JP5319175B2 - パターン描画方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子ビームやレーザビームを用いて、光学マスク（以下、単にマスクと言う。）の露光パターンを基板に描画する方法及びその装置に関するものである。

従来から液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の多くの電気製品のパネル部品に回路等のパターンが形成されている。このようなパネル部品に回路等のパターンを形成する方法として、電子ビームやレーザビームを用いたものが知られている（例えば特許文献１）。
特開２００２−２０８５５８号公報

これらの電子ビームやレーザビームを用いた方法は、電子ビームやレーザビーム等の露光ビームを、ビーム形成用のマスクを介して基板に照射し、基板上にパターンを形成するものである。また、前記マスクや基板は移動自在であって、基板上に所定のパターンを形成するために、マスクや基板の位置関係を適宜調整する機構を有している。

近年、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等は大型化が進み、それによりパターンを形成する基板も大型化している。

この場合、ビーム照射側もしくは基板側を移動させながら、この移動方向と直角にかつ直線状にビームを照射してパターンの形成を行うが、通常のＸ−Ｙテーブルを用いた移動では、図４に示すように、直線補間による誤差が発生して斜め状にパターンが形成される。この現象は、図５に示すように、高速に移動させた場合に特に顕著に現れるため、生産効率の低下や高精度なパターン形成の妨げとなっていた。

本発明が解決しようとする問題点は、ビーム照射側もしくは基板側を移動させて大型基板にパターンを形成する場合、ビームを直線状に照射した際に直線補間による誤差が発生し、生産効率の低下や高精度なパターン形成の妨げとなっていたという点である。

本発明のパターン描画方法は、
ビーム照射側もしくは基板側を移動する場合にも、高精度なパターンの形成を可能とするために、
パターンを有するマスクと基板を相対的に移動させつつ、露光用のビームを基板上に照射してパターンを形成するパターンの描画方法において、
前記基板の相対的な移動方向と前記ビームの照射方向及び照射位置とのずれと、これらのずれに伴う前記基板上に形成されるパターンの傾きのずれを解消するように、変化する加工パターンと加工速度に対応した基板の移動速度に合わせて、前記マスクの傾き及び前記基板への前記ビームの照射位置を制御することを最も主要な特徴としている。

本発明のパターン描画方法は、
露光用のビームを照射するビーム照射手段と、
パターンを有するマスク及びこのマスクの傾きを制御するマスク角度補正手段と、
前記マスクを通過した前記ビームを基板の所定位置に照射するスキャニング装置の制御、及び発振器、ビーム成形手段、反射鏡、マスク、スキャニング装置、集光レンズを一体とする回転制御によりビームの照射位置を制御するビーム位置補正手段と、
前記スキャニング装置を介して前記基板上に照射する前記ビームを集光する集光手段と、
前記基板を載置して移動するステージと、
前記ビーム位置補正手段に、前記基板の相対的な移動方向と前記ビームの照射位置とのずれを補正する制御信号を、
前記マスク角度補正手段に、前記のずれに伴う前記基板上に形成されるパターンの傾きのずれを補正する制御信号を、
それぞれ送信するビーム照射位置補正制御手段を備えた本発明のパターン描画装置を用いて実施できる。

本発明では、通常のＸ−Ｙテーブルを用いて例えば基板を移動する場合に、ビームを基板上に直角にかつ直線状に照射した場合でも、斜め状にパターンが形成されるということがなく、大きい領域をパルスで高速にて描画することができる。

さらに、ステージの加減速に応じて光学系の角度補正を行う場合には、ステージの駆動時における余分なストロークをなくすことができ、装置サイズを小さくすることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態例を、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１のように、発振器１より照射された露光用のビームは、ビーム成形手段２で均一化された後、繰り返しパルスとしてマスク３に照射され、ステージ４上の基板５にマスク３のパターン形状をスタンプしたような描画（スタンピング）を行う。

なお、図１中の６は反射鏡、７はポリゴンミラーや１軸スキャニングミラー等のスキャニング装置、８は集光レンズを示す。

このビームの照射位置と例えば基板５の移動方向の関係は、基板５の移動方向（白抜き矢印で示す）に対して直角にかつ直線状に照射するビームの照射位置（実線矢印で示す）が、図２に示すように、基板５の移動方向に対して直角を維持することが理想である。

しかしながら、基板５の移動方向に対して直角にかつ直線状にビームを照射した場合、当該ビームの照射位置は、図２に示すような直角にはならず、図４及び図５の（ａ）図で示したように、基板５の移動方向に対して傾いた状態になる。すなわち、基板５の移動方向とビームの照射位置にずれが生じることになる。

この基板５の移動方向とビームの照射位置に生じるずれによって、図４及び図５の（ｂ）図で示したように、基板５に形成されるパターンの形状にも傾きが生じることになる。また、同様に、移動距離にもずれが生じることになる。これら傾きやずれは移動速度が速くなるほど大きくなることは先に説明した通りである。

そこで、本発明では、基板５への加工パターン及び加工速度は予め判明しているので、前記照射誤差を補正するために、前記加工速度に対応した基板５の移動速度に合せて、スキャニング装置７の角度と、マスク３の角度を逐次補正しながら加工するのである。

この加工に際し、ビームの照射位置が基板５のどの部分に当たるのかは、ステージ４にてリアルタイムで把握されている。

つまり、ビーム照射位置補正制御手段９は、基板５への加工パターンや、加工速度に対応した基板５の移動速度に合せて、ビーム位置補正手段１０とマスク角度補正手段１１に、最適なスキャニング装置角度とマスク角度となるような制御信号を送信するのである。

その際、スキャニング装置７のスキャニング速度とステージ４の移動速度が変化する状態であっても、常に同じ描画が行えるように制御することで、高速で高精度な加工が実施できる。

なお、上記加工速度の決定は、製品の生産性によるものと、パターンの形状（大きさ）により決定される。パターンの形状が小さい（加工エリアが小さい）場合は、加工に時間を要するため、低速で基板５を移動させる必要がある。

逆にパターンの形状が大きい場合は、高速に基板５を移動させる。また、マスク３に複数のパターンを作成しておき、加工の途中でパターンを切替える場合は、加工の途中で基板５の移動速度が変わる場合がある。

上記の本発明装置を用いた本発明方法によれば、基板５の移動方向（白抜き矢印で示す）に対して直角にかつ直線状に照射するビームの照射位置（実線矢印で示す）が直角になる。従って、図３に示すように、基板５の移動方向に対して直角にパターンを形成することができる。

本発明は、前述の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良い。

例えば、図１の例では、ビーム位置補正手段１０はスキャニング装置７の角度を制御するものを示したが、発振器１、ビーム成形手段２、反射鏡６、マスク３、スキャニング装置７、集光レンズ８を一体として回転させるものでも良い。

また、ビーム照射位置補正制御手段９で基板５の移動速度を制御するようにしても良い。

さらに、基板５上に照射されたビーム位置と基板５の移動方向とのずれを検出し、この検出値に基づいて、ビーム照射位置補正制御手段９がビーム位置補正手段１０やマスク補正手段１１に制御信号を送信しても良い。

本発明のパターン描画装置の一例を示す概略構成図である。 基板の移動方向に対してビームの照射位置が直角になった場合の図である。 本発明のパターン描画装置を用いた本発明方法によってスタンピング描画を行った場合の図である。 基板を低速で移動させた場合の図で、（ａ）はビームの照射位置を示した図、（ｂ）はビーム照射によるスタンピング描画を示した図である。 基板を高速で移動させた場合の図４と同様の図である。

符号の説明

１ 発振器
２ ビーム成形手段
３ マスク
４ ステージ
５ 基板
６ 反射鏡
７ スキャニング装置
８ 集光レンズ
９ ビーム照射位置補正制御手段
１０ ビーム位置補正手段
１１ マスク補正手段

Claims (3)

1. パターンを有するマスクと基板を相対的に移動させつつ、露光用のビームを基板上に照射してパターンを形成するパターンの描画方法において、
   前記基板の相対的な移動方向と前記ビームの照射方向及び照射位置とのずれと、これらのずれに伴う前記基板上に形成されるパターンの傾きのずれを解消するように、変化する加工パターンと加工速度に対応した基板の移動速度に合わせて、前記マスクの傾き及び前記基板への前記ビームの照射位置を制御することを特徴とするパターン描画方法。
2. 前記ビームの照射位置は、スキャニング装置の制御、及び発振器、ビーム成形手段、反射鏡、マスク、スキャニング装置、集光レンズを一体として回転させることで制御することを特徴とする請求項１に記載のパターン描画方法。
3. 露光用のビームを照射するビーム照射手段と、
   パターンを有するマスク及びこのマスクの傾きを制御するマスク角度補正手段と、
   前記マスクを通過した前記ビームを基板の所定位置に照射するスキャニング装置の制御、及び発振器、ビーム成形手段、反射鏡、マスク、スキャニング装置、集光レンズを一体とする回転制御によりビームの照射位置を制御するビーム位置補正手段と、
   前記スキャニング装置を介して前記基板上に照射する前記ビームを集光する集光手段と、
   前記基板を載置して移動するステージと、
   前記ビーム位置補正手段に、前記基板の相対的な移動方向と前記ビームの照射位置とのずれを補正する制御信号を、
   前記マスク角度補正手段に、前記のずれに伴う前記基板上に形成されるパターンの傾きのずれを補正する制御信号を、
   それぞれ送信するビーム照射位置補正制御手段を備えたことを特徴とするパターン描画装置。

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