図１１（Ｂ）に例示するように点灯している特定マイクロミラーＺ１からの光が第１スリット部７４ａを透過してフォトセンサ７２で検出されたときの出力信号の推移と、移動ステージ１４の移動位置との関係から特定画素Ｚ１の位置情報を演算処理し、このときの第１スリット部７４ａと、第２スリット部７４ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ１１’）として認識し、メモリに記憶する。

次に、制御装置は、移動ステージ１４を移動操作し、検出用スリット７４をＹ軸に沿って図１１（Ａ）に向かって左方へ移動を開始させる。そして、制御装置は、図１１（Ａ）に向かって左方の想像線で示した位置で、図１１（Ｂ）に例示するように点灯している特定画素Ｚ１からの光が第１スリット部７４ａを透過してフォトセンサ７２で検出されたときの出力信号の推移と、移動ステージ１４の移動位置との関係から特定画素Ｚ１の位置情報を演算処理し、このときの第１スリット部７４ａと、第２スリット部７４ｂとの交点を（Ｘ０，Ｙ１２’）として認識し、メモリに記憶する。

次に、制御ユニット２０は、メモリに記憶した、座標（Ｘ０，Ｙ１１’）と（Ｘ０，Ｙ１２’）とを読み出して、特定マイクロミラーＺ１の座標を求め、実際の位置を特定するため下記式で演算を行う。ここで、特定マイクロミラーＺ１の座標を（Ｘ１’，Ｙ１’）とすると、Ｘ１’＝Ｘ０＋（Ｙ１１’−Ｙ１２’）／２で表され、Ｙ１’＝（Ｙ１１’＋Ｙ１２’）／２で表される。

上記のようにしてアライメントマーク１３の位置情報を取得する際に点灯されるマイクロミラーの位置情報（Ｘ１’，Ｙ１’）を取得することができる。つまり、アライメントマーク１３の位置情報のｘ座標Ｘ１はＸ１’ということになる。

[アライメントマークの位置情報に基づく露光方法]
次に、上記のようにして取得したアライメントマーク１３の位置情報に基づいて画像を適切な位置に露光する方法について説明する。

まず、制御ユニット２０には、プレス工程などによって変形を生じていない標準的な基板１１におけるアライメントマーク１３の基準位置情報Ａ（ｘ_１，ｙ_１）、Ｂ（ｘ_２，ｙ_２）、Ｃ（ｘ_３，ｙ_３）、Ｄ（ｘ_４，ｙ_４）が予め設定されている。アライメントマーク１３の位置情報とは、図１２に示すように、アライメントマーク１３の位置を取得するために点灯させる特定のマイクロミラー３７の露光軌跡と上記各アライメントマークの第１マーク部と第２マーク部との交点を通過しＸ方向に延びる直線との交点の座標である。

そして、上記のようにして変形後の基板１１のアライメントマーク１３の位置情報を取得し、図１３に示すように、その測定位置情報Ａ’（ｘ_１’，ｙ_１’）、Ｂ（ｘ_２’，ｙ_２’）、Ｃ（ｘ_３’，ｙ_３’）、Ｄ（ｘ_４’，ｙ_４’）と予め設定されたアライメントマーク１３の基準位置情報Ａ（ｘ_１，ｙ_１）、Ｂ（ｘ_２，ｙ_２）、Ｃ（ｘ_３，ｙ_３）、Ｄ（ｘ_４，ｙ_４）とを同じ座標系上におく。なお、図１３においては、基準位置情報に対応するアライメントマーク１３を破線で、実際に計測したアライメントマーク１３を実線で示している。また、図１３においては基板１１を長方形で示しているが、実際にはアライメントマーク１３の位置の移動に応じて変形しているものとする。

そして、各アライメントマーク１３について、基準位置からどれくらい移動したかを演算する。まず、アライメントマーク１３ａがどれくらい移動したかを考える。ｘ方向については、図１４に示すように、基準位置のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｐと基準位置情報Ａ（ｘ_１，ｙ_１）との距離ｄ_１と、移動後のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｐ’と測定位置情報Ａ’（ｘ_１’，ｙ_１’）との距離ｄ_１’とを求める。そして、次に、これらの距離の差Δｘ_１を取得する。アライメントマーク１３ａについては、この差Δｘ_１＝０となるので、ｘ方向への移動はなかったものと考えられる。次に、ｙ方向については、測定位置情報Ａ’のｙ座標ｙ_１’と基準位置情報Ａのｙ座標ｙ_１との差Δｙ_１を取得する。アライメントマーク１３ａについては、Δｙ_１＝ｙ_１’−ｙ_１となる。したがって、アライメントマーク１３ａは、ｙ方向についてΔｙ_１だけ移動したことになる。

なお、交点Ｐの座標については、基準位置情報Ａ（ｘ_１，ｙ_１）と、基準位置にあるアライメントマークとアライメントマークの位置を計測する特定のマイクロミラー３７の露光軌跡との交点の座標とから求めることができる。また、交点Ｐ’の座標については、測定位置情報Ａ’（ｘ_１’，ｙ_１’）と、移動後のアライメントマークとアライメントマークの位置を計測する特定のマイクロミラー３７の露光軌跡との交点の座標とから求めることができる。

次に、アライメントマーク１３ｂがどれくらい移動したかを考える。ｘ方向については、図１５に示すように、移動前のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｑと基準位置情報Ｂ（ｘ_２，ｙ_２）との距離ｄ_２と、移動後のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｑ’と測定位置情報Ｂ’（ｘ_２’，ｙ_２’）との距離ｄ_２’とを求める。そして、次に、これらの距離の差Δｘ_２を取得する。アライメントマーク１３ａについては、Δｘ_２＝ｄ_２’−ｄ_２となる。したがって、アライメントマーク１３ｂは、ｘ方向にΔｘ_２だけ移動したことになる。次に、ｙ方向については、測定位置情報Ｂ’のｙ座標ｙ_２’と基準位置情報Ｂのｙ座標ｙ_２との差Δｙ_２を取得する。アライメントマーク１３ｂについては、Δｙ_２＝ｙ_２’−ｙ_２となる。したがって、アライメントマーク１３ｂは、ｙ方向についてΔｙ_２だけ移動したことになる。

なお、交点Ｑと交点Ｑ’の座標については、交点Ｐと交点Ｐ’と同様にして求めることができる。

次に、アライメントマーク１３ｃについては、基準位置のアライメントマークと移動後のアライメントマークとが重なっているので、ｘ方向についてのアライメントマークの移動距離Δｘ_３およびｙ方向についてのアライメントマークの移動距離Δｙ_３は０ということになる。

次に、アライメントマーク１３ｄがどれくらい移動したかを考える。ｘ方向については、図１６に示すように、移動前のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｒと基準位置情報Ｄ（ｘ_４，ｙ_４）との距離ｄ_４と、移動後のアライメントマークにおける第１マーク部と第２マーク部の交点Ｒ’と測定位置情報Ｄ’（ｘ_４’，ｙ_４’）との距離ｄ_４’とを求める。そして、次に、これらの距離の差Δｘ_４を取得する。アライメントマーク１３ａについては、Δｘ_４＝ｄ_４’−ｄ_４となる。したがって、アライメントマーク１３ｄは、ｘ方向にΔｘ_４だけ移動したことになる。次に、ｙ方向については、測定位置情報Ｄ’のｙ座標ｙ_４’と基準位置情報Ｄのｙ座標ｙ_４との差Δｙ_４を取得する。アライメントマーク１３ｄについては、Δｙ_４＝０となる。したがって、アライメントマーク１３ｄは、ｙ方向について移動しなかったことになる。

なお、交点Ｒと交点Ｒ’の座標については、交点Ｐと交点Ｐ’と同様にして求めることができる。

上記のようにして各アライメントマーク１３ａ〜１３ｄについて、その移動距離（Δｘ_１，Δｙ_１）、（Δｘ_２，Δｙ_２）、（Δｘ_３，Δｙ_３）（Δｘ_４，Δｙ_４）を取得する。

そして、基準位置にあるアライメントマーク１３ａ〜１３ｄの位置と基板１１上に露光される画像Ｓの位置とが、図１２に示すような位置関係である場合には、上記のようにして取得した移動距離（Δｘ_１，Δｙ_１）、（Δｘ_２，Δｙ_２）、（Δｘ_３，Δｙ_３）（Δｘ_４，Δｙ_４）を用いて、図１７に示すように、画像Ｓが画像Ｓ’となるように画像Ｓを表わす画像データに画像処理を施す。なお、図１７においては、画像処理前の元の画像Ｓを実線で示し、画像処理後の画像Ｓ’を点線で示している。また、上記画像処理としては、たとえば、シフト処理や拡大縮小処理や自由変形処理などを用いるようにすればよい。具体的な画像処理については、たとえば、特開２００５−３７９１１号に示されている。

そして、上記のようにして取得された画像Ｓ’を表す画像データに基づいて基板１１上に画像を露光するようにすればよい。

なお、本実施形態の露光装置においては、基板１１上に金属膜によってアライメントマーク１３を形成するようにしたが、これに限らず、たとえば、アライメントマーク１３と同様の形のスリットを基板１１上に設けるようにしてもよい。上記のようにアライメントマークをスリットとした場合には、たとえば、移動ステージ１４に光検出器を設け、上記スリットを通過した光を上記光検出器によって検出することによりアライメントマークの位置情報を取得するようにすればよい。

また、本実施形態の露光装置においては、アライメントマーク１３の形状を「く」の字型にしたが、これに限らず、たとえば、図１８に示すように、直角２等辺三角形の形状にしてもよい。

そして、アライメントマーク１３を直角２等辺三角形の形状にした場合には、図１８に示すように、アライメントマーク１３の一方の斜辺１３ａを通過した時点、つまりアライメントマーク１３を反射した光を光検出器により検出した信号が立ち上がる時点における移動ステージ１４の位置情報Ｙ１２と、アライメントマーク１３の他方の斜辺１３ｂを通過した時点、つまりアライメントマーク１３を反射した光を光検出器により検出した信号が立ち下がる時点における移動ステージ１４の位置情報Ｙ１１とが取得され、制御ユニット２０に出力される。

そして、制御ユニット２０において、上記のようにして取得した位置情報Ｙ１１および位置情報Ｙ１２に基づいて、特定のマイクロミラー３７が通過する軌跡とアライメントマークの直角部分の頂点からＸ方向に延びる直線との交点Ｐの位置情報を取得することによって、アライメントマーク１３の測定位置情報を取得するようにすればよい。なお、交点Ｐの位置情報の演算方法については、上記と同様である。

すなわち、アライメントマークの形状は、そのＸ方向とＹ方向との位置がわかるものであれば如何なる形状にしてもよい。

また、本実施形態の露光装置においては、基板１１の４隅近傍にアライメントマーク１３を設けるようにしたが、これに限らず、たとえば、図１９に示すように多数のアライメントマーク１３を設け、４つのアライメントマーク１３で囲まれる領域に分割するようにしてもよい。そして、その分割領域毎に配置された画像Ｓ１〜Ｓ４を表す画像データに対して、それぞれ４つのアライメントマーク１３の位置情報に基づいて、上記と同様にして画像処理を施すようにしてもよい。

［露光装置の動作］
次に、上記のように構成した露光装置１０の動作の概略について説明する。

この露光装置１０に設けるファイバアレイ光源である光源ユニット１６は、図示しないが、レーザ発光素子の各々から発散光状態で出射した紫外線等のレーザビームをコリメータレンズによって平行光化して集光レンズによって集光し、マルチモード光ファイバのコアの入射端面から入射させて光ファイバ内を伝搬させ、レーザ出射部で１本のレーザビームに合波させてマルチモード光ファイバの出射端部に結合させた光ファイバ２８から出射する。

この露光装置１０では、露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ３６に接続された制御ユニット２０に入力され、制御ユニット２０内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。そして、この画像データは、上記のようにしてアライメントマーク１３の移動距離に応じて画像処理が施されたものである。

基板１１を表面に吸着した移動ステージ１４は、図示しない駆動装置により、ガイド３０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動される。移動ステージ１４が
門型フレーム２２の下を通過する際に、門型フレーム２２に取り付けられた位置検出センサ２４により基板１１の先端が検出されると、上記画像データから各マイクロミラー３７毎に取得された露光点データに基づいて、各露光ヘッド２６毎の制御信号が生成され、その生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド２６毎に空間光変調素子（ＤＭＤ）３６のマイクロミラーの各々をＯＮ／０ＦＦ制御する。

光源ユニット１６から空間光変調素子（ＤＭＤ）３６にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ３６のマイクロミラーがＯＮ状態のときに反射されたレーザ光は、適正に補正された描画のための露光位置に結像される。このようにして、光源ユニット１６から出射されたレーザ光が画素毎にＯＮ／０ＦＦされて、基板１１が露光処理される。

また、基板１１が移動ステージ１４と共に一定速度で移動されることにより、基板１１が露光ヘッドユニット１８によりステージ移動方向と反対の方向に走査され、各露光ヘッド２６毎に帯状の露光済み領域３４（図２に図示）が形成される。

露光ヘッドユニット１８による基板１１の走査が終了し、位置検出センサ２４で基板１１の後端が検出されると、移動ステージ１４は、図示しない駆動装置により、ガイド３０に沿って搬送方向最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド３０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動される。

また、本実施の形態に係る露光装置１０では、露光ヘッド２６に用いる空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Ｓｐｅｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子をＤＭＤに代えて用いることができる。また、階調を表現できる空間光変調素子を用いても良い。

なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。

本発明の描画装置の一実施形態を用いた露光装置の全体概略斜視図 露光ヘッドユニットの各露光ヘッドによって基板に露光する状態を示す概略斜視図 １つの露光ヘッドによって感光材料に露光する状態を示す概略斜視図 露光ヘッドの光学系の概略構成図 （Ａ）ＤＭＤを傾斜させない場合の各マイクロミラーによる露光ビームの走査軌跡を示す図、（Ｂ）ＤＭＤを傾斜させた場合の露光ビームの走査軌跡を示す図 ＤＭＤの概略構成を示す図 ＤＭＤの動作を説明するための図 アライメントマークの位置を取得する方法を説明するための図 アライメントマークを検出した信号に基づいてアライメントマークの位置情報を取得する方法を説明するための図 検出用スリットとフォトセンサの構成を説明するための図 （Ａ）検出用スリットを利用して点灯している特定画素の位置を検出する状態を示す説明図、（Ｂ）点灯している特定画素をフォトセンサが検知したときの信号を示す図 変形前の標準的な基板におけるアライメントマークを示す図 変形後の基板におけるアライメントマークを示す図 変形前の基板におけるアライメントマークに対する変形後の基板におけるアライメントマークの移動距離の算出方法を説明するための図 変形前の基板におけるアライメントマークに対する変形後の基板におけるアライメントマークの移動距離の算出方法を説明するための図 変形前の基板におけるアライメントマークに対する変形後の基板におけるアライメントマークの移動距離の算出方法を説明するための図 アライメントマークの移動距離に基づく画像処理前の元画像と画像処理後の画像とを示す図 アライメントマークのその他の形状を示すとともに、そのアライメントマークを検出した信号に基づいてアライメントマークの位置情報を取得する方法を説明するための図 アライメントマークのその他の配置方法を説明するための図

符号の説明

１０ 露光装置
１１ 基板
１２ 基台
１３ アライメントマーク
１３ａ 第１マーク部
１３ｂ 第２マーク部
１４ 移動ステージ
１８ 露光ヘッドユニット
２０ 制御ユニット
２４ 位置検出センサ
２６ 露光ヘッド
３２ 露光エリア
３７ マイクロミラー
４０ 光検出器
４８ 露光ビーム
７０ スリット板
７２ フォトセンサ
７４ 検出用スリット
７６ リニヤエンコーダ
７８ 目盛り板
８０ 投光器
８２ 受光器

Claims (8)

1. 入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により前記描画面上に画像を描画する際の前記画像の描画位置の基準を示す前記描画面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する方法において、
   前記アライメントマークを、前記変調手段により変調された光を反射または透過するものとし、
   前記アライメントマークを反射または透過した光を検出するとともに、前記変調手段により変調された光の描画点の位置を検出し、
   該描画点の位置を検出する際に用いられる座標系と同じ座標系を用いて、前記検出した信号に基づいて前記アライメントマークの位置を取得することを特徴とするアライメントマーク位置測定方法。
2. 前記アライメントマークが、２つ以上の平行でない線状のマークであることを特徴とする請求項１記載のアライメントマーク位置測定方法。
3. 前記描画面を複数の領域に分割した各分割領域のそれぞれに対して複数の前記アライメントマークを設けることを特徴とする請求項１または２記載のアライメントマーク位置測定方法。
4. 入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により前記描画面上に画像を描画する描画方法において、
   請求項１から３いずれか１項記載のアライメントマーク位置測定方法を用いて前記アライメントマークの位置を取得し、
   該取得したアライメントマークの位置に基づいて前記画像の元の画像データを調整し、
   該調整した画像データに基づいて前記画像を描画することを特徴とする描画方法。
5. 入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により前記描画面上に画像を描画する際の前記画像の描画位置の基準を示す前記描画面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する装置において、
   前記アライメントマークが、前記変調手段により変調された光を反射または透過するものであり、
   前記アライメントマークを反射または透過した光を検出する光検出部と、
   前記変調手段により変調された光の描画点の位置を検出する描画点位置検出部と、
   該描画点位置検出部により前記描画点の位置を検出する際に用いられる座標系と同じ座標系を用いて、前記光検出部により検出された信号に基づいて前記アライメントマークの位置を取得するアライメントマーク位置取得部とを備えたことを特徴とするアライメントマーク位置測定装置。
6. 前記アライメントマークが、２つ以上の平行でない線状のマークであることを特徴とする請求項５記載のアライメントマーク位置測定装置。
7. 前記描画面を複数の領域に分割した各分割領域のそれぞれに対して複数の前記アライメントマークが設けられていることを特徴とする請求項５または６記載のアライメントマーク位置測定装置。
8. 入射された光を変調して描画面上に画像を描画する変調手段により前記描画面上に画像を描画する描画装置において、
   請求項５から７いずれか１項記載のアライメントマーク位置測定装置と、
   該アライメントマーク位置測定装置を用いて取得したアライメントマークの位置に基づいて前記画像の元の画像データを調整する画像調整手段とを備え、
   該画像調整手段により調整された画像データに基づいて前記画像を描画するものであることを特徴とする描画装置。

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