JP2015188047A - 発光制御装置、露光装置、および発光制御装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光量の不連続な変化が生じないレーザダイオードの発光制御装置を提供する。
【解決手段】２つ以上の電流出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路を使用し、異なる端子からの電流を微調整用および粗調整用としてそれぞれ異なる大きさの範囲内で制御する。この構成において、同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄに着目し（図中の点線部）、それより１大きい値のときに目標値Ｄの上位ビットの値が１増加する（すなわち桁上げされる）ように、補正目標値Ｄｃを算出する。そうすれば、出力電流値または光量の不連続な変化が生じず（すなわち値が飛ばず）または抑制される。
【選択図】図６

Description

本発明は、レーザダイオードなどの発光素子の輝度を制御するための発光制御装置、それを使用した露光装置、および発光制御装置の調整方法に関する。

従来より、感光材料にパターンを投影することにより露光する露光装置（描画装置）では、レーザダイオードなどの発光素子からの光を用いることが多い。このレーザダイオードは近年、高出力化が求められており、最大輝度で点灯させるためには大きな電流が必要となる。また、レーザダイオードに電流が与えられてから点灯するまでの時間（立ち上がり時間）を短縮するためには、点灯のための閾値電流より小さいバイアス電流（微少電流）を予め与えるのが有効であることが知られている。

このように大電流と微少電流とをレーザダイオードに与えるため、従来より、複数の電流出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路が開発されており、例えば、非特許文献１（発明推進協会公開技報公技番号２０１３−５０３７１５号）に開示されているレーザダイオード駆動回路などがある。

上記のような複数の電流出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路において、或る１つの電流出力用端子から出力される電流を微少な電流値の範囲内で制御し、他の或る１つの電流出力用端子から出力される電流を大きな電流値の範囲内で制御する。そして、これらの電流出力用端子から出力される電流をレーザダイオードに与える。そうすれば、電流値を微少な範囲内で制御しつつ、レーザダイオードに大電流を与えることができる。

発明推進協会公開技報公技番号２０１３−５０３７１５号

しかし、上記従来の複数の電流出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路を使用し上記のような制御を行う場合、各端子から出力される電流の値は理想値からそのほとんどがそれぞれ異なった量だけ誤差（ずれ）を生じている。例えば、同一の出力目標値を与えられる２つの電流出力用端子から出力される電流の値は、駆動回路の個体差や端子毎に設けられる（内蔵の）Ｄ／Ａ変換回路等の個体差などによって同一の値とはならず、所定量だけずれを生じる。さらにこのずれ量は、出力される電流の値によっても変化する。その結果、上記のような従来の構成では、レーザダイオードの光量（発光輝度）が目標値からずれたり飛んだりするという課題がある。

そこで、本発明は、複数の出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路を使用し、異なる出力用端子からの電流または電圧をそれぞれ異なる大きさの範囲内で制御しても、目標値からのずれや飛びが生じないか、抑制される発光制御装置およびそれを備える露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面は、 発光素子を点灯させる発光制御装置であって、
前記発光素子に与えるべき電圧または電流を第１および第２の点灯信号としてそれぞれ出力するための第１および第２の出力ピンを含む複数の出力ピンを有し、入力されるデジタル駆動信号により各出力ピンにつき離散的に決定される電圧または電流の総和に応じた光量で前記発光素子を点灯させる点灯用回路と、
前記第１の点灯信号が取り得る離散値のうち隣接する２つの値の差に略等しい範囲内で前記第２の信号の値が離散的に決定されるように、前記デジタル駆動信号を前記点灯用回路に与える制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記発光素子に与えるべき電圧または電流を示す前記デジタル駆動信号の目標値が取り得る値のうち隣接する２つの値がそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量の差を、当該２つの値にそれぞれ対応する前記第１の点灯信号の値が異なる場合と同一である場合とで略等しくするように、前記目標値を補正する補正手段を備え、
前記補正手段による補正後の前記目標値を前記デジタル駆動信号として前記点灯用回路に与えることを特徴とする。

本発明の第２の局面は、第１の局面において、
前記補正手段は、前記第１の点灯信号の値が異なる場合における前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が小さい方の値に対して当該値に対応する前記第２の点灯信号の値を隣り合う大きい方の第２の点灯信号の値に変更した値である変更値と、前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が大きい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量が略等しくなるように、前記目標値を補正することを特徴とする。

本発明の第３の局面は、第１の局面において、
前記補正手段は、前記第１の点灯信号の値が異なる場合における前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が大きい方の値に対して当該値に対応する前記第２の点灯信号の値を隣り合う小さい方の第２の点灯信号の値に変更した値である変更値と、前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が小さい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量が略等しくなるように、前記目標値を補正することを特徴とする。

本発明の第４の局面は、第２または第３のいずれか１つの局面において、
前記補正手段は、前記変更値または当該変更値を特定するための値に対応するデジタル値を保持し、保持された値に基づき、補正後の前記目標値を求めることを特徴とする。

本発明の第５の局面は、第１から第４までのいずれかの１つの局面において、
前記目標値は、前記第２の点灯信号の値を決定するための複数のビットからなる下位ビット部分と、前記第２の点灯信号の値を決定するための１つ以上のビットからなる上位ビット部分とにより構成されることを特徴とする。

本発明の第６の局面は、第１から第５までのいずれか１つの局面において、
前記複数の出力ピンは、互いに結線されており、
複数の前記点灯信号は、電流信号であることを特徴とする。

本発明の第７の局面は、
本発明の第１から第６までのいずれか１つの局面における発光制御装置と、
露光光を出射する発光素子と、
前記露光光の光量に応じた測定信号を出力する光量センサと、
前記発光素子から出射される前記露光光を対象物へ照射することにより、前記対象物にパターンを形成する描画手段と
を備え、
前記描画手段は、前記発光制御装置によって前記露光光の光量を制御し、
前記発光制御装置の前記制御部は、前記光量センサから出力される前記測定信号を受け取り、当該測定信号によって示される光量に基づき、前記デジタル駆動信号を補正することを特徴とする。

本発明の第８の局面は、発光素子を点灯させる発光制御装置の調整方法であって、
前記発光素子に与えるべき電圧または電流を第１および第２の点灯信号としてそれぞれ出力するための第１および第２の出力ピンを含む複数の出力ピンを有し、入力されるデジタル駆動信号により各出力ピンにつき離散的に決定される電圧または電流の総和に応じた光量で前記発光素子を点灯させる点灯用回路と、
前記第１の点灯信号が取り得る離散値のうち隣接する２つの値の差に略等しい範囲内で前記第２の信号の値が離散的に決定されるように、前記デジタル駆動信号を前記点灯用回路に与える制御部と
を備える発光制御装置において、
前記発光素子に与えるべき電圧または電流を示す前記デジタル駆動信号の目標値が取り得る値のうち隣接する２つの値がそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量の差を、当該２つの値にそれぞれ対応する前記第１の点灯信号の値が異なる場合と同一である場合とで略等しくするよう調整することを特徴とする。

上記本発明の第１の局面によれば、目標値が取り得る値のうち隣接する２つの値がそれぞれ示す電圧または電流による発光素子の発光量の差を、当該２つの値にそれぞれ対応する第１の点灯信号の値が異なる場合と同一である場合とで略等しくするように、目標値を補正するので、光量の不連続な変化が生じない（すなわち値が飛ばない）。したがって、目標値からのずれや飛びが抑制される。

上記本発明の第２の局面によれば、第１の点灯信号の値が異なる場合において隣接する２つの値について、第１の点灯信号の値が大きい方の値に対応する第２の点灯信号の値はゼロになるので、目標値を容易に補正することができ、光量の不連続な変化が生じない（すなわち値が飛ばない）ようにすることができる。

上記本発明の第３の局面によれば、第１の点灯信号の値が異なる場合において隣接する２つの値について、第１の点灯信号の値が小さい方の値に対応する第２の点灯信号の値は最大値になるので、目標値を容易に補正することができ、光量の不連続な変化が生じない（すなわち値が飛ばない）ようにすることができる。

上記本発明の第４の局面によれば、変更値またはそれを特定するための値を保持するだけでよいので、装置の記憶容量を低減することができる。

上記本発明の第５の局面によれば、簡易なデジタル演算によって容易に値を決定することができる。

上記本発明の第６の局面によれば、レーザダイオードなどの発光素子を点灯させるための電流信号を使用する一般的な構成を使用しつつ、光量の不連続な変化が生じない（すなわち値が飛ばない）ようにすることができる。

上記本発明の第７の局面によれば、上記本発明の第１の局面における発光制御装置と同様の効果を露光装置において奏することができる。

上記本発明の第８の局面によれば、上記本発明の第１の局面における発光制御装置と同様の効果を調整方法において奏することができる。

本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示すブロック図である。 上記実施形態におけるレーザダイオード駆動回路とレーザダイオードとの接続関係を示す回路図である。 上記実施形態において、補正される前の目標値をレーザダイオード駆動回路に与えた場合における、目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。 上記実施形態における目標値が２５５近傍の値である場合の目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。 上記実施形態における目標値が５１１近傍の値である場合の目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。 上記実施形態における目標値の補正方法を説明するための図である。 上記実施形態において、補正目標値が２５６近傍の値である場合の補正目標値Ｄｃと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。 上記実施形態において、目標値が５１２近傍の値である場合の補正目標値Ｄｃと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。 上記実施形態の変形例における目標値の補正方法を説明するための図である。

＜１．装置の全体構成＞
本発明の一実施形態に係る露光装置１０の概略的な構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における露光装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。

露光装置とは、レジスト等の感光材料の層が形成された半導体基板などの基板の上面に光を照射して、パターンを露光する装置である。なお、基板に代えて、微細構造物等を形成するための対象物を載置してもよい。また、後述する本発明の特徴的な構成を有する発光制御装置は、露光装置以外の画像形成装置等にも使用することができる。

図１に示されるように、露光装置１０は、露光光Ｌを出射する発光素子であるレーザダイオード１１と、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路１２と、レーザダイオード１１の光量を測定しその測定結果を示す測定信号Ｓｌを出力する光量センサ１３と、レーザダイオード１１から出射される露光光Ｌが対象物である基板Ｗの所望の位置に照射され、基板Ｗ上にパターンが形成されるよう基板Ｗを移動させるステージ駆動部１４と、これらを制御する制御装置１５とを備える。また、露光装置１０は、露光光Ｌを適宜の位置に照射するための図示されない光学機構など、その他の周知の構成要素を備える。なお、各構成要素の図示される位置関係等は、説明の便宜のため簡略化されている。

ステージ駆動部１４は、基板Ｗを保持するステージおよびステージを移動させる駆動機構と、位置計測部とを備える。このようなステージ駆動部１４には、周知の様々な構成例が適用可能であるため、その詳しい説明を省略する。

制御装置１５は、上記各部の動作を制御するコンピュータである。なお、上記制御部のハードウェア構成は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および記憶装置等がバスラインを介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成される。ＲＯＭは基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭはＣＰＵが所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置は、フラッシュメモリ、あるいはハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成される。記憶装置にはプログラムが格納されており、このプログラムに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、レーザダイオード１１における発光量の目標値の決定などの各種処理が行われる。

なお、このプログラムは、ＲＯＭに格納されるファームウェアであってもよく、周知の様々な構成例が適用可能である。また、制御装置１５は、複数のコンピュータが組み合わされていてもよいし、レーザダイオード１１の発光量を調整または補正するためのハードウェアとしての制御装置１５の一部分がレーザダイオード駆動回路１２と一体的に構成されていてもよい。

さらに、上記光量センサ１３は、一般的には、レーザダイオード１１が目標値に応じた発光量で発光するように与えるべき電流を補正するために使用される。しかし、本実施形態では、上記光量センサ１３は、レーザダイオード駆動回路１２の異なる２つの電流出力用端子から出力される電流を微調整用および粗調整用としてそれぞれ制御する場合、目標値の不連続な変化（値の飛び）が解消または抑制されるよう当該目標値を補正するためにも使用される。詳しくは後述する。

＜２．レーザダイオード駆動回路および制御装置の構成＞
図２は、レーザダイオード駆動回路とレーザダイオードとの接続関係を示す回路図である。図２に示されるように、レーザダイオード駆動回路１２は、第１の電流出力用端子１２１ａ、第２の電流出力用端子１２２、および第３の電流出力用端子１２１ｂとを備え、これらの端子はレーザダイオード１１のカソード端子に接続されている。

ここで、互いに接続される第１および第３の電流出力用端子１２１ａ，１２１ｂは、同一の目標値を与えられる。そのため、これらは１つの端子として機能する。このように２つの端子から同一の電流が出力されるよう制御するのは、（制御装置１５からの）見かけ上の出力電流を２倍にするためである。本明細書では、これらの端子を１つの端子と見なして、第１および第３の電流出力用端子１２１ａ，１２１ｂを粗調整用端子１２１と称し、互いに区別しないものとする。さらに以下では、第２の電流出力用端子１２２を微調整用端子１２２とも称する。このように粗調整用端子１２１および微調整用端子１２２は、それぞれ１つ以上の端子（出力ピン）からなる。

また、レーザダイオード１１のアノード端子とレーザダイオード駆動回路１２のＶｃｃ端子には接地電位が与えられる。レーザダイオード駆動回路１２のＶｄｄ端子には電源電位（ここでは−５Ｖ）が与えられる。レーザダイオード駆動回路１２の入力端子Ｖｉｎには後述するように補正された後の補正目標値Ｄｃが与えられる。

この補正目標値Ｄｃおよび補正前の目標値Ｄは、１１ビットのデジタル値であって、その上位３ビットが粗調整用の目標値を示し、下位８ビットが微調整用の目標値を示している。この目標値は、制御装置１５における所定の動作、具体的には目標値を決定するための対応するプログラムの動作により決定される。

ここで、露光装置として基板Ｗに露光光Ｌを照射すべきレーザダイオード１１における光量の目標値は、露光装置における各種制御に関連して決定される。この目標値の決定手法については周知の様々な構成例が適用可能であり、本発明の特徴的な構成とは無関係であるため、詳しい説明を省略する。

本実施形態では、レーザダイオード駆動回路１２の異なる電流出力用端子から出力される電流を微調整用および粗調整用として異なる大きさの範囲内で制御する点に特徴的な構成を有しており、さらにその構成によって生じる目標値からの飛びが抑制されるよう目標値を補正する点に本願の特徴的な構成を有している。そこで、以下では、制御装置１５の上記補正動作について詳しく説明する。なお、この補正動作を行う制御装置１５とレーザダイオード駆動回路１２とは、レーザダイオード１１の光量を制御するための本発明の特徴的な発光制御装置を構成している。

図３は、補正される前の目標値をレーザダイオード駆動回路に与えた場合における、目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。図３において、縦軸が出力電流値Ｉｄであり、横軸が目標値Ｄである。この図３に示されるように、目標値Ｄが１増加する毎に、電流出力値がほぼ１ｍＡずつ増加するよう、レーザダイオード駆動回路１２におけるバイアス電流値などの各種項目（パラメータ）が設定されている。もっとも、このような対応関係は例示に過ぎず、各種数値を適用可能である。

また、目標値Ｄが０から２５５までの範囲内において、目標値の上位３ビットは０であり、目標値が２５６から５１１までの範囲内では、目標値の上位３ビットは１になるよう桁上げされ、上位３ビットの値が１変化する間に、下位８ビットは０から２５５までの範囲内の値で変化する。このように、上位３ビットが粗調整用の目標値として機能するよう、その値が１増加する毎に対応する電流出力値が２５６ずつ上昇するよう設定され、下位８ビットが微調整用の目標値として機能するよう、その範囲内で２５６段階に変化するよう設定されている。このように構成すれば、１つの電流出力端子に対応するＤ／Ａ変換回路が８ビットまでの変換が可能である場合にも、２つの電流出力端子を使用することにより、結果的に１６ビットまでの変換（本実施形態では１１ビットの変換）に対応させることができる。

なお、本実施形態において目標値の上位ビットが３ビットの範囲でのみ変化する構成（および下位ビットが８ビットの範囲で変化する構成）は一例であって、レーザダイオード駆動回路１２に内蔵されるＤ／Ａ変換回路によって変換が可能である限り、その範囲に限定はない。また、ここでは粗調整用と微調整用の２種類の電流出力端子に対応する目標値が設定されるが、電流出力端子が３つ以上設けられ、それぞれ異なる大きさの電流範囲内で制御される構成、例えば粗調整用と微調整用の他に、細微調整用の電流出力端子が設けられる構成などであってもよい。その場合にも、目標値のビット構成が変化するだけであるので、同様に本発明を適用することができる。

ここで図３を参照すればわかるように、目標値Ｄが例えば２５５、５１１、７６７、１０２３から次の値に変化するとき、出力電流値Ｉｄが１〜５ｍＡ程度低下する。このように目標値Ｄの上位３ビットの値が１増加する（すなわち桁上げされる）時点で出力電流値が変化するのは、レーザダイオード駆動回路１２における各電流出力用端子から出力される電流の値が理想値からそれぞれずれているからである。

すなわち、目標値Ｄが２５５のとき、出力電流値Ｉｄは２５５ｍＡであることが理想的であり、この値は微調整用端子１２２に対応して設けられている内蔵Ｄ／Ａ変換回路等における各種項目（パラメータ）を適宜に設定することにより実現される。ここでは、目標値Ｄが２５５のときの出力電流値Ｉｄが理想値に設定されているものとする。

しかし、レーザダイオード駆動回路１２において一般的なＤ／Ａ変換回路等を使用する限り、目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を完全に線形にすることはできない。したがって、目標値Ｄが０から２５５までの範囲内において、目標値Ｄの値が１変化する毎に変化すべき出力電流値Ｉｄを理想値である１ｍＡに正確に設定することはできない。

そしてこのことは、粗調整用端子１２１に対応して設けられている内蔵Ｄ／Ａ変換回路についても同様であり、目標値Ｄのうちの上位３ビットの値が１変化する毎に変化すべき出力電流値Ｉｄを理想値である２５６ｍＡに正確に設定することはできない。その結果、粗調整用端子１２１からの出力電流値が変化するとき、すなわち目標値Ｄが例えば２５５、５１１、７６７、１０２３から次の値に変化するとき、出力電流値が単位変化量（ここでは１ｍＡ）よりも格段に大きく変化することになる。

なお、この粗調整用端子１２１からの出力電流値は、目標値Ｄのうちの上位３ビットの値が１変化する毎に同じ量だけ変化するわけではないので、各端子に対応して設けられている内蔵Ｄ／Ａ変換回路等における各種項目（パラメータ）を適宜に設定することによっても、図３に示されるような出力電流値Ｉｄの不連続な変化（飛び）を完全に解消することはできない。なお、本明細書における不連続な変化（飛び）とは、離散的に変化する出力電流値Ｉｄの（隣接する２つの値の差である）変化量が通常の一単位に相当する量よりも大きく変化したり変化の正負方向が変化したりすること、すなわち値が飛ぶことを指すものとする。

そこで本実施形態における制御装置１５は、出力電流値Ｉｄの変化が不連続なものとならないよう（値が飛ばないよう）、目標値Ｄを補正目標値Ｄｃに補正し、レーザダイオード駆動回路１２に与える動作を行う。以下、図４から図８までを参照して説明する。

＜３．制御部の目標値補正動作＞
図４は、目標値が２５５近傍の値である場合の目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図であり、図５は、目標値が５１１近傍の値である場合の目標値Ｄと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。これらは図３のグラフ図を部分的に拡大したものに相当する。

図４に示されるように、目標値Ｄが２５５のとき出力電流値Ｉｄは２５５ｍＡであるが、目標値Ｄが２５６になると出力電流値Ｉｄは２５３ｍＡとなり、同一の変化量で連続的に（値が飛ばないように）変化すれば出力電流値Ｉｄは２５６ｍＡになるべきであるところ、その値からは３ｍＡ低下している。また、図５に示されるように、目標値Ｄが５１１のとき出力電流値Ｉｄは５０８ｍＡであるが、目標値Ｄが５１２になると出力電流値Ｉｄは５０７ｍＡとなり、連続的に（値が飛ばないように）変化すれば出力電流値Ｉｄは５０９ｍＡになるべきであるところ、その値からは２ｍＡ低下している。なお、このように変化する理由については前述したとおりである。

そこで、本実施形態では、出力電流値Ｉｄの変化が連続的なものとなるよう（値が飛ばないよう）、目標値Ｄの下位８ビットがゼロになり上位３ビットが１増加するとき、すなわち目標値Ｄが例えば２５５、５１１、７６７、１０２３から次の値に変化するときの出力電流値Ｉｄの変化量がほぼ１ｍＡとなるように目標値Ｄを補正目標値Ｄｃを算出する。以下、この算出方法につき、図６を参照して説明する。

図６は、本実施形態における目標値の補正方法を説明するための図である。図６の左側には補正前の目標値Ｄが示され、右側には対応する補正後の補正目標値Ｄｃが示されている。この補正前の目標値Ｄと補正後の補正目標値Ｄｃとは一意の対応関係にあって、水平方向に沿ってそれぞれの値が対応している。例えば、目標値Ｄが２５４のときは、補正目標値Ｄｃは２５７（＝２５６＋１）であり、目標値Ｄが５０９のときは、補正目標値Ｄｃは５１４（＝２５６×２＋２）である。また、この図６を見ればわかるように、補正目標値Ｄｃの下位８ビットの最大値は、上位３ビットが０のときには２５２であり、上位３ビットが１のときには２５３である。

ここで、再び図４および図５を併せて参照すると、目標値Ｄが２５６のときの出力電流値Ｉｄである２５３ｍＡと同じ出力電流値となるのは目標値Ｄが２５３のときであり、目標値Ｄが５１２のときの出力電流値Ｉｄである５０７ｍＡと同じ出力電流値となるのは目標値Ｄが５１０のときである。本実施形態では、この同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄに着目し（図６に示される点線で囲まれた部分）、この次の値（１つ大きい値）のときに目標値Ｄの上位３ビットの値が１増加する（すなわち桁上げされる）ように、補正目標値Ｄｃを算出する。

すなわち、粗調整用端子１２１からの出力電流値（第１の点灯信号の値）が異なる場合における（デジタル値では桁上げの前後における）隣接する２つの（目標値として取り得る）値のうち、上記第１の点灯信号の値が小さい方の値に対して当該値に対応する微調整用端子１２２からの出力電流値（第２の点灯信号の値）を隣り合う大きい方の第２の点灯信号の値に変更した値（デジタル値では１を加えた値）である変更値と、上記２つの値のうち第１の点灯信号の値が大きい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による発光素子であるレーザダイオード１１の発光量が略等しくなるように、目標値を補正する。なお、ここでの変更値に相当する目標値は、上記の例では２５３である。

具体的には、目標値Ｄの上位３ビットの各値について、当該上位３ビットが１大きくなり下位ビットがゼロにある場合（桁上げされる場合）と同一の出力電流値となる下位８ビットの値（例えば２５３）または当該値より１小さい値（例えば２５２）を対応テーブルなどの形で記憶装置や不揮発性メモリなどに記憶しておき、周知の処理により算出される目標値Ｄが上記記憶値に基づき桁上げ処理を行うことにより補正目標値Ｄｃを算出する。なお、この処理が可能であれば、記憶される値に限定はなく、例えば２小さい値であってもよい。

さらに制御装置１５における具体的な桁上げ処理などの計算動作について説明する。この点、制御装置１５は、目標値Ｄを受け取る度に、目標値Ｄの上位３ビットの値までに対応する全ての記憶値（ここでは上記同一の出力電流値となる下位８ビットに相当する値とする）を呼び出し、桁上げ処理（下位８ビットをゼロにして上位３ビットを１増加させる処理）を小さい値から順に繰り返すことにより、目標値Ｄに至るまでの桁上げ処理が全て反映された補正目標値Ｄｃを算出してもよい。ただし、繰り返しこのような計算を行うことは煩雑なので、例えば装置起動時に、上記記憶値を適宜読み出しながら、上記のようにして全ての目標値Ｄに対応する補正目標値Ｄｃを算出し、予め計算されたすべての目標値Ｄと補正目標値Ｄｃとの対応関係を示すテーブルをＲＡＭ上に展開する（なおこの対応テーブルは図６に示されるものに相当する）。そして、本実施形態における上記補正計算時には、作成されたテーブルのみを参照することにより、目標値Ｄに一意に対応する補正目標値Ｄｃを算出する構成などが考えられる。そうすれば補正目標値Ｄｃを高速に算出でき、かつ値の記憶量を小さくすることができる。そのほか、上記対応テーブルを予め全て記憶しておく構成など種々の変形例を適用することができる。

図７は、補正目標値が２５６近傍の値である場合の補正目標値Ｄｃと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図であり、図８は、目標値が５１２近傍の値である場合の補正目標値Ｄｃと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図である。これらは、補正目標値Ｄｃをレーザダイオード駆動回路１２に与えた場合における、補正目標値Ｄｃと出力電流値Ｉｄとの関係を示すグラフ図を部分的に拡大したものに相当する。

この図７および図８を見ればわかるように、補正目標値Ｄｃが桁上げされた２５６および５１２のそれぞれの近傍においても、出力電流値Ｉｄが１ｍＡずつ変化し、不連続に変化していない（値が飛んでいない）。このように、複数の出力用端子を有するレーザダイオード駆動回路１２を使用し、異なる出力用端子からの電流を微調整用および粗調整用としてそれぞれ異なる大きさの範囲内で制御する場合に、出力電流値の目標値からの飛びを解消または抑制することができる。

＜４．補正目標値の設定方法＞
このように、目標値Ｄの上位３ビットの各値について桁上げ処理に参照可能な値を記憶することにより、目標値Ｄを補正することができるが、この記憶されるべき値はどのようにして算出されるのか、その値の設定方法またはその設定による装置の調整方法について説明する。

上記記憶されるべき値は、前述したように桁上げの前後で同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄ（図６に示される点線で囲まれた部分）に着目するので、出力電流値Ｉｄを測定し、同一の値となるか否かを判定することにより設定する方法が考えられる。このように同一値か否かの簡便な判定を行うことにより、上記補正のための値を容易に設定することができる。

もっとも、この方法では、レーザダイオード１１に流れる出力電流値Ｉｄを検出するための装置（電流計など）が必要になるためコストがかかる。そこで、本実施形態では、レーザダイオード１１が目標値に応じた発光量で発光するように与えるべき電流を補正するために使用される光量センサ１３を使用し、上記記憶されるべき値を算出する。すなわち、桁上げの前後で同じ光量となる２つの目標値Ｄに着目し（図６に示される点線で囲まれた部分）、当該値または当該値より１小さい値を記憶する。そうすれば、電流計等の測定装置を新たに設けることなく補正目標値を設定し、さらに本露光装置１０を調整することができる。また、露光装置１０においては露光光Ｌの光量が調整対象となるため、出力電流値Ｉｄが同一であるか否かを判定するよりも、露光光Ｌの光量が同一であるかを判定する方が、より正確な設定または調整を行うことができる。

なお、上記設定は、露光装置１０または制御装置１５（若しくは発光制御装置）の製造時に行われるが、経時変化に対応するため、その後の装置メンテナンス時に行われてもよい。さらには、制御装置１５に上記調整を行うプログラムを内蔵し、ユーザ等の指示があるときに、または自動的に適宜の時点で行われてもよい。また、上記調整を行うための露光装置１０以外の調整装置が設けられ、当該調整装置により上記調整が行われる構成であってもよい。

＜５．効果＞
以上のように、上記実施形態によれば、微調整用端子１２２および粗調整用端子１２１を有するレーザダイオード駆動回路１２を使用し、異なる出力用端子からの電流を微調整用および粗調整用としてそれぞれ異なる大きさの範囲内で制御しても、出力電流値または光量の不連続な変化が生じず（すなわち値が飛ばず）、またはそれを抑制することができる。

＜６．変形例＞
上記実施形態では、図６を参照して説明したように、目標値Ｄの下位８ビットがゼロになり上位３ビットが１増加するとき、すなわち目標値Ｄが例えば２５５、５１１、７６７、１０２３などから次の値に変化するときの出力電流値Ｉｄの変化量がほぼ１ｍＡとなるように補正目標値Ｄｃを算出する。しかし、出力電流値Ｉｄの変化が連続的なものとなるよう（値に飛びが生じないよう）、補正目標値Ｄｃを算出する方法には種々の変形例が考えられる。以下、この算出方法につき、図９を参照して説明する。

図９は、本実施形態の変形例における目標値の補正方法を説明するための図である。図６と同様に、図９の左端側には補正前の目標値Ｄが示され、右端側には対応する補正後の補正目標値Ｄｃが示されているが、さらにそれらの間に、目標値Ｄの下位８ビットが最大値の２５５である場合における出力電流値と等しい、目標値Ｄの上位３ビットが１つ増加した（桁上げされた）場合における目標値Ｄの値（およびその近傍の値）が示されている。この目標値Ｄの値の下位８ビットを「桁上げ開始値」と呼ぶ。

なお、図６の場合と同様、図９の場合にも補正前の目標値Ｄと補正後の補正目標値Ｄｃとは一意の対応関係にあって、水平方向に沿ってそれぞれの値が対応している。例えば、目標値Ｄが２５６のときは、補正目標値Ｄｃは２５９（＝２５６＋３）であり、目標値Ｄが５１１のときは、補正目標値Ｄｃは５１６（＝２５６×２＋４）である。また、この図９を見ればわかるように、補正目標値Ｄｃの下位８ビットの最大値はいずれも２５５であるが、上位３ビットが１のときの補正目標値Ｄｃの下位８ビットの最小値は３であり、上位３ビットが２のときにはその最小値は２である。

以下、再び図４および図５を参照して説明する。これらの図を参照すればわかるように、目標値Ｄが２５５のときの出力電流値Ｉｄである２５５ｍＡと同じ出力電流値となるのは目標値Ｄが２５８のときであり、目標値Ｄが５１１のときの出力電流値Ｉｄである５０８ｍＡと同じ出力電流値となるのは目標値Ｄが５１３のときである。本変形例では、この同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄに着目し（図９に示される点線で囲まれた部分）、この次の値のときに目標値Ｄの上位３ビットの値が１増加する（すなわち桁上げされる）とともに、下位８ビットの値はゼロとなるのではなく、上記桁上げ開始値となる。

すなわち、粗調整用端子１２１からの出力電流値（第１の点灯信号の値）が異なる場合における（デジタル値では桁上げの前後における）隣接する２つの（目標値として取り得る）値のうち、上記第１の点灯信号の値が大きい方の値に対して当該値に対応する微調整用端子１２２からの出力電流値（第２の点灯信号の値）を隣り合う小さい方の第２の点灯信号の値に変更した値（デジタル値では１を差し引いた値）である変更値と、上記２つの値のうち第１の点灯信号の値が大きい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による発光素子であるレーザダイオード１１の発光量が略等しくなるように、目標値を補正する。なお、ここでの変更値に相当する目標値は、上記の例では２５８である。

具体的には、目標値Ｄの上位３ビットの各値について、下位８ビットの値が最大値（例えば２５５）の場合と同一の出力電流値となる、上位３ビットが１大きい目標値Ｄの下位ビットの値（例えば２）または当該値より１大きい値である桁上げ開始値（例えば３）を対応テーブルなどの形で記憶装置や不揮発性メモリなどに記憶しておき、周知の処理により算出される目標値Ｄに対して、桁上げされる場合の下位ビットの値が桁上げ開始値から始まるように補正目標値Ｄｃを算出する。なお、この処理が可能であれば、記憶される値に限定はなく、例えば２大きい値であってもよい。上記記憶されるべき値が光量センサ１３を使用して算出されるのが好適である点は、前述したとおりである。

以上の変形例は、目標値Ｄの下位８ビットが最大値のときに着目して桁上げ開始値を算出する構成であるが、本発明は、桁上げの前後で出力電流値Ｉｄが不連続に変化しない（値が飛んでいない）ように、目標値Ｄを補正するものであり、そのために同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄ（図６または図９に示される点線で囲まれた部分）に着目するものである。したがって、着目されるのは目標値Ｄの下位８ビットが最大値のときである必要はなく、１つまたはそれ以上小さい値であってもよい。すなわち、上記同じ出力電流値となる２つの目標値Ｄが得られる限り、その値に限定はない。もっとも、上記同じ出力電流値となる場合は、目標値Ｄの下位８ビットが最大値の場合のみであることも十分考えられるため、確実に補正を行うためには上記実施形態またはその変形例の構成がより好ましい。

１０ 露光装置
１１ レーザダイオード
１２ レーザダイオード駆動回路
１３ 光量センサ
１４ ステージ駆動部
１５ 制御装置
１２１ａ 第１の電流出力用端子
１２１ｂ 第３の電流出力用端子
１２２ 第２の電流出力用端子
Ｄ 目標値
Ｄｃ 補正目標値
Ｌ 露光光
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 発光素子を点灯させる発光制御装置であって、
   前記発光素子に与えるべき電圧または電流を第１および第２の点灯信号としてそれぞれ出力するための第１および第２の出力ピンを含む複数の出力ピンを有し、入力されるデジタル駆動信号により各出力ピンにつき離散的に決定される電圧または電流の総和に応じた光量で前記発光素子を点灯させる点灯用回路と、
   前記第１の点灯信号が取り得る離散値のうち隣接する２つの値の差に略等しい範囲内で前記第２の信号の値が離散的に決定されるように、前記デジタル駆動信号を前記点灯用回路に与える制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記発光素子に与えるべき電圧または電流を示す前記デジタル駆動信号の目標値が取り得る値のうち隣接する２つの値がそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量の差を、当該２つの値にそれぞれ対応する前記第１の点灯信号の値が異なる場合と同一である場合とで略等しくするように、前記目標値を補正する補正手段を備え、
   前記補正手段による補正後の前記目標値を前記デジタル駆動信号として前記点灯用回路に与えることを特徴とする、発光制御装置。
2. 前記補正手段は、前記第１の点灯信号の値が異なる場合における前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が小さい方の値に対して当該値に対応する前記第２の点灯信号の値を隣り合う大きい方の第２の点灯信号の値に変更した値である変更値と、前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が大きい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量が略等しくなるように、前記目標値を補正することを特徴とする、請求項１に記載の発光制御装置。
3. 前記補正手段は、前記第１の点灯信号の値が異なる場合における前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が大きい方の値に対して当該値に対応する前記第２の点灯信号の値を隣り合う小さい方の第２の点灯信号の値に変更した値である変更値と、前記２つの値のうち前記第１の点灯信号の値が小さい方の値とがそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量が略等しくなるように、前記目標値を補正することを特徴とする、請求項１に記載の発光制御装置。
4. 前記補正手段は、前記変更値または当該変更値を特定するための値に対応するデジタル値を保持し、保持された値に基づき、補正後の前記目標値を求めることを特徴とする、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発光制御装置。
5. 前記目標値は、前記第２の点灯信号の値を決定するための複数のビットからなる下位ビット部分と、前記第２の点灯信号の値を決定するための１つ以上のビットからなる上位ビット部分とにより構成されることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発光制御装置。
6. 前記複数の出力ピンは、互いに結線されており、
   複数の前記点灯信号は、電流信号であることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発光制御装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発光制御装置と、
   露光光を出射する発光素子と、
   前記露光光の光量に応じた測定信号を出力する光量センサと、
   前記発光素子から出射される前記露光光を対象物へ照射することにより、前記対象物にパターンを形成する描画手段と
   を備え、
   前記描画手段は、前記発光制御装置によって前記露光光の光量を制御し、
   前記発光制御装置の前記制御部は、前記光量センサから出力される前記測定信号を受け取り、当該測定信号によって示される光量に基づき、前記デジタル駆動信号を補正することを特徴とする、露光装置。
8. 発光素子を点灯させる発光制御装置の調整方法であって、
   前記発光素子に与えるべき電圧または電流を第１および第２の点灯信号としてそれぞれ出力するための第１および第２の出力ピンを含む複数の出力ピンを有し、入力されるデジタル駆動信号により各出力ピンにつき離散的に決定される電圧または電流の総和に応じた光量で前記発光素子を点灯させる点灯用回路と、
   前記第１の点灯信号が取り得る離散値のうち隣接する２つの値の差に略等しい範囲内で前記第２の信号の値が離散的に決定されるように、前記デジタル駆動信号を前記点灯用回路に与える制御部と
   を備える発光制御装置において、
   前記発光素子に与えるべき電圧または電流を示す前記デジタル駆動信号の目標値が取り得る値のうち隣接する２つの値がそれぞれ示す電圧または電流による前記発光素子の発光量の差を、当該２つの値にそれぞれ対応する前記第１の点灯信号の値が異なる場合と同一である場合とで略等しくするよう調整することを特徴とする、発光制御装置の調整方法。

Images