(57)【要約】【課題】楕円形状となる加工形状崩れを抑制することができ、精度のよい円形パターン及び円弧パターンの形成が可能であるガルバノスキャナを提供する。【解決手段】レーザ発振器と、レーザ発振器から出射されるレーザの光路を変換する複数のガルバノミラーと、複数のガルバノミラーのうちの１つであって、回転角を制御する第１軸、第１軸と互いに並行な第２軸、並びに第１軸及び第２軸と垂直な第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーと、回転軸を駆動するモータと、回転軸の駆動により光路が変換されたレーザを集光する集光レンズと、集光レンズにより集光されたレーザが照射される対象物を搭載する加工ステージと、加工ステージ及びモータを制御する制御部からガルバノスキャナを構成する。【選択図】図１
2020034605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されるレーザの光路を変換する複数のガルバノミラーと、
前記複数のガルバノミラーのうちの１つであって、回転角を制御する第１軸、前記第１軸と互いに並行な第２軸、並びに前記第１軸及び前記第２軸と垂直な第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーと、
前記回転軸を駆動するモータと、
前記回転軸の駆動により前記光路が変換された前記レーザを集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された前記レーザが照射される対象物を搭載する加工ステージと、
前記加工ステージ及び前記モータを制御する制御部と
を備えたガルバノスキャナ。
【請求項２】
３軸制御ガルバノミラーは、
第１軸及び第２軸の少なくともいずれか一方に軸を一致させたシャフト部が設けられ、
前記シャフト部の一端は周囲から軸押さえにより支持固定され、他端はモータの回転軸に接続されることを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
【請求項３】
レーザ発振器から出射されるレーザの光路を変換するガルバノミラーであって、
回転角を制御する互いに並行な第１軸及び第２軸と、
前記第１軸及び前記第２軸と垂直な第３軸と
を備えたガルバノミラー。
【請求項４】
レーザ発振器から出射されたレーザをＸ軸を担当する１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーで反射させ、さらにＹ軸を担当する第１軸を有し、第２軸及び第３軸の回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーに反射させ、
前記１軸制御ガルバノミラーの前記回転軸の角度をθＭ１及び前記１軸制御ガルバノミラーにおける前記レーザの反射角をθＬＸとした場合に、角度θＭ１が０°のときにθＬＸ＝２θＭ１であり、前記３軸制御ガルバノミラーの前記第１軸の角度をθＭＡ、前記第２軸の角度θＭＢ、前記第３軸の角度をθＭＣ、及び集光レンズの焦点距離をｆとしたとき、
対象物における中心座標（ＸＯ，ＹＯ）を（ＸＯ，ＹＯ）＝（２ｆθＭ１，２ｆθＭＢ）に照準した状態で前記第１軸を半径ｒである２θＭＡに相当する分回転させるとともに、
前記中心座標（ＸＯ，ＹＯ）として前記第３軸を回転させ、半径２ｆθＭＡ、位相θＭＣ＋π／４の位置を走査して円形パターン又は円弧パターンを描画することを特徴とするガルバノスキャナを用いた描画方法。
【請求項５】
レーザ発振器から出射されたレーザをＸ軸を担当する第１軸、第２軸、及び第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーで反射させ、さらにＹ軸を担当する１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーに反射させ、
前記３軸制御ガルバノミラーの前記第１軸の角度をθＭＡ及び前記３軸制御ガルバノミラーにおける前記レーザの反射角をθＬＸとした場合に、角度θＭＡが０°のときにθＬＸ＝２θＭＡであり、前記３軸制御ガルバノミラーの前記第２軸の角度をθＭＢ、前記第３軸の角度をθＭＣ、及び集光レンズの焦点距離をｆとしたとき、
対象物における中心座標（ＸＯ，ＹＯ）を（ＸＯ，ＹＯ）＝（２ｆθＭＢ，２ｆθＭ１）に照準した状態で前記第１軸を半径ｒである２θＭＡに相当する分回転させるとともに、
前記中心座標（ＸＯ，ＹＯ）として前記第３軸を回転させ、半径２ｆθＭＡ及び位相θＭＣ＋π／４の位置を走査して円形パターン又は円弧パターンを描画することを特徴とするガルバノスキャナを用いた描画方法。
【請求項６】
基板上に遮蔽膜を成膜する工程と、
前記遮蔽膜上にレジストを塗布する工程と、
前記レジスト上に請求項１に記載のガルバノスキャナを用いて所望の加工パターンを描画する工程と、
前記描画された前記加工パターンを除去し前記レジストに窓を形成する工程と、
前記窓から前記遮蔽膜をエッチングする工程と、
前記レジストを除去する工程と
を備えたガルバノスキャナを用いたマスクの製造方法。
【請求項７】
１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーと、回転角を制御する第１軸、前記第１軸と互いに並行な第２軸、並びに前記第１軸及び前記第２軸と垂直な第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーとを用いたガルバノスキャナの回転軸の補正方法であって、
前記３軸制御ガルバノミラーの検査を行う基準となる角度を設定し、
位置補正用レーザを前記３軸制御ガルバノミラーに照射させ、
前記位置補正用レーザを光軸に垂直な受光センサで受光し、前記受光センサで受光した前記位置補正用レーザの受光点を第１の受光点を（Ｘα，Ｙα）、前記第１の受光点からＸ方向にシフトした第２の受光点を（Ｘβ，Ｙβ）、及び前記第１の受光点からＹ方向にシフトした第３の受光点の受光座標を（Ｘγ，Ｙγ）とし、
ずれが発生したそれぞれの受光座標を（Ｘα1，Ｙα1）、（Ｘβ1，Ｙβ1）、及び（Ｘγ1，Ｙγ1）としたとき、
前記第１の受光点と前記第２の受光点の間隔をＸα1−Ｘβ1、及び前記第１の受光点と前記第３の受光点の間隔をＸα1−Ｘγ1とし、
（１）式を用いて回転ずれΔθＭＡを求め、（２）式を用いて倒れ方向ずれΔθＭ１を求め、
【数１】
2020034605.tif 000014
前記回転ずれΔθＭＡを前記３軸制御ガルバノミラーの前記第１軸の回転角θＭＡで、前記倒れ方向ずれΔθＭ１を前記１軸制御ガルバノミラーの回転角θＭ１でそれぞれ打ち消すように補正するガルバノスキャナの補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバノミラーを用いてレーザを走査させるガルバノスキャナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガルバノスキャナは、通常、レーザ発振器、レーザ発振器から出射されたレーザの光路をＸ軸、Ｙ軸で変換する２つのガルバノミラー、ガルバノミラーの角度を制御するモータ、及び集光レンズにより構成され、２次元エリアにレーザを走査させて対象物に照射する。
このようなガルバノスキャナは、ガルバノミラーを動かすことにより、レーザを自在に照射できるため、レーザ露光、レーザ除去加工等、種々の分野で用いられる。例えば、半導体装置の製造工程で使用するマスクの作製において、透明基板上に遮蔽膜をパターニングするために、ガルバノスキャナが用いられる。
また、正弦波と余弦波の位置指令信号を同期して送ることにより、同心円状にレーザを走査させ高精度の円形の孔を加工する例がある。この場合において、Ｄ／Ａ変換時のノイズを事前に取得して、これらを打ち消すように位置指令信号を補正することにより所望の形状を形成するガルバノスキャナが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６０５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、位置指令信号のノイズを補正しても、レーザ走査の軌跡が楕円形状となる加工形状崩れを抑制することには限界があった。
また、レーザを走査させて円形パターン、円弧パターンを描く場合、加工形状崩れを抑制するためには、中心を移動させず、且つレーザを垂直に照射する必要があり、円の半径や中心を変えた走査が困難であった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、加工形状崩れを抑制して、精度よく円形パターン、円弧パターンを形成できるガルバノスキャナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるガルバノスキャナは、レーザ発振器と、レーザ発振器から出射されるレーザの光路を変換する複数のガルバノミラーと、複数のガルバノミラーのうちの１つであって、回転角を制御する第１軸、第１軸と互いに並行な第２軸、並びに第１軸及び第２軸と垂直な第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーと、回転軸を駆動するモータと、回転軸の駆動により光路が変換されたレーザを集光する集光レンズと、集光レンズにより集光されたレーザが照射される対象物を搭載する加工ステージと、加工ステージ及びモータを制御する制御部とを備えたものである。
【０００７】
また、本発明にかかるガルバノミラーは、レーザ発振器から出射されるレーザの光路を変換するガルバノミラーであって、回転角を制御する互いに並行な第１軸及び第２軸と、第１軸及び第２軸と垂直な第３軸とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明にかかるガルバノスキャナを用いた描画方法は、レーザ発振器から出射されたレーザをＸ軸を担当する１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーで反射させ、さらにＹ軸を担当する第１軸を有し、第２軸及び第３軸の回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーに反射させ、１軸制御ガルバノミラーの回転軸の角度をθＭ１及び１軸制御ガルバノミラーにおけるレーザの反射角をθＬＸとした場合に、角度θＭ１が０°のときにθＬＸ＝２θＭ１であり、３軸制御ガルバノミラーの第１軸の角度をθＭＡ、第２軸の角度θＭＢ、第３軸の角度をθＭＣ、及び集光レンズの焦点距離をｆとしたとき、対象物における中心座標（ＸＯ，ＹＯ）を（ＸＯ，ＹＯ）＝（２ｆθＭ１，２ｆθＭＢ）に照準した状態で第１軸を半径ｒである２θＭＡに相当する分回転させるとともに、中心座標（ＸＯ，ＹＯ）として第３軸を回転させ、半径２ｆθＭＡ、位相θＭＣ＋π／４の位置を走査して円形パターン又は円弧パターンを描画するものである。
【０００９】
また、本発明にかかるガルバノスキャナを用いた描画方法は、レーザ発振器から出射されたレーザをＸ軸を担当する第１軸、第２軸、及び第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーで反射させ、さらにＹ軸を担当する１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーに反射させ、３軸制御ガルバノミラーの第１軸の角度をθＭＡ及び３軸制御ガルバノミラーにおけるレーザの反射角をθＬＸとした場合に、角度θＭＡが０°のときにθＬＸ＝２θＭＡであり、３軸制御ガルバノミラーの第２軸の角度をθＭＢ、第３軸の角度をθＭＣ、及び集光レンズの焦点距離をｆとしたとき、対象物における中心座標（ＸＯ，ＹＯ）を（ＸＯ，ＹＯ）＝（２ｆθＭＢ，２ｆθＭ１）に照準した状態で第１軸を半径ｒである２θＭＡに相当する分回転させるとともに、中心座標（ＸＯ，ＹＯ）として第３軸を回転させ、半径２ｆθＭＡ及び位相θＭＣ＋π／４の位置を走査して円形パターン又は円弧パターンを描画するものである。
【００１０】
また、本発明にかかるガルバノスキャナを用いたマスクの製造方法は、基板上に遮蔽膜を成膜する工程と、遮蔽膜上にレジストを塗布する工程と、レジスト上に請求項１に記載のガルバノスキャナを用いて所望の加工パターンを描画する工程と、描画された加工パターンを除去しレジストに窓を形成する工程と、窓から遮蔽膜をエッチングする工程と、レジストを除去する工程とを備えたものである。
【００１１】
また、本発明にかかるガルバノスキャナの補正方法は、１つの回転軸を有する１軸制御ガルバノミラーと、回転角を制御する第１軸、第１軸と互いに並行な第２軸、並びに第１軸及び第２軸と垂直な第３軸の３つの回転軸を有する３軸制御ガルバノミラーとを用いたガルバノスキャナの回転軸の補正方法であって、３軸制御ガルバノミラーの検査を行う基準となる角度を設定し、位置補正用レーザを３軸制御ガルバノミラーに照射させ、位置補正用レーザを光軸に垂直な受光センサで受光し、受光センサで受光した位置補正用レーザの受光点を第１の受光点を（Ｘα，Ｙα）、第１の受光点からＸ方向にシフトした第２の受光点を（Ｘβ，Ｙβ）、及び第１の受光点からＹ方向にシフトした第３の受光点の受光座標を（Ｘγ，Ｙγ）とし、ずれが発生したそれぞれの受光座標を（Ｘα1，Ｙα1）、（Ｘβ1，Ｙβ1）、及び（Ｘγ1，Ｙγ1）としたとき、第１の受光点と第２の受光点の間隔をＸα1−Ｘβ1、及び第１の受光点と第３の受光点の間隔をＸα1−Ｘγ1とし、下記（１）式を用いて回転ずれΔθＭＡを求め、下記（２）式を用いて倒れ方向ずれΔθＭ１を求め、
【００１２】
【数１】
2020034605.tif 000003
【００１３】
回転ずれΔθＭＡを３軸制御ガルバノミラーの第１軸の回転角θＭＡで、倒れ方向ずれΔθＭ１を１軸制御ガルバノミラーの回転角θＭ１でそれぞれ打ち消すように補正するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、楕円形状となる加工形状崩れを抑制することができる。また、簡単な装置構成で、精度のよい円形パターン及び円弧パターンの形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるガルバノスキャナを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる３軸制御ガルバノミラーを示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるガルバノスキャナを示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるガルバノスキャナによって形成される円弧パターンを示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかるガルバノスキャナを示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかるガルバノスキャナによって形成される円弧パターンを示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる３軸制御ガルバノミラーの回転軸とモータの切り離し及び再接続に用いる機構を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる３軸制御ガルバノミラーの回転軸とモータの切り離し及び再接続に用いる機構の一部を示す概略上面図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる半導体素子を示す概略上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかるマスクの概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかるマスクの概略上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４にかかるマスクの製造工程の一部を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４にかかるベクタースキャン方式及びラスタースキャン方式のスキャンラインを示す概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラーの位置を補正するためにガルバノミラーのずれ量を測定する機構を示す概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラーのずれ量を測定する手法におけるレーザ照射位置を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラーのずれ量を測定する手法における回転ずれΔθＭＡが発生した場合の受光位置関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナを示す概略構成図であり、１軸制御ガルバノミラー４と３軸制御ガルバノミラー５の２つのガルバノミラー３を有する。ガルバノスキャナ９は、レーザ発振器１、レーザ発振器１から出射されたレーザ２を反射させる１軸制御ガルバノミラー４、第１〜第３軸を有する３軸制御ガルバノミラー５、回転軸それぞれを駆動させるモータ６、モータ６を制御するドライバ７、レーザ２を集光する集光レンズであるｆθレンズ１０、ｆθレンズ１０により集光されたレーザ２を照射する対象物１２を搭載する加工ステージ１１、及びドライバ７、加工ステージ１１を制御する制御部８を有する。
【００１７】
図２に、ガルバノスキャナ９に備えられる３軸制御ガルバノミラー５の例を示す。
３軸制御ガルバノミラー５は、ガルバノミラー３の回転角を制御する第１軸である回転軸Ａ、ガルバノミラー３をマウントしたミラーユニットの回転角を制御する第２軸である回転軸Ｂを有する。回転軸Ｂは、回転軸Ａと互いに並行に設置されている。また、回転軸Ａの角度θＭＡが０°のときガルバノミラー３の表面と垂直となる第３軸である回転軸Ｃを備える。回転軸Ｂの角度θＭＢ、Ｃの角度θＭＣは円弧パターンを描画しない場合それぞれ０°である。
【００１８】
図３に、１軸制御ガルバノミラー４と３軸制御ガルバノミラー５でレーザ２の光路を変換させるガルバノスキャナ９の例を示す。
図３において、１軸制御ガルバノミラー４に到達したレーザ２は、１軸制御ガルバノミラー４の角度θＭ１に応じて反射し、３軸制御ガルバノミラー５に到達する。１軸制御ガルバノミラー４がＸ軸、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸ＡがＹ軸をそれぞれ担当するとした場合、レーザ２の反射角θＬＸは、１軸制御ガルバノミラー４の角度θＭ１が０°の場合の反射角を基準としてθＬＸ＝２θＭ１となる。
【００１９】
同様に３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ｂの角度θＭＢ、回転軸Ｃの角度θＭＣがそれぞれ０°のとき、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａの角度θＭＡに応じて、レーザ２の反射角θＬＹはθＬＹ＝２θＭＡとなる。レーザ２は、（θＬＸ，θＬＹ）＝（２θＭ１，２θＭＡ）の入射角でｆθレンズ１０に入射し、焦点距離ｆの位置にある対象物１２の表面の座標
【００２０】
【数２】
2020034605.tif 000004
【００２１】
に照射される。
円形パターンを描画する場合は、θＭＡ＝０°且つθＭＣ＝０°として、θＭ１とθＭＢを用いて対象物１２の表面の円形パターンの中心座標
【００２２】
【数３】
2020034605.tif 000005
【００２３】
に照準する。因みに回転軸Ａと回転軸Ｂは互いに並行であるため、回転軸Ｃの角度θＭＣがθＭＣ＝０°のとき、レーザ２の反射角θＬＹはθＬＸ＝２（θＭＡ＋θＭＢ）である。
次に、上記（２）式の円形パターンの中心座標に照準した状態で、回転軸Ａを半径ｒに相当する分回転させる。半径ｒは２θＭＡであるため、θＭＡ＝ｒ／２ｆである。
この時、レーザ２は
【００２４】
【数４】
2020034605.tif 000006
【００２５】
に照準される。この状態でレーザ２を照射しながら回転軸Ａと回転軸Ｂを不動のまま回転軸Ｃを回転させる。回転軸Ｃの角度θＭＣに応じて、レーザ２の対象物１２の表面の座標は
【００２６】
【数５】
2020034605.tif 000007
【００２７】
となり、上記（２）式による中心座標（ＸＯ，ＹＯ）、半径２ｆθＭＡ、位相θＭＣ＋π／４の位置を走査して、円形パターンを描画することができる。また、回転軸Ｃの角度θＭＣとレーザ２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより円弧パターンを描画することもできる。
【００２８】
Ｘ軸、Ｙ軸の２軸制御の場合、ガルバノミラー３の分解能に起因してスキャンラインが線分の集合体状に角張ってしまうが、このように、回転軸Ｃを回動させるためスムーズな円形パターンが形成できる。すなわち、１軸制御ガルバノミラー４から反射されたレーザ２を３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ｃを回動させて円形パターンを形成することにより、楕円形状となる加工形状崩れを抑制することができる。
また、簡単な装置構成で、精度のよい円形パターンを形成することができる。また、レーザ２のＯＮ／ＯＦＦにより図４に示す円弧パターンを形成することが可能である。
【００２９】
また、３軸制御ガルバノミラー５に入射する範囲を狭くできるため、ガルバノミラー３を小さくして回転トルクを抑制することができ、発熱起因のノイズを小さくできるとともに、処理速度を向上できる。
【００３０】
なお、円弧パターンの形成には上記の照準までの手順は順不同でも構わないため、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａ、回転軸Ｂ、及び１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１を同時に回動させて、所望の回転軸の角度θＭＡ、θＭＢ及びθＭ１に固定し、その後回転軸Ｃの角度θＭＣを回動させてもよい。
【００３１】
また、回転軸Ａと回転軸Ｂは並行であれば上記の動作が可能であるが、回転軸Ｂを回動させた場合にレーザ２が３軸制御ガルバノミラー５に入射する位置、ｆθレンズ１０に入射する位置が回転軸Ａと回転軸Ｂの距離に応じてシフトするために、回転軸Ａと回転軸Ｂを同一直線上に配置することがより望ましい。
【００３２】
また、照射座標のＸ座標、Ｙ座標がそれぞれθＭ１、θＭＡにのみ依存することから１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａのみを用いることで１軸制御ガルバノミラー４を２つ使用するガルバノスキャナ９と同様の動作が可能である。
【００３３】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２にかかる３軸制御ガルバノミラー５と１軸制御ガルバノミラー４を用いたガルバノスキャナ９を示す概略構成図である。
図５において、図３と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。実施の形態１とは、レーザ発振器１から出射されたレーザ２が、３軸制御ガルバノミラー５から１軸制御ガルバノミラー４へ向かう構成が相違している。
【００３４】
図５において、３軸制御ガルバノミラー５に到達したレーザ２は、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａの角度θＭＡに応じて反射し、１軸制御ガルバノミラー４に到達する。３軸制御ガルバノミラー５の回転軸ＡがＸ軸、１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１がＹ軸を担当するとした場合、このときのレーザ２の角度は、回転軸Ａの角度θＭＡが０°の場合の反射角を基準としてθＬＸ＝２θＭＡとなる。
同様に、１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１の角度θＭ１に応じて、レーザ２の反射角θＬＹはθＬＹ＝２θＭ１となる。レーザ２は、θＬＹ＝２θＭ１の入射角でｆθレンズ１０に入射し、焦点距離ｆの位置にある対象物１２の表面の座標
【００３５】
【数６】
2020034605.tif 000008
【００３６】
にレーザ２が照射される。
【００３７】
円形パターンを描画する場合は、θＭＡ＝０°且つθＭＣ＝０°として、θＭＢとθＭ１を用いて走査対象の円形パターンの中心座標
【００３８】
【数７】
2020034605.tif 000009
【００３９】
に照準する。回転軸Ａと回転軸Ｂは並行であるため回転軸Cの角度θＭＣがθＭＣ＝０°のときレーザ２の反射角θＬＹは、θＬＹ＝２（θＭＡ＋θＭＢ）である。
次に上記（６）式による円形パターンの中心座標に照準した状態で、回転軸Ａを半径ｒに相当する分回転させる。半径ｒは２θＭＡであるため、θＭＡ＝ｒ／２ｆである。
この時、レーザ２は
【００４０】
【数８】
2020034605.tif 000010
【００４１】
に照準される。この状態でレーザ２を照射しながら回転軸Ａと回転軸Ｂを不動のまま回転軸Ｃを回転させる。回転軸Cの角度θＭＣに応じて、レーザ２の対象物１２の表面の座標は
【００４２】
【数９】
2020034605.tif 000011
【００４３】
となり、上記（６）式による中心座標（ＸＯ，ＹＯ）、半径ｒ＝２ｆθＭＡ、位相θＭＣの位置を走査して円形パターンを描画することができる。また、回転軸Cの角度θＭＣとレーザ２のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、図６に示す円弧パターンを描画することもできる。
【００４４】
Ｘ軸、Ｙ軸の２軸制御の場合、ガルバノミラー３の分解能に起因してスキャンラインが線分の集合体状に角張ってしまうが、実施の形態１と同様に、回転軸Ｃを回動させるためスムーズな円形パターンが形成できる。すなわち、３軸制御ガルバノミラー５から反射されたレーザ２を１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１を回動させ円形パターンを形成することにより、楕円形状となる加工形状崩れを抑制することができる。
また、簡単な装置構成で、精度のよい円形パターン加工を行うことができる。
【００４５】
なお、実施の形態２では、実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略した。
【００４６】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる３軸制御ガルバノミラー５の回転軸とモータ６の切り離し及び再接続に用いる機構を示す概略断面図でありガルバノミラー３に対する回転軸Ａを調整する状態を示している。また、図８はシャフト部１５を軸押さえ１６で押さえるガイド部１７を上部から観た概略図である。
【００４７】
３軸制御ガルバノスキャナ９は円形パターンを描画する際に回転軸Ａ、回転軸Ｂを固定して回転軸Ｃを回動させる。このときミラーユニット全体を回動させると回転軸Ａ、回転軸Ｂに使用しているモータ６及び配線を回転させることになり、回転動作が煩雑になることに加え、処理速度が低下する懸念がある。
円形パターンの描画に必要な機能はガルバノミラー３をθＭＢに対しθＭＡ傾けた状態で回転軸Ｃを回動させることであるため、回転軸Ａ、回転軸Ｂのモータ６及び配線を回転軸Ｃ周りに回転させる必要はない。
【００４８】
そこで、回転軸Ａ、回転軸Ｂは固定部１４によって、ガルバノミラー３の角度θＭＡ及びミラーユニットの角度θＭＢに設定されたのち物理的に固定する。図７には例として回転軸Ａを固定する固定部１４の図を示す。回転軸Ｂに適用する場合も固定部１４は同様である。回転軸Ａの角度θＭＡを固定するとき、固定部１４を図６の点線部で示す位置に押し込むことにより、軸押さえ１６がガイド部１７に沿ってシャフト部１５に押し付けられ、θＭＡが固定される。回転軸Ａと回転軸Ａのモータ６が接続している場合は、図７の実線部で示す位置に、固定部１４を引き上げることによりθＭＡの固定を解除し、回転軸Ａと回転軸Ａのモータ６が接続部１３によって物理的に固定される。
【００４９】
このような構成としたことにより、円形パターンを形成するために所望の回転角θＭＡ、回転角θＭＢに回転軸Ａ、回転軸Ｂを設定したあと、ガルバノミラー３を固定したうえで、回転軸Ａ、回転軸Ｂのモータ６を切り離し、トルクを小さくして回転軸Ｃの回動させることができる。また、回転軸Ｃを回動させるときの回転半径が小さくなるため、装置サイズを小さくすることができる。
【００５０】
また、例えばシャフト部１５に凸部、モータ６の回転軸と接続させた接続部に凹部を設けて噛み合うようにすれば、モータ６との接続を合わせることができ、切り離した後の復元も容易となる。
【００５１】
すなわち、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａ及び回転軸Ｂの少なくともいずれか一方に軸を一致させたシャフト部１５を設け、シャフト部１５の一端を周囲から軸押さえ１６により支持固定し、他端をモータ６の回転軸に接続される構成にすることで、トルクを小さくして回転軸Ｃの回動させることができ、また、回転軸Ｃを回動させるときの回転半径が小さくなるため、装置サイズを小さくすることができる。また、モータ６との接続を合わせることができるため、モータ６と回転軸を切り離した後のそれらの復元も容易となる。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態１又は実施の形態２のガルバノスキャナ９を使用して、半導体装置の製造工程に用いるマスクを製造する方法について説明する。
例えば図９に示す半導体装置の一部である素子は、ソース電極２０及びゲート電極に接続されるゲートパッド１８を有し、裏面にドレイン電極（図示せず）を有する電界効果トランジスタである。
素子の周囲には、電気的な耐圧を保持するためのガードリング１９が設けられている。ガードリング１９は、素子を形成する半導体基板と導電型の異なる不純物を打ち込んで、例えばｐ型ウェル領域とする。ガードリング１９を作製するためには、素子上にマスクのパターンを転写してガードリング１９以外の部分をレジスト等で覆い、イオンを注入する。
このガードリング１９のパターンを転写するマスクの作製方法について、図１０〜図１３を用いて説明する。
【００５３】
透明基板となるガラス基板２３上に遮蔽膜２２となる、例えば、クロムを蒸着して成膜し、クロム上にレジスト２１を塗布する。レジスト２１を塗布したマスクの上面図を図１０（ａ）に示し、図１０（ａ）のＡ−Ａ線におけるマスクの断面図を図１０（ｂ）に示す。
ガルバノスキャナ９を用いてガードリング１９に相当する部分にレーザ２を走査する。例えば、図１１に示すようにレジスト２１を除去する部分２５にレーザ照射する。レーザ照射された部分を、現像により剥離させ、エッチングのための窓２６を形成する（図１２（ａ））。そして、窓２６からクロムをエッチングしガラス基板２３上に開口部２７を形成して（図１２（ｂ））、レジスト２１を除去する（図１２（ｃ））。これらの工程により、ガードリング１９のパターンを転写するマスクが作製される。
【００５４】
上記のマスクにおいて特に本発明が有効であるのは、ガードリング１９の角部分の円弧パターンを精度よく描画できる点である。すなわち、図１１に示すガードリング１９の外周部の直径部と角部分の円弧の中心２４とする円弧をスムーズに描画できる。ガードリング１９の内周部と外周部の角部の円弧の径が異なる場合も、形状を崩さず加工できる。ガードリング１９の角部分の形状が崩れた場合、素子のガードリング１９としての機能を低下させる。本発明によるマスク製造方法で作製されたマスクを用いて、半導体装置を製造すれば、これらを精度よく描画でき、ガードリング１９の角部分への電界集中を避けることができ、良好な素子を得ることができる。
【００５５】
また、マスクを使用して縮小転写する場合、マスク上のパターン幅は大きくなる。例えば、１／５に縮小する場合、素子パターン幅数μｍに対してマスクパターンは十数μｍとなる。レーザ２のスポット径φ１μｍ以下の場合、パターンの中を塗りつぶすように走査すればよい。
【００５６】
例えば、図１３（ａ）はベクタースキャン方式を用いた例である。ベクタースキャン方式では、輪郭線上をなぞるようにレーザ２によって走査する。２つの１軸制御ガルバノミラー４を用いた場合、スキャンライン２８は分解能が悪く正多角形状になる。しかし、１軸制御ガルバノミラー４及び３軸制御ガルバノミラー５を用いて、円弧パターンの輪郭線を回転軸Ｃの回転を利用して描画し、回転軸Ａを回動させずに１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１及び３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ｂのみを回動させて中心座標の設定のみ変更し連続して走査すれば、スキャンライン２９で示す半径の異なる円弧パターンを精度よく描画できる。
また、幅方向のスキャンライン３０と輪郭のスキャンライン３１とを分け、ラスタースキャン方式を用いて描画してもよい（図１３（ｂ））。
【００５７】
このように、１軸制御ガルバノミラー４と３軸制御ガルバノミラー５とを用いることにより、マスクの加工形状崩れを抑制して、スムーズに所望の円弧パターンを描画できる。そして、この方法で作製したマスクを用いて半導体装置を製造すれば、マスクの形状を良好な円弧とできるため、ガードリング１９の角に電界が集中する問題を解決できる。
また、回転軸Ｃを用いた円弧パターンの走査回数を減らすことができるため、円弧パターンの中心座標の設定に伴う回転軸Ａ、回転軸Ｂの回動及び固定動作の回数を減らすことができ、処理速度を向上できる。
このように、本発明によれば、精度よく処理速度を向上してマスクを作製することができる。
【００５８】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラー３の位置を補正するためにガルバノミラー３のずれ量を測定する機構を示す概略構成図である。
【００５９】
回転軸とガルバノミラー３の切り離しと再接続を繰り返す機構を用いる場合において、ガルバノミラー３の角度と位置の補正方法について以下に述べる。
【００６０】
回転軸とガルバノミラー３を再接続した場合、切り離す前と比較して角度と位置がずれる可能性がある。角度と位置の絶対値を測定するために、例えばレーザポインタと二次元イメージセンサ３３等の受光センサを使用する。３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａ、Ｂ及びＣについて、検査を行う基準となる角度、例えばθＭＡ＝０°、θＭＢ＝０°及びθＭＣ＝０°を設定し、３軸制御ガルバノミラー５に対してレーザポインタ等の位置補正用レーザ３２を照射して、反射光を二次元イメージセンサ３３で検出する。この動作を回転軸とガルバノミラー３を再接続する前後で行い、反射光を受光した位置の差から再接続時のガルバノミラー３の角度と位置のずれ量を算出する。
【００６１】
補正を正確に行うために、位置補正用レーザ３２は３箇所以上並行して照射することが望ましい。ガルバノミラー３の角度ずれは回転軸周り方向の回転ずれと、回転軸に垂直な方向のオフセットずれと、回転軸に対しガルバノミラー３の表面が並行でなくなる倒れ方向のずれが存在する。実施の形態１と同様に、１軸制御ガルバノミラー４がＸ軸、３軸制御ガルバノミラー５の回転軸ＡがＹ軸をそれぞれ担当するとした場合、回転ずれはθＭＡに対するノイズΔθＭＡとなり、倒れ方向のずれはθＭ１に対するノイズΔθＭ１となる。オフセットずれΔＺは位置補正用レーザ３２のｆθレンズ１０への入射位置のずれとして現れ、ｆθレンズ１０の作りこみ精度に起因する収差によって対象物１２への照射位置がずれる可能性がある。
【００６２】
ここで、図１５は、本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラー３のずれ量を測定する手法における位置補正用レーザ３２の照射位置を示す概略図である。例えば図１５に示すように、位置補正用レーザ３２をＸ方向とＹ方向にずらして３点照射をする。ずれがない場合の３軸制御ガルバノミラー５への照射角度を４５°として入射させ、反射光を光軸に垂直な二次元イメージセンサ３３で受光する。
３つの受光点を受光点α、受光点β及び受光点γとすると、ずれがない場合の３つの受光点について、１つを受光点α、受光点αからＸ方向にシフトした位置の受光点をβ、及び受光点αからＹ方向にシフトした位置の受光点をγとする。また、回転ずれΔθＭＡのみが発生した場合に受光点はＸ方向にシフトし、倒れ方向のずれΔθＭ１のみが発生した場合に受光点はＹ方向にシフトし、オフセットずれΔＺのみが発生した場合に受光点はＸ方向にシフトするとする。
受光点αの受光座標を（Ｘα，Ｙα）、受光点βの受光座標を（Ｘβ，Ｙβ）、及び受光点γの受光座標を（Ｘγ，Ｙγ）と表記し、これらにずれが発生した場合における３つの受光点をそれぞれ受光点α１、受光点β１、及び受光点γ１として、受光点α１、受光点β１、及び受光点γ１の受光座標をそれぞれ（Ｘα１，Ｙα１）、（Ｘβ１，Ｙβ１）、及び（Ｘγ１，Ｙγ１）と表記する。ここで、回転ずれΔθＭＡ及び倒れ方向のずれΔθＭ１は補正で修正できる程度の微小な角度であり、±４５°に対して十分小さいものとする。
【００６３】
図１６は、本発明の実施の形態５にかかるガルバノミラー３のずれ量を測定する手法における回転ずれΔθＭＡが発生した場合の受光位置関係を示す概略図である。図１６に示すように、回転ずれΔθＭＡが発生した場合、受光点α１と受光点β１の間隔Ｘα１−Ｘβ１が、受光点αと受光点βの間隔Ｘα−Ｘβよりも広くなる。受光点αと受光点βの間隔Ｘα−Ｘβ＝１とすると、受光点α１と受光点β１の間隔は相対的に
【００６４】
【数１０】
2020034605.tif 000012
【００６５】
である。上記の式より回転ずれΔθＭＡを求めることが可能である。
同様に、倒れ方向ずれΔθＭ１が発生した場合、受光点αと受光点γの間隔Ｘα−Ｘγ＝１とすると、受光点α１と受光点γ１の間隔は相対的に
【００６６】
【数１１】
2020034605.tif 000013
【００６７】
である。上記の式より倒れ方向ずれΔθＭ１を求めることが可能である。
【００６８】
このように、回転ずれΔθＭＡを３軸制御ガルバノミラー５の回転軸Ａの回転角θＭＡで、倒れ方向ずれΔθＭ１を１軸制御ガルバノミラー４の回転軸１の回転角θＭ１でそれぞれ打ち消すように補正することで、回転軸とガルバノミラー３を再接続動作によるレーザ照射位置のずれを抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  レーザ発振器、２  レーザ、３  ガルバノミラー、４  １軸制御ガルバノミラー、
５  ３軸制御ガルバノミラー、６  モータ、７  ドライバ、８  制御部、
９  ガルバノスキャナ、１０  ｆθレンズ、１１  加工ステージ、１２  対象物、
１３  接続部、１４  固定部、１５  シャフト部、１６  軸押さえ、１７  ガイド部、
１８  ゲートパッド、１９  ガードリング、２０  ソース電極、２１  レジスト、
２２  遮蔽膜、２３  透明基板、２４  円弧の中心、２５  レジストを除去する部分、
２６  窓、２７  開口部、２８、２９、３０、３１  スキャンライン、
３２  位置補正用レーザ、３３  二次元イメージセンサ。
【図１】
2020034605.tif 000015
【図２】
2020034605.tif 000016
【図３】
2020034605.tif 000017
【図４】
2020034605.tif 000018
【図５】
2020034605.tif 000019
【図６】
2020034605.tif 000020
【図７】
2020034605.tif 000021
【図８】
2020034605.tif 000022
【図９】
2020034605.tif 000023
【図１０】
2020034605.tif 000024
【図１１】
2020034605.tif 000025
【図１２】
2020034605.tif 000026
【図１３】
2020034605.tif 000027
【図１４】
2020034605.tif 000028
【図１５】
2020034605.tif 000029
【図１６】
2020034605.tif 000030