JP2013197148A - 検査装置、露光装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光光の光量分布のバラツキを比較的早く、正確に抑えられる技術を提供する。
【解決手段】検出部５１は基板への描画に使用される帯状の光を検査する。この検出部５１は、少なくとも光の短幅方向における一次元光量分布を測定する一次元ＣＣＤ素子５１９と、一次元ＣＣＤ素子５１９を光の長手方向に沿って、空間光変調器に対して相対的に移動させる検出部移動機構と、を備える。
【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ばらつきや、元となる光量のばらつきにより、露光面における光量分布がばらつく場合がある。

これを抑えるため、積算時間を調整するなどの処理が行われていたが、このような光量分布は焦点位置に応じて変化しやすいという問題があった。特許文献１には、傾いて設置された撮像素子に対して特定のパターンが設定され、そのコントラストなどから最適な焦点位置を算出する方法が提案されている。

また、その他の技術として、露光面に対する焦点位置の変化を、オートフォーカス機構を用いることにより少なくし、かつ補正パラメータを設定することにより光量分布のばらつきを抑える技術が知られている。この場合、補正パラメータを得るために、光量分布を取得する位置で所定の検査装置の走査を停止させた状態で、焦点位置を変化させながら光量分布の形状変化を観察する。

特開２００９−０１４５７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いて光量分布のばらつきを抑える場合、最適な焦点位置を見いだすことは可能であるが、その焦点位置における最適な光量設定は得られなかった。

また、補正パラメータを設定する場合には、露光光の短幅方向における光量分布の形状を考慮しないため、積算光量が感光材料の露光に必要な光量に至らず、最適な光量設定を得られない場合があった。また、全ての焦点位置で光量分布の形状変化を観察するには、その都度検査装置を停止させる必要があるため、相当の時間を要し、装置の稼働率が低下してしまうという問題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、露光光の光量分布のバラツキを比較的早く、正確に抑えられ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の光を受けて、少なくとも前記第２の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する受光素子と、前記受光素子を前記第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移動機構と、を備える。

第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記受光素子は前記第２の光の長手方向に沿って複数設置されており、複数の前記受光素子各々が前記第２の光の光学的距離の異なる位置に配設されることを特徴とする。

第３の態様は、第２の態様に係る検査装置であって、複数の前記受光素子は、同種の一次元光検出素子で構成されていることを特徴とする。

第４の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記受光素子は、前記短幅方向のみならず、前記長手方向における光量分布も測定する単数の二次元受光素子で構成されており、前記二次元受光素子は前記長手方向に沿って斜めに配設されていることを特徴とする。

第５の態様は、第２の態様ないし第４の態様のいずれか一つに記載の検査装置であって、複数の前記光学的距離のうちの一つは、前記描画対象物に照射される前記第２の光の焦点距離と一致することを特徴とする。

第６の態様は、第１の態様ないし第５の態様のいずれか一つに記載の検査装置であって、前記第２の光が透過するレンズと、前記レンズを透過した前記第２の光を屈折させる屈折部と、をさらに備え、前記屈折部で屈折した前記第２の光が前記受光素子に入射することを特徴とする。

第７の態様は、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、前記第２の光の短幅方向に沿う方向に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６の態様のいずれか一つに記載の検査装置と、を備える。

第８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帯状の第２の光を検査する検査方法であって、受光素子が、前記第２の光を受けて、少なくとも前記第２の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する工程と、前記受光素子を前記第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、を備える。

第１の態様ないし第８の態様によれば、第２の光を受けて、少なくとも第２の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する受光素子を第２の光の長手方向に沿って相対的に移動させる。このため、短幅方向における一次元光量分布が第２の光の長手方向の位置ごとに複数得られる。これを用いて演算することによって、第２の光についての短幅方向及び長手方向の二次元光量分布を速やかに得ることが可能であり、当該光量分布を用いることによって、光量分布のバラツキを抑えるための正確な光量設定を行うことができる。

特に、第２の態様によれば、受光素子は複数設置されており、複数の前記受光素子各々が光学的距離の異なる第２の光の測定位置に配設されている。このため、複数の異なる光学的距離での第２の光の二次元光量分布を得られる。よって、焦点距離を変化させた場合の光量分布の変化傾向を容易に把握することができるため、所望の光量分布を得やすい。

特に、第３の態様によれば、複数の受光素子は、短幅方向における光量分布を測定する同種の一次元光検出素子で構成されている。同種の素子であるため、素子相互の特性のばらつきが少なく、より正確な光量分布を知ることができる。

特に、第４の態様によれば、受光素子は、短幅方向のみならず、長手方向における光量分布も測定する単数の二次元受光素子で構成されており、二次元受光素子は長手方向に沿って斜めに配設されている。このため、簡易な構成であるにも関わらず、複数の異なる光学的距離での二次元光量分布を得られる。

特に、第５の態様によれば、描画対象物に照射される第２の光の焦点距離と一致する光学的距離での第２の光の光量分布が得られるため、露光処理のために設定された焦点距離を基準にして、焦点距離を調節したら所望の光量分布が得られるかを容易に把握できる。

特に、第６の態様によれば、レンズと屈折部とをさらに備えるため、他の装置と干渉しない位置に受光素子を配設させることができる。

第１の実施形態におけるパターン描画装置の概略側面図である。 第１の実施形態におけ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。 第１の実施形態における検出部の概略構成図である。 第１の実施形態における検出部の要部構成を示す図である。 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。 二次元光量分布の一例を示す図である。 調整処理の前における積算露光量の二次元分布を示す図である。 所定のチャンネルでの調整量を示す図である。 各チャンネルでの露光の調整量を示す図である。 調整処理の後における積算露光量の二次元分布を示す図である。 第２の実施形態における検出部の要部構成を示す図である。

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。

＜１．第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１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を照射する光照射部４、光照射部４からの光を受光する検出部５１、検出部５１をＸ方向に移動する検出部移動機構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、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、後に詳述する帯状光の短幅方向が主走査方向（Ｙ方向）に一致し、帯状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。

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次光は、光学系４７を介して基板Ｗの上面Ｗ１へと導かれ、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）の一次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子５１６，５１９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、これらの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９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と一次元ＣＣＤ素子５４６，５１９との位置関係を表している。また、図６（ｂ）では、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９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。

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）について先行する側（＋Ｘ側）に配置される一次元ＣＣＤ素子（以下、「第１の一次元ＣＣＤ素子」ともいう）５１６には、第１の単位スリット５１５ａを通った光が入射する。第１の一次元ＣＣＤ素子５１６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１の単位スリット５１５ａを通過した光の光量が画素ＰＸごとに検出される。一方、他方の一次元ＣＣＤ素子（以下、「第２の一次元ＣＣＤ素子」ともいう）５１９には、第２の単位スリット５１５ｂを通った光が入射する。第２の一次元ＣＣＤ素子５１９においても、複数の画素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。

これらの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９とは、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方向についての第１の一次元ＣＣＤ素子５１６と遮光板５２０との距離Ｈ１が、第２の一次元ＣＣＤ素子５１９と遮光板５２０との距離Ｈ２よりも小さくなるように、すなわち複数の一次元ＣＣＤ素子５１６、５１９と光源との光学的距離が互いに異なるように設置されている。

これらの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９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帯状の反射光ＬＦの短幅方向（Ｙ方向）における一次元の光量分布を、異なる焦点距離でそれぞれ検出する。つまり、各単位スリット５１５ａ、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、各単位スリット５１５ａ、５１５ｂの長手方向（Ｙ方向）に沿って、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９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。

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の検出部移動機構５２の駆動により検出部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）に向けて走査してゆくことになる。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。また、図１４（ｃ）についても同様のものである。

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の一次元ＣＣＤ素子５１６と遮光板５２０とのＺ方向の距離Ｈ１と、第２の一次元ＣＣＤ素子５１９と遮光板５２０とのＺ方向の距離Ｈ２とが異なるため、光源あるいは空間光変調器４６を基点としたときの、２つの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９に入射する光との光学的距離が各々異なる。したがって、異なる焦点距離での光量分布を求めることができるため、ステージ３１上に保持された基板Ｗの上面Ｗ１に照射される光の焦点距離、即ち実際の露光処理で設定される光の焦点距離を変化させた場合についても、基板Ｗに照射される光の強度分布を知ることができる。この実施形態の場合には、第２の一次元ＣＣＤ素子５１９の位置を、基板Ｗに照射される光の焦点距離の基準値と一致させている。

図１および図２に示されるように、検出部移動機構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、検出部移動機構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光が、検出部５１の一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９によって、帯状の光の長手方向（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各一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９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が、Ｘ方向への走査を行いつつそれを繰り返して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、断面が帯状の光の二次元光量分布が、異なる高さについて得られる。

本実施形態では、光照射部４からの光に対して、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９が受光しつつ、検出部移動機構５２の駆動によって検出部５１が移動することにより、光を検出していたが、このような形態には限られない。検出部移動機構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を保持部移動駆動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、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９によって検出される（ステップＳ１３）。なお、このとき検出される光は、いずれもステージ３１の主走査方向（Ｙ方向）、即ち光の短幅方向における一次元の光量分布を有する。

検出部５１は検出部移動機構５２によって、ステージ３１の副走査軸（Ｘ軸）、即ち帯状の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Ｓ１４）。これによって、２つの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９のそれぞれで検出された、帯状の光の短幅方向における一次元の光量分布に関する検出信号が連続的に制御部９０に送られる。

図９には、２つの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９のそれぞれで検出された光量分布の一例が示されている。例えば、図９（ａ）には、第１の一次元ＣＣＤ素子５１６で検出された光量分布が示されており、図９（ｂ）には、第２の一次元ＣＣＤ素子５１９で検出された光量分布が示されている。検出部５１がステージ３１の副走査方向に沿って移動しながら光量分布を測定するため、図９に示されるように、帯状の光の短幅方向（Ｙ方向）における一次元の光量分布が、断面帯状の光の長手方向（Ｘ方向）に沿って複数並べられた状態の二次元光量分布が得られる。この一次元光量分布各々が、空間光変調器４６の各チャンネルに対応する。

このように、光学系４７から照射された断面帯状の光の長手方向における光量分布と、短幅方向における光量分布とが同時に得られる。従って、副走査方向（Ｘ方向）における光量のバラツキのみならず、主走査方向（Ｙ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、断面帯状の光の全体的な光量のバラツキを確認することができる。

なお、本実施形態では、光学的距離の異なる位置に、複数の一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９が配置された形態であるが、上述の二次元光量分布を得るためだけであれば、単数の一次元ＣＣＤ素子、又は二次元ＣＣＤ素子のみが、検出部に設けられた形態であって構わない。

本実施形態では、空間光変調器４６と複数の一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９との光学的距離が異なる。つまり、２つの一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９で検出された光量分布は、光学的距離が各々異なる二次元光量分布となる。

この光学的距離の異なる２つの二次元光量分布に基づいて、適切な光量分布が得られる焦点距離の設定値を決定する（ステップＳ１５）。ここで決定された焦点距離が実際の露光処理において設定される。なお、ここでいう適切な光量分布とは、部分的に所望の光量が確保できていない分布であっても、光量の調整が最も容易に行える光量分布であればよい。また、光学的距離の異なる２つの二次元光量分布から、光学的距離と光量のばらつきとの傾向を把握し、光学的距離を再設定したうえで、再度、光量分布の測定を行う形態であってもよい。また、２つの二次元光量分布に基づいて、後述するコンボリューションをそれぞれ作成し、コンボリューションに基づいて、最適な焦点距離を決定する形態であってもよい。

焦点距離が決定されると、当該焦点距離での二次元光量分布に基づいて、図１０に示されるコンボリューション（以下において、調整前コンボリューションとも称する。）が算出される（ステップＳ１６）。具体的には、コンボリューションは、二次元光量分布に基づいて、所定のチャンネルでの一次元光量分布の光量と照射時間とを掛け合わせて積算光量を算出するとともに、複数のチャンネル毎に一次元光量分布における同位置での積算光量を足し合わせることによって算出される。つまり、露光面における実際の積算露光量に相当する。

このコンボリューションの形状に基づいて、基板Ｗ上の感光材料を露光する範囲では、積算露光量が閾値以上であり、感光材料を露光する必要のない範囲では、積算露光量が閾値以下である必要がある。部分的にそのようになっていない範囲がある場合には、光量の調整処理が行われる（ステップＳ１７）。

図１１には、調整処理が行われた各チャンネルでの露光時間が示されている。図１１（ａ），図１１（ｂ），図１１（ｃ）は、それぞれ異なるチャンネルでの露光時間と光量の設定とが示されている。具体的な調整処理として、各チャンネルで露光時間を微調整する、部分的に空間光変調器４６の可動幅を変化させて設定光量を変化させる、又はパラメータを設定するなどが挙げられる。図１２には、各チャンネルでの光量の設定が示されている。このような光量の設定に基づいて、光の照射が行われると、例えば図１３に示されるようなコンボリューションが得られる。図１３に示されるコンボリューションでは、Ｙ軸方向、即ち主走査方向における露光幅が比較的均一な形状で示されている。つまり、主走査方向における幅が比較的均一な露光光を得られる。

以上のように、本実施形態では、光照射部４から照射された光を受けて、少なくとも断面帯状の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する受光素子を断面帯状の光の長手方向に沿って相対的に移動させる。これによって、短幅方向における一次元光量分布が、光の長手方向の位置ごとに複数得られる。これを用いて演算することによって、空間光変調器４６によって変調された断面帯状の光についての短幅方向及び長手方向における二次元光量分布を速やかに得ることが可能であり、当該光量分布を用いることによって、光量分布のバラツキを抑えるための光量設定を正確に行うことができる。従来であれば、例えば、副走査方向における光量分布のみが測定されていたため、主走査方向における光量のバラツキは分からず、部分的に感光材料を露光させることができない場合があったが、このような事態を防ぐことができる。

また、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９の組み合わせのように、受光素子は複数設置されており、複数の受光素子各々が光学的距離の異なる位置に配設されている。このため、複数の異なる光学的距離での二次元光量分布を得られる。よって、光学的距離と二次元光量分布との変化傾向を容易に把握することができるため、所望の光量分布を得られる焦点距離を容易に設定することができる。よって、調整時間の短縮化を図れる。

また、一次元ＣＣＤ素子５１６，５１９などのような同種の一次元光検出素子を複数使用することによって、素子特性のばらつきが少なく、より正確な光量分布を求めることができる。

また、光量分布の変化傾向が把握されることによって、オートフォーカス機構が採用された場合に、描画性能を予測することができる。

さらに、設定された光学的距離が、描画対象物である基板Ｗに照射される光の焦点距離と一致する場合、露光処理のための実際の焦点距離を基準にすることができるため、より焦点距離の設定を行いやすい。

また、検出部５１は、対物レンズ５１２、光の進行方向を変化させるミラー５１３などで構成されているため、受光素子を他の装置と干渉しない位置に配設させることができる。

＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、二つの受光素子が用いられ、それぞれが異なる光学的距離に配置されることによって、光学的距離の異なる２つの二次元光量分布が得られる形態であったが、このような形態には限られない。

図１４には、第２の実施形態における装置構成を表す概略図が示されている。第２の実施形態では、単数の二次元受光素子、例えば二次元ＣＣＤ素子５１９ｂなどが、遮光板５２０ｂの光の照射面とは反対側に設けられている。特に、本実施形態では、二次元ＣＣＤ素子５１９ｂは、副走査方向（Ｘ軸方向）に対して受光面ＬＳが斜め方向になるように配設されている。図１４（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの読み方は図６と同様である。

より具体的には、受光面ＬＳの横倍率が１０倍、縦倍率が１００倍であって、焦点距離の変化量をプラスマイナス５マイクロメートルとする場合、二次元ＣＣＤ素子５１９ｂは、プラスマイナス５００マイクロメートルの傾きを設けて配置される。

そして、この傾きによってカバーされる範囲内には、基板Ｗに照射される光の焦点距離の基準値が含まれるようにしておく。好ましくは、受光面ＬＳのＸ方向についての略中心位置が、基板Ｗの露光時における焦点距離に相当する高さにあるように、二次元ＣＣＤ素子５１９ｂが設置される。

従って、遮光板５２０ｂに設けられた孔部（ウインドウ）５１５ｃを通って照射された光の光学的距離は、副走査方向における二次元ＣＣＤ素子５１９ｂの受光面ＬＳの部分ごと（正確にはＸ座標ごと）に異なる。具体的には、主走査方向、即ち帯状の光の短幅方向に設けられた二次元ＣＣＤ素子５１９ｂが有する検出素子の列ごとに、検出する光の光学的距離が異なる。従って、光学的距離の異なる、断面帯状の光の短幅方向における一次元の光量分布が複数得られる。このような二次元ＣＣＤ素子５１９ｂを有する検出部５１が副走査方向に沿って相対的に移動させて走査することにより、二次元の光量分布が得られる。つまり、本実施形態では、単数の二次元受光素子という簡易な構成であるにも関わらず、光学的距離の異なる複数の二次元光量分布を得られる。

＜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、様々な変更が可能である。

例えば、二次元ＣＣＤ素子５１９ｂを固定的に配置するのにかえて、傾斜角度を変えられるように可動的に構成してもよい。この構成によると、検査用途に応じて二次元ＣＣＤ素子５１９ｂの傾斜角度を切り換えることができる。

また、例えば、上記第１の実施形態では、受光素子として一次元ＣＣＤ素子５１９が用いられていたが、このような形態には限られず、二次元光量分布を求められる二次元ＣＣＤ素子であってもよい。

また、検出部５１は、対物レンズ５１２、又はミラー５１３等の光学要素を必ずしも図４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５１２、又はミラー５１３等を必ずしも備えなくてもよい。

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 検出部移動機構
５１６，５１９ 一次元ＣＣＤ素子
５１９ｂ 二次元ＣＣＤ素子
Ｗ 基板

Claims (8)

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の光を受けて、少なくとも前記第２の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する受光素子と、
   前記受光素子を前記第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移動機構と、
   を備える検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記受光素子は前記第２の光の長手方向に沿って複数設置されており、
   複数の前記受光素子各々が前記第２の光の光学的距離の異なる位置に配設されることを特徴とする検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   複数の前記受光素子のそれぞれは、前記短幅方向における光量分布を測定する同種の一次元光検出素子で構成されていることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記受光素子は、前記短幅方向のみならず、前記長手方向における光量分布も測定する単数の二次元受光素子で構成されており、
   前記二次元受光素子は前記長手方向に沿って斜めに配設されていることを特徴とする検査装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一つに記載の検査装置であって、
   複数の前記光学的距離のうちの一つは、前記描画対象物に照射される前記第２の光の焦点距離の基準値と一致させていることを特徴とする検査装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一つに記載の検査装置であって、
   前記第２の光が透過するレンズと、
   前記レンズを透過した前記第２の光を屈折させる屈折部と、をさらに備え、
   前記屈折部で屈折した前記第２の光が前記受光素子に入射することを特徴とする検査装置。
7. 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、前記第２の光の短幅方向に沿う方向に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５のいずれか一つに記載の検査装置と、
   を備える露光装置。
8. 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、
   受光素子が、前記第２の光を受けて、少なくとも前記第２の光の短幅方向における一次元光量分布を測定する工程と、
   前記受光素子を前記第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、
   を備える検査方法。

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