JP4273291B2

JP4273291B2 - 多重露光描画装置および多重露光描画方法

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Publication number: JP4273291B2
Application number: JP2001248151A
Authority: JP
Inventors: 隆志奥山
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: JP2003057836A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマトリクス状に配置された多数の変調素子を持つ露光ユニットを用いて描画面上に所定のパターンを描画する描画装置および描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したような描画装置は一般的には適当な被描画体の表面に微細なパターンや文字等の記号を光学的に描画するために使用される。代表的な使用例としては、フォトリゾグラフィ（photolithography）の手法によりプリント回路基板を製造する際の回路パターンの描画が挙げられ、この場合には被描画体はフォトマスク用感光フィルム或いは基板上のフォトレジスト層である。
【０００３】
近年、回路パターンの設計プロセスから描画プロセスに至るまでの一連のプロセスは統合されてシステム化され、描画装置はそのような統合システムの一翼を担っている。統合システムには、描画装置の他に、回路パターンを設計するためのＣＡＤ（Computer Aided Design）ステーション、このＣＡＤステーションで得られた回路パターンのベクタデータを編集するＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）ステーション等が設けられる。ＣＡＤステーションで作成されたベクタデータ或いはＣＡＭステーションで編集されたベクタデータは描画装置に転送され、そこでラスタデータに変換された後にビットマップメモリに格納される。
【０００４】
露光ユニットの一タイプとして、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）或いはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）アレイ等から構成されるものが知られている。周知のように、ＤＭＤの反射面には、マイクロミラーがマトリクス状に配置され、個々のマイクロミラーの反射方向が独立して制御されるようになっており、このためＤＭＤの反射面の全体に導入された光束は個々のマイクロミラーによる反射光束として分割されるようになっており、このため各マイクロミラーは変調素子として機能する。また、ＬＣＤアレイにおいては、一対の透明基板間に液晶が封入され、その双方の透明基板には互いに整合させられた多数対の微細な透明電極がマトリクス状に配置され、個々の一対の透明電極に電圧を印加するか否かにより光束の透過および非透過が制御されるようになっており、このため各一対の透明電極が変調素子として機能する。
【０００５】
描画装置には被描画体の感光特性に応じた適当な光源、例えば超高圧水銀灯、キセノンランプ、フラッシュランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザ等が設けられ、また露光ユニットには結像光学系が組み込まれる。光源から射出した光束は照明光学系を通して露光ユニットに導入させられ、露光ユニットの個々の変調素子はそこに入射した光束を回路パターンのラスタデータに従って変調し、これにより回路パターンが被描画体上に露光されて光学的に描画される。この場合、描画される回路パターンの画素のサイズは変調素子のサイズに対応したものとなり、例えば、上述した結像光学系の倍率が等倍であるとき、描画回路パターンの画素のサイズと変調素子のサイズとは実質的に等しくなる。
【０００６】
通常、被描画体に描画されるべき回路パターンの描画面積は露光ユニットによる露光面積よりも遥かに大きく、このため被描画体上に回路パターンの全体を描画するためには、被描画体を露光ユニットで走査することが必要となる。即ち、被描画体に対して露光ユニットを相対的に移動させつつ回路パターンを部分的に描画してその全体の回路パターンを得ることが必要となる。そこで、従来では、描画装置には、例えば所定の走査方向に沿って移動可能な描画テーブルが設けられ、この描画テーブルの移動経路の上方に露光ユニットが固定位置に配置される。描画テーブル上には被描画体が所定の位置に位置決めされ、描画テーブルを走査方向に沿って間欠的に移動させつつ回路パターンを部分的に順次描画して継ぎ足すことにより、全体の回路パターンが得られることになる。このような露光方式についてはステップ・アンド・リピート（Step & Repeat）方式と呼ばれる。
【０００７】
また、別のタイプの露光ユニットとして、例えばレーザビーム走査光学系から構成されるものも知られている。このようなタイプの露光ユニットを用いる描画装置にあっては、被描画体の移動方向を横切る方向にレーザビームを偏向させて該レーザビームでもって被描画体を走査すると共に該走査レーザビームを一ライン分の描画データ（ラスタデータ）でもって順次変調させることによって、所望の回路パターンの描画が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上で述べたような従来の描画装置のいずれのタイプのものにあっては、回路パターンの描画解像度は個々の描画装置で予め決められた画素サイズ（ドットサイズ）によって決まる。即ち、マトリクス状に配列された変調素子から成る露光ユニットを持つ描画装置にあっては、回路パターンの描画解像度は個々の変調素子サイズ即ち画素サイズによって決まり、またレーザビーム走査光学系を持つ描画装置にあっては、走査レーザビームのビーム径即ち画素サイズによって決まる。
【０００９】
かくして、従来では、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションで回路パターンを設計する際の一画素サイズはその回路パターンを描画すべき個々の描画装置によって予め決められた画素サイズに一致させることが必要である。換言すれば、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションでの回路パターンの設計の自由度を高めるためには、種々の画素サイズに対応できる描画装置が用意されなければならないし、種々の画素サイズに対応できる描画装置を用意できなければ、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションでの回路パターンの設計の自由度が制限されるということになる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、マトリクス状に配置された多数の変調素子を持つ露光ユニットを用いて描画面上に所定のパターンを描画する描画方法および描画装置であって、パターンデータの画素サイズがどのような大きさのものであってもそのパターンデータに基づいて所定のパターンを適正に描画し得るようになった新規な多重露光描画装置および多重露光描画方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多重露光描画装置は、マトリクス状に配列された多数の変調素子を持つ少なくとも１つの露光ユニットを用いて所定パターンを描画面上に多重露光により描画する多重露光描画装置であって、所定パターンを所定の画素サイズに基づいて表したラスタデータを保持する第１メモリ手段と、描画面に対する露光ユニットの相対位置を画素サイズに基づいて表した露光位置データを保持する第２メモリ手段と、露光ユニットにおける各変調素子の相対位置を示す露光点データを保持する第３メモリ手段と、露光位置データおよび露光点データに基づいて、個々の変調素子に対応するラスタデータを第１メモリ手段から読み出して露光データを生成する露光データ生成手段と、露光データに基づいて変調素子をそれぞれ駆動制御する変調素子制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
多重露光描画装置は、好ましくは露光ユニットのマトリクス状に配置された変調素子の一方の配列方向に沿ってしかも配列方向に対して所定の角度だけ傾斜させて露光ユニットを描画面に対して相対的に移動させる移動手段と、露光ユニットの変調素子によって描画面上に得られる単位露光領域のサイズの整数倍の距離Ａにサイズより小さい距離ａを加えた距離（Ａ＋ａ）だけ露光ユニットが描画面上に対して相対的に移動する度毎に露光ユニットの変調素子を露光データに基づいて選択的に露光作動させる露光手段とをさらに備える。
【００１３】
多重露光描画装置は、露光点データを描画面の露光すべき一画素領域に対応させるための補正データを保持する第４メモリ手段をさらに備えてもよく、また、補正データが回路パターンの描画精度の許容誤差に応じた数だけ設けられ、任意の１つの補正データが選択されてもよい。
【００１４】
また本発明に係る多重露光描画方法は、マトリクス状に配列された多数の変調素子を持つ少なくとも１つの露光ユニットを用いて所定パターンを描画面上に多重露光により描画する多重露光描画方法であって、所定パターンを所定の画素サイズに基づいて表したラスタデータを第１メモリに保持する第１ステップと、描画面に対する露光ユニットの相対位置を画素サイズに基づいて表した露光位置データを第２メモリに保持する第２ステップと、露光ユニットにおける各変調素子の相対位置を示す露光点データを第３メモリに保持する第３ステップと、露光位置データおよび露光点データに基づいて、個々の変調素子に対応するラスタデータを第１メモリ手段から読み出して露光データを生成する第４ステップと、露光データに基づいて各変調素子を駆動制御する第５ステップと備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明による多重露光描画装置の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本発明による多重露光描画装置の実施形態が斜視図として概略的に示される。この多重露光描画装置はプリント回路基板を製造するための基板上に形成されたフォトレジスト層に回路パターンを直接描画するように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、多重露光描画装置１０は床面上に据え付けられる基台１２を備える。基台１２上には一対のガイドレール１４が平行に敷設され、さらにそれらガイドレール１４上には描画テーブル１６が搭載される。この描画テーブル１６は図示されない適当な駆動機構、例えばボール螺子等をステッピングモータ等のモータにより駆動させられ、これにより一対のガイドレール１４に沿ってそれらの長手方向であるＸ方向に相対移動する。描画テーブル１６上には被描画体３０としてフォトレジスト層を持つ基板が設置され、このとき被描画体３０は図示されない適当なクランプ手段によって描画テーブル１６上に適宜固定される。
【００１８】
基台１２上には一対のガイドレール１４を跨ぐようにゲート状構造体１８が固設され、このゲート状構造体１８の上面には複数の露光ユニットが描画テーブル１６の移動方向（Ｘ方向）に対して直角なＹ方向に２列に配列される。第１列目に配された８個の露光ユニットを図の左側から順に符号２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅で示し、その後方に配された第２列目の７個の露光ユニットを図の左側から符号２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄で示している。
【００１９】
第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅と、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄とは所謂千鳥状に配置される。即ち、隣り合う２つの露光ユニット間の距離は、全て１つの露光ユニットの幅に略等しく設定され、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄の配列ピッチは第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅の配列ピッチに対して半ピッチだけずらされている。
【００２０】
本実施形態では、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅はそれぞれＤＭＤユニットとして構成されており、各露光ユニットの反射面は例えば１０２４×１２８０のマトリクス状に配列された１３１０７２０個のマイクロミラーから形成される。即ち、各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅は、Ｘ方向に沿って１０２４個、Ｙ方向に沿って１２８０個のマイクロミラーがマトリクス状に配列されるように設置される。
【００２１】
ゲート状構造体１８の上面の適当な箇所、例えば第１露光ユニット２０₀₁の図中左方には光源装置２２が設けられる。この光源装置２２には図示しない複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が含まれ、これらＬＥＤから発した光は集光されて平行光束として光源装置２２の射出口から射出される。光源装置２２にはＬＥＤの他、レーザ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプおよびフラッシュランプ等を用いてもよい。
【００２２】
光源装置２２の射出口には１５本の光ファイバケーブル束が接続され、個々の光ファイバケーブル２４は１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅のそれぞれに対して延設され、これにより光源装置２２から各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅へ照明光が導入される。各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅は、光源装置２２からの照明光を描くべき回路パターンに応じて変調し、図の下方即ちゲート状構造体１８の内側を進む描画テーブル１６上の被描画体３０に向かって出射する。これにより、被描画体３０の上面に形成されたフォトレジスト層において照明光が照射された部分だけが感光する。照明光の強度は被描画体３０のフォトレジスト層の感度に応じて調整される。
【００２３】
図２には、第１露光ユニット２０₀₁の主要構成が概念的に図示されている。他の１４個の露光ユニット２０₀₂〜２０₁₅は第１露光ユニット２０₀₁と同じ構成および機能を有しており、ここでは説明を省略する。第１露光ユニット２０₀₁には、照明光学系２６および結像光学系２８が組み込まれ、両者の間の光路上にはＤＭＤ素子２７が設けられる。このＤＭＤ素子２７は、例えばウェハ上にアルミスパッタリングで作りこまれた、反射率の高い一辺がＣの正方形マイクロミラーを静電界作用により動作させるデバイスであり、このマイクロミラーはシリコンメモリチップの上に１０２４×１２８０のマトリクス状に１３１０７２０個敷き詰められている。それぞれのマイクロミラーは、対角線を中心に回転傾斜することができ、安定した２つの姿勢（第１および第２反射位置）に位置決めできる。
【００２４】
照明光学系２６は凸レンズ２６Ａおよびコリメートレンズ２６Ｂを含み、凸レンズ２６Ａは光源２２から延設された光ファイバケーブル３０と光学的に結合される。このような照明光学系２６により、光ファイバケーブル３０から射出した光束は第１露光ユニット２０₀₁のＤＭＤ素子２７の反射面全体を照明するような平行光束ＬＢに成形される。結像光学系２８には２つの凸レンズ２８Ａおよび２８Ｃと、２つの凸レンズ２８Ａおよび２８Ｃ間に配されるリフレクタ２８Ｂとが含まれ、この結像光学系２８の倍率は例えば等倍（倍率１）に設定される。
【００２５】
第１露光ユニット２０₀₁に含まれる個々のマイクロミラーはそれぞれに入射した光束を結像光学系２８に向けて反射させる第１反射位置（以下、露光位置と記載する）と該光束を結像光学系２８から逸らすように反射させる第２反射位置（以下、非露光位置と記載する）との間で回動変位するように動作させられる。任意のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）（１≦ｍ≦１０２４，１≦ｎ≦１２８０）が露光位置に位置決めされると、そこに入射したスポット光は一点鎖線ＬＢ₁で示されるように結像光学系２８に向かって反射され、同マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が非露光位置に位置決めされると、スポット光は一点鎖線ＬＢ₂で示されるように光吸収版２９に向かって反射されて結像光学系２８から逸らされる。
【００２６】
マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）から反射されたスポット光ＬＢ₁は、結像光学系２８によって描画テーブル１６上に設置された被描画体３０の描画面３２上に導かれる。例えば、第１露光ユニット２０₀₁に含まれる個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）のサイズがＣ×Ｃであるとすると、結像光学系２８の倍率は等倍であるから、マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）の反射面は描画面３２上のＣ×Ｃの露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）として結像される。Ｃは例えば２０μｍである。
【００２７】
なお、１つのマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）によって得られるＣ×Ｃの露光領域は以下の記載では単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）として言及され、全てのマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（１０２４，１２８０）によって得られる（Ｃ×１０２４）×（Ｃ×１２８０）の露光領域は、全面露光領域Ｕａ₀₁として言及される。
【００２８】
図２の左上隅のマイクロミラーＭ（１，１）に対応する単位露光領域Ｕ（１，１）は全面露光領域Ｕａ₀₁の左下隅に位置し、左下隅のマイクロミラーＭ（１０２４，１）に対応する単位露光領域Ｕ（１０２４，１）は全面露光領域Ｕａ₀₁の左上隅に位置する。また、右上隅のマイクロミラーＭ（１，１２８０）に対応する単位露光領域Ｕ（１，１２８０）は全面露光領域Ｕａ₀₁の右下隅に位置し、右下隅のマイクロミラーＭ（１０２４，１２８０）に対応する単位露光領域Ｕ（１０２４，１２８０）は全面露光領域Ｕａ₀₁の右上隅に位置する。
【００２９】
第１露光ユニット２０₀₁では、個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）は通常は非露光位置に位置決めされているが、露光時には非露光位置から露光位置に回動変位させられる。マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）の非露光位置から露光位置への回動変位の制御については、後述するように回路パターンのラスタデータに基づいて行われる。なお、結像光学系２８から逸らされたスポット光ＬＢ₂は描画面３２に到達しないように光吸収板２９によって吸収される。
【００３０】
第１露光ユニット２０₀₁に含まれる１３１０７２０個の全てのマイクロミラーが露光位置に置かれたときは、全マイクロミラーから反射された全スポット光が結像光学系２８に入射させられ、描画面３２上には第１露光ユニット２０₀₁による全面露光領域Ｕａ₀₁が得られる。全面露光領域Ｕａ₀₁のサイズについては、単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の一辺の長さＣが２０μｍであれば、２５．６ｍｍ（＝１０２４×２０μｍ）×２０．４８ｍｍ（＝１２８０×２０μｍ）となり、そこに含まれる総画素数は勿論１０２４×１２８０個となる。
【００３１】
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、多重露光描画装置における描画処理について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は描画処理の経時変化を段階的に示す図であり、被描画体３０の描画面３２の平面図である。以下の説明の便宜上、描画面３２を含む平面上にはＸ−Ｙ直交座標系が定義される。破線で囲まれた長方形の領域は、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅のそれぞれによってＸ−Ｙ平面上で得られる全面露光領域Ｕａ₀₁〜Ｕａ₁₅である。第１列の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵａ₁₅はその図中下辺がＹ軸に一致するように配置させられ、第２列の全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄はその図中下辺がＹ軸から負側に距離Ｓだけ離れた直線に一致するように配される。
【００３２】
Ｘ−Ｙ直交座標系のＸ軸は露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅の配列方向に対して直角とされ、このため各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅内のそれぞれ１３１０７２０（１０２４×１２８０）個のマイクロミラーもＸ−Ｙ直交座標系のＸ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に配列される。
【００３３】
図３では、Ｘ−Ｙ直交座標系の座標原点は第１列目の第１露光ユニット２０₀₁によって得られる全面露光領域Ｕａ₀₁の図中左下角に一致しているように図示されているが、正確には、座標原点は第１露光ユニット２０₀₁のＹ軸に沿う第１ラインのマイクロミラーのうちの先頭のマイクロミラーＭ（１，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（１，１）の中心に位置する。上述したように、本実施形態では単位露光領域Ｕ（１，１）のサイズは２０μｍ×２０μｍであるので、Ｙ軸は第１露光ユニット２０による全面露光領域Ｕａ₀₁の境界から１０μｍだけ内側に進入したものとなっている。換言すれば、第１列目の８つの露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅のそれぞれの第１ラインに含まれる１２８０個のマイクロミラーＭ（１，ｎ）（１≦ｎ≦１２８０）の全ての中心がＹ軸上に位置する。
【００３４】
描画面３２は描画テーブル１６により白抜き矢印で示すようにＸ軸に沿ってその負の方向に向かって移動させられるので、全面露光領域Ｕａ₀₁〜Ｕａ₁₅は描画面３２に対してＸ軸の正の方向に相対移動することになる。
【００３５】
描画面３２に設定された描画開始位置ＳＬがＹ軸、即ち第１列目の８個の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅に対応する第１列目の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵａ₁₅の境界に一致すると、まず第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅により描画面３２の露光が開始される。図３（ａ）に示すように、第１列目の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵａ₁₅のＹ軸に達していない部分に対応するマイクロミラーについては非露光位置に位置決めされたまま露光は行われず、また第２列目の全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄もＹ軸に達していないため、露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄による露光も停止させられている。図３では、第１列目の８個の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅によって露光された領域を右上がりのハッチングで示している。
【００３６】
さらに描画面３２が移動し、全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄の境界がＹ軸に一致すると、第２列目の７個の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄による露光が開始される。図３(ｂ)に示すように、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄による露光は、第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅による露光よりも常に距離Ｓだけ遅れて進行する。図３では、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄によって露光された領域を右下がりのハッチングで示している。
【００３７】
さらに描画面３２が相対移動して、図３（ｃ）に示すように第１列目の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵａ₁₅の境界が描画終了位置ＥＬに達すると、第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅による露光が停止させられる。厳密にいえば、描画終了位置ＥＬに達した単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）に対応するマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）から順に非露光位置に静止させられる。図３（ｃ）の状態からさらに描画面３２が距離Ｓだけ進むと、第２列目の全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄の境界が描画終了位置ＥＬに達し、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄による露光が停止させられる。
【００３８】
以上のように、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅は、Ｘ軸に平行な帯状領域をそれぞれ露光し、この帯状領域の幅はそれぞれ全面露光領域Ｕａ₀₁〜Ｕａ₁₅の幅に実質的に一致する。隣り合う２つの帯状領域の境界部分は微少量だけ重ね合わされている。なお、同一ライン上に描かれるべき回路パターンを一致させるために、第１列の露光ユニットに所定ラインの回路パターンに応じた露光データが与えられると、第２列の露光ユニットには描画面３２が距離Ｓを移動する時間だけ遅れたタイミングで同一ラインの露光データが与えられる。
【００３９】
露光方式としては、描画テーブル１６を走査方向に沿って間欠的に移動させる動作と、描画テーブル１６の停止時に回路パターンを部分的に順次描画する動作とを交互に繰り返すことにより、各描画領域を継ぎ足して全体の回路パターンを得るステップ・アンド・リピート（Step & Repeat）方式を採用してもよいし、描画テーブル１６を一定速度で移動させつつ同時に描画動作を行う方式であってもよい。本実施形態では説明を容易にするためにステップ・アンド・リピート方式を採用する。即ち、多重露光描画装置１０では、描画テーブル１６を所定の移動間隔で間欠的に移動させつつ、回路パターンのラスタデータに従って回路パターンを多重露光により描画する描画方法が採用される。以下に、このような多重露光描画方法の原理について説明する。
【００４０】
図４には、第１露光ユニット２０₀₁によって描画面３２上に投影される全面露光領域Ｕａ₀₁の一部が示され、この全面露光領域Ｕａ₀₁は各マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）から得られる単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）から成る。ここで、パラメータｍは第１露光ユニット２０₀₁のＸ軸方向に沿うライン番号を示し、パラメータｎは第１露光ユニット２０₀₁のＹ軸方向に沿う行番号を示し、本実施形態では１≦ｍ≦１０２４および１≦ｎ≦１２８０となる。
【００４１】
要するに、単位露光領域Ｕ（１，１）、Ｕ（１，２）、Ｕ（１，３）、Ｕ（１，４）、Ｕ（１，５）、…、Ｕ（１，１２８０）は第１露光ユニット２０₀₁のＹ軸に沿う第１ラインの１２８０個のマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（１，１２８０）から得られるものであり、単位露光領域Ｕ（２，１）、Ｕ（２，２）、Ｕ（２，３）、Ｕ（２，４）、Ｕ（２，５）、…、Ｕ（２，１２８０）は第１露光ユニット２０₀₁のＹ軸に沿う第２ラインの１２８０個のマイクロミラーＭ（２，１）〜Ｍ（２，１２８０）から得られるものであり、単位露光領域Ｕ（３，１）、Ｕ（３，２）、Ｕ（３，３）、Ｕ（３，４）、Ｕ（３，５）、…、Ｕ（３，１２８０）は第１露光ユニット２０₀₁のＹ軸に沿う第３ラインのマイクロミラーＭ（３，１）〜Ｍ（３，１２８０）から得られるものである。
【００４２】
例えば、露光１回当たりの移動距離が単位露光領域の１つ分のサイズＣの整数倍である距離Ａ（例えばＡ＝４Ｃ）と距離ａ（０≦ａ＜Ｃ）との和である場合について説明すると、描画テーブル１６がＸ軸に沿ってその負側に移動させられる、即ち第１露光ユニット２０₀₁が描画テーブル１６に対してＸ軸の正側に向かって相対移動し、全面露光領域Ｕａ₀₁が描画面３２上の描画開始位置ＳＬに到達すると、そこで一旦停止させられて第１露光ユニット２０₀₁の第１ラインの１２８０個のマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（１，１２８０）が所定の回路パターンのラスタデータに従って動作させられて第１回目の露光が行われる。このときの描画面３２の相対位置を第１回目露光位置と定義する。
【００４３】
第１回目の露光が終了すると、第１露光ユニット２０₀₁は再びＸ軸に沿ってその正側に相対移動し、その全面露光領域Ｕａ₀₁の移動量が（Ａ＋ａ）となったとき、第１露光ユニット２０₀₁は第２回目露光位置に到達したと判断されて停止され、第１露光ユニット２０₀₁の第１〜第５ラインのマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（５，１２８０）が所定の回路パターンのラスタデータに従って動作させられて第２回目の露光が行われる。
【００４４】
第２回目の露光が終了すると、第１露光ユニット２０₀₁は更にＸ軸に沿ってその正側に移動量（Ａ＋ａ）だけ移動させられて第３回目露光位置で停止され、第１露光ユニット２０₀₁の第１〜第９ラインのマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（９，１２８０）が所定の回路パターンのラスタデータに従って動作させられて第３回目の露光が行われる。
【００４５】
このように第１露光ユニット２０₀₁がＸ軸に沿ってその正側に移動量（Ａ＋ａ）だけ移動させられる度毎に停止されて露光作動が繰り返され、描画面３２の同一領域が第１露光ユニット２０₀₁によって多数回に渡って多重露光されることになる。例えば、ａ＝０の場合、第１露光ユニット２０₀₁はＸ軸に沿ってその正側にＡ（＝４Ｃ）ずつ移動し、単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の中心は常に同一点上に一致する。このため、第１列目の先頭のマイクロミラーＭ（１，１）によって露光されたＣ×Ｃの領域は、さらに第（４ｋ＋１）番目の先頭のマイクロミラーＭ（４ｋ＋１，１）によって露光され（ただし、１≦ｋ≦２５５）、合計２５６回（＝１０２４Ｃ／Ａ）だけ多重露光されることになる。一方、ａ≠０の場合、重なり合う単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の中心は距離ａだけ徐々にずれていくため、同一領域が２５６回多重露光されるとは限らない。そこで、所定の領域を２５６回露光させるために、各単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の中心を２５６個だけこの所定領域内に均等に配列させ、実質的に２５６回多重露光させている。
【００４６】
図３では、被描画体３０の移動方向はＸ軸に平行であったが、Ｘ軸に対して微少角αだけ傾斜させて移動させてもよい。このとき、第１露光ユニット２０₀₁はＸ軸に沿ってその正側に移動量（Ａ＋ａ）だけ移動させられる度毎に単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）はＹ軸に沿ってその負側に所定距離だけ相対的にシフトすることになる。
【００４７】
図５は、被描画体３０をＸ軸に対して傾斜させつつ順次移動させたときの単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の変位を経時的に示す図である。図５を参照すると、第１回目露光位置での全面露光領域Ｕａ₀₁の一部が破線で示され、第２回目露光位置での全面露光領域Ｕａ₀₁の一部が一点鎖線で示され、第３回目露光位置での全面露光領域Ｕａ₀₁の一部が実線で示され、各単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）のＹ軸の負側に沿う移動距離がｂで示されている。
【００４８】
第１回目露光位置において第１露光ユニット２０₀₁の第１ラインのマイクロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（１，１２８０）によって得られる単位露光領域Ｕ（１，１）、Ｕ（１，２）、…Ｕ（１，１２８０）に注目すると、これら単位露光領域Ｕ（１，１）、Ｕ（１，２）、…Ｕ（１，１２８０）に対して、第２回目露光位置における第１露光ユニット２０₀₁の第５ラインのマイクロミラーＭ（５，１）〜Ｍ（５，１２８０）によって得られる単位露光領域Ｕ（５，１）、Ｕ（５，２）、…Ｕ（５，１２８０）がＸ軸及びＹ軸に沿ってそれぞれ（＋ａ）および（−ｂ）だけずれて互いに重なり合い、さらに第３回目露光位置においては第１露光ユニット２０₀₁の第９ラインのマイクロミラーＭ（９，１）〜Ｍ（９，１２８０）によって得られる単位露光領域Ｕ（９，１）、Ｕ（９，２）、…Ｕ（９，１２８０）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ（＋２ａ）および（−２ｂ）だけずれて互いに重なり合うことになる。なお、図５では、３つの互いに重なり合う単位露光領域Ｕ（１，１）、Ｕ（５，１）及びＵ（９，１）がそれぞれ破線、一点鎖線及び実線の引出し線で例示的に示されている。
【００４９】
ここで各単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の相対位置をその中心である露光点ＣＮ（ｍ，ｎ）で代表して示すと、第２回目露光位置における露光点ＣＮ（５，１）は、第１回目露光位置における露光点ＣＮ（１，１）から（＋ａ，−ｂ）だけ離れており、第３回目露光位置における露光点ＣＮ（９，１）は、第１回目露光位置における露光点ＣＮ（１，１）から（＋２ａ，−２ｂ）だけ離れて存在することになる。なお、各ラインにおける互いに隣接した露光点間の距離は単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）のサイズＣ（＝２０μｍ）に一致する。
【００５０】
上述したように、移動距離が、単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の一辺長さＣの４倍と距離ａとの和とされるとき、距離ａ及びｂを適当に選ぶことにより、個々の単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）と同じ大きさの面積Ｃ×Ｃ内に露光点を均一に分布させることができる。
【００５１】
例えば、図６に示すように、単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）と同じ大きさの面積Ｃ×Ｃ（＝２０μｍ×２０μｍ）内に２５６個の露光点を分布させるためには、Ｘ軸及びＹ軸に沿ってそれぞれ２５６個の単位露光領域の中心を１６個ずつ配列させればよいことになり、距離ａ及びｂは以下の計算式によって定められる。
ａ＝Ｃ／１６＝２０μｍ／１６＝１．２５μｍ
ｂ＝Ｃ／２５６＝２０μｍ／２５６＝０．０７８１２５μｍ
【００５２】
なお、言うまでもないが、距離ｂを０．０７８１２５μｍに設定するということは、描画テーブル１６がＸ軸の負側に距離（Ａ＋ａ＝８１．２５μｍ）だけ移動したとき、個々の単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）がＹ軸の負側に０．０７８１２５μｍだけシフトするように描画テーブル１６の傾斜角度αを設定するということに他ならない。
【００５３】
図６において、参照符号ＣＮ（１，１）で示される露光点が例えば第１回目露光位置における第１露光ユニット２０₀₁の第１ラインの先頭のマイクロミラーＭ（１，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（１，１）のものであるとすると、先の記載から明らかなように、露光点ＣＮ（５，１）は第２回目露光位置における第１露光ユニット２０₀₁の第５ラインの先頭のマイクロミラーＭ（５，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（５，１）のものであり、露光点ＣＮ（９，１）は第３回目露光位置における第１露光ユニット２０₀₁の第９ラインの先頭のマイクロミラーＭ（９，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（９，１）のものとなる。
【００５４】
さらに、露光点ＣＮ（１，１）から距離（＋１６ａ，−１６ｂ）だけ離れた露光点ＣＮ（６１，１）は、第１６回目露光位置における第６１ラインの先頭のマイクロミラーＭ（６１，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（６１，１）の中心であり、露光点ＣＮ（１，１）から距離（０，−ａ）だけ離れた露光点ＣＮ（６５，１）は第１７回目露光位置における第６５ラインの先頭のマイクロミラーＭ（６５，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（６５，１）の中心である。同様に、露光点ＣＮ（１，１）から距離（０，−１５ａ）だけ離れた露光点ＣＮ（６５，１）は第２４１回目露光位置における第９６１ラインの先頭のマイクロミラーＭ（９６１，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（９６１，１）の中心であり、露光点ＣＮ（１，１）から距離（１５ａ，−１６ａ）だけ離れた露光点ＣＮ（１０２１，１）は第２５６回目露光位置における第１０２１ラインの先頭のマイクロミラーＭ（１０２１，１）によって得られる単位露光領域Ｕ（１０２１，１）の中心である。
【００５５】
かくして、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅に対して描画テーブル１６が上述した条件下でＸ軸の負側に間欠的に移動させられると、それら露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅の個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）よって得られる単位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の中心、即ち露光点ＣＮ（ｍ，ｎ）がＸ軸及びＹ軸のそれぞれに沿ってピッチａ及びｂで描画面３２の全体にわたって配列されることになる。個々の単位画素領域と同じ大きさの領域Ｃ×Ｃ（２０μｍ×２０μｍ）内には２５６個の露光点が均一に分布させられる。
【００５６】
なお、露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅における個々の露光点を描画面３２の全体にわたって更に高密度に分布させることももちろん可能であり、例えば、2０μｍ×２０μｍの面積内に５１２個の単位露光領域の中心を均一に配列させる場合には、距離Ａは単位露光領域のサイズＣの２倍（４０μｍ）に設定され、距離ａおよびｂはそれぞれ１．２５μｍ／２、０．０７８１２５μｍ／２に設定される。
【００５７】
また、図６に示す例では１６個の露光点はＹ軸に沿って平行に配列されているが、距離ａ及びｂの値を僅かに変化させることによって、露光点をＹ軸に沿って斜めに配列させることも可能である。
【００５８】
このように本実施形態の多重露光描画装置１０においては、回路パターンのラスタデータに基づいて回路パターンの描画が行われるとき、該回路パターンデータの画素サイズがどのようなサイズであっても、その回路パターンを描画することが可能である。換言すれば、多重露光描画装置１０側には、描画されるべき回路パターンに対する画素の概念は存在しないといえる。
【００５９】
例えば、ラスタデータの画素サイズが２０μｍ×２０μｍに設定されている場合には、任意の１ビットデータに“１”が与えられると、露光作動時にその１ビットデータに対応する一画素領域（２０μｍ×２０μｍ）に含まれる個々の露光点ＣＮ（ｍ，ｎ）に対応したマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が該１ビットデータによって動作されて非露光位置から露光位置に回動させられ、これによりかかる一画素領域（２０μｍ×２０μｍ）が総計２５６回にわたって多重露光を受けることになる。
【００６０】
また、別の例として、ラスタデータの画素サイズが１０μｍ×１０μｍに設定されている場合には、任意の１ビットデータに“１”が与えられると、露光作動時にその１ビットデータに対応する一画素領域（１０μｍ×１０μｍ）に含まれる個々の露光点ＣＮ（ｍ，ｎ）に対応したマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が該１ビットデータによって動作されて非露光位置から露光位置に回動させられ、これによりかかる一画素領域（１０μｍ×１０μｍ）が総計６４回にわたって多重露光を受けることになる。
【００６１】
なお、露光時間、即ち個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が露光位置に留められる時間については、描画面３２における一画素領域内での露光回数、被描画体３０（本実施形態では、フォトレジスト層）の感度、光源装置２２の光強度等に基づいて決められ、これにより各一画素露光領域について所望の露光量が得られるように設定される。
【００６２】
図７は多重露光描画装置１０の制御ブロック図である。同図に示すように、多重露光描画装置１０にはマイクロコンピュータから構成されるシステムコントロール回路３４が設けられる。即ち、システムコントロール回路３４は中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラムや定数等を格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算データ等を一時的に格納する書込み／読み出し自在なメモリ（ＲＡＭ）、および入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）から成り、多重露光描画装置１０の作動全般を制御する。
【００６３】
描画テーブル１６は、駆動モータ３６によってＸ軸方向に沿って駆動させられる。この駆動モータ３６は例えばステッピングモータとして構成され、その駆動制御は駆動回路３８から出力される駆動パルスに従って行われる。描画テーブル１６と駆動モータ３６との間には先に述べたようにボール螺子等を含む駆動機構が介在させられるが、そのような駆動機構については図７では破線矢印で象徴的に示されている。
【００６４】
駆動回路３８は描画テーブル制御回路４０の制御下で動作させられ、この描画テーブル制御回路４０は描画テーブル１６に設けられた描画テーブル位置検出センサ４２に接続される。描画テーブル位置検出センサ４２は描画テーブル１６の移動経路に沿って設置されたリニアスケール４４からの光信号を検出して描画テーブル１６のＸ軸方向に沿うその位置を検出するものである。なお、図７では、リニアスケール４４からの光信号の検出が破線矢印で象徴的に示されている。
【００６５】
描画テーブル１６の移動中、描画テーブル位置検出センサ４２はリニアスケール４４から一連の光信号を順次検出して一連の検出信号（パルス）として描画テーブル制御回路４０に対して出力する。描画テーブル制御回路４０では、そこに入力された一連の検出信号が適宜処理され、その検出信号に基づいて一連の制御クロックパルスが作成される。描画テーブル制御回路４０からは一連の制御クロックパルスが駆動回路３８に対して出力され、駆動回路３８ではその一連の制御クロックパルスに従って駆動モータ３６に対する駆動パルスが作成される。要するに、リニアスケール４４の精度に応じた正確さで描画テーブル１６をＸ軸方向に沿って移動させることができる。なお、このような描画テーブル１６の移動制御自体は周知のものである。
【００６６】
図７に示すように、描画テーブル制御回路４０はシステムコントロール回路３４に接続され、これにより描画テーブル制御回路４０はシステムコントロール回路３４の制御下で行われる。一方、描画テーブル位置検出センサ４２から出力される一連の検出信号（パルス）は描画テーブル制御回路４０を介してシステムコントロール回路３４にも入力され、これによりシステムコントロール回路３４では描画テーブル１６のＸ軸に沿う移動位置を常に監視することができる。
【００６７】
システムコントロール回路３４はＬＡＮ（Local Area Network）を介してＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションに接続され、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションからはそこで作成処理された回路パターンのベクタデータがシステムコントロール回路３４に転送される。システムコントロール回路３４にはデータ格納手段としてハードディスク装置４６が接続され、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションから回路パターンのベクタデータがシステムコントロール回路３４に転送されると、システムコントロール回路３４は回路パターンのベクタデータを一旦ハードディスク装置４６に書き込んで格納する。また、システムコントロール回路３４には外部入力装置としてキーボード４８が接続され、このキーボード４８を介して種々の指令信号や種々のデータ等がシステムコントロール回路３４に入力される。
【００６８】
ラスタ変換回路５０はシステムコントロール回路３４の制御下で動作させられる。描画作動に先立って、ハードディスク装置４６から回路パターンのベクタデータが読み出されてラスタ変換回路５０に出力され、このベクタデータはラスタ変換回路５０によって所定の画素サイズで表されたラスタデータに変換され、このラスタデータはビットマップメモリ５２に書き込まれる。要するに、ビットマップメモリ５２には回路パターンデータとして０または１で表されたビットデータとして格納される。ラスタ変換回路５０でのデータ変換処理およびビットマップメモリ５２でのデータ書込みについてはキーボード４８を介して入力される指令信号により行われる。
【００６９】
読み出しアドレス制御回路５８は各露光ユニットに与えるべきビットデータをビットマップメモリ５２から露光作動毎に読み出し、露光データとして露光データメモリ５４に格納する。露光データは個々の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅のマイクロミラーを露光位置または非露光位置に位置決めさせるための二値データである。読み出しアドレス制御回路５８から一連の読み出しアドレスデータが露光データメモリ５４に対して出力されると、その読み出しアドレスデータに従って露光データメモリ５４からは所定の二値データがＤＭＤ駆動回路５６に対して出力され、ＤＭＤ駆動回路５６はそのビットデータに基づいて露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅をそれぞれ独立して作動し、これにより各露光ユニットの個々のマイクロミラーは選択的に露光作動を行うことになる。露光データは露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅による露光作動が繰り返される度毎に書き換えられる。なお、読み出しアドレスデータおよび露光データについては後で詳しく説明する。
【００７０】
なお、図７では、個々のマイクロミラーの露光作動が破線矢印で象徴的に図示されている。また、図７では図の複雑化を避けるために露光ユニットは１つしか示されていないが、実際には１５個（２０₀₁〜２０₁₅）存在し、ＤＭＤ駆動回路５６によってそれぞれ駆動されることは言うまでもない。
【００７１】
図８には、ビットマップメモリ５２上に展開された回路パターンデータ（ラスタデータ）の一部分が模式的に示されている。同図に示すライン番号Ｌは描画面３２上に描画されるべき回路パターンのＹ軸に沿う描画ライン番号に対応し、各ラインには１２８０×１５個のビットデータが含まれる。同図に示すように、個々のビットデータは“Ｂ”で示され、この“Ｂ”には描画されるべき回路パターンに従って“１”か“０”のうちのいずれかの値が与えられる。
【００７２】
本発明によれば、回路パターンデータ（ラスタデータ）の一画素サイズ、即ち個々のビットデータ“Ｂ”のサイズについてはその回路パターンの設計段階で種々の大きさを与えることが可能である。例えば、ビットデータ“Ｂ”のサイズが１０μｍ×１０μｍであれば、描画面３２上に描かれるべき描画ラインの幅も１０μｍとなり、ビットデータ“Ｂ”のサイズが２０μｍ×２０μｍであれば、描画ラインの幅も２０μｍとなり、ビットデータ“Ｂ”のサイズが３０μｍ×３０μｍであれば、描画ラインの幅も３０μｍとなる。
【００７３】
図８に示すように、各ラインに含まれる１２８０×１５個のビットデータは１２８０ビット毎に第１番目ないし第１５番目のグループに分けられる。第１列目の８つの露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅のそれぞれの露光作動については奇数番目のグループのビットデータに従って行われ、第２列目の７つの露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄のそれぞれの露光作動については偶数番目のグループのビットデータに従って行われる。
【００７４】
各グループの個々のビットデータ“Ｂ”に対しては、図９に模式的に示すようなアドレスデータ［Ｌ_x，Ｒ_y］が与えられる。アドレスデータ成分Ｌ_xはライン番号Ｌ（図８）を示し、アドレスデータ成分Ｒ_yは各グループの最上ビットからの数えて何ビット目に当たるかを表す。例えば、アドレスデータ［０００００１，０００１］は各グループのライン番号１の最上位ビットのビットデータ“Ｂ”を表し、アドレスデータ［０００００３，０００１］は各グループのライン番号３の最上位ビットのビットデータ“Ｂ”を表し、またアドレスデータ［０００００１，１２７８］は各グループのライン番号１の最上位ビットから数えて１２７８番目のビットデータ“Ｂ”を表し、アドレスデータ［０００００３，１２７８］は各グループのライン番号３の最上位ビットから数えて１２７８番目のビットデータ“Ｂ”を表し、更にアドレスデータ［０００００１，１２８０］は各グループのライン番号１の最下位ビットのビットデータ“Ｂ”を表し、アドレスデータ［０００００３，１２８０］は各グループのライン番号３の最下位ビットのビットデータ“Ｂ”を表す。
【００７５】
以下に第１露光ユニット２０₀₁の個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）と各露光位置でのビットデータ“Ｂ”との関係について具体例をあげて説明する。
【００７６】
図１０は、描画面３２と、単位露光領域Ｕ（１，１）および単位露光領域Ｕ（１，１）を形成するマイクロミラーＭ（１，１）の中心を示す露光点ＣＮ（１，１）との相対位置関係を示す概念図である。
【００７７】
描画面３２の描画領域には、回路パターンに対応させるべく２０μｍ四方の一画素領域がグリッド状に設定され、その図中左上隅の角が原点Ｏとされる。第１回目露光位置は原点Ｏから３２μｍだけＸ軸の正方向に離れた位置に定められ、描画面３２は露光１回当り８４μｍ（Ａ＝８０μｍ、ａ＝４μｍ）だけＸ軸に沿ってその正側に相対移動する。説明の複雑化を避けるため、ここでは図３のように描画面３２の移動方向をＸ軸に平行に定める。
【００７８】
このとき、第１回目露光位置においては、露光点ＣＮ（１，１）は原点ＯからＸ方向に２２μｍ、Ｙ方向に１０μｍ離れた位置にある。言いかえると、原点ＯからＸ方向に２番目であってＹ方向に１番目の一画素領域Ｇ（２，１）の領域内（右上がりのハッチングで示す）に位置する。このとき、露光点ＣＮ（１，１）に対応するマイクロミラーＭ（１，１）は、一画素領域Ｇ（２，１）に描画すべきラスタデータ、即ちアドレスＬｘ＝０００００２、Ｒｙ＝０００１（図９参照）のビットデータ”Ｂ”に基づいて露光位置または非露光位置に位置決めされる。例えばビットデータ”Ｂ”の値が１でマイクロミラーＭ（１，１）が露光位置に位置決めされた場合には、２つの一画素領域Ｇ（１，１）および（２，１）にまたがって、具体的には一画素領域Ｇ（２，１）に対してＸ軸の負側に８μｍだけずれた一辺長さ２０μｍの正方形領域（右下がりのハッチングで示される）が露光される。この露光された領域は単位露光領域Ｕ（１，１）に相当する。
【００７９】
また、第２回目露光位置においては、露光点ＣＮ（１，１）は原点からＸ方向に１０６μｍ、Ｙ方向に１０μｍ離れた位置即ち一画素領域Ｇ（６，１）の領域内に位置し、マイクロミラーＭ（１，１）はアドレスＬｘ＝０００００６、Ｒｙ＝０００１（図９参照）のビットデータ”Ｂ”に基づいて露光位置または非露光位置に位置決めされ、マイクロミラーＭ（１，１）による単位露光領域Ｕ（１，１）は２つの一画素領域Ｇ（５，１）およびＧ（６，１）にまたがっている、具体的には一画素領域Ｇ（６，１）に対してＸ軸の負側に４μｍだけずれている。
【００８０】
さらに、第３回目露光位置においては、露光点ＣＮ（１，１）は原点ＯからＸ方向に１９０μｍ、Ｙ方向に１０μｍ離れた位置、即ち一画素領域（１０，１）の領域内に位置し、マイクロミラーＭ（１，１）はアドレスＬｘ＝００００１０、Ｒｙ＝０００１（図９参照）のビットデータ”Ｂ”に基づいて露光位置または非露光位置に位置決めされ、マイクロミラーＭ（１，１）による単位露光領域Ｕ（１，１）は一画素領域Ｇ（１０，１）に一致する。
【００８１】
このように、第１露光ユニット２０₀₁に対して描画面３２が相対移動する毎に、露光点ＣＮ（１，１）を含む一画素領域Ｇが特定され、この一画素領域Ｇに対応したビットデータに基づいてマイクロミラーＭ（１，１）が作動させられる。
【００８２】
図１１は第１〜第８回目露光位置における原点Ｏに対する露光点ＣＮ（１，１）のＸ座標およびＹ座標（単位：μｍ）と、露光点ＣＮ（１，１）が含まれる一画素領域Ｇのピクセル座標である。図１１に明らかなように、描画面３２はＸ軸に平行に相対移動するため、露光点ＣＮ（１，１）のＹ座標は一定であり、Ｘ座標のみが変化する。
【００８３】
第ｉ回目露光位置における描画面３２に対する露光点ＣＮ（１，１）のＸ座標Ｘｓ（ｉ）は、（１）式に示すように、原点Ｏからの露光開始位置ＡＳ（第１回目露光位置）および露光１回当りの描画面３２の相対移動量（Ａ＋ａ）により算出される。図１０の例ではＡＳ＝３２μｍ、Ａ＋ａ＝８４μｍである。
Ｘｓ（ｉ）＝ＡＳ＋（Ａ＋ａ）（ｉ−１） …（１）
【００８４】
第ｉ回目露光位置における露光点ＣＮ（１，１）のＸ座標Ｘｓ（ｉ）を一画素領域ＧのピッチＰＳでそれぞれ除算すれば、何れの一画素領域内に含まれるのかがわかる。言いかえると、露光点ＣＮ（１，１）のピクセル座標Ｐｘが得られる。しかし、ここで問題となるのは、除算の結果、割り切れた場合にはその商をピクセル座標Ｐｘとすることができる（（２）式参照）が、割り切れなかった場合には小数点１位を切り上げる必要があり（（３）式参照）、商に１を加算するか否かの場合分けが必要になる。
【００８５】
Ｐｘ＝ＩＮＴ［ＸＳ（ｉ）／ＰＳ］ … （２）
Ｐｘ＝ＩＮＴ［ＸＳ（ｉ）／ＰＳ］＋１ … （３）
ここで、一般的に、除算ｅ／ｆが行われるとき、演算子ＩＮＴ［ｅ／ｆ］は除算ｅ／ｆの商を表し、０≦ｅ＜ｆのとき、ＩＮＴ［ｅ／ｆ］＝０として定義される。また、“ＰＳ”はビットデータ“Ｂ”のサイズを表す。
【００８６】
しかし、露光点ＣＮ（１，１）の相対位置、露光開始位置、露光１回当りの描画面３２の相対移動量（Ａ＋ａ）および一画素領域ＧのピッチＰＳは、描画面３２の大きさや回路パターンの画素ピッチなどの設計により変動するため、割り切れるか否かを露光毎に判断してピクセル座標Ｐｘを算出することは時間がかかり余り現実的ではない。しかし（２）式または（３）式の何れか一方で演算すれば、最大１ピクセル（２０μｍ）の誤差が生じることとなる。一般に、描画装置には１／１０ピクセル程度の誤差範囲内で描画できる性能が必要とされるため、最大１ピクセルの誤差は許容されるものではない。そこで本実施形態では、以下に説明するように、マスクパターンを用いることによって１／１０ピクセル以下の誤差で回路パターンを描画している。
【００８７】
図１２は、マスクパターンと描画面３２との関係を概念的に示す図である。マスクパターンは、描画面３２のグリッドに一致するよう一辺長さＰＳ（＝２０μｍ）の格子状に分割され、そのグリッド線が描画面３２上のグリッド線に一致するように所定位置に位置決めされる。マスクパターンは、マイクロミラーＭ（１，１）によって露光すべき一辺長さ２０μｍの正方形領域を有しており、例えば許容誤差が１／１０ピクセルであれば１０個分用意され、マスクパターン００〜０９として定義される。これらマスクパターン００〜０９のうち任意の１つが選択される。各マスクパターン００〜０９は、Ｘ軸方向に一画素領域２つ分の幅を持ちＹ軸方向に伸びる帯状を呈し、描画面３２においてマスクパターンに設定された露光領域に重なる箇所が露光される。
【００８８】
各マスクパターンには、露光領域を特定するために図中左上隅の一辺長さＣの正方形領域から順にＸ方向に番号００および０１が付され、Ｙ方向に番号００、０１、０２、…が付される。従って、マスクパターン００における左上隅の正方形領域（図中ハッチングで示される）の位置はピクセル座標（００，００）で表される。
【００８９】
マスクパターン００は、左上隅の正方形領域（００，００）を単位露光領域Ｕ（１，１）として定めることができ、例えばマスクパターン００の図中左辺中央に設定された基準点ＫＴを描画面３２の原点ＯからＸ軸の正側に１０ピクセル（２００μｍ）離れた位置に位置決めした場合、一画素領域Ｇ（１０，１）全体が露光されることと実質的に同じになる。
【００９０】
９つのマスクパターン０１〜０９は、単位露光領域Ｕ（１，１）の相対位置がＸ軸の正方向に許容誤差上限値であるＣ／１０（＝２μｍ）毎に徐々にずれて設定されたマスクパターンであり、このずれ量が｛ＸＳ（ｉ）／ＰＳ｝の余りに最も近いマスクパターンが選択される。
【００９１】
図１３の表を参照して具体的に説明すると、まず（４）式を用いてマスクパターンの基準点ＫＴの位置を示すマスク位置データＭＩ（ｉ）が算出される。このマスク位置データＭＩ（ｉ）はｉ回目露光位置における露光点ＣＮ（１，１）のＸ座標ＸＳ（ｉ）を画素ピッチＰＳで除算した商であり、もし除算の結果余りｅが０でなければその余りｅ分だけ露光点ＣＮ（１，１）からＸ軸の負側に位置するグリッド線のＸピクセル座標である。
ＭＩ（ｉ）＝ＩＮＴ［ＸＳ（ｉ）／ＰＳ］
＝ＩＮＴ［｛ＡＳ＋（Ａ＋ａ）（ｉ−１）｝／ＰＳ］ …（４）
【００９２】
例えば、第１回目露光位置では、露光点ＣＮ（１，１）のＸ座標ＸＳ（１）が３２μｍであるから、マスク位置データＭＩ（１）＝１となり、余りｅは１２μｍとなる。従って、基準点ＫＴが原点Ｏから１ピクセルだけ離れた位置に一致するように、マスクパターン００〜０９のいずれか１つが位置決めされる。
【００９３】
次に、（５）式により使用すべきマスクパターンが決定される。ＭＮ（ｉ）はマスクパターンの番号（００〜０９）を示す。
ＭＮ（ｉ）＝ｅ／（Ｃ／１０）
＝｛ＸＳ（ｉ）−ＰＳ・ＭＩ（ｉ）｝／２ …（５）
【００９４】
第１回目露光位置においては、余りｅが１２μｍであるから、マスク番号ＭＮ（１）は６となり、マスクパターン０６が選択される。図１２に明らかなように、マスクパターン０６の露光点ＣＮ（１，１）は第２列目の左端の画素（００，０１）に含まれ、Ｘピクセル座標はマスク位置データＭＩ（ｉ）＝１にＸ補正データＨｘ（ｉ）＝１が加算された値即ち２となる。このＸピクセル座標はビットマップデータのＸ方向の読み出しアドレスＬｘに相当する（（６）式参照）。Ｘ補正データＨｘ（ｉ）は、マスク番号ＭＮ（ｉ）に対応して予め定められており、０または１の値をとる。
Ｌｘ＝ＭＩ（ｉ）＋Ｈｘ（ｉ） …（６）
【００９５】
図１４はマスク番号と、各露光点ＣＮ（ｍ，ｎ）（１≦ｍ≦１０２４，１≦ｎ≦１２８０）のＸ補正データＨｘおよびＹ補正データＨｙの関係を部分的に示す表である。
【００９６】
図１５は、図７に示す読み出しアドレス制御回路５８の詳細ブロック図である。読み出しアドレス制御回路５８は上記のようにビットマップメモリ５２へ与える読み出しアドレスを生成する。読み出しアドレス制御回路５８には、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅にそれぞれ対応した制御回路が設けられているが、ここでは第１露光ユニット２０₀₁に対応した第１制御回路５８０のみを示し、残り１４個の制御回路については省略する。
【００９７】
第１制御回路５８０のカウンタ５８１には、システムコントロール回路３４から基本制御クロックパルスＣＬＫ１および露光クロックパルスＥ＿ＣＬＫが入力されており、ここで各マイクロミラーＭにラスタデータを与えるべきタイミングに応じたクロックパルスＣＬＫ２を生成し、Ｘ補正データメモリ５８２ｘおよびＹ補正データメモリ５８２ｙに出力する。２つの補正データメモリ５８２ｘおよび５８２ｙにはシステムコントロール回路３４から入力される各露光点のピクセル座標を補正するＸ補正データおよびＹ補正データが格納されている。
【００９８】
また第１制御回路５８０にはマスク選択データメモリ５８４が設けられ、このマスク選択データメモリ５８４には露光作動毎に変化する描画面３２の相対位置に応じた上述のマスクパターン番号を示すマスク選択データが格納される。またマスク位置データメモリ５８５には（４）式により得られるマスク位置データＭＩ（ｉ）が格納される。
【００９９】
第１制御回路５８０のカウンタ５８３には、システムコントロール回路３４から露光クロックパルスＥ＿ＣＬＫが入力されており、ここでマスク位置データメモリ５８５からマスク位置データを読み出すためのアドレスを生成し、このアドレスに対応するマスク位置データを加算器５８６に出力させる。またカウンタ５８３はアドレスをマスク選択データメモリ５８４にも出力し、同アドレスに対応するマスク選択データをＸ補正データメモリ５８２ｘに出力させている。なお、クロックパルスＥ＿ＣＬＫの周期はクロックパルスＣＬＫ１の周期の１３１０７２０倍以上とされる。
【０１００】
Ｘ補正データメモリ５８２ｘは、制御クロックパルスＣＬＫ１に同期してアドレス変更される毎に加算器５８６に順次Ｘ補正データを出力し、マスク位置データメモリ５８５はクロックパルスＥ＿ＣＬＫに同期してアドレスが変更される毎に加算器５８６にマスク位置データを出力する。加算器５８６では個々のＸ補正データに現在のマスク位置データを加算し、両者の和をアドレスデータ成分Ｌ_xとしてアドレス制御回路５８８に出力する。Ｙ補正データメモリ５８２ｙは、制御クロックパルスＣＬＫ１に同期してアドレス変更される毎に順次Ｙ補正データをアドレスデータ成分Ｒ_yとしてアドレス制御回路５８８に出力する。アドレス制御回路５８８は２つのアドレスデータ成分の入力に基づいてビットマップメモリから所定のビットデータを読み出す。
【０１０１】
要するに、描画の許容誤差範囲が１／１０ピクセルであれば、Ｘ方向に１／１０ピクセルずつ単位露光領域Ｕ（１，１）がずれた１０種のマスクパターン００〜０９を用意し、露光すべき領域に最も近い一画素露光領域にマスクパターンの一つを位置決めするとともに、露光すべき領域とマスクパターン上の単位露光領域との位置ずれを最も小さくできるように上記マスクパターンを選択している。この場合、位置ずれ量は１／１０より小さくなり、さらに許容誤差範囲を小さくする場合にはマスクパターンの数を増やせばよい。
【０１０２】
なお、描画面３２がＸ軸に平行に移動する場合（図４参照）については、上述したように露光点ＣＮの相対位置がＸ補正データのみに基づいて補正されるが、描画面３２がＸ軸に対して傾斜して移動する場合（図５参照）には露光点ＣＮの相対位置がＹ補正データをも加味して補正される。
【０１０３】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明にあっては、パターンデータがどのような大きさの画素サイズを持っていても、所定のパターンを適正に描画することができるので、本発明による多重露光装置を１台だけ用意するだけでＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーションでの回路パターンの設計の自由度を大巾に高めることができる。
【０１０４】
また、本発明により得られる特徴的な作用効果の１つとして、露光ユニット内の変調素子の幾つかが正常に機能しなくなったとしても、画素欠陥を生じさせることなくパターンの描画を適正に行い得るという点も挙げられる。というのは、描画パターン領域は複数回の露光作動にわたる多重露光によって得られるので、そのうちの数回程度の露光作動が正常に行われなかったとしても、その描画パターン領域の総露光量は十分に得られるからである。
【０１０５】
本発明による多重露光方式から得られる別の作用効果として、個々の露光ユニットに組み込まれる結像光学系に起因する露光むらがあったとしても、その露光むらの影響は多重露光のために小さくされるという点も挙げられる。
【０１０６】
本発明による多重露光方法から得られる更に別の作用効果として、光源装置の出力が低くても、多重露光のために十分な露光量が確保し得るので、光源装置を安価に構成し得る点も挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多重露光描画装置の概略斜視図である。
【図２】本発明による多重露光描画装置で用いる露光ユニットの機能を説明するための概略概念図である。
【図３】図１に示す多重露光描画装置の描画テーブル上の被描画体の描画面および各露光ユニットによる露光領域を説明するための平面図である。
【図４】本発明による多重露光描画装置により実行される多重露光描画方法の原理を説明するための模式図であって、Ｘ−Ｙ座標系のＸ軸に沿う複数の露光位置に露光ユニットを順次移動させた状態を経時的に示す図である。
【図５】図４と同様な模式図であって、Ｘ−Ｙ座標系のＸ軸に沿う複数の露光位置に露光ユニットを順次移動させた際に該露光ユニットがＹ軸に沿って所定距離だけ変位する状態を経時的に示す図である。
【図６】本発明の多重露光方法に従って露光ユニットを複数の露光位置に順次移動させた際に該露光ユニットの所定のマイクロミラーによって得られる単位露光領域の中心が所定領域内にどのように分布するかを示す説明図である。
【図７】本発明による多重露光描画装置のブロック図である。
【図８】本発明による多重露光描画装置で描画すべき回路パターンのラスタデータの一部を露光データメモリ上に展開した状態で示す模式図である。
【図９】図８に示すビットデータの一部とその読み出しアドレスデータとの関係を示す模式図である。
【図１０】各露光位置における描画面と単位露光領域との関係を示す概念図である。
【図１１】各露光位置における露光点とそのピクセル座標の関係を示す表である。
【図１２】各露光位置における描画面とマスクパターンとの関係を示す概念図である。
【図１３】各露光位置におけるマスクパターンと読み出しアドレスとの関係を示す表である。
【図１４】マスクパターンの番号とＸ補正データおよびＹ補正データとの対応関係を示す表である。
【図１５】図７に示す読み出しアドレス制御回路の内部を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
１２多重露光描画装置
１６描画テーブル
２０₀₁、…２０₁₅ 露光ユニット
２７ＤＭＤ素子
３０被描画体
３２描画面
３４システムコントロール回路
５２ビットマップメモリ
５４露光データメモリ
５６ＤＭＤ駆動回路

Claims

マトリクス状に配列された多数の変調素子を持つ少なくとも１つの露光ユニットを用いて、所定パターンを多重露光により描画面上に描画する多重露光描画装置であって、
前記露光ユニットの変調素子によって前記描画面上に得られる単位露光領域のサイズの整数倍の距離Ａに前記サイズより小さい距離ａを加えた距離（Ａ＋ａ）だけ前記露光ユニットによる全面露光領域が前記描画面上に対して相対的に移動する度毎に露光作動させる多重露光描画装置において、
前記所定パターンを所定の画素サイズに基づいて表したラスタデータを保持する第１メモリ手段と、
前記画素サイズに基づいて表される位置データであって、前記描画面に対する前記全面露光領域の相対位置に対応するとともに、前記画素サイズに合わせて前記描画面に規定されるグリッドに合わせた露光位置データを求める露光位置データ決定手段と、
前記露光位置データを保持する第２メモリ手段と、
前記全面露光領域の相対位置と前記露光位置データとのずれ量に従い、前記露光位置データを基準として前記画素サイズに基づく前記単位露光領域の相対位置を示す露光点データを求める露光点データ決定手段と、
前記露光点データを保持する第３メモリ手段と、
前記露光位置データおよび前記露光点データに基づいて、個々の前記変調素子に対応する前記ラスタデータを前記第１メモリ手段から読み出して露光データを生成する露光データ生成手段と、
前記露光データに基づいて前記変調素子をそれぞれ駆動制御する変調素子制御手段と
を備えることを特徴とする多重露光描画装置。
前記露光ユニットのマトリクス状に配置された変調素子の一方の配列方向に沿ってしかも前記配列方向に対して所定の角度だけ傾斜させて前記露光ユニットを前記描画面に対して相対的に移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重露光描画装置。
前記露光点データを前記描画面の露光すべき一画素領域に対応させるための補正データを保持する第４メモリ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多重露光描画装置。
前記露光点データ決定手段が、前記画素サイズよりも小さい回路パターン描画精度の許容誤差ずつ前記露光位置データからずれた露光点データをもつ複数のマスクパターンの中から、前記ずれ量に応じた露光点データをもつマスクパターンを選択することを特徴とする請求項１に記載の多重露光描画装置。
マトリクス状に配列された多数の変調素子を持つ少なくとも１つの露光ユニットを用いて所定パターンを描画面上に多重露光により描画する多重露光描画方法であって、
前記露光ユニットの変調素子によって前記描画面上に得られる単位露光領域のサイズの整数倍の距離Ａに前記サイズより小さい距離ａを加えた距離（Ａ＋ａ）だけ前記露光ユニットによる全面露光領域が前記描画面上に対して相対的に移動する度毎に露光作動させる多重露光描画方法において、
前記所定パターンを所定の画素サイズに基づいて表したラスタデータを第１メモリに保持する第１ステップと、
前記画素サイズに基づいて表される位置データであって、前記描画面に対する前記全面露光領域の相対位置に対応するとともに、前記画素サイズに合わせて前記描画面に規定されるグリッドに合わせた露光位置データを求める第２ステップと、
前記露光位置データを第２メモリに保持する第３ステップと、
前記全面露光領域の相対位置と前記露光位置データとのずれ量に従い、前記露光位置データを基準として前記画素サイズに基づく前記単位露光領域の相対位置を示す露光点データを求める第４ステップと、
前記露光点データを第３メモリに保持する第５ステップと、
前記露光位置データおよび前記露光点データに基づいて、個々の前記変調素子に対応する前記ラスタデータを前記第１メモリ手段から読み出して露光データを生成する第６ステップと、
前記露光データに基づいて各変調素子を駆動制御する第７ステップと
を備えることを特徴とする多重露光描画方法。