JP5357617B2 - Exposure equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DMD(Digital Micro-mirror Device)など空間光変調素子によってパターンを直接描画するマスクレス露光装置に関し、特に、ビームスポットのサイズを変更した露光処理に関する。 The present invention relates to a maskless exposure apparatus that directly draws a pattern using a spatial light modulator such as a DMD (Digital Micro-mirror Device), and more particularly to an exposure process in which the size of a beam spot is changed.
DMDなどを備えたマスクレス露光装置では、光変調素子をマトリクス状に2次元配列させた光変調デバイスを制御して露光動作を行い、パターンを基板の描画面へ直接形成する。2次元的に高精度のパターンを形成する方法として、基板に対し走査方向を斜行させる方法が知られており、同列にあるマイクロミラー群のスポット位置を副走査方向へ徐々にシフトさせることにより、同一エリア(ドット)に対するオーバラップ露光動作が行われる(例えば、特許文献1参照)。 In a maskless exposure apparatus equipped with a DMD or the like, an exposure operation is performed by controlling a light modulation device in which light modulation elements are two-dimensionally arranged in a matrix, and a pattern is directly formed on a drawing surface of a substrate. As a method for forming a two-dimensional high-accuracy pattern, a method of skewing the scanning direction with respect to the substrate is known, and by gradually shifting the spot position of the micromirror group in the same row in the sub-scanning direction. Then, an overlap exposure operation is performed on the same area (dot) (see, for example, Patent Document 1).
DMD上で反射したパターン像は結像光学系によって拡大/縮小され、投影スポットのエリアサイズは露光面上において拡大/縮小される。しかしながら、スポットサイズを拡大させると、MTF(Modulation Transfer Function)特性が低下してパターン解像度が低下する。MTF値の低下を防ぐため、例えば、DMDのマイクロミラーと対向するようにマイクロレンズを2次元配列させた一対のフライアイレンズ(インテグレータ)が配置される。DMDのミラー反射像が各マイクロレンズのセル像ごとに縮小され、所定のスポットサイズで等間隔に散在するパターン像が形成される(特許文献2参照)。 The pattern image reflected on the DMD is enlarged / reduced by the imaging optical system, and the area size of the projection spot is enlarged / reduced on the exposure surface. However, when the spot size is enlarged, the MTF (Modulation Transfer Function) characteristic is lowered and the pattern resolution is lowered. In order to prevent a decrease in the MTF value, for example, a pair of fly-eye lenses (integrators) in which microlenses are two-dimensionally arranged so as to face DMD micromirrors are arranged. The mirror reflection image of the DMD is reduced for each cell image of each microlens, and a pattern image scattered at equal intervals with a predetermined spot size is formed (see Patent Document 2).
近年、液晶基板などの基板の大型化、あるいは生産効率改善のため、パターンを形成すべき描画領域が拡大する傾向にある。その一方で、演算回路の性能を向上させるため、パターンの微細化が要求されている。このような要求を満たすためには、光変調デバイス全体の大型化およびマイクロミラーサイズの縮小化を必要とするが、露光装置専用の光変調デバイスを個別に製造することは難しい。 In recent years, there is a tendency that a drawing area where a pattern is to be formed is expanded in order to increase the size of a substrate such as a liquid crystal substrate or to improve production efficiency. On the other hand, in order to improve the performance of the arithmetic circuit, pattern miniaturization is required. In order to satisfy such a requirement, it is necessary to enlarge the entire light modulation device and reduce the size of the micromirror, but it is difficult to individually manufacture a light modulation device dedicated to the exposure apparatus.
特許文献2では、マイクロミラーとマイクロレンズが1:1対応であるため、各マイクロレンズによって投影スポットが微小となり、パターンの微細化を可能にする。しかしながら、各マイクロレンズの光軸調整を微小サイズであるマイクロミラーに合わせて行う作業は困難であり、高精度に光学系を調整することができない。また、投影スポットサイズが微小であるため、多重露光処理を行う作業時間が増加し、スループットを向上させることができない。
In
本発明の露光装置は、DMDなどの空間光変調素子を利用してパターンを形成する露光装置であり、光源からの光を変調する複数の空間光変調素子を2次元配列させた光変調素子アレイと、光変調素子アレイによって規定される投影対象となるエリア(以下、露光エリアという)を被描画体に対して相対的に移動させる走査手段とを備える。例えば、マイクロミラーを空間光変調素子として2次元配列した少なくとも1つのDMDが光変調素子アレイとして使用可能である。 An exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that forms a pattern using a spatial light modulation element such as a DMD, and is a light modulation element array in which a plurality of spatial light modulation elements that modulate light from a light source are two-dimensionally arranged. And scanning means for moving an area to be projected (hereinafter referred to as an exposure area) defined by the light modulation element array relative to the object to be drawn. For example, at least one DMD in which micromirrors are two-dimensionally arranged as spatial light modulation elements can be used as the light modulation element array.
DMD、LCDなどの光変調素子アレイは、光源からの照明光をパターンに応じて被描画体へ導き、マイクロミラー、液晶素子など照明光を被描画体もしくは被描画体外へ選択的に導く複数の空間光変調素子によって構成される。走査手段は、光変調素子アレイ、あるいは被描画体を相対的に移動させればよく例えば、テーブル駆動機構等によって基板を走査方向に移動させればよい。また、走査手段は、間欠的に露光エリアを相対移動させるステップ&リピート方式、あるいは連続移動させる連続移動方式などが適用可能である。 A light modulation element array such as a DMD or LCD guides illumination light from a light source to a drawing object according to a pattern, and selectively guides illumination light such as a micromirror or a liquid crystal element to the drawing object or the drawing object. It is constituted by a spatial light modulation element. The scanning unit may move the light modulation element array or the drawing object relatively, for example, the substrate may be moved in the scanning direction by a table driving mechanism or the like. As the scanning means, a step & repeat method of intermittently moving the exposure area intermittently or a continuous movement method of continuously moving the exposure area can be applied.
本発明の露光装置は、光変調素子アレイによる反射光を結像させ、パターン像を形成する第1光学系と、2次元配列された複数のマイクロレンズを有し、パターン像を、各マイクロレンズによって形成される部分的な像(以下、セルパターン像という)の単位で個別に縮小する第2光学系とを備える。 An exposure apparatus of the present invention has a first optical system that forms an image of reflected light from a light modulation element array and forms a pattern image, and a plurality of microlenses that are two-dimensionally arranged. And a second optical system that individually reduces in units of partial images (hereinafter referred to as cell pattern images).
また、露光装置は、露光データを生成する露光データ生成手段と、露光エリアの相対的位置に基づき、複数の空間光変調素子を制御する露光制御手段とを備え、走査中に空間光変調素子をパターンに応じて制御(例えばON/OFF制御)することによって、所定のパターンが被描画体に形成される。例えば、パターンデータとして装置に入力されるベクタデータなどをラスタデータに変換し、ラスタデータから各光変調素子を制御する露光データが生成される。パターンの形成された基板に対して現像処理、エッチングまたはメッキ処理が施され、その後感光材料の剥離処理をすることで基板が製造される。 The exposure apparatus further includes an exposure data generating unit that generates exposure data, and an exposure control unit that controls a plurality of spatial light modulation elements based on a relative position of the exposure area. By performing control according to the pattern (for example, ON / OFF control), a predetermined pattern is formed on the drawing object. For example, vector data input to the apparatus as pattern data is converted into raster data, and exposure data for controlling each light modulation element is generated from the raster data. The substrate on which the pattern is formed is subjected to development processing, etching or plating treatment, and then the photosensitive material is peeled off to manufacture the substrate.
本発明では、各マイクロミラーの反射光単位で縮小投影する光学系として、第1光学系、第2光学系が設けられている。反射光のパターン像は、第1光学系、第2光学系によってマイクロレンズサイズに分割され、セルパターン像は個別に縮小される。その結果、互いに所定間隔を空けて縮小されたセルパターン像(以下、縮小セルパターン像という)が散在する形でパターン像が被描画体に形成される。 In the present invention, a first optical system and a second optical system are provided as an optical system that performs reduction projection in units of reflected light of each micromirror. The pattern image of the reflected light is divided into microlens sizes by the first optical system and the second optical system, and the cell pattern image is individually reduced. As a result, the pattern image is formed on the drawing object in such a manner that cell pattern images reduced at predetermined intervals (hereinafter referred to as reduced cell pattern images) are scattered.
第1光学系は、反射光によるパターン像を拡大/縮小しながら形成してもよく、あるいは等倍でパターン像を形成することが可能である。被描画体の露光領域サイズ、光変調素子アレイのサイズなどに基づいてパターン像の大きさを定めればよい。例えば第1光学系は、パターン像全体の倍率を拡大する結像光学系を含む。 The first optical system may be formed while enlarging / reducing the pattern image by the reflected light, or can form the pattern image at the same magnification. The size of the pattern image may be determined based on the exposure area size of the drawing object, the size of the light modulation element array, and the like. For example, the first optical system includes an imaging optical system that enlarges the magnification of the entire pattern image.
一方、第2光学系は、パターン像全体をマイクロレンズサイズに応じたセルパターン像に分割しながら、各セルパターン像を個別に縮小させる結像光学系から構成される。例えば、第2光学系は、複数のマイクロレンズを互いに対向配置させたマイクロレンズアレイ群(例えば2つのマイクロレンズアレイ)から成るインテグレータ光学系によって構成される。 On the other hand, the second optical system includes an imaging optical system that individually reduces each cell pattern image while dividing the entire pattern image into cell pattern images corresponding to the microlens size. For example, the second optical system is configured by an integrator optical system including a microlens array group (for example, two microlens arrays) in which a plurality of microlenses are arranged to face each other.
本発明では、マイクロレンズの配列が空間光変調素子の配列と1:1対応ではなく、セルパターン像を形成する空間光変調素子エリアとマイクロレンズが対応している。すなわち、所定数(2以上)であって隣接し合う、まとまりのある一連の空間光変調素子(以下、空間光変調素子群という)による反射光によって、1つのセルパターン像が形成される。 In the present invention, the arrangement of the microlenses is not 1: 1 corresponding to the arrangement of the spatial light modulation elements, but the spatial light modulation element area forming the cell pattern image corresponds to the microlens. That is, a single cell pattern image is formed by reflected light from a series of spatial light modulation elements (hereinafter referred to as a spatial light modulation element group) that are adjacent to each other in a predetermined number (two or more).
この空間光変調素子群は、マイクロレンズの入射瞳、すなわちパワー性能を考慮して定められる。例えば、マイクロレンズの入射瞳に光が入射する最大エリアで空間光変調素子群を構成し、あるいは、それ以下で構成することもできる。空間光変調素子群に応じたデータエリア(以下では、ブロックという)をデータ単位とすると、パターン像に応じたパターンデータは、マイクロレンズの配列に従う複数のブロックから構成される。 This spatial light modulation element group is determined in consideration of the entrance pupil of the microlens, that is, the power performance. For example, the spatial light modulation element group may be configured in the maximum area where light is incident on the entrance pupil of the microlens, or may be configured with less than that. When a data area (hereinafter referred to as a block) corresponding to the spatial light modulation element group is a data unit, the pattern data corresponding to the pattern image is composed of a plurality of blocks according to the arrangement of the microlenses.
このようなデータブロックとマイクロレンズの対応関係に基づいた露光動作を実行するため、本発明の露光データ生成手段は、パターン像に応じたパターンデータを、セルパターン像を形成する空間光変調素子群に応じたブロックから構成されるパターンデータに変換し、スポットデータとして各ブロックの露光データを生成する。すなわち、空間光変調素子群からなる照明スポット(以下、単位露光エリアという)を照明単位としてパターンを形成する。そして、露光制御手段は、露光エリアの相対的位置に基づき、複数の空間光変調素子を各ブロックの露光データに応じて制御する。 In order to execute the exposure operation based on the correspondence between the data block and the microlens, the exposure data generation unit of the present invention uses the spatial light modulation element group that forms the cell pattern image from the pattern data corresponding to the pattern image. Are converted into pattern data composed of blocks corresponding to the above, and exposure data of each block is generated as spot data. That is, a pattern is formed using an illumination spot (hereinafter referred to as a unit exposure area) composed of a spatial light modulation element group as an illumination unit. Then, the exposure control means controls the plurality of spatial light modulation elements according to the exposure data of each block based on the relative position of the exposure area.
本発明では、第1光学系などによってパターン像を拡大することによって、露光動作時の露光エリアを拡大することができる。その一方、各縮小セルパターン像のサイズは、第1光学系、第2光学系の拡大、縮小倍率などで調整可能である。これによれば、第1光学系によって拡大した露光エリア内で、セルパターン像のサイズを微細パターン形成可能なサイズに定めることもできる。特に、光変調素子群をマイクロレンズサイズ、要求されるパターン精度等に応じて定めることにより、任意のピッチ、サイズによって点在する照明スポットを投影することが可能である。 In the present invention, the exposure area during the exposure operation can be enlarged by enlarging the pattern image with the first optical system or the like. On the other hand, the size of each reduced cell pattern image can be adjusted by the enlargement and reduction magnification of the first optical system and the second optical system. According to this, the size of the cell pattern image can be set to a size capable of forming a fine pattern within the exposure area enlarged by the first optical system. In particular, by defining the light modulation element group according to the microlens size, the required pattern accuracy, etc., it is possible to project illumination spots scattered at an arbitrary pitch and size.
したがって、大型基板への露光、かつ微細パターンの形成という露光条件においても、スループットを向上させつつ、各縮小セルパターン像(照明スポット)のサイズを縮小化するという、相反する技術的課題をクリアすることができる。このような露光動作を実行する露光データ生成処理および露光制御が実行される。 Therefore, the conflicting technical problem of reducing the size of each reduced cell pattern image (illumination spot) is improved while improving the throughput even under the exposure conditions of exposure to a large substrate and formation of a fine pattern. be able to. Exposure data generation processing and exposure control for executing such an exposure operation are executed.
さらに、走査方向(主走査方向)を縮小セルパターン像の配列方向に関して斜め方向にすることにより、所定間隔で並ぶ単位露光エリアの間にもパターンを照射することができる。その結果、一度の走査で照射面全体に隈無く光を照射することができ、微細パターン形成とスループット向上を実現することが可能となる。 Further, by making the scanning direction (main scanning direction) oblique with respect to the arrangement direction of the reduced cell pattern image, it is possible to irradiate a pattern between unit exposure areas arranged at a predetermined interval. As a result, the entire irradiation surface can be irradiated with light in a single scan, and it is possible to realize fine pattern formation and improved throughput.
精度あるパターン形成には、副走査方向に関して露光量をできるだけ等しくするのが望ましい。走査手段は、副走査方向に関して露光量を等しくするように所定の傾き角度に従って露光エリアを相対移動させるのがよい。 For accurate pattern formation, it is desirable to make exposure amounts as equal as possible in the sub-scanning direction. The scanning means may relatively move the exposure area according to a predetermined tilt angle so that the exposure amount is equal in the sub-scanning direction.
例えば、縮小セルパターン像に応じた単位露光エリアの副走査方向に沿ったサイズをA、隣接する単位露光エリア間の副走査方向に沿ったピッチをB、隣接する単位露光エリア間の走査方向に沿ったピッチをC、傾き角度をθ、走査方向に沿った単位露光エリアの配列数をN、所定の縮小セルパターン像の重なり回数をnとする場合、傾き角度θが以下の式を満足するように構成すればよい。
tanθ=B/N×C
N×A=B×n
For example, the size along the sub-scanning direction of the unit exposure area corresponding to the reduced cell pattern image is A, the pitch along the sub-scanning direction between the adjacent unit exposure areas is B, and the scanning direction between the adjacent unit exposure areas is When the pitch along the line is C, the inclination angle is θ, the number of unit exposure areas arranged along the scanning direction is N, and the number of overlaps of a predetermined reduced cell pattern image is n, the inclination angle θ satisfies the following expression: What is necessary is just to comprise.
tan θ = B / N × C
N × A = B × n
隣接する空間光変調素子群の境界部分については、マイクロレンズの境界、すなわち光入射の境界に合わせて明確にその境界を規定しても、規定しなくてもよい。空間光変調素子群を構成する空間光変調素子の数はマイクロレンズのサイズに従う。そのため、空間光変調素子を余らせることなく出来る限り均等に空間光変調素子アレイを分割するためには、空間光変調素子群の配列数を、空間光変調素子における配列数の公約数に従うように構成するのがよい。この場合、マイクロレンズは、公約数に従ったサイズに定められる。 The boundary portion between adjacent spatial light modulation element groups may or may not be clearly defined in accordance with the microlens boundary, that is, the light incident boundary. The number of spatial light modulation elements constituting the spatial light modulation element group depends on the size of the microlens. Therefore, in order to divide the spatial light modulation element array as evenly as possible without leaving the spatial light modulation elements, the number of arrangements of the spatial light modulation element groups should follow the common divisor of the number of arrangements in the spatial light modulation elements. It should be configured. In this case, the microlens is sized according to a common divisor.
本発明の露光データ処理装置は、光源からの光を変調する複数の空間光変調素子を2次元配列させた光変調素子アレイと、光変調素子アレイによる反射光を結像させ、パターン像を形成する第1光学系と、2次元配列された複数のマイクロレンズを有し、パターン像を、各マイクロレンズによって形成されるセルパターン像の単位で個別に縮小する第2光学系とを備えた露光装置のデータ処理装置であり、露光装置に組み入れられ、あるいは露光装置とは別に構成される。 The exposure data processing apparatus of the present invention forms a pattern image by forming a light modulation element array in which a plurality of spatial light modulation elements that modulate light from a light source are two-dimensionally arrayed and light reflected by the light modulation element array. And a second optical system having a plurality of two-dimensionally arranged microlenses and individually reducing a pattern image in units of cell pattern images formed by each microlens. It is a data processing apparatus of the apparatus, and is incorporated in the exposure apparatus or configured separately from the exposure apparatus.
そして、露光データ処理装置は、パターン像に応じたベクタデータをラスタデータに変換するラスタ変換処理手段と、ラスタデータを、縮小セルパターン像を形成する所定数の空間光変調素子群に応じたデータエリアであるブロックから構成されるラスタデータに変換し、スポットデータとして各ブロックの露光データを生成する露光データ生成手段とを備えたことを特徴とする。 Then, the exposure data processing device includes raster conversion processing means for converting vector data corresponding to the pattern image into raster data, and raster data as data corresponding to a predetermined number of spatial light modulation element groups forming a reduced cell pattern image. Exposure data generating means for converting into raster data composed of blocks as areas and generating exposure data for each block as spot data is provided.
また、本発明の露光データ処理方法は、パターン像に応じたベクタデータをラスタデータに変換し、ラスタデータを、縮小セルパターン像を形成する所定数の空間光変調素子群に応じたデータエリアであるブロックから構成されるラスタデータに変換し、スポットデータとして各ブロックの露光データを生成することを特徴とする。 The exposure data processing method of the present invention converts vector data corresponding to a pattern image into raster data, and the raster data is converted into a data area corresponding to a predetermined number of spatial light modulation element groups forming a reduced cell pattern image. It is converted to raster data composed of a certain block, and exposure data of each block is generated as spot data.
本発明によれば、微細なパターンを形成しながらスループット向上を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the throughput while forming a fine pattern.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a drawing apparatus according to the first embodiment.
描画装置(露光装置)10は、フォトレジストなどの感光材料を塗布あるいは貼り付けた基板SWへ光を照射することによってパターンを形成するマスクレス露光装置であって、ゲート状構造体12、基台14を備える。基台14には、描画テーブル18を支持するX−Yステージ機構(ここでは図示せず)が搭載され、描画テーブル18上に基板SWが設置されている。
A drawing apparatus (exposure apparatus) 10 is a maskless exposure apparatus that forms a pattern by irradiating light onto a substrate SW coated or affixed with a photosensitive material such as a photoresist. 14. An XY stage mechanism (not shown here) that supports the drawing table 18 is mounted on the
描画装置10は、描画制御部(ここでは図示せず)によって露光動作が実行、制御される。描画制御部には、モニタ、キーボードなどの入力装置(いずれも図示せず)が接続されており、オペレータの操作に従って描画処理が行われる。
In the
ゲート状構造体12には、基板SWの表面にパターンを形成する8つの露光ヘッド201〜208が並んで配設されている。また、基板SWの変形状態などを検出するCCDセンサ19が基板方向に向けて設置されている。露光ヘッド201は、ランプ、DMD(Digital Micro-mirror Device)、投影光学系(ここでは図示せず)を備え、他の露光ヘッド202〜208も同様の構成である。
A gate-
矩形状の基板SWは、例えばシリコンウェハ、プリント基板、ドライフィルム、ガラス基板、銅貼積層板などの電子回路用基板であり、プリベイク処理、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描画テーブル18に搭載される。基板SW、すなわち描画テーブル18には、互いに直交なX−Y−Z座標系が規定されており、描画テーブル18はX、Y方向に沿って移動可能である。また、描画テーブル18はZ軸周りに回転可能であって、基板送り方向が調整される。ここでは、Y方向を主走査方向(走査方向)、X方向を副走査方向と規定する。 The rectangular substrate SW is a substrate for an electronic circuit such as a silicon wafer, a printed substrate, a dry film, a glass substrate, or a copper-clad laminate, and is in a blank state that has been subjected to processing such as pre-baking and photoresist coating. Is mounted on the drawing table 18. The substrate SW, that is, the drawing table 18, defines an XYZ coordinate system orthogonal to each other, and the drawing table 18 is movable along the X and Y directions. The drawing table 18 is rotatable around the Z axis, and the substrate feed direction is adjusted. Here, the Y direction is defined as the main scanning direction (scanning direction), and the X direction is defined as the sub-scanning direction.
図2は、露光ヘッド201の内部構成を示した図である。 Figure 2 is a diagram showing the internal configuration of the exposure head 20 1.
支持台21に設置された超高圧水銀ランプ35は、紫外光である照明光を放射し、リフレクター38によって照明光は照明光学系32へ導かれる。照明光学系32によって平行光に成形された光は、ミラー群25、27を経てDMD241に導かれる。DMD241は、数μm〜数十μmの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に2次元配列させた光変調デバイスであり、ここでは1024×768のマイクロミラーによって構成される。なお、マイクロミラーは、例えばSRAMセルなど一体的なメモリセルの上に配置されている。
The ultra-high
DMD241では、メモリセルに格納される制御信号(露光データ)に基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にON/OFF制御される。ON状態のマイクロミラーにおいて反射した光は、ミラー27を介して、保持枠22、23によって保持される投影光学系26へ導かれる。
In
投影光学系26は、第1結像光学系28、インテグレータ40、第2結像光学系46を備える。第1結像光学系28は、DMD24によるパターンに応じた光を結像するとともに、パターン像全体を所定倍率で拡大する。インテグレータ40は、2つのフライアイレンズアレイ42、43をスリーブ内41に設けた構造であり、各フライアイレンズアレイは、密着した状態で2次元配列させた複数の凸−平型マイクロレンズを備え、フライアイレンズアレイ42、43のマイクロレンズは互いに対向配置されている。
The projection
インテグレータ40は、第1結像光学系28によって形成される拡大パターン像をマイクロレンズのサイズに応じて複数の微小なパターン像(以下、セルパターン像という)に分割するとともに、所定倍率で各セルパターン像を個別に縮小する。縮小したセルパターン像(縮小セルパターン像)の光は、第2結像光学系46を通り、基板SWに照射される。その結果、所定間隔で2次元配列する縮小パターン像が基板SWに形成される。
The
露光方式として、ここではステップ&リピート方式による多重露光方式が適用される。すなわち、描画テーブル18は間欠的にY方向に沿って移動し、それに合わせて各マイクロミラーが所定の露光ピッチ時間間隔でON/OFF制御される。基板SWが走査方向Yに沿って移動するのに伴い、DMD24全体によって規定される投影領域、すなわち露光エリアが基板SWに対して相対的に移動する。
As the exposure method, a multiple exposure method based on a step & repeat method is applied here. That is, the drawing table 18 intermittently moves along the Y direction, and the micromirrors are ON / OFF controlled at predetermined exposure pitch time intervals accordingly. As the substrate SW moves along the scanning direction Y, the projection area defined by the
また、基板SWは、走査方向Yに対し微小角度だけ斜め方向を向いた状態で描画テーブル18に配置されている。そのため、描画テーブル18が走査方向Yに沿って移動するとき、露光エリアは基板SWの長手方向に対し斜め方向に相対移動する。 The substrate SW is disposed on the drawing table 18 in a state in which the substrate SW is directed obliquely by a minute angle with respect to the scanning direction Y. Therefore, when the drawing table 18 moves along the scanning direction Y, the exposure area moves relative to the longitudinal direction of the substrate SW in an oblique direction.
各露光ヘッドによる露光エリアが走査方向Yに沿って相対移動する間にラスタ走査が続けられることにより、基板全体にパターンが形成されていく。描画処理が終了すると、現像処理、エッチング又はメッキ、レジスト剥離処理などが施され、パターンの形成された基板が製造される。 The raster scanning is continued while the exposure area by each exposure head relatively moves along the scanning direction Y, whereby a pattern is formed on the entire substrate. When the drawing process is completed, a development process, etching or plating, a resist stripping process, and the like are performed, and a substrate on which a pattern is formed is manufactured.
図3は、描画装置10に設けられた描画制御部のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a drawing control unit provided in the
描画制御部30は、外部のワークステーション(図示せず)と接続され、露光制御部52を備える。露光制御部52は描画処理を制御し、DMD駆動回59、読み出しアドレス制御回路57、描画テーブル制御回路61など各回路へ制御信号を出力する。描画処理を制御するプログラムは、あらかじめ露光制御部52内のROM(図示せず)に格納されている。
The
ワークステーション(図示せず)から露光制御部52に入力されるパターンデータは、描画パターンの位置情報をもつベクタデータ(CAD/CAMデータ)であり、X−Y座標系に基づいた位置座標データとして表される。ラスタ変換部51に入力されたベクタデータは、パターンの2次元ドットデータ(ON/OFFデータ)であるラスタデータに変換される。
Pattern data input from a workstation (not shown) to the
データ修正部53に入力されたラスタデータは、縮小セルパターン像、すなわちインテグレータ40のマイクロレンズサイズに応じたブロックから構成されるラスタデータ(以下、ブロックラスタデータという)に変換される。このデータ修正部53は、ブロックを単位とする露光データ生成処理部として構成されている。
The raster data input to the
各ブロックは、1つのスポットデータ、すなわちON/OFFデータを表す。第1結像光学系28、インテグレータ40、第2結像光学系46による拡大縮小倍率、および座標変換特性から、縮小セルパターン像と変換前のラスタデータとの対応関係があらかじめ決定される。生成されたブロックラスタデータは、バッファメモリ58に格納される。
Each block represents one spot data, that is, ON / OFF data. The correspondence relationship between the reduced cell pattern image and the raster data before conversion is determined in advance from the enlargement / reduction magnification and the coordinate conversion characteristics of the first imaging
走査中、露光エリアの相対位置に従い、ブロックラスタデータが所定のタイミングでバッファメモリ38から順次読み出される。露光エリアの相対位置情報に基づき、マイクロミラーをブロック単位でON/OFF制御する制御信号が、DMD駆動回路59から露光ヘッド201〜208のDMD241〜248へ出力される。このような露光制御部52、DMD駆動回路59の処理による露光制御によりパターンが形成されていく。なお、あらかじめ定められた座標変換、拡大縮小倍率に基づいて露光エリアの相対位置が検出される。
During scanning, block raster data is sequentially read from the
描画テーブル制御回路61は、駆動回路54を介してモータ(図示せず)を備えたX−Yステージ機構56を制御し、これによって描画テーブル18の移動速度、基板送り方向等が制御される。位置検出センサ55は、描画テーブル18の位置、すなわち露光エリアの描画テーブル18に対する相対的位置を検出する。
The drawing
図4は、投影光学系26におけるパターン像の変換を示した図である。図4を用いて、パターン像の拡大、縮小について説明する。なお、露光ヘッドのDMD241によるパターン像を説明し、以下符号を“24”とする。
FIG. 4 is a diagram showing pattern image conversion in the projection
ここでは、DMD24のマイクロミラーが64×64の分割エリアBによって分割される。768×1024のマイクロミラーがマトリクス状に配列していることから、DMD24は、行方向(走査方向Y)、列方向(副走査方向)に沿ってそれぞれ12×16の分割エリアから構成される。左隅の分割エリアをM0(1、1)とし、分割エリアのアドレスを行、列方向に沿ってM0(k、j)(1≦k≦12、1≦j≦16)と表す。
Here, the micromirror of the
第1結像光学系28は、DMD24によって形成されるパターンの光を焦点T1(結像位置)に結像させるとともに、パターン像を拡大倍率N0で拡大する。その結果、左右上下の倒立した拡大パターン像が、第1結像光学系28の結像位置T1に形成される。
The first imaging
インテグレータ40の第1フライアイレンズ42は、第1結像光学系28の結像位置T1に設置されている。第1フライアイレンズ42におけるマイクロレンズ42Mの配列は、DMD24における分割エリアBの配列に対応し、12×16のマイクロレンズ42Mが2次元配列されている。
The first fly-
分割エリアBのサイズ、すなわち64×64のマイクロミラー領域は、各マイクロレンズのサイズに基づいて規定されている。すなわち、各マイクロレンズを通る光束の断面領域は、64×64のマイクロミラー領域において反射する光束の断面領域に相当し、64×64のマイクロミラーの反射光によってマイクロレンズのセルパターン像が形成される。したがって、第1結像光学系28によって拡大されたパターン像は、第1フライアイレンズ42によって12×16のセルパターン像に分けられる。
The size of the divided area B, that is, the 64 × 64 micromirror region is defined based on the size of each microlens. That is, the cross-sectional area of the light beam passing through each microlens corresponds to the cross-sectional area of the light beam reflected in the 64 × 64 micromirror region, and a microlens cell pattern image is formed by the reflected light of the 64 × 64 micromirror. The Therefore, the pattern image enlarged by the first imaging
第1結像光学系28によって形成されるパターン像は倒立画像であることから、セルパターン像の位置も倒立している。例えば、DMD24において左下隅に位置する分割エリアM0(1、1)のセルパターン像は、第1結像光学系28によって右上隅の位置に移動する。図4では、分割エリアM0(1、1)に応じたセルパターン像をM1(12、16)と表している。
Since the pattern image formed by the first imaging
第2インテグレータ43は、第1インテグレータ42と同じ配列で並ぶ複数のマイクロレンズ43Mを有し、第1インテグレータ42と所定間隔Mだけ離れた位置に配置されている。第1フライアイレンズ42の各マイクロレンズを通った光は、第2フライアイレンズ43の対応位置にあるマイクロレンズに入射する。
The
第1フライアイレンズ42は、フィールドレンズおよびコンデンサーレンズとして機能し、第1、第2フライアイレンズ42、43の対向するマイクロレンズ間で像を伝搬させる。一方、第2フライアイレンズ43は、リレーレンズとして機能する。したがって、第1フライアイレンズ42によって形成される各セルパターン像の光は、第2マイクロレンズを通り、第1フライアイレンズ42の焦点(結像位置)T2に結像される。
The first fly-
さらに、第2フライアイレンズ43は、各マイクロレンズのセルパターン像を個別に縮小し、縮小セルパターン像が結像位置T2に形成される。第1フライアイレンズ42に対する第2フライアイレンズ43の位置は、第1結像位置T1に形成されるセルパターン像に対して縮小倍率N1のセルパターン像を結像位置T2に形成させる。
Furthermore, the second fly's
テレセントリック光学系である第2結像光学系46は、結像位置T2に形成された縮小セルパターン像を拡大あるいは縮小せず、縮小セルパターン像をそのまま焦点(結像位置)T3に形成する。このとき、縮小セルパターン像は各々倒立像として結像位置T3に形成される。結像位置T3は、基板SWの表面位置に相当し、縮小セルパターン像が基板SWに形成される。第2結像光学系21を配置することで、投影光学系26と基板SWとの距離間隔WDが確保される。
The second imaging
このように、投影光学系26は、第1結像光学系28によってパターン像を全体的に拡大した後、第1、第2フライアイレンズ42、43のマイクロレンズ42M、43Mに応じたセルパターン像を形成し、かつ個別に縮小する。その結果、ある地点の露光動作において露光エリアEAに形成される一連の縮小セルパターン像CP0は、互いに所定間隔を設けた2次元配列像になる。
As described above, the projection
縮小セルパターン像が単一の投影スポットになるため、走査中、マイクロミラーへ送られる露光データは、ブロック単位でON/OFFデータに切り換えられる。したがって、ベクタデータから得られたラスタデータに対し、ブロック毎の投影位置に基づいたデータ修正処理を行う。なお、データ修正処理(ブロック露光データ生成処理)においては、インテグレータ40による座標変換を踏まえて露光データが生成され、また、2回基板SWがY方向に対して斜行するため、その傾き角度に応じたブロックラスタデータが生成される。
Since the reduced cell pattern image becomes a single projection spot, the exposure data sent to the micromirror during scanning is switched to ON / OFF data in units of blocks. Therefore, data correction processing based on the projection position for each block is performed on the raster data obtained from the vector data. In the data correction process (block exposure data generation process), exposure data is generated based on the coordinate conversion by the
図5は単位露光エリアの配列を示した図である。図6は、走査時の傾き角度と単位エリアの通過する軌跡を示した図である。図7は、露光処理における投影パターンを示した図である。図5〜7を用いて、走査時の傾き角について説明する。 FIG. 5 shows the arrangement of unit exposure areas. FIG. 6 is a diagram showing an inclination angle during scanning and a trajectory passing through a unit area. FIG. 7 is a diagram showing a projection pattern in the exposure process. The tilt angle during scanning will be described with reference to FIGS.
図5に示すように、ある地点において露光動作を行うと、12×16の単位露光エリアの配列に従って縮小セルパターン像が形成される。上述したように、DMD24では、走査方向に沿って768個、副走査方向に沿って1024個のマイクロミラーを2次元配列させている。そして、第1、第2フライアイレンズ42、43のマイクロレンズ配列に合わせ、64×64のマイクロミラーから構成されるセル群が、単位露光エリアEPA0として規定される。
As shown in FIG. 5, when an exposure operation is performed at a certain point, a reduced cell pattern image is formed according to the arrangement of 12 × 16 unit exposure areas. As described above, in the
基板SWの送り方向が、基板長手方向に対して傾いている一方で、露光エリアの配列方向は、基板SWを傾かせないときの基準方向に一致している。そのため、縮小セルパターン像の配列方向に対し、走査方向は斜め方向を向いている。単位露光エリアのピッチ間隔以下、あるいはその前後距離間隔を露光ピッチと定めて露光動作を行うと、各単位露光エリアの位置、すなわち縮小セルパターン像の投影位置は、徐々に副走査方向に沿ってシフトしていく。図5には、1つの縮小パターン像に応じた単位露光エリアが移動していくラインKMを示している。 While the feeding direction of the substrate SW is inclined with respect to the longitudinal direction of the substrate, the arrangement direction of the exposure areas coincides with the reference direction when the substrate SW is not inclined. Therefore, the scanning direction is directed obliquely with respect to the arrangement direction of the reduced cell pattern images. When the exposure operation is performed by setting the exposure interval to be equal to or less than the pitch interval of the unit exposure area or the distance between the front and back as the exposure pitch, the position of each unit exposure area, that is, the projection position of the reduced cell pattern image gradually follows the sub-scanning direction. Shift. FIG. 5 shows a line KM in which the unit exposure area moves according to one reduced pattern image.
したがって、露光エリアの相対移動に合わせて多重露光動作を実行すると、基板SWに対して隙間無く縮小セルパターンが順次投影される。さらに、本実施形態では、副走査方向に沿った露光量が斜め方向走査において均一となるように構成されている。以下、露光量均一化の条件について説明する。 Therefore, when the multiple exposure operation is executed in accordance with the relative movement of the exposure area, the reduced cell pattern is sequentially projected onto the substrate SW without a gap. Furthermore, in the present embodiment, the exposure amount along the sub-scanning direction is configured to be uniform in the oblique scanning. Hereinafter, conditions for uniformizing the exposure dose will be described.
図6には、走査方向に沿った2列の縮小セルパターン像を図示している。ただし、説明を簡単にするため、走査方向に沿った8個の縮小セルパターン像のみ考慮する。上側(A行目)の縮小セルパターン像A1〜A8、下側(B行面)の縮小セルパターン像B1〜B8は、それぞれある露光地点における単位露光エリアに相当し、単位露光エリアは基板SWの送り方向に対して傾いた走査方向に移動していく(以下では、A1〜A8、B1〜B8を単位露光エリア、あるいは縮小セルパターン像として適宜選択的に扱う)。 FIG. 6 shows two rows of reduced cell pattern images along the scanning direction. However, to simplify the description, only eight reduced cell pattern images along the scanning direction are considered. The upper (A row) reduced cell pattern images A1 to A8 and the lower (B row surface) reduced cell pattern images B1 to B8 correspond to unit exposure areas at certain exposure points, respectively. (Hereinafter, A1 to A8 and B1 to B8 are selectively handled as unit exposure areas or reduced cell pattern images as appropriate).
単位露光エリア(縮小セルパターン像)のサイズをA、副走査方向に沿ったピッチ間隔をB、走査方向に沿ったピッチ間隔をC、基板SWの走査方向に対する傾き角度をθと規定する。また、走査方向に沿った単位露光エリアの数(セルパターン数という)をNと定める。図6では、N=8である。 The size of the unit exposure area (reduced cell pattern image) is defined as A, the pitch interval along the sub-scanning direction as B, the pitch interval along the scanning direction as C, and the tilt angle of the substrate SW with respect to the scanning direction as θ. The number of unit exposure areas along the scanning direction (referred to as the number of cell patterns) is defined as N. In FIG. 6, N = 8.
副走査方向に沿ったZライン上で露光量が一定となるためには、2つの条件を満たす必要がある。第1の条件は、副走査方向のピッチ間隔Bにおける露光量にバラツキが生じないように、副走査方向に沿った縮小セルパターン像の重なりを均等にすることである。この条件を満たすため、走査方向に並んだ一連の単位露光エリア各々の端点がZライン上を等ピッチ間隔で通過する必要がある。 In order for the exposure amount to be constant on the Z line along the sub-scanning direction, two conditions must be satisfied. The first condition is to make the overlapping of the reduced cell pattern images along the sub-scanning direction uniform so that the exposure amount at the pitch interval B in the sub-scanning direction does not vary. In order to satisfy this condition, the end points of each of a series of unit exposure areas arranged in the scanning direction must pass through the Z line at equal pitch intervals.
副走査方向に沿ったピッチ間隔Bは、隣接するセルパターン像の中心間距離を表すことから、以下の式によってピッチ間隔Bが求められる。
B=DS×N0×MB (1)
ただし、DSは、マイクロミラーサイズ、N0は第1結像光学系28の拡大倍率、MBは走査方向に沿ったマイクロミラーの数を表す。露光ピッチは、走査方向に沿った単位露光エリアのピッチ間隔Cの1/k(kは整数)に定められている。したがって、Zライン上では、単位露光エリアA1〜A8、B1〜B8の縮小セルパターン像の光がZライン通過時にいずれも投影される。
Since the pitch interval B along the sub-scanning direction represents the distance between the centers of adjacent cell pattern images, the pitch interval B is obtained by the following equation.
B = DS × N0 × MB (1)
Here, DS represents the micromirror size, N0 represents the magnification of the first imaging
A行目の走査方向に関して端点にある単位露光エリアA8は、他の単位露光エリアA1〜A7と比べ、Zライン上を通過するときに単位露光エリアB1に形成される縮小セルパターン像に最も近い。一方、単位露光エリアB2がZライン上を通過するとき、他の単位露光エリアB3〜B7に比べて、単位露光エリアB1に形成される縮小セルパターン像にオーバラップする割合が最も大きい。 The unit exposure area A8 at the end point in the scanning direction of the A line is closest to the reduced cell pattern image formed in the unit exposure area B1 when passing on the Z line, compared to the other unit exposure areas A1 to A7. . On the other hand, when the unit exposure area B2 passes on the Z line, the ratio of overlapping with the reduced cell pattern image formed in the unit exposure area B1 is the highest compared to the other unit exposure areas B3 to B7.
したがって、単位露光エリアA1がZライン上にあるときの縮小セルパターン像、単位露光エリアB1がZライン上にあるときの縮小セルパターン像、単位露光エリアB2がZライン上にあるときの縮小セルパターン像が、副走査方向に沿って順番に重なって形成される。 Therefore, a reduced cell pattern image when the unit exposure area A1 is on the Z line, a reduced cell pattern image when the unit exposure area B1 is on the Z line, and a reduced cell when the unit exposure area B2 is on the Z line Pattern images are formed in order overlapping in the sub-scanning direction.
Zライン上に沿ってA行目の縮小セルパターン像による露光量とB行目の縮小セルパターン像による露光量をその境界部分で段差無く均等にするためには、単位露光エリアA8がZライン上を通過するときの縮小セルパターン像と縮小セルパターン像B1の間隔bと、単位露光エリアB2がZライン上を通過するときの縮小セルパターン像と縮小セルパターン像B1の間隔aに関し、以下の式を満たす必要がある。
a=b (2)
In order to equalize the exposure amount by the reduced cell pattern image of the A row and the exposure amount by the reduced cell pattern image of the B row along the Z line without a step at the boundary portion, the unit exposure area A8 is the Z line. Regarding the interval b between the reduced cell pattern image and the reduced cell pattern image B1 when passing over, and the interval a between the reduced cell pattern image and the reduced cell pattern image B1 when the unit exposure area B2 passes over the Z line, It is necessary to satisfy the following formula.
a = b (2)
(2)式が成り立つことから、副走査方向のピッチ間隔Bは、走査方向のセルパターン数Nとの間で以下の関係式が成り立つ。
B=N×a (3)
Since the equation (2) is established, the following relational equation is established between the pitch interval B in the sub-scanning direction and the number N of cell patterns in the scanning direction.
B = N × a (3)
また、縮小セルパターン像B1、B2を比較すると、走査傾き角度θと間隔aは以下の関係式を満たす。
tanθ=a/C (4)
Further, when the reduced cell pattern images B1 and B2 are compared, the scanning inclination angle θ and the interval a satisfy the following relational expression.
tan θ = a / C (4)
従って、(3)、(4)式により、傾き角度θとピッチ間隔B、Cとの間で以下の条件式が求められる。この条件式によって第1の条件が満たされる。
tanθ=(B/N)×C (5)
Therefore, the following conditional expressions are obtained between the inclination angle θ and the pitch intervals B and C by the expressions (3) and (4). The first condition is satisfied by this conditional expression.
tan θ = (B / N) × C (5)
次に、Zライン上で露光量を均等にするための第2の条件について説明する。第2の条件では、Zライン上の露光量がどの地点においても同じ光量にする必要がある。各露光エリアのオーバラップの重なり具合が等しいときにこの条件を満たす。 Next, a second condition for equalizing the exposure amount on the Z line will be described. Under the second condition, the amount of exposure on the Z line needs to be the same at any point. This condition is satisfied when the overlap of the exposure areas is equal.
ここで、ある縮小セルパターン像に対して走査時に通過する単位露光エリアの重なり回数をn(整数)とすると、以下の条件式を満たす必要がある。
A/a=n (6)
図6では、n=4に定められている。
Here, if the number of overlaps of unit exposure areas that pass during scanning with respect to a certain reduced cell pattern image is n (integer), the following conditional expression must be satisfied.
A / a = n (6)
In FIG. 6, n = 4 is set.
(3)式により、(5)式はN、Bの関係式として以下のように表すことができる。
A=B×n/N (7)
図6では、N=8、A/B=1/2に定められる。
From equation (3), equation (5) can be expressed as a relational expression of N and B as follows.
A = B × n / N (7)
In FIG. 6, N = 8 and A / B = 1/2.
(7)式を満たす場合、所定の縮小セルパターン像を通過する走査軌跡の長さは同じになる。図6に示すラインL3では、露光エリアの距離だけ走査した場合、単位露光エリアA8は、単位露光エリアB1、B2、A7、A8によって形成される縮小セルパターン像を通過する。このときの長さL31、L32、L33、L34の総和LLは、いずれの走査軌跡においても等しい。例えば、図6に示す走査ラインL1、L2においても、総和LLが得られる。 When the expression (7) is satisfied, the lengths of the scanning trajectories passing through the predetermined reduced cell pattern image are the same. In the line L3 shown in FIG. 6, when scanning is performed for the distance of the exposure area, the unit exposure area A8 passes through the reduced cell pattern image formed by the unit exposure areas B1, B2, A7, and A8. The total LL of the lengths L31, L32, L33, and L34 at this time is the same in any scanning locus. For example, the total LL is obtained also in the scanning lines L1 and L2 shown in FIG.
(5)、(7)式を満たす場合、Zライン上の露光量はどの点においても等しい。ピッチ間隔B、CはDMDのサイズ、第1結像光学系28の拡大倍率に従い、また、縮小セルパターン像のサイズAは、インテグレータ40の縮小倍率に従う。したがって、露光装置のDMD24、投影光学系26の特性に従って傾き角度θの条件を定めることができる。
When the expressions (5) and (7) are satisfied, the exposure amount on the Z line is equal at any point. The pitch intervals B and C depend on the size of the DMD and the enlargement magnification of the first imaging
このように本実施形態によれば、マスクレス露光装置において、露光ヘッド201にDMD241、投影光学系26が設けられている。投影光学系26は、第1結像光学系28、インテグレータ40、第2結像光学系46を備える。第1結像光学系28は、DMD241における反射光のパターン像を形成する。
According to this embodiment, in a mask-less exposure apparatus, an exposure head 20 1 to
そして、複数のマイクロレンズをDMD241のマイクロミラー配列に合わせて2次元配列させたフライアイレンズ42、43を設けたインテグレータ40は、パターン像をセルパターン像に分割し、個別に縮小する。したがって、走査方向、副走査方向に沿って互いに所定間隔離れた2次元配列の縮小セルパターン像が形成される。
The
一方、データ修正部53では、セルパターン像を形成するマイクロミラー群、すなわちマイクロレンズサイズに応じたマイクロミラー群のラスタデータを一塊のデータとして扱うべく、マイクロミラー群のエリア(分割エリア)に応じたデータエリアをブロックとし、複数のブロックから構成されるラスタデータを生成する。
On the other hand, in the
走査方向、副走査方向に沿って互いに所定間隔離れた2次元配列の単位露光エリアを走査させながら、ブロック単位で構成される露光データ(ON/OFFデータ)をDMD241に送る。また、基板SWの送り方向が単位露光エリアの配列方向に対して傾いており、上記式を満たすように傾き角度が定められる。これにより、縮小セルパターン像が基板SWに対して全体的に隈無く形成され、かつ、副走査方向に沿った露光量が均一なる。
Scanning direction, while scanning the unit exposure areas of a two-dimensional array spaced a predetermined distance from each other along the sub-scanning direction, and sends the exposure data (ON / OFF data) to
本実施形態では、マイクロレンズサイズが1つのマイクロミラーサイズに対応するのではなく、複数のマイクロミラー群からの光によってセルパターン像を形成するように構成されている。そして、マイクロミラー群からの反射光をスポット単位としてパターンを投影する。また、ラスタデータにおいても、マイクロミラー群に応じたブロックの露光データをスポットデータとして生成する。 In the present embodiment, the microlens size does not correspond to one micromirror size, but is configured to form a cell pattern image by light from a plurality of micromirror groups. Then, the pattern is projected using the reflected light from the micromirror group as a spot unit. In the raster data, the exposure data of the block corresponding to the micromirror group is generated as spot data.
投影光学系26におけるパターン像全体の拡大倍率、セルパターン像の縮小倍率は、基板サイズなどを考慮して調整することが可能である。そのため、液晶基板など大型基板に対する露光動作において、スポットサイズを大きくした露光動作を実行することができる。その結果、スループットが向上する。また、マイクロレンズサイズがマイクロミラーサイズより大きいため、投影光学系26の光軸調整を容易に行うことができる。
The enlargement magnification of the entire pattern image and the reduction magnification of the cell pattern image in the projection
一方、複数の単位露光エリアが互いに間隔を空けて並ぶ露光エリアが規定されるため、縮小、拡大倍率、走査するときの傾き角度などを適宜設定することにより、縮小セルパターン像をより細かなオーダーで配列させ、スループットを低下させることなく微細パターンを形成することができる。 On the other hand, since an exposure area in which a plurality of unit exposure areas are arranged at intervals is defined, the reduced cell pattern image can be ordered more finely by appropriately setting the reduction, enlargement magnification, inclination angle when scanning, etc. The fine pattern can be formed without reducing the throughput.
特に、インテグレータの光学性能、DMDの形状特性などから傾き角度を設定することにより副走査方向に沿った露光量を均一にすることが可能であるため、露光動作のとき走査角度調整によって露光量を調整することができる。 In particular, since the exposure amount along the sub-scanning direction can be made uniform by setting the tilt angle based on the optical performance of the integrator, the shape characteristics of the DMD, etc., the exposure amount can be adjusted by adjusting the scanning angle during the exposure operation. Can be adjusted.
インテグレータ40は、3枚以上のフライアイレンズによって構成してもよい。また、第1結像光学系28においてパターン像を縮小し、あるいは拡大、縮小しないように構成することも可能である。
The
マイクロミラー群を構成するミラーの数は、各マイクロレンズに対してその数を均等にすることを考慮して定めればよく、例えば、マイクロミラー配列数の公約数に定められる。インテグレータ40のマイクロレンズサイズをマイクロミラー配列に合わせて設定してもよいが、あらかじめマイクロレンズサイズが定められている場合、それに従ってマイクロミラー群のエリアサイズ、すなわち露光データのブロックサイズを定めてもよい。
The number of mirrors constituting the micromirror group may be determined in consideration of equalizing the number of each microlens, for example, a common divisor of the number of micromirror arrays. The microlens size of the
また、マイクロレンズに入射する最大限のミラー群を構成してもよいが、パターン精度等に応じて、それ以下のミラー群によってセルパターン像を形成してもよい。この場合、ラスタデータのブロックもセルパターン像を形成するエリアに従って定められる。 In addition, the maximum number of mirrors incident on the microlens may be configured, but a cell pattern image may be formed by the following mirrors depending on the pattern accuracy or the like. In this case, the block of raster data is also determined according to the area where the cell pattern image is formed.
10 描画装置(露光装置)
241〜248 DMD(光変調素子アレイ)
30 描画制御部
SW 基板
26 投影光学系
28 第1結像光学系(第1光学系)
40 インテグレータ(第2光学系)
46 第2結像光学系
42、43 フライアイレンズ(マイクロレンズアレイ)
51 ラスタ変換部
52 露光制御部(露光制御手段)
53 データ修正部(露光データ生成手段)
56 X−Yステージ機構(走査手段)
59 DMD駆動回路(露光制御手段)
61 描画テーブル制御回路(走査手段)
EA 露光エリア
EPA0 単位露光エリア
10 Drawing device (exposure device)
24 1 to 24 8 DMD (light modulation element array)
30 Drawing
40 Integrator (second optical system)
46 Second imaging
51
53 Data correction unit (exposure data generation means)
56 XY stage mechanism (scanning means)
59 DMD drive circuit (exposure control means)
61 Drawing table control circuit (scanning means)
EA exposure area EPA 0 unit exposure area
Claims (9)
前記光変調素子アレイによって規定される露光エリアを被描画体に対して相対的に移動させる走査手段と、
前記光変調素子アレイによる反射光を結像させ、パターン像を形成する第1光学系と、
2次元配列された複数のマイクロレンズを有し、パターン像を、マイクロレンズサイズに応じたセルパターン像に分割し、セルパターン像の単位で個別に縮小する第2光学系であって、2以上であってマイクロレンズサイズに従う数の空間光変調素子から成る空間光変調素子群の反射光によって1つのセルパターン像が形成されるように、前記複数のマイクロレンズが2次元配列された第2光学系と、
ラスタデータであるパターン像に応じたパターンデータを、前記空間光変調素子群に応じたデータエリアであるブロックから構成されるパターンデータに変換し、スポットデータとして各ブロックの露光データを生成する露光データ生成手段と、
前記露光エリアの相対的位置に基づき、前記複数の空間光変調素子を各ブロックの露光データに応じて制御する露光制御手段とを備え、
前記第2光学系が、複数のマイクロレンズを互いに対向配置させた2つのマイクロレンズアレイを含み、
前記露光データ生成手段が、前記第2光学系による座標変換特性から決定される、縮小されたセルパターン像と変換前のパターンデータとの対応関係に基づいて、各ブロックの露光データを生成することを特徴とする露光装置。 A light modulation element array in which a plurality of spatial light modulation elements that modulate light from a light source are two-dimensionally arranged;
Scanning means for moving the exposure area defined by the light modulation element array relative to the drawing object;
A first optical system that forms an image of reflected light from the light modulation element array and forms a pattern image;
A second optical system having a plurality of two-dimensionally arranged microlenses , dividing a pattern image into cell pattern images corresponding to the microlens size, and individually reducing the cell pattern image in units of two or more The second optical element in which the plurality of microlenses are two-dimensionally arranged so that one cell pattern image is formed by the reflected light of the spatial light modulation element group including the number of spatial light modulation elements according to the microlens size. The system,
Exposure data that converts pattern data corresponding to a pattern image, which is raster data, into pattern data composed of blocks that are data areas corresponding to the spatial light modulation element group , and generates exposure data for each block as spot data Generating means;
Exposure control means for controlling the plurality of spatial light modulators according to exposure data of each block based on the relative position of the exposure area ;
The second optical system includes two microlens arrays in which a plurality of microlenses are arranged opposite to each other;
The exposure data generation means generates exposure data for each block based on the correspondence between the reduced cell pattern image and the pattern data before conversion, which is determined from the coordinate conversion characteristics of the second optical system. An exposure apparatus characterized by the above.
tanθ=B/N×C
N×A=B×n The size along the sub-scanning direction of the unit exposure area corresponding to the reduced cell pattern image is A, the pitch along the sub-scanning direction between the adjacent unit exposure areas is B, and the scanning direction between the adjacent unit exposure areas is along the scanning direction. When the pitch is C, the inclination angle is θ, the number of arrangement of unit exposure areas along the scanning direction is N, and the number of overlaps of a predetermined reduced cell pattern image is n, n and θ satisfy the following formulas. 4. An exposure apparatus according to claim 3, wherein
tan θ = B / N × C
N × A = B × n
前記光変調素子アレイによる反射光を結像させ、パターン像を形成する第1光学1系と、A first optical system that forms an image of reflected light from the light modulation element array and forms a pattern image;
2次元配列された複数のマイクロレンズを有し、パターン像を、セルパターン像の単位で個別に縮小する第2光学系と、A second optical system having a plurality of two-dimensionally arranged microlenses and individually reducing a pattern image in units of cell pattern images;
パターン像に応じたパターンデータを、前記空間光変調素子群に応じたデータエリアであるブロックから構成されるパターンデータに変換し、スポットデータとして各ブロックの露光データを生成する露光データ生成手段と、Exposure data generating means for converting pattern data corresponding to a pattern image into pattern data composed of blocks which are data areas corresponding to the spatial light modulation element group, and generating exposure data of each block as spot data;
前記露光エリアの相対的位置に基づき、前記複数の空間光変調素子を各ブロックの露光データに応じて制御する露光制御手段とを備え、Exposure control means for controlling the plurality of spatial light modulators according to exposure data of each block based on the relative position of the exposure area;
前記走査手段が、前記被描画体における縮小された縮小セルパターン像の配列方向に対し傾く方向に沿って、前記露光エリアを相対移動させ、The scanning unit relatively moves the exposure area along a direction inclined with respect to an arrangement direction of the reduced reduced cell pattern image on the drawing object,
前記走査手段が、副走査方向に関して露光量を等しくなるように、所定の傾き角度に従って前記露光エリアを相対移動させ、The scanning means relatively moves the exposure area according to a predetermined inclination angle so that the exposure amount becomes equal in the sub-scanning direction,
縮小セルパターン像に応じた単位露光エリアの副走査方向に沿ったサイズをA、隣接する単位露光エリア間の副走査方向に沿ったピッチをB、隣接する単位露光エリア間の走査方向に沿ったピッチをC、傾き角度をθ、走査方向に沿った単位露光エリアの配列数をN、所定の縮小セルパターン像の重なり回数をnとする場合、n、θが以下の式を満足することを特徴とする露光装置。The size along the sub-scanning direction of the unit exposure area corresponding to the reduced cell pattern image is A, the pitch along the sub-scanning direction between the adjacent unit exposure areas is B, and the scanning direction between the adjacent unit exposure areas is along the scanning direction. When the pitch is C, the inclination angle is θ, the number of arrangement of unit exposure areas along the scanning direction is N, and the number of overlaps of a predetermined reduced cell pattern image is n, n and θ satisfy the following formulas. A featured exposure apparatus.
tanθ=B/N×Ctan θ = B / N × C
N×A=B×nN × A = B × n
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