JP6013097B2 - パターン描画装置、パターン描画方法 - Google Patents

Description

この発明は、ヘッドから射出された光によって基板にパターンを形成するパターン描画技術に関する。

特許文献１に記載のパターン描画装置では、基板を支持するステージに対向して露光装置が配置されており、描画データに応じて露光装置が射出する光によって、基板に描画パターンが形成される。また、基板の変形によらず歪の少ない描画パターンを形成するために、アライメントマークを用いた制御が実行される。この制御では、描画パターンの形成に先立って、基板に付された複数のアライメントマークの位置が検出されて、基板の変形を示す変形指標が取得される。そして、この変形指標に基づいて補正された描画データに基づいて露光装置に光を射出させることで、基板の変形によらず歪の少ない描画パターンを形成することができる。

特開２０１０−２０４４２１号公報

しかしながら、基板に形成される描画パターンの歪は、基板の変形以外の原因によっても起こりうる。つまり、基板への描画パターンの形成は、ヘッドが光を照射することで実行される。そのため、例えばヘッドから光が傾いて射出されたり、あるいはヘッド自体が傾いて支持されていたりしていると、基板に光が適切に照射されずに、基板に形成される描画パターンが歪んでしまう。このようなヘッド側に起因した描画パターンの歪は、当然のことながら基板のアライメントマークの位置を検出しても把握することはできない。したがって、アライメントマークによる制御では、ヘッド側に起因した描画パターンの歪を適切に修正することはできなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッドから光を照射して基板に描画パターンを形成するパターン描画装置およびパターン描画方法において、ヘッド側に起因する歪の少ない描画パターンの形成を可能とする技術の提供を目的とする。

この発明にかかるパターン描画装置は、上記目的を達成するために、基板支持部と、光を射出するヘッドと、ヘッドを支持して基板支持部に対向させるヘッド支持部と、基板支持部に支持されたダミー基板へ向けてヘッドに光を射出させてダミー基板にテストパターンを形成する第１制御部と、ダミー基板に形成されたテストパターンの歪を示すパターン歪情報を取得する歪情報取得部と、描画パターンを示す描画データをパターン歪情報に基づき補正して補正描画データを生成するデータ補正部と、補正描画データに基づいてヘッドに光を射出させることで基板支持部に支持された基板に描画パターンを形成する第２制御部とを備えている。

この発明にかかるパターン描画方法は、上記目的を達成するために、基板支持部に対向するようにヘッド支持部材に支持されたヘッドに光を射出させて基板支持部に支持されたダミー基板にテストパターンを形成する工程と、ダミー基板に形成されたテストパターンの歪を示すパターン歪情報を取得する工程と、描画パターンを示す描画データをパターン歪情報に基づき補正して補正描画データを生成する工程と、補正描画データに基づいてヘッドに光を射出させることで基板支持部に支持された基板に描画パターンを形成する工程とを備えている。

このように構成された発明（パターン描画装置、パターン描画方法）は、ヘッドから光を射出してダミー基板にテストパターンを形成し、このテストパターンの歪を示すパターン歪情報を取得する。そして、描画パターンを基板に形成するにあたっては、このパターン歪情報が活用される。具体的には、描画パターンを示す描画データがパターン歪情報に基づき補正されて補正描画データが生成され、この補正描画データに基づいてヘッドが光を射出して基板に描画パターンを形成する。

この発明では、テストパターンは、実際にヘッドから光を射出することで形成されるため、テストパターンの歪を示すパターン歪情報は、ヘッド側に起因した歪を反映している。したがって、パターン歪情報に基づき描画データを補正して得られる補正描画データは、ヘッド側に起因した歪の修正に資するものとなる。よって、この補正描画データに基づいてヘッドから光を射出させて基板に描画パターンを形成することで、ヘッド側に起因する歪の少ない描画パターンを形成することができる。

また、歪情報取得部は、テストパターンの構成要素の位置からパターン歪情報を取得するように、パターン描画装置を構成しても良い。つまり、テストパターンの構成要素の位置からテストパターンの歪を適切に把握することができ、精度の高いパターン歪情報を取得することができる。その結果、ヘッド側に起因する歪が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

この際、第１制御部は、複数のドットを配列してテストパターンを形成し、歪情報取得部は、ドットを構成要素として認識してパターン歪情報を取得するように、パターン描画装置を構成しても良い。つまり、比較的認識しやすいドットによってテストパターンを形成することで、構成要素であるドットの位置を的確に把握して、より精度の高いパターン歪情報を取得することができる。その結果、ヘッド側に起因する歪がより効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

また、第１制御部は、複数のドットを格子点状に配列してテストパターンを形成するように、パターン描画装置を構成しても良い。つまり、格子点状に配列された複数のドットからテストパターンを構成することで、テストパターン全域の各部について、むらなく歪を把握することができる。その結果、ヘッド側に起因した歪を抑制するにあたって有利なパターン歪情報を取得することができる。

また、第１制御部は、テストパターンを示すテストデータに基づいてヘッドに光を射出させることでテストパターンを形成し、歪情報取得部は、ダミー基板に形成されたテストパターンとテストデータとの比較に基づいてパターン歪情報を取得するように、パターン描画装置を構成しても良い。このように、テストパターンを示すテストデータと実際に形成されたテストパターンとを比較することで、テストパターンの歪を的確に把握することができ、精度の高いパターン歪情報を取得することができる。その結果、ヘッド側に起因する歪が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

また、基板支持部に支持された基板のアライメントマークの位置を示すアライメント情報を取得するアライメント情報取得部をさらに備え、データ補正部は、パターン歪情報およびアライメント情報に基づいて描画データを補正して補正描画データを生成するように、パターン描画装置を構成しても良い。このように、パターン歪情報のみならず、基板のアライメントマークの位置を示すアライメント情報にも基づいて描画データを補正することで、ヘッド側に起因する歪と基板の変形に起因する歪の両方が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

この際、歪情報取得部はテストパターンを撮像してパターン歪情報を取得するとともに、アライメント情報取得部はアライメントマークを撮像してアライメント情報を取得し、歪情報取得部とアライメント情報取得部は共通のカメラを用いて撮像を行うように、パターン描画装置を構成しても良い。このように、テストパターンの撮像とアライメントマークの撮像とでカメラを共用することで、それぞれについてカメラを設ける必要がなく、装置構成の簡素化を図ることができる。

本発明によれば、ヘッドから光を照射して基板に描画パターンを形成するパターン描画装置およびパターン描画方法において、ヘッド側に起因する歪の少ない描画パターンを形成することが可能となる。

本発明を適用可能であるパターン描画装置の一例を模式的に示す側面図である。 図１のパターン描画装置を模式的に示す部分平面図である。 光学ヘッドが備える概略構成を模式的に示す斜視図である。 光源パネルの概略構成を模式的に示す側面図である。 光源パネルの概略構成を模式的に示す平面図である。 光源パネルの概略構成を模式的に示す斜視図である。 ロッドインテグレータに入射する光の光線図を示した図である。 ロッドインテグレータに照射される発光素子の像の一例を模式的に示した平面図である。 描画パターンの歪を補正するための機能を備えたコントローラの電気的構成を模式的に例示したブロック図である。 図９のコントローラが実行するパターン歪情報の取得処理の一例を示すフローチャートである。 図１０のフローチャートでのパターン歪情報の取得処理での動作の一例を模式的に示した図である。 図９のコントローラが実行する描画処理の一例を示すフローチャートである。 補正テーブルの内容を説明するための模式図である。

図１は、本発明を適用可能であるパターン描画装置の一例を模式的に示す側面図である。図２は、図１のパターン描画装置を模式的に示す部分平面図である。パターン描画装置１の各部の位置関係を示すために、これらの図では、Ｚ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標軸を適宜示すこととする。また、必要に応じて、各座標軸の図中矢印側を正側と称するとともに各座標軸の図中矢印の反対側を負側と称することとする。

パターン描画装置１は、Ｙ軸方向の負側の搬入口１１から装置内部に搬入されてきた基板Ｓに露光によるパターン描画を実行して、Ｙ軸方向の正側の搬出口１２からパターン描画済みの基板Ｓを搬出するものである。基板Ｓは、レジスト液等の感光材料がその上面（一方主面）に塗布された半導体基板やＦＰＣ(Flexible Printed Circuits)用基板、プラズマ表示装置や有機ＥＬ(Electro-Luminescence)表示装置等の表面表示装置用のガラス基板、あるいはプリント配線基板等である。このパターン描画装置１は、搬入されてきた基板Ｓを支持する支持部３と、支持部３に支持された基板Ｓを露光する露光部５と、支持部３に支持された基板Ｓの表面を撮像する撮像部９と、各部３、５、９を制御するコントローラ１００とからなる概略構成を有する。

支持部３では、その上面に載置された基板Ｓを吸着して支持する支持ステージ３１と、支持ステージ３１のＹ軸方向両側に設けられた一対の剥離ローラ３２とが設けられている。つまり、支持ステージ３１は、水平に形成された上面に多数の吸引孔を有しており、図示を省略する吸引機構が各吸引孔を吸引することで、支持ステージ３１上面に載置された基板Ｓが支持ステージに吸着される。これによって、搬入されてきた基板Ｓを支持ステージ３１によりしっかりと支持して、基板Ｓへのパターン描画を安定して実行することができる。また、パターン描画を終えて基板Ｓを搬出する際には、吸引孔の吸引が停止されるとともに一対の剥離ローラ３２が上昇して基板Ｓを突き上げることで、基板Ｓが支持ステージ３１から剥離される。

また、支持部３では、支持ステージ３１は、昇降テーブル３３、回転テーブル３４および支持板３５を介してリニアモータ３７の可動子３７aに接続されている。したがって、支持ステージ３１は、昇降テーブル３３により昇降自在であるとともに、回転テーブル３４により回転自在になっている。さらに、Ｙ軸方向に延びるリニアモータ３７の固定子３７bに沿って可動子３７aを駆動することで、搬入口１１から搬出口１２までの範囲において支持ステージ３１をＹ軸方向に駆動することができる。なお、支持ステージ３１に伴って、一対の剥離ローラ３２も移動するように構成されている。

さらに、支持ステージ３１の（+Ｙ）側には、光学センサＳＣが配置されている。この光学センサＳＣは、支持ステージ３１に支持される基板Ｓの表面に相当する位置に後述する光学ヘッド６が照射する光の照度分布を検出する。つまり、光学ヘッド６を光学センサＳＣに対向させた状態で光学ヘッド６から光を射出させることで、光学ヘッド６の照度分布が適宜検出される。そして、光学ヘッド６の照度分布は、この検出結果に基づいて調整可能となっている。

露光部５は、支持ステージ３１の可動領域に対して上方側に配置された複数の光学ヘッド６を有する。各光学ヘッド６は、その下方で支持ステージ３１に支持される基板Ｓの表面へ向けて光を射出して、基板Ｓの表面を露光するものである。なお、複数の光学ヘッド６は、Ｘ軸方向に並んで配置されており、Ｘ軸方向において互いに異なる領域の露光を担当する。また、複数の光学ヘッド６を支持する支持テーブル５１は、Ｘ軸方向に延びる一対のリニアガイド５２に沿って移動自在となっている。したがって、図示を省略するリニアモータにより支持テーブルをリニアガイド５２に沿って駆動することで、複数の光学ヘッド６を一括してＸ軸方向へ移動させることができる。

撮像部９は、Ｘ軸方向に間隔を空けて並ぶ２つのＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ９１を有する。これらＣＣＤカメラ９１は、図示を省略する駆動機構によって、Ｘ軸方向へ移動自在に構成されており、基板Ｓの表面に形成されたアライメントマークやテストパターンの上方に移動して、これらを撮像する。

そして、上述してきた機械的構成の動作が、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリで構成されたコントローラ１００によって制御される。このコントローラ１００は、光学ヘッド６からの照射光を支持ステージ３１に支持される基板Ｓ表面に走査して、基板Ｓ表面にパターンを形成する動作を主として実行するものである。具体的には、コントローラ１００は、ＣＡＤ(computer aided design)等により生成された画像データを、描画パターンを示す描画データに変換する。そして、コントローラ１００は、この描画データ基づいて、支持ステージ３１および光学ヘッド６の移動を制御しつつ、光学ヘッド６の光の射出を制御する。こうして、描画パターンが基板Ｓに形成される。より具体的には、パターン描画動作は次のようにして実行される。

パターン描画動作を開始するにあたっては、コントローラ１００は、支持ステージ３１と光学ヘッド６の位置関係を調整することで、支持ステージ３１上の基板Ｓへの露光を開始する位置に複数の光学ヘッド６を位置決めする。この位置決めが完了すると、支持ステージ３１がＹ軸方向の一方側（例えばＹ軸負側）への移動を開始する。そして、この支持ステージ３１に伴って移動する基板Ｓの表面に対して、複数の光学ヘッド６のそれぞれが描画データに応じたパターンの光を照射する。これによって、複数の光学ヘッド６それぞれが、基板Ｓ表面に対して照射光をＹ軸方向（主走査方向）に走査して、１ライン分のパターン（ラインパターン）を基板Ｓ表面に形成する。こうして、光学ヘッド６の個数に応じた複数のラインパターンが、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んで形成される。

この複数のラインパターンの形成が完了すると、コントローラ１００は光学ヘッド６をＸ軸方向（副走査方向）に移動させる。これによって、複数の光学ヘッド６のそれぞれは、先に形成された複数のラインパターンの間に対向する。そして、支持ステージ３１が先程とは逆側であるＹ軸方向の他方側（例えばＹ軸正側）へ移動を開始すると、この支持ステージ３１に伴って移動する基板Ｓの表面に対して、複数の光学ヘッド６のそれぞれが描画データに応じたパターンの光を照射する。

こうして、先に形成された複数のラインパターンの各間に、光学ヘッド６の照射光が走査されて、新たなラインパターンが形成される。このようにして、光学ヘッド６をＸ軸方向に間欠移動させつつ、複数のラインパターンを順次形成することで、基板Ｓの表面全体に対してパターンが描画される。なお、この実施形態では、実際の描画パターンの形成は、描画データを補正して得られる補正描画データに基づいて行われるが、この点については後に詳述する。

以上が、パターン描画装置１の概要である。続いては、光学ヘッド６の詳細について説明する。なお、複数の光学ヘッド６は互いに同一の構成を具備するため、ここでは、１つの光学ヘッド６についてのみ説明を行なう。図３は、光学ヘッドが備える概略構成を模式的に示す斜視図である。

光学ヘッド６は、光源アレイ６０が射出する光を棒状のインテグレータであるロッドインテグレータ７０を介して光変調器である空間光変調器８０に入射して、空間光変調器８０により空間変調された光を基板Ｓ表面の照射領域Ｒeに照射する概略構成を備える。図４に示すように、光学ヘッド６では、２つの光源アレイ６０が設けられており、これら光源アレイ６０それぞれに対してはレンズアレイ６１が対向配置されている。そして、互いに対向する光源アレイ６０とレンズアレイ６１とが光源パネル６２として一体化されている。

図４は、光源パネルの概略構成を模式的に示す側面図である。図５は、光源パネルの概略構成を模式的に示す平面図である。図６は、光源パネルの概略構成を模式的に示す斜視図である。これらの図において、符号Ａoaは光学ヘッド６の光軸方向を示す。なお、２つの光源パネル６２は、発光素子から射出する光の波長においてのみ異なり、その他の構成は互いに同一である。したがって、以下の説明は、基本的には１個の光源パネル６２を示して行う。図４〜図６に示すように、光源パネル６２の光源アレイ６０は、１２個の発光素子６０１を平板状の電極基板６０２に３行４列で二次元的に配列した構成を有する。この際、行方向および列方向のいずれにおいても隣接する発光素子６０１の間隔は等しく、複数の発光素子６０１は一様に配置されている。ここで、列方向に並ぶ３個の発光素子６０１からなる集合を特に、発光素子列６０１Ｃと称することとする。

各発光素子６０１は、駆動電流に応じた輝度で発光するものであり、具体的には、紫外線光を射出するＬＥＤ(Light Emitting Diode)のベアチップで構成されている。つまり、光源パネル６２では、複数のＬＥＤが並べて用いられている。さらに詳細には、発光素子６０１は角形の発光領域を有するＬＥＤチップを内部に収めたセラミックパッケージにより構成されている。そして、各セラミックパッケージの前面には、内部の保護のためのカバーガラスが設けられている。

このように、複数のＬＥＤを並べて用いる理由の１つは、次のとおりである。従来は、超高圧水銀ランプを光源として用いることが一般的であった。一方、このような超高圧水銀ランプに対して、ＬＥＤは高効率、長寿命、単色発光および省スペース等の利点を有している。そこで、このような利点に着目して、光源としてＬＥＤを用いたものである。ただし、単一のＬＥＤでは露光に必要な光量が不十分となるおそれがある。そこで、複数のＬＥＤを並べることで、十分な光量の確保が図られている。しかも、ＬＥＤは、超高圧水銀ランプと比較して著しく小型であるため、複数のＬＥＤを並べても省スペースという利点が損なわれることはない。こうして、複数のＬＥＤを並べて用いることで、十分な光量を確保しつつ、ＬＥＤの持つ利点を効果的に引き出している。

一方、光源パネル６２のレンズアレイ６１は、１２個の発光素子６０１に一対一で対応して、各ＬＥＤチップの発光領域の像を形成するレンズ群をＬＥＤチップの配列と対応して同じ縦横二次元に３×４の１２個配列して形成したものであって、発光素子６０１の１個あたり発光素子６０１側から見て、両凸の第１レンズ６１１と平凸の第２レンズ６１２の２枚で構成されるレンズ群を有し、それらを枠に組み付けて構成される。つまり、光源アレイ６０での発光素子６０１の配列と同様にして、レンズアレイ６１では、１２個の第１レンズ６１１および１２個の第２レンズ６１２それぞれが３行４列で配列されている。こうして、１２個の発光素子６０１のそれぞれには、２個のレンズ６１１、６１２が対向することとなり、各発光素子６０１からの光は第１レンズ６１１、第２レンズ６１２を透過して光源パネル６２の外側へと射出される。なお、上述のとおり、光学ヘッド６には、２個の光源パネル６２が設けられている。これらのうち、光源パネル６２aの発光素子６０１は、中心波長が３８５[nm]の光を射出し、光源パネル６２bの発光素子６０１は、中心波長が３６５[nm]の光を射出する。つまり、光源パネル６２a、６２bは、中心波長が互いに異なる光を射出する。

図３に戻って光学ヘッド６の説明を続ける。２個の光源パネル６２それぞれから射出された光は、ダイクロイックミラー６３へと入射する。このダイクロイックミラー６３は、その一方面（透過側）を光源パネル６２aに向けるとともに、その他方面（反射側）を光源パネル６２bに向けている。そして、光源パネル６２aの各発光素子６０１からの光（１２個の光）はダイクロイックミラー６３の一方面から他方面へ透過し、また、光源パネル６２bの各発光素子６０１からの光（１２個の光）はダイクロイックミラー６３の他方面で反射される。こうして、ダイクロイックミラー６３によって、それぞれ中心波長の異なる光が合成される。

ちなみに、ダイクロイックミラー６３が合成する光の中心波長の差は、２０[nm]程度であるため、ダイクロイックミラー６３には比較的急峻なエッジを持った分光反射率（分光透過率）特性が必要となる。これに対して、ダイクロイックミラー６３への入射角が４５度以上になると、ＰＳ偏光成分の光学特性に分離が生じて急峻な特性が得られない。そこで、光源パネル６２a、６２bそれぞれから射出された光がダイクロイックミラー６３へ入射する入射角度は４０度よりも小さく設定されている。

ダイクロイックミラー６３から射出された１２個の光は、レンズアレイ６４へ入射する。このレンズアレイ６４はレンズアレイ６１と同様に、１２個の発光素子６０１に一対一で対応して１２個のレンズ６４１を配列した構成を有する。つまり、レンズアレイ６４には、ダイクロイックミラー６３から射出される１２個の光に一対一で対応して１２個のレンズ６４１が設けられている。また、各レンズ６４１上には対応する各発光素子６０１の拡大投影像が形成されており、各発光素子６０１と対応する各レンズ６４１とは光学的に共役な関係にあり、各レンズ６４１はフィールドレンズとして機能するものである。したがって、ダイクロイックミラー６３から射出された各光はレンズ６４１を透過した後に主光線が光軸方向に平行に進行する。こうして、レンズアレイ６４からは、主光線が光軸に平行な１２個の光束が射出されることとなる。

レンズアレイ６４から射出された光は、３枚のレンズ６５a、６５b、６５cで構成された光学系６５に入射する。この光学系６５は両側テレセントリックの光学系であり、レンズアレイ６４の像をロッドインテグレータ７０の入射端７０aに縮小投影するとともに、主光線が光軸と平行となるように、光学系６５から射出された光がロッドインテグレータ７０に入射する。

図７は、ロッドインテグレータ７０に入射する光の光路図である。同図において、符号Ａoaは光学ヘッド６の光軸方向を示す。同図に示すように、光源アレイ６０から射出された光は、レンズアレイ６１によってレンズアレイ６４上に結像される。この際の結像倍率は、光源アレイ６０の発光素子６０１の像がレンズアレイ６４のレンズ６４１の外形以上の大きさとなるように設定されている。また、レンズアレイ６４の形状は、ロッドインテグレータ７０の入射端７０aの形状と相似になっている。このレンズアレイ６４を透過した光は、主光線が光軸方向Ａoaに平行な平行光として、両側テレセントリックな光学系６５に入射する。そして、光学系６５から射出された光は、主光線が光軸方向Ａoaに平行な光として、ロッドインテグレータ７０の入射端７０aに縮小投影される。

図３に戻って説明を続ける。ロッドインテグレータ７０は、入射端７０aに入射してきた光を、当該光の照度分布を均一化して射出端７０bから射出する。なお、ロッドインテグレータ７０としては、中空ロッドタイプや中実ロッドタイプ等の種々のものを用いることができる。また、ロッドインテグレータ７０の入射端７０aと射出端７０bとは互いに相似形状となるが、それぞれの寸法が等しい必要はなく、入射端７０aから７０bにかけてテーパー状に形成されたロッドインテグレータ７０を用いることもできる。

ロッドインテグレータ７０の射出端７０bから射出された光は、２枚のレンズ６６、平面ミラー６７aおよび凹面ミラー６７bを介して、空間光変調器８０に入射する。なお、ロッドインテグレータ７０の射出端７０bと空間光変調器８０とは光学的に共役な関係にある。この空間光変調器８０は、多数の微小ミラーを格子状に配列したＤＭＤで構成されている。空間光変調器８０の微小ミラーは、コントローラ１００からの制御信号（後述する補正描画データＤc）により制御されて、オン状態とオフ状態のいずれかに対応する姿勢を取る。オン状態に対応する姿勢にある微小ミラーは、ロッドインテグレータ７０からの光を第１投影レンズ６８へ向けて反射する。一方、オフ状態に対応する姿勢にある微小レンズは、ロッドインテグレータ７０からの光を第１投影レンズ６８から外れた方向へ反射する。したがって、ロッドインテグレータ７０からの光は、空間光変調器８０のオン状態にある微小ミラーにより反射されて、第１投影レンズ６８へと入射する。

そして、第１投影レンズ６８と第２投影レンズ６９は一対で投影レンズとしての働きを持ち、互いの間隔を変更することで倍率調整を受けた後に、空間光変調器８０の像を基板Ｓ表面の照射領域Ｒeに投影する。なお、空間光変調器８０の微小ミラーと基板Ｓ表面の照射領域Ｒeとは光学的に共役な関係にある。また、図３に示す光学ヘッド６は、フォーカスを自動調整するオートフォーカス機構９５を具備している。このオートフォーカス機構９５は、照射領域Ｒeに光を照射する照射部９６と、照射領域Ｒeからの反射光を受光する受光部９７とで構成され、受光部９７の受光結果に基づいて第２投影レンズ６９を上下方向に駆動することで、フォーカスが自動調整される。

図８は、ロッドインテグレータ７０に照射される発光素子６０１の像を模式的に示した平面図である。同図において、単位像ＩＭは、１個の発光素子６０１からの光をロッドインテグレータ７０に照射して得られる像である。同図に示すように、光源アレイ６０における１２個の発光素子６０１の３行４列配置に対応して、ロッドインテグレータ７０では、１２個の単位像ＩＭが３行４列で並んでいる。その結果、同一の発光素子列６０１Ｃに属する３個の発光素子６０１が照射した３個の単位像ＩＭは、基板ＳのＹ軸方向に相当する方向に直線状に並んで単位像列ＩＭＣを構成する。つまり、同一の単位像列ＩＭＣに属する３個の単位像ＩＭは、基板Ｓでの光の走査方向である基板ＳのＹ軸方向に相当する方向に並ぶこととなる。

そして、図８に例示するようにロッドインテグレータ７０に照射される光の照度分布を調整するために、単位像ＩＭの照度が個別に変更可能となっている。具体的には、光学センサＳＣにより照度分布を検出した結果に基づいて、コントローラ１００が駆動電流の大きさを発光素子６０１毎に個別に制御する。これによって、発光素子６０１毎にその輝度が個別に制御されて、単位像ＩＭの照度が個別に制御されて、照射領域Ｒeでの照度分布が調整される。

ところで、この実施形態では、光学ヘッド６を基板Ｓに対向させて、光学ヘッド６から基板Ｓに光を照射することで、基板Ｓに描画パターンが形成される。このような構成では、光学ヘッド６から光が傾いて射出されたり、あるいは光学ヘッド６自体が傾いて支持されていたりしていると、基板Ｓに光が適切に照射されずに、基板Ｓに形成される描画パターンが歪んでしまうおそれがあった。そこで、この実施形態では、描画パターンの形成に先立って、このような光学ヘッド側に起因した歪に関する情報が取得される。そして、この情報に基づいて、描画パターンの形成が制御される。さらには、基板Ｓの反り等の変形に起因した描画パターンの歪も抑制すべく、基板Ｓに付されたアライメントマークの検出結果にも基づいて、描画パターンの形成が制御される。続いては、これらの動作について詳述する。

図９は、描画パターンの歪を補正するための機能を備えたコントローラの電気的構成を模式的に例示したブロック図である。コントローラ１００は、外部から与えられた画像データＤiを、ラスターデータである描画データＤwにラスタライズして、内蔵するメモリ１１０に記憶する。なお、描画データＤwは、圧縮を施したランレングスデータの形式でメモリ１１０に記憶しても良い。このメモリ１１０は、描画データＤw以外に、後述するテストデータＤt、アライメント位置データＤa、パターン歪情報Ｐpおよびアライメント情報Ｐa等を記憶する。また、コントローラ１００は、描画データＤwを補正して歪の少ない描画パターンを形成するために、複数の機能ブロック１２０、１３０、１４０、１５０を具備する。

画像取得ブロック１２０は、撮像部９のカメラ９１が撮像した画像を取得する。具体的には、画像取得ブロック１２０は、後述するテストパターンＩtの画像をカメラ９１から取得してテスト情報取得ブロック１３０に出力したり、アライメントマークＩaの画像をカメラ９１から取得してアライメント情報取得ブロック１４０に出力したりする。

テスト情報取得ブロック１３０は、受け取ったテストパターンＩtの画像から、テストパターンの歪を示す情報をパターン歪情報Ｐpとして抽出する。また、アライメント情報取得ブロック１４０は、受け取ったアライメントマークＩaの画像から、アライメントマークＩaの位置を示す情報をアライメント情報Ｐaとして抽出する。こうして抽出されたパターン歪情報Ｐpおよびアライメント情報Ｐaはメモリ１１０に記憶される。そして、補正ブロック１５０は、これらパターン歪情報Ｐpおよびアライメント情報Ｐaに基づいて描画データＤwを補正して補正描画データＤcを生成する。

図１０は、図９のコントローラが実行するパターン歪情報の取得処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、図１０のフローチャートでのパターン歪情報の取得処理での動作の一例を模式的に示した図である。なお、図１１の丸印はデータ中に示されあるいは基板上に形成されるドットを示す。一方、図１１の破線は補助的に併記された罫線であり、データ中や基板上に実際に現れるものではない。

ステップＳ１０１では、ダミー基板Ｓがパターン描画装置１の内部に搬入されて、支持ステージ３１によって光学ヘッド６の下方に位置決めされる。このダミー基板Ｓは、反り等の変形の無い平面形状に仕上げられた表面を有し、レジスト液等の感光材料が表面に既に塗り広げられた状態で搬入される。

ステップＳ１０２では、４個の光学ヘッド６のうちから選択した１つを用いて、ダミー基板Ｓに対してテストパターンＩtが形成される。具体的には、メモリ１１０に記憶されたテストデータＤtに応じて、対象となる光学ヘッド６が光を照射することで、基板Ｓの表面にテストパターンＩtが形成される。図１１の「テストデータ」の欄に示すように、テストデータＤtは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれに等間隔で格子点が並ぶ格子点状に複数のドットｄｔ1を配列したパターンを示すものである。なお、図１１では、テストデータＤtが示すドットｄｔ1の位置（つまり、形成目標位置）に罫線の交差点が一致するように、罫線が併記されている。

したがって、図１１の「テストパターン」の欄に示すように、ダミー基板Ｓの表面には、それぞれドットｄｔ1（形成目標位置）の近傍に形成された複数のドットｄｔ2で構成されるテストパターンＩtが描画される。なお、同欄では、テストパターンＩtを構成するドットｄｔ2以外に、テストデータＤtを構成するドットｄｔ1が併記されているが、これはドットｄｔ1、ｄｔ2の位置関係を示すためのものであり、ドットｄｔ1がダミー基板Ｓ表面に現れることを示すものではない。ここに示す例では、ヘッド側に起因した歪がテストパターンに発生しており、テストパターンの構成要素であるドットｄｔ2の位置はドットｄｔ1の位置（形成目標位置）に対して偏差Δｄｔだけずれて形成される。なお、偏差Δｄｔは、ドットｄｔ1（形成目標位置）からドットｄｔ2に至るベクトルとして与えられる。

ステップＳ１０３では、ダミー基板Ｓに形成されたテストパターンＩtの歪を示すパターン歪情報Ｐpが取得される。具体的には、パターン歪情報Ｐpの取得は、撮像部９、画像取得ブロック１２０およびテスト情報取得ブロック１３０の協働により実行される。つまり、撮像部９のカメラ９１は、ダミー基板Ｓの表面に形成されたテストパターンＩtを撮像して画像取得ブロック１２０に出力する。また、画像取得ブロック１２０は、受け取ったテストパターンＩtの画像をテスト情報取得ブロック１３０に出力する。そして、テスト情報取得ブロック１３０は、ちょうど図１１の「テストパターンＩt」の欄に示すように、画像処理により仮想的に相互に重ね合されたテストデータＤtとテストパターンＩtと比較して、テストパターンを構成するドットｄｔ2毎について偏差Δｄｔを求める。こうして、各ドットｄｔ2の偏差Δｄｔを示すパターン歪情報Ｐpが取得される。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で選択された光学ヘッド６に関連付けられてパターン歪情報Ｐpがメモリ１１０に記憶される。ステップＳ１０５では、全光学ヘッドＳ１０５についてパターン歪情報Ｐpの取得が完了したか判断される。そして、ステップＳ１０５で未完了（ＮＯ）と判断されれば、対象となる光学ヘッドＳ１０６が変更されて（ステップＳ１０６）、変更後の光学ヘッド６についてステップＳ１０２〜Ｓ１０５が実行される。ステップＳ１０５で完了（ＹＥＳ）と判断されると、パターン歪情報取得処理が終了する。

この実施形態では、このように予めパターン歪情報Ｐpを取得してから、基板Ｓ（ダミー基板ではない生産用基板）への描画パターンの形成が実行される。なお、描画パターンを形成する描画処理では、アライメントマークに基づく制御が並行して実行される。続いては、このような描画処理について説明する。

図１２は、図９のコントローラが実行する描画処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、描画処理の対象となる描画データＤwがメモリ１１０に準備されるとともに、描画処理の対象となる基板Ｓに付されたアライメントマークＩaの位置を示すアライメント位置データＤaがメモリ１１０に準備される。また、続くステップＳ１０２では、基板Ｓがパターン描画装置１の内部に搬入されて、支持ステージ３１によって光学ヘッド６の下方に位置決めされる。

ステップＳ２０３では、支持ステージ３１に支持された基板Ｓに付されたアライメントマークＩaの実測位置を示すアライメント情報Ｐaが取得される。具体的には、アライメント情報Ｐaの取得は、撮像部９、画像取得ブロック１２０およびアライメント情報取得ブロック１４０の協働により実行される。つまり、撮像部９のカメラ９１は、基板Ｓの表面に付されたアライメントマークＩaを撮像して画像取得ブロック１２０に出力する。画像取得ブロック１２０は、受け取ったアライメントマークＩaの画像をアライメント情報取得ブロック１４０に出力する。そして、アライメント情報取得ブロック１４０は、受け取った画像が示すアライメントマークＩaの位置（実測位置）と、アライメント位置データＤaが示すアライメントマークの位置（基準位置）との偏差Δａを求める。こうして、各アライメントマークＩaの偏差Δａを示すアライメント情報Ｐaが取得される。なお、偏差Δａは、アライメントマークＩaの基準位置から実測位置に至るベクトルとして与えられる。

ステップＳ２０４では、補正ブロック１５０が、描画データＤwを補正するための補正テーブルＴcをパターン歪情報Ｐpおよびアライメント情報Ｐaに基づいて作成する。図１３は、補正テーブルの内容を説明するための模式図である。なお、図１３の丸印はデータ中に示されあるいは基板上に形成されるドットを示す。一方、図１３の破線は補助的に併記された罫線であり、データ中や基板上に実際に現れるものではない。また、図１３においても、テストデータＤtが示すドットｄｔ1の位置（つまり、形成目標位置）に罫線の交差点が一致するように、罫線が併記されている。

ステップＳ２０４では、補正テーブルＴcは、パターン歪情報Ｐpが与える偏差Δｄｔとアライメント情報Ｐaが与える偏差Δａを加算した合成偏差Δｃ1（＝Δｄｔ＋Δａ）を、ドットｄｔ1毎に求める。ただし、アライメントマークＩaは、ドットｄｔ1の隣接間隔よりはるかに広い間隔を空けて設けられており、ドットｄｔ1毎に設けられているわけではない。したがって、各ドットｄｔ1に対応する偏差Δａとしては、対象となるドットｄｔ1に最近接のアライメントマークＩaの偏差Δａや、対象となるドットｄｔ1の周囲の複数のアライメントマークＩaの偏差Δａで補間（例えば線形補間）した値等を用いる。

こうして、各ドットｄｔ1（換言すれば格子点）について合成偏差Δｃ1が求められる。この合成偏差Δｃ1は、未補正の描画データＤwに基づく描画パターンを示すものとなる。つまり、未補正の描画データＤwに基づいて描画パターンを形成した場合には、各格子点ｄｔ1から合成偏差Δｃ1だけずれたドットｄｔ3からなる歪合成パターンが形成されることとなる（図１３の「歪合成パターン」参照）。逆に言えば、描画処理においては、各格子点ｄｔ1の近傍に形成する画素を、当該格子点ｄｔ1に対応する合成偏差Δｃ1の逆ベクトルΔｃ2（＝−Δｃ1）だけずらして形成すれば、歪の少ない描画パターンを形成できる。そこで、この実施形態では、補正偏差Δｃ2（Δｃ1の逆ベクトル）が格子点ｄｔ1毎に求められて（図１３の「補正テーブル」参照）、補正テーブルＴcとしてテーブル形式で生成される。

ステップＳ２０４において、全ての格子点ｄｔ1について補正偏差Δｃ2が求められて、補正テーブルＴcの生成が完了すると、コントローラ１００は、補正テーブルＴcで描画データＤwを補正した補正描画データＤcに基づいて光学ヘッド６に光を射出させて、描画パターンを形成する。この際、例えば特開２０１０−２０４４２１号公報に記載のとおり、基板Ｓの表面を複数のメッシュ領域に分割する技術を応用しても良い。つまり、描画データＤwをビットマップ状に配置した仮想平面において、格子点ｄｔ1を中心とするメッシュ領域を格子点ｄｔ1毎に設定し、各メッシュ領域を対応する格子点ｄｔ1の補正偏差Δｃ2だけずらして再配置したものを、補正描画データＤcとして生成すれば良い。

以上に説明したように、この実施形態では、光学ヘッド６から光を射出してダミー基板ＳにテストパターンＩtを形成し、このテストパターンＩtの歪を示すパターン歪情報Ｐpを取得する。そして、描画パターンを基板に形成するにあたっては、このパターン歪情報Ｐpが活用される。具体的には、描画パターンを示す描画データＤwがパターン歪情報Ｐpに基づき補正されて補正描画データがＤc生成され、この補正描画データＤcに基づいて光学ヘッド６が光を射出して基板Ｓに描画パターンを形成する。

このような実施形態では、テストパターンＩtは、実際に光学ヘッド６から光を射出することで形成されるため、テストパターンＩtの歪を示すパターン歪情報Ｐpは、光学ヘッド６側に起因した歪を反映している。したがって、パターン歪情報Ｐpに基づき描画データＤwを補正して得られる補正描画データＤcは、光学ヘッド６側に起因した歪の修正に資するものとなる。よって、この補正描画データＤcに基づいて光学ヘッド６から光を射出させて基板Ｓに描画パターンを形成することで、光学ヘッド６側に起因する歪の少ない描画パターンを形成することができる。

また、この実施形態では、テストパターンＩtの構成要素（ドットｄｔ2）の位置からパターン歪情報Ｐpが取得されており、好適である。つまり、テストパターンＩtの構成要素（ドットｄｔ2）の位置からテストパターンＩtの歪を適切に把握することができ、精度の高いパターン歪情報Ｐpを取得することができる。その結果、光学ヘッド６側に起因する歪が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

さらに、複数のドットｄｔ2を配列してテストパターンＩtが形成され、ドットｄｔ2を構成要素として認識してパターン歪情報が取得されており、好適である。つまり、比較的認識しやすいドットｄｔ2によってテストパターンＩtを形成することで、構成要素であるドットｄｔ2の位置を的確に把握して、より精度の高いパターン歪情報Ｐpを取得することができる。その結果、光学ヘッド６側に起因する歪がより効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

また、複数のドットｄｔ2を格子点状に配列してテストパターンＩtが形成されており、好適である。つまり、格子点状に配列された複数のドットｄｔ2からテストパターンＩtを構成することで、テストパターンＩt全域の各部について、むらなく歪を把握することができる。その結果、光学ヘッド６側に起因した歪を抑制するにあたって有利なパターン歪情報Ｐpを取得することができる。

また、ダミー基板Ｓに形成されたテストパターンＩtとテストデータＤtとの比較に基づいてパターン歪情報Ｐpが取得されており、好適である。このように、テストパターンＩtを示すテストデータＤtと実際に形成されたテストパターンＩtとを比較することで、テストパターンＩtの歪を的確に把握することができ、精度の高いパターン歪情報Ｐpを取得することができる。その結果、光学ヘッド６側に起因する歪が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

また、この実施形態では、パターン歪情報Ｐpおよびアライメント情報Ｐaに基づいて描画データＤwが補正されて、補正描画データＤcが生成される。このように、パターン歪情報Ｐpのみならず、基板ＳのアライメントマークＩaの位置を示すアライメント情報Ｐaにも基づいて描画データＤwを補正することで、光学ヘッド６側に起因する歪と基板Ｓの変形に起因する歪の両方が効果的に抑制された描画パターンを形成することができる。

この際、テストパターンＩtの撮像とアライメントマークＩaの撮像とが共通のカメラ９１で実行されている。したがって、それぞれの撮像のために別個にカメラを設ける必要がなく、パターン描画装置１の乾燥化を図ることができる。

このように、この実施形態では、パターン描画装置１が本発明の「パターン描画装置」の一例に相当し、支持ステージ３１が本発明の「基板支持部」の一例に相当し、光学ヘッド６が本発明の「ヘッド」の一例に相当し、支持テーブル５１が本発明の「ヘッド支持部」の一例に相当し、コントローラ１００が本発明の「第１制御部」および「第２制御部」の一例に相当し、テスト情報取得ブロック１３０が本発明の「歪情報取得部」の一例に相当し、補正ブロック１５０が本発明の「データ補正部」の一例に相当し、ダミー基板Ｓが本発明の「ダミー基板」の一例に相当し、テストパターンＩtが本発明の「テストパターン」の一例に相当し、パターン歪情報Ｐpが本発明の「パターン歪情報」の一例に相当し、描画データＤwが本発明の「描画データ」の一例に相当し、補正描画データＤcが本発明の「補正描画データ」の一例に相当し、ドットｄｔ2が本発明の「ドット」の一例に相当し、アライメント情報取得ブロック１４０が本発明の「アライメント情報取得部」の一例に相当し、アライメントマークＩaが本発明の「アライメントマーク」の一例に相当し、アライメント情報Ｐaが本発明の「アライメント情報」の一例に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、ダミー基板Ｓとして、表面が平面形状に仕上げられたものが用いられていた。しかしながら、ダミー基板Ｓとして利用可能な基板は、表面が平坦なものに限られない。すなわち、表面が湾曲していても表面の形状が既知な基板であれば、光学ヘッド６側に起因した歪を示すパターン歪情報を取得するのに用いることができる。具体的には、ドットｄｔ2の位置と形成目標位置の実測距離から基板Ｓ表面の形状に起因した位置ずれを除算した値を、上述の偏差Δｄｔとして取り扱えば良い。

また、上記実施形態では、アライメント情報Ｐaに基づいて描画データＤwが補正されていた。しかしながら、生産用基板Ｓの変形が無視できるような場合には、アライメント情報Ｐa基づくことなく、パターン歪情報Ｐpにのみ基づいて描画データＤwを補正してもよい。この場合には、アライメント情報Ｐaを取得する処理については省略できる。

また、上記実施形態では、隣接するドットｄｔ1の間隔は、隣接するアライメントマークＩaの間隔よりも広く設定されていた。しかしながら、隣接するドットｄｔ1の間隔を、隣接するアライメントマークＩaの間隔以下に設定しても構わない。

また、テストパターンＩtの具体的な構成は、上述のように複数のドットｄｔ2を格子点状に配列したものに限られない。したがって、例えば、ライン上のパターンを縦横に格子状に形成してテストパターンＩtを構成しても良い。

また、光学ヘッド６の具体的な構成は、上記の構成に限られない。そこで、例えば、空間光変調器８０をＤＭＤ以外の変調素子で構成しても構わない。あるいは、発光素子６０１としてＬＥＤ以外のものを用いることもできる。

また、上記実施形態では、基板ＳをＹ軸方向に移動させることで、基板Ｓと光学ヘッド６とを相対移動させていた。しかしながら、光学ヘッド６をＹ軸方向に移動させることで、基板Ｓと光学ヘッド６とを相対移動させても良い。

本発明は、光学ヘッド６から射出された光によって基板Ｓにパターンを形成するパターン描画技術の全般に利用することができる。

１…パターン描画装置
６…光学ヘッド
３１…支持ステージ
５１…支持テーブル
９１…カメラ
１００…コントローラ
１１０…メモリ
１２０…画像取得ブロック
１３０…テスト情報取得ブロック
１４０…アライメント情報取得ブロック
１５０…補正ブロック
Ｄa…アライメント位置データ
Ｄc…補正描画データ
Ｄi…画像データ
Ｄt…テストデータ
Ｄw…描画データ
Ｉa…アライメントマーク
Ｉt…テストパターン
Ｐa…アライメント情報
Ｐp…パターン歪情報
Ｓ…基板（ダミー基板、生産用基板）
Ｔc…補正テーブル
ｄｔ1…ドット（格子点）
ｄｔ2…ドット
ｄｔ3…ドット
Δｃ1…合成偏差
Δｃ2…補正偏差
Δｄｔ…偏差

Claims (5)

1. 基板支持部と、
   光を射出するヘッドと、
   前記ヘッドを支持して前記基板支持部に対向させるヘッド支持部と、
   前記基板支持部に支持されたダミー基板へ向けて前記ヘッドに光を射出させて前記ダミー基板に複数のドットを配列したテストパターンを形成する第１制御部と、
   前記ダミー基板に形成された前記複数のドットを認識して前記テストパターンの歪を示すパターン歪情報を取得する歪情報取得部と、
   前記基板支持部に支持された基板のアライメントマークの位置を示すアライメント情報を取得するアライメント情報取得部と、
   対象となる前記ドットについて前記パターン歪情報が示す偏差と前記アライメント情報が示す偏差との合成偏差を前記複数のドットそれぞれについて求め、描画パターンを示す描画データを前記複数のドットそれぞれの合成偏差により補正して補正描画データを生成するデータ補正部と、
   前記補正描画データに基づいて前記ヘッドに光を射出させることで前記基板支持部に支持された前記基板に前記描画パターンを形成する第２制御部と
   を備えるパターン描画装置。
2. 前記第１制御部は、前記複数のドットを格子点状に配列して前記テストパターンを形成する請求項１に記載のパターン描画装置。
3. 前記第１制御部は、前記テストパターンを示すテストデータに基づいて前記ヘッドに光を射出させることで前記テストパターンを形成し、
   前記歪情報取得部は、前記ダミー基板に形成された前記テストパターンと前記テストデータとの比較に基づいて前記パターン歪情報を取得する請求項１または２に記載のパターン描画装置。
4. 前記歪情報取得部は前記テストパターンを撮像して前記パターン歪情報を取得するとともに、前記アライメント情報取得部は前記アライメントマークを撮像して前記アライメント情報を取得し、前記歪情報取得部と前記アライメント情報取得部は共通のカメラを用いて撮像を行う請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
5. 基板支持部に対向するようにヘッド支持部材に支持されたヘッドに光を射出させて前記基板支持部に支持されたダミー基板に複数のドットを配列したテストパターンを形成する工程と、
   前記ダミー基板に形成された前記複数のドットを認識して前記テストパターンの歪を示すパターン歪情報を取得する工程と、
   前記基板支持部に支持された基板のアライメントマークの位置を示すアライメント情報を取得する工程と、
   対象となる前記ドットについて前記パターン歪情報が示す偏差と前記アライメント情報が示す偏差との合成偏差を前記複数のドットそれぞれについて求め、描画パターンを示す描画データを前記複数のドットそれぞれの合成偏差により補正して補正描画データを生成する工程と、
   前記補正描画データに基づいて前記ヘッドに光を射出させることで前記基板支持部に支持された前記基板に前記描画パターンを形成する工程と
   を備えるパターン描画方法。
   

Images