JPH1074677A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光方法及び露光装置に関し、レーザ描画方
式露光におけるエッジ精度を改善する。 【解決手段】 基板１上に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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、６
５０ｍｍ×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４
１をレーザ光でスキャンニングする際に、ＰＤＰ基板４
１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４
５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５
２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６
０−２５３２１８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、レーザ描画方式の露光方法において、
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
走査方向を合わせて露光を行なうことを特徴とする。

【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。

【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。

【００２１】（４）また、本発明は、上記（３）におい
て、パターン群を描画する基板１が長方形の基板であ
り、この基板１をレーザ描画方式露光装置のアライメン
ト装置３において、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。

【００２２】この様に、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。

【００２３】（５）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】（６）また、本発明は、上記（５）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】（７）また、本発明は、上記（５）または
（６）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Ｐ
ＤＰ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Ｌ
ＭＳ２７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２
１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Ｐ
ＤＰ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ＰＤ
Ｐ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、ＰＤ
Ｐ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 貢 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 前田 龍治 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 浦口 雅弘 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ描画方式の露光方法において、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
   査方向を合わせて露光を行なうことを特徴とする露光方
   法。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項４】 上記パターン群を描画する基板が長方形
   の基板であり、前記基板をレーザ描画方式露光装置のア
   ライメント装置において、上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
   る請求項３記載の露光方法。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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５記載の露光装置。
7. 【請求項７】 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５または６に記
   載の露光装置。