JP2013197147A - 検査装置、露光装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光処理に使用される光の検査において、簡易な構成で検出精度を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】検出部５１は、検出部搬送機構５２の駆動によって、空間光変調器４６によって変調された、断面が帯状の光の長手方向に沿って、空間光変調器４６に対して相対的に移動する。この検出部５１は、第１の受光素子としてフォトダイオード５１６と第２の受光素子として一次元ＣＣＤ素子５１９とを有し、先に空間光変調器４６で変調された、断面が帯状の光を照射されるフォトダイオード５１６の検出結果に基づいて、一次元ＣＣＤ素子５１９の検出感度を変化させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板（以下、単に「基板」と称する）に対して光を照射することで、パターンを基板表面に直接露光する技術に関する。特に、多チャンネルの光学変調素子を使用して露光する場合における露光精度を向上させる技術に関する。

基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、光源とフォトマスクとを用いて当該感光材料を面状に露光する露光装置が周知である。これに対して、近年では、フォトマスクを用いず、ＣＡＤデータ等に基づいて、変調した光ビームによって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを描画する描画装置（直接描画装置）が注目されている。

直接描画装置は、感光材料への光ビームを画素単位でオン／オフ変調するための光学変調素子を備える。反射型の光学変調素子では、光源から供給される光ビームを反射して基板上に与えるオン状態と、光ビームを基板の外部に向けて反射あるいは拡散させるオフ状態とを、描画パターンを表現した制御信号によって画素単位で切り換えることでパターンを描画する。

例えば、一次元の光学変調素子を使用した露光装置において、光学変調素子の各チャンネル間のバラツキや、元となる光量のバラツキにより、露光面における光量分布がばらつく場合がある。このため、事前に露光光の光量分布を測定する必要がある。

例えば、特許文献１には、露光面に照射された、少なくとも２つの異なるレベルの入射光をラインセンサで事前に測定することが記載されている。入射光に対応した補正値をそれぞれ求め、実際の入射光量のレベルに応じた適切な補正値が選択されて、出力を補正する。

また、特許文献２には、高感度用の撮像装置と低感度用の撮像装置とが設けられた測定装置が開示されており、出力が飽和状態であるか否かに応じてこれらの撮像装置が切り換えられることについて記載されている。

特開２００１−３５６４３７号公報 特開２００５−１９５５３８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、多チャンネルの光学変調素子によって変調された光を高感度で取得したい場合には、感度のレンジ数に比例して補正値の数、又は撮像装置の数を増やす必要があり、アルゴリズム、装置構成等が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、露光処理に使用される光の検査において、簡易な構成で検出精度を向上させることができる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、光源から照射された第１の光が空間光変調素子で変換されて生成されるとともに、描画対象物への描画に使用される断面が帯状の第２の光を検査する検査装置であって、前記第２の光を検出する検出部と、前記第２の光の長手方向に沿って、前記検出部を前記空間光変調素子に対して相対的に移動させる検出部搬送機構と、を備え、前記検出部は、第１の受光素子と第２の受光素子とを有し、先に前記第２の光を照射される前記第１の受光素子の検出結果に基づいて、前記第２の受光素子の検出条件を変化させることを特徴とする。

第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記第１の受光素子は、前記第２の受光素子よりも高感度であることを特徴とする。

第３の態様は、第１の態様または第２の態様に係る検査装置であって、前記第１の受光素子は、前記第２の光の全体的光量を反映した検出値を与える素子であり、前記第２の受光素子は、前記第２の光を構成する複数の変調光のそれぞれの光量を検出する素子であることを特徴とする。

第４の態様は、第３の態様に係る検査装置であって、第１の受光素子はフォトダイオードであり、第２の受光素子が複数の光検出セルを配列させた光検出素子であることを特徴とする。

第５の態様は、露光装置であって、光源からの第１の光を所定の変調用空間に導く第１光路系と、前記変調用空間に配置され、前記第１の光を変調する空間光変調素子と、前記第２の光を描画対象物の表面に導く第２光路系と、前記描画対象物を保持する基板保持部と、前記第２の光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記第２の光によって前記描画対象物の表面を走査させる走査駆動部と、第１の態様ないし第４の態様のいずれか一つに係る検査装置と、を備える。

第６の態様は、光源から照射された第１の光が空間光変調素子で変換されて生成されるとともに、描画対象物への描画に使用される断面が帯状の第２の光を検査する検査方法であって、第１の受光素子と第２の受光素子とを有する検出部を、前記第２の光の長手方向に沿って、前記空間光変調素子に対して相対的に移動させる工程と、先に前記第２の光を照射される前記第１の受光素子の検出結果に基づいて、前記第２の受光素子の検出条件を変化させる工程と、を備える。

第１の態様から第５の態様によれば、先に第２の光を照射される第１の受光素子の検出結果に基づいて、第２の受光素子の検出条件を変化させるため、受光素子の測定レンジを複数回切り換えながら測定を行う必要がなく、作業性が向上する。

特に、第２の態様によれば、第１の受光素子は第２の受光素子よりも高感度であるため、測定値のとりうる範囲が広い場合に有効である。

特に、第３の態様によれば、第１の受光素子は、第２の光の全体的光量を反映した検出値を与える素子であり、第２の受光素子は、第２の光を構成する複数の変調光のそれぞれの光量を検出する素子である。第１の受光素子は第２の受光素子の検出条件を調整するために設けられるから、個々の描画画素についての光量を必ずしも知る必要はない。そこで、第３の態様では、第１の受光素子については第２の光の全体的光量を反映させる素子を使用することによって、第１の受光素子に求められる要請をより高度に達成できる。

パターン描画装置の概略側面図である。 パターン描画装置の平面図である。 空間光変調器の平面図である。 空間光変調器の動作の様子を示す図である。 検出部の概略構成図である。 検出部の要部構成を表す図である。 制御部のハードウェア構成を示す図である。 処理の流れを示すフローチャートである。 光量分布を示す図である。 検出感度の時間経過を表す図である。 二次元光量分布を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

図１には、本発明の実施の形態に係るパターン描画装置１の側面図が示されており、図２には、パターン描画装置１の平面図が示されている。パターン描画装置１は、液晶表示装置用のガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」という。）上の感光材料に光を照射してパターンを描画する装置である。

図１及び図２に示されるように、パターン描画装置１は、感光材料の層が（＋Ｚ）側の主面Ｗ１（以下、「上面Ｗ１」という。）上に形成された基板Ｗを保持する基板保持部３、基台１１上に設けられて基板保持部３をＸ方向およびＹ方向に移動する保持部移動機構２、基板保持部３および保持部移動機構２を跨ぐように基台１１に固定されるフレーム１２、フレーム１２に取り付けられて基板Ｗ上の感光材料に変調された光（以下において変調光と称する場合がある。）を照射する光照射部４、光照射部４からの変調光を受ける検出部５１、検出部５１をＸ方向に移動する検出部搬送機構５２を備える。また、図１に示されるように、検出部５１からの出力に基づいて光照射部４の駆動を制御する制御部９０を備える。なお、変調光が本実施形態における第２の光に相当する。

なお、以下において、Ｙ方向を主走査方向と称し、Ｘ方向を副走査方向と称する場合がある。また、後に詳述する帯状の変調光の短幅方向が主走査方向（Ｙ方向）に一致し、帯状の変調光の長手方向が副走査方向（Ｘ方向）に一致する。また、基板Ｗが載置される基板保持部３の面に直交する方向を高さ方向と称する場合がある。このＸ軸及びＹ軸により構成される面が水平面であるとともに、Ｚ軸が水平面に対する鉛直軸である。

図１及び図２に示されるように、基板保持部３は、基板Ｗが載置されるステージ３１、ステージ３１を回転可能に支持する支持プレート３３及び支持プレート３３上において、基板Ｗの上面Ｗ１に垂直な回転軸３２１を中心にステージ３１を回転するステージ回転機構３２を備える。ステージ回転機構３２は、ステージ３１の（＋Ｘ）側に設けられたリニアモータ３２２を備え、リニアモータ３２２は、ステージ３１の（＋Ｘ）側の側面に固定された移動子と支持プレート３３の上面に設けられた固定子とを備える。ステージ回転機構３２では、リニアモータ３２２の移動子が固定子の溝に沿ってＹ方向に沿って移動することにより、ステージ３１が、支持プレート３３上に設けられた回転軸３２１を中心として所定の角度の範囲内で回転する。

保持部移動機構２は、基板保持部３を図１及び図２中の副走査方向に移動する副走査機構２３、副走査機構２３を介して支持プレート３３を支持するベースプレート２４、及び基板保持部３をベースプレート２４と共に主走査方向に移動する主走査機構２５を備える。

副走査機構２３は、支持プレート３３の下側（すなわち、（−Ｚ）側）において、ステージ３１の主面に平行かつ副走査方向に延びるリニアモータ２３１、リニアモータ２３１の（＋Ｙ）側及び（−Ｙ）側において副走査方向に延びる一対のリニアガイド２３２を備える。リニアモータ２３１は、支持プレート３３の下面に固定された移動子とベースプレート２４の上面に設けられた固定子とを備え、当該移動子が固定子に沿って副走査方向に移動することにより、基板保持部３がリニアモータ２３１及びリニアガイド２３２に沿って直線的に移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下側において、主走査方向に延びるリニアモータ２５１、リニアモータ２５１の（＋Ｘ）側及び（−Ｘ）側において主走査方向に延びる一対のエアスライダ２５２を備える。リニアモータ２５１は、ベースプレート２４の下面に固定された移動子と基台１１の上面に設けられた固定子とを備え、当該移動子が固定子に沿って主走査方向に移動することにより、ベースプレート２４が、基板保持部３と共にリニアモータ２５１及びエアスライダ２５２に沿って主走査方向に直線的に移動する。

図２に示されるように、光照射部４は、フレーム１２に取り付けられた複数（図の例では、８個）の光学ヘッド４１，４１，・・，４１を備える。

また、光照射部４は、図１に示されるように、複数の光学ヘッド４１，４１，・・，４１のそれぞれに接続される光源光学系４２、紫外光を出射するＵＶ光源４３及び光源駆動部４４を備える。ＵＶ光源４３は固体レーザであり、光源駆動部４４の駆動により、ＵＶ光源４３から波長３５５ｎｍの紫外光が出射され、光源光学系４２を介して光学ヘッド４１へと導かれる。なお、ＵＶ光源４３から照射された光が本実施形態における第１の光に相当する。

複数の光学ヘッド４１，４１，・・，４１のそれぞれは、ＵＶ光源４３からの光を下方に向けて出射する出射部４５、出射部４５からの光を反射して所定の空間光変調用空間へと導く光学系４５１、空間光変調用空間に配設され、光学系４５１を介して照射された出射部４５からの光を変調しつつ反射する空間光変調器４６、及び空間光変調器４６からの変調された光を基板Ｗの上面Ｗ１に設けられた感光材料上へと導く光学系４７を備える。なお、光源光学系４２、出射部４５及び光学系４５１が、ＵＶ光源４３からの第１の光を所定の変調用空間に導く本実施形態における第１光路系に相当し、光学系４７が本実施形態における第２の光路系に相当する。

図３には、空間光変調器４６が拡大して示されている。図３に示されるように、空間光変調器４６は、出射部４５を介して照射されたＵＶ光源４３からの光を基板Ｗの上面Ｗ１へと導く回折格子型の光変調素子４６１を備える。光変調素子４６１は、半導体装置製造技術を利用して製造され、格子の深さを変更することができる回折格子となっている。光変調素子４６１には複数の帯状の可撓リボン４６１ａ及び帯状の固定リボン４６１ｂが交互に平行に配列形成され、複数の可撓リボン４６１ａは背後の基準面に対して個別に昇降移動可能とされ、複数の固定リボン４６１ｂは基準面に対して高さが固定される。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）（「ＧＬＶ」は登録商標）が知られている。

図４には、可撓リボン４６１ａおよび固定リボン４６１ｂに対して直交する面における光変調素子４６１の断面が示されている。図４（ａ）に示されるように、可撓リボン４６１ａおよび固定リボン４６１ｂが基準面４６１ｃに対して同じ高さに位置する（即ち、可撓リボン４６１ａが撓まない）場合には、光変調素子４６１の表面は面一となり、入射光Ｌ１の反射光が０次光Ｌ２として導出される。一方、図４（ｂ）に示されるように可撓リボン４６１ａが固定リボン４６１ｂよりも基準面４６１ｃ側に撓む場合には、可撓リボン４６１ａが回折格子の溝の底面となり、１次回折光Ｌ３（さらには、高次回折光）が光変調素子４６１から導出され、０次光Ｌ２は消滅する。このように、光変調素子４６１が用いられて、回折格子を利用した光変調が行われる。

光照射部４では、ＵＶ光源４３からの光が光源光学系４２により帯状光（光束断面が帯状の光）とされ、出射部４５を介して空間光変調器４６のライン状に配列された複数の可撓リボン４６１ａおよび固定リボン４６１ｂ上に照射される。光変調素子４６１では、隣接する各１本の可撓リボン４６１ａおよび固定リボン４６１ｂを１つのリボン対とすると、３つ以上のリボン対が、１個の単位素子を構成し、各単位素子が、描画されるパターンの１つの画素に対応する。

光変調素子４６１では、各単位素子に対して制御部９０からの制御信号が与えられる。すなわち、光変調素子４６１においては、制御部９０からの信号に基づいて、パターンの各画素に対応する単位素子におけるリボン対の可撓リボン４６１ａがそれぞれ制御され、各画素に対応する単位素子におけるリボン対が０次光（正反射光）を出射する状態と、非０次回折光（主として１次回折光（（＋１）次回折光および（−１）次回折光））を出射する状態との間で遷移可能とされる。光変調素子４６１から出射される０次光は光学系４７へと導かれ、１次回折光は光学系４７とは異なる方向へと導かれる。なお、迷光となることを防止するために１次回折光は図示を省略する遮光部により遮光される。

光変調素子４６１からの０次光、即ち帯状の変調光は、光学系４７を介して基板Ｗの上面Ｗ１へと導かれる。これにより、基板Ｗの上面Ｗ１上においてＸ方向（すなわち、主走査方向に垂直な副走査方向）に並ぶ複数の照射位置のそれぞれに変調された光が照射される。すなわち、光変調素子４６１の各画素に対応するリボン対は０次光を出射する状態がＯＮ状態であり、１次回折光を出射する状態がＯＦＦ状態とされる。

光変調素子４６１では、図４（ａ）に示されるように、可撓リボン４６１ａと固定リボン４６１ｂとの基準面４６１ｃからの高さを等しくすることにより、０次光が信号光として得られるが、可撓リボン４６１ａの高さを固定リボン４６１ｂの高さよりも僅かに低くすることにより信号光の光量を低下させることができ、この性質を利用して光変調素子４６１からの光量の調整を行うことができる。

パターン描画装置１では、保持部移動機構２により、基板Ｗを、図１及び図２に示される描画開始位置（具体的には、各光学ヘッド４１が基板Ｗの＋Ｙ側の端縁の上方に配置される位置）から、（＋Ｙ）方向へと移動しつつ、光照射部４において各光学ヘッド４１の空間光変調器４６の光変調素子４６１（図３参照）が、描画されるべきパターンのデータに基づいて制御部９０により制御される（すなわち、各画素に対応するリボン対のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる）ことにより、基板Ｗの上面Ｗ１上の感光材料に上記パターンが描画される。

図５には、検出部５１の構成図が概略的に示されている。この検出部５１が本実施形態における検査装置に相当する。

検出部５１は、支持プレート３３の上面であって、ステージ３１の（＋Ｙ）側に配置されている（図１、図２参照）。後に明らかになるように、照射部４のキャリブレーション動作が行われる際には、保持部移動機構２が基板保持部３を主走査方向に沿って移動させることにより、光学ヘッド４１が検出部５１の真上に配置された状態とされる。

検出部５１は、以下に詳述する各光学要素が筐体５１８の内部に配置された構造を有する。筐体５１８の上面には、対物レンズ５１２が設置されている。光学系４７から照射された帯状の変調光は、対物レンズ５１２を介して検出部５１に導入される。対物レンズ５１２は、例えば、１００倍の倍率を有するレンズである。対物レンズ５１２を透過した変調光はミラー５１３によってその進行方向の変更を受けて、分割ミラー５１４に入射する。なお、ミラー５１３と分割ミラー５１４との間の光路の面積は比較的大きく設けられていることが望ましい。分割ミラー５１４に入射した変調光は、所定の光量の割合で、反射光と透過光とに分割される。分割ミラー５１４は、いわゆるハーフミラーと類似の構造を持つが、光透過率は５０％でなくてもよい。

分割ミラー５１４で分割された変調光のうち、反射光は遮光板５２０に照射される。遮光板５２０には、スリット構造５１５が形成されている。このスリット構造５１５は、それぞれの長手方向が主走査方向、即ちＹ軸方向に沿うように伸びた複数（具体的には２つ）の単位スリット５１５ａ、５１５ｂ（後述する図６参照）を、Ｘ方向に離隔して平行配置した構造となっている。したがって、分割ミラー５１４で反射された光の一部はこのスリット構造５１５を通過して２本のスリット光となる。このようなスリット光は、遮光板５２０にスリット構造５１５を形成しておく態様以外にも、例えば、レンズなどを用いて反射光のうち一部を取り出すような態様によっても得ることができる。キャリブレーション動作における、光学ヘッド４１に対する検出部５１の相対移動方向（ここでは、例えば、＋Ｘ方向とする（図２の矢印ＡＲ５１））について、先行する側（＋Ｘ側）に配置されている単位スリット５１５ａを、以下「第１の単位スリット５１５ａ」ともいう。また、他方の単位スリット５１５ｂを、以下「第２の単位スリット５１５ｂ」ともいう。

この遮光板５２０の光の照射面とは反対側の空間に、複数（具体的には２つ）の受光素子、本実施形態では、フォトダイオード５１６と一次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子５１９とが、図５におけるＸ軸方向に沿って列設されている。図６には、これらのフォトダイオード５１６と一次元ＣＣＤ素子５１９との位置関係が拡大して模式的に示されている。このうち図６（ａ）に示される各光学素子の配置は、図５に記載されている配置と光学的に等価であり、ミラー５１３等の記載を省略して、遮光板５２０に設けられた単位スリット５１５ａ，５１５ｂとフォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９の位置関係を表している。また、図６（ｂ）では、フォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９と各単位スリット５１５ａ，５１５ｂとの対応関係が模式的な平面拡大図として示されている。

フォトダイオード５１６は、キャリブレーション動作における、光学ヘッド４１に対する検出部５１の相対移動方向（ここでは、＋Ｘ方向）について、一次元ＣＣＤ素子５１９よりも先行する側（＋Ｘ側）に配置されている。そして、フォトダイオード５１６には、第１の単位スリット５１５ａを通った光が入射し、当該入射光の光量を反映した単一の値が検出される。一方、一次元ＣＣＤ素子５１９には、第２の単位スリット５１５ｂを通った光が入射する。一次元ＣＣＤ素子５１９においては、複数の画素（光検出セル）ＰＸが一列に配置されており、第２の単位スリット５１５ｂを通過した光の光量が画素ＰＸごとに検出される。

これらのフォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９は、それぞれの受光面が遮光板５２０の表面（ＸＹ面）と平行であり、Ｚ方向についてのフォトダイオード５１６と遮光板５２０との距離が、一次元ＣＣＤ素子５１９と遮光板５２０との距離と一致するように、即ちフォトダイオード５１６と光源との光学的距離と、一次元ＣＣＤ素子５１９と光源との光学的距離と、が一致するように設置されている。なお、図５では、一次元ＣＣＤ素子５１９は、フォトダイオード５１６よりも上方に記載されているが、あくまでも図示の都合上であって、本来は、図６に示されるように、遮光板５２０に対して同じ高さに配置されている。

これらの一次元ＣＣＤ素子５１９は、検出部５１がひとつの位置にある状態で、光学系４７から照射された断面が帯状の反射光（変調光）ＬＦの短幅方向（Ｙ方向）における一次元の光量分布を検出する。つまり、第２の単位スリット５１５ｂの長手方向（Ｙ方向）と光の短幅方向とは一致する方向であり、第２の単位スリット５１５ｂの長手方向（Ｙ方向）に沿って、一次元ＣＣＤ素子５１９が有する複数の画素（単位検出素子）ＰＸが、等間隔で配列されて受光を行う。なお、第２の単位スリット５１５ｂは、第１の単位スリット５１５ａと間隔Ｒ１を隔てて平行に配置されている。

図６（ｃ）は、反射光ＬＦの光路を立体的に示した模式図であり、その一部が概念的な直方体として描かれている。この光路の断面は帯状であり、その短幅方向（Ｙ方向）に沿って単位スリット５１５ａ、５１５ｂが延びている。図１の検出部搬送機構５２の駆動によって検出部５１が（＋Ｘ）方向に移動することによって、単位スリット５１５ａ、５１５ｂが、反射光ＬＦの光路のＸＹ断面を走査方向ＳＣ（（＋Ｘ）方向）に向けて順次走査してゆくことになる。従って、空間光変調器４６の同じチャンネルからの光は、先に第１の単位スリット５１５ａを透過し、その後で第２の単位スリット５１５ｂを透過する。なお、図６（ｃ）は、反射光ＬＦと単位スリット５１５ａ，５１５ｂとの実際の位置関係を表しているわけではなく、単位スリット５１５ａ，５１５ｂの延在方向、走査方向、そして断面が帯状の光の短幅方向及び長手方向についての関係を概念的に表すものである。

一方、分割ミラー５１４の透過光は、進行方向に設置された一次元ＣＣＤ素子５１７によって、その光量を検出される。

本実施形態では、上述のように、第１の単位スリット５１５ａと第２の単位スリット５１５ｂとの間隔Ｒ１が設けられており、検出部５１がＸ方向に沿って走査を行うため、空間光変調器４６の同じチャンネルからの光であっても、フォトダイオード５１６による光検出と一次元ＣＣＤ素子５１９による光検出とに時間的な差が生じる。

後に詳述するように、一次元ＣＣＤ素子５１９は、反射光ＬＦを構成する複数の変調光のそれぞれの光量を検出する素子として使用される。一方、フォトダイオード５１６は、一次元ＣＣＤ素子５１９の光検出条件を調整するための情報を得るために、反射光ＬＦの全体的光量を反映した検出値を与える素子として使用される。

図１および図２に示されるように、検出部搬送機構５２は、副走査方向（Ｘ方向）に配設されたボールネジ５２４、保持部移動機構２の支持プレート３３上に固定されるとともに筐体５１８を支持する副走査方向に配設された２本のガイドレール５２５及びボールネジ５２４に接続されるモータ５２６を備える。

パターン描画装置１では、後述する光照射部４のキャリブレーション動作の際に、検出部搬送機構５２のモータ５２６によってボールネジ５２４が回転し、検出部５１が、ガイドレール５２５に沿って、即ち副走査方向に沿って所定方向（ここでは、＋Ｘ方向（矢印ＡＲ５１））に移動される。これによって、光照射部４から照射された断面帯状の変調光が、検出部５１のフォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９によって、断面が帯状の変調光の長手方向（Ｘ方向）に沿って、順次受光及び検出される。検出された光信号は、それぞれ制御部９０に送信されて記憶されるとともに所定の演算処理が行われる。特定のタイミングで一次元ＣＣＤ素子５１９が検出するのは、反射光ＬＦの断面における光量分布のうち特定のＸ座標に対応する帯状の光の短幅方向の一次元の光量分布である。Ｘ方向への走査を行いつつ一次元光量分布の測定を繰り返して、１次元光量分布の検出値をつなぎあわせることによって、断面が帯状の変調光の二次元光量分布が得られる。

なお、本実施形態では、フォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９が受光しつつ、検出部搬送機構５２の駆動により検出部５１が移動することで、光を検出していたが、このような形態には限られない。検出部搬送機構５２が設けられておらず、検出部５１がステージ３１に対して固定設置される形態であっても構わない。この場合には、主走査機構２５によるステージ３１の主走査方向における移動、又は副走査機構２３によるステージ３１の副走査方向における移動によって、検出部５１は、光照射部４が有する空間光変調器４６に対して相対的に移動し、光照射部４からの光を検出する。

図７には本実施形態における制御部９０のハードウェア構成が示されている。図７に示されるように、制御部９０は一般的なコンピュータと同様のハードウェア構成を有する。即ち、制御部９０は各種演算処理を行うＣＰＵ９１、基本プログラムＰを記憶する読み出し専用のメモリであるＲОＭ９２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ９３、記録媒体（より具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk））、フレキシブルディスクなどの可搬性記録媒体）Ｍからその中に記憶されている情報を読み出すメディアドライブ９４、キーボード、マウスなどで構成される入力デバイスであり、コマンドや各種データの入力といったユーザ操作を受け付ける入力部９５及びカラーＬＣＤのようなディスプレイ等を備え、各種のデータや動作状態を可変表示する表示部９６をバスライン９９に接続して構成されている。また、バスライン９９には、光源駆動部４４、空間光変調器４６、検出部搬送機構５２、保持部移動機構２などが電気的に接続されている。

図８には、光照射部４のキャリブレーション動作に係る処理の流れを示すフローチャートが示されている。このフローチャートに沿って、上述の構成を有する検出部５１の処理動作について説明する。

はじめに、基板保持部３を保持部移動機構２によって主走査方向に沿って移動させて、各光学ヘッド４１が検出部５１の真上に配置された状態とする（ステップＳ１１）。ただし、このとき、検出部搬送機構５２は、検出部５１を、これが有する対物レンズ５１２が最も−Ｘ側に配置された光学ヘッド４１の光学系４７の直下の位置に配置されるような位置に、配置する。

検出部５１が上記の光学系４７の直下の位置に到達すると、キャリブレーション動作が開始される。キャリブレーション動作においては、検出部５１が＋Ｘ方向に移動されつつ、光照射部４が備える複数の光学ヘッド４１，４１，・・，４１のそれぞれについて、露光処理に使用される光の検査が次々と行われる。各光学ヘッド４１について行われる当該検査の態様は同じであるので、以下においては、１個の光学ヘッド４１に対する当該検査の態様を説明する。

まず、制御部９０からの指令に応じて光源駆動部４４の駆動が開始され、ＵＶ光源４３から光が照射される（ステップＳ１２）。ＵＶ光源４３から照射された光は、光源光学系４２にて断面が帯状に変形され、光照射部４に導入される。光照射部４に導入された光は空間光変調用空間に配置された空間光変調器４６によって変調される。そして、変調された光は光学系４７から外部に向けて照射される。

光学系４７から照射された断面帯状の変調光の長手方向における端の部分は、検出部５１の対物レンズ５１２に入射する。入射した光は、検出部５１において、ミラー５１３及び分割ミラー５１４によって進行方向を変えられ、遮光板５２０に達する。遮光板５２０に形成された単位スリット５１５ａ，５１５ｂを透過した光は、フォトダイオード５１６及び一次元ＣＣＤ素子５１９によって検出される。このとき一次元ＣＣＤ素子５１９は、第２の単位スリット５１５ｂを透過した光が有する、ステージ３１の主走査方向（Ｙ方向）、即ち断面帯状の変調光の短幅方向における一次元の光量分布を検出する。一方、フォトダイオード５１６は、第１の単位スリット５１５ａを透過した光が有する光量を検出する。

検出部５１は検出部搬送機構５２によって、ステージ３１の副走査軸（Ｘ軸）、即ち断面が帯状の変調光の長手方向に沿って、＋Ｘ方向に、変調光を受けながら移動される（ステップＳ１３）。従って、空間光変調器４６の所定のチャンネルからの変調光は、第１の単位スリット５１５ａを介して、一次元ＣＣＤ素子５１９よりも先にフォトダイオード５１６に照射される。換言すれば、フォトダイオード５１６が一次元ＣＣＤ素子５１９よりも先に変調光を検出する（ステップＳ１４）。このように、光照射部４からの光、具体的には空間光変調器４６の所定のチャンネルからの変調光についてのフォトダイオード５１６の検出結果に基づいて、制御部９０は、一次元ＣＣＤ素子５１９が当該チャンネルからの変調光を検出する直前に、一次元ＣＣＤ素子５１９の感度領域を調整する（ステップＳ１５）。そして、一次元ＣＣＤ素子５１９が、調整された感度領域で第２の単位スリット５１５ｂを介して照射された当該チャンネルからの変調光を検出する（ステップＳ１６）。つまり、一次元ＣＣＤ素子５１９の検出条件を変化させる。

制御部９０は、フォトダイオード５１６が光量を検出する都度、そのときの検出感度を記憶しており、その検出感度を、後続して同じ変調光を検出する一次元ＣＣＤ素子５１９に設定する。一次元ＣＣＤ素子５１９の検出感度を調整するタイミングは、検出部搬送機構５２の移動速度に応じて、制御部９０によって算出される。

図９には、副走査方向、即ち断面が帯状の変調光の長手方向（Ｘ方向）における光量分布の一例が示されている。このうち拡大図に示されるように、光量が比較的低い状態（以下において低光量域Ｔ１と称する場合がある。）から比較的高い状態（以下において、高光量域Ｔ２と称する場合がある。）に移行する場合には、光量の変化量が大きくなる。

フォトダイオード５１６は高感度であるため、光が低光量域Ｔ１から高光量域Ｔ２に変化しても飽和することなく、その光量を検出する。そして、一次元ＣＣＤ素子５１９は、その光量を検出可能な感度に調節される。

より具体的には、図１０に示されるように、時間経過に伴って、先行するフォトダイオード５１６の検出結果が感度領域Ｚ１〜Ｚ４に相当するような値に変化する場合、後続する一次元ＣＣＤ素子５１９の感度についても時間差をおいて感度領域Ｚ１〜Ｚ４に調節される。すなわち、フォトダイオード５１６の検出結果としての受光光量が大きい場合には一次元ＣＣＤ素子５１９の感度領域を高光量域に設定し、フォトダイオード５１６の受光光量が小さい場合には一次元ＣＣＤ素子５１９の感度領域を低光量域に設定する。そのために、フォトダイオード５１６の受光光量値の段階のそれぞれに対して、一次元ＣＣＤ素子５１９の感度領域をひとつずつ割り当てるようなテーブルをあらかじめ準備して制御部９０内のメモリに記憶しておき、そのテーブルを参照してフォトダイオード５１６の受光光量値に応じた一次元ＣＣＤ素子５１９の感度領域を決定する。

一般に、一次元ＣＣＤ素子は低感度であるため、光量の変化量が大きい場合には、その測定範囲に対応できず、飽和する恐れがある。本実施形態では、高感度のフォトダイオード５１６の検出結果に基づいて、低感度の一次元ＣＣＤ素子５１９の検出感度を調節するための処理が適宜行われる。

ここで行われる具体的な処理については、例えば検出部５１の移動速度を変化させる、又は一次元ＣＣＤ素子５１９のシャッタ時間（電荷蓄積時間や信号取出しのサンプリング周期）を調節するなどが挙げられる。

また、一次元ＣＣＤ素子５１９の出力信号のプリアンプのオフセット値を変化させることによって、設定する感度領域の下限値を調整できるほか、プリアンプのゲインを変化させることによってダイナミックレンジ（感度領域の幅）を調整できる。また、一次元ＣＣＤ素子５１９の出力信号のＡＤ変換の量子化幅を変化させることによって、感度段階を変化させることもできる。

これらはすべて、第１の受光素子での検出結果によって調整されるような、第２の受光素子の「検出条件」に該当する。

検出部５１は変調光を受けつつ、検出部搬送機構５２によって、ステージ３１の副走査方向、即ち断面が帯状の変調光の長手方向に沿って移動する。これによって、一次元ＣＣＤ素子５１９で検出された、断面が帯状の変調光の短幅方向における一次元の光量分布に関する信号が連続的に制御部９０に送られる。この一次元光量分布に基づいて、二次元光量分布が算出される（ステップＳ１７）。

図１１には一次元ＣＣＤ素子５１９で検出された二次元光量分布の一例が示されている。図１１に示される主走査方向における一次元光量分布各々が、空間光変調器４６の各チャンネルからの変調光に対応する。

このように、断面が帯状の変調光の長手方向のみならず、短幅方向における光量分布についても得られる。二次元光量分布が算出されることによって、副走査方向における光量のバラツキのみならず、主走査方向も含めて、例えば主走査方向における所定のチャンネルでの部分的な光量の欠落など、より全体的な光量のバラツキを確認することができる。

以上のように、本実施形態では、先に変調光を照射される第１の受光素子に相当するフォトダイオード５１６の検出結果に基づいて、第２の受光素子に相当する一次元ＣＣＤ素子５１９の検出条件を変化させる。このため、一次元ＣＣＤ素子５１９の測定レンジを複数回切り換えながら測定を行う必要がなく、作業性が向上する。

特に、本実施形態のように、第１の受光素子としてフォトダイオード５１６、第２の受光素子として一次元ＣＣＤ素子５１９が採用される場合、第１の受光素子が第２の受光素子よりも高感度であるため、光量の測定値のとりうる範囲が広い場合であっても飽和することなく検出することができる。

特に、本実施形態のように空間光変調器としてＧＬＶを使用する場合、ＧＬＶは、回折を利用して光を変調させるため、光をＯＦＦにする場合であっても微量の光成分を発する。従来であれば、このような微量の光成分が光量の積算結果に反映されても、一次元ＣＣＤ素子などで検出することは難しかった。しかしながら、本実施形態では、先行するフォトダイオードの検出結果によって、一次元ＣＣＤ素子の検出感度を変化させることができるため、このような微量成分についても検出することができる。

また、空間光変調器４６の所定のチャンネルからの光を第１の受光素子と第２の受光素子とが時間差をもって検出するため、光量分布の時間変化を検出することもできる。従って、キャリブレーション、又は光量分布の取得時間を短縮できる。

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、様々な変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、一次元ＣＣＤ素子が用いられていたが、このような形態には限られず、二次元ＣＣＤ素子であってもよい。

すなわち、この発明の好ましい態様として、第１の受光素子は、第２の光の全体的光量を反映した検出値を与える素子であり、第２の受光素子は、第２の光を構成する複数の変調光のそれぞれの光量を検出する素子である。そして、第１の受光素子としての好ましい例がフォトダイオードであり、第２の受光素子としては、複数の受光セルを１次元的または２次元的に配列させた光検出素子（１次元または２次元ＣＣＤ素子）を使用することができる。ＣＣＤ素子のかわりにＣ−ＭＯＳ型のラインセンサまたはエリアセンサを使用することも可能である。

また、高感度の受光素子を２つ並べ、一方が先行的に光量を調査し、後方の素子が微小な光量変化を観察することもできる。また、同じ感度の受光素子を２つ並べて、時間的な光量変化を確認するようにしてもよい。

また、検出部５１は、対物レンズ、又はミラー等の光学要素を必ずしも図５に示されるように配設させなくて構わない。検出部５１の周囲に配設される他の装置類の状態に応じて、適宜配設される形態であってよい。また、構造上、受光素子を光照射部４の直下に配設可能であるならば、検出部５１は、対物レンズ、又はミラー等を必ずしも備えなくてもよい。

また、上記の各実施形態では、空間光変調器４６として回折格子型の空間光変調器であるＧＬＶが用いられていたが、空間光変調器４６は、ＧＬＶに限るものではない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス：テキサスインスツルメンツ社製）のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよいし、液晶シャッタにより構成される空間光変調器が利用されてもよい。

また、上記の実施の形態においては、フォトダイオード５１６と一次元ＣＣＤ素子５１９とを、検出部搬送機構５２の駆動により一体的に移動するようにしたが、各々の受光素子５１６，５１９を個別に駆動する別々の搬送機構を設けるようにしてもよい。この変形例によると、先行する第１の受光素子（上記の実施の形態における、フォトダイオード５１６）の検出結果により、第２の受光素子（上記の実施の形態における、一次元ＣＣＤ素子５１９）に必要な光量が不足することが判明した場合、第２の受光素子の移動速度を制御して、当該移動速度を遅くすることによって、露光時間を長くして、第２の受光素子における光量の不足を解消することができる。これによって、図９に示されるような低光量域Ｔ１における検出状態をより向上させることができる。

上記実施の形態に係るパターン描画装置は、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板に対するパターンの描画に利用されてもよく、また、プラズマ表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置用のガラス基板、半導体基板やプリント配線基板、あるいは、フォトマスク用のガラス基板等に対するパターンの描画に利用することもできる。

また、上記の実施の形態に係るパターン描画装置１は、光学ヘッド４１を複数個備えるものとしたが、光学ヘッド４１は１個だけ設けられる構成でもよい。光学ヘッドの個数が比較的少ない場合（例えば、２個以下である場合）、光学ヘッドとステージとを、主走査方向および副走査方向について相対的に移動させる駆動機構を設け、パターンの描画動作において、光学ヘッドから変調光を出射させつつ、光学ヘッドを、ステージに対して、主走査方向だけでなく副走査方向にも相対的に移動させつつ（例えば、主走査と副走査とを繰り返して行わせつつ）、光学ヘッドに基板Ｗの全域を走査させればよい。この構成においては、検出部５１をステージに対して固定し、上記の駆動機構に光学ヘッドとステージとを副走査方向について相対的に移動させることによって、光学ヘッドと検出部５１とを副走査方向について相対的に移動させることができる。つまり、この変形例においては、当該駆動機構を、反射光ＬＦの長手方向に沿って、検出部５１を空間光変調器４６に対して相対的に移動させる検出部搬送機構として機能させることができる。したがって、検出部５１をステージに対して移動させる上述の検出部搬送機構５２は省略することができる。

１ パターン描画装置
２ 保持部移動機構
４３ ＵＶ光源
４６ 空間光変調器
５１検出部
５２ 検出部搬送機構
５１６ フォトダイオード
５１９ 一次元ＣＣＤ素子
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 光源から照射された第１の光が空間光変調素子で変換されて生成されるとともに、描画対象物への描画に使用される断面が帯状の第２の光を検査する検査装置であって、
   前記第２の光を検出する検出部と、
   前記第２の光の長手方向に沿って、前記検出部を前記空間光変調素子に対して相対的に移動させる検出部搬送機構と、
   を備え、
   前記検出部は、
   第１の受光素子と第２の受光素子とを有し、
   先に前記第２の光を照射される前記第１の受光素子の検出結果に基づいて、前記第２の受光素子の検出条件を変化させることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記第１の受光素子は、前記第２の受光素子よりも高感度であることを特徴とする検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
   前記第１の受光素子は、前記第２の光の全体的光量を反映した検出値を与える素子であり、
   前記第２の受光素子は、前記第２の光を構成する複数の変調光のそれぞれの光量を検出する素子であることを特徴とする検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置であって、
   前記第１の受光素子はフォトダイオードであり、前記第２の受光素子が複数の光検出セルを配列させた光検出素子であることを特徴とする検査装置。
5. 光源からの第１の光を所定の変調用空間に導く第１光路系と、
   前記変調用空間に配置され、前記第１の光を変調する空間光変調素子と、
   前記第２の光を描画対象物の表面に導く第２光路系と、
   前記描画対象物を保持する基板保持部と、
   前記第２の光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記第２の光によって前記描画対象物の表面を走査させる走査駆動部と、
   請求項１ないし４のいずれか一つに記載の検査装置と、
   を備える露光装置。
6. 光源から照射された第１の光が空間光変調素子で変換されて生成されるとともに、描画対象物への描画に使用される断面が帯状の第２の光を検査する検査方法であって、
   第１の受光素子と第２の受光素子とを有する検出部を、前記第２の光の長手方向に沿って、前記空間光変調素子に対して相対的に移動させる工程と、
   先に前記第２の光を照射される前記第１の受光素子の検出結果に基づいて、前記第２の受光素子の検出条件を変化させる工程と、
   を備える検査方法。

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