JP2010182934A - Drawing apparatus and drawing method - Google Patents

Drawing apparatus and drawing method Download PDF

Info

Publication number
JP2010182934A
JP2010182934A JP2009026198A JP2009026198A JP2010182934A JP 2010182934 A JP2010182934 A JP 2010182934A JP 2009026198 A JP2009026198 A JP 2009026198A JP 2009026198 A JP2009026198 A JP 2009026198A JP 2010182934 A JP2010182934 A JP 2010182934A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
phase
modulation device
beams
spatial light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2009026198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Hirozawa
誠 廣澤
Masahide Okazaki
雅英 岡崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2009026198A priority Critical patent/JP2010182934A/en
Publication of JP2010182934A publication Critical patent/JP2010182934A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the phase of each of beams made into multi-beam by a simple structure in a technique for making light from a light source into multi-beam using a plurality of micro-mirrors. <P>SOLUTION: The drawing apparatus 1 for drawing a pattern includes: a light splitting section 15 for splitting laser light by a reflection surface 150; spatial optical modulation devices 16, 17 equipped with a plurality of micro-mirrors; and a parallel flat plate 18 for inverting the phase by 1/4. Laser light emitted to the spatial optical modulation device 17 is subjected to conversion of the phase by 1/2 by the parallel flat plate 18 during forward and backward movement. The beam modulated by the spatial optical modulation device 16 and the beam modulated by the spatial optical modulation device 17 and having the phase inverted by the parallel flat plate 18 are composited in the reflection surface 150, and the substrate 9 is irradiated with the composited beam. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の微小なミラーを用いて、光源からの光をマルチビーム化する技術において、マルチビーム化された各ビームの位相を制御する技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling the phase of each beam that has been converted to a multibeam in a technique for converting light from a light source into a multibeam using a plurality of minute mirrors.

精密な微細パターンをフォトマスクを用いずに設計データに基づきダイレクトに描画する技術(ダイレクト露光)において、高精度に、かつ、高速に描画を行うために、アレイ状に配置された複数の微小なミラーによって光源からの光をマルチビーム化して描画する技術が知られている。例えば、このようなミラーデバイス(空間光変調デバイス)を用いてパターンを描画する描画装置が特許文献1に記載されている。   In a technique (direct exposure) that directly draws precise fine patterns based on design data without using a photomask, a plurality of minute patterns arranged in an array form for high-precision and high-speed drawing. A technique is known in which light from a light source is converted into a multi-beam by a mirror for drawing. For example, Patent Document 1 discloses a drawing apparatus that draws a pattern using such a mirror device (spatial light modulation device).

一方で、微細化が進んだ半導体のパターン露光においては、位相差マスクによって光の位相を反転(180度シフト)させることにより、レンズの回折限界を超える微細パターンを露光する技術が実用化されている(位相シフト法)。このように、回折限界を超えた超解像で露光が行われる技術が半導体リソグラフィの分野で開発されており、パターンのマスクに光の位相をシフトさせる機能を組み込んだ現像装置(ステッパー)が実用化されている。   On the other hand, in the pattern exposure of semiconductors with advanced miniaturization, a technique for exposing a fine pattern exceeding the diffraction limit of a lens has been put into practical use by reversing the phase of light (180 degree shift) with a phase difference mask. (Phase shift method). As described above, a technique for performing exposure with super-resolution exceeding the diffraction limit has been developed in the field of semiconductor lithography, and a developing device (stepper) incorporating a function of shifting the phase of light into a pattern mask is practical. It has become.

また、ダイレクト露光においても空間光変調デバイスによってマルチビーム化された光の位相を制御する技術も提案されている。例えば、空間光変調デバイスの各ミラーの裏面にスプリングを設け、このスプリングを各ミラーごとに伸縮・伸長させることにより、各ミラーの反射面の位置を光軸に対して進退させる技術が提案されている。これにより、各ミラーによって反射される光の光学系における光路長を変更することが可能となるため、各ミラーによって形成されるビームの位相が制御される。例えば、2本のビーム光路長差がビームの波長の1/2となるように制御すれば、これら2本のビームの位相は互いに反転したものとなる。   In direct exposure, a technique for controlling the phase of light that has been converted into a multi-beam by a spatial light modulation device has also been proposed. For example, a technique has been proposed in which a spring is provided on the back surface of each mirror of a spatial light modulation device, and the spring is expanded and contracted for each mirror so that the position of the reflecting surface of each mirror moves forward and backward with respect to the optical axis. Yes. As a result, the optical path length in the optical system of the light reflected by each mirror can be changed, so that the phase of the beam formed by each mirror is controlled. For example, if the difference between the optical path lengths of the two beams is controlled to be ½ of the wavelength of the beam, the phases of these two beams are inverted from each other.

特開2003−332221号公報JP 2003-332221 A

ところが、従来のように、位相シフトマスクを用いてパターンを描画(露光)する場合、位相シフトマスクは取り扱いが容易でない上に、非常に高価であり、また、製作にも時間を要するという問題があった。また、位相シフトマスクはパターンごとに製作しなければならず、パターンの変更(設計変更)に柔軟に対応できないという問題もある。   However, when a pattern is drawn (exposed) using a phase shift mask as in the prior art, the phase shift mask is not easy to handle and is very expensive, and also requires time for production. there were. Further, the phase shift mask has to be manufactured for each pattern, and there is a problem that it cannot flexibly cope with a pattern change (design change).

一方、ダイレクト露光においては、上記のような技術が提案されてはいるものの、ミラーデバイスは微小かつ複雑な構造物であり、構造の設計、製造が極めて困難であるという問題があった。すなわち、空間光変調デバイスに位相制御を行う機能を組み込むためには、個々の微小ミラーを偏向させる機能に加えて、光の進行方向にそれぞれの微小ミラーの位置を平行に移動させる機構が必要となる。また、このときの微小ミラーの移動量も光の波長に対して正確に1/4であることが要求される。したがって、現状では実用化に至っていないという問題があった。   On the other hand, in the direct exposure, although the technique as described above has been proposed, there is a problem that the mirror device is a minute and complicated structure, and it is very difficult to design and manufacture the structure. That is, in order to incorporate the function of performing phase control in the spatial light modulation device, in addition to the function of deflecting individual micromirrors, a mechanism for moving the position of each micromirror in parallel with the light traveling direction is required. Become. In addition, the amount of movement of the micromirror at this time is also required to be exactly 1/4 with respect to the wavelength of light. Therefore, there was a problem that it has not been put into practical use at present.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、空間光変調デバイスを用いて、光源からの光をマルチビーム化する技術において、マルチビーム化された各ビームの位相を簡易な構造で制御することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a technique for converting light from a light source into a multi-beam using a spatial light modulation device, the phase of each beam converted into a multi-beam is controlled with a simple structure. The purpose is to do.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、複数のビームによってパターンを描画する描画装置であって、光を照射する光源と、前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、前記光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスと、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする位相変換手段と、前記互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成するビーム合成手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a drawing apparatus for drawing a pattern by a plurality of beams, and a light source for irradiating light, light emitted from the light source as first light and second light. Light dividing means for dividing the light into light, a first spatial light modulation device for modulating the first light divided by the light dividing means into a plurality of first beams, and the second light divided by the light dividing means. A second spatial light modulation device that modulates a plurality of second beams; phase conversion means that sets the phase of the first beam and the phase of the second beam different from each other; and the first beam that has the phases different from each other. And beam combining means for combining the second beam and the second beam.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る描画装置であって、前記位相変換手段は、nλ±(1/m)λを満たす光学素子(但し、n,mは整数、1/mは予め定めた位相差)であることを特徴とする。   The invention of claim 2 is the drawing apparatus according to the invention of claim 1, wherein the phase conversion means is an optical element that satisfies nλ ± (1 / m) λ (where n and m are integers, 1 / M is a predetermined phase difference).

また、請求項3の発明は、複数のビームによってパターンを描画する描画装置であって、光を照射する光源と、前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、前記光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスとを備え、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とが互いに異なる位相となるように、前記第1空間光変調デバイスおよび前記第2空間光変調デバイスの配置が決定されており、前記互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a drawing apparatus for drawing a pattern with a plurality of beams, a light source for irradiating light, and light for dividing light emitted from the light source into first light and second light. A splitting means; a first spatial light modulation device that modulates the first light split by the light splitting means into a plurality of first beams; and a second light split by the light splitting means into a plurality of second beams. A second spatial light modulation device that modulates the first spatial light modulation device and the second spatial light modulation device such that the phase of the first beam and the phase of the second beam are different from each other. Is arranged, and the first beam and the second beam having different phases are combined.

また、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明に係る描画装置であって、前記複数のビームの光量を制御する光量制御手段をさらに備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the drawing apparatus according to any one of the first to third aspects, further comprising a light amount control means for controlling the light amounts of the plurality of beams.

また、請求項5の発明は、複数のビームによってパターンを描画する描画方法であって、(a)光源から光を照射する工程と、(b)前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する工程と、(c)前記第1光を第1空間光変調デバイスによって複数の第1ビームに変調する工程と、(d)前記第2光を第2空間光変調デバイスによって複数の第2ビームに変調する工程と、(e)前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程とを有することを特徴とする。   Further, the invention of claim 5 is a drawing method for drawing a pattern with a plurality of beams, wherein (a) a step of irradiating light from a light source, and (b) light emitted from the light source as first light. Splitting into second light, (c) modulating the first light into a plurality of first beams with a first spatial light modulation device, and (d) second spatial light modulation device with the second light. And (e) a step of setting the phase of the first beam and the phase of the second beam different from each other.

また、請求項6の発明は、請求項5の発明に係る描画方法であって、前記(e)工程は、位相変換手段によって、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程であることを特徴とする。   The invention of claim 6 is the drawing method according to the invention of claim 5, wherein the step (e) causes the phase of the first beam and the phase of the second beam to be mutually changed by the phase conversion means. It is a process which makes it a different phase.

また、請求項7の発明は、請求項5の発明に係る描画方法であって、前記(e)工程は、前記第1ビームと前記第2ビームの光路長差によって、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程であることを特徴とする。   Further, the invention of claim 7 is the drawing method according to the invention of claim 5, wherein the step (e) includes the phase of the first beam according to the optical path length difference between the first beam and the second beam. And the phase of the second beam are different from each other.

また、請求項8の発明は、請求項5ないし7のいずれかの発明に係る描画方法であって、(f)前記複数のビームの光量を制御する工程をさらに有することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the drawing method according to any one of claims 5 to 7, further comprising the step of (f) controlling the light quantity of the plurality of beams.

請求項1に記載の発明は、光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスと、第1ビームの位相と第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする位相変換手段と、互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成するビーム合成手段とを備えることにより、ダイレクトデジタル露光において、空間光変調デバイスに特別な構造を設けることなく、位相を制御できる。   According to the first aspect of the present invention, a light splitting unit that splits the light emitted from the light source into the first light and the second light, and the first light split by the light splitting unit is modulated into a plurality of first beams. The first spatial light modulation device, the second spatial light modulation device that modulates the second light split by the light splitting means into a plurality of second beams, and the phase of the first beam and the phase of the second beam Providing a special structure to the spatial light modulation device in direct digital exposure by providing phase conversion means for different phases and beam synthesis means for synthesizing the first beam and the second beam having different phases The phase can be controlled.

請求項2に記載の発明は、位相変換手段が、nλ±(1/m)λを満たす光学素子(但し、n,mは整数、1/mは予め定めた位相差)であることにより、請求項1に記載の発明を容易に実現できる。   In the invention according to claim 2, the phase conversion means is an optical element satisfying nλ ± (1 / m) λ (where n and m are integers and 1 / m is a predetermined phase difference), The invention of claim 1 can be easily realized.

請求項3に記載の発明は、光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスとを備え、第1ビームの位相と第2ビームの位相とが互いに異なる位相となるように、第1空間光変調デバイスおよび第2空間光変調デバイスの配置が決定されており、互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成することにより、ダイレクトデジタル露光において、空間光変調デバイスに特別な構造を設けることなく、位相を制御できる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a light dividing means for dividing the light emitted from the light source into the first light and the second light, and the first light divided by the light dividing means is modulated into a plurality of first beams. And a second spatial light modulation device that modulates the second light divided by the light dividing means into a plurality of second beams, the phase of the first beam and the phase of the second beam Of the first spatial light modulation device and the second spatial light modulation device are determined such that the first and second spatial light modulation devices have different phases, and by combining the first beam and the second beam having different phases, direct In digital exposure, the phase can be controlled without providing a special structure in the spatial light modulation device.

請求項4および8に記載の発明は、複数のビームの光量を制御することにより、位相制御と光量制御とを組み合わせることにより、位相シフトマスクを作成することなく、回折限界を超えた超解像度を実現できる。   In the inventions according to claims 4 and 8, the super-resolution exceeding the diffraction limit can be achieved by controlling the light quantity of a plurality of beams and combining phase control and light quantity control without creating a phase shift mask. realizable.

請求項5ないし8に記載の発明は、光源から光を照射する工程と、光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する工程と、第1光を第1空間光変調デバイスによって複数の第1ビームに変調する工程と、第2光を第2空間光変調デバイスによって複数の第2ビームに変調する工程と、第1ビームの位相と第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程とを有することにより、ダイレクトデジタル露光において、空間光変調デバイスに特別な構造を設けることなく、位相を制御できる。   The invention according to any one of claims 5 to 8 includes a step of irradiating light from a light source, a step of dividing light emitted from the light source into first light and second light, and first spatial light modulation. The step of modulating the plurality of first beams by the device, the step of modulating the second light into the plurality of second beams by the second spatial light modulation device, and the phases of the first beam and the second beam are different from each other. In the direct digital exposure, the phase can be controlled without providing a special structure in the spatial light modulation device.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<1. 第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態における描画装置1を示す図である。なお、図1において、図示および説明の都合上、Z軸方向が鉛直方向を表し、XY平面が水平面を表すものとして定義する。ただし、これらの方向は位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a drawing apparatus 1 according to the first embodiment. In FIG. 1, for convenience of illustration and description, the Z-axis direction is defined as the vertical direction, and the XY plane is defined as the horizontal plane. However, these directions are defined for convenience in order to grasp the positional relationship, and do not limit each direction described below. The same applies to the following drawings.

描画装置1は、可動ステージ10、描画ヘッド11および制御部2を備え、可動ステージ10に支持された基板9に微細なパターン(像)を描画する装置として構成されている。   The drawing apparatus 1 includes a movable stage 10, a drawing head 11, and a control unit 2, and is configured as an apparatus that draws a fine pattern (image) on a substrate 9 supported by the movable stage 10.

なお、パターンを描画する対象物は基板9に限定されるものではなく、紙や立体的な物体であってもよい。また、本発明における描画装置は、描画される像が視認できるものに限定されるものではなく、例えば、露光装置をも含む概念である。また、描画装置1の1回の描画動作によって描画される画像はn個の画素から形成されており(nは1以上の整数)、以下の説明では、n番目の画素に対応する構成について「n」の添え字を付すものとする。   The object on which the pattern is drawn is not limited to the substrate 9 and may be paper or a three-dimensional object. Further, the drawing apparatus according to the present invention is not limited to the one in which an image to be drawn can be visually recognized, and is a concept including an exposure apparatus, for example. In addition, an image drawn by one drawing operation of the drawing apparatus 1 is formed of n pixels (n is an integer of 1 or more). In the following description, the configuration corresponding to the nth pixel is described as “ The subscript “n” shall be attached.

可動ステージ10の上面は水平面に加工されており、基板9を水平姿勢で保持する機能を有している。可動ステージ10は、図示しない吸着口から吸引を行うことにより、載置された基板9の裏面を吸着して当該基板9を所定の位置に保持する。   The upper surface of the movable stage 10 is processed into a horizontal plane and has a function of holding the substrate 9 in a horizontal posture. The movable stage 10 performs suction from a suction port (not shown), thereby sucking the back surface of the placed substrate 9 and holding the substrate 9 in a predetermined position.

また、可動ステージ10は、制御部2からの制御信号に応じて、X軸方向およびY軸方向に直線的に移動することが可能とされている。詳細は省略するが、可動ステージ10は、基板9をY軸方向に移動させる主走査駆動機構と、基板9をX軸方向に移動させる副走査駆動機構とを備えている。このような機構としては、例えば、リニアモータを用いた直動機構を採用することができる。   The movable stage 10 can move linearly in the X-axis direction and the Y-axis direction in accordance with a control signal from the control unit 2. Although not described in detail, the movable stage 10 includes a main scanning drive mechanism that moves the substrate 9 in the Y-axis direction and a sub-scanning drive mechanism that moves the substrate 9 in the X-axis direction. As such a mechanism, for example, a linear motion mechanism using a linear motor can be employed.

これにより、描画装置1は、描画ヘッド11から照射される光を基板9の表面の任意の位置に照射することが可能とされている。このように、描画装置1から照射されるレーザ光は基板9の表面を像面として結像される。   Thereby, the drawing apparatus 1 can irradiate the light irradiated from the drawing head 11 to an arbitrary position on the surface of the substrate 9. As described above, the laser light emitted from the drawing apparatus 1 is imaged with the surface of the substrate 9 as the image plane.

描画ヘッド11は、レーザ光を照射する光源としてのレーザ発振器13、レーザ発振器13から照射されたレーザ光を所定の方向に導く照明光学系14、および、照明光学系14によって導かれたレーザ光を分割する光分割部15を備えている。また、描画ヘッド11は、入射するレーザ光をそれぞれ変調する空間光変調デバイス16,17、通過するレーザ光の位相を変換する平行平面板18、および、変調されたレーザ光を基板9に結像させる結像光学系19を備えている。   The drawing head 11 includes a laser oscillator 13 as a light source for irradiating laser light, an illumination optical system 14 that guides the laser light emitted from the laser oscillator 13 in a predetermined direction, and laser light guided by the illumination optical system 14. A light splitting unit 15 for splitting is provided. Further, the drawing head 11 forms an image on the substrate 9 with spatial light modulation devices 16 and 17 that modulate incident laser light, a parallel plane plate 18 that converts the phase of the passing laser light, and the modulated laser light. An imaging optical system 19 is provided.

レーザ発振器13は、制御部2から周期Tで伝達されるリセット信号に応じて、所定のパルス幅のレーザ光を断続的に点灯させる(パルスレーザとなる)。これにより、本実施の形態におけるレーザ発振器13は、周期T(所定の周期)でレーザ光を照射する光源として機能する。なお、本実施の形態におけるレーザ発振器13が照射するレーザ光は、平面波のコヒーレント光である。   The laser oscillator 13 intermittently turns on a laser beam having a predetermined pulse width according to a reset signal transmitted from the control unit 2 at a cycle T (becomes a pulse laser). Thereby, the laser oscillator 13 in this Embodiment functions as a light source which irradiates a laser beam with the period T (predetermined period). Note that the laser light emitted by the laser oscillator 13 in this embodiment is plane wave coherent light.

一般に露光間隔が短い場合、その間に可動ステージ10の移動を完了しなければならないため、可動ステージ10を比較的高速で移動させることが必要となる。一方、露光間隔が長いと、可動ステージ10の移動を完了するための許容時間が長くなるため、可動ステージ10を低速で移動させることが可能となる。しかしながら、可動ステージ10を低速で移動させると、パターン全体の露光を完了するために要する時間が長くなり処理自体が遅延する。   In general, when the exposure interval is short, the movement of the movable stage 10 must be completed during the exposure interval. Therefore, it is necessary to move the movable stage 10 at a relatively high speed. On the other hand, if the exposure interval is long, the allowable time for completing the movement of the movable stage 10 becomes long, so that the movable stage 10 can be moved at a low speed. However, if the movable stage 10 is moved at a low speed, the time required to complete the exposure of the entire pattern becomes longer and the processing itself is delayed.

本実施の形態におけるレーザ発振器13は、先述のように、一定の露光時間(パルス幅)および一定の露光間隔(周期T)でレーザ光を照射するため、可動ステージ10の移動速度は一定でよい。したがって、駆動制御が容易になるとともに、速度変更によって可動ステージ10の移動が不安定になることを防止することができる。   Since the laser oscillator 13 in the present embodiment irradiates laser light at a constant exposure time (pulse width) and a constant exposure interval (period T) as described above, the moving speed of the movable stage 10 may be constant. . Therefore, the drive control becomes easy and it is possible to prevent the movement of the movable stage 10 from becoming unstable due to the speed change.

なお、本実施の形態における描画装置1では、パルスレーザを照射するレーザ発振器13としてエキシマレーザを採用する。また、パルス幅は、10[nsec]ないし数十[nsec]程度である。ただし、描画装置1において用いられるレーザ光は、このようなレーザ光に限定されるものではない。   In the drawing apparatus 1 in the present embodiment, an excimer laser is employed as the laser oscillator 13 that irradiates a pulse laser. The pulse width is about 10 [nsec] to several tens [nsec]. However, the laser beam used in the drawing apparatus 1 is not limited to such a laser beam.

照明光学系14は、ミラー140およびレンズ141を備えている。レーザ発振器13から照射され、照明光学系14に入射したレーザ光は、ミラー140およびレンズ141により光分割部15に導かれる。   The illumination optical system 14 includes a mirror 140 and a lens 141. Laser light emitted from the laser oscillator 13 and incident on the illumination optical system 14 is guided to the light splitting unit 15 by the mirror 140 and the lens 141.

このように、照明光学系14は、レーザ発振器13から照射されたレーザ光の光路を適宜調整して光分割部15に導く機能を有している。なお、照明光学系14が備える構成は本実施の形態に示すものに限定されるものではなく、レーザ光の光路上に適宜、別のレンズやミラー等の光学素子が配置されてもよい。   As described above, the illumination optical system 14 has a function of appropriately adjusting the optical path of the laser light emitted from the laser oscillator 13 and guiding it to the light splitting unit 15. Note that the configuration of the illumination optical system 14 is not limited to that shown in the present embodiment, and another optical element such as another lens or mirror may be appropriately disposed on the optical path of the laser light.

照明光学系14によって導かれたレーザ光が入射される光分割部15は、いわゆるハーフミラーを構成する反射面150を内部に有するプリズムとして構成されている。光分割部15に入射したレーザ光は、プリズム内の反射面150を通過して直進し空間光変調デバイス16に向かう成分(第1レーザ光成分)と、プリズム内の反射面150に反射されて平行平面板18に向かう成分(第2レーザ光成分)とに分割される。   The light splitting unit 15 on which the laser light guided by the illumination optical system 14 is incident is configured as a prism having a reflection surface 150 constituting a so-called half mirror inside. The laser light that has entered the light splitting unit 15 passes through the reflecting surface 150 in the prism and travels straight, and is reflected by the reflecting surface 150 in the prism and a component (first laser light component) that travels toward the spatial light modulation device 16. It is divided into a component (second laser beam component) directed to the plane parallel plate 18.

空間光変調デバイス16,17は、光分割部15からの光軸距離が互いに等しい位置に配置されており、シリコン基板の上に、微少なミラーが格子状に多数配列した構造を有している。本実施の形態における描画装置1では、このような空間光変調デバイス16,17としてマイクロミラーデバイスを採用する。以下、空間光変調デバイス16,17が備える微小ミラーを「マイクロミラー」と称し、他のミラー(例えばミラー140)と区別する。   The spatial light modulation devices 16 and 17 are arranged at positions where the optical axis distances from the light dividing section 15 are equal to each other, and have a structure in which a large number of minute mirrors are arranged in a lattice pattern on a silicon substrate. . In the drawing apparatus 1 according to the present embodiment, micromirror devices are employed as such spatial light modulation devices 16 and 17. Hereinafter, the micromirrors included in the spatial light modulation devices 16 and 17 are referred to as “micromirrors” and are distinguished from other mirrors (for example, the mirror 140).

空間光変調デバイス16,17の各マイクロミラーは、描画装置1によって描画される画像の各画素に対応している。すなわち、空間光変調デバイス16,17は、いずれもn個のマイクロミラーを有している。また、各マイクロミラーは、制御部2から伝達される制御信号に応じて、反射面を傾けることが可能なように設計されており、これにより、各マイクロミラーによるレーザ光の反射角度が制御されている。   Each micromirror of the spatial light modulation devices 16 and 17 corresponds to each pixel of an image drawn by the drawing apparatus 1. That is, each of the spatial light modulation devices 16 and 17 has n micromirrors. In addition, each micromirror is designed so that the reflection surface can be tilted in accordance with a control signal transmitted from the control unit 2, thereby controlling the reflection angle of the laser beam by each micromirror. ing.

空間光変調デバイス16には、光分割部15により分割された第1レーザ光が入射する。そして、空間光変調デバイス16に入射した第1レーザ光は、空間光変調デバイス16の各マイクロミラーによって反射されることにより、複数の第1ビームに変調される。そして、このときの各マイクロミラーの反射角度に応じて、複数の第1ビームのうちの一部は、再び、光分割部15に向かい、光分割部15の反射面150に反射されて結像光学系19に入射する。   The first laser beam split by the light splitting unit 15 is incident on the spatial light modulation device 16. Then, the first laser light incident on the spatial light modulation device 16 is reflected by each micromirror of the spatial light modulation device 16 to be modulated into a plurality of first beams. Then, according to the reflection angle of each micromirror at this time, a part of the plurality of first beams is again directed to the light dividing unit 15 and reflected by the reflecting surface 150 of the light dividing unit 15 to form an image. The light enters the optical system 19.

空間光変調デバイス17には、光分割部15により分割された第2レーザ光が、平行平面板18を通過した後に入射する。そして、空間光変調デバイス17に入射した第2レーザ光は、空間光変調デバイス17の各マイクロミラーによって反射されることにより、複数の第2ビームに変調される。そして、このときの各マイクロミラーの反射角度に応じて、形成された複数の第2ビームのうちの一部は、再び、平行平面板18に向かう。   The second laser light split by the light splitting unit 15 enters the spatial light modulation device 17 after passing through the plane parallel plate 18. Then, the second laser light incident on the spatial light modulation device 17 is reflected by each micromirror of the spatial light modulation device 17 and thereby modulated into a plurality of second beams. And according to the reflection angle of each micromirror at this time, some of the formed second beams are directed toward the plane parallel plate 18 again.

平行平面板18は、それが設けられる光路上の前後の光路長差に対する光の位相を1/4波長分だけシフトさせる機能を有する光学素子である。詳しくは、一般式、nλ±(1/m)λを満たす光学素子(但し、n,mは整数、1/mは予め定めた位相差)である。光分割部15から平行平面板18に入射した第2レーザ光は、平行平面板18によって1/4波長分だけ位相が変換されて空間光変調デバイス17に入射する。また、空間光変調デバイス17で反射され変調された複数の第2ビームは、再び平行平面板18に入射し、再度、1/4波長分だけ位相が変換される。   The plane-parallel plate 18 is an optical element having a function of shifting the phase of light with respect to the difference in optical path length before and after the optical path on which it is provided by a ¼ wavelength. Specifically, the optical element satisfies the general formula, nλ ± (1 / m) λ (where n and m are integers and 1 / m is a predetermined phase difference). The phase of the second laser light incident on the plane-parallel plate 18 from the light splitting unit 15 is incident on the spatial light modulation device 17 after being converted in phase by the ¼ wavelength by the plane-parallel plate 18. Further, the plurality of second beams reflected and modulated by the spatial light modulation device 17 are incident on the parallel plane plate 18 again, and the phase is again converted by ¼ wavelength.

これにより、第2ビームの位相は、第1ビームの位相に比べて1/2波長分だけ位相が異なる光となる。すなわち、空間光変調デバイス17によって形成される第2ビームは、空間光変調デバイス16によって形成される第1ビームの位相を反転した光となる。   As a result, the phase of the second beam is light that differs in phase by ½ wavelength compared to the phase of the first beam. That is, the second beam formed by the spatial light modulation device 17 is light obtained by inverting the phase of the first beam formed by the spatial light modulation device 16.

なお、空間光変調デバイス16と空間光変調デバイス17とにおいて、同一の画素に対応するマイクロミラーからの光は、光分割部15の反射面150における同一の位置となるように光学系が調整されている。   In the spatial light modulation device 16 and the spatial light modulation device 17, the optical system is adjusted so that the light from the micromirror corresponding to the same pixel is at the same position on the reflection surface 150 of the light splitting unit 15. ing.

詳細は図示しないが、制御部2は、主にデータを演算するCPUと、画素データ20や特性データ等のデータを記憶するメモリと、各種信号を生成する回路(駆動回路)とから構成されている。   Although not shown in detail, the control unit 2 is mainly composed of a CPU that calculates data, a memory that stores data such as pixel data 20 and characteristic data, and a circuit (drive circuit) that generates various signals. Yes.

画素データ20は、描画するパターンに応じて作成されるデータであり、外部の装置によって作成され制御部2に格納される。本実施の形態における画素データ20において、画素値が「正」の画素は「正位相」のビームによって描画される画素を示す。一方、画素値が「負」の画素は「逆位相(正位相のビームの位相を180°シフトさせた位相)」のビームによって描画される画素を示す。さらに、画素値の絶対値は、当該画素を描画するビームの光量を示す。   The pixel data 20 is data created according to the pattern to be drawn, and is created by an external device and stored in the control unit 2. In the pixel data 20 in the present embodiment, a pixel having a pixel value of “positive” indicates a pixel drawn by a “positive phase” beam. On the other hand, a pixel whose pixel value is “negative” indicates a pixel drawn by a beam of “reverse phase (phase obtained by shifting the phase of a positive phase beam by 180 °)”. Further, the absolute value of the pixel value indicates the light amount of the beam for drawing the pixel.

制御部2は、描画装置1の各構成を制御する機能を有し、例えば、可動ステージ10の水平位置を制御したり、レーザ発振器13にリセット信号を伝達することにより周期Tでレーザ光を照射させる。   The control unit 2 has a function of controlling each configuration of the drawing apparatus 1. For example, the control unit 2 controls the horizontal position of the movable stage 10 or transmits a reset signal to the laser oscillator 13 to irradiate laser light at a period T. Let

また、制御部2は、画素データ20に基づいて、空間光変調デバイス16の各マイクロミラーの反射角度を制御して、正位相のビームで描画する画素に対応するビームのみを光分割部15の方向(−Z方向)に反射させるとともに、それ以外の画素についてはビームをOFFする方向にビームを反射させる。   Further, the control unit 2 controls the reflection angle of each micromirror of the spatial light modulation device 16 based on the pixel data 20, so that only the beam corresponding to the pixel to be drawn with the positive phase beam is transmitted to the light dividing unit 15. While reflecting in the direction (−Z direction), the beam is reflected in the direction in which the beam is turned off for the other pixels.

また、制御部2は、画素データ20に基づいて、空間光変調デバイス17の各マイクロミラーの反射角度を制御して、逆位相のビームで描画する画素に対応するビームのみを平行平面板18の方向(+Y方向)に反射させるとともに、それ以外の画素についてはビームをOFFする方向にビームを反射させる。   Further, the control unit 2 controls the reflection angle of each micromirror of the spatial light modulation device 17 based on the pixel data 20 so that only the beam corresponding to the pixel to be drawn with the beam having the opposite phase is displayed on the parallel plane plate 18. While reflecting in the direction (+ Y direction), the beam is reflected in the direction in which the beam is turned off for the other pixels.

なお、詳細な説明は省略するが、本実施の形態における描画装置1では、画素データ20における画素値の絶対値に応じて、制御部2が空間光変調デバイス16,17の各マイクロミラーの反射角度を制御することにより、各ビームのアパーチャ190への入射位置を制御し、これによって各ビームの光量を制御する。すなわち、制御部2、空間光変調デバイス16,17およびアパーチャ190によって本発明における光量制御手段が実現される。ただし、光量を制御する手法はこれに限定されるものではなく、従来から提案されている様々な手法を適宜採用できる。   Although detailed description is omitted, in the drawing apparatus 1 according to the present embodiment, the control unit 2 reflects each micromirror of the spatial light modulation devices 16 and 17 according to the absolute value of the pixel value in the pixel data 20. By controlling the angle, the incident position of each beam on the aperture 190 is controlled, and thereby the light quantity of each beam is controlled. That is, the control unit 2, the spatial light modulation devices 16 and 17, and the aperture 190 implement the light amount control means in the present invention. However, the method of controlling the light quantity is not limited to this, and various conventionally proposed methods can be appropriately employed.

結像光学系19は、アパーチャ190、ミラー191および結像レンズ192を備えている。   The imaging optical system 19 includes an aperture 190, a mirror 191 and an imaging lens 192.

アパーチャ190から出射されたビームはミラー191に向けて出射される。そして、ミラー191に向けて出射されたビームは、ミラー191によって反射され、結像レンズ192を介して像面たる基板9の表面に照射される。これにより、各ビームに対応する画素の位置に各ビームが照射され、所望の画素が描画される。   The beam emitted from the aperture 190 is emitted toward the mirror 191. The beam emitted toward the mirror 191 is reflected by the mirror 191 and applied to the surface of the substrate 9 serving as an image plane via the imaging lens 192. Thereby, each beam is irradiated to the position of the pixel corresponding to each beam, and a desired pixel is drawn.

以上が描画装置1の構成および機能の説明である。次に、このような描画装置1において光学系の回折限界を超えた解像度が実現される原理を説明する。   The above is the description of the configuration and function of the drawing apparatus 1. Next, the principle of realizing a resolution exceeding the diffraction limit of the optical system in such a drawing apparatus 1 will be described.

まず、ビームの位相を制御する機能がない場合(正位相のビームのみ照射可能な場合)について説明する。   First, a case where there is no function for controlling the phase of the beam (when only a beam having a positive phase can be irradiated) will be described.

図2は、正位相の1本のビームで1つの画素を描画する際の画素の配列例を示す図である。図2では、一次元的に配列した7つの画素P0ないしP6のうちの中央の画素P3を描画する例を示している。したがって、この例では、画素P3に対応したマイクロミラーによって形成されるビームのみが照射される。なお、各画素P0ないしP6のサイズは、縦横の長さサイズがいずれもビームピッチBPとする。   FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of pixels when one pixel is drawn with one beam having a positive phase. FIG. 2 shows an example in which the central pixel P3 among the seven pixels P0 to P6 arranged one-dimensionally is drawn. Therefore, in this example, only the beam formed by the micromirror corresponding to the pixel P3 is irradiated. In addition, as for the size of each pixel P0 to P6, the vertical and horizontal length sizes are all set to the beam pitch BP.

図3は、図2に例示するパターンを描画するための理想的なビームの振幅の分布を示す図である。これによれば、画素P3に対応する位置のみに、ビームが照射されることが好ましいことがわかる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an ideal beam amplitude distribution for drawing the pattern illustrated in FIG. 2. According to this, it can be seen that it is preferable to irradiate the beam only on the position corresponding to the pixel P3.

図4は、画素P3に1本のビームを照射した場合の結像面における光の強度分布を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the light intensity distribution on the imaging plane when one beam is irradiated onto the pixel P3.

図4を図3と比較すると、光の強度分布はビームピッチに比べて広くなり、ビームが照射される領域は画素P3のサイズよりも大きくなることがわかる。この広がりは、ビームの波長と光学系のレンズの開口数とで決まる回折限界により、装置の光学系によって一定となり、これ以上狭くする(絞る)ことができない。   Comparing FIG. 4 with FIG. 3, it can be seen that the light intensity distribution is wider than the beam pitch, and the region irradiated with the beam is larger than the size of the pixel P3. This spread is constant by the optical system of the apparatus due to the diffraction limit determined by the wavelength of the beam and the numerical aperture of the lens of the optical system, and cannot be narrowed (squeezed) any further.

図5は、図4に示す例において、光のエネルギーの分布を示す図である。なお、図5に示す閾値Vは、感光材料の感度を示す値である。図5に示すように、位相を反転させずに描画する場合、ビームの描画領域の最小サイズはVP0となる。 FIG. 5 is a diagram showing the distribution of light energy in the example shown in FIG. The threshold value V shown in FIG. 5 is a value indicating the sensitivity of the photosensitive material. As shown in FIG. 5, in the case of drawing without inverting the phase, the minimum size of the beam drawing area is VP 0 .

次に、画素ごとに位相を反転させたビームを照射することが可能な場合について説明する。   Next, a case where it is possible to irradiate a beam whose phase is inverted for each pixel will be described.

図6は、位相を反転したビームを複数の画素に照射しつつ、1つの画素を描画する際の画素の配列例を示す図である。図6では、図2と同様に一次元的に配列した7つの画素P0ないしP6のうちの中央の画素P3を描画する例を示している。ただし、画素P1,P5に位相を反転させたビームを照射する。すなわち、画素P3には正の画素値が、そして画素P1,P5には負の画素値が記憶されている。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of pixel arrangement when one pixel is drawn while irradiating a plurality of pixels with a beam whose phase is inverted. FIG. 6 shows an example of drawing the central pixel P3 among the seven pixels P0 to P6 arranged one-dimensionally as in FIG. However, the pixels P1 and P5 are irradiated with a beam whose phase is inverted. That is, a positive pixel value is stored in the pixel P3, and a negative pixel value is stored in the pixels P1 and P5.

図7は、図6に示すパターンを描画する際に、画素P1,P3,P5に与えるビームの振幅を示す図である。図7では、正位相のビームの振幅を正の値で示し、逆位相のビームの振幅を負の値で示す。ここに示す例では、逆位相のビームの振幅は、正位相のビームの振幅よりも小さい。   FIG. 7 is a diagram showing the amplitude of the beam given to the pixels P1, P3, and P5 when the pattern shown in FIG. 6 is drawn. In FIG. 7, the amplitude of the positive-phase beam is indicated by a positive value, and the amplitude of the anti-phase beam is indicated by a negative value. In the example shown here, the amplitude of the antiphase beam is smaller than the amplitude of the positive phase beam.

図8は、図7に示す例において、結像面における光の強度分布を各ビームごとに示す図である。各ビームの強度分布の広がりは、先述のように、光学系の回折限界で決まるため、各ビームの振幅によらず、ほぼ一定である。   FIG. 8 is a diagram showing the light intensity distribution on the imaging plane for each beam in the example shown in FIG. Since the spread of the intensity distribution of each beam is determined by the diffraction limit of the optical system as described above, it is substantially constant regardless of the amplitude of each beam.

図9は、図7に示す例において、結像面における光の強度分布を示す図である。正位相のビームが照射される領域と、逆位相のビームが照射される領域とが重なる領域では、ビームの強度は互いに引き算される。   FIG. 9 is a diagram showing the light intensity distribution on the imaging plane in the example shown in FIG. In a region where a region irradiated with a positive phase beam and a region irradiated with a reverse phase beam overlap, the beam intensities are subtracted from each other.

図10は、図9に示す例において、光のエネルギーの分布を示す図である。3つの画素P1,P3,P5に対応するマイクロミラーからビームが照射されることにより、ビームが照射される領域は、図5に示す例に比べて拡大する。しかしながら、周辺部の成分は、図5に示す場合に比べて抑制されており、この大きさ(周辺部のピーク)を感光材料の感度以下にする(このような感光材料を選択する)ことにより、ビームの描画領域の最小サイズはVP1となる。図5のVP0と図10のVP1とを比較すれば、明らかにVP1のサイズの方が小さい。すなわち、正位相のビームの位相を反転した逆位相のビームを照射することにより、回折限界を超えた解像度が実現できることがわかる。 FIG. 10 is a diagram showing the distribution of light energy in the example shown in FIG. By irradiating the beam from the micromirrors corresponding to the three pixels P1, P3, and P5, the region irradiated with the beam is expanded compared to the example shown in FIG. However, the components in the peripheral portion are suppressed as compared with the case shown in FIG. 5, and the size (peak in the peripheral portion) is made lower than the sensitivity of the photosensitive material (by selecting such a photosensitive material). The minimum size of the beam drawing area is VP 1 . The comparison between VP 1 of VP 0 and 10 in FIG. 5, is less clearly towards the size of VP 1. That is, it can be seen that the resolution exceeding the diffraction limit can be realized by irradiating the beam having the opposite phase obtained by inverting the phase of the beam having the positive phase.

このように、描画装置1が各画素ごと(各マイクロミラーごと)に位相および光量を制御することにより、高価な位相シフトマスクを用いることなく、回折限界を超えた高解像度を実現できる。   As described above, the drawing apparatus 1 controls the phase and the amount of light for each pixel (each micromirror), thereby realizing high resolution exceeding the diffraction limit without using an expensive phase shift mask.

なお、ここに示す原理は簡略化した一例であり、描画するパターン形状や、用いるビームのプロファイル(強度分布)等に応じて、正位相または逆位相のビームを照射すべき画素および光量は様々に変化する。本実施の形態における画素データは、CADデータから生成されたビットマップデータに解像度改善処理(例えば、Optical Proximity Correction等)を実行することによって作成される。先述のように、本実施の形態における画素データにおいて、画素値の絶対値は光量を示し、符号は位相を示す(「正符号」は正位相、「負符号」は逆位相)。また、解像度改善処理は、外部の装置で実行されてもよいし、制御部2において実行されてもよい。   It should be noted that the principle shown here is a simplified example, and there are various pixels and light amounts to be irradiated with the positive phase or reverse phase beam depending on the pattern shape to be drawn, the profile (intensity distribution) of the beam to be used, etc. Change. Pixel data in the present embodiment is created by executing resolution improvement processing (for example, Optical Proximity Correction) on bitmap data generated from CAD data. As described above, in the pixel data in the present embodiment, the absolute value of the pixel value indicates the amount of light, and the sign indicates the phase (“positive sign” indicates the positive phase, and “negative sign” indicates the reverse phase). Further, the resolution improvement process may be executed by an external device or may be executed by the control unit 2.

次に、描画装置1を用いてパターンを描画する描画方法について説明する。   Next, a drawing method for drawing a pattern using the drawing apparatus 1 will be described.

図11は、本発明に係る描画方法を示す流れ図である。なお、図11は、1回の描画の流れを示している。したがって、実際のパターンの描画には、図11に示す工程が複数回繰り返される。また、図11に示すステップS11の処理が開始されるまでに、可動ステージ10に基板9が載置され、可動ステージ10(基板9)の描画ヘッド11に対する相対位置が決定されているものとする。   FIG. 11 is a flowchart showing a drawing method according to the present invention. FIG. 11 shows a flow of one drawing. Therefore, the process shown in FIG. 11 is repeated a plurality of times for drawing an actual pattern. Further, it is assumed that the substrate 9 is placed on the movable stage 10 and the relative position of the movable stage 10 (substrate 9) with respect to the drawing head 11 is determined before the process of step S11 shown in FIG. 11 is started. .

まず、制御部2は、画素データ20に応じて、各画素に対応するマイクロミラーの反射角度を制御する(ステップS11)。これにより、空間光変調デバイス16,17の各マイクロミラーが、各画素に応じた反射角度となる。   First, the control unit 2 controls the reflection angle of the micromirror corresponding to each pixel according to the pixel data 20 (step S11). Thereby, each micromirror of the spatial light modulation devices 16 and 17 becomes a reflection angle according to each pixel.

次に、制御部2がリセット信号をレーザ発振器13に伝達することにより、レーザ発振器13がレーザ光を照射する(ステップS12)。ステップS12で照射されたレーザ光は、照明光学系14に導かれて光分割部15に入射し、空間光変調デバイス16に向かう第1レーザ光と、空間光変調デバイス17(平行平面板18)に向かう第2レーザ光とに分割される(ステップS13)。   Next, the control unit 2 transmits a reset signal to the laser oscillator 13 so that the laser oscillator 13 emits laser light (step S12). The laser light irradiated in step S12 is guided to the illumination optical system 14, enters the light splitting unit 15, and the first laser light directed to the spatial light modulation device 16 and the spatial light modulation device 17 (parallel plane plate 18). (Step S13).

空間光変調デバイス16に入射した第1レーザ光は、空間光変調デバイス16の各マイクロミラーによって反射され、複数の第1ビームに変調される(ステップS14)。   The first laser light incident on the spatial light modulation device 16 is reflected by each micromirror of the spatial light modulation device 16 and modulated into a plurality of first beams (step S14).

一方、平行平面板18に入射した第2レーザ光は、平行平面板18によって1/4位相変換がされた後(ステップS15)、空間光変調デバイス17に入射する。そして、空間光変調デバイス17の各マイクロミラーによって反射され、複数の第2ビームに変調される(ステップS16)。さらに、複数の第2ビームのうち、逆位相のビームで描画する画素に対応するビームは平行平面板18に再度入射し、平行平面板18によって1/4位相変換される(ステップS17)。   On the other hand, the second laser light incident on the plane-parallel plate 18 is subjected to ¼ phase conversion by the plane-parallel plate 18 (step S15) and then enters the spatial light modulation device 17. Then, the light is reflected by each micromirror of the spatial light modulation device 17 and modulated into a plurality of second beams (step S16). Further, among the plurality of second beams, a beam corresponding to a pixel to be drawn with an antiphase beam is incident on the parallel plane plate 18 again, and is subjected to ¼ phase conversion by the parallel plane plate 18 (step S17).

空間光変調デバイス16からの第1ビームと、平行平面板18(空間光変調デバイス17)からの第2ビームは、光分割部15において合成され(ステップS18)、結像光学系19に入射する。   The first beam from the spatial light modulation device 16 and the second beam from the plane parallel plate 18 (spatial light modulation device 17) are combined in the light splitting unit 15 (step S18) and enter the imaging optical system 19. .

光分割部15からの複数のビーム(第1ビームおよび第2ビーム)は、ステップS11で実行された反射角度制御に応じて、結像光学系19のアパーチャ190によって光量制御が行われる(ステップS19)。より詳しくは、反射角度の違いに応じて、アパーチャ190における入射位置がわずかに異なるために、例えば、図7に示す例では、逆位相の第2ビームの光束の一部が遮蔽され光量が減少する。   The light quantity of the plurality of beams (first beam and second beam) from the light splitting unit 15 is controlled by the aperture 190 of the imaging optical system 19 in accordance with the reflection angle control executed in step S11 (step S19). ). More specifically, since the incident position on the aperture 190 is slightly different depending on the difference in reflection angle, for example, in the example shown in FIG. To do.

アパーチャ190を通過したビームは、ミラー191および結像レンズ192に導かれて基板9の表面に照射される。これによって、基板9の所定の位置に画素(パターン)が描画される(ステップS20)。   The beam that has passed through the aperture 190 is guided to the mirror 191 and the imaging lens 192 to be irradiated on the surface of the substrate 9. Thereby, a pixel (pattern) is drawn at a predetermined position on the substrate 9 (step S20).

以上のように、第1の実施の形態における描画装置1は、レーザ発振器13から照射された光を第1レーザ光と第2レーザ光とに分割する光分割部15と、光分割部15により分割された第1レーザ光を複数の第1ビームに変調する空間光変調デバイス16と、光分割部15により分割された第2レーザ光を複数の第2ビームに変調する空間光変調デバイス17と、第1ビームの位相と第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする平行平面板18とを備え、互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成することにより、ダイレクトデジタル露光において、空間光変調デバイス16,17に特別な構造を設けることなく、位相を制御できる。   As described above, the drawing apparatus 1 according to the first embodiment includes the light splitting unit 15 that splits the light emitted from the laser oscillator 13 into the first laser light and the second laser light, and the light splitting unit 15. A spatial light modulation device 16 that modulates the divided first laser light into a plurality of first beams; and a spatial light modulation device 17 that modulates the second laser light divided by the light dividing unit 15 into a plurality of second beams; In the direct digital exposure, a parallel plane plate 18 having a phase different from the phase of the first beam and the phase of the second beam is combined, and the first beam and the second beam having different phases are combined. The phase can be controlled without providing a special structure in the spatial light modulation devices 16 and 17.

また、複数のビームの光量を制御することにより、位相制御と光量制御とを組み合わせることにより、位相シフトマスクを作成することなく、回折限界を超えた超解像度を実現できる。   In addition, by controlling the light amounts of a plurality of beams, it is possible to realize super-resolution exceeding the diffraction limit without creating a phase shift mask by combining phase control and light amount control.

なお、平行平面板18は、空間光変調デバイス16側に設けられていてもよい。   The plane parallel plate 18 may be provided on the spatial light modulation device 16 side.

<2. 第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、平行平面板18によって、正位相のビームに対して位相を反転させた逆位相のビームを形成する例を説明した。しかし、位相を変換する手法はこれに限定されるものではない。
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment, an example has been described in which the parallel plane plate 18 forms an antiphase beam whose phase is inverted with respect to the positive phase beam. However, the method of converting the phase is not limited to this.

図12は、第2の実施の形態における描画装置1aの光分割部15、空間光変調デバイス16,17を示す概略図である。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the light splitting unit 15 and the spatial light modulation devices 16 and 17 of the drawing apparatus 1a according to the second embodiment.

描画装置1aは、描画装置1における平行平面板18に相当する構成を備えていない代わりに、光分割部15と空間光変調デバイス16との間の光軸距離は「L1」となっており、光分割部15と空間光変調デバイス17との間の光軸距離は「L2」となっている。そして、レーザ発振器13から照射されるレーザ光の波長を「λ」とすると、整数iを用いて式1を満足するように、光軸距離L1,L2が決められている。   The drawing apparatus 1a does not have a configuration corresponding to the plane-parallel plate 18 in the drawing apparatus 1, but the optical axis distance between the light splitting unit 15 and the spatial light modulation device 16 is “L1”. The optical axis distance between the light splitting unit 15 and the spatial light modulation device 17 is “L2”. Then, assuming that the wavelength of the laser light emitted from the laser oscillator 13 is “λ”, the optical axis distances L1 and L2 are determined so as to satisfy Expression 1 using the integer i.

L2−L1=(i±1/4)×λ・・・式1   L2−L1 = (i ± 1/4) × λ Equation 1

以上のように、第2の実施の形態における描画装置1aは、第1ビームの位相と第2ビームの位相とが互いに異なる位相(反転する位相)となるように、空間光変調デバイス16および空間光変調デバイス17の配置が決定されている。これによって、第1ビームと第2ビームの光路長差によって、第1ビームの位相と第2ビームの位相とを互いに異なる位相とすることができ、第1の実施の形態における描画装置1と同様の効果を得ることができる。   As described above, the drawing apparatus 1a according to the second embodiment has the spatial light modulation device 16 and the spatial space so that the phase of the first beam and the phase of the second beam are different from each other (inverted phase). The arrangement of the light modulation device 17 has been determined. As a result, the phase of the first beam and the phase of the second beam can be made different from each other due to the optical path length difference between the first beam and the second beam, which is the same as the drawing apparatus 1 in the first embodiment. The effect of can be obtained.

<3. 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<3. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態では反射面150を有するプリズムとして光分割部15を説明したが、光分割部15は単なるハーフミラーであってもよい。   For example, although the light splitting unit 15 has been described as a prism having the reflecting surface 150 in the above embodiment, the light splitting unit 15 may be a simple half mirror.

また、アパーチャ190に代えて、通過する光の位置によって光量が変化する光学素子、例えば、連続濃度可変フィルタなどを用いてもよい。   Further, instead of the aperture 190, an optical element whose amount of light changes depending on the position of light passing therethrough, such as a continuous density variable filter, may be used.

さらに、光量制御のための構成として、上述の実施の形態のように空間光変調デバイスとしてマイクロミラーデバイスを用いる代わりに、GLV(Grating Light Valve)のような回折格子型の空間光変調素子や磁気光学式の空間光変調素子を用いた構成を採用してもよい。   Further, as a configuration for controlling the amount of light, instead of using a micromirror device as a spatial light modulation device as in the above-described embodiment, a diffraction grating type spatial light modulation element such as GLV (Grating Light Valve) or magnetic A configuration using an optical spatial light modulator may be adopted.

また、上記実施の形態に示した各工程は、あくまでも例示であって、同様の効果が得られるならば、各工程の内容および順序が適宜変更されてもよい。   Moreover, each process shown in the said embodiment is an illustration to the last, and if the same effect is acquired, the content and order of each process may be changed suitably.

第1の実施の形態における描画装置を示す図である。It is a figure which shows the drawing apparatus in 1st Embodiment. 正位相の1本のビームで1つの画素を描画する際の画素の配列例を示す図である。It is a figure which shows the example of an arrangement | sequence of a pixel at the time of drawing one pixel with one beam of a positive phase. 図2に例示するパターンを描画するための理想的なビームの振幅の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the amplitude of an ideal beam for drawing the pattern illustrated in FIG. 画素P3に1本のビームを照射した場合の結像面における光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the light in the image plane at the time of irradiating one beam to the pixel P3. 図4に示す例において、光のエネルギーの分布を示す図である。In the example shown in FIG. 4, it is a figure which shows distribution of the energy of light. 位相を反転したビームを複数の画素に照射しつつ、1つの画素を描画する際の画素の配列例を示す図である。It is a figure which shows the example of an arrangement | sequence of a pixel at the time of drawing one pixel, irradiating the beam which reversed the phase to several pixels. 図6に示すパターンを描画する際に、画素P1,P3,P5に与えるビームの振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude of the beam given to the pixels P1, P3, and P5 when drawing the pattern shown in FIG. 図7に示す例において、結像面における光の強度分布を各ビームごとに示す図である。In the example shown in FIG. 7, it is a figure which shows the intensity distribution of the light in an image plane for every beam. 図7に示す例において、結像面における光の強度分布を示す図である。In the example shown in FIG. 7, it is a figure which shows intensity distribution of the light in an image plane. 図9に示す例において、光のエネルギーの分布を示す図である。In the example shown in FIG. 9, it is a figure which shows distribution of the energy of light. 本発明に係る描画方法を示す流れ図である。3 is a flowchart showing a drawing method according to the present invention. 第2の実施の形態における描画装置の光分割部、空間光変調デバイスを示す概略図である。It is the schematic which shows the light division part of the drawing apparatus in 2nd Embodiment, and a spatial light modulation device.

1,1a 描画装置
10 可動ステージ
11 描画ヘッド
13 レーザ発振器
14 照明光学系
15 光分割部
150 反射面
16,17 空間光変調デバイス
18 平行平面板
19 結像光学系
190 アパーチャ
2 制御部
20 画素データ
9 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Drawing apparatus 10 Movable stage 11 Drawing head 13 Laser oscillator 14 Illumination optical system 15 Light dividing part 150 Reflecting surface 16, 17 Spatial light modulation device 18 Parallel plane plate 19 Imaging optical system 190 Aperture 2 Control part 20 Pixel data 9 substrate

Claims (8)

複数のビームによってパターンを描画する描画装置であって、
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、
前記光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスと、
前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする位相変換手段と、
前記互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成するビーム合成手段と、
を備えることを特徴とする描画装置。
A drawing apparatus for drawing a pattern by a plurality of beams,
A light source that emits light;
A light splitting means for splitting light emitted from the light source into first light and second light;
A first spatial light modulation device that modulates the first light split by the light splitting means into a plurality of first beams;
A second spatial light modulation device that modulates the second light split by the light splitting means into a plurality of second beams;
Phase conversion means for setting the phase of the first beam and the phase of the second beam different from each other;
Beam combining means for combining the first beam and the second beam having different phases;
A drawing apparatus comprising:
請求項1に記載の描画装置であって、
前記位相変換手段は、nλ±(1/m)λを満たす光学素子(但し、n,mは整数、1/mは予め定めた位相差)であることを特徴とする描画装置。
The drawing apparatus according to claim 1,
The drawing apparatus, wherein the phase conversion means is an optical element satisfying nλ ± (1 / m) λ (where n and m are integers and 1 / m is a predetermined phase difference).
複数のビームによってパターンを描画する描画装置であって、
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された第1光を複数の第1ビームに変調する第1空間光変調デバイスと、
前記光分割手段により分割された第2光を複数の第2ビームに変調する第2空間光変調デバイスと、
を備え、
前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とが互いに異なる位相となるように、前記第1空間光変調デバイスおよび前記第2空間光変調デバイスの配置が決定されており、前記互いに異なる位相を有する第1ビームと第2ビームとを合成することを特徴とする描画装置。
A drawing apparatus for drawing a pattern by a plurality of beams,
A light source that emits light;
A light splitting means for splitting light emitted from the light source into first light and second light;
A first spatial light modulation device that modulates the first light split by the light splitting means into a plurality of first beams;
A second spatial light modulation device that modulates the second light split by the light splitting means into a plurality of second beams;
With
The arrangement of the first spatial light modulation device and the second spatial light modulation device is determined so that the phase of the first beam and the phase of the second beam are different from each other, and the phases different from each other are determined. A drawing apparatus characterized by combining a first beam and a second beam.
請求項1ないし3のいずれかに記載の描画装置であって、
前記複数のビームの光量を制御する光量制御手段をさらに備えることを特徴とする描画装置。
The drawing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A drawing apparatus, further comprising light amount control means for controlling light amounts of the plurality of beams.
複数のビームによってパターンを描画する描画方法であって、
(a) 光源から光を照射する工程と、
(b) 前記光源から照射された光を第1光と第2光とに分割する工程と、
(c) 前記第1光を第1空間光変調デバイスによって複数の第1ビームに変調する工程と、
(d) 前記第2光を第2空間光変調デバイスによって複数の第2ビームに変調する工程と、
(e) 前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程と、
を有することを特徴とする描画方法。
A drawing method for drawing a pattern by a plurality of beams,
(a) irradiating light from a light source;
(b) dividing the light emitted from the light source into first light and second light;
(c) modulating the first light into a plurality of first beams by a first spatial light modulation device;
(d) modulating the second light into a plurality of second beams by a second spatial light modulation device;
(e) the phase of the first beam and the phase of the second beam are different from each other;
A drawing method characterized by comprising:
請求項5に記載の描画方法であって、
前記(e)工程は、位相変換手段によって、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程であることを特徴とする描画方法。
The drawing method according to claim 5, wherein
The drawing method, wherein the step (e) is a step of setting the phase of the first beam and the phase of the second beam different from each other by phase conversion means.
請求項5に記載の描画方法であって、
前記(e)工程は、前記第1ビームと前記第2ビームの光路長差によって、前記第1ビームの位相と前記第2ビームの位相とを互いに異なる位相とする工程であることを特徴とする描画方法。
The drawing method according to claim 5, wherein
The step (e) is a step of setting the phase of the first beam and the phase of the second beam different from each other according to the optical path length difference between the first beam and the second beam. Drawing method.
請求項5ないし7のいずれかに記載の描画方法であって、
(f) 前記複数のビームの光量を制御する工程をさらに有することを特徴とする描画方法。
A drawing method according to any one of claims 5 to 7,
(f) The drawing method further comprising the step of controlling the light quantity of the plurality of beams.
JP2009026198A 2009-02-06 2009-02-06 Drawing apparatus and drawing method Abandoned JP2010182934A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009026198A JP2010182934A (en) 2009-02-06 2009-02-06 Drawing apparatus and drawing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009026198A JP2010182934A (en) 2009-02-06 2009-02-06 Drawing apparatus and drawing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010182934A true JP2010182934A (en) 2010-08-19

Family

ID=42764254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009026198A Abandoned JP2010182934A (en) 2009-02-06 2009-02-06 Drawing apparatus and drawing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010182934A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013210517A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Orc Manufacturing Co Ltd Mask-less exposure device
JP2019015993A (en) * 2012-01-18 2019-01-31 株式会社ニコン Exposure method, exposure device and device production method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003133201A (en) * 2001-10-19 2003-05-09 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd Optical recording apparatus and its method
JP2006093487A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Canon Inc Exposure unit and device manufacturing method
JP2006093644A (en) * 2004-08-25 2006-04-06 Seiko Epson Corp Fine structure manufacturing method, exposure system and electronic equipment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003133201A (en) * 2001-10-19 2003-05-09 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd Optical recording apparatus and its method
JP2006093644A (en) * 2004-08-25 2006-04-06 Seiko Epson Corp Fine structure manufacturing method, exposure system and electronic equipment
JP2006093487A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Canon Inc Exposure unit and device manufacturing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019015993A (en) * 2012-01-18 2019-01-31 株式会社ニコン Exposure method, exposure device and device production method
JP2013210517A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Orc Manufacturing Co Ltd Mask-less exposure device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5258226B2 (en) Drawing apparatus and drawing method
CN110325918B (en) Direct imaging exposure apparatus and direct imaging exposure method
KR102180785B1 (en) Methods and systems for printing periodic patterns
JP4553313B2 (en) Image recording device
TW200928604A (en) Drawing device and method thereof
JP5414281B2 (en) Exposure apparatus and exposure method
WO2013147122A1 (en) Maskless exposure device
TWI430052B (en) A drawing system, a correction device for a tracing data, a method of manufacturing the substrate, a computer program product
JP5969496B2 (en) Criss cross writing strategy
JP5973207B2 (en) Maskless exposure system
TWI301932B (en) Pattern writing apparatus and pattern writing method
JP2008004930A (en) Reflective loop system producing incoherent radiation
JP2010182933A (en) Drawing apparatus and drawing method
JP2010182934A (en) Drawing apparatus and drawing method
JP5376494B2 (en) Drawing apparatus and drawing method
JP4081606B2 (en) Pattern drawing apparatus and pattern drawing method
JP2009521108A (en) SLM direct drawing device
US7846649B2 (en) High resolution printer and a method for high resolution printing
KR20160038788A (en) Drawing method
JP5188152B2 (en) Method for improving the uniformity between pulses of a radiation beam
JP2008034813A (en) System and method for generating unpolarized beam
JP5831516B2 (en) Image forming apparatus
JP7196271B2 (en) Direct imaging exposure apparatus and direct imaging exposure method
WO2024057623A1 (en) Exposure method and exposure device
JP2021157000A (en) Exposure apparatus and exposure method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130201

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20130306