CN109991733A - 图案描绘装置及基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种图案描绘装置(EX),其是一面将来自光源(LS)的射束(LB)根据图案信息进行强度调变,一面将射束(LB)投射至基板(P)上而于主扫描方向进行扫描,藉此于基板(P)上形成图案者,且具备:扫描装置(14),其是为了使射束(LB)于主扫描方向上扫描,而将包含使来自光源(LS)的射束(LB)偏向的偏向构件(PM)的多个扫描单元(Un),以投射至基板(P)上的射束(LB)的扫描轨迹相互错开的方式配置;及电光偏向装置(BDU),其是为了将来自光源(LS)的射束(LB)分时供给至多个扫描单元(Un)的各者,而将来自光源(LS)的射束(LB)切换为偏向状态或非偏向状态,并且为了使射束(LB)的扫描轨迹于与主扫描方向交叉的副扫描方向移位,而可调整射束(LB)的偏向角。
Description
本申请是申请日为2016年9月27日,申请号为201680056753.1,发明名称为“图案描绘装置及图案描绘方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于一种扫描照射至被照射体上的聚焦光而描绘图案的图案描绘装置及图案描绘方法。
背景技术
作为使用旋转多角镜的描绘装置,例如已知电子照片方式的图像形成装置,其是如日本特开2009-20489号公报揭示般,利用多角镜使来自激光二极体(LD)的射束反复偏向,并使偏向后的射束经由fθ透镜于感光体上扫描。日本特开2009-20489号公报所揭示的图像形成装置中,根据激光二极体(LD)的驱动电流的变化而预测包含激光二极体(LD)、旋转多角镜、及fθ透镜等的写入单元内的温度变化。而且,为了修正因温度变化而产生的fθ透镜的倍率误差(射束的主扫描方向的倍率误差),而变更响应图像信号对激光二极体(LD)进行点亮控制时成为基准的写入用的时脉信号的频率。然而,于应描绘的图像的图案为用于电子元件的图案的情形时,即便如日本特开2009-20489号公报般,仅藉由时脉信号的频率变更来修正倍率误差,亦无法细致地应对高精度的倍率修正。
发明内容
本发明的第1态样是一种图案描绘装置,其是一面将来自光源的射束根据图案信息进行强度调变,一面将上述射束投射至基板上而于主扫描方向进行扫描,藉此于上述基板上形成图案者,且具备:扫描装置,其为了上述射束于上述主扫描方向上的扫描,将包含使来自上述光源的上述射束偏向的偏向构件的多个扫描单元以投射至上述基板上的上述射束的扫描轨迹相互错开的方式配置;及电光偏向装置,其能够为了将来自上述光源的上述射束分时供给至上述多个扫描单元的各者,而将来自上述光源的上述射束切换为偏向状态或非偏向状态,并且为了使上述射束的扫描轨迹于与上述主扫描方向交叉的副扫描方向移位,而调整上述射束的偏向角。
本发明的第2态样是一种图案描绘方法,其是一面将来自光源的射束根据图案信息进行强度调变,一面将上述射束投射至基板上而于主扫描方向进行扫描,藉此于上述基板上形成图案者,且包括如下步骤:以投射至上述基板上的上述射束的扫描轨迹相互错开的方式配置的多个扫描单元的各者使用偏向构件将来自上述光源的上述射束于上述主扫描方向进行扫描;及为了将来自上述光源的上述射束分时供给至上述多个扫描单元的各者,而将来自上述光源的上述射束切换为偏向状态或非偏向状态,并且使藉由上述多个扫描单元的各者而扫描的上述射束的扫描轨迹于与上述主扫描方向交叉的副扫描方向移位。
本发明的第3态样是一种图案描绘装置,其是将根据图案信息而调变的描绘射束投射至基板而于主扫描方向进行扫描,并且使上述基板与上述描绘射束于与上述主扫描方向交叉的副扫描方向相对移动,藉此于上述基板上形成图案者,且具备:扫描装置,其将包含扫描上述描绘射束的扫描构件的多个扫描单元以上述描绘射束所形成的扫描轨迹相互错开的方式配置;射束切换装置,其包含多个第1电子光学构件,该等第1电子光学构件用以将来自生成上述描绘射束的光源装置的射束选择性地供给至上述多个扫描单元的各者;及射束偏向装置,其包含第2电子光学构件,该第2电子光学构件以于上述主扫描方向扫描的上述描绘射束的扫描位置向上述副扫描方向位移的方式,使入射至上述多个扫描单元的各者的来自上述光源装置的上述射束向对应于上述副扫描方向的朝向偏向。
附图说明
图1是表示第1实施形态的包含对基板实施曝光处理的曝光装置的元件制造系统的概略构成的图。
图2是表示曝光装置的构成的构成图。
图3是表示图2所示的于旋转筒卷绕有基板的状态的详细图。
图4是表示于基板上扫描的聚焦光的描绘线及形成于基板上的对准标记的图。
图5是表示图2所示的扫描单元的光学性构成的图。
图6是表示图2所示的射束切换部的构成图。
图7是表示图2所示的光源装置的构成的图。
图8是表示图7所示的信号产生部所产生的时脉信号、描绘位元串数据、及自偏光分光器射出的射束的关系的时序图。
图9是表示具有使修正像素伸缩的功能的图7所示的信号产生部的构成的图。
图10是表示图9所示的预设部所输出的预设值的真值表的图。
图11是表示图9所示的时脉产生部所产生的时脉信号的各时脉脉冲、第2分频计数器电路的计数值、像素移位脉冲的输出时序、输入至图7所示的驱动电路的串列数据的像素的逻辑信息的切换时序的时序图。
图12是表示图2所示的曝光装置的电性构成的方块图。
图13是表示自设置于各扫描单元的图5的原点感测器输出的原点信号及根据原点信号而由图12所示的选择元件驱动控制部生成的入射允许信号的时序图。
图14是表示图12所示的描绘数据输出部的构成的图。
图15是表示由图14所示的描绘允许信号生成部所生成的描绘允许信号及于描绘允许信号为高位准的期间中自图9的送出时序切换部输出的像素移位脉冲的时序图。
图16是表示于最大扫描长度的范围内伸缩的描绘线的位置与延迟时间的关系的图。
图17是表示第1实施形态的变形例中的光源装置的构成的图。
图18是表示图17所示的时脉信号产生部的构成的图。
图19是说明图18的时脉信号产生部的动作的时序图。
图20是表示第2实施形态中的设置于光源装置的内部的信号产生部的构成的图。
图21A是表示图20所示的延迟电路的构成的第1例的图,图21B是表示图20所示的延迟电路的构成的第2例的图。
图22是表示自图20所示的信号产生部的各部输出的信号的时序图。
图23A是说明未进行局部倍率修正的情形时所描绘的图案的图,图23B是说明按照图22所示的时序图进行局部倍率修正(缩小)的情形时所描绘的图案的图。
图24是上述各实施形态的变形例1的说明图,且是代替根据上述各实施形态(亦包含变形例)中所说明的图案数据调变聚焦光的强度的电光元件而使用描绘用光学元件的情形时的描绘用光学元件的配置例的图。
图25是上述各实施形态的变形例4的说明图,且是模式性地表示上述各实施形态(亦包含变形例)中所说明的射束切换部中的聚光透镜、选择用光学元件、准直透镜、及单元侧入射镜的配置、与扫描单元内的第2柱面透镜的配置的关系的图。
图26是上述各实施形态(亦包含变形例)的变形例5的说明图,且是表示代替多角镜而使用检流计镜的扫描单元的主要部分构成的图。
图27是上述各实施形态(亦包含变形例)的变形例6的说明图,且是藉由机械性旋转机构而呈圆弧状地扫描聚焦光的方式的扫描单元的立体图。
图28是详细地表示第3实施形态中的光源装置的脉冲光产生部内的波长转换部的构成的图。
图29是表示第3实施形态中的自光源装置至最初的选择用光学元件为止的射束的光路的图。
图30是表示第3实施形态中的自选择用光学元件至下一段的选择用光学元件为止的光路与选择用光学元件的驱动器电路的构成的图。
图31是说明选择用光学元件之后的选择用的单元侧入射镜处的射束选择与射束移位的情况的图。
图32是说明自多角镜至基板为止的射束的行为的图。
图33是表示第3实施形态的变形例中的串迭方式的描绘装置的概略构成的一部分的图。
图34是表示第4实施形态中的射束切换部内的与1个扫描单元对应设置的的射束切换构件的构成的图。
图35是表示将构成图6(或图24)所示的射束切换部的选择用光学元件与单元侧入射镜置换成图34的构成的构成的图。
图36是表示图35所示的射束移位器部的构成的一例的图。
图37A是表示使用于以特定的厚度形成为棱镜状(三角形)的透过性的结晶介质的对向的平行的侧面形成有电极的电光元件的射束偏向构件的例的图;
图37B是表示使用基于KTN(KTa1-xNbxO3)晶体的电光元件的射束偏向构件的例的图。
具体实施方式
针对本发明的态样的图案描绘装置及图案描绘方法,举出较佳的实施形态,一面参照随附图式,一面于下文进行详细说明。再者,本发明的态样并不限定于该等实施形态,亦包含添加有多种变更或改良者。亦即,以下所记载的构成要素中包含业者能够容易地设想者、实质上相同者,以下所记载的构成要素可适当组合。又,能够于不脱离本发明的主旨的范围内进行构成要素的各种省略、置换或变更。
[第1实施形态]
图1是表示第1实施形态的包含对基板(被照射体)P实施曝光处理的曝光装置EX的元件制造系统10的概略构成的图。再者,于以下的说明中,只要未特别说明,则设定以重力方向为Z方向的XYZ正交座标系,并按照图中所示的箭头而说明X方向、Y方向、及Z方向。
元件制造系统10是对基板P实施特定的处理(曝光处理等)而制造电子元件的系统(基板处理装置)。元件制造系统10是例如构筑有制造作为电子元件的可挠性显示器、膜状的触控面板、液晶显示面板用的膜状的彩色滤光片、可挠性配线、或可挠性感测器等的生产线的制造系统。以下,作为电子元件以可挠性显示器为前提进行说明。作为可挠性显示器,有例如有机EL显示器、液晶显示器等。元件制造系统10具有所谓的辊对辊(Roll To Roll)方式的构造,即,自将可挠性的片状的基板(薄片基板)P卷成辊状的供给辊FR1送出基板P,并对所送出的基板P连续地实施各种处理之后,利用回收辊FR2卷取各种处理后的基板P。基板P具有基板P的移动方向(搬送方向)成为长边方向(长条)且宽度方向成为短边方向(短条)的带状的形状。于第1实施形态中,示出至膜状的基板P至少经过处理装置(第1处理装置)PR1、处理装置(第2处理装置)PR2、曝光装置(第3处理装置)EX、处理装置(第4处理装置)PR3、及处理装置(第5处理装置)PR4而被卷取至回收辊FR2为止的例。
再者,本第1实施形态中,X方向是于水平面内基板P自供给辊FR1朝向回收辊FR2的方向(搬送方向)。Y方向是于水平面内与X方向正交的方向,且是基板P的宽度方向(短尺寸方向)。Z方向是和X方向与Y方向正交的方向(上方向),且与重力起作用的方向平行。
基板P使用例如树脂膜、或者由不锈钢等金属或合金构成的箔(膜)等。作为树脂膜的材质,可使用例如包含聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、乙烯-乙烯酯共聚物树脂、聚氯乙烯树脂、纤维素树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、及乙酸乙烯酯树脂中的至少1个以上者。又,基板P的厚度或刚性(杨氏模数)只要为如于通过元件制造系统10的搬送路径时基板P不会产生因屈曲形成的折痕或不可逆的皱褶的范围即可。作为基板P的母材,厚度为25μm~200μm左右的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二酯)等膜是较佳的薄片基板的典型。
基板P存在于由处理装置PR1、处理装置PR2、曝光装置EX、处理装置PR3、及处理装置PR4所实施的各处理中受热的情形,故而较佳为选定热膨胀系数不太大的材质的基板P。例如,可藉由将无机填料混合于树脂膜而抑制热膨胀系数。无机填料可为例如氧化钛、氧化锌、氧化铝、或氧化硅等。又,基板P可为利用浮式法等制造的厚度100μm左右的极薄玻璃的单层体,或亦可为于该极薄玻璃贴合上述树脂膜、箔等而成的积层体。
且说,所谓基板P的可挠性(flexibility)是指即便对基板P施加自重程度的力亦不会剪切或断裂而能够使该基板P弯曲的性质。又,因自重程度的力而弯曲的性质亦包含于可挠性。又,根据基板P的材质、大小、厚度、成膜于基板P上的层构造、温度、或湿度等环境等,可挠性的程度会发生变化。总之,只要于在本第1实施形态的元件制造系统10内的搬送路径上所设置的各种搬送用滚筒、旋转筒等搬送方向转换用的构件确实地卷绕基板P的情形时,可不屈曲而带有折痕或破损(产生破碎或裂纹)地顺利搬送基板P,便可称为可挠性的范围。
处理装置PR1是一面将自供给辊FR1搬送来的基板P朝向处理装置PR2以特定的速度于沿着长尺寸方向的搬送方向(+X方向)进行搬送、一面对基板P进行涂布处理的涂布装置。处理装置PR1于基板P的表面选择性地或均匀地涂布感光性功能液。表面涂布有该感光性功能液的基板P被朝向处理装置PR2搬送。
处理装置PR2是一面将自处理装置PR1搬送来的基板P朝向曝光装置EX以特定的速度于搬送方向(+X方向)进行搬送、一面对基板P进行干燥处理的干燥装置。处理装置PR2是藉由将热风或干燥空气等干燥用空气(暖风)吹送至基板P的表面的鼓风机、红外线光源、陶瓷加热器等而去除感光性功能液中所含的溶剂或水,而使感光性功能液干燥。藉此,于基板P的表面选择性地或均匀地形成成为感光性功能层(光感应层)的膜。再者,亦可藉由将干燥膜贴附于基板P的表面而于基板P的表面形成感光性功能层。于该情形时,只要代替处理装置PR1及处理装置PR2而设置将干燥膜贴附于基板P的贴附装置(处理装置)即可。
此处,该感光性功能液(层)的典型性者是光阻剂(液状或干燥膜状),但作为不需要显影处理的材料,有受到紫外线的照射的部分的亲液拨液性被改质的感光性硅烷偶合剂(SAM)、或于受到紫外线的照射的部分显露镀覆还原基的感光性还原剂等。于作为感光性功能液(层)使用感光性硅烷偶合剂的情形时,基板P上的经紫外线曝光的图案部分自拨液性改质成亲液性。因此,藉由于成为亲液性的部分之上选择涂布含有导电性油墨(含有银或铜等导电性奈米粒子的油墨)或半导体材料的液体等,可形成成为构成薄膜电晶体(TFT)等的电极、半导体、绝缘或连接用的配线的图案层。于作为感光性功能液(层)使用感光性还原剂的情形时,于基板P上的经紫外线曝光的图案部分显露镀覆还原基。因此,曝光后,将基板P直接于含有钯离子等镀覆液中浸渍固定时间,藉此形成(析出)钯的图案层。此种镀覆处理是加成(additive)的制程,但此外,亦可以作为减成(subtractive)的制程的蚀刻处理为前提。于该情形时,被送至曝光装置EX的基板P亦可为将母材设为PET或PEN并于其表面全面或选择性地蒸镀铝(Al)或铜(Cu)等金属性薄膜,进而于其上积层光阻剂层而成者。本第1实施形态中,作为感光性功能液(层)使用感光性还原剂。
曝光装置EX是一面将自处理装置PR2搬送来的基板P朝向处理装置PR3以特定的速度于搬送方向(+X方向)进行搬送、一面对基板P进行曝光处理的处理装置。曝光装置EX对基板P的表面(感光性功能层的表面,即感光面)照射与电子元件用的图案(例如,构成电子元件的TFT的电极或配线等的图案)相应的光图案。藉此,于感光性功能层形成与上述图案对应的潜像(改质部)。
于本第1实施形态中,曝光装置EX是不使用遮罩的直接成像方式的曝光装置、所谓的光栅扫描方式的曝光装置(图案描绘装置)。曝光装置EX是一面将基板P向+X方向(副扫描的方向)搬送,一面将曝光用的脉冲状的射束LB(脉冲射束)的聚焦光SP于基板P的被照射面(感光面)上沿特定的扫描方向(Y方向)一维地扫描(主扫描),并且将聚焦光SP的强度根据图案数据(描绘数据、图案信息)高速地调变(接通/断开),对此于下文中进行详细说明。藉此,于基板P的被照射面描绘曝光与电子元件、电路或配线等的特定的图案相应的光图案。亦即,于基板P的副扫描、与聚焦光SP的主扫描中,聚焦光SP于基板P的被照射面上相对地二维扫描,而于基板P描绘曝光特定的图案。又,由于基板P是沿搬送方向(+X方向)搬送,故而藉由曝光装置EX曝光图案的曝光区域W沿着基板P的长尺寸方向隔开特定的间隔而设置有多个(参照图4)。由于在该曝光区域W形成电子元件,故而曝光区域W亦为元件形成区域。再者,由于电子元件是藉由多个图案层(形成有图案的层)重合而构成,故而亦可藉由曝光装置EX曝光与各层对应的图案。
处理装置PR3是一面将自曝光装置EX搬送来的基板P朝向处理装置PR4以特定的速度于搬送方向(+X方向)进行搬送、一面对基板P进行湿式处理的湿式处理装置。本第1实施形态中,处理装置PR3对基板P进行作为湿式处理的一种的镀覆处理。亦即,将基板P在贮存于处理槽的镀覆液中浸渍特定时间。藉此,于感光性功能层的表面析出(形成)与潜像相应的图案层。亦即,根据基板P的感光性功能层上的聚焦光SP的照射部分与非照射部分的差异,而于基板P上选择性地形成特定的材料(例如钯),而其成为图案层。
再者,于作为感光性功能层使用感光性硅烷偶合剂的情形时,由处理装置PR3进行作为湿式处理的一种的液体(例如含有导电性油墨等液体)涂布处理或镀覆处理。即便于该情形时,亦于感光性功能层的表面形成与潜像相应的图案层。亦即,根据基板P的感光性功能层的聚焦光SP的照射部分与被照射部分的差异,于基板P上选择性地形成特定的材料(例如导电性油墨或钯等),而其成为图案层。又,于作为感光性功能层采用光阻剂的情形时,藉由处理装置PR3进行作为湿式处理的一种的显影处理。于该情形时,藉由该显影处理而将与潜像相应的图案形成于感光性功能层(光阻剂)。
处理装置PR4是一面将自处理装置PR3搬送来的基板P朝向回收辊FR2以特定的速度于搬送方向(+X方向)进行搬送、一面对基板P进行清洗、干燥处理的清洗/干燥装置。处理装置PR4对经实施湿式处理的基板P进行利用纯水的清洗,其后于玻璃转移温度以下使其干燥至基板P的水分含有率成为特定值以下为止。
再者,于作为感光性功能层使用感光性硅烷偶合剂的情形时,处理装置PR4亦可为对基板P进行退火处理与干燥处理的退火/干燥装置。退火处理是为了使所涂布的导电性油墨中含有的奈米粒子彼此的电性键结变得牢固,例如将来自闪光灯的高亮度的脉冲光照射至基板P。于作为感光性功能层采用光阻剂的情形时,亦可于处理装置PR4与回收辊FR2之间设置进行蚀刻处理的处理装置(湿式处理装置)PR5、与对经实施蚀刻处理的基板P进行清洗、干燥处理的处理装置(清洗/干燥装置)PR6。藉此,于作为感光性功能层采用光阻剂的情形时,藉由实施蚀刻处理,而于基板P形成图案层。亦即,根据基板P的感光性功能层的聚焦光SP的照射部分与被照射部分的差异,于基板P上选择性地形成特定的材料(例如铝(Al)或铜(Cu)等),而其成为图案层。处理装置PR5、PR6具有将送来的基板P朝向回收辊FR2而以特定的速度将基板P于搬送方向(+X方向)进行搬送的功能。多个处理装置PR1~PR4(视需要亦包含处理装置PR5、PR6)就将基板P向+X方向搬送的功能而言是作为基板搬送装置而构成。
以如此的方式,经实施各处理的基板P由回收辊FR2回收。经过元件制造系统10的至少各处理而将1个图案层形成于基板P上。如上所述,电子元件是藉由多个图案层重合而构成,故而为了生成电子元件,必须使如图1所示的元件制造系统10的各处理经历至少2次。因此,可藉由将卷取有基板P的回收辊FR2作为供给辊FR1安装于另一元件制造系统10,而积层图案层。重复此种动作,而形成电子元件。处理后的基板P成为多个电子元件隔开特定的间隔沿着基板P的长尺寸方向相连的状态。亦即,基板P成为多倒角用的基板。
回收有以电子元件相连的状态形成的基板P的回收辊FR2亦可安装于未图示的切割装置。安装有回收辊FR2的切割装置是藉由将处理后的基板P按每个电子元件(作为元件形成区域的曝光区域W)进行分割(切割)而使之成为多个单片的电子元件。基板P的尺寸是例如宽度方向(为短尺寸的方向)的尺寸为10cm~2m左右,长度方向(为长尺寸的方向)的尺寸为10m以上。再者,基板P的尺寸并不限定于上述的尺寸。
图2是表示曝光装置EX的构成的构成图。曝光装置EX是收纳于调温室ECV内。该调温室ECV是藉由将内部保持为特定的温度、特定的湿度而抑制于内部被搬送的基板P的因温度引起的形状变化,并且被设定为考虑了基板P的吸湿性及伴随搬送而产生的静电的带电等的湿度。调温室ECV是经由被动或主动的抗振单元SU1、SU2而配置于制造工厂的设置面E。抗振单元SU1、SU2减少来自设置面E的振动。该设置面E既可为工厂的地面本身,亦可为专用地设置于地面上以制造出水平面的设置基座(底座)上的面。曝光装置EX至少具备基板搬送机构12、同一构成的2个光源装置(光源)LS(LSa、LSb)、射束切换部(包含电光偏向装置)BDU、曝光头(扫描装置)14、控制装置16、多个对准显微镜AM1m、AM2m(再者,m=1、2、3、4)、及多个编码器ENja、ENjb(再者,j=1、2、3、4)。控制装置(控制部)16是控制曝光装置EX的各部者。该控制装置16包含电脑及记录有程式的记录媒体等,藉由该电脑执行程式而作为本第1实施形态的控制装置16发挥功能。
基板搬送机构12是构成元件制造系统10的上述基板搬送装置的一部分者,将自处理装置PR2搬送的基板P于曝光装置EX内以特定的速度搬送之后,以特定的速度送出至处理装置PR3。藉由该基板搬送机构12,而规定了于曝光装置EX内被搬送的基板P的搬送路径。基板搬送机构12自基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧)起依序具有边缘位置控制器EPC、驱动滚筒R1、张力调整滚筒RT1、旋转筒(圆筒转筒)DR、张力调整滚筒RT2、驱动滚筒R2、及驱动滚筒R3。
边缘位置控制器EPC调整自处理装置PR2搬送的基板P的宽度方向(Y方向且基板P的短尺寸方向)上的位置。亦即,边缘位置控制器EPC是以呈施加有特定的张力的状态被搬送的基板P的宽度方向的端部(边缘)的位置处于相对于目标位置为±十数μm~数十μm左右的范围(容许范围)的方式,使基板P于宽度方向移动,而调整基板P于宽度方向上的位置。边缘位置控制器EPC具有供基板P以施加有特定的张力的状态架设的滚筒、及检测基板P的宽度方向的端部(边缘)的位置的未图示的边缘感测器(端部检测部)。边缘位置控制器EPC根据上述边缘感测器检测出的检测信号而使边缘位置控制器EPC的上述滚筒于Y方向移动,而调整基板P于宽度方向上的位置。驱动滚筒(夹压滚筒)R1一面保持自边缘位置控制器EPC搬送的基板P的正背两面,一面使基板P旋转,而将基板P朝向旋转筒DR搬送。再者,边缘位置控制器EPC亦可以卷绕至旋转筒DR的基板P的长尺寸方向相对于旋转筒DR的中心轴AXo始终正交的方式,适当调整基板P于宽度方向上的位置,并且以修正基板P于行进方向上的斜率误差的方式,适当调整边缘位置控制器EPC的上述滚筒的旋转轴与Y轴的平行度。
旋转筒DR具有于Y方向延伸并且于与重力起作用的方向交叉的方向延伸的中心轴AXo、及自中心轴AXo固定半径的圆筒状的外周面。旋转筒DR一面沿着该外周面(圆周面)使基板P的一部分于长尺寸方向呈圆筒面状弯曲地予以支持(保持),一面以中心轴AXo为中心旋转而将基板P向+X方向搬送。旋转筒DR利用其外周面对被投射来自曝光头14的射束LB(聚焦光SP)的基板P上的区域(部分)予以支持。旋转筒DR自与供形成电子元件的面(形成有感光面的侧的面)为相反侧的面(背面)侧支持(密接保持)基板P。于旋转筒DR的Y方向的两侧,设置有以旋转筒DR绕中心轴AXo旋转的方式由环状的轴承支持的轴Sft。该轴Sft是藉由被赋予来自由控制装置16控制的未图示的旋转驱动源(例如马达或减速机构等)的旋转转矩而绕中心轴AXo以固定的旋转速度旋转。再者,为方便起见,将包含中心轴AXo且与YZ平面平行的平面称为中心面Poc。
驱动滚筒(夹压滚筒)R2、R3是沿着基板P的搬送方向(+X方向)隔开特定的间隔而配置,对曝光后的基板P赋予特定的松弛量(余量)。驱动滚筒R2、R3是与驱动滚筒R1同样地,一面保持基板P的正背两面,一面使基板P旋转,而将基板P朝向处理装置PR3搬送。张力调整滚筒RT1、RT2是向-Z方向被施压,而对被卷绕至旋转筒DR且被支持的基板P于长尺寸方向赋予特定的张力。藉此,使施加于旋转筒DR的被赋予至基板P的长尺寸方向的张力稳定化为特定的范围内。控制装置16是藉由控制未图示的旋转驱动源(例如马达或减速机等)而使驱动滚筒R1~R3旋转。再者,驱动滚筒R1~R3的旋转轴、及张力调整滚筒RT1、RT2的旋转轴与旋转筒DR的中心轴AXo平行。
光源装置LS(LSa、LSb)产生并射出脉冲状的射束(脉冲射束、脉冲光、激光)LB。该射束LB是于370nm以下的波长频带具有峰值波长的紫外线光,且将射束LB的发光频率(振荡频率、特定频率)设为Fa。光源装置LS(LSa、LSb)所射出的射束LB经由射束切换部BDU而入射至曝光头14。光源装置LS(LSa、LSb)按照控制装置16的控制而以发光频率Fa发出并射出射束LB。该光源装置LS(LSa、LSb)的构成于下文进行详细说明,第1实施形态中是使用光纤放大激光光源(谐波激光光源),其是由产生红外波长区域的脉冲光的半导体激光元件、光纤放大器、将经放大的红外波长区域的脉冲光转换为紫外波长区域的脉冲光的波长转换元件(谐波产生元件)等构成,能够获得振荡频率Fa为数百MHz且1脉冲光的发光时间为微微秒左右的高亮度的紫外线的脉冲光。再者,存在为了区分来自光源装置LSa的射束LB、与来自光源装置LSb的射束LB,而将来自光源装置LSa的射束LB以LBa表示且将来自光源装置LSb的射束LB以LBb表示的情形。
射束切换部BDU使来自2个光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB(LBa、LBb)入射至构成曝光头14的多个扫描单元Un(再者,n=1、2、…、6)中的2个扫描单元Un,并且将射束LB(LBa、LBb)入射的扫描单元Un进行切换。详细而言,射束切换部BDU使来自光源装置LSa的射束LBa入射至3个扫描单元U1~U3中的1个扫描单元Un,使来自光源装置LSb的射束LBb入射至3个扫描单元U4~U6中的1个扫描单元Un。又,射束切换部BDU将射束LBa入射的扫描单元Un于扫描单元U1~U3的中进行切换,将扫描射束LBb入射的扫描单元Un于扫描单元U4~U6的中进行切换。
射束切换部BDU是以射束LBn入射至进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的方式切换射束LBa、LBb入射的扫描单元Un。亦即,射束切换部BDU是使来自光源装置LSa的射束LBa入射至扫描单元U1~U3中的进行聚焦光SP的扫描的1个扫描单元Un。同样地,射束切换部BDU是使来自光源装置LSb的射束LBb入射至扫描单元U4~U6中的进行聚焦光SP的扫描的1个扫描单元Un。关于该射束切换部BDU在下文进行详细说明。再者,关于扫描单元U1~U3,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un依照U1→U2→U3的顺序切换,关于扫描单元U4~U6,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un依照U4→U5→U6的顺序切换。
曝光头14成为将同一构成的多个扫描单元Un(U1~U6)排列而成的所谓的多射束型的曝光头。曝光头14藉由多个扫描单元Un(U1~U6)于由旋转筒DR的外周面(圆周面)支持的基板P的一部分描绘图案。曝光头14对基板P重复进行电子元件用的图案曝光,因此被曝光图案的曝光区域(电子元件形成区域)W沿着基板P的长尺寸方向隔开特定的间隔而设置有多个(参照图4)。多个扫描单元Un(U1~U6)是以特定的配置关系而配置。多个扫描单元Un(U1~U6)是隔着中心面Poc于基板P的搬送方向以2行呈错位排列而配置。第奇数号扫描单元U1、U3、U5是在相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧)且沿Y方向相隔特定的间隔而配置成1行。第偶数号扫描单元U2、U4、U6是在相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧),沿Y方向相隔特定的间隔而配置成1行。第奇数号扫描单元U1、U3、U5、与第偶数号扫描单元U2、U4、U6相对于中心面Poc对称地设置。
各扫描单元Un(U1~U6)是一面将来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB以于基板P的被照射面上收敛成聚焦光SP的方式投射,一面将该聚焦光SP藉由旋转的多角镜PM(参照图5)一维地扫描。藉由该各扫描单元Un(U1~U6)的多角镜(偏向构件)PM,聚焦光SP于基板P的被照射面上一维地扫描。藉由该聚焦光SP的扫描,于基板P上(基板P的被照射面上)规定出描绘1行量的图案的直线性的描绘线(扫描线)SLn(再者,n=1、2、…、6)。关于该扫描单元Un的构成,于下文进行详细说明。
扫描单元U1沿着描绘线SL1扫描聚焦光SP,同样地,扫描单元U2~U6沿着描绘线SL2~SL6扫描聚焦光SP。如图3、图4所示,多个扫描单元Un(U1~U6)的描绘线SLn(SL1~SL6)被设定为于Y方向(基板P的宽度方向、主扫描方向)上接合而不相互分离。再者,存在将经由射束切换部BDU入射至扫描单元Un的来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB表示为LBn的情形。而且,存在将入射至扫描单元U1的射束LBn以LB1表示,同样地,将入射至扫描单元U2~U6的射束LBn以LB2~LB6表示的情形。该描绘线SLn(SL1~SL6)是示出藉由扫描单元Un(U1~U6)而扫描的射束LBn(LB1~LB6)的聚焦光SP的扫描轨迹者。入射至扫描单元Un的射束LBn可为向特定的方向偏光后的直线偏光(P偏光或S偏光)的射束,本第1实施形态中设为P偏光的射束。
如图4所示,以多个扫描单元Un(U1~U6)全部覆盖曝光区域W的宽度方向的全部的方式,各扫描单元Un(U1~U6)分担扫描区域。藉此,各扫描单元Un(U1~U6)可于在基板P的宽度方向分割成的多个区域(描绘范围)分别描绘图案。例如,若将1个扫描单元Un的Y方向的扫描长度(描绘线SLn的长度)设为20~60mm左右,则藉由将第奇数号扫描单元U1、U3、U5的3个、与第偶数号扫描单元U2、U4、U6的3个的共计6个扫描单元Un于Y方向配置,而将可描绘的Y方向的宽度扩宽至120~360mm左右。各描绘线SLn(SL1~SL6)的长度(描绘范围的长度)原则上设为相同。亦即,沿着描绘线SL1~SL6的各者扫描的射束LBn的聚焦光SP的扫描距离原则上设为相同。再者,于欲扩宽曝光区域W的宽度的情形时,可藉由延长描绘线SLn自身的长度或者增加于Y方向配置的扫描单元Un的数量来应对。
再者,实际的各描绘线SLn(SL1~SL6)被设定为较聚焦光SP于被照射面上实际可扫描的最大的长度(最大扫描长度)略短。例如,若将于主扫描方向(Y方向)的描绘倍率为初始值(未修正倍率)的情形时可描绘图案的描绘线SLn的扫描长度设为30mm,则聚焦光SP于被照射面上的最大扫描长度是使描绘线SLn的描绘开始点(扫描开始点)侧与描绘结束点(扫描结束点)侧的各者具有0.5mm左右的余裕而被设定为31mm左右。藉由如此般设定,可于聚焦光SP的最大扫描长度31mm的范围内,将30mm的描绘线SLn的位置于主扫描方向进行微调整,或者对描绘倍率进行微调整。聚焦光SP的最大扫描长度并不限定于31mm,而是主要由扫描单元Un内的设置于多角镜(旋转多角镜)PM之后的fθ透镜FT(参照图5)的口径决定。
多条描绘线SLn(SL1~SL6)是隔着中心面Poc于旋转筒DR的圆周方向以2行呈错位排列而配置。第奇数号描绘线SL1、SL3、SL5位于相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧)的基板P的被照射面上。第偶数号描绘线SL2、SL4、SL6位于相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧)的基板P的被照射面上。描绘线SL1~SL6是与基板P的宽度方向、亦即旋转筒DR的中心轴AXo大致并行。
描绘线SL1、SL3、SL5沿着基板P的宽度方向(主扫描方向)隔开特定的间隔而于直线上排列成1行。描绘线SL2、SL4、SL6亦同样地,沿着基板P的宽度方向(主扫描方向)隔开特定的间隔而于直线上排列成1行。此时,描绘线SL2于基板P的宽度方向上配置于描绘线SL1与描绘线SL3之间。同样地,描绘线SL3于基板P的宽度方向上配置于描绘线SL2与描绘线SL4之间。描绘线SL4于基板P的宽度方向上配置于描绘线SL3与描绘线SL5之间,描绘线SL5于基板P的宽度方向上配置于描绘线SL4与描绘线SL6之间。如此,多条描绘线SLn(SL1~SL6)于Y方向(主扫描方向)上以相互错开的方式配置。
沿着第奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的各者扫描的射束LB1、LB3、LB5的聚焦光SP的主扫描方向成为一维的方向,且成为同一方向。沿着第偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的各者扫描的射束LB2、LB4、LB6的聚焦光SP的主扫描方向成为一维的方向,且成为同一方向。沿着该描绘线SL1、SL3、SL5扫描的射束LB1、LB3、LB5的聚焦光SP的主扫描方向、与沿着描绘线SL2、SL4、SL6扫描的射束LB2、LB4、LB6的聚焦光SP的主扫描方向亦可互为相反方向。本第1实施形态中,沿着描绘线SL1、SL3、SL5扫描的射束LB1、LB3、LB5的聚焦光SP的主扫描方向为-Y方向。又,沿着描绘线SL2、SL4、SL6扫描的射束LB2、LB4、LB6的聚焦光SP的主扫描方向为+Y方向。藉此,描绘线SL1、SL3、SL5的描绘开始点侧的端部、与描绘线SL2、SL4、SL6的描绘开始点侧的端部于Y方向上邻接或一部分重复。又,描绘线SL3、SL5的描绘结束点侧的端部、与描绘线SL2、SL4的描绘结束点侧的端部于Y方向上邻接或一部分重复。于以使在Y方向相邻的描绘线SLn的端部彼此一部分重复的方式配置各描绘线SLn的情形时,例如宜在相对于各描绘线SLn的长度而言包含描绘开始点、或描绘结束点在内于Y方向数%以下的范围内使之重复。再者,所谓将描绘线SLn于Y方向接合,意味着使描绘线SLn的端部彼此于Y方向上邻接或一部分重复。
再者,描绘线SLn的副扫描方向的宽度(X方向的尺寸)是与聚焦光SP的大小(直径)相应的粗细度。例如,于聚焦光SP的大小(尺寸)为3μm的情形时,描绘线SLn的宽度亦为3μm。聚焦光SP亦可以重迭特定的长度(例如设为聚焦光SP的大小的7/8)的方式沿着描绘线SLn投射。又,于将在Y方向相邻的描绘线SLn(例如描绘线SL1与描绘线SL2)彼此相互连接的情形时亦以重迭特定的长度(例如聚焦光SP的大小的7/8)为宜。
于本第1实施形态的情形时,来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB(LBa、LBb)为脉冲光,因此于主扫描期间投射至描绘线SLn上的聚焦光SP根据射束LB(LBa、LBb)的振荡频率Fa(例如400MHz)而离散。因此,必须使藉由射束LB的1脉冲光投射的聚焦光SP与藉由下一个1脉冲光投射的聚焦光SP于主扫描方向重迭。该重迭的量是根据聚焦光SP的大小聚焦光SP的扫描速度(主扫描的速度)Vs、及射束LB的振荡频率Fa而设定。聚焦光SP的有效大小是于聚焦光SP的强度分布以高斯分布近似的情形时由聚焦光SP的波峰强度的1/e2(或1/2)决定。本第1实施形态中,以聚焦光SP重迭相对于有效大小(尺寸)而言的左右的方式,设定聚焦光SP的扫描速度Vs及振荡频率Fa。因此,聚焦光SP的沿着主扫描方向的投射间隔成为因此,较理想为,于副扫描方向(与描绘线SLn正交的方向)上亦设定为,于沿着描绘线SLn的聚焦光SP的1次扫描与下一次扫描之间,基板P移动聚焦光SP的有效大小的大致1/8的距离。又,于基板P上的感光性功能层的曝光量的设定可藉由射束LB(脉冲光)的峰值的调整而实现,但于在不提高射束LB的强度的状况下欲增大曝光量的情形时,只要藉由聚焦光SP的主扫描方向的扫描速度Vs的降低、射束LB的振荡频率Fa的增大、或基板P的副扫描方向的搬送速度Vt的降低等任一种方法来增加聚焦光SP于主扫描方向或副扫描方向上的重迭量即可。聚焦光SP的主扫描方向的扫描速度Vs是与多角镜PM的转数(旋转速度Vp)成比例地变快。
各扫描单元Un(U1~U6)是以于至少XZ平面内各射束LBn朝向旋转筒DR的中心轴AXo行进的方式将各射束LBn朝向基板P照射。藉此,自各扫描单元Un(U1~U6)朝向基板P行进的射束LBn的光路(射束中心轴)于XZ平面与基板P的被照射面的法线平行。又,各扫描单元Un(U1~U6)以照射于描绘线SLn(SL1~SL6)的射束LBn于与YZ平面平行的面内相对于基板P的被照射面垂直的方式将射束LBn朝向基板P照射。即,于被照射面上的聚焦光SP的主扫描方向上,投射至基板P的射束LBn(LB1~LB6)以远心的状态扫描。此处,将通过藉由各扫描单元Un(U1~U6)所规定的特定的描绘线SLn(SL1~SL6)的各中点且与基板P的被照射面垂直的线(或亦称为光轴)称为照射中心轴Len(Le1~Le6)。
该各照射中心轴Len(Le1~Le6)成为于XZ平面连结描绘线SL1~SL6与中心轴AXo的线。第奇数号扫描单元U1、U3、U5的各者的照射中心轴Le1、Le3、Le5于XZ平面成为同一方向,第偶数号扫描单元U2、U4、U6的各者的照射中心轴Le2、Le4、Le6于XZ平面成为同一方向。又,照射中心轴Le1、Le3、Le5与照射中心轴Le2、Le4、Le6被设定为于XZ平面相对于中心面Poc的角度成为±θ1(参照图2)。
图2所示的多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)是用以检测图4所示的形成于基板P的多个对准标记MKm(MK1~MK4)者,且沿Y方向设置有多个(本第1实施形态中为4个)。多个对准标记MKm(MK1~MK4)是用以使描绘于基板P的被照射面上的曝光区域W的特定的图案与基板P相对地对位(对准)的基准标记。多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)是于由旋转筒DR的外周面(圆周面)所支持的基板P上检测多个对准标记MKm(MK1~MK4)。多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)设置于较来自曝光头14的射束LBn(LB1~LB6)的聚焦光SP所照射的基板P上的被照射区域(由描绘线SL1~SL6包围的区域)更靠基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧)。又,多个对准显微镜AM2m(AM21~AM24)设置于较来自曝光头14的射束LBn(LB1~LB6)的聚焦光SP所照射的基板P上的被照射区域(由描绘线SL1~SL6包围的区域)更靠基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧)。
对准显微镜AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)具有:光源,其将对准用的照明光投射至基板P;观察光学系统(包含物镜),其获得基板P的表面的包含对准标记MKm的局部区域(观察区域)Vw1m(Vw11~Vw14)、Vw2m(Vw21~Vw24)的放大像;及CCD、CMOS等摄像元件,其等在基板P于搬送方向移动期间,利用与基板P的搬送速度Vt相应的高速快门拍摄该放大像。多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)的各者所拍摄的摄像信号(图像数据)被送至控制装置16。控制装置16的标记位置检测部106(参照图12)藉由进行该送来的多个摄像信号的图像解析,而检测基板P上的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置(标记位置信息)。再者,对准用的照明光是相对于基板P上的感光性功能层基本不具有感度的波长区域的光、例如波长500~800nm左右的光。
多个对准标记MK1~MK4设置于各曝光区域W的周围。对准标记MK1、MK4是于曝光区域W的基板P的宽度方向的两侧沿着基板P的长尺寸方向以固定的间隔Dh形成有多个。对准标记MK1形成于基板P的宽度方向的-Y方向侧,对准标记MK4形成于基板P的宽度方向的+Y方向侧。此种对准标记MK1、MK4配置成,于基板P未受到较大的张力或接受热制程而变形的状态下,于基板P的长尺寸方向(X方向)上成为同一位置。进而,对准标记MK2、MK3是于对准标记MK1与对准标记MK4之间且曝光区域W的+X方向侧与-X方向侧的空白部沿着基板P的宽度方向(短尺寸方向)形成。对准标记MK2、MK3形成于曝光区域W与曝光区域W之间。对准标记MK2形成于基板P的宽度方向的-Y方向侧,对准标记MK3形成于基板P的+Y方向侧。
进而,排列于基板P的-Y方向侧的端部的对准标记MK1与空白部的对准标记MK2的Y方向的间隔、空白部的对准标记MK2与对准标记MK3的Y方向的间隔、及排列于基板P的+Y方向侧的端部的对准标记MK4与空白部的对准标记MK3的Y方向的间隔均设定为相同距离。该等对准标记MKm(MK1~MK4)可于第1层的图案层的形成时一并形成。例如,可于曝光第1层的图案时,于供曝光图案的曝光区域W的周围将对准标记用的图案亦一并曝光。再者,对准标记MKm亦可形成于曝光区域W内。例如,可于曝光区域W内且沿着曝光区域W的轮廓而形成。又,亦可将形成于曝光区域W内的电子元件的图案中的特定位置的图案部分、或特定形状的部分用作对准标记MKm。
如图4所示,对准显微镜AM11、AM21是以拍摄存在于物镜的观察区域(检测区域)Vw11、Vw21内的对准标记MK1的方式配置。同样地,对准显微镜AM12~AM14、AM22~AM24是以拍摄存在于物镜的观察区域Vw12~Vw14、Vw22~Vw24内的对准标记MK2~MK4的方式配置。因此,多个对准显微镜AM11~AM14、AM21~AM24是与多个对准标记MK1~MK4的位置对应地,自基板P的-Y方向侧起依照AM11~AM14、AM21~AM24的顺序沿着基板P的宽度方向设置。再者,于图3中,省略了对准显微镜AM2m(AM21~AM24)的观察区域Vw2m(Vw21~Vw24)的图示。
多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)是设置成,于X方向上,曝光位置(描绘线SL1~SL6)与观察区域Vw1m(Vw11~Vw14)的距离变得短于曝光区域W的X方向的长度。多个对准显微镜AM2m(AM21~AM24)亦同样地设置成,于X方向上,曝光位置(描绘线SL1~SL6)与观察区域Vw2m(Vw21~Vw24)的距离变得短于曝光区域W的X方向的长度。再者,于Y方向设置的对准显微镜AM1m、AM2m的数量可根据于基板P的宽度方向形成的对准标记MKm的数量而变更。又,各观察区域Vw1m(Vw11~Vw14)、Vw2m(Vw21~Vw24)的基板P的被照射面上的大小是根据对准标记MK1~MK4的大小或对准精度(位置测量精度)而设定,为100~500μm见方左右的大小。
如图3所示,于旋转筒DR的两端部,设置有遍及旋转筒DR的外周面的圆周方向的整体而形成为环状的具有刻度的刻度尺部SDa、SDb。该刻度尺部SDa、SDb是于旋转筒DR的外周面的圆周方向以固定的间距(例如20μm)刻设有凹状或凸状的栅线的绕射光栅,且构成为增量型的刻度尺。该刻度尺部SDa、SDb绕中心轴AXo而与旋转筒DR一体地旋转。作为读取刻度尺部SDa、SDb的刻度尺读取头的多个编码器ENja、ENjb(再者,j=1、2、3、4)是以与该刻度尺部SDa、SDb对向的方式设置(参照图2、图3)。再者,于图3中,省略了编码器EN4a、EN4b的图示。
编码器ENja、ENjb是光学性地检测旋转筒DR的旋转角度位置者。与设置于旋转筒DR的-Y方向侧的端部的刻度尺部SDa对向地,设置有4个编码器ENja(EN1a、EN2a、EN3a、EN4a)。同样地,与设置于旋转筒DR的+Y方向侧的端部的刻度尺部SDb对向地,设置有4个编码器ENjb(EN1b、EN2b、EN3b、EN4b)。
编码器EN1a、EN1b是设置在相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧),且配置于设置方位线Lx1上(参照图2、图3)。设置方位线Lx1成为于XZ平面连结编码器EN1a、EN1b的测量用的光束的于刻度尺部SDa、SDb上的投射位置(读取位置)与中心轴AXo的线。又,设置方位线Lx1成为于XZ平面连结各对准显微镜AM1m(AM11~AM14)的观察区域Vw1m(Vw11~Vw14)与中心轴AXo的线。亦即,多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)亦配置于设置方位线Lx1上。
编码器EN2a、EN2b是设置在相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧),且设置于较编码器EN1a、EN1b更靠基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧)。编码器EN2a、EN2b配置于设置方位线Lx2上(参照图2、图3)。设置方位线Lx2成为于XZ平面连结编码器EN2a、EN2b的测量用的光束的于刻度尺部SDa、SDb上的投射位置(读取位置)与中心轴AXo的线。该设置方位线Lx2是于XZ平面成为与照射中心轴Le1、Le3、Le5相同角度位置而与之重迭。
编码器EN3a、EN3b是设置在相对于中心面Poc为基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧),且配置于设置方位线Lx3上(参照图2、图3)。设置方位线Lx3成为于XZ平面连结编码器EN3a、EN3b的测量用的光束的于刻度尺部SDa、SDb上的投射位置(读取位置)与中心轴AXo的线。该设置方位线Lx3于XZ平面成为与照射中心轴Le2、Le4、Le6相同角度位置而与之重迭。因此,设置方位线Lx2与设置方位线Lx3被设定为,于XZ平面,相对于中心面Poc的角度成为±θ1(参照图2)。
编码器EN4a、EN4b是设置于较编码器EN3a、EN3b更靠基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧),且配置于设置方位线Lx4上(参照图2)。设置方位线Lx4成为于XZ平面连结编码器EN4a、EN4b的测量用的光束的于刻度尺部SDa、SDb上的投射位置(读取位置)与中心轴AXo的线。又,设置方位线Lx4成为于XZ平面连结各对准显微镜AM2m(AM21~AM24)的观察区域Vw2m(Vw21~Vw24)与中心轴AXo的线。亦即,多个对准显微镜AM2m(AM21~AM24)亦配置于设置方位线Lx4上。该设置方位线Lx1与设置方位线Lx4被设定为,于XZ平面,相对于中心面Poc的角度成为±θ2(参照图2)。
各编码器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)是朝向刻度尺部SDa、SDb投射测量用的光束而光电检测其反射射束(绕射光),藉此将为脉冲信号的检测信号输出至控制装置16。控制装置16的旋转位置检测部108(参照图12)藉由将该检测信号(脉冲信号)计数,而以次微米的解析度测量旋转筒DR的旋转角度位置及角度变化。根据该旋转筒DR的角度变化,亦可测量基板P的搬送速度Vt。旋转位置检测部108将来自各编码器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)的检测信号分别个别地计数。
具体而言,旋转位置检测部108具有多个计数器电路CNja(CN1a~CN4a)、CNjb(CN1b~CN4b)。计数器电路CN1a将来自编码器EN1a的检测信号计数,计数器电路CN1b将来自编码器EN1b的检测信号计数。以同样的方式,计数器电路CN2a~CN4a、CN2b~CN4b将来自编码器EN2a~EN4a、EN2b~EN4b的检测信号计数。该各计数器电路CNja(CN1a~CN4a)、CNjb(CN1b~CN4b)是当各编码器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)检测出形成于刻度尺部SDa、SDb的圆周方向的一部分的图3所示的原点标记(原点图案)ZZ时,将与检测出原点标记ZZ的编码器ENja、ENjb对应的计数值重设为0。
该计数器电路CN1a、CN1b的计数值的任一者或其平均值是作为设置方位线Lx1上的旋转筒DR的旋转角度位置而使用,计数器电路CN2a、CN2b的计数值的任一者或平均值是作为设置方位线Lx2上的旋转筒DR的旋转角度位置而使用。同样地,计数器电路CN3a、CN3b的计数值的任一者或平均值是作为设置方位线Lx3上的旋转筒DR的旋转角度位置而使用,计数器电路CN4a、CN4b的计数值的任一者或其平均值是作为设置方位线Lx4上的旋转筒DR的旋转角度位置而使用。再者,因旋转筒DR的制造误差等而使旋转筒DR相对于中心轴AXo偏心地旋转的情形除外,原则上,计数器电路CN1a、CN1b的计数值相同。以同样的方式,计数器电路CN2a、CN2b的计数值亦相同,计数器电路CN3a、CN3b的计数值、计数器电路CN4a、CN4b的计数值亦分别相同。
如上所述,对准显微镜AM1m(AM11~AM14)与编码器EN1a、EN1b配置于设置方位线Lx1上,对准显微镜AM2m(AM21~AM24)与编码器EN4a、EN4b配置于设置方位线Lx4上。因此,根据藉由标记位置检测部106对多个对准显微镜AM1m(AM11~AM14)所拍摄的多个摄像信号的图像解析所进行的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置检测、与对准显微镜AM1m所拍摄的瞬间的旋转筒DR的旋转角度位置的信息(基于编码器EN1a、EN1b的计数值),可高精度地测量设置方位线Lx1上的基板P的位置。同样地,根据藉由标记位置检测部106对多个对准显微镜AM2m(AM21~AM24)所拍摄的多个摄像信号的图像解析所进行的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置检测、与对准显微镜AM2m所拍摄的瞬间的旋转筒DR的旋转角度位置的信息(基于编码器EN4a、EN4b的计数值),可高精度地测量设置方位线Lx4上的基板P的位置。
又,来自编码器EN1a、EN1b的检测信号的计数值、来自编码器EN2a、EN2b的检测信号的计数值、来自编码器EN3a、EN3b的检测信号的计数值、及来自编码器EN4a、EN4b的检测信号的计数值于各编码器ENja、ENjb检测出原点标记ZZ的瞬间被重设为零。因此,于将基于编码器EN1a、EN1b的计数值为第1值(例如100)时的卷绕至旋转筒DR的基板P的设置方位线Lx1上的位置设为第1位置的情形时,若基板P上的第1位置被搬送至设置方位线Lx2上的位置(描绘线SL1、SL3、SL5的位置),则基于编码器EN2a、EN2b计数值成为第1值(例如100)。同样地,若基板P上的第1位置被搬送至设置方位线Lx3上的位置(描绘线SL2、SL4、SL6的位置),则基于编码器EN3a、EN3b的检测信号的计数值成为第1值(例如100)。同样地,若基板P上的第1位置被搬送至设置方位线Lx4上的位置,则基于编码器EN4a、EN4b的检测信号的计数值成为第1值(例如100)。
且说,基板P卷绕至旋转筒DR的较两端的刻度尺部SDa、SDb更内侧。图2中,将刻度尺部SDa、SDb的外周面的自中心轴AXo的半径设定得小于旋转筒DR的外周面的自中心轴AXo的半径。然而,亦可如图3所示,将刻度尺部SDa、SDb的外周面以成为与卷绕至旋转筒DR的基板P的外周面同一面的方式设定。亦即,亦可以刻度尺部SDa、SDb的外周面的自中心轴AXo的半径(距离)、与卷绕至旋转筒DR的基板P的外周面(被照射面)的自中心轴AXo的半径(距离)相同的方式予以设定。藉此,各编码器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)可在与卷绕至旋转筒DR的基板P的被照射面相同径向的位置检测刻度尺部SDa、SDb。因此,可减少因编码器ENja、ENjb所获得的测量位置与处理位置(描绘线SL1~SL6)于旋转筒DR的径向上不同而产生的阿贝误差。
但,由于作为被照射体的基板P的厚度会相差十数μm~数百μm,差异较大,故而难以使刻度尺部SDa、SDb的外周面的半径、与卷绕至旋转筒DR的基板P的外周面的半径始终相同。因此,于图3所示的刻度尺部SDa、SDb的情形时,其外周面(刻度尺面)的半径被设定为与旋转筒DR的外周面的半径一致。进而,亦可利用个别的圆盘构成刻度尺部SDa、SDb,并将该圆盘(刻度尺圆盘)同轴地安装于旋转筒DR的轴Sft。于该情形时,亦以使刻度尺圆盘的外周面(刻度尺面)的半径与旋转筒DR的外周面的半径一致成阿贝误差处于容许值内的程度为宜。
由以上,根据由对准显微镜AM1m(AM11~AM14)检测出的对准标记MKm(MK1~MK4)的基板P上的位置、与基于编码器EN1a、EN1b的计数值(计数器电路CN1a、CN1b的计数值的任一者或平均值),而由控制装置16决定基板P的长尺寸方向(X方向)上的曝光区域W的描绘曝光的开始位置。再者,由于事先已知曝光区域W的X方向的长度,故而控制装置16每当检测特定个数的对准标记MKm(MK1~MK4)时便决定为描绘曝光的开始位置。而且,于将已决定曝光开始位置时的基于编码器EN1a、EN1b的计数值设为第1值(例如100)的情形时,若基于编码器EN2a、EN2b计数值成为第1值(例如100),则基板P的长尺寸方向上的曝光区域W的描绘曝光的开始位置位于描绘线SL1、SL3、SL5上。因此,扫描单元U1、U3、U5可根据编码器EN2a、EN2b的计数值开始聚焦光SP的扫描。又,若基于编码器EN3a、EN3b的计数值成为第1值(例如100),则基板P的长尺寸方向上的曝光区域W的描绘曝光的开始位置位于描绘线SL2、SL4、SL6上。因此,扫描单元U2、U4、U6可根据编码器EN3a、EN3b的计数值开始聚焦光SP的扫描。
通常,藉由张力调整滚筒RT1、RT2对基板P于长尺寸方向赋予特定的张力,而使基板P一面与旋转筒DR密接,一面随着旋转筒DR的旋转而搬送。但,因旋转筒DR的旋转速度Vp较快,或张力调整滚筒RT1、RT2赋予至基板P的张力变得过低或变得过高等理由,而存在产生基板P相对于旋转筒DR的滑动的可能性。于未产生基板P相对于旋转筒DR的滑动的状态时,在基于编码器EN4a、4b的计数值成为与对准显微镜AM1m拍摄对准标记MKmA(某特定的对准标记MKm)的瞬间的基于编码器EN1a、EN1b的计数值(例如150)相同的值的情形时,藉由对准显微镜AM2m检测该对准标记MKmA。
然而,于产生基板P相对于旋转筒DR的滑动的情形时,即便基于编码器EN4a、EN4b的计数值成为与对准显微镜AM1m拍摄对准标记MKmA的瞬间的基于编码器EN1a、EN1b的计数值(例如150)相同的值,亦无法藉由对准显微镜AM2m检测该对准标记MKmA。于该情形时,基于编码器EN4a、EN4b的计数值例如超过150之后藉由对准显微镜AM2m检测对准标记MKmA。因此,可根据对准显微镜AM1m拍摄对准标记MKmA的瞬间的基于编码器EN1a、EN1b的计数值、与对准显微镜AM2m拍摄对准标记MKmA的瞬间的编码器EN4a、EN4b的计数值,而求出相对于基板P的滑动量。如此,可藉由追加设置该对准显微镜AM2m及编码器EN4a、EN4b,测定基板P的滑动量。
接下来,参照图5对扫描单元Un(U1~U6)的光学性构成进行说明。再者,各扫描单元Un(U1~U6)具有同一构成,因此仅对扫描单元U1进行说明,对于其他扫描单元Un省略其说明。又,于图5中,将与照射中心轴Len(Le1)平行的方向设为Zt方向,将位于与Zt方向正交的平面上且基板P自处理装置PR2经过曝光装置EX朝向处理装置PR3的方向设为Xt方向,将与Zt方向正交的平面上且与Xt方向正交的方向设为Yt方向。亦即,图5的Xt、Yt、Zt的三维座标是使图2的X、Y、Z的三维座标以Y轴为中心而以Z轴方向与照射中心轴Len(Le1)平行的方式旋转而成的三维座标。
如图5所示,于扫描单元U1内,沿着自射束LB1的入射位置至被照射面(基板P)为止的射束LB1的行进方向而设置有反射镜M10、扩束器BE、反射镜M11、偏光分光器BS1、反射镜M12、移位光学构件(平行平板)SR、偏向调整光学构件(棱镜)DP、场孔径FA、反射镜M13、λ/4波长板QW、柱面透镜CYa、反射镜M14、多角镜PM、fθ透镜FT、反射镜M15、柱面透镜CYb。进而,于扫描单元U1内,设置有检测扫描单元U1的可开始描绘的时点的原点感测器(原点检测器)OP1、与用以经由偏光分光器BS1检测来自被照射面(基板P)的反射光的光学透镜系统G10及光检测器DT。
入射至扫描单元U1的射束LB1朝向-Zt方向行进,入射至相对于XtYt平面倾斜45°的反射镜M10。以入射至该扫描单元U1的射束LB1的轴线与照射中心轴Le1同轴的方式入射至反射镜M10。反射镜M10作为使射束LB1入射至扫描单元U1的入射光学构件发挥功能,将所入射的射束LB1沿着与Xt轴平行地设定的光轴AXa且朝着向-Xt方向远离反射镜M10的反射镜M11沿-Xt方向反射。因此,光轴AXa于与XtZt平面平行的面内和照射中心轴Le1正交。反射镜M10所反射的射束LB1透过沿着光轴AXa配置的扩束器BE而入射至反射镜M11。扩束器BE使透过的射束LB1的直径扩大。扩束器BE具有聚光透镜Be1、及使藉由聚光透镜Be1而收敛之后发散的射束LB1成为平行光的准直透镜Be2。
反射镜M11相对于YtZt平面倾斜45°地配置,将所入射的射束LB1(光轴AXa)朝向偏光分光器BS1沿-Yt方向反射。向-Yt方向远离反射镜M11而设置的偏光分光器BS1的偏振分光面是相对于YtZt平面倾斜45°地配置,反射P偏光的射束,使向与P偏光正交的方向偏光后的直线偏光(S偏光)的射束透过。由于入射至扫描单元U1的射束LB1为P偏光的射束,故而偏光分光器BS1将来自反射镜M11的射束LB1向-Xt方向反射而引导至反射镜M12侧。
反射镜M12是相对于XtYt平面倾斜45°地配置,将所入射的射束LB1朝着向-Zt方向远离反射镜M12的反射镜M13沿-Zt方向反射。由反射镜M12反射的射束LB1沿着与Zt轴平行的光轴AXc通过移位光学构件SR、偏向调整光学构件DP、及场孔径(视场光阑)FA而入射至反射镜M13。移位光学构件SR于与射束LB1的行进方向(光轴AXc)正交的平面(XtYt平面)内二维地调整射束LB1的剖面内的中心位置。移位光学构件SR是由沿着光轴AXc配置的2片石英的平行平板Sr1、Sr2所构成,平行平板Sr1可绕Xt轴倾斜,平行平板Sr2可绕Yt轴倾斜。藉由该平行平板Sr1、Sr2分别绕Xt轴、Yt轴倾斜,于与射束LB1的行进方向正交的XtYt平面内,将射束LB1的中心位置二维地移位微小量。该平行平板Sr1、Sr2是于控制装置16的控制的下由未图示的致动器(驱动部)驱动。
偏向调整光学构件DP是对由反射镜M12反射并通过移位光学构件SR而来的射束LB1的相对于光轴AXc的斜率进行微调整者。偏向调整光学构件DP是由沿着光轴AXc配置的2个楔状的棱镜Dp1、Dp2所构成,棱镜Dp1、Dp2的各者是可独立地以光轴AXc为中心旋转360°地设置。藉由调整2个棱镜Dp1、Dp2的旋转角度位置,而进行到达至反射镜M13的射束LB1的轴线与光轴AXc的平行度校正、或到达至基板P的被照射面的射束LB1的轴线与照射中心轴Le1的平行度校正。再者,藉由2个棱镜Dp1、Dp2偏向调整后的射束LB1存在于与射束LB1的剖面平行的面内横向移位的情形,该横向移位可藉由上文的移位光学构件SR而恢复原位。该棱镜Dp1、Dp2是于控制装置16的控制的下由未图示的致动器(驱动部)驱动。
如此,通过移位光学构件SR与偏向调整光学构件DP的射束LB1透过场孔径FA的圆形开口而到达至反射镜M13。场孔径FA的圆形开口是将经扩束器BE扩大后的射束LB1的剖面内的强度分布的周边部分截断的光阑。若将场孔径FA的圆形开口设为可调整口径的可变式虹彩光阑,则可调整聚焦光SP的强度(亮度)。
反射镜M13是相对于XtYt平面倾斜45°地配置,将所入射的射束LB1朝向反射镜M14沿+Xt方向反射。反射镜M13所反射的射束LB1经由λ/4波长板QW及柱面透镜CYa而入射至反射镜M14。反射镜M14将所入射的射束LB1朝向多角镜(旋转多面镜、扫描用偏向构件)PM反射。多角镜PM将所入射的射束LB1朝向具有与Xt轴平行的光轴AXf的fθ透镜FT而向+Xt方向侧反射。多角镜PM是为了将射束LB1的聚焦光SP于基板P的被照射面上进行扫描而将所入射的射束LB1于与XtYt平面平行的面内一维地偏向(反射)。具体而言,多角镜PM具有于Zt轴方向延伸的旋转轴AXp、及形成于旋转轴AXp的周围的多个反射面RP(本实施形态中将反射面RP的数量Np设为8)。可藉由使该多角镜PM以旋转轴AXp为中心沿特定的旋转方向旋转,而使照射至反射面RP的脉冲状的射束LB1的反射角连续地变化。藉此,藉由1个反射面RP使射束LB1的反射方向偏向,而可将照射至基板P的被照射面上的射束LB1的聚焦光SP沿主扫描方向(基板P的宽度方向、Yt方向)进行扫描。
亦即,可藉由1个反射面RP将射束LB1的聚焦光SP沿主扫描方向进行扫描。因此,于多角镜PM的1旋转中,聚焦光SP于基板P的被照射面上扫描的描绘线SL1的数量最大为与反射面RP的数量相同的8条。多角镜PM是于控制装置16的控制的下藉由旋转驱动源(例如马达或减速机构等)RM而以固定的速度旋转。如上文所说明般,描绘线SL1的有效长度(例如30mm)被设定为可藉由该多角镜PM扫描聚焦光SP的最大扫描长度(例如31mm)以下的长度,且于初始设定(设计上)中,于最大扫描长度的中央设定有描绘线SL1的中心点(照射中心轴Le1通过的点)。
柱面透镜CYa是于与基于多角镜PM的主扫描方向(旋转方向)正交的非扫描方向(Zt方向)上,将所入射的射束LB1收敛于多角镜PM的反射面RP上。亦即,柱面透镜CYa将射束LB1在反射面RP上收敛成于与XtYt平面平行的方向延伸的长条状(长椭圆状)。藉由母线与Yt方向平行的柱面透镜CYa及下述的柱面透镜CYb,即便为反射面RP相对于Zt方向倾斜的情形(反射面RP相对于XtYt平面的法线的斜率),亦可抑制其影响。例如,可抑制照射至基板P的被照射面上的射束LB1(描绘线SL1)的照射位置因多角镜PM的各反射面RP的各者的微小的斜率误差而向Xt方向偏移。
具有于Xt轴方向延伸的光轴AXf的fθ透镜(扫描用透镜系统)FT是将由多角镜PM反射的射束LB1于XtYt平面内以与光轴AXf平行的方式投射至反射镜M15的远心系统的扫描透镜。射束LB1向fθ透镜FT的入射角θ根据多角镜PM的旋转角(θ/2)而变化。fθ透镜FT经由反射镜M15及柱面透镜CYb将射束LB1投射至与该入射角θ成比例的基板P的被照射面上的像高位置。若将焦点距离设为fo,将像高位置设为y,则fθ透镜FT被设计成满足y=fo×θ的关系(畸变像差)。因此,藉由该fθ透镜FT,可将射束LB1于Yt方向(Y方向)准确地以等速进行扫描。于向fθ透镜FT的入射角θ为0度时,入射至fθ透镜FT的射束LB1沿着光轴AXf上行进。
反射镜M15将来自fθ透镜FT的射束LB1经由柱面透镜CYb朝着基板P向-Zt方向反射。藉由fθ透镜FT及母线与Yt方向平行的柱面透镜CYb,投射至基板P的射束LB1于基板P的被照射面上被收敛为直径数μm左右(例如3μm)的微小的聚焦光SP。又,投射至基板P的被照射面上的聚焦光SP藉由多角镜PM而根据于Yt方向延伸的描绘线SL1一维扫描。再者,fθ透镜FT的光轴AXf与照射中心轴Le1位于同一平面上,该平面与XtZt平面平行。因此,于光轴AXf上行进的射束LB1藉由反射镜M15向-Zt方向反射,成为与照射中心轴Le1同轴而投射至基板P。于本第1实施形态中,至少fθ透镜FT作为将藉由多角镜PM偏向后的射束LB1投射至基板P的被照射面的投射光学系统发挥功能。又,至少反射构件(反射镜M11~M15)及偏光分光器BS1作为将自反射镜M10至基板P为止的射束LB1的光路弯折的光路偏向构件发挥功能。藉由该光路偏向构件,可使入射至反射镜M10的射束LB1的入射轴与照射中心轴Le1大致同轴。于XtZt平面上,通过扫描单元U1内的射束LB1通过大致U字状或コ字状的光路之后向-Zt方向行进而投射至基板P。
如此,于基板P沿X方向被搬送的状态下,藉由各扫描单元Un(U1~U6)将射束LBn(LB1~LB6)的聚焦光SP于主扫描方向(Y方向)一维地扫描,藉此可将聚焦光SP于基板P的被照射面相对地进行二维扫描。
再者,作为一例,于将描绘线SLn(SL1~SL6)的有效长度设为30mm,一面每次重迭有效大小为3μm的聚焦光SP的7/8,亦即每次重迭2.625(=3×7/8)μm,一面将聚焦光SP沿着描绘线SLn(SL1~SL6)照射至基板P的被照射面上的情形时,聚焦光SP以0.375μm的间隔照射。因此,1次扫描所照射的聚焦光SP的数量成为80000(=30[mm]/0.375[μm])。又,若将基板P的副扫描方向的进给速度(搬送速度)Vt设为0.6048mm/sec,于副扫描方向上亦将聚焦光SP的扫描以0.375μm的间隔进行,则沿着描绘线SLn的1次扫描开始(描绘开始)时点与下一扫描开始时点的时间差Tpx成为约620μsec(=0.375[μm]/0.6048[mm/sec])。该时间差Tpx是8反射面RP的多角镜PM旋转1面(45度=360度/8)的时间。该情形时,必须以多角镜PM的1旋转的时间成为约4.96msec(=8×620[μsec])的方式设定,因此多角镜PM的旋转速度Vp被设定为每秒约201.613旋转(=1/4.96[msec])、即约12096.8rpm。
另一方面,多角镜PM的1反射面RP所反射的射束LB1有效地入射至fθ透镜FT的最大入射角度(与聚焦光SP的最大扫描长度对应)是由fθ透镜FT的焦点距离与最大扫描长度大致决定。作为一例,于8反射面RP的多角镜PM的情形时,在1反射面RP的旋转角度45度的中有助于实际扫描的旋转角度α的比率(扫描效率)以α/45度表示。本第1实施形态中,由于将有助于实际扫描的旋转角度α设为15度,故而扫描效率成为1/3(=15度/45度),fθ透镜FT的最大入射角成为30度(以光轴AXf为中心±15度)。因此,将聚焦光SP扫描描绘线SLn的最大扫描长度(例如31mm)的程度所需要的时间Ts成为Ts=Tpx×扫描效率,于上文的数值例的情形时,时间Ts成为约206.666…μsec(=620[μsec]/3)。由于将本第1实施形态中的描绘线SLn(SL1~SL6)的有效扫描长度设为30mm,故而沿着该描绘线SLn的聚焦光SP的1扫描的扫描时间Tsp成为约200μsec(=206.666…[μsec]×30[mm]/31[mm])。因此,于该时间Tsp的期间,必须照射80000的聚焦光SP(脉冲光),故而来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB的发光频率(振荡频率)Fa成为Fa≒80000次/200μsec=400MHz。
图5所示的原点感测器OP1是当多角镜PM的反射面RP的旋转位置到达可开始利用反射面RP的聚焦光SP的扫描的特定位置时产生原点信号SZ1。换言的,原点感测器OP1是当接下来进行聚焦光SP的扫描的反射面RP的角度成为特定的角度位置时产生原点信号SZ1。由于多角镜PM具有8个反射面RP,故而原点感测器OP1于多角镜PM进行1旋转期间输出8次原点信号SZ1。该原点感测器OP1所产生的原点信号SZ1被送至控制装置16。自原点感测器OP1产生原点信号SZ1之后,经过延迟时间Td1后,开始聚焦光SP沿着描绘线SL1的扫描。亦即,该原点信号SZ1成为表示利用扫描单元U1的聚焦光SP的描绘开始时序(扫描开始时序)的信息。
原点感测器OP1具有将对基板P的感光性功能层为非感光性的波长区域的激光射束Bga射出至反射面RP的射束送光系统opa、及接受于反射面RP反射的激光射束Bga的反射射束Bgb而产生原点信号SZ1的射束受光系统opb。虽未图示,但射束送光系统opa具有射出激光射束Bga的光源、及将光源所发出的激光射束Bga投射至反射面RP的光学构件(反射镜或透镜等)。虽未图示,但射束受光系统opb具有包含接受所受到的反射射束Bgb而转换为电气信号的光电转换元件的受光部、及将反射面RP所反射的反射射束Bgb引导至上述受光部的光学构件(反射镜或透镜等)。射束送光系统opa与射束受光系统opb设置于如下位置,即:当多角镜PM的旋转位置到达利用反射面RP的聚焦光SP的扫描即将开始之前的特定位置时,射束受光系统opb可接受射束送光系统opa所射出的激光射束Bga的反射射束Bgb。再者,将设置于扫描单元U2~U6的原点感测器OPn以OP2~OP6表示,且将由原点感测器OP2~OP6产生的原点信号SZn以SZ2~SZ6表示。控制装置16是根据该原点信号SZn(SZ1~SZ6)而管理哪一扫描单元Un接下来进行聚焦光SP的扫描。又,存在将自产生原点信号SZ2~SZ6之后至开始沿着基于扫描单元U2~U6的描绘线SL2~SL6的聚焦光SP的扫描为止的延迟时间Tdn以Td2~Td6表示的情形。
图5所示的光检测器DT具有将所入射的光进行光电转换的光电转换元件。于旋转筒DR的表面,形成有预先确定的基准图案。形成有该基准图案的旋转筒DR上的部分是由对于射束LB1的波长区域较低的反射率(10~50%)的原材料所构成,未形成有基准图案的旋转筒DR上的其他部分是由反射率为10%以下的材料或吸收光的材料所构成。因此,若于未卷绕有基板P的状态(或通过基板P的透明部的状态)下,自扫描单元U1对旋转筒DR的形成有基准图案的区域照射射束LB1的聚焦光SP,则其反射光通过柱面透镜CYb、反射镜M15、fθ透镜FT、多角镜PM、反射镜M14、柱面透镜CYa、λ/4波长板QW、反射镜M13、场孔径FA、偏向调整光学构件DP、移位光学构件SR、及反射镜M12而入射至偏光分光器BS1。此处,于偏光分光器BS1与基板P之间、具体而言反射镜M13与柱面透镜CYa之间,设置有λ/4波长板QW。藉此,照射至基板P的射束LB1藉由该λ/4波长板QW而自P偏光转换为圆偏振光的射束LB1,自基板P入射至偏光分光器BS1的反射光藉由该λ/4波长板QW而自圆偏振光转换为S偏光。因此,来自基板P的反射光透过偏光分光器BS1而经由光学透镜系统G10入射至光检测器DT。
此时,于脉冲状的射束LB1连续地入射至扫描单元U1的状态下,将旋转筒DR旋转而由扫描单元U1扫描聚焦光SP,藉此,聚焦光SP二维地照射至旋转筒DR的外周面。因此,可藉由光检测器DT获取形成于旋转筒DR的基准图案的图像。
具体而言,响应用于射束LB1(聚焦光SP)的脉冲发光的时脉信号LTC(由光源装置LS制作)而将自光检测器DT输出的光电信号的强度变化进行数位取样,藉此以Yt方向的一维的图像数据的形式获取。进而,响应测量描绘线SL1上的旋转筒DR的旋转角度位置的编码器EN2a、EN2b的测量值,每隔副扫描方向的固定距离(例如聚焦光SP的大小的1/8)将Yt方向的一维的图像数据于Xt方向排列,藉此获得旋转筒DR的表面的二维的图像信息。控制装置16基于该获取的旋转筒DR的基准图案的二维的图像信息,而测量扫描单元U1的描绘线SL1的斜率。所谓该描绘线SL1的斜率,既可为各扫描单元Un(U1~U6)间的相对斜率,亦可为相对于旋转筒DR的中心轴AXo的斜率(绝对斜率)。再者,当然以同样的方式亦可测量各描绘线SL2~SL6的斜率。
再者,多个扫描单元Un(U1~U6)是以多个扫描单元Un(U1~U6)的各者可绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动(旋转)的方式保持于未图示的本体框架。若该各扫描单元Un(U1~U6)绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动,则各描绘线SLn(SL1~SL6)亦于基板P的被照射面上绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动。因此,各描绘线SLn(SL1~SL6)相对于Y方向倾斜。即便于各扫描单元Un(U1~U6)绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动的情形时,通过各扫描单元Un(U1~U6)内的射束LBn(LB1~LB6)与各扫描单元Un(U1~U6)内的光学性构件的相对的位置关系亦不变。因此,各扫描单元Un(U1~U6)可沿着于基板P的被照射面上旋动的描绘线SLn(SL1~SL6)扫描聚焦光SP。该各扫描单元Un(U1~U6)的绕照射中心轴Len(Le1~Le6)的旋动是于控制装置16的控制的下由未图示的致动器执行。
因此,控制装置16可藉由根据所测量出的各描绘线SLn的斜率使扫描单元Un(U1~U6)绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动,而保持多条描绘线SLn(SL1~SL6)的平行状态。又,在基于使用对准显微镜AM1m、AM2m检测出的对准标记MKm的位置而基板P或曝光区域W形变(变形)的情形时,有必要使所描绘的图案亦与之相应地发生形变。因此,控制装置16是于判断基板P或曝光区域W形变(变形)的情形时,藉由使扫描单元Un(U1~U6)绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动,而与基板P或曝光区域W的形变(变形)相应地使各描绘线SLn相对于Y方向略微地倾斜。此时,于本实施形态中,如下文所说明般,可进行如使沿着各描绘线SLn描绘的图案按照所指定的倍率(例如ppm级)伸缩的控制、或者使各描绘线SLn个别地于副扫描方向(图5中的Xt方向)略微地移位的控制。
再者,即便扫描单元Un的照射中心轴Len、与扫描单元Un实际地旋动的轴(旋动中心轴)不完全一致,只要两者于特定的容许范围内同轴即可。该特定的容许范围被设定为,使扫描单元Un旋动角度θsm时的实际的描绘线SLn的描绘开始点(或描绘结束点)、与假定照射中心轴Len与旋动中心轴完全时使扫描单元Un旋动特定的角度θsm时的设计上的描绘线SLn的描绘开始点(或描绘结束点)的差分量于聚焦光SP的主扫描方向上成为特定的距离(例如,聚焦光SP的大小)以内。又,即便实际入射至扫描单元Un的射束LBn的光轴与扫描单元Un的旋动中心轴不完全一致,只要于上述特定的容许范围内同轴即可。
图6是射束切换部BDU的构成图。射束切换部BDU具有多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)、多个聚光透镜CD1~CD6、多个反射镜M1~M14、多个单元侧入射镜IM1~IM6、多个准直透镜CL1~CL6、及吸收体TR1、TR2。选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)是对射束LB(LBa、LBb)具有透过性者,且是由超音波信号驱动的声光调变元件(AOM:Acousto-OpticModulator)。该等光学性构件(选择用光学元件AOM1~AOM6、聚光透镜CD1~CD6、反射镜M1~M14、单元侧入射镜IM1~IM6、准直透镜CL1~CL6、及吸收体TR1、TR2)由板状的支持构件IUB支持。该支持构件IUB于多个扫描单元Un(U1~U6)的上方(+Z方向侧)自下方(-Z方向侧)支持该等光学性构件。因此,支持构件IUB亦具备将成为发热源的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)与多个扫描单元Un(U1~U6)的间隔热的功能。
射束LBa自光源装置LSa藉由反射镜M1~M6而使其光路弯曲成曲折状地被引导至吸收体TR1。又,来自光源装置LSb的射束LBb亦同样地,藉由反射镜M7~M14而使其光路弯曲成曲折状地被引导至吸收体TR2。以下,于选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)均为断开状态(未施加有超音波信号的状态)的情形时,进行详细叙述。
来自光源装置LSa的射束LBa(平行射束)是与Y轴平行地向+Y方向行进并通过聚光透镜CD1入射至反射镜M1。于反射镜M1向-X方向反射的射束LBa直接地透过配置于聚光透镜CD1的焦点位置(光束腰位置)的第1选择用光学元件AOM1,并藉由准直透镜CL1而再次形成为平行射束,到达反射镜M2。于反射镜M2向+Y方向反射的射束LBa在通过聚光透镜CD2之后由反射镜M3向+X方向反射。
由反射镜M3向+X方向反射的射束LBa直接地透过配置于聚光透镜CD2的焦点位置(光束腰位置)的第2选择用光学元件AOM2,藉由准直透镜CL2而再次形成为平行射束,到达反射镜M4。由反射镜M4向+Y方向反射的射束LBa在通过聚光透镜CD3之后由反射镜M5向-X方向反射。由反射镜M5向-X方向反射的射束LBa直接地透过配置于聚光透镜CD3的焦点位置(光束腰位置)的第3选择用光学元件AOM3,藉由准直透镜CL3而再次形成为平行射束,到达反射镜M6。于反射镜M6向+Y方向反射的射束LBa入射至吸收体TR1。该吸收体TR1是为了抑制射束LBa向外部的泄漏而吸收射束LBa的光阱。
来自光源装置LSb的射束LBb(平行射束)是与Y轴平行地向+Y方向行进并入射至反射镜M13,于反射镜M13向+X方向反射的射束LBb由反射镜M14向+Y方向反射。于反射镜M14向+Y方向反射的射束LBb在通过聚光透镜CD4之后由反射镜M7向+X方向反射。由反射镜M7向+X方向反射的射束LBb直接地透过配置于聚光透镜CD4的焦点位置(光束腰位置)的第4选择用光学元件AOM4,藉由准直透镜CL4而再次形成为平行射束,到达反射镜M8。由反射镜M8向+Y方向反射的射束LBb在通过聚光透镜CD5之后由反射镜M9向-X方向反射。
由反射镜M9向-X方向反射的射束LBb直接地透过配置于聚光透镜CD5的焦点位置(光束腰位置)的第5选择用光学元件AOM5,藉由准直透镜CL5而再次形成为平行射束,到达反射镜M10。由反射镜M10向+Y方向反射的射束LBb在通过聚光透镜CD6之后由反射镜M11向+X方向反射。由反射镜M11向+X方向反射的射束LBb直接地透过配置于聚光透镜CD6的焦点位置(光束腰位置)的第6选择用光学元件AOM6,藉由准直透镜CL6而再次形成为平行射束,到达反射镜M12。于反射镜M12向-Y方向反射的射束LBb入射至吸收体TR2。该吸收体TR2是为了抑制射束LBb向外部的泄漏而吸收射束LBb的光阱。
如上所述,选择用光学元件AOM1~AOM3是以使来自光源装置LSa的射束LBa依序透过的方式沿着射束LBa的行进方向串联地配置。又,选择用光学元件AOM1~AOM3是以藉由聚光透镜CD1~CD3与准直透镜CL1~CL3而于各选择用光学元件AOM1~AOM3的内部形成射束LBa的光束腰的方式配置。藉此,使入射至选择用光学元件(声光调变元件)AOM1~AOM3的射束LBa的直径变小,提高了绕射效率,并且提高了响应性。同样地,选择用光学元件AOM4~AOM6是以使来自光源装置LSb的射束LBb依序透过的方式沿着射束LBb的行进方向串联地配置。又,选择用光学元件AOM4~AOM6是以藉由聚光透镜CD4~CD6与准直透镜CL4~CL6而于各选择用光学元件AOM4~AOM6的内部形成射束LBb的光束腰的方式配置。藉此,使入射至选择用光学元件(声光调变元件)AOM4~AOM6的射束LBb的直径变小,提高了绕射效率,并且提高了响应性。
各选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)是当被施加超音波信号(高频信号)时便使入射的射束(0次光)LB(LBa、LBb)以与高频的频率相应的绕射角绕射后的一次绕射光作为射出射束(射束LBn)而产生。本第1实施形态中,将自多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者作为一次绕射光射出的射束LBn设为射束LB1~LB6,各选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)是作为发挥将来自光源装置LSa、LSb的射束LB(LBa、LBb)的光路偏向的功能者来操作。但,实际的声光调变元件由于一次绕射光的产生效率为0次光的80%左右,故而藉由各选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者而偏向的射束LBn(LB1~LB6)较原先的射束LB(LBa、LBb)的强度降低。又,选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的任一个为接通状态时,未绕射而直行的0次光残存20%左右,但其最终会由吸收体TR1、TR2吸收。
如图6所示,多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者是以将作为经偏向的一次绕射光的射束LBn(LB1~LB6)相对于入射的射束LB(LBa、LBb)朝-Z方向偏向的方式设置。自选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者偏向而射出的射束LBn(LB1~LB6)投射至设置于与选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者隔开特定距离的位置的单元侧入射镜IM1~IM6,于该处向-Z方向以与照射中心轴Le1~Le6同轴的方式反射。由单元侧入射镜IM1~IM6(以下,亦简称为镜IM1~IM6)反射的射束LB1~LB6通过形成于支持构件IUB的开口部TH1~TH6的各者以沿着照射中心轴Le1~Le6的方式入射至扫描单元Un(U1~U6)的各者。
再者,选择用光学元件AOMn是藉由超音波而于透过构件中的特定方向产生折射率的周期性的疏密变化的绕射光栅,因此于入射射束LB(LBa、LBb)为直线偏光(P偏光或S偏光)的情形时,其偏光方向与绕射光栅的周期方向是以一次绕射光的产生效率(绕射效率)变得最高的方式予以设定。如图6,于各选择用光学元件AOMn以使入射的射束LB(LBa、LBs)向-Z方向绕射偏向的方式设置的情形时,生成于选择用光学元件AOMn内的绕射光栅的周期方向亦为-Z方向,因此以与之匹配的方式设定(调整)来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB的偏光方向。
各选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)可使用构成、功能、作用等彼此相同者。多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)是按照来自控制装置16的驱动信号(高频信号)的接通/断开,而将使入射的射束LB(LBa、LBb)绕射后的绕射光的产生接通/断开。例如,选择用光学元件AOM1于未被施加来自控制装置16的驱动信号(高频信号)而为断开的状态时,不使入射的来自光源装置LSa的射束LBa绕射而使其透过。因此,透过选择用光学元件AOM1后的射束LBa透过准直透镜CL1入射至反射镜M2。另一方面,选择用光学元件AOM1于被施加来自控制装置16的驱动信号(高频信号)而为接通的状态时,使入射的射束LBa绕射而朝向镜IM1。亦即,根据该驱动信号而将选择用光学元件AOM1开关。镜IM1选择作为藉由选择用光学元件AOM1而绕射的一次绕射光的射束LB1将其向扫描单元U1侧反射。于选择用的镜IM1反射的射束LB1通过支持构件IUB的开口部TH1沿着照射中心轴Le1入射至扫描单元U1。因此,镜IM1是以所反射的射束LB1的光轴成为与照射中心轴Le1同轴的方式将所入射的射束LB1反射。又,于选择用光学元件AOM1为接通的状态时,直接地透过选择用光学元件AOM1的射束LB的0次光(入射射束的20%左右的强度)透过其后的准直透镜CL1~CL3、聚光透镜CD2~CD3、反射镜M2~M6、及选择用光学元件AOM2~AOM3而到达至吸收体TR1。
同样地,选择用光学元件AOM2、AOM3于未被施加来自控制装置16的驱动信号(高频信号)而为断开的状态时,不使所入射的射束LBa(0次光)绕射而使其向准直透镜CL2、CL3侧(反射镜M4、M6侧)透过。另一方面,选择用光学元件AOM2、AOM3于被施加来自控制装置16的驱动信号而为接通的状态时,使作为所入射的射束LBa的一次绕射光的射束LB2、LB3朝向镜IM2、IM3。该镜IM2、IM3将藉由选择用光学元件AOM2、AOM3而绕射的射束LB2、LB3向扫描单元U2、U3侧反射。于镜IM2、IM3反射的射束LB2、LB3通过支持构件IUB的开口部TH2、TH3而与照射中心轴Le2、Le3同轴地入射至扫描单元U2、U3。
如此,控制装置16藉由将应施加至选择用光学元件AOM1~AOM3的各者的驱动信号(高频信号)设为接通/断开(高位准/低位准),而将选择用光学元件AOM1~AOM3的任一个开关,在射束LBa朝向后续的选择用光学元件AOM2、AOM3或吸收体TR1、或者经偏向的射束LB1~LB3的1个朝向相对应的扫描单元U1~U3该两者之间进行切换。
又,选择用光学元件AOM4于未被施加来自控制装置16的驱动信号(高频信号)而为断开的状态时,不使入射的来自光源装置LSb的射束LBb绕射而使其向准直透镜CL4侧(反射镜M8侧)透过。另一方面,选择用光学元件AOM4于被施加来自控制装置16的驱动信号而为接通的状态时,使作为所入射的射束LBb的一次绕射光的射束LB4朝向镜IM4。该镜IM4将藉由选择用光学元件AOM4而绕射的射束LB4向扫描单元U4侧反射。于镜IM4反射的射束LB4变得与照射中心轴Le4同轴而通过支持构件IUB的开口部TH4入射至扫描单元U4。
同样地,选择用光学元件AOM5、AOM6于未被施加来自控制装置16的驱动信号(高频信号)而为断开的状态时,不使所入射的射束LBb绕射而使其向准直透镜CL5、CL6侧(反射镜M10、M12侧)透过。另一方面,选择用光学元件AOM5、AOM6于被施加来自控制装置16的驱动信号而为接通的状态时,使作为所入射的射束LBb的一次绕射光的射束LB5、LB6朝向镜IM5、IM6。该镜IM5、IM6将藉由选择用光学元件AOM5、AOM6而绕射的射束LB5、LB6向扫描单元U5、U6侧反射。于镜IM5、IM6反射的射束LB5、LB6变得与照射中心轴Le5、Le6同轴而通过支持构件IUB的开口部TH5、TH6的各者入射至扫描单元U5、U6。
如此,控制装置16藉由将应施加至选择用光学元件AOM4~AOM6的各者的驱动信号(高频信号)设为接通/断开(高位准/低位准),而将选择用光学元件AOM4~AOM6的任一个开关,在射束LBb朝向后续的选择用光学元件AOM5、AOM6或吸收体TR2、或者经偏向的射束LB4~LB6的1个朝向相对应的扫描单元U4~U6该两者之间进行切换。
如上所述,射束切换部BDU藉由具备沿着来自光源装置LSa的射束LBa的行进方向而串联地配置的多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM3),可切换射束LBa的光路而选择射束LBn(LB1~LB3)所入射的1个扫描单元Un(U1~U3)。因此,可使作为来自光源装置LSa的射束LBa的一次绕射光的射束LBn(LB1~LB3)依序入射至3个扫描单元Un(U1~U3)的各者。例如,于欲使射束LB1入射至扫描单元U1的情形时,控制装置16仅将多个选择用光学元件AOM1~AOM3中的选择用光学元件AOM1设为接通状态,于欲使射束LB3入射至扫描单元U3的情形时,仅将选择用光学元件AOM3设为接通状态即可。
同样地,射束切换部BDU藉由具备沿着来自光源装置LSb的射束LBb的行进方向而串联地配置的多个选择用光学元件AOMn(AOM4~AOM6),可切换射束LBb的光路而选择射束LBn(LB4~LB6)所入射的1个扫描单元Un(U4~U6)。因此,可使作为来自光源装置LSb的射束LBb的一次绕射光的射束LBn(LB4~LB6)依序入射至3个扫描单元Un(U4~U6)的各者。例如,于欲使射束LB4入射至扫描单元U4的情形时,控制装置16仅将多个选择用光学元件AOM4~AOM6中的选择用光学元件AOM4设为接通状态,于欲使射束LB6入射至扫描单元U6的情形时,仅将选择用光学元件AOM6设为接通状态即可。
该多个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)是与多个扫描单元Un(U1~U6)对应地设置,切换是否使射束LBn入射至所对应的扫描单元Un。再者,本第1实施形态中,将选择用光学元件AOM1~AOM3称为第1光学元件模块,将选择用光学元件AOM4~AOM6称为第2光学元件模块。又,将与第1光学元件模块的选择用光学元件AOM1~AOM3对应的扫描单元U1~U3称为第1扫描模块,将与第2光学元件模块的选择用光学元件AOM4~AOM6对应的扫描单元U4~U6称为第2扫描模块。因此,于第1扫描模块的任一个扫描单元Un、与第2扫描模块的任一个扫描单元Un中,聚焦光SP的扫描并行地进行。
如上所述,本第1实施形态中是将有助于扫描单元Un的多角镜PM的实际扫描的旋转角度α设为15度,因此扫描效率成为1/3。因此,例如,于1个扫描单元Un旋转1反射面RP的角度(45度)期间,可进行聚焦光SP的扫描的角度成为15度,于其以外的角度范围(30度),无法进行聚焦光SP的扫描,而于该期间入射至多角镜PM的射束LBn变得无效。因此,于某一个扫描单元Un的多角镜PM的旋转角度成为无助于实际扫描的角度期间,藉由使射束LBn入射至其以外的其他扫描单元Un,可藉由其他扫描单元Un的多角镜PM进行聚焦光SP的扫描。由于多角镜PM的扫描效率为1/3,故而于某一个扫描单元Un自扫描聚焦光SP至进行下一扫描之前的期间,可对其以外的2个扫描单元Un分配射束LBn而进行聚焦光SP的扫描。因此,本第1实施形态是将多个扫描单元Un(U1~U6)分为2个群(扫描模块),将3个扫描单元U1~U3作为第1扫描模块,将3个扫描单元U4~U6作为第2扫描模块。
藉此,例如于扫描单元U1的多角镜PM旋转45度(1反射面RP的相应量)期间,可使射束LBn(LB1~LB3)依序入射至3个扫描单元U1~U3的任一个。因此,扫描单元U1~U3的各者可不使来自光源装置LSa的射束LBa变得无效,而依序进行聚焦光SP的扫描。同样地,于扫描单元U4的多角镜PM旋转45度(1反射面RP的相应量)期间,可使射束LBn(LB4~LB6)依序入射至至3个扫描单元U4~U6的任一个。因此,扫描单元U4~U6可不使来自光源装置LSb的射束LBb变得无效,而依序进行聚焦光SP的扫描。再者,于各扫描单元Un自开始聚焦光SP的扫描至开始下一扫描之前的期间,多角镜PM旋转恰好1反射面RP的角度(45度)。
本第1实施形态中,由于各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的各者是依照特定的顺序进行聚焦光SP的扫描,故而与之对应地,控制装置16将各光学元件模块的3个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM3、AOM4~AOM6)依照特定的顺序切换为接通,而依序切换射束LBn(LB1~LB3、LB4~LB6)所入射的扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)。例如,于各扫描模块的3个扫描单元U1~U3、U4~U6进行聚焦光SP的扫描的顺序为U1→U2→U3、U4→U5→U6的情形时,控制装置16将各光学元件模块的3个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM3、AOM4~AOM6)依照AOM1→AOM2→AOM3、AOM4→AOM5→AOM6、的顺序切换为接通,而将射束LBn所入射的扫描单元Un依照U1→U2→U3、U4→U5→U6的顺序进行切换。
再者,为了于多角镜PM旋转1反射面RP的角度(45度)期间,各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)依序进行聚焦光SP的扫描,各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的各多角镜PM必须满足如下的条件而进行旋转。该条件是指必须以各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的各多角镜PM成为同一旋转速度Vp的方式进行同步控制,并且以各多角镜PM的旋转角度位置(各反射面RP的角度位置)成为特定的相位关系的方式进行同步控制。将各扫描模块的3个扫描单元Un的多角镜PM的旋转速度Vp相同地进行旋转称为同步旋转。
射束切换部BDU的各选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)仅在基于扫描单元Un(U1~U6)的各者的多角镜PM的聚焦光SP的1次扫描期间之间成为接通状态即可。又,若将多角镜PM的反射面数设为Np,将多角镜PM的旋转速度设为Vp(rpm),则与多角镜PM的反射面RP的1面的旋转角度对应的时间Tpx成为Tpx=60/(Np×Vp)[秒]。例如,于反射面数Np为8,旋转速度Vp[rpm]为1.20968万的情形时,时间Tpx成为约0.62毫秒。若其换算成频率,则为约1.6129kHz左右,此即意味着,为与用以响应图案数据(描绘数据)而将紫外区的波长的射束LB以数十MHz左右高速地调变的声光调变元件相比相当低的响应频率的声光调变元件即可。因此,可使用相对于入射的射束LB(0次光)偏向的射束LB1~LB6(一次绕射光)的绕射角较大者,相对于直接地通过选择用光学元件AOM1~AOM6的射束LB的行进路径,将经偏向的射束LB1~LB6分离的镜IM1~IM6的配置变得容易。
图7是表示光源装置(脉冲光源装置、脉冲激光装置)LSa(LSb)的构成的图。作为光纤激光装置的光源装置LSa(LSb)具备脉冲光产生部20与控制电路22。脉冲光产生部20具有DFB半导体激光元件30、32、偏光分光器34、作为描绘用光调变器的电光元件(强度调变部)36、该电光元件36的驱动电路36a、偏光分光器38、吸收体40、激发光源42、合并器44、光纤光放大器46、波长转换光学元件(亦有称作波长转换元件的情形)48、50、及多个透镜元件GL。控制电路22具有产生时脉信号LTC及像素移位脉冲BSC的信号产生部22a。再者,存在如下情形:为了区分自光源装置LSa的信号产生部22a输出的像素移位脉冲BSC与自光源装置LSb的信号产生部22a输出的像素移位脉冲BSC,而将来自光源装置LSa的像素移位脉冲BSC以BSCa表示,将来自光源装置LSb的像素移位脉冲BSC以BSCb表示。
DFB半导体激光元件(第1固体激光元件)30是以作为特定频率的振荡频率Fa(例如400MHz)产生陡峭(峻峭)或尖锐的脉冲状的种子光(脉冲射束、射束)S1,DFB半导体激光元件(第2固体激光元件)32是以作为特定频率的振荡频率Fa(例如400MHz)产生缓慢(时间上迟滞)的脉冲状的种子光(脉冲射束、射束)S2。DFB半导体激光元件30所产生的种子光S1与DFB半导体激光元件32所产生的种子光S2的发光时序同步。种子光S1、S2均是每1脉冲的能量大致相同,偏光状态互不相同,波峰强度是种子光S1较强。该种子光S1与种子光S2为直线偏光的光,其偏光方向相互正交。本第1实施形态中,将DFB半导体激光元件30所产生的种子光S1的偏光状态设为S偏光,将DFB半导体激光元件32所产生的种子光S2的偏光状态设为P偏光而进行说明。该种子光S1、S2为红外波长区域的光。
控制电路22是以响应自信号产生部22a送来的时脉信号LTC的时脉脉冲而使种子光S1、S2发光的方式控制DFB半导体激光元件30、32。藉此,该DFB半导体激光元件30、32响应时脉信号LTC的各时脉脉冲(振荡频率Fa)而以特定频率(振荡频率)Fa发出种子光S1、S2。该控制电路22是由控制装置16控制。将该时脉信号LTC的时脉脉冲的周期(=1/Fa)称为基准周期Ta。DFB半导体激光元件30、32中产生的种子光S1、S2被引导至偏光分光器34。
再者,该成为基准时脉信号的时脉信号LTC是成为被供给至用以指定点阵图状的图案数据的存储电路中的列方向的位址的计数器部CONn(CON1~CON6)(参照图14)的各者的像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)的基准者,详情见下文。又,对于信号产生部22a,自控制装置16输入用以进行基板P的被照射面上的描绘线SLn的整体倍率修正的整体倍率修正信息TMg、与用以进行描绘线SLn的局部倍率修正的局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)。藉此,可对基板P的被照射面上的描绘线SLn的长度(扫描长度)进行微调整,该情形于下文进行详细说明。该描绘线SLn的伸缩(扫描长度的微调整)可于描绘线SLn的最大扫描长度(例如31mm)的范围内进行。再者,本第1实施形态中的所谓整体倍率修正,若简单说明,则是指如下修正:保持描绘数据上的1像素(1位元)中所包含的聚焦光的数量为固定的状态而将沿主扫描方向投射的聚焦光SP的投射间隔(亦即,聚焦光的振荡频率)均一地进行微调整,藉此一致地修正描绘线SLn整体的扫描方向的倍率。又,本第1实施形态中的所谓局部倍率修正,若简单说明,则是指如下修正:以位于设定在1描绘线上的离散的多个修正点的各者的1像素(1位元)为对象,使该修正点的像素中应包含的聚焦光的数量相对于邻接的另一像素中应包含的聚焦光的数量增减,藉此使描绘于基板上的各修正点处的像素的大小沿主扫描方向略微伸缩。
偏光分光器34是使S偏光的光透过且反射P偏光的光者,将DFB半导体激光元件30所产生的种子光S1与DFB半导体激光元件32所产生的种子光S2引导至电光元件36。详细而言,偏光分光器34是藉由使DFB半导体激光元件30所产生的S偏光的种子光S1透过而将种子光S1引导至电光元件36。又,偏光分光器34是藉由反射DFB半导体激光元件32所产生的P偏光的种子光S2而将种子光S2引导至电光元件36。DFB半导体激光元件30、32、及偏光分光器34构成生成种子光S1、S2的脉冲光源部35。
电光元件(强度调变部)36是对于种子光S1、S2具有透过性者,例如使用电光调变器(EOM:Electro-Optic Modulator)。电光元件36是响应描绘位元串数据SBa(SBb)的高位准/低位准状态而藉由驱动电路36a切换种子光S1、S2的偏光状态者。描绘位元串数据SBa是基于与扫描单元U1~U3的各者应曝光的图案相应的图案数据(位元图案)而生成者,描绘位元串数据SBb是基于与扫描单元U4~U6的各者应曝光的图案相应的图案数据(位元图案)而生成者。因此,描绘位元串数据SBa被输入至光源装置LSa的驱动电路36a,描绘位元串数据SBb被输入至光源装置LSb的驱动电路36a。由于来自DFB半导体激光元件30、DFB半导体激光元件32的各者的种子光S1、S2的波长区域较长,为800nm以上,故而作为电光元件36可使用偏光状态的切换响应性为GHz程度者。
图案数据(描绘数据)是针对每个扫描单元Un而设置,且将藉由各扫描单元Un而描绘的图案按照根据聚焦光SP的大小而设定的尺寸Pxy的像素进行分割,将多个像素的各者以与上述图案相应的逻辑信息(像素数据)表示者。亦即,该图案数据是由以将沿着聚焦光SP的主扫描方向(Y方向)的方向设为列方向且将沿着基板P的副搬送方向(X方向)的方向设为行方向的方式被二维分解的多个像素的逻辑信息所构成的点阵图数据。该像素的逻辑信息是「0」或「1」的1位元的数据。「0」的逻辑信息意味着将照射至基板P的聚焦光SP的强度设为低位准(非描绘),「1」的逻辑信息意味着将照射至基板P上的聚焦光SP的强度设为高位准(描绘)。再者,将像素的尺寸Pxy的主扫描方向(Y方向)的尺寸设为Py,将副扫描方向(X方向)的尺寸设为Px。
图案数据的1行的像素的逻辑信息是对应于1条的描绘线SLn(SL1~SL6)者。因此,1行的像素的数量是根据基板P的被照射面上的像素的尺寸Pxy与描绘线SLn的长度而决定。该1像素的尺寸Pxy被设定为与聚焦光SP的大小同等程度或其以上,例如于聚焦光SP的有效大小为3μm的情形时,1像素的尺寸Pxy被设定为3μm见方程度以上。根据1行的像素的逻辑信息,而将沿着1条描绘线SLn(SL1~SL6)投射至基板P的聚焦光SP的强度进行调变。将该1行的像素的逻辑信息称为串列数据DLn。亦即,图案数据是串列数据DLn于行方向排列而成的点阵图数据。将扫描单元U1的图案数据的串列数据DLn以DL1表示,同样地,将扫描单元U2~U6的图案数据的串列数据DLn以DL2~DL6表示。
又,扫描模块的3个扫描单元U1~U3(U4~U6)反复执行依照特定的顺序逐次进行聚焦光SP的扫描的动作,因此与之对应地,扫描模块的3个扫描单元U1~U3(U4~U6)的图案数据的串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)亦依照特定的顺序被输出至光源装置LSa(LSb)的驱动电路36a。将依序输出至该光源装置LSa的驱动电路36a的串列数据DL1~DL3称为描绘位元串数据SBa,将依序输出至该光源装置LSb的驱动电路36a的串列数据DL4~DL6称为描绘位元串数据SBb。
例如,于第1扫描模块中,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的顺序为U1→U2→U3的情形时,首先,1行的串列数据DL1被输出至光源装置LSa的驱动电路36a,继而,1行的串列数据DL2被输出至光源装置LSa的驱动电路36a等状态时,构成描绘位元串数据SBa的1行的串列数据DL1~DL3以DL1→DL2→DL3的顺序被输出至光源装置LSa的驱动电路36a。其后,下一行串列数据DL1~DL3以DL1→DL2→DL3的顺序作为描绘位元串数据SBa被输出至光源装置LSa的驱动电路36a。同样地,于第2扫描模块中,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的顺序为U4→U5→U6的情形时,首先,1行的串列数据DL4被输出至光源装置LSb的驱动电路36a,继而,1行的串列数据DL5被输出至光源装置LSb的驱动电路36a等状态时,构成描绘位元串数据SBb的1行的串列数据DL4~DL6以DL4→DL5→DL6的顺序被输出至光源装置LSb的驱动电路36a。其后,下一行串列数据DL4~DL6以DL4→DL5→DL6的顺序作为描绘位元串数据SBb被输出至光源装置LSb的驱动电路36a。关于对该光源装置LSa(LSb)的驱动电路36a输出描绘位元串数据SBa(SBb)的具体构成,于下文进行详细说明。
于输入至驱动电路36a的描绘位元串数据SBa(SBb)的1像素的逻辑信息为低位准(「0」)状态时,电光元件36不改变种子光S1、S2的偏光状态而直接将其引导至偏光分光器38。另一方面,于输入至驱动电路36a的描绘位元串数据SBa(SBb)的1像素的逻辑信息为高位准(「1」)状态时,电光元件36改变所入射的种子光S1、S2的偏光状态、亦即将偏光方向改变90度而将其引导至偏光分光器38。如此,驱动电路36a基于描绘位元串数据SBa(SBb)而驱动电光元件36,藉此,电光元件36于描绘位元串数据SBa(SBb)的像素的逻辑信息为高位准状态(「1」)时,将S偏光的种子光S1转换为P偏光的种子光S1,将P偏光的种子光S2转换为S偏光的种子光S2。
偏光分光器38是使P偏光的光透过而经由透镜元件GL将其引导至合并器44,且使S偏光的光反射而将其引导至吸收体40者。将透过该偏光分光器38的光(种子光)以射束Lse表示。该脉冲状的射束Lse的振荡频率成为Fa。激发光源42产生激发光,该产生的激发光通过光纤42a而被引导至合并器44。合并器44将自偏光分光器38照射的射束Lse与激发光合成并输出至光纤光放大器46。光纤光放大器46掺杂有由激发光激发的激光介质。因此,于经合成的射束Lse及激发光传输的光纤光放大器46内,藉由激发光激发激光介质,藉此作为种子光的射束Lse放大。作为掺杂于光纤光放大器46内的激光介质,使用铒(Er)、镱(Yb)、铥(Tm)等稀土类元素。该经放大的射束Lse自光纤光放大器46的射出端46a伴有特定的发散角地放射,并藉由透镜元件GL收敛或准直而入射至波长转换光学元件48。
波长转换光学元件(第1波长转换光学元件)48是藉由二次谐波产生(SecondHarmonic Generation:SHG)而将所入射的射束Lse(波长λ)转换为波长为λ的1/2的二次谐波。作为波长转换光学元件48,较佳地使用作为准相位匹配(Quasi Phase Matching:QPM)晶体的PPLN(Periodically Poled LiNbO3)晶体。再者,亦可使用PPLT(PeriodicallyPoled LiTaO3)晶体等。
波长转换光学元件(第2波长转换光学元件)50是藉由经波长转换光学元件48转换后的二次谐波(波长λ/2)与未经波长转换光学元件48转换而残留的种子光(波长λ)的和频产生(Sum Frequency Generation:SFG),而产生波长为λ的1/3的三次谐波。该三次谐波成为于370mm以下的波长频带(例如355nm)具有峰值波长的紫外线光(射束LB)。
如图8所示,于施加至驱动电路36a的描绘位元串数据SBa(SBb)的1像素的逻辑信息为低位准(「0」)的情形时,电光元件(强度调变部)36不改变所入射的种子光S1、S2的偏光状态而直接将其引导至偏光分光器38。因此,透过偏光分光器38的射束Lse成为种子光S2。因此,自光源装置LSa(LSb)最终输出的P偏光的LBa(LBb)具有与来自DFB半导体激光元件32的种子光S2相同的振荡分布(时间特性)。即,于该情形时,射束LBa(LBb)是脉冲的波峰强度较低而成为时间上迟滞的钝化特性。由于光纤光放大器46对于此种波峰强度较低的种子光S2的放大效率较低,故而自光源装置LSa(LSb)射出的射束LBa(LBb)成为无法放大至曝光所必需的能量的光。因此,就曝光的观点而言,实质上成为与光源装置LSa(LSb)未射出射束LBa(LBb)相同的结果。亦即,照射至基板P的聚焦光SP的强度成为低位准。但,于未进行图案的曝光期间(非曝光期间),源自种子光S2的紫外区的射束LBa(LBb)虽强度微小但仍持续照射。因此,于描绘线SL1~SL6长时间在基板P上的同一位置持续某种状态的情形(例如,因搬送系统的故障而导致基板P停止的情形等)时,宜在光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)的射出窗(省略图示)设置可动挡板,将射出窗关闭。
另一方面,如图8所示,于施加至驱动电路36a的描绘位元串数据SBa(SBb)的1像素的逻辑信息为高位准(「1」)的情形时,电光元件(强度调变部)36改变所入射的种子光S1、S2的偏光状态而将其引导至偏光分光器38。因此,透过偏光分光器38的射束Lse成为种子光S1。因此,自光源装置LSa(LSb)射出的射束LBa(LBb)成为由来自DFB半导体激光元件30的种子光S1所生成者。由于来自DFB半导体激光元件30的种子光S1的波峰强度较强,故而藉由光纤光放大器46有效率地放大而自光源装置LSa(LSb)输出的P偏光的射束LBa(LBb)具有基板P的曝光所必需的能量。亦即,照射至基板P的聚焦光SP的强度成为高位准。
如此,由于在光源装置LSa(LSb)内设置有作为描绘用光调变器的电光元件36,故而可藉由控制1个电光元件(强度调变部)36,而使藉由扫描模块的3个扫描单元U1~U3(U4~U6)扫描的聚焦光SP的强度根据应描绘的图案进行调变。因此,自光源装置LSa(LSb)射出的射束LBa(LBb)成为强度经调变的描绘射束。
此处,本第1实施形态中,即便于驱动电路36a未被施加描绘位元串数据SBa(DL1~DL3)、SBb(DL4~DL6)期间,亦自光源装置LSa、LSb射出源自种子光S2的射束LBa、LBb。因此,即便于可进行聚焦光SP的扫描的最大扫描长度(例如31mm)以下的范围内设定描绘线SLn的有效扫描长度(例如30mm),实际上聚焦光SP仍遍及最大扫描长度的整个范围地沿主扫描方向进行扫描。但,投射至描绘线SLn以外的位置的聚焦光SP的强度为低位准。因此,本第1实施形态的所谓描绘线SLn是指根据各串列数据DL1~DL6而调变聚焦光SP的强度后所扫描的、亦即描绘的扫描线。因此,沿着描绘线SLn的聚焦光SP的扫描期间与串列数据DLn的各像素的逻辑信息输出期间大致相同。
再者,亦可考虑在图7的构成中,省略DFB半导体激光元件32及偏光分光器34,仅将来自DFB半导体激光元件30的种子光S1利用基于图案数据(描绘位元串数据SBa、SBb、或串列数据DLn)的电光元件36的偏光状态的切换而呈猝发波状地导光至光纤光放大器46。然而,若采用该构成,则种子光S1向光纤光放大器46的入射周期性会根据应描绘的图案而较大程度地紊乱。即,若于来自DFB半导体激光元件30的种子光S1不入射至光纤光放大器46的状态持续之后,种子光S1入射至光纤光放大器46,则刚入射后的种子光S1以较通常时更大的放大率放大,而存在自光纤光放大器46产生具有规定以上大小的强度的射束的问题。对此,本第1实施形态中,作为较佳的态样,于种子光S1不入射至光纤光放大器46期间,将来自DFB半导体激光元件32的种子光S2(波峰强度较低的迟滞的脉冲光)入射至光纤光放大器46,藉此解决了此种问题。
又,虽是将电光元件36开关,但亦可基于图案数据(描绘位元串数据SBa、SBb、或串列数据DLn)而驱动DFB半导体激光元件30、32。于该情形时,该DFB半导体激光元件30、32作为描绘用光调变器(强度调变部)发挥功能。亦即,控制电路22基于描绘位元串数据SBa(DL1~DL3)、SBb(DL4~DL6)控制DFB半导体激光元件30、32,选择性(二者择一)地产生以特定频率Fa呈脉冲状振荡的种子光S1、S2。于该情形时,不需要偏光分光器34、38、电光元件36、及吸收体40,自DFB半导体激光元件30、32的任一者选择性地脉冲振荡的种子光S1、S2的一者直接入射至合并器44。此时,控制电路22以避免来自DFB半导体激光元件30的种子光S1与来自DFB半导体激光元件32的种子光S2同时入射至光纤光放大器46的方式控制各DFB半导体激光元件30、32的驱动。即,于对基板P照射各射束LBn的聚焦光SP的情形时,以仅种子光S1入射至光纤光放大器46的方式控制DFB半导体激光元件30。又,于不对基板P照射各射束LBn的聚焦光SP(使聚焦光SP的强度极低)的情形时,以仅种子光S2入射至光纤光放大器46的方式控制DFB半导体激光元件32。如此,是否对基板P照射射束LBn是根据像素的逻辑信息(高位准/低位准)来决定。又,该情形时的种子光S1、S2的偏光状态均为P偏光即可。
此处,光源装置LSa(LSb)是于聚焦光SP的扫描中,以对于基板P的被照射面上的尺寸Pxy的1像素,聚焦光SP沿主扫描方向投射N个(本第1实施形态中,设为N=8)的方式,射出射束LBa(LBb)。自该光源装置LSa(LSb)射出的射束LBa(LBb)是响应信号产生部22a所产生的时脉信号LTC的时脉脉冲而产生。因此,为了对尺寸Pxy的1像素投射N个(N为2以上的整数)聚焦光SP,而于将主扫描方向上聚焦光SP相对于基板P的相对的扫描速度设为Vs时,信号产生部22a必须以由Pxy/(N×Vs)或Py/(N×Vs)决定的基准周期Ta(=1/Fa)产生时脉信号LTC的时脉脉冲。例如,若将有效描绘线SLn的长度设为30mm,将1次扫描时间Tsp设为200μsec,则聚焦光SP的扫描速度Vs成为150m/sec。而且,于像素的尺寸Pxy(Px及Py)为与聚焦光SP的有效大小相同的3μm且N为8个的情形时,基准周期Ta=3μm/(8×150m/sec)=0.0025μsec,该频率Fa(=1/Ta)成为400MHz。
原则上,对于1像素对应有N(=8)个聚焦光SP,因此每当时脉信号LTC的时脉脉冲输出N个(8个)时,由输出至驱动电路36a的串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)所构成的描绘位元串数据SBa(SBb)的像素的逻辑信息便向列方向移位1个。如图8所示,若自开始输出作为某像素的像素数据的逻辑信息(「1」)后输出8个时脉脉冲,则输出下一像素的逻辑信息的「0」。而且,为了对各描绘线SL1~SL3(SL4~SL6)的长度局部地进行倍率修正,对于在各描绘线SL1~SL3(SL4~SL6)上离散地呈等间隔配置的成为修正对象的像素(以下为修正像素),对应有N±m个(m为具有m<N的关系的1以上的整数)的聚焦光SP。因此,若对修正像素输出N±m个时脉信号LTC的时脉脉冲,则输出至驱动电路36a的描绘位元串数据SBa(SBb)的像素的逻辑信息向列方向移位1个。例如,于N为8、m为1的情形时,对于修正像素投射7个或9个聚焦光SP。因此,修正像素于主扫描方向伸缩,结果,描绘线SL1~SL3(SL4~SL6)的各者整体性地伸缩。对于修正像素以外的非修正像素,投射8个聚焦光SP。该修正像素的指定及修正像素的主扫描方向上的伸缩率(倍率)是基于包含用以指定修正像素的修正位置信息Nv及表示修正像素于主扫描方向上的伸缩率(倍率)的倍率信息SCA的局部倍率修正信息(修正信息)CMgn而决定。再者,倍率信息SCA是表示「±m」的值的信息。该局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)针对每个扫描单元Un(U1~U6)而设置。
本第1实施形态中,于不进行局部倍率修正的情形时,于每1描绘线SLn沿主扫描方向扫描80000的聚焦光SP,每1像素的聚焦光SP为8个,因此每1描绘线SLn的像素的数量(串列数据DLn的逻辑信息的数量)为10000(=80000/8)。又,由于将「N」设为8,将「m」设为1,故而于进行局部倍率修正的情形时,对修正像素照射7个或9个(N±m个)聚焦光SP,而由于每1描绘线SLn的像素的数量仍为10000,故而于1描绘线SLn照射的聚焦光SP的数量变得多于或少于80000。例如,于伸长的情形时,对修正像素投射9个聚焦光SP,故而于每1描绘线SLn存在40个修正像素的情形时,于1描绘线SLn照射的聚焦光SP的数量成为80040。又,于缩小的情形时,对修正像素投射7个聚焦光SP,故而于每1描绘线SLn存在40个修正像素的情形时,于1描绘线SLn照射的聚焦光SP的数量成为79960。
图9是表示具有使光源装置LSa(LSb)的修正像素伸缩的功能的信号产生部22a的构成的图。信号产生部22a具有时脉产生部(振荡器)60、修正像素指定部62、及送出时序切换部64。该时脉产生部60、修正像素指定部62、及送出时序切换部64等可藉由FPGA(FieldProgrammable Gate Array)汇集而构成。
时脉产生部60使与整体倍率修正信息TMg相应的振荡频率Fa的时脉信号(基准时脉信号)LTC振荡。本第1实施形态中,于整体倍率修正信息TMg为0的情形时,时脉产生部60以400MHz的振荡频率Fa产生(生成)时脉脉冲(时脉信号LTC)。因此,于该情形时,光源装置LS(LSa、LSb)将脉冲状的射束LB(LBa、LBb)以400MHz射出。又,本第1实施形态中,于振荡频率Fa为400MHz时,以80000个聚焦光SP沿着主扫描方向以0.375μm间隔照射的方式设定多角镜PM的旋转速度Vp,因此描绘线SLn的扫描长度成为30mm。若根据整体倍率修正信息TMg而振荡频率Fa变得高于400MHz,则于基板P的被照射面上的聚焦光SP的主扫描方向的投射间隔变短,其结果为,描绘线SLn变得短于30mm。相反地,若根据整体倍率修正信息TMg而振荡频率Fa变得低于400MHz,则于基板P的被照射面上的聚焦光SP的扫描方向的投射间隔变长,其结果为,描绘线SLn变得长于30mm。如此,可根据整体倍率修正信息TMg而调整描绘线SLn的整体倍率。基板P的被照射面上的像素的主扫描方向上的尺寸Pxy的长度根据该整体倍率修正信息TMg而伸缩,但由于本第1实施形态中整体倍率修正信息TMg是设为0(振荡频率Fa=400MHz),故而像素的尺寸Pxy成为与聚焦光SP的大小相同程度。时脉产生部60所产生的时脉信号LTC被送至控制电路22,并且亦被送至修正像素指定部62及送出时序切换部64。
修正像素指定部62是于沿着各描绘线SLn(SL1~SL6)排列的多个像素的中,将配置于特定的位置的至少1个像素指定为修正像素者。修正像素指定部62是基于作为局部倍率修正信息(修正信息)CMgn(CMg1~CMg6)的一部分的修正位置信息(设定值)Nv而指定修正像素。局部倍率修正信息(修正信息)CMgn的修正位置信息Nv是用以根据沿着描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率(或描绘线SLn的主扫描方向上的倍率)而对描绘线SLn上的等间隔地离散的多个位置的各者指定修正像素的信息,且是表示修正像素与修正像素的距离间隔(等间隔)的信息。藉此,修正像素指定部62可将配置于描绘线SLn(SL1~SL6)上的等间隔地离散的位置的多个像素指定为修正像素。沿各描绘线SLn(SL1~SL6)排列的多个像素中的未被指定为修正像素的像素成为非修正像素,因此可谓,修正像素指定部62藉由指定修正像素而亦指定了非修正像素。再者,于「N±m」的「m」的值固定的情形时,应修正的描绘线SLn(SL1~SL6)的伸缩率越大,则所指定的修正像素的数量越多。
送出时序切换部(送出时序控制部)64根据修正像素指定部62基于局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)的修正位置信息Nv而指定的修正像素、与局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)的倍率信息SCA,而对串列数据DLn(DL1~DL6)的各像素的逻辑信息的送出时序进行控制(切换)。亦即,于沿着描绘线SLn(SL1~SL6)扫描聚焦光SP的像素为修正像素的情形时,以修正像素基于局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)的倍率信息SCA而伸缩的方式,对送出(供给)至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息(亦即,图案数据的列方向的每个像素的逻辑信息)的送出时序进行切换。
详细而言,送出时序切换部64是以如下方式对送出至驱动电路36a的串列数据DLn(DL1~DL6)的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换,即:于聚焦光SP对描绘线SLn(SL1~SL6)上的并非修正像素的像素(普通像素、非修正像素)进行扫描的时序,时脉信号LTC的时脉脉冲(聚焦光SP)的N个对应1像素,于聚焦光SP对描绘线SLn(SL1~SL6)上的修正像素进行扫描的时序,时脉信号LTC的时脉脉冲(聚焦光SP)的N±m个对应1像素。亦即,送出时序切换部64是以如下方式对送出至驱动电路36a的串列数据DLn(DL1~DL6)的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换(控制),即:于聚焦光SP对描绘线SLn(SL1~SL6)上的普通像素进行扫描的时序,若时脉信号LTC的时脉脉冲产生N个,则下一像素的逻辑信息便输出至驱动电路36a,于聚焦光SP对描绘线SLn(SL1~SL6)上的修正像素进行扫描的时序,若时脉信号LTC的时脉脉冲产生N±m个,则下一像素的逻辑信息便输出至驱动电路36a。该「±m」的值是基于作为局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)的一部分的倍率信息SCA而决定。
修正像素指定部62是使用与藉由射束切换部BDU而射束LBn入射的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn的修正位置信息Nv,指定配置于射束LBn入射的扫描单元Un的描绘线SLn上的多个修正像素。送出时序切换部64是基于修正像素指定部62所指定的射束LBn入射的扫描单元Un的描绘线SLn上的修正像素、及与射束LBn入射的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn的倍率信息SCA,而对与射束LBn入射的扫描单元Un对应的串列数据DLn的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换。
光源装置LSa的情形时,藉由射束切换部BDU的第1光学元件模块(AOM1~AOM3)而将来自光源装置LSa的射束LBa(LB1~LB3)引导至第1扫描模块(U1~U3)的任一个扫描单元Un。因此,光源装置LSa的信号产生部22a的修正像素指定部62基于与扫描单元U1~U3中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn的修正位置信息Nv而指定修正像素。又,光源装置LSa的信号产生部22a的送出时序切换部64是基于扫描单元U1~U3中的射束LBn入射的1个扫描单元Un的局部倍率修正信息CMgn的倍率信息SCA、与修正像素指定部62所指定的修正像素,对与射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的串列数据DLn的每个像素的逻辑信息的送出时序进行切换。例如,于射束LB2入射至扫描单元U2的情形时,光源装置LSa的修正像素指定部62基于与扫描单元U2对应的局部倍率修正信息CMg2的修正位置信息Nv,将配置于描绘线SL2上的等间隔地离散的位置的多个像素指定为修正像素。而且,光源装置LSa的信号产生部22a的送出时序切换部64是基于修正像素指定部62所指定的描绘线SL2上的修正像素、与局部倍率修正信息CMg2的倍率信息SCA,对与扫描单元U2对应的串列数据DL2的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换。
又,光源装置LSb的情形时,藉由射束切换部BDU的第2光学元件模块(AOM4~AOM6)而将来自光源装置LSb的射束LBb(LB4~LB6)引导至第2扫描模块(U4~U6)的任一个扫描单元Un。因此,光源装置LSb的信号产生部22a的修正像素指定部62是基于与扫描单元U4~U6中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn的修正位置信息Nv而指定修正像素。又,光源装置LSb的信号产生部22a的送出时序切换部64是基于扫描单元U4~U6中的射束LBn入射的1个扫描单元Un的局部倍率修正信息CMgn的倍率信息SCA、与修正像素指定部62所指定的修正像素,对与射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的串列数据DLn的每个像素的逻辑信息的送出时序进行切换。例如,于射束LB6入射至扫描单元U6的情形时,光源装置LSb的修正像素指定部62基于与扫描单元U6对应的局部倍率修正信息CMg6的修正位置信息Nv,将配置于描绘线SL6上的等间隔地离散的位置的多个像素指定为修正像素。而且,光源装置LSb的送出时序切换部64是基于修正像素指定部62所指定的描绘线SL6上的修正像素、与局部倍率修正信息CMg6的倍率信息SCA,对与扫描单元U6对应的串列数据DL6的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换。
若对修正像素指定部62进行具体说明,则修正像素指定部62具有第1分频计数器电路70与延迟元件72、74。第1分频计数器电路70是减法计数器,被输入时脉信号LTC的时脉脉冲(基准时脉脉冲)。第1分频计数器电路70是计数值C1被预设为修正位置信息(设定值)Nv,每当被输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C1减量。第1分频计数器电路70是当计数值C1成为0时输出1脉冲的一致信号Ida。亦即,第1分频计数器电路70是当将时脉信号LTC的时脉脉冲计数相当于修正位置信息Nv的量时输出一致信号Ida。该一致信号Ida意味着后续1像素为修正像素,第1分频计数器电路70是藉由输出一致信号Ida而指定修正像素。当一致信号Ida被输出时,根据接下来产生的时脉脉冲而发光的射束LBn的聚焦光SP便投射至修正像素。第1分频计数器电路70输出的一致信号Ida是经由延迟元件72而被输入至第1分频计数器电路70。第1分频计数器电路70当被输入一致信号Ida时便成为可预设的状态,当被新输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C1预设为修正位置信息(设定值)Nv。藉此,可沿着描绘线SLn等间隔地指定多个修正像素。再者,修正位置信息Nv的具体值于下文中例示。
该一致信号Ida是经由延迟元件74而作为1脉冲的设定信号Spp被输出至送出时序切换部64。延迟元件72、74是将所输入的一致信号Ida延迟固定时间而输出者。延迟元件72、74的延迟时间(固定时间)是较时脉信号LTC的基准周期Ta短的时间。藉此,可于被输入时脉信号LTC的时脉脉冲而计数值C1成为0后,与下一时脉脉冲的输入同时将第1分频计数器电路70的计数值C1预设为修正位置信息Nv。又,可于被输入时脉信号LTC的时脉脉冲而计数值C1成为0后,在被输入下一时脉脉冲之前将设定信号Spp输出至送出时序切换部64。
若对送出时序切换部64进行具体说明,则送出时序切换部64具有预设部76、第2分频计数器电路78、及延迟元件80、82。对于预设部76,输出表示下一像素相当于时脉信号LTC的时脉脉冲(聚焦光SP)的几个的预设值以用于将连续产生的时脉信号LTC的时脉脉冲(聚焦光SP)按每个像素进行划分。对于该预设部76,输入作为局部倍率修正信息CMgn的一部分的倍率信息SCA(由伸缩信息POL与伸缩率信息REC构成)。该伸缩信息POL是表示使修正像素伸长或缩小的信息,伸缩率信息REC是表示使修正像素相对于普通像素以多少比率伸长或伸缩的信息。相对于修正像素对应有N±m个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)是如上文所述,倍率信息SCA是表示该「±m」的信息。而且,「±m」的极性「±」对应于伸缩信息(极性信息)POL,「m」对应于伸缩率信息REC。于1位元的伸缩信息POL的值为高位准(逻辑值为「1」)的情形时是指极性「+」(使修正像素伸长),于低位准(逻辑值为「0」)的情形时是指极性「-」(使修正像素缩小)。聚焦光SP的1次扫描期间中是输入同一倍率信息SCA。因此,1描绘线SLn上的所指定的修正像素全部以同一倍率伸长或缩小。再者,本第1实施形态中,根据伸缩率信息REC而设定为m=1。
于未产生1脉冲的设定信号Spp的期间(亦即,设定信号Spp的逻辑值为「0」的期间),于主扫描方向扫描的聚焦光SP所通过(扫描)的像素成为修正像素以外的普通的像素(普通像素)。因此,对于普通像素,相对于1像素对应有N(=8)个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲),因此预设部76于未被输入1脉冲的设定信号Spp的期间,将「7」的预设值输出至第2分频计数器电路78。另一方面,若产生1脉冲的设定信号Spp(逻辑值为「1」),则聚焦光SP接下来通过(扫描)的像素为修正像素。因此,对于修正像素,相对于1像素对应有N±m(=8±1)个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲),因此预设部76当被输入1脉冲的设定信号Spp时将7±1的预设值输出至第2分频计数器电路78。例如,于伸缩信息POL为「+」(伸长)的情形时,预设部76输出「8」的预设值,于伸缩信息POL为「-」(缩小)的情形时,预设部76输出「6」的预设值。因此,本第1实施形态中的预设部76所输出的预设值的真值表是如图10般示出。
亦即,如图10的真值表所示,预设部76于未被输入1脉冲的设定信号Spp的期间(亦即,设定信号Spp的逻辑值为「0」的期间),无关伸缩信息POL而将「7」的预设值输出至第2分频计数器电路78。又,预设部76当被输入1脉冲的设定信号Spp(逻辑值为「1」)时将与伸缩信息POL相应的预设值(「6」或「8」)输出至第2分频计数器电路78。预设部76于伸缩信息POL为「1」(伸长)的情形时,将「8」的预设值输出至第2分频计数器电路78,于伸缩信息POL为「0」(缩小)的情形时,将「6」的预设值输出至第2分频计数器电路78。
第2分频计数器电路78是减法计数器,被输入时脉信号LTC的时脉脉冲。第2分频计数器电路78是计数值C2被预设为自预设部76输出的预设值,每当被输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C2减量。第2分频计数器电路78是当计数值C2成为0时输出1脉冲的一致信号Idb。亦即,第2分频计数器电路78是当将时脉信号LTC的时脉脉冲计数相当于预设值的量时输出一致信号Idb。该一致信号Idb是表示1像素的划分的信息,经由延迟元件82而作为像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)输出。若产生该像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb),则输出至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息便向列方向移位1个。亦即,若产生像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb),则列方向的下一像素的逻辑信息被输入至驱动电路36a。若产生像素移位脉冲BSCa,则输入至光源装置LSa的驱动电路36a的串列数据DL1~DL3的像素的逻辑信息向列方向移位1个,同样地,若产生像素移位脉冲BSCb,则输入至光源装置LSb的驱动电路36a的串列数据DL4~DL6的像素的逻辑信息向列方向移位1个。
第2分频计数器电路78所输出的一致信号Idb是经由延迟元件80而被输入至第2分频计数器电路78。第2分频计数器电路78是当被输入一致信号Idb时便成为可预设的状态,当被新输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C2预设为自预设部76输出的预设值。藉此,能够以如下方式对串列数据DLn的各像素的逻辑信息的送出时序进行切换,即:于聚焦光SP扫描普通像素的时序,若时脉信号LTC的时脉脉冲产生8个,则输出下一像素的逻辑信息,于聚焦光SP扫描修正像素的时序,若时脉信号LTC的时脉脉冲产生7个或9个,则输出下一像素的逻辑信息。
再者,延迟元件80、82是使所输入的一致信号Idb延迟固定时间而输出者,该延迟时间(固定时间)是较时脉信号LTC的基准周期Ta短的时间。藉此,可于被输入时脉信号LTC的时脉脉冲而计数值C2成为0后,与下一时脉脉冲的输入同时将第2分频计数器电路78的计数值C2预设为自预设部76输出的预设值。又,可于被输入时脉信号LTC的时脉脉冲而计数值C2成为0后,在被输入下一时脉脉冲之前将像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)自信号产生部22a输出。
如此,于时脉信号LTC的时脉脉冲输出相当于修正位置信息Nv的数量之前,亦即,于聚焦光SP通过修正像素之前,不产生1脉冲的设定信号Spp,因此第2分频计数器电路78当计数值C2成为0时预设为自预设部76输出的预设值「7」。因此,每当时脉信号LTC的时脉脉冲输出8个时,便自信号产生部22a输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb),被输入至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息向列方向移位1个。因此,于在主扫描方向扫描的聚焦光SP通过非修正对象的像素(普通像素)的时序,对像素投射8个聚焦光SP。
而且,每当时脉信号LTC的时脉脉冲输出相当于修正位置信息Nv的数量时,亦即,每当聚焦光SP通过修正像素时,与来自第1分频计数器电路70的一致信号Ida相应的1脉冲的设定信号Spp被输入至预设部76。因此,第2分频计数器电路78的计数值C2是每当时脉信号LTC的时脉脉冲输出相当于修正位置信息Nv的数量时,被预设为与自预设部76输出的伸缩信息POL相应的预设值(「6」或「8」)。因此,于伸缩信息POL为「0」的情形时,第2分频计数器电路78的计数值C2被预设为「6」的预设值,因此若时脉信号LTC的时脉脉冲被输出7个,则自信号产生部22a输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。又,于伸缩信息POL为「1」的情形时,第2分频计数器电路78的计数值C2被预设为「8」的预设值,因此若时脉信号LTC的时脉脉冲被输出9个,则自信号产生部22a输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。若该像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)被输出,则输入至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息向列方向移位1个。因此,于在主扫描方向扫描的聚焦光SP通过修正像素的时序,对1像素投射7个或9个聚焦光SP。其结果为,可使于描绘线SLn上离散地呈等间隔(时脉信号LTC的时脉脉冲的Nv间隔)配置的修正像素伸缩。
若将1描绘线SLn的像素的数量设为10000,于描绘线SLn上将修正像素的数量等间隔地配置40个,则修正像素以250像素间隔配置。于该情形时,修正对象以外的像素(普通像素)成为9960个。于修正像素的聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的数量为7个的情形(伸缩信息POL为「0」的情形)时,于1描绘线SLn投射的聚焦光SP的数量成为79960(=80000-40、或者=9960×8+40×7),修正位置信息Nv成为1999(=79960/40)。因此,以1描绘线SLn来看,若将无局部倍率修正的情形时的扫描长度(描绘线SLn的长度)的初始值设为30mm,则藉由局部倍率修正而缩小后的扫描长度因未照射相当于40个的聚焦光SP而缩小了15μm(=3μm×1/8×40),其倍率成为0.9995(=29.985/30),即-500ppm。又,于修正像素的聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的数量为9个的情形(伸缩信息POL为「1」的情形)时,于1描绘线SLn投射的聚焦光SP的数量成为80040(=80000+40、或者=9960×8+40×9),修正位置信息Nv成为2001(=80040/40)。因此,以1描绘线SLn来看,若将无局部倍率修正的情形时的扫描长度(描绘线SLn的长度)的初始值设为30mm,则藉由局部倍率修正而伸长后的扫描长度因多照射相当于40个的聚焦光SP而伸长了15μm(=3μm×1/8×40),其倍率成为1.0005(=30.015/30),即+500ppm。再者,如上所述,时脉信号LTC的时脉脉冲是无关局部倍率修正的有无而以特定频率(振荡频率)Fa产生,故而沿着描绘线SLn的聚焦光SP的投射间隔固定,本第1实施形态中,将聚焦光SP的大小设为3μm,聚焦光SP沿着主扫描方向一面每次重迭7/8一面投射。亦即,聚焦光SP的投射间隔成为聚焦光SP的大小的1/8即0.375μm,修正像素中的每1像素的伸缩量亦成为±0.375μm。
该局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)的修正位置信息(设定值)Nv可任意地变更,可根据描绘线SLn的倍率而适当设定。例如,可以位于描绘线SLn上的修正像素成为1个的方式设定修正位置信息Nv。根据整体倍率修正信息TMg,亦可使描绘线SL伸缩,但局部倍率修正可进行细致的微小的倍率修正。例如,当振荡频率Fa为400MHz且将描绘线SLn的扫描长度(描绘范围)的初始值设为30mm时,于根据整体倍率修正信息TMg使描绘线SLn的扫描长度伸缩或伸长15μm(比率500ppm)的情形时,必须使振荡频率Fa变大或变小约0.2MHz(比率500ppm),该调整较为困难。又,即便可进行调整,亦是以固定的延迟(时间常数)而切换为调整后的振荡频率Fa,因此于该期间无法获得所需要的倍率。进而,于描绘倍率的修正比设定为500ppm以下、例如数ppm~数十ppm左右的情形时,相较于改变光源装置LSa(LSb)的振荡频率Fa的整体倍率修正方式,增减离散的修正像素中的聚焦光的数量的局部倍率修正方式能简单地进行解析度较高的修正。当然,若并用整体倍率修正方式与局部倍率修正方式的两者,则能够获得既应对较大的描绘倍率的修正比亦可进行高解析度的修正等优点。
又,虽是根据伸缩率信息REC将m设定为1,但m只要为具有m<N的关系的1以上的整数即可。进而,1描绘线SLn中是将修正位置信息Nv的值设为固定,但亦可于1描绘线SLn变更修正位置信息Nv。即便于该情形时,于描绘线SLn上的离散的位置指定多个修正像素亦不变,但藉由变更修正位置信息Nv,可使修正像素间的间隔变得不均一。进而,亦可于沿着描绘线SLn的射束的每1扫描、或多角镜PM的每1旋转时,不改变描绘线SLn上的修正像素的数量,而使修正像素的位置不同。
再者,时脉产生部60所产生的时脉信号LTC的时脉脉冲是经由栅极电路GTa而被输入至修正像素指定部62的第1分频计数器电路70及送出时序切换部64的第2分频计数器电路78。该栅极电路GTa是于下述描绘允许信号SQn为高位准(逻辑值为1)的期间开启的栅极。亦即,第1分频计数器电路70及第2分频计数器电路78仅于描绘允许信号SQn为高位准的期间中将时脉信号LTC的时脉脉冲进行计数。该描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)是表示是否允许利用所对应的扫描单元Un(U1~U6)的聚焦光SP的扫描进行描绘的信号,且仅于高位准的期间中允许描绘。亦即,仅于该描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)为高位准的期间中,所对应的扫描单元Un(U1~U6)的聚焦光SP一面沿着描绘线SLn(SL1~SL6)扫描,一面基于串列数据DLn(DL1~DL6)而调变其强度。
因此,于光源装置LSa的栅极电路GTa,被施加与扫描单元U1~U3对应的3个描绘允许信号SQ1~SQ3。光源装置LSa的栅极电路GTa于描绘允许信号SQ1~SQ3的任一者为高位准(H)的期间将所输入的时脉信号LTC的时脉脉冲输出。同样地,于光源装置LSb的栅极电路GTa,被施加与扫描单元U4~U6对应的3个描绘允许信号SQ4~SQ6。光源装置LSb的栅极电路GTa于描绘允许信号SQ4~SQ6的任一者为高位准(H)的期间将所输入的时脉信号LTC的时脉脉冲输出。如上所述,所谓描绘线SLn是指于聚焦光SP沿着主扫描方向而扫描的最大扫描长度的范围内根据串列数据DLn进行强度调变的范围。如此,仅于描绘允许信号SQn为高位准的期间中,将时脉信号LTC的时脉脉冲进行计数,藉此,第1分频计数器电路70可准确地指定位于描绘线SLn上的修正像素,第2分频计数器电路78可准确地划分位于描绘线SL上的像素。
图11是表示时脉信号LTC的各时脉脉冲、第2分频计数器电路78的计数值C2、像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)的输出时序、输入至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息的切换时序的时序图。再者,图11中,为方便起见,将响应时脉信号LTC的时脉脉冲而产生的射束LB的聚焦光SP的大小显示为相对于像素的尺寸Pxy极小。如图11所示,第2分频计数器电路78是每当被输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C2减量,当该计数值C2成为0时输出一致信号Idb(省略图示)。与该一致信号Idb相应地输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。该像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)是于自计数值C2成为0的时脉脉冲至输入下一时脉脉冲为止的期间输出。根据该像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb),输入至驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息向列方向移位1个。亦即,若像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)被输出,则下一列像素的逻辑信息被输出至驱动电路36a。图11中,示出根据像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)的输出而依照「0」→「1」→「1」→「0」的顺序切换像素的逻辑信息的例。
虽未图示,但第1分频计数器电路70是每当被输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C1减量,当该计数值C1成为0时输出一致信号Ida。与该一致信号Ida相应地,设定信号Spp(值为「1」)产生并被输入至预设部76。第1分频计数器电路70是于输出一致信号Ida后,当被新输入时脉信号LTC的时脉脉冲时将计数值C1预设为修正位置信息Nv。
第2分频计数器电路78是当计数值C2成为0时,与下一时脉信号LTC的时脉脉冲的输入同时将计数值C2预设为自预设部76输出的预设值。该预设部76是于未产生设定信号Spp(值为「1」)的情形时,输出「7」的预设值。因此,于未产生1脉冲的设定信号Spp的期间(设定信号Spp的逻辑值为「0」的期间),每当时脉信号LTC的时脉脉冲产生8个时,便自信号产生部22a输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。因此,于未产生1脉冲的设定信号Spp的期间,对于1像素(普通像素)沿着主扫描方向投射8个聚焦光SP。
另一方面,当设定信号Spp(值为「1」)被输入至预设部76时(当第1分频计数器电路70的计数值C1成为「0」时),来自预设部76的预设值成为与伸缩信息POL相应的值(「6」或「8」)。因此,当产生1脉冲的设定信号Spp(逻辑值为「1」)时,时脉信号LTC的时脉脉冲产生7个或9个之后,自信号产生部22a输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。因此,当产生1脉冲的设定信号Spp时,对于1像素(修正像素)沿着主扫描方向投射7个或9个聚焦光SP。图11所示的例中,当产生设定信号Spp时预设值被设定为「6」,因此,当产生7个时脉脉冲时输出有像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。其后,于第1分频计数器电路70的计数值C1再次成为0之前,设定信号Spp的逻辑值保持为「0」,因此第2分频计数器电路78的计数值C2的预设值回至「7」。
再者,虽是将修正像素指定部62及送出时序切换部64设置于信号产生部22a的内部,但亦可将修正像素指定部62及送出时序切换部64设置于控制电路22的内部且信号产生部22a的外部,或亦可将修正像素指定部62及送出时序切换部64设置于控制电路22的外部。于该情形时,亦可将修正像素指定部62及送出时序切换部64设置于下述射束控制装置104的内部(例如,描绘数据输出部114的内部)。
图12是表示曝光装置EX的电性构成的方块图。曝光装置EX的控制装置16具有多角镜驱动控制部100、选择元件驱动控制部102、射束控制装置104、标记位置检测部106、及旋转位置检测部108。再者,各扫描单元Un(U1~U6)的原点感测器OPn(OP1~OP6)所输出的原点信号SZn(SZ1~SZ6)被输入至多角镜驱动控制部100及选择元件驱动控制部102。再者,图12所示的例中,示出如下状态:来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)藉由选择用光学元件AOM2(AOM5)而绕射,作为其一次绕射光的射束LB2(LB5)入射至扫描单元U2(U5)。
多角镜驱动控制部100驱动控制各扫描单元Un(U1~U6)的多角镜PM的旋转。多角镜驱动控制部100具有驱动各扫描单元Un(U1~U6)的多角镜PM的旋转驱动源(马达或减速机等)RM,藉由驱动控制该马达的旋转,而驱动控制多角镜PM的旋转。多角镜驱动控制部100是以各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的多角镜PM的旋转角度位置成为特定的相位关系的方式,使各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的多角镜PM的各者同步旋转。详细而言,多角镜驱动控制部100是以各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的多角镜PM的旋转速度(转数)Vp彼此相同且旋转角度位置的相位每次偏移固定角度的方式,控制多个扫描单元Un(U1~U6)的多角镜PM的旋转。再者,各扫描单元Un(U1~U6)的多角镜PM的旋转速度Vp均设为相同。
本第1实施形态中,如上所述,将有助于实际扫描的多角镜PM的旋转角度α设为15度,因此反射面RP为8个的八角形的多角镜PM的扫描效率成为1/3。第1扫描模块中,利用3个扫描单元Un的聚焦光SP的扫描依照U1→U2→U3的顺序进行。因此,以呈依照该顺序该3个扫描单元U1~U3的各者的多角镜PM的旋转角度位置的相位每次偏移15度的状态等速旋转的方式,扫描单元U1~U3的各者的多角镜PM由多角镜驱动控制部100同步控制。又,第2扫描模块中,利用3个扫描单元Un的聚焦光SP的扫描依照U4→U5→U6的顺序进行。因此,以呈依照该顺序3个扫描单元U4~U6的各者的多角镜PM的旋转角度位置的相位每次偏移15度的状态等速旋转的方式,扫描单元U4~U6的各者的多角镜PM由多角镜驱动控制部100同步控制。
具体而言,如图13所示,多角镜驱动控制部100是例如关于第1扫描模块,将来自扫描单元U1的原点感测器OP1的原点信号SZ1作为基准,以来自扫描单元U2的原点感测器OP2的原点信号SZ2延迟时间Ts而产生的方式,控制扫描单元U2的多角镜PM的旋转相位。多角镜驱动控制部100是将原点信号SZ1作为基准,以来自扫描单元U3的原点感测器OP3的原点信号SZ3延迟2×时间Ts而产生的方式,控制扫描单元U3的多角镜PM的旋转相位。该时间Ts是多角镜PM旋转15度的时间(聚焦光SP的最大扫描时间),本第1实施形态中,为约206.666…μsec(=Tpx×1/3=620[μsec]/3)。藉此,各扫描单元U1~U3的各者的多角镜PM的旋转角度位置的相位差成为依照U1、U2、U3的顺序每次偏移15度的状态。因此,第1扫描模块的3个扫描单元U1~U3可依照U1→U2→U3的顺序进行聚焦光SP的扫描。
关于第2扫描模块亦同样地,多角镜驱动控制部100例如将来自扫描单元U4的原点感测器OP4的原点信号SZ4作为基准,以来自扫描单元U5的原点感测器OP5的原点信号SZ5延迟时间Ts而产生的方式,控制扫描单元U5的多角镜PM的旋转相位。多角镜驱动控制部100是将原点信号SZ4作为基准,以来自扫描单元U6的原点感测器OP6的原点信号SZ6延迟2×时间Ts而产生的方式,控制扫描单元U6的多角镜PM的旋转相位。藉此,各扫描单元U4~U6的各者的多角镜PM的旋转角度位置的相位成为依照U4、U5、U6的顺序每次偏移15度的状态。因此,第2扫描模块的3个扫描单元Un(U4~U6)可依照U4→U5→U6的顺序进行聚焦光SP的扫描。
选择元件驱动控制部(射束切换驱动控制部)102控制射束切换部BDU的各光学元件模块的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM3、AOM4~AOM6),自各扫描模块的1个扫描单元Un开始聚焦光SP的扫描后至开始下一扫描之前,将来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB(LBa、LBb)依序分配至各扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)。再者,自1个扫描单元Un开始聚焦光SP的扫描后至开始下一扫描之前,多角镜PM旋转45度,其时间间隔成为时间Tpx(=3×Ts)。
具体而言,选择元件驱动控制部102是当产生原点信号SZn(SZ1~SZ6)时,仅于自原点信号SZn产生后固定时间(接通时间Ton)内,对与产生有原点信号SZn(SZ1~SZ6)的扫描单元Un(U1~U6)对应的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)施加驱动信号(高频信号)HFn(HF1~HF6)。藉此,被施加有驱动信号(高频信号)HFn的选择用光学元件AOMn仅于接通时间Ton内成为接通状态,可使射束LBn入射至所对应的扫描单元Un。又,由于使射束LBn入射至产生有原点信号SZn的扫描单元Un,故而能够使射束LBn入射至可进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un。再者,该接通时间Ton为时间Ts以下的时间。
第1扫描模块的3个扫描单元U1~U3中产生的原点信号SZ1~SZ3是以时间Ts间隔依照SZ1→SZ2→SZ3的顺序产生。因此,对于第1光学元件模块的各选择用光学元件AOM1~AOM3,以时间Ts间隔依照AOM1→AOM2→AOM3的顺序施加仅接通时间Ton的驱动信号(高频信号)HF1~HF3。因此,第1光学元件模块(AOM1~AOM3)可将来自光源装置LSa的射束LBn(LB1~LB3)入射的1个扫描单元Un以时间Ts间隔依照U1→U2→U3的顺序进行切换。藉此,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un以时间Ts间隔依照U1→U2→U3的顺序进行切换。又,可于自扫描单元U1开始聚焦光SP的扫描后至开始下一扫描之前的时间(Tpx=3×Ts)内,使来自光源装置LSa的射束LBn(LB1~LB3)依序入射至3个扫描单元Un(U1~U3)的任一个。
同样地,第2扫描模块的3个扫描单元U4~U6中产生的原点信号SZ4~SZ6是以时间Ts间隔依照SZ4→SZ5→SZ6的顺序产生。因此,对于第2光学元件模块的各选择用光学元件AOM4~AOM6,以时间Ts间隔依照AOM4→AOM5→AOM6的顺序施加仅接通时间Ton的驱动信号(高频信号)HF4~HF6。因此,第2光学元件模块(AOM4~AOM6)可将来自光源装置LSb的射束LBn(LB4~LB6)入射的1个扫描单元Un以时间Ts间隔依照U4→U5→U6的顺序进行切换。藉此,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un以时间Ts间隔依照U4→U5→U6的顺序进行切换。又,可于自扫描单元U4开始聚焦光SP的扫描后至开始下一扫描之前的时间(Tpx=3×Ts)内,使来自光源装置LSb的射束LBn(LB4~LB6)依序入射至3个扫描单元Un(U4~U6)的任一个。
若对选择元件驱动控制部102进而详细说明,则选择元件驱动控制部102是当产生原点信号SZn(SZ1~SZ6)时,如图13所示生成仅于原点信号SZn(SZ1~SZ6)产生后固定时间(接通时间Ton)内成为H(高位准)的多个入射允许信号LPn(LP1~LP6)。该等多个入射允许信号LPn(LP1~LP6)是允许将所对应的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)设为接通状态的信号。亦即,入射允许信号LPn(LP1~LP6)是允许射束LBn(LB1~LB6)向所对应的扫描单元Un(U1~U6)入射的信号。而且,选择元件驱动控制部102是仅于入射允许信号LPn(LP1~LP6)成为H(高位准)的接通时间Ton内,对所对应的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)施加驱动信号(高频信号)HFn(HF1~HF6),而将所对应的选择用光学元件AOMn设为接通状态(产生一次绕射光的状态)。例如,选择元件驱动控制部102仅于入射允许信号LP1~LP3成为H(高位准)的固定时间Ton内,对所对应的选择用光学元件AOM1~AOM3施加驱动信号HF1~HF3。藉此,来自光源装置LSa的射束LB1~LB3入射至所对应的扫描单元U1~U3。又,选择元件驱动控制部102仅于入射允许信号LP4~LP6成为H(高位准)的固定时间Ton内,对所对应的选择用光学元件AOM4~AOM6施加驱动信号(高频信号)HF4~HF6。藉此,来自光源装置LSb的射束LB4~LB6入射至所对应的扫描单元U4~U6。
如图13所示,与第1光学元件模块的3个选择用光学元件AOM1~AOM3对应的入射允许信号LP1~LP3是成为H(高位准)的上升时序依照LP1→LP2→LP3的顺序以时间Ts为单位偏移,且,成为H(高位准)的接通时间Ton不会相互重复。因此,射束LBn(LB1~LB3)入射的扫描单元Un以时间Ts间隔依照U1→U2→U3的顺序进行切换。同样地,与第2光学元件模块的3个选择用光学元件AOM4~AOM6对应的入射允许信号LP4~LP6是成为H(高位准)的上升时序依照LP4→LP5→LP6的顺序以时间Ts为单位偏移,且,成为H(高位准)的接通时间Ton不会相互重复。因此,射束LBn(LB4~LB6)入射的扫描单元Un以时间Ts间隔依照U4→U5→U6的顺序进行切换。选择元件驱动控制部102将所生成的多个入射允许信号LPn(LP1~LP6)输出至射束控制装置104。
射束控制装置(射束控制部)104是控制射束LB(LBa、LBb、LBn)的发光频率Fa、供射束LB的聚焦光SP描绘的描绘线SLn的倍率、及射束LB的强度调变者。射束控制装置104具备整体倍率设定部110、局部倍率设定部112、描绘数据输出部114、及曝光控制部116。整体倍率设定部(整体倍率修正信息存储部)110存储自曝光控制部116送来的整体倍率修正信息TMg,并且将整体倍率修正信息TMg输出至光源装置LS(LSa、LSb)的控制电路22的信号产生部22a。信号产生部22a的时脉产生部60生成与该整体倍率修正信息TMg相应的振荡频率Fa的时脉信号LTC。
局部倍率设定部(局部倍率修正信息存储部、修正信息存储部)112存储自曝光控制部116送来的局部倍率修正信息(修正信息)CMgn,并且将局部倍率修正信息CMgn输出至光源装置LS(LSa、LSb)的控制电路22的信号产生部22a。基于该局部倍率修正信息CMgn,而指定(特定)描绘线SLn上的修正像素的位置,并决定其倍率。控制电路22的信号产生部22a根据基于该局部倍率修正信息CMg所决定的修正像素、及其倍率,而输出像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。再者,局部倍率设定部112存储自曝光控制部116送来的扫描单元Un(U1~U6)各自的局部倍率修正信息CMgn(CMg1~CMg6)。而且,局部倍率设定部112将与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn输出至光源装置LS(LSa、LSb)的信号产生部22a。亦即,局部倍率设定部112将与产生有原点信号SZn(SZ1~SZ6)的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn输出至成为入射至该扫描单元Un的射束LBn的产生源的光源装置LSa(LSa、LSb)的信号产生部22a。
例如,于产生有原点信号SZn的扫描单元Un(亦即,接下来进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un)为扫描单元U1~U3的任一者的情形时,局部倍率设定部112将与产生有原点信号SZn的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn输出至光源装置LSa的信号产生部22a。同样地,于产生有原点信号SZn的扫描单元Un为扫描单元U4~U6的任一者的情形时,局部倍率设定部112将与产生有原点信号SZn的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn输出至光源装置LSb的信号产生部22a。藉此,针对每个扫描模块,与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)对应的像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)自光源装置LS(LSa、LSb)的送出时序切换部64输出。藉此,可针对每条描绘线SLn个别地调整扫描长度。
描绘数据输出部114将与第1扫描模块的3个扫描单元Un(U1~U3)中的产生有原点信号SZn的扫描单元Un(接下来进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un)对应的1行量的串列数据DLn作为描绘位元串数据SBa输出至光源装置LSa的驱动电路36a。又,描绘数据输出部114将与第2扫描模块的3个扫描单元Un(U4~U6)中的产生有原点信号SZn的扫描单元Un(接下来进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un)对应的1行量的串列数据DLn(DL4~DL6)作为描绘位元串数据SBb输出至光源装置LSb的驱动电路36a。关于第1扫描模块,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U1~U3的顺序成为U1→U2→U3,因此描绘数据输出部114将依照DL1→DL2→DL3的顺序重复的串列数据DL1~DL3作为描绘位元串数据SBa输出。关于第2扫描模块,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U4~U6的顺序成为U4→U5→U6,因此描绘数据输出部114将依照DL4→DL5→DL6的顺序重复的串列数据DL4~DL6作为描绘位元串数据SBb输出。
使用图14,对描绘数据输出部114的构成进行详细说明。描绘数据输出部114具有输出描绘位元串数据SBa的第1数据输出部114a、及输出描绘位元串数据SBb的第2数据输出部114b。第1数据输出部114a具有与扫描单元U1~U3(选择用光学元件AOM1~AOM3)的各者对应的3个生成电路GE1、GE2、GE3、及3输入的OR栅极部GT1m。生成电路GE1具有存储体部BM1、计数器部CON1、2输入的AND栅极部GT1a、GT1b、及描绘允许信号生成部OSM1。生成电路GE2具有存储体部BM2、计数器部CON2、2输入的AND栅极部GT2a、GT2b、及描绘允许信号生成部OSM2。生成电路GE3具有存储体部BM3、计数器部CON3、2输入的AND栅极部GT3a、GT3b、及描绘允许信号生成部OSM3。第2数据输出部114b具有与扫描单元U1~U3(选择用光学元件AOM1~AOM3)的各者对应的3个生成电路GE4、GE5、GE6、及3输入的OR栅极部GT2m。生成电路GE4具有存储体部BM4、计数器部CON4、2输入的AND栅极部GT4a、GT4b、及描绘允许信号生成部OSM4。生成电路GE5具有存储体部BM5、计数器部CON5、2输入的AND栅极部GT5a、GT5b、及描绘允许信号生成部OSM5。生成电路GE6具有存储体部BM6、计数器部CON6、2输入的AND栅极部GT6a、GT6b、及描绘允许信号生成部OSM6。
各描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)是由单击多谐振荡器等构成。各描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)生成将利用所对应的扫描单元Un(U1~U6)的聚焦光SP的描绘开始时序进行调整的描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)。对于各描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)输入所对应的扫描单元Un(U1~U6)的入射允许信号LPn(LP1~LP6),基于该输入的入射允许信号LPn(LP1~LP6)而生成描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)。例如,对于描绘允许信号生成部OSM1输入有入射允许信号LP1,描绘允许信号生成部OSM1基于该输入的入射允许信号LP1而生成描绘允许信号SQ1。同样地,对于描绘允许信号生成部OSM2~OSM6输入有入射允许信号LP2~LP6,描绘允许信号生成部OSM2~OSM6基于该输入的入射允许信号LP2~LP6而生成描绘允许信号SQ2~SQ6。于该描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)成为高位准(H)的期间中,所对应的扫描单元Un(U1~U6)的串列数据DLn(DL1~DL6)被输出至驱动电路36a。
图15是表示藉由描绘允许信号生成部OSMn而生成的描绘允许信号SQn及于描绘允许信号SQn为高位准(逻辑值为1)的期间中所输出的像素移位脉冲BSC的时序图。如上所述,当产生原点信号SZn(SZ1~SZ6)时,生成自原点信号SZn(SZ1~SZ6)产生后固定时间(接通时间Ton)内成为高位准(H)的入射允许信号LPn(LP1~LP6)。再者,该接通时间Ton当然是作为扫描单元Un的聚焦光SP的最大扫描时间的时间Ts以下的时间。描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)生成如下的描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6):自入射允许信号LPn(LP1~LP6)成为高位准「1」后亦即自原点信号SZn(SZ1~SZ6)产生后经过延迟时间Tdn(Td1~Td6)之后上升,且,与入射允许信号LPn(LP1~LP6)成为低位准「0」同时或在其之前下降。例如,描绘允许信号生成部OSM3生成如下的描绘允许信号SQ3:自入射允许信号LP3成为高位准后经过延迟时间Td3之后上升,且,与入射允许信号LP3成为低位准同时或在其之前下降。该描绘允许信号SQ1~SQ3是依照SQ1→SQ2→SQ3的顺序成为高位准(H),成为高位准(H)的时间不会相互重复。同样地,描绘允许信号SQ4~SQ6是依照SQ4→SQ5→SQ6的顺序成为高位准(H),成为高位准(H)的时间不会相互重复。于该描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)实际上成为高位准(H)的期间,允许于基板P的被照射面上进行聚焦光SP的描绘。
藉由使该延迟时间Tdn变动,可使基板P上的描绘线SLn的位置沿主扫描方向(Y方向)移位。亦即,藉由缩短延迟时间Td,描绘线SLn的主扫描方向上的位置向描绘开始位置侧(与主扫描方向相反的侧)移位,藉由延长延迟时间Td,描绘线SLn的主扫描方向上的位置向描绘结束位置侧(主扫描方向侧)移位。该延迟时间Tdn原则上以描绘线SLn的中心点到达最大扫描长度(例如31mm)的中央(中点)的方式设定。因此,若于延迟时间Tdn保持固定的状态下,描绘线SLn的扫描长度根据整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn的至少一者而伸缩,则描绘线SLn的中心点不会位于最大扫描长度的中央。因此,亦可根据整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn而决定该延迟时间Tdn。藉由该延迟时间Tdn(Td1~Td6),可使各描绘线SLn(SL1~SL6)沿着主扫描方向个别地移位。曝光控制部116是基于整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn而生成表示延迟时间Tdn(Td1~Td6)的延迟信息,并将所生成的延迟信息输出至描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)。描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)基于所输入的延迟信息而决定生成的描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)的延迟时间Tdn(Td1~Td6)。
图16是表示于最大扫描长度的范围内伸缩的描绘线SLn的位置与延迟时间Td的关系的图。符号MSLn表示最大扫描长度的描绘线SLn。又,符号SLna表示未伸缩的初始值的描绘线SLn,将该情形时的延迟时间Tdn以Tda表示。亦即,以描绘线SLna的中心点pa到达最大扫描长度的中点pm的方式,将该延迟时间Tda设定为初始值。又,符号SLnb是表示将初始值的描绘线SLna藉由整体倍率修正或局部倍率修正而缩小时的描绘线SLn的符号,符号SLnc是表示将初始值的描绘线SLna藉由整体倍率修正或局部倍率修正而伸长时的描绘线SLn的符号。
于将描绘线SLnb的延迟时间设为与描绘线SLna时相同的延迟时间Tda的情形时,描绘开始时序与描绘线SLna时相同。因此,描绘线SLnb的描绘开始点不会相对于描绘线SLna的描绘开始点沿主扫描方向移位。然而,若为该情形,则由于描绘线SLnb相对于描绘线SLna缩小,故而描绘线SLnb的描绘结束点较描绘线SLna的描绘结束点向描绘开始点侧偏移。因此,描绘线SLnb的中心点pb的位置较最大扫描长度的描绘线MSLn的中点pm的位置向描绘开始点侧偏移。因此,于描绘线SLnb的情形时,亦可基于描绘线SLnb的缩小率,以描绘线SLnb的中心点pb与描绘线MSLn的中点pm一致的方式决定延迟时间Tdb。该情形时的延迟时间Tdb变得长于延迟时间Tda,描绘线SLnb的描绘开始点成为较描绘线SLna的描绘开始点向描绘结束点侧(主扫描方向侧)移位的状态。
又,于将描绘线SLnc的延迟时间设为与描绘线SLna时相同的延迟时间Tda的情形时,描绘开始时序与描绘线SLna时相同。因此,描绘线SLnc的描绘开始点不会相对于描绘线SLna的描绘开始点沿主扫描方向移位。然而,若为该情形,则由于描绘线SLnb相对于描绘线SLna伸长,故而描绘线SLnc的描绘结束点较描绘线SLna的描绘结束点向描绘结束点侧(主扫描方向侧)偏移。因此,描绘线SLnc的中心点pc的位置较最大扫描长度的描绘线MSLn的中点pm的位置向描绘结束点侧偏移。因此,于描绘线SLnc的情形时,亦可基于描绘线SLnc的伸长率,以描绘线SLnc的中心点pc与描绘线MSLn的中点pm一致的方式决定延迟时间Tdc。该情形时的延迟时间Tdc变得短于延迟时间Tda,描绘线SLnc的描绘开始点成为较描绘线SLna的描绘开始点向描绘开始点侧(与主扫描方向相反的侧)移位的状态。
返回至图14的说明,各描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)所生成的描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)被输入至AND栅极部GTnb(GT1b~GT6b)的一输入端子。详细而言,于AND栅极部GT1b的一输入端子,被输入有描绘允许信号SQ1,同样地,于AND栅极部GT2b~GT6b的一输入端子,被输入有描绘允许信号SQ2~SQ6。于AND栅极部GTnb(GT1b~GT6b)的另一输入端子,被输入有像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。于AND栅极部GT1b~GT3b,被同时输入有来自光源装置LSa的信号产生部22a的像素移位脉冲BSCa,于AND栅极部GT4b~GT6b,被同时输入有来自光源装置LSb的信号产生部22a的像素移位脉冲BSCb。AND栅极部GTnb(GT1b~GT6b)是如图15所示,仅于自描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)输入的描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)为高位准的时间内将所输入的像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)输出。再者,藉由图9的栅极电路GTa,于描绘允许信号SQ1~SQ3(SQ4~SQ6)为高位准的期间中生成像素移位脉冲BSCa(BSCb)。
于3个AND栅极部GT1b~GT3b(GT4b~GT6b),被输入有使与3个描绘允许信号SQ1~SQ3(SQ4~SQ6)中的成为高位准的描绘允许信号SQn对应的扫描单元Un的串列数据DLn的像素移位的像素移位脉冲BSCa(BSCb)。若详细说明,则于描绘允许信号SQ1为高位准的期间中,使与描绘允许信号SQ1对应的扫描单元U1的串列数据DL1的像素移位的像素移位脉冲BSCa被输入至3个AND栅极部GT1b~GT3b。又,于描绘允许信号SQ2、SQ3为高位准的期间中,使与描绘允许信号SQ2、SQ3对应的扫描单元U2、U3的串列数据DL2、DL3的像素移位的像素移位脉冲BSCa被输入至3个AND栅极部GT1b~GT3b。以同样的方式,于描绘允许信号SQ4~SQ6为高位准的期间中,使与描绘允许信号SQ4~SQ6对应的扫描单元U4~U6的串列数据DL4~DL6的像素移位的像素移位脉冲BSCb被输入至3个AND栅极部GT4b~GT6b。
各存储体部(描绘数据存储部)BMn(BM1~BM6)是存储与所对应的扫描单元Un(U1~U6)应描绘曝光的图案相应的图案数据(点阵图)的存储体。计数器部CONn(CON1~CON6)是用以将存储体部BMn(BM1~BM6)中所存储的图案数据中的串列数据DLn(DL1~DL6)的各像素的逻辑信息于列方向以1像素为单位同步地输出至像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)的计数器。藉此,于描绘允许信号SQn(SQ1~SQ6)为高位准(H)的时间中,与之对应的扫描单元Un(U1~U6)的串列数据DLn(DL1~DL6)的各像素的逻辑信息于列方向以1像素为单位同步地输出至像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。例如,于描绘允许信号SQ1(SQ2、SQ3)为高位准(H)的期间中,串列数据DL1(DL2、DL3)的逻辑信息以1像素为单位同步地输出至像素移位脉冲BSCa。又,于描绘允许信号SQ4(SQ5、SQ6)为高位准(H)的期间中,串列数据DL4(DL5、DL6)的逻辑信息以1像素为单位同步地输出至像素移位脉冲BSCb。
又,存储体部BMn(BM1~BM6)中所存储的图案数据的串列数据DLn(DL1~DL6)藉由未图示的位址计数器等而向行方向移位。亦即,藉由未图示的位址计数器读出的行是如第1行、第2行、第3行、…般移位。该移位是例如若为与扫描单元U1对应的存储体部BM1,则于将串列数据DL1输出结束之后,于与接下来进行扫描的扫描单元U2对应的入射允许信号LP2成为高位准(H)的时点(产生原点信号SZ2的时点)进行。存储体部BM2中所存储的图案数据的串列数据DL2的移位是于将串列数据DL2输出结束之后,于与接下来进行扫描的扫描单元U3对应的入射允许信号LP3成为高位准(H)的时点(产生原点信号SZ3的时点)进行。又,存储体部BM3中所存储的图案数据的串列数据DL3的移位是于将串列数据DL3输出结束之后,于与接下来进行扫描的扫描单元U1对应的入射允许信号LP1成为高位准(H)的时点(产生原点信号SZ1的时点)进行。再者,第1扫描模块的3个扫描单元U1~U3是依照U1→U2→U3的顺序进行聚焦光SP的扫描。
以同样的方式,存储体部BM4~BM6中所存储的图案数据的串列数据DL4~DL6的移位是于将串列数据DL4~DL6输出结束之后,于与接下来进行扫描的扫描单元U5、U6、U4对应的入射允许信号LP5、LP6、LP4成为高位准(H)的时点(产生原点信号SZ5、SZ6、SZ4的时点)进行。再者,第2扫描模块的3个扫描单元U4~U6是依照U4→U5→U6的顺序进行聚焦光SP的扫描。
自存储体部BMn(BM1~BM6)输出的串列数据DLn(DL1~DL6)被输入至AND栅极部GTna(GT1a~GT6a)的一输入端子。于AND栅极部GTna(GT1a~GT6a)的另一输入端子,被输入有入射允许信号LPn(LP1~LP6)。因此,AND栅极部GTna(GT1a~GT6a)是于入射允许信号LPn(LP1~LP6)为高位准(H)的期间中(时间Ton中)输出串列数据DLn(DL1~DL6)。藉此,进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的串列数据DLn被输出。藉此,串列数据DLn(DL1~DL3)自第1数据输出部114a的生成电路GE1~GE3依照DL1→DL2→DL3的顺序输出,而被输入至3输入的OR栅极部GT1m。以同样的方式,串列数据DLn(DL4~DL6)自第2数据输出部114b的生成电路GE4~GE6依照DL4→DL5→DL6的顺序输出,而被输入至3输入的OR栅极部GT2m。
OR栅极部GT1m将依照DL1→DL2→DL3的顺序被反复输入的串列数据DLn(DL1→DL2→DL3)作为描绘位元串数据SBa输出至光源装置LSa的驱动电路36a。藉此,第1扫描模块的3个扫描单元U1~U3可依照U1→U2→U3的顺序进行聚焦光SP的扫描,与此同时,将与图案数据相应的图案描绘曝光。以同样的方式,OR栅极部GT2m将依照DL4→DL5→DL6的顺序被反复输入的串列数据DLn作为描绘位元串数据SBb输出至光源装置LSb的驱动电路36a。藉此,第2扫描模块的3个扫描单元U4~U6可依照U4→U5→U6的顺序进行聚焦光SP的扫描,与此同时,将与图案数据相应的图案描绘曝光。
再者,本第1实施形态中,针对每个扫描单元Un(U1~U6),准备图案数据,以扫描模块为单位,自3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的图案数据的中,依照进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的顺序(U1→U2→U3、U4→U5→U6)输出串列数据DL1~DL3、DL4~DL6。然而,由于进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的顺序被预先决定,故而亦可针对每个扫描模块,准备将3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的图案数据的各串列数据DLn(DL1~DL3、DL4~DL6)组合而成的1个图案数据。亦即,亦可针对每个扫描模块,构筑将3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的图案数据的各行的串列数据DLn(DL1~DL3、DL4~DL6)依照进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un的顺序排列而成的1个图案数据。于该情形时,只要将针对每个扫描模块构筑的1个图案数据的串列数据DLn根据描绘允许信号SQn(SQ1~SQ3、SQ4~SQ6)自第1行依序输出即可。
且说,图12所示的曝光控制部116是控制整体倍率设定部110、局部倍率设定部112、及描绘数据输出部114者。于曝光控制部116,被输入有标记位置检测部106检测出的设置方位线Lx1、Lx4上的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置信息、与旋转位置检测部108检测出的设置方位线Lx1~Lx4上的旋转筒DR的旋转角度位置信息(基于计数器电路CN1a~CN4a、CN1b~CN4b的计数值)。曝光控制部116基于设置方位线Lx1上的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置信息、与设置方位线Lx1上的旋转筒DR的旋转角度位置(计数器电路CN1a、CN1b的计数值)而检测(决定)基板P的副扫描方向(X方向)上的曝光区域W的描绘曝光的开始位置。
然后,曝光控制部116基于检测出描绘曝光的开始位置时的设置方位线Lx1上的旋转筒DR的旋转角度位置、与设置方位线Lx2上的旋转角度位置(基于计数器电路CN2a、CN2b的计数值),判断基板P的描绘曝光的开始位置是否被搬送至位于设置方位线Lx2上的描绘线SL1、SL3、SL5上。曝光控制部116当判断描绘曝光的开始位置被搬送至描绘线SL1、SL3、SL5上时控制局部倍率设定部112及描绘数据输出部114等,使扫描单元U1、U3、U5开始利用聚焦光SP的扫描进行的描绘。
于该情形时,曝光控制部116是于扫描单元U1、U3进行描绘曝光的时序,使局部倍率设定部112将与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U1、U3对应的局部倍率修正信息CMg1、CMg3输出至光源装置LSa的信号产生部22a。藉此,光源装置LSa的信号产生部22a根据局部倍率修正信息CMg1、CMg3而产生使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U1、U3的串列数据DL1、DL3的像素移位的像素移位脉冲BSCa。根据该像素移位脉冲BSCa,描绘数据输出部114使与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U1、U3对应的串列数据DL1、DL3的各像素的逻辑信息以1像素为单位不断移位。同样地,曝光控制部116于扫描单元U5进行描绘曝光的时序,使局部倍率设定部112将与扫描单元U5对应的局部倍率修正信息CMg5输出至光源装置LSb的信号产生部22a。藉此,光源装置LSb的信号产生部22a根据局部倍率修正信息CMg5而产生使与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U5对应的串列数据DL5的像素移位的像素移位脉冲BSCb。根据该像素移位脉冲BSCb,描绘数据输出部114使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U5的串列数据DL5的各像素的逻辑信息以1像素为单位不断移位。
其后,曝光控制部116基于检测出描绘曝光的开始位置时的设置方位线Lx1上的旋转筒DR的旋转角度位置、与设置方位线Lx3上的旋转角度位置(计数器电路CN3a、CN3b的计数值),判断基板P的描绘曝光的开始位置是否被搬送至位于设置方位线Lx3上的描绘线SL2、SL4、SL6上。曝光控制部116当判断描绘曝光的开始位置被搬送至描绘线SL2、SL4、SL6上时控制局部倍率设定部112及描绘数据输出部114,进而,使扫描单元U2、U4、U6开始聚焦光SP的扫描。
于该情形时,曝光控制部116于扫描单元U2进行描绘曝光的时序,使局部倍率设定部112将与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U2对应的局部倍率修正信息CMg2输出至光源装置LSa的信号产生部22a。藉此,光源装置LSa的信号产生部22a根据局部倍率修正信息CMg2而产生使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U2的串列数据DL2的像素移位的像素移位脉冲BSCa。根据该像素移位脉冲BSCa,描绘数据输出部114使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U2的串列数据DL2的各像素的逻辑信息以1像素为单位不断移位。同样地,曝光控制部116于扫描单元U4、U6进行描绘曝光的时序,使局部倍率设定部112将与扫描单元U4、U6对应的局部倍率修正信息CMg4、CMg6输出至光源装置LSb的信号产生部22a。藉此,光源装置LSb的信号产生部22a根据局部倍率修正信息CMg4、CMg6而产生使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U4、U6的串列数据DL4、DL6的像素移位的像素移位脉冲BSCb。根据该像素移位脉冲BSCb,描绘数据输出部114使进行聚焦光SP的扫描的扫描单元U4、U6的串列数据DL4、DL6的各像素的逻辑信息以1像素为单位不断移位。
如由上文的图4可知,基板P是向+X方向被搬送,故而描绘线SL1、SL3、SL5的各者上的描绘曝光先行,基板P进而被搬送特定距离后进行描绘线SL2、SL4、SL6的各者上的描绘曝光。另一方面,第1扫描模块的3个扫描单元U1~U3的各多角镜PM、第2扫描模块的3个扫描单元U4~U6的各多角镜PM是具有特定的相位差地被旋转控制,因此原点信号SZ1~SZ3、SZ4~SZ6如图13所示般具有相当于时间Ts的相位差地持续产生。因此,产生如图13所示的入射允许信号LPn(LP1~LP6),于自描绘线SL1、SL3、SL5上的描绘曝光的开始时点至描绘线SL2、SL4、SL6上的描绘曝光的开始之前的期间,亦将图14中的AND栅极部GT2a、GT4a、GT6a开启,而输出串列数据DL2、DL4、DL6。因此,于曝光区域W的描绘曝光的开始位置到达至描绘线SL2、SL4、SL6上之前,便藉由利用扫描单元U2、U4、U6的聚焦光SP的扫描而描绘图案。
因此,较佳为于图14的构成中,于每个生成电路GEn(GE1~GE6)设置选择栅极电路,该选择栅极电路是藉由曝光控制部116的控制而选择将入射允许信号LPn(LP1~LP6)输送或禁止输送至AND栅极部GTna(GT1a~GT6a)及描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)。藉此,仅于各生成电路GEn(GE1~GE6)的选择栅极电路开启的期间中,对AND栅极部GTna(GT1a~GT6a)及描绘允许信号生成部OSMn(OSM1~OSM6)输入有入射允许信号LPn(LP1~LP6)。因此,曝光控制部116可藉由关闭生成电路GE2、GE4、GE6的选择栅极电路且开启生成电路GE1、GE3、GE5的选择栅极电路,而禁止串列数据DL2、DL4、DL6的输出。又,藉由关闭该生成电路GE2、GE4、GE6的选择栅极电路,亦不会生成描绘允许信号SQ2、SQ4、SQ6。因此,于关闭生成电路GE2、GE4、GE6的选择栅极电路的期间,亦禁止藉由栅极电路GTa(参照图9)而生成使串列数据DL2、DL4、DL6的像素移位的像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。
再者,于不在各生成电路GEn(GE1~GE6)设置选择栅极电路的情形时,曝光控制部116可藉由将输出至光源装置LSa、LSb的驱动电路36a的描绘位元串数据SBa、SBb中的、串列数据DL2、DL4、DL6所对应部分的像素的逻辑信息全部取消为「0」,而实质上取消利用扫描单元U2、U4、U6的描绘曝光。取消期间中,自存储体部BM2、BM4、BM6输出的串列数据DL2、DL4、DL6的行未移位而保持为第1行。然后,自曝光区域W的描绘曝光的开始位置到达至描绘线SL2、SL4、SL6上之后,开始串列数据DL2、DL4、DL6的输出,进行串列数据DL2、DL4、DL6向行方向的移位。
同样地,曝光区域W的描绘曝光的结束位置先到达至描绘线SL1、SL3、SL5上,其后隔开固定的时间到达至描绘线SL2、SL4、SL6上。因此,描绘曝光的结束位置到达至描绘线SL1、SL3、SL5之后,且到达至描绘线SL2、SL4、SL6为止,仅利用扫描单元U2、U4、U6进行图案的描绘曝光。因此,曝光控制部116可藉由关闭生成电路GE1、GE3、GE5的选择栅极电路且开启生成电路GE2、GE4、GE6的选择栅极电路,而禁止串列数据DL1、DL3、DL5的输出。又,藉由关闭该生成电路GE1、GE3、GE5的选择栅极电路,亦禁止藉由图9所示的栅极电路GTa而生成使串列数据DL1、DL3、DL5的像素移位的像素移位脉冲BSC(BSCa、BSCb)。再者,于不在各生成电路GEn(GE1~GE6)设置选择栅极电路的情形时,曝光控制部116可藉由将输出至光源装置LSa、LSb的驱动电路36a的描绘位元串数据SBa、SBb中的、串列数据DL1、DL3、DL5所对应部分的像素的逻辑信息全部取消为「0」,而实质上取消利用扫描单元U1、U3、U5的描绘曝光。
又,曝光控制部116基于标记位置检测部106检测出的设置方位线Lx1、Lx4上的对准标记MKm(MK1~MK4)的位置信息、与旋转位置检测部108检测出的设置方位线Lx1、Lx4上的旋转筒DR的旋转角度位置信息,而逐次运算基板P或曝光区域W的形变(变形)。例如,于基板P于长尺寸方向受到较大的张力或接受热制程而变形的情形时,曝光区域W的形状亦发生形变(发生变形),对准标记MKm(MK1~MK4)的排列亦未成为如图4所示的矩形状,而成为形变的(变形的)状态。于基板P或曝光区域W发生形变的情形时,必须与之相应地变更各描绘线SLn的倍率,因此,曝光控制部116基于运算出的基板P或曝光区域W的形变,生成整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn的至少一者。然后,该生成的整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn的至少一者被输出至整体倍率设定部110或局部倍率设定部112。藉此,可提高重迭曝光的精度。又,曝光控制部116亦可根据基板P或曝光区域W的形变,而针对各描绘线SLn分别生成修正倾斜角信息。基于该生成的修正倾斜角信息,上文所述的上述致动器使各扫描单元Un(U1~U6)绕照射中心轴Len(Le1~Le6)旋动。藉此,重迭曝光的精度更加提高。曝光控制部116亦可每当藉由各扫描单元Un(U1~U6)进行聚焦光SP的扫描时,或者每当进行特定次数的聚焦光SP的扫描时,或者于基板P或曝光区域W的形变的倾向超出容许范围而变化时,再次生成整体倍率修正信息TMg及局部倍率修正信息CMgn的至少一者、与修正倾斜角信息。
如上所述,第1实施形态的曝光装置EX是一面将藉由来自脉冲光源部35的种子光S1、S2而生成的射束LB(Lse、LBa、LBb、LBn)的聚焦光SP根据图案进行强度调变,一面使聚焦光SP沿着基板P上的描绘线SLn而相对地扫描,藉此于基板P上描绘图案。而且,曝光装置EX至少具备存储体部BMn、时脉产生部60、光源控制部、修正像素指定部62、及送出时序切换部64。如上所述,存储体部BMn是存储有藉由扫描单元Un的聚焦光SP的扫描而描绘的图案数据者。时脉产生部60生成如下的时脉信号LTC:具有由Pxy/(N×Vs)决定的基准周期Ta,于聚焦光SP的扫描中每1像素的尺寸Pxy具有N个时脉脉冲。光源控制部至少由控制电路22、电光元件36、驱动电路36a、及描绘数据输出部114构成。该光源控制部是以响应时脉信号LTC的时脉脉冲而产生射束LB的方式控制脉冲光源部35,并且基于自存储体部BMn依序送出的构成图案数据的串列数据DLn的每个像素的逻辑信息而将射束LB的强度进行调变。修正像素指定部62将于描绘线SLn上排列的多个像素的中配置在特定的位置的至少1个像素指定为修正像素。送出时序切换部64是以如下方式对像素的逻辑信息的自存储体部BMn的送出时序进行切换,即:于聚焦光SP对描绘线SLn上的修正像素以外的普通像素进行扫描的时序,时脉脉冲的N个对应1像素,于聚焦光SP对描绘线SLn上的修正像素进行扫描的时序,时脉脉冲的N±m个对应1像素。因此,可细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率,而可进行微米级的精密的重迭曝光。
曝光装置EX具备多个扫描单元Un,该等扫描单元Un具有:多角镜PM,其将射束LB一维地偏向;及光学透镜构件(至少包含fθ透镜FT及柱面透镜CYb),其将经多角镜PM偏向的射束LB入射而于基板P上聚光为聚焦光SP。曝光装置EX藉由自多个扫描单元Un的各者投射的聚焦光SP而于基板P上描绘图案。藉此,可简单地扩大曝光区域W的范围。
曝光装置EX具备:多角镜驱动控制部100,其以多个扫描单元Un的各者的多角镜PM的旋转角度位置成为特定的相位关系的方式使多角镜PM的各者同步旋转;及射束切换部BDU,其将来自光源装置LSa(或LSb)的射束根据多角镜PM的旋转角度位置以依序引导至多个扫描单元Un中的任一个的方式进行切换。藉此,可于自1个扫描单元Un开始聚焦光SP的扫描后至开始下一扫描之前的期间,多个扫描单元Un的各者依序进行聚焦光SP的扫描。其结果为,可有效地活用射束LB。
曝光装置EX具备将用以指定位于描绘线SLn上的多个像素中的成为修正对象的修正像素的局部倍率修正信息(修正信息)CMgn存储于多个扫描单元Un的各者的局部倍率设定部(修正信息存储部)112。修正像素指定部62是基于与藉由射束切换部BDU而导入有射束LB的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn,指定位于被导入有射束LB的扫描单元Un的描绘线SLn上的修正像素。藉此,可针对每个描绘线SLn(扫描单元Un),细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率。因此,图案曝光的重迭精度提高。
局部倍率修正信息CMgn包含修正位置信息Nv,该修正位置信息Nv用以按照沿描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率而于描绘线SLn上的离散的多个位置的各者指定修正像素。修正像素指定部62基于修正位置信息Nv,而指定离散地位于描绘线SLn上的多个修正像素。送出时序切换部64是在位于描绘线SLn上的多个修正像素的各者,以相对于修正像素对应有N±m个时脉信号LTC的时脉脉冲的方式,将逻辑信息的自存储体部BMn的送出时序进行切换。藉此,可无不均地使描绘线SLn(描绘的图案)进行倍率修正(伸缩)。
局部倍率修正信息CMgn包含用以按照沿描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率而设定上述的「±m」的值的倍率信息SCA。藉此,可使描绘线SLn(描绘的图案)按照描绘倍率伸缩。
射束切换部BDU具有多个选择用光学元件AOMn,该等选择用光学元件AOMn是沿着来自光源装置LSa(或LSb)的射束LB的行进方向而串联地配置,且切换射束LB的光路而选择射束LB所入射的1个扫描单元Un。因此,可使来自光源装置LSa(或LSb)的射束LB有效率地集中于应描绘曝光的1个扫描单元Un,从而获得较高的曝光量。例如,于将来自光源装置LSa(或LSb)的1个射束LB使用多个射束分光器振幅分割为3个,并将分割后的3个射束LB的各者经由根据串列数据DLn而调变的描绘用的声光调变元件(强度调变部)AOM引导至3个扫描单元Un的情形时,若将描绘用的声光调变元件中的射束强度的衰减设为20%,将各扫描单元Un内的射束强度的衰减设为30%,则在将原先的射束LB的强度设为100%时,1个扫描单元Un中的聚焦光SP的强度成为约18.67%。另一方面,如第1实施形态,于将来自光源装置LSa(或LSb)的射束LB藉由3个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM3、AOM4~AOM6)而偏向,并将其入射至3个扫描单元Un(U1~U3、U4~U6)的任一个的情形时,于将选择用光学元件AOMn中的射束强度的衰减设为20%时,1个扫描单元Un中的聚焦光SP的强度成为原先的射束LB的强度的约56%。
多个选择用光学元件AOMn是与多个扫描单元Un对应而设置,切换是否使射束LB入射至所对应的扫描单元Un。因此,可简单地选择多个扫描单元Un中的、射束LBn应入射的1个扫描单元Un。
再者,本第1实施形态中,多角镜PM的扫描效率为1/3,将分配有射束LBa、LBb的扫描单元Un的数量设为3个,因此将6个选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)分为2个光学元件模块(2个组),与之对应地,将6个扫描单元Un(U1~U6)分为2个扫描模块(2个组)。然而,于多角镜PM的扫描效率为1/H,扫描单元Un及选择用光学元件AOMn的数量为Q的情形时,将Q个选择用光学元件AOMn分为Q/H个光学元件模块(Q/H的组)。而且,将Q个扫描单元Un分为Q/H的扫描模块即可。该情形时,较佳为使Q/H个光学元件模块(Q/H的组)的各者所包含的选择用光学元件AOMn的数量相等,又,使Q/H个扫描模块(Q/H的组)的各者所包含的扫描单元Un的数量亦相等。再者,该Q/H较佳为正数。亦即,Q较佳为H的倍数。例如,于多角镜PM的扫描效率为1/2,扫描单元Un及选择用光学元件AOMn的数量为6个的情形时,只要将6个选择用光学元件AOMn均等地分为3个光学元件模块(3个组),且将6个扫描单元Un均等地分为3个扫描模块(3个组)即可。
又,上述第1实施形态中是将多角镜PM的形状设为八角形(反射面RP为8个),但亦可为六角形、七角形,或亦可为九角形以上。藉此,多角镜PM的扫描效率亦发生改变。一般而言,于多角形的形状的多角镜PM的反射面数Np以外的条件(例如,fθ透镜FT的口径或焦点距离等条件)相同的情形时,反射面数Np越多,则多角镜PM的1反射面RP的扫描效率越大,反射面数越少,则多角镜PM的扫描效率越小。又,反射面数Np越多,则多角镜PM的外形越接近于圆形,因此旋转中的风阻损失减少,而可使多角镜PM更高速地旋转。例如,如上文的例,于将8面的多角镜PM以未达1/3的扫描效率使用的情形时,亦可变为24面(8面÷1/3)的多角镜PM。但,于该情形时,为了将来自1个光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)分时分配至3个扫描单元Un的各者,只要以如下方式控制3个扫描单元Un的各者的24面的多角镜PM即可:以成为同一角度相位的(原点信号以同一时序产生的)方式同步旋转,且每隔多角镜PM的2个反射面进行1次描绘。
又,上述第1实施形态中,像素的尺寸Px与尺寸Py是设为相同长度(例如3μm),但亦可使尺寸Px与尺寸Py的长度不同。关键在于,只要时脉产生部60生成具有由Py/(N×Vs)决定的基准周期Ta且于聚焦光SP的扫描中每1像素的尺寸Py具有N个时脉脉冲的时脉信号LTC即可。
[第1实施形态的变形例]
上述第1实施形态亦可以如下方式变形。
于上述第1实施形态中,相对于普通像素对应有N(=8)个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲),相对于修正像素对应有N±m(=8±1)个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)。又,由于将1像素的尺寸Pxy设为与聚焦光SP的大小相同的3μm且将时脉信号LTC的振荡频率Fa设为400MHz,故而沿主扫描方向扫描的聚焦光SP的投射间隔成为0.375μm。因此,修正像素成为于主扫描方向上相对于尺寸Pxy为3μm的普通像素伸缩0.375μm后的大小。亦即,修正像素伸缩的比率成为12.5(=0.375/3)%。又,于根据倍率信息SCA而决定的「±m」的值为「±2」的情形时,相对于尺寸Pxy为3μm的普通像素,修正像素伸缩0.75μm,其比率成为25(=0.75/3)%。
相对于此,若将1像素的尺寸Pxy设为与聚焦光SP的大小相同的3μm,且将时脉信号LTC的振荡频率Fa设为400MHz的2倍即800MHz,则相对于普通像素对应有16个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)。因此,若使根据倍率信息SCA而决定的「±m」的值维持为「±1」,则相对于修正像素对应有16±1个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)。于该情形时,于主扫描方向扫描的聚焦光SP的投射间隔成为0.1875(3×1/16)μm。因此,修正像素于主扫描方向上相对于尺寸Pxy为3μm的普通像素伸缩0.1875μm,其比率成为6.25(=0.1875/3)%。又,于根据倍率信息SCA而决定的「±m」的值为「±2」的情形时,相对于尺寸Pxy为3μm普通像素,修正像素伸缩0.375μm,其比率成为12.5%。因此,提高时脉信号LTC的振荡频率Fa可进行细致的倍率修正。
然而,即便于将振荡频率Fa自400MHz提高的情形时,亦存在脉冲光产生部20的DFB半导体激光元件30、32无法以提高后的振荡频率Fa(例如800MHz)产生脉冲状的种子光S1、S2的情形。又,于使用能够以提高后的振荡频率Fa响应的DFB半导体激光元件30、32的情形时,存在成本增高的问题。因此,本变形例中是藉由合成以400MHz的振荡频率Fb产生的射束LB而将聚焦光SP的频率设为800MHz。
再者,本变形例中,将描绘线SLn(SL1~SL6)的有效长度设为30mm,一面将有效大小为3μm的聚焦光SP每次重迭15/16、亦即2.8125(=3×15/16)μm,一面将聚焦光SP沿着描绘线SLn(SL1~SL6)照射至基板P上(基板P的被照射面上)。因此,聚焦光SP的投射间隔成为0.1875μm,1次扫描中照射的聚焦光SP的数量成为160000(=30[mm]/0.1875[μm])。又,由于将聚焦光SP的频率(振荡频率Fa)设为800MHz,且于1次扫描中照射160000次聚焦光SP,故而沿着描绘线SLn的聚焦光SP的1次扫描所需要的时间Tsp成为200μsec(=160000[次]/800[MHz]),其扫描速度Vs成为150m/sec(=30[mm]/200[μsec])。又,于副扫描方向上,亦是若聚焦光SP的扫描以0.1875μm的间隔进行,则基板P必须每时间Tpx(=620μsec)行进0.1875μm,因此搬送速度(进给速度)Vt成为约0.3024mm/sec(=0.1875[μm]/620[μsec])。再者,本变形例的多角镜PM的旋转速度Vp与上述第1实施形态相同,设为约12096.8rpm。
图17是表示本变形例中的光源装置LSa(LSb)的构成的图。再者,对与上述第1实施形态相同的构成标附相同符号,仅对不同处进行说明。光源装置LSa(LSb)具有时脉信号产生部150、2个控制电路152a、152b、2个脉冲光产生部20(以下为20a、20b)、OR栅极部(时脉产生部)GX1、及合成光学构件154。
时脉信号产生部150产生多个(M个)时脉信号(第1时脉信号)CK,其等是于将聚焦光SP的扫描速度设为Vs,将N设为2以上的整数,且将脉冲光产生部20(脉冲光源部35)的数量设为M时,具有由(Pxy×M)/(N×Vs)决定的基准周期Tb,并且每基准周期Tb的1/M的修正时间赋予相位。该M为2以上的整数且小于N的整数。本变形例中,由于每1像素的时脉脉冲(聚焦光SP)的数量N为16,M为2,Pxy为3μm,Vs为150m/sec,因此基准周期Tb=(3μm×2)/(16×150m/sec)=0.0025μsec,其频率Fb(1/Tc)成为400MHz。又,时脉信号产生部150产生每基准周期Tb的1/M的修正时间赋予相位的多个(M个)时脉信号,因此产生每基准周期Tb的1/2修正时间赋予相位的2个时脉信号CK。将该2个时脉信号CK以CKa、CKb表示。亦即,本变形例的时脉信号产生部150生成相互间相位偏移半周期的400MHz的时脉信号CKa、CKb。时脉信号产生部150所产生(生成)的时脉信号CKa被输出至控制电路152a及OR栅极部GX1,时脉信号CKb被输出至控制电路152b及OR栅极部GX1。
图18是表示时脉信号产生部150的构成的图。时脉信号产生部150具有时脉产生部60、单击脉冲产生器LC、2输入的AND栅极部GX2、GX3、及NOT栅极部GX4。如上述第1实施形态中亦说明般,时脉产生部60产生(生成)与整体倍率修正信息TMg相应的振荡频率Fc(周期Tc=1/Fc)的时脉信号CKs。本变形例中,时脉产生部60是生成于将整体倍率修正信息TMg设为0且整体倍率修正信息TMg为0的情形时振荡频率(发光频率)Fc为800MHz的时脉信号CKs。时脉产生部60所产生的时脉信号CKs被分别输入至AND栅极部GX1、GX2的一输入端子及单击脉冲产生器LC。
单击脉冲产生器LC通常是输出逻辑值「0」的信号SDo,但若产生时脉信号CKs的时脉脉冲,则仅于自时脉脉冲的下降起固定时间Tdp内输出逻辑值「1」的信号SDo。亦即,单击脉冲产生器LC是根据时脉信号CKs的时脉脉冲的下降而仅于固定时间Tdp内使逻辑值反转。时间Tdp被设定为Tc<Tdp<2×Tc的关系,较佳为被设定为Tdp≒1.5×Tc。于AND栅极部GX3的另一输入端子,被输入有该信号SDo。于AND栅极部GX2的另一输入端子,经由NOT栅极部GX4而被输入有信号SDo。亦即,于AND栅极部GX2,被输入有使信号SDo反转后的信号。AND栅极部GX2是基于所输入的时脉信号CKs与使信号SDo的值反转后的信号而输出时脉信号CKa。AND栅极部GX3是基于所输入的时脉信号CKs与信号SDo而输出时脉信号CKb。因此,AND栅极部GX2仅于信号SDo的逻辑值为「0」时将所输入的时脉信号CKs的时脉脉冲输出,AND栅极部GX3仅于信号SDo的逻辑值为「1」时将所输入的时脉信号CKs的时脉脉冲输出。
图19是说明图18的时脉信号产生部150的动作的时序图。若于信号SDo的逻辑值为「0」(低位准)的状态下,产生时脉信号CKs的时脉脉冲(将该时脉脉冲称为第1个时脉脉冲),则AND栅极部GX3的输出信号(时脉信号CKb)的值成为「0」(低位准)。亦即,AND栅极部GX3不将所输入的第1个时脉脉冲输出。另一方面,于信号SDo的逻辑值为「0」的情形时,藉由NOT栅极部GX4将使信号SDo的值反转后的值「1」输入至AND栅极部GX2,因此AND栅极部GX2的输出信号(时脉信号CKa)的值成为「1」。亦即,AND栅极部GX2将所输入的第1个时脉脉冲输出。
若于信号SDo的逻辑值「0」的状态下,产生时脉信号CKs的时脉脉冲,则单击脉冲产生器LC仅于自该时脉脉冲的下降起固定时间Tdp内将信号SDo的逻辑值设为「1」。由于时脉信号CKs的时脉脉冲是以较时间Tdp短的周期Tc产生,故而于产生下一个(第2个)时脉脉冲的时序,信号SDo的逻辑值仍为「1」。因此,AND栅极部GX3将所输入的第2个时脉脉冲输出,AND栅极部GX2不将第2个时脉脉冲输出。由于第3个时脉脉冲是于自第1个时脉脉冲的下降起经过固定时间Tdp之后产生,故而于产生第3个时脉脉冲的时序,信号SDo的逻辑成为「0」。因此,AND栅极部GX3不将所输入的第3个时脉脉冲输出,而AND栅极部GX2将所输入的第3个时脉脉冲输出。藉由重复此种动作,AND栅极部GX2生成将振荡频率Fc为800MHz的时脉信号CKs的时脉脉冲每隔1个予以减省的时脉信号CKa,AND栅极部GX3是以相对于时脉信号CKa相位偏移半周期的方式,生成将振荡频率Fc为800MHz的时脉信号CKs的时脉脉冲每隔1个予以减省的时脉信号CKb。亦即,时脉信号产生部150将振荡频率Fc为800MHz的时脉信号CKs分频为1/2,且生成了相互间相位偏移半周期的2个时脉信号CKa、CKb。因此,该时脉信号CKa、CKb的振荡频率(发光频率)Fb成为400MHz。
控制电路152a是以响应时脉信号CKa的各时脉脉冲而发出种子光S1、S2的方式,控制脉冲光产生部20a的脉冲光源部35(具体而言为DFB半导体激光元件30、32)。藉此,脉冲光产生部20a射出的射束LBa1(LBb1)的频率成为400MHz。控制电路152b是以响应时脉信号CKb的各时脉脉冲而发出种子光S1、S2的方式,控制脉冲光产生部20b的脉冲光源部35(具体而言为DFB半导体激光元件30、32)。藉此,脉冲光产生部20b射出的射束LBa2(LBb2)的频率成为400MHz,且,射出时序的相位相对于射束LBa1(LBb1)偏移半周期。
再者,本变形例中,各脉冲光产生部20a、20b的DFB半导体激光元件30、32发出的种子光S1、S2是相互间偏光方向正交的直线偏光的光,且,脉冲光产生部20a、20b的DFB半导体激光元件30彼此及DFB半导体激光元件32彼此亦是相互间偏光方向正交的直线偏光的光。藉此,自脉冲光产生部20a射出的射束LBa1(LBb1)与自脉冲光产生部20b射出的射束LBa2(LBb2)成为相互直行的直线偏光的光。本变形例中,脉冲光产生部20a的DFB半导体激光元件30发出的种子光S1及脉冲光产生部20b的DFB半导体激光元件32发出的种子光S2的偏光状态均成为S偏光。又,脉冲光产生部20a的DFB半导体激光元件32发出的种子光S2及脉冲光产生部20b的DFB半导体激光元件30发出的种子光S1的偏光状态均成为P偏光。因此,本变形例中,脉冲光产生部20a射出的射束LBa1(LBb1)成为P偏光的光,脉冲光产生部20b射出的射束LBa2(LBb2)成为S偏光的光。再者,前提在于,脉冲光产生部20a的偏光分光器34使S偏光的光透过且反射P偏光的光,脉冲光产生部20b的偏光分光器34使P偏光的光透过且反射S偏光的光。又,前提在于,脉冲光产生部20a的偏光分光器38使P偏光的光透过且反射S偏光的光,脉冲光产生部20b的偏光分光器38使S偏光的光透过且反射P偏光的光。
OR栅极部GX1是将所输入的相位相互间偏移半周期的2个时脉信号CKa、CKb合成而生成(产生)1个时脉信号(基准时脉信号)LTC。藉此,时脉信号LTC的各时脉脉冲(基准时脉脉冲)以800MHz的振荡频率Fa(周期Ta=1/Fa)产生。再者,由于时脉信号LTC与时脉信号产生部150的时脉产生部60所产生的时脉信号CKs的频率及相位相同,故而亦可不设置OR栅极部GX1。于该情形时,只要将时脉产生部60所产生的时脉信号CKs用作时脉信号LTC即可。
又,时脉信号产生部150亦可为具有时脉产生部60与可变延迟电路(省略图示)的构成。于该情形时,时脉产生部60是以400MHz的振荡频率Fc生成(产生)时脉信号CKs,并且上述可变延迟电路是使时脉信号CKs延迟时脉信号CKs的周期Tc(=1/Fc)的1/2。时脉信号产生部150将时脉产生部60所产生的时脉信号CKs作为时脉信号CKa输出至控制电路152a及OR栅极部GX1,并且将上述可变延迟电路使之延迟1/2周期Tc后的时脉信号CKs作为时脉信号CKb输出至控制电路152b及OR栅极部GX1。
虽未图示,但该时脉信号LTC经由栅极电路GTa被输入至与图9所示为同一构成的修正像素指定部62及送出时序切换部64。本变形例中,基于该800MHz的时脉信号LTC,指定修正像素,决定描绘位元串数据SBa(SBb)或串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)的各像素的逻辑信息的送出时序、亦即使输出的逻辑信息的像素移位的时序、亦即像素移位脉冲SBCa(SBCb)的输出时序。该修正像素指定部62及送出时序切换部64可设置于光源装置LSa(LSb)的内部,亦可设置于光源装置LSa(LSb)的外部。
而且,根据自该送出时序切换部64输出的像素移位脉冲BSCa(BSCb)依序输出的描绘位元串数据SBa(SBb)或串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)的各像素的逻辑信息被输出至光源装置LSa(LSb)的脉冲光产生部20a、20b的驱动电路36a。因此,自脉冲光产生部20a、20b射出的射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)是其强度基于该描绘位元串数据SBa(SBb)或串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)而调变。又,所射出的射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)藉由合成光学构件154而合成为1个射束LBa(LBb)。该射束LBa1(LBb1)与射束LBa2(LBb2)是振荡频率Fb为400MHz而相同,且相位偏移半周期,因此藉由合成光学构件154而合成800MHz的射束LBa(LBb)。因此,该生成的振荡频率Fa(=800MHz)的射束LBa(LBb)自光源装置LSa(LSb)射出。
合成光学构件154至少具有:偏光分光器PBS,其将脉冲光产生部20a所射出的P偏光的射束LBa1(LBb1)与脉冲光产生部20b所射出的S偏光的射束LBa2(LBb2)合成;镜M20、M21,其等将脉冲光产生部20a所射出的射束LBa1(LBb1)引导至偏光分光器PBS;及镜M22,其将脉冲光产生部20b所射出的射束LBa2(LBb2)引导至偏光分光器PBS。偏光分光器PBS具有使P偏光的光透过且反射S偏光的光的特性,因此使射束LBa1(LBb1)透过,且反射射束LBa2(LBb2)。此时,偏光分光器PBS的偏向分离面配置成,相对于与入射至偏光分光器PBS的射束LBa1(LBb1)的光轴正交的平面倾斜45度,且,相对于与入射至偏光分光器PBS的射束LBa2(LBb2)的光轴正交的平面倾斜45度。藉此,透过偏光分光器PBS的射束LBa1(LBb1)与于偏光分光器反射的射束LBa2(LBb2)成为同轴,因此射束LBa1(LBb1)与射束LBa2(LBb2)合成。
再者,自光源装置LSa(LSb)射出的射束LBa(LBb)成为包含P偏光的射束LB1a(LB1b)与S偏光的射束LB2a(LB2b)者,因此亦可省略图5所示的扫描单元Un内的光学透镜系统G10、光检测器DT、及λ/4波长板QW。于该情形时,变得无法检测描绘线SLn的斜率。又,于欲检测描绘线SLn的斜率的情形时,将射束LB1a(LB1b)与射束LB2a(LB2b)的偏向状态藉由偏光板等而均设为相同(例如,直线P偏光或圆偏振光)。而且,合成光学构件154以相互间成为同轴的方式合成该2个射束LB1a(LB1b)、射束LB2a(LB2b)即可。
如此,本变形例的曝光装置EX中,光源装置LSa(LSb)是将由2个脉冲光产生部20(20a、20b)以400MHz发出的射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)进行强度调变,并将该经强度调变的射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)合成而作为射束LBa(LBb)射出,因此与上述第1实施形态相比,可进而细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率。
再者,若射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)的每单位面积的强度较强,则与之相应地,会于偏光分光器PBS等产生烧痕。因此,为了降低每单位面积的强度,亦可设置使射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)的直径放大的放大透镜G20a、G20b、及使经放大的射束LBa1(LBb1)、LBa2(LBb2)为平行光的准直透镜CL20a、CL20b。又,参照符号160是包含用以将经合成的射束LBa(LBb)引导至射束轮廓分析仪162的反射镜等的光导光构件。该光导光构件160是以于射束轮廓分析仪162的测量面上射束LBa(LBb)成为聚焦光的方式将射束LBa(LBb)聚光(收敛)。射束轮廓分析仪162高精度地测量经聚光的射束LBa(LBb)的聚焦光的二维的光强度分布。藉此,可精密地测量经合成的射束LBa(LBb)的射束LBa1(LBb1)与射束LBa2(LBb2)的同轴性。该光导光构件160构成为可藉由反射镜的移动等而自射束LBa(LBb)的光轴位置(光路)退避。
又,本变形例中是相对于1像素对应有16个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲),但亦可相对于1像素对应有8个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)。若聚焦光SP的投射间隔与本变形例与同样地设为0.1875μm,则8个聚焦光SP对应1像素,因此1像素的尺寸Pxy成为1.5(=0.1875×8)μm。因此,于该情形时,聚焦光SP的大小亦设为与尺寸Pxy相同程度以下的大小、亦即1.5μm以下。即便于该情形时,亦可获得与本变形例同样的效果,并且可减小像素的尺寸,因此可将图案的解像度、解析度飞跃性地精细化,从而可描绘曝光更高精细的图案。
像素的尺寸Px与尺寸Py是设为相同长度(例如3μm),但亦可使尺寸Px与尺寸Py的长度不同。关键在于,只要时脉信号产生部150产生具有由(Py×M)/(N×Vs)决定的基准周期Tb并且每基准周期Tb的1/M的修正时间赋予相位的多个(M个)时脉信号(第1时脉信号)CK即可。
[第2实施形态]
其次,对第2实施形态进行说明。上述第1实施形态(亦包含变形例)中,将主扫描方向上的聚焦光SP的投射间隔设为固定,藉由局部地变更修正像素的每1像素的聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的数量,而使描绘线SLn的扫描长度伸缩。相对于此,本第2实施形态中,每1像素的聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的数量全部设为相同,藉由局部地变更主扫描方向上的聚焦光SP的投射间隔,而使描绘线SLn的扫描长度伸缩。
再者,于本第2实施形态中,将描绘线SLn(SL1~SL6)的有效长度设为30mm,将聚焦光SP的大小设为3μm,原则上将主扫描方向上的聚焦光SP的投射间隔设为聚焦光SP的大小的1/2、亦即1.5μm。因此,1次扫描中所照射的聚焦光SP的数量成为20000(=30[mm]/1.5[μm])。又,若将基板P的副扫描方向的进给速度(搬送速度)Vt设为2.419mm/sec,于副扫描方向上亦以1.5μm的间隔进行聚焦光SP的扫描,则沿着描绘线SLn的1次扫描开始(描绘开始)时点与下一扫描开始时点的时间差Tpx成为约620μsec(=1.5[μm]/2.419[mm/sec])。该时间差Tpx是8反射面RP的多角镜PM旋转1面(45度=360度/8)的时间。于该情形时,必须以多角镜PM的1旋转的时间成为约4.96msec(=8×620[μsec])的方式设定,因此多角镜PM的旋转速度Vp被设定为每秒约201.613旋转(=1/4.96[msec])、即约12096.8rpm。
又,将多角镜PM的反射面的数量Np设为8,将其扫描效率设为1/3。因此,将聚焦光SP扫描描绘线SLn的最大扫描长度(例如31mm)所需要的时间Ts成为Ts=Tpx×扫描效率,于上文的数值例的情形时,时间Ts成为约206.666…μsec(620[μsec]/3)。由于将描绘线SLn(SL1~SL6)不伸缩的情形(倍率为1倍的情形)的有效扫描长度设为30mm,故而沿着该描绘线SLn的聚焦光SP的1扫描的扫描时间Tsp成为约200μsec(=206.666…[μsec]×30[mm]/31[mm])。因此,于描绘线SLn不伸缩的情形时,于该时间Tsp的期间,必须照射20000的聚焦光SP(脉冲光),因此来自光源装置LS的射束LB的发光频率(振荡频率)Fe成为Fe≒20000[次]/200[μsec]=100MHz。又,聚焦光SP的扫描速度Vs成为30[mm]/200[μsec]=150m/sec。再者,本第2实施形态中,将1像素的尺寸Pxy设为与聚焦光SP的有效大小相同的3μm,相对于1像素对应有2个聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)。
图20是表示第2实施形态中的设置于光源装置LSa(LSb)的内部的信号产生部22a的构成的图。再者,对于与上述第1实施形态(亦包含变形例)相同的构成标附相同符号,仅说明不同的部分。该信号产生部22a是与上述第1实施形态同样地,设置于控制电路22的内部,但亦可设置于控制电路22的外部。又,亦可于光源装置LSa(LSb)的外部设置该信号产生部22a。又,本第2实施形态中,自图12所示的局部倍率设定部112将具有修正位置信息Nv'与伸缩信息(极性信息)POL'的局部倍率修正信息CMgn'送至信号产生部22a。该局部倍率设定部112是针对每个扫描单元Un(U1~U6)而存储局部倍率修正信息CMgn'(CMg1'~CMg6')。局部倍率设定部112是与上述第1实施形态同样地,将与进行聚焦光SP的扫描的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'输出至光源装置LS(LSa、LSb)的信号产生部22a。再者,局部倍率修正信息CMgn'是用以进行局部倍率修正的信息。
信号产生部22a具有时脉信号产生部200、修正点指定部202、及时脉切换部204。该时脉信号产生部200、修正点指定部202、及时脉切换部204等可藉由FPGA(FieldProgrammable Gate Array)汇集而构成。时脉信号产生部200生成具有较由决定的周期短的基准周期Te并且每基准周期Te的1/N的修正时间赋予相位差的多个(N个)时脉信号CKp(p=0、1、2、…、N-1)。是聚焦光SP的有效大小,Vs是聚焦光SP相对于基板P的主扫描方向的相对速度。再者,于基准周期Te较由决定的周期长的情形时,沿主扫描方向照射的聚焦光SP隔开特定的间隔而离散地照射至基板P的被照射面上。相反地,于基准周期Te较由决定的周期短的情形时,聚焦光SP以于主扫描方向上相互重迭的方式照射至基板P的被照射面上。本第2实施形态中,原则上是以聚焦光SP每次重迭大小的1/2的方式照射振荡频率Fe为100MHz的脉冲状的聚焦光SP,因此基准周期Te成为1/Fe=1/100[MHz]=10[nsec],而成为小于的值。又,由于设为N=50,故而时脉信号产生部200生成被赋予0.2nsec(=10[nsec]/50)的相位差的50个时脉信号CK0~CK49。
具体而言,时脉信号产生部200具有时脉产生部(振荡器)60、与多个(N-1个)延迟电路De(De01~De49)。时脉产生部60产生由以与整体倍率修正信息TMg相应的振荡频率Fe(=1/Te)振荡的时脉脉冲构成的时脉信号CK0。本第2实施形态中,将整体倍率修正信息TMg设为0,时脉产生部60以100MHz的振荡频率Fe(基准周期Te=10nsec)产生时脉信号CK0。
来自时脉产生部60的时脉信号(输出信号)CK0被输入至串联地连接的多个延迟电路De(De01~De49)的初段(开端)的延迟电路De0,并且被输入至时脉切换部204的第1个输入端子。该延迟电路De(De01~De049)使作为输入信号的时脉信号CKp延迟固定时间(Te/N=0.2nsec)后输出。因此,初段的延迟电路De01将为与时脉产生部60所产生的时脉信号CK0相同的基准周期Te(10nsec)且相对于时脉信号CK0具有0.2nsec的延迟的时脉信号(输出信号)CK1输出。同样地,第2段延迟电路De02将为与来自前段的延迟电路De01的时脉信号(输出信号)CK1相同的基准周期Te(10nsec)且相对于时脉信号CK1具有0.2nsec的延迟的时脉信号(输出信号)CK2输出。第3段以后的延迟电路De03~De49亦同样地,将为与来自前段的延迟电路De02~De48的时脉信号(输出信号)CK2~CK48相同的基准周期Te(10nsec)且相对于时脉信号CK2~CK48具有0.2nsec的延迟的时脉信号(输出信号)CK3~CK49输出。
时脉信号CK0~CK49是每0.2nsec被赋予相位差的信号,因此时脉信号CK0成为呈与时脉信号CK49相同的基准周期Te(10nsec)且相对于时脉信号CK49进而具有0.2nsec的延迟的时脉信号、即恰好偏移1周期的信号。因此,时脉信号CK0可视为实质上相对于时脉信号CK49的各时脉脉冲延迟0.2nsec的时脉信号。来自延迟电路De01~De49的时脉信号CK1~CK49被输入至时脉切换部204的第2个~第50个输入端子。
各延迟电路De(De01~De49)例如使用如图21A或图21B所示的栅极电路(逻辑电路)。图21A中是由一输入端子In1被输入有输入信号(时脉信号CKp)且另一输入端子In2被施加有高位准(逻辑值为1)的信号的AND栅极电路GT10所构成。藉由该AND栅极电路GT10,将相对于输入信号(时脉信号CKp)具有0.2nsec的延迟的输出信号(时脉信号CKp+1)输出。又,图21B中是由一输入端子In1被输入有输入信号(时脉信号CKp)且另一输入端子In2被施加有低位准(逻辑值为0)的信号的OR栅极电路GT11所构成。藉由该OR栅极电路GT11,将相对于输入信号(时脉信号CKp)具有0.2nsec的延迟的输出信号(时脉信号CKp+1)输出。如此,各延迟电路De(De01~De49)可藉由以多个电晶体组成的栅极电路(逻辑电路)而获得所需的延迟时间,或亦可为将1~2个电晶体连接而成的简单的构成。
时脉切换部204是选择所输入的50个时脉信号CKp(CK0~CK49)中的任一个时脉信号CKp并将所选择的时脉信号CKp作为时脉信号(基准时脉信号)LTC输出的多工器(选择电路)。因此,时脉信号LTC的振荡频率Fa(=1/Ta)原则上与时脉信号CK0~CK49的振荡频率Fe(=1/Ta)亦即100MHz相同。控制电路22是以响应自时脉切换部204输出的时脉信号LTC的各时脉脉冲而发出种子光S1、S2的方式控制DFB半导体激光元件30、32。因此,自光源装置LSa(LSb)射出的脉冲状的射束LBa(LBb)的振荡频率Fa原则上成为100MHz。
时脉切换部204是于聚焦光SP通过位于扫描线上的特定的修正点CPP的时点将作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp、亦即因射束LBa(LBb)的产生而引起的时脉信号CKp切换为相位差不同的另一时脉信号CKp。时脉切换部204是于聚焦光SP通过修正点CPP的时点将选择作为时脉信号LTC的时脉信号CKp切换为相对于当前选择作为时脉信号LTC的时脉信号CKp具有0.2nsec的相位差的时脉信号CKp±1。该切换时脉信号CKp±1的相位差的方向、亦即相位延迟0.2nsec的方向或相位提前0.2nsec的方向是根据作为局部倍率修正信息(修正信息)CMgn'(CMg1'~CMg6')的一部分的1位元的伸缩信息(极性信息)POL'而决定。
于伸缩信息POL'为高位准「1」(伸长)的情形时,时脉切换部204选择相对于当前作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp相位延迟0.2nsec的时脉信号CKp+1作为时脉信号LTC而输出。又,于伸缩信息POL'为低位准「0」(缩小)的情形时,时脉切换部204选择相对于当前作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp相位提前0.2nsec的时脉信号CKp-1作为时脉信号LTC而输出。例如,时脉切换部204是在当前作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp为CK11的情况下,于伸缩信息POL'为高位准(H)的情形时,将作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp切换为时脉信号CK12,于伸缩信息POL'为低位准(L)的情形时,将作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp切换为时脉信号CK10。于聚焦光SP的1次扫描期间中,输入同一伸缩信息POL'。
时脉切换部204是使用与藉由射束切换部BDU而射束LBn入射的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的伸缩信息POL'来决定作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp的相位偏移的方向(相位提前的方向或延迟的方向)。来自光源装置LSa的射束LBa(LB1~LB3)被引导至扫描单元U1~U3的任一个。因此,光源装置LSa的信号产生部22a的时脉切换部204是基于与扫描单元U1~U3中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的伸缩信息POL',而决定作为时脉信号LTC被输出的时脉信号CKp的相位偏移的方向。例如,于射束LB2入射至扫描单元U2的情形时,光源装置LSa的时脉切换部204基于与扫描单元U2对应的局部倍率修正信息CMg2'的伸缩信息POL',而决定作为时脉信号LTC被输出的时脉信号CKp的相位偏移的方向。
又,来自光源装置LSb的射束LBb(LB4~LB6)被引导至扫描单元U4~U6的任一个。因此,光源装置LSb的信号产生部22a的时脉切换部204是基于与扫描单元U4~U6中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的伸缩信息POL',而决定作为时脉信号LTC被输出的时脉信号CKp的相位偏移的方向。例如,于射束LB6入射至扫描单元U6的情形时,光源装置LSb的时脉切换部204基于与扫描单元U6对应的局部倍率修正信息CMg6'的伸缩信息POL',而决定作为时脉信号LTC被输出的时脉信号CKp的相位偏移的方向。
修正点指定部202将各描绘线SLn(SL1~SL6)上的特定的点指定为修正点CPP。修正点指定部202是基于作为局部倍率修正信息(修正信息)CMgn'(CMg1'~CMg6')的一部分的用以指定修正点CPP的修正位置信息(设定值)Nv'而指定修正点CPP。该局部倍率修正信息CMgn'的修正位置信息Nv'是用以按照沿描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率(或描绘线SLn的主扫描方向上的倍率)而于描绘线SLn上的等间隔地离散的多个位置的各者指定修正点CPP的信息,且是表示修正点CPP与修正点CPP的距离间隔(等间隔)的信息。藉此,修正点指定部202可将于描绘线SLn(SL1~SL6)上呈等间隔离散地配置的位置指定为修正点CPP。该修正点CPP被设定于沿描绘线SLn投射的相邻2个聚焦光SP的投射位置(聚焦光SP的中心位置)之间。
修正点指定部202是使用与藉由射束切换部BDU而射束LBn入射的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的修正位置信息Nv'来指定修正点CPP。由于来自光源装置LSa的射束LBa(LB1~LB3)被引导至扫描单元U1~U3的任一个,故而光源装置LSa的信号产生部22a的修正点指定部202基于与扫描单元U1~U3中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的修正位置信息Nv'而指定修正点CPP。例如,于射束LB2入射至扫描单元U2的情形时,光源装置LSa的修正点指定部202基于与扫描单元U2对应的局部倍率修正信息CMg2'的修正位置信息Nv',将于描绘线SLn2上呈等间隔离散地配置的多个位置指定为修正点CPP。
又,由于来自光源装置LSb的射束LBb(LB4~LB6)被引导至扫描单元U4~U6的任一个,故而光源装置LSb的信号产生部22a的修正点指定部202基于与扫描单元U4~U6中的射束LBn入射的1个扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'的修正位置信息Nv'而指定修正点CPP。例如,于射束LB6入射至扫描单元U6的情形时,光源装置LSb的修正点指定部202基于与扫描单元U6对应的局部倍率修正信息CMg6'的修正位置信息Nv',将于描绘线SLn6上呈等间隔离散地配置的多个位置指定为修正点CPP。
若对该修正点指定部202进行具体说明,则修正点指定部202具有分频计数器电路212与移位脉冲输出部214。分频计数器电路212是减法计数器,其被输入自时脉切换部204输出的时脉信号LTC的时脉脉冲(基准时脉脉冲)。自时脉切换部204输出的时脉信号LTC的时脉脉冲经由栅极电路GTa而被输入至分频计数器电路212。栅极电路GTa是上述第1实施形态中所说明的于描绘允许信号SQn为高位准(H)的期间开启的栅极。亦即,分频计数器电路212仅于描绘允许信号SQn为高位准的期间中将时脉信号LTC的时脉脉冲计数。于光源装置LSa的信号产生部22a的栅极电路GTa,被施加与扫描单元U1~U3对应的3个描绘允许信号SQ1~SQ3。因此,光源装置LSa的栅极电路GTa于描绘允许信号SQ1~SQ3的任一者为高位准(H)的期间将所输入的时脉信号LTC的时脉脉冲输出至分频计数器电路212。同样地,于光源装置LSb的信号产生部22a的栅极电路GTa,被施加与扫描单元U4~U6对应的3个描绘允许信号SQ4~SQ6。因此,光源装置LSb的栅极电路GTa于描绘允许信号SQ4~SQ6的任一者为高位准(H)的期间将所输入的时脉信号LTC的时脉脉冲输出至分频计数器电路212。
分频计数器电路212是计数值C3被预设为修正位置信息(设定值)Nv',每当被输入时脉信号LTC的时脉脉冲时便将计数值C3减量。分频计数器电路212是当计数值C3成为0时,将1脉冲的一致信号Idc输出至移位脉冲输出部214。亦即,分频计数器电路212是当将时脉信号LTC的时脉脉冲计数相当于修正位置信息Nv'的量时输出一致信号Idc。该一致信号Idc是表示于下一时脉脉冲产生之前存在修正点CPP的信息。又,分频计数器电路212是于计数值C3成为0后,当被输入下一时脉脉冲时,将计数值C3预设为修正位置信息Nv'。藉此,可沿着描绘线SLn等间隔地指定多个修正点CPP。再者,修正位置信息Nv'的具体值于下文予以例示。
移位脉冲输出部214是当被输入一致信号Idc时将移位脉冲CS输出至时脉切换部204。当产生该移位脉冲CS时,时脉切换部204切换作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp。该移位脉冲CS是表示修正点CPP的信息,且是于分频计数器电路212的计数值C3成为0后,下一时脉脉冲被输入之前产生。因此,于根据使分频计数器电路212的计数值C3为0的时脉脉冲而产生的射束LBa(LBb)的聚焦光SP于基板P上的位置、与根据下一时脉脉冲而产生的射束LBa(LBb)的聚焦光SP于基板P上的位置之间存在修正点CPP。
如上所述,本第2实施形态中,若每1描绘线SLn投射20000个聚焦光SP,且于描绘线SLn上呈等间隔离散地配置40个修正点CPP,则以聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的500个间隔配置修正点CPP。因此,修正位置信息Nv'成为500。
图22是表示自图20所示的信号产生部22a的各部输出的信号的时序图。时脉信号产生部200所产生的50个时脉信号CK0~CK49均成为虽为与时脉产生部60输出的时脉信号CK0相同的周期Te、但其相位逐个延迟0.2nsec者。因此,例如,时脉信号CK3成为相对于时脉信号CK0相位延迟0.6nsec者,时脉信号CK49成为相对于时脉信号CK0相位延迟9.8nsec者。
分频计数器电路212是当将自时脉切换部204输出的时脉信号LTC的时脉脉冲计数相当于修正位置信息(设定值)Nv'的量时输出一致信号Idc(省略图示),与之相应地,移位脉冲输出部214输出移位脉冲CS。移位脉冲输出部214通常是输出高位准(逻辑值为1)的信号,但却将当被输出一致信号Idc时便下降至低位准(逻辑值为0)且当经过时脉信号CKp的基准周期Te的一半(半周期)的时间时便上升至高位准(逻辑值为1)的移位脉冲CS输出。藉此,该移位脉冲CS是于分频计数器电路212将时脉信号LTC的时脉脉冲计数相当于修正位置信息(设定值)Nv'的量后至被输入下一时脉脉冲之前上升。
时脉切换部204响应移位脉冲CS的上升,将作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp自曾在移位脉冲CS即将产生之前输出的时脉信号CKp切换为于与伸缩信息POL'相应的方向相位偏移0.2nsec的时脉信号CKp±1。图22的例中,由于将曾在移位脉冲CS即将产生之前作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp设为CK0,且将伸缩信息POL'设为「0」(缩小),故而响应移位脉冲CS的上升,而切换为时脉信号CK49。如此,于伸缩信息POL'为「0」的情形时,每当聚焦光SP通过修正点CPP时(亦即,每当产生移位脉冲CS时),时脉切换部204以相位每次提前0.2nsec的方式切换作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp。因此,被作为时脉信号LTC输出(选择)的时脉信号CKp是依照CK0→CK49→CK48→CK47→…的顺序切换。于产生该移位脉冲CS的修正点CPP的位置,时脉信号LTC的周期成为相对于基准周期Te(=10nsec)短0.2nsec的时间(9.8nsec),其以后,至聚焦光SP通过下一修正点CPP之前(至产生下一移位脉冲CS之前),时脉信号LTC的周期成为基准周期Te(=10nsec)。
相反地,于伸缩信息POL'为「1」的情形时,每当聚焦光SP通过修正点CPP时(亦即,每当产生移位脉冲CS时),时脉切换部204以相位每次延迟0.2nsec的方式切换作为时脉信号LTC而输出(选择)的时脉信号CKp。因此,被作为时脉信号LTC输出(选择)的时脉信号CKp是依照CK0→CK1→CK2→CK3→…的顺序切换。于产生该移位脉冲CS的修正点CPP的位置,时脉信号LTC的周期成为相对于基准周期Te(=10nsec)长0.2nsec的时间(10.2nsec),其以后,至聚焦光SP通过下一修正点CPP之前(至产生下一移位脉冲CS之前),时脉信号LTC的周期成为基准周期Te(=10nsec)。
本第2实施形态中,由于有效大小为3μm的聚焦光SP以每次重迭1.5μm的方式沿主扫描方向投射,故而修正点CPP处的时脉信号LTC的周期的修正时间(±0.2nsec)相当于0.03μm(=1.5[μm]×(±0.2[nsec]/10[nsec])),每1像素伸缩±0.03μm。因此,与上述第1实施形态(亦包含变形例)相比,可进行更细致的倍率修正。
图23A是说明未进行局部倍率修正的情形时所描绘的图案PP的图,图23B是说明按照图22所示的时序图进行局部倍率修正(缩小)的情形时所描绘的图案PP的图。再者,将强度为高位准的聚焦光SP以实线表示,将强度为低位准或零的聚焦光SP以虚线表示。
如图23A、图23B所示,藉由响应时脉信号LTC的各时脉脉冲而产生的聚焦光SP描绘图案PP。为了区分图23A与图23B的时脉信号LTC与图案PP,将图23A(未进行局部倍率修正的情形时)的时脉信号LTC、图案PP以LTC1、PP1表示,将图23B(已进行局部倍率修正的情形时)的时脉信号LTC、图案PP以LTC2、PP2表示。
于未进行局部倍率修正的情形时,如图23A所示,所描绘的各像素的尺寸Pxy于主扫描方向上成为固定的长度。再者,将像素的副扫描方向(X方向)的长度以Px表示,将主扫描方向(Y方向)的长度以Py表示。若按照如图22所示的时序图进行局部倍率修正(缩小),则包含修正点CPP的像素的尺寸Pxy成为像素的长度Py缩短ΔPy(=0.03μm)的状态。相反地,若进行伸长的局部倍率修正,则包含修正点CPP的像素的尺寸Pxy成为像素的长度Py伸长ΔPy(=0.03μm)的状态。
再者,虽对于串列数据DLn的像素移位并未特别提及,但每当时脉信号LTC的时脉脉冲自时脉切换部204输出2个时,图12所示的描绘数据输出部114将输出至光源装置LSa(LSb)的驱动电路36a的串列数据DLn的像素的逻辑信息于列方向移位1个。藉此,聚焦光SP(时脉信号LTC的时脉脉冲)的2个对应1像素。
如上所述,第2实施形态的曝光装置EX是一面将与来自脉冲光源部35的种子光S1、S2相应地生成的射束LB(Lse、LBa、LBb、LBn)的聚焦光SP根据图案数据进行强度调变,一面使聚焦光SP沿着基板P上的描绘线SLn而相对地扫描,藉此于基板P上描绘图案。曝光装置EX至少具备时脉信号产生部200、控制电路(光源控制部)22、及时脉切换部204。如上所述,时脉信号产生部200生成具有较由决定的周期短的基准周期Te(例如10nsec)并且每基准周期Te的1/N的修正时间(例如0.2nsec)赋予相位差的多个(N=50个)时脉信号CKp(CK0~CK49)。控制电路(光源控制部)22是以响应多个时脉信号CKp中的任一个时脉信号CKp(时脉信号LTC)的各时脉脉冲而产生射束LB的方式控制脉冲光源部35。时脉切换部204于聚焦光SP通过在描绘线SLn上指定的特定的修正点CPP的时点,将因射束LB的产生而引起的时脉信号CKp、亦即作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp切换为相位差不同的另一时脉信号CKp。因此,可细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率,从而可进行微米级的精密的重迭曝光。
时脉切换部204是于聚焦光SP通过描绘线SLn上的修正点CPP时,切换为相对于当前输入至控制电路22的时脉信号CKp具有修正时间(±Te/N=0.2nsec)的相位差的时脉信号CKp。藉此,可更细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率。
曝光装置EX具备将用以指定描绘线SLn上的修正点CPP的局部倍率修正信息(修正信息)CMgn'存储于多个扫描单元Un的各者的局部倍率设定部(修正信息存储部)112。时脉切换部204是基于与藉由射束切换部BDU而被导入有射束LB的扫描单元Un对应的局部倍率修正信息CMgn'而切换时脉信号CKp。藉此,可针对每个描绘线SLn(扫描单元Un),细致地修正描绘线SLn(描绘的图案)的倍率。因此,图案曝光的重迭精度提高。
局部倍率修正信息CMgn'包含用以按照沿描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率而于描绘线SLn上的离散的多个位置的各者指定修正点CPP的修正位置信息Nv'。时脉切换部204是基于修正位置信息Nv'而于描绘线SLn上的多个修正点CPP的各者切换时脉信号CKp。藉此,可无不均地使描绘线SLn(描绘的图案)进行倍率修正(伸缩)。
局部倍率修正信息CMgn'包含按照沿描绘线SLn描绘的图案的描绘倍率而切换时脉信号CKp为相对于当前输入至控制电路22的时脉信号CKp相位延迟的方向或提前的方向的伸缩信息(极性信息)POL'。藉此,根据伸缩信息POL',可使描绘线SLn(描绘的图案)伸长或缩小。
再者,时脉切换部204亦可将作为时脉信号LTC输出的时脉信号CKp切换为相对于作为当前输出的时脉信号LTC而输出的时脉信号CKp具有q×Te/N=q×0.2nsec的相位差的时脉信号CKp±q。其中,q设为具有q<N的关系的1以上的整数。因此,例如,于q为2的情形,且作为当前输出的时脉信号LTC而输出的时脉信号CKp为时脉信号CK11的情形时,当伸缩信息POL'为「1」时,时脉切换部204切换为相对于时脉信号CK11相位延迟0.4nsec的时脉信号CK13。又,于伸缩信息POL'为「1」的情形时,时脉切换部204切换为相对于时脉信号CK11相位提前0.4nsec的时脉信号CK9。表示该「q」的值的信息作为伸缩率信息REC'而自局部倍率设定部112(参照图12)被输入至时脉切换部204。该伸缩率信息REC'包含于局部倍率修正信息CMgn'的一部分。于聚焦光SP的1次扫描期间中,输入同一伸缩率信息REC'。
该局部倍率修正信息CMgn'(CMg1'~CMg6')的修正位置信息(设定值)Nv'可任意地变更,可根据描绘线SLn的倍率而适当设定。例如,亦可以位于描绘线SLn上的修正点CPP成为1个的方式设定修正位置信息Nv'。又,1描绘线SLn中是将修正位置信息Nv'的值设为固定,但亦可于1描绘线SLn变更修正位置信息Nv'。即便于该情形时,于描绘线SLn上的离散的位置指定多个修正点CPP亦不变,但藉由变更修正位置信息Nv,可使修正点CPP的间隔变得不均一。进而,亦可于沿着描绘线SLn的射束LBn(聚焦光SP)的每1扫描、或多角镜PM的每1旋转时,不改变描绘线SLn上的修正像素的数量,而使修正像素(修正点CPP)的位置不同。
[第1及第2实施形态的变形例]
上述各实施形态(亦包含变形例)亦可进行如下的变形。再者,对于与上述各实施形态(亦包含变形例)相同的构成标附相同符号,仅对不同处进行说明。
(变形例1)上述各实施形态(亦包含变形例)中,使用描绘位元串数据SBa(串列数据DL1~DL3)、SBb(串列数据DL4~DL6)将设置于光源装置LSa、LSb的脉冲光产生部20的作为描绘用光调变器的电光元件(强度调变部)36开关。然而,变形例1中,作为描绘用光调变器,代替电光元件36而使用描绘用光学元件AOM。该描绘用光学元件AOM为声光调变元件(AOM:Acousto-Optic Modulator)。
例如,如图24所示,于射束切换部BDU的选择用光学元件AOM1~AOM3中的来自光源装置LSa的射束LBa最初入射的选择用光学元件AOM1与光源装置LSa之间,配置描绘用光学元件(强度调变部)AOMa。同样地,于射束切换部BDU的选择用光学元件AOM4~AOM6中的来自光源装置LSb的射束LBb最初入射的选择用光学元件AOM4与光源装置LSb之间,配置描绘用光学元件(强度调变部)AOMb。该描绘用光学元件AOMa是根据自图14所示的描绘数据输出部114的第1数据输出部114a输出的描绘位元串数据SBa(串列数据DL1~DL3)而开关,描绘用光学元件AOMb是根据自第2数据输出部114b输出的描绘位元串数据SBb(串列数据DL4~DL6)而开关。该描绘用光学元件AOMa(AOMb)于像素的逻辑信息为「0」的情形时使所入射的射束LBa(LBb)透过并将其引导至未图示的吸收体,于像素的逻辑信息为「1」的情形时产生使所入射的射束LBa(LBb)绕射后的一次绕射光。该产生的一次绕射光被引导至选择用光学元件AOM1(AOM4)。因此,于像素的逻辑信息为「0」的情形时,聚焦光SP未投射至基板P的被照射面上,故而聚焦光SP的强度成为低位准(零),于像素的逻辑信息为「1」的情形时,聚焦光SP的强度成为高位准。藉此,可使藉由扫描单元U1~U3(U4~U6)扫描的聚焦光SP的强度根据串列数据DL1~DL3(DL4~DL6)而调变。即便于该情形时,亦可获得与上述各实施形态等同样的效果。
又,亦可将描绘用光学元件(强度调变部)AOMcn(AOMc1~AOMc6)设置于每个扫描单元Un(U1~U6)。于该情形时,描绘用光学元件AOMcn可设置于各扫描单元Un的反射镜M14(参照图5)的近前。该各扫描单元Un(U1~U6)的描绘用光学元件AOMcn(AOMc1~AOMc6)是根据各串列数据DLn(DL1~DL6)而开关。设置于扫描单元U1内的描绘用光学元件AOMc1是根据串列数据DL1而开关。同样地,设置于扫描单元U2~U6内的描绘用光学元件AOMc2~AOMc6是根据串列数据DL2~DL6而开关。又,各扫描单元Un的描绘用光学元件AOMcn于像素的逻辑信息为「0」的情形时,将所入射的射束LBn引导至未图示的吸收体,于像素的逻辑信息为「1」的情形产生使所入射的射束LBn绕射后的一次绕射光。该产生的一次绕射光(射束LBn)被引导至反射镜M14而作为聚焦光SP投射至基板上。
本变形例1中,于光源装置LSa(LSb)内,无须进行射束LB的强度调变,故而不需要DFB半导体激光元件32、偏光分光器34、38、电光元件36、及吸收体40。因此,DFB半导体激光元件30发出的种子光S1被直接引导至合并器44。
(变形例2)亦可将来自光源装置LS的射束LB的各者使用多个射束分光器而分割成3个或6个,并使分割成的3个或6个射束LB的各者入射至3个或6个扫描单元Un。于该情形时,使用串列数据DLn对入射至扫描单元Un的分割后的各个射束LB进行强度调变。
(变形例3)上述各实施形态(亦包含变形例)中,于使片状的基板P密接于旋转筒DR的外周面的状态下,于呈圆筒面状弯曲的基板P的表面利用多个扫描单元Un的各者而沿着描绘线SLn进行图案描绘。然而,例如,如国际公开第WO2013/150677号手册所揭示,亦可为如将基板P一面呈平面状支持、一面于长尺寸方向进给并且进行曝光处理的构成。于该情形时,若基板P的表面被设定为与XY平面平行,则例如只要以图2、图3所示的第奇数号扫描单元U1、U3、U5的各照射中心轴Le1、Le3、Le5、与第偶数号扫描单元U2、U4、U6的各照射中心轴Le2、Le4、Le6在与XZ平面平行的面内观察时相互与Z轴平行且于X方向以固定的间隔存在的方式配置多个扫描单元U1~U6即可。
(变形例4)于以上的第1实施形态、第2实施形态、或该等各变形例中,各扫描单元Un是如图5所示,设置将朝向多角镜PM的反射面的射束LBn于一维方向(图5中为Zt方向)收敛的第1柱面透镜(复曲面透镜)CYa、及将于多角镜PM的1个反射面反射并通过fθ透镜FT的射束LBn于一维方向(图5中为Xt方向)收敛的第2柱面透镜(复曲面透镜)CYb,藉此抑制了因多角镜PM的各反射面的略微的倾倒所导致的描绘线SLn(聚焦光SP)的向副扫描方向(Xt方向)的晃动。于该情形时,于与第1柱面透镜CYa的母线正交的面内观察时,第1柱面透镜CYa的后侧焦点是以成为多角镜PM的反射面的位置的方式设定。进而,于与第2柱面透镜CYb的母线正交的面内观察时,fθ透镜FT与第2柱面透镜CYb的合成系统是以多角镜PM的反射面与基板P的被照射面成为光学上共轭的关系(成像关系)的方式设定。即,以多角镜PM的反射面于特定的公差范围内位于fθ透镜FT的前侧焦点的位置或其附近的方式设定,且以基板P的被照射面于特定的焦点深度范围(Depth of Focus)内位于第2柱面透镜CYb的后侧焦点的位置的方式设定。
进而,于此种关系的下,图6或图24的设置于射束切换部BDU中的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)或描绘用光学元件AOMa、AOMb、或者设置于各扫描单元Un内的描绘用光学元件AOMcn(AOMc1~AOMc6)将使入射射束(0次光)作为描绘用射束(一次绕射光)绕射的偏向位置设定为于与基板P上的描绘线SLn交叉的方向(X方向或Xt方向)上与基板P的被照射面、及多角镜PM的反射面的各者光学上共轭。即,利用该等光学元件AOM的描绘用射束(一次绕射光)的偏向方向被设定为在光学上对应于与柱面透镜CYb(或CYa)的母线的方向正交(或交叉)的呈现折射力的方向。
此种子光学元件AOM(声光调变元件)因藉由超音波振动而于内部生成绕射光栅的光学构件的温度而存在偏向角(绕射角)变动等问题。然而,藉由如上所述般将利用光学元件AOM的描绘用射束(一次绕射光)的偏向方向设定为与呈现第2柱面透镜CYb(或第1柱面透镜CYa)的折射力的方向吻合,可抑制由因光学元件AOM的温度变化产生的偏向角(绕射角)的变动所引起的描绘线SLn(聚焦光SP)向副扫描方向(Xt方向)的变动。
参照图25对上述情形进行说明。图25是将图6或图24所示的射束切换部BDU中的聚光透镜(condenser lens)CD1、选择用光学元件AOM1、准直透镜CL1、及单元侧入射镜IM1的配置、与扫描单元U1内的第2柱面透镜CYb的配置的关系省略中途的光路而模式性地表示的图。入射至聚光透镜CD1的射束LBa是具有例如数mm直径的圆形剖面的平行射束,且藉由聚光透镜CD1而以于后侧焦点的位置成为光束腰(最小径)的方式收敛。设定为,选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf到达至该光束腰的位置。于选择用光学元件AOM1为接通状态(入射允许信号LP1为H状态)时,于偏向位置Pdf,生成相对于入射的射束LBa使朝向改变偏向角(绕射角)θdf的射束(一次绕射光)LB1。于选择用光学元件AOM1为断开状态(入射允许信号LP1为L状态)时,不进行偏向位置Pdf处的射束LBa的绕射,因此射束LBa自偏向位置Pdf直接成为发散射束而射向准直透镜CL1。准直透镜CL1的前侧焦点的位置亦与选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf吻合,因此透过准直透镜CL1的射束LBa再次成为平行射束而射向下一段的聚光透镜CD2、选择用光学元件AOM2。
藉由选择用光学元件AOM1而偏向(绕射)的射束LB1由单元侧入射镜IM1反射而射向扫描单元U1。上文的图6、图24中虽省略了图示,但于镜IM1的后方设置有如与准直透镜CL1相同的准直透镜CL1',使自选择用光学元件AOM1成为发散射束行进的射束LB1为平行射束。因此,准直透镜CL1'的前侧焦点的位置被设定为选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf。通过准直透镜CL1'的射束LB1入射至图5的扫描单元U1,并经过第1柱面透镜CYa、多角镜PM、fθ透镜FT、及反射镜M15等而入射至母线于Yt方向延伸的第2柱面透镜CYb之后,于基板P上的描绘线SL1上聚光为聚焦光SP。于图25中,描绘线SL1是于Yt方向呈直线延伸,聚焦光SP是于Yt方向扫描。此处,第2柱面透镜CYb呈现折射力的方向为Xt方向。
若藉由选择用光学元件AOM1而偏向的射束LB1的偏向角θdf因选择用光学元件AOM1的温度变化而变动Δθdf,则自准直透镜CL1'射出的射束LB1成为于横向平行移动(漂移)的射束LB1'。漂移后的射束LB1'于自fθ透镜FT射出时是自本来的射出位置向Xt方向漂移而射出,但藉由第2柱面透镜CYb的折射力,射束LB1'聚光为聚焦光SP的Xt方向的位置相对于漂移前的位置基本不变。如此,将选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf与基板P的被照射面设定为光学上共轭的关系,于与第2柱面透镜CYb(或第1柱面透镜CYa)的母线正交的面(即,图25中的与XtZt面平行的面)内,将选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf与多角镜PM的反射面设定为光学上共轭的关系,而且将利用选择用光学元件AOM1的射束LB1的偏向方向(绕射方向)设定为位于与XtZt面平行的面内,藉此,即便依存于选择用光学元件AOM1的温度变化而使偏向角θdf发生变动,亦可将因此引起的描绘线SL1(聚焦光SP)的位置变动抑制至可忽略的程度。如上所述的关系在用于其他扫描单元U2~U6的选择用光学元件AOM2~AOM6或描绘用光学元件AOMa、AOMb、或者设置于各扫描单元Un内的描绘用光学元件AOMcn(AOMc1~AOMc6)中亦同样地设定。
且说,上文的第1实施形态(亦包含变形例)中,由于光源装置LS(LSa、LSb)为脉冲激光光源,故而以与于描绘线SLn上指定的1个修正像素对应的时脉信号LTC的脉冲数(聚焦光SP的脉冲数)和与其他非修正像素对应的时脉信号LTC的脉冲数不同的方式控制描绘数据(位元串)的读出,并响应该时脉信号LTC的脉冲,使来自光源装置LS(LSa、LSb)的射束LB脉冲发光。然而,于将光源装置LS(LSa、LSb)设为亦可连续发光的半导体激光光源、或发光二极体(LED)等半导体光源而设置于多个扫描单元Un的各者,且利用来自该半导体光源的射束直接生成聚焦光SP的情形时,亦可以于修正像素与其他像素(非修正像素)使半导体光源的发光时间略有差异的方式予以控制。于此种控制时,只要仅于上文的图8所示的描绘位元串数据SBa(SBb)为H位准的期间使半导体光源连续点亮即可。当然,亦可响应利用如图8中的时脉信号LTC与描绘位元串数据SBa(SBb)的逻辑积(AND)而获得的时脉脉冲,使半导体光源脉冲点亮。
(变形例5)以上的各实施形态或变形例中,利用多角镜PM进行聚焦光SP的主扫描方向的扫描,但亦可代替多角镜PM,而使用如图26所示的检流计镜(振动镜)GM。图26表示本变形例5的扫描单元Ua1的检流计镜GM与fθ透镜FT的平面配置。fθ透镜FT的光轴AXf是与正交座标系XYZ的X轴平行地配置,检流计镜GM的旋转(振动)中心轴Cg是与Z轴与平行地配置。检流计镜GM的反射平面被设定为,与Z轴平行,并且于绕旋转中心轴Cg的振动的中立位置,相对于fθ透镜FT的光轴AXf于XY面内成为45度的角度。通过射束送光系统入射至检流计镜GM的反射面的来自光源装置LS的射束LB1(根据描绘数据而经强度调变的剖面为圆形的平行射束)于该反射面向+X方向反射。由检流计镜GM反射的射束LB1是于特定的偏转角度θg的范围入射至fθ透镜FT,且于基板P上的描绘线SL1聚光为聚焦光SP。
于将检流计镜GM设为主扫描用的偏向构件的情形时,聚焦光SP的主扫描方向的扫描速度不固定,有时会在描绘线SL1的中央部与周边部产生少许速度差。其原因在于,会产生因检流计镜GM的往复振动引起的射束LB1的偏转角度的变化不会相对于时间轴成为线形的部分。此种聚焦光SP的速度不均是表现为沿着主扫描方向的描绘图案的局部的描绘倍率误差、尤其于描绘线SLn的中央部与周边部的倍率误差。根据上文的第1实施形态、或第2实施形态,对于此种局部的倍率误差亦可容易地修正。
(变形例6)图27是代替如多角镜PM或检流计镜GM般改变反射来自光源装置LS的射束LB1的反射面的角度而将射束LB1于主扫描方向偏向扫描,而是藉由机械性旋转机构将射束LB1的聚焦光SP于被照射体(基板P)上呈圆弧状地扫描的方式的扫描单元UR1的立体图。于图27中,基板P是与正交座标系XYZ的XY面平行地配置,且为了进行副扫描而于X方向以特定速度移动。于扫描单元UR1设置有:镜MR1,其将沿与Z轴平行地设定的射束送光系统的光轴AXu入射的射束LB1(剖面为圆形的平行射束)弯折成90度;聚光透镜G30,其将具有与XY面平行的光轴AXv且由镜MR1反射的射束LB1沿光轴AXv同轴地入射;及镜MR2,其将与XY面平行的光轴AXv弯折成与Z轴平行的光轴AXw。聚光透镜G30将所入射的射束LB1于基板P的表面(被照射面)聚光为聚焦光SP'。扫描单元UR1的壳体将镜MR1、MR2、聚光透镜G30保持为一体,且以与Z轴平行的光轴AXu为中心轴于与XY面平行的面内如箭头AR朝一方向以特定速度高速旋转。
于被照射面上,若将与成为旋转中心轴的光轴AXu的延长线交叉的点设为旋转中心点CR,则藉由扫描单元UR1的旋转,聚焦光SP'沿着以自旋转中心点CR起长度Lam为半径的圆进行扫描。该扫描单元UR1的构成中,聚焦光SP'可跨及半径Lam的圆上的360度而投射至被照射面。然而,实际上是考虑副扫描方向及半径Lam的圆的曲率,仅于扫描单元UR1处于固定的角度范围θu时,将根据描绘数据而经强度调变的聚焦光SP'投射至被照射面,并沿着与角度范围θu对应的圆弧状的描绘线SL1'描绘图案。本变形例的情形时,较佳为利用聚焦光SP'的圆弧状的描绘线SL1'的扫描开始点Js与扫描结束点Je的副扫描方向(X方向)的各位置一致。
又,本变形例的情形时,由于描绘线SL1'并非与Y轴平行的直线,故而与描绘数据相应的聚焦光SP'的强度调变的控制(时序)是只要使圆弧状的描绘线SL1'重合于描绘数据的二维的像素映射上,并根据与聚焦光SP'的扫描位置(扫描单元UR1的旋转角度位置)相应的像素位元为描绘状态(「1」)或非描绘状态(「0」)而调变聚焦光SP'(射束LB1)的强度即可。为了即时精密地测量聚焦光SP'的扫描位置,于扫描单元UR1的壳体,较佳为与光轴AXu同轴地设置半径Lam左右的旋转编码器用的刻度尺圆盘。图27中,将扫描单元UR1的壳体以自光轴AXu(旋转中心点CR)沿径向延伸的角柱状示出,但为了减少旋转时的轴晃动等而获得稳定的旋转特性,较理想为设为具有保持镜MR1、MR2、聚光透镜G30的Z方向的厚度的圆盘状。
[第3实施形态]
其次,对第3实施形态进行说明。再者,对于与上述各实施形态(亦包含变形例)相同的构成标附相同符号,仅对不同处进行说明。作为上述各实施形态的变形例4而说明的图25的构成中,藉由基于聚光透镜CD与准直透镜(准直透镜)LC的多个中继系统,于来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)制作多个光束腰(聚光点),于该光束腰的位置的各者配置有选择用光学元件(声光调变元件)AOM1~AOM6。射束LBa(LBb)的光束腰位置是以最终与基板P的表面(射束LB1~LB6的各聚焦光SP)光学上共轭的方式设定,因此即便因选择用光学元件(声光调变元件)AOM1~AOM6的特性变化等而使偏向角产生误差,亦可抑制基板P上的聚焦光SP于副扫描方向(Xt方向)漂移。因此,于针对每个扫描单元Un,将基于聚焦光SP的描绘线SLn沿副扫描方向(Xt方向)在像素尺寸(数μm)程度的范围内微调整的情形时,只要使上文的图5所示的扫描单元Un内的平行平板Sr2倾斜即可。进而,于使平行平板Sr2的倾斜自动化时,只要设置小型的压电马达或倾斜量的监控系统等机构即可。
然而,即便使平行平板Sr2的倾斜自动化,但仍为机械性驱动,故而难以进行具有与例如多角镜PM的1旋转的时间对应的较高的响应性的控制。对此,第3实施形态中,将上文的各实施形态或变形例的设置于曝光装置(描绘装置)EX的如图7的光源装置LS(LSa、LSb)至各扫描单元Un的射束送光系统(射束切换部BDU)的光学性构成或配置稍微变更,使选择用光学元件(声光调变元件)AOM1~AOM6兼具射束的开关功能以及将聚焦光SP的位置于副扫描方向进行微调整的移位功能。以下,藉由图28~图32来说明本第3实施形态的构成。
图28是详细地表示上文的图7所示的光源装置LSa(LSb)的脉冲光产生部20内的波长转换部的构成的图,图29是表示自光源装置LSa(LSb)至最初的选择用光学元件AOM1为止的射束LBa(省略LBb)的光路的图,图30是表示自选择用光学元件AOM1至下一段选择用光学元件AOM2为止的光路与选择用光学元件AOM1的驱动器电路的构成的图,图31是说明选择用光学元件AOM1之后的选择用的镜(分支反射镜)IM1处的射束选择与射束移位的情况的图,图32是说明自多角镜PM至基板P为止的射束的行为的图。
如图28所示,经放大的种子光Lse自光源装置LSa内的光纤光放大器46的射出端46a以较小的发散角(NA:数值孔径)射出。透镜元件GL(GLa)是以种子光Lse于第1波长转换元件48中成为光束腰的方式聚光。因此,藉由第1波长转换元件48而经波长转换的一次谐波射束具有发散性地入射至透镜元件GL(GLb)。透镜元件GLb是以一次谐波射束于第2波长转换元件50中成为光束腰的方式聚光。藉由第2波长转换元件50而经波长转换的二次谐波射束具有发散性地入射至透镜元件GL(GLc)。透镜元件GLc是以使二次谐波射束为大致平行的较细的射束LBa(LBb)且自光源装置LSa的射出窗20H射出的方式配置。自射出窗20H射出的射束LBa的直径为数mm以下,较佳为1mm左右。如此,波长转换元件48、50的各者是以藉由透镜元件GLa、GLb而与光纤光放大器46的射出端46a(发光点)光学上共轭的方式设定。因此,即便于因波长转换元件48、50的结晶特性的变动而使所生成的谐波射束的行进方向略微倾斜的情形时,亦可抑制自射出窗20H射出的射束LBa的角度方向(方位)上的漂移。再者,图28中是将透镜元件GLc与射出窗20H相隔地示出,但亦可将透镜元件GLc自身配置于射出窗20H的位置。
如图29所示,自射出窗20H射出的射束LBa沿着基于2个聚光透镜CD0、CD1的扩束器系统的光轴AXj行进,转换为射束直径缩小为1/2左右的大致平行射束而入射至第1段选择用光学元件AOM1。来自射出窗20H的射束LBa于聚光透镜CD0与聚光透镜CD1之间的聚光位置Pep成为光束腰。聚光透镜CD1是作为上文的图6(或图24)中的聚光透镜CD1而设置。进而,选择用光学元件AOM1内的射束的偏向位置Pdf(绕射点)是以藉由基于聚光透镜CD0、CD1的扩束器系统而与射出窗20H于光学上共轭的方式设定。进而,聚光位置Pep是以与图28中的光纤光放大器46的射出端46a、波长转换元件48、50的各者光学上共轭的方式设定。又,选择用光学元件AOM1的射束的偏向方向、即开关时作为所入射的射束LBa的一次绕射光射出的射束LB1的绕射方向被设定为Z方向(使基板P上的聚焦光SP于副扫描方向移位的方向)。通过选择用光学元件AOM1的射束LBa例如成为射束直径为约0.5mm左右的平行射束,作为一次绕射光射出的射束LB1亦成为射束直径为约0.5mm左右的平行射束。亦即,于上述各实施形态(亦包含变形例)中是以于选择用光学元件AOM1内成为光束腰的方式将射束LBa(LBb)收敛,但本第3实施形态中,将通过选择用光学元件AOM1的射束LBa(LBb)设为具有微小直径的平行射束。
如图30所示,透过选择用光学元件AOM1的射束LBa、与开关时作为一次绕射光而偏向的射束LB1均入射至与光轴AXj同轴地配置的准直透镜CL1(相当于图6、或图24中的透镜CL1)。选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf被设定为准直透镜CL1的前侧焦点的位置。因此,射束LBa与射束LB1以于准直透镜(聚光透镜)CL1的后侧焦点的面Pip分别成为光束腰的方式收敛。沿着准直透镜CL1的光轴AXj行进的射束LBa是以自面Pip发散的状态入射至图6(或图24)所示的聚光透镜(condenser lens)CD2,并再次成为射束直径为0.5mm左右的平行射束,而入射至第2段选择用光学元件AOM2。第2段选择用光学元件AOM2的偏光位置Pdf是藉由基于准直透镜CL1与聚光透镜CD2的中继系统而与选择用光学元件AOM1的偏光位置Pdf配置成共轭关系。
图6或图24所示的选择用的镜IM1于本第3实施形态中是配置于准直透镜CL1与聚光透镜CD2之间的面Pip的附近。于面Pip,射束LBa、LB1成为最细的光束腰而于Z方向分离,因此镜IM1的反射面IM1a的配置变得容易。选择用光学元件AOM1的偏向位置Pdf与面Pip是藉由准直透镜CL1而成为光瞳位置与像面的关系,自准直透镜CL1射向镜IM1的反射面IM1a的射束LB1的中心轴(主光线)变得与射束LBa的主光线(光轴AXj)平行。于镜IM1的反射面IM1a反射的射束LB1藉由与聚光透镜CD2同等的准直透镜CL1a而转换为平行射束,射向图5所示的扫描单元U1的镜M10。再者,面Pip是藉由准直透镜CL1与图29中的聚光透镜CD1而与聚光位置Pep成为光学上共轭的关系。因此,面Pip与图28的光纤光放大器46的射出端46a、波长转换元件48、50的各者亦为共轭的关系。亦即,面Pip是藉由以透镜元件GLa、GLb、GLc、聚光透镜CD0、CD1、及准直透镜CL1构成的中继透镜系统而与光纤光放大器46的射出端46a、波长转换元件48、50的各者共轭地设定。
准直透镜CL1a的光轴AXm是与图5中的照射中心线Le1同轴地设定,且于基于开关时的选择用光学元件AOM1的射束LB1的偏向角为规定角度(基准的设定角)时,以射束LB1的中心线(主光线)成为与光轴AXm同轴的方式入射至准直透镜CL1a。又,镜IM1的反射面IM1a是如图30般设为如下大小,即:以不遮断射束LBa的光路的方式仅反射射束LB1,并且即便于到达至反射面IM1a的射束LB1于Z方向略微移位的情形时亦确实地反射射束LB1。但,于将选择镜IM1的反射面IM1a配置于面Pip的位置的情形时,制作出射束LB1于反射面IM1a上聚光而成的聚焦光,因此宜以反射面IM1a自面Pip的位置稍微偏移的方式将镜IM1于X方向错开配置。又,于反射面IM1a形成有紫外线耐性较高的反射膜(介电体多层膜)。
本第3实施形态中,于上文的图12所示的选择元件驱动控制部102内,设置有用以使选择用光学元件AOM1具有射束的开关功能与移位功能的两者的驱动电路102A。驱动电路102A是由局部振荡电路102A1、混合电路102A2、及放大电路102A3所构成,该局部振荡电路102A1是接收用以将应施加至选择用光学元件AOM1的驱动信号HF1的频率自基准频率改变的修正信号FSS,而生成与应针对基准频率进行修正的频率相应的修正高频信号,该混合电路102A2是将由基准振荡器102S制作的稳定的频率的高频信号与来自局部振荡电路102A1的修正高频信号以频率进行加减运算的方式合成,该放大电路102A3是将于混合电路102A2中经频率合成的高频信号转换为放大至适于选择用光学元件AOM1的超音波振子的驱动的振幅的驱动信号HF1。放大电路102A3具备响应于图12的选择元件驱动控制部102中生成的入射允许信号LP1而将高频的驱动信号HF1切换为高位准与低位准(或振幅零)的开关功能。因此,于驱动信号HF1为高位准的振幅的期间(信号LP1为H位准期间),选择用光学元件AOM1将射束LBa偏向而生成射束LB1。如以上的图30的镜IM1与准直透镜CL1a的光学系统及驱动电路102A对于其他选择用光学元件AOM2~AOM6的各者亦同样地设置。于以上的构成中,局部振荡电路102A1与混合电路102A2作为根据修正信号FSS的值使驱动信号HF1的频率变化的频率调变电路发挥功能。
于该驱动电路102A中,于修正信号FSS表示修正量零的情形时,自放大电路102A3的输出的驱动信号HF1的频率被设定为如基于选择用光学元件AOM1的射束LB1的偏向角成为规定角度(基准的设定角)的规定频率。于修正信号FSS表示修正量+ΔFs的情形时,以基于选择用光学元件AOM1的射束LB1的偏向角相对于规定角度增加Δθγ的方式修正驱动信号HF1的频率。于修正信号FSS表示修正量-ΔFs的情形时,以基于选择用光学元件AOM1的射束LB1的偏向角相对于规定角度减少Δθγ的方式修正驱动信号HF1的频率。若射束LB1的偏向角相对于规定角度变化±Δθγ,则入射至镜IM1的反射面IM1a的射束LB1的位置略向Z方向移位,自准直透镜CL1a射出的射束LB1(平行射束)相对于光轴AXm略微倾斜。藉由图31对该情况进行进一步说明。
图31是表示夸大地表示藉由选择用光学元件AOM1而偏向的射束LB1的移位的情况的光路图。于射束LB1藉由选择用光学元件AOM1而以规定角度偏向的情形时,射束LB1的中心轴成为与准直透镜CL1a的光轴AXm同轴。此时,自准直透镜CL1射出的射束LB1的中心轴是自原先的射束LBa的中心轴(光轴AXj)向-Z方向隔开ΔSF0。若自该状态将驱动选择用光学元件AOM1的驱动信号HF1的频率提高例如ΔFs,则选择用光学元件AOM1处的射束LB1的偏向角相对于规定角度增加Δθγ,到达至镜IM1的射束LB1'的中心轴AXm'自光轴AXj向-Z方向隔开ΔSF1而存在。如此,根据驱动信号HF1的频率的ΔFs的变化,射向镜IM1的射束LB1'的中心轴AXm'自规定位置(与光轴AXm同轴的位置)向-Z方向横向移位(平行移动)ΔSF1-ΔSF0。
于光轴AXm上,存在相当于面Pip的面Pip',于该面Pip',射束LB1(LB1')以成为光束腰的方式聚光。自面Pip'射向准直透镜CL1a的射束LB1'的中心轴AXm'与光轴AXm平行,且藉由将面Pip'设定于准直透镜CL1a的前侧焦点的位置,而自准直透镜CL1a射出的射束LB1'转换为相对于光轴AXm于XZ面内略微倾斜的平行射束。本第3实施形态中,以面Pip'最终与基板P的表面(聚焦光SP)共轭的方式,配置扫描单元U1内的透镜系统(图5中的透镜Be1、Be2、柱面透镜CYa、CYb、fθ透镜TF)。
图32是将自扫描单元U1内的多角镜PM的1个反射面RP(RPa)至基板P为止的光路展开而自Yt方向观察的图。藉由选择用光学元件AOM1而以规定角度偏向的射束LB1于与XtYt面平行的面内入射至多角镜PM的反射面RPa而反射。入射至反射面RPa的射束LB1于XtZt面内是藉由图5所示的第1柱面透镜CYa而于反射面RPa上向Zt方向收敛。于反射面RPa反射的射束LB1于包含fθ透镜FT的光轴AXf且与XtYt面平行的面内根据多角镜PM的旋转速度而高速地偏向,且经由fθ透镜FT与第2柱面透镜CYb而于基板P上聚光为聚焦光SP。聚焦光SP于图31中是于与纸面垂直的方向一维扫描。
另一方面,如图31般于面Pip'相对于射束LB1横向移位ΔSF1-ΔSF0后的射束LB1'入射至多角镜PM的反射面RPa上的相对于射束LB的照射位置略向Zt方向偏移的位置。藉此,于反射面RPa反射的射束LB1'的光路以于XtZt面内与射束LB1的光路略微偏移的状态通过fθ透镜FT与第2柱面透镜CYb而于基板P上聚光为聚焦光SP'。多角镜PM的反射面RPa在光学上配置为fθ透镜FT的光瞳面,藉由利用2个柱面透镜CYa、CYb的面倾斜修正的作用,而于图32的XtZt面内,反射面RPa与基板P的表面成为共轭关系。因此,若照射至多角镜PM的反射面RPa上的射束LB1如射束LB1'般向Zt方向略微移位,则基板P上的聚焦光SP如聚焦光SP'般于副扫描方向移位ΔSFp。
如以上的构成,藉由使选择用光学元件AOM1的驱动信号HF1的频率自规定频率变化±ΔFs,可使聚焦光SP于副扫描方向移位±ΔSFp。该移位量(|ΔSFp|)虽受到选择用光学元件AOM1自身的偏向角的最大范围、镜IM1的反射面IM1a的大小、扫描单元U1内的至多角镜PM为止的光学系统(中继系统)的倍率、多角镜PM的反射面的Zt方向的幅、自多角镜PM至基板P为止的倍率(fθ透镜FT的倍率)等限制,但被设定为聚焦光SP的基板P上的有效大小(直径)程度、或于描绘数据上定义的像素尺寸(Pxy)程度的范围。当然,亦可设定为其以上的移位量。再者,虽是关于选择用光学元件AOM1及扫描单元U1进行了说明,但关于其他选择用光学元件AOM2~AOM6及扫描单元U2~U6亦同样。
如此,本第3实施形态中,可将选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)兼用于响应入射允许信号LPn(LP1~LP6)的射束的开关功能、与响应修正信号FSS的聚焦光SP的移位功能,因此对各扫描单元Un(U1~U6)供给射束的射束送光系统(射束切换部BDU)的构成变得简单。进而,与在每个扫描单元Un分别设置射束选择用与聚焦光SP的移位用的声光调变元件(AOM或AOD)的情形相比,可减少发热源,而可提高曝光装置EX的温度稳定性。尤其,驱动声光调变元件的驱动电路(102A)成为较大的发热源,但由于驱动信号HF1为50MHz以上的高频,故而配置于声光调变元件的附近。即便设置冷却驱动电路(102A)的机构,若其数量较多,则装置内的温度亦容易于短时间内上升,从而有可能会因光学系统(透镜或镜)的基于温度变化的变动而导致描绘精度降低。因此,较理想为成为热源的驱动电路、及声光调变元件较少。又,于选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)的各者受温度变化的影响而使作为入射射束LBa(LBb)的一次绕射光偏向的射束LBn的偏向角变动的情形时,在本第3实施形态中,可藉由设置将图30的赋予至驱动电路102A的修正信号FSS的值根据温度变化而调整的反馈控制系统,而容易地抵消偏向角的变动。
本第3实施形态的选择用光学元件AOMn的射束移位功能是可将来自多个扫描单元Un的各者的射束LBn的聚焦光SPn的描绘线SLn的位置高速地于副扫描方向进行微调整。例如,若将图30所示的选择用光学元件AOM1以每当入射允许信号LP1成为H位准时便改变基于修正信号FSS的修正量的方式进行控制,则可针对多角镜PM的每个反射面、即聚焦光SP的每次扫描,使描绘线SL1于副扫描方向在像素大小(或聚焦光的大小)程度的范围内移位。因此,使邻接的扫描单元Un的各者绕着照射中心轴Le1~Le6略微旋转而调整各描绘线SLn的斜率之后,以如上文的第1实施形态或第2实施形态的方式修正描绘倍率,此外如第3实施形态般使描绘线SLn于副扫描方向移位,藉此可提高各描绘线SLn的端部的图案描绘时的连接的精度。又,于相对于已形成在基板P的基底图案重迭描绘新的图案时,亦可提高该重迭的精度。
以上的第3实施形态中,基板P的表面(射束LBn聚光成为聚焦光SP的位置)、与图31中的面Pip'是设定为相互共轭的关系,进而,面Pip'(Pip)与光源装置LSa(LSb)中的波长转换元件48、50、光纤光放大器46的射出端46a的各者亦设定为相互共轭的关系。因此,于将多角镜PM的反射面的1个设定为向固定的朝向静止的状态,并将射束LBn经由fθ透镜FT与柱面透镜CYb而作为聚焦光SP投射至基板P的表面的1点的情形时,即便因波长转换元件48、50的结晶特性的变化而使谐波射束的行进方向在角度上进行漂移,亦不会受其影响,而基板P上的聚焦光SP静止。该情形意味着,聚焦光SP的主扫描方向的扫描开始位置、或响应原点信号SD的描绘开始位置稳定而不会于主扫描方向漂移。因此,能够长时间以稳定的精度进行图案描绘。
[第3实施形态的变形例]
上述第3实施形态亦可进行如下的变形。上述各实施形态或其变形例中,以基于多个扫描单元Un(U1~U6)的各者的描绘线SLn(SL1~SL6)于主扫描方向(Y方向)偏移且于端部连接的方式配置扫描单元Un,以便能够覆盖图案描绘区域(曝光区域W)的Y方向的宽度。然而,例如,如日本专利特开2014-160130号公报所揭示,即便为如多条描绘线SLn(多个扫描射束)于副扫描方向偏移而配置的串迭方式的描绘装置,亦可藉由变更光学系统的配置,而与第3实施形态同样地,使选择用光学元件AOMn兼用作开关功能与聚焦光SP(描绘线SLn)的移位功能。
图33是表示如下的串迭方式的描绘装置的概略构成的一部分的图,该串迭方式的描绘装置是对1个多角镜PM的不同的2个反射面RPa、RPb的各者投射根据描绘图案(描绘的图案)而经强度调变的射束LB1、LB2,由反射面PRa反射的射束LB1入射至具有与X轴平行的光轴AXf1的第1fθ透镜FT(以下为FT1),由反射面PRb反射的射束LB2入射至具有与X轴平行的光轴AXf2的第2fθ透镜FT(以下为FT2)。第1fθ透镜FT1与第2fθ透镜FT2虽于图33中省略了图示,但如上文的图5所示的fθ透镜FT般配置,于第1、第2各fθ透镜FT1、FT2的后方,同样设置有镜M15、第2柱面透镜CYb。再者,有时亦会为简化说明而省略一部分的构成的图示,并省去其说明。
上文的图7所示的来自光源装置LSa的射束LBa是经由图28、图29所示的光学系统成为射束直径为0.5mm左右的平行射束而入射至最初的选择用光学元件(声光调变元件)AOM1。藉由切换为偏向状态的选择用光学元件AOM1而作为一次绕射光偏向的射束LB1是如图30中所说明般,藉由准直透镜(聚光透镜)CL1而于镜IM1的附近成为光束腰而聚光。藉由镜IM1向-Z方向反射的射束LB1是藉由如图31般配置的准直透镜CL1a而再次变化为平行射束,由镜M13(以下为M13a)反射而入射至第1柱面透镜CYa(以下为CYa1)。藉由第1柱面透镜CYa1而仅于Z方向收敛的射束LB1被照射至绕与Z轴平行的旋转中心AXp旋转的多角镜PM的第1反射面RPa。反射面RPa被设定为位于具有光轴AXf1的未图示的第1fθ透镜(扫描用透镜)FT1的光瞳面,射束LB1于基板P(被照射体)的表面保持远心的状态而进行一维扫描。
又,于选择用光学元件AOM1切换为非偏向状态的情形时,入射至选择用光学元件AOM1的射束LBa沿着准直透镜(聚光透镜)CL1的光轴(AXj)直行,于选择用的镜IM1的上方空间成为光束腰而收敛之后,成为发散射束并由镜M2反射。由镜M2反射的射束LBa藉由聚光透镜CD2而再次转换为平行射束,由镜M3反射,并入射至第2段选择用光学元件AOM2。镜M2、M3与聚光透镜CD2是与上文的图6或图24所示者相同,选择用光学元件AOM1与选择用光学元件AOM2的各偏向位置Pdf是藉由基于准直透镜(聚光透镜)CL1与聚光透镜CD2的中继系统而设定为共轭关系。
藉由切换为偏向状态的选择用光学元件AOM2而作为一次绕射光偏向的射束LB2是藉由准直透镜(聚光透镜)CL2而于镜IM2的附近成为光束腰而聚光。藉由镜IM2而向-Z方向反射的射束LB2是藉由如图31般配置的准直透镜CL2a而再次变化为平行射束,由镜M13(以下为M13b)反射而入射至第1柱面透镜CYa(以下为CYa2)。藉由第1柱面透镜CYa2而仅于Z方向收敛的射束LB2被照射至多角镜PM的第2反射面RPb。反射面RPb被设定为位于具有光轴AXf2的未图示的第2fθ透镜(扫描用透镜)FT2的光瞳面,射束LB2于基板P(被照射体)的表面保持远心的状态而进行一维扫描。于选择用光学元件AOM1、AOM2的两者为非偏向状态的情形时,透过选择用光学元件AOM2的射束LBa藉由聚光透镜CD3而再次转换为平行射束,射向与第2段选择用光学元件AOM2配置成共轭关系的第3段选择用光学元件AOM3。
此处,包含第1fθ透镜FT1、及其后的镜M15(以下为M15a)与第2柱面透镜CYb(以下为CYb1)在内而设为第1扫描用光学系统,包含第2fθ透镜FT2、及其后的镜M15(以下为M15b)与第2柱面透镜CYb(以下为CYb2)在内而设为第2扫描用光学系统。来自第1扫描用光学系统的射束LB1的聚焦光的扫描轨迹(描绘线SL1)、与来自第2扫描用光学系统的射束LB2的聚焦光的扫描轨迹(描绘线SL2)于图33中在X方向(副扫描方向)错开配置。
此种串迭型的描绘装置中,可将藉由基于第1扫描用光学系统的描绘线SL1描绘的图案、与藉由基于第2扫描用光学系统的描绘线SL2描绘的图案于基板P(被照射体)上的同一曝光区域W内重迭曝光(双重曝光),或者将其等于在基板P的搬送方向(长尺寸方向)相隔的2个曝光区域W的各者曝光。于该情形时,藉由对施加至选择用光学元件AOM1的驱动信号HF1、施加至选择用光学元件AOM2的驱动信号HF2的任一者或两者赋予频率调变,可将描绘线SL1与SL2的搬送方向(副扫描方向)的间隔距离进行微调整,而可提高双重曝光时的重迭精度。又,若将如图33的构成的射束扫描装置应用于多色(RGB、CMY)的激光射束印表机等,则亦可将所印刷的图像的色偏差抑制为较小。
以上,本变形例中,藉由将来自光源装置LSa的射束LBa串联地通过2个(多个)选择用光学元件(声光调变元件)AOM1、AOM2,将任一个选择用光学元件AOMn切换为偏向状态,而可选择性地切换自不同角度方向射向多角镜PM的反射面的描绘用的射束(LBn)。选择用光学元件AOM1、AOM2的各者的向偏光状态/非偏向状态的切换的时序可自由地设定。例如,于仅藉由描绘线SL1(第1扫描用光学系统)于基板P上描绘图案的情形时,只要以将入射允许信号LP1(图12、图30)设为主动的状态(如图13般响应原点信号SZ1而反复生成H位准的状态)且将入射允许信号LP2保持L位准的方式进行限制即可。
[第4实施形态]
上述的第1~第3实施形态、及其等各变形例中,将用以将来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)选择性地供给至扫描单元Un(U1~U6)的任一者的选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)设为声光调变元件。即,虽是将相对于入射射束以特定的绕射角偏向而输出的一次绕射光作为描绘用的射束LBn供给至扫描单元Un,但选择用光学元件AOMn(AOM1~AOM6)亦可为不使用绕射现象的电光偏向构件。
图34表示第4实施形态的射束切换部BDU内的与1个扫描单元Un对应设置的射束切换构件的构成,本实施形态中,设置入射来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)的电光元件OSn及根据透过电光元件OSn的射束的偏光特性而使射束透过或将其反射的偏光分光器BSn,以代替上文的图25所示的选择用光学元件AOM1与单元侧入射镜IM1的组合系统、或图30所示的选择用光学元件AOM1、准直透镜CL1、单元侧入射镜IM1的组合系统。
于图34中,于将自光源装置LSa(LSb)成为平行射束而射出的射束LBa(LBb)的行进方向设定为与X轴平行时,若将入射至电光元件OSn的射束LBa(LBb)设为向Y方向偏光的直线偏光,对形成于电光元件OSn的在Y方向对向的面的电极EJp、EJm之间施加数Kv的电压,则透过电光元件OSn的射束成为自入射时的偏光状态旋转90度而向Z方向偏光的直线偏光,并入射至偏光分光器BSn。于不对电极EJp、EJm间施加电压的情形时,透过电光元件OSn的射束成为直接以入射时的偏光状态向Y方向偏光的直线偏光。因此,于电极EJp、EJm间的电压为零的断开状态时,来自电光元件OSn的射束直接透过立方体状的偏光分光器BSn的偏光分割面psp(相对于XY面与YZ面的各者倾斜45度的面)。于对电极EJp、EJm间施加电压的接通状态时,来自电光元件OSn的射束由偏光分光器BSn的偏光分割面psp反射,而成为根据描绘数据(例如图14中的描绘位元串数据SBa、SBb)经强度调变的描绘用的射束LBn而射向扫描单元Un。电光元件OSn是由呈现于被施加的电场强度的一次方时折射率变化的泡克耳斯效应、或于被施加的电场强度的二次方时折射率变化的克尔效应的结晶介质或非晶介质所构成。又,电光元件OSn亦可为呈现代替电场而因磁场使折射率变化的法拉第效应的结晶介质。
图35表示将构成图6(或图24)所示的射束切换部BDU的选择用光学元件AOM1~AOM6与单元侧入射镜IM1~IM6置换成图34的构成的变形例。自光源装置LSa作为平行射束(射束直径为1mm以下)射出的直线偏光的射束LBa是经由如图25、图30所示的声光调变元件、或使用声光偏向元件(AOD)的射束移位器部SFTa,依序通过电光元件OS1、偏光分光器BS1、电光元件OS2、偏光分光器BS2、电光元件OS3、偏光分光器BS3之后,入射至吸收体TR1。偏光分光器BS1是于对电光元件OS1施加有电场时,将射束LBa作为描绘用的射束LB1朝向扫描单元U1反射。同样地,偏光分光器BS2是于对电光元件OS2施加有电场时,将射束LBa作为描绘用的射束LB2朝向扫描单元U2反射,偏光分光器BS3是于对电光元件OS3施加有电场时,将射束LBa作为描绘用的射束LB3朝向扫描单元U3反射。图35中,仅对电光元件OS1~OS3中的电光元件OS2施加电场,自射束移位器部SFTa射出的射束LBa作为射束LB2仅入射至扫描单元U2。
同样地,自光源装置LSb作为平行射束(射束直径为1mm以下)射出的直线偏光的射束LBb是经由使用声光偏向元件(AOD)的射束移位器部SFTb,依序通过电光元件OS4、偏光分光器BS4、电光元件OS5、偏光分光器BS5、电光元件OS6、偏光分光器BS6之后,入射至吸收体TR2。偏光分光器BS4是于对电光元件OS4施加有电场时,将射束LBb作为描绘用的射束LB4朝向扫描单元U4反射,偏光分光器BS5是于对电光元件OS5施加有电场时,将射束LBb作为描绘用的射束LB5朝向扫描单元U5反射,偏光分光器BS6是于对电光元件OS6施加有电场时,将射束LBb作为描绘用的射束LB6朝向扫描单元U6反射。图35中,仅对电光元件OS4~OS6中的电光元件OS6施加电场,自射束移位器部SFTb射出的射束LBb作为射束LB6仅入射至扫描单元U6。
作为一例,射束移位器部SFTa、SFTb是使用声光偏向元件AODs而如图36般构成。声光偏向元件AODs是根据来自与图30所示的驱动电路102A同样的驱动电路的驱动信号HFn而被驱动。来自光源装置LSa(LSb)的平行的射束LBa(LBb)是与光轴同轴而入射至焦点距离f1的透镜CG1,且以于面pu成为光束腰的方式聚光。声光偏向元件AODs的偏向点配置于面pu的位置。于驱动信号HFn为断开的状态下,于面pu成为光束腰的射束LBa(LBb)不会绕射,而是自面pu入射至焦点距离f2的透镜CG2,成为平行射束而由镜OM反射并入射至吸收体TR3。于驱动信号HFn施加至声光偏向元件AODs的接通状态时,声光偏向元件AODs生成以与驱动信号HFn的频率相应的绕射角偏向的射束LBa(LBb)的一次绕射光。该一次绕射光于此处称为经偏向的射束LBa(LBb)。声光偏向元件AODs的偏向点配置于为透镜CG2的焦点距离f2的位置的面pu,因此自透镜CG2射出的经偏向的射束LBa(LBb)成为与透镜CG2的光轴平行的平行射束,入射至图35的电光元件OS1、或OS4。
藉由改变被施加至声光偏向元件AODs的驱动信号HFn的频率,自透镜CG2射出的射束LBa(LBb)以与透镜CG2的光轴平行的状态于与光轴垂直的方向位置变换。射束LBa(LBb)的位置变换的方向于图34所示的电光元件OSn(OS1或OS4)的入射端面上对应于Z方向,移位量对应于驱动信号HFn的频率的变化量。本实施形态的情形时,射束移位器部SFTa相对于3个扫描单元U1、U2、U3共通地设置,射束移位器部SFTb相对于3个扫描单元U4、U5、U6共通地设置。因此,被施加至声光偏向元件AODs的驱动信号HFn的频率是与图35的电光元件OS1~OS3的任一个、或电光元件OS4~OS6的任一个成为接通状态的时序同步地,以与自对应于成为接通状态的电光元件OSn的扫描单元Un射出的与射束LBn对应设定的聚焦光SP的向副扫描方向(X方向)的移位量ΔSFp(参照图32)对应的方式进行调变(FM调变)。藉此,通过电光元件OS1~OS3(OS4~OS6)的射束LBa(LBb)在图34中于Z方向平行地移位,由偏光分光器BS1~BS3(BS4~BS6)反射的射束LBn(LB1~Lb6)在图34中于X方向平行移位。藉此,如图32中所说明,聚焦光SP于副扫描方向移位ΔSFp。再者,图36中,射束LBa(LBb)以于声光偏向元件AODs的偏向点收敛为光束腰的方式构成,但亦可设为将穿过声光偏向元件AODs的射束LBa(LBb)设为如图30般较细的平行射束,且于如图31的状态下使分配至各扫描单元U1~U6的射束LBn略微移位的构成。
以上,本实施形态中,为了将来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)选择性地分配(切换)至3个扫描单元U1~U3(U4~U6)的任一个,而使用了不具有偏向作用的电光元件OS1~OS3(OS4~OS6),因此,为了使聚焦光SP于副扫描方向移位,将基于具有偏向作用的声光偏向元件AODs的射束移位器部SFTa(SFTb)设置于光路上的电光元件OS1~OS3(OS4~OS6)的上游侧。若如此构成,则将3个扫描单元U1~U3(U4~U6)的各者中的聚焦光SP的向副扫描方向的高速的移位动作利用基于1个声光偏向元件AODs的射束移位器部SFTa(SFTb)来进行,因此,可减少声光偏向元件及其驱动电路的数量,而可减少热源。
[变形例]
图37表示代替于上述的各实施形态或变形例中使用的选择用光学元件AOM1~AOM6、AOMa、AOMb或声光偏向元件AODs而设置且不依靠绕射作用的射束偏向构件的一例。图37A表示于以特定的厚度形成为棱镜状(三角形)的透过性的结晶介质的对向的平行的侧面(图37A中为上下表面)形成有电极EJp、EJm的电光元件ODn。结晶介质是作为化学组成由KDP(KH2PO4)、ADP(NH4H2PO4)、KD*P(KD2PO4)、KDA(KH2AsO4)、BaTiO3、SrTiO3、LiNbO3、LiTaO3等表示的材料。自电光元件ODn的一斜面入射的射束LBa(LBb)是于电极EJp、EJm间的电场为零时,根据结晶介质的初始的折射率与空气的折射率的差而偏向,并自另一斜面射出。若对电极EJp、EJm间施加固定值以上的电场,则结晶介质的折射率自初始值变化,因此所入射的射束LBa(LBb)成为自另一斜面以与初始的角度不同的角度射出的射束LBn。即便使用此种电光元件ODn,亦可将来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)分时切换并供给至扫描单元U1~U6的各者。又,藉由改变施加至电光元件ODn的电场强度,使射出的射束LBn的偏向角略微高速地改变,因此,亦可使电光元件ODn兼具开关功能以及使基板P上的聚焦光SP于副扫描方向移位微量的功能。进而,亦可代替如图36的单独的射束移位器部SFTa(SFTb)的声光偏向元件AOMs而使用电光元件ODn。
图37B表示例如日本特开2014-081575号公报、国际公开公报WO2005/124398号手册所揭示的使用基于KTN(KTa1-xNbxO3)晶体的电光元件KDn的射束偏向构件的例。于图37B中,电光元件KDn是由沿着射束LBa(LBb)的行进方向形成为较长的角柱状的结晶介质、与夹着该结晶介质而对向配置的电极EJp、EJm所构成。电光元件KDn是以保持为固定的温度(例如40多度)的方式收纳于具有调温功能的盒体内。于电极EJp、EJm间的电场强度为零时,自角柱状的KTN结晶介质的一端面入射的射束LBa(LBb)于KTN结晶介质内直行而自另一端面射出。若对电极EJp、EJm间施加电场强度,则通过KTN结晶介质内的射束LBa(LBb)于电场的方向偏向,自另一端面作为射束LBn射出。KTN结晶介质亦是根据电场的强度而折射率变化的材料,但与上文所列举的各种结晶介质相比,可于低一位程度的电场强度(数百V)获得较大的折射率变化。因此,若改变施加至电极EJp、EJm间的电压,则可将自电光元件KDn射出的射束LBn的相对于原先的射束LBa(LBb)的偏向角于相对较大的范围(例如,0度~5度)内高速地调整。
即便使用此种电光元件KDn,亦可将来自光源装置LSa(LSb)的射束LBa(LBb)分时切换并供给至扫描单元U1~U6的各者。又,藉由改变施加至电光元件KDn的电场强度,使射出的射束LBn的偏向角高速地改变,因此,亦可使电光元件KDn兼具开关功能以及使基板P上的聚焦光SP于副扫描方向移位的功能。进而,亦可代替如图36的单独的射束移位器部SFTa(SFTb)的声光偏向元件AOMs而使用电光元件KDn。
Claims (11)
1.一种图案描绘装置,其藉由一面对应图案对来自脉冲光源部的脉冲射束的聚焦光进行强度调变,一面在基板上沿主扫描方向使上述聚焦光相对地扫描,在上述基板上描绘上述图案,且具备:
描绘数据存储部,其藉由对应上述聚焦光的尺寸而设定的尺寸Pxy的像素将上述图案分割,并将多个上述像素的各个作为以与上述图案对应的逻辑信息表示的描绘数据而存储;
时脉产生部,其具有在将上述聚焦光的扫描速度设为Vs、N设为2以上的整数时以Pxy/(N×Vs)决定的基准周期,并在上述聚焦光的扫描中对每个上述尺寸Pxy产生N个时脉脉冲;
光源控制部,其以响应上述时脉脉冲产生上述脉冲射束的方式控制上述脉冲光源部,并根据自上述描绘数据存储部依序送出的上述描绘数据的每个上述像素的上述逻辑信息调变上述脉冲射束的上述聚焦光的强度;
修正像素指定部,其在沿上述主扫描方向排列的多个上述像素之中,指定配置在特定的位置的至少1个上述像素作为修正像素;及
送出时点切换部,其以在上述聚焦光扫描上述修正像素以外的非修正像素的时点,上述时脉脉冲的N个对应1像素,在上述聚焦光扫描上述修正像素的时点,上述时脉脉冲的N±m个(m为具有m<N的关系的1以上的整数)对应1像素的方式,切换上述像素的上述逻辑信息的从上述描绘数据存储部的送出时点。
2.如权利要求1所述的图案描绘装置,其中
具备多个扫描单元,该扫描单元具有为了上述聚焦光的往上述主扫描方向的扫描而使上述脉冲射束一维地偏向的多角镜、及供以上述多角镜偏向后的上述脉冲射束射入并作为上述聚焦光聚光在上述基板上的光学透镜构件;
藉由从多个上述扫描单元的各个投射的上述聚焦光在上述基板上描绘上述图案。
3.如权利要求2所述的图案描绘装置,其具备:
多角镜驱动控制部,其以上述多个扫描单元的各个的上述多角镜的旋转角度位置成为既定的相位关系的方式使上述多角镜的各个同步旋转;及
射束切换部,其将来自上述脉冲光源部的上述脉冲射束以对应上述多角镜的旋转角度位置而依序引导至上述多个扫描单元中的任一个的方式进行切换。
4.如权利要求3所述的图案描绘装置,其具备
修正信息存储部,其将用以指定位在沿上述主扫描方向上的多个上述像素之中,成为修正对象的上述修正像素的修正信息存储在上述多个扫描单元的每一个;
上述修正像素指定部根据与藉由上述射束切换部而上述脉冲射束被引导的上述扫描单元对应的上述修正信息,指定位在上述脉冲射束被引导的上述扫描单元的描绘范围中的上述修正像素。
5.如权利要求4所述的图案描绘装置,其中
上述修正信息包含用以对应在上述描绘范围内描绘的图案的描绘倍率而对沿上述主扫描方向上的离散的多个位置的各个指定上述修正像素的修正位置信息;
上述修正像素指定部根据上述修正位置信息指定离散分布的多个上述修正像素;
上述送出时点切换部以N±m个上述时脉脉冲对应上述多个修正像素的各个的方式,切换上述逻辑信息的从上述描绘数据存储部的送出时点。
6.如权利要求5所述的图案描绘装置,其中
上述修正信息包含用以对应在上述描绘范围内描绘的图案的描绘倍率而设定上述±m的值的倍率信息。
7.如权利要求3至6中任一权利要求所述的图案描绘装置,其中
上述射束切换部具有沿来自上述脉冲光源部的上述脉冲射束的行进方向而串联地配置,且切换上述脉冲射束的光路而选择上述脉冲射束所射入的1个上述扫描单元的多个选择用光学元件。
8.如权利要求7所述的图案描绘装置,其中
上述多个选择用光学元件的各个是与上述多个扫描单元的各个对应设置,且切换是否使上述脉冲射束射入至对应的上述扫描单元的声光偏向元件或电光偏向元件。
9.如权利要求7所述的图案描绘装置,其中
上述多个选择用光学元件的各个是仅在施加有驱动信号的期间使将来自上述脉冲光源部的上述脉冲射束绕射后的绕射光射束以朝向上述扫描单元的方式产生的声光调变元件,且进而具备产生作为上述驱动信号的在既定范围内可以调整频率的高频信号的驱动电路;
藉由上述驱动信号的频率调整而产生的上述绕射光射束的绕射角的变化,将在上述基板上扫描的上述聚焦光的位置于与上述主扫描方向正交的副扫描方向微调整。
10.一种图案描绘装置,其藉由一面对应图案对来自脉冲光源部的脉冲射束的聚焦光进行强度调变,一面在基板上沿主扫描方向使上述聚焦光相对地扫描,在上述基板上描绘图案,且具备:
描绘数据存储部,其藉由对应上述聚焦光的尺寸而设定的尺寸Pxy的像素将上述聚焦光的扫描所形成的描绘范围分割,并将多个上述像素的各个作为以与上述图案对应的逻辑信息表示的描绘数据而存储;
时脉产生部,其具有在将上述聚焦光的扫描速度设为Vs、N设为2以上的整数时以Pxy/(N×Vs)决定的基准周期,并在上述聚焦光的扫描中对每个上述尺寸Pxy产生N个时脉脉冲;
强度调变部,其响应上述时脉脉冲而对上述脉冲光源部产生的上述脉冲射束的上述聚焦光,根据从上述描绘数据存储部依序输出的上述描绘数据的每个上述像素的上述逻辑信息进行强度调变;及
送出时点切换部,其以在上述聚焦光扫描设定在上述扫描范围内的特定的修正像素以外的非修正像素的时点,产生N个上述时脉脉冲后将下一个上述像素的逻辑信息自上述描绘数据存储部输出,在上述聚焦光扫描上述修正像素的时点,产生N±m个(m为具有m<N的关系的1以上的整数)上述时脉脉冲后将下一个上述像素的逻辑信息自上述描绘数据存储部输出的方式,切换来自上述描绘数据存储部的每个上述像素的上述逻辑信息的送出时点。
11.一种基板处理装置,其具备:
权利要求1至10中任一权利要求所述的图案描绘装置、
基板搬送装置,其将作为上述基板的长尺寸片状基板在长边方向上搬送;及
图案层形成装置,其对应由上述图案描绘装置在上述片状基板的光感应层描绘的电子元件用的图案而在上述片状基板上形成上述电子元件用的图案层。
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