JP2003332221A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に微細なパターンを露光することができ
る露光装置を提供する。 【解決手段】 感光材料にパターンを露光する露光装置
において、反射光を変調する微小ミラー群を有するＤＭ
Ｄが設けられたヘッド部、基板を保持するステージ、並
びに、ヘッド部およびステージを相対的に移動する機構
が設けられる。ＤＭＤの各微小ミラーからの光は基板上
の光照射領域６１へと導かれ、基板がヘッド部に対して
移動することにより、光照射領域６１が基板上を移動す
る。ＤＭＤは、光照射領域６１の配列が主走査方向に関
して傾斜するようにヘッド部に設けられ、およそ主走査
方向に隣接する２つの光照射領域６１間の副走査方向に
対する距離Ｌ１は基板上の描画セル６２０の副走査方向
のピッチＰ１と等しくされる。これにより、各描画セル
６２０を中心とする重複露光を行うことができ、精度よ
くパターンの線幅を制御しつつ高速に露光を行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光材料を露光す
る露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＤＭＤ（デジタルマイクロミ
ラーデバイス）等の空間光変調デバイスにより変調され
た光ビームを半導体基板やプリント基板等（以下、「基
板」という。）に形成されたフォトレジスト膜上に照射
し、微細なパターンの露光（すなわち、露光によるパタ
ーンの描画）を行う技術が知られている。
【０００３】特開昭６２−２１２２０号公報では、ＤＭ
Ｄの微小ミラー群により空間変調された光ビームを感光
材料上に照射しつつ、感光材料を所定の距離だけ送りな
がらＤＭＤへの信号を制御して微細なパターンを露光す
る手法が開示されている。
【０００４】また、特開２００１−１３３８９３号公報
では、ＤＭＤが形成する感光材料上の像を主走査方向に
対して４５°だけ傾けてさらに微細なパターンを露光す
る手法が提案されている。図１は、特開２００１−１３
３８９３号公報における露光の様子を説明するための図
である。図１において、感光材料上のＤＭＤの像９０中
において主走査方向に垂直な方向に１列に並ぶ光照射領
域群９１はＤＭＤの主走査ミラーセットに対応し、走査
方向に垂直な方向に関して光照射領域群９１の領域間に
位置するもう１つの光照射領域群９２はＤＭＤの補間主
走査ミラーセットに対応する。像９０は主走査方向であ
る矢印９４の方向に感光材料上を走査され、ある時点で
主走査ミラーセットの各ミラーにより露光される感光材
料上の領域の間が補間主走査ミラーセットの各ミラーに
より露光され、微細なパターンの露光が実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＭＤ等の
空間光変調デバイスでは、感光材料上に結像された像
（すなわち、光ビームの空間変調パターン）を変更する
際に、各光変調素子に対応するメモリセルにデータを書
き込む時間や、リセットパルスを受信してから各光変調
素子がホールドされる（すなわち、ＤＭＤの各微小ミラ
ーの姿勢が安定する）までの時間等が必要であるが、こ
れらの時間を短縮するには技術的な限界がある。したが
って、空間光変調デバイスをさらに高速に駆動させるこ
とにより露光によるパターン描画を高速化することは容
易ではない。
【０００６】例えば、４８行１０２４列の微小ミラーで
構成されるブロックが列方向に１６個並べられて７６８
行１０２４列とされたものがあり、このようなＤＭＤで
はブロック毎に制御が行われるようになっている。しか
しながらブロック内に書き込むデータのアドレス指定
は、通常、行単位で指定することから、図１に示すよう
な手法にてＤＭＤを使用する場合は、主走査ミラーセッ
トおよび補間主走査ミラーセットの一部を含む全てのブ
ロックにデータの書き込みを行う必要があり、高速にパ
ターンを露光することが困難となる。
【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、微細なパターンを高速に露光する新たな手法を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感光材料を露光する露光装置であって、格子状に配
列された光照射領域群のそれぞれへと光を照射する光照
射手段と、感光材料上において前記光照射領域群を配列
方向に対して傾斜した走査方向に走査させ、前記感光材
料上の複数の露光領域のそれぞれに対して複数の光照射
領域を通過させる走査手段と、前記光照射領域群の走査
に同期しつつ前記光照射領域群への光照射のＯＮ／ＯＦ
Ｆを個別に制御することにより、前記感光材料上の各露
光領域に照射される光の量を制御する制御手段とを備え
る。
【０００９】請求項２に記載の発明は、感光材料を露光
する露光装置であって、反射光を変調することができる
光変調素子群を格子状に配列して有する空間光変調デバ
イスと、前記空間光変調デバイスに照射される光を出射
する光源と、格子状に配列された光照射領域群のそれぞ
れへと各光変調素子からの光を導く光学系と、感光材料
上において前記光照射領域群を配列方向に対して傾斜し
た走査方向に走査させ、前記感光材料上の複数の露光領
域のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過させる走
査手段と、前記光照射領域群の走査に同期しつつ前記光
照射領域群への光照射のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御する
ことにより、前記感光材料上の各露光領域に照射される
光の量を制御する制御手段とを備える。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の露光装置であって、光照射領域が互いに垂直
な２方向に対して等間隔に配列される。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれかに記載の露光装置であって、前記光照射領
域群の２つの配列方向のうち前記走査方向におよそ沿う
方向に関して互いに隣接する光照射領域において、前記
走査方向に垂直な方向に対する中心間の距離が、前記走
査方向に垂直な方向に関して互いに隣接する露光領域の
中心間の距離と等しい。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の露光装置であって、前記制御手段
が、前記走査方向に並ぶ２つの露光領域の中心間の距離
の２倍の距離だけ前記光照射領域群を走査させる間に前
記光照射のＯＮ／ＯＦＦを１回制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２は本発明の一の実施の形態に
係る露光装置１の構成を示す図である。図２では装置の
内部構造を示すために装置の一部を破線にて示してい
る。露光装置１は、フォトレジスト膜が形成された基板
９を保持するステージ２、ステージ２を図２中のＹ方向
へと移動させるステージ移動機構３１、光ビームを基板
９に向けて出射するヘッド部４、ヘッド部４を図２中の
Ｘ方向へと移動させるヘッド部移動機構３２、並びに、
ヘッド部４およびヘッド部移動機構３２に接続された制
御部５を有する。
【００１４】ヘッド部４は、光を出射するランプである
光源４１、および、格子状に配列された微小ミラー群が
設けられたＤＭＤ４２を有し、微小ミラー群により光源
４１からの光ビームが反射されることにより空間変調さ
れた光ビームが導き出される。
【００１５】具体的には、光源４１から出射された光は
ミラー４３１およびレンズ４３２により光量調整フィル
タ４４へと導かれ、光量調整フィルタ４４において、光
ビームが所望の光量に調整される。光量調整フィルタ４
４を透過した光ビームはロッドインテグレータ４３３、
レンズ４３４およびミラー４３５を介してミラー４３６
へと導かれ、ミラー４３６は光ビームを集光させつつＤ
ＭＤ４２へと導く。ＤＭＤ４２へと入射する光ビームは
所定の入射角（例えば、２４度）でＤＭＤ４２の微小ミ
ラー群に均一に照射される。以上のように、ミラー４３
１、レンズ４３２、ロッドインテグレータ４３３、レン
ズ４３４、ミラー４３５およびミラー４３６により光源
４１からの光をＤＭＤ４２へと導く照明光学系４３ａが
構成される。
【００１６】ＤＭＤ４２の各微小ミラーのうち所定の姿
勢（後述するＤＭＤ４２による光照射の説明において、
ＯＮ状態に対応する姿勢）にある微小ミラーからの反射
光のみにより形成される光ビーム（すなわち、空間変調
された光ビーム）はズームレンズ４３７へと入射し、ズ
ームレンズ４３７により倍率が調整されてミラー４３８
を介して投影レンズ４３９へと導かれる。そして、投影
レンズ４３９からの光ビームは微小ミラー群に対して光
学的に共役な基板９上の領域へと照射される。このよう
に、露光装置１ではズームレンズ４３７、ミラー４３
８、投影レンズ４３９により、各微小ミラーからの光を
基板９上の対応する光照射領域へと導く投影光学系４３
ｂが構成される。
【００１７】ステージ２はリニアモータであるステージ
移動機構３１の移動体側に固定されており、制御部５が
ステージ移動機構３１を制御することにより、微小ミラ
ー群からの光が照射される光照射領域群（１つの微小ミ
ラーが１つの光照射領域に対応するものとする。）がフ
ォトレジスト膜上を図２中のＹ方向に相対的に移動す
る。すなわち、光照射領域群はヘッド部４に対して相対
的に固定され、基板９の移動により光照射領域群が基板
９上を移動する。
【００１８】ヘッド部４はヘッド部移動機構３２の移動
体側に固定され、光照射領域群の主走査方向（図２中の
Ｙ方向）に対して垂直な副走査方向（Ｘ方向）に間欠的
に移動する。すなわち、主走査が終了する毎にヘッド部
移動機構３２は次の主走査の開始位置へとヘッド部４を
Ｘ方向に移動させる。
【００１９】図３はＤＭＤ４２を示す図である。ＤＭＤ
４２はシリコン基板４２１の上に多数の微小ミラーが格
子状に等間隔に配列された（互いに垂直な２方向にＭ行
Ｎ列に配列されているものとして以下説明する。）微小
ミラー群４２２を有する空間光変調デバイスであり、各
微小ミラーに対応するメモリセルに書き込まれたデータ
に従って、各微小ミラーが静電界作用により所定の角度
だけ傾く。
【００２０】図２に示す制御部５からＤＭＤ４２にリセ
ットパルスが入力されると、各微小ミラーは対応するメ
モリセルに書き込まれたデータに従って反射面の対角線
を軸として所定の姿勢に一斉に傾く。これにより、ＤＭ
Ｄ４２に照射された光ビームは各微小ミラーの傾く方向
に応じて反射され、光照射領域への光照射のＯＮ／ＯＦ
Ｆが行われる。つまり、メモリセルにＯＮを示すデータ
が書き込まれた微小ミラーがリセットパルスを受信する
と、その微小ミラーに入射する光はズームレンズ４３７
へと反射され、対応する光照射領域に光が照射される。
また、微小ミラーがＯＦＦ状態とされると、微小ミラー
は入射した光をズームレンズ４３７とは異なる所定の位
置へと反射し、対応する光照射領域は光が導かれない状
態とされる。
【００２１】図４は露光装置１における基板９上の光照
射領域６１および描画セル６２０を示す図である。光照
射領域６１はヘッド部４に対して固定された領域であ
り、描画セル６２０は基板９上に固定された露光制御の
最小単位に相当する領域であり、ヘッド部４が基板９に
対して相対的に移動することにより、光照射領域６１が
描画セル６２０上を移動する。描画セル６２０は、ＤＭ
Ｄ４２による１回の露光制御における光照射領域６１の
中心位置（正確には、連続的に移動している途中の光照
射領域６１の中心位置）を基準に基板９上の領域を分割
した露光領域である。図４では、ＤＭＤ４２の各微小ミ
ラーに対応して光が照射される格子状の光照射領域群を
二点鎖線にて示し、基板９上の描画セル群を実線にて示
している。なお、図４では描画セル６２０および光照射
領域６１の一部のみが図示されている。
【００２２】描画セル６２０は図４中のＸ方向（副走査
方向）およびＹ方向（主走査方向）にそれぞれピッチＰ
１およびＰ２で配列された矩形の露光領域であり、対応
する描画セルデータ（ＤＭＤ４２に書き込まれるデー
タ）に従った光の照射が描画セル６２０を中心として行
われる。ＤＭＤ４２の各微小ミラーの反射光が照射され
る光照射領域６１は微小ミラーの形状に対応しておよそ
正方形の領域となっている。光照射領域６１は互いに垂
直な２方向に対して等間隔に配列され、光照射領域６１
の配列方向が主走査方向に対して傾斜するようにＤＭＤ
４２がヘッド部４内において傾斜して設けられる。
【００２３】光照射領域群の主走査方向に対する傾斜
は、光照射領域群の２つの配列方向のうち、主走査方向
におよそ沿う方向（主走査方向とのなす角が小さい方
向）に関して互いに隣接する２つの光照射領域６１にお
いて、副走査方向（Ｘ方向）の中心間距離Ｌ１と描画セ
ル６２０のＸ方向のピッチＰ１（副走査方向に関して隣
接する描画セル６２０の中心間距離）とが等しくなるよ
うに傾けられる。以下の説明では、およそＹ方向に沿う
方向をＤＭＤ４２における列方向といい、およそＸ方向
に沿うもう一つの方向を行方向という。
【００２４】次に、露光装置１が基板９上のフォトレジ
スト膜へのパターンの露光を行う際の動作について説明
を行う。以下、露光装置１の動作の説明においては、描
画セル群に対して光照射領域群が主走査方向および副走
査方向に移動するものとする。
【００２５】まず、露光が開始される際には、図４中の
描画セル６２０のうち最初の光照射領域６１の位置に対
応する描画セル６２１（つまり、各光照射領域６１の中
央に位置する描画セル６２１）への描画セルデータが、
制御部５から対応するＤＭＤ４２の各微小ミラーのメモ
リセルに送信される。そして、制御部５がＤＭＤ４２に
リセットパルスを送信することにより、各微小ミラーが
メモリセルのデータに応じた姿勢となり、最初の描画セ
ル６２１への露光動作（すなわち、光の照射のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御する動作）が行われる。
【００２６】リセットパルスが送信された後、すぐに次
の描画セル６２２（各描画セル６２１の（−Ｙ）側に隣
接する描画セル６２２）に対応する描画セルデータが各
微小ミラーのメモリセルに送信され、メモリセルへのデ
ータの書き込みが行われる。リセットパルスのＤＭＤ４
２への送信は、ステージ移動機構３１がステージ２を主
走査方向へ連続的に移動させる動作に同期して行われ
る。すなわち、１回目のリセットパルスから光照射領域
６１が主走査方向（図４では（−Ｙ）方向）へピッチＰ
２の距離だけ移動した時点で次のリセットパルスがＤＭ
Ｄ４２へと送信され、各微小ミラーが描画セルデータに
従った姿勢となる。これにより、図５に示すように２回
目のリセットパルスにより描画セル６２２に対応する露
光動作が行われる。
【００２７】制御部５がステージ移動機構３１とＤＭＤ
４２との制御を同期させつつ以上の露光動作が繰り返さ
れると、１８回目のリセットパルスで最初に露光動作が
行われた描画セル６２１を中心とする２度目の露光動作
が行われる。図６は１８回目のリセットパルスによる露
光動作が行われた様子を示す図である。図６では平行斜
線の向きを変えることにより１回の露光動作のみが行わ
れた描画セル６２３と２回の露光動作が行われた描画セ
ル６２４とを区別して示している。
【００２８】例えば、図４に示す１回目のリセットパル
スにおいて光照射領域６１ａに対応する描画セル６２１
ａに注目した場合、図６に示すように、１８回目のリセ
ットパルスにより（光照射領域６１ａの（＋Ｙ）側に位
置する）光照射領域６１ｂが描画セル６２１ａを中心と
する露光動作を行うこととなる。すなわち、光照射領域
６１ａに対応する光の照射が行われた描画セル６２１ａ
に対して、光照射領域６１ａからＤＭＤ４２の列方向
（（＋Ｙ）方向）に４つ、行方向（（−Ｘ）方向）に１
つ離れた光照射領域６１ｂが重複して通過し、描画セル
６２１ａに対応した露光動作を再度行う。
【００２９】以上の動作を繰り返すことにより、露光装
置１においてＭ行の微小ミラーにより構成されるＤＭＤ
４２が用いられる場合には基板９上において（Ｍ／４）
回重複して露光動作が行われ、各描画セル６２０を中心
とする（Ｍ／４）階調の露光が可能とされる。
【００３０】次に、光照射領域６１への光照射のＯＮ／
ＯＦＦ制御と描画セル６２０の感光との関係について説
明する。１つの描画セル６２０に対応する露光が行われ
る際に実際に光が照射される領域は１つの光照射領域６
１のおよそ全体であるため、対応する描画セル６２０の
周囲に位置する描画セル６２０に対しても光が照射され
る（図４〜図６参照）。
【００３１】図７（ａ）は１つの光照射領域６１への光
照射のＯＮ／ＯＦＦが５つの描画セル６２０毎に切り替
わった際に、主走査方向に並ぶ描画セル６２０に描かれ
るパターンを例示する図であり、図７（ｂ）は１つの光
照射領域６１が描画セル６２０に対して矢印７１の方向
（主走査方向）に相対移動する際の軌跡を示している。
また、図７（ｃ）は図７（ｂ）において光照射領域６１
により照射される光量のＹ方向（主走査方向）に対する
変化を示す図である。なお、図７（ｃ）では副走査方向
にずれた位置を通過する光照射領域６１の露光制御も同
様であるものと仮定して描いている。
【００３２】光照射領域６１は図７（ｂ）のようにＯＮ
（実線で示される光照射領域６１）またはＯＦＦ（破線
で示される光照射領域６１）の状態で描画セル６２０に
対して連続して相対移動するため、描画セル６２０に照
射される累積光量は図７（ｃ）において線７２で示すよ
うに山形の分布となる。したがって、例えば、光照射領
域６１がＯＮの状態を続ける主走査方向の距離（図７
（ａ）に示す描画セル６２０のピッチＰ２の５倍の距
離）と図７（ｃ）において（単位面積当たりの）光量Ｑ
１でフォトレジスト膜が感光する長さＬ２とが等しくな
るように線７２にて示す山形の形状が調整されると（正
確には図２に示す光量調整フィルタ４４によりＤＭＤ４
２に照射される光ビームの強度が調整されて累積光量が
調整される。）、図７（ａ）に示すパターンの描画が実
現される。
【００３３】図８（ａ）〜（ｃ）は副走査方向に関して
５つの描画セル６２０毎に光照射領域６１のＯＮ／ＯＦ
Ｆが切り替えられる際に得られる累積光量について説明
するための図である。図８（ａ）は副走査方向に関して
描画セル６２０に描かれるパターンを例示し、図８
（ｂ）は複数の光照射領域６１が描画セル６２０に対し
て矢印７１の方向（主走査方向）に相対移動して主走査
方向の所定位置を通過する際の様子を示している。ま
た、図８（ｃ）は図８（ｂ）の複数の光照射領域６１に
より累積される光量のＸ方向（副走査方向）に関する変
化を示す図である。なお、図８（ｃ）では主走査の途中
において光照射領域６１への光照射のＯＮ／ＯＦＦが切
り替わらないものと仮定して描いている。
【００３４】図８（ｂ）では、ＯＮの状態の５つの光照
射領域６１（実線で示される光照射領域６１）が距離Ｌ
１（すなわち、ピッチＰ１）の間隔で並び、続いて、Ｏ
ＦＦの状態の５つの光照射領域６１（破線で示される光
照射領域６１）が同様に距離Ｌ１の間隔で並んでいる様
子を示している。露光動作時において各光照射領域６１
は原則として主走査方向のみに移動することから、副走
査方向に関する累積光量は本来不連続に変化する。しか
しながら、各光照射領域６１は傾いた状態で連続的に主
走査方向に移動することから、実際には図８（ｃ）の線
７４に示すように累積光量はＸ方向に連続的に山形に変
化することとなる。したがって、図７（ｃ）の場合と同
様に、ピッチＰ１の５倍の距離と線７４において光量Ｑ
２でフォトレジスト膜が感光する長さＬ３とが等しくな
るようにＤＭＤ４２への光強度を調整することにより、
図８（ａ）に示すパターンの描画が実現される。
【００３５】以上のように、主走査方向または副走査方
向のみに注目した場合、基板９上に照射される光量はこ
れらの方向に対して山形に変化させることができる。ま
た、既述のように露光装置１では制御部５が光照射領域
群の走査に同期しつつ光照射領域群への光の照射のＯＮ
／ＯＦＦを個別に制御することにより、Ｍ行の微小ミラ
ーを有するＤＭＤ４２を用いて、各描画セル６２０を中
心とする光照射の光量を（Ｍ／４）段階に制御すること
ができる。したがって、露光装置１により主走査方向お
よび副走査方向に対するパターンの線幅を高精度に制御
しつつ描画を行うことができる。また、重複露光により
ＤＭＤ４２の反射光の強度のばらつきの影響も抑制する
ことができる。
【００３６】なお、通常、ピッチＰ１とピッチＰ２とは
等しくされ、光照射領域６１が正方形であることから、
主走査方向および副走査方向の線幅の最小制御単位を等
しくすることができる。
【００３７】次に、露光装置１が露光により基板９上の
フォトレジスト膜への描画を行う他の動作例について図
９を参照して説明を行う。図９では光照射領域６１およ
び描画セル６２０が図４〜図６と同様に配列されてお
り、光照射領域６１が描画セル６２０に対して（−Ｙ）
方向へピッチＰ２の２倍の距離だけ相対移動する間に光
照射領域６１へのＯＮ／ＯＦＦ制御が１回行われる（以
下、「倍速動作」という。）。
【００３８】具体的には、図９の（−Ｘ）側の描画セル
６２０の列に注目すると、１回目のリセットパルスによ
り（＋Ｙ）側の描画セル６２１ｃ、描画セル６２１ｃか
らピッチＰ２の１７倍の距離だけ（−Ｙ）方向に離れた
描画セル６２１ｄ、および、描画セル６２１ｃからピッ
チＰ２の３４倍の距離だけ（−Ｙ）方向に離れた描画セ
ル６２１ｅを中心とする露光動作が、光照射領域６１
ｃ，６１ｄ，６１ｅにおいて行われる。
【００３９】続いて、光照射領域群が描画セル群に対し
て（−Ｙ）方向にピッチＰ２の２倍の距離だけ相対移動
したときに２回目のリセットパルスがＤＭＤ４２に入力
され、光照射領域６１ｃ〜６１ｅにおいてそれぞれ描画
セル６２１ｃからピッチＰ２の２倍の距離だけ（−Ｙ）
方向に離れた描画セル６２１ｆ、描画セル６２１ｃから
ピッチＰ２の１９倍の距離だけ（−Ｙ）方向に離れた描
画セル６２１ｇ、および、描画セル６２１ｃからピッチ
Ｐ２の３６倍の距離だけ（−Ｙ）方向に離れた描画セル
６２１ｈに対応した露光動作が行われる。
【００４０】以上の動作により、例えば、１回目のリセ
ットパルスから２回目のリセットパルスまでの間の前半
において描画セル６２１ｅに対応する露光動作が光照射
領域６１ｅにより行われるものとすると、９回目のリセ
ットパルスから１０回目のリセットパルスまでの間の後
半において描画セル６２１ｅに対応する重複露光動作が
光照射領域６１ｄにより行われることとなる。さらに、
１８回目のリセットパルスから１９回目のリセットパル
スまでの間の前半において描画セル６２ｅに対応する重
複露光動作が光照射領域６１ｃにより行われる。このよ
うに倍速動作では、各描画セル６２０に対応する重複露
光の動作は主走査方向に隣接する描画セル６２０に対す
る露光動作とともに行われる。
【００４１】次に、倍速動作の際の光照射領域６１に対
する光の照射と描画セル６２０が受光する光量との関係
についての説明を行う。図１０（ａ）は倍速動作におい
て主走査方向に関して描画セル６２０に描かれるパター
ンを例示し、図１０（ｂ）は先行する光照射領域６１ｅ
が描画セル６２０に対して矢印７１の方向（主走査方
向）に相対移動する軌跡を示している。また、図１０
（ｃ）は後続の光照射領域６１ｄが描画セル６２０に対
して矢印７１の方向に相対移動する軌跡を示し、図１０
（ｄ）は図１０（ｂ）および（ｃ）の光照射領域６１ｅ
および光照射領域６１ｄにより累積される光量のＹ方向
（主走査方向）に対する変化を示す図である。
【００４２】図１０（ｂ）では、光照射領域６１ｅはピ
ッチＰ２の２倍の距離を移動する毎にＯＮ／ＯＦＦ制御
され、３回ＯＮ状態とされた後に２回ＯＦＦ状態とされ
る様子を示している。一方、図１０（ｃ）では、光照射
領域６１ｄもピッチＰ２の２倍の距離を移動する毎にＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御され、２回ＯＮ状態とされた後に３回Ｏ
ＦＦ状態とされる様子を示している。このような露光動
作により、図１０（ｄ）中に線７６にて示すように、Ｙ
方向に並ぶ描画セル６２０上にはＹ方向に対して山形に
変化する累積光量が与えられる（正確には主走査方向に
並ぶ他の光照射領域６１からも重複露光が行われ
る。）。また、図１０（ｄ）中に示す光量Ｑ３によりフ
ォトレジスト膜が感光するものとした場合、図１０
（ａ）に例示するパターンが描画されることとなる。
【００４３】さらに、既述のように重複露光により他段
階で照射光量が制御可能であることから、図１０（ｄ）
中に示す山形の光量分布の形状を変化させることがで
き、倍速動作であってもフォトレジスト膜上に描画され
るパターンの主走査方向の幅（副走査方向に伸びるパタ
ーンの線幅）を高精度にて制御することができる。な
お、副走査方向に位置する複数の光照射領域６１による
累積光量も図８における説明と同様に山形の分布とする
ことができるため、パターンの副走査方向の幅も高精度
に制御することができる。
【００４４】以上のように、露光装置１における倍速動
作では制御部５が光照射領域６１をピッチＰ２の２倍の
距離だけ走査させる間に１回のリセットパルスを発信し
て光照射領域６１への光照射のＯＮ／ＯＦＦを制御す
る。これにより、パターンの線幅の制御しつつ高速に露
光を行うことができる。
【００４５】なお、倍速動作では図４〜図６に示す動作
ほど柔軟には各描画セル６２０に対してＭ／４段階の光
量制御を行うことができないが、通常、描画されるパタ
ーンの最小線幅は線幅の最小制御単位（すなわち、露光
分解能）の数倍程度大きく設定されるため、実用上は倍
速動作を行っても問題が生じることはない。例えば、露
光装置１では線幅または隣接する線の間のスペースの幅
が１５μｍとされ、線幅またはスペースの幅の最小制御
単位が２μｍとされる。
【００４６】また、図９に示す動作例の場合も重複露光
により各光照射領域６１に照射される光量のばらつきの
影響を抑制することが実現される。
【００４７】図１１（ａ）および（ｂ）は、露光装置１
によるパターンの描画と、光照射領域の配列方向を主走
査方向に対して傾斜させない場合のパターンの描画（以
下、「比較例」という。）とを比較するための図であ
る。図１１（ａ）は比較例におけるパターンの描画の様
子を示し、図１１（ｂ）は露光装置１において倍速動作
によりパターンの描画が行われる様子を示す図である。
比較例では各光照射領域を描画セルに等しい大きさに設
定する必要があるため、図１１（ａ）に示すようにＤＭ
Ｄ４２の像４２ａが図１１（ｂ）における像４２ｂより
も小さくされる。
【００４８】なお、使用されるＤＭＤは、互いに垂直な
２方向（行方向および列方向）に対して、１辺が１４μ
ｍの正方形の微小ミラーが４８行１０２４列に等間隔に
配列されたブロックを１６個有し、１６個のブロックが
列方向に配列されることにより、７６８行１０２４列の
微小ミラー配列とされている。１つのブロックに属する
微小ミラー群はリセットパルスが入力されることによ
り、反射面の対角線を軸としてベース面に対して（＋１
２）度または（−１２）度のいずれかの姿勢に一斉に傾
く。
【００４９】また、描画セルの副走査および主走査方向
のピッチＰ１およびＰ２は２μｍとされ、露光装置１で
は光照射領域６１間の２方向のピッチ（ＤＭＤ４２にお
いて行方向および列方向に対応するピッチ）が約８．２
５μｍとなるようにズームレンズ４３７および投影レン
ズ４３９により縮小投影が行われる。
【００５０】さらに、図１１（ａ）および（ｂ）におけ
る比較では、ＤＭＤの高速化（データ書き込みの高速
化、あるいは、動作の簡素化）を図るため、７６８行１
０２４列の微小ミラーのうち１つのブロックの微小ミラ
ーのみが使用されるものとする。図１２はＤＭＤ４２の
基板９上の像４２ｂを模式的に示す図であり、使用され
る１つのブロックに対応する光照射領域群４２３に平行
斜線を付して示している（実際には１６ブロック存在
し、１ブロックに多数の微小ミラーが存在する。）。
【００５１】上記条件の場合、メモリセルへのデータ書
き込み時間は、データの転送速度が毎秒７．６Ｇｂｉｔ
であるため、最短で約６．５マイクロ秒とすることも可
能であるが、リセット後の微小ミラーの安定時間（微小
ミラーの姿勢が安定するまでの時間であり、約１５マイ
クロ秒）を考慮して、２４マイクロ秒を１つの描画セル
６２０に対応する最短露光時間（すなわち、次のリセッ
トパルスを入力するまでの最短時間）としている。な
お、基板９上の全体の描画セルは１００ｍｍ×１００ｍ
ｍの正方形の領域に配列されているものとする。
【００５２】まず、図１１（ａ）に示す比較例では、Ｄ
ＭＤの基板９上の像４２ａにおいて、各微小ミラーに対
応する光照射領域の２つの配列方向と主走査方向および
副走査方向とが一致することから、ＤＭＤの像４２ａが
描画セルの主走査方向のピッチである２μｍを移動する
のに必要とする時間は、リセットパルス間の最短時間で
ある２４マイクロ秒となり、基板９の移動速度は毎秒８
３．３ｍｍとなる。したがって、主走査方向に１００ｍ
ｍの長さを露光するには約１．２秒の時間がかかる。ま
た、ＤＭＤの像４２ａのＸ方向の長さは約２ｍｍとなる
ことから、基板９の全体を露光するには約５０回の主走
査が必要となり、約６０秒を要することとなる。
【００５３】一方、図１１（ｂ）に示す露光装置１で
は、ＤＭＤ４２の像４２ｂが最短露光時間の２４マイク
ロ秒の間に描画セル６２０の主走査方向のピッチＰ２の
２倍の距離である４μｍを相対移動するため、基板９の
移動速度は毎秒１６６．７ｍｍとなる。よって、１００
ｍｍの走査距離を露光するのに必要な時間は約０．６秒
となる。また、光照射領域６１間のＸ方向のピッチが８
μｍであるため、１度の走査で露光できる領域のＸ方向
の幅は約８ｍｍとなり、基板９の全体を露光するには１
３回の主走査を行えばよい。したがって、露光装置１が
基板９の全体を露光するために必要な時間は７．８秒と
なる。
【００５４】以上のように、露光装置１では２次元配列
された光照射領域群を主走査方向に対して傾斜させるこ
とにより、露光による精度の高い描画を非常に高速に行
うことが実現される。
【００５５】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく、様々な変形が可能である。
【００５６】露光装置１に設けられる空間光変調デバイ
スは、上記実施の形態で用いられるＤＭＤ４２には限定
されず、例えば、液晶シャッタ等の空間光変調デバイス
を使用することも可能である。また、光源として複数の
発光ダイオード等を２次元配列し、発光ダイオード群に
対応する光照射領域群の配列方向が走査方向に対して傾
斜された状態で、各発光ダイオードのＯＮ／ＯＦＦを光
照射領域の相対移動に同期して制御することにより、パ
ターンの露光が行われてもよい。
【００５７】ステージ２とヘッド部４との主走査方向お
よび副走査方向への相対移動（すなわち、基板９上の描
画セル群と光照射領域群との相対移動）は、ステージ２
またはヘッド部４のいずれかのみの移動により行われて
もよい。
【００５８】光照射領域群のピッチおよび描画セルのピ
ッチも上記実施の形態に示したものに限定されず、仕様
に応じて適宜変更されてよい。すなわち、光照射領域群
の主走査方向に対する傾斜の角度は、光照射領域６１や
描画セル６２０の大きさや重複露光の回数等に応じて適
宜変更される。
【００５９】さらに、上記実施の形態では光照射領域群
において副走査方向の端に位置する光照射領域６１（例
えば、図４における（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の光照射
領域６１）への光照射の制御に言及していないが、制御
を簡単に行うためにこれらの光照射領域６１への光照射
は行われなくてもよく、副走査後の露光を考慮しつつこ
れらの光照射領域６１への光照射が制御されてもよい。
【００６０】
【発明の効果】請求項１ないし５の発明では、高速にパ
ターンの露光を行うことができ、請求項５の発明では、
さらに高速にパターンの露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の露光装置による露光動作を説明するため
の図である。
【図２】露光装置の概略構成を示す図である。
【図３】ＤＭＤを示す図である。
【図４】露光装置による露光動作を説明するための図で
ある。
【図５】露光装置による露光動作を説明するための図で
ある。
【図６】露光装置による露光動作を説明するための図で
ある。
【図７】（ａ）ないし（ｃ）は、主走査方向に関して描
画セルに光が照射される様子を説明するための図であ
る。
【図８】（ａ）ないし（ｃ）は、副走査方向に関して描
画セルに光が照射される様子を説明するための図であ
る。
【図９】露光装置による露光動作の他の例を説明するた
めの図である。
【図１０】（ａ）ないし（ｄ）は、倍速動作において主
走査方向に関して描画セルに光が照射される様子を説明
するための図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、比較例と本発明に係
る露光装置との比較を行うための図である。
【図１２】基板上のＤＭＤの像を示す図である。
【符号の説明】
１ 露光装置 ４ ヘッド部 ５ 制御部 ９ 基板 ３１ ステージ移動機構 ３２ ヘッド部移動機構 ４１ 光源 ４２ ＤＭＤ ４３ｂ 投影光学系 ６１，６１ａ〜６１ｅ 光照射領域 ６２０，６２１〜６２４，６２１ａ〜６２１ｈ 描画セ
ル ４２２ 微小ミラー群 Ｌ１ 距離 Ｐ１，Ｐ２ ピッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２９ (72)発明者 桑原 章 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 2H097 AA03 CA17 LA09 LA10 5F046 AA11 BA05 CB01 CB02 CB18 CB23 CC01 CC03 DA03 DA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 感光材料を露光する露光装置であって、 格子状に配列された光照射領域群のそれぞれへと光を照
    射する光照射手段と、 感光材料上において前記光照射領域群を配列方向に対し
    て傾斜した走査方向に走査させ、前記感光材料上の複数
    の露光領域のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過
    させる走査手段と、 前記光照射領域群の走査に同期しつつ前記光照射領域群
    への光照射のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御することによ
    り、前記感光材料上の各露光領域に照射される光の量を
    制御する制御手段と、を備えることを特徴とする露光装
    置。
  2. 【請求項２】 感光材料を露光する露光装置であって、 反射光を変調することができる光変調素子群を格子状に
    配列して有する空間光変調デバイスと、 前記空間光変調デバイスに照射される光を出射する光源
    と、 格子状に配列された光照射領域群のそれぞれへと各光変
    調素子からの光を導く光学系と、 感光材料上において前記光照射領域群を配列方向に対し
    て傾斜した走査方向に走査させ、前記感光材料上の複数
    の露光領域のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過
    させる走査手段と、 前記光照射領域群の走査に同期しつつ前記光照射領域群
    への光照射のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御することによ
    り、前記感光材料上の各露光領域に照射される光の量を
    制御する制御手段と、を備えることを特徴とする露光装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の露光装置であ
    って、 光照射領域が互いに垂直な２方向に対して等間隔に配列
    されることを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の露
    光装置であって、 前記光照射領域群の２つの配列方向のうち前記走査方向
    におよそ沿う方向に関して互いに隣接する光照射領域に
    おいて、前記走査方向に垂直な方向に対する中心間の距
    離が、前記走査方向に垂直な方向に関して互いに隣接す
    る露光領域の中心間の距離と等しいことを特徴とする露
    光装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の露
    光装置であって、 前記制御手段が、前記走査方向に並ぶ２つの露光領域の
    中心間の距離の２倍の距離だけ前記光照射領域群を走査
    させる間に前記光照射のＯＮ／ＯＦＦを１回制御するこ
    とを特徴とする露光装置。
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