JP5241226B2 - 描画装置および描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路基板等の被描画体に回路パターン等のパターンを形成する描画装置、描画方法に関する。特に、マイクロミラーなどをマトリックス状に２次元配列させた露光ユニットの制御に関する。

基板の製造工程では、フォトレジスト等の感光材料を塗布、あるいは貼り付けた被描画体に対し、パターン形成するための描画処理が行われる。描画装置としては、ＬＣＤ、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）など、空間光変調素子（セル）をマトリクス状に２次元配列させた露光ユニット（光変調器）を使用した描画装置が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

描画処理を行う場合、描画装置のテーブルに載せた被描画体に対し、複数の露光ユニットによる照射スポット（露光エリア）を相対的に走査方向へ移動させる。そして、露光エリアの通過する位置に合わせて、その位置に応じたパターンが形成されるように各空間光変調素子を所定のタイミングで制御する。描画処理されると、現像処理、エッチング、レジスト剥離等の所定の工程を経て、パターン形成された基板が製造される。描画方法としては、ステップ＆リピート移動方式、連続移動方式等があり、また、重複して同一エリアを繰り返し照射する多重露光方式も知られている。

描画装置では、ＣＡＤシステム等から送信されるベクタデータなどのパターンデータを、描画イメージデータであるラスタデータに変換し、ラスタデータを描画データとしてマイクロミラーなどの空間光変調素子を制御する。このようなパターンデータの入力、ラスタデータへの変換、空間光変調素子の制御が繰り返し行われ、露光動作の度に描画データが更新される。

このような描画装置では、膨大なデータ量となる描画データを露光動作ごとに更新するため、パターンデータの変換、データ転送処理に時間がかかり、しいては全体の描画処理時間（スループット）が短くならない。ＤＭＤのデータ更新時間を短縮するため、例えば、マトリクス状のＤＭＤを複数の領域に分割し、転送が終了した領域のマイクロミラーを順次リセットする方法が知られている（特許文献４参照）。また、メカニカルシャッタを用いずにデータ更新時間を短縮するため、ＤＭＤ全体をＯＦＦ状態に設定するＯＦＦデータを格納するメモリを設け、露光時間経過に合わせてＯＦＦデータをＤＭＤへ転送する方法も知られている（特許文献５参照）。
特開２００３−５７８３６号公報 特開２００３−１５３０９号公報 国際公開第０２／１２９６１号公報 特開２００５−５５８８１号公報 特開２００４−１２８２７２号公報

多重露光方式の場合、走査速度を上げるためには１回の照射時間（露光時間）を短くする必要がある。しかしながら、ＤＭＤ全体の描画データ更新には時間がかかるため、照射時間が短くなっても次の露光動作を開始することができず、走査速度を上げられない。一方、分割領域ごとにマイクロミラーを順にリセットしただけでは、基板に対する必要な露光量を直接調整できず、描画処理速度を効果的に向上させることができない。

本発明の描画装置は、多重露光を実現可能な描画装置であり、複数の空間光変調素子をマトリクス状に配列した少なくとも１つの露光ユニットと、露光ユニットの投影領域となる露光エリアを、基板などの被描画体に対し、相対的に走査方向に沿って移動させる走査手段とを備える。ＤＭＤ、ＬＣＤ，ＳＬＭなどの露光ユニットは、光源からの照明光をパターンに応じて被描画体へ導き、マイクロミラー、液晶素子など照明光を基板もしくは基板外へ選択的に導く空間光変調素子（セル）によって構成される。光源としては、高圧水銀灯、キセノンランプ、ＬＥＤ、レーザ光源などを使用すればよい。走査手段は、例えば、間欠的に移動するステップ＆リピート方式、あるいは連続移動する連続移動方式などによって、露光エリアを相対移動させる。

また、描画装置は、入力されるパターンデータから描画データを生成する描画データ処理手段と、描画データおよび露光エリアの相対的位置に基づいて複数の空間光変調素子を制御し、露光エリアをオーバラップさせながら所定の距離間隔（露光ピッチ）で露光動作を実行する露光制御手段とを備える。パターンデータは、例えばＣＡＤ／ＣＡＭデータなどパターン設計時に生成されるベクタデータであり、描画データは、ラスタデータなど光変調素子を制御するための描画用データを表す。

本発明の露光制御手段は、露光ユニットを分割して複数の領域（以下、部分変調領域という）を規定し、空間光変調素子を部分変調領域ごとに制御する。そこでは、一部の部分変調領域から成る露光ＯＮ領域を規定するとともに、それ以外の部分変調領域から構成される露光ＯＦＦ領域を規定する。露光ＯＦＦ領域は、全体として照明光を基板へ導かない領域であり、露光制御手段は、露光ＯＮ領域にある空間光変調素子によって露光動作を実行する。そして、露光制御手段は、露光ＯＮ領域および露光ＯＦＦ領域を構成する部分変調領域の組み合わせを変えながら、露光動作を実行する。

このような構成によれば、露光ユニットの一部領域によって露光動作が実行され、必要な露光量を満たすように露光ＯＮ領域を切り替えていくことが可能になる。その結果、必要な露光量を満たしながら走査速度を向上させることが可能であり、描画処理速度を上げながら、適切な露光量によるパターン形成を行うことができる。

部分変調領域の規定に関しては、その数および分割の仕方について任意であるが、前記複数の部分変調領域のうち、少なくとも２つの部分変調領域を露光ＯＮ領域として規定すればよい。多重露光動作を容易にするため、露光ユニットを等分するのが望ましい。例えば、露光エリアを部分変調領域幅に応じた距離を露光ピッチとし、露光動作の度に露光エリアを露光ピッチ分移動させる。

必要とされる露光面への照射量は、基板の性質等によって異なる。描画タスク時間を一定に維持しながら露光量を常に適正状態に保つため、実質的必要な露光量を満たす露光回数分だけ被描画体の対象エリアに光を照射させ、それ以外の露光動作時にはそのエリアに光を照射させないように、露光ＯＮ／ＯＦＦ領域を切り替えるのがよい。そのため、露光制御手段は、部分変調領域全体の中で、走査効率と同じ割合だけ露光ＯＦＦ領域を規定するのがよい。ただし、走査効率は、描画データを更新して次の露光動作を開始するまでの時間に対する必要な照射時間（露光時間）の割合を示す。

露光ＯＮ／ＯＦＦ領域を規則的に変えることを考慮すれば、露光制御手段は、露光ＯＮ領域を循環シフトさせるのが望ましい。ここで、循環シフトとは、露光ＯＮ領域を構成する各部分変調領域を、位相的に隣接する部分変調領域へシフトさせることを意味する。ただし、露光ユニットの両端にある部分変調領域についても、ここでは連続的に隣接するものとする。

露光ＯＮ領域を循環シフトさせる場合、同一エリアに対してできるだけ連続的に多重露光するため、露光制御手段は、位相的に隣接する部分変調領域を露光ＯＮ領域として規定するのがよい。ただし、「位相的に隣接する」とは、部分変調領域を周期的に同じ順で並べたときの配置関係を表し、ここでは両端にある部分変調領域を隣接するものとして扱う。この場合、露光ＯＮ領域のシフトは、先幕、後幕を備えたフォーカルプレーンシャッタの開閉動作に相当する照明制御を行う。例えば、露光制御手段は、前記露光ＯＮ領域を走査方向に沿って循環シフトさせればよい。

同一エリアに対する必要照射時間が比較的短い条件において走査速度を向上させるため、描画データ処理手段は、露光動作に合わせて、各部分変調領域の描画データを更新させてもよい。一方、同一エリアに対する照射時間を十分確保するため、描画データ処理手段は、露光動作に合わせて、新たに露光ＯＮ領域へ切り替わる部分変調領域の描画データを更新させてもよい。この場合、露光ＯＮ領域から露光ＯＦＦ領域に切り替わるまで、同じ描画データが部分変調領域に割り当てられる。

ラスタデータのデータ量、およびラスタデータを格納するメモリ容量は、空間光変調素子の数に応じて増加する。描画データの生成および転送処理を効率よくして走査速度をアップするため、１つの部分変調領域の描画データのみを順次生成し、露光エリアの相対位置に合わせて描画データを順次後から続く部分変調領域に対して使用するのが望ましい。

そのため、描画データ制御手段は、複数の部分変調領域のうち先頭の部分変調領域に応じた基準描画データを順次生成し、露光動作に合わせて生成される基準描画データを先頭の部分変調領域へ割り当てる一方、割り当てられた基準描画データを残りの部分変調領域へ順番に割り当てるのがよい。例えば、描画データ制御手段は、複数の部分変調領域に応じた複数のメモリを有し、基準描画データを複数のメモリへ順にシフト転送すればよい。一方、連続する部分変調領域を循環シフトさせる場合、描画データ制御手段は、新たにＯＮ領域へ切り替わる１つの部分変調領域の描画データを更新させる。

本発明の基板の製造方法は、１）感光材料を上面に形成した基板に対して描画処理を実行し、２）描画処理された基板に対して現像処理をし、３）現像処理された基板に対してエッチングまたはメッキ処理を施し、４）エッチングまたはメッキ処理された基板に対して感光材料の剥離処理を行う基板の製造方法であって、描画処理において、請求項１に記載された描画装置によって描画処理を行うことを特徴とする。

本発明の描画方法は、複数の空間光変調素子をマトリクス状に配列した少なくとも１つの露光ユニットの投影領域となる露光エリアを、被描画体に対して相対的に走査方向に沿って移動させ、入力されるパターンデータから描画データを生成し、描画データおよび露光エリアの相対的位置に基づいて複数の空間光変調素子を制御し、露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行する描画方法であって、露光ユニットに規定される複数の部分変調領域において一部を露光ＯＮ領域、それ以外を露光ＯＦＦ領域として規定し、露光ＯＮ領域および露光ＯＦＦ領域を構成する部分変調領域の組み合わせを変えながら、露光ＯＮ領域にある空間光変調素子によって露光動作を実行することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成によって、描画処理スピードを上げながら高精度のパターンを形成することができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である描画装置を模式的に示した斜視図である。図２は、露光ヘッドの概略的断面図である。また、図３は、走査過程を示した図である。

描画装置１０は、フォトレジスト等の感光材料を表面に形成した基板ＳＷへ光を照射することによって回路パターンを形成する装置であって、ゲート状構造体１２、基台１４を備える。基台１４には、描画テーブル１８を支持するＸ−Ｙステージ駆動機構（ここでは、図示せず）が搭載され、描画テーブル１８上に基板ＳＷが設置されている。

ゲート状構造体１２には、基板ＳＷの表面に回路パターンを形成する８つの露光ヘッド２０_１〜２０_８が設けられ、各露光ヘッドは、第１及び第２の照明光学系、露光ユニット、結像光学系を備える。また、ゲート状構造体１２の上部には、２つの光源ユニット１６Ａ、１６Ｂが向かい合うように配置され、光源ユニット１６Ａが露光ヘッド２０_１〜２０_４、光源ユニット１６Ｂが２０_５〜２０_８へ照明光を送る。

矩形状の基板ＳＷは、例えばシリコンウェハ、ドライフィルム、ガラス基板などの電子回路用基板であり、プリベイク処理、フォトレジストの塗布等の処理が施されたブランクスの状態で描画テーブル１８に搭載される。互いに直交なＸ−Ｙ座標系が描画テーブル１８に対して規定されており、描画テーブル１８はＹ方向に沿って移動可能である。ここでは、Ｙ方向の負の方向が走査方向として規定される。

また図２には、露光ユニット２０_１の内部構成が概略的に図示されており、露光ユニット２０_１は、第１の光源１６Ａ内に設けられる第１の照明光学系（図示せず）、第２の照明光学系２２、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）２４、結像光学系２６を備える。第２の照明光学系２２が、ゲート状構造体１２から描画テーブル１８に沿って平行に延びる支持板１９の上に配置される一方、結像光学系２６は基板ＳＷの上方に配置される。そして、ＤＭＤ２４、ミラー２５、光学系２７が第２の照明光学系２２と結像光学系２６との間に配置されている。

光源１６Ａは、超高圧水銀ランプ（図示せず）を備えた光源であり、ランプから放射された照明光の一部ＩＬは、露光ユニット２０_１に応じた第１の照明光学系へ導かれる。第１の照明光学系は、ランプから放射された拡散光を光強度が均一な平行光束にする。平行光束となった照明光は第２の照明光学系２２へ入射し、照明光は所定の光量、および露光に適した所定の光束形状となって、ミラー２５、光学系２７を介してＤＭＤ２４へ導かれる。

ＤＭＤ２４は、数μｍ〜数十μｍの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に２次元配列させた露光ユニット（光変調ユニット）であり、ここでは、１０２４×７６８のマイクロミラーから構成される。各マイクロミラーは、静電界作用により回転変動し、光源からのビームを基板ＳＷの露光面方向へ反射させる第１の姿勢（ＯＮ状態）と、露光面外の方向へ反射させる第２の姿勢（ＯＦＦ状態）いずれかの姿勢で位置決めされ、制御信号に従って姿勢が切り替えられる。各マイクロミラーは、全体が一体的なメモリセル（例えばＳＲＡＭセルなど）（図示せず）の上に配置されている。

ＤＭＤ２４では、メモリセルに格納される制御信号（描画データ）に基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御され、ＯＮ状態のマイクロミラー上で反射した光は、結像光学系２６を通り、基板ＳＷに照射する。したがって、基板ＳＷに照射される光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束から構成され、露光面上に形成すべき回路パターンに応じた照明光となる。

すべてのマイクロミラーがＯＮ状態である場合、図３に示すように、基板ＳＷ上には、所定サイズを有する投影スポットＥＡが規定される（以下では、この投影領域を露光エリアという）。ここでは、結像光学系２６の倍率は１倍であり、露光エリアのサイズはＤＭＤ２４のサイズと一致する。

露光方式として、ここではステップ＆リピート方式による多重露光方式が適用され、描画テーブル１８は間欠的にＹ方向に沿って移動する。露光エリアＥＡが相対的に距離ＲＳだけ移動する度に露光動作が実行され、所定の露光ピッチＲＳで各マイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ制御される。露光ピッチＲＳは露光エリアＥＡのサイズより短く、露光エリアを互いにオーバラップさせながら露光動作が繰り返される。露光エリアＥＡが走査方向に沿って基板ＳＷ上を間欠的に相対移動するのに伴い、回路パターンが走査方向に沿って基板ＳＷに形成される。

露光ヘッド２０_２〜２０_８においても、同様な露光動作が実行される。走査方向に垂直なＸ方向に沿って一列に並んだ露光ヘッド２０_１〜２０_８は、描画テーブル１８が走査方向に沿って移動するのに伴い、基板ＳＷを全体的に露光する。これにより、描画処理が終了する。描画処理後には、現像処理、エッチング又はメッキ、レジスト剥離処理などが施され、回路パターンが形成された基板が製造される。

図４は、描画装置１０に設けられた描画制御部のブロック図である。また、図５は、露光エリアおよびＤＭＤに規定される複数の領域を示した図である。

描画制御部３０は、外部のワークステーション（図示せず）と接続され、システムコントロール回路３２を備える。システムコントロール回路３２は描画処理を制御し、ＤＭＤ駆動回路３４、読み出しアドレス制御回路３７、描画テーブル制御回路３８など各回路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、あらかじめシステムコントロール回路３２内のＲＯＭ（図示せず）に格納されている。

ワークステーションからＣＡＤ／ＣＡＭデータとして送られるパターンデータは、座標データによって表されるベクタデータであり、ラスタ変換回路３６は、パターンデータを描画用イメージデータであるラスタデータに変換する。ラスタデータは、１もしくは０の２値データによって表される回路パターンの２次元ドットパターンデータであり、各マイクロミラーの位置をＯＮ状態もしくはＯＦＦ状態に決める。ラスタデータは、各露光ヘッドのＤＭＤに対して生成され、直列的に接続されたバッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆに格納される。

図５に示すように、本実施形態では、１０２４×７６８のマイクロミラーＤＭから構成されるＤＭＤ２４において、各々１０２４×１２８のマイクロミラーＤＭから構成される６つの変調領域（以下では、部分変調領域という）Ｄ１〜Ｄ６が規定される。それに応じて、露光エリアＥＡにおいても６つの部分露光エリアＥＡ１〜ＥＡ６が規定される。部分露光エリアＥＡ１〜ＥＡ６は、走査方向に向けて露光エリアＥＡ１を先頭にして順番に並ぶ。ここでは投影倍率が１倍であるため、部分露光エリアと部分変調領域のサイズは等しい。

バッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆには、それぞれ部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６のマイクロミラーを制御するラスタデータが描画データとして格納される。ＤＭＤ２４について言えば、ワークステーションからのベクタデータは、部分露光エリアＥＡ６、すなわちＤＭＤの部分変調領域Ｄ６に応じたデータであり、バッファメモリ３８Ａに格納される。そして、露光動作が実行される度に新たなラスタデータがバッファメモリ３８Ａに格納され、ラスタデータが更新される。他のＤＭＤにおいても同様である。

一方、バッファメモリ３８Ｂ〜３８Ｅに格納されていたラスタデータは、露光動作に合わせてそれぞれ隣接するバッファメモリ３８Ｃ〜３８Ｆへシフトする。バッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆに格納されているラスタデータは、露光動作に合わせてＤＭＤ駆動回路３４へ送られる。バッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆからのラスタデータ読み出し、ＤＭＤ駆動回路３４への書き込みタイミングは、読み出しアドレス制御回路３７によって制御される。

描画テーブル制御回路３８は、駆動回路４４へ制御信号を出力してＸ−Ｙステージ機構の移動を制御する。位置検出センサ４８は、描画テーブル１８の位置を検出することによって露光エリアＥＡの相対的位置を検出する。システムコントロール回路３２は、描画テーブル制御回路４２を介して検出する露光エリアＥＡの相対的位置に基づき、ＤＭＤ駆動回路３４、読み出しアドレス制御回路３７等を制御する。

ＤＭＤ駆動回路３４は、すべてのＤＭＤのマイクロミラーに対するラスタデータを格納するビットマップメモリを備え、ラスタデータを制御信号（描画信号）として、各露光ヘッドのＤＭＤへ選択的に出力する。露光エリアＥＡの相対的位置に応じたラスタデータがバッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆから入力されると、描画タイミングを合わせるクロックパルス信号に同期しながら、マイクロミラーの制御信号が描画信号として各ＤＭＤへ出力される。これにより、各ＤＭＤのマイクロミラーは、対応する描画信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。

また、ＤＭＤ駆動回路３４は、各ＤＭＤの部分変調領域ごとにマイクロミラーを全体的にＯＦＦ状態に切り替えることが可能であり、マイクロミラーをＯＦＦ状態に設定するデータを格納するメモリを備える。そして後述するように、システムコントロール回路３２からの制御信号に基づき、ＤＭＤ駆動回路３４は、スイッチングによって該当する各ＤＭＤの部分変調領域に対し、ＯＦＦデータを転送する。

図６は、ステップ＆リピートの多重露光方式による描画処理のフローチャートである。図７は、描画処理過程を示した図である。図６、７を用いて、本実施形態における多重露光方式による描画処理について説明する。

以下では、説明を簡単にするため、１つのＤＭＤ２４によるパターン形成を考え、ＤＭＤ２４のサイズに合わせて寸法化された基板Ｑに描画処理する構成を考える。また、回路パターンの代わりにアルファベットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを繰り返した文字パターンを描画パターンとして定める。なお、ＤＭＤ２４は、ここでは便宜上横長サイズで表している。

描画テーブル１８の移動開始によって描画処理がスタートすると、ステップＳ１０１では、描画テーブル１８の位置に基づいて露光エリアＥＡの相対的位置が検出される。図７に示すように、基板ＳＷがＹ方向に進み、その逆を走査方向として露光エリアＥＡが相対的に移動する。そして、１回の露光ピッチ分だけ基板ＳＷが移動する度に、部分露光エリアＥＡ１が到達した描画位置を、それに続く部分露光エリアＥＡ２，ＥＡ３、・・・が順に重ねて到達する。図７では、６つの露光位置Ｐ_ｎ〜Ｐ_ｎ＋５での描画パターンが図示されている。

ステップＳ１０２では、露光エリアＥＡが所定の露光位置に到達しているか否かが判断される。ステップＳ１０２で露光位置に達していないと判断されると、露光位置に達するまでステップＳ１０１〜Ｓ１０２が繰り返し実行される。その間、ＤＭＤ２４の各マイクロミラーは、ＤＭＤ駆動回路３４からのＯＦＦデータに基づいてＯＦＦ状態（リセット状態）に定められる。ステップＳ１０２で露光位置に達していることが検出されると、ステップＳ１０３において、描画テーブル１８が停止する。なお、描画開始後の最初の露光位置到達後は、露光ピッチＲＳを基準にして露光位置の到達を検出する。

ステップ１０４では、所定のパターンが形成されるように露光動作が実行され、ＤＭＤ２４の各マイクロミラーが制御される。バッファメモリ３８Ａ〜３８Ｆに格納されたラスタデータがＤＭＤ駆動回路３４に書き込まれ、ＤＭＤ２４の部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６に描画信号としてそれぞれ出力される。図７に示すように、露光位置Ｐ_ｎでは、バッファメモリ３８Ａ〜３８ＦにＦ〜Ａの順で格納された文字パターンによるラスタデータに基づいて、露光動作が実行される。

さらに、ステップＳ１０４では、ＤＭＤ２４において、露光動作に使用される領域（以下、露光ＯＮ領域という）Ｍ_ＯＮと露光動作時に使用されない領域（以下、露光ＯＦＦ領域という）Ｍ_ＯＦＦが設定される。ここでは、６つの部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６のうち半分となる３つの部分変調領域が露光ＯＮ領域Ｍ、残りの３つの部分変調領域がＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦに定められる。露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮでは、送られてくる描画信号（ラスタデータ）に基づいて各マイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ制御される。一方、露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦでは、基板が移動している間と同様、システムコントロール回路３２からの制御信号に基づき、マイクロミラー全体がＯＦＦデータによってＯＦＦ状態に設定される。例えば、露光位置Ｐ_ｎでは、部分変調領域Ｄ１〜Ｄ３が露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦ、部分変調領域Ｄ４〜Ｄ６が露光ＯＮ領域に設定され、次の露光位置Ｐ_ｎ＋１では、部分変調領域Ｄ３〜Ｄ５が露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮ、部分変調領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ６が露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦに設定される（図７参照）。

そして、この露光ＯＮ／ＯＦＦ領域を構成する部分変調領域の組み合わせは、露光動作ごとに変更される。ここでは、隣接する３つの部分変調領域によって構成される露光ＯＮ領域が隣接する部分変調領域１つ分だけ全体的に走査方向に向けてシフトし、かつ、露光ＯＮ領域が循環するようにシフトする。ただし、ここでいう循環とは、部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６が周期的に繰り返される配列としたときに全体的な露光ＯＮ領域のシフトが維持されていることをいう。

例えば、露光位置Ｐ_ｎ＋３では、部分変調領域Ｄ１〜Ｄ３が露光ＯＮ領域、部分変調領域Ｄ１、Ｄ５、Ｄ６が露光ＯＦＦ領域に設定され、露光位置Ｐ_ｎ＋４では、部分変調領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ６が露光ＯＮ領域、部分変調領域Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５が露光ＯＦＦ領域に設定される。さらに、露光位置Ｐ_ｎ＋５では、部分変調領域Ｄ１，Ｄ５、Ｄ６が露光ＯＮ領域、部分変調領域Ｄ２〜Ｄ４がＯＦＦ領域に設定される。システムコントロール回路３２は、露光ＯＮＮ領域が循環シフトするようにＤＭＤ駆動回路３４を制御する。そして、露光位置Ｐ_ｎ〜Ｐ_ｎ＋５に示すような露光エリアＥＡ全体の幅だけ相対移動する６回の露光動作を１サイクルとして、露光ＯＮ領域の循環的シフトが繰り返される。

ステップＳ１０５では、次の露光位置へ基板ＳＷを移動するため、Ｘ−Ｙステージ機構４６が駆動される。そして、ステップＳ１０７では、基板ＳＷが露光終了位置に到達したか判断される。露光終了位置に到達しない場合、ステップＳ１０７に進み、次の露光位置に形成すべきパターンに基づき、バッファメモリ３８Ａに対して新たなラスタデータが書き込まれる一方、バッファメモリ３８Ｂ〜３８Ｆに格納されていたラスタデータは、隣接するバッファメモリへシフトする。

１つの部分変調領域の幅ＲＳだけ基板ＳＷを移動させながらステップ＆リピートによる多重露光を実現するため、ＤＭＤ２４の各部分変調領域に割り当てられるパターンは、基板ＳＷがＲＳだけ移動する度に走査方向とは逆方向へシフトさせる必要がある。したがって、基板ＳＷが次の露光位置へ移動している間、バッファメモリ３８Ａ〜３８Ｅに格納されていた描画データは、それぞれバッファメモリ３８Ｂ〜３８Ｆへ転送される。一方、ラスタ変換回路３６では、先頭位置に該当する部分変調領域Ｄ１のパターンデータが入力され、パターンデータ変換処理によってラスタデータが生成される。そして、新たなラスタデータがバッファメモリ３８Ａに書き込まれる。

例えば図７に示すように、露光位置Ｐ_ｎでは、バッファメモリ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、３８Ｅ、３８Ｆに対し、それぞれ文字Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのパターンに応じたラスタデータが格納されている。そして、露光位置Ｐ_ｎ＋１では、バッファメモリ３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、３８Ｅ、３８Ｆに対して文字Ｅ，Ｆ，Ｄ，Ｃ，Ｂのラスタデータがシフト移動し、新たに生成された文字Ａのラスタデータがバッファメモリ３８Ａに格納される。ステップＳ１０７が実行されると、ステップ１０１へ戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６が繰り返し実行される。一方、ステップＳ１０６において描画終了位置に到達していると判断されると、描画処理は終了する。

図８は、基板ＳＷに対してＤＭＤ２４を相対移動させたときのパターンおよび露光ＯＮ領域を示した図である。

図８では、基板ＳＷの位置を固定としたときの露光ＯＮ領域に合った文字パターンが明らかにされている。基板ＳＷに垂直な方向に沿って並ぶ同一文字パターンの数は、その位置で実際に露光（照射）された回数に相当する。基板ＳＷの各エリアには、パターン形成に必要な照射量の光が照射される一方、露光ＯＦＦ領域によって、基板ＳＷの同一エリアには必要以上に光が照射されず、基板ＳＷに対して均等な照射量による露光が実行される。基板ＳＷの所定のエリアには概ね３回光が照射されており、同一エリアに対して行われる全体の露光回数（６回）に対する実際の露光（照射）回数の割合に基づき、露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮを構成する部分変調領域の数を定めている。すなわち、実際に露光する割合が全体のほぼ半分である場合、１回の露光動作における露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮをＤＭＤ全体の半分のエリアに設定する。

なお、図８では、すべての文字パターンについて露光回数が完全に一致しない（露光回数が２回の文字Ｃなど、露光回数が３回の文字Ａなど）。しかしながら、本実施形態では、限られた範囲のステップだけを表現しているので露光回数に変化があるが、実際には何度も基板上に対して走査を繰り返しているので、各エリアには必要な露光量が実質的均等に照射されているとみなすことができ、また、ＤＭＤの分割変調領域の数を任意により設定することにより、どのエリアでも露光（照射）回数を均一に制御することができる。また、描画開始直後の露光量が不足することを考慮し、描画開始後しばらく走査させてから実際に描画パターンを形成するように構成することで、基板全体において同一の照射量によってパターンを形成することができる。

以上のように本実施形態によれば、ＤＭＤ２４において６つの部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６が規定され、１つの部分変調領域の幅に応じた露光ピッチＲＳに従ってステップ＆リピートによる多重露光動作が行われる。各露光動作においては、ラスタデータ（描画データ）に基づいてマイクロミラーＤＭを制御する露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮ、部分変調領域のマイクロミラー全体をＯＦＦ状態に設定する露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦを規定し、露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮにある部分変調領域のマイクロミラーによって基板ＳＷに光が照射される。さらに、露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮ，露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦを構成する部分変調領域の組み合わせが露光動作の度に更新され、露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮが循環シフトするように露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮ，露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦが変更されていく。

これにより、基板の同一エリアには必要な露光量による照明が行われ、基板全体に対して適正な露光量によってパターンが形成される。ＤＭＤの制御によって基板への露光量を調整するため、光源側に機械式シャッタを設けずに高精度の光量調整を行うことができ、走査速度を落とさずに多重露光を実行することができる。

さらに、本実施形態では、部分変調領域Ｄ１に応じたパターンデータのみが順次入力され、ラスタ変換処理によって部分変調領域Ｄ１に応じたラスタデータが、露光動作に合わせてバッファメモリ３８に書き込まれる。そして、バッファメモリ３８Ａに書き込まれた描画データ（基準描画データ）は、露光動作に合わせて、バッファメモリ３８Ｂ〜３８Ｆへ順にシフトしていく。

データ処理として時間のかかるデータ変換処理（ラスタデータ生成処理）におけるデータ量が減少し、また、データ処理に時間がかからないラスタデータのシフト転送処理を行うため、描画データ処理全体が効率的に実行され、走査スピードを向上させることができる。

具体的に言えば、ＤＭＤの第１の分割変調領域Ｄ１（１２８列分）に対するラスタデータのみ生成すればよいので、ＤＭＤ全体（７６８列分）のラスタデータを常に生成、更新する場合に比べてデータ処理時間（ラスタデータ生成時間）が１／６になり、データ処理速度が速くなる。その結果、描画処理時間全体が短くなる。また、１つのバッファメモリの容量を小さくすることができ、簡易かつ低コストの回路構成によってデータ処理速度の向上を実現できる。

露光エリアを走査方向に傾斜させながら走査させてもよい。この場合、傾斜角度に合わせて描画データが補正される。露光方式としては、一定速度で走査する連続移動方式を適用してもよく、露光エリアの相対位置および露光動作のタイミングに合わせてラスタデータの生成、更新および格納処理を行うようにすればよい。本実施形態では、各分割露光エリアの走査方向に沿った幅だけ移動する毎に露光動作を実行するが、形成するパターン（例えば直線状の回路パターン）に応じて、それ以外の距離を露光ピッチとしてもよい。さらに、各分割露光エリアが同一の露光位置で露光動作を実行するのに代えて、各マイクロミラーの微小照射スポットの一部を互いにオーバラップさせる多重露光方式を適用してもよい。また、結像倍率を１倍以外に設定してもよい。

本実施形態では、ＤＭＤを６つに均等分割し、６つの部分変調領域を規定したが、分割する数、分割の仕方は任意に定めればよく、走査方向に向けて並ぶように（走査方向に横断する方向に沿って分割するように）規定すればよい。例えば、ＤＭＤのマイクロミラーの走査方向に沿った配列数が２^Ｎの場合、Ｎ等分すればよい。この場合、Ｎ個のメモリが用意される。また、露光ＯＮ領域については、連続的に連なった領域を規定する代わりに、離散的な部分変調領域によって露光ＯＮ領域を構成し、全体的に循環シフトさせてもよい。また、露光ＯＮ領域を構成する部分変調領域の数も、基板のフォトレジストの感光特性、走査速度などに従って設定すればよい。

露光ヘッドの数も任意であり、ＤＭＤの代わりに２次元配列の空間光変調器としてＬＣＤ、ＳＬＭ等を使用してもよい。さらに、メモリの構成は任意であり、６のバッファメモリを並列的に接続する構成にしてもよく、あるいは、１つの単一のメモリを分割規定し、複数のメモリとして構成してもよい。

次に、図９〜図１１を用いて、第２の実施形態である描画装置について説明する。第２の実施形態では、１つの部分変調領域に対する描画データを順番に更新させながら、露光ＯＮ／ＯＦＦ領域をシフトしていく。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図９は、第２の実施形態における描画制御部のブロック図である。

描画制御部３０’は、１つの部分変調領域分に応じたラスタデータを格納するバッファメモリ３８’を備える。したがって、ここでは、ＤＭＤ全体の描画データに対して１／６の描画データがバッファメモリ３８’格納される。ラスタデータを所定のタイミングでＤＭＤ駆動回路３４へ送信するのに合わせて、新たなラスタデータがバッファメモリ３８’に順次格納されていく。

図１０は、第２の実施形態における描画処理のフローチャートである。図１１は、第２の実施形態における描画処理過程を示した図である。そして、図１２は、基板ＳＷを固定した時の照射エリアを時系列的に示した図である。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、第１の実施形態における図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同じである。すなわち、描画テーブル１８が所定の描画位置まで移動する。そして、以下述べるように、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８では、描画テーブル１８が停止した状態で、露光ＯＮ／ＯＦＦ領域が６回に渡って切り替えられる。

図１１には、６回の露光動作ｓｔｐ１〜ｓｔｐ６、およびｓｔｐ７〜ｓｔｐ１２に渡る露光ＯＮ／ＯＦＦ領域のシフト経過が図示されている。描画テーブル１８が停止した後の１回目の露光動作では、ＤＭＤ２４の右半分の部分変調領域Ｄ１〜Ｄ３が露光ＯＮ領域Ｍ_ＯＮ、残りの部分変調領域Ｄ４〜Ｄ６が露光ＯＦＦ領域Ｍ_ＯＦＦに定められている。

図１０のステップＳ２０４では、新たに描画データが更新される部分変調領域が特定され、ステップＳ２０５では、バッファメモリ３８’に格納されたラスタデータがＤＭＤ駆動回路２６を介して特定された部分変調領域へ送られる。例えば図１１のｓｔｐ１では、部分変調領域Ｄ３に対して新たな描画データが送信される。

一方、ステップＳ２０６では、新たに露光ＯＦＦ領域となる部分変調領域が特定され、ステップＳ２０７では、ＤＭＤ駆動回路２６から特定された部分変調領域へＯＦＦデータが送られる。図１１のｓｔｐ１では、新たに部分変調領域Ｄ６が露光ＯＦＦ領域として定められる。

ステップＳ２０８では、描画テーブル１８が停止した状態で露光動作が６回行われたか否かが判断される。露光動作が６回行われていないと判断されると、ステップＳ２０４へ戻り、Ｓ２０４〜Ｓ２０７において、新たな露光ＯＮ領域、露光ＯＦＦ領域が定められる。

ステップＳ２０４に戻ると、図１１に示すように、描画データを更新する部分変調領域、すなわち露光ＯＦＦ領域から露光ＯＮ領域に切り替わる部分変調領域は、走査方向に向けて隣接する部分変調領域へ１つずつシフトする。また、露光ＯＮ領域から露光ＯＦＦ領域に切り替わる部分変調領域も走査方向に向けて１つずつシフトする。ただし、ＤＭＤ２４の両端にある部分変調領域Ｄ１、Ｄ６については、位相的に隣接するものとする。

図１１に示すｓｔｐ２では、新たに部分変調領域Ｄ４が露光ＯＮ領域として定められ、描画データが更新される。その一方で、部分変調領域Ｄ１が露光ＯＦＦ領域に定められる。なお、部分変調領域Ｄ２、Ｄ３の描画データは、ＤＭＤ２４の各ＳＲＡＭセルに格納されているため、ｓｔｐ１、ｓｔｐ２の露光動作中、露光ＯＮ領域のままである部分変調領域Ｄ２、Ｄ３のマイクロミラーは、同じ描画データに基づいて制御される。露光ＯＦＦ領域のままである部分変調領域Ｄ５、Ｄ６のマイクロミラーも、同様にＯＦＦデータに基づき制御される。

なお、露光ＯＮ領域に切り替わる部分変調領域の特定（Ｓ２０４）は、ここではカウンタ変数をインクリメントしながらカウントすることによって行う。同様に、露光ＯＦＦ領域に切り替わる部分変調領域の特定（Ｓ２０６）についても、カウンタすることによって特定する。

ステップＳ２０４〜Ｓ２０７では、露光ＯＮ領域、および露光ＯＦＦ領域のシフトが６回に渡って繰り返される。その結果、部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６の描画データが順に更新される一方、部分変調領域Ｄ１〜Ｄ６は、露光ＯＮ領域から露光ＯＦＦ領域へ順に切り替わる。図１１では、部分変調領域Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ１、Ｄ２が順に露光ＯＮ領域に切り替わる一方、部分変調領域Ｄ６、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５が順に露光ＯＦＦ領域に切り替わる。

ステップＳ２０８において、６回に渡る露光ＯＮ／ＯＦＦ領域の切り替え動作が終了したと判断されると、ステップＳ２０９へ進み、基板ＳＷが描画処理終了の位置まで到達したか判断される。描画処理終了位置でない場合、ステップＳ２１０へ進み、描画テーブル１８移動する。ここでは、部分変調領域に応じた投影エリア幅の半分（ＲＳ／２）を露光ピッチＲＳ’とし、露光ピッチＲＳ’だけ描画テーブ１８が移動した後、停止する（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。

図１０には、露光ピッチＲＳ’だけ移動した後の露光動作が図示されている。ｓｔｐ７〜ｓｔｐ１２は、ｓｔｐ１〜ｓｔｐ６と同様、連続する３つの部分変調領域から構成される露光ＯＮ領域、および露光ＯＦＦ領域がシフトしていく。このように６回に渡った一連の露光動作を繰り返しながら描画処理が進行していく。ステップ２０９において、基板ＳＷが描画処理終了位置まで到達すると、描画処理が終了する。

図１２には、基板ＳＷを固定し、ＤＭＤ２４を相対移動させた時の照射エリア、遮光エリアをｓｔｐ１〜ｓｔｐ１２に渡って時系列的に示している。ただし、照射エリアは、露光ＯＮ領域に対向するエリアであり、遮光エリアは露光ＯＦＦ領域に対向するエリアを示す。

図１２に示すように、同一エリアに対して連続的な露光が周期的に行われる。任意のエリアに対する露光回数はほぼ等しく、基板全体に対して実質的に同じ露光量の光が照射される。図１１に示す描画パターンＰＫの先端部ＰＫＴは、部分変調領域幅ＲＳの半分に相当し、照明光が先端部ＰＫに到達した時のエリアを斜線部で示している。

図１３は、描画データ更新時間および照射時間を時系列的に示した図である。

図１３（ａ）には、従来の描画装置における照射時間Ｔ２および描画データ更新時間Ｔ１が示してある。描画データ更新時間Ｔ１は、ＤＭＤ２４全体の描画データがＤＭＤに転送され、各マイクロミラーが新たなＯＮ／ＯＦＦ位置に切り替わるまでの時間を表す。すなわち、露光動作開始してから次の露光動作開始までの時間を示す。一方、照射時間Ｔ２は、所定の走査速度における必要な照射時間（露光量）を表し、ここでは、照射時間Ｔ２は描画データ更新時間の半分に定められる。

スループット向上のため走査速度を上げると、照射時間Ｔ２よりも描画データ更新時間Ｔ１が長くなり、その間各マイクロミラーは前の描画データに基づいて制御される。したがって、照射時間Ｔ１経過後には、メカニカルシャッタなどによって照明光を遮断し、必要以上の照明光を基板ＳＷへ照射させないように構成する必要がある。

一方、図１３（ｂ）には、本実施形態における照射時間と描画データ更新時間が示されている。本実施形態では、照明光は連続的にＤＭＤ２４に投影される。その一方で、露光ＯＦＦ領域のシフトにより、基板ＳＷの同一エリアに対する照射時間が調整される。ここで、図１３（ａ）に示した描画データ更新時間Ｔ２と照射時間Ｔ１との比を走査効率として表すと、露光ＯＦＦ領域は走査効率に合わせて設定される。Ｔ１／Ｔ２が０．５であるため、３つの部分変調領域が露光ＯＦＦ領域となる。

なお、第２の実施形態ではステップ＆リピートによる多重露光を行っているが、連続的に基板ＳＷを移動させながら露光動作を行ってもよい。

第１、第２の実施形態では、電子回路基板等の基板へ回路パターンを形成する描画装置であるが、回路パターンに限定せず、文字、記号等のパターンをフィルムなどの被描画体へ形成する描画装置として構成してもよい。

本実施形態である描画装置を模式的に示した斜視図である。 露光ヘッドの概略的断面図である。 走査過程を示した図である。 描画装置に設けられた描画制御部のブロック図である。 露光エリアおよびＤＭＤに規定される複数の領域を示した図である。 ステップ＆リピートの多重露光方式による描画処理のフローチャートである。 描画処理過程を示した図である。 基板に対してＤＭＤを相対移動させたときのパターンおよび露光ＯＮ領域を示した図である。 第２の実施形態における描画制御部のブロック図である。 第２の実施形態における描画処理のフローチャートである。 第２の実施形態における描画処理過程を示した図である。 基板ＳＷを固定した時の照射エリアを時系列的に示した図である。 描画データ更新時間および照射時間を時系列的に示した図である。

符号の説明

１０ 描画装置
１８ 描画テーブル
２０_１〜２０_８ 露光ヘッド
２４ ＤＭＤ（露光ユニット）
３０ 描画制御部
３２ システムコントロール回路
３４ ＤＭＤ駆動回路
３６ ラスタ変換回路
３８Ａ〜３８Ｆ バッファメモリ
ＳＷ 基板（被描画体）
ＥＡ 露光エリア
Ｄ１〜Ｄ６ 部分変調領域
ＤＭ マイクロミラー（空間光変調素子）
ＥＡ１〜ＥＡ６ 部分露光エリア
Ｍ_ＯＮ 露光ＯＮ領域
Ｍ_ＯＦＦ 露光ＯＦＦ領域

Claims (11)

1. 複数の空間光変調素子をマトリクス状に配列した少なくとも１つの露光ユニットと、
   前記露光ユニットの投影領域となる露光エリアを、被描画体に対して相対的に走査方向に沿って移動させる走査手段と、
   入力されるパターンデータから描画データを生成する描画データ処理手段と、
   描画データおよび露光エリアの相対的位置に基づいて前記複数の空間光変調素子を制御し、露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行する露光制御手段とを備え、
   前記露光制御手段が、前記露光ユニットに規定される複数の部分変調領域の一部を露光ＯＮ領域、それ以外を露光ＯＦＦ領域として規定し、前記露光ＯＮ領域および前記露光ＯＦＦ領域を構成する部分変調領域の組み合わせを変えながら、露光ＯＮ領域にある空間光変調素子によって露光動作を実行し、
   前記露光制御手段が、前記露光ＯＮ領域を循環シフトさせることを特徴とする描画装置。
2. 前記露光制御手段が、前記複数の部分変調領域のうち少なくとも２つを露光ＯＮ領域として規定することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 前記露光制御手段が、位相的に隣接する部分変調領域を露光ＯＮ領域として規定することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
4. 前記露光制御手段が、前記露光ＯＮ領域を走査方向に沿って循環シフトさせることを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
5. 前記描画データ制御手段が、露光動作に合わせて、各部分変調領域の描画データを更新することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
6. 前記描画データ制御手段が、前記複数の部分変調領域のうち先頭の部分変調領域に応じた基準描画データを順次生成し、露光動作に合わせて生成される基準描画データを前記先頭の部分変調領域へ割り当てる一方、割り当てられた基準描画データを残りの部分変調領域へ露光動作に合わせて順番に割り当てることを特徴とする請求項５に記載の描画装置。
7. 前記描画データ処理手段が、露光動作に合わせて、新たに露光ＯＮ領域へ切り替わる部分変調領域の描画データを更新することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
8. 前記露光制御手段が、部分変調領域全体の中で、走査効率と同じ割合だけ露光ＯＦＦ領域を規定することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
9. 前記露光制御手段が、前記露光ユニットを等分することによって複数の部分変調領域を規定することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
10. １）感光材料を上面に形成した基板に対して描画処理を実行し、
    ２）描画処理された基板に対して現像処理をし、
    ３）現像処理された基板に対してエッチングまたはメッキ処理を施し、
    ４）エッチングまたはメッキ処理された基板に対して感光材料の剥離処理を行う基板の製造方法であって、
    描画処理において、請求項１に記載された描画装置によって描画処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。
11. 複数の空間光変調素子をマトリクス状に配列した少なくとも１つの露光ユニットの投影領域となる露光エリアを、被描画体に対して相対的に走査方向に沿って移動させ、
    入力されるパターンデータから描画データを生成し、
    描画データおよび露光エリアの相対的位置に基づいて前記複数の空間光変調素子を制御し、露光エリアをオーバラップさせながら露光動作を実行する描画方法であって、
    前記露光ユニットに規定される複数の部分変調領域の一部を露光ＯＮ領域、それ以外を露光ＯＦＦ領域として規定し、前記露光ＯＮ領域および前記露光ＯＦＦ領域を構成する部分変調領域の組み合わせを変えながら、露光ＯＮ領域にある空間光変調素子によって露光動作を実行し、
    露光動作において、前記露光ＯＮ領域を循環シフトさせることを特徴とする描画方法。

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