(57)【要約】本発明は、少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である、大面積被処理物の基板に集束させることによって高精度パターンを露光するための方法に関する。この方法は、パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースを用意する段階と、可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させる段階と、前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する段階と、前記可動キャリッジを含む案内レールを前記被処理物に対して第１方向（ｙ）で段階的に動かす段階と、前記光学ヘッドを含む前記キャリッジを前記被処理物に対して前記第１方向（ｙ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で連続的に動かす段階と、前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む。また、本発明は、大面積被処理物をパターン化するための装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物上に集束させることによって高精度パターンを露光するための方法において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースを用意する段階と、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させる段階と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して段階的に動かす段階と、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジを、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、高精度パターンを露光するための方法。
【請求項２】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物上に集束させることによって高精度パターンを露光するための方法において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースを用意する段階と、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させる段階と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジを、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、高精度パターンを露光するための方法。
【請求項３】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与する方法において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源を用意する段階と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器を用意する段階と、
前記空間光変調器を含む可動キャリッジを、前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で連続的に動かす段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して段階的に動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、大面積被処理物にパターンを投与する方法。
【請求項４】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与する方法において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源を用意する段階と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器を用意する段階と、
前記空間光変調器を含む可動キャリッジを、前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で段階的に動かす段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、大面積被処理物にパターンを投与する方法。
【請求項５】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物上に集束させることによって高精度パターンを露光するための方法において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースを用意する段階と、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させる段階と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジを、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、高精度パターンを露光するための方法。
【請求項６】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与する方法において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源を用意する段階と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器を用意する段階と、
前記空間光変調器を含む可動キャリッジを、前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で連続的に動かす段階と、
前記可動キャリッジを含む案内レールを、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して連続的に動かす段階と、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物を固定位置に維持する段階とを含む、大面積被処理物にパターンを投与する方法。
【請求項７】
前記被処理物が、露光中、事実上水平方向で固定されている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項８】
前記被処理物が、露光中、事実上鉛直方向で固定されている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項９】
前記レーザーが、前記案内レールに固定されている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１０】
前記レーザーが、前記案内レールから離れている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１１】
前記キャリッジが、前記光強度を変調するための変調器を含む請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１２】
前記光強度を変調するための変調器が、前記少なくとも一つのレーザービームを放出するレーザー源までの固定距離に配設されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１３】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物上に集束させることによって高精度パターンを露光するための装置において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースと、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させるための偏光器と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する変調器と、
前記可動キャリッジを含む案内レールであり、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して段階的に動くことのできる前記案内レールとを含み、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジが、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して連続的に動き、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持されるようになっている、高精度パターンを露光するための装置。
【請求項１４】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物の基板に集束させることによって高精度パターンを露光するための装置において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースと、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させるための偏光器と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する変調器と、
前記可動キャリッジを含み、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して連続的に動くことのできる案内レールとを含み、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジが、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して段階的に動くことができ、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持されるようになっている、高精度パターンを露光するための装置。
【請求項１５】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与するための装置において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器と、
前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で連続的に動くことができ、前記空間光変調器を含む可動キャリッジとを含み、  
前記可動キャリッジを含む案内レールが、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して段階的に動くことができ、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持される、大面積被処理物にパターンを投与するための装置。
【請求項１６】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与するための装置において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器と、
前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で段階的に動くことができ、前記空間光変調器を含む可動キャリッジとを含み、  
前記可動キャリッジを含む案内レールが、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して連続的に動くことができ、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持される、大面積被処理物にパターンを投与するための装置。
【請求項１７】
少なくとも一つのレーザー光ビームを、該レーザー光ビームの波長で感光性である大面積被処理物上に集束させることによって高精度パターンを露光するための装置において、
パターンの幾何学的要素を記述する少なくとも一つのデータベースと、
可動キャリッジに搭載した光学ヘッドによって、前記少なくとも一つのレーザー光ビームを前記被処理物の表面上で第１方向（ｙ）で偏向させ且つ収束させるための偏光器と、
前記少なくとも一つのレーザー光ビームの光強度を少なくとも一つのデータベースのデータにしたがって変調する変調器と、
前記可動キャリッジを含む案内レールであり、第１方向（ｙ）で前記被処理物に対して連続的に動くことのできる前記案内レールとを含み、
前記光学ヘッドを含む前記キャリッジが、前記第１方向（ｙ）と実質的に直角をなす第２方向（ｘ）で前記被処理物に対して連続的に動き、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持されるようになっている、高精度パターンを露光するための装置。
【請求項１８】
対象物平面に配置され且つ電磁放射線に感応する大面積被処理物にパターンを投与するための装置において、
対象物平面上に電磁放射線を放出する線源と、
多数の対象物ピクセルを含み、前記対象物平面で前記電磁放射線を受け且つ前記電磁放射線を前記被処理物に向けて中継するようになっている少なくとも一つの空間光変調器と、
前記被処理物に対して、第１方向（ｘ）で連続的に動くことができ、前記空間光変調器を含む可動キャリッジと、
前記可動キャリッジを含む案内レールが、前記第１方向（ｘ）に対して実質的に直角をなす第２方向（ｙ）で、前記被処理物に対して連続的に動くことができ、
前記高精度パターンを露光する間、前記被処理物が固定位置に維持される、大面積被処理物にパターンを投与するための装置。
【請求項１９】
前記被処理物が、露光中、事実上水平方向で固定されている請求項１３から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項２０】
前記被処理物が、露光中、事実上鉛直方向で固定されている請求項１３から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項２１】
前記レーザーが、前記案内レールに固定されている請求項１３から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項２２】
前記レーザーが、前記案内レールから離れている請求項１３から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項２３】
前記キャリッジが、前記光強度を変調するための前記変調器を含む請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項２４】
前記光強度を変調するための前記変調器が、前記少なくとも一つのレーザービームを放出するレーザー源までの固定距離に配設されている請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を露光するための方法と装置に係わり、具体的には、プリント回路基板、芸術作品、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用、または、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ディスプレイ用マスク等の大きな基板上にレーザー・リソグラフィによってパターンを作るための方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マスクを作る時には、例えば石英である透明基板上の、例えばクロムの不透明膜上のフォトレジストにパターンを露光する。現像およびエッチング工程で、露光された領域のレジストを除去し、保護のなくなったクロムをクロム腐食液によって溶解する。その結果、不透明クロムのパターンが付いたガラス板ができ、それを、例えばＬＣＤ、ＰＤＰまたはＴＦＴディスプレイのガラス板上に導体パターンを作るためのオプチカルコンタクト（光学接触）または投影マスクとして使う。これらのガラス板は、フォトレジストまたは乳剤が塗布されており、前記光学クロムマスクを通して露光される。この様にして、非常に複雑なパターンをマスク上に書込むことができ、かつ、これらのガラス板を、許容できる生産コストで大量に複製することができる。
【０００３】
大面積またはフラットパネルＬＣＤ、ＰＤＰまたはＴＦＴディスプレイには、普通とは異なる二つの特徴がある。すなわち、大サイズに対する要求の増大（現在は１９００×１２００ｍｍであるが、将来はそれよりも大きくなる）と、高寸法精度の必要性である。各画像素子に能動トランジスタがある所謂能動マトリックスディスプレイに対しては、複雑さおよび要求精度が非常に高い。６００ｎｍまでの小さいサイズの素子を書込まなければならず、また最大許容幾何学的誤差は０．０３ｐｐｍのオーダ（すなわち、１９００×１２００ｍｍの板の小方向で約４０ｎｍ）である。
【０００４】
本発明の別の用途は、直接露光用、すなわちマスクを作る中間工程なしに、ディスプレイに使うガラス板上に直接露光することである。
【０００５】
大きなディスプレイを作るための典型的露光器具は、固定または可動式書込みヘッドの下をｘ方向および／またはｙ方向に動くステージを有する（米国特許第４４４５４８５号および米国特許第５４９６２７９号）。しかしながら、この機械は、高価な床面積の粒子のない環境で動作しなければならないので、機械のサイズは、製作および輸送中のみならず、特に運転中に重要な経済的パラメータである。大容積を有するパターン発生器の別の問題は、書込み室の温度を制御して安定化させることである。書込み室内の温度勾配がプリントされたパターンの品質および限界寸法制御に影響を与える可能性がある。
【０００６】
したがって、この技術で必要なものは、大面積の基板をプリントするための、従来の機械よりも小さな床面積しか必要としない改良された方法と装置である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、前記問題を解消または少なくとも軽減する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明の第１の観点により、とりわけ、請求項１、２、５、および請求項１３、１４、１７で特定された高精度パターンを露光するための方法と装置によって達成可能である。
【０００９】
本発明は、それぞれ、請求項３、４、６および１５、１６、１８に指定するような大面積被処理物にパターン付与するための方法および装置も対象とする。
【００１０】
本発明のその他の特徴と利点は、以下に示す本発明の好適実施例の詳細な説明および添付図１〜図４から明らかになるだろう。ただし、これらは、単なる説明用であり、本発明を限定する意図はない。
【実施例】
【００１１】
以下の詳細な説明は、図面を見ながら行う。好適例は、本発明を説明するためのものであり、特許請求の範囲で定義される範囲を限定するためのものではない。当業者は、以下の説明について多様な均等物に気づくだろう。
【００１２】
さらに、好適例の幾つかは、アナログＳＬＭを参考にして説明する。当業者にとっては、アナログ以外のＳＬＭ、例えばテキサス・インスツルメンツ社製ディジタル・マイクロミラー装置（ＤＭＤ）のようなディジタルＳＬＭが同等に適用可能な場合のあることが明らかだろう。また、ＳＬＭは、反射性または透過性のピクセルから成ってもよい。さらにまた、エキシマレーザー源を参考にして好適例の説明を行なう。当業者にとって、エキシマレーザー以外のパルス化された電磁放射線源、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、イオンレーザー、Ｔｉサファイアレーザー、自由電子レーザー、または、その他のパルス化された基本振動数レーザー、フラッシュランプ、レーザープラズマ源、シンクロトロン光源等を使ってもよいことが明らかだろう。
【００１３】
図１は、本発明の具体例を示す。この例では、支持構造体１３が被処理物１０を担持している。被処理物１０上に目的のピクセルを生じさせるための光学系２と最終レンズ３を含む書込みヘッドが事実上ｘ方向１５に沿う案内レール１６に沿って滑動するキャリッジ１４（担持体）上に配置されている。キャリッジ１４と共に動く部品は、図１でハッチングを付で示される。案内レール１６は、事実上ｙ方向９に沿って動く。一例では、前記案内レールが段階的に動き、前記キャリッジ１４が連続的に動き、そこで段階的運動は、遅い方向に相当し、連続運動は、速い運動に相当する。別の例では、案内レール１６が連続的に動き、キャリッジ１４が段階的に動く。さらに別の例では、案内レール１６が連続的に動き、キャリッジ１４も連続的に動く。説明例において、被処理物１０に対するパターン投与の間、被処理物１０は固定位置に保持される。支持構造体１３は、振動減衰構造体１８上に配置してもよい。前記振動減衰構造体は、高密度材料で作るのが好ましく、また、振動を減衰するためにエアクッションによってこれを支持してもよい。
【００１４】
図１では、視認性を良くするために、案内レールの遠い側の端部の脚を省略している。光学系２は、走査線を発生する、すなわち、この案内レールに沿う各ｘ位置に対して典型的には数百のピクセルをｙ方向に書込む。多数の走査線がストリップを形成する。完全なパターンは、選択した書込み戦略に依って、互いに部分的に重複しまたは互いに重複しない多数のストリップを含む。前記光学系は、一例として、図２に示すように、変調器９０と偏向器９５を含む。変調器９０は、照明時間の周期および／または線源１７からの電磁放射線の強度を変えるために用いる。前記変調器は、例えば、従来の音響光学変調器または事実上同じ機能のその他の変調器でもよい。この偏向器は、前記ストリップを創るために放射ビームを偏向するために使う。この偏向器は、音響光学偏向器でもよい。偏向器に接続可能なピクセルクロックは、５０ＭＨｚの周波数を使ってもよい。走査線の長さ、すなわち、ストリップの幅は、２００μｍでもよい。走査線は、約８００のピクセルを含むことができる。
【００１５】
別の例では、前記光学ヘッドだけが前記偏向器９５を含む。前記例では、変調器９０がレーザー源１７から固定位置に配置されている。
【００１６】
さらに別の例では、図３に示すように、前記光学系２が空間光変調器８０、ビームスプリッター８１、複合チューブレンズ８２、および、空間フィルタ８５を含む。図３に示すような光学装置で、前記空間光変調器は、アナログモードで作動してもよい。複合チューブレンズ８２および空間フィルタ８５は、一緒に一般的にフーリエフィルタと呼ばれるものを形成する。複合チューブレンズ８２は、空間フィルタ８５上に回折したパターンを投影する。最終レンズ３は、複合最終レンズでもよく、被処理物１０上に空中像を作る。
【００１７】
空間フィルタ８５は、一例として、板に設けた穴である。前記穴は、１次および高複数次回折に回折するあらゆる回折次数を事実上遮断するようなサイズおよび位置になされ、穴は、複合チューブレンズ８２からの焦点距離にあってもよい。反射した放射線は、前記チューブレンズ８２によって焦点面に集め、それは同時にこの最終レンズ装置の瞳面として作用する。穴は、例えば、前記ＳＬＭ８０のマイクロミラーの、アドレス指定されたピクセルからの１次および高複数次回折を切取り、一方非アドレス指定ミラー面からの放射線は、穴を通過できる。その結果、従来のリソグラフィのように、被処理物１０上に強度変調した空中像ができる。最適暗像域のためには、この回折パターンが０次回折の放射線を何も含まず、１次および高複数次回折の放射線のみを含むべきである。
【００１８】
パターンは、前記ＳＬＭを用い、スタンプを互いに重ね合せるかまたは重ね合せずに、一体に連携させて作り上げる。スタンプとは、前記被処理物を配置する画像平面での前記ＳＬＭの像と定義する。このパターンは、一つまたは複数の露光を使って作り上げてもよい。多重露光を使うことによって、第１露光のスタンプは、第２露光のスタンプとの関係で少なくとも一方向に並進可能である。
【００１９】
一例において、前記光学系２は、複数のＳＬＭチップを含んでもよい。前記ＳＬＭは、互いに隣り合せに配置してもよい。一つのＳＬＭのピクセル数が他のＳＬＭのピクセル数と違ってもよく、異なるピクセル形態のＳＬＭを互いに隣り合せに配置して使うことも可能である。
【００２０】
この放射線は、案内レールに固定して取付けるかまたは前記案内レールから分離したレーザー源１７によって発生してもよい。この放射線は、案内レール１６と平行方向で、光学系１９によって拡張され、平行化され、均質化され、かつ、発射されて、レールに沿うキャリッジ１４の移動中、横位置、角度および断面を変えずに、キャリッジ１４上のピックアップ光学素子２１に当る。
【００２１】
このレーザー源は、前記光学系２が図２に示すように変調器および偏向器を含む時は連続レーザー源であり、前記光学系２が図３に示すように空間光変調器を含む時はパルス化したエキシマレーザーであってもよい。レーザーの波長は、ＳＬＭを使う時、例えば、ＵＶ、ＤＵＶ（または、ＥＵＶであってもよい）の波長であってよい。ＥＵＶの場合、ＥＵＶ放射線を屈折する既知の材料がないので、全ての光学素子は屈折性でなく反射性でなければならない。
【００２２】
案内レール１６と被処理物の整合は、干渉計を使って当業者が知る従来の方法で行うことができ、詳しく説明する必要がない。被処理物１０は、適当な方法、例えば、支持構造体１３の少なくとも一端に配置した圧電アクチュエータで並進移動させるのが好ましい。
【００２３】
図４は、動く案内レール１６および動くキャリッジ１４に向かってビームを発射する前におけるビームの拡張を説明している。良品質のレーザービーム２０は、ガウスくびれ６８を有し、その部分でビーム直径が最小である。くびれ６８位置で、ビーム波面６０は平坦であるが、くびれ６８から離れると、波面６０が湾曲していることが分る。これは、「くびれ」および「くびれ」から離れた有限距離において、見かけの線源距離が無限大であることに等しい。この見かけの線源距離は、集束レンズ３の後の焦点の真の位置に影響する。光学系２および最終レンズ３を取付けたキャリッジ１４がレール１６に沿って滑動する時、この波面の曲率が変り、したがって真の焦点は、レーザー源１７から遠く離れると被処理物１０の下にあり、レーザー源１７の近くでは被処理物１０の上にある。レーザーが、上の例で想定したように、案内レールに固定されていない時は、レーザー源から案内レールおよびキャリッジまでの距離を考慮に入れなければならない。この曲率変動は、波長、および、くびれ６８部分の直径によって決り、非拡張レーザービームでは、多分、キャリッジおよび／または案内レールの機械的行程よりも利用可能範囲６９が小さいだろう。ビーム拡張器１９の後に作った広い「くびれ６８」では、どこでも、波面がより平担であり、焦点ずれが小さく、利用可能範囲が、案内レールおよびキャリッジを一体にした機械的行程よりも大きい。
【００２４】
図１に示す例では、被処理物１０が事実上ｘ−ｙ平面と平行に配置されている。このｘ−ｙ平面は、水平面または鉛直面でもよい。ｘ−ｙ平面が鉛直面と平行である時、被処理物は、直立基板であると呼ばれる。直立基板の装置は、クリーンルーム面積、設置面積が水平基板を有する機械よりも事実上小さいことを要するが、両例は、従来使った機械よりも小さいクリーンルーム面積しか要しない。直立基板１０で、基板は、降下粒子に対する露出面積が水平面と平行な基板に比べて劇的に減少するので、汚染に敏感でない。別の例では、基板が水平面から０〜９０°の間の任意の角度で傾斜せしめられる。
【００２５】
直立基板の別の特徴は、所謂たるみである。それは、水平面と平行な基板を有する時、多少なりとも避けられないが、鉛直面と事実上平行な基板では多かれ少なかれ除去できる。たるみは、被処理物の重量による変形として定義される。たるみのパターンは、基板の支持構造体の種類、支持構造体の数、基板それ自体のサイズ、および、形状に依る。
【００２６】
ステッピングモーターまたはリニアモーターによって、案内レールを動かすことができる。案内レールは、エアベアリング（空気支承体）上を滑動してもよい。案内レール１６の各脚の下に一つのエアベアリングがあってもよい。別の例では、案内レールの脚どうしが互いに結合され、それによって、その上をキャリッジがｘ方向に動く上部とｙ方向に沿うエアベアリングを含む下部を含むフレーム構造体を作る。前記下部は、前記振動減衰構造体１８の下にあり、すなわち、前記被処理物の上の上部と前記被処理物の下の下部を有する前記フレーム構造体の中空部がこの被処理物の上を動くだろう。
【００２７】
微細位置決め装置が案内レールまたは支持構造体１３の上にあってもよい。微細位置決め装置は、機械的および電気的サーボの形をしていてもよい。一例では、ｙ方向の運動を行うために案内レールの上を作動する二つのリニアモーターがある。リニアモーターは、この案内レールを回転するような方法でそれらを作動することによって微細位置決めを行ってもよい。この回転は、ｙ方向の運動のために案内レールに取付けたエアベアリングによって制限してもよい。
【００２８】
支持構造体１３の末端支持体に、支持構造体１３をｙ方向で動かす圧電アクチュエータが取付けてあってもよい。アクチュエータは、干渉計および干渉測定によって案内レール１６の位置に対する支持構造体の位置を検知するフィードバック回路を含む制御システムからのアナログ電圧によって駆動してもよい。同時にこれらのアクチュエータがステッピングモーターの限られた分解能および案内レール１６の非直線運動を補正してもよい。
【００２９】
支持構造体１３に取付けたアクチュエータによって案内レールの非直線運動を補償する代りに、ステッピングモーターまたはリニアモーターの限られた分解能を補正できるように、案内レールそれ自体を調整してもよい。同様な方法で、アクチュエータを案内レールに取付け、干渉測定によってこの案内レールに対する支持構造体の位置を絶えずモニターしてもよい。
【００３０】
図１に示すように、これらの実施例では、キャリッジ１４が案内レール１６に沿ってエアベアリング２２上を滑動する。キャリッジ１４をリニア電気モーター２３によって駆動してもよく、電気ケーブルおよび給気管を除いてレール１６とキャリッジ１４の間に物理的接触はない。キャリッジ１４に作用する力は、無接触モーター２３による力と慣性力のみである。
【００３１】
案内レール１６の真直度に関する誤差を補償するために較正が可能である。この機械の組立後、テスト板を書込み、書込み誤差を測定しなければならない。これらの誤差を較正ファイルに記憶し、後の書込み中に補正値として制御システムへ送る。
【００３２】
前記最終レンズ３の直ぐ上に取付けた前記光学系２の前記音響光学偏向器が走査線を形成してもよい。ピクセルは、３００×３００ｎｍでもよく、各走査線は、幅２００μｍでもよい。このレンズは、焦点距離４ｍｍでＮＡ＝０．１４のフラットフィールド補正レンズでもよい。
【００３３】
ｘ方向の微細位置決めは、最終レンズ３がその正しい位置にある時走査開始パルスのタイミングに基づいてもよい。ｙ方向には、上に説明した機械的サーボをデータ遅延機能によって補完してもよく、それは、ＤＥ４０２２７３２Ａ１に記載してあるようにデータを音響光学的走査に沿って動かす。これは、位置制御の帯域幅を１００Ｈｚよりも上にあげる慣性のないフィードフォワード制御システムに相当する。
【００３４】
前記キャリッジの行程毎の許容角偏差は１０μｒａｄ未満であり、前記行程に沿う焦点シフトは何もあってはならない。これは、多数の方法によって解決されるかも知れない。第１に、キャリッジ１４は、予荷重を加えて高剛性にしたエアベアリング（空気支承体）の上を動き、それで案内レール１６に対するキャリッジ１４の位置がはっきりと決り、外部空気圧および温度と無関係である。不完全な案内レールは、走査線に沿った書込み誤差を生じるかも知れない。しかし、この誤差は、較正中に測定し、補正曲線として記憶し、かつ、書込み中に補償するために位置フィードバックシステムへ供給できる。焦点整合は、コリメータおよびビーム成形光学素子１９によってレーザービームを操作することによって一定に保つことができる。
【００３５】
図２に示すような光学系を使う時、前記レーザービームは、前記光学系の中のビームスプリッタ（図示せず）によって複数のビームに分けられるかも知れない。
【００３６】
本発明による好適例は、１９００×１２００ｍｍまでのパターンのためのライター（書き込み器）である。本発明による別の好適例では、このライターが２１００×１５００ｍｍまでのパターン用である。この振動減衰構造体は、花崗岩ブロックによって作ってもよく且つ書込むべきパターンのサイズよりも幾らか大きい寸法である。
【００３７】
以上で詳細を述べた好適例および実施例により本発明の説明を行なったが、これらの例は、限定的意味ではなく例示的な意味で示したものである。当業者にとって、変形および組合せは、容易に想到できるであろうし、また、それらの変形および組合せは、本発明の精神、および、特許請求の範囲で規定される範囲内にあるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明装置の一例。
【図２】光学系の第１例。
【図３】光学系の第２例。
【図４】ガウス型レーザービームの「くびれ」および波面を示す。
【図１】
2006518484.tif 000002
【図２】
2006518484.tif 000003
【図３】
2006518484.tif 000004
【図４】
2006518484.tif 000005
【国際調査報告】
2006518484.tif 000006
2006518484.tif 000007