(57)【要約】【課題】ステージ送りの駆動系の速度変動の影響を抑制し、効率よく露光し、露光基板の露光工程の生産性の向上を図る。【解決手段】露光対象物を露光ステージ上に固定し、ステージ送りに露光光学系の空間的光変調器のパターン切り替えを同調させて露光するマスクレス露光方法であって、前記露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号のパルス間隔と予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔を比較し（Ｓ８）、前記取得されたスケールパルス信号間隔が前記標準のスケールパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが前記標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正し（Ｓ９）、前記空間的光変調器のパターン切替パルスが描画データ転送時間以上となるようにする（Ｓ１０，１１）。【選択図】図５
2012073495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象物を露光ステージ上に固定し、ステージ送りに露光光学系の空間的光変調器のパターン切り替えを同調させて露光するマスクレス露光方法であって、
前記露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号のパルス間隔と予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔を比較し、
前記取得されたスケールパルス信号間隔が前記標準のスケールパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが前記標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正し、
前記空間的光変調器のパターン切替パルス間隔が描画データ転送時間以上となるようにすること
を特徴とするマスクレス露光方法。
【請求項２】
露光照明光を出力する露光光源と、
空間的光変調器を含む露光光学系と、
前記露光光学系に対向させて露光対象物を保持し、前記露光光学系に対して相対的に移動する露光ステージと、
前記保持部材の移動量をスケールパルス信号で計測する計測手段と、
を有し、前記露光光学系によって前記露光対象物を露光して描画するマスクレス露光装置であって、
前記計測手段によって前記露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号のパルス間隔と予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果により前記取得されたスケールパルス信号間隔が前記標準のスケールパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが前記標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正する補正手段と、
前記補正手段の補正により前記空間的光変調器のパターン切替パルス間隔が描画データ転送時間以上となるように設定する設定手段と、
を備えていること
を特徴とするマスクレス露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクを使用せずに露光基板にパターンを露光するマスクレス露光方法及びマスクレスで露光するためのマスクレス露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターンマスクを使用することなく、空間的光変調器（Digital Mirror Device：以下、ＤＭＤと略称する。）を用い、紫外線によってプリント基板、半導体、液晶表面の感光性ドライフィルム又は液状レジストなどの露光対象物（以下、露光基板と称する。）に電気回路パターンを描画するマスクレス露光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１には、露光照明光を出力する露光光源と、２次元空間変調器と、第１の投影レンズと、マイクロレンズアレーと、第２の投影レンズと、露光基板を保持し前記第２の投影レンズの光軸に直交する方向に移動するステージとからなるマスクレス露光装置において、板厚方向の一方の面が板厚方向の他方の面に対して角度θの傾斜面である第１と第２の２つの楔ガラスと、前記楔ガラスの少なくとも一方を移動させる移動手段と、を設け、前記第１の楔ガラスの前記他方の面を前記第２の投影レンズの光軸に対して垂直に配置し、前記第２の楔ガラスの前記一方の面を前記第１の楔ガラスの当該一方の面との距離が予め定める値になるように組み合わせて、前記第２の投影レンズの入射側又は出射側に配置し、前記第２の投影レンズの前記光軸方向の結像位置が前記露光基板の表面からずれている場合は、前記移動手段により前記楔ガラスのいずれか一方を前記距離を一定にして前記角度θ方向に移動させることにより前記第２の投影レンズの結像面を前記露光基板の表面に位置決めすることを特徴とした発明が記載されている。
【０００４】
前記特許文献１には、露光時の結像位置のずれを補正して位置決めすることが記載されているが、このほかに、この種のマスクレス露光装置では、露光する場合に、露光対象物である露光基板を露光ステージ上に固定し、制御回路がステージ送りにＤＭＤのパターン切り替えを同調させて露光している。その際、制御回路は露光ステージに取り付けられたリニアスケールからのスケールパルス信号に基づいて露光分解能に合わせたＤＭＤのパターン切替パルスを生成する。ＤＭＤのパターン切替パルスは、リニアスケールからそのまま入力されたスケールパルス信号、いわゆる生のスケールパルス信号を規定数カウントすることによって取得している。
【０００５】
ＤＭＤは通常データメモリと呼ばれる描画データを一時記憶するためのメモリを内蔵し、また、自身の制御を行う制御回路が実装されており、現在地点の露光中に次の地点の描画データの転送を受け取ると、当該描画データを自身のデータメモリに記憶しておく。そしてパターン切替パルスを受け取ると、現在の描画パターンデータをデータメモリの描画パターンデータに入れ替えてミラーのＯｎ−Ｏｆｆを行う。このデータの転送にはある程度の時間を要する。
【０００６】
上記のように生のパルス信号からＤＭＤのパターン切替パルス信号を生成すると、ステージ送りを行う駆動系の速度変動の影響が前記パターン切替パルス信号に直接影響を及ぼす。一方、ステージ送りを行う駆動系はサーボ制御されているが、その送り速度は±１０％程変動する。しかし、ステージ送りの送り速度が速くなって上記した描画データ転送時間より前に次の露光エリアに到達してスケールパルスが発生し、それによってＤＭＤパターン切替パルスが発生するとＤＭＤがエラーを起こしてしまう。そのため、従来はステージ送りにマージンを持たせるために平均速度より１０％程度遅い送り速度を使用せざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８０３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前述のようにステージ送りの速度を１０％程度遅くして露光すると、露光基板全体の露光時間がステージ送り速度を１０％遅くした分だけ遅くなり、その分生産効率が下がることになる。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ステージ送りの駆動系の速度変動の影響を抑制し、効率よく露光し、露光基板の露光工程の生産性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、第１の手段は、露光対象物を露光ステージ上に固定し、ステージ送りに露光光学系の空間的光変調器のパターン切り替えを同調させて露光するマスクレス露光方法であって、前記露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号のパルス間隔と予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔を比較し、前記取得されたスケールパルス信号間隔が前記標準のパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが前記標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正し、前記空間的光変調器のパターン切替パルスの出力間隔が描画データ転送時間以上となるようにすることを特徴とする。
【００１１】
これによりステージ送り機構８の送り速度の変動によりデータ転送前にスケールパルスが発生して起こるＤＭＤのエラーを低減することができる。
【００１２】
第２の手段は、露光照明光を出力する露光光源と、空間的光変調器を含む露光光学系と、前記露光光学系に対向させて露光対象物を保持し、前記露光光学系に対して相対的に移動する露光ステージと、前記保持部材の移動量をスケールパルス信号で計測する計測手段と、を有し、前記露光光学系によって前記露光対象物を露光して描画するマスクレス露光装置であって、前記計測手段によって前記露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号のパルス間隔と予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果により前記取得されたスケールパルス信号間隔が前記標準のスケールパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが前記標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正する補正手段と、前記補正手段の補正により前記空間的光変調器のパターン切替パルス出力間隔が描画データ転送時間以上となるように設定する設定手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
なお、後述の実施形態では、露光対象物は露光基板９に、露光ステージは露光ステージを含むステージ送り機構８に露光光学系は符号２に、空間的光変調器は図示しないＤＭＤに、露光ステージの移動に伴って取得されるスケールパルス信号間隔は現実のススケールパルス信号間隔ＰＩab、ＰＩbc、ＰＩcd、ＰＩde、ＰＩef、ＰＩfgに、予め設定された標準のスケールパルス信号のパルス間隔は符号ＰＳＩに、両者の比較はステップＳ８に、取得されたスケールパルス信号間隔が標準のスケールパルス間隔よりも短い場合に、当該短くなったスケールパルスの出力タイミングが標準のスケールパルス間隔の出力タイミングになるように補正するのはステップＳ９に、空間的光変調器のパターン切替パルスが描画データ転送時間以上となるようにするのはステップＳ１０及びステップＳ１１に、露光光源は符号１に、計測手段はリニアスケール５及びＣＮＣ７に、比較手段はステップＳ８に、補正手段はステップＳ９に、設定手段はステップＳ１０及びステップＳ１１に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステージ送り機構８の送り速度の変動によるＤＭＤのエラー発生を低減し、ステージの送り速度の向上を図ることができるので、効率よく露光し、露光基板の露光工程の生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るマスクレス露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】ステージ送り機構の送りに同期したＤＭＤパターン切替パルス生成の理想的な場合のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】現実の露光ステージから生じるスケールパルスを補正したスケールパルスの出力タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図４】現実の露光ステージから生じるスケールパルスを補正したスケールパルスの出力タイミングの他の例を示すタイミングチャートである。
【図５】図３及び図４に示したスケールパルス補正の補正手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、ステージ送り機構の送り速度の変動によるスケールパルスの発生変動が連続的に発生する場合はほとんどなく、ほとんどの場合はスケールパルスの間隔が伸びと縮みが交互に発生する程度であることを見出したことに基づき、前記変動によるエラーの発生を低減するようにしたものである。
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るマスクレス露光装置の概略構成を示す図である。同図において、マスクレス露光装置は、露光光源１と、露光光源１から出射された光を露光基板９側に導いて露光するＤＭＤを含む光学系２と、ＤＭＤを駆動するＤＭＤドライバユニット３と、ＤＭＤドライバユニット３を制御する描画データ転送ＰＣ（パーソナルコンピュータ）４、露光制御の最上位ＰＣであるメインＰＣ６及びＣＮＣ（コンピュータ数値制御装置）７と、露光基板９が固定され、移動させる露光ステージを含むステージ送り機構８と、スケールパルス信号をＣＮＣ７に出力するためのリニアスケール５と、露光基板９上に形成されたアライメントマークを読み取るＣＣＤカメラ１３と、ＣＣＤカメラ１３の読み取り情報とリニアスケール５からのスケールパルス信号が入力され、画像処理情報をメインＰＣ６に出力する画像処理装置１２とから基本的に構成されている。なお、ＤＭＤドライバユニット３には、ＤＭＤを駆動するためのＤＭＤドライバ基板１０、及びパルス発生回路を内蔵したシンクロ基板１１が搭載されている。
【００１９】
このように構成されたマスクレス露光装置では、露光光源１で作成された一定波長の光を光学系２に供給する。光学系を装置構成に応じて複数個設けられているが、ここでは、１個で代表している。光学系２にはＤＭＤドライバユニット３内のＤＭＤドライバ基板１０からの電気信号を高速でＯｎ−Ｏｆｆ制御される微細なミラーを複数内蔵した素子ＤＭＤ（Digital Mirror Device）が備えられている。ＤＭＤドライバ基板１０の電気信号は、描画データ転送用ＰＣ４から転送された描画データとＤＭＤドライバユニット３内のシンクロ基板１１よりリニアスケール５から取得されたスケールパルス信号から生成したＤＭＤパターン切替パルス（以後、単にＤＭＤ切替パルスという。）をもとに構成された電気信号である。
【００２０】
このＤＭＤドライバ１０からの電気信号は、メインＰＣ６の指令によってＣＮＣ７が制御するステージ送り機構８の露光方向の動きと同期をとり、電気回路等の像が露光基板９に形成される。なお、ここで形成される電気信号等とはＣＣＤカメラ１３及び画像処理装置１２で読み込んだアライメントマークの位置情報に基づいて露光基板９の伸縮に合わせて変換された電気信号である。
【００２１】
ここで、前記したＤＭＤのデータ転送に要する時間を描画データ転送時間ＤＴと以後称する。本実施形態では、この描画データ転送時間ＤＴとステージ送り機構８の送り速度の変動によるＤＭＤのエラー発生を低減し、ステージの送り速度の向上を図ったものである。なお、ＤＭＤ自体はデバイスとして公知のものなので、本明細書では詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２は、ＤＭＤドライバユニット３内のシンクロ基板１１に内蔵されているパルス生成回路によってメインＰＣ６の露光指令を受け、ステージ送り機構８の送りに同期したＤＭＤ切替パルスの生成の理想的な場合、即ち露光ステージの送り速度が一定である場合を示すタイミングチャートである。ここで、全ての時間はシンクロ基板１１に搭載された水晶発振器等のクロックパルスでカウントされる。
【００２３】
図２に示すように露光ステージの送り速度が一定な場合、等間隔の理想的なスケールパルス（ａ〜ｇ）が発生する。シンクロ基板１１に内蔵されているパルス生成回路はこのスケールパルスをカウントし、規定カウントに達するとＤＭＤ切替パルスを生成する。ＤＭＤはＤＭＤ切替パルスを受け取ると、内蔵しているデータメモリから描画データを受け取りＤＭＤミラーをＯＮにして描画パターンを露光基板に対して露光する。この露光の間に、データメモリは描画データ転送用ＰＣ４から描画データの転送を受ける。この転送に要する時間が描画データ転送時間ＤＴであり、この時間が経過したタイミングでＤＭＤ切替パルスが出力され、ＤＭＤミラーがＯＮとなる。
【００２４】
図３は、現実の露光ステージから生じるスケールパルスと本実施形態における補正方法によって補正したスケールパルスの例を示すタイミングチャートである。現実のスケールパルスはこのように露光ステージの送り速度の変動のためにパルス間隔ＰＩが変動する。図３では、現実のスケールパルス１の各パルスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇの立ち上がり間隔をＰＩab、ＰＩbc、ＰＩcd、ＰＩde、ＰＩef、ＰＩfgで示す。本実施形態では、このパルス間隔ＰＩを電気的に補正する。
【００２５】
現実のパルス間隔ＰＩを補正する場合には、まず、予めステージの送り速度指令値に対応したリニアスケールの標準的なスケールパルス間隔ＳＰＩをシンクロ基板１１上に搭載されたメモリ領域に記憶させておく。メインＰＣ６から露光指令を受ける際、露光ステージの送り速度指令値も同時に受け取り、その送り速度指令値に対応した標準的なスケールパルス間隔ＳＰＩをメモリから読み出し、シンクロ基板１１のクロックパルスでスケールパルスの間隔ＰＩをカウントして比較する。この標準スケールパルス間隔ＳＰＩよりも長いスケールパルス間隔ＰＩは補正せず、標準スケールパルス間隔ＳＰＩよりも短いスケールパルス間隔ＰＩを電気的に補正する。図３の例では、標準スケールパルス間隔ＳＰＩよりも短いスケールパルス間隔ＰＩであるＰＩab、ＰＩcd、ＰＩfgが長くなるように補正する。そして、その補正後のスケールパルスからＤＭＤ切替パルスを生成する。これにより、ＤＭＤの描画データ転送時間ＤＴ未満とはならないＤＭＤ切替パルスをＤＭＤに出力することができる。
【００２６】
即ち、図３で言えば、標準スケールパルス間隔ＳＰＩより短いパルスａとパルスｂとの間隔ＰＩab、パルスｃとパルスｄとの間隔ＰＩcd、及びパルスｆとパルスｇとの間隔ＰＩfgの間隔をＳＰＩに等しくなるように補正する。ＤＭＤ切替パルスに対しての影響はパルスｇのみであるが、常にスケールパルスの変動を監視しておくことによってパルスｇの変動を容易に補償することができる。このように補正することにより、描画データ転送時間ＤＴよりも短い時間で次の切替パルス信号が出力されたとしても、確実に描画データの転送終了を待つことが可能となり、ＤＭＤエラーの発生を抑えることができる。
【００２７】
図４は、別のパターンでスケールパルスの間隔が変動した場合を示すタイミングチャートである。この場合、現実のスケールパルス２に示すように理想的なスケールパルスよりパルスｃが短く、パルスｅが長くなっている。これを図３で説明したものと同様にして補正する。すると、パルスｅが理想の間隔ＳＰＩよりも長くなり、その分パルスｆがずれ、そのずれによりパルスｇが描画データ転送時間（ＤＴ）より遅くなる。しかしながら、これによるＤＭＤ切替パルスは描画データ転送時間ＤＴ未満で発生するわけではないのでエラーを生じることはない。従来と同様、この程度の位置ずれは許容誤差の範囲内である。
【００２８】
図５は図３及び図４に示したスケールパルス補正の補正手順を示すフローチャートである。  
この補正では、まず、光学系２のＤＭＤはＤＭＤドライバユニット３を介してメインＰＣ６から露光指令及び露光ステージの送り速度指令値を受け取り（ステップＳ１）、送り速度指令値に対応した標準スケールパルス間隔ＳＰＩを読み込む（ステップＳ２）。次いで、描画データ転送ＰＣ４は最初の露光エリアの描画データをＤＭＤドライバユニットを介してＤＭＤに転送する（ステップＳ３）。
【００２９】
シンクロ基板１１のパルス生成回路はこのスケールパルスをカウントし、規定カウント（図３及び図４ではパルスｇ）に達するとＤＭＤ切替パルスを生成する（ステップＳ４）。ＤＭＤはＤＭＤ切替パルスを受け取ると、さらに内蔵しているデータメモリから描画データを受け取り、ＤＭＤミラーをＯＮにして描画パターンの露光を開始する（ステップＳ５）。
【００３０】
描画データ転送ＰＣ４は次の描画データの転送を開始し（ステップＳ６）、シンクロ基板１１はリニアスケールのパルス間隔ＰＩをカウントする（ステップＳ７）。そして、リニアスケールのパルス間隔ＰＩと標準スケールパルス間隔ＰＳＩとを比較し（ステップＳ８）、リニアスケールのパルス間隔ＰＩが標準スケールパルス間隔ＰＳＩより短い場合には、リニアスケールのパルス間隔ＰＩが標準スケールパルス間隔ＰＳＩと等しくなるようにパルス間隔ＰＩを補正し（ステップＳ９）、スケールパルスをカウントする（ステップＳ１０）。一方、ステップＳ８の比較判定で、パルス間隔ＰＩが標準スケールパルス間隔ＳＰＩ以上であれば、ステップＳ９をスキップしてステップＳ１０でスケールパルスをカウントする。
【００３１】
次いで、カウントしたカウント値Ｎと規定値とを比較し（ステップＳ１１）、カウント値Ｎが規定値に達するまでステップＳ７からの処理ステップＳ１１までの処理を繰り返す。そして、カウント値が規定値になると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、全エリアの露光を終了したかどうかをチェックし（ステップＳ１２）、全エリアの露光を終了していなければ、ステップＳ４からステップＳ１２までの処理を繰り返し、全エリアの露光を終了した時点で（ステップＳ１２：ＹＥＳ）処理を終える。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、
１）ステージ送り機構のサーボ制御による送り速度の変動のために、ステージ送りの平均速度より１０％程度遅い送り速度を使用せざるを得なかったが、現実のスケールパルス間隔ＰＩが標準スケールパルス間隔ＳＰＩより短くなった時点で標準スケールパルス間隔ＳＰＩに等しくなるように補正するので、遅くしていたステージの送り速度を１０％程度速くすることができる。  
２）スケールパルスの補正のみで露光ステージの送り速度を向上させることが可能となり、簡単な制御で露光時間の短縮化を図ることができる。  
３）ステージ送りの駆動系の速度変動の影響を抑制し、効率よく露光基板を露光することができる。  
等の効果を奏する。
【００３３】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。
【符号の説明】
【００３４】
１  露光光源
２  露光光学系
５  リニアスケール
７  ＣＮＣ
８  ステージ送り機構
９  露光基板
ＰＩab、ＰＩbc、ＰＩcd、ＰＩde、ＰＩef、ＰＩfg  スケールパルス信号間隔
ＰＳＩ  標準のスケールパルス信号のパルス間隔
【図１】
2012073495.tif 000003
【図２】
2012073495.tif 000004
【図３】
2012073495.tif 000005
【図４】
2012073495.tif 000006
【図５】
2012073495.tif 000007