(57)【要約】【課題】  直線のみならず曲線を交えた複雑なパターン形状においても、液滴の塗布間隔を均一にして描画する微細パターンの描画方法およびその装置を提供する。【解決手段】  吐出液を吐出するノズル７が、微細パターンを描画する被描画平面５に沿って設けられている。ノズル７は、移動速度を変えながら被描画平面５と相対的に移動する。ノズル７は、パルス信号が付加されると、一定量の吐出液を被描画平面５に向け吐出する。そして、ノズル７に対して被描画平面５が移動する一定の移動量ごとに、上記ノズル７にパルス信号を付加する。この一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの上記ノズル７の移動速度とこれの移動時間との関係により算出する。これにより、基板などの被描画平面５上に連続して線幅が均一の微細パターンを描画することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、
上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動し、
上記微細パターンの描画開始から描画終了まで一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加して、上記描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法。
【請求項２】
上記一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの上記ノズルの移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項１に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項３】
上記ノズルには、上記一定の移動量を生成するパルス信号に対して分割されたパルスピッチに相当する移動量が均一になるようにパルス間をさらに細分割した複数のパルス信号が付加される請求項１または請求項２に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項４】
第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、
上記一定の移動量から上記第１の移動距離を減算して第１の差値を算出する工程と、
上記第１の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第１の差値が０以上のとき、第２のパルス信号を出力する工程とを含む請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項５】
第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、
上記一定の移動量から上記第１の移動距離を減算して第１の差値を算出する工程と、
上記第１の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第１の差値が０以上のとき、第２のパルス信号を出力する工程と、
上記第２のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第２の移動距離を算出する工程と、
上記第２の移動距離に上記第１の差値を加算する工程と、
上記一定の移動量から上記第２の移動距離を減算して第２の差値を算出する工程と、
上記第１の差値を０にする工程と、
上記第２の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第２の差値が０以上のとき、第３のパルス信号を出力する工程とを含む請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項６】
上記一定の移動量は、描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下である請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項７】
上記吐出液は、金属微粒子を含む溶液または光硬化性樹脂である請求項１〜請求項６のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項８】
パルス信号に応じて一定量の吐出液を吐出するノズルと、
このノズルから吐出された吐出液により微細パターンが描画される描画平面とを備えた微細パターンの描画装置において、
上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動し、
上記微細パターンの描画開始から描画終了まで一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加して、上記描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画装置。
【請求項９】
上記一定の移動量は、上記描画開始点から上記描画終了点までの上記ノズルに対する上記描画平面の移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項８に記載の微細パターンの描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は微細パターンの描画方法およびその装置、詳しくはノズルより吐出液を吐出して描画表面上に微細なパターンを描画するインクジェット技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、微粒子を含有する溶液を噴射ヘッドにより噴射して基板上または電極領域にパターンを形成する溶液噴射製造装置が開示されている。この溶液噴射製造装置の基本的動作は、インクジェット式プリンタと同様である。すなわち、特許文献１に記載の発明は、ステージの動きに合わせてノズルヘッドの吐出（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するとともに、キャリッジの往復運動とステージの送り動作とを組み合わせながら、基板上にパターンを形成するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５９８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２軸ステージをＸＹ方向に移動させて微細なパターンを描画する場合において、例えば、その描画パターンの一部である直線と直線とを結ぶコーナ部または直線から曲線へ切り替わる際にはステージの加減速が必要となる。この加減速により、描画時のステージの移動速度が変化してしまう。一方、インクヘッドからの吐出液の吐出は、決まった周波数に基づいて行われている。このため、ステージの移動速度が変化すると、滴下する液滴の間隔が不均一となり、線幅のばらつきやひどい場合には配線間の短絡といった結果を招いていた。
【０００５】
そこで、この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、直線のみならず曲線を交えたような複雑なパターン形状の描画においても、描画面での液滴の塗布（付着）間隔を均一とし、かつ、高分解能化が可能な微細なパターンを描画する微細パターンの描画方法およびその装置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】
請求項１に記載の発明は、パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動し、上記微細パターンの描画開始から描画終了まで一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加して、上記描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法である。
【０００７】
この発明に係るノズルは、例えばインクジェット方式のノズルヘッドが用いられる。この場合のノズルの数または口径は限定されない。
ノズル（ノズルヘッド）から吐出される吐出液は限定されず、例えば金属微粒子を含有する溶液、フォトレジスト、カラーフィルタの顔料、有機半導体材料、有機ＥＬＤ材料などである。
このノズルはパルス信号により制御されて一定量の吐出液を吐出する。このときのパルス信号のパルス幅は限定されない。すなわち、一定パルス幅のパルス信号がノズルに印加されると、一定量の吐出液がノズルから吐出（噴射）されるのである。
微細なパターンを描画する描画表面としては、例えば半導体ウェーハ表面、プリント配線基板表面などがある。液晶ディスプレイのガラス基板、この基板に対向して設けられるカラーフィルタでもよい。
【０００８】
この発明に係る描画方法では、その移動速度を変えながらノズルは描画表面に対して相対的に移動する。ノズルを固定し、このノズルに対して描画表面を移動する構成でもよい。逆に描画表面を固定してノズルを移動する構成にしてもよい。また、これらが同時に移動する構成でもよい。
ここで、微細パターンを描画するノズル自体を動かす場合は、吐出した液滴に慣性が働き滴下精度が悪くなるといった問題がある。また、基板全面を走査する必要があるためにスループットが向上しないといった問題、ノズルの走査方向に対して基板を正確に取り付ける必要がありセッティングに時間がかかるといった問題、斜線や曲線を描画した際に線の輪郭がジャギー（ぎざぎざ）になり、描画精度が低下するといった問題が生じやすい。
これらの問題を解決するためには、吐出の際にノズルを固定して、基板（描画表面）側を２次元的に（平面内で）移動させる構成にするとよい。
【０００９】
請求項１に記載の発明にあっては、吐出液を吐出するノズルが、微細パターンを描画する描画表面に沿って相対的に移動可能に設けられている。この場合、その移動速度を変更可能である。例えば曲線、折れ線などを描画する場合である。ノズルにパルス信号が印加されると、このパルス信号に応じてノズルは一定量の吐出液を描画表面に向けて吐出する。そして、ノズルに対して描画表面が相対的に移動する一定の移動量ごとに、上記ノズルにパルス信号を付加する。この一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの間の上記ノズル／描画表面の移動速度とこの間の移動時間との関係により算出する。これにより、基板などの描画表面上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの上記ノズルの移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項１に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明にあっては、上記一定の移動量は、微細パターンの描画開始から描画終了までのノズルに対する描画表面の相対的な移動での移動速度と移動時間との関係から求めることができる。
具体的には、まず、ノズル／描画表面が相対的に平面（描画表面と平行な面）内を移動する場合、その平面でＸ軸成分、Ｙ軸成分のそれぞれについて、その速度パターンを求める。この速度パターンとは、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分のそれぞれについて、時間と速度との関係を示すものである。この速度パターンは、微細パターンの線長およびこれを描く方向の情報を有している。
次に、この速度パターンに基づいて、ノズルと描画表面との相対的移動での一定の移動量を設定する。この移動量は、ノズルから吐出液が吐出して描画表面上に滴下する吐出液の液滴間の距離に等しい。この距離が大き過ぎると、微細パターンの線幅にむらが生じて描線に凹凸が生じ、またパターンが不連続となるおそれがある。
そこで、微細パターン（描線の線幅）が均一となるように、上記距離（移動量）を小さく設定する必要がある。
そして、上記速度パターンから一定の移動量ごとの移動時間を求める。この移動時に基づいて、ノズルから吐出液を吐出するタイミングが設定される。この結果、一定の移動量ごとにノズルにパルス信号が付加され、ノズルに対する描画表面の相対的移動速度が変化しても、描画表面上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記ノズルには、上記一定の移動量を生成するパルス信号に対して分割されたパルスピッチに相当する移動量が均一になるようにパルス間をさらに細分割した複数のパルス信号が付加される請求項１または請求項２に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明にあっては、ノズルに対する描画平面の移動の加速度や減速度が大きく変化した場合には、従来のように一定時間で分割すると、分割した移動距離は一定とはならない。そこで、一定の移動量を生成するパルス信号に対して、分割されたパルスピッチに相当する移動量が均一になるようにパルス間をさらに細分割する。そして、細分割した複数のパルス信号をノズルに付加する。これにより、速度が大きく変化した場合において、パルス間をさらに一定の移動量で分割し多パルス化（内挿）することにより、位置決め分解能を向上することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、上記一定の移動量から上記第１の移動距離を減算して第１の差値を算出する工程と、上記第１の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第１の差値が０以上のとき、第２のパルス信号を出力する工程とを含む請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１５】
請求項４に記載の発明にあっては、まず、第１のパルス信号を出力した位置から移動した描画平面の第１の移動距離を位置検出器を用いて求める。次いで、上記一定の移動量から上記第１の移動距離を減算して第１の差値を算出する。この後、上記第１の差値が０以上になるまで、上記描画平面を移動させながら、上記工程を繰り返す。そして、第１の差値が０以上のとき、ノズルに第２のパルス信号を付加するタイミングとなる。これにより、一定移動量ごとにパルス信号がノズルに付加されるタイミングが生成され、描画平面上に連続した微細パターンを描画することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、上記一定の移動量から上記第１の移動距離を減算して第１の差値を算出する工程と、上記第１の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第１の差値が０以上のとき、第２のパルス信号を出力する工程と、上記第２のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第２の移動距離を算出する工程と、上記第２の移動距離に上記第１の差値を加算する工程と、上記一定の移動量から上記第２の移動距離を減算して第２の差値を算出する工程と、上記第１の差値を０にする工程と、上記第２の差値が０以上になるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第２の差値が０以上のとき、第３のパルス信号を出力する工程とを含む請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明にあっては、上記第１の誤差が累積したまま描画を続けると、描画しようとする微細パターンの位置精度に影響を及ぼすことになる。
そこで、第２のパルス信号を付加した後に、設定した一定の移動量から第１の移動距離を減算したものを第１の差値として記憶しておく。そして、次回の一定移動量の描画時（第２のパルス発生から第３のパルス発生まで）にてこの第１の差値を補正する（０にする）。これにより、累積する第１の誤差を無くし、描画する微細パターンの位置ずれを抑えることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、上記一定の移動量は、描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下である請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１９】
請求項６に記載の発明にあっては、描画平面上に着弾する液滴と液滴との距離が大きいと、基板などの移動速度が変化した場合に微細パターンが非連続となり線幅が均一となりにくい。そこで、一定の移動量を描画平面に着弾する液滴の直径の１／２以下にすると、連続して微細パターンの線幅を均一にすることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、上記吐出液は、金属微粒子を含む溶液または光硬化性樹脂である請求項１〜請求項６のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法である。
金属微粒子を含む溶液とは、金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、アルミニウム、クロム、鉄、コバルト、ケイ素からなる群より選択される平均粒径１００ｎｍ以下の微細金属を水性または油性の溶媒に分散させた溶液である。
フォトレジストとしては、例えば波長３５０〜４５０ｎｍの紫外線の照射によって硬化するネガ形のフォトレジストが最適である。
【００２１】
請求項７に記載の発明にあっては、シリコンウェーハやプリント配線板などの描画平面に任意のパターンを形成し、金属微粒子を含有する溶液においては、加熱処理して揮発成分を蒸発させ、含有物を固化させることでパターン配線とすることができる。また、上記フォトレジストにおいては、紫外線を照射して樹脂を硬化させることでエッチング用のレジストパターンとすることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、パルス信号に応じて一定量の吐出液を吐出するノズルと、
このノズルから吐出された吐出液により微細パターンが描画される描画平面とを備えた微細パターンの描画装置において、上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動し、上記微細パターンの描画開始から描画終了まで一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加して、上記描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画装置である。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、上記一定の移動量は、上記描画開始点から上記描画終了点までの上記ノズルに対する上記描画平面の移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項８に記載の微細パターンの描画装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、吐出液を吐出するノズルが、微細パターンを描画する描画表面に沿って相対的に移動可能に設けられている。この場合、その移動速度を変更可能である。例えば曲線、折れ線などを描画する場合である。ノズルにパルス信号が印加されると、このパルス信号に応じてノズルは一定量の吐出液を描画表面に向けて吐出する。そして、ノズルに対して描画表面が相対的に移動する一定の移動量ごとに、上記ノズルにパルス信号を付加する。この一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの間の上記ノズル／描画表面の移動速度とこの間の移動時間との関係により算出する。これにより、基板などの描画表面上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。本発明は、例えば、半導体ウェーハのエッチング用のレジストパターンなどに適用することができる。
【実施例１】
【００２５】
以下、この発明の第１の実施例を図１〜図４を参照して説明する。
まず、本願発明に係る微細パターンの描画装置について説明する。
図１に示すように、本実施例に係る微細パターンの描画装置には、定盤８上にＸ軸方向に３本の支持部材９ａ、９ｂ、９ｃが設けられる。この３本の支持部材９ａ、９ｂ、９ｃ上には、Ｘ軸方向に往復動するＸステージ１が配設される。上記Ｘステージ１上には、Ｙ軸方向に２本の支持部材１０ａ、１０ｂが配設される。この支持部材１０ａ、１０ｂ上には、Ｙ軸方向に往復動自在なＹステージ３が設けられる。
そして、上記Ｙステージ３上に基板５（描画平面）が搭載される。これにより、基板５は、Ｘステージ１およびＹステージ３上において、平面上を自由に移動可能となる。
上記Ｘステージ１の側部には、Ｘステージ１の移動距離（Ｘ軸）を測定する第１のリニアスケール２が配設されている。また、このＹステージ３の側部には、Ｙステージ３の移動距離（Ｙ軸）を測定する第２のリニアスケール４が配設されている。これにより、基板５上に設けられたマークなどの特定位置の位置座標を検知することができる。
基板５の上方には、基板５に向け吐出する吐出液を保持するキャリッジ６が設けられている。その下面（基板５側）には液滴を吐出するためのノズル（ノズルヘッド）７が取り付けられている。また、キャリッジ６は、図示しない支持部材により、基板５の面と平行に、そして所定の間隔になるように支持、固定されている。
基板５に向け吐出する吐出液は、金属微粒子を含む溶液またはフォトレジストなどである。
【００２６】
図２に示すように、上記キャリッジ６のノズル７には、ノズルヘッドコントローラ１１が通信線を介して接続されている。このノズルヘッドコントローラ１１からパルスが付加されると、ノズルは一定量の吐出液を吐出する。
また、Ｘステージ１およびＹステージ３をそれぞれ自由に移動させるＸＹステージ用コントローラ１２が設けられている。このＸＹステージ用コントローラ１２は、上記ＸＹのリニアスケールとそれぞれ通信線を介して接続されており、ノズルに対する基板５の位置座標の情報を格納している。
さらに、上記ノズルヘッドコントローラ１１および上記ＸＹステージ用コントローラ１２は、通信線を介して演算手段１３と接続されている。この演算手段１３には、ＸＹステージ用コントローラ１２を介して、上記基板５の位置座標の情報が格納されている。また、演算手段１３には、Ｘステージ１およびＹステージ３の移動による基板５の移動速度の情報（速度パターン）も格納されている。
そして、演算手段１３は、下記に具体的に示すように、上記速度パターンと時間との関係から、ノズルに対して基板５が平面上を移動する一定の移動量ごとに、パルス信号を発するタイミングを生成する。このタイミングは、パルス信号として通信回線を介してノズルヘッドコントローラ１１に送信される。そして、ノズルヘッドコントローラ１１からノズル７に対してパルス信号が付加される。これにより、キャリッジ６のノズル７から基板５に向け吐出液を吐出して、基板５上に微細パターンを描画することができる。
【００２７】
次に、一定の移動量を算出するための速度パターンについて説明する。ここでは、図３（ａ）に示すように、描画開始Ａ点から描画終了Ｂ点までの微細パターンを基板５上に描画する場合について述べる。
まず、ノズルに対して基板５が移動するＸ軸成分、Ｙ軸成分の２軸の速度パターンをそれぞれ求める。速度パターンとは、図３（ｂ）に示すように、時間と、Ｘ軸成分およびＹ軸成分の速度との関係を示すものである。すなわち、図３（ａ）のような基板５上に直線を描画する場合、描画開始時にはステージの移動に加速度が伴うため、図３（ｂ）に示すように、時間の経過につれ速度は立ち上がりの直線となる。描画安定時には、ステージの移動速度が安定する。そして、描画終了時には、速度を落としながらステージの移動を止めるため、時間の経過につれ速度は立ち下がりの直線となる。
図３（ｂ）において、Ｘ軸成分とＹ軸成分とに速度の大小が生じているのは、微細パターンを描画する方向による違いによる。すなわち、図３（ａ）に示す微細パターンを描画する場合には、同じ時間内において、ステージが移動する距離がＸ軸成分の方が長い。よって、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸成分の速度の大きさがＹ軸のそれよりも大きくなっている。
図３（ａ）に示すように、微細パターンが単なる直線の場合には、予め速度パターンを予測することは容易であるが、例えば円などを描画する場合には、複雑な速度パターンとなり予測が不可能となる。このため、まず円などを描画し、時間と位置との関係からＸ軸、Ｙ軸の速度パターンをそれぞれ抽出するようにしてもよい。
【００２８】
次に、この速度パターンからノズルに対して基板５が移動する一定の移動量を設定する。移動量は、ノズルから吐出して描画平面上に着弾する吐出液の各液滴間の距離に等しい。描画平面上に着弾する液滴と液滴との距離が大きいと、微細パターンの線幅が不均一となり、また微細パターンが不連続の線となる。そこで、移動量を微細パターンが均一な線幅を有するように設定する。例えば、移動量を着弾する吐出液の直径の１／２以下に設定する。
そして、設定された移動量から図３（ｂ）に示す速度パターンから移動時間を求める。移動量は、図３（ｂ）に示す速度と時間とのグラフを積分することにより求めることができる（斜線部分）。そして、この移動量に対する移動時間は、図３（ｂ）に示すグラフから移動量に達した時間ｔ１より求めることができる。そして、一定の移動量とするには、図３（ｂ）に示すグラフから求められる面積を一定になるように分割すれば、それぞれの移動量に要した時間ｔ１、ｔ２・・・を求めることができる。
これにより、図４に示すような、一定の移動量ごとにパルスをノズルを付加する時間を設定することができる。図３（ｂ）に示す速度パターンは、描画開始時は、移動速度の速度の変化があり、中間においてはこの速度が一定となり、描画終了時には移動速度の速度の変化が生じている。このため、図４に示すように、描画開始時にはパルス間隔が時間の経過につれ狭まり、速度が一定になるとパルス間隔が一定になり、描画終了時にはパルス間隔が幅広になる。
【００２９】
次に、微細パターンの描画方法について説明する。
まず、Ｘステージ１およびＹステージ３上に基板５を載置する。演算手段１３は、Ｘステージ１およびＹステージ３のそれぞれについての速度パターン（図３（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸の速度パターン）を格納している。演算手段１３は、この速度パターンに基づいて、Ｘステージ１およびＹステージ３を移動させる情報をＸＹステージ用コントローラ１２に与える。この後、ＸＹステージ用コントローラ１２によりＸステージ１およびＹステージ３を移動させる。
また、これと同期して、ノズル７に吐出液を吐出するタイミングをノズルヘッドコントローラに付加する。そして、ノズルヘッドコントローラを介して、キャリッジ６のノズル７にパルスが付加される。
これにより、Ｘステージ１およびＹステージ３を移動させながらノズル７から吐出液を吐出することができる。そして、図３（ａ）に示すように、基板５上に微細パターンを形成することができる。
一定の移動量は、描画平面に着弾する液滴の直径の１／２以下に設定する。直径の１／２を越えると、パターンの幅に凹凸が生じたりするからである。
この結果、基板５上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。基板５上に描画されたパターンとなる金属微粒子を含有する溶液やフォトレジストは加熱または紫外線などを照射することにより硬化する。本願発明は、具体的な用途として、エッチング用レジストパターンや金属配線などに適用される。
【実施例２】
【００３０】
次に、この発明の第２の実施例を図５〜図７を参照して説明する。
本実施例は、速度が変化した場合において、パルス間をさらに一定の移動量で分割し多パルス化（内挿）することにより、位置決め分解能を向上させることを目的としたものである。
まず、図４に示すグラフにおいて、２つのパルス間（Ｐ１、Ｐ２）の分割数をＮとする。そして、パルス立ち上がり時のステージの移動速度をそれぞれＶ１、Ｖ２とする。さらに、Ｐ１、Ｐ２間の経過時間をＴとすると、
ｔ１〜ｔ２までの移動量をＳ０とすると、Ｎ分割した時の移動量はそれぞれＳ０／Ｎとなる。そして、図５に示すように、ｉ分割までに移動した距離Ｌ１は、
Ｌ１＝ｉ×Ｓ０／Ｎ
＝ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ
次に、図６に示すように、経過時間から式を立てる。ｉ分割時の経過時間をｔｉとし、図６に示す移動距離Ｌ２およびＬ３をそれぞれ計算する。
Ｌ２＝１／２・ａ・ｔｉ２
＝１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２
Ｌ３＝Ｖ１・ｔｉ
そして、図５に示すＬ１と図６に示すＬ２＋Ｌ３とは等しい関係にあることから、
Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３
ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ＝１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２＋Ｖ１・ｔｉ
この式について解くと、ｉ番目における移動量に着目すると以下の方程式が成り立つ。
（（Ｖ１＋Ｖ２）・Ｔ・ｉ／２Ｎ）＝（（Ｖ２−Ｖ１）ｔｉ２／２Ｔ＋Ｖ１）ｔｉ
次に、ｔｉについて２次方程式を立てると
１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２＋Ｖ１・ｔｉ−ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ＝０
ｔｉについて解くとｉ番目におけるＰ１立ち上がり時からの経過時間ｔｉは次式のようになる。
2006247495.tif 000003
また、図７は、２つのパルスＰ１、Ｐ２間を時間で等分割した場合（従来）と、本実施例に係る発明との比較を示したグラフである。ここで、Ｐ１、Ｐ２のパルス立ち上がり時の速度はそれぞれ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓとし、パルス間の経過時間は２００ｍｓ、分割数は１５である。この結果、本発明は、従来技術に比べて位置ずれを起こすことなく、１００ミクロンピッチの一定間隔で液滴を配置できることがわかる。それに対して、従来法では液滴の吐出間隔１００ミクロンに対して１２４ミクロンと１ピッチ以上ずれることがわかった。この方法は、特に描画平面などが移動する速度が大きい場合に有効である。
【実施例３】
【００３１】
次に、この発明の第３の実施例を図８を参照して説明する。すなわち、本発明に係る位置データの処理フローを図８を参照して説明する。
まず、図８のＳ８０１工程に示すように、上記Ｘステージ１およびＹステージ３に取り付けた図示しない位置検出器（例えばインクリメンタルリニアエンコーダ）により、描画開始となるＸ軸およびＹ軸の位置データを演算手段１３に取り込む。描画開始となる位置は、第１のパルスを出力した位置である。ここで、インクリメンタルリニアエンコーダは，一定ピッチのスケールと検出器を相対的に動かして増分値を積算しながら位置，移動量を検出するものある。
次いで、Ｓ８０２工程に示すように、上記第１のパルスを出力した位置データを位置検出器にて取り込み、この位置データを演算手段１３においてＸＹ座標値をリセット（Ｘ＝０、Ｙ＝０）する。
この後、Ｓ８０３工程に示すように、基板５を移動させながら描画を行う。そして移動中での基板５の特定位置であって、この位置の２軸データの自乗和の平方根を計算する。２軸データの自乗和の平方根ＬＣは次式にて表される。
2006247495.tif 000004
次に、Ｓ８０４工程に示すように、描画中の最新の移動量をＬ（第１の移動距離）として随時算出されたＬＣを足し込んでいく。Ｌの計算式を次式に示す。
Ｌ＝Ｌ＋ＬＣ
次いで、Ｓ８０５工程に示すように、予め設定してあった設定した一定の移動量Ｄと最新移動量ＬとをＡ部の判定式にて比較する。そして、最新移動量Ｌが設定した一定の移動量Ｄを超えるまで前述のＳ８０１工程〜Ｓ８０４工程を繰り返す。
超えたのちは、Ｓ８０６工程に示すように、ノズル７に対して駆動する第２のパルス信号を付加する。
その後、Ｓ８０７工程に示すように、設定した吐出回数を完了したならば、そのまま終了とし、未完ならばＢ部にて最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）して、再度データ取り込みを再開する。
【実施例４】
【００３２】
次に、この発明の第４の実施例を図９を参照して説明する。本実施例は上記実施例３について以下の変更を加えたものである。実施例３においては、図８のＳ８０５工程に示すように、判定式（Ａ部）にて最新移動量Ｌ（第２の移動距離）と一定の移動量Ｄとを比較して、ＬがＤと同じ、若しくはＬがＤを超えたときにパルスを出力し、Ｂ部にて最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）していた。この場合、判定のタイミングによっては、ＬとＤの値に違いが生じてしまい、Ｌをリセットした場合、ＬとＤの差がそのまま誤差となり、次回以降の描画パターンの位置精度に影響を及ぼすことになる。
そこで、本実施例の発明は、実施例３のパルス出力のタイミングの精度をさらに向上させることを目的としている。
本実施例では、実施例３と同じ工程の図９のＳ９０１〜Ｓ９０４工程およびＳ９０６〜Ｓ９０７工程を行う。そして、図９のＳ９０８工程に示すように、第２のパルスを出力後、Ｌをリセットする前にＬからＤを減算したものを誤差Ｅ（第１の差値）として記憶しておく。
そして、図９のＳ９０３工程に示すように、次回の移動量計算時（第２のパルス発生から第３のパルス発生まで）において、第２パルスの出力した位置からの描画平面が移動した移動距離に上記誤差Ｅを取り込んで次の式のように最新の移動距離Ｌｃを算出する。
2006247495.tif 000005
次に、図９のＳ９０５工程に示すように、Ｃ部にて上記誤差Ｅを補正する（０にする）。そして、図９のＳ９０６工程に示すように、最新移動量Ｌが設定した一定の移動量Ｄを超えるまで前述の９０１工程〜Ｓ９０４工程を繰り返す。超えたのちは、Ｓ９０７工程に示すように、ノズル７に対して駆動する第２のパルス信号を付加する。また、Ｓ９０８工程に示すように、新しい誤差Ｅを取り込み、これを記憶しておく。
その後、Ｓ９０９工程に示すように、設定した吐出回数を完了したならば、そのまま終了とし、未完ならば最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）して、再度データ取り込みを再開する。
これにより、累積する上記誤差Ｅを無くし、描画パターンの位置精度を向上して基板５上にこれを描画することができる。
【実施例５】
【００３３】
次に、この発明の第５の実施例を図１０を参照して説明する。本実施例は上記実施例１について以下の変更を加えたものである。すなわち、図１０に示すように、高速演算手段１４を用いて、ＸＹステージ１、３の位置情報をＸ軸リニアスケール２およびＹ軸リニアスケール４より直接取り込み、これからノズル７にパルスを付加するように構成する。ここで、高速演算手段１４は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。ＭＰＵは、動作周波数が２４０ＭＨｚ、バス幅が６４ｂｉｔのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）チップで構成される。そして、ＭＰＵには、浮動小数点演算や三角関数、指数関数、対数関数などの数値演算の処理速度が向上し、浮動小数点演算を多用するソフトウェアが高速に動作する浮動小数点演算ユニット（ＦＰＵ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ  Ｕｎｉｔ）が内蔵されている。ＭＰＵは、例えば、株式会社日立製作所製のＳＨ−４シリーズ（同社のＳｕｐｅｒＨシリーズの第４世代）を用いる。これにより、描画平面の位置を高速にしかも正確に取り込むことができ、ノズル７に対して一定移動量ごとにパルスを付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１に係る微細パターン描画装置の構成を斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る微細パターン描画装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る微細パターンを描画する速度パターンを説明する図である。（ａ）は微細パターンの平面図であり、（ｂ）はステージのＸ軸成分およびＹ軸成分のそれぞれの経過時間と速度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係るステージの経過時間と累積移動量とノズル駆動パルスとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係るＮ分割したｉ番目の移動量を説明する時間と速度との関係を示すグラフである。
【図６】図５とは別のＮ分割したｉ番目の移動量を説明する時間と速度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２に係る分割ステップと移動量の関係において従来法と本発明を比較したグラフである。
【図８】本発明の実施例３に係るデータ処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例４に係る補正機能を有するデータ処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例５に係る微細パターン描画装置の構成を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  Ｘステージ、  
２  Ｘ軸リニアスケール、
３  Ｙステージ、  
４  Ｙ軸リニアスケール、
５  基板（描画平面）、
６  キャリッジ、
７  ノズル、
８  定盤、
９ａ〜９ｃ  Ｘ軸支持部材、
１０ａ〜１０ｂ  Ｙ軸支持部材、
１１  ノズルヘッドコントローラ、
１２  ＸＹステージ用コントローラ、
１３  演算手段、
１４  高速演算手段。
【図１】
2006247495.tif 000006
【図２】
2006247495.tif 000007
【図３】
2006247495.tif 000008
【図４】
2006247495.tif 000009
【図５】
2006247495.tif 000010
【図６】
2006247495.tif 000011
【図７】
2006247495.tif 000012
【図８】
2006247495.tif 000013
【図９】
2006247495.tif 000014
【図１０】
2006247495.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月14日(2005.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、
上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動するとともに、上記描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下の一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加し、
第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、
上記微細パターンの描画開始から描画終了までの間の上記一定の移動量と上記第１の移動距離とを比較する工程と、
上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第２のパルス信号を出力する工程と、を含む微細パターンの描画方法。
【請求項２】
パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、
上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動するとともに、上記描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下の一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加し、
第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、
上記微細パターンの描画開始から描画終了までの間の上記一定の移動量と上記第１の移動距離とを比較する工程と、
上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第２のパルス信号を出力する工程と、
上記第１の移動距離から上記一定の移動量を減算した誤差を算出する工程と、
上記第２のパルス信号を出力した位置から上記ノズルまたは上記描画平面が移動した移動距離を求め、この移動距離から上記誤差を減算した第２の移動距離を算出する工程と、
上記第２の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、
上記第２の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第３のパルス信号を出力する工程と、を含む微細パターンの描画方法。
【請求項３】
上記一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの上記ノズルの移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項１または請求項２に記載の微細パターンの描画方法。
【請求項４】
上記吐出液は、金属微粒子を含む溶液または光硬化性樹脂である請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は微細パターンの描画方法およびその装置、詳しくはノズルより吐出液を吐出して描画表面上に微細なパターンを描画するインクジェット技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、微粒子を含有する溶液を噴射ヘッドにより噴射して基板上または電極領域にパターンを形成する溶液噴射製造装置が開示されている。この溶液噴射製造装置の基本的動作は、インクジェット式プリンタと同様である。すなわち、特許文献１に記載の発明は、ステージの動きに合わせてノズルヘッドの吐出（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するとともに、キャリッジの往復運動とステージの送り動作とを組み合わせながら、基板上にパターンを形成するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５９８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２軸ステージをＸＹ方向に移動させて微細なパターンを描画する場合において、例えば、その描画パターンの一部である直線と直線とを結ぶコーナ部または直線から曲線へ切り替わる際にはステージの加減速が必要となる。この加減速により、描画時のステージの移動速度が変化してしまう。一方、インクヘッドからの吐出液の吐出は、決まった周波数に基づいて行われている。このため、ステージの移動速度が変化すると、滴下する液滴の間隔が不均一となり、線幅のばらつきやひどい場合には配線間の短絡といった結果を招いていた。
【０００５】
そこで、この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、直線のみならず曲線を交えたような複雑なパターン形状の描画においても、描画面での液滴の塗布（付着）間隔を均一とし、かつ、高分解能化が可能な微細なパターンを描画する微細パターンの描画方法およびその装置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】
請求項１に記載の発明は、パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動するとともに、上記描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下の一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加し、第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、上記微細パターンの描画開始から描画終了までの間の上記一定の移動量と上記第１の移動距離とを比較する工程と、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第２のパルス信号を出力する工程と、を含む微細パターンの描画方法である。
【０００７】
この発明に係るノズルは、例えばインクジェット方式のノズルヘッドが用いられる。この場合のノズルの数または口径は限定されない。
ノズル（ノズルヘッド）から吐出される吐出液は限定されず、例えば金属微粒子を含有する溶液、フォトレジスト、カラーフィルタの顔料、有機半導体材料、有機ＥＬＤ材料などである。
このノズルはパルス信号により制御されて一定量の吐出液を吐出する。このときのパルス信号のパルス幅は限定されない。すなわち、一定パルス幅のパルス信号がノズルに印加されると、一定量の吐出液がノズルから吐出（噴射）されるのである。
微細なパターンを描画する描画表面としては、例えば半導体ウェーハ表面、プリント配線基板表面などがある。液晶ディスプレイのガラス基板、この基板に対向して設けられるカラーフィルタでもよい。
【０００８】
この発明に係る描画方法では、その移動速度を変えながらノズルは描画表面に対して相対的に移動する。ノズルを固定し、このノズルに対して描画表面を移動する構成でもよい。逆に描画表面を固定してノズルを移動する構成にしてもよい。また、これらが同時に移動する構成でもよい。
ここで、微細パターンを描画するノズル自体を動かす場合は、吐出した液滴に慣性が働き滴下精度が悪くなるといった問題がある。また、基板全面を走査する必要があるためにスループットが向上しないといった問題、ノズルの走査方向に対して基板を正確に取り付ける必要がありセッティングに時間がかかるといった問題、斜線や曲線を描画した際に線の輪郭がジャギー（ぎざぎざ）になり、描画精度が低下するといった問題が生じやすい。
これらの問題を解決するためには、吐出の際にノズルを固定して、基板（描画表面）側を２次元的に（平面内で）移動させる構成にするとよい。
【０００９】
請求項１に記載の発明にあっては、吐出液を吐出するノズルが、微細パターンを描画する描画表面に沿って相対的に移動可能に設けられている。この場合、その移動速度を変更可能である。例えば曲線、折れ線などを描画する場合である。ノズルにパルス信号が印加されると、このパルス信号に応じてノズルは一定量の吐出液を描画表面に向けて吐出する。そして、ノズルに対して描画表面が相対的に移動する一定の移動量ごとに、上記ノズルにパルス信号を付加する。この一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの間の上記ノズル／描画表面の移動速度とこの間の移動時間との関係により算出する。
描画平面上に着弾する液滴と液滴との距離が大きいと、基板などの移動速度が変化した場合に微細パターンが非連続となり線幅が均一となりにくい。そこで、上記一定の移動量を描画平面に着弾する液滴の直径の１／２以下に設定する。これにより、連続して微細パターンの線幅を均一にすることができる。
そして、第１のパルス信号を出力した位置から移動した描画平面の第１の移動距離を位置検出器を用いて求める。次いで、上記第１の移動距離と上記一定の移動量とを比較する。この後、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を越えるまで、上記描画平面を移動させながら、上記工程を繰り返す。そして、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を越えたとき、ノズルに第２のパルス信号を付加するタイミングとなる。これにより、一定移動量ごとにパルス信号がノズルに付加されるタイミングが生成され、上記の工程を繰り返せば描画平面上に連続して線幅が均一の微細パターンを描画することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、パルス信号に応じてノズルから一定量の吐出液を吐出して描画平面上に微細パターンを描画する微細パターンの描画方法において、上記ノズルは上記描画平面に沿って、かつ移動速度を変えながら描画平面と相対的に移動するとともに、上記描画平面に着弾する吐出液の直径の１／２以下の一定の移動量ごとに上記ノズルにパルス信号を付加し、第１のパルス信号を出力した位置からの上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離を算出する工程と、上記微細パターンの描画開始から描画終了までの間の上記一定の移動量と上記第１の移動距離とを比較する工程と、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第１の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第２のパルス信号を出力する工程と、上記第１の移動距離から上記一定の移動量を減算した誤差を算出する工程と、上記第２のパルス信号を出力した位置から上記ノズルまたは上記描画平面が移動した移動距離を求め、この移動距離から上記誤差を減算した第２の移動距離を算出する工程と、上記第２の移動距離が上記一定の移動量を超えるまで、上記ノズルまたは上記描画平面を移動させる工程と、上記第２の移動距離が上記一定の移動量を超えたとき、第３のパルス信号を出力する工程と、を含む微細パターンの描画方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明にあっては、上記ノズルまたは上記描画平面が移動した第１の移動距離が一定の移動量を越えれば、この越えた移動量の誤差を次の描画時に有することとなる。この誤差を累積したまま描画を続けると、描画しようとする微細パターンの位置精度に影響を及ぼすこととなる。
そこで、第２のパルス信号を付加した後に、設定した一定の移動量から第１の移動距離を減算したものを誤差として記憶しておく。そして、次回の一定の移動量の描画時（第２のパルス発生から第３のパルス発生まで）において、この誤差を補正する（０にする）。これにより、描画時に累積する誤差を無くし、描画する微細パターンの位置ずれを抑えることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの上記ノズルの移動速度とこれの移動時間との関係により算出される請求項１に記載の微細パターンの描画方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明にあっては、上記一定の移動量は、微細パターンの描画開始から描画終了までのノズルに対する描画表面の相対的な移動での移動速度と移動時間との関係から求めることができる。
具体的には、まず、ノズル／描画表面が相対的に平面（描画表面と平行な面）内を移動する場合、その平面でＸ軸成分、Ｙ軸成分のそれぞれについて、その速度パターンを求める。この速度パターンとは、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分のそれぞれについて、時間と速度との関係を示すものである。この速度パターンは、微細パターンの線長およびこれを描く方向の情報を有している。
次に、この速度パターンに基づいて、ノズルと描画表面との相対的移動での一定の移動量を設定する。この移動量は、ノズルから吐出液が吐出して描画表面上に滴下する吐出液の液滴間の距離に等しい。この距離が大き過ぎると、微細パターンの線幅にむらが生じて描線に凹凸が生じ、またパターンが不連続となるおそれがある。
そこで、微細パターン（描線の線幅）が均一となるように、上記距離（移動量）を小さく設定する必要がある。
そして、上記速度パターンから一定の移動量ごとの移動時間を求める。この移動時に基づいて、ノズルから吐出液を吐出するタイミングが設定される。この結果、一定の移動量ごとにノズルにパルス信号が付加され、ノズルに対する描画表面の相対的移動速度が変化しても、描画表面上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、上記吐出液は、金属微粒子を含む溶液または光硬化性樹脂である請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の微細パターンの描画方法である。
金属微粒子を含む溶液とは、金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、アルミニウム、クロム、鉄、コバルト、ケイ素からなる群より選択される平均粒径１００ｎｍ以下の微細金属を水性または油性の溶媒に分散させた溶液である。
フォトレジストとしては、例えば波長３５０〜４５０ｎｍの紫外線の照射によって硬化するネガ形のフォトレジストが最適である。
【００１５】
請求項４に記載の発明にあっては、シリコンウェーハやプリント配線板などの描画平面に任意のパターンを形成し、金属微粒子を含有する溶液においては、加熱処理して揮発成分を蒸発させ、含有物を固化させることでパターン配線とすることができる。また、上記フォトレジストにおいては、紫外線を照射して樹脂を硬化させることでエッチング用のレジストパターンとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、吐出液を吐出するノズルが、微細パターンを描画する描画表面に沿って相対的に移動可能に設けられている。この場合、その移動速度を変更可能である。例えば曲線、折れ線などを描画する場合である。ノズルにパルス信号が印加されると、このパルス信号に応じてノズルは一定量の吐出液を描画表面に向けて吐出する。そして、ノズルに対して描画表面が相対的に移動する一定の移動量ごとに、上記ノズルにパルス信号を付加する。この一定の移動量は、上記描画開始から描画終了までの間の上記ノズル／描画表面の移動速度とこの間の移動時間との関係により算出する。これにより、基板などの描画表面上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。本発明は、例えば、半導体ウェーハのエッチング用のレジストパターンなどに適用することができる。
【実施例１】
【００１７】
以下、この発明の第１の実施例を図１〜図４を参照して説明する。
まず、本願発明に係る微細パターンの描画装置について説明する。
図１に示すように、本実施例に係る微細パターンの描画装置には、定盤８上にＸ軸方向に３本の支持部材９ａ、９ｂ、９ｃが設けられる。この３本の支持部材９ａ、９ｂ、９ｃ上には、Ｘ軸方向に往復動するＸステージ１が配設される。上記Ｘステージ１上には、Ｙ軸方向に２本の支持部材１０ａ、１０ｂが配設される。この支持部材１０ａ、１０ｂ上には、Ｙ軸方向に往復動自在なＹステージ３が設けられる。
そして、上記Ｙステージ３上に基板５（描画平面）が搭載される。これにより、基板５は、Ｘステージ１およびＹステージ３上において、平面上を自由に移動可能となる。
上記Ｘステージ１の側部には、Ｘステージ１の移動距離（Ｘ軸）を測定する第１のリニアスケール２が配設されている。また、このＹステージ３の側部には、Ｙステージ３の移動距離（Ｙ軸）を測定する第２のリニアスケール４が配設されている。これにより、基板５上に設けられたマークなどの特定位置の位置座標を検知することができる。
基板５の上方には、基板５に向け吐出する吐出液を保持するキャリッジ６が設けられている。その下面（基板５側）には液滴を吐出するためのノズル（ノズルヘッド）７が取り付けられている。また、キャリッジ６は、図示しない支持部材により、基板５の面と平行に、そして所定の間隔になるように支持、固定されている。
基板５に向け吐出する吐出液は、金属微粒子を含む溶液またはフォトレジストなどである。
【００１８】
図２に示すように、上記キャリッジ６のノズル７には、ノズルヘッドコントローラ１１が通信線を介して接続されている。このノズルヘッドコントローラ１１からパルスが付加されると、ノズルは一定量の吐出液を吐出する。
また、Ｘステージ１およびＹステージ３をそれぞれ自由に移動させるＸＹステージ用コントローラ１２が設けられている。このＸＹステージ用コントローラ１２は、上記ＸＹのリニアスケールとそれぞれ通信線を介して接続されており、ノズルに対する基板５の位置座標の情報を格納している。
さらに、上記ノズルヘッドコントローラ１１および上記ＸＹステージ用コントローラ１２は、通信線を介して演算手段１３と接続されている。この演算手段１３には、ＸＹステージ用コントローラ１２を介して、上記基板５の位置座標の情報が格納されている。また、演算手段１３には、Ｘステージ１およびＹステージ３の移動による基板５の移動速度の情報（速度パターン）も格納されている。
そして、演算手段１３は、下記に具体的に示すように、上記速度パターンと時間との関係から、ノズルに対して基板５が平面上を移動する一定の移動量ごとに、パルス信号を発するタイミングを生成する。このタイミングは、パルス信号として通信回線を介してノズルヘッドコントローラ１１に送信される。そして、ノズルヘッドコントローラ１１からノズル７に対してパルス信号が付加される。これにより、キャリッジ６のノズル７から基板５に向け吐出液を吐出して、基板５上に微細パターンを描画することができる。
【００１９】
次に、一定の移動量を算出するための速度パターンについて説明する。ここでは、図３（ａ）に示すように、描画開始Ａ点から描画終了Ｂ点までの微細パターンを基板５上に描画する場合について述べる。
まず、ノズルに対して基板５が移動するＸ軸成分、Ｙ軸成分の２軸の速度パターンをそれぞれ求める。速度パターンとは、図３（ｂ）に示すように、時間と、Ｘ軸成分およびＹ軸成分の速度との関係を示すものである。すなわち、図３（ａ）のような基板５上に直線を描画する場合、描画開始時にはステージの移動に加速度が伴うため、図３（ｂ）に示すように、時間の経過につれ速度は立ち上がりの直線となる。描画安定時には、ステージの移動速度が安定する。そして、描画終了時には、速度を落としながらステージの移動を止めるため、時間の経過につれ速度は立ち下がりの直線となる。
図３（ｂ）において、Ｘ軸成分とＹ軸成分とに速度の大小が生じているのは、微細パターンを描画する方向による違いによる。すなわち、図３（ａ）に示す微細パターンを描画する場合には、同じ時間内において、ステージが移動する距離がＸ軸成分の方が長い。よって、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸成分の速度の大きさがＹ軸のそれよりも大きくなっている。
図３（ａ）に示すように、微細パターンが単なる直線の場合には、予め速度パターンを予測することは容易であるが、例えば円などを描画する場合には、複雑な速度パターンとなり予測が不可能となる。このため、まず円などを描画し、時間と位置との関係からＸ軸、Ｙ軸の速度パターンをそれぞれ抽出するようにしてもよい。
【００２０】
次に、この速度パターンからノズルに対して基板５が移動する一定の移動量を設定する。移動量は、ノズルから吐出して描画平面上に着弾する吐出液の各液滴間の距離に等しい。描画平面上に着弾する液滴と液滴との距離が大きいと、微細パターンの線幅が不均一となり、また微細パターンが不連続の線となる。そこで、移動量を微細パターンが均一な線幅を有するように設定する。例えば、移動量を着弾する吐出液の直径の１／２以下に設定する。
そして、設定された移動量から図３（ｂ）に示す速度パターンから移動時間を求める。移動量は、図３（ｂ）に示す速度と時間とのグラフを積分することにより求めることができる（斜線部分）。そして、この移動量に対する移動時間は、図３（ｂ）に示すグラフから移動量に達した時間ｔ１より求めることができる。そして、一定の移動量とするには、図３（ｂ）に示すグラフから求められる面積を一定になるように分割すれば、それぞれの移動量に要した時間ｔ１、ｔ２・・・を求めることができる。
これにより、図４に示すような、一定の移動量ごとにパルスをノズルに付加する時間を設定することができる。図３（ｂ）に示す速度パターンは、描画開始時は、移動速度の変化があり、中間においてはこの速度が一定となり、描画終了時には移動速度の変化が生じている。このため、図４に示すように、描画開始時にはパルス間隔が時間の経過につれ狭まり、速度が一定になるとパルス間隔が一定になり、描画終了時にはパルス間隔が幅広になる。
【００２１】
次に、微細パターンの描画方法について説明する。
まず、Ｘステージ１およびＹステージ３上に基板５を載置する。演算手段１３は、Ｘステージ１およびＹステージ３のそれぞれについての速度パターン（図３（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸の速度パターン）を格納している。演算手段１３は、この速度パターンに基づいて、Ｘステージ１およびＹステージ３を移動させる情報をＸＹステージ用コントローラ１２に与える。この後、ＸＹステージ用コントローラ１２によりＸステージ１およびＹステージ３を移動させる。
また、これと同期して、ノズル７に吐出液を吐出するタイミングをノズルヘッドコントローラに付加する。そして、ノズルヘッドコントローラを介して、キャリッジ６のノズル７にパルスが付加される。
これにより、Ｘステージ１およびＹステージ３を移動させながらノズル７から吐出液を吐出することができる。そして、図３（ａ）に示すように、基板５上に微細パターンを形成することができる。
一定の移動量は、描画平面に着弾する液滴の直径の１／２以下に設定する。直径の１／２を越えると、パターンの幅に凹凸が生じたりするからである。
この結果、基板５上に連続して線幅が均一な微細パターンを描画することができる。基板５上に描画されたパターンとなる金属微粒子を含有する溶液やフォトレジストは加熱または紫外線などを照射することにより硬化する。本願発明は、具体的な用途として、エッチング用レジストパターンや金属配線などに適用される。
【実施例２】
【００２２】
次に、この発明の第２の実施例を図５〜図７を参照して説明する。
本実施例は、速度が変化した場合において、パルス間をさらに一定の移動量で分割し多パルス化（内挿）することにより、位置決め分解能を向上させることを目的としたものである。
まず、図４に示すグラフにおいて、２つのパルス間（Ｐ１、Ｐ２）の分割数をＮとする。そして、パルス立ち上がり時のステージの移動速度をそれぞれＶ１、Ｖ２とする。さらに、Ｐ１、Ｐ２間の経過時間をＴとすると、
ｔ１〜ｔ２までの移動量をＳ０とすると、Ｎ分割した時の移動量はそれぞれＳ０／Ｎとなる。そして、図５に示すように、ｉ分割までに移動した距離Ｌ１は、
Ｌ１＝ｉ×Ｓ０／Ｎ
＝ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ
次に、図６に示すように、経過時間から式を立てる。ｉ分割時の経過時間をｔｉとし、図６に示す移動距離Ｌ２およびＬ３をそれぞれ計算する。
Ｌ２＝１／２・ａ・ｔｉ２
＝１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２
Ｌ３＝Ｖ１・ｔｉ
そして、図５に示すＬ１と図６に示すＬ２＋Ｌ３とは等しい関係にあることから、
Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３
ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ＝１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２＋Ｖ１・ｔｉ
この式について解くと、ｉ番目における移動量に着目すると以下の方程式が成り立つ。
（（Ｖ１＋Ｖ２）・Ｔ・ｉ／２Ｎ）＝（（Ｖ２−Ｖ１）ｔｉ２／２Ｔ＋Ｖ１）ｔｉ
次に、ｔｉについて２次方程式を立てると
１／２・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ・ｔｉ２＋Ｖ１・ｔｉ−ｉ×（Ｖ１＋Ｖ２）Ｔ／２Ｎ＝０
ｔｉについて解くとｉ番目におけるＰ１立ち上がり時からの経過時間ｔｉは次式のようになる。
2006247495.tif 000016
また、図７は、２つのパルスＰ１、Ｐ２間を時間で等分割した場合（従来）と、本実施例に係る発明との比較を示したグラフである。ここで、Ｐ１、Ｐ２のパルス立ち上がり時の速度はそれぞれ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓとし、パルス間の経過時間は２００ｍｓ、分割数は１５である。この結果、本発明は、従来技術に比べて位置ずれを起こすことなく、１００ミクロンピッチの一定間隔で液滴を配置できることがわかる。それに対して、従来法では液滴の吐出間隔１００ミクロンに対して１２４ミクロンと１ピッチ以上ずれることがわかった。この方法は、特に描画平面などが移動する速度が大きい場合に有効である。
【実施例３】
【００２３】
次に、この発明の第３の実施例を図８を参照して説明する。すなわち、本発明に係る位置データの処理フローを図８を参照して説明する。
まず、図８のＳ８０１工程に示すように、上記Ｘステージ１およびＹステージ３に取り付けた図示しない位置検出器（例えばインクリメンタルリニアエンコーダ）により、描画開始となるＸ軸およびＹ軸の位置データを演算手段１３に取り込む。描画開始となる位置は、第１のパルスを出力した位置である。ここで、インクリメンタルリニアエンコーダは，一定ピッチのスケールと検出器を相対的に動かして増分値を積算しながら位置，移動量を検出するものある。
次いで、Ｓ８０２工程に示すように、上記第１のパルスを出力した位置データを位置検出器にて取り込み、この位置データを演算手段１３においてＸＹ座標値をリセット（Ｘ＝０、Ｙ＝０）する。
この後、Ｓ８０３工程に示すように、基板５を移動させながら描画を行う。そして移動中での基板５の特定位置であって、この位置の２軸データの自乗和の平方根を計算する。２軸データの自乗和の平方根ＬＣは次式にて表される。
2006247495.tif 000017
次に、Ｓ８０４工程に示すように、描画中の最新の移動量をＬ（第１の移動距離）として随時算出されたＬＣを足し込んでいく。Ｌの計算式を次式に示す。
Ｌ＝Ｌ＋ＬＣ
次いで、Ｓ８０５工程に示すように、予め設定してあった設定した一定の移動量Ｄと最新移動量ＬとをＡ部の判定式にて比較する。そして、最新移動量Ｌが設定した一定の移動量Ｄを超えるまで前述のＳ８０１工程〜Ｓ８０４工程を繰り返す。
超えたのちは、Ｓ８０６工程に示すように、ノズル７に対して駆動する第２のパルス信号を付加する。
その後、Ｓ８０７工程に示すように、設定した吐出回数を完了したならば、そのまま終了とし、未完ならばＢ部にて最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）して、再度データ取り込みを再開する。
【実施例４】
【００２４】
次に、この発明の第４の実施例を図９を参照して説明する。本実施例は上記実施例３について以下の変更を加えたものである。実施例３においては、図８のＳ８０５工程に示すように、判定式（Ａ部）にて最新移動量Ｌ（第２の移動距離）と一定の移動量Ｄとを比較して、ＬがＤと同じ、若しくはＬがＤを超えたときにパルスを出力し、Ｂ部にて最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）していた。この場合、判定のタイミングによっては、ＬとＤの値に違いが生じてしまい、Ｌをリセットした場合、ＬとＤの差がそのまま誤差となり、次回以降の描画パターンの位置精度に影響を及ぼすことになる。
そこで、本実施例の発明は、実施例３のパルス出力のタイミングの精度をさらに向上させることを目的としている。
本実施例では、実施例３と同じ工程の図９のＳ９０１〜Ｓ９０４工程およびＳ９０６〜Ｓ９０７工程を行う。そして、図９のＳ９０８工程に示すように、第２のパルスを出力後、Ｌをリセットする前にＬからＤを減算したものを誤差Ｅとして記憶しておく。
そして、図９のＳ９０３工程に示すように、次回の移動量計算時（第２のパルス発生から第３のパルス発生まで）において、第２パルスの出力した位置からの描画平面が移動した移動距離に上記誤差Ｅを取り込んで次の式のように最新の移動距離Ｌｃを算出する。
2006247495.tif 000018
次に、図９のＳ９０５工程に示すように、Ｃ部にて上記誤差Ｅを補正する（０にする）。そして、図９のＳ９０６工程に示すように、最新移動量Ｌが設定した一定の移動量Ｄを超えるまで前述の９０１工程〜Ｓ９０４工程を繰り返す。超えたのちは、Ｓ９０７工程に示すように、ノズル７に対して駆動する第２のパルス信号を付加する。また、Ｓ９０８工程に示すように、新しい誤差Ｅを取り込み、これを記憶しておく。
その後、Ｓ９０９工程に示すように、設定した吐出回数を完了したならば、そのまま終了とし、未完ならば最新移動量Ｌをリセット（Ｌ＝０）して、再度データ取り込みを再開する。
これにより、累積する上記誤差Ｅを無くし、描画パターンの位置精度を向上して基板５上にこれを描画することができる。
【実施例５】
【００２５】
次に、この発明の第５の実施例を図１０を参照して説明する。本実施例は上記実施例１について以下の変更を加えたものである。すなわち、図１０に示すように、高速演算手段１４を用いて、ＸＹステージ１、３の位置情報をＸ軸リニアスケール２およびＹ軸リニアスケール４より直接取り込み、これからノズル７にパルスを付加するように構成する。ここで、高速演算手段１４は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。ＭＰＵは、動作周波数が２４０ＭＨｚ、バス幅が６４ｂｉｔのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）チップで構成される。そして、ＭＰＵには、浮動小数点演算や三角関数、指数関数、対数関数などの数値演算の処理速度が向上し、浮動小数点演算を多用するソフトウェアが高速に動作する浮動小数点演算ユニット（ＦＰＵ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ  Ｕｎｉｔ）が内蔵されている。ＭＰＵは、例えば、株式会社日立製作所製のＳＨ−４シリーズ（同社のＳｕｐｅｒＨシリーズの第４世代）を用いる。これにより、描画平面の位置を高速にしかも正確に取り込むことができ、ノズル７に対して一定移動量ごとにパルスを付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１に係る微細パターン描画装置の構成を斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る微細パターン描画装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る微細パターンを描画する速度パターンを説明する図である。（ａ）は微細パターンの平面図であり、（ｂ）はステージのＸ軸成分およびＹ軸成分のそれぞれの経過時間と速度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係るステージの経過時間と累積移動量とノズル駆動パルスとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係るＮ分割したｉ番目の移動量を説明する時間と速度との関係を示すグラフである。
【図６】図５とは別のＮ分割したｉ番目の移動量を説明する時間と速度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２に係る分割ステップと移動量の関係において従来法と本発明を比較したグラフである。
【図８】本発明の実施例３に係るデータ処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例４に係る補正機能を有するデータ処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例５に係る微細パターン描画装置の構成を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  Ｘステージ、  
２  Ｘ軸リニアスケール、
３  Ｙステージ、  
４  Ｙ軸リニアスケール、
５  基板（描画平面）、
６  キャリッジ、
７  ノズル、
８  定盤、
９ａ〜９ｃ  Ｘ軸支持部材、
１０ａ〜１０ｂ  Ｙ軸支持部材、
１１  ノズルヘッドコントローラ、
１２  ＸＹステージ用コントローラ、
１３  演算手段、
１４  高速演算手段。