JP2010026465A - Pattern drawing device - Google Patents

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JP2010026465A JP2008191280A JP2008191280A JP2010026465A JP 2010026465 A JP2010026465 A JP 2010026465A JP 2008191280 A JP2008191280 A JP 2008191280A JP 2008191280 A JP2008191280 A JP 2008191280A JP 2010026465 A JP2010026465 A JP 2010026465A
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Hisaaki Kadoma
央章 角間
Hiroaki Usumoto
宏昭 臼本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning type pattern drawing device capable of carrying out exposure drawing with high accuracy and a large throughput even when the sensitivity of a photoresist is varied in many ways. <P>SOLUTION: The device is equipped with: a stage; a light modulating unit modulating the light of a light source; an irradiation unit irradiating a photosensitive material layer with the modulated light; a luminous energy adjusting unit adjusting the luminous energy of the light incident on the light modulating unit; a scanning mechanism for scanning the irradiating unit in a scanning direction relative to the stage; a control unit controlling the luminous energy adjusting unit and the scanning mechanism; a first memory unit matching and storing a plurality of exposure light quantities to be selected in accordance with the photosensitivity of a photosensitive material layer with scanning velocities suitable to the respective exposure quantities; and a second memory unit storing values of control parameters of the control unit suitable to the respective scanning velocities. The control unit selects a scanning velocity matching with the input exposure light quantity from the scanning velocities stored in the first memory unit and selects a value of control parameter suitable to the selected scanning velocity from the values of control parameters stored in the second memory unit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はパターン描画装置に関し、より詳しくは、フォトレジストの感度が変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置に関する。   The present invention relates to a pattern drawing apparatus, and more particularly to a scanning pattern drawing apparatus that can perform high-precision exposure drawing with a large throughput even when the sensitivity of a photoresist is changed.

従来、描画装置の一例として、GLV(Grating Light Valve:グレーチング・ライト・バルブ)(シリコン・ライト・マシーンズ(サニーベール、カリフォルニア)の登録商標)等の光変調素子を用いてレーザ光等のビーム光を画像データに応じたビーム光に変調し、その変調光でフォトレジストの露光を行う装置が提案されている(特許文献1参照)。   Conventionally, as an example of a drawing apparatus, a light beam such as a laser beam using a light modulation element such as GLV (Grating Light Valve) (registered trademark of Silicon Light Machines (Sunnyvale, Calif.)). Has been proposed (see Patent Document 1) that modulates the light into beam light according to image data and exposes the photoresist with the modulated light.

この種の描画装置(以下、走査型描画装置と称する)は、フォトレジストが塗布された基板を載置したステージを往復移動させつつフォトレジストに変調光を照射することにより、フォトレジストに回路等のパターンを露光描画することができる。走査型描画装置は、描画パターンをGLVで電子的に生成するものであり、それ以前の露光装置で用いられてきたマスクを必要としない。よって、マスクの製造工程が不要となる。これにより、液晶ディスプレイや半導体基板の製造工程を短縮することができ、また、マスクの製造コストが不要となる。   This type of drawing apparatus (hereinafter referred to as a scanning type drawing apparatus) irradiates the photoresist with modulated light while reciprocating the stage on which the substrate coated with the photoresist is placed, thereby providing a circuit or the like to the photoresist. This pattern can be exposed and drawn. The scanning drawing apparatus generates a drawing pattern electronically by GLV, and does not require a mask that has been used in an exposure apparatus before that. Therefore, the mask manufacturing process becomes unnecessary. Thereby, the manufacturing process of a liquid crystal display and a semiconductor substrate can be shortened, and the manufacturing cost of a mask becomes unnecessary.

なお、マスクレスの走査型描画装置においては、描画のスループットを向上させるために、光変調素子を含む複数の露光ヘッドを並設してマルチヘッド化することが一般的に行われている。   In a maskless scanning drawing apparatus, in order to improve drawing throughput, a plurality of exposure heads including light modulation elements are generally arranged in parallel to form a multi-head.

ところで、液晶ディスプレイ等の基板製造においては、各工程の歩留り向上や各種条件の最適化のために、商品毎にフォトレジストの種類や膜厚が変更される。その変更に伴って、露光に必要な光量(単位:mJ/cm2)すなわち感度は変化する。フォトレジストの単位面積に与えられる光量は、露光ヘッドから照射された光量とステージの速度によって決まる。一方、露光ヘッドの最大出力は、描画装置毎に設定されている。従って、ステージの速度を変えることにより、露光ヘッドの最大出力を超えない範囲でフォトレジストの単位面積に与えられる光量を変え、フォトレジストの種類等の変更に対応することができる。ステージ速度が大きい程、露光のスループットは向上する。 By the way, in the manufacture of a substrate such as a liquid crystal display, the type and thickness of the photoresist are changed for each product in order to improve the yield of each process and optimize various conditions. Along with the change, the amount of light necessary for exposure (unit: mJ / cm 2 ), that is, sensitivity changes. The amount of light given to the unit area of the photoresist is determined by the amount of light irradiated from the exposure head and the speed of the stage. On the other hand, the maximum output of the exposure head is set for each drawing apparatus. Therefore, by changing the speed of the stage, it is possible to change the amount of light applied to the unit area of the photoresist within a range not exceeding the maximum output of the exposure head, and to cope with changes in the type of photoresist. As the stage speed increases, the exposure throughput improves.

多様な商品に対応するために、ステージの走査速度を無段階的に変更して露光することが考えられる。しかしながら、マルチヘッドの走査型描画装置において、ステージ速度を無段階的に変更した場合、ステージ制御や描画タイミング制御を高精度で行うことは難しい。その理由を以下、説明する。   In order to deal with various products, it is conceivable to perform exposure by changing the scanning speed of the stage steplessly. However, in a multi-head scanning drawing apparatus, when the stage speed is changed steplessly, it is difficult to perform stage control and drawing timing control with high accuracy. The reason will be described below.

まず、ステージ制御が困難となる一例を述べる。
走査型描画装置においては、ステージが主走査方向に往復し、往路と復路の切替え時に、1つの露光ヘッドが1回の往路走査で露光する幅分だけステージが副走査方向(主走査方向に直交する方向)に移動する。これにより、ストライプ状の露光が行われる。
First, an example in which stage control becomes difficult will be described.
In a scanning type drawing apparatus, when the stage reciprocates in the main scanning direction and the forward path and the backward path are switched, the stage is moved in the sub scanning direction (perpendicular to the main scanning direction) by the width that one exposure head exposes in one forward scanning. Direction). Thereby, striped exposure is performed.

しかしながら、ステージが主走査方向に移動する際、僅かながらステージの回転(ヨーイング)が生じ、このヨーイングの特性は、ストライプ毎に異なっている。このため、ストライプを構成する帯状の走査列同士が平行とならず、走査列間に隙間ができてしまうことがあった。   However, when the stage moves in the main scanning direction, a slight stage rotation (yawing) occurs, and the characteristics of this yawing are different for each stripe. For this reason, the belt-like scan rows constituting the stripe are not parallel to each other, and a gap may be formed between the scan rows.

このような不具合をなくすために、主走査移動中にステージを回転させることによりステージの向きを補正すること(ヨーイング補正)が考えられる。具体的には、ステージに生じる回転(ヨーイング)と逆方向にステージを回転させる補正回転角を走査列毎に設定し、その補正回転角に基づき、補正を行えばよい。   In order to eliminate such a problem, it is conceivable to correct the direction of the stage (yawing correction) by rotating the stage during the main scanning movement. Specifically, a correction rotation angle for rotating the stage in the direction opposite to the rotation (yawing) that occurs in the stage may be set for each scan row, and correction may be performed based on the correction rotation angle.

しかしながら、設定すべき補正回転角は、ステージ速度の関数として表すことができない。そのため、本来であれば、走査列毎に補正回転角を設定し、かつ、その補正回転角を速度毎に設定しなければならない。従って、ステージ速度を無段階的に変更する場合、補正回転角の設定は困難となる。   However, the correction rotation angle to be set cannot be expressed as a function of the stage speed. Therefore, originally, it is necessary to set a correction rotation angle for each scanning row and set the correction rotation angle for each speed. Therefore, when the stage speed is changed steplessly, it is difficult to set the correction rotation angle.

次に、タイミング制御が困難となる一例を述べる。
図9(a)に示されるように、露光ヘッド13は同一直線上に並んでいることが理想的である。しかしながら、露光ヘッドを精密に同一直線上に並べることは難しく、実際には、図9(b)に示されるように、互いの位置が走査方向に僅かにずれている。この状態で、各露光ヘッド13による露光を同時に開始すると、図10に示されるように、露光ヘッド13間で走査列の位置が走査方向にずれてしまう。
Next, an example in which timing control becomes difficult will be described.
As shown in FIG. 9A, the exposure heads 13 are ideally aligned on the same straight line. However, it is difficult to align the exposure heads precisely on the same straight line. Actually, as shown in FIG. 9B, the positions of the exposure heads are slightly shifted in the scanning direction. If exposure by the exposure heads 13 is started simultaneously in this state, the position of the scan row is shifted in the scanning direction between the exposure heads 13 as shown in FIG.

このような不具合を解消するために、各露光ヘッドの露光開始タイミングを補正することが考えられる。具体的には、露光ヘッドの位置ずれ量に応じて露光開始タイミングを補正すればよい。   In order to solve such a problem, it is conceivable to correct the exposure start timing of each exposure head. Specifically, the exposure start timing may be corrected according to the positional deviation amount of the exposure head.

しかしながら、露光ヘッドの露光タイミングを制御する回路の特性によっては、ステージ速度が変化すると、補正された露光開始タイミングから僅かに遅れて露光を開始することがある。このような場合、制御回路の特性も考慮した補正タイミングを設定しなければ、精密な補正ができない。制御回路の特性は、ステージ速度の関数として表すことができない。従って、ステージ速度を無段階的に変更する場合、補正タイミングの設定は困難となる。   However, depending on the characteristics of the circuit that controls the exposure timing of the exposure head, if the stage speed changes, the exposure may start slightly later than the corrected exposure start timing. In such a case, precise correction cannot be performed unless the correction timing is set in consideration of the characteristics of the control circuit. The characteristics of the control circuit cannot be expressed as a function of stage speed. Therefore, when the stage speed is changed steplessly, it is difficult to set the correction timing.

従って、従来の走査型露光描画装置においては、フォトレジストの感度が多様に変更された場合、最適な速度での露光は難しかった。
特開2003−59804号公報
Therefore, in the conventional scanning exposure drawing apparatus, when the sensitivity of the photoresist is variously changed, it is difficult to perform exposure at an optimum speed.
JP 2003-59804 A

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、フォトレジストの感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a scanning pattern drawing apparatus capable of performing high-precision exposure drawing with a large throughput even when the sensitivity of the photoresist is variously changed. And

本発明に係るパターン描画装置は、
感光性基板の感光性材料層に対して光を照射することで当該基板上にパターンを露光描画するパターン描画装置であって、
感光性基板が設置されるステージと、
光源と、
上記光源の光を描画すべきパターンの光に変調する光変調部と、
上記基板に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調された光を上記感光性材料層に照射する照射部と、
上記光変調部へ入射する光の光量を調節する光量調節部と、
上記照射部を上記ステージに対し相対的に上記走査方向に沿って走査させる走査機構と、
上記光量調節部および上記走査機構を制御する制御部と、
前記感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する第1記憶部と、
上記各走査速度にそれぞれ適した、上記制御部の制御パラメータの値を記憶する第2記憶部と、
上記照射部が照射する露光量を入力する入力部とを備え、
上記制御部は、上記第1記憶部に記憶された走査速度の中から、上記入力部により入力された露光量に対応する走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を上記第2記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択し、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて上記走査機構および上記光量調節部を制御することを特徴とする。
A pattern drawing apparatus according to the present invention includes:
A pattern drawing apparatus that exposes and draws a pattern on a substrate by irradiating light to the photosensitive material layer of the photosensitive substrate,
A stage on which a photosensitive substrate is installed;
A light source;
A light modulator that modulates the light of the light source into light of a pattern to be drawn;
An irradiation unit that irradiates the photosensitive material layer with modulated light while moving relative to the substrate in the scanning direction;
A light amount adjustment unit for adjusting the amount of light incident on the light modulation unit;
A scanning mechanism that scans the irradiation unit relative to the stage along the scanning direction;
A control unit for controlling the light amount adjusting unit and the scanning mechanism;
A first storage unit that stores a plurality of exposure amounts selected according to the photosensitivity of the photosensitive material layer and a scanning speed suitable for each of the exposure amounts in association with each other;
A second storage unit that stores values of control parameters of the control unit suitable for the scanning speeds;
An input unit for inputting an exposure amount irradiated by the irradiation unit;
The control unit selects a scanning speed corresponding to the exposure amount input by the input unit from the scanning speeds stored in the first storage unit, and a control parameter value suitable for the selected scanning speed. Is selected from the control parameter values stored in the second storage unit, and the scanning mechanism and the light amount adjusting unit are controlled based on the selected scanning speed and control parameter value.

本発明によれば、第1記憶部は、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した走査速度を設定することができる。
また、制御部は、第1記憶部に記憶された走査速度の中から、入力部により入力された光感度に適した走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を上記第2記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。制御部は、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて走査機構および光量調節部を制御する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した、走査速度および制御パラメータの値に基づいた制御がなされる。よって、感光性材料層の感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行う走査型パターン描画装置を提供することができる。
According to this invention, a 1st memory | storage part matches and memorize | stores the some exposure amount selected according to the photosensitivity of the photosensitive material layer, and the scanning speed suitable for each said exposure amount, respectively. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, it is possible to set a scanning speed suitable for each sensitivity.
In addition, the control unit selects a scan speed suitable for the light sensitivity input from the input unit from the scan speeds stored in the first storage unit, and sets a control parameter value suitable for the selected scan speed. The control parameter value stored in the second storage unit is selected. The control unit controls the scanning mechanism and the light amount adjusting unit based on the selected scanning speed and control parameter value. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, control based on the scanning speed and the value of the control parameter suitable for each sensitivity is performed. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, it is possible to provide a scanning pattern drawing apparatus that performs high-precision exposure drawing with a large throughput.

本発明においては、
上記光量調節部は、
上記光源と上記光変調部の間に設けられ、入力した光源の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで光量を調節するアッテネータであることが好ましい。
In the present invention,
The light amount adjusting unit is
It is preferable that the attenuator is provided between the light source and the light modulation unit and adjusts the amount of light by reflecting a part of the light of the input light source and outputting the light that is not reflected.

この構成によれば、アッテネータにより確実に光量を調節することができる。   According to this configuration, the amount of light can be reliably adjusted by the attenuator.

本発明においては、
上記第1記憶部に記憶された各走査速度は、上記光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度であることが好ましい。
In the present invention,
Each scanning speed stored in the first storage unit is preferably a speed corresponding to the light amount when the light amount adjustment unit does not adjust the light amount.

この構成によれば、第1記憶部に記憶された各走査速度は、光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。光量が大きい程、ステージ速度を大きくすることができる。よって、光量を調節しない場合には、ステージ速度が最大となる。従って、より確実に描画のスループットを大きくすることができる。   According to this structure, each scanning speed memorize | stored in the 1st memory | storage part is a speed corresponding to the light quantity when not adjusting light quantity by a light quantity adjustment part. The stage speed can be increased as the amount of light increases. Therefore, the stage speed is maximized when the amount of light is not adjusted. Therefore, the drawing throughput can be increased more reliably.

本発明においては、
上記光変調部と、上記照射部と、上記光量調節部とを含んで成る露光ヘッドが複数個並設されていることが好ましい。
In the present invention,
It is preferable that a plurality of exposure heads including the light modulation unit, the irradiation unit, and the light amount adjustment unit are arranged in parallel.

この構成によれば、複数の露光ヘッドを並設することにより、マルチヘッド型の露光装置となる。よって、描画のスループットを更に大きくすることができる。   According to this configuration, a multi-head exposure apparatus is provided by arranging a plurality of exposure heads in parallel. Therefore, the drawing throughput can be further increased.

本発明においては、
上記光量調節部は、
上記光源の光の光量を調節しても良い。
In the present invention,
The light amount adjusting unit is
The amount of light from the light source may be adjusted.

この構成によれば、光源の光量を調節するので、光源から出射された光をアッテネータ等で調節する場合に比べて、エネルギーのロスを削減することができる。   According to this configuration, since the light amount of the light source is adjusted, energy loss can be reduced as compared with the case where the light emitted from the light source is adjusted by an attenuator or the like.

本発明によれば、フォトレジストの感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a scanning pattern writing apparatus capable of performing high-accuracy exposure drawing with a large throughput even when the sensitivity of a photoresist is variously changed.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るパターン描画装置について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、第1実施形態に係るパターン描画装置を示す図である。図2は、描画画素を示す図である。図3は、各露光ヘッドで露光走査する様子を示す図である。図4は、各露光ヘッドで走査露光された状態を示す図である。図5は、第1記憶部に記憶されている光感度および走査速度を示す図である。
(First embodiment)
A pattern drawing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a pattern drawing apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating drawing pixels. FIG. 3 is a view showing a state in which exposure scanning is performed by each exposure head. FIG. 4 is a diagram showing a state in which scanning exposure is performed by each exposure head. FIG. 5 is a diagram illustrating the light sensitivity and the scanning speed stored in the first storage unit.

図1に示されるように、第1実施形態に係るパターン描画装置1は、感光性基板2の感光性材料層(図示せず)に対して光を照射することで感光性基板2に回路等のパターンを露光描画する装置である。   As shown in FIG. 1, the pattern drawing apparatus 1 according to the first embodiment irradiates a photosensitive material layer (not shown) of a photosensitive substrate 2 with light, thereby providing a circuit or the like to the photosensitive substrate 2. This is an apparatus for exposing and drawing the pattern.

パターン描画装置1は、ステージ3と、光源4と、照明光学系14と、複数の露光ヘッド13と、走査機構8と、制御部9と、第1記憶部10と、第2記憶部11と、入力部12とを備えている。複数の露光ヘッド13は、ステージ3の上方に位置し、ステージ3の主走査方向Yと直角をなす副走査方向Xに沿って並設されている。   The pattern drawing apparatus 1 includes a stage 3, a light source 4, an illumination optical system 14, a plurality of exposure heads 13, a scanning mechanism 8, a control unit 9, a first storage unit 10, and a second storage unit 11. The input unit 12 is provided. The plurality of exposure heads 13 are positioned above the stage 3 and arranged in parallel along the sub-scanning direction X that is perpendicular to the main scanning direction Y of the stage 3.

ステージ3の上面には、感光性基板2が設置される。   The photosensitive substrate 2 is installed on the upper surface of the stage 3.

光源4は、レーザ駆動部とレーザダイオードとを含む。レーザダイオードは、レーザ駆動部によって駆動されることでビーム光(レーザ光)を出力する。図1では、光源4から照射部6までのビーム光の流れを一点鎖線で示している。   The light source 4 includes a laser driving unit and a laser diode. The laser diode outputs beam light (laser light) by being driven by a laser driving unit. In FIG. 1, the flow of the beam light from the light source 4 to the irradiation unit 6 is indicated by a one-dot chain line.

照明光学系14は、光源4のビーム光を各露光ヘッド13へ同じ光量ずつ分配する。図1に示される例では、照明光学系14で分離されたビーム光を光量調節部7を介して露光ヘッド13に入射する。   The illumination optical system 14 distributes the beam light of the light source 4 to each exposure head 13 by the same amount of light. In the example shown in FIG. 1, the beam light separated by the illumination optical system 14 is incident on the exposure head 13 via the light amount adjusting unit 7.

光量調節部7は、露光ヘッド13の光変調部5へ入射する光の光量を調節する。光量調節部7の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、図1に示されるように、照明光学系14と光変調部5の間に設けられたアッテネータとすることができる。このアッテネータは、入力した光源4の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで、出射光量を入射光量の0〜100%の量に調節する。   The light amount adjustment unit 7 adjusts the amount of light incident on the light modulation unit 5 of the exposure head 13. The configuration of the light amount adjusting unit 7 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, an attenuator provided between the illumination optical system 14 and the light modulating unit 5 can be used. The attenuator adjusts the amount of emitted light to 0 to 100% of the amount of incident light by reflecting a portion of the light from the input light source 4 and outputting the light that has not been reflected.

露光ヘッド13は、光変調部5と、照射部6とを含む。   The exposure head 13 includes a light modulation unit 5 and an irradiation unit 6.

光変調部5は、例えば回折格子型の光変調素子で構成されている。回折格子型の光変調素子としては、例えばGLV(Grating Light Valve:グレーチング・ライト・バルブ)(シリコン・ライト・マシーンズ(サニーベール、カリフォルニア)の登録商標)等が知られている。GLVは、直線状に配列され進入した光の回折角度を個別に制御可能な複数の回折格子を備えている。各回折格子の形状を制御することにより各回折格子における光の回折角度の制御がなされ、これによって光変調がなされる。露光ヘッド13には、図2に示されるように、各回折格子に個々に対応した1列に並ぶ複数のビーム光出射領域(例えば、1列に並ぶ2000個の領域)20が形成されている。1個のビーム光出射領域20は、1個の描画画素として機能する。図2、3、4に示されるように、ビーム光出射領域20からビーム光が出射された状態で走査が行われると、帯状の走査列21が形成される。つまり、走査列21の領域が走査露光される。この走査露光により、帯状の露光パターン(図示略)が感光性材料層に描画される。なお、各走査列21中に示した矢印は、露光ヘッド13の走査方向を示している。図3、4に示されるように、各露光ヘッド13は、互いに間隔を空けて配置されている。各露光ヘッド13は、往路と復路で互いに逆向きに走査露光を行う。
照明光学系14で分配されたビーム光は光変調部5により光変調され、この光変調により描画すべきパターンに応じたビーム光が生成される。
The light modulation unit 5 is composed of, for example, a diffraction grating type light modulation element. As a diffraction grating type light modulation element, for example, GLV (Grating Light Valve) (registered trademark of Silicon Light Machines (Sunnyvale, Calif.)) Is known. The GLV includes a plurality of diffraction gratings that can individually control the diffraction angles of light that is linearly arranged and enters. By controlling the shape of each diffraction grating, the diffraction angle of light in each diffraction grating is controlled, and thereby light modulation is performed. As shown in FIG. 2, the exposure head 13 is formed with a plurality of beam emission regions 20 (for example, 2000 regions arranged in a row) 20 arranged in a row corresponding to each diffraction grating. . One beam light emission region 20 functions as one drawing pixel. As shown in FIGS. 2, 3, and 4, when scanning is performed in a state where the beam light is emitted from the beam light emission region 20, a belt-like scan row 21 is formed. That is, the scanning row 21 area is scanned and exposed. By this scanning exposure, a strip-shaped exposure pattern (not shown) is drawn on the photosensitive material layer. An arrow shown in each scanning row 21 indicates the scanning direction of the exposure head 13. As shown in FIGS. 3 and 4, the exposure heads 13 are spaced apart from each other. Each exposure head 13 performs scanning exposure in opposite directions on the forward path and the backward path.
The light beam distributed by the illumination optical system 14 is light-modulated by the light modulator 5, and light light corresponding to the pattern to be drawn is generated by this light modulation.

照射部6は、感光性基板2に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調されたビーム光を感光性材料層に照射する。照射部6は、対物レンズを含むレンズ光学系で構成されている。光変調部5により光変調されたビーム光は、対物レンズの上下方向の移動によって鉛直方向の焦点位置が調節される。焦点位置が調節されたビーム光は、感光性材料に照射される。   The irradiation unit 6 irradiates the photosensitive material layer with the modulated beam light while moving relative to the photosensitive substrate 2 in the scanning direction. The irradiation unit 6 is composed of a lens optical system including an objective lens. The vertical focus position of the light beam modulated by the light modulation unit 5 is adjusted by the vertical movement of the objective lens. The light beam whose focal position is adjusted is irradiated onto the photosensitive material.

露光ヘッド13は、感光性基板2の感光性材料層を露光する際、描画画像データを基に描画パターン生成ユニット15で生成された制御信号に基づいてGLVの各回折格子における回折角度を制御してビーム光を変調する。ビーム光は、変調によりビーム光出射領域20から出射されるか否かが制御される。露光ヘッド13は、射出するか否かが制御された複数本のビーム光により感光性基板2の走査露光を行う。   When the exposure head 13 exposes the photosensitive material layer of the photosensitive substrate 2, the exposure head 13 controls the diffraction angle in each diffraction grating of the GLV based on the control signal generated by the drawing pattern generation unit 15 based on the drawing image data. To modulate the light beam. Whether or not the light beam is emitted from the light beam emission region 20 is controlled by modulation. The exposure head 13 performs scanning exposure of the photosensitive substrate 2 with a plurality of light beams whose emission is controlled.

走査機構8は、照射部6をステージ3に対し相対的に走査方向に沿って走査させる。走査機構8は、主走査機構と、副走査機構と、回転機構とを含む(いずれも図示せず)。
主走査機構は、露光ヘッド13をステージ3に対し相対的に主走査方向Yに沿って往復走査させる。例えば、主走査機構はステージ3を移動させる。
The scanning mechanism 8 scans the irradiation unit 6 along the scanning direction relative to the stage 3. The scanning mechanism 8 includes a main scanning mechanism, a sub-scanning mechanism, and a rotating mechanism (all not shown).
The main scanning mechanism reciprocates the exposure head 13 along the main scanning direction Y relative to the stage 3. For example, the main scanning mechanism moves the stage 3.

副走査機構は、露光ヘッド13を、ステージ3に対し相対的に主走査方向Yと直交する副走査方向Xに走査させる。副走査機構は、例えばステージ3を移動させる。   The sub-scanning mechanism causes the exposure head 13 to scan in the sub-scanning direction X that is orthogonal to the main scanning direction Y relative to the stage 3. The sub-scanning mechanism moves the stage 3, for example.

入力部12は、感光性材料層に与える露光量を入力する。入力部12は、制御部9の装置制御ユニット16に接続されている。露光量は、露光をしようとする感光性基板2に与える単位面積当たりのエネルギーであり、ユーザにより入力される。   The input unit 12 inputs an exposure amount given to the photosensitive material layer. The input unit 12 is connected to the device control unit 16 of the control unit 9. The exposure amount is energy per unit area given to the photosensitive substrate 2 to be exposed, and is input by the user.

第1記憶部10は、図5に例示されるように、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量(mJ/cm2)と、各露光量にそれぞれ適した走査速度(mm/sec)とを対応付けてルックアップテーブル22として記憶する。第1記憶部10に記憶された各走査速度は、光量調節部7で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。第1記憶部10は、制御部9の装置制御ユニット16に接続されている。 As illustrated in FIG. 5, the first storage unit 10 includes a plurality of exposure amounts (mJ / cm 2 ) selected according to the photosensitivity of the photosensitive material layer, and scanning speeds suitable for each exposure amount. (Mm / sec) is associated and stored as the lookup table 22. Each scanning speed stored in the first storage unit 10 is a speed corresponding to the light amount when the light amount adjustment unit 7 does not adjust the light amount. The first storage unit 10 is connected to the device control unit 16 of the control unit 9.

図5に示されるように、ステージ速度は、露光量毎に1つの値が設定されている。
図5に示されるルックアップテーブル22は、光感度が240(mJ/cm2)の感光性材料層に対して50(mm/sec)のステージ速度で露光描画する能力を持つ露光装置におけるルックアップテーブルである。光量調節部7によって照明光学系14からの光量をその0〜100%の光量に調節することができる。よって、50(mm/sec)のステージ速度においては、0〜240(mJ/cm2)の光量で描画することが可能である。ステージ速度を2倍の100(mm/sec)にした場合の光量は50(mm/sec)の場合の半分、すなわち0〜120(mJ/cm2)の光量で描画することが可能となる。以下同様に、走査速度を200(mm/sec)、400(mm/sec)と2倍にする毎に光量は半分になる。このようにしてルックアップテーブル22は構成されている。
As shown in FIG. 5, the stage speed is set to one value for each exposure amount.
The look-up table 22 shown in FIG. 5 is a look-up in an exposure apparatus having an ability to perform exposure drawing at a stage speed of 50 (mm / sec) on a photosensitive material layer having a photosensitivity of 240 (mJ / cm 2 ). It is a table. The light amount adjusting unit 7 can adjust the light amount from the illumination optical system 14 to 0 to 100%. Therefore, it is possible to draw with a light amount of 0 to 240 (mJ / cm 2 ) at a stage speed of 50 (mm / sec). When the stage speed is doubled to 100 (mm / sec), the amount of light is half that of 50 (mm / sec), that is, drawing can be performed with a light amount of 0 to 120 (mJ / cm 2 ). Similarly, every time the scanning speed is doubled to 200 (mm / sec) or 400 (mm / sec), the light amount is halved. In this way, the lookup table 22 is configured.

すなわち、入力する露光量が0より大きく30以下(mJ/cm2)の場合は、ステージ走査速度が400(mm/sec)に設定されている。入力する露光量が30より大きく60以下(mJ/cm2)の場合は、ステージ走査速度が200(mm/sec)に設定されている。入力する露光量が60より大きく120以下(mJ/cm2)の場合は、ステージ走査速度が100(mm/sec)に設定されている。入力する露光量が120より大きく240以下(mJ/cm2)の場合は、ステージ走査速度が50(mm/sec)に設定されている。 That is, when the exposure amount to be input is greater than 0 and 30 or less (mJ / cm 2 ), the stage scanning speed is set to 400 (mm / sec). When the exposure amount to be input is greater than 30 and 60 or less (mJ / cm 2 ), the stage scanning speed is set to 200 (mm / sec). When the exposure dose to be input is greater than 60 and 120 or less (mJ / cm 2 ), the stage scanning speed is set to 100 (mm / sec). When the exposure amount to be input is greater than 120 and 240 or less (mJ / cm 2 ), the stage scanning speed is set to 50 (mm / sec).

この例においては、例えば20(mJ/cm2)の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として20(mJ/cm2)を入力部12へ入力した場合、装置制御ユニット16により400(mm/sec)のステージ速度が選択される。30(mJ/cm2)の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として30(mJ/cm2)を入力部12へ入力した場合も、装置制御ユニット16により400(mm/sec)のステージ速度が選択される。 In this example, for example, 20 in order to pattern drawn on the photosensitive material layer having a light sensitivity (mJ / cm 2), when the user inputs 20 (mJ / cm 2) for the input unit 12 as an exposure amount, device A stage speed of 400 (mm / sec) is selected by the control unit 16. 30 in order to pattern drawn on the photosensitive material layer having a light sensitivity (mJ / cm 2), even if the user inputs 30 (mJ / cm 2) for the input unit 12 as an exposure amount, the device control unit 16 400 A stage speed of (mm / sec) is selected.

また、40(mJ/cm2)の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として40(mJ/cm2)を入力部12へ入力した場合、装置制御ユニット16により200(mm/sec)のステージ速度が選択される。60(mJ/cm2)の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として60(mJ/cm2)を入力部12へ入力した場合も、装置制御ユニット16により200(mm/sec)のステージ速度が選択される。 Further, in order to pattern drawn on the photosensitive material layer having a light sensitivity of 40 (mJ / cm 2), when the user inputs 40 (mJ / cm 2) for the input unit 12 as an exposure amount, the device control unit 16 A stage speed of 200 (mm / sec) is selected. 60 in order to pattern drawn on the photosensitive material layer having a light sensitivity (mJ / cm 2), even if the user inputs 60 (mJ / cm 2) for the input unit 12 as an exposure amount, the apparatus control unit 16 200 A stage speed of (mm / sec) is selected.

第2記憶部11は、各走査速度にそれぞれ適した、制御部9の制御パラメータの値を記憶する。第2記憶部11は、制御部9の装置制御ユニット16に接続されている。制御パラメータの種類は特に限定されるものではないが、例えば、ステージ3の補正回転角、露光ヘッド13の露光開始タイミング、光量調節部7の光量絞り率等を挙げることができる。   The second storage unit 11 stores control parameter values of the control unit 9 that are suitable for each scanning speed. The second storage unit 11 is connected to the device control unit 16 of the control unit 9. The type of the control parameter is not particularly limited, and examples thereof include a correction rotation angle of the stage 3, an exposure start timing of the exposure head 13, and a light amount aperture ratio of the light amount adjusting unit 7.

制御部9は、装置制御ユニット16と、描画パターン生成ユニット15と、光変調部制御回路17と、ステージ駆動系制御回路18と、光量調節部制御回路19とを含む。   The control unit 9 includes an apparatus control unit 16, a drawing pattern generation unit 15, a light modulation unit control circuit 17, a stage drive system control circuit 18, and a light amount adjustment unit control circuit 19.

制御部9は、全体として走査機構8、光量調節部7、および光変調部5を制御する。   The control unit 9 controls the scanning mechanism 8, the light amount adjustment unit 7, and the light modulation unit 5 as a whole.

装置制御ユニット16は、描画パターン生成ユニット15と、光変調部制御回路17と、ステージ駆動系制御回路18と、光量調節部制御回路19に対し必要なデータおよび制御信号を出力する。   The apparatus control unit 16 outputs necessary data and control signals to the drawing pattern generation unit 15, the light modulation unit control circuit 17, the stage drive system control circuit 18, and the light amount adjustment unit control circuit 19.

装置制御ユニット16は、第1記憶部10に記憶された走査速度の中から、ユーザの光感度入力操作で入力部12から入力された露光量に対応する走査速度を選択する。装置制御ユニット16は、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を第2記憶部11に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。装置制御ユニット16は、選択された走査速度および制御パラメータの値をステージ駆動系制御回路18へ出力する。ステージ駆動系制御回路18は、入力した走査速度および制御パラメータの値に基づいて、走査機構8を制御する。この場合の制御パラメータは、例えばステージ3の補正回転角である。   The apparatus control unit 16 selects a scanning speed corresponding to the exposure amount input from the input unit 12 by the user's light sensitivity input operation from the scanning speeds stored in the first storage unit 10. The apparatus control unit 16 selects a control parameter value suitable for the selected scanning speed from the control parameter values stored in the second storage unit 11. The apparatus control unit 16 outputs the selected scanning speed and control parameter value to the stage drive system control circuit 18. The stage drive system control circuit 18 controls the scanning mechanism 8 based on the input scanning speed and control parameter values. The control parameter in this case is, for example, the corrected rotation angle of the stage 3.

また、装置制御ユニット16は、選択した制御パラメータを光量調節部制御回路19へ出力する。光量調節部制御回路19は、入力した制御パラメータの値に基づいて、光量調節部7を制御する。この場合の制御パラメータは、例えば光量調節部7の光量絞り率である。   Further, the device control unit 16 outputs the selected control parameter to the light amount adjustment unit control circuit 19. The light amount adjusting unit control circuit 19 controls the light amount adjusting unit 7 based on the input control parameter value. The control parameter in this case is, for example, the light amount aperture ratio of the light amount adjusting unit 7.

また、装置制御ユニット16は、選択した制御パラメータの値を光変調部制御回路17へ出力する。光変調部制御回路17は、入力した制御パラメータの値に基づいて、光変調部5を制御する。この場合の制御パラメータは、例えば露光ヘッド13の露光開始タイミングである。   Further, the device control unit 16 outputs the value of the selected control parameter to the light modulation unit control circuit 17. The light modulator control circuit 17 controls the light modulator 5 based on the input control parameter value. The control parameter in this case is, for example, the exposure start timing of the exposure head 13.

また、装置制御ユニット16は、描画画像データを描画パターン生成ユニット15へ出力する。描画パターン生成ユニット15は、入力したデータに基づいて制御信号を生成し、その制御信号を光変調部制御回路17へ出力する。   Further, the apparatus control unit 16 outputs the drawing image data to the drawing pattern generation unit 15. The drawing pattern generation unit 15 generates a control signal based on the input data and outputs the control signal to the light modulation unit control circuit 17.

次に、図6を参照しつつ、パターン描画装置1の特徴的な動作について説明する。図6は、パターン描画装置1の特徴的な動作を示すフローチャートである。
まず、パターン描画すべき感光性基板2の感光性材料層に与える露光量がユーザにより入力部12へ入力される(ステップS1)。次いで、パターン描画すべき感光性基板2がステージ2上へ設置される(ステップS2)。
Next, a characteristic operation of the pattern drawing apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a characteristic operation of the pattern drawing apparatus 1.
First, the exposure amount given to the photosensitive material layer of the photosensitive substrate 2 to be patterned is input to the input unit 12 by the user (step S1). Next, the photosensitive substrate 2 to be patterned is placed on the stage 2 (step S2).

次いで、装置制御ユニット16は、ユーザが入力した露光量に対応するステージ2の走査速度を第1記憶部10のルックアップテーブル22を参照して設定する(ステップS3)。また、装置制御ユニット16は、選択した走査速度に対応する制御パラメータの値を第2記憶部11を参照して設定する(ステップS4)。   Next, the apparatus control unit 16 sets the scanning speed of the stage 2 corresponding to the exposure amount input by the user with reference to the lookup table 22 of the first storage unit 10 (step S3). Further, the device control unit 16 sets a control parameter value corresponding to the selected scanning speed with reference to the second storage unit 11 (step S4).

次いで、装置制御ユニット16は、選択した数値データを各制御回路17,18,19へ出力する(ステップS5)。具体的には、装置制御ユニット16は、走査速度および制御パラメータの値をステージ駆動系制御回路18へ出力する。また、装置制御ユニット16は、選択した制御パラメータの値を光量調節部制御回路19、光変調部制御回路17へ出力する。また、装置制御ユニット16は、描画画像データを描画パターン生成ユニット15へ出力する。   Next, the device control unit 16 outputs the selected numerical data to the control circuits 17, 18, and 19 (step S5). Specifically, the apparatus control unit 16 outputs the scanning speed and control parameter values to the stage drive system control circuit 18. Further, the device control unit 16 outputs the value of the selected control parameter to the light amount adjustment unit control circuit 19 and the light modulation unit control circuit 17. Further, the apparatus control unit 16 outputs the drawing image data to the drawing pattern generation unit 15.

次いで、描画パターン生成ユニット15は、入力したデータに基づいて制御信号を生成し、その制御信号を光変調部制御回路17へ出力する(ステップS6)。   Next, the drawing pattern generation unit 15 generates a control signal based on the input data, and outputs the control signal to the light modulation unit control circuit 17 (step S6).

次いで、各制御回路17,18,19は制御対象を制御する(ステップS7)。具体的には、光量調節部制御回路19は光量調節部7を制御する。光変調部制御回路17は光変調部5を制御する。ステージ駆動系制御回路18はステージ3を制御する。これにより、精密かつスループットが大きい走査露光が実現される。以上が、パターン描画装置1の特徴的な動作である。   Next, each control circuit 17, 18, 19 controls the controlled object (step S7). Specifically, the light amount adjustment unit control circuit 19 controls the light amount adjustment unit 7. The light modulator control circuit 17 controls the light modulator 5. The stage drive system control circuit 18 controls the stage 3. Thereby, scanning exposure with high precision and high throughput is realized. The above is the characteristic operation of the pattern drawing apparatus 1.

ここで、露光描画時に露光ヘッド13に与えられるべき光量について説明する。
感光性基板2の感光性材料層の種類や厚みに応じて、露光描画に必要な光量は異なる。光源4の出力と感光性材料層の光感度を一定とした場合、描画時に各露光ヘッド13に与えられるべき光量はステージ速度に比例する。つまり、感光性材料層が単位面積当たりに必要な光量を得るためには、ステージ速度が大きければ各露光ヘッド13に与えられる光量も大きくする必要がある。
Here, the amount of light to be given to the exposure head 13 during exposure drawing will be described.
The amount of light required for exposure drawing varies depending on the type and thickness of the photosensitive material layer of the photosensitive substrate 2. When the output of the light source 4 and the light sensitivity of the photosensitive material layer are constant, the amount of light to be given to each exposure head 13 at the time of drawing is proportional to the stage speed. That is, in order for the photosensitive material layer to obtain a necessary amount of light per unit area, it is necessary to increase the amount of light given to each exposure head 13 if the stage speed is high.

露光ヘッド13が出力する光量をP、ステージ速度をVとすると、P∝V(PはVに比例する)の関係が成り立つ。   Assuming that the amount of light output from the exposure head 13 is P and the stage speed is V, a relationship of P∝V (P is proportional to V) is established.

感光性材料層の光感度(露光に必要な光量)が大きくなると、各露光ヘッド13に与えられるべき光量も大きくなる。よって、感光性材料層の光感度をQとすると、P∝Q×V(PはQおよびVに比例する)の関係が成り立つ。   As the photosensitivity (the amount of light necessary for exposure) of the photosensitive material layer increases, the amount of light to be given to each exposure head 13 also increases. Therefore, if the photosensitivity of the photosensitive material layer is Q, a relationship of P∝Q × V (P is proportional to Q and V) is established.

感光性材料層を走査列21のパターンで走査することにより、帯状の露光パターンが感光性材料層に描画される。露光パターンの図示は省略する。各露光ヘッド13に与えられる光量が同じであれば、理想的には、描画結果としての露光パターンの線幅も同じとなる。しかしながら、実際には、照射部6のレンズ特性のばらつき等に起因して、露光結果としての露光パターンの線幅が露光ヘッド13間で異なる場合がある。例えば、レンズ特性のばらつき等に起因して露光量が多くなると露光パターンの線幅が太くなり、逆に露光量が少なくなると露光パターンの線幅が細くなる。このような場合、描画結果である露光パターンの線幅を測定し、その測定結果に基づいて各露光ヘッド13に与えられる最適な光量を求めるとよい。そこで、その最適な光量を求めるために、比例係数Kを設定する。   By scanning the photosensitive material layer with the pattern of the scanning row 21, a strip-shaped exposure pattern is drawn on the photosensitive material layer. Illustration of the exposure pattern is omitted. If the amount of light applied to each exposure head 13 is the same, ideally, the line width of the exposure pattern as a drawing result is the same. However, in actuality, the line width of the exposure pattern as an exposure result may differ between the exposure heads 13 due to variations in the lens characteristics of the irradiation unit 6 or the like. For example, when the exposure amount increases due to variations in lens characteristics, etc., the line width of the exposure pattern increases. Conversely, when the exposure amount decreases, the line width of the exposure pattern decreases. In such a case, it is preferable to measure the line width of the exposure pattern, which is the drawing result, and obtain the optimum light amount given to each exposure head 13 based on the measurement result. Therefore, a proportional coefficient K is set in order to obtain the optimum light quantity.

つまり、
P=K×Q×V ・・・(1)
が成り立つようなKを各露光ヘッド13毎に求めることにより、描画時に各露光ヘッド13に与えられるべき光量を求めることができる。
That means
P = K × Q × V (1)
By obtaining K for which each of the exposure heads 13 holds, the amount of light to be given to each exposure head 13 at the time of drawing can be obtained.

(1)の式を変形すると、
K=P/(Q×V) ・・・(2)
となる。
When the equation (1) is transformed,
K = P / (Q × V) (2)
It becomes.

Kを求める具体例を以下に示す。
図2を参照して、露光ヘッド13の走査列幅を5(mm)、露光ヘッド13のビーム光出射領域20(以下、画素20と称する)の数を2000(pixel)、ステージ速度<V>を400(mm/sec)、感光性材料層の光感度<Q>を30(mJ/cm2)とする。 ・・・(3)
A specific example for obtaining K is shown below.
Referring to FIG. 2, the scanning head width of exposure head 13 is 5 (mm), the number of beam light emission areas 20 (hereinafter referred to as pixels 20) of exposure head 13 is 2000 (pixels), and the stage speed <V>. Is 400 (mm / sec), and the photosensitivity <Q> of the photosensitive material layer is 30 (mJ / cm 2 ). ... (3)

この露光ヘッド13が1秒間に描画を行う面積は、
0.5(cm)×40(cm)=20(cm2
となる。
The area where the exposure head 13 performs drawing in one second is
0.5 (cm) × 40 (cm) = 20 (cm 2 )
It becomes.

光感度30(mJ/cm2)=30(mW・sec/cm2)に相当する光量を1秒間でこの面積に与えるためには、
P=30(mW・sec/cm2)÷1(sec)×20(cm2)=600(mW)の光量が必要となる。
In order to give this area an amount of light corresponding to photosensitivity 30 (mJ / cm 2 ) = 30 (mW · sec / cm 2 ) in 1 second,
A light quantity of P = 30 (mW · sec / cm 2 ) ÷ 1 (sec) × 20 (cm 2 ) = 600 (mW) is required.

露光ヘッド13の画素20の数は2000(pixel)なので、1画素当たりの光量は、
P=600(mW)÷2000(pixel)
=0.3(mW/pixel) ・・・(4)
となる。
Since the number of pixels 20 of the exposure head 13 is 2000 (pixels), the amount of light per pixel is
P = 600 (mW) / 2000 (pixel)
= 0.3 (mW / pixel) (4)
It becomes.

式(2)、(3)、(4)より、
K=P/(Q×V)=0.3÷(30×400)=0.000025 ・・・(5)
となる。
From equations (2), (3), (4)
K = P / (Q × V) = 0.3 ÷ (30 × 400) = 0.000025 (5)
It becomes.

なお、Pの単位を(μW/pixel)とすると、
K=P/(Q×V)=300÷(30×400)=0.025 ・・・(6)
となる。
If the unit of P is (μW / pixel),
K = P / (Q × V) = 300 ÷ (30 × 400) = 0.025 (6)
It becomes.

以上により、この露光ヘッド13の比例係数Kが求まり、
P=0.025QV ・・・(7)
の関係が成り立つ。
Thus, the proportional coefficient K of the exposure head 13 is obtained,
P = 0.025QV (7)
The relationship holds.

しかしながら、式(7)は照射部6等が品質にばらつきのない理想的な状態にある場合に成り立つ式である。実際の照射部6等には品質にばらつきがあるかもしれないので、露光によって形成された露光パターンの線幅を測定し、その測定結果に基づき、式(7)を修正する必要がある。   However, Expression (7) is an expression that holds when the irradiation unit 6 and the like are in an ideal state with no variation in quality. Since there may be variations in the quality of the actual irradiation unit 6 or the like, it is necessary to measure the line width of the exposure pattern formed by exposure, and to correct equation (7) based on the measurement result.

そこで、図7に例示されるように、各露光ヘッド(1)(2)(3)の1本目の走査列21同士、2本目の走査列21同士、3本目の走査列21同士、・・・n本目の走査列21同士を光量調節部7において同じ絞り率で光量を絞ったビーム光により露光する。図7に示される例では、1本目の走査列21には露光量Aであると思われる露光量を与え、2本目の走査列21には露光量A+Nであると思われる露光量を与え、3本目の走査列21には露光量A+2Nであると思われる露光量を与えている。各露光ヘッド13には同じ絞り率による光量を与えるが、照明光学系14および照射部6に歪みがある可能性があるので、同じ本数目の走査列21に同じ光量が与えられているとは限らない。Nを小さい値に設定すれば、精度が向上する。   Therefore, as illustrated in FIG. 7, the first scanning rows 21 of the exposure heads (1), (2), and (3), the second scanning rows 21, the third scanning rows 21, and the like. The n-th scanning rows 21 are exposed to each other with the beam light whose light amount is reduced at the same aperture ratio in the light amount adjustment unit 7. In the example shown in FIG. 7, the exposure amount considered to be the exposure amount A is given to the first scan row 21, and the exposure amount considered to be the exposure amount A + N is given to the second scan row 21, The third scanning row 21 is given an exposure amount that is considered to be an exposure amount A + 2N. Each exposure head 13 is given a light amount with the same aperture ratio, but since there is a possibility that the illumination optical system 14 and the irradiation unit 6 are distorted, the same light amount is given to the same number of scanning rows 21. Not exclusively. Setting N to a small value improves accuracy.

図7に示される例において、露光量Aは24(mJ/cm2)、露光量A+Nは25(mJ/cm2)、露光量A+2Nは26(mJ/cm2)であるとする。露光量A+3Nは27(mJ/cm2)、露光量A+4Nは28(mJ/cm2)であるとする。感光性材料層の光感度は25(mJ/cm2)であるとする。 In the example shown in FIG. 7, the exposure amount A is 24 (mJ / cm 2 ), the exposure amount A + N is 25 (mJ / cm 2 ), and the exposure amount A + 2N is 26 (mJ / cm 2 ). The exposure amount A + 3N is 27 (mJ / cm 2 ), and the exposure amount A + 4N is 28 (mJ / cm 2 ). The photosensitivity of the photosensitive material layer is assumed to be 25 (mJ / cm 2 ).

走査列21の走査により形成された露光パターンの線幅を測定した結果、露光ヘッド(1)では2本目の走査列21に対応する露光パターンが光感度25(mJ/cm2)に対応する適切な線幅であり、露光ヘッド(2)では3本目の走査列21に対応する露光パターンが適切な線幅であったとする。 As a result of measuring the line width of the exposure pattern formed by scanning the scan row 21, the exposure pattern corresponding to the second scan row 21 in the exposure head (1) is appropriate to correspond to the light sensitivity 25 (mJ / cm 2 ). It is assumed that the exposure pattern corresponding to the third scanning row 21 has an appropriate line width in the exposure head (2).

この場合、以下の計算を行う。
K1=P/(Q×V)
=300×(25/30)÷(25×400)=0.025 ・・・(8)
In this case, the following calculation is performed.
K1 = P / (Q × V)
= 300 × (25/30) ÷ (25 × 400) = 0.025 (8)

K2=P/(Q×V)
=300×(26/30)÷(25×400)=0.026 ・・・(9)
K2 = P / (Q × V)
= 300 × (26/30) ÷ (25 × 400) = 0.026 (9)

式(8)より、
露光ヘッド(1)については、
P1=0.025QV ・・・(10)
が成り立つ。
これは、式(7)と同じであるから、露光ヘッド(1)における光学系が理想的な状態にあることを示している。
From equation (8)
For the exposure head (1),
P1 = 0.025QV (10)
Holds.
Since this is the same as Expression (7), it indicates that the optical system in the exposure head (1) is in an ideal state.

式(9)より、
露光ヘッド(2)については、
P2=0.026QV ・・・(11)
が成り立つ。
これは、露光ヘッド(2)における光学系に例えば歪みがあって、若干の光量ロスがあることを示している。
From equation (9)
For the exposure head (2),
P2 = 0.026QV (11)
Holds.
This indicates that, for example, the optical system in the exposure head (2) is distorted, and there is a slight light amount loss.

K1の値は露光ヘッド(1)に固有の定数である。Q、Vを変更した場合でも、式(10)は成立する。露光ヘッド(1)に与えられるべき光量は式(10)のQ、Vに値を代入することにより求まる。
すなわち、P1=0.025×25×400
=250(μW/pixel)
となる。
P1の光量が露光ヘッド(1)に与えられるように光量調節部7(例えばアッテネータ)で光量を調節すればよい。
The value of K1 is a constant unique to the exposure head (1). Even when Q and V are changed, Expression (10) is established. The amount of light to be given to the exposure head (1) is obtained by substituting values for Q and V in the equation (10).
That is, P1 = 0.025 × 25 × 400
= 250 (μW / pixel)
It becomes.
What is necessary is just to adjust a light quantity with the light quantity adjustment part 7 (for example, attenuator) so that the light quantity of P1 may be given to the exposure head (1).

K2の値は露光ヘッド(2)に固有の定数である。Q、Vを変更した場合でも、式(11)は成立する。露光ヘッド(2)が出射すべき光量は式(11)のQ、Vに値を代入することにより求まる。
すなわち、P2=0.026×25×400
=260(μW/pixel)
となる。
P2の光量が露光ヘッド(2)に与えられるように光量調節部7(例えばアッテネータ)で光量を調節すればよい。
The value of K2 is a constant specific to the exposure head (2). Even when Q and V are changed, Expression (11) is established. The amount of light to be emitted by the exposure head (2) is obtained by substituting values for Q and V in the equation (11).
That is, P2 = 0.026 × 25 × 400
= 260 (μW / pixel)
It becomes.
What is necessary is just to adjust a light quantity with the light quantity adjustment part 7 (for example, attenuator) so that the light quantity of P2 may be given to the exposure head (2).

以上説明したように、パターン描画装置1によれば、第1記憶部10は、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した走査速度を設定することができる。
また、制御部9は、第1記憶部10に記憶された走査速度の中から、入力部12により入力された露光量に適した走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を第2記憶部11に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。制御部9は、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて走査機構8および光量調節部7、光変調部5を制御する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した、走査速度および制御パラメータの値に基づいた制御がなされる。よって、感光性材料層の感度が多様に変更されても、高精度かつスループットが大きな走査露光を行うことができる。
また、第1記憶部10に記憶された各走査速度は、光量調節部7で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。光量が大きい程、ステージ速度を大きくすることができる。よって、光量を調節しない場合には、ステージ速度が最大となる。従って、確実に描画のスループットを大きくすることができる。
As described above, according to the pattern drawing apparatus 1, the first storage unit 10 includes a plurality of exposure amounts selected according to the photosensitivity of the photosensitive material layer, and a scanning speed suitable for each exposure amount. Are stored in association with each other. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, it is possible to set a scanning speed suitable for each sensitivity.
In addition, the control unit 9 selects a scanning speed suitable for the exposure amount input from the input unit 12 from the scanning speeds stored in the first storage unit 10, and a control parameter suitable for the selected scanning speed. Is selected from the values of the control parameters stored in the second storage unit 11. The control unit 9 controls the scanning mechanism 8, the light amount adjustment unit 7, and the light modulation unit 5 based on the selected scanning speed and control parameter value. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, control based on the scanning speed and the value of the control parameter suitable for each sensitivity is performed. Therefore, even if the sensitivity of the photosensitive material layer is variously changed, scanning exposure with high accuracy and large throughput can be performed.
Each scanning speed stored in the first storage unit 10 is a speed corresponding to the light amount when the light amount adjustment unit 7 does not adjust the light amount. The stage speed can be increased as the amount of light increases. Therefore, the stage speed is maximized when the amount of light is not adjusted. Therefore, it is possible to reliably increase the drawing throughput.

なお、第1実施形態においては、第1記憶部10に記憶されるルックアップテーブルを図8に示されるように変更してもよい。すなわち、図示されているように、入力する露光量が30より大きく40以下(mJ/cm2)の場合は、ステージ走査速度が300(mm/sec)に設定されている。これは、光感度が40(mJ/cm2)の感光性材料層を高速で走査露光する場合に有効である。 In the first embodiment, the lookup table stored in the first storage unit 10 may be changed as shown in FIG. That is, as shown in the drawing, when the exposure dose to be input is greater than 30 and 40 or less (mJ / cm 2 ), the stage scanning speed is set to 300 (mm / sec). This is effective when a photosensitive material layer having a photosensitivity of 40 (mJ / cm 2 ) is scanned and exposed at high speed.

本発明は、半導体基板、液晶ディスプレイ、プリント基板を製造するためにフォトリソグラフィを行うパターン描画装置等に利用可能であり、特に、複数の露光ヘッドを備えたパターン描画装置等に利用可能である。   The present invention can be used for a pattern drawing apparatus that performs photolithography to manufacture a semiconductor substrate, a liquid crystal display, and a printed board, and in particular, can be used for a pattern drawing apparatus that includes a plurality of exposure heads.

本発明の第1実施形態に係るパターン描画装置を示す図The figure which shows the pattern drawing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態におけるビーム光出射領域(描画画素)を示す図The figure which shows the beam light emission area | region (drawing pixel) in 1st Embodiment. 第1実施形態における各露光ヘッドで露光走査する様子を示す図The figure which shows a mode that exposure scanning is carried out with each exposure head in 1st Embodiment. 第1実施形態における各露光ヘッドで走査露光された状態を示す図The figure which shows the state scanned and exposed with each exposure head in 1st Embodiment. 第1実施形態における第1記憶部に記憶されているルックアップテーブルの一例を示す図The figure which shows an example of the lookup table memorize | stored in the 1st memory | storage part in 1st Embodiment. 第1実施形態に係るパターン描画装置の特徴的な動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the characteristic operation | movement of the pattern drawing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態において、各露光ヘッドの比例定数Kを求める方法を示す図The figure which shows the method of calculating | requiring the proportionality constant K of each exposure head in 1st Embodiment. 第1実施形態における第1記憶部に記憶されているルックアップテーブルの他の例を示す図The figure which shows the other example of the look-up table memorize | stored in the 1st memory | storage part in 1st Embodiment. 各露光ヘッドの位置関係を示す図であり、(a)は理想的な状態を示す図、(b)は走査方向に互いがずれている状態を示す図It is a figure which shows the positional relationship of each exposure head, (a) is a figure which shows an ideal state, (b) is a figure which shows the state which mutually shifted | deviated to the scanning direction. 走査列が露光ヘッド間でずれている場合を示す図The figure which shows the case where a scanning row has shifted between exposure heads

符号の説明Explanation of symbols

1 パターン描画装置
2 感光性基板
3 ステージ
4 光源
5 光変調部
6 照射部
7 光量調節部
8 走査機構
9 制御部
10 第1記憶部
11 第2記憶部
12 入力部
13 露光ヘッド
14 照明光学系
15 描画パターン生成ユニット
16 装置制御ユニット
17 光変調部制御装置
18 ステージ駆動系制御回路
19 光量調節部制御回路
20 ビーム光出射領域
21 走査列
22,23 ルックアップテーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pattern drawing apparatus 2 Photosensitive substrate 3 Stage 4 Light source 5 Light modulation part 6 Irradiation part 7 Light quantity adjustment part 8 Scan mechanism 9 Control part 10 1st memory | storage part 11 2nd memory | storage part 12 Input part 13 Exposure head 14 Illumination optical system 15 Drawing pattern generation unit 16 Device control unit 17 Light modulation unit control device 18 Stage drive system control circuit 19 Light amount adjustment unit control circuit 20 Beam light emission region 21 Scan train 22, 23 Look-up table

Claims (5)

感光性基板の感光性材料層に対して光を照射することで当該基板上にパターンを露光描画するパターン描画装置であって、
感光性基板が設置されるステージと、
光源と、
前記光源の光を描画すべきパターンの光に変調する光変調部と、
前記基板に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調された光を前記感光性材料層に照射する照射部と、
前記光変調部へ入射する光の光量を調節する光量調節部と、
前記照射部を前記ステージに対し相対的に前記走査方向に沿って走査させる走査機構と、
前記光量調節部および前記走査機構を制御する制御部と、
前記感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する第1記憶部と、
前記各走査速度にそれぞれ適した、前記制御部の制御パラメータの値を記憶する第2記憶部と、
前記照射部が照射する露光量を入力する入力部とを備え、
前記制御部は、前記第1記憶部に記憶された走査速度の中から、前記入力部により入力された露光量に対応する走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を前記第2記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択し、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて前記走査機構および前記光量調節部を制御することを特徴とするパターン描画装置。
A pattern drawing apparatus that exposes and draws a pattern on a substrate by irradiating light to the photosensitive material layer of the photosensitive substrate,
A stage on which a photosensitive substrate is installed;
A light source;
A light modulation unit that modulates light of the light source into light of a pattern to be drawn;
An irradiation unit that irradiates the photosensitive material layer with modulated light while moving relative to the substrate in the scanning direction;
A light amount adjusting unit for adjusting the amount of light incident on the light modulating unit;
A scanning mechanism that scans the irradiation unit relative to the stage along the scanning direction;
A control unit for controlling the light amount adjusting unit and the scanning mechanism;
A first storage unit that stores a plurality of exposure amounts selected according to the photosensitivity of the photosensitive material layer and a scanning speed suitable for each of the exposure amounts in association with each other;
A second storage unit that stores values of control parameters of the control unit suitable for the respective scanning speeds;
An input unit for inputting an exposure amount irradiated by the irradiation unit;
The control unit selects a scanning speed corresponding to the exposure amount input by the input unit from the scanning speeds stored in the first storage unit, and a control parameter value suitable for the selected scanning speed. Is selected from control parameter values stored in the second storage unit, and the scanning mechanism and the light amount adjusting unit are controlled based on the selected scanning speed and control parameter value. Drawing device.
前記光量調節部は、
前記光源と前記光変調部の間に設けられ、入力した光源の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで光量を調節するアッテネータ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。
The light amount adjusting unit is
The attenuator is provided between the light source and the light modulation unit and reflects a part of the light of the input light source and outputs the light that is not reflected, thereby adjusting the light amount. The pattern drawing apparatus described in 1.
前記第1記憶部に記憶された各走査速度は、前記光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度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。   The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein each scanning speed stored in the first storage unit is a speed corresponding to a light amount when the light amount adjustment unit does not adjust the light amount. 前記光変調部と、前記照射部と、前記光量調節部とを含んで成る露光ヘッドが複数個並設されてい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。   The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of exposure heads including the light modulation unit, the irradiation unit, and the light amount adjustment unit are arranged in parallel. 前記光量調節部は、
前記光源の光の光量を調節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。
The light amount adjusting unit is
The pattern drawing apparatus according to claim 1, wherein an amount of light of the light source is adjusted.
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