JP4801931B2

JP4801931B2 - 描画装置

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Publication number: JP4801931B2
Application number: JP2005139437A
Authority: JP
Inventors: 義則小林
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: JP2006319088A

Description

本発明は、原版となるフォトマスク（レクチル）、あるいは直接プリント基板やシリコンウェハ等の被描画体へ回路パターン等のパターンを形成する描画装置に関する。特に、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）、ＬＣＤなど光変調素子を２次元配列した光変調ユニットによる描画処理に関する。

描画装置では、フォトレジスト等の感光性材料を塗布した被描画体に対して描画処理が実行され、現像処理、エッチングまたはメッキ、レジスト剥離等の工程を経て、基板など被描画体にパターンが形成される。ＬＣＤ、ＤＭＤ、ＳＬＭ（Spatial Light Modulators）など光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調ユニットを使用する露光方式の場合、光変調ユニットによる照射スポット（以下では、露光エリアという）を基板上で走査させ、描画パターンに応じて各光変調素子を所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御する。ラスタ走査方式の描画装置では、主走査方向に沿って規定される走査バンドに従って露光エリアが順に相対移動していく。

微細なパターンを形成するため、走査方向を光変調素子の配列方向に対して所定角度だけ相対的に傾けるとともに、露光エリアを主走査方向に沿ってオーバラップさせながら露光動作を実行する描画方式が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。１つのマイクロミラーの照射領域（微小スポット）に応じた区間を通過するまでの間に複数回の露光動作が実行され、同一領域に重ねて光を照射させることで微小スポットが互いにオーバラップした状態で露光される。これにより、斜め方向に延びる導体パターンを形成する場合、微小スポットのサイズより小さい分解能でパターン形成が可能になる。また、精度よくパターン幅を揃えるためには露光量を均一化する必要があり、光強度分布が副走査方向に沿ってガウス分布である場合、露光エリアを副走査方向に沿ってオーバラップさせることで、副走査方向の露光量均一化を図る（特許文献３参照）。
特開２００３−８４４４４号公報特表２００４−５１４２８０号公報特開２００４−１４６７８９号公報

露光エリアは副走査方向に対して傾斜しているため、隣接する露光エリアを部分的にオーバラップさせながらつなぎ目部分のパターンを形成する。露光エリアの光強度分布が全面にわたって均一である場合、つなぎ目部分における露光量はそれ以外の部分における露光量と異なり、描画面全体に対して均一に光を照射することができない。その結果、レジスト処理において副走査方向に沿って形成されるパターンの線幅が揃わず、パターンを精度よく形成することができない。

本発明の描画装置は、基板などの感光材料を表面に形成した被描画体へ回路パターン等のパターンを形成可能な描画装置であり、オーバラップ露光による分解能の高いパターンを形成可能であるとともに描画面全体の露光量を均一化することが可能な装置である。描画装置は、光源と、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットと、光変調ユニットによる照射スポット（以下、露光エリアという）を被描画体に対してラスタ走査させる走査手段と、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する露光制御手段とを備える。

光変調素子は、光源からの光を選択的に被描画体へ導くように光を変調する素子であり、例えば、光を選択的に透過、遮断し、あるいは光を選択的に被描画体方向／退避方向へ導くように構成されている。光変調ユニットとしては、例えばＤＭＤ、ＬＣＤなどが適用される。光変調ユニットに反射した光は、例えば、照明光学系、結像光学系などの光学系を介して被描画体の所定領域に照射させればよく、あるいは光学系を介さず直接光を照射させてもよい。光変調素子の配列に従って露光エリアの形状は規定されるが、例えば矩形状になる。露光エリア内における光強度分布は略均一、あるいは実質的均一になるように構成されており、例えば光強度分布を均一化させるように光学系、あるいは光源が用意される。

走査手段は、露光エリアを主走査方向に沿って順に走査させ、１つの走査バンドの走査が終了すると露光エリアを副走査方向に沿って移動させ、次の走査バンドを走査させる。例えば連続移動式によるラスタ走査を実行すればよく、この場合、露光エリアは主走査方向に沿って往復移動しながら被描画体全体を移動していく。走査手段は、被描画体を載せたステージを移動させ、あるいは光変調ユニットを被描画体に対して相対移動させてもよい。露光制御手段は、例えば、被描画体へ照射する姿勢、あるいはそれ以外へ光を導かせる姿勢になるように光変調素子を選択的に独立制御する。

本発明の描画装置は、主走査方向に沿ってオーバラップ露光動作を実行し、また、副走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら走査する。すなわち、露光制御手段は、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させる。言い換えれば、光変調素子の微小スポットに応じた区間長さを露光エリアが相対移動する間に複数回露光動作が実行され、微小スポットが互いに、かつ部分的に重なりながら露光される。

一方、走査手段は、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させる。また、斜め方向の微細なパターンを形成可能にするため、光変調ユニット全体による照射領域は副走査方向（又は主走査方向）に沿って傾斜するように構成されている。ここで、全体の照射領域は光変調ユニットの光変調素子すべてを反射状態にしたときの光の照射エリアを示し、露光エリアと全体照射領域は一致する場合には露光エリアは矩形状となる。例えばステージの移動方向に対して光変調ユニットの配置を傾斜させたりすればよい。

本発明では、走査手段が、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーン（オーバラップ領域）において累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って露光エリアを所定量だけ相対移動させる。ここで累積的露光量とは、主走査方向に沿ったオーバラップ露光を続けていく中で累積的に積算される露光量を示す。このような描画装置による描画処理の結果、描画面全体に対して累積的露光量は均一化され、精度よくパターンが形成される。

ラスタ走査に従い、露光エリアを主走査方向に沿って順に相対移動させていく場合、隣接する走査バンドの境界ライン付近（つなぎ目部分）では、露光タイミングに時間差が生じる。そのため、フォトレジスト等の感光材料の化学反応がつなぎ目部分のレジスト除去に影響し、副走査方向に沿ったパターンの線幅がつなぎ目部分とそれ以外の部分で異なってしまう。そのため、描画面の副走査方向に関し、すべてオーバラップ領域にするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させればよい。露光エリアが矩形状である場合、露光エリアの対角線が主走査方向に沿って平行となるように、露光エリアが副走査方向に対し傾斜すればよい。このような状態に定める光学系を用意すればよい。

本発明の他の特徴をもつ描画装置は、光源と、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットと、光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを被描画体に対してラスタ走査させる走査手段と、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する露光制御手段とを備える。そして、露光制御手段は、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、走査手段が、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させる。

本発明では、光変調ユニットの光変調素子の露光に利用する領域を限定し、露光エリアの輪郭線が傾斜するように、また、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、露光エリアの副走査方向に沿った相対移動量に従って光変調ユニットの有効露光領域を規定する。有効露光領域は、露光時に使用されない光変調素子の配置によって規定され、使用しない光変調素子をエリア内に集めて、それ以外の領域を有効露光領域と規定し、あるいは使用しない光変調素子が任意の走査ライン上に沿って分散している場合、光変調ユニットの全光変調素子からそれら分散した光変調素子を除いた部分を有効領域と規定する。そして、有効露光領域内の光変調素子を制御する。例えば、ワークステーションなどから送られてくるパターンデータに基づいたラスタデータに従って光変調素子を制御する場合、有効露光領域以外の領域（非露光領域）にある光変調素子を実行させないように制御する。したがって、露光エリアは光変調ユニット全体による照射領域より狭いエリアになり、矩形状以外の任意形状となる。光変調ユニット全体による照射領域が副走査方向に沿って直交させればよいが、有効露光領域による照射エリアを副走査方向に沿って傾斜させればよい。

露光制御手段は、露光エリアの面積２等分線が主走査方向に平行であるとともに、露光エリアがその面積２等分線に対して線対称もしくは回転対称になるように、有効露光領域を規定すればよい。そして、副走査方向に沿ってすべてオーバラップ領域にするため、走査手段は、面積２等分線を基準とした露光エリアの副走査方向に沿った長さ分だけ、露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させればよい。例えば露光制御手段は、有効露光領域を二等辺三角形、平行四辺形、菱形のいずれかに規定する。

本発明の描画方法は、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、被描画体に対してラスタ走査させ、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する描画方法であって、光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に対して傾斜させ、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って露光エリアを所定量だけ相対移動させることを特徴とする。

本発明の他の特徴をもつ描画方法は、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを被描画体に対してラスタ走査させ、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する描画方法であって、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に沿って直交させ、露光エリアの輪郭線が傾斜するように、また、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、露光エリアの副走査方向に沿った相対移動量に従って光変調ユニットの有効露光領域を規定することを特徴とする。

本発明の走査装置は、被描画体を支持するステージと、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、ステージの移動により被描画体に対してラスタ走査させる走査手段とを備え、光変調ユニット全体による照射領域が副走査方向に対して傾斜し、走査手段が、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、走査手段が、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って露光エリアを所定量だけ相対移動させることを特徴とする。

本発明の露光制御装置は、パターンデータをラスタデータに変換する変換手段と、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアの被描画体における相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する露光制御手段とを備え、露光制御手段が、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させ、露光制御手段が、露光エリアの輪郭線が傾斜するように、また、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、露光エリアの副走査方向に沿った相対移動量に従って光変調ユニットの有効露光領域を規定することを特徴とする。

本発明のプログラムは、パターンデータをラスタデータに変換する変換手段と、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアの被描画体における相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御する露光制御手段とを機能させるプログラムであって、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるように、露光制御手段を機能させ、露光エリアの輪郭線が傾斜するように、また、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、露光エリアの副走査方向に沿った相対移動量に従って光変調ユニットの有効露光領域を規定するように、露光制御手段を機能させることを特徴とする。

本発明の基板の製造方法は、１）ブランクスである基板に感光材料を塗布し、２）塗布された基板に対して描画処理を実行し、３）描画処理された基板に対して現像処理をし、４）現像処理された基板に対してエッチング処理をし、５）エッチングまたはメッキ処理された基板に対して感光材料の剥離処理をする基板の製造方法であって、描画処理において、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、被描画体に対してラスタ走査させ、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御し、光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に対して傾斜させ、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って露光エリアを所定量だけ相対移動させることを特徴とする。

本発明の他の特徴をもつ基板の製造方法は、１）ブランクスである基板に感光材料を塗布し、２）塗布された基板に対して描画処理を実行し、３）描画処理された基板に対して現像処理をし、４）現像処理された基板に対してエッチング処理をし、５）エッチングまたはメッキ処理された基板に対して感光材料の剥離処理をする基板の製造方法であって、描画処理において、複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを被描画体に対してラスタ走査させ、被描画体における露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、複数の光変調素子を制御し、主走査方向に沿って露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って露光エリアがオーバラップするように露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に沿って直交させ、露光エリアの輪郭線が傾斜するように、また、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、露光エリアの副走査方向に沿った相対移動量に従って光変調ユニットの有効露光領域を規定することを特徴とする。

本発明によれば、光変調ユニットを使用したラスタ走査による描画処理において、微細なパターンを精度よく形成することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態である描画装置について説明する。

図１は、第１の実施形態である描画装置を模式的に示した斜視図である。図２は、描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。

描画装置１０は、フォトレジスト等の感光材料を表面に塗布した基板へ光を照射することによって回路パターンを形成する装置であり、ゲート状構造体１２、基台１４とを備える。基台１４にはＸ−Ｙステージ１８を支持するＸ−Ｙステージ駆動機構１９が搭載され、Ｘ−Ｙステージ１８上には基板ＳＷが設置されている。ゲート状構造体１２には、基板ＳＷの表面に回路パターンを形成するための露光ユニット２０が設けられており、Ｘ−Ｙステージ１８の移動に合わせて露光ユニット２０が動作する。また、描画装置１０は、Ｘ−Ｙステージ１８の移動および露光ユニット２０の動作を制御する描画制御部（ここでは図示せず）を備えている。基板ＳＷは、例えばシリコンウェハ、銅貼積層板、フィルムあるいはガラス基板であり、プリペーグ処理、フォトレジストの塗布等の処理が施されたブランクスの状態でＸ−Ｙステージ１８に搭載される。

図２に示すように、露光ユニット２０は、光源２１、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）２２、照明光学系２４、結像光学系２６を備えており、光源２１とＤＭＤ２２との間に照明光学系２４が配置され、ＤＭＤ２２と基板ＳＷとの間に結像光学系２６が配置されている。光源２１から一定の強度で連続的に放射される光（ビーム）は、照明光学系２４へ導かれる。照明光学系２４は、拡散板２４Ａとコリメータレンズ２４Ｂから構成されており、ビームＬＢが照明光学系２４を通過すると、ＤＭＤ２２を全体的に照明する光束からなる光が成形される。

ＤＭＤ２２は、オーダがμｍである微小のマイクロミラーがマトリクス状に配列された光変調ユニットであり、各マイクロミラーは、静電界作用により回転変動する。本実施形態では、ＤＭＤ２２はＭ×Ｎ個のマイクロミラーがマトリクス状に配列されることによって構成されており、以下では配列（ｉ，ｊ）の位置に応じたマイクロミラーを“Ｘ_ij”（１ ≦ ｉ ≦ Ｍ，１ ≦ ｊ ≦ Ｎ）と表す。例えば、１０２４×７６８のマイクロミラーによってＤＭＤ２２が構成される。後述するように、ＤＭＤ２２は、Ｘ−Ｙステージ１８の移動方向に対して傾斜した状態で位置決めされている。

マイクロミラーＸ_ijは、光源２１からのビームＬＢを基板ＳＷの露光面ＳＵの方向へ反射させる第１の姿勢と、露光面ＳＵ外の方向へ反射させる第２の姿勢いずれかの姿勢で位置決めされ、描画制御部からの制御信号に従って姿勢が切り替えられる。マイクロミラーＸ_ijが第１の姿勢で位置決めされている場合、マイクロミラーＸ_ij上で反射した光は、結像光学系２６の方向へ導かれる。模式的に示した結像光学系２６は、２つの凸レンズとリフレクタレンズ（図示せず）から構成されており、結像光学系２６を通った光は、フォトレジスト層が形成されている露光面ＳＵの所定領域を照射する。

一方、マイクロミラーＸ_ijが第２の姿勢で位置決めされた場合、マイクロミラーＸ_ijで反射した光は光吸収板（図示せず）の方向へ導かれ、露光面ＳＵには光が照射されない。以下では、マイクロミラーＸ_ijが第１の姿勢で支持されている状態をＯＮ状態、第２の姿勢で支持されている状態をＯＦＦ状態と定める。

結像光学系２６の倍率は、ここでは１倍に定められており、１つのマイクロミラーＸ_ijによる照射スポットＹ_ijのサイズ（幅、高さ）は、マイクロミラーＸ_ijのサイズと一致する。マイクロミラーＸ_ijの副走査方向（Ｙ方向）に対応する高さをｈ、走査方向（Ｘ方向）に対応する幅をｌと表すと、ｈ×ｌのサイズを有する照射スポットＹ_ij(以下では、微小スポットという)になる。ここでは、マイクロミラーＸ_ijは正方形状である（ｈ＝ｌ）。また、パターンの線幅に対してマイクロミラーＸ_ijのサイズは微小であり、マイクロミラー、すなわち微小スポットの一片の長さは数〜数十μｍに定められている。ＤＭＤ２２のサイズは、テレビジョンの表示規格に従って定められており、ＤＭＤ２２の走査方向に対応する方向を横方向、副走査方向に対応する方向を縦方向と規定し、幅（横方向長さ）および高さ（縦方向長さ）をそれぞれ「Ｗ」、「Ｋ」で表すと、ＤＭＤ２２のアスペクト比（横縦比Ｗ：Ｋ）はここでは３：４と定められている。

Ｘ−Ｙステージ１８が停止した状態ですべてのマイクロミラーがＯＮ状態である場合、露光面ＳＵ上には、所定サイズを有するスポットＥＡが当たる（以下では、このスポット領域を露光エリアという）。結像光学系２６の倍率は１倍であることから、Ｄ×Ｒ＝Ｋ×Ｗ（＝（Ｍ×ｈ）×（Ｎ×ｌ））の関係が成り立つ。露光エリアＥＡにおける光の強度分布はその領域内において略均一であり、光源２１、結像光学系２６、照明光学系２４は光強度分布が均一となるように構成されている。ＤＭＤ２２ではマイクロミラーＸ_ijがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御されるため、ＤＭＤ２２全体に照射した光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束から構成される光となって分割される。その結果、露光面ＳＵ上において露光エリアＥＡが位置する任意の領域Ｅｗには、その場所に形成すべき回路パターンに応じた光が照射される。ラスタ走査に従い、Ｘ−Ｙステージ１８は一定速度で移動し、これに伴い、露光エリアＥＡは主走査方向（Ｘ方向）に沿って露光面ＳＵ上を相対的に一定速度で移動し、回路パターンが主走査方向（Ｘ方向）に沿って形成されていく。

露光エリアＥＡが相対移動する間、後述するように、露光エリアＥＡを互いにオーバラップさせる、すなわちマイクロミラーＸ_ijの微小スポットＹ_ijを互いにオーバラップさせるように露光動作が繰り返し実行される。１走査バンド分の走査が終了すると、次の走査バンドを露光できるようにＸ−Ｙステージ１８が副走査方向（Ｙ方向）へ相対移動し、折り返しＸ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って移動する。ただし、露光エリアの主走査方向（Ｘ方向）に沿った通過領域を走査バンドとする。Ｘ−Ｙステージ１８が連続移動し、すべての走査バンドにわたって露光動作が実行されると、基板ＳＷ上に回路パターンが形成される。

１バンド分の走査が終了すると、Ｙ方向（副走査方向）へＸ−Ｙステージ１８が所定距離移動し、次の走査バンドを相対移動していく。露光エリアＥＡが往復しながらすべての走査バンドを走査すると、描画処理が終了する。描画処理後には、現像処理、エッチングまたはメッキ、レジスト剥離処理などが施され、回路パターンが形成された基板が製造される。

図３は、描画装置のブロック図である。

描画制御部３０は、システムコントロール回路３２、ＤＭＤ制御部３４、ステージ制御部３８、ステージ位置検出部４０、ラスタ変換部４２、光源制御部４４とを備え、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含むシステムコントロール回路３２は、描画装置１０全体を制御し、あらかじめＲＯＭに格納された描画処理用プログラムに従ってＤＭＤ制御部３４はＤＭＤ２２を制御する。

描画装置１０に応じた回路パターンデータがＣＡＭデータ（ベクタデータ）としてワークステーション（図示せず）から描画制御部３０のラスタ変換部４２へ送られると、パターンデータはラスタ走査に応じたラスタデータに変換され、一時的にＤＭＤ制御部３４のビットマップメモリ４３に格納される。ラスタデータは、マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦいずれかを示す２値化データであり、回路パターンの２次元ドットパターンとして表される。

ビットマップメモリ４３に格納されたラスタデータは露光エリアＥＡの相対位置に合わせて所定タイミングで順次読み出される。読み出されたビットマップデータとステージ位置検出部４０から送られてくる露光エリアＥＡの相対位置情報に基づいて、マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御信号がＤＭＤ２２へ出力される。ステージ制御部３８は、モータ（図示せず）を備えたＸ−Ｙステージ駆動機構１９を制御し、これによってＸ−Ｙステージ１８の移動速度等が制御される。ステージ位置検出部４０は、露光エリアＥＡのＸ−Ｙステージ１８に対する相対的位置を検出する。システムコントロール回路３２は、光源２１から光を放出するために光源制御部４４へ制御信号を送るとともに、ＤＭＤ制御部３４に対して露光タイミングを制御するための制御信号を出力する。

図４は、露光エリアＥＡの相対移動、すなわち露光エリアＥＡによる走査を示した図である。図５は、描画面上微小スポットに応じた領域内における露光実行時のマイクロミラーの中心投影プロット分布を示した図である。図６は、累積的露光量のグラフを示した図である。図４〜図６を用いて、露光動作および露光量について説明する。

ＤＭＤ２２は、露光エリアＥＡ（Ｄ×Ｒ）が副走査方向（Ｙ方向）に対して所定角度αだけ傾くように設置されており、露光エリアＥＡは傾いた状態で主走査方向（Ｘ方向）を相対移動していく（図４参照）。角度αは、露光エリアＥＡの頂点Ａ２、Ａ４を結ぶ対角線が主走査方向（Ｘ方向）と平行となるように定められている。ここではＤＭＤ２２の全マイクロミラーが露光動作、すなわち光を基板ＳＷへ照射させるものとする。

図５では、露光エリアＥＡが相対的に露光面ＳＵ上を移動している中でのマイクロミラーの中心位置の投影プロットを示している。Ｘ−Ｙステージ１８が一定速度で移動している間、各マイクロミラーは所定時間間隔で露光動作を実行する。すなわち、所定時間間隔でマイクロミラーＸ_ijをＯＮ／ＯＦＦ切替制御し、光を所定時間間隔で基板ＳＷへ照射させる。微小スポットを互いにオーバラップさせながら繰り返し露光するため、マイクロミラーＸ_ijの微小スポットＹ_ijの幅ｌに応じた描画面上での微小領域（以下では、微小描画面領域という）ＡＲの区間ｌ’を露光エリアＥＡが移動する時間よりも短い時間間隔で露光動作が実行される。

露光エリアＥＡが相対移動する間、マイクロミラーがマトリクス状に配列されていることから、所定の微小描画面領域ＡＲには次々とマイクロミラーの微小スポットが当たる。しかしながら、露光エリアＥＡが主走査方向（Ｘ方向）に対して傾斜し、マイクロミラーＸ_ijの配列方向、すなわち微小スポットの配列方向が主走査方向に平行でないことから、微小描画面領域ＡＲでは、多数のマイクロミラーによる微小スポットは、主走査方向（Ｘ方向）、副走査方向（Ｙ方向）に幾分互いにずれながらオーバラップする。図５に示す投影プロットは、露光動作の時間間隔に合わせたマイクロミラーの中心位置の投影プロットであり、１走査バンド分の走査終了後には中心投影プロットが略均一に分布する。ただし、図５では投影プロットの一部のみを示しており、実際に微小描画面領域ＡＲには投影プロットが全体的に略均一に分散される。

主走査方向（Ｘ方向）に沿って相対移動する露光エリアＥＡが基板ＳＷの端部まで到達すると、Ｘ−Ｙステージ１８が副走査方向（Ｙ方向）に沿って所定距離ＲＨだけ移動し、露光エリアＥＡが相対的に距離ＲＨだけ副走査方向に移る。距離ＲＨは、露光エリアＥＡの頂点Ａ２、Ａ４から副走査方向（Ｙ方向）に沿った頂点Ａ１、Ａ３までの長さであり、傾斜する露光エリアＥＡに従って規定される走査バンド幅ＲＢの１／２に相当する。したがって、露光エリアＥＡの副走査方向への移動後、露光エリアＥＡの頂点Ａ２、Ａ４は、頂点Ａ３が走査したライン上に移動する。

露光エリアＥＡの位置が距離ＲＨだけ移動すると、露光エリアＥＡは今度は逆向きに主走査方向に沿って移動していく。矩形状の露光エリアＥＡを頂点Ａ２、Ａ４を通る対角線に沿って上部露光エリアＥＡ１、下部露光エリアＥＡ２に分割した場合、上部露光エリアＥＡ１と下部露光エリアＥＡ２は時間差をもって同じ領域を通過する。したがって、基板ＳＷ上ではすべての領域がオーバラップ領域となる。その結果、このような露光エリアＥＡによる走査がＸ−Ｙステージの連続移動方式に従って続けられる。

図６では、副走査方向に沿った１つの走査バンド幅ＲＢに沿った累積的露光量を示している。ただし、累積的露光量は、全マイクロミラーが露光動作したときの総合露光量を表す。走査バンドＳＢ１の累積的露光量は、対角線Ａ２、Ａ４を通る走査ラインにおいて最大となり、頂点Ａ１、Ａ３に向かうほど減少する。図６では、図５の走査ラインＬＲを基準として副走査方向（Ｙ方向）に沿った累積的露光量を示している。

露光エリアＥＡが走査バンドＳＢ１を移動すると、下部露光エリアＥＡ２によるオーバラップ領域ＯＡの累積的露光量は直線Ｌ１によって実質的に表される。下部露光エリアＥＡ２が常に未露光領域に対し先行して移動していくこと、さらに、三角形状である下部露光エリアＥＡ２の底辺がこのとき走査ラインＬＲにあることから、走査ラインＬＲから離れるほど累積的露光量は少なくり、走査ラインＬＲからの距離と露光量が実質的に比例関係にある。これは、任意の走査ラインに沿った累積的露光量が、露光エリアＥＡのその走査ラインに沿った長さ、すなわちマイクロミラーの配列数に影響されるからである。一方、露光エリアＥＡがＲＨ分だけ副走査方向に移動し、露光エリアＥＡが走査バンドＳＢ１、ＳＢ２を移動する、すなわち、上部露光エリアＥＡ１が走査バンドＳＢ１を移動し、下部露光エリアＥＡ２が走査バンドＳＢ２を移動すると、露光エリア上部ＥＡ１による累積的露光量は直線Ｌ２によって表される。上部露光エリアＥＡ１が下部露光エリアＥＡ２の通過した領域をオーバラップして移動すること、さらに、三角形状である上部露光エリアＥＡ１の頂点がこのとき走査ラインＬＲ上にあることから、走査ラインＬＲに近いほど露光量は少なくなり、走査ラインＬＲからの距離と露光量は実質的に比例関係にある。

露光エリアＥＡが走査バンドＳＢ１を移動しているときのオーバラップ領域ＯＡにおける累積的露光量と、露光エリアＥＡが走査バンドＳＢ２を移動しているときのオーバラップ領域ＯＡにおける累積的露光量は相関し、２つの累積的露光量を加算した総合的露光量Ｌ３は実質的に一定となる。したがって、オーバラップ領域ＯＡにおける累積的露光量は等しい。上述したように、すべてのオーバラップ領域ＯＡでは露光エリア上部ＥＡ２と露光エリアＥＡ１が順番にオーバラップ領域ＯＡを通過していくことから、描画面全体においても累積的露光量は等しくなる。

以上のように本実施形態によれば、露光エリアＥＡに照射される光の強度分布が略等しい状況において、連続移動方式およびラスタ走査に従い、オーバラップ露光が実行される。このとき、露光エリアＥＡが副走査方向に対して所定角度α傾斜するようにＤＭＤ２２が配置されており、角度αは、露光エリアＥＡの対角線が主走査方向（Ｘ方向）に平行となるように定められ、露光エリアＥＡは副走査方向に沿って走査バンド幅ＲＢの半分の距離ＲＨだけ移動する。これにより、オーバラップ領域ＯＡにおける累積的露光量が略等しくなり、精度よくパターンが形成される。

露光エリアＥＡは副走査方向に沿って走査バンド幅ＲＢの半分の距離ＲＨだけ移動し、オーバラップ領域とそうでない領域とに分離せず、描画面全体がオーバラップ領域となる。これにより、露光動作に時間差が生じることで起因するつなぎ目部分のパターン線幅の違いが生じない、すなわちすべてがオーバラップ領域であるためにレジストの化学反応が副走査方向に沿って等しくなり、副走査方向に沿って延びるパターンの線幅を精度よく揃えることができる。

光変調ユニットと基板との間にイメージローテータなどを介在させてもよく、光変調ユニットの配列方向に関らず、走査方向に対して露光エリアが傾斜するように構成すればよい。露光エリアは矩形状に限定されず、露光エリアＥＡに少なくとも２頂点があり、その頂点を結ぶ線の分割によって規定される２つの部分領域（上部領域、下部領域）が鏡像関係にあるか、線対称関係になるように露光エリアＥＡが規定されればよい。

Ｘ−Ｙステージ１８による移動の代わりにＤＭＤを相対移動させてもよい。ラスタ走査においては、複数のＤＭＤ２２を所定間隔で並べて走査するようにしてもよい。また、主走査方向に沿ったオーバラップ露光においては、間欠的にＸ−Ｙステージ１８を移動させてもよい。

次に、図７〜図９を用いて第２の実施形態である描画装置について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、露光エリアは副走査方向（副走査方向）に対して傾斜せず、複数のマイクロミラーの中で実際に使用される領域が規定される。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。

図７は、第２の実施形態における露光エリアによる走査を示した図である。図８は、光変調ユニットを示した図である。

図８に示すように、光変調ユニット２２では、露光動作を実行する、すなわちマイクロミラーを所定時間間隔でＯＮ／ＯＦＦ切替制御させる有効露光領域２２Ａと、常時マイクロミラーをＯＦＦ状態に設定する非露光領域２２Ｂとが規定されている。ワークステーションから送られてくるパターンデータには、非露光領域２２Ｂに位置するマイクロミラーに対してもパターンに応じてＯＮ状態を示すデータが組み入れられている。ＤＭＤ制御部３４はこのデータに関らず、非露光領域２２Ｂにあるマイクロミラーに対して露光動作を実行させないようにＤＭＤ２２を制御する。有効露光領域２２Ａは二等辺三角形状に定められており、図７に示す露光エリアＥＡ’に合わせて有効露光領域２２Ａの形状が定められる。

すべてのマイクロミラーを使用可能にした場合の露光エリアＥ０は、副走査方向（主走査方向）に対して傾斜しておらず、有効露光領域２２Ａによる照射エリア（第２の実施形態では露光エリアとなる）ＥＡ’の頂点Ａ４が走査バンドＳＢの幅ＲＢを二等分する走査ラインＬＲ上に位置する。露光エリアＥＡ’の上部露光エリアＥＡ１’と下部露光エリアＥＡ２’の累積的露光量もまた、図６に示すような相関関係を有する。したがって、オーバラップ領域ＯＡの累積的露光量は各走査ラインにおいて等しくなる。

図９は、有効露光領域の変形例を示した図である。有効露光領域２２Ｃは、二等辺三角形状に定められており、二等分線が主走査方向に対して平行となる。有効露光領域２２Ｄ、２２Ｅは平行四辺形状に定められており、対角線が主走査方向に沿って平行となる。また、有効露光領域２２Ｆは菱形に定められている。このような有効露光領域によっても、オーバラップ領域ＯＡの累積的露光量は等しくなる。なお、露光エリアＥ０は副走査方向に対して直交してなくてもよく、有効露光領域による照射エリアが図７、図９に示す形状になればよい。

第１の実施形態である描画装置を模式的に示した斜視図である。描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。描画装置のブロック図である。露光エリアによる走査を示した図である。描画面上微小スポットに応じた領域内における露光実行時のマイクロミラーの中心投影プロット分布を示した図である。累積的露光量のグラフを示した図である。第２の実施形態における露光エリアによる走査を示した図である。光変調ユニットを示した図である。有効露光領域の変形例を示した図である。

符号の説明

１０描画装置
１８Ｘ−Ｙステージ
２１光源
２２ＤＭＤ（光変調ユニット）
２２Ａ有効露光領域
２２Ｂ非露光領域
２４照明光学系
３０描画制御部
３２システムコントロール回路
ＥＡ露光エリア
ＳＷ基板
Ｘ_ij マイクロミラー
Ｙ_ij 微小スポット
ＳＢ走査バンド
ＯＡオーバラップ領域
α 傾斜角度
Ｘ主走査方向
Ｙ副走査方向

Claims

光源と、
複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、前記光源からの光を変調して被描画体へ光を照射させる光変調ユニットと、
前記光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、前記被描画体に対してラスタ走査させる走査手段と、
前記被描画体における前記露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、前記複数の光変調素子を制御する露光制御手段とを備え、
前記光変調ユニット全体による照射領域が副走査方向に対して傾斜し、
前記露光制御手段が、主走査方向に沿って前記露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、前記走査手段が、副走査方向に沿って前記露光エリアがオーバラップするように前記露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、
前記走査手段が、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って前記露光エリアを所定量だけ相対移動させ、
前記露光エリアが矩形状であって、
前記露光エリアの対角線が主走査方向に沿って平行となるように、前記露光エリアが副走査方向に対し傾斜することを特徴とする描画装置。
前記走査手段が、連続移動方式に従って前記露光エリアをラスタ走査させることを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、前記被描画体に対してラスタ走査させ、
前記被描画体における前記露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、前記複数の光変調素子を制御する描画方法であって、
前記光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に対して傾斜させ、
主走査方向に沿って前記露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って前記露光エリアがオーバラップするように前記露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、
隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って前記露光エリアを所定量だけ相対移動させ、
前記露光エリアが矩形状であって、
前記露光エリアの対角線が主走査方向に沿って平行となるように、前記露光エリアが副走査方向に対し傾斜することを特徴とする描画方法。
被描画体を支持するステージと、
複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を前記被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、前記ステージの移動により前記被描画体に対してラスタ走査させる走査手段とを備え、
前記光変調ユニット全体による照射領域が副走査方向に対して傾斜し、
前記走査手段が、副走査方向に沿って前記露光エリアがオーバラップするように前記露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、
前記走査手段が、隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って前記露光エリアを所定量だけ相対移動させ、
前記露光エリアが矩形状であって、
前記露光エリアの対角線が主走査方向に沿って平行となるように、前記露光エリアが副走査方向に対し傾斜することを特徴とする走査装置。
１）ブランクスである基板に感光材料を塗布し、
２）塗布された基板に対して描画処理を実行し、
３）描画処理された基板に対して現像処理をし、
４）現像処理された基板に対してエッチングまたはメッキ処理をし、
５）エッチングまたはメッキ処理された基板に対して感光材料の剥離処理をする基板の製造方法であって、
前記描画処理において、
複数の光変調素子がマトリクス状に配列され、光源からの光を被描画体へ照射させる光変調ユニットによる照射スポットであって光強度分布が略均一な露光エリアを、前記被描画体に対してラスタ走査させ、
前記被描画体における前記露光エリアの相対位置に応じてパターンを形成するように、前記複数の光変調素子を制御する描画処理であって、
前記光変調ユニット全体による照射領域を副走査方向に対して傾斜させ、
主走査方向に沿って前記露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行させるとともに、副走査方向に沿って前記露光エリアがオーバラップするように前記露光エリアを副走査方向に沿って相対移動させ、
隣接する露光エリア間のオーバラップゾーンにおいて累積的露光量が副走査方向に沿って等しくなるように、副走査方向に沿って前記露光エリアを所定量だけ相対移動させ、
前記露光エリアが矩形状であって、
前記露光エリアの対角線が主走査方向に沿って平行となるように、前記露光エリアが副走査方向に対し傾斜することを特徴とする基板の製造方法。