JP2010262000A - 描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＭＤとマイクロレンズなどとの調整を容易にした描画装置を提供する。
【解決手段】 描画装置は、二次元的に配置された複数のミラーでパターンを形成するための光束に紫外光線の光束を空間変調する空間光変調素子（３４）と、空間光変調素子によって空間変調されたパターンを形成する光束を拡大する拡大光学系（３５）と、拡大光学系の第１結像位置にて拡大光学系の光軸方向と交差する面で空間変調素子の二次元的な配置と一致するように配置された複数のレンズからなる第１インテグレータ（４０）と、第１インテグレータで生じる迷光を減少させるように、空間光変調素子の複数のミラーを制御するミラー制御部（９０）と、を備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、描画する基板サイズの拡大と、描画するパターンの微細化に対応する直描式露光装置の光学系に関する。

電子回路基板、プリント基板、フラット・ディスプレイ用基板の製造過程ではフォトレジストが塗布された基板に紫外線を含む光（以下、紫外光線という。）を照射して、パターンが形成されている。従来からの通信、計測機器に搭載する基板のパターンの形成にはマスクを使用したコンタクト式露光方式が用いられてきたが、車載用基板及びアミューズメント基板においてはパターンの微細化の需要により、投影露光方式又はマスクを使用しない直描露光方式へと発展してきている。さらには、これらの基板の生産効率を重視するために基板サイズが拡幅化され、また通信性能を向上するために回路線幅が狭くなる傾向であり、描画装置の性能向上が求められている。

直描露光方式としてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の空間光変調素子を採用する描画装置では、ＤＭＤに照射された光線を反射した光線が投影光学系を経由して基板に照射される。ＤＭＤに反射したパターンに相当する光線は、結像する投影光学系の結像レンズの投影倍率によって、基板に照射する光線の幅が変化する。つまり、ＤＭＤの各ミラーの大きさと結像レンズの投影倍率とがパターンを描画する光線幅に影響する。例えば、ＤＭＤの各ミラーを小型にし、描画すべきパターンを細かく分割して、夫々の反射データを細い光線にて基板方向に反射することで、最終的に基板面に照射されるパターンが微細になる。また、光線幅を拡大するためにはＤＭＤを大型化することが必要になる。つまり、具体的な市場の要求に対応するＤＭＤ及び追随する投影光学系をその都度製作することは費用の面と保守の面で実現が難しい。

特許文献１ないし特許文献３においては、さらなる基板サイズの拡幅化とパターンの微細化の需要に応えるために、ＤＭＤの個々のミラーの数に合わせて配列したマイクロレンズをＤＭＤと基板との間に挿入することで、描画の光線幅の拡大化と最小線幅の狭小化を可能としている。

特開２００４−００９５９４公報 特開２００４−０６２１５５公報 特開２００４−０６２１５６公報

しかしながら、ＤＭＤの個々のミラーに対応するマイクロレンズを挿入する方式は、マイクロレンズのサイズに合致するサイズで中間像を投影することが必要である。このためには、通常の投影レンズの倍率誤差が±０．３ないし０．５％であるのに対して、中間像を投影する投影レンズの倍率の誤差許容範囲が±０．０１％という厳しい条件のレンズが製作されなければならない。又、設定する光学系の個々の倍率に合わせたマイクロレンズが製作されることが必要になる。また仮に上記投影レンズが製作されてもＤＭＤからの反射光線による中間像に対して光軸が１対１で対応するマイクロレンズおよび光学系を調整しなければならず、実際の光学系の製作、保守が非常に難しいという問題があった。
そこで、本発明は、ＤＭＤとマイクロレンズなどとの調整を容易にした描画装置を提供する。

第１の観点の描画装置は、基板にパターンを描画する描画装置にある。この描画装置は、二次元的に配置された複数のミラーでパターンを形成する光束に紫外光線の光束を空間変調する空間光変調素子と、空間光変調素子によって空間変調されたパターンを形成する光束を拡大する拡大光学系と、拡大光学系の第１結像位置にて拡大光学系の光軸方向と交差する面で空間変調素子の二次元的な配置と一致するように配置された複数のレンズからなる第１インテグレータと、第１インテグレータで生じる迷光を減少させるように、空間光変調素子の複数のミラーを制御するミラー制御部と、を備えている。
これまで必要であった作業者がマイクロレンズおよび光学系を調整する作業に代わり、上記構成により、制御部が複数のミラーを制御して迷光を減少するように光束を制御することができる。

第２の観点の描画装置のミラー制御部は、ミラー制御部は、第１インテグレータの周辺を通過する紫外光線の光束を基板側に届かないように、ミラーを制御する。
ゴースト又は迷光は第１インテグレータの各レンズの周辺を通過する光によって発生し易い。この構成により、各レンズの周辺を通過する付近の紫外線を含む光を基板側に届かないように複数のミラーを常時ＯＦＦに制御する。

第３の観点の描画装置のミラー制御部は、共役位置で第１インテグレータの複数のレンズの二次元配列と前記空間光変調素子の二次元配列とを一致させる。
この構成により、第１インテグレータの各レンズと空間光変調素子とが対応付けられることで、複数のミラーのどのミラーを制御すればよいか判断できる。

第４の観点の描画装置は、第１インテグレータを通過してパターンを形成するための光束を結像する結像光学系と、結像光学形と基板との間に配置され、二次元的に配置された複数のレンズからなる第２インテグレータとを備える。
この構成により、１つの光学系に第１インテグレータ及び第２インテグレータを配置することで、微細なパターンでも明瞭な正立像を得ることができる。

第５の観点の描画装置の第１インテグレータは、第１フライアイレンズとこの第１フライアイレンズの後方焦点位置に配置され第１フライアイレンズを通過したパターンを形成するための光束の径を縮小する第２フライアイレンズとを含む。

第６の観点の描画装置の第２インテグレータは、第３フライアイレンズとこの第３フライアイレンズの後方焦点位置に配置された第４フライアイレンズとを装備している。

本発明の描画装置によれば、ＤＭＤで反射された光線がフライアイレンズを通過する際の迷光を除去することができるため、微細なパターン形成をすることができる。また、迷光の除去及び光軸の調整がＤＭＤのミラーの制御で行われるため、調整が容易である。

本発明の描画装置１００の全体斜視図である。 １系統の光源装置２０及び投影光学系３０の構成を示した断面図である。 ＤＭＤ３４から基板の表面までの紫外光線ＵＶの光束の経路を示した図である。 （ａ）は、第０ステージＳＴ０における光線Ｌのマトリックスを示した図である。（ｂ）は、第１ステージＳＴ１における光線Ｌのマトリックスを示した図である。（ｃ）は、第２ステージＳＴ２における光線Ｌのマトリックスを示した図である。（ｄ）は、第３ステージＳＴ３における光線Ｌのマトリックスを示した図である。 第０ステージＳＴ０の第１ブロックＢ１と、対応する第１インテグレータの１つの凸レンズを示した斜視図である。 第１結像光学系３５の凸レンズと第１フライアイレンズ４１の凸レンズとの関係を示した図である。 描画制御系の制御部９０の構成を示した図である。 第２インテグレータ４５を追加して設置した投影光学系１３０を示している。 （ａ）は、第３ステージＳＴ３における光線Ｌのマトリックスを示した図である。（ｂ）は、第４ステージＳＴ４における光線Ｌのマトリックスを示した図である。

以下に、本発明の描画装置１００について説明する。図１は空間光変調素子であるＤＭＤを搭載した描画装置１００の全体斜視図である。なお、描画装置１００の光学系を説明するために一部をカットして内部構造を示す。

＜描画装置１００の構成＞
描画装置１００は、フォトレジスト等の感光材料を表面に塗布した基板ＳＷへ紫外光線ＵＶを照射することにより、描画パターンを形成する装置である。描画装置１００は、筐体底部１１、ゲート状構造部１２、光源装置２０、投影光学系３０及び制御部９０で構成されている。

描画装置１００は筐体底部１１を基礎とし、筐体底部１１の側面にゲート状構造部１２が接続され、筐体底部１１の上面には移動テーブル１５が設置され、ゲート状構造部１２には光源装置２０及び投影光学系３０が設置されている。光源装置２０と投影光学系３０は基板ＳＷに紫外光線ＵＶを照射し、パターンを描画することができる。光源装置２０は２個のハウジングで構成され、１つのハウジングの中に４系統の光源がある。このため描画装置１００は合計８系統の光源があり、投影光学系３０は８系統の光路を形成している。

ゲート状構造部１２の前面にはスライド１３が設置されており、スライド１３にはアライメント・カメラＡＣが２箇所に設置されている。スライド１３に設置されたアライメント・カメラＡＣはＹ軸方向に移動し、アライメント・カメラＡＣはスライド１３に設置される移動機構、具体的にはリニア駆動又はモータ駆動にて移動することができる。アライメント・カメラＡＣは基板ＳＷの基準点の位置を計測するために設置させ、スライド１３に沿ってＸ軸方向に移動することで所定の位置に配置させている。なお、必要に応じてアライメント・カメラＡＣは３箇所以上の複数箇所に設置してもよい。

筐体底部１１の上面に設置される移動テーブル１５は、筐体１１上をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。移動テーブル１５は基板ＳＷが所定の位置に載置されると、図示しない吸着手段により基板ＳＷを吸着固定される。なお、移動テーブル１５は、例えばリニア移動手段にて基板ＳＷを精密に筐体のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。なお移動テーブル１５は、リニア移動手段だけでなく、ボールねじと、スライド・ウエイと、ねじ駆動用モータ等で構成する移動手段を用いてもよい。いずれの移動手段においても移動と現在位置とを精密に制御できる機構であればよい。描画装置１００の制御は制御部９０が行い、移動テーブル１５、光源装置２０、投影光学系３０及びアライメント・カメラＡＣなどを制御する各制御部と通信を行っている。

《第１実施例》
図２は８系統の光源装置２０及び投影光学系３０を代表して１系統の光源装置２０及び投影光学系３０の構成を示した断面図である。光源装置２０には紫外光線ＵＶを射出する光源があり、投影光学系３０は紫外光線ＵＶを描画パターンに変換することができる。光源装置２０及び投影光学系３０は階層構造となっており、第１層Ｆ１の上面に光源装置２０が配置され、第１層Ｆ１、第２層Ｆ２及び第３層Ｆ３に投影光学系３０が配置されている。

第１層Ｆ１の光源装置２０は水銀ランプ２２、及びリフレクタ２３で構成されている。水銀ランプ２２は、石英ガラスで形成され、ランプ管軸２４の中央付近に略楕円球状体のバルブ部２５を形成している。図示しないが、バルブ部２５の内部にはタングステンからなる陽極と陰極とが極間距離１．０ｍｍ程度で配置されており、電極の後端部にはモリブデン等の金属箔が溶接されて、金属箔の他端には外部リード線が接続されている。例えば水銀ランプ２２は、発光部がφ１０ｍｍ程度、バルブ全長が５８ｍｍ強で、主にｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）およびｉ線（波長３６５ｎｍ）のブロードな光線を発光する入力１５０ｗないし２５０Ｗのメタルハライドランプもしくはショートアーク型ランプである。

リフレクタ２３は、パイレックス（登録商標）・ガラスまたはホウケイ酸ガラス製で、ランプ２２の発光部の紫外光線ＵＶが投影光学系３０に向かうような曲率の曲面を形成している。また、リフレクタ２３の内面には３５０ｎｍから４５０ｎｍの波長の光線を反射するような反射膜が蒸着されている。

投影光学系３０はコリメート光学系３２、反射ミラー３３、ＤＭＤ３４、第１結像光学系３５、第１インテグレータ４０及び第２結像光学系３６で構成されている。

光源装置２０と同じ第１層Ｆ１には投影光学系３０のコリメート光学系３２と反射ミラー３３とが設置され、第２層Ｆ２にはＤＭＤ３４、第１結像光学系３５及び第１インテグレータ４０が設置されている。第３層Ｆ３には第２結像光学系３６が設置されている。

光源装置２０の発光部で射出された紫外光線ＵＶの光束は、リフレクタの内側面に反射して一方の開口方向に向け射出される。リフレクタの反射によって集光された紫外光線ＵＶは、複数のレンズを組み合わせたコリメート光学系３２を通過して平行な紫外光線ＵＶに矯正される。平行となった紫外光線ＵＶの光束は反射ミラー３３にて水平方向（Ｘ軸方向）から地面方向（Ｚ軸方向）に進行方向を変換され、第２層Ｆ２に設置されたＤＭＤ３４へ向かう。

地面方向（Ｚ軸方向）に進行した紫外光線ＵＶの光束は、同じく第２層Ｆ２に設置されたミラーブロック３７内でＤＭＤ３４への正規の入射角度で照射されるように光軸を制御されて、ＤＭＤ３４に投入される。

第２層Ｆ２の下部に第１結像光学系３５と第１インテグレータ４０が設置され、次の第３層Ｆ３の下部に第２結像光学系３６が設置されている。紫外光線ＵＶの光束はＤＭＤ３４でパターン形成に必要な紫外光線ＵＶの一部の光束が選択されて、第１結像光学系３５に入射し、第１インテグレータ４０を通過し、第２結像光学系３６を通過して基板ＳＷに照射される。なお、第１結像光学系３５と第１インテグレータ４０、および第２結像光学系３６は、一連の光学系に組み立てることで第２層Ｆ２及び第３層Ｆ３に装着しても構わない。

本実施形態で用いるＤＭＤ３４は、例えば対角が０．７インチもしくは１．１インチの矩形の中に、１個の面積が１６μｍ角のミラーが０．８μｍの隙間をもって、Ｘ軸方向（図２においてはＺ軸方向）に７６８個、Ｙ軸方向に１０２４個を配置した７６８個×１０２４個の矩形をした素子である。個々のミラーは外部からの１ピクセルごとの信号によって角度を基板ＳＷ（図１）に紫外光線ＵＶが照射される方向と基板ＳＷに紫外光線ＵＶが届かない方向に切り替える。個々のミラーは、基板ＳＷ方向に所定のビームを反射することによって、基板ＳＷに所定のパターンを描画することができる。つまり、ＤＭＤ３４は光源から入射する紫外光線ＵＶの平行光束から所望の紫外光線ＵＶの光束だけを反射させることができる。以下の説明において、ＤＭＤ３４は２０μｍ×２０μｍのミラーが７６８個×１０２４整列している場合で説明する。

図３は投影光学系３０のＤＭＤ３４から基板ＳＷの表面までの紫外光線ＵＶの光束の経路を示した図である。ＤＭＤ３４で反射された紫外光線ＵＶの光束は第１結像光学系３５に入射し、第１インテグレータ４０を通過し、第２結像光学系３６を通過して基板ＳＷの表面に結像する。なお、図３では理解しやすいようにミラーで屈曲する紫外光線ＵＶの光束の経路を直線経路で示している。

第１結像光学系３５は複数のレンズを組み合わせた光学系で構成されている。第１結像光学系３５はＤＭＤ３４から射出されるパターンを形成する全ての紫外光線ＵＶの光束がｎ０倍に拡大するように設置されている。第１結像光学系３５は所定の距離で焦点を形成し、その焦点位置を第１結像位置ＩＦ１とする。

第１結像位置ＩＦ１には第１インテグレータ４０が配置されている。第１インテグレータ４０は第１フライアイレンズ４１と第２フライアイレンズ４２とで構成されている。第１フライアイレンズ４１及び第２フライアイレンズ４２は、例えば片面が平面で反対面が凸となる各１枚のフライアイレンズである。例えば、第１フライアイレンズ４１は４ｍｍ角、曲率が１８．５ｍｍＲの凸レンズでＸ軸方向及びＹ軸方向の縦横各１６個を平面状に密着した１枚のフライアイレンズを構成している。また、第２フライアイレンズ４２は４ｍｍ角で曲率が２９．５ｍｍＲの凸レンズを縦横各１６個の平面状に密着した１枚のフライアイレンズを構成している。

第１インテグレータ４０の第１フライアイレンズ４１は第１結像位置ＩＦ１に配置される。次に第１フライアイレンズ４１を透過した紫外光線ＵＶの光束が最終的に要求される描画サイズに応じたｎ１倍の投影像を得られる位置に第２フライアイレンズ４２を設置する。

第２フライアイレンズ４２を通過して紫外光線ＵＶの光束が結像する位置に第２結像光学系３６を設置する。即ち第２フライアイレンズ４２の焦点を第２結像位置ＩＦ２とし、第２結像光学系３６を設置する。この第２結像光学系３６は先の第１結像光学系３５と同じく複数のレンズを組み合わせた光学系で構成されている。第２結像光学系３６は基板ＳＷ（図１参照）のＺ軸方向の作業範囲を広げるために設置される。第２結像光学系３６の焦点位置を第３結像位置ＩＦ３とする。この第３結像位置ＩＦ３が基板ＳＷ（図１）の表面に相当する位置である。

紫外光線ＵＶの光束の変化を説明するために、ＤＭＤ３４で反射した紫外光線ＵＶの光束を第０ステージＳＴ０とし、第１結像位置ＩＦ１の紫外光線ＵＶの光束を第１ステージＳＴ１、第２結像位置ＩＦ２の光線を第２ステージＳＴ２とし、基板ＳＷの表面に相当する第３結像位置ＩＦ３の紫外光線ＵＶの光束を第３ステージＳＴ３とする。以下はＤＭＤ３４の１つのミラーで反射した紫外光線ＵＶの光束を光線Ｌとして説明する。

図４は第０ステージＳＴ０ないし第３ステージＳＴ３におけるＤＭＤの配列マトリックスを示した図である。以下はこのマトリックスを用いて光線Ｌの大きさ及び位置について説明する。また、実際の第０ステージＳＴ０におけるＤＭＤ３４のミラーの配置はＸＺ平面であり、その他のステージに対応する配置はＸＹ平面であるが、説明しやすいように他のステージと同様なＸＹ平面に配置されているものとする。

第０ステージＳＴ０では、まずＤＭＤ３４の左下隅をミラーｍ０（１，１）としてＸ軸方向に７６８列、Ｙ軸方向に１０２４列が配置されている。つまり、ＤＭＤ３４は左下隅のミラーｍ０（１，１）、右下隅のミラーｍ０（７６８，１）、左上隅のミラーｍ０（１，１０２４）、右上隅（７６８，１０２４）のアドレスを持つ矩形で示される。これら７６８×１０２４個の全てのミラーの反射光が第０ステージＳＴ０で反射された場合を想定する。

本実施形態ではミラーｍ０（１，１）からｍ０（６４，６４）までの矩形範囲を１ブロックとしている。即ち、各ステージはＸ軸方向に１２列、Ｙ軸方向に１６列に分割することができ、１２×１６個のブロックに分割することができる。第０ステージＳＴ０においては１２×１６個のブロックを左下隅のＭ０（１，１）からＭ０（１２，１６）のアドレスと規定する。図４（ａ）は１２×１６個のブロックに分割された第０ステージＳＴ０の一部を示している。なお、本実施形態は６４×６４個のミラーを１ブロックとして規定したが、基板ＳＷの搬送方向ＦＤ（Ｘ軸方向）に配置されるＤＭＤ３４のミラー数の公約数であれば良い。

以下は、代表して第０ステージＳＴ０の左下隅のＭ０（１，１）を第１ブロックＢ１、その上のＭ０（１，２）を第２ブロックＢ２、またその上Ｍ０（１，３）を第３ブロックＢ３とする。同様にＭ０（２，１）を第４ブロックＢ４、その上のＭ０（２，２）を第５ブロックＢ５、またその上のＭ０（２，３）を第６ブロックＢ６とし、これら６ブロックについて説明する。

ＤＭＤ３４で光線Ｌが全て反射されたとすると、第０ステージＳＴ０において、Ｍ０（１，１）の第１ブロックＢ１ないしＭ０（２，３）の第６ブロックＢ６の全てのブロックが光線Ｌを反射する。第０ステージＳＴ０で反射された光線Ｌは第１結像光学系３５を通過して、第１ステージＳＴ１に結像する。
図４（ｂ）に示されるように、第１ステージＳＴ１では第０ステージＳＴ０の像がｎ０倍に拡大されて倒立の実像を結んでいる。第０ステージＳＴ０のＭ０（１，１）の第１ブロックＢ１は第１ステージＳＴ１のＭ１（１２，１６）のアドレスに配置される。同様に、Ｍ０（１，２）の第２ブロックＢ２はＭ１（１２，１５）、Ｍ０（１，３）の第３ブロックＢ３はＭ１（１２，１４）、Ｍ０（２，１）の第４ブロックＢ４はＭ１（１１，１６）、Ｍ０（２，２）の第５ブロックＢ５はＭ１（１１，１５）、Ｍ０（２，３）の第６ブロックＢ６はＭ１（１１，１４）の位置に実像が結像する。すなわち第１ステージＳＴ１では第０ステージＳＴ０で反射した光線Ｌがｎ０倍に拡大されて、左右及び天地が反転して結像する。

第１ステージＳＴ１には第１フライアイレンズ４１が配置されている。第１フライアイレンズ４１には個々の凸レンズに第０ステージＳＴ０の１ブロックに相当する光線Ｌが通過するように、第１、第２フライアイレンズは１ブロックが１個のレンズを通過するような複数のレンズで構成される。第１フライアイレンズ４１を通過する光線Ｌは、光軸を一定方向（図３における水平方向の高さ）に保ちながらｎ１倍に縮小され第２ステージＳＴ２である第２フライアイレンズ４２の第２結像位置ＩＦ２に結像される。第２ステージＳＴ２では１ブロック分の投映像がｎ１倍に縮小され、反転して結像する。
図４（ｃ）に示されるように、第１ステージＳＴ１でＭ１（１２，１６）に投影された第１ブロックは同じ水平方向のアドレスであるＭ２（１２，１６）に配置されるが、ミラーに対応する配置が左右及び天地が反転する。

第２フライアイレンズ４２を通過した光線Ｌは第２結像光学系３６を通過して基板ＳＷの表面に相当する第３結像位置ＩＦ３の第３ステージＳＴ３で結像する。第２結像光学系３６は第２結像位置ＩＦ２である第２ステージＳＴ２の像を単純に第２フライアイレンズ４２と基板ＳＷの表面との距離を拡大し、作業しやすくするために設置しているが、像が再度反転する。また、第２結像光学系３６では光線Ｌをｎ２倍に拡大することも可能である。
図４（ｄ）に示されるように、第２ステージＳＴ２のＭ２（１２，１６）の第１ブロックＢ１は第３ステージＳＴ３のＭ３（１，１）のアドレスに配置される。同様に、Ｍ２（１２，１５）の第２ブロックＢ２はＭ３（１，２）、Ｍ２（１２，１４）の第３ブロックＢ３はＭ３（１，３）、Ｍ２（１１，１６）の第４ブロックＢ４はＭ３（２，１）、Ｍ２（１１，１５）の第５ブロックＢ５はＭ３（２，２）、Ｍ２（１１，１４）の第６ブロックＢ６はＭ３（２，３）の位置に実像が結像する。すなわち第２ステージＳＴ２で結像した像が第３ステージＳＴ３で左右及び天地が反転する。

第０ステージＳＴ０から第３ステージＳＴ３までを第１ブロック内のミラーの配置位置で説明すると、第０ステージＳＴ０のミラーｍ０（１，１）の光線Ｌは第１ステージＳＴ１で左右及び天地に反転されてｍ１（７６８、１０２４）のアドレスに配置される。同様に第０ステージＳＴ０のミラーｍ０（１，１）の対角にあるｍ０（６４，６４）の光線Ｌは、第１ステージＳＴ１で左右及び天地に反転されてｍ１（７０４、９６０）のアドレスに配置される。第２ステージＳＴ２では第１ステージＳＴ１でｍ１（７６８、１０２４）の光線Ｌはｍ２（７０４、９６０）のアドレスに配置され、対角のｍ１（７０４、９６０）の光線Ｌはｍ２（７６８、１０２４）のアドレスに配置される。第３ステージＳＴ３では第２ステージＳＴ２のｍ２（７６８、１０２４）の光線Ｌがｍ３（１，１）のアドレスに配置され、対角のｍ２（７０４、９６０）の光線Ｌはｍ３（６４、６４）のアドレスに配置される。また、第２ブロック、第３ブロック、第４ブロック、第５ブロック及び第６ブロック内のミラー配置に対応するアドレスも同様に配置する。つまり、第０ステージＳＴ０から第１ステージＳＴ１においてはステージ全体が左右及び天地に反転し、第１ステージＳＴ１から第２ステージＳＴ２においてはブロック単位で左右及び天地に反転され、第２ステージＳＴ２から第３ステージＳＴ３においてはステージ全体が左右及び天地に反転している。

光線Ｌは第１インテグレータ４０を通過することにより、ブロック単位での像の変化がおこる。この光学系では第１フライアイレンズ４１を構成する単一のレンズの光軸と、ＤＭＤ３４で構成するブロック単位のミラーの光軸とが一致する必要がある。

図５は、第０ステージＳＴ０の第１ブロックＢ１と、共役位置において二次元配列位置で対応する第１インテグレータ４１の１つの凸レンズを示した斜視図である。
例えば、図５は代表して第０ステージＳＴ０の第１ブロックＢ１と、共役位置において二次元配列位置で対応する第１インテグレータの１つの凸レンズを示した図である。図５では１つの第１フライアイレンズ４１の光軸ＯＡがＤＭＤ３４のｍ０（３２，３２）のミラー位置に対応している。このように、１６×１６個の第１インテグレータの光軸ＯＡを第０ステージＳＴ０のミラーのブロックに１対１対応するミラーを指定することで、描画装置１００は光軸の調整を行うことができる。光軸の調整と確認は、ＤＭＤ３４のミラーｍ０（３２，３２）のみ又はその周辺の複数のミラーを使ってテスト基板に描画することで、実際に描画された結果を解析する。その解析結果から、例えばＤＭＤ３４のミラーｍ０（３０，３４）が第１フライアイレンズ４１の光軸ＯＡに対応しているなどがわかる。従って、照射光軸の最終調整は第１フライアイレンズ４１の機械的な調整が難しい光軸の調整をＤＭＤ３４のアドレスの調整で行うことができる。なお、第２フライアイレンズ４２にて照射される光線が６４×６４セル分のブロックを１データとして、実際の投影された像が０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度のサイズで取り扱う事が望ましい。

１６×１６個で構成される第１フライアイレンズ４１は凸レンズと凸レンズとの境界が存在する。図６は第１結像光学系３５の凸レンズと第１フライアイレンズ４１の凸レンズとの関係を示した図である。

第１フライアイレンズ４１の個々のレンズ同士は隣接しているため、第１フライアイレンズ４１の凸レンズを通過する光線は、個々の凸レンズを透過すると光線Ｌが回折してお互いの光線Ｌに干渉し、ミラー像を形成してしまう。図６に示されるように、第１結像光学系３５で回折した光線Ｌ１，Ｌ２およびＬｃが第１フライアイレンズ４１として構成される第１フライアイレンズ４１−１，４１−２、４１−３に投入される場合を想定する。第１フライアイレンズ４１と垂直に交わる光線Ｌが光線Ｌｃとし、光線Ｌｃの上方から入射する光線Ｌを光線Ｌ１とし、光線Ｌｃの下方から入射する光線Ｌを光線Ｌ２としている。

上方から入射する光線Ｌ１は第１フライアイレンズ４１−１と、光線Ｌ１の一部が隣接する第１フライアイレンズ４１−２とに照射される。第１フライアイレンズ４１−２に照射された光線Ｌ１は更に第１フライアイレンズ４１−２の中心軸方向に屈折する。反対に下方から投入される光線Ｌ２は、第１フライアイレンズ４１−２にて第１フライアイレンズ４１−２の中心軸方向に屈折し、第１フライアイレンズ４１−２の焦点付近で結像Ｌｒを形成する。従って第１フライアイレンズ４１−２の上方から投入された光線Ｌ１と下方から投入された光線Ｌ２と中心軸に平行に透過してきた光線Ｌｃが結像Ｌｒを形成する。しかし光線Ｌ１および光線Ｌ２は本来の第１フライアイレンズ４１−２に投入される光線ではなく、第１フライアイレンズ４１−１および第１フライアイレンズ４１−３に投入される光線のごく一部であり、その光量は弱い。つまり、本来第１フライアイレンズ４１−２を透過してきた光線の結像Ｌｒは本来の光量を透過しているので、明確な像を形成するが、隣接する第１フライアイレンズ４１−１および第１フライアイレンズ４１−３の境界付近を透過、屈折してきた光線Ｌ１及び光線Ｌ２が結像Ｌｒと干渉して迷光が生じる。この迷光を除去するために光線Ｌ１及び光線Ｌ２を除去する必要がある。

結像Ｌｒの迷光を除去するために、本実施例の描画装置１００では第１インテグレータの各凸レンズの隣接する部分に光線が通過しないようにＤＭＤ３４のミラーを調整する。例えば、図５で示された第１ブロックＢ１の外周であるミラーｍ０（１，１）からミラーｍ０（６４，１）の列、ミラーｍ０（６４，１）からミラーｍ０（６４，６４）の列、ミラーｍ０（１，１）からミラーｍ０（１，６４）の列、ミラーｍ０（１，６４）からミラーｍ０（６４，６４）の列のミラーを常時オフ（Ｏｆｆ）することで、光線Ｌが隣接する第１フライアイレンズ４１の凸レンズの密着部分を通過しないようにすることができる。つまり、描画装置１００はＤＭＤ３４のブロック単位ごとに外周部のミラーを適切な列数で非反射（オフ）にすることで、他の光線Ｌの干渉を受けることなくクリアに結像させることができる。

以上に示されるように、描画装置１００は第１フライアイレンズ４１の個々の凸レンズの二次元配列に対応した光軸ＯＡの調整、及び干渉の除去をＤＭＤ３４の制御により複数のミラーの二次元配列を調整することが可能となる。

＜描画制御系＞
図７は、描画装置１００の描画制御系である制御部９０の構成を示した図である。描画制御系の制御部９０は、図７で示されるように露光制御部９１、バッファメモリ９２、ミラー制御部であるＤＭＤ駆動回路９３、及び移動テーブル制御回路９４で構成される。

露光制御部９１は描画処理を制御し、ＤＭＤ駆動回路９３、及び移動テーブル制御回路９４へ制御信号を出力する。描画処理を制御するプログラムは、あらかじめ露光制御部９１内のＲＯＭ（図示せず）に格納されている。

露光制御部９１に入力されるパターンデータは、描画パターンの位置情報をもつベクタデータ（ＣＡＤ／ＣＡＭデータ）をワークステーション（図示せず）から取得する。露光制御部９１はベクタデータのＸ−Ｙ座標系に基づいた位置座標データをラスタ変換し、２次元ドットデータ（ＯＮ／ＯＦＦデータ）であるラスタデータに変換する。なお、ラスタ変換する際には、第１結像光学系３５及び第１インテグレータ４０の拡大縮小倍率が考慮される。

ラスタデータに変換されたパターンデータは、第１フライアイレンズ４１の個々の凸レンズの二次元配列に対応した光軸ＯＡの調整、及び干渉が除去されるようにＤＭＤ３４の各ブロック単位のミラーの二次元配列で調整され、バッファメモリ９２に格納される。

移動テーブル制御回路９４は、モータなどの移動手段で移動テーブル１５を制御している。移動テーブル制御回路９４は、移動テーブル１５の位置情報をフィードバックしながら移動速度及び基板送り方向等を制御する。

露光制御部９１は走査中、移動テーブル１５の所定の位置に従い、ブロックごとのラスタデータを所定のタイミングでバッファメモリ９２から順次読み出され、ＤＭＤ駆動回路９３へ伝達する。ＤＭＤ駆動回路９３はＤＭＤ３４の所定のアドレスのミラーを反射／非反射（ＯＮ／ＯＦＦ）制御する。露光制御部９１により描画装置１００は第１フライアイレンズ４１の個々の凸レンズの二次元配列に対応した光軸ＯＡの調整、及び干渉の除去を、ＤＭＤ３４の各ミラーを調整で行うことができるため、移動テーブル１５に載置する基板に対してクリアなパターンを形成することができる。

《第２実施形態》
第１実施形態の第３結像位置ＩＦ３である第３ステージＳＴ３の像は倒立しているが、第３結像位置ＩＦ３に第２インテグレータ４５を設置することで、基板ＳＷの表面に相当する第４結像位置ＩＦ４に結像させることができる。図８は第２インテグレータ４５を追加して設置した投影光学系１３０を示している。第２インテグレータ４５は第３フライアイレンズ４６と第４フライアイレンズ４７とで構成され、第３ステージＳＴ３に第３フライアイレンズ４６を配置し、第４ステージＳＴ４が第４フライアイレンズ４７の第４結像位置ＩＦ４となっている。なお、投影光学系１３０は投影光学系３０に第２インテグレータ４５を追加した構成のため、第１実施形態で使用した符号を用い、同じ符号についての説明を省略する。

第３ステージＳＴ３から第４ステージＳＴ４の投影像の変化は、第１実施形態で示した第１ステージＳＴ１から第２ステージＳＴ２の光線Ｌと同様に変化する。図９は結像位置においての光線Ｌのマトリックスを示した図であり、図９（ａ）は第３ステージＳＴ３における光線Ｌのマトリックスを示し、図９（ｂ）は第４ステージＳＴ４における光線Ｌのマトリックスを示した図である。

図９で示すように、第３ステージＳＴ３と第４ステージＳＴ４とではブロックの配置が同じであり、ミラーのアドレスが異なる。第１ブロックＢ１で説明すると、第３ステージＳＴ３において第１ブロックＢ１はＭ３（１，１）に配置され、第４ステージＳＴ４においてもＭ４（１，１）に配置される。第１ブロックＢ１のミラーのアドレスは、第３ステージＳＴ３においてｍ３（６４．６４）の位置の光線が左右及び天地に反転されｍ４（１．１）の対角線上に配置される。同様にｍ３（１．１）にミラーのアドレスの光線も左右及び天地に反転されｍ４（６４．６４）に配置される。つまり、第０ステージＳＴ０のＤＭＤ３４で反射する像が第４ステージＳＴ４において正立したままｎ３倍に縮小されて結像させることができる。なお、本実施形態も第１実施形態で示された第１フライアイレンズ４１の個々の凸レンズに対応した光軸ＯＡの調整、及び干渉の除去をＤＭＤ３４の制御により行うことで、基板ＳＷの表面にクリアな結像を表示することができる。本実施形態では第１インテグレータ４０でｎ１倍に縮小され、第２インテグレータ４５でｎ３倍に縮小されているが、第２インテグレータ４５において等倍に結像させることで第１インテグレータ４０の倍率をそのまま適用したまま、ブロック単位で光線Ｌを左右及び天地に反転することができる。

１１ … 筐体底部
１２ … ゲート状構造部
１３ … スライド
１５ … 移動テーブル
２０ … 光源装置
２２ … ランプ
２３ … リフレクタ
２４ … ランプ管軸
２５ … バルブ部
３０、１３０ … 投影光学系
３２ … コリメート光学系
３３ … 反射ミラー
３５ … 結像光学系
３６ … 結像光学系
３７ … ミラーブロック
４０ … 第１インテグレータ、４５ … 第２インテグレータ
４１ … 第１フライアイレンズ、４２ … 第２フライアイレンズ、４６ … 第３フライアイレンズ、４７ … 第４フライアイレンズ
９０ … 制御部
９１ … 露光制御部
９２ … バッファメモリ
９３ … ＤＭＤ駆動回路、
９４ … 移動テーブル制御回路
１００ … 描画装置
Ｂ … ブロック
Ｆ … 層
ＦＤ … 搬送方向
ＩＦ … 結像位置
Ｌ … 光線
Ｌｒ … 結像
ＯＡ … 光軸
ＳＴ … ステージ
ＵＶ … 紫外光を含む光（紫外光線）

Claims (6)

1. 基板にパターンを描画する描画装置において、
   二次元的に配置された複数のミラーで前記パターンを形成するための光束に紫外光線の光束を空間変調する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子によって空間変調された前記パターンを形成する光束を拡大する拡大光学系と、
   前記拡大光学系の第１結像位置にて、前記拡大光学系の光軸方向と交差する面で、前記空間変調素子の二次元的な配置と一致するように配置された複数のレンズからなる第１インテグレータと、
   前記第１インテグレータで生じる迷光を減少させるように、前記空間光変調素子の前記複数のミラーを制御するミラー制御部と、
   を備える描画装置。
2. 前記ミラー制御部は、前記第１インテグレータの周辺を通過する前記紫外光線の光束が前記基板側に届かないように、前記ミラーを制御する請求項１に記載の描画装置。
3. 前記ミラー制御部は、共役位置で前記第１インテグレータの複数のレンズの二次元配列と前記空間光変調素子の二次元配列とを一致させる請求項１に記載の描画装置。
4. 前記第１インテグレータを通過して前記パターンを形成するための光束を結像する結像光学系と、
   前記結像光学形と前記基板との間に配置され、二次元的に配置された複数のレンズからなる第２インテグレータと、
   を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の描画装置。
5. 前記第１インテグレータは、第１フライアイレンズとこの第１フライアイレンズの後方焦点位置に配置され前記第１フライアイレンズを通過した前記パターンを形成するための光束の径を縮小する第２フライアイレンズとを含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の描画装置。
6. 前記第２インテグレータは、第３フライアイレンズとこの第３フライアイレンズの後方焦点位置に配置された第４フライアイレンズとを含む請求項４に記載の描画装置。