JP2004072024A

JP2004072024A - パターン描画装置及びパターン描画方法

Info

Publication number: JP2004072024A
Application number: JP2002232681A
Authority: JP
Inventors: Hidemichi Furuhata; 降旗　栄道; Satoshi Kimura; 木村　里至
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】原盤の回転中心部近傍の領域にもパターンを描画することを可能としたパターン描画装置を提供する。
【解決手段】回転走査系（３０）によって原盤（４１）にパターンを描画するパターン描画装置（１）において、ターンテーブル（４１）に載置した原盤を径方向において移動可能とする。そして、原盤をターンテーブルの中心位置（Ｏ）に載置してこの原盤の中心部の領域を除く環状の領域（ａ１）を描画する。次に、原盤をターンテーブルの偏心位置（Ｏ’）に載置して原盤の中心部の領域を描画する。それにより、ターンテーブル中心部における描画性能の不十分を補って原盤全体にパターンを描画することを可能とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転走査系によってパターンを描画するパターン描画装置及びパターン描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の製造等に用いられるフォトマスクやレクチルを製造するパターン描画装置として、ターンテーブル（回転テーブル）式のレーザ描画装置が知られている。このようなレーザ描画装置は、例えば、特開２００２−０７２４９３号公報に開示されている。上記公報に開示されたレーザ描画装置は、ターンテーブル上に載置した原盤を回転させながら、強度変調したレーザ光を原盤に照射しつつ、レーザスポットを原盤の径方向に沿って移動することにより、原盤上に塗布されたフォトレジスト（被露光部材）を螺旋状（あるいは渦巻き状、同心円上）に走査してパターン描画を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のターンテーブル式のレーザ描画装置では、原盤の回転中心（すなわちターンテーブルの回転中心）に近い領域のフォトレジストを露光することが難しいという事情があり、原盤上のフォトレジストの全面に対して適切な露光量でパターン描画を行うことが難しかった。
【０００４】
以下に、その理由を説明する。ターンテーブルの回転駆動方式には、大別して、線速度一定（ＣＬＶ）方式と角速度一定（ＣＡＶ）方式がある。
【０００５】
ＣＬＶ方式では、線速度が一定となるようにターンテーブルを回転駆動してパターン描画を行うので、レーザスポットが原盤の回転中心に近づくほど、ターンテーブルの回転数を大きくする必要がある。そして、レーザスポットを回転中心に一致させる場合には、理論的にはターンテーブルの回転数を無限大にする必要がある。しかし、実際はターンテーブルの回転数には限界があり、また回転数が大きくなるほどその制御も難しくなるので、原盤の回転中心近傍では、露光量を適切に制御してパターン描画を行うことが難しい。
【０００６】
一方、ＣＡＶ方式では、角速度が一定（すなわち回転数が一定）となるようにターンテーブルを回転駆動してパターン描画を行うので、レーザスポットが原盤の回転中心に近づくほどレーザ光の強度を小さくする必要がある。そして、レーザスポットを原盤の回転中心と一致させる場合には、理論的にはレーザ光の強度を０にする必要がある。このため、レーザスポットが原盤の回転中心に近づくほど、レーザ光強度を可変できる範囲が狭くなり、露光強度の階調制御が難しくなる。したがって、原盤の回転中心近傍では、露光量を適切に制御したパターン描画を行うことが難しい。
【０００７】
よって、本発明は、回転走査系のレーザ描画装置において、被露光部材の全面に対して適切な露光量でパターン描画を行うことを可能とするパターン描画装置及びパターン描画方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のパターン描画装置は、被処理部材上に露光ビームを螺旋状に走査させて露光潜像を形成するパターン描画装置において、上記被処理部材を回転テーブルに載置して回転駆動する回転駆動手段と、上記露光ビームを上記回転テーブルの径方向に相対的に移動する走査手段と、上記螺旋状走査に対応して描画すべきパターンを形成する一連の画素データを極座標形式で出力するパターン発生部と、上記回転駆動手段及び上記走査手段を制御して、出力される上記一連の画素データの各極座標に対応する上記回転テーブル上の各位置に上記露光ビームのスポットを追従させる同期手段と、上記露光ビームのスポットの強度を各画素データによって変調する変調手段と、を含み、上記回転駆動手段は、更に、上記被処理材料を上記回転テーブルの回転中心を通過する方向における第１及び第２の位置相互間に移動可能とする載置位置変更手段と、を備える。
【０００９】
かかる構成によれば、回転テーブル上の被処理部材の載置位置を２カ所に設定し、各々の載置位置でパターンを描画することが可能となる。それにより、第一の載置位置で被処理部材にパターン描画の困難な部分（あるいは領域）がある等の場合に、この部分を被処理部材を第２の載置位置に移動してパターン描画することが可能となる。例えば、回転走査型のパターン描画装置では、回転テーブルの回転中心近傍領域におけるパターン描画が困難であるという傾向があるが、第１の位置（例えば、回転テーブルの中心位置）で原盤の中心部近傍領域以外の部分を描画し、第２の位置（例えば、回転テーブルの中心からずれた（偏心した）位置）で原盤の中心部近傍領域部分を描画することによって原盤の全面にパターンを描画することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記載置位置変更手段は、上記被処理材料を上記第１及び第２の位置相互間に直線的に移動可能とする。それにより、複雑な機構となる回転テーブルを可及的に簡素に構成することが可能となる。
【００１１】
また、本発明のパターン描画装置は、露光ビームを被処理部材上に同心円状又は螺旋状に相対的に走査させて該被処理部材上にパターンを描画するパターン描画装置において、回転中心位置及びこの位置から径方向に移動した偏心位置相互間に上記被処理部材を位置変更可能に載置して回転する回転テーブルと、描画すべきパターンのデータを記憶する記憶手段と、上記被処理部材の載置位置を上記回転テーブルの回転中心位置に設定し、上記パターンのデータを上記回転中心を基準とする極座標形式で上記記憶手段から連続的に読み出して上記露光ビームの強度を変調すると共に、各読み出しに上記露光ビームの回転走査を同期させて上記被処理部材上に上記パターンをこのパターンの上記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する第１の描画手段と、上記記憶手段に記憶された上記パターンのデータの座標を上記偏心位置への移動量に対応してシフトして、シフトパターンを得るパターンシフト手段と、上記被処理部材を上記偏心位置に移動し、上記記憶手段から上記シフトパターンを上記回転の中心を基準とする極座標形式で連続的に読み出して上記ビームを変調すると共にこの読み出しに上記ビームの回転走査を同期させて上記被処理部材上に上記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域を描画する第２の描画手段と、を含む。
【００１２】
かかる構成によれば、回転テーブル上の被処理部材の載置位置を２カ所（回転中心位置、偏心位置）に設定し、各々の載置位置でパターンを描画することが可能となる。それにより、回転中心位置に載置してパターン描画の困難な被処理部材の中心近傍部分（あるいは領域）以外の部分を描画し、その後、被処理部材を偏心位置に移動してパターン描画の困難な被処理部材の中心近傍部分を描画することが可能となる。なお、中心近傍部分とそれ以外の部分の描画の順序は逆であってもよい。
【００１３】
好ましくは、上記被処理部材には感光膜が形成され、上記露光ビームは光ビーム又は電子線ビームを含む。それにより、感光膜あるいは被処理部材をパターニングして、マスクや微細構造体を形成することが可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記記憶手段に記憶されるパターンのデータ群が担うパターンの中心の座標位置と上記回転走査系の極座標の原点位置とが対応付けられる。それにより、回転走査のサンプリング点のパターンデータを記憶手段に保持されたデータ群を座標変換することによって読み出すことが可能となる。
【００１５】
好ましくは、上記第１の描画手段は、上記パターンの上記回転中心位置近傍の領域に描画されない擬似データを書き込むことにより、上記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する。それにより、原盤全体を回転走査しても、回転中心位置近傍の領域では、露光ビームの強度を感光膜の感度の閾値以下として感光させないようにして、制御などに必要な所要の（低レベルの）露光ビームを確保しつつ、かつ露光ビーム走査の軌跡が残らない（パターンが描画されない）ようにすることが可能となる。また、回転中心位置近傍の領域に別途描画することが可能となる。
【００１６】
好ましくは、上記第２の描画手段は、上記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域以外の領域に描画されない擬似データを書き込むことにより、該回転中心位置近傍の領域のみを描画する。それにより、既に、パターンが描画された領域への二重の描画を回避することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、前記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域を描画する。
【００１８】
また、本発明のパターン描画方法は、被処理部材上に設定される第１の回転中心位置を基準とする等角速度の回転走査によって、上記被処理部材上に同心円状に画定される回転中心領域及びその外周側の環状領域のうち、該環状領域を描画する第１の描画工程と、上記被処理部材上またはその外部に設定される第２の回転中心位置を基準とする等角速度の回転走査によって、上記第１の描画工程で描画されなかった上記被処理部材の上記回転中心領域を描画する第２の描画工程と、を含む。
【００１９】
既述した回転テーブル上の被処理部材の載置位置を第１及び第２の位置に変えることは、被処理部材を基準に考えると、相対的に回転の中心位置を第１及び第２の位置に変えることに相当する。そこで、このような２つの回転中心を備える構成によっても、同様の効果を得ることができる。
【００２０】
好ましくは、前記第１及び第２の回転中心位置相互間の距離は、前記回転中心領域の幅よりも大きくかつ前記被処理部材を外れない範囲の距離に設定される。それにより、１の回転描画系では描画困難な回転中心部近傍の領域を他の回転描画系で描画することが可能となる。
【００２１】
好ましくは、上記描画は、上記被処理部材に塗布された感光膜を光ビーム又は電子線ビームによって走査することにより行われる。
【００２２】
また、本発明のパターン描画方法は、露光ビームを被処理部材上に同心円状又は螺旋状に相対的に走査させて該被処理部材上にパターンを描画するパターン描画方法において、部材の載置位置を回転中心位置及びこの位置から径方向に移動した偏心位置相互間に変更可能な回転テーブルに上記被処理部材を載置する載置過程と、描画すべきパターンを記憶手段に記憶する記憶過程と、上記被処理部材の載置位置を上記回転テーブルの回転中心位置に設定し、上記パターンのデータを上記回転中心を基準とする極座標形式で上記記憶手段から連続的に読み出して上記露光ビームの強度を変調すると共に、各読み出しに上記露光ビームの回転走査を同期させて上記被処理部材上に上記パターンをこのパターンの上記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する第１の描画過程と、上記記憶手段に記憶された上記パターンのデータの座標を上記偏心位置への移動量に対応してシフトして、シフトパターンを得るパターンシフト過程と、上記被処理部材を上記偏心位置に移動し、上記記憶手段から上記シフトパターンを上記回転の中心を基準とする極座標形式で連続的に読み出して上記ビームを変調すると共に、この読み出しに上記ビームの回転走査を同期させて上記被処理部材上に上記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域を描画する第２の描画過程と、を含む。
【００２３】
かかる構成によれば、回転テーブル上の被処理部材の載置位置を２カ所（回転中心位置、偏心位置）に設定し、各々の載置位置でパターンを描画することが可能となる。それにより、回転中心位置に載置してパターン描画の困難な被処理部材の中心近傍部分（あるいは領域）以外の部分を描画し、その後、被処理部材を偏心位置に移動してパターン描画の困難な被処理部材の中心近傍部分を描画することが可能となる。
【００２４】
好ましくは、上記被処理部材には感光膜が形成され、上記露光ビームは光ビーム又は電子線ビームである。
【００２５】
好ましくは、上記記憶手段には、上記パターンもしくは上記シフトパターンのデータが上記回転テーブルの回転中心位置を原点位置とするＸ−Ｙ座標形式で記憶され、この原点位置と上記読み出しの際の極座標形式の原点位置とが対応付けられる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１乃至図４は、本実施形態のレーザ描画装置の構成を説明する図である。
【００２８】
まず、図１は、レーザ描画装置の構成を概略的に示す斜視図である。同図において、レーザ描画装置１は、大別して、光変調系１０、回転駆動系３０、信号処理系５０等によって構成される。
【００２９】
光変調系１０は、レーザ発生器１１、電気光学変調器（ＥＯＭ）１２、ハーフミラー１３、光検出器１４、音響光学変調器（ＡＯＭ）１５、対物ミラー１６、対物レンズ１７、スライダ２１、レール２２、スライダ２１を直線的に移動する螺旋軸を回転駆動するスライダモータ２３、レーザ発生器１１から出射された露光ビーム１８のスポット１９のターンテーブル上の径方向位置ｒ_ｉを上記螺旋軸に連結して検出する位置検出器２４等によって構成される。例えば、レーザ発生器１１は、例えば、波長λ＝４１３ｎｍのクリプトンガスレーザを使用する。また、対物レンズ１７として、開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）＝０．９のものを用いる。
【００３０】
図２は、上述したスライダ２１に載置される光変調系１０の例を示しており、レーザ発生器１１から出射した光ビーム１８は、電気光学変調器１２、ハーフミラー１３を経てその一部が光検出器１４に入射する。電気光学変調器１２は、電気光学結晶に電界を印加することによって屈折率を変化させて通過光の強度変調を行うものであり、ノイズ除去を行うフィルタとしての機能も備え得る。光検出器１４は、受光強度に応じたレベルの出力を発生し、差動増幅器２０の一方の入力に供給する。差動増幅器２０の比較基準入力端には、後述の信号処理部から半径方向の位置ｒ_ｉに応じたレベル調整用の信号電圧Ｖ（ｒ_ｉ）が供給される。例えば、信号電圧Ｖ（ｒ_ｉ）は、Ｖ（ｒ_ｉ）＝ａｒ_ｉ＋ｂと表される。ここで、ａ及びｂは定数である。差動増幅器２０の出力は電気光学変調器１２の制御入力に供給される。このようなループ（１２、１３、１４、２０）による光ビーム１８のレベル制御により、光ビームスポット１９がターンテーブル２６の回転中心位置から外周に向かうと共に光ビーム１８の振幅が増加するようにする。それにより、ＣＡＶ方式において被処理部材としての原盤４１に形成された感光膜４２への光エネルギの照射密度が一定となるようにしている。
【００３１】
ハーフミラー１３で反射された光ビーム１８は、パターン信号が供給される音響光学変調器（ＡＯＭ）１５でレベル変調され、対物ミラー１６、対物レンズ１７を経てターンテーブル２６上に導かれる。音響光学変調器１５は、媒質中を伝搬する超音波によって生ずる屈折率の粗密（回折格子）で光が回折される音響光学効果を利用し、通過光の強度を変調する。
【００３２】
対物レンズ１７は、図示しない公知のフォーカスサーボ系によって光軸方向における位置が制御され、ターンテーブル２６上の原盤４１上に適当な径のビームスポット１９を形成する。
【００３３】
回転駆動系３０は、ターンテーブル３１、ターンテーブル３１を回転駆動するスピンドルモータ３２、ターンテーブル３１の回転角度を検出する回転角度検出器３９、ターンテーブル３１の上に配置された原盤移動台３３等を含んで構成される。原盤移動台３３は、載置された原盤４１を負圧吸引などによって固定する原盤載置台３４と、原盤載置台３４と螺合してターンテーブル３１の径方向の正逆に原盤載置台３４を移動可能とするねじ軸３５と、この軸を回転駆動するモータ３６と、原盤載置台３４の第１の位置（ターンテーブルの回転中心位置）と第２の位置（偏心位置）をそれぞれ検出するリミットスイッチ３７及び３８を備える原盤移動台３３などを含んで構成されている。
【００３４】
図３及び図４は、原盤移動台３３の動作例を説明する説明図である。両図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
図３（ａ）は、原稿載置台３４がターンテーブル３１の回転の中心位置に位置する場合を平面図で概略的に示しており、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ’方向における断面を概略的に示す断面図である。この状態は、後述の信号処理部５０によってモータ３６を駆動して原稿載置台３４をターンテーブル３１の回転中心側に移動することによって得られる。原稿載置台３４の移動位置は、例えば、リミットスイッチ３７の踏み込みによって検出される。この位置では、ターンテーブル３１、原版載置台３４、原盤４１の各中心位置は一致している。この状態で、ターンテーブル３１をスピンドルモータ３２によって回転駆動し、変調された光ビーム１８を原盤４１に照射し、スライダモータ２３を駆動してビームスポット１９を径方向に相対的に移動すると、後述の図５に示すように、原盤４１は螺旋状に回転走査されてパターンが描画される。
【００３６】
図４（ａ）は、原稿載置台３４がターンテーブル３１の回転中心から外方に移動した偏心位置に位置する場合を平面図で概略的に示しており、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ’方向における断面を概略的に示す断面図である。
【００３７】
この状態は、信号処理部５０がモータ３６を作動させ、ねじ軸３５を回転して原盤載置台３４を回転中心から所定距離だけ離間する方向に移動させることによって得られる。例えば、原盤載置台３４がリミットスイッチ３８を踏むことによって移動が停止するように、あるいは所定の駆動パルス数をモータ３６に与えることによってねじ軸の回転角度量を設定することによって得られる。この原盤載置台３４の移動距離Ｄ（＝Ｏ’−Ｏ）は、原盤の中央部の非描画領域ａ_２の半径をｄ、原盤の記録領域ａ_１の最大の半径をΦとすると、例えば、２ｄ＜Ｄ＜Φ／２の範囲で設定する。この範囲では、走査ビームが原盤４１の外に出ないようにするために有利な条件となる。尤も、ビームスポットが原盤４１を外れるときにフォーカスサーボをロックし、ビームスポットが原盤４１上に戻るときにフォーカスサーボを復帰する手法を用いることによって、上記範囲外の条件設定も可能である。
【００３８】
図６は、原盤載置台３４を偏心位置Ｏ’に移動し、ターンテーブル３１の回転中心Ｏを中心として回転させた場合のビーム走査の軌跡の例を示している。このように原盤４１の位置を偏心させると、原盤４１の中央部の非描画領域ａ_２を走査可能となるので、この偏心位置Ｏ’で非描画領域ａ_２を描画すれば、原盤４１の全体にパターンを描画することが可能となる。
【００３９】
図７は、信号処理部５０の構成例を説明するブロック図である。信号処理部５０は、大別して、各部の動作を制御する制御部５１、スピンドルモータ３２を定角速度で回転させ、スピンドルモータ３２の一回転でスライダが１ピッチ進むようにスライダモータ２３をスピンドルモータ３２の回転に同期させるクロック信号を発生するクロック信号発生部５２、原盤４１に描画すべきパターンを直列な信号として極座標形式で出力するパターンジェネレータ５３、各モータを駆動するドライバ回路５５〜５８などから構成されている。
【００４０】
制御部５１は、予めＲＯＭに記憶した制御プログラムを実行して各部の動作を制御するＣＰＵ（あるいはマイクロコンピユータ）、ＲＡＭ、ハードディスク、通信インタフェース等によって構成される。制御部５１には、既述した回転角度検出器３９の出力θ_ｉ、位置検出器２４の出力ｒ_ｉが供給され、それにより、現在のビームスポット１９のターンテーブル上の走査位置Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）が示される。リミットスイッチ３７から原盤載置台３４がターンテーブル３１の中心位置（基準位置）に存在するか否を示す出力が供給される。リミットスイッチ３８から原盤載置台３４がターンテーブル３１の偏心位置（移動位置）に存在するか否を示す出力が供給される。これ等２つの出力によって移動可能な原盤載置台３４の存在位置を判別可能としている。それにより、制御部５１は適宜にモータ３６を作動させて原盤載置台３４の位置を設定する。また、入力インタフェース５２からパターン描画装置１への動作指令の入力や、図示しないスキャナ等によって読取ったビットマップデータ等の取り込みが行われる。
【００４１】
クロック信号発生部５３は、例えば、発振周波数が安定な水晶発振器５３ａの出力を分周器５３ｂ及び５３ｃで適宜に分周してスピンドルモータ３２用とスライダモータ２３用の各クロック信号を形成する。これ等クロック信号はドライバ回路５６及び５７によってそれぞれモータ３２及び２３の駆動信号となる。
【００４２】
パターンジェネレータ部５４は、描画すべきｘ−ｙ座標系のパターンデータを二次元座標Ｐ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）のデータとして記憶するメモリ５４ａ、このデータを極座標形式Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）に変換するｒ−θ系座標変換部５４ｂ、変換データを記憶するメモリ５４ｃ、パターンの画素のレベルをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ５４ｄを含んでいる。
【００４３】
図８に示すように、ｒ−θ系座標変換部５４ｂは、制御部５１から出力される描画座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）より、ｘ_ｉ＝ｒ_ｉｃｏｓθ_ｉ、ｙ_ｉ＝ｒ_ｉｓｉｎθ_ｉによって、極座標に対応するｘ−ｙ座標系のデータＰ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を読み出し、メモリ５４ｃに保持させることができる。パターンジェネレータ部５４は上記クロック信号に同期して動作することによって原盤４１の回転走査系３０に同期して画素の描画を連続的に行うことを可能とする。
【００４４】
次に、パターン描画装置１の描画動作例について図９乃至図１２を参照して説明する。
【００４５】
まず、図８に示すように、ターンテーブル３１あるいはターンテーブル３１に載置した原盤４１の中心部分Ｏ近傍の半径ｄの領域ａ_２は描画困難な領域を示しており、この周囲の環状の領域ａ_１は描画に適当な領域である。
【００４６】
そこで、実施例では、図９に示すように、ターンテーブル３１の中心位置Ｏに原盤を載置して環状部分ａ_１を螺旋走査で環状に描画する（Ｓ１００）、その後、原盤４１をターンテーブル３１の中心Ｏから外周方向にＤだけ移動した偏心位置Ｏ’に置き、原盤４１の中心部の未描画領域ａ_２をターンテーブル３１の描画困難な領域（半径ｄ）の外の位置（Ｄ＞２ｄ）に位置させる。この原盤４１の中心部の未描画領域ａ_２をターンテーブル３１による螺旋走査の一部を使用した（円弧状の）平行走査によって描画する（Ｓ２００）。
【００４７】
なお、偏心位置にて中心部領域ａ_２を先に描画し、その後、中心位置にて環状部ａ_１を描画することとしても良いものである。
【００４８】
図１０は、制御部５１の周辺部描画の動作手順（第１の描画過程）を示している（Ｓ１００）。オペレータあるいは搬送ロボットによって、原盤載置台３４に原盤４１が載置され、描画パターンがハードディスクなどの記憶手段に記憶され、入力インタフェースから動作が指令される。制御部５１は、リミットスイッチ３７及び３８の出力を確認し、モータ３６を必要により作動させて原盤載置台３４がターンテーブル３１の中心位置に存在させる（Ｓ１０２）。次に、ハードディスクに保持されているパターンデータを内部メモリに読み込む（Ｓ１０４）。読み込んだパターンの中心位置を決定し、この位置から半径ｄの領域を設定してターンテーブル３１の描画困難領域ａ_２に対応した領域の判別を行う（Ｓ１０６）。中心部ａ_２に相当する領域には描画しないデータであるダミーデータを書き込む（Ｓ１０８）。ダミーデータは、Ｄ／Ａ変換部５４ｄでＤ／Ａ変換されても、光ビーム１８のレベルが感光材料４２が感光するレベルを超えないように、感光の閾値エネルギ以下の値に設定される。このように、中心部の領域ａ_２のデータをダミーデータに置換したパターンデータをメモリ５４ａに記憶させる（Ｓ１１０）。
【００４９】
スライダ２１をビームスポット１９が原点位置Ｏになるように設定し、クロック発生部５３を動作させ、クロック信号を発生させてスピンドルモータ３２を作動させてターンテーブル３１を回転させる。また、スライダモータ３２をこれに同期して動作させる。それにより、螺旋状の回転走査が開始されると、回転角度検出器３９からターンテーブル３１の回転位置θｉが逐次出力され、位置検出器からスライダ位置ｒ_ｉが逐次出力される。制御部５１は、これを描画点のサンプリング座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）とする（Ｓ１１０）。このサンプリング点のｒ_ｉが描画領域ａ_１の最外周であるΦを超えないかどうかを判別する（Ｓ１１２）。
【００５０】
超えない場合には（Ｓ１１２；ＮＯ）、極座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）に対応するＸ−Ｙ座標系の対応パターンデータをパターンジェネレータ部５４に出力させる。パターンジェネレータ部５４は、ｒ_ｉ＝０〜ｄの範囲では、ダミーデータを出力し、ｒ_ｉ＝ｄ＋１〜Φの範囲では、実データを出力する（Ｓ１１４）。それにより、光変調器１５の出力光量が変調されて原盤４１（の感光膜４２）に露光パターンが形成される（Ｓ１１６）。
【００５１】
入力されるサンプリング座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）についてステップＳ１１０〜Ｓ１１６を繰り返す。それにより、図５に示すように、環状の領域ａ_１を描画する。
【００５２】
サンプリング点のｒ_ｉが描画領域ａ_１の最外周であるΦを超えた場合には（Ｓ１１２；ＹＥＳ）、外周領域ａ_１の描画終了と判別し、本ルーチンを終了し、中心部の描画手順（Ｓ２００）に移行する。
【００５３】
図１１の制御手順（第２の描画過程）に示すように、中心部領域ａ_２の描画を行うため、制御部５１は、モータ３６を作動させて原盤載置台３４を偏心位置に移動する。例えば、偏心位置への原盤載置台３４の到達はこの台がリミットスイッチ３８を踏み込むことによって検出可能である。（Ｓ２０２）。制御部５１は、ハードディスクに保持されているパターンデータを内部メモリに読み込む（Ｓ２０４）。読み込んだパターンの中心位置を決定し、この位置から半径ｄの領域を設定してターンテーブル３１の描画困難領域ａ_２に対応した領域の判別を行う（Ｓ２０６）。中心部ａ_２以外の領域（原盤４１の描画済みの環状領域ａ_１に相当する）には描画しないデータであるダミーデータ、好ましくは「０」を書き込む（Ｓ２０８）。ダミーデータは、Ｄ／Ａ変換部５４ｄでＤ／Ａ変換されても、光ビーム１８のレベルが感光材料４２の感光レベルを超えないように、感光の閾値エネルギ以下の値に設定されればよい。既述したステップＳ１００によって描画した部分をダミーデータに置き換えたＸ−Ｙ座標系のパターンデータの各データの座標を、原盤載置台３４の移動距離Ｄに対応してＸ方向にＤだけシフトさせる（図６参照）。環状部の領域ａ_１のデータをダミーデータに置換し、座標シフトしたパターンデータをメモリ５４ａに記憶させる（Ｓ２１０）。
【００５４】
制御部５１は、スライダ２１の位置をビームスポット１９が原点位置Ｏになるように設定し、クロック発生部５３を動作させ、クロック信号を発生させてスピンドルモータ３２を作動させてターンテーブル３１を回転させる。また、スライダモータ３２をこれに同期して動作させる。それにより、螺旋状の回転走査が開始されると、回転角度検出器３９からターンテーブル３１の回転位置θ_ｉが逐次出力され、位置検出器からスライダ位置ｒ_ｉが逐次出力される。制御部５１は、これを描画点のサンプリング座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）とする（Ｓ２１２）。このサンプリング点のｒ_ｉが描画領域ａ_２の最外周である２ｄ＋Ｄを超えないかどうかを判別する（Ｓ２１４）。
【００５５】
超えない場合には（Ｓ２１４；ＮＯ）、制御部５１は、極座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）に対応する上述したシフト後のＸ−Ｙ座標系の対応パターンデータをパターンジェネレータ部５４に出力させる。パターンジェネレータ部５４は、図６に示すように、既に描画した部分（Ｓ１００参照）では、ダミーデータを出力し、元の中心部領域ａ_２の範囲では、実データを出力する（Ｓ２１６）。それにより、光変調器１５の出力光量が変調されて原盤４１（の感光膜４２）に露光パターンが形成される（Ｓ２１８）。
【００５６】
入力されるサンプリング座標Ｐ_ｉ（ｒ_ｉ，θ_ｉ）についてステップＳ２１２〜Ｓ２１８を繰り返す。それにより、図６に示すように、原盤４１の中心部領域ａ_２を描画する。
【００５７】
サンプリング点のｒ_ｉが描画領域ａ_２の最外周である２ｄ＋Ｄを超えた場合には（Ｓ２１４；ＹＥＳ）、中心領域ａ_２の描画終了と判別し、本ルーチンを終了し、パターン描画を終了する。
【００５８】
図１２は、他の実施例を説明するフローチャートである。上述した実施例では、中心位置と偏心位置による二重のパターン露光を防止するために、一の領域を描画する際には、他の領域に予めダミーデータを入れたパターンデータによって描画を行っている（Ｓ１０４〜Ｓ１０８、Ｓ２０４〜Ｓ２０８）。この実施例では、現在の描画位置を都度判別することによってダミーデータとするか実データとするかを決めている。
【００５９】
例えば、環状領域ａ_１を描画する場合、図１２に示すように、現在のサンプリング点の位置（Ｓ３１２）を読取り、この位置が領域の描画を終えている位置であるかどうかを判別する（Ｓ３１４）。終えていなければ（Ｓ３１４；ＮＯ）、サンプリング点が中心領域ａ_２内かどうか判別する（Ｓ３１６）。中心領域ａ_２内であるときは（Ｓ３１６；ＹＥＳ）、パターンジェネレータ部５４にダミーデータを出力させて中心領域ａ_２内にはパターン形成を行わない（Ｓ３２２）。中心領域ａ_２外であるときは（Ｓ３１６；ＮＯ）、現在のサンプリング点の位置Ｐ_ｉに対応するＸ−Ｙ座標系のパターンデータを読取る（Ｓ３１８）。このデータで光変調器１５を制御してパターンを描画する。ステップＳ３１２〜Ｓ３２２を繰り返して環状領域ａ_１を描画する。この位置が領域の描画を終えている位置であると（Ｓ３１４；ＹＥＳ）、環状領域ａ_１の描画を終了する。
【００６０】
パターン描画の終了した原盤４１は、図示しない現像工程において現像される。露光部分の感光膜（ポジタイプ）あるいは未露光部分の感光膜（ネガタイプ）が現像液に溶出し、原盤４１に感光膜４２による微細パターンが現出する。この微細構造膜は、エッチングマスクや回折格子等の光学部品として使用される。
【００６１】
図１３は、他の発明の実施例を示している。この実施例では、上述の実例のようにターンテーブル上で原盤を２つの位置に移動するのではなく、原盤を回転駆動する中心軸の位置を変えることによって原盤の全体にパターンを描画することを可能としている。
【００６２】
図１３は、回転駆動系３０の他の構成系例を示すものであり、他の構成は図１と同様に構成される。この例では、回転駆動系３０を２つの回転駆動系で形成している。まず、第１の回転駆動系は、原盤４１を載置するターンテーブル３１とこのターンテーブルを駆動するターンテーブルモータ３２によって構成される。第２の回転駆動系は、ターンテーブルモータ３２（第１の回転駆動系）を載置するターンテーブル４３とこのターンテーブルを駆動するターンテーブルモータ４４によって構成される。
【００６３】
ターンテーブルモータ３２及び４４の各回転軸の位置はターンテーブル３１上の回転中心Ｏ及び偏心位置Ｏ’に対応しており、両回転軸間の距離はＤに設定されている。
【００６４】
かかる構成において、原盤（被処理部材）４１上に設定された第１の回転中心位置Ｏを基準とする等角速度の回転走査によって、原盤４１上に同心円状に画定される回転中心近傍の領域及びその外周側の環状領域のうち、環状領域にパターンを描画する。特に、図示しないが、データの読み出し、ビーム変調、回転の同期等は図１に示す例と同様に行う。環状領域を描画した後、ターンテーブル３１をロックし、ターンテーブル３１が回転しないようにする。次に、ターンテーブルモータ４４を動作させてターンテーブル４３を回転駆動し、原盤４１上に設定される第２の回転中心位置Ｏ’を基準とする等角速度の回転走査によって原盤４１の回転中心領域Ｏの近傍領域のパターンの描画を、シフトしたパターンの読み出しによって行う。それにより、原盤４１全体の描画が可能となる。
【００６５】
このように、本発明の各実施例によれば、原盤４１の中心部近傍の描画困難な領域も含めた原盤４１の全体にパターンを描画することが可能となって具合が良い。
【００６６】
なお、上述した実施例では、サンプリング点（あるいは描画点）の座標生成Ｐ_ｉ（θ_ｉ、ｒ_ｉ）に回転角度検出器３９及び位置検出器２４の各出力θ_ｉ、ｒ_ｉを利用しているが、これに限られるものではない。例えば、クロック発生部５３で出力θ_ｉ、ｒ_ｉに相当するクロック信号を出力することとし、この信号にターンテーブル３１の回転とターンテーブル（あるいはスライダ）の相対的な移動とを同期させ、該当する描画パターンを読み出してパターン描画を行うこととしてもよい。
【００６７】
また、原盤載置台の位置検出は、リミットスイッチ（マイクロスイッチ）に限定されるものではない。例えば、磁気センサ、磁気スケール、リードスイッチなどの各種のセンサを使用することが可能である。
【００６８】
また、パターンのシフトは、メモリに記憶したデータの全てについて予め座標移動したものをシフトパターンとして記憶するのではなく、メモリからデータを読み出す際にアドレスをシフトして読み出すこととしてもよい。このような同様の結果を得るソフトウェア上の手法もシフトパターンを得る「パターンシフト手段」に相当する。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転走査型のパターン描画装置において、ターンテーブルの回転中心位置を基準として被処理部材を同心円状あるいは螺旋状に走査してパターンを描画すると共に、更にターンテーブルの回転中心位置から偏心した位置を基準として該被処理部材を同心円状あるいは螺旋状に走査してパターンを描画するようにしたので、描画困難な被処理部材の回転中心部領域を含む被処理部材全体にパターンを描画することが可能となって好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るパターン描画装置の例を示す斜視図である。
【図２】図２は、パターン描画装置の光学系の構成例を説明する説明図である。
【図３】図３は、回転駆動系の構成例（環状部描画時）を説明する説明図である。
【図４】図４は、回転駆動系の構成例（中心部描画時）を説明する説明図である。
【図５】図５は、螺旋状走査による原盤の環状領域ａ_１の描画を説明する説明図である。
【図６】図６は、平行走査による原盤の中心部領域ａ_２の描画を説明する説明図である。
【図７】図７は、パターン描画装置の制御系を説明するブロック図である。
【図８】図８は、極座標系とＸ−Ｙ座標系との関係を説明する説明図である。
【図９】図９は、パターン描画の全体手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、周辺部描画の過程を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、中心部描画の過程を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、二重露光を防止する他の例を説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、被処理部材を移動せずに回転の中心を切り替えることによって被処理部材の全面描画を可能とした例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１　パターン描画装置
１０　光学系
３０　回転駆動系
５０　信号処理系
ａ_１　描画可能領域（環状領域）
ａ_２　描画困難領域（中心部領域）

Claims

被処理部材上に露光ビームを螺旋状に走査させて露光潜像を形成するパターン描画装置であって、
前記被処理部材を回転テーブルに載置して回転駆動する回転駆動手段と、
前記露光ビームを前記回転テーブルの径方向に相対的に移動する走査手段と、
前記螺旋状走査に対応して描画すべきパターンを形成する一連の画素データを極座標形式で出力するパターン発生部と、
前記回転駆動手段及び前記走査手段を制御して、出力される前記一連の画素データの各極座標に対応する前記回転テーブル上の各位置に前記露光ビームのスポットを追従させる同期手段と、
前記露光ビームのスポットの強度を各画素データによって変調する変調手段と、
を含み、
前記回転駆動手段は、更に、前記被処理材料を前記回転テーブルの回転中心を通過する方向における第１及び第２の位置相互間に移動可能とする載置位置変更手段を備えるパターン描画装置。
前記載置位置変更手段は、前記被処理材料を前記第１及び第２の位置相互間に直線的に移動可能とする、請求項１記載のパターン描画装置。
露光ビームを被処理部材上に同心円状又は螺旋状に相対的に走査させて該被処理部材上にパターンを描画するパターン描画装置であって、
回転中心位置及びこの位置から径方向に移動した偏心位置相互間に前記被処理部材を位置変更可能に載置して回転する回転テーブルと、
描画すべきパターンのデータを記憶する記憶手段と、
前記被処理部材の載置位置を前記回転テーブルの回転中心位置に設定し、前記パターンのデータを前記回転中心を基準とする極座標形式で前記記憶手段から連続的に読み出して前記露光ビームの強度を変調すると共に、各読み出しに前記露光ビームの回転走査を同期させて前記被処理部材上に前記パターンをこのパターンの前記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する第１の描画手段と、
前記記憶手段に記憶された前記パターンのデータの座標を前記偏心位置への移動量に対応してシフトして、シフトパターンを得るパターンシフト手段と、
前記被処理部材を前記偏心位置に移動し、前記記憶手段から前記シフトパターンを前記回転の中心を基準とする極座標形式で連続的に読み出して前記ビームを変調すると共にこの読み出しに前記ビームの回転走査を同期させて前記被処理部材上に前記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域を描画する第２の描画手段と、
を含むパターン描画装置。
前記被処理部材には感光膜が形成され、前記露光ビームは光ビーム又は電子線ビームを含む、請求項３に記載のパターン描画装置。
前記パターンの中心の座標位置と前記極座標の原点位置とが対応付けられる、請求項３に記載のパターン描画装置。
前記第１の描画手段は、前記パターンの前記回転中心位置近傍の領域に描画されない擬似データを書き込むことにより、前記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する、請求項３乃至５のいずれかに記載のパターン描画装置。
前記第２の描画手段は、前記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域以外の領域に描画されない擬似データを書き込むことにより、該回転中心位置近傍の領域のみを描画する、請求項３乃至５のいずれかに記載のパターン描画装置。
被処理部材上に設定される第１の回転中心位置を基準とする等角速度の回転走査によって、前記被処理部材上に同心円状に画定される回転中心領域及びその外周側の環状領域のうち、該環状領域を描画する第１の描画工程と、
前記被処理部材上またはその外部に設定される第２の回転中心位置を基準とする等角速度の回転走査によって、前記第１の描画工程で描画されなかった前記被処理部材の前記回転中心領域を描画する第２の描画工程と、
を含むパターン描画方法。
前記第１及び第２の回転中心位置相互間の距離は、前記回転中心領域の幅よりも大きくかつ前記被処理部材を外れない範囲の距離に設定される、請求項８記載のパターン描画方法。
前記描画は、前記被処理部材に塗布された感光膜を光ビームによって走査することにより行われる、請求項８又は９に記載のパターン描画方法。
露光ビームを被処理部材上に同心円状又は螺旋状に相対的に走査させて該被処理部材上にパターンを描画するパターン描画方法であって、
部材の載置位置を回転中心位置及びこの位置から径方向に移動した偏心位置相互間に変更可能な回転テーブルに前記被処理部材を載置する載置過程と、
描画すべきパターンを記憶手段に記憶する記憶過程と、
前記被処理部材の載置位置を前記回転テーブルの回転中心位置に設定し、前記パターンのデータを前記回転中心を基準とする極座標形式で前記記憶手段から連続的に読み出して前記露光ビームの強度を変調すると共に、各読み出しに前記露光ビームの回転走査を同期させて前記被処理部材上に前記パターンをこのパターンの前記回転中心位置近傍の領域を除いて描画する第１の描画過程と、
前記記憶手段に記憶された前記パターンのデータの座標を前記偏心位置への移動量に対応してシフトして、シフトパターンを得るパターンシフト過程と、
前記被処理部材を前記偏心位置に移動し、前記記憶手段から前記シフトパターンを前記回転の中心を基準とする極座標形式で連続的に読み出して前記ビームを変調すると共に、この読み出しに前記ビームの回転走査を同期させて前記被処理部材上に前記シフトパターン上の元の回転の中心位置近傍の領域を描画する第２の描画過程と、
を含むパターン描画方法。
前記被処理部材には感光膜が形成され、前記露光ビームは光ビーム又は電子線ビームである、請求項１１に記載のパターン描画方法。
前記記憶手段には、前記パターンもしくは前記シフトパターンのデータが前記回転テーブルの回転中心位置を原点位置とするＸ−Ｙ座標形式で記憶され、この原点位置と前記読み出しの際の極座標形式の原点位置とが対応付けられる、請求項１１又は１２に記載のパターン描画方法。