KR101588946B1

KR101588946B1 - 묘화 장치 및 묘화 방법

Info

Publication number: KR101588946B1
Application number: KR1020140024337A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 시로타; 겐 시게모토; 야스유키 나가이
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2016-01-26
Also published as: CN104076621A; KR20140118743A; JP2014197125A; TWI542955B; JP6117593B2; TW201439689A; CN104076621B

Abstract

기판 단부의 띠형상 영역에 있어서의 패턴의 묘화 정밀도를 향상시키는 기술을 제공한다. 묘화 장치(100)는, 감광체가 형성된 기판(90)에 띠형상의 묘화광을 조사하여 기판(90)에 패턴을 묘화한다. 묘화 장치(100)는, 묘화광을 출사하는, 복수의 광학 헤드(33a∼33e)와, 기판(90)에 대하여, 광학 헤드(33a∼33e)를, 부주사 방향(＋x방향)으로 상대 이동시키는 부주사 기구(221) 및 주주사 방향(＋y, －y방향)으로 상대 이동시키는 주주사 기구(231)를 구비한다. 또한, 묘화 장치(100)는, 복수의 광학 헤드(33)가 출사하는 묘화광의 초점 위치를 조정하는, 오토 포커스 기구(6)를 구비하고 있다. 복수의 광학 헤드(33) 중, 광학 헤드(33b∼33e)의 오토 포커스 기구(6)는, 묘화광의 중앙 위치(CP)로부터 상기 부주사 방향과는 반대 방향(－x방향)으로 벗어난 기판 상의 위치를, 이격 거리(L1)의 변동을 검출하는 검출 위치(71)로 되어 있다.

Description

묘화 장치 및 묘화 방법{DRAWING DEVICE AND DRAWING METHOD}

본 발명은, 반도체 기판, 프린트 기판, 액정 표시 장치 등에 구비되는 컬러 필터용 기판, 액정 표시 장치나 플라즈마 표시 장치 등에 구비되는 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 자기 디스크용 기판, 광 디스크용 기판, 태양 전지용 패널 등의 각종 기판 등(이하, 간단히 「기판」이라고도 한다)에 대하여 광을 조사하여, 기판에 패턴을 묘화하는 기술에 관한 것이다.

기판 상에 도포된 감광 재료에 회로 등의 패턴을 노광하는데 있어, 마스크 등을 이용하지 않고, 패턴을 기술한 데이터에 따라 변조한 광(묘화광)에 의해 기판 상의 감광 재료를 주사함으로써, 해당 감광 재료에 직접 패턴을 노광하는 노광 장치(소위, 묘화 장치)가 알려져 있다. 이러한 종류의 묘화 장치로는, 예를 들면, 광 빔을 화소 단위로 온 오프 변조하는 공간 광 변조기를 구비한 광학 헤드로부터, 그 광학 헤드에 대하여 상대적으로 이동하는 기판에 대하여 묘화광을 조사하여, 기판에 패턴을 노광(묘화)하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

묘화 장치에 있어서, 광학 헤드는, 예를 들면, 단면이 띠형상인 묘화광을 출사하면서, 묘화광의 장폭 방향과 직교하는 축(주주사 축)을 따라 기판에 대하여 상대적으로 이동한다(주주사). 이 주주사가 행해짐으로써, 기판 상의, 주주사축을 따르는 1개의 띠형상 영역에 대한 패턴의 노광이 행해진다. 광학 헤드는, 묘화광의 조사를 따르는 주주사가 완료하면, 주주사 축과 직교하는 부주사 축을 따라 기판에 대하여 상대적으로 이동한 후에, 다시, 묘화광의 조사를 따르는 주주사를 행한다. 이에 따라, 앞의 주주사에서 패턴이 노광된 띠형상 영역의 인접하는 띠형상 영역에 대한 패턴의 노광이 행해진다. 이와 같이, 부주사를 끼고, 묘화광의 조사를 따르는 주주사가 반복하여 행해짐으로써, 기판의 전역에 패턴이 노광되게 된다. 또한, 일반적으로는, 부주사 방향으로 복수의 광학 헤드를 배치해 두고, 상기 주주사에 의해, 한번에 복수의 띠형상 영역에 패턴을 묘화하는 것도 행해지고 있다.

또한, 묘화광의 초점을 기판 상에 맞추기 위하여, 광학 헤드에 대하여 오토 포커스 기구가 설치되는 경우가 있다. 오토 포커스 기구는, 패턴 묘화 중에, 광학 헤드·기판간의 거리의 변동을 계측함으로써, 기판의 휘어짐이나 구불거림 등에 의한 노광면의 상하 변동을 검출한다. 오토 포커스 기구는, 이 변동에 따라, 광학 헤드의 렌즈를 상하 이동시킴으로써, 항상 묘화광의 초점을 기판 상의 필요한 노광면에 맞춘다.

일본국 특허공개 2009-237917호 공보

그러나, 상술한 주사에 의해 패턴 묘화 처리가 진행되면, 복수의 광학 헤드 중, 일부의 광학 헤드에 대해서는, 오토 포커스 기구에 의한 상기 거리의 변동 검출 위치가, 기판의 외측 혹은 기판의 단부로 되어 버리는 경우가 있다. 기판의 단부는, 레지스트가 라미네이트되지 않거나, 혹은, 단차나 구멍 등이 형성되어 있으므로, 상기 거리의 계측에는 맞지 않는 경우가 많다. 이 때문에, 오토 포커스 기구를 정상적으로 기능시킬 수 없는 경우가 있었다. 이 때문에, 기판 끝 부근의 띠형상 영역에 대해서는, 묘화 정밀도가 저하되어 버릴 우려가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판 단부의 띠형상 영역에 있어서의 패턴의 묘화 정밀도를 높이는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 제1의 양태는, 감광체가 형성된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 패턴을 묘화하는 묘화 장치로서, 각각이 띠형상의 묘화광을 출사하는, 부주사 방향으로 늘어선 복수의 광학 헤드와, 상기 기판에 대하여, 상기 복수의 광학 헤드를, 상기 부주사 방향 및 상기 부주사 방향에 직교하는 주주사 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 기판을 상기 묘화광으로 주사하는 주사 기구와, 상기 복수의 광학 헤드의 각각에 설치되어 있고, 상기 광학 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리의 변동을 검출하는 검출기에 의해 검출된 상기 이격 거리의 변동에 맞추어 상기 광학 헤드의 상기 묘화광의 초점 위치를 조정하는, 복수의 오토 포커스 기구를 구비하고 있고, 상기 복수의 광학 헤드 중, 적어도 일부의 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구가, 상기 묘화광의 중앙 위치로부터 상기 부주사 방향과는 반대 방향으로 벗어난 기판 상의 위치를, 상기 이격 거리의 변동의 검출 위치로 한다.

또한, 제2의 양태는, 제1의 양태에 관련된 묘화 장치에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드에는, 상기 부주사 방향을 향해서 가장 바깥쪽에 배치되어 있는 상기 광학 헤드가 포함되어 있다.

또한, 제3의 양태는, 제1 또는 제2의 양태에 관련된 묘화 장치에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드는, 상기 검출 위치가, 상기 묘화광의 중앙 위치에 대하여, 상기 부주사 방향 또는 그 반대의 방향으로 벗어난 위치에 각각 설정되도록, 상기 검출기를 부착하는 부착 기구를 구비하고 있다.

또한, 제4의 양태는, 제1 내지 제3의 양태 중 어느 하나의 일양태에 관련된 묘화 장치에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구는, 상기 단부 띠형상 영역을 묘화할 때, 직전의 주주사 시에 얻은 상기 이격 거리의 변동의 검출 결과에 의거하여, 상기 초점 위치를 조정한다.

또한, 제5의 양태는, 제1 내지 제4의 양태 중 어느 하나에 관련된 묘화 장치에 있어서, 상기 주사 기구 및 상기 오토 포커스 기구를 제어하는 제어부를 더 구비하고 있고, 상기 제어부는, 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구의 검출 위치가, 기판에 있어서의 이미 정해진 유효 영역에 포함되도록, 상기 광학 헤드를 상기 부주사 방향을 따라 상대 이동시키고, 그 후, 상기 주주사 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 오토 포커스 기구에 상기 이격 거리 변동의 검출을 행하게 한다.

또한, 제6의 양태는, 감광체가 형성된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 패턴을 묘화하는 묘화 방법으로서, (a) 부주사 방향으로 늘어선 복수의 광학 헤드의 각각으로부터, 띠형상의 묘화광을 출사하는 공정과, (b) 상기 (a) 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 상기 복수의 광학 헤드를, 상기 부주사 방향 및 상기 부주사 방향에 직교하는 주주사 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 기판을 상기 묘화광으로 주사하는 공정과, (c) 상기 (b) 공정에 있어서, 상기 광학 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리의 변동을 검출기에 의해 검출하고, 검출된 상기 이격 거리의 변동에 맞추어 상기 광학 헤드의 상기 묘화광의 초점을 조정하는 공정을 포함하고, 상기 (c) 공정에 있어서, 상기 복수의 광학 헤드 중, 적어도 일부의 광학 헤드에 대해서는, 상기 묘화광의 중앙 위치로부터 상기 부주사 방향과는 반대 방향으로 벗어난 기판 상의 위치에 있어서, 상기 이격 거리의 변동이 검출된다.

또한, 제7의 양태는, 제6의 양태에 관련된 묘화 방법에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드에는, 상기 부주사 방향을 향해서 가장 바깥쪽에 배치되어 있는 상기 광학 헤드가 포함되어 있다.

또한, 제8의 양태는, 제6 또는 제7의 양태에 관련된 묘화 방법에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드는, 상기 검출 위치가, 상기 묘화광의 중앙 위치에 대하여, 상기 부주사 방향 또는 그 반대의 방향으로 벗어난 위치에 각각 설정되도록, 상기 검출기를 부착하는 부착 기구를 구비하고 있다.

또한, 제9의 양태는, 제6 내지 제8의 양태 중 어느 하나의 양태에 관련된 묘화 방법에 있어서, 상기 (c) 공정에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드에 대해서는, 상기 단부 띠형상 영역을 묘화할 때, 직전의 주주사에서 얻은 상기 이격 거리의 변동의 검출 결과에 의거하여, 상기 초점 위치가 조정된다.

또한, 제10의 양태는, 제6 내지 제9의 양태 중 어느 하나의 양태에 관련된 묘화 방법에 있어서, 상기 (c) 공정은, (c-1) 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드에 대한 상기 검출 위치가, 기판에 있어서의 이미 정해진 유효 영역에 포함되도록, 상기 광학 헤드를 상기 부주사 방향을 따라 상대 이동시키는 공정과, (c-2) 상기 (c-1)공정의 후, 상기 광학 헤드(33)를 상기 주주사 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 이격 거리의 변동을 검출하는 공정을 포함한다.

제1 내지 제10의 양태에 의하면, 적어도 일부의 광학 헤드에 대한, 이격 거리의 변동을 검출하는 검출 위치를, 묘화광의 중앙 위치에 대하여, 부주사 방향과는 반대 방향으로 어긋나게 할 수 있다. 이에 따라, 기판의 단부 띠형상 영역을 묘화할 때에, 검출 위치를 검출에 유효한 영역으로 설정할 수 있는 가능성을 높일 수 있다. 이에 따라, 단부 띠형상 영역의 묘화 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 제2 및 제7의 양태에 의하면, 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드에 대한 검출 위치를, 묘화광의 중앙에 대하여 부주사 방향과는 반대 방향으로 시프트시킬 수 있다. 이에 따라, 단부 띠형상 영역의 묘화 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제3 및 제8의 양태에 의하면, 검출기의 부착 방법을 변경하는 것만으로, 각 광학 헤드에 대한 검출 위치의 시프트 방향을 결정할 수 있다. 이러한 부품의 공통화에 의해, 부품 관리가 하기 쉬워지고, 또한, 장치 비용의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 제4 및 제9의 양태에 의하면, 단부 띠형상 영역을 묘화할 때에, 광학 헤드의 검출 위치가, 검출에 유효한 영역으로부터 벗어나는 경우에도, 직전의 검출 결과를 이용하여, 묘화광의 초점 위치의 조정이 행해진다. 이 때문에, 단부 띠형상 영역에 대하여 양호하게 패턴 묘화를 행할 수 있다.

또한, 제5 및 제10의 양태에 의하면, 패턴 묘화에 앞서, 검출 위치가 검출에 유효한 유효 영역으로 설정되도록, 광학 헤드가 이동되고, 그 후, 이격 거리의 변동이 검출된다. 이에 따라, 단부 띠형상 영역의 패턴 묘화시에, 검출 위치가 이미 정해진 유효 영역으로부터 벗어났다고 해도, 미리 취득된 이격 거리의 변동에 의거하여, 효율적으로 묘화광의 초점 위치를 조정할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관련된 묘화 장치의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 2는 묘화 장치의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 3은 묘화 장치의 버스 배선도이다.
도 4는 노광부의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 5는 묘화 처리가 행해지고 있는 기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 광학 헤드의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 7은 노광부의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 8은 기판에 대하여 복수의 광학 헤드가 주주사하는 위치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드를 나타내는 개략 평면도이다.
도 10은 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드를 나타내는 개략 평면도이다.
도 11은 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드의 검출기에 의해 검출된, 이격 거리의 변동량을 나타내는 도면이다.
도 12는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드의 검출기에 의해 검출된, 이격 거리의 변동량을 나타내는 도면이다.
도 13은 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드의 검출기에 의해 검출된, 이격 거리의 변동량을 나타내는 도면이다.
도 14는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드를 나타내는 개략 평면도이다.
도 15는 기판 중, 부주사 방향과는 반대 방향의 단부에 있는 띠형상 영역을 묘화하는 광학 헤드를 나타내는 개략 평면도이다.
도 16은 프리포커스 처리에 의해 얻어진, 기판의 표면 높이의 변동 그래프를 나타내는 도면이다.
도 17은 패턴 묘화 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 도면에 있어서는, 이해의 용이를 위해, 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다.

<1. 장치 구성>

도 1은, 실시 형태에 관련된 묘화 장치(100)의 개략을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 묘화 장치(100)의 개략을 나타내는 평면도이다. 또한 도 3은, 묘화 장치(100)의 버스 배선도이다. 도 1에 있어서, 도시 및 설명의 형편상, Z축 방향이 연직 방향을 나타내고, XY 평면이 수평면을 나타내는 것으로서 정의하는데, 이들은 위치 관계를 파악하기 위해서 편의상 정의하는 것이며, 이하에 설명하는 각 방향을 한정하는 것은 아니다. 이하의 각 도면에 대해서도 동일하다. 또한, 도 2에 있어서는, 설명의 형편상, 가교 구조체(11) 및 광학 헤드(33)가 2점 쇄선에 의해 도시되어 있다.

묘화 장치(100)는, 프린트 기판을 제조하는 공정에 있어서, 프린트 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다)(90)의 상면에 형성된 감광 재료(레지스트)의 층(감광체)에 디바이스 형성을 위한 패턴을 묘화하는 장치이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 묘화 장치(100)는, 주로 가대(1), 이동 플레이트군(2), 노광부(3), 및 제어부(5)를 구비하고 있다.

○ 가대(1)

가대(1)는, 대략 직방체상의 외형을 가지고 있고, 그 상면의 대략 수평 영역에는, 가교 구조체(11)나 이동 플레이트군(2)이 구비된다. 가교 구조체(11)는, 이동 플레이트군(2)의 상방에 대략 수평으로 걸쳐지도록 하여 가대(1) 상에 고정되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 가대(1)는, 이동 플레이트군(2)과 가교 구조체(11)를 일체적으로 지지한다.

○ 이동 플레이트군(2)

이동 플레이트군(2)은, 주로, 기판(90)을 그 상면의 대략 수평인 영역에 유지하는 기판 유지 플레이트(21)와, 기판 유지 플레이트(21)를 하방으로부터 지지하는 지지 플레이트(22)와, 지지 플레이트(22)를 하방으로부터 지지하는 베이스 플레이트(23)와, 베이스 플레이트(23)를 하방으로부터 지지하는 기대(24)와, 기판 유지 플레이트(21)를 Z축 둘레로 회동시키는 회동 기구(211)와, 지지 플레이트(22)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 부주사 기구(221)와, 베이스 플레이트(23)를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 주주사 기구(231)를 구비한다.

기판 유지 플레이트(21)는, 도시를 생략하고 있는데, 그 상면에 복수의 흡착 구멍이 분산되어 설치되어 있다. 이들 흡착 구멍은, 진공 펌프에 접속되어 있고, 해당 진공 펌프를 동작함으로써, 기판 및 기판 유지 플레이트(21) 간의 분위기를 배기할 수 있다. 이에 따라, 기판(90)을 기판 유지 플레이트(21)의 상면에 흡착 유지할 수 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 회동 기구(211)는, 기판 유지 플레이트(21)의 (－Y)측 단부에 부착된 이동자와, 지지 플레이트(22)의 상면에 설치된 고정자에 의해 구성되는 리니어 모터(211a)를 가진다. 또한, 회동 기구(211)는, 기판 유지 플레이트(21)의 중앙부 하면측과 지지 플레이트(22) 사이에, 회동축(211b)을 가진다. 리니어 모터(211a)를 동작시킴으로써, 고정자를 따라 이동자가 X축 방향으로 이동하고, 기판 유지 플레이트(21)가 지지 플레이트(22) 상의 회동축(211b)을 중심으로 하여 소정 각도의 영역 내에서 회동한다.

부주사 기구(221)는, 지지 플레이트(22)의 하면에 부착된 이동자와, 베이스 플레이트(23)의 상면에 설치된 고정자에 의해 구성되는 리니어 모터(221a)를 가진다. 또한, 부주사 기구(221)는, 지지 플레이트(22)와 베이스 플레이트(23) 사이에, X축 방향으로 연장되는 한쌍의 가이드부(221b)를 가진다. 리니어 모터(221a)를 동작시킴으로써, 지지 플레이트(22)가 베이스 플레이트(23) 상의 가이드부(221b)를 따라 X축 방향으로 이동한다.

주주사 기구(231)는, 베이스 플레이트(23)의 하면에 부착된 이동자와, 기대(24) 상에 설치된 고정자에 의해 구성되는 리니어 모터(231a)를 가진다. 또한, 주주사 기구(231)는, 베이스 플레이트(23)와 가대(1) 사이에, Y축 방향으로 연장되는 한쌍의 가이드부(231b)를 가진다. 리니어 모터(231a)를 동작시킴으로써, 베이스 플레이트(23)가 기대(24) 상의 가이드부(231b)를 따라 Y축 방향 이동한다. 따라서, 기판 유지 플레이트(21)에 기판(90)을 유지한 상태에서 주주사 기구(231)를 동작시킴으로써, 기판(90)을 Y축 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 또한, 이들 이동 기구는, 후술의 제어부(5)에 의해, 그 동작이 제어된다.

또한, 회동 기구(211), 부주사 기구(221) 및 주주사 기구(231)의 구동에 대해서는, 상술의 리니어 모터(211a, 221a, 231a)를 이용한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 회동 기구(211) 및 부주사 기구(221)에 대해서는, 서보 모터 및 볼 나사 구동을 이용한 것이어도 된다. 또한, 기판(90)을 이동시키는 대신, 노광부(3)를 이동시키는 이동 기구를 설치해도 된다. 또한, 기판(90) 및 노광부(3)의 쌍방을 이동시키도록 해도 된다. 또한, 도시를 생략하는데, 예를 들면, 기판 유지 플레이트(21)를 Z축 방향으로 승강시킴으로써, 기판(90)을 상하로 승강시키는 승강 기구를 설치해도 된다.

○ 노광부(3)

도 1로 되돌아가, 노광부(3)는, LED 광원부(31), 조명 광학계(32) 및 광학 헤드(33)로 구성되는 광학 유닛을 복수대(여기서는, 5대) 구비하고 있다. 또한, 도 1에서는, 도시가 생략되어 있는데, 각 광학 헤드(33)에 대하여, LED 광원부(31) 및 조명 광학계(32)가 각각 설치되어 있다. LED 광원부(31)는, 제어부(5)로부터 이송되는 소요의 구동 신호에 의거하여, 소요 파장의 레이저광을 출사하는 광원 장치이다. LED 광원부(31)로부터 출사된 광 빔은, 로드 인테그레이터, 렌즈 및 미러 등으로 구성되는 조명 광학계(32)를 통하여, 광학 헤드(33)로 이끌린다.

각 광학 헤드(33)는, 조명 광학계(32)로부터 출사되는 광선을, 기판(90)의 상면에 조사하는 것이다. 각 광학 헤드(33)는, X축 방향을 따라 가교 구조체(11)의 측면 상부에 등 피치로 배치되어 있다.

도 4는, 노광부(3)의 개략을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 5는, 광학 헤드(33)의 개략을 나타내는 측면도이다. 또한, 도 4에 있어서, 광 변조부(4) 및 투영 광학계(332)는, 각 광학 헤드(33) 내부의 소정 위치에 배치되어 있다. LED 광원부(31)로부터 출사된 광 빔은, 조명 광학계(32)에서 직사각형상으로 성형된다. 그리고, 조명 광학계(32)를 통과한 광 빔은, 광 변조부(4)에 이끌려, 광 변조부(4)의 변조 동작 유효 영역에 조사된다.

광 변조부(4)에 조사된 광 빔은, 제어부(5)의 제어에 의거하여 공간적으로 변조되어, 투영 광학계(332)에 입사한다. 투영 광학계(332)는, 입사된 광을 소요의 배율로 변배하여, 주주사 방향으로 이동하는 기판(90) 상으로 이끈다.

○ 광 변조부(4)

광 변조부(4)는, 전기적인 제어에 의해 입사광을 공간 변조시켜, 패턴의 묘화에 기여시키는 필요광과, 패턴의 묘화에 기여시키지 않는 불필요광을, 서로 상이한 방향으로 반사시키는, 디지털 미러 디바이스((DMD)를 구비하고 있다. DMD는, 예를 들면 1변 약 10μm의 정방형의 미소 미러가, 1920×1080개 매트릭스상으로 배열된 공간 변조 소자이다. 각각의 미러가 메모리 셀에 기입된 데이터에 따라, 정방형의 대각을 축으로 하여, 소요 각도로 기울어지도록 구성되어 있다. 제어부(5)로부터의 리셋 신호에 의해, 각각의 미러는 일제히 구동된다.

DMD에 표시된 패턴은, 투영 광학계(332)에 의해, 기판(90)의 노광면 상에 투영된다. 또한, DMD에 표시되는 패턴은, 후술하는 바와 같이, 주주사 기구(231)에 의한 기판 유지 플레이트(21)의 이동에 따라, 주주사 기구(231)의 인코더 신호를 바탕으로 만들어지는 리셋 펄스에 의해 연속적으로 고쳐써진다. 이에 따라, 묘화광이 기판(90)의 노광면 상에 조사되어, 스트라이프 형상의 상이 형성된다.

도 5는, 묘화 처리가 행해지고 있는 기판(90)을 나타내는 평면도이다. 묘화 처리는, 제어부(5)의 제어 하에서 주주사 기구(231) 및 부주사 기구(221)가 기판 유지 플레이트(21)에 재치된 기판(90)을, 복수 대의 광학 헤드(33)에 대하여 상대적으로 이동시키면서, 복수의 광학 헤드(33)의 각각으로부터 기판(90)의 상면에 공간 변조된 광을 조사함으로써 행해진다.

또한, 이하의 설명에서는, 기판(90) 상에 있어서, 서로 직교하는 x축 방향 및 y축 방향을 정의한다. 이 기판(90) 상에 정의되는 xy 좌표계는, 주주사 기구(231)에 의한 기판(90)의 이동에 따라, XYZ 좌표계의 Y축 방향을 따라 이동한다. 또한, xy 좌표계는, 부주사 기구(221)에 의한 기판(90)의 이동에 따라, XYZ 좌표계의 X축 방향을 따라 이동한다.

또한, 주주사 기구(231)에 의해, 기판(90)이 이동했을 때의, 기판(90)으로부터 본 광학 헤드(33)의 이동 방향을 주주사 방향으로 한다. 또한, 부주사 기구(231)에 의해, 기판(90)을 이동시켰을 때의, 기판(90)으로부터 본 광학 헤드(33)의 이동 방향을 부주사 방향으로 한다. 도 5에 나타내는 예에서, 주주사 방향은, ＋y 방향(화살표 AR11) 및 －y 방향(화살표 AR13)으로 되어 있고, 부주사 방향은, ＋x 방향(화살표 AR12)으로 되어 있다.

먼저, 주주사 기구(231)에 의해, 기판 유지 플레이트(21)를 －Y방향으로 이동시킴으로써, 기판(90)을 광학 헤드에 대하여 상대적으로 이동시킨다(주주사). 이를 기판(90)으로부터 보면, 복수의 광학 헤드(33)가, 화살표 AR11로 나타내는 바와 같이, ＋y 방향으로 상대적으로 이동하게 된다. 이 주주사가 행해지는 동안, 각 광학 헤드(33)는, 패턴 데이터(541)에 따라서 변조된 단면 직사각 형상의 묘화광을, 기판(90)에 연속적으로 조사한다. 즉, 기판(90)의 노광면에 광이 투영된다. 각 광학 헤드(33)가 주주사 방향(＋y 방향)을 따라 기판(90)을 1회 횡단하면, 각 묘화광에 대응한 묘화 영역(33R)이 기판(90) 상을 통과함으로써, 띠형상 영역(R1)에 패턴이 묘화되게 된다. 이 띠형상 영역(R1)은, 주주사 방향으로 연장되어 있고, 부주사 방향에 따르는 폭이, 묘화광의 폭(스트라이프폭)에 상당하는 영역이다. 여기에서는, 5대의 광학 헤드(33)가, 동시에 기판(90) 상을 횡단하므로, 1회의 주주사에 의해 동시 5개의 띠형상 영역(R1)의 각각에, 패턴이 묘화되게 된다.

1회의 주주사가 종료하면, 부주사 기구(221)에 의해, 기판 유지 플레이트(21)가 ＋X방향으로, 이미 정해진 거리만큼 이동시킴으로써, 기판(90)을 광학 헤드(33)에 대하여 상대적으로 이동시킨다(부주사). 이를 기판(90)으로부터 보면, 화살표 AR12로 나타내는 바와 같이, 복수의 광학 헤드(33)가, 부주사 방향(＋x 방향)으로, 이미 정해진 거리분만큼 이동하게 된다.

부주사가 종료하면, 다시 주주사가 행해진다. 즉, 주주사 기구(231)에 의해, 기판 유지 플레이트(21)가 ＋Y방향으로 이동시킴으로써, 기판(90)을 복수의 광학 헤드(33)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 이를 기판(90)으로부터 보면, 각 광학 헤드(33)는, －y방향으로 이동함으로써, 화살표 AR13로 나타내는 바와 같이, 기판(90) 상에 있어서의, 직전의 주주사에서 묘화된 띠형상 영역(R1)에 인접하는 영역을 횡단하게 된다. 이 주주사에 있어서도, 각 광학 헤드(33)는, 패턴 데이터(541)에 따라서 변조된 묘화광을, 기판(90)을 향해서 연속적으로 조사한다. 이에 따라, 앞의 주주사에서 묘화된 띠형상 영역(R1)에 인접하는 띠형상 영역(R2)에, 패턴이 묘화된다.

이후, 상기와 동일하게, 주주사와 부주사가 반복하여 행해져, 기판(90) 상의 묘화 대상 영역의 전역에 패턴이 묘화되면, 묘화 처리가 종료한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 2회의 부주사를 사이에 끼운 3회의 주주사에 의해, 각 광학 헤드(33)가 띠형상 영역(R1, R2, R3)을 횡단하고, 이에 따라, 묘화 대상 영역의 전역에 패턴이 형성된다.

○ 제어부(5)

도 3에 나타내는 바와 같이, 제어부(5)는, CPU(51), 판독 전용의 ROM(52), 주로 CPU(51)가 일시적인 워킹 에어리어로서 사용되는 RAM(53) 및 불휘발성의 기록 매체인 메모리(54)를 구비하고 있다. 또한, 제어부(5)는, 표시부(56), 조작부(57), 회동 기구(211), 부주사 기구(221), 주주사 기구(231), LED 광원부(31)(상세하게는, 광원 드라이버), 광 변조부(4) 및 오토 포커스 기구(6)와 같은 묘화 장치(100)의 각 구성과 접속되어 있고, 이들 각 구성의 동작 제어를 행한다.

CPU(51)는, ROM(52) 내에 저장되어 있는 프로그램(55)을 판독하면서 실행함으로써, RAM(53) 또는 메모리(54)에 기억되어 있는 각종 데이터에 대한 연산을 행한다.

메모리(54)는, 기판(90) 상에 묘화해야 할 패턴에 대한 패턴 데이터(541)를 기억한다. 패턴 데이터(541)는, 예를 들면, CAD 소프트웨어 등에 의해 작성된 벡터 형식의 데이터를, 래스터 형식의 데이터로 전개한 화상 데이터이다. 제어부(5)는, 이 패턴 데이터(541)에 의거하여, 광 변조부(4)를 제어함으로써, 광학 헤드(33)로부터 출사하는 광 빔을 변조한다. 또한, 묘화 장치(100)에서는, 주주사 기구(231)의 리니어 모터(231a)로부터 이송되는 리니어 스케일 신호에 의거하여, 변조의 리셋 펄스가 생성된다. 이 리셋 펄스에 의거하여 동작하는 변조부(4)에 의해, 기판(4)의 위치에 따라서 변조된 묘화광이, 각 묘화 헤드(33)로부터 출사된다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 패턴 데이터(541)는, 단일의 화상(기판(90) 전면에 형성해야 할 패턴이 표현된 화상)에 대한 데이터로 해도 되지만, 예를 들면, 단일 화상에 대한 패턴 데이터(541)로부터, 광학 헤드(33)의 각각이 묘화를 담당하는 부분에 대한 화상 데이터를, 광학 헤드(33)마다 개별로 생성하는 구성으로 해도 된다.

표시부(56)는, 일반적인 액정 디스플레이 등으로 구성되어, 제어부(5)의 제어에 의해 오퍼레이터에 대하여 각종 데이터를 표시한다. 또한, 조작부(57)는, 각종 버튼이나 키, 마우스, 터치 패널 등으로 구성되고, 묘화 장치(100)에 대하여 지시를 입력하기 위해서, 오퍼레이터에 의해 조작된다.

○ 오토 포커스 기구(6)

도 6은, 광학 헤드(33)의 개략을 나타내는 측면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 광학 헤드(33)에는, 오토 포커스 기구(6)가 각각 설치되어 있다. 오토 포커스 기구(6)는, 광학 헤드(33) 및 기판(90)(상세하게는, 노광면) 사이의 이격 거리(L1)의 변동을 검출하기 위한 검출기(61)를 구비하고 있다. 오토 포커스 기구(6)는, 검출기(61)에 의해 검출된 이격 거리(L1)의 변동에 맞추어, 광학 헤드(33)의 묘화광의 초점을 조정한다.

검출기(61)는, 레이저 광을 기판(90)에 조사하는 조사부(611)와, 기판(90)을 반사한 레이저 광을 수광하는 수광부(613)로 구성되어 있다. 조사부(611)는, 기판(90)의 표면에 대한 법선 방향(여기서는, Z축 방향)에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 축을 따라 기판(90)의 상면에 입사시켜, 스폿형상으로 조사한다. 이하의 설명에서는, 이 레이저 광이 조사되는 기판(90) 상의 위치를, 검출 위치(71)로 한다. 수광부(613)는, 예를 들면 Z축 방향으로 연장되는 라인 센서로 구성되어 있다. 그 라인 센서 상에 있어서의 레이저 광의 입사 위치에 의해, 기판(90)의 상면의 변동이 검출되게 된다. 검출기(61)는, 광학 헤드(33)의 투영 광학계(332)의 케이스 외주면에 설치되어 있는 부착 기구(62)를 통하여, 광학 헤드(33)에 대하여 고정된다.

또한, 오토 포커스 기구(6)는, 검출기(61)에 의해 검출된 변동량에 따라, 투영 광학계(332)의 렌즈를 Z축 방향으로 상하 이동시키는 승강 기구(63)를 구비하고 있다. 검출기(61)가 검출한 변동량을 제어부(5) 또는 도시하지 않은 전용 연산 회로 등에 걸쳐, 소요의 프로그램에 따른 연산 처리가 행해진다. 이에 따라, 승강 기구(63)에 의한 렌즈의 승강량이 결정된다.

도 7은, 노광부(3)의 개략을 나타내는 정면도이다. 도 7에서는, 5대의 광학 헤드(33)를 식별하기 위해서, 부주사 방향(＋x방향)을 향해 순서대로, 부호 「33」에 부호「a」∼「e」를 부기하고 있다. 예를 들면 부주사 방향과는 반대 방향(－x방향)을 향해서 가장 바깥쪽에 배치된 광학 헤드(33)는, 광학 헤드(33a)이며, 부주사 방향을 향해서 가장 바깥쪽에 배치되어 있는 광학 헤드(33)는, 광학 헤드(33e)가 된다.

또한, 각 광학 헤드(33)가 구비하는 각 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)에 대해서도, 상기와 마찬가지로, 부호「71」에 부호 「a」∼ 「e」를 각각 부기하고 있다. 예를 들면, 광학 헤드(33a)의 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)는, 검출(71a)로 하고 있다.

또한, 각 광학 헤드(33)가 출사하는 묘화광의 부주사 방향에 있어서의 중앙 위치(CP)에 대해서도, 상기와 마찬가지로, 부호「CP」에 부호 「a」∼「e」를 각각 부기하고 있다. 예를 들면, 광학 헤드(33a)의 묘화광의 중앙 위치(CP)는, 중앙 위치(CPa)가 된다.

본 실시 형태에서는, 각 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)는, 대응하는 광학 헤드(33)의 묘화광의 중앙 위치(CP)에 대하여, 부주사 방향(＋x방향) 또는 그 반대 방향(－x방향)으로 벗어난 위치로 되어 있다. 보다 상세하게는, 광학 헤드(33a)에 대해서는, 그 검출 위치(71a)가, 중앙 위치(CPa)보다도, 부주사 방향(＋x방향)으로 이미 정해진 거리만큼 벗어난 위치에 설정되어 있다. 이에 대하여, 그 외의 광학 헤드(33b∼33e)에 대해서는, 각각의 검출 위치(71b∼71e)가, 중앙 위치(CPb∼CPe)에 대하여, 각각 부주사 방향과는 반대 방향(－x방향)으로 이미 정해진 거리만큼 벗어난 위치에 설정되어 있다.

중앙 위치(CP)에 대한 검출 위치(71)의 시프트 방향은, 광학 헤드(33)에 대한, 검출기(61)의 부착 방향에 의해 결정된다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 부착 기구(62)에 의해, 실선으로 표시되는 바와 같이, 조사부(611)가 －Y측에, 수광부(613)가 ＋Y측에 배치되도록 검출기(61)가 고정된다. 이 상태에서, 검출 위치(71)는, 묘화광의 중앙 위치(CP)에 대하여, 부주사 방향과는 반대 방향(－x방향)에 시프트된 상태로 된다. 또한, 검출기(61)를 180도 회전시켜 부착 기구(62)에 부착함으로써, 조사부(611)가 ＋Y측에, 수광부(613)가 －Y측에 배치된 상태에서, 검출기(61)를 광학 헤드(33)에 대하여 고정할 수도 있다. 이 상태에서는, 검출 위치(71)는, 묘화광의 중앙 위치(CP)에 대하여, 부주사 방향(＋x방향)으로 시프트된 상태가 된다. 이러한 부착 기구(62)를 설치함으로써, 검출기(61)의 부착 방향을 바꾸는것만으로, 검출 위치(71)의 시프트 방향을 변경할 수 있다. 이와 같이, 부품을 공통화함으로써, 부품 점수를 절감할 수 있다. 따라서, 부품 관리가 하기 쉬워지고, 또한 장치 비용의 저감화를 도모할 수 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(90)의 부주사 방향의 폭에 따라서는, 기판(90) 상의 부주사 방향 단부의 띠형상 영역(이하, 단부 띠형상 영역(R11)으로 칭한다)이, 대응하는 광학 헤드의 묘화 영역(33R)보다도 좁아지는 경우가 있다. 이러한 경우, 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)의 설정 위치에 따라서는, 묘화 대상 영역에서 벗어난 위치에 설정될 우려가 있다. 기판(90)의 단부 부근에는, 단차 등이 존재하는 경우가 있고, 묘화 대상 영역 외에서 오토 포커스 기구(6)를 기능시키면, 묘화 정밀도가 현저하게 저하될 우려가 있다.

본 실시 형태에서는, 광학 헤드(33b∼33e)에 구비된, 각 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71b∼71e)를, 묘화광의 중앙 위치(CPb∼CPe)에 대하여, 부주사 방향과는 반대 방향으로 시프트시킨 위치에 설정되어 있다. 즉, 각 광학 헤드(33)에 있어서의 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)가, 기판(90)의 안쪽을 향하는 방향으로 시프트되어 있다. 이 때문에, 검출 위치(71)가, 기판(90)의 단부 부근의 단부 띠형상 영역(R11)에 있어서, 묘화 대상 영역 상에 설정될 가능성을 높일 수 있다. 이 점에 대하여, 도 8∼도 10을 참조하면서, 수학적으로 고찰한다.

도 8은, 기판(90)에 대하여 복수의 광학 헤드(33)가 주주사하는 위치를 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판(90)의 부주사 방향의 폭을 Wb, 묘화광의 폭(스트라이프폭)을 SW, 인접하는 광학 헤드(33, 33)의 간격을 H로 하면, 기판(90)의 부주사 방향 단부의 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 광학 헤드(33)는, INT 함수를 이용한 이하의 식에 의해 결정된다.

N＝int(Wb/H)＋1… (식 1)

여기에서, N은 광학 헤드(33)의 번호를 의미하고 있고, 헤드 번호 「1」∼ 「5」는, 각각, 광학 헤드(33a∼33e)에 대응하고 있다.

또한, 단부 띠형상 영역(R11)이 묘화될 때의, 주주사의 회수(스트라이프 번호 S)는, 이하의 식으로 산출된다.

S＝(Wb－(N－1)×H)/SW＋1… (식 2)

또한, 단부 띠형상 영역(R11)의 묘화를 행하는 광학 헤드(33)가 출사하는 묘화광의 단부(부주사 방향과는 반대 방향의 단부)로부터, 기판(90)의 부주사 방향 단부까지 폭(p)은, 이하의 식으로 산출된다.

p＝Wb－(N－1)×H－(S－1)×SW… (식 3)

도 9 및 도 10은, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 광학 헤드(33)를 나타내는 개략 평면도이다. 도 9 및 도 10에 있어서는, 묘화광의 부주사 방향과는 반대 방향(－x측)의 단부로부터, 검출 위치(71)까지의 거리를 a로 하고 있다. 또한, 기판(90)의 단부로부터 일정 폭(q)의 영역은, 예를 들면, 레지스트가 라미네이트되지 않거나, 혹은, 단차나 구멍 등이 형성되어 있으므로, 검출기(61)에 의한 이격 거리(L1)의 측정에 부적절한 영역(부적합 영역(NR))으로 한다. 도 9는, p－q≤a가 성립하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 10은, p－q＞a가 성립하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, p－q≤a가 성립할 경우, 검출 위치(71)가 부적합 영역(NR)에 포함되어 버린다. 이 경우, 검출기(61)에 의해 기판(90)의 표면의 위치가 계측되고, 그 결과에 의거한 부적절한 초점의 조정이 행해짐으로써, 묘화광의 초점이 어긋나 버릴 우려가 있다. 이에 대하여, 도 10에 나타내는 바와 같이, p－q＞a가 성립할 경우에는, 검출 위치(71)가, 부적합 영역(NR)보다도 기판(90)의 안쪽 영역(유효 영역(VR))에 포함되게 된다. 이에 따라, 단부 띠형상 영역(R11)에 있어서도, 적절한 초점의 조정이 가능해지므로, 패턴을 고정밀도로 묘화할 수 있다.

이상으로부터, a가 작을수록, 검출 위치(71)가 기판(90) 상의 이격 거리(L1)에 적합한 위치에 설정될 가능성이 높아지고, 그 결과, 고정밀도 패턴의 묘화가 가능해진다. 또한, a를 「0」로 한 경우(즉, 검출 위치(71)가, 묘화광의 안쪽 단부의 위치에 설정된 경우), 항상, 도 9에 나타내는 상태가 되고, 검출 위치(71)가 부적합 영역(NR)에 포함될 가능성이, 이론상 없어진다. 그러나, 검출 위치(71)가 부주사 방향으로 평행한 방향에 관하여, 묘화광이 치우친 위치에 설정되면, 1개의 직사각형상의 묘화광 중에 있어서, 검출 위치(71)로부터 멀어진 묘화광의 부분 노광 정밀도가 저하되어 버린다고 하는 편차의 문제도 발생할 수 있다. 이 때문에, 고정밀도의 묘화를 실현하는 관점에서는, 검출 위치(71)를, 부주사 방향에 관하여, 묘화광의 중앙 위치(CP)에 가능한한 가깝게 설정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

<검출 위치(71)가 부적합 영역(NR)에 속할 경우의 대처>

광학 헤드(33)가, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때에, 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)가, 도 9에 나타내는 바와 같이, 부적합 영역(NR)에 포함되어 버릴 경우(즉, p－q≤a가 성립할 경우), 해당 광학 헤드(33)가 실행한 직전의 주주사에서 얻은 이격 거리(L1)의 변동의 검출 결과를 이용하는 것도 유효하다. 왜냐하면, 단부 띠형상 영역(R11)과 그에 인접하는 띠형상 영역(R1)은, 그 높이의 변동이 닮아 있는 것이 예상되기 때문이다. 이와 같이 직전의 주주사에 있어서의 검출 결과를 이용한 오토 포커스 처리로는, 예를 들면, 이하에 설명하는 것과 같은 몇가지의 양태를 예로서 들 수 있다.

도 11∼도 13은, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 광학 헤드(33)의 검출기(61)에 의해 검출된, 이격 거리(L1)의 변동량을 나타내는 도면이다. 또한, 도 11∼도 13에 있어서는, 가로축이 기판(90)의 y축 방향에 있어서의 위치를 나타내고, 세로축이 이격 거리(L1)의 변동량을 나타내고 있다. 또한, 파선으로 표시되는 그래프(83)는, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 직전의 주주사 시에 있어서 검출된, 이격 거리(L1)의 변동을 나타내고 있다. 또한 실선으로 표시되는 그래프(81)는, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하기 위해서 결정된, 이격 거리(L1)의 가상적인 변동을 나타내고 있다.

먼저, 제1의 오토 포커스 처리에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때의, 이격 거리(L1)의 변동량이, 직전의 주주사에 있어서 마지막으로 검출된 변동량이 된다. 이 때문에, 제1의 오토 포커스 처리에서는, 묘화광의 초점 위치가, 직전의 주주사 시에 마지막으로 변동량을 검출했을 때의, 묘화광의 초점 위치에 고정되게 된다. 이 경우, 특단의 연산 처리가 불필요해진다라는 메리트가 있다. 또한, 직전의 주주사시에 검출된 변동량의 데이터를 전부 유지해 둘 필요가 없다는 메리트도 있다.

또한, 제2의 오토 포커스 처리에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때의, 이격 거리(L1)의 변동량이, 직전의 주주사에 있어서 검출된 변동량의 평균값으로 된다.

또한, 제3의 오토 포커스 처리에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때의 이격 거리(L1)의 변동량이, 직전의 주주사에 있어서, 부주사 방향에 관해서 동위치일 때에 검출된 변동량으로 된다. 이 양태의 경우, 오토 포커스 처리가, 기판(90)의 주주사 방향의 위치에 따라서 실행되게 되므로, 고정밀도의 묘화를 실현할 수 있는 가능성이 높다는 메리트가 있다.

상기 도 11∼도 13에서 설명한 예는, 모두, 단부 띠형상 영역(R11)을 대상으로 한 주주사에 앞서, 별도의 주주사가 행해지고 있다. 그러나, 기판(90)의 폭(상세하게는, 묘화 대상 영역의 폭)에 따라서는, 직전의 주주사가 없는 경우, 즉, 1회째의 주주사에서, 단부 띠형상 영역(R11)에 패턴을 묘화하는 경우도 상정된다. 이러한 경우에는, 묘화를 개시하기에 앞서, 프리포커스 처리가 행해진다.

프리포커스 처리에서는, 1회째의 주주사에서 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하게 된 광학 헤드(33)에 구비되어 있는 검출기(61)의 검출 위치(71)가, 유효 영역(VR)에 포함되도록, 기판(90)을 부주사 방향과는 반대 방향으로 이동시킨다. 그리고, 그 검출 위치(71)가 유효 영역(VR) 내에 포함된 상태에서, 기판(90)을 주주사 방향으로 이동시켜, 기판(90)의 단부 띠형상 영역(R11)의 각 위치에 있어서의 이격 거리(L1)의 변동이, 검출기(61)가 검출하여, 기억부(RAM 등의 일시적으로 정보를 기억하는 것도 포함한다)에 보존된다. 그리고, 패턴 묘화 처리에 있어서는, 미리 프리포커스 처리시에 취득한 변동량의 데이터가 기억부로부터 독출되어, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 광학 헤드(33)에 대한 오토 포커스 처리에 이용된다.

도 14는, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화하는 광학 헤드(33)를 나타내는 개략 평면도이다. 또한 도 15는, 기판(90) 중, 부주사 방향과는 반대 방향의 단부에 있는 띠형상 영역(R1)을 묘화하는 광학 헤드(33)를 나타내는 개략 평면도이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 프리포커스 처리시에는, 기판(90)이 －X방향으로 이동한다. 이를 기판(90)으로부터 보면, 광학 헤드(33)가, 부주사 방향과는 반대 방향으로, 이동량(Mx)분만큼 상대적으로 이동하게 된다. 이 이동량(Mx)은, 유효 영역(VR)의 여유(r)을 고려하여, 이하의 식으로 표시된다.

Mx＝a－p＋q＋r (식 4)

또한, 기판(90)이 －X방향으로 이동함으로써, 기판(90) 중, 부주사 방향과는 반대 방향의 단부에 있는 띠형상 영역(R1)을 묘화하는 광학 헤드(33)에 구비된 검출기(61)의 검출 위치(71)는, 기판(90)의 단부에 근접하게 된다. 이 띠형상 영역(R1)을 묘화하는 광학 헤드(33)에 대해서는, 프리 포커스 처리를 실행할 필요는 없다. 왜냐하면, 프리포커스 처리를 행하지 않아도, 띠형상 영역(R1)의 묘화를 행할 때에, 유효 영역(VR) 내에서 이격 거리의 변동을 검출할 수 있기 때문이다. 그러나, 이 광학 헤드(33)에 대해서도, 프리 포커스 처리를 실행할 경우에는, 기판(90)을 －X방향으로 이동시켰을 때에, 광학 헤드(33)에 구비된 검출기(61)의 검출 위치(71)를, 유효 영역(VR)에 포함시킬 필요가 있다. 이를 위해서는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 이하의 조건식을 만족할 필요가 있다.

SW－a＞a－p＋2q＋2r… (식 5)

a＜SW/2－q－r… (식 6)

도 16은, 프리 포커스 처리에 의해 얻어진, 기판(90)의 표면 높이의 변동 그래프(85)를 나타내는 도면이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 기판(90)의 표면 높이의 변동이 검출되면, 제어부(5) 또는 오토 포커스 기구(6)에 설치된 연산 기구에 의해, 가장 출현 빈도가 높은 변동량이 취득된다. 그리고, 광학 헤드(33)의 초점 위치가, 그 변동량에 대응한 위치에 고정된 상태에서, 주주사가 행해져, 단부 띠형상 영역(R11)에 있어서의 패턴의 묘화가 행해진다. 물론, 도 11∼도 13에서 설명한 바와 같이, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때의 이격 거리(L1)의 변동량을, 프리 포커스 처리에서 마지막으로 얻은 변동량, 프리 포커스 처리시에 얻은 변동량의 평균치, 혹은, 프리 포커스 처리시에 얻은 대응 위치의 변동량으로 설정하도록 해도 된다.

<2. 패턴 묘화 처리의 흐름>

다음에, 묘화 장치(100)에 있어서의, 패턴 묘화 처리의 흐름에 대하여 간단히 설명한다. 도 17은, 패턴 묘화 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.

먼저, 묘화 처리에 앞서, 프리 포커스 처리가 행해진다(도 17: 단계 S1). 그리고 프리 포커스 처리가 완료하면, 단부 띠형상 영역(R11)을 묘화할 때의, 오토 포커스 기구(6)의 동작 내용이 결정된다(도 17: 단계 S2). 구체적으로는, (1) 어느 광학 헤드(33)가 단부 띠형상 영역(R11)의 묘화를 실행할지, 및, (2) 단부 띠형상 영역(R11)의 묘화가, 몇회째의 주주사에서 행해질지가 특정된다. 그리고, (3) 그 묘화를 담당하는 광학 헤드(33)의 오토 포커스 기구(6)의 검출 위치(71)가, 미리 설정된 유효 영역(VR)에 포함되는지 여부가 특정된다. 검출 위치(71)가 유효 영역(VR)에 포함될 경우는, 이격 거리(L1)의 변동을 문제없이 측정할 수 있으므로, 통상의 오토 포커스 처리의 동작이 선택된다. 한편, 검출 위치(71)가 유효 영역(VR) 외의 부적합 영역(NR)에 포함될 경우는, 상술한 바와 같이, 직전의 주주사 시에 얻은 이격 거리(L1)의 변동의 검출 결과를 이용한 오토 포커스 처리가 선택된다.

단부 띠형상 영역(R11)에 있어서의 오토 포커스 기구(6)의 동작이 결정되면, 패턴 묘화 처리가 실행된다(도 17: 단계 S3). 이 단계 S3에 있어서는, 최초의 주주사는, 단계 S1의 프리 포커스 처리에서 얻어진 결과를 이용하여, 오토 포커스 처리가 실시된다. 또한, 단부 띠형상 영역(R11)에 대해서는, 오토 포커스 기구(6)가, 단계 S2에서 결정된 동작을 행하도록 제어된다. 이상과 같이 하여 기판(90)의 묘화 대상 영역에 대하여, 패턴의 묘화가 행해진다.

이상, 이 발명은 상세하게 설명되었는데, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 이 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다.

100: 묘화 장치 21: 기판 유지 플레이트
211: 회동 기구 221: 부주사 기구
231: 주주사 기구 3: 노광부
31: LED 광원부 32: 조명 광학계
33: 광학 헤드 332: 투영 광학계
33R: 묘화 영역 33a∼33e: 광학 헤드
4: 광 변조부 5: 제어부
541: 패턴 데이터 6: 오토 포커스 기구
61: 검출기 62: 부착 기구
63: 승강 기구 71, 71a∼71e: 검출 위치
90: 기판 CP, CPa∼CPe: 중앙 위치
L1: 이격 거리 Mx: 이동량
R1, R2, R3: 띠형상 영역 R11: 단부 띠형상 영역
VR: 유효 영역

Claims

감광체가 형성된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 패턴을 묘화하는 묘화 장치로서,
각각이 띠형상의 묘화광을 출사하는, 부주사 방향으로 늘어선 복수의 광학 헤드와,
상기 기판에 대하여, 상기 복수의 광학 헤드를, 상기 부주사 방향 및 상기 부주사 방향에 직교하는 주주사 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 기판을 상기 묘화광으로 주사하는 주사 기구와,
상기 복수의 광학 헤드의 각각에 설치되어 있고, 상기 광학 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리의 변동을 검출하는 검출기에 의해 검출된 상기 이격 거리의 변동에 맞추어 상기 광학 헤드의 상기 묘화광의 초점 위치를 조정하는 복수의 오토 포커스 기구를 구비하고 있고,
상기 복수의 광학 헤드 중, 적어도 일부의 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구가, 상기 일부의 광학 헤드의 각각이 출사하는 상기 묘화광에 있어서의, 상기 부주사 방향과는 반대측의 단부보다도 상기 부주사 방향의 내측의 위치이며, 상기 묘화광의 중앙 위치로부터 상기 부주사 방향과는 반대 방향으로 벗어난 기판 상의 위치를, 상기 이격 거리의 변동의 검출 위치로 하는, 묘화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 일부의 광학 헤드는, 상기 부주사 방향과는 반대 방향을 향해서 가장 바깥쪽에 배치되어 있는 상기 광학 헤드를 제외한 1이상의 광학 헤드인, 묘화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 일부의 광학 헤드는,
상기 검출 위치가, 상기 묘화광의 중앙 위치에 대하여, 상기 부주사 방향 또는 그 반대 방향으로 벗어난 위치에 각각 설정되도록, 상기 검출기를 부착하는 부착 기구를 구비하고 있는, 묘화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구는, 상기 단부 띠형상 영역을 묘화할 때, 직전의 주주사 시에 얻은 상기 이격 거리의 변동의 검출 결과에 의거하여, 상기 초점 위치를 조정하는, 묘화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주사 기구 및 상기 오토 포커스 기구를 제어하는 제어부를 더 구비하고 있고,
상기 제어부는,
상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드의 상기 오토 포커스 기구의 검출 위치가, 기판에 있어서의 이미 정해진 유효 영역에 포함되도록, 상기 광학 헤드를 상기 부주사 방향을 따라 상대 이동시키고, 그 후, 상기 주주사 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 오토 포커스 기구에 상기 이격 거리의 변동의 검출을 행하게 하는, 묘화 장치.
감광체가 형성된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 패턴을 묘화하는 묘화 방법으로서,
(a) 부주사 방향으로 늘어선 복수의 광학 헤드의 각각으로부터, 띠형상의 묘화광을 출사하는 공정과,
(b) 상기 (a) 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 상기 복수의 광학 헤드를, 상기 부주사 방향 및 상기 부주사 방향에 직교하는 주주사 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 기판을 상기 묘화광으로 주사하는 공정과,
(c) 상기 (b) 공정에 있어서, 상기 광학 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리의 변동을 검출기에 의해 검출하고, 검출된 상기 이격 거리의 변동에 맞추어 상기 광학 헤드의 상기 묘화광의 초점을 조정하는 공정을 포함하고,
상기 (c) 공정에 있어서, 상기 복수의 광학 헤드 중, 적어도 일부의 광학 헤드에 대해서는, 상기 묘화광의 중앙 위치로부터 상기 부주사 방향과는 반대 방향으로 벗어난 기판 상의 위치에 있어서, 상기 이격 거리의 변동이 검출되는, 묘화 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 일부의 광학 헤드에는, 상기 부주사 방향을 향해서 가장 바깥쪽에 배치되어 있는 상기 광학 헤드가 포함되어 있는, 묘화 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 일부의 광학 헤드는, 상기 검출 위치가, 상기 묘화광의 중앙 위치에 대하여, 상기 부주사 방향 또는 그 반대 방향으로 벗어난 위치에 각각 설정되도록, 상기 검출기를 부착하는 부착 기구를 구비하고 있는, 묘화 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 (c) 공정에 있어서, 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드에 대해서는, 상기 단부 띠형상 영역을 묘화할 때, 직전의 주주사에서 얻은 상기 이격 거리의 변동의 검출 결과에 의거하여, 상기 초점 위치가 조정되는, 묘화 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 (c) 공정은,
(c-1) 상기 일부의 광학 헤드 중, 기판의 상기 부주사 방향 단부에 있는 단부 띠형상 영역을 묘화하는 상기 광학 헤드에 대한 상기 검출 위치가, 기판에 있어서의 이미 정해진 유효 영역에 포함되도록, 상기 광학 헤드를 상기 부주사 방향을 따라 상대 이동시키는 공정과,
(c-2) 상기 (c-1) 공정의 후에, 상기 광학 헤드를 상기 주주사 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 이격 거리의 변동을 검출하는 공정을 포함하는, 묘화 방법.