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技術 基板処理装置およびテスト用シート基板

出願人 株式会社ニコン
発明者 倉重貴広加藤正紀鈴木智也
出願日 2015年12月10日 (3年8ヶ月経過) 出願番号 2015-240693
公開日 2017年6月15日 (2年2ヶ月経過) 公開番号 2017-107069
状態 未査定
技術分野 ホトレジスト感材への露光・位置合せ
主要キーワード 置土台 テンション調整ローラ 照射中心軸 円弧曲面 金属性薄膜 可動シャッタ バースト波状 偏向調整
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

電子デバイス配線等のパターンを形成するための長尺シート基板に所定の処理を連続して施す基板処理装置及びテストシート基板を提供する。

解決手段

可撓性を有する長尺の第1シート基板を長尺方向に送りつつ、第1シート基板に所定の処理を施す基板処理装置は、第1シート基板に所定の処理を施す処理部を通るように、第1シート基板を長尺方向に搬送する基板搬送部と、基板搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性の第2シート基板が、第1シート基板と連なって処理部を通るように、第2シート基板を供給するとともに、処理部で処理された後の第2シート基板を回収する基板供給回収部と、処理部に対して第1シート基板だけが通る第1の状態と、第1シート基板と第2シート基板とが重なって通る第2の状態とで、処理部による処理条件が異なるように処理部を制御する制御部とを備える。

概要

背景

下記の特許文献1には、回転駆動されるドラム曲面に沿って支持される可撓性の記録媒体円弧曲面における3次元露光領域全体に、2ヶ所の露光ヘッドからの投射される露光用光ビーム露光処理する際、焦点距離調整手段により、露光ヘッドからの露光用の光ビームを、記録媒体の3次元で湾曲した露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させるために、マイクロミラーDMD)の各々のミラーからの光ビームを記録媒体上に集光するマイクロレンズアレイの各マイクロレンズ焦点距離を湾曲面に倣うように異ならせたり、シリンドリカルレンズを介して露光用の光ビームを記録媒体に投射したりすることで、湾曲した露光領域の全体に対して良好な結像が得られる露光装置が開示されている。この場合、特許文献1のようなマイクロレンズアレイを用いた露光装置では、露光用の光ビームのベストフォーカス面を、湾曲した記録媒体の露光領域に3次元的に合わせる必要がある。しかしながら、可撓性の記録媒体の厚みが比較的大きく変化した場合は、記録媒体の露光領域の3次元の湾曲の程度が変わってしまうため、露光用の光ビームの湾曲したベストフォーカス面との整合性崩れてしまうとともに、2ヶ所の露光ヘッドの各々の露光位置の記録媒体の周長方向に関する間隔に誤差が生じることになる。そのような整合性の崩れや間隔の誤差は、装置を止めて調整し直すことも可能である。但し、ロール・ツー・ロール方式で記録媒体を処理している場合、露光装置だけを一時的に停止させると、製造ラインの全体を止めるリスクが生じる。

概要

電子デバイス配線等のパターンを形成するための長尺シート基板に所定の処理を連続して施す基板処理装置及びテストシート基板を提供する。可撓性を有する長尺の第1シート基板を長尺方向に送りつつ、第1シート基板に所定の処理を施す基板処理装置は、第1シート基板に所定の処理を施す処理部を通るように、第1シート基板を長尺方向に搬送する基板搬送部と、基板搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性の第2シート基板が、第1シート基板と連なって処理部を通るように、第2シート基板を供給するとともに、処理部で処理された後の第2シート基板を回収する基板供給回収部と、処理部に対して第1シート基板だけが通る第1の状態と、第1シート基板と第2シート基板とが重なって通る第2の状態とで、処理部による処理条件が異なるように処理部を制御する制御部とを備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

可撓性を有する長尺の第1シート基板を長尺方向に送りつつ、前記第1シート基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、前記第1シート基板に所定の処理を施す処理部を通るように、前記第1シート基板を長尺方向に搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性の第2シート基板が、前記第1シート基板と連なって前記処理部を通るように、前記第2シート基板を供給するとともに、前記処理部で処理された後の前記第2シート基板を回収する基板供給回収部と、前記処理部に対して前記第1シート基板だけが通る第1の状態と、前記第1シート基板と前記第2シート基板とが重なって通る第2の状態とで、前記処理部による処理条件が異なるように前記処理部を制御する制御部と、を備える、基板処理装置。

請求項2

請求項1に記載の基板処理装置であって、前記基板供給回収部は、前記第2シート基板を前記第1シート基板に重ねた状態で前記処理部を通るように、前記第2シート基板の先端部を前記第1シート基板の途中に貼り合わせるための貼り合せ機構を含む、基板処理装置。

請求項3

請求項2に記載の基板処理装置であって、前記基板供給回収部は、前記第1シート基板の途中を切断する切断機構を備え、その切断された部分に前記第2シート基板を所定の長さに渡って挿入する、基板処理装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、前記処理部は、前記第1シート基板に電子デバイス用のパターン露光するとともに、前記第2シート基板にテスト用パターンを露光する露光装置である、基板処理装置。

請求項5

可撓性を有するシート基板を所定の搬送方向に送りつつ、前記シート基板に所定の処理を施す処理装置処理状態を確認するために、前記シート基板の代わりに前記処理装置に装着可能なテスト用シート基板であって、ベースシートと、所定の厚みの薄膜を前記搬送方向に所定長さ分ずらして、前記ベースシート上に順次積層した薄膜積層体と、を備える、テスト用シート基板。

請求項6

請求項5に記載のテスト用シート基板であって、前記薄膜積層体は、一定の厚みのシート基板の複数枚階段状にずらしてラミネートして作られる、テスト用シート基板。

請求項7

請求項6に記載のテスト用シート基板であって、前記複数枚のシート基板の各々に、位置合せ用マークが形成される、テスト用シート基板。

技術分野

0001

本発明は、電子デバイス配線等のパターンを形成するための長尺シート基板に所定の処理を連続して施す基板処理装置、および、その基板処理装置に用いられるテスト用シート基板に関する。

背景技術

0002

下記の特許文献1には、回転駆動されるドラム曲面に沿って支持される可撓性の記録媒体円弧曲面における3次元露光領域全体に、2ヶ所の露光ヘッドからの投射される露光用光ビーム露光処理する際、焦点距離調整手段により、露光ヘッドからの露光用の光ビームを、記録媒体の3次元で湾曲した露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させるために、マイクロミラーDMD)の各々のミラーからの光ビームを記録媒体上に集光するマイクロレンズアレイの各マイクロレンズ焦点距離を湾曲面に倣うように異ならせたり、シリンドリカルレンズを介して露光用の光ビームを記録媒体に投射したりすることで、湾曲した露光領域の全体に対して良好な結像が得られる露光装置が開示されている。この場合、特許文献1のようなマイクロレンズアレイを用いた露光装置では、露光用の光ビームのベストフォーカス面を、湾曲した記録媒体の露光領域に3次元的に合わせる必要がある。しかしながら、可撓性の記録媒体の厚みが比較的大きく変化した場合は、記録媒体の露光領域の3次元の湾曲の程度が変わってしまうため、露光用の光ビームの湾曲したベストフォーカス面との整合性崩れてしまうとともに、2ヶ所の露光ヘッドの各々の露光位置の記録媒体の周長方向に関する間隔に誤差が生じることになる。そのような整合性の崩れや間隔の誤差は、装置を止めて調整し直すことも可能である。但し、ロール・ツー・ロール方式で記録媒体を処理している場合、露光装置だけを一時的に停止させると、製造ラインの全体を止めるリスクが生じる。

先行技術

0003

特開2006−098719号公報

0004

本発明の第1の態様は、可撓性を有する長尺の第1シート基板を長尺方向に送りつつ、前記第1シート基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、前記第1シート基板に所定の処理を施す処理部を通るように、前記第1シート基板を長尺方向に搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性の第2シート基板が、前記第1シート基板と連なって前記処理部を通るように、前記第2シート基板を供給するとともに、前記処理部で処理された後の前記第2シート基板を回収する基板供給回収部と、前記処理部に対して前記第1シート基板だけが通る第1の状態と、前記第1シート基板と前記第2シート基板とが重なって通る第2の状態とで、前記処理部による処理条件が異なるように前記処理部を制御する制御部と、を備える。

0005

本発明の第2の態様は、可撓性を有するシート基板を所定の搬送方向に送りつつ、前記シート基板に所定の処理を施す処理装置処理状態を確認するために、前記シート基板の代わりに前記処理装置に装着可能なテスト用シート基板であって、ベースシートと、所定の厚みの薄膜を前記搬送方向に所定長さ分ずらして、前記ベースシート上に順次積層した薄膜積層体と、を備える。

図面の簡単な説明

0006

第1の実施の形態による露光装置の全体構成を示す図である。
図1に示す描画装置回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。
基板上で走査されるスポット光描画ライン、および基板上に形成されたアライメントマークを示す図である。
図1に示す走査ユニット光学的な構成を示す図である。
図1に示すビーム分配部の構成を示す図である。
図1に示す制御装置概略構成を示すブロック図である。
図1に示す光源装置の具体的な構成を示す図である。
図1に示す露光装置の一部拡大図である。
デバイス製造用の基板の厚みとテスト用シート基板との厚みの差に起因するスポット光のフォーカス誤差と、描画ラインの副走査方向への位置誤差を説明する図である。
テスト用シート基板の基板からの厚み差によって生じる奇数番偶数番との描画ラインの副走査方向の間隔の誤差量の傾向を示すグラフである。
露光ヘッドのZ方向の位置変化量によって生じる奇数番と偶数番との描画ラインの副走査方向の間隔の誤差量の傾向を示すグラフである。
第2の実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す図である。
デバイス製造用の基板とテスト用シート基板とを貼り合わせ状態を示す図である。
デバイス製造用の基板の途中にテスト用シート基板を挿入したときの状態を示す図である。
第3の実施の形態によるテスト用シート基板の構成を示す図である。

実施例

0007

本発明の態様に係る基板処理装置およびテスト用シート基板について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

0008

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の基板(被照射体)Pに露光処理を施す露光装置(パターン描画装置)EXを含むデバイス製造システム10の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。

0009

デバイス製造システム10は、基板Pに所定の処理(露光処理等)を施して、電子デバイスを製造するシステム(基板処理装置)である。デバイス製造システム10は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブルディスプレイフィルム状のタッチパネル液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルターフレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ELディスプレイ液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム10は、可撓性のシート状の基板(シート基板)Pをロール状に巻いた供給ロールから基板Pが送出され、送出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Pを回収ロールで巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール(Roll To Roll)方式の構造を有する。基板Pは、基板Pの移動方向(搬送方向)が長手方向(長尺)となり、幅方向が短手方向短尺)となる帯状の形状を有する。第1の実施の形態においては、フィルム状の基板Pが、前工程の処理装置(第1の処理装置)PR1、露光装置EX、後工程の処理装置(第2の処理装置)PR2を経て、連続的に処理される例を示している。

0010

なお、本第1の実施の形態では、装置が設置される工場の床面Eと平行な水平面であって基板Pの搬送方向をX方向とし、水平面内においてX方向と直交する方向、つまり、基板Pの幅方向(短尺方向)をY方向とし、Z方向は、X方向とY方向とに直交する方向(上方向)であり、重力が働く方向と平行である。

0011

基板Pは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔(フォイル)等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂ポリプロピレン樹脂ポリエステル樹脂エチレンビニル共重合体樹脂ポリ塩化ビニル樹脂セルロース樹脂ポリアミド樹脂ポリイミド樹脂ポリカーボネート樹脂ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも1つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Pの厚みや剛性ヤング率)は、デバイス製造システム10の搬送路を通る際に、基板Pに座屈による折れ目非可逆的シワが生じないような範囲であればよい。基板Pの母材として、厚みが25μm〜200μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)等のフィルムは、好適なシート基板の典型である。

0012

基板Pは、処理装置PR1や処理装置PR2で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板Pを選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン酸化亜鉛アルミナ、または酸化ケイ素等でもよい。また、基板Pは、フロート法等で製造された厚さ100μm程度の極薄ガラス単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。

0013

ところで、基板Pの可撓性(flexibility)とは、基板Pに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Pを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Pの材質、大きさ、厚さ、基板P上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第1の実施の形態によるデバイス製造システム10内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Pを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れ割れが発生)したりせずに、基板Pを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。

0014

前工程用の処理装置PR1は、基板Pを所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、基板Pに対して塗布処理乾燥処理を行う塗布装置である。処理装置PR1は、基板Pの表面に感光性機能液を選択的または一様に塗布した後に、感光性機能液に含まれる溶剤または水を除去して、感光性機能液を乾燥させる。これにより、基板Pの表面に感光性機能層光感応層)となる膜が選択的または一様に形成される。なお、ドライフィルムを基板Pの表面に貼り付けることで、基板Pの表面に感光性機能層を形成してもよい。この場合は、処理装置PR1に代えて、ドライフィルムを基板Pに貼り付ける貼付装置(処理装置)を設ければよい。

0015

ここで、この感光性機能液(層)の典型的なものはフォトレジスト(液状またはドライフィルム状)であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線照射を受けた部分の親撥液性改質される感光性シランカップリング剤(SAM)、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基露呈する感光還元剤等がある。感光性機能液(層)として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク(銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク)または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ(TFT)等を構成する電極半導体絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能液(層)として、感光性還元剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Pを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成(析出)される。このようなメッキ処理アディティブ(additive)なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置EXへ送られる基板Pは、母材をPETやPENとし、その表面にアルミニウム(Al)や銅(Cu)等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。

0016

露光装置(処理部)EXは、処理装置PR1から搬送されてきた基板Pを処理装置PR2に向けて所定の速度で搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、基板Pに対して露光処理(パターン描画)を行う処理装置である。露光装置EXは、基板Pの表面(感光性機能層の表面、すなわち、感光面)に、電子デバイス用のパターン(例えば、電子デバイスを構成するTFTの電極や配線等のパターン)に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像(改質部)が形成される。

0017

本第1の実施の形態においては、露光装置EXは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式のパターン描画装置である。後で詳細に説明するが、露光装置EXは、基板Pを長尺方向(副走査方向)に搬送しながら、露光用のパルス状のビームLB(パルスビーム)のスポット光SPを、基板Pの被照射面(感光面)上で所定の走査方向(Y方向)に1次元に走査(主走査)しつつ、スポット光SPの強度をパターンデータ(描画データ)に応じて高速変調オンオフ)する。これにより、基板Pの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Pの副走査と、スポット光SPの主走査とで、スポット光SPが基板Pの被照射面上で相対的に2次元走査されて、基板Pに所定のパターンが描画露光される。また、基板Pは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置EXによってパターンが露光される露光領域Wは、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる(図3参照)。この露光領域Wに電子デバイスが形成されるので、露光領域Wは、デバイス形成領域でもある。

0018

後工程の処理装置PR2は、露光装置EXから搬送されてきた基板Pを所定の速度で搬送しつつ、基板Pに対して湿式処理と乾燥処理を行う湿式処理装置である。本第1の実施の形態では、処理装置PR2は、基板Pに対して湿式処理の一種である現像処理またはメッキ処理を行う。そのため、処理装置PR2は、基板Pを所定時間だけ現像液に浸漬させる現像部、または基板Pを所定時間だけ無電解メッキ液に浸漬させるメッキ部と、基板Pを純水等で洗浄する洗浄部と、基板Pを乾燥させる乾燥部とを備える。これにより、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が析出(形成)される。つまり、基板Pの感光性機能層上のスポット光SPの照射部分と非照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、レジスト、パラジウム)が選択的に形成され、これがパターン層となる。

0019

なお、感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、湿式処理の一種である液体(例えば、導電性インク等を含有した液体)の塗布処理、またはメッキ処理が処理装置PR2によって行われる。この場合であっても、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が形成される。つまり、基板Pの感光性機能層のスポット光SPの照射部分と被照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、導電性インクまたはパラジウム等)が選択的に形成され、これがパターン層となる。

0020

さて、図1に示す露光装置EXは、温調チャンバーECV内に格納されている。この温調チャンバーECVは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Pの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Pの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を考慮した湿度に設定される。温調チャンバーECVは、パッシブまたはアクティブ防振ユニットSU1、SU2を介して製造工場の床面Eに配置される。防振ユニットSU1、SU2は、床面Eからの振動を低減する。この床面Eは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台ペデスタル)上の面であってもよい。露光装置EXは、基板搬送機構(基板搬送部)12と、光源装置LSと、ビーム分配部BDUと、露光ヘッド14と、制御装置16と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2m(なお、m=1、2、3、4)と、複数のエンコーダヘッドENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)とを少なくとも備えている。制御装置(制御部)16は、露光装置EXの各部を制御するものである。この制御装置16は、コンピュータプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本第1の実施の形態の制御装置16として機能する。

0021

基板搬送機構12は、デバイス製造システム10の基板搬送装置(基板搬送部)の一部を構成するものであり、処理装置PR1から搬送される基板Pを、露光装置EX内で所定の速度で搬送した後、処理装置PR2に所定の速度で送り出す。この基板搬送機構12によって、露光装置EX内で搬送される基板Pの搬送路が規定される。基板搬送機構12は、基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)から順に、エッジポジションコントローラEPC、駆動ローラR1、テンション調整ローラRT1、回転ドラム(円筒ドラム)DR、テンション調整ローラRT2、駆動ローラR2、および、駆動ローラR3を有している。

0022

エッジポジションコントローラEPCは、処理装置PR1から搬送される基板Pの幅方向(Y方向であって基板Pの短尺方向)における位置が、目標位置に対して±十数μm〜数十μm程度の範囲(許容範囲)に収まるように、基板Pを幅方向に移動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラEPCは、基板Pの幅方向の端部(エッジ)の位置を検出する不図示のエッジセンサからの検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラEPCのローラをY方向に微動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ(ニップローラ)R1は、エッジポジションコントローラEPCから搬送される基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを回転ドラムDRへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラEPCは、回転ドラムDRに巻き付く基板Pの長尺方向が、回転ドラムDRの中心軸AXoに対して常に直交するように、基板Pの幅方向における位置を適宜調整するとともに、基板Pの進行方向における傾き誤差補正するように、エッジポジションコントローラEPCの前記ローラの回転軸とY軸との平行度を適宜調整してもよい。

0023

回転ドラムDRは、Y方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸AXoと、中心軸AXoから一定半径円筒状の外周面とを有する。回転ドラムDRは、この外周面(円周面)に倣って基板Pの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持(保持)しつつ、中心軸AXoを中心に回転して基板Pを+X方向に搬送する。回転ドラムDRは、露光ヘッド14からのビームLB(スポット光SP)が投射される基板P上の領域(部分)をその外周面で支持する。回転ドラムDRは、電子デバイスが形成される面(感光層が形成された側の面)とは反対側の面(裏面)側から基板Pを支持(密着保持)する。回転ドラムDRのY方向の両側には、回転ドラムDRが中心軸AXoの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトSftが設けられている。このシャフトSftは、制御装置16によって制御される図示しない回転駆動源(例えば、モータ減速機構等)からの回転トルクが与えられることで中心軸AXo回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸AXoを含み、YZ平面と平行な平面を中心面Pocと呼ぶ。本実施の形態では、長尺のシート状の基板Pを回転ドラムDRで長尺方向に搬送するように説明するが、各種のテスト露光等を行う場合は、回転ドラムDRの外周面の全周長よりも短い枚葉のシート基板を回転ドラムDRの外周面に巻き付けることができる。テスト露光に使われる枚葉のシート基板は、長尺の基板Pと同じ諸元(材質、厚み、感光層の種類等)であることが好ましい。しかしながら、テスト露光は、パターン描画装置としての基本的な性能(解像度、重ね合わせ精度、継ぎ精度、フォーカス精度等)を調べるために行われるので、枚葉のシート基板Pは高価になったとしても、テンション、温度、湿度等による変形(歪み)が少ない方がよい。そのため、テスト露光用の枚葉のシート基板は、必ずしも長尺の基板Pと同じ諸元になるとは限らない。

0024

駆動ローラ(ニップローラ)R2、R3は、基板Pの搬送方向(+X方向)に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Pに所定の弛み(あそび)を与えている。駆動ローラR2、R3は、駆動ローラR1と同様に、基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを処理装置PR3へ向けて搬送する。テンション調整ローラRT1、RT2は、−Z方向に付勢されており、回転ドラムDRに巻き付けられて支持されている基板Pに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムDRにかかる基板Pに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置16は、図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機等)を制御することで、駆動ローラR1〜R3を回転させる。なお、駆動ローラR1〜R3の回転軸、および、テンション調整ローラRT1、RT2の回転軸は、回転ドラムDRの中心軸AXoと平行している。

0025

光源装置LSは、パルス状のビーム(パルスビーム、パルス光レーザ)LBを発生して射出する。このビームLBは、370nm以下の波長帯域特定波長(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームLBの発光周波数発振周波数所定周波数)をFaとする。光源装置LSから射出されるビームLBは、ビーム分配部BDUを介して露光ヘッド14に入射する。光源装置LSは、制御装置16の制御にしたがって、発光周波数FaでビームLBを発光して射出する。この光源装置LSの構成は、後で詳細に説明するが、第1の実施の形態では、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子ファイバー増幅器増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子高調波発生素子)等で構成され、100MHz〜数百MHzの発振周波数Faでのパルス発光が可能で、1パルス光の発光時間が数ピコ秒〜十数ピコ秒程度高輝度な紫外線のパルス光が得られるファイバーアンプレーザ光源高調波レーザ光源)を用いるものとする。

0026

ビーム分配部BDUは、露光ヘッド14を構成する複数の走査ユニットUn(なお、n=1、2、・・・、6)の各々に光源装置LSからのビームLBを分配する複数のミラーやビームスプリッタと、各走査ユニットUnに入射するビームLBのそれぞれを描画データに応じて強度変調する描画用光学素子(AOM)等を有するが、詳しくは図5を参照して後述する。

0027

露光ヘッド(処理部)14は、同一構成の複数の走査ユニットUn(U1〜U6)を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド14は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板Pの一部分に、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)によってパターンを描画する。露光ヘッド14は、基板Pに対して電子デバイス用のパターン露光を繰り返し行うことから、パターンが露光される露光領域(電子デバイス形成領域)Wは、図3のように、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられている。複数の走査ユニットUn(U1〜U6)は、図2に示すように、中心面Pocを挟んで基板Pの搬送方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)で、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の走査ユニットU2、U4、U6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)で、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6とは、XZ面内でみると、中心面Pocに対して対称に設けられている。

0028

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、ビーム分配部BDUから供給されるビームLBn(n=1〜6)を、基板Pの被照射面上でスポット光SPに収斂するように投射しつつ、そのスポット光SPを、回転するポリゴンミラーPM(図4参照)によって1次元に走査する。この各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMによって、基板Pの被照射面上でスポット光SPがY方向に1次元走査される。このスポット光SPの走査によって、基板P上(基板Pの被照射面上)に、1ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン(走査線)SLn(なお、n=1、2、・・・、6)が規定される。

0029

走査ユニットU1は、スポット光SPを描画ラインSL1に沿って走査し、同様に、走査ユニットU2〜U6は、スポット光SPを描画ラインSL2〜SL6に沿って走査する。複数の走査ユニットU1〜U6の各描画ラインSL1〜SL6は、図2図3に示すように、奇数番と偶数番の描画ラインSLnは基板Pの長尺方向である副走査方向に分離しているが、Y方向(基板Pの幅方向、或いは主走査方向)に関しては互いに分離することなく、継ぎ合わされるように設定されている。なお、ビーム分配部BDUから射出するビームLBnにおいて、走査ユニットU1に入射するビームをLB1で表し、同様に、走査ユニットU2〜U6に入射するビームLBnをLB2〜LB6で表す。走査ユニットUnに入射するビームLBnは、所定の方向に偏光した直線偏光P偏光またはS偏光)、或いは円偏光のビームであってもよい。

0030

図3に示すように、複数の走査ユニットU1〜U6は全部で露光領域Wの幅方向の全てをカバーするように配置されている。これにより、各走査ユニットU1〜U6は、基板Pの幅方向に分割された複数の領域(描画範囲)毎にパターンを描画することができる。例えば、1つの走査ユニットUnによるY方向の走査長(描画ラインSLnの長さ)を20〜60mm程度とすると、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の3個と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の3個との計6個の走査ユニットUnをY方向に配置することによって、描画可能なY方向の幅を120〜360mm程度まで広げている。各描画ラインSL1〜SL6の長さ(描画範囲の長さ)は、原則として同一とする。つまり、描画ラインSL1〜SL6の各々に沿って走査されるビームLBnのスポット光SPの走査距離は、原則として同一とする。なお、露光領域Wの幅(基板Pの幅)をさらに広くしたい場合は、描画ラインSLn自体の長さを長くするか、Y方向に配置する走査ユニットUnの数を増やすことで対応することができる。

0031

なお、実際の各描画ラインSLn(SL1〜SL6)は、スポット光SPが被照射面上を実際に走査可能な最大の長さ(最大走査長)よりも僅かに短く設定される。例えば、主走査方向(Y方向)の描画倍率初期値倍率補正無し)の場合にパターン描画可能な描画ラインSLnの走査長を30mmとすると、スポット光SPの被照射面上での最大走査長は、描画ラインSLnの描画開始点走査開始点)側と描画終了点走査終了点)側の各々に0.5mm程度の余裕を持たせて、31mm程度に設定されている。このように設定することによって、スポット光SPの最大走査長31mmの範囲内で、30mmの描画ラインSLnの位置を主走査方向に微調整したり、描画倍率を微調整したりすることが可能となる。スポット光SPの最大走査長は31mmに限定されるものではなく、主に走査ユニットUn内のポリゴンミラー(回転ポリゴンミラー)PMの後に設けられるfθレンズFT(図4参照)の口径によって決まる。

0032

複数の描画ラインSL1〜SL6は、中心面Pocを挟んで、回転ドラムDRの周方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。描画ラインSL1〜SL6は、基板Pの幅方向、つまり、回転ドラムDRの中心軸AXoと略並行となっている。

0033

描画ラインSL1、SL3、SL5は、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。描画ラインSL2、SL4、SL6も同様に、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。このとき、描画ラインSL2は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL1と描画ラインSL3との間に配置される。同様に、描画ラインSL3は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL2と描画ラインSL4との間に配置されている。描画ラインSL4は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL3と描画ラインSL5との間に配置され、描画ラインSL5は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL4と描画ラインSL6との間に配置されている。

0034

奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5の各々に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6の各々に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。この描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向と、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向とは互いに逆方向であってもよい。本第1の実施の形態では、描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向は−Y方向である。また、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向は+Y方向である。これにより、描画ラインSL1、SL3、SL5の描画開始点側の端部と、描画ラインSL2、SL4、SL6の描画開始点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインSL3、SL5の描画終了点側の端部と、描画ラインSL2、SL4の描画終了点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。Y方向に隣り合う描画ラインSLnの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインSLnを配置する場合は、例えば、各描画ラインSLnの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでY方向に数%以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインSLnをY方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインSLnの端部同士をY方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。すなわち、互いにY方向に隣り合った2つの描画ラインSLnの各々によって描画されるバターン同士が、Y方向に継ぎ合わされて露光されることを意味する。

0035

なお、描画ラインSLnの副走査方向の幅(X方向の寸法)は、スポット光SPの基板P上での実効的なサイズ(直径)φに応じた太さである。例えば、スポット光SPの実効的なサイズ(寸法)φが3μmの場合は、描画ラインSLnの幅も3μmとなる。また、本第1の実施の形態の場合、光源装置LSからのビームLBがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインSLn上に投射されるスポット光SPは、ビームLBの発振周波数Fa(例えば、100MHz)に応じて離散的になる。そのため、ビーム分配部BDUからのビームLBnの1パルス光によって投射されるスポット光SPと次の1パルス光によって投射されるスポット光SPとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光SPのサイズφ、スポット光SPの走査速度(主走査の速度)Vs、および、ビームLBの発振周波数Faによって設定される。スポット光SPの実効的なサイズφは、スポット光SPの強度分布ガウス分布近似される場合、スポット光SPのピーク強度の1/e2(または1/2)で決まる。

0036

本第1の実施の形態では、実効的なサイズ(寸法)φに対して、φ×1/2程度スポット光SPがオーバーラップするように、スポット光SPの走査速度Vsおよび発振周波数Faが設定される。したがって、スポット光SPの主走査方向に沿った投射間隔は、φ/2となる。そのため、副走査方向(描画ラインSLnと直交した方向)に関しても、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1回の走査と、次の走査との間で、基板Pがスポット光SPの実効的なサイズφの略1/2の距離だけ移動するように設定することが望ましい。また、基板P上の感光性機能層への露光量の設定は、ビームLB(パルス光)のピーク値の調整で可能であるが、ビームLBの強度を上げられない状況で露光量を増大させたい場合は、スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsの低下、ビームLBの発振周波数Faの増大、或いは基板Pの副走査方向の搬送速度Vtの低下等のいずれかによって、スポット光SPの主走査方向または副走査方向に関するオーバーラップ量を増加させればよい。スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsは、ポリゴンミラーPMの回転数(回転速度Vp)に比例して速くなる。

0037

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、少なくともXZ平面において、各ビームLBnが回転ドラムDRの中心軸AXoに向かって進むように、各ビームLBnを基板Pに向けて照射する。これにより、各走査ユニットUn(U1〜U6)から基板Pに向かって進むビームLBnの光路ビーム中心軸)は、XZ平面において、基板Pの被照射面の法線と平行となる。また、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、描画ラインSLn(SL1〜SL6)に照射するビームLBnが、YZ平面と平行な面内では基板Pの被照射面に対して垂直となるように、ビームLBnを基板Pに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光SPの主走査方向に関して、基板Pに投射されるビームLBn(LB1〜LB6)はテレセントリックな状態で走査される。ここで、各走査ユニットUn(U1〜U6)によって規定される所定の描画ラインSLn(SL1〜SL6)の各中点を通って基板Pの被照射面と垂直な線(または光軸とも呼ぶ)を、照射中心軸Len(Le1〜Le6)と呼ぶ。

0038

この各照射中心軸Len(Le1〜Le6)は、XZ平面において、描画ラインSL1〜SL6と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々の照射中心軸Le1、Le3、Le5は、XZ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の各々の照射中心軸Le2、Le4、Le6は、XZ平面において同じ方向となっている。また、照射中心軸Le1、Le3、Le5と照射中心軸Le2、Le4、Le6とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。

0039

図1に示した複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、図3に示す基板Pに形成された複数のアライメントマーク(マーク)MKm(MK1〜MK4)を検出するためのものであり、Y方向に沿って複数(本第1の実施の形態では、4つ)設けられている。複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、基板Pの被照射面上の露光領域Wに描画される所定のパターンと、基板Pとを相対的に位置合わせする(アライメントする)ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板P上で、複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)を検出する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、露光ヘッド14からのビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)は、露光ヘッド14からビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。

0040

アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、アライメント用の照明光を基板Pに投射する光源と、基板Pの表面のアライメントマークMKmを含む局所領域(観察領域)Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の拡大像を得る観察光学系対物レンズを含む)と、その拡大像を基板Pが搬送方向に移動している間に、基板Pの搬送速度Vtに応じた高速シャッタ撮像するCCD、CMOS等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)の各々が撮像した撮像信号(画像データ)は制御装置16に送られる。制御装置16にはマーク位置検出部が設けられ、複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板P上のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置(マーク位置情報)を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板P上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長500〜800nm程度の光である。

0041

複数のアライメントマークMK1〜MK4は、各露光領域Wの周りに設けられている。アライメントマークMK1、MK4は、露光領域Wの基板Pの幅方向の両側に、基板Pの長尺方向に沿って一定の間隔Dhで複数形成されている。アライメントマークMK1は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK4は、基板Pの幅方向の+Y方向側にそれぞれ形成されている。このようなアライメントマークMK1、MK4は、基板Pが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Pの長尺方向(X方向)に関して同一位置になるように配置される。さらに、アライメントマークMK2、MK3は、アライメントマークMK1とアライメントマークMK4の間であって、露光領域Wの+X方向側と−X方向側との余白部に基板Pの幅方向(短尺方向)に沿って形成されている。アライメントマークMK2、MK3は、露光領域Wと露光領域Wとの間に形成されている。アライメントマークMK2は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK3は、基板Pの+Y方向側に形成されている。

0042

さらに、基板Pの−Y方向側の端部に配列されるアライメントマークMK1と余白部のアライメントマークMK2とのY方向の間隔、余白部のアライメントマークMK2とアライメントマークMK3のY方向の間隔、および基板Pの+Y方向側の端部に配列されるアライメントマークMK4と余白部のアライメントマークMK3とのY方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、第1層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第1層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Wの周りにアライメントマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、アライメントマークMKmは、露光領域W内に形成されてもよい。例えば、露光領域W内であって、露光領域Wの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域W内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をアライメントマークMKmとして利用してもよい。

0043

アライメント顕微鏡AM11、AM21は、図3に示すように、対物レンズによる観察領域(検出領域)Vw11、Vw21内に存在するアライメントマークMK1を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡AM12〜AM14、AM22〜AM24は、対物レンズによる観察領域Vw12〜Vw14、Vw22〜Vw24内に存在するアライメントマークMK2〜MK4を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡AM11〜AM14、AM21〜AM24は、複数のアライメントマークMK1〜MK4の位置に対応して、基板Pの−Y方向側からAM11〜AM14、AM21〜AM24、の順で基板Pの幅方向に沿って設けられている。なお、図2においては、アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)の図示を省略している。

0044

複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も同様に、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Y方向に設けられるアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの数は、基板Pの幅方向に形成されるアライメントマークMKmの配置や数に応じて変更可能である。また、各観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の基板Pの被照射面上の大きさは、アライメントマークMK1〜MK4の大きさやアライメント精度位置計測精度)に応じて設定されるが、100〜500μm角程度の大きさである。

0045

図2に示すように、回転ドラムDRの両端部には、回転ドラムDRの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部SDa、SDbが設けられている。このスケール部SDa、SDbは、回転ドラムDRの外周面の周方向に一定のピッチ(例えば、20μm)で凹状または凸状の格子線(目盛)を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部SDa、SDbは、中心軸AXo回りに回転ドラムDRと一体に回転する。スケール部SDa、SDbを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッド(以下、単にエンコーダとも呼ぶ)ENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)は、このスケール部SDa、SDbと対向するように設けられている(図1図2参照)。なお、図2においては、エンコーダEN4a、EN4bの図示を省略している。

0046

エンコーダENja、ENjbは、回転ドラムDRの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムDRの−Y方向側の端部に設けられたスケール部SDaに対向して、4つのエンコーダENja(EN1a、EN2a、EN3a、EN4a)が設けられている。同様に、回転ドラムDRの+Y方向側の端部に設けられたスケール部SDbに対向して、4つのエンコーダENjb(EN1b、EN2b、EN3b、EN4b)が設けられている。

0047

エンコーダEN1a、EN1bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、設置方位線Lx1上に配置されている(図1図2参照)。設置方位線Lx1は、XZ平面において、エンコーダEN1a、EN1bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx1は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)の観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)も設置方位線Lx1上に配置されている。

0048

エンコーダEN2a、EN2bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、且つ、エンコーダEN1a、EN1bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。エンコーダEN2a、EN2bは、設置方位線Lx2上に配置されている(図1図2参照)。設置方位線Lx2は、XZ平面において、エンコーダEN2a、EN2bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx2は、XZ平面において、照射中心軸Le1、Le3、Le5と同角度位置となって重なっている。

0049

エンコーダEN3a、EN3bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx3上に配置されている(図1図2参照)。設置方位線Lx3は、XZ平面において、エンコーダEN3a、EN3bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx3は、XZ平面において、照射中心軸Le2、Le4、Le6と同角度位置となって重なっている。したがって、設置方位線Lx2と設置方位線Lx3とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。

0050

エンコーダEN4a、EN4bは、エンコーダEN3a、EN3bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx4上に配置されている(図1参照)。設置方位線Lx4は、XZ平面において、エンコーダEN4a、EN4bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx4は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も設置方位線Lx4上に配置されている。この設置方位線Lx1と設置方位線Lx4とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ2となるように設定されている(図1参照)。

0051

各エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)は、スケール部SDa、SDbに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束回折光)を光電検出した検出信号(2相信号)を制御装置16に出力する。制御装置16内には、エンコーダごとの検出信号(2相信号)を内挿処理してスケール部SDa、SDbの格子の移動量をデジタル計数することで、回転ドラムDRの回転角度位置および角度変化、或いは基板Pの移動量をサブミクロン分解能計測する複数のカウンタ回路が設けられている。回転ドラムDRの角度変化からは、基板Pの搬送速度Vtも計測することができる。エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々に対応したカウンタ回路のカウント値に基づいて、アライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置、基板P上の露光領域Wと各描画ラインSLnの副走査方向の位置関係等が特定できる。その他、そのカウンタ回路のカウント値に基づいて、基板P上に描画すべきパターンの描画データ(例えばビットマップデータ)を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置(アクセス番地)も指定される。

0052

次に、図4を参照して走査ユニットUn(U1〜U6)の光学的な構成について説明する。なお、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、同一の構成を有することから、代表して走査ユニットU1についてのみ説明し、他の走査ユニットUnについてはその説明を省略する。また、図5においては、照射中心軸Len(Le1)と平行する方向をZt方向とし、Zt方向と直交する平面上にあって、基板Pが処理装置PR1から露光装置EXを経て処理装置PR2に向かう方向をXt方向とし、Zt方向と直交する平面上であって、Xt方向と直交する方向をYt方向とする。つまり、図4のXt、Yt、Ztの3次元座標は、図1のX、Y、Zの3次元座標を、Y軸を中心にZ軸方向が照射中心軸Len(Le1)と平行となるように回転させた3次元座標となる。

0053

図4に示すように、走査ユニットU1内には、ビームLB1の入射位置から被照射面(基板P)までのビームLB1の進行方向に沿って、反射ミラーM10、ビームエキスパンダーBE、反射ミラーM11、偏光ビームスプリッタBS1、反射ミラーM12、シフト光学部材(平行平板)SR、偏向調整光学部材プリズムDPフィールドアパーチャFA、反射ミラーM13、λ/4波長板QW、シリンドリカルレンズCYa、反射ミラーM14、ポリゴンミラーPM、fθレンズFT、反射ミラーM15、シリンドリカルレンズCYbが設けられる。さらに、走査ユニットU1内には、走査ユニットU1の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ原点検出器)OP1と、被照射面(基板P)からの反射光を偏光ビームスプリッタBS1を介して検出するための光学レンズ系G10および光検出器DTとが設けられる。

0054

走査ユニットU1に入射するビームLB1は、−Zt方向に向けて進み、XtYt平面に対して45°傾いた反射ミラーM10に入射する。この走査ユニットU1に入射するビームLB1の軸線は、照射中心軸Le1と同軸になるように反射ミラーM10に入射する。反射ミラーM10は、入射したビームLB1を、Xt軸と平行に設定されるビームエキスパンダーBEの光軸AXaに沿って、反射ミラーM10から−Xt方向に離れた反射ミラーM11に向けて−Xt方向に反射する。したがって、光軸AXaはXtZt平面と平行な面内で照射中心軸Le1と直交する。ビームエキスパンダーBEは、集光レンズBe1と、集光レンズBe1によって収斂された後に発散するビームLB1を平行光にするコリメートレンズBe2とを有し、ビームLB1の径を拡大させる。

0055

反射ミラーM11は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1(光軸AXa)を偏光ビームスプリッタBS1に向けて−Yt方向に反射する。反射ミラーM11に対して−Yt方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタBS1の偏光分離面は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、P偏光のビームを反射し、P偏光と直交する方向に偏光した直線偏光(S偏光)のビームを透過するものである。走査ユニットU1に入射するビームLB1は、ここではP偏光のビームとするので、偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM11からのビームLB1を−Xt方向に反射して反射ミラーM12側に導く。

0056

反射ミラーM12は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を、反射ミラーM12から−Zt方向に離れた反射ミラーM13に向けて−Zt方向に反射する。反射ミラーM12で反射されたビームLB1は、Zt軸と平行な光軸AXcに沿って、2枚の石英の平行平板Sr1、Sr2で構成されるシフト光学部材SR、2つの楔状のプリズムDp1、Dp2で構成される偏向調整光学部材DP、およびフィールドアパーチャ(視野絞り)FAを通過して、反射ミラーM13に入射する。シフト光学部材SRは、平行平板Sr1、Sr2の各々を傾けることで、ビームLB1の進行方向(光軸AXc)と直交する平面(XtYt平面)内において、ビームLB1の断面内の中心位置を2次元的に調整する。偏向調整光学部材DPは、プリズムDp1、Dp2の各々を光軸AXcの回りに回転させることによって、ビームLB1の軸線と光軸AXcとの平行出し、または、基板Pの被照射面に達するビームLB1の軸線と照射中心軸Le1との平行出しが可能となっている。

0057

反射ミラーM13は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を反射ミラーM14に向けて+Xt方向に反射する。反射ミラーM13で反射したビームLB1は、λ/4波長板QWおよびシリンドリカルレンズCYaを介して反射ミラーM14に入射する。反射ミラーM14は、入射したビームLB1をポリゴンミラー(回転多面鏡走査用偏向部材)PMに向けて反射する。ポリゴンミラーPMは、入射したビームLB1を、Xt軸と平行な光軸AXfを有するfθレンズFTに向けて+Xt方向側に反射する。ポリゴンミラーPMは、ビームLB1のスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために、入射したビームLB1をXtYt平面と平行な面内で1次元に偏向(反射)する。具体的には、ポリゴンミラーPMは、Zt軸方向に延びる回転軸AXpと、回転軸AXpの周りに形成された複数の反射面RP(本実施の形態では反射面RPの数Npを8とする)とを有する。回転軸AXpを中心にこのポリゴンミラーPMを所定の回転方向に回転させることで反射面RPに照射されるパルス状のビームLB1の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、1つの反射面RPによってビームLB1の反射方向が偏向され、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1のスポット光SPを主走査方向(基板Pの幅方向、Yt方向)に沿って走査することができる。

0058

すなわち、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPによって、ビームLB1のスポット光SPを主走査方向に沿って1回走査することができる。このため、ポリゴンミラーPMの1回転で、基板Pの被照射面上にスポット光SPが走査される描画ラインSL1の数は、最大で反射面RPの数と同じ8本となる。ポリゴンミラーPMは、制御装置16の制御の下、回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)RMによって一定の速度で回転する。先に説明したように、描画ラインSL1の実効的な長さ(例えば、30mm)は、このポリゴンミラーPMによってスポット光SPを走査することができる最大走査長(例えば、31mm)以下の長さに設定されており、初期設定(設計上)では、最大走査長の中央に描画ラインSL1の中心点(照射中心軸Le1が通る点)が設定されている。

0059

シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向)と直交する非走査方向(Zt方向)に関して、入射したビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RP上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCYaは、ビームLB1を反射面RP上でXtYt平面と平行な方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYaと、後述のシリンドリカルレンズCYbとによって、反射面RPがZt方向に対して傾いている場合(XtYt平面の法線に対する反射面RPの傾き)があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1(描画ラインSL1)の照射位置が、ポリゴンミラーPMの各反射面RP毎の僅かな傾き誤差によってXt方向にずれることを抑制することができる。

0060

Xt軸方向に延びる光軸AXfを有するfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって反射されたビームLB1を、XtYt平面において、光軸AXfと平行となるように反射ミラーM15に投射するテレセントリック系スキャンレンズである。ビームLB1のfθレンズFTへの入射角θは、ポリゴンミラーPMの回転角(θ/2)に応じて変わる。fθレンズFTは、反射ミラーM15およびシリンドリカルレンズCYbを介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1を投射する。焦点距離をfoとし、像高位置をyとすると、fθレンズFTは、y=fo×θ、の関係(歪曲収差)を満たすように設計されている。したがって、このfθレンズFTによって、ビームLB1をYt方向(Y方向)に正確に等速で走査することが可能になる。fθレンズFTへの入射角θが0度のときに、fθレンズFTに入射したビームLB1は、光軸AXf上に沿って進む。

0061

反射ミラーM15は、fθレンズFTからのビームLB1を、シリンドリカルレンズCYbを介して基板Pに向けて−Zt方向に反射する。fθレンズFTおよび母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYbによって、基板Pに投射されるビームLB1が基板Pの被照射面上で直径数μm程度(例えば、3μm)の微小なスポット光SPに収斂される。また、基板Pの被照射面上に投射されるスポット光SPは、ポリゴンミラーPMによって、Yt方向に延びる描画ラインSL1によって1次元走査される。なお、fθレンズFTの光軸AXfと照射中心軸Le1とは、同一の平面上にあり、その平面はXtZt平面と平行である。したがって、光軸AXf上に進んだビームLB1は、反射ミラーM15によって−Zt方向に反射し、照射中心軸Le1と同軸になって基板Pに投射される。本第1の実施の形態において、少なくともfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって偏向されたビームLB1を基板Pの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材(反射ミラーM11〜M15)および偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM10から基板PまでのビームLB1の光路を折り曲げ光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーM10に入射するビームLB1の入射軸と照射中心軸Le1とを略同軸にすることができる。XtZt平面に関して、走査ユニットU1内を通るビームLB1は、クランク状に折り曲げられた光路を通った後、−Zt方向に進んで基板Pに投射される。

0062

このように、基板Pが副走査方向に搬送されている状態で、各走査ユニットUn(U1〜U6)によって、ビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPを主走査方向(Y方向)に一次元に走査することで、スポット光SPを基板Pの被照射面にて相対的に2次元走査することができる。

0063

なお、一例として、各描画ラインSL1〜SL6の実効的な長さ(描画長)を30mmとし、実効的なサイズφが3μmのスポット光SPの1/2ずつ、つまり、1.5(=3×1/2)μmずつ、オーバーラップさせながらスポット光SPを描画ラインSLn(SL1〜SL6)に沿って基板Pの被照射面上に照射する場合、パルス状のスポット光SPは、1.5μmの間隔で照射される。したがって、1回の走査で照射されるスポット光SPの数は、20000(=30〔mm〕/1.5〔μm〕)となる。また、基板Pの副走査方向の送り速度(搬送速度)Vtを0.6048mm/secとし、副走査方向についてもスポット光SPの走査が1.5μmの間隔で行われるものとすると、描画ラインSLnに沿った1回の走査開始(描画開始)時点と次の走査開始時点との時間差Tpxは、約620μsec(=0.375〔μm〕/0.6048〔mm/sec〕)となる。この時間差Tpxは、8反射面RPのポリゴンミラーPMが1面分(45度=360度/8)だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーPMの1回転の時間が、約4.96msec(=8×620〔μsec〕)となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーPMの回転速度Vpは、毎秒約201.613回転(=1/4.96〔msec〕)、すなわち、約12096.8rpmに設定される。

0064

一方、ポリゴンミラーPMの1反射面RPで反射したビームLB1が有効にfθレンズFTに入射する最大入射角度(スポット光SPの最大走査長に対応)は、fθレンズFTの焦点距離と最大走査長によっておおよそ決まってしまう。一例として、反射面RPが8つのポリゴンミラーPMの場合は、1反射面RP分の回転角度45度のうちで実走査に寄与する回転角度α比率走査効率)は、α/45度で表される。本第1の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを10度よりも大きく15度よりも小さい範囲とするので、走査効率は1/3(=15度/45度)となり、fθレンズFTの最大入射角は30度(光軸AXfを中心として±15度)となる。そのため、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)分だけスポット光SPを走査するのに必要な時間Tsは、Ts=Tpx×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ts、約206.666・・・μsec(=620〔μsec〕/3)、となる。本第1の実施の形態における描画ラインSLn(SL1〜SL6)の実効的な走査長を30mmとするので、この描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1走査の走査時間Tspは、約200μsec(=206.666・・・〔μsec〕×30〔mm〕/31〔mm〕)、となる。したがって、この時間Tspの間に、20000のスポット光SP(パルス光)を照射する必要があるので、光源装置LSからのビームLBの発光周波数(発振周波数)Faは、Fa≒20000回/200μsec≒100MHzとなる。

0065

図4に示した原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMの反射面RPの回転位置が、反射面RPによるスポット光SPの走査が開始可能な所定位置にくると原点信号SZ1を発生する。言い換えるならば、原点センサOP1は、これからスポット光SPの走査を行う反射面RPの角度が所定の角度位置になったときに原点信号SZ1を発生する。ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを有するので、原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMが1回転する期間で、8回原点信号SZ1を出力することになる。この原点センサOP1が発生した原点信号SZ1は、制御装置16に送られる。原点センサOP1が原点信号SZ1を発生してから、遅延時間Td1経過後にスポット光SPの描画ラインSL1に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号SZ1は、走査ユニットU1によるスポット光SPの描画開始タイミング走査開始タイミング)を示す情報となっている。原点センサOP1は、基板Pの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームBgaを反射面RPに対して射出するビーム送光系opaと、反射面RPで反射したレーザビームBgaの反射ビームBgbを受光して原点信号SZ1を発生するビーム受光系opbとを有する。

0066

なお、走査ユニットU2〜U6に設けられている原点センサOPnをOP2〜OP6で表し、原点センサOP2〜OP6で発生する原点信号SZnをSZ2〜SZ6で表す。制御装置16は、これらの原点信号SZn(SZ1〜SZ6)に基づいて、どの走査ユニットUnがこれからスポット光SPの走査を行うかを管理している。また、原点信号SZ2〜SZ6が発生してから、走査ユニットU2〜U6による描画ラインSL2〜SL6に沿ったスポット光SPの走査を開始するまでの遅延時間TdnをTd2〜Td6で表す場合がある。本実施形態では、原点信号SZ1〜SZ6を使って、各走査ユニットU1〜U6のポリゴンミラーPMの回転速度Vpを所定値に一致させる同期制御と、各ポリゴンミラーPMの回転角度位置(角度位相)を所定の関係に維持する同期制御とが行われる。

0067

図4に示す光検出器DTは、例えば、回転ドラムDRの表面に形成された基準パターン、或いは基板Pの特定位置に形成された基準パターンがスポット光SPによって走査されたときに発生する反射光の変化を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムDRの基準パターン(或いは基板P上の基準パターン)が形成された領域に、走査ユニットU1からビームLB1のスポット光SPを照射すると、fθレンズFTがテレセントリック系であることから、その反射光が、シリンドリカルレンズCYb、反射ミラーM15、fθレンズFT、ポリゴンミラーPM、反射ミラーM14、シリンドリカルレンズCYa、λ/4波長板QW、反射ミラーM13、フィールドアパーチャFA、偏向調整光学部材DP、シフト光学部材SR、および、反射ミラーM12を通過して偏光ビームスプリッタBS1に戻ってくる。λ/4波長板QWの作用によって、基板Pに照射されるビームLB1は、P偏光から円偏光のビームLB1に変換され、回転ドラムDRの表面(或いは基板Pの表面)で反射されて、偏光ビームスプリッタBS1まで戻ってくる反射光は、λ/4波長板QWによって円偏光からS偏光に変換される。そのため、回転ドラムDRからの反射光は、偏光ビームスプリッタBS1を透過し、光学レンズ系G10を介して光検出器DTに達する。光検出器DTからの検出信号に基づいて計測される描画ラインSLnに対する基準パターンの位置情報によって、走査ユニットUnをキャリブレーションすることができる。

0068

図5は、ビーム分配部BDU内の構成をXY面内で見た図である。ビーム分配部BDUは、複数の描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)と、複数のビームスプリッタBSa〜BSeと、複数の反射ミラーMR1〜MR5と、複数の落射用の反射ミラーFM1〜FM6とを有する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、光源装置LSからのビームLBを6つに分配した光路の各々に配置され、高周波駆動信号応答して入射ビーム回折させた1次回折光を、ビームLBn(LB1〜LB6)として射出する音響光学変調素子(AOM:Acousto-Optic Modulator)である。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々における1次回折光(ビームLB1〜LB6)の回折方向はXZ面と平行な面内で−Z方向であり、各描画用光学素子AOMnがオン状態(1次回折光を発生する状態)のときに各描画用光学素子AOMnから射出されるビームLBn(LB1〜LB6)は、反射面がXY面に対して傾斜した落射用の反射ミラーFM1〜FM6の各々によって、対応する走査ユニットU1〜U6(反射ミラーM10)に向けて−Z方向に反射される。

0069

光源装置LSからのビームLBはビームスプリッタBSaで2分割され、ビームスプリッタBSaを透過したビームは、反射ミラーMR1、MR2で反射された後、ビームスプリッタBSbで2分割される。ビームスプリッタBSbで反射したビームは、描画用光学素子AOM5に入射し、ビームスプリッタBSbを透過したビームは、ビームスプリッタBScで2分割される。ビームスプリッタBScで反射したビームは、描画用光学素子AOM3に入射し、ビームスプリッタBScを透過したビームは、反射ミラーMR3で反射されて、描画用光学素子AOM1に入射する。同様に、ビームスプリッタBSaで反射されたビームは、反射ミラーMR4で反射された後、ビームスプリッタBSdで2分割される。ビームスプリッタBSdで反射されたビームは、描画用光学素子AOM6に入射し、ビームスプリッタBSdを透過したビームは、ビームスプリッタBSeで2分割される。ビームスプリッタBSeで反射されたビームは、描画用光学素子AOM4に入射し、ビームスプリッタBSeを透過したビームは、反射ミラーMR5で反射されて、描画用光学素子AOM2に入射する。

0070

以上のように、6つの描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、光源装置LSからのビームLBが約1/6に振幅分割強度分割)された状態でともに入射する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、描画データの画素毎のビットデータに応じて、高周波の駆動信号の印加をオン/オフすることによって、走査ユニットUn(U1〜U6)の各々の描画ラインSLnに沿って走査されるスポット光SPの強度が変調される。これによって、描画データ(ビットマップ)に対応したパターンが、各走査ユニットUn(U1〜U6)で同時に基板P上に描画される。描画データ(パターンデータ)は、走査ユニットUnによって描画されるパターンを、スポット光SPのサイズφに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた論理情報(画素データ)で表したものである。つまり、描画データは、スポット光SPの走査方向(主走査方向、Y方向)に沿った方向を行方向とし、基板Pの搬送方向(副走査方向、X方向)に沿った方向を列方向とするように2次元に分解された複数の画素の論理情報(画素データ)で構成されているビットマップデータである。

0071

図6は、図1に示した制御装置16の主要な構成を示すブロック図であり、制御装置16は、描画動作全体を統括制御する描画コントロール部100と、走査ユニットU1〜U6の各々の原点センサOPnのビーム受光系opbからの原点信号SZ1〜SZ6を入力して、ポリゴンミラーPMの回転用のモータRMを制御するポリゴンミラー駆動部102と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの各々で撮像されるアライメントマークMK1〜MK4の画像を解析して、マーク位置情報を生成するアライメント部104と、複数のエンコーダヘッドEN1a〜EN4a、EN1b〜EN4bの各々からの検出信号(2相信号)に基づいて、スケール部SDa、SDbの周方向の移動量や移動位置をデジタル計数するエンコーダカウンタ部106と、走査ユニットU1〜U6の各々で描画すべきパターンの描画データをビットマップ形式で記憶する描画データ記憶部108と、描画データ記憶部108から読み出される各描画ラインSL1〜SL6毎の描画データ列ビットストリーム信号)に応じて、走査ユニットU1〜U6の各々に対応した描画用光学素子AOM1〜AOM6を変調するAOM駆動部110と、回転ドラムDRの駆動系(モータ等)の制御と、露光ヘッド14(走査ユニットUn)を回転ドラムDRに対してZ方向に微動させるZ駆動系ZTU(図8参照)の制御とを行う駆動制御部112とを備える。さらに、描画コントロール部100は、光源装置LSに対して描画倍率補正のための情報TMgを送るとともに、走査ユニットU1〜U6の各々が基板Pをスポット光SPで走査するタイミングで光源装置LSがビームLBを射出するように制御する描画スイッチ信号HT等を送る。

0072

本実施の形態では、光源装置LSのビームLBを発振周波数Fa(例えば100MHz)のパルス光とするが、そのために、光源装置LSは発振周波数Faのクロック信号LTCを生成する。クロック信号LTCの1クロックパルスは、ビームLBの1パルス発光に対応している。さらに光源装置LSは、少なくともスポット光SPが描画ラインSLnに沿って走査されている間、クロック信号LTCの周期を微調整することで描画倍率を補正する補正部を備えている。なお、クロック信号LTCは、ポリゴンミラー駆動部102はポリゴンミラーPMの回転速度Vpの管理にも使われる。また、光源装置LSは、描画データ記憶部108がスポット光SPの1回の走査中にAOM駆動部110に送出する描画データ列(画素列)を1画素のビットデータごとにシフトするための画素シフト信号(画素シフトパルス)BSCを生成する。

0073

さて、図7は、光源装置(パルス光源装置パルスレーザ装置)LSの構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置LSは、パルス光発生部20と、制御回路22とを備える。パルス光発生部20は、DFB半導体レーザ素子30、32、偏光ビームスプリッタ34、描画用光変調器としての電気光学素子(強度変調部)36、この電気光学素子36の駆動回路36a、偏光ビームスプリッタ38、吸収体40、励起光源42、コンバイナ44、ファイバー光増幅器46、波長変換光学素子48、50、および、複数のレンズ素子GLを有する。制御回路22は、クロック信号LTCおよび画素シフトパルスBSCを発生する信号発生部22aを有する。

0074

DFB半導体レーザ素子(第1固体レーザ素子)30は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S1を発生し、DFB半導体レーザ素子(第2固体レーザ素子)32は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で緩慢(時間的にブロード)なパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S2を発生する。DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2とは、発光タイミングが同期している。種光S1、S2は、ともに1パルス当たりエネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光S1の方が強い。この種光S1と種光S2とは、直線偏光の光であり、その偏光方向は互いに直交している。本第1の実施の形態では、DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1の偏光状態をS偏光とし、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2の偏光状態をP偏光として説明する。この種光S1、S2は、赤外波長域の光である。

0075

制御回路22は、信号発生部22aから送られてきたクロック信号LTCのクロックパルスに応答して種光S1、S2が発光するようにDFB半導体レーザ素子30、32を制御する。これにより、このDFB半導体レーザ素子30、32は、クロック信号LTCの各クロックパルス(発振周波数Fa)に応答して、所定周波数(発振周波数)Faで同時に種光S1、S2を発光する。この制御回路22は、制御装置16中の描画コントロール部100によって制御される。このクロック信号LTCのクロックパルスの周期(=1/Fa)を、基準周期Taと呼ぶ。DFB半導体レーザ素子30、32で発生した種光S1、S2は、偏光ビームスプリッタ34に導かれる。

0076

なお、この基準クロック信号となるクロック信号LTCは、詳しくは後述するが、描画データ記憶部108のビットマップ状描画パターンデータを記憶するメモリ回路中の行方向のアドレスを指定するためのアドレスカウンタレジスタ)に供給される画素シフトパルスBSCのベースとなるものである。また、信号発生部22aには、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの倍率補正を行うための倍率補正情報TMgが、制御装置16中の描画コントロール部100から送られてくる。これにより、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの長さ(走査長)をppmオーダーから%オーダーに渡って微調整することができる。この描画ラインSLnの伸縮(走査長の微調整)は、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)の範囲内で行うことができる。なお、本第1の実施の形態での倍率補正とは、描画データ上の1画素(1ビット)に対応するスポット光SPの数は一定にしたまま、主走査方向に沿って投射されるスポット光SPの投射間隔(つまり、クロック信号LTCの周期)を一律に微調整することで、描画ラインSLn全体の走査方向の倍率を一様に補正するものである。

0077

偏光ビームスプリッタ34は、S偏光の光を透過し、P偏光の光を反射するものであり、DFB半導体レーザ素子30が発生した種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生した種光S2とを、電気光学素子36に導く。すなわち、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子30が発生したS偏光の種光S1を透過することで種光S1を電気光学素子36に導く。また、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子32が発生したP偏光の種光S2を反射することで種光S2を電気光学素子36に導く。DFB半導体レーザ素子30、32、および、偏光ビームスプリッタ34は、種光S1、S2を生成するパルス光源部35を構成する。

0078

電気光学素子(強度変調部)36は、種光S1、S2に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器(EOM:Electro-Optic Modulator)が用いられる。DFB半導体レーザ素子30、DFB半導体レーザ素子32の各々からの種光S1、S2は波長域が800nm以上と長いため、電気光学素子36として、偏光状態の切り換え応答性GHz程度のものを使うことができる。電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTのハイロー状態に応答して、種光S1、S2の偏光状態を駆動回路36aによって切り換えるものである。描画スイッチ信号SHTは、走査ユニットU1〜U6のいずれかが描画を開始する直前、または描画開始時に対して一定時間だけ手前の時間にハイ状態となり、走査ユニットU1〜U6のいずれもが描画をしていない状態になるとロー状態になる。この描画スイッチ信号SHTは、図6中の原点信号SZ1〜SZ6の発生状態を、ポリゴンミラー駆動部102を介してモニターする描画コントロール部100から送出される。

0079

駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)状態のとき、電気光学素子36は種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。逆に、駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)状態のときは、電気光学素子36は入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて、つまり、偏光方向を90度変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。このように駆動回路36aが電気光学素子36を駆動することによって、電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTがハイ状態(「1」)のときは、S偏光の種光S1をP偏光の種光S1に変換し、P偏光の種光S2をS偏光の種光S2に変換する。

0080

偏光ビームスプリッタ38は、P偏光の光を透過してレンズ素子GLを介してコンバイナ44に導き、S偏光の光を反射させて吸収体40に導くものである。この偏光ビームスプリッタ38を透過する光(種光)をビームLseで表す。このパルス状のビームLseの発振周波数はFaとなる。励起光源42は励起光を発生し、その励起光は光ファイバー42aを通ってコンバイナ44に導かれる。コンバイナ44は、偏光ビームスプリッタ38から照射されたビームLseと励起光とを合成して、ファイバー光増幅器46に出力する。ファイバー光増幅器46は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成されたビームLseおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器46内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより、種光としてのビームLseが増幅される。ファイバー光増幅器46内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、ツリウム(Tm)等の希土類元素が用いられる。この増幅されたビームLseは、ファイバー光増幅器46の射出端46aから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子GLによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子48に入射する。

0081

波長変換光学素子(第1の波長変換光学素子)48は、第2高調波発生(Second Harmonic Generation:SHG)によって、入射したビームLse(波長λ)を、波長がλの1/2の第2高調波に変換する。波長変換光学素子48として、疑似位相整合(Quasi Phase Matching:QPM結晶であるPPLN(Periodically Poled LiNbO3)結晶が好適に
用いられる。なお、PPLT(Periodically Poled LiTaO3)結晶等を用いることも可能
である。

0082

波長変換光学素子(第2の波長変換光学素子)50は、波長変換光学素子48が変換した第2高調波(波長λ/2)と、波長変換光学素子48によって変換されずに残留した種光(波長λ)との和周波発生(Sum Frequency Generation:SFG)により、波長がλの1/3の第3高調波を発生する。この第3高調波が、370mm以下の波長帯域(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光(ビームLB)となる。

0083

駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは種光S2となる。この場合、ビームLseはパルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器46は、そのようなピーク強度が低い種光S2に対する増幅効率が低いため、光源装置LSから射出されるビームLBは、露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、露光という観点からみれば、実質的に光源装置LSはビームLBを射出していないのと同じ結果となる。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は極めて低いレベルとなる。但し、パターンの露光が行われない期間(非描画期間)でも、種光S2由来紫外域のビームLBが僅かな強度ではあるが、照射され続ける。そのため、描画ラインSL1〜SL6が、長時間、基板P上の同じ位置にある状態が続く場合(例えば、搬送系のトラブルによって基板Pが停止している場合等)は、光源装置LSのビームLBの射出窓(図示略)に可動シャッタを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。

0084

一方、駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1に由来して生成されたものとなる。DFB半導体レーザ素子30からの種光S1はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器46によって効率的に増幅され、光源装置LSから出力されるP偏光のビームLBは、基板Pの露光に必要なエネルギーを持つ。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は高レベルとなる。このように、光源装置LS内に、描画スイッチ信号SHTに応答する電気光学素子36を設けたので、ポリゴンミラーPMの回転中にスポット光SPの走査による描画動作を行っている期間中だけ、走査ユニットU1〜U6にビームLB(LB1〜LB6)を送出させることができる。

0085

なお、図7の構成において、DFB半導体レーザ素子32および偏光ビームスプリッタ34を省略して、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1のみを電気光学素子36の偏光状態の切り換えで、ファイバー光増幅器46にバースト波状導光することも考えられる。しかしながら、この構成を採用すると、種光S1のファイバー光増幅器46への入射周期性(周波数Fa)が描画すべきパターンや描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの走査周期(ポリゴンミラーPMの各面でのビームLBnの反射周期)に応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器46にDFB半導体レーザ素子30からの種光S1が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器46に種光S1が突然入射すると、入射直後の種光S1は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器46からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本実施の形態では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器46に種光S1が入射しない期間は、DFB半導体レーザ素子32からの種光S2(ピーク強度を低くした時間的にブロードなパルス光)をファイバー光増幅器46に入射することで、このような問題を解決している。

0086

また、本実施の形態では、光源装置LSからのビームLBの発振周波数Faとスポット光SPの走査速度Vsとが、スポット光SPの基板P上での実効的なサイズφのほぼ1/2で主走査方向にオーバーラップするように設定され、描画すべきパターンを2次元の画素に分解したときの各画素が、XY方向の各々にスポット光SPの2つのスポット(パルス)で描画されるように設定される。但し、倍率補正情報TMgに基づいて、描画倍率を補正する際は、クロック信号LTCのクロックパルスの周期を伸縮(発振周波数Faを増減)させるので、基板P上に照射される連続した2つのスポット光SPは、実効的なサイズφの1/2よりも僅かに増減することになり、1画素の主走査方向の寸法が極僅かだけ伸縮される。

0087

さらに本実施の形態による露光装置EXは、図8に示すように、走査ユニットUn(U1〜U6)を有する露光ヘッド14と、ビーム分配部BDUとを一定の位置関係で支持する上部本体フレーム120と、回転ドラムDRのシャフトSftをベアリングを介して支持する下部本体フレーム130と、上部本体フレーム120を下部本体フレーム130の上に3ヶ所で支持するとともに、上部本体フレーム120のZ方向の位置(高さ位置)を微調整するZ支持機構132A、132B、132Cとを、さらに備える。3ヶ所のZ支持機構132A、132B、132Cは、XY面内において正三角形または二等辺三角形の各頂点の位置に配置される。また、Z支持機構132A、132B、132Cの各々の近傍には、下部本体フレーム130(回転ドラムDR)を基準として、上部本体フレーム120のZ方向の位置変化を計測するZセンサー133A、133B、133Cが設けられる。

0088

Z支持機構132A、132B、132Cの各々は、電動モータ超音波モータ等によって、上部本体フレーム120の3ヶ所の位置の各々をZ方向に微動する電動アクチュエータ、或いはマイクロゲージ等の手動微動機構を有する。Z駆動系ZTUは、Z支持機構132A、132B、132Cが電動アクチュエータを有する場合は、図6の描画コントロール部100から駆動制御部112を介して送られる指令に応じて、Z支持機構132A、132B、132Cの各々の高さ(Z方向位置)を、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報フィードバック情報として個別にサーボ制御する。なお、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報は、逐次、Z駆動系ZTUと駆動制御部112を介して描画コントロール部100にも送られる。また、Z支持機構132A、132B、132Cの各々が手動微動機構を有する場合、Z駆動系ZTUや駆動制御部112にはアクチュエータを制御する機能は不要となるが、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報を描画コントロール部100に送出する機能として使われる。なお、図8では省略したが、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mは、上部本体フレーム120と下部本体フレーム130のいずれか一方に支持される。

0089

以上のような露光装置EXによって、走査ユニットUn(U1〜U6)の各々で基板P上に描画されるパターンを主走査方向につなげて、電子デバイス等のパターンが露光されるが、長時間に渡って描画品質位置合わせ精度を維持するために、適当な時期にキャリブレーションを行うことがある。この種の露光装置EXのキャリブレーションには、例えば、露光量や照度ムラの計測、フォーカス誤差(オフセット)の計測、解像度の計測、重ね合わせ精度の計測、描画ラインSLn(走査ユニットUn)の配列誤差の計測、アライメント顕微鏡AM1mの検出領域Vw1mと描画ラインSLnとの周長方向の間隔であるベースライン誤差の計測、走査ユニットUnの各々の描画ディストーション(fθ特性)の計測、描画倍率補正時の設定精度の計測、描画される露光領域の主走査方向と副走査方向のトータルピッチ誤差の計測、等の各種の計測が伴う。これらの計測の多くは、最終的にはテスト露光によって確認されることが多い。

0090

そこで、本実施形態では、そのような計測のために使われる長尺のテストフィルムテスト描画用のシート基板)を回転ドラムDRで搬送したり、枚葉にしたテスト描画用のシート基板を回転ドラムDRの外周面に貼り付けたりして、テスト露光を行う。テスト露光用のシート基板は、長尺でも枚葉であっても、テスト露光の前には表面にレジスト等の感光層が形成されている。また、テスト露光用のシート基板は、応力(テンション)変化、温度変化湿度変化等による変形(歪み)が少ない可撓性の基板上に、液体レジストダイコート方式等で塗布したり、ドライフィルムレジストDRF)をラミネートしたりして作られる。例えば、電子デバイスが形成される基板Pは量産性とコストの関係から厚み100μm以下のPET基板とされる場合、同じPET基板をテストフィルムとするときは、例えば厚みを2倍程度の200μmとすることで、応力(テンション)変化による変形(歪み)が少ないテスト描画用のシート基板が作れる。また、母材(ベース基板)となるPET基板にアルミニウム箔銅箔を数十μm程度の厚みで圧延して積層してもよい。

0091

上記のようなテスト描画用のシート基板(テスト用シート基板)を回転ドラムDRで支持してテスト露光を行う際、テスト用シート基板の厚みがデバイス製造用の基板Pの厚みと異なる場合、そのままでは、テスト露光用のテストパターン等を良好な品質で、位置合わせ精度を維持して露光することに支障をきたすことがある。その1つの要因が、デバイス製造用の基板Pの厚みとテスト用シート基板との厚みの差に起因するスポット光SPのフォーカス誤差と、描画ラインSLnの副走査方向への位置誤差である。

0092

図9は、そのようなスポット光SPのフォーカス誤差と描画ラインSLnの副走査方向への位置誤差を説明する図であり、回転ドラムDRの外周面、デバイス製造用の基板Pの表面、テスト用シート基板TFの表面とを、それぞれ回転ドラムDRの中心軸AXoから厚み差を伴って異なる半径で設定される場合を誇張して示す図である。図9では、XZ面内で見たときに、奇数番の走査ユニットU1からのビームLB1がベストフォーカスでスポット光SPとして集光する描画ラインSL1の位置と、奇数番の走査ユニットU2からのビームLB2がベストフォーカスでスポット光SPとして集光する描画ラインSL2の位置とが、いずれも基板Pの表面に合致している状態を示す。その状態で、基板Pに対して2倍程度の厚みのテスト用シート基板TFが回転ドラムDRの表面に支持されたものとすると、テスト用シート基板TFの表面では、描画ラインSL1は描画ラインSL1aにシフトし、描画ラインSL2は描画ラインSL2aにシフトして、デフォーカスしたスポット光SPが投射される。ビームLB1、LB2の集光位置での焦点深度DOF)が大きければ、そのデフォーカスによる影響は少ないが、テスト用シート基板TFの表面での描画ラインSL1aと描画ラインSL2aとの周方向の距離は、基板Pの表面での描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離に対して僅かに長くなってしまう。

0093

図10は、基板Pの表面(被照射面)にスポット光SPがベストフォーカス状態で投射されたときの描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離を基準点ゼロ点)として、テスト用シート基板TFの厚みの基板Pの厚さからの厚み差ΔHfを横軸に取り、テスト用シート基板TFの表面での描画ラインSL1aと描画ラインSL2aとの周方向の距離が、基板Pの表面での描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離から変化した誤差量ΔXfを縦軸に取ったグラフである。すなわち、図10は、テスト用シート基板TFの基板Pからの厚み差ΔHfによって生じる奇数番と偶数番との描画ラインSLnの副走査方向の間隔の誤差量ΔXfの傾向を示したものである。この図10のような傾向(厚み差ΔHfと誤差量ΔXfの関係マップ関係式)を、予め描画コントロール部100に記憶しておき、テスト露光の際は、使用するテスト用シート基板TFの厚みに応じて、奇数番の描画ラインSL1(SL1a)、SL3(SL3a)、SL5(SL5a)と、偶数番の描画ラインSL2(SL2a)、SL4(SL4a)、SL6(SL6a)との誤差量ΔXfが補正されるように、例えば偶数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々によるパターン描画位置を副走査方向に誤差量ΔXfだけずらすように描画コントロール部100が制御する。

0094

また、テスト露光の際には、スポット光SPのベストフォーカス位置を求める方法として、図8で示したZ支持機構132A、132B、132Cの各々によって、露光ヘッド14の全体を一定量だけZ方向にずらしては、フォースチェック用パターン(一定ピッチのライン&スペース)を露光することを繰り返し、露光された基板の現像後のフォースチェック用パターンのレジスト像が最も鮮明に観察される露光ヘッド14のZ方向位置をベストフォーカス位置とする方法が実施できる。その場合、露光ヘッド14(走査ユニットUn)がZ方向に移動することによって、図10のような誤差量ΔXfが生じ得る。

0095

そのことを、再度、図9により説明する。図9において、基板Pの表面にビームLB1、LB2の各々がベストフォーカス状態で投射されているものとし、そのときの露光ヘッド14のZ方向位置をZf0(基準点)とし、その位置Zf0から露光ヘッド14を±ΔZfだけZ方向に平行移動させたとする。露光ヘッド14を+ΔZfだけ上方にシフトさせた場合、図9のように、基板P上でベストフォーカス状態で生成される描画ラインSL1、SL2の各々は、+ΔZfだけ上方に変位した描画ラインSL1’、SL2’となる。逆に、露光ヘッド14を−ΔZfだけ下方にシフトさせた場合、図9のように、基板P上でベストフォーカス状態で生成される描画ラインSL1、SL2の各々は、−ΔZfだけ下方に変位した描画ラインSL1’’、SL2’’となる。したがって、ベストフォーカス位置を求めるテスト露光の際に露光ヘッド14をZ方向にシフトさせる場合も、例えば、テスト用シート基板TFの表面では、露光ヘッド14の+Z方向への変位に応じて、奇数番の描画ラインは、描画ラインSL1c、SL1a、SL1’のように変位(横シフト)し、偶数番の描画ラインは、描画ラインSL2c、SL2a、SL2’のように変位(横シフト)する。

0096

図11は、基板Pの表面(被照射面)にスポット光SPがベストフォーカス状態で投射されるように描画ラインSL1と描画ラインSL2とが位置する露光ヘッド14のZ方向の位置Zf0を基準点(ゼロ点)として、露光ヘッド14のZ方向の位置変化量ΔZfを横軸に取り、被照射面(テスト用シート基板TFの表面、基板Pの表面、或いは回転ドラムDRの表面)上での奇数番の描画ラインと偶数番の描画ラインとの周方向の間隔の基準点からの誤差量ΔXfを縦軸に取ったグラフである。すなわち、図11は、露光ヘッド14のZ方向の位置変化量ΔZfによって生じる奇数番と偶数番との描画ラインSLnの副走査方向の間隔の誤差量ΔXfの傾向を示したものである。この図11のような傾向(位置変化量ΔZfと誤差量ΔXfの関係マップや関係式)を、予め描画コントロール部100に記憶しておき、テスト露光の際は、露光ヘッド14のZ方向の位置(図8中のZセンサー133A、133B、133Cで計測される)に応じて、奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5と、偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6との誤差量ΔXfが補正されるように、例えば偶数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々によるパターン描画位置を副走査方向に誤差量ΔXfだけずらすように描画コントロール部100が制御する。

0097

以上、本実施の形態によれば、パターン描画する基板(基板P、テスト用シート基板TF)の厚みの変化、或いは露光ヘッド14と回転ドラムDRや基板P(TF)の表面である被照射面と露光ヘッド14とのZ方向の間隔の変化(フォーカス変化)によって生じる奇数番の描画ラインと偶数番の描画ラインとの周方向の間隔の誤差量ΔXfを求めて、テスト露光時または基板Pに対する本露光時に、その誤差量ΔXfが補正されるように、各走査ユニットUnによってパターン描画を行えるので、フォーカス変化に起因した描画品質の劣化を抑えることができる。また、奇数番の走査ユニットと偶数番の走査ユニットの各々で描画されるパターン同士の継ぎ精度を高く保つことができる。

0098

[第2の実施の形態]
図12は、第2の実施の形態による基板処理装置(パターン描画装置)の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。また図12に示す各部の構成において、第1の実施形態における部材、構成と同じものには同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。

0099

第2の実施の形態による基板処理装置は、前工程の処理装置PR1から送られてくる基板Pを複数回折り返して所定長に渡たって基板Pを蓄積する蓄積部BF1と、基板Pの幅方向(Y方向)の位置を正しい位置に調整するエッジポジション制御部EPC1と、感光層を形成したテスト用シート基板TFを巻いた供給ロールRTFと、供給ロールRTFから送り出されるテスト用シート基板TFの先端部を基板Pの表面に重ねて貼り合わせるための貼り合せ機構140と、回転ドラムDRと、走査ユニットU1〜U6を含む露光ヘッド14と、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mと、先端部が基板Pに貼り合わされ、基板Pの上に重ねて搬送されるテスト用シート基板TFを回収する回収ロールRTuと、エッジポジション制御部EPC2と、基板Pを所定の長さに渡って蓄積する蓄積部BF2と、を備える。この供給ロールRTF、貼り合せ機構140、および、回収ロールRTuは、基板供給回収部を構成する。エッジポジション制御部EPC2から送出された基板Pは、蓄積部BF2を介して後工程の処理装置PR2に送られる。

0100

本実施の形態では、電子デバイスが形成される基板Pをパターン描画装置に装着した状態で、基板Pに重ねてテスト用シート基板TFをパターン描画装置に通すことによって、テスト露光できるようにした。したがって、電子デバイス用のパターンを基板Pに露光する露光処理の実行中に、パターン描画装置のキャリブレーションや性能確認のためのテスト露光を実施する必要が生じた場合、図13に示すように、基板P上の例えば露光領域W2と露光領域W3との間の余白部Easが貼り合せ機構140の位置にきたときに、基板Pの搬送(回転ドラムDRの回転)を一時的に停止させ、テスト用シート基板TFの先端部を基板Pの余白部Easに位置合わせして貼り合わせる。貼り付けが完了したら、再び基板Pの所定速度での搬送(回転ドラムDRの回転)を開始する。これによって、基板Pとテスト用シート基板TFとは重ね合わされた状態で、回転ドラムDRに連なって支持されて送られ、テスト用パターンがテスト用シート基板TFの感光層に露光される。テスト露光されたテスト用シート基板TFは、回転ドラムDRの後で、回収ロールRTuに巻き取られる。その際、図13では不図示であるが、基板Pからテスト用シート基板TFの先端部を引き剥がす剥離機構が使われる。一連のテスト露光が終了したら、貼り合せ機構140は、テスト用シート基板TFを切断する。なお、テスト用シート基板TFが透過性を有する場合、基板Pに重ねてテスト用シート基板TFにテスト露光を行うと、基板Pの表面の感光層にも、テスト用パターン等が露光されてしまうので、テスト用シート基板TFの裏面には、露光ヘッド14からの露光光(描画用のビームLBn)を遮光(または吸収)する不透明な層、例えばアルミ箔や銅箔による所定厚さの層が一様に形成されている。さらに、テスト用シート基板TFの裏面で基板Pと接触する表面の全体には、ゴミの挟み込みや傷の発生等を抑制するための樹脂膜が一様な厚さで形成されている。

0101

切断されたテスト用シート基板TFが回収ロールRTuに巻き取られたら、回収ロールRTuを現像処理に送って感光層(レジスト)を現像し、テスト用シート基板TFに出現したテストパターンのレジスタ像を別の検査装置計測装置を使って、各種の品質や精度が確認される。一方、基板Pの表面からテスト用シート基板TFが完全に剥されたら、基板Pは搬送を停止し、基板Pの余白部Easが、貼り合せ機構140の位置まで戻るように、基板Pを逆方向に搬送する(回転ドラムDRを逆回転する)。この逆転搬送によって、基板P上の例えば未露光の露光領域W3からの露光処理が再開可能となる。以上のように、基板Pの搬送の一時停止逆方向搬送によって、前工程や後工程の処理装置での基板処理基板搬送)を妨げないように、蓄積部BF1、BF2を設けてある。本実施の形態でも、テスト露光によって、走査ユニットUnの各々のベストフォーカス位置を確認する際は、先の第1の実施形態のように、テスト用シート基板TFの厚み変化、露光ヘッド14のZ方向の位置変化に応じて生じ得る奇数番と偶数番の描画ラインSLnの間の距離の誤差量ΔXfを考慮した補正が行われる。

0102

本実施の形態によれば、基板処理装置(パターン描画装置)で基板Pを処理している途中であっても、基板Pを装置から外すことなく、テスト用シート基板TFに対する処理(テスト露光等)が実行可能となるので、製造ライン中の特定の処理装置が調整(キャリブレーション、保守等)のために一時的に停止せざるを得ないときでも、そのダウンタイムを短くすることができる。本実施の形態では、図12のように、パターン描画装置(露光装置EXまたは露光ヘッド14)によるパターン露光の処理を行う装置として例示したが、露光装置であれば、マスク方式、マスクレス方式を問わず、同様のテスト露光を実行することがあるため、どのような露光装置であってもよい。さらに、基板処理装置としては、露光装置に限られることなく、何らかのテスト処理パイロット処理)が必要な処理装置、例えば、インク補充後の印刷品質塗膜状態の確認のための試し印刷を行う印刷装置インクジェットプリント装置であってもよいし、基板の表面に、蒸着法やミストデポジション法によって無機膜有機膜を成膜する成膜装置であってもよい。

0103

(変形例)
図14は、テスト用シート基板TFを処理装置(パターン描画装置)に送り込むための変形例を説明する図である。本変形例では、例えば、基板P上の露光領域W2と露光領域W3との間の余白部で、図12の貼り合せ機構140に配置された切断機構によって、基板Pを切断し、露光領域W2が形成される基板Pの先行側の切断部(余白部Esaに相当)に、テスト用シート基板TFの先端部を貼り付け、露光領域W3が形成される基板Pの後行側の切断部(余白部Esaに相当)に、テスト用シート基板TFの後端部を貼り付け先行する。このように、デバイス製造用の基板Pの途中にテスト用シート基板TFを挿入する場合も、テスト用シート基板TFは基板Pと連なって処理装置に搬入されることになる。

0104

[第3の実施の形態]
図15は、第3の実施の形態によるテスト用シート基板TFの構成を示す図である。先の第1の実施形態で説明したように、ベストフォーカス位置をテスト露光によって見い出す場合、露光ヘッド14、或いは回転ドラムDRをZ方向に微動させる必要があったが、本実施の形態では、テスト用シート基板TFの厚みを長尺方向に段階的に変化させる構成にすることによって、露光ヘッド14、或いは回転ドラムDRのZ方向への微動を不要とするものである。

0105

図15に示すように、テスト用シート基板TFは、厚みTaのベース基板(ベースシート)FSの表面に、順番に、厚みTbの第1基板FS1、第2基板FS2、第3基板FS3、第4基板FS4を、テスト用シート基板TFの搬送方向(長尺方向)に、所定量ずつずらしながら階段状にラミネートしたものである。ここで、ベース基板FSの厚みTaを50μmとし、第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の厚みTbを25μmとすると、例えばベース基板FSを回転ドラムDRの外周面に密着させたときに、第2基板FS2の表面は、回転ドラムDRの表面に丁度100μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となる。以下同様に、第1基板FS1の表面は回転ドラムDRの表面に丁度75μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となり、第3基板FS3の表面は回転ドラムDRの表面に丁度125μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となり、第4基板FS4の表面は回転ドラムDRの表面に丁度150μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となる。

0106

第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の表面には、テスト露光時にテスト用パターンが露光される領域TAGが確保されるとともに、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mで検出可能なアライメントマークMK1〜MK4が、図3と同様に設けられている。このアライメントマークMK1〜MK4は、テスト用パターンを各領域TAG内に露光する際の位置合せ用であるが、必ずしも必要ではない。また、各領域TAGに露光されるテスト用パターンは同じものとされ、解像力チャート重ね合せ精度確認用ボックスインボックスパターン等である。このテスト用シート基板TFは、長尺であっても、枚葉であってもよいが、長尺とする場合は、ベース基板FSの上に、第1基板FS1〜第4基板FS4の積層体(薄膜積層体)を長尺方向に一定の間隔でラミネートすればよい。

0107

さて、テスト露光の際は、表面に感光層を形成したテスト用シート基板TFを回転ドラムDRに巻き付けて、回転ドラムDRを一定の速度で回転させながら、ベース基板FS、第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の領域TAG内に同じテスト用パターンを繰り返し露光する。その際、露光ヘッド14と回転ドラムDRの表面との間のZ方向の相対間隔は一定のままにしておく。すなわち、デバイス用の基板Pの厚みが100μmであって、その基板Pに対してパターン描画装置(露光ヘッド14)が最適なフォーカス状態でパターン露光を行うように設定されていた場合、第2基板FS2の表面の領域TAGには、テスト用パターンがベストフォーカス状態(誤差が0μm)で露光されるはずである。その他のベース基板FS、第1基板FS1、第3基板FS3、第4基板FS4の各々の領域TAGには、それぞれ、−50μm、−25μm、+25μm、+50μmのデフォーカス状態でテスト用パターンが露光されるはずである。こうして露光されたテスト用シート基板TFを現像して、領域TAGごとにテスト用パターンに対応したレジスト像を観察することによって、実際にそのようなフォーカス状態で露光されたか否かを検証することができる。その検証によって、ベストフォーカス位置が、厚み100μmの基板Pの表面からずれていることが判明したら、そのずれ量に応じて、露光ヘッド14のZ方向の位置が調整される。

0108

また、このテスト用シート基板TFを使って、走査ユニットUnの各々の描画ラインSLnで描画されるテストパターン同士の継ぎ精度を確認することもできる。その場合は、先の図10で説明したように、テスト用シート基板TFの厚み変化に応じた描画ラインSLnの副走査方向の位置の誤差量ΔXfを、テスト露光時のテストパターンの描画位置の補正によりキャンセルしてもよいし、テスト露光時には誤差量ΔXfを考慮せずにテストパターンを露光し、現像後のレジスト像を観察する際に、フォーカス状態を25μmごとに変えたときの誤差量ΔXfに見合った継ぎ誤差になっているか否かを確認してもよい。

0109

10…デバイス製造システム12…基板搬送機構
14…露光ヘッド16…制御装置
20…パルス光発生部 22…制御回路
22a…信号発生部 30、32…DFB半導体レーザ素子
34、38…偏光ビームスプリッタ35…パルス光源部
36…電気光学素子42…励起光源
44…コンバイナ46…ファイバー光増幅器
48、50…波長変換光学素子100…描画コントロール部
102…ポリゴンミラー駆動部 104…アライメント部
106…エンコーダカウンタ部 108…描画データ記憶部
110…AOM駆動部 112…駆動制御部
120…上部本体フレーム130…下部本体フレーム
132A〜132C…Z支持機構133A〜133C…Zセンサー
AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)…アライメント顕微鏡
AOMn(AOM1〜AOM6)…描画用光学素子
AXo…中心軸BDU…ビーム分配部
DR…回転ドラムEX…露光装置
FT…fθレンズFS…ベース基板
FS1…第1基板FS2…第2基板
FS3…第3基板 FS4…第4基板
LB、LBn(LB1〜LB6)、Lse…ビーム
MKm(MK1〜MK4)…アライメントマーク
OPn(OP1〜OP6)…原点センサP…基板
PM…ポリゴンミラーRTF…供給ロール
RTu…回収ロールSLn(SL1〜SL6)…描画ライン
SP…スポット光SZn(SZ1〜SZ6)…原点信号
TF…テスト用シート基板Un(U1〜U6)…走査ユニット
W…露光領域

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