JP2009246069A - パターン描画装置およびパターン描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時間的に連続した描画処理で基板全面に亘って十分なエネルギービームの可変照射処理ができる技術を提供する。
【解決手段】基板９０上の各領域に対応する照射データを照射位置（画素）ごとの照射強度値の最大値を求める論理和演算処理によって合成した合成データ８２４に基づいて、基板９０の露光処理を行う。合成データ８２４によれば、レジスト層ＲＧが比較的厚い周縁領域９０２を、レジスト層ＲＧが比較的薄いパターン領域９０１よりも十分に大きな照射強度で光ビームの照射が行われる（照射強度値がＦＦ（ＨＥＸ）＞５５（ＨＥＸ））。これにより、時間的に連続した描画処理でレジストを変性させるのに十分な露光処理を行うことができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板にパターンを描画する技術に関するものであって、特に基板にエネルギービームを暴露処理する時間を短縮する技術に関する。

従来より、半導体基板やプリント基板、並びに、プラズマ表示装置、液晶表示装置、フォトマスク用のガラス基板等に形成された感光材料（例えばフォトレジスト）の層に、光を照射することによって、パターンの描画が行われている。

例えば特許文献１では、描画材料となる基板を水平姿勢で保持しつつ移動するステージと、基板の上面に光ビームを照射する照射ユニットとを備えるパターン描画装置が開示されている。このようなパターン描画装置では、基板の位置を検出しつつ、所定位置に配置された照射ユニットから光を出射することにより、基板の主面に所定のパターンを描画する。このような直描型のパターン描画装置では、フォトマスクを使用しないため、パターンのピッチや幅の変更に柔軟に対応することができる。

特開２００５−２２１５９６号公報

感光材料として用いられるレジストとしては、ネガ型とポジ型があり、ネガ型の場合は、後の現像処理において、露光部分が残る。一方、ポジ型の場合は、現像処理において露光部分が除去される。ネガ型を使用した場合、現像液に多くの有機溶剤が使用されるため、取扱いや環境面で問題があったり、現像時にレジストが膨潤するために微細配線を形成することが困難であったりする。これらの理由から、フォトリソグラフィー工程では、一般的にポジ型のレジストがよく使用されている。

図１１は、ポジ型のレジストの層が形成された基板１９０の主面（上）と側面（下）とを示す図である。中央部分のレジスト層ＲＧは、パターンが描画される領域であり、また、外縁部分のレジスト層ＲＧは、基板９０の搬送時における発塵防止等の理由から、後の現像工程で除去される。

ここで、図１１に示すように、基板に形成されたレジスト層ＲＧは、塗布液の表面張力等によって、基板１９０の中央部分の厚みＬ１に比べ、外縁部分の厚みＬ２が大きくなることが多い（例えば、Ｌ２がＬ１の２倍以上となる。）。したがって、この外縁部分のレジスト層ＲＧを除去するためには、中央部分に照射する光よりも強度の大きい光による照射、あるいは、より長時間の露光を行う必要がある。

そこで、従来のフォトリソグラフィー工程では、上述したパターン描画装置によって中央領域にパネル用のパターンを描画した後、周縁部分に光ビーム等を照射するための露光装置によって露光をさらに行っていたため、露光処理および搬送に時間がかかっていた。しかしながら、上記基板製造の分野では、「基板処理の時間短縮」が至上命題となっており、露光処理の時間についても時間短縮が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、時間的に連続した描画処理で基板全面に亘って十分なエネルギービームの可変照射処理ができる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、主面に感材層を有する基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に対して、照射強度が可変である描画用のエネルギービームを照射する照射手段と、前記照射手段に対して前記保持手段を相対的に移動させる移動手段と、前記照射手段に多値形式の制御信号を与えることによって、前記エネルギービームの照射強度を多段階制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るパターン描画装置であって、前記制御手段は、基板の主面領域のうちの、パターンを描画するパターン領域と前記パターン領域外の周辺領域とにそれぞれ対応する前記エネルギービームの照射位置情報を含むパターン領域照射データと周辺領域照射データとに基づいて、前記照射手段の照射制御を行うことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係るパターン描画装置であって、前記パターン領域照射データと前記周辺領域照射データとを、照射強度について多値形式で合成するデータ合成手段、を含み、前記データ合成手段が合成した合成データの各照射位置での照射強度情報に基づいて、照射強度を変化させつつ前記照射手段の照射制御を行うことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２または３の発明に係るパターン描画装置であって、前記基板がポジ型の感材層を有しており、前記制御手段は、前記周辺領域のうちの基板の端縁に沿った所定幅の周縁領域を、前記パターン領域よりも照射強度の大きいエネルギービームで照射するように前記照射手段を制御することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかの発明に係るパターン描画装置であって、前記周辺領域照射データには、基板の識別情報に関する識別領域照射データが含まれることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項２ないし５のいずれかの発明に係るパターン描画装置であって、前記パターン領域照射データおよび前記周辺領域パターンデータには、前記エネルギービームの照射を行わない部分の位置情報が含まれないことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明に係るパターン描画装置であって、前記エネルギービームが光ビームであることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、照射強度が可変な描画用のエネルギービームを照射する照射手段に対して主面に感材層を有する基板を相対移動させて、基板にパターンを描画するパターン描画方法であって、(a)前記照射手段による前記エネルギービームの各照射位置に対応づけられた照射強度情報を多値形式で有する照射データを取得する工程と、(b)前記(a)工程にて取得された照射データの各照射位置での照射強度情報に基づいて、照射強度を変化させつつ前記基板に向けて前記照射手段から前記エネルギービームを照射する工程とを含むことを特徴とする。

請求項１ないし８の発明によれば、感材層の厚みに応じてエネルギービームの照射強度を切り替えることができる。これにより、時間的に連続した描画処理で基板全面に亘って十分なエネルギービームの照射処理が行えるため、エネルギービームの暴露処理に要する時間を短縮することができる。

また、請求項２の発明によれば、基板の主面領域を構成するパターン領域と周辺領域とを、各領域の感材層の厚みに応じて照射強度を制御しつつ、エネルギービームの照射を行えるため、各領域専用の照射装置を使用する必要がなくなり、エネルギービームの暴露処理に要する時間を短縮することができる。

また、請求項３の発明によれば、合成された照射データを用いることによって、データ処理に必要な時間を短縮することができる。

また、請求項４の発明によれば、一般的に感材層の厚くなる周縁領域を、パターン領域よりも照射強度の大きいエネルギービームで照射することで、周縁領域の感材層をより確実に変性させることができる。

また、請求項５の発明によれば、周辺領域照射データに識別領域照射データが含まれることによって、パターン描画と同時に、基板の識別情報についても記録することができるため、基板製造に要する時間を短縮することができる。

また、請求項６の発明によれば、扱うデータ量を少なくすることができるため、データ処理時間を短縮することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 第１の実施の形態＞
＜１．１． 構成および機能＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態におけるパターン描画装置１を示す斜視図である。また、図２は、パターン描画装置１を示す上面図である。

なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。また、図２においては、説明の都合上、照明光学系３を二点鎖線により示している。

パターン描画装置１は、液晶表示装置用の基板を製造する工程において、ガラス基板（以下、単に「基板」という。）９０の上面に所定のパターンを描画するための装置である。感光材料（本実施の形態では、レジスト）の層（感材層）を有するガラス基板（以下、単に「基板」と称する。）９０に、所定のパターンを描画するための装置である。図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、主に架台１１、移動プレート群２、照明光学系３、レーザ測長器４１、および制御部８を備える。

［架台１１］
架台１１は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、架橋構造体１２や移動プレート群２が備えられる。架橋構造体１２は、移動プレート群２の上方に略水平に掛け渡されるようにして架台１１上に固定されている。図１に示すように、架台１１は、移動プレート群２と架橋構造体１２とを一体的に支持する機能を有する。

［移動プレート群２］
移動プレート群２は、主に、基板９０を保持する基板保持プレート２１、基板保持プレート２１を下方から支持する支持プレート２２、支持プレート２２を下方から支持するベースプレート２３、ベースプレート２３を下方から支持する基台２４、基板保持プレート２１をＺ軸回りに回動させる回動機構２１１、支持プレート２２をＸ軸方向（副走査方向）に移動させるための副走査機構２２１、およびベースプレート２３をＹ軸方向（主走査方向）に移動させるための主走査機構２３１から構成される。

基板保持プレート２１は、図示を省略しているが、その上面に格子状の吸着溝が設けられており、これらの吸着溝の内底部には複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、真空ポンプ等に接続されており、当該真空ポンプを動作することによって、吸着溝内の雰囲気を排気することができる。これにより、基板９０を基板保持プレート２１の上面に吸着保持することができる。したがって、基板保持プレート２１は、基板９０を保持する機能を有する。

回動機構２１１は、基板保持プレート２１の（−Ｙ）側端部に取り付けられた移動子と、支持プレート２２の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２１１ａを有する。また、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の中央部下面側と支持プレート２２との間に、回動軸２１１ｂを有する。リニアモータ２１１ａを動作させることによって、固定子に沿って移動子がＸ軸方向に移動し、基板保持プレート２１が支持プレート２２上の回動軸２１１ｂを中心として所定角度の範囲内で回動する。

副走査機構２２１は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子と、ベースプレート２３の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２２１ａを有する。また、副走査機構２２１は、支持プレート２２とベースプレート２３との間に、副走査方向に延びる一対のガイド部２２１ｂを有する。リニアモータ２２１ａを動作させることによって、支持プレート２２がベースプレート２３上のガイド部２２１ｂに沿って副走査方向に移動する。

主走査機構２３１は、ベースプレート２３の下面に取り付けられた移動子と、基台２４上に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２３１ａを有する。また、主走査機構２３１は、ベースプレート２３と架台１１との間に、主走査方向に延びる一対のガイド部２３１ｂを有する。リニアモータ２３１ａを動作させることによって、ベースプレート２３が基台２４上のガイド部２３１ｂに沿って主走査方向に移動する。したがって、基板保持プレート２１に基板９０を保持した状態で主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って移動させることができる。なお、これら移動機構は、後述の制御部８が備える移動機構制御部８１１によってその動作が制御される。

［照明光学系３］
照明光学系３は、主にレーザ発振器３１、ビームスプリッタ３２、および照射ユニット３３を備える。照明光学系３は、架台１１上において、移動プレート群２を跨ぐようにして設けられた架橋構造体１２の上部に備えられる。

レーザ発振器３１は、制御部８から送られる所定の駆動信号に基づいてレーザ光を出射する光源装置である。レーザ発振器３１から出射されたレーザ光は、図示しない所定の光学系を介してビームスプリッタ３２へ導かれる。ビームスプリッタ３２に導かれたレーザ光は、ビームスプリッタ３２の内部に設けられた複数のハーフミラー（図示せず）により、光量の等しい複数本（本実施の形態では６本）の光線に分割される。また、分割された複数本のレーザ光は、ビームスプリッタ３２の（−Ｙ）側の面に沿って等間隔に配列された、互いに平行な光線として出射される。

複数（本実施の形態では６個）の照射ユニット３３は、ビームスプリッタ３２から出射される複数の光線のそれぞれを、基板９０の上面に照射させるための光学ユニットである。各照射ユニット３３は、複数本の光線のそれぞれに対応するように、副走査方向に沿って架橋構造体１２の側面上部に等間隔に設置されている。ビームスプリッタ３２から出射された複数の光線は、各照射ユニット３３の内部に設けられた所定の光学系を介して、基板保持プレート２１に保持された基板９０の上面に照射される。これにより、基板９０の上面に形成された感光材料上に、副走査方向に沿って等間隔に所定のパターンが形成される。

より詳細には、ベースプレート２３を主走査方向に移動させることによって基板９０を主走査方向へ移動させつつ、照射ユニット３３から光ビームが出射されると、基板９０の上面には、主走査方向に向けて断続的に露光された所定幅（例えば５０ｎｍ幅）のパターン群が複数本描画される。パターン描画装置１は、１回の主走査方向への描画が終了すると、基板保持プレート２１を副走査方向に照射ユニット３３の照射幅分だけ移動させ、基板保持プレート１０を再び主走査方向に移動させつつ、照射ユニット３３から光ビームを断続的に出射する。このように、パターン描画装置１は、照射ユニット３３の照射幅分ずつ基板９０を副走査方向へずらしながら、主走査方向へのパターン描画を所定回数繰り返すことによって、基板９０の全面に亘って、所定の液晶パターン（カラーフィルタやＴＦＴアレイ等、ガラス基板上に形成されるべきパターン）を形成する。

図３は、照射ユニット３３の内部構成を示す斜視図である。図３では、１つの照射ユニット３３の内部構成のみを示しているが、他の照射ユニット３３についても同等の内部構成を有する。図３に示すように、照射ユニット３３は主に、直方体状の筺体の内部に、光線を通過させる貫通孔３３１、貫通孔３３１を通過した光線を下方に向けて反射させる反射ミラー３３２、縮小投影レンズや各種ミラー等（図示せず）からなる投影照明光学系３３３を有する。これら各構成は、筺体の内部にそれぞれ固定されて一体化されている。

さらに図示を省略するが、投影照明光学系３３３には、光路上の所定位置に光回折素子であるＧＬＶ（Grating Light Valve）が備えられており、光回折量を変化させることによって、照射ユニット３３から出射される光ビームの照射強度（光量密度）を可変とすることができる。また、本実施の形態では、この光回折素子による光線の回折量を制御することによって、照射ユニット３３から出射される光ビームのＯＮ・ＯＦＦが制御される。なお、この光回折素子は、後述する照射制御部８１２からの多値形式（８ビット）の制御信号に基づいて制御される。

以上の構成を有する投影照明光学系３３３を通過した光線が、基板９０の上面に照射されることにより、基板９０に塗布されたレジストが感光して、基板９０にパターンが描画される。なお、本実施の形態では、光回折素子を投影光学系３３３に配置するものとしているが、これに限られるものではなく、例えば反射ミラー３３２の位置に光回折素子を配置することによって、当該光回折素子に反射ミラー３３２の機能を兼任させてもよい。

［レーザ測長器４１］
再び図１に戻って、レーザ測長器４１は、図示しないレーザ光源（半導体レーザ）、リニア干渉系およびレシーバを備え、被検出対象物の位置を検出（測長）する機能を有する。レーザ測長器４１は、ベースプレート２３の（−Ｙ）側に配置されている。

レーザ測長器４１では、レーザ光源から出射された光ビームがベースプレート２３に設置されたミラー４１１に入射する。そして、その反射光がリニア干渉系にて元の光ビームと干渉してレシーバにより受光される。そのレシーバからの出力に基づいて、ベースプレート２３の主走査方向についての位置が高精度に検出される。なお、基板保持プレート２１の主走査方向の位置は、主にベースプレート２３の主走査方向の移動に依存するため、レーザ測長器４１によって検出されたベースプレート２３の位置情報は、基板保持プレート２１に保持された基板９０の主走査方向の位置情報に相当する。本実施の形態におけるパターン描画装置１では、レーザ測長器４１の検出結果に基づいて、照射ユニット３３から光ビームの照射のタイミングが決定される。

［制御部８］
図４は、パターン描画装置１の各部と制御部８との間の接続を示すブロック図である。

制御部８は、主として、移動プレート群２の移動機構である回動機構２１１、副走査機構２２１、主走査機構２３１、照明光学系３のレーザ発振器３１、照射ユニット３３およびレーザ測長器４１に電気的に接続されている。また、制御部８は、主に演算部８１、記憶部８２、入力部８３および表示部８４を備え、上記パターン描画装置１の各構成の制御を行う機能を有する。

演算部８１は、主として移動機構制御部８１１、照射制御部８１２およびデータ合成部８１３を備える。移動機構制御部８１１は、移動プレート群２の各移動機構の動作を制御する。データ合成部８１３は、後述するが、基板９０に対して光ビームを照射するべき位置情報等が記録された各種データ（パターン領域照射データ８２１、周縁領域照射データ８２２、および識別領域照射データ）を合成した合成データ８２４を生成する機能を有する。

照射制御部８１２は、データ合成部８１３が生成した合成データ８２４と、レーザ測長器４１による基板９０の位置の検出結果とに基づいて、照明光学系３、特に照射ユニット３３からの光ビームの照射制御を行う。また、照射制御部８１２は、照射ユニット３３に設けられた光回折素子（ＧＬＶ）に対して、多値形式（本実施の形態では８ビット）のデジタル制御信号を出力することによって、照射ユニット３３から出力する光ビームの照射強度を多段階（２５６段階）制御する機能を有する。

なお、ここでの多値とは、照射強度がゼロの場合の値を含めて３値以上（ゼロでない照射強度について２値以上）とされる。また、多段階とは、照射強度がゼロの段階を含めて３段階以上（ゼロでない照射強度について２段階以上）とされる。すなわち、照射ユニット３３からの光ビームの照射が単にＯＮ／ＯＦＦ制御されるだけではなく、ＯＮ時の照射強度についても、少なくとも２段階以上に制御される。例えば、光ビームの照射強度を３段階制御（強度がゼロ、弱、強）とした場合、レジスト層の薄い基板９０の中央部分を弱い強度で露光し、レジスト層の厚い基板９０の周縁部分を強い強度で露光する。これにより、時間的に連続した一連の走査による露光処理において、基板９０の各領域のレジストを確実に変性させることができる。

制御部８の構成のうち、記憶部８２の具体例としては、データを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置などが該当し、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体、およびそれらの読み取り装置などであってもよい。また、入力部８３には、ボタンやスイッチ類（キーボードやマウスを含む。）などが該当するが、タッチパネルディスプレイのように表示部８４の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部８４には、液晶ディスプレイや各種ランプなどが該当する。

オペレータは、入力部８３を介して基板保持プレート２１の主走査方向の移動速度や、基板９０上に生成する複数の光照射領域の間隔等を設定することができる。また、オペレータの入力等によって、基板９０に光ビームを照射する照射位置情報を含むデータ（パターン領域照射データ８２１、周縁領域照射データ８２２、識別領域照射データ）が格納される。ここで、基板９０上の各領域と、各領域に対応する光ビーム照射位置情報を含むデータについて、図４ないし７を参照しつつ、具体的に説明する。

［パターン領域９０１］
図５は、基板９０の主面領域９００における各領域の位置を示す図である。一般に、１枚の基板９０の中央部分には、複数のパネル用パターンが描画される。本実施の形態では、図５に示す例では、主面領域９００の中央部分の４箇所に、パターン領域９０１が配置されており、このパターン領域９０１の一つ分が単一パネル用のパターンが形成される領域に相当する。なお、パターン領域９０１に対応する光ビームの照射位置情報は、パターン領域照射データ８２１に記録されている。

［周縁領域９０２］
また、基板９０の主面領域９００のうち、パターン領域９０１外の領域（周辺領域）には、周縁領域９０２が含まれる。周縁領域９０２とは、周辺領域のうちの基板９０の端縁に沿った所定幅の領域であって、レジスト層ＲＧの厚みが、パターン領域９０１よりも厚い部分を含んだ領域である（図１１参照）。なお、本実施の形態では、周縁領域９０２は、主面領域９００の外側領域を含んでいるものとする。なお、周縁領域９０２に対応する光ビームの照射位置情報は、周縁領域照射データ８２２に記録されている。

［識別領域９０３］
周辺領域には、周縁領域９０２の他に、識別領域９０３が含まれる。識別領域９０３とは、上述した各パターン領域９０１の近傍に位置する領域であって、識別情報（例えばロット等）が記録される領域である。識別領域９０３には、識別情報がバーコードとして描画され、後の工程において、所定の読取り装置により当該識別情報が読み取られる。なお、識別領域９０３に対応する光ビームの照射位置情報は、識別領域照射データに記録されている。

［パターン領域照射データ８２１］
図６は、パターン領域９０１描画用のパターン領域照射データ８２１を示す図である。パターン領域照射データ８２１は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）によって設計された配線パターンに関するデータをラスタライズ化した画像データであり、各画素が、基板９０上の各部分に対応する。

より具体的には、まず基板９０の主面領域９００よりも若干広い領域が空間的に展開された後、ＣＡＤデータに基づいて、照射する位置と照射を行わない位置とが画素ごとに設定される。さらに、光ビームの照射強度についての情報（照射強度値）が画素ごとに設定される。すなわち、照射強度情報が各照射位置ごとに対応づけられている。この照射強度値は、８ビット表現（００（ＨＥＸ）〜ＦＦ（ＨＥＸ））の多値形式で記録されており、ＦＦ（ＨＥＸ）のときに照射強度が最大となり、００（ＨＥＸ）のときに照射強度ゼロ（照射ＯＦＦ）となる。本実施の形態のパターン領域照射データ８２１においては、パターン領域９０１内の非露光部分および周辺領域（パターン領域９０１外）部分に対応する画素については、照射強度値を００（ＨＥＸ）とし、パターン領域９０１のうちの光ビームを照射する画素については、照射強度値を５５（ＨＥＸ）としている。

［周縁領域照射データ８２２］
図７は、周縁領域９０２描画用の周縁領域照射データ８２２を示す図である。周縁領域照射データ８２２は、パターン領域照射データ８２１と同様の画像データである。なお本実施の形態では、周縁領域照射データ８２２に含まれる各画素のうち、周縁領域９０２に対応する画素では、照射強度値をＦＦ（ＨＥＸ）とし、周縁領域９０２外に対応する画素については、照射強度値を００（ＨＥＸ）としている。

［識別領域照射データ］
識別領域照射データは、図示を省略するが、パターン領域照射データ８２１および周縁領域照射データ８２２と同様の画像データであり、識別情報を記録する識別領域９０３内の露光部分に対応する画素では、照射強度値を５５（ＨＥＸ）とし、識別領域９０３内の非露光部分および識別領域９０３外の領域に対応する画素については、照射強度値を００（ＨＥＸ）としている。

［合成データ８２４］
図８は、基板９０描画用の合成データ８２４を示す図である。前述のように、合成データ８２４は、データ合成部８１３によって生成されるデータであって、パターン領域照射データ８２１、周縁領域照射データ８２２、および識別領域照射データが１つに合成させた（具体的には、画素ごとの照射強度値の最大値を求めるという論理和演算処理を行った）データである。

より具体的には、合成データ８２４の画素座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）の画素についての照射制御値を算出する場合、各照射データに含まれる画素（Ｘｎ，Ｙｎ）の照射強度情報を比較し、照射強度の最も大きい値（最大照射強度値）を、合成データ８２４の画素（Ｘｎ，Ｙｎ）における照射強度として選択する。例えば各照射データ（パターン領域照射データ８２１，周縁領域照射データ８２２，識別領域照射データ）に含まれる画素（Ｘｎ，Ｙｎ）における照射強度値が、順に００（ＨＥＸ）、ＦＦ（ＨＥＸ）、００（ＨＥＸ）であった場合、合成データ８２４における画素（Ｘｎ，Ｙｎ）の照射強度値として、ＦＦ（ＨＥＸ）が選択される。このようにして、データ合成部８１３は、合成データ８２４を生成する。

本実施の形態における合成データ８２４によれば、レジスト層ＲＧの厚みが比較的厚い周縁領域９０２（図１１参照）を、レジスト層ＲＧの厚みが比較的薄いパターン領域９０１よりも十分に大きな（２倍以上）照射強度で光ビームの照射が行われる（照射強度値がＦＦ（ＨＥＸ）＞５５（ＨＥＸ））。したがって、基板９０の周縁部分のレジスト層ＲＧを、後の現像工程によって確実に除去することができる。

また、周辺領域の照射データに識別領域照射データが含まれることによって、パターン描画と同時に、基板９０の識別情報（本実施の形態では、パネル単位の識別情報）についても記録することができるため、基板処理（識別情報の記録）に要する時間を短縮することができる。

以上が、パターン描画装置１の構成および機能の説明である。次に、パターン描画装置１の動作について説明する。

＜１．２． 動作＞
図９は、パターン描画装置１の動作の流れを示す図である。まず、オペレータにより各照射データ（パターン領域照射データ８２１，周縁領域照射データ８２２，識別領域照射データ）が入力されると、パターン描画装置１は、データ合成部８１３を動作させて、上述の合成データ８２４を生成する（ステップＳ１）。生成された合成データ８２４は、記憶部８２に格納される。

次に、あらかじめ主面にポジ型の感光材料が塗布された基板９０が、図示しない搬送ロボットなどにより基板保持プレート２１上に搬入され、基板保持プレート２１の上面に載置される。基板９０は、基板保持プレート２１に形成された吸着孔によって吸引され、基板保持プレートの上面に略水平姿勢で保持される（ステップＳ２）。

次に、基板保持プレート２１に載置された基板９０の位置合わせを行うアライメントが行われる（ステップＳ３）。具体的には、パターン描画装置１は、基板９０上面の所定の位置にあらかじめ形成した目印（マーカ）を図示しないカメラ等によって撮像し、理想状態の位置（理想位置）からのズレ量を制御部８にて解析する。そして移動機構制御部８１１により回動機構２１１、副走査機構２２１および主走査機構２３１を動作させて、基板９０の理想位置からのズレ量を修正する。これにより、基板９０の位置が、理想的な位置に高精度に合わせられる。

次に、配置位置が修正された基板９０に対して光ビーム照射によるパターン描画が実行される（ステップＳ４）。図１０は、基板９０を移動開始位置に移動させた状態を示す図である。このステップでは、まず、基板９０が主走査方向への所定の移動開始位置となるように、移動機構制御部８１１が各移動機構を動作させる。具体的には、図１０に示すように、基板９０の主走査方向の前方端（＋Ｙ側の端部）の位置が、照射ユニット３３の位置よりも（−Ｙ）側の位置となるように、基板９０を移動させる。

基板９０を所定の移動開始位置への移動が完了すると、続いて移動機構制御部８１１は、主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０の主走査方向への移動を開始させる。また、これと同時に、合成データ８２４と、レーザ測長器４１が出力する基板９０の位置情報とに基づいて、照射制御部８１２が照射ユニット３３へ制御信号を出力される。これにより、照射ユニット３３から、主走査方向へ移動する基板９０に向けて、所定のタイミングで光ビームが出射される。

一度目の（＋Ｙ）方向の露光処理が終了すると（往路）、副走査機構２２１が駆動され、基板９０が副走査方向（例えば（＋Ｘ）側）へ所定幅分移動する。この移動量は、照射ユニット３３の照射幅分に相当する。そして基板９０が移動されると、主走査機構２３１が駆動され、基板９０の（−Ｙ）方向への移動が開始される。これとともに、照射ユニット３３から周期的にパルス光が照射され、基板９０にパターン等が描画される（復路）。この往復動作が所定回数続けられることにより、基板９０の全面にパターンが形成（描画）される。また、この走査時に、周縁領域９０２および識別領域９０３についても、合成データ８２４に基づいた露光処理が行われる。

次に、ステップＳ４においてパターン描画（および周縁領域９０２識別領域９０３が露光）された基板９０は、搬送ロボットなどにより、基板保持プレート２１の上面から搬出される（ステップＳ５）。なお、基板９０に描画された各パターンは、後の工程で現像処理されて、赤、緑、青のいずれかの色を有するサブ画素とされる。

以上が、パターン描画装置１の動作についての説明である。

本実施の形態では、パターン描画装置１が光ビームの照射強度が可変である照射ユニット３３を備えることによって、感材層の厚みに応じて照射強度を切り替えることができる。これにより、時間的に連続して基板９０全面に亘って可変な光ビームの照射を行えるため、基板９０上に形成された感材層に対して十分な露光処理を行うことができる。これにより、基板９０の各領域ごとの専用の露光装置（例えば、周辺露光装置や、識別情報を記録するナンバリング装置等）を使用する必要がなくなるため、光ビームの露光処理に要する時間を短縮することができる。また、専用装置への搬送も必要なくなることによって、搬送時間も短縮することができるとともに、基板９０の損傷等による歩留まり低下を抑えることができる。

＜２． 第２の実施の形態＞
上記実施の形態では、パターン領域照射データ８２１（図６参照）および周辺領域照射データ（周縁領域照射データ８２２および識別領域照射データが含まれる）に、光ビームの照射を行わない（すなわち、照射強度値＝００（ＨＥＸ））部分の画素データも含んでいるものとして説明したが、このようなものに限られるものでない。すなわち、パターン領域照射データおよび周辺領域照射データを、光ビームの照射を行わない部分の位置情報が含まないデータとして取得してもよい。

より具体的には、上記実施の形態では、照射データを生成する際に、基板の主面領域９００よりも若干広い領域を設定した後、全ての画素位置にゼロまたは有限の照射強度値を割り振っていたが、本実施の形態では、パターン領域、周縁領域および識別領域のそれぞれにおいてゼロでない有限の照射強度値を持つ位置（画素座標位置）だけを照射データに含ませる。各露光領域（パターン領域、周縁領域、識別領域）を、設定された主面領域９００よりも若干広い領域に展開して、空間的に合成するが、いずれの露光領域内のデータにも有限の照射強度値を与える座標として含まれていない座標位置（いずれの露光領域についても有限の照射強度値を与える対象とされていない座標位置、すなわち非露光座標位置）には、露光強度値として００（ＨＥＸ）を与える。

このようにして、パターン領域や周辺領域のそれぞれについて、照射データを生成することによって、扱うデータ量を減らすことができるので、合成データ８２４等生成するときや、記憶部８２へ転送する際などのデータ処理時間を短縮することができる。

＜３． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、光回折素子としてのＧＬＶを照射ユニット３３に設けることによって、各画素ごとに照射強度を変更できるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、光源を複数用意して、所望する照射強度に応じて使用する光源数を選択することによって、光ビームの照射強度が多段階となるようにしてもよい。また、減光フィルタを用いることによって、照射強度の多段階制御がなされてもよい。また、ビームスプリッタ３２を通過した光線を、例えば可変光アッテネータにより減衰させることによって、照射強度を多段階制御してもよい。

これら場合には、各画素座標位置ごとに照射強度を変化させることは困難となるが、上記実施の形態のように、所定画素数以上の集合領域（例えばパターン領域９０１や周縁領域９０２）のそれぞれにおいて、同一の照射強度で露光を行うようなときには、これらのような構成も有効である。

また、上記実施の形態では、アライメントや描画処理等を実行する前に、合成データ８２４をあらかじめ生成すると説明したが（図９参照）、もちろんこれに限られるものではない。例えば、パターン領域照射データ８２１、周縁領域照射データ８２２および識別領域照射データを照射データとして取得しておき、描画処理を行うときに、各照射データを参照しつつ照射ユニット３３から光ビームを出射するタイミングが決定されてもよい。より詳細には、照射制御部８１２を、出射制御のためのタイミング信号の生成時に、基板９０の位置に対応する各照射データの各画素における照射強度値のうちから、最も大きい値を選択し（論理和演算処理）、当該値に基づく制御信号を照射ユニット３３へ出力するように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、２５６段階（００（ＨＥＸ）〜ＦＦ（ＨＥＸ））で照射強度の制御を行うと説明したが、もちろんこれに限られるものではない。ただし、図１１にて説明したような、基板９０上に形成されるレジスト層ＲＧの各領域における厚みを考慮して、少なくとも３段階以上（ゼロの場合を含む。）の照射強度で照射が行えるようにパターン描画装置１を構成することが好ましい。

また、上記実施の形態では、パターン領域９０１における光ビームの照射強度を一定（照射強度値＝５５（ＨＥＸ））としていたが、もちろんこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、パターン領域９０１内の各部分のレジスト層ＲＧの膜厚を測定することによって、膜厚の厚い部分を薄い部分よりも若干大きな照射強度にて光ビームを照射するようにしてもよい。これによれば、膜厚に応じて適切に露光処理を行えるようになる。

また、周縁領域９０２の範囲や、当該領域における光ビームの照射強度が同条件とされる場合には、周縁領域９０２についての光ビームの照射情報をパターン領域照射データ８２１に対してあらかじめ付加して生成してもよい。

また、上記実施の形態では、ベースプレート２３の主走査方向について位置を検出するために、レーザ測長器４１を用いているが、もちろんこれに限られるものでなく、例えば、リニアモータ２３１ａまたはガイド部２３１ｂに設けられたエンコーダによってベースプレート２３の位置を検出してもよい。

また、上記実施の形態では、移動プレート群２を主走査方向へ移動させつつ、照射ユニット３３から光ビームを照射すると説明したが、このようなものに限られるものではなく、例えば、パターン描画装置が、プレート群を固定（すなわち基板９０を固定）しつつ、照射ユニット３３を移動させることによって、パターン描画を行う構成であってもよい。

また、上記実施の形態では、主走査方向のベースプレート２３と照射ユニット３３の相対位置を検出すると説明したが、これに限られるものではなく、例えば副走査方向についての相対位置についても検出するようにしてもよい。この場合、副走査方向についての描画精度も向上させることができる。

また、上記実施の形態では、基板９０に照射するエネルギービームとして光ビームを利用しているが、これに限られるものではなく、例えば電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線等が用いられてもよい。

また、上記実施の形態では、ポジ型のレジスト層ＲＧが形成された基板９０について、説明したが、本発明は、ネガ型の感材層が形成された基板９０を露光処理する際にも適用可能である。

さらに、上記実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

本発明に係る第１の実施の形態におけるパターン描画装置を示す斜視図である。 パターン描画装置を示す上面図である。 照射ユニットの内部構成を示す斜視図である。 パターン描画装置の各部と制御部との間の接続を示すブロック図である。 基板の主面領域における各領域の位置を示す図である。 パターン領域描画用のパターン領域照射データを示す図である。 周縁領域描画用の周縁領域照射データを示す図である。 基板描画用の合成データを示す図である。 パターン描画装置の動作の流れを示す図である。 基板を移動開始位置に移動させた状態を示す図である。 ポジ型のレジストの層が形成された基板の主面（上）と側面（下）とを示す図である。

符号の説明

１ パターン描画装置
１０ 基板保持プレート
２ 移動プレート群
２１ 基板保持プレート
２２１ 副走査機構
２３１ 主走査機構
３ 照明光学系
３３ 照射ユニット
３３３ 投影照明光学系
４１ レーザ測長器
８ 制御部
８１１ 移動機構制御部
８１２ 照射制御部
８１３ データ合成部
８２１ パターン領域照射データ
８２２ 周縁領域照射データ
８２４ 合成データ
９０ 基板
９００ 主面領域
９０１ パターン領域
９０２ 周縁領域
９０３ 識別領域
ＲＧ レジスト層

Claims (8)

1. 主面に感材層を有する基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
   基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された基板に対して、照射強度が可変である描画用のエネルギービームを照射する照射手段と、
   前記照射手段に対して前記保持手段を相対的に移動させる移動手段と、
   前記照射手段に多値形式の制御信号を与えることによって、前記エネルギービームの照射強度を多段階制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするパターン描画装置。
2. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
   前記制御手段は、
   基板の主面領域のうちの、パターンを描画するパターン領域と前記パターン領域外の周辺領域とにそれぞれ対応する前記エネルギービームの照射位置情報を含むパターン領域照射データと周辺領域照射データとに基づいて、前記照射手段の照射制御を行うことを特徴とするパターン描画装置。
3. 請求項２に記載のパターン描画装置であって、
   前記パターン領域照射データと前記周辺領域照射データとを、照射強度について多値形式で合成するデータ合成手段、
   を含み、前記データ合成手段が合成した合成データの各照射位置での照射強度情報に基づいて、照射強度を変化させつつ前記照射手段の照射制御を行うことを特徴とするパターン描画装置。
4. 請求項２または３に記載のパターン描画装置であって、
   前記基板がポジ型の感材層を有しており、
   前記制御手段は、
   前記周辺領域のうちの基板の端縁に沿った所定幅の周縁領域を、前記パターン領域よりも照射強度の大きいエネルギービームで照射するように前記照射手段を制御することを特徴とするパターン描画装置。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
   前記周辺領域照射データには、基板の識別情報に関する識別領域照射データが含まれることを特徴とするパターン描画装置。
6. 請求項２ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
   前記パターン領域照射データおよび前記周辺領域パターンデータには、前記エネルギービームの照射を行わない部分の位置情報が含まれないことを特徴とするパターン描画装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
   前記エネルギービームが光ビームであることを特徴とするパターン描画装置。
8. 照射強度が可変な描画用のエネルギービームを照射する照射手段に対して主面に感材層を有する基板を相対移動させて、基板にパターンを描画するパターン描画方法であって、
   (a) 前記照射手段による前記エネルギービームの各照射位置に対応づけられた照射強度情報を、多値形式で有する照射データを取得する工程と、
   (b) 前記(a)工程にて取得された照射データの各照射位置での照射強度情報に基づいて、照射強度を変化させつつ前記基板に向けて前記照射手段から前記エネルギービームを照射する工程と、
   を含むことを特徴とするパターン描画方法。

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