JP2004128272A - パターン描画装置およびパターン描画方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】描画装置において、導線幅に関してより微細に調整したパターンを形成する。
【解決手段】描画装置１０にＤＭＤ２２を設け、Ｘ−Ｙステージ駆動機構を駆動させることによってＸ−Ｙステージを連続的に一定速度で移動させる。Ｘ−Ｙステージの位置をステージ位置検出部において検出し、定められた露光時間に従ってＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊを所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御する。このとき、１つのマイクロミラーＸｉｊに応じた投影スポットＹｉｊの走査方向に沿った幅ＷだけＸ−Ｙステージが相対移動するのにかかる時間に比べ、より短い時間隔でマイクロミラーＸｉｊを切り替える。
【選択図】 図２
【解決手段】描画装置１０にＤＭＤ２２を設け、Ｘ−Ｙステージ駆動機構を駆動させることによってＸ−Ｙステージを連続的に一定速度で移動させる。Ｘ−Ｙステージの位置をステージ位置検出部において検出し、定められた露光時間に従ってＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊを所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御する。このとき、１つのマイクロミラーＸｉｊに応じた投影スポットＹｉｊの走査方向に沿った幅ＷだけＸ−Ｙステージが相対移動するのにかかる時間に比べ、より短い時間隔でマイクロミラーＸｉｊを切り替える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク（レクチル）あるいは直接シリコンウェハやプリント基板といった被描画体へ回路パターンなどの描画パターンを形成するパターン描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハやＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）など被描画体の表面に回路パターンを形成する描画装置が知られており、あらかじめ作成されたパターンデータに基づき電子ビームやレーザビームによって露光面が走査され、原版となるフォトマスクの表面に塗布された写真感材やフォトレジストなどの感光材料が光に反応することにより、回路パターンが形成される。また、フォトマスクを介さずにプリント基板やシリコンウェハなどの被描画体へ直接回路パターンを形成する描画装置も実現されている。
【０００３】
描画装置においては、ＡＯＭ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）など光のＯＮ／ＯＦＦ制御をするための部材を光源側に設ける代わりに、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて回路パターンを形成することが可能であり、ＬＣＤの液晶表示素子あるいはＤＭＤの微小マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路パターンが被描画体に形成される（例えば、特許文献１参照）。ＬＣＤ、ＤＭＤを使用することにより、精度ある回路パターンを形成することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６８００３号公報（２７頁〜３０頁、図２７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＣＤやＤＭＤなどの光変調ユニットを使用する場合、回路パターンの精度はＬＣＤの解像度、あるいはＤＭＤの配列構成および投影倍率に影響を受ける。すなわち、ＬＣＤ、ＤＭＤの非露光面上での各素子サイズに従って、パターン精度が変わる。この場合、高精度パターンを形成するためには光を縮小投影させる必要があり、必然的に露光エリアが小さくなる。その結果、タクト（パターン形成時間）が長くなる。
【０００６】
そこで本発明では、光変調ユニットを用いてパターン形成する場合において、パターンの幅に関して効率的かつ微細に調整することが可能なパターン描画装置およびパターン描画方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、原版となるフォトマスクあるいはプリント基板、シリコンウェハなどの被パターン形成体の露光面にパターンを形成する描画装置であって、パターンを形成するため光を放射する光源と、規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第１の状態および露光面以外へ導く第２の状態のうちいずれかの状態で定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットと、被パターン形成体が載せられたステージを、光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させるステージ相対移動手段と、露光面へ所定のパターンを形成するためにパターンデータに従って複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン形成制御手段とを有する。例えば、光変調ユニットは、光変調素子としてマイクロミラーにより構成されるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であり、マトリクス状にマイクロミラーが１次元あるいは２次元配列される。この場合、各マイクロミラーは、露光面へ光を導く第１の姿勢もしくは露光面外へ導く第２の姿勢のいずれかの姿勢で選択的に位置決めされる。あるいは、ＤＭＤの代わりにＬＣＤ（液晶表示装置）を適用し、液晶表示素子の配列方向を選択的に切り替えることによって光を透過もしくは遮蔽する。
【０００８】
本発明のパターン描画装置は、連続移動方式によってステージを移動させる描画装置であり、ステージ相対移動手段は、ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させる。すなわち、ラスタ走査が実行される。そして、描画装置には、光変調ユニットの露光エリアに対するステージの相対的位置を検出する位置検出手段が設けられている。なお、光変調ユニットを固定し、ステージを２次元的に移動させる構成にしてもよく、あるいは、ステージを副走査方向だけ移動させ、光変調ユニットを走査方向に沿って移動させる構成にしてもよい。
【０００９】
本発明では、１つの光変調素子に応じた投影スポット分の走査方向に沿った距離（以下では素子幅距離という）をステージが相対的に移動する時間に比べ、より短い時間間隔によって複数の光変調素子それぞれ状態を切り替え可能である。したがって、光変調素子の投影スポットの領域内で露光部分および非露光部分を混在させることができる。パターン形成制御手段は、ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って複数の光変調素子それぞれを制御する。したがって、所定のラインにおいて走査方向の線幅が素子幅距離以下の微細なパターンを露光面に形成した後、次のラインにおいても露光タイミングを調整して同じ線幅のパターンを形成することができる。
【００１０】
このように、ステージの移動スピードに対して高速で光変調素子を切替可能な光変調ユニットを備え、連続移動方式を適用することにより、光変調素子のサイズに拠らず走査方向に沿った線幅を微細に設定して回路パターンを露光面に形成することができる。また、光源側に絞りなどのシャッタ機能を有する部材を設けたり、光源自体を制御して光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行わないため、照明光が安定して露光面に到達し、高精度のパターンを形成することができる。
【００１１】
連続移動方式では、露光する時間帯と露光しない時間帯が交互に訪れる。そのため、パターン形成制御手段は、回路パターンに応じた回路パターンデータを格納するパターンデータメモリと、露光面外へ光を導くように光変調素子を制御するＯＦＦデータを格納するＯＦＦデータメモリとを有し、光変調ユニットに応じた露光エリアを次の投影スポットまで移動させる間、ＯＦＦデータメモリに格納されるＯＦＦデータメモリに基づいて光変調ユニットを制御することが望ましい露光しない時間帯では、常に同じメモリに格納されたＯＦＦデータを使用するだけでよい。
【００１２】
例えば、パターン形成制御手段は、パターンデータメモリおよびＯＦＦデータメモリのいずれかと選択的に接続する露光／非露光選択スイッチを有する。パターン形成制御手段は、パターン形成露光時間が経過すると露光／非露光選択スイッチをパターンデータメモリからＯＦＦデータメモリへ切り替える一方で、露光エリアが次の投影スポットまでステージが移動すると露光／非露光選択スイッチをＯＦＦデータメモリからパターンデータメモリへ切り替える。
【００１３】
副走査方向に沿って線幅の細いパターンを形成できるように、パターン形成露光時間は、前記露光面に対する前記露光エリアの位置に従って設定されるのが望ましい。この場合、露光面上における露光エリアの位置によって形成パターン露光時間が変わる。
【００１４】
本発明のパターン描画方法は、被パターン形成体の露光面にパターンを形成するため光を放射し、規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第１の状態および露光面以外へ導く第２の状態のいずれかの状態で定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットに対して放射された光を照射させ、被パターン形成体が載せられたステージを、光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させ、光変調ユニットによる露光エリアに対するステージの相対的位置を検出し、露光面へ所定のパターンを形成するため、パターンデータに従って複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン描画方法であって、ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させ、１つの光変調素子に応じた投影スポット分の走査方向に沿った距離をステージが相対的に移動する時間に比べて短い時間間隔によって、複数の光変調素子それぞれの状態を切り替え、ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って複数の光変調素子それぞれを制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図であり、図２は、パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。そして、図３は、ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。本実施形態のパターン描画装置は、フォトレジストを表面に塗布したプリント基板やシリコンウェハ等の基板へ直接光を照射することによって回路パターンを形成可能な描画装置である。
【００１７】
パターン描画装置１０は、ゲート状構造体１２、基台１４を備えており、基台１４には、Ｘ−Ｙステージ１８を支持するＸ−Ｙステージ駆動機構１９が搭載され、Ｘ−Ｙステージ１８上には基板ＳＷが設置されている。ゲート状構造体１２には、基板ＳＷの表面に回路パターンを形成するための露光ユニット２０が設けられており、Ｘ−Ｙステージ１８の移動に合わせて露光ユニット２０が動作する。また、描画装置１０は、Ｘ−Ｙステージ１８の移動および露光ユニット２０の動作を制御する描画制御部（ここでは図示せず）を備えている。
【００１８】
図２に示すように、露光ユニット２０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２２、照明光学系２４、結像光学系２６を備えており、光源として使用されるアルゴンレーザ２１とＤＭＤ２２との間に照明光学系２４が配置され、ＤＭＤ２２と基板ＳＷとの間に結像光学系２６が配置されている。アルゴンレーザ２１から一定の強度で連続的に放射される光（レーザビーム）は、光ファイバー束（図示せず）を通って照明光学系２４へ導かれる。
【００１９】
照明光学系２４は、凸レンズ２４Ａとコリメータレンズ２４Ｂから構成されており、レーザビームＬＢが照明光学系２４を通過すると、ＤＭＤ２２を全体的に照明する光束からなる光が成形される。ＤＭＤ２２は、オーダがμｍである微小のマイクロミラーがマトリクス状に配列された光変調ユニットであり、各マイクロミラーは、静電界作用により回転移動する。本実施形態では、ＤＭＤ２２はＭ×Ｎ個の正方形状のマイクロミラーがマトリクス状に配列されて構成されており、配列（ｉ，ｊ）の位置に応じたマイクロミラーを“Ｘｉｊ”（１ ≦ ｉ ≦ Ｍ，１ ≦ ｊ ≦ Ｎ）と表す。
【００２０】
マイクロミラーＸｉｊは、アルゴンレーザ２１からの光ＬＢを基板ＳＷの露光面ＳＵの方向へ反射させる第１の姿勢と、露光面ＳＵ外の方向へ反射させる第２の姿勢いずれかの姿勢で位置決めされ、描画制御部からの制御信号に従って姿勢が切り替えられる。マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢で位置決めされている場合、マイクロミラーＸｉｊ上で反射した光は、結像光学系２６の方向へ導かれる。結像光学系２６は、２つの凸レンズ２６Ａ、２６Ｃとリフレクタレンズ２６Ｂから構成されており、結像光学系２６を通った光は、露光面ＳＵにおいて所定のスポットを照射する。一方、マイクロミラーＸｉｊが第２の姿勢で位置決めされた場合、マイクロミラーＸｉｊで反射した光は、光吸収板２９の方向へ導かれ、結像光学系２６から逸れることによって露光面ＳＵには光が照射されない。以下では、マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢で支持されている状態をＯＮ状態、第２の姿勢で支持されている状態をＯＦＦ状態と定める。また、本実施形態では、結像光学系２６の倍率は１倍に定められており、１つのマイクロミラーＸｉｊによって光が照射された露光面ＳＵの投影スポットＹｉｊのサイズ（幅、高さ）は、マイクロミラーＸｉｊのサイズと一致する。
【００２１】
Ｘ−Ｙステージ１８が停止した状態ですべてのマイクロミラーがＯＮ状態である場合、露光面ＳＵ上には（Ｍ×Ｗ）×（Ｎ×Ｈ）のサイズを有する露光エリアＥＡ全面に光が照射される。ただし、マイクロミラーＸｉｊの幅をＷ、高さをＨで表し、ここではＷ＝Ｈである。ＤＭＤ２２ではマイクロミラーＸｉｊがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御されるため、ＤＭＤ２２全体に照射した光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束から構成される光となって分割される。その結果、感光性のあるフォトレジスト層が形成された露光面ＳＵの所定の領域には、その場所に形成すべき回路パターンに応じた光が照射される。Ｘ−Ｙステージ１８が移動することにより、露光エリアＥＡは走査方向に沿って露光面ＳＵ上を相対的に移動し、これにより回路パターンが走査方向に沿って形成されていく。例えば、露光面ＳＵのサイズは５００×６００ｍｍ、露光エリアＥＡのサイズは２０×１５ｍｍに定められる。
【００２２】
本実施形態では、ラスタ走査に従い、Ｘ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って一定の速度で移動する（図３参照）。ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊは、回路パターンに応じたラスタデータに基づいてそれぞれ独立して制御されており、露光エリアＥＡに所定の回路パターンが形成されるように、マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢もしくは第２の姿勢でそれぞれ位置決めされる。そして、Ｘ−Ｙステージ１８の移動に伴う露光エリアＥＡの相対的移動に従って、マイクロミラーＸｉｊが順次ＯＮ／ＯＦＦ制御される。１ライン分の走査が終了すると、次のラインを露光できるようにＸ−Ｙステージ１８が副走査方向（Ｙ方向）へ移動し、折り返しＸ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って移動する。すべてのラインが露光されることにより、基板ＳＷ上に回路パターンが形成される。
【００２３】
図４は、描画装置における描画制御部のブロック図である。
【００２４】
描画制御部３０は、システムコントロール回路３２、ＤＭＤ制御部３４、ステージ制御部３８、ステージ位置検出部４０、ラスタ変換部４２、光源制御部４４を備えており、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含むシステムコントロール回路３２は、描画装置１０全体を制御する。
【００２５】
描画装置１０に応じた回路パターンデータがＣＡＭデータとして描画制御部３０のラスタ変換部４２へ送られると、回路パターンデータがラスタ走査に応じたラスタデータに変換され、ＤＭＤ制御部３４に送られる。ＤＭＤ制御部３４は、ラスタデータとステージ位置検出部４０からの相対位置情報に基づいてＤＭＤ２２におけるマイクロミラーＸｉｊそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。ステージ制御部３８は、モータ（図示せず）を備えたＸ−Ｙステージ駆動機構１９を制御し、これによってＸ−Ｙステージ１８の移動速度等が制御される。ステージ位置検出部４０は、Ｘ−Ｙステージ１８の露光エリアＥＡに対するＸ−Ｙステージ１８の相対的位置を検出する。システムコントロール回路３２は、アルゴンレーザ２１から光を放出するために光源制御部４４へ制御信号を送るとともに、ＤＭＤ制御部３４に対して露光タイミングを制御するための制御信号を出力する。
【００２６】
図５は、ＤＭＤ制御部３４を詳細に示したブロック図であり、図６は、ＤＭＤ制御部３４の動作をタイミングチャートで示した図である。また、図７〜図１１は、露光動作に関する図である。図３、図５〜図１１を用いて、本実施形態における露光動作について説明する。
【００２７】
ＤＭＤ制御部３４は、第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂ、第３メモリ３４Ｃを有し、また、２つのスイッチ３６Ａ、３６Ｂを有する。第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂには、ラスタ変換部４２から送られてくる回路パターンに応じたラスタデータが順次書き込まれる。一方、第３メモリ３４Ｃには、ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊすべてをＯＦＦ状態、すなわち露光面ＳＵ外へ光を導く第２の姿勢で位置決めするデータ（以下では、ＯＦＦデータという）が書き込まれている。スイッチ３６Ａ、３６Ｂは、システムコントロール回路３２およびステージ位置検出部４０からの信号に基づいて切り替えられる。また、ＤＭＤ制御部３４には、ラスタデータをＤＭＤ２２の各マイクロミラーの配列に従ったデータに変換するため、ビットマップデータを格納するビットマップメモリ（図示せず）が設けられている。
【００２８】
本実施形態では、図６に示すように、ステージ位置検出部４０から送られてくる露光タイミング信号に合わせて、所定のラスタデータが第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂへ交互に書き込まれる。露光タイミング信号は、例えば、Ｘ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って相対移動する過程において、今現在露光を実行する投影エリアＥＡに隣接し、露光エリアＥＡサイズと同一のサイズを有するエリアＰＡ（図３参照）まで移動したときに出力される信号である。すなわち、露光エリアＥＡが露光面ＳＵ上において１エリア分だけ移動した時に露光タイミング信号が出力される。ラスタデータがスイッチ３６Ａ／３６Ｂを介して一方のメモリに書き込まれている間、他方のメモリに書き込まれた１エリア分のラスタデータがスイッチ３６Ｂ／３６Ａを介して読み出される。ＤＭＤ制御部３４では、読み出されたラスタデータが、２次元配列されたマイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御に応じた２次元ビットマップデータとしてビットマップメモリに格納される。ビットマップデータは、ＤＭＤ２２の各マイクロミラーの駆動信号としてＤＭＤ２２へ送られる。本実施形態においては、露光タイミング信号は露光エリアＥＡより小さな相対移動量Ｌ＝ＥＡ／ｎ（ｎ：自然数）の間隔で出力すればよい。
【００２９】
次に、図７〜図１１を用いて、本実施形態における露光動作について説明する。
【００３０】
図７は、ＤＭＤ２２の１つのマイクロミラーＸｉｊに応じた投影スポットＹｉｊを示した図であり、図８は、マイクロミラーＸｉｊの相対移動に伴う投影スポットＹｉｊの相対移動を示した図である。前述したように、Ｘ−Ｙステージ１８が静止した状態で１つのマイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢（ＯＮ状態）にある場合、露光面ＳＵにおける投影スポットＹｉｊのサイズは、Ｘ，Ｙ方向に沿ってＷ×Ｈ（Ｗ＝Ｈ）に定められる。
【００３１】
Ｘ−Ｙステージ１８がＸ方向に沿って幅Ｗ以下の距離ｄ（＜Ｗ）だけ相対移動した場合、露光面ＳＵ上の投影スポットＹｉｊも相対的に距離ｄだけ移動する。マイクロミラーＸｉｊがその間ＯＮ状態で維持された場合、走査方向（Ｘ方向）に沿った露光量分布は、図９に示すようになる。以下では、距離ｄだけ相対移動する時間を露光時間Ｔとする。
【００３２】
図９には、１つのマイクロミラーＸｉｊの距離ｄに応じた全露光区間ＴＥに対する露光量分布が示されている。アルゴンレーザ２１からの光の強度が一定であり、また露光量は露光時間に比例して増加するため、全露光区間ＴＥの中で露光時間Ｔの間常に光が照射されていた領域では、最大露光量ｐが得られる。よって、全露光区間ＴＥに渡る露光量の分布は、０から最大露光量ｐに向かって次第に増加し、最大区間ＭＥにわたって最大露光量ｐが維持され、その後０に向かって減少する。最大露光量ｐは、スポットＹｉｊの光量および距離ｄ（露光時間Ｔ）に従う。
【００３３】
本実施形態では、このような露光分布において露光量がｐ／２以上ある露光区間をＷ’と定め、Ｗ’×Ｈのエリアを１画素露光領域ＮＰ（図１０の斜線部）として定義する。そして、距離ｄに応じた露光時間Ｔだけ所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定される。露光区間Ｗ’は投影スポットＹｉｊの幅Ｗと一致するため、１画素露光領域ＮＰのサイズ（Ｗ’×Ｈ）は、投影スポットＹｉｊのサイズ（Ｗ×Ｈ）と一致する。したがって、Ｘ−Ｙステージ１８が一定速度で移動する間に形成される回路パターンでは、マイクロミラーＸｉｊのサイズに応じた１画素露光領域ＮＰが画素単位（露光単位）となる。露光時間Ｔ（距離ｄ）は、感光材料の必要露光量およびスポットＹｉｊの光量によって定められる。またエッチング補正等で露光面ＳＵ上の位置により微妙に線幅を変化させたい場合に露光エリアＥＡと露光面ＳＵの相対位置に応じて設定される。
【００３４】
図１１は、本実施形態における露光動作を示した図である。
【００３５】
本実施形態では、露光エリアＥＡが所定距離だけ相対移動する期間に１回の露光動作が実行され、走査方向に沿って規則的に逐次露光動作が実行される。１回の露光動作から次の露光動作までの間にＸ−Ｙステージ１８が相対移動する距離をＡとすると、距離Ａは、１画素露光領域ＮＰ、すなわち露光スポットＹｉｊのＸ方向に沿った幅Ｗの整数倍に定められる。
Ａ＝Ｗ×ｍ （ｍは整数） ・・・・（１）
【００３６】
そして、露光面ＳＵ上では、露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動する間、距離ｄに応じた露光時間Ｔだけ所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定され、露光エリアＥＡが残りの距離（Ａ−ｄ）を相対移動する間、すべてのマイクロミラーＸｉｊがＯＦＦ状態に設定される。
【００３７】
図６では、１回目、２回目、３回目・・・の露光動作に合わせて露光時間をＴ１、Ｔ２・・と示しており、露光時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・はステージ位置検出クロック信号に従って定められる。露光時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・は、投影スポットＹｉｊが自身の幅ＷだけＸ方向に沿って相対移動する時間よりも短く、また、露光面ＳＵ上における露光エリアＥＡの場所に従って設定される。露光時間Ｔ１が経過する間、第１メモリ３４Ａに格納されたデータに基づいて所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定され、残りの距離（Ａ―ｄ）だけ移動する時間Ｔ１’が経過する間、第３メモリ３４Ｃに格納されたデータに基づいてすべてのマイクロミラーＸｉｊがＯＦＦ状態に設定される。
【００３８】
露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動すると、１回目と同様に２回目の露光動作が実行される。さらに露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動すると、３回目の露光動作が実行される。このような露光動作が走査方向（Ｘ方向）に沿って１ラインごとに順次実行され、その結果、露光面ＳＵの全体に回路パターンが形成される。
【００３９】
このように本実施形態によれば、光強度変調用デバイスとしてＤＭＤ２２が描画装置１０に設けられており、ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊそれぞれを独立制御することによって露光面ＳＵがパターニングされる。Ｘ−Ｙステージ１８が一定の速度で連続的に移動することに伴い、露光エリアＥＡが走査方向（Ｘ方向）に沿って相対的に移動し、これにより回路パターンが露光面ＳＵ全体に形成される。また、マイクロミラーＸｉｊのＯＮ／ＯＦＦ切替時間隔は、１つのマイクロミラーＸｉｊの幅Ｗ分だけＸ−Ｙステージ１８が相対移動するのにかかる時間よりも短くなるように構成されており、露光時間Ｔは、幅Ｗだけ相対移動するのに掛かる時間よりも短く設定可能である。そして、露光エリアＥＡと露光面ＳＵの相対位置に応じて露光時間Ｔが定められる。これにより、副走査方向（Ｙ方向）に沿った導体パターンの幅を精度よく形成することができる。
【００４０】
本実施形態ではＤＭＤ２２が光変調素子ユニットとして適用されているが、ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）デバイスを適用してもよい。あるいは、ＤＭＤ２２の代わりに、ＬＣＤを用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、光源側に変調機能を持たせる必要がなくなり、また、導線幅に関してより微細に調整したパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。
【図３】ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。
【図４】描画装置における描画制御部のブロック図である。
【図５】ＤＭＤ制御部を詳細に示したブロック図である。
【図６】ＤＭＤ制御部の動作をタイミングチャートで示した図である。
【図７】ＤＭＤのマイクロミラーに応じた投影スポットを示した図である。
【図８】マイクロミラーの相対移動に伴う投影スポットの相対移動を示した図である。
【図９】マイクロミラーの全露光区間に対する露光量分布を示した図である。
【図１０】１画素露光領域を示した図である。
【図１１】露光動作を示した図である。
【符号の説明】
１０ パターン描画装置
１８ Ｘ−Ｙステージ（ステージ）
１９ Ｘ−Ｙステージ駆動機構（ステージ相対移動手段）
２０ 露光ユニット
２１ アルゴンレーザ（光源）
２２ ＤＭＤ（光変調ユニット）
３４ ＤＭＤ制御部
３４Ａ 第１メモリ（パターンデータメモリ）
３４Ｂ 第２メモリ（パターンデータメモリ）
３４Ｃ 第３メモリ（ＯＦＦデータメモリ）
３６Ｂ 選択スイッチ（露光／非露光選択スイッチ）
３８ ステージ制御部
４０ ステージ位置検出部
ＳＷ 基板（被パターン形成体）
ＳＵ 露光面
Ｗ マイクロミラー幅
ＥＡ 露光エリア
Ｘｉｊ マイクロミラー（光変調素子）
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 露光時間（パターン形成露光時間）
ＮＰ １画素露光領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク（レクチル）あるいは直接シリコンウェハやプリント基板といった被描画体へ回路パターンなどの描画パターンを形成するパターン描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハやＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）など被描画体の表面に回路パターンを形成する描画装置が知られており、あらかじめ作成されたパターンデータに基づき電子ビームやレーザビームによって露光面が走査され、原版となるフォトマスクの表面に塗布された写真感材やフォトレジストなどの感光材料が光に反応することにより、回路パターンが形成される。また、フォトマスクを介さずにプリント基板やシリコンウェハなどの被描画体へ直接回路パターンを形成する描画装置も実現されている。
【０００３】
描画装置においては、ＡＯＭ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）など光のＯＮ／ＯＦＦ制御をするための部材を光源側に設ける代わりに、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて回路パターンを形成することが可能であり、ＬＣＤの液晶表示素子あるいはＤＭＤの微小マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路パターンが被描画体に形成される（例えば、特許文献１参照）。ＬＣＤ、ＤＭＤを使用することにより、精度ある回路パターンを形成することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６８００３号公報（２７頁〜３０頁、図２７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＣＤやＤＭＤなどの光変調ユニットを使用する場合、回路パターンの精度はＬＣＤの解像度、あるいはＤＭＤの配列構成および投影倍率に影響を受ける。すなわち、ＬＣＤ、ＤＭＤの非露光面上での各素子サイズに従って、パターン精度が変わる。この場合、高精度パターンを形成するためには光を縮小投影させる必要があり、必然的に露光エリアが小さくなる。その結果、タクト（パターン形成時間）が長くなる。
【０００６】
そこで本発明では、光変調ユニットを用いてパターン形成する場合において、パターンの幅に関して効率的かつ微細に調整することが可能なパターン描画装置およびパターン描画方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、原版となるフォトマスクあるいはプリント基板、シリコンウェハなどの被パターン形成体の露光面にパターンを形成する描画装置であって、パターンを形成するため光を放射する光源と、規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第１の状態および露光面以外へ導く第２の状態のうちいずれかの状態で定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットと、被パターン形成体が載せられたステージを、光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させるステージ相対移動手段と、露光面へ所定のパターンを形成するためにパターンデータに従って複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン形成制御手段とを有する。例えば、光変調ユニットは、光変調素子としてマイクロミラーにより構成されるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であり、マトリクス状にマイクロミラーが１次元あるいは２次元配列される。この場合、各マイクロミラーは、露光面へ光を導く第１の姿勢もしくは露光面外へ導く第２の姿勢のいずれかの姿勢で選択的に位置決めされる。あるいは、ＤＭＤの代わりにＬＣＤ（液晶表示装置）を適用し、液晶表示素子の配列方向を選択的に切り替えることによって光を透過もしくは遮蔽する。
【０００８】
本発明のパターン描画装置は、連続移動方式によってステージを移動させる描画装置であり、ステージ相対移動手段は、ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させる。すなわち、ラスタ走査が実行される。そして、描画装置には、光変調ユニットの露光エリアに対するステージの相対的位置を検出する位置検出手段が設けられている。なお、光変調ユニットを固定し、ステージを２次元的に移動させる構成にしてもよく、あるいは、ステージを副走査方向だけ移動させ、光変調ユニットを走査方向に沿って移動させる構成にしてもよい。
【０００９】
本発明では、１つの光変調素子に応じた投影スポット分の走査方向に沿った距離（以下では素子幅距離という）をステージが相対的に移動する時間に比べ、より短い時間間隔によって複数の光変調素子それぞれ状態を切り替え可能である。したがって、光変調素子の投影スポットの領域内で露光部分および非露光部分を混在させることができる。パターン形成制御手段は、ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って複数の光変調素子それぞれを制御する。したがって、所定のラインにおいて走査方向の線幅が素子幅距離以下の微細なパターンを露光面に形成した後、次のラインにおいても露光タイミングを調整して同じ線幅のパターンを形成することができる。
【００１０】
このように、ステージの移動スピードに対して高速で光変調素子を切替可能な光変調ユニットを備え、連続移動方式を適用することにより、光変調素子のサイズに拠らず走査方向に沿った線幅を微細に設定して回路パターンを露光面に形成することができる。また、光源側に絞りなどのシャッタ機能を有する部材を設けたり、光源自体を制御して光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行わないため、照明光が安定して露光面に到達し、高精度のパターンを形成することができる。
【００１１】
連続移動方式では、露光する時間帯と露光しない時間帯が交互に訪れる。そのため、パターン形成制御手段は、回路パターンに応じた回路パターンデータを格納するパターンデータメモリと、露光面外へ光を導くように光変調素子を制御するＯＦＦデータを格納するＯＦＦデータメモリとを有し、光変調ユニットに応じた露光エリアを次の投影スポットまで移動させる間、ＯＦＦデータメモリに格納されるＯＦＦデータメモリに基づいて光変調ユニットを制御することが望ましい露光しない時間帯では、常に同じメモリに格納されたＯＦＦデータを使用するだけでよい。
【００１２】
例えば、パターン形成制御手段は、パターンデータメモリおよびＯＦＦデータメモリのいずれかと選択的に接続する露光／非露光選択スイッチを有する。パターン形成制御手段は、パターン形成露光時間が経過すると露光／非露光選択スイッチをパターンデータメモリからＯＦＦデータメモリへ切り替える一方で、露光エリアが次の投影スポットまでステージが移動すると露光／非露光選択スイッチをＯＦＦデータメモリからパターンデータメモリへ切り替える。
【００１３】
副走査方向に沿って線幅の細いパターンを形成できるように、パターン形成露光時間は、前記露光面に対する前記露光エリアの位置に従って設定されるのが望ましい。この場合、露光面上における露光エリアの位置によって形成パターン露光時間が変わる。
【００１４】
本発明のパターン描画方法は、被パターン形成体の露光面にパターンを形成するため光を放射し、規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ光源からの光を露光面へ導く第１の状態および露光面以外へ導く第２の状態のいずれかの状態で定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットに対して放射された光を照射させ、被パターン形成体が載せられたステージを、光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させ、光変調ユニットによる露光エリアに対するステージの相対的位置を検出し、露光面へ所定のパターンを形成するため、パターンデータに従って複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン描画方法であって、ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させ、１つの光変調素子に応じた投影スポット分の走査方向に沿った距離をステージが相対的に移動する時間に比べて短い時間間隔によって、複数の光変調素子それぞれの状態を切り替え、ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って複数の光変調素子それぞれを制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図であり、図２は、パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。そして、図３は、ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。本実施形態のパターン描画装置は、フォトレジストを表面に塗布したプリント基板やシリコンウェハ等の基板へ直接光を照射することによって回路パターンを形成可能な描画装置である。
【００１７】
パターン描画装置１０は、ゲート状構造体１２、基台１４を備えており、基台１４には、Ｘ−Ｙステージ１８を支持するＸ−Ｙステージ駆動機構１９が搭載され、Ｘ−Ｙステージ１８上には基板ＳＷが設置されている。ゲート状構造体１２には、基板ＳＷの表面に回路パターンを形成するための露光ユニット２０が設けられており、Ｘ−Ｙステージ１８の移動に合わせて露光ユニット２０が動作する。また、描画装置１０は、Ｘ−Ｙステージ１８の移動および露光ユニット２０の動作を制御する描画制御部（ここでは図示せず）を備えている。
【００１８】
図２に示すように、露光ユニット２０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２２、照明光学系２４、結像光学系２６を備えており、光源として使用されるアルゴンレーザ２１とＤＭＤ２２との間に照明光学系２４が配置され、ＤＭＤ２２と基板ＳＷとの間に結像光学系２６が配置されている。アルゴンレーザ２１から一定の強度で連続的に放射される光（レーザビーム）は、光ファイバー束（図示せず）を通って照明光学系２４へ導かれる。
【００１９】
照明光学系２４は、凸レンズ２４Ａとコリメータレンズ２４Ｂから構成されており、レーザビームＬＢが照明光学系２４を通過すると、ＤＭＤ２２を全体的に照明する光束からなる光が成形される。ＤＭＤ２２は、オーダがμｍである微小のマイクロミラーがマトリクス状に配列された光変調ユニットであり、各マイクロミラーは、静電界作用により回転移動する。本実施形態では、ＤＭＤ２２はＭ×Ｎ個の正方形状のマイクロミラーがマトリクス状に配列されて構成されており、配列（ｉ，ｊ）の位置に応じたマイクロミラーを“Ｘｉｊ”（１ ≦ ｉ ≦ Ｍ，１ ≦ ｊ ≦ Ｎ）と表す。
【００２０】
マイクロミラーＸｉｊは、アルゴンレーザ２１からの光ＬＢを基板ＳＷの露光面ＳＵの方向へ反射させる第１の姿勢と、露光面ＳＵ外の方向へ反射させる第２の姿勢いずれかの姿勢で位置決めされ、描画制御部からの制御信号に従って姿勢が切り替えられる。マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢で位置決めされている場合、マイクロミラーＸｉｊ上で反射した光は、結像光学系２６の方向へ導かれる。結像光学系２６は、２つの凸レンズ２６Ａ、２６Ｃとリフレクタレンズ２６Ｂから構成されており、結像光学系２６を通った光は、露光面ＳＵにおいて所定のスポットを照射する。一方、マイクロミラーＸｉｊが第２の姿勢で位置決めされた場合、マイクロミラーＸｉｊで反射した光は、光吸収板２９の方向へ導かれ、結像光学系２６から逸れることによって露光面ＳＵには光が照射されない。以下では、マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢で支持されている状態をＯＮ状態、第２の姿勢で支持されている状態をＯＦＦ状態と定める。また、本実施形態では、結像光学系２６の倍率は１倍に定められており、１つのマイクロミラーＸｉｊによって光が照射された露光面ＳＵの投影スポットＹｉｊのサイズ（幅、高さ）は、マイクロミラーＸｉｊのサイズと一致する。
【００２１】
Ｘ−Ｙステージ１８が停止した状態ですべてのマイクロミラーがＯＮ状態である場合、露光面ＳＵ上には（Ｍ×Ｗ）×（Ｎ×Ｈ）のサイズを有する露光エリアＥＡ全面に光が照射される。ただし、マイクロミラーＸｉｊの幅をＷ、高さをＨで表し、ここではＷ＝Ｈである。ＤＭＤ２２ではマイクロミラーＸｉｊがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御されるため、ＤＭＤ２２全体に照射した光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束から構成される光となって分割される。その結果、感光性のあるフォトレジスト層が形成された露光面ＳＵの所定の領域には、その場所に形成すべき回路パターンに応じた光が照射される。Ｘ−Ｙステージ１８が移動することにより、露光エリアＥＡは走査方向に沿って露光面ＳＵ上を相対的に移動し、これにより回路パターンが走査方向に沿って形成されていく。例えば、露光面ＳＵのサイズは５００×６００ｍｍ、露光エリアＥＡのサイズは２０×１５ｍｍに定められる。
【００２２】
本実施形態では、ラスタ走査に従い、Ｘ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って一定の速度で移動する（図３参照）。ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊは、回路パターンに応じたラスタデータに基づいてそれぞれ独立して制御されており、露光エリアＥＡに所定の回路パターンが形成されるように、マイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢もしくは第２の姿勢でそれぞれ位置決めされる。そして、Ｘ−Ｙステージ１８の移動に伴う露光エリアＥＡの相対的移動に従って、マイクロミラーＸｉｊが順次ＯＮ／ＯＦＦ制御される。１ライン分の走査が終了すると、次のラインを露光できるようにＸ−Ｙステージ１８が副走査方向（Ｙ方向）へ移動し、折り返しＸ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って移動する。すべてのラインが露光されることにより、基板ＳＷ上に回路パターンが形成される。
【００２３】
図４は、描画装置における描画制御部のブロック図である。
【００２４】
描画制御部３０は、システムコントロール回路３２、ＤＭＤ制御部３４、ステージ制御部３８、ステージ位置検出部４０、ラスタ変換部４２、光源制御部４４を備えており、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含むシステムコントロール回路３２は、描画装置１０全体を制御する。
【００２５】
描画装置１０に応じた回路パターンデータがＣＡＭデータとして描画制御部３０のラスタ変換部４２へ送られると、回路パターンデータがラスタ走査に応じたラスタデータに変換され、ＤＭＤ制御部３４に送られる。ＤＭＤ制御部３４は、ラスタデータとステージ位置検出部４０からの相対位置情報に基づいてＤＭＤ２２におけるマイクロミラーＸｉｊそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。ステージ制御部３８は、モータ（図示せず）を備えたＸ−Ｙステージ駆動機構１９を制御し、これによってＸ−Ｙステージ１８の移動速度等が制御される。ステージ位置検出部４０は、Ｘ−Ｙステージ１８の露光エリアＥＡに対するＸ−Ｙステージ１８の相対的位置を検出する。システムコントロール回路３２は、アルゴンレーザ２１から光を放出するために光源制御部４４へ制御信号を送るとともに、ＤＭＤ制御部３４に対して露光タイミングを制御するための制御信号を出力する。
【００２６】
図５は、ＤＭＤ制御部３４を詳細に示したブロック図であり、図６は、ＤＭＤ制御部３４の動作をタイミングチャートで示した図である。また、図７〜図１１は、露光動作に関する図である。図３、図５〜図１１を用いて、本実施形態における露光動作について説明する。
【００２７】
ＤＭＤ制御部３４は、第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂ、第３メモリ３４Ｃを有し、また、２つのスイッチ３６Ａ、３６Ｂを有する。第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂには、ラスタ変換部４２から送られてくる回路パターンに応じたラスタデータが順次書き込まれる。一方、第３メモリ３４Ｃには、ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊすべてをＯＦＦ状態、すなわち露光面ＳＵ外へ光を導く第２の姿勢で位置決めするデータ（以下では、ＯＦＦデータという）が書き込まれている。スイッチ３６Ａ、３６Ｂは、システムコントロール回路３２およびステージ位置検出部４０からの信号に基づいて切り替えられる。また、ＤＭＤ制御部３４には、ラスタデータをＤＭＤ２２の各マイクロミラーの配列に従ったデータに変換するため、ビットマップデータを格納するビットマップメモリ（図示せず）が設けられている。
【００２８】
本実施形態では、図６に示すように、ステージ位置検出部４０から送られてくる露光タイミング信号に合わせて、所定のラスタデータが第１メモリ３４Ａ、第２メモリ３４Ｂへ交互に書き込まれる。露光タイミング信号は、例えば、Ｘ−Ｙステージ１８が走査方向に沿って相対移動する過程において、今現在露光を実行する投影エリアＥＡに隣接し、露光エリアＥＡサイズと同一のサイズを有するエリアＰＡ（図３参照）まで移動したときに出力される信号である。すなわち、露光エリアＥＡが露光面ＳＵ上において１エリア分だけ移動した時に露光タイミング信号が出力される。ラスタデータがスイッチ３６Ａ／３６Ｂを介して一方のメモリに書き込まれている間、他方のメモリに書き込まれた１エリア分のラスタデータがスイッチ３６Ｂ／３６Ａを介して読み出される。ＤＭＤ制御部３４では、読み出されたラスタデータが、２次元配列されたマイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御に応じた２次元ビットマップデータとしてビットマップメモリに格納される。ビットマップデータは、ＤＭＤ２２の各マイクロミラーの駆動信号としてＤＭＤ２２へ送られる。本実施形態においては、露光タイミング信号は露光エリアＥＡより小さな相対移動量Ｌ＝ＥＡ／ｎ（ｎ：自然数）の間隔で出力すればよい。
【００２９】
次に、図７〜図１１を用いて、本実施形態における露光動作について説明する。
【００３０】
図７は、ＤＭＤ２２の１つのマイクロミラーＸｉｊに応じた投影スポットＹｉｊを示した図であり、図８は、マイクロミラーＸｉｊの相対移動に伴う投影スポットＹｉｊの相対移動を示した図である。前述したように、Ｘ−Ｙステージ１８が静止した状態で１つのマイクロミラーＸｉｊが第１の姿勢（ＯＮ状態）にある場合、露光面ＳＵにおける投影スポットＹｉｊのサイズは、Ｘ，Ｙ方向に沿ってＷ×Ｈ（Ｗ＝Ｈ）に定められる。
【００３１】
Ｘ−Ｙステージ１８がＸ方向に沿って幅Ｗ以下の距離ｄ（＜Ｗ）だけ相対移動した場合、露光面ＳＵ上の投影スポットＹｉｊも相対的に距離ｄだけ移動する。マイクロミラーＸｉｊがその間ＯＮ状態で維持された場合、走査方向（Ｘ方向）に沿った露光量分布は、図９に示すようになる。以下では、距離ｄだけ相対移動する時間を露光時間Ｔとする。
【００３２】
図９には、１つのマイクロミラーＸｉｊの距離ｄに応じた全露光区間ＴＥに対する露光量分布が示されている。アルゴンレーザ２１からの光の強度が一定であり、また露光量は露光時間に比例して増加するため、全露光区間ＴＥの中で露光時間Ｔの間常に光が照射されていた領域では、最大露光量ｐが得られる。よって、全露光区間ＴＥに渡る露光量の分布は、０から最大露光量ｐに向かって次第に増加し、最大区間ＭＥにわたって最大露光量ｐが維持され、その後０に向かって減少する。最大露光量ｐは、スポットＹｉｊの光量および距離ｄ（露光時間Ｔ）に従う。
【００３３】
本実施形態では、このような露光分布において露光量がｐ／２以上ある露光区間をＷ’と定め、Ｗ’×Ｈのエリアを１画素露光領域ＮＰ（図１０の斜線部）として定義する。そして、距離ｄに応じた露光時間Ｔだけ所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定される。露光区間Ｗ’は投影スポットＹｉｊの幅Ｗと一致するため、１画素露光領域ＮＰのサイズ（Ｗ’×Ｈ）は、投影スポットＹｉｊのサイズ（Ｗ×Ｈ）と一致する。したがって、Ｘ−Ｙステージ１８が一定速度で移動する間に形成される回路パターンでは、マイクロミラーＸｉｊのサイズに応じた１画素露光領域ＮＰが画素単位（露光単位）となる。露光時間Ｔ（距離ｄ）は、感光材料の必要露光量およびスポットＹｉｊの光量によって定められる。またエッチング補正等で露光面ＳＵ上の位置により微妙に線幅を変化させたい場合に露光エリアＥＡと露光面ＳＵの相対位置に応じて設定される。
【００３４】
図１１は、本実施形態における露光動作を示した図である。
【００３５】
本実施形態では、露光エリアＥＡが所定距離だけ相対移動する期間に１回の露光動作が実行され、走査方向に沿って規則的に逐次露光動作が実行される。１回の露光動作から次の露光動作までの間にＸ−Ｙステージ１８が相対移動する距離をＡとすると、距離Ａは、１画素露光領域ＮＰ、すなわち露光スポットＹｉｊのＸ方向に沿った幅Ｗの整数倍に定められる。
Ａ＝Ｗ×ｍ （ｍは整数） ・・・・（１）
【００３６】
そして、露光面ＳＵ上では、露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動する間、距離ｄに応じた露光時間Ｔだけ所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定され、露光エリアＥＡが残りの距離（Ａ−ｄ）を相対移動する間、すべてのマイクロミラーＸｉｊがＯＦＦ状態に設定される。
【００３７】
図６では、１回目、２回目、３回目・・・の露光動作に合わせて露光時間をＴ１、Ｔ２・・と示しており、露光時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・はステージ位置検出クロック信号に従って定められる。露光時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・は、投影スポットＹｉｊが自身の幅ＷだけＸ方向に沿って相対移動する時間よりも短く、また、露光面ＳＵ上における露光エリアＥＡの場所に従って設定される。露光時間Ｔ１が経過する間、第１メモリ３４Ａに格納されたデータに基づいて所定のマイクロミラーＸｉｊがＯＮ状態に設定され、残りの距離（Ａ―ｄ）だけ移動する時間Ｔ１’が経過する間、第３メモリ３４Ｃに格納されたデータに基づいてすべてのマイクロミラーＸｉｊがＯＦＦ状態に設定される。
【００３８】
露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動すると、１回目と同様に２回目の露光動作が実行される。さらに露光エリアＥＡが距離Ａだけ相対移動すると、３回目の露光動作が実行される。このような露光動作が走査方向（Ｘ方向）に沿って１ラインごとに順次実行され、その結果、露光面ＳＵの全体に回路パターンが形成される。
【００３９】
このように本実施形態によれば、光強度変調用デバイスとしてＤＭＤ２２が描画装置１０に設けられており、ＤＭＤ２２のマイクロミラーＸｉｊそれぞれを独立制御することによって露光面ＳＵがパターニングされる。Ｘ−Ｙステージ１８が一定の速度で連続的に移動することに伴い、露光エリアＥＡが走査方向（Ｘ方向）に沿って相対的に移動し、これにより回路パターンが露光面ＳＵ全体に形成される。また、マイクロミラーＸｉｊのＯＮ／ＯＦＦ切替時間隔は、１つのマイクロミラーＸｉｊの幅Ｗ分だけＸ−Ｙステージ１８が相対移動するのにかかる時間よりも短くなるように構成されており、露光時間Ｔは、幅Ｗだけ相対移動するのに掛かる時間よりも短く設定可能である。そして、露光エリアＥＡと露光面ＳＵの相対位置に応じて露光時間Ｔが定められる。これにより、副走査方向（Ｙ方向）に沿った導体パターンの幅を精度よく形成することができる。
【００４０】
本実施形態ではＤＭＤ２２が光変調素子ユニットとして適用されているが、ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）デバイスを適用してもよい。あるいは、ＤＭＤ２２の代わりに、ＬＣＤを用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、光源側に変調機能を持たせる必要がなくなり、また、導線幅に関してより微細に調整したパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態であるパターン描画装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】パターン描画装置に設けられた露光ユニットを模式的に示した図である。
【図３】ステージの移動に伴う露光エリアの移動を示した図である。
【図４】描画装置における描画制御部のブロック図である。
【図５】ＤＭＤ制御部を詳細に示したブロック図である。
【図６】ＤＭＤ制御部の動作をタイミングチャートで示した図である。
【図７】ＤＭＤのマイクロミラーに応じた投影スポットを示した図である。
【図８】マイクロミラーの相対移動に伴う投影スポットの相対移動を示した図である。
【図９】マイクロミラーの全露光区間に対する露光量分布を示した図である。
【図１０】１画素露光領域を示した図である。
【図１１】露光動作を示した図である。
【符号の説明】
１０ パターン描画装置
１８ Ｘ−Ｙステージ（ステージ）
１９ Ｘ−Ｙステージ駆動機構（ステージ相対移動手段）
２０ 露光ユニット
２１ アルゴンレーザ（光源）
２２ ＤＭＤ（光変調ユニット）
３４ ＤＭＤ制御部
３４Ａ 第１メモリ（パターンデータメモリ）
３４Ｂ 第２メモリ（パターンデータメモリ）
３４Ｃ 第３メモリ（ＯＦＦデータメモリ）
３６Ｂ 選択スイッチ（露光／非露光選択スイッチ）
３８ ステージ制御部
４０ ステージ位置検出部
ＳＷ 基板（被パターン形成体）
ＳＵ 露光面
Ｗ マイクロミラー幅
ＥＡ 露光エリア
Ｘｉｊ マイクロミラー（光変調素子）
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 露光時間（パターン形成露光時間）
ＮＰ １画素露光領域
Claims (6)
- 被パターン形成体の露光面にパターンを形成するための光源と、
規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ前記光源からの光を前記露光面へ導く第１の状態および前記露光面以外へ導く第２の状態いずれかの状態に定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットと、
前記被パターン形成体が載せられたステージを、前記光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させるステージ相対移動手段と、
前記光変調ユニットによる露光エリアに対する前記ステージの相対的位置を検出する位置検出手段と、
前記露光面へ所定のパターンを形成するため、パターンデータに従って前記複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン形成制御手段とを備え、
前記ステージ相対移動手段が、前記ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させ、
前記パターン形成制御手段が、１つの光変調素子に応じた投影スポットの走査方向に沿った距離を前記ステージが相対的に移動する時間に比べ、より短い時間間隔によって前記複数の光変調素子それぞれの状態を切り替えることが可能であり、前記ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って前記複数の光変調素子それぞれを制御することを特徴とするパターン描画装置。 - 前記光変調ユニットが、前記光変調素子としてマイクロミラーにより構成されるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
- 前記パターン形成制御手段が、
回路パターンに応じた回路パターンデータを格納するパターンデータメモリと、
露光面外へ光を導くように前記光変調素子を制御するＯＦＦデータを格納するＯＦＦデータメモリとを含み、
光変調ユニットに応じた露光エリアを次の投影スポットまで移動させる間、前記ＯＦＦデータに基づいて前記光変調ユニットを制御することを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。 - 前記パターン形成制御手段が、前記パターンデータメモリおよび前記光変調素子ＯＦＦデータメモリのいずれかと選択的に接続する露光／非露光選択スイッチを含み、
前記パターン形成制御手段が、前記パターン形成露光時間が経過すると前記露光／非露光選択スイッチを前記パターンデータメモリから前記ＯＦＦデータメモリへ切り替え、前記露光エリアが次の投影スポットに達すると前記露光／非露光選択スイッチを前記ＯＦＦデータメモリから前記パターンデータメモリへ切り替えることを特徴とする請求項３に記載のパターン描画装置。 - 前記パターン形成露光時間が、前記露光面に対する前記露光エリアの位置に従って設定されることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
- 被パターン形成体の露光面にパターンを形成するため光を放射し、
規則的に配列された複数の光変調素子であって、それぞれ前記光源からの光を前記露光面へ導く第１の状態および前記露光面以外へ導く第２の状態いずれかの状態に定められる複数の光変調素子を有する光変調ユニットに対し、パターン形成のため放射された光を照射させ、
前記被パターン形成体が載せられたステージを、前記光変調素子に対して走査方向および副走査方向へ２次元的に相対移動させ、
前記光変調ユニットによる露光エリアに対する前記ステージの相対的位置を検出し、
前記露光面へ所定のパターンを形成するため、パターンデータに従って前記複数の光変調素子それぞれを独立に制御するパターン描画方法であって、
前記ステージを一定速度で連続的に走査方向に沿って移動させ、
１つの光変調素子に応じた投影スポットの走査方向に沿った距離を前記ステージが相対的に移動する時間に比べ、より短い時間間隔によって前記複数の光変調素子それぞれの状態を切り替え、
前記ステージの移動に合わせて定められるパターン形成露光時間および検出される該相対的位置とに従って前記複数の光変調素子それぞれを制御することを特徴とするパターン描画方法。
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| JP2002291440A JP4081606B2 (ja) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | パターン描画装置およびパターン描画方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002291440A JP4081606B2 (ja) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | パターン描画装置およびパターン描画方法 |
Publications (2)
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