JP5503992B2

JP5503992B2 - 露光装置

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Publication number: JP5503992B2
Application number: JP2010025431A
Authority: JP
Inventors: 隆志奥山
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP2011164268A

Description

本発明は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）など空間光変調デバイスによってパターンを直接描画するマスクレス露光装置に関し、特に、露光データ（ラスタデータ）の生成および描画処理に関する。

ＤＭＤなどを備えたマスクレス露光装置では、マイクロミラーなどの光変調素子（セル）をマトリクス状に２次元配列させた空間光変調デバイスを制御して露光動作が行われ、基板の描画面へパターンが直接形成される。具体的には、設計用パターンデータ（ベクタデータなど）が２次元配列のラスタデータに変換され、バッファメモリへ一時的に格納された後にＤＭＤへ転送される。ＤＭＤでは、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。これにより、パターン像に応じた光が基板に照射される。

高精度の２次元パターンを形成するため、走査方向を基板方向（セル配列方向）に対し傾斜させるとともに、マトリクス状に並ぶマイクロミラー群の照明スポットを徐々にシフトさせ、同一の照射エリアに対し２次元的にオーバラップさせる露光動作（多重露光動作）が行われる（例えば、特許文献１参照）。

多重露光動作を行う場合、露光データ生成処理に膨大な時間がかかり、スループットに影響する。このようなデータ処理の負担を軽減するため、例えば、設計用パターンデータを複数のデータに分割し、分割されたデータごとにラスタデータを順次生成する多重露光方法が知られている（特許文献２参照）。また、露光対象エリアの相対的移動に合わせて、分割露光データを循環シフトさせる方法も知られている（特許文献３参照）。

特開２００３−５０４６９号公報特開２００４−６２１５５号公報特開２００９−１５７１６８号公報

ベクタデータなどのパターンデータからラスタデータへの変換処理、そしてラスタデータの転送処理という一連のデータ処理の流れを基本にした描画処理では、最終的処理となるラスタデータ（露光データ）の転送処理に比べ、その前段階のラスタデータへの変換処理に時間がかかる。特に、高精細なファインパターンの場合その傾向が顕著であり、走査速度、露光ピッチに制限が生じる。ラスタデータ生成途中で露光動作タイミングが来るのを防ぐためには、走査速度を低下させるか、あるいは露光ピッチ（露光動作間隔）を広げる必要性が生じる。

しかしながら、走査速度を遅くしてデータ変換処理の時間を確保すると、スループットが低下する。また、露光ピッチを長くしてデータ変換処理の時間を確保すると、多重露光間隔が長くなり、十分な照射量が確保されず、効率よく走査できない。

本発明の露光装置は、パターンを直接形成する露光装置であり、マイクロミラーなど光源からの光を変調する複数の空間光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイと、光変調素子アレイによって規定される投影対象となるエリア（以下、露光エリアという）を被描画体に対して相対的に移動させる走査手段とを備える。

ＤＭＤ、ＬＣＤなどの光変調素子アレイは、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被描画体もしくは被描画体外へ選択的に導く複数の空間光変調素子（セル）によって構成される。走査手段は、例えば、間欠的に露光エリアを相対移動させるステップ＆リピート方式、あるいは連続移動させる連続移動方式などが適用可能である。微細なパターンを形成するため、走査手段は、露光エリアを、基板方向（セルの照射エリア配列方向）に対し斜め方向に沿って相対移動させてもよい。

本発明の露光装置は、さらに、データ変換手段およびデータ抽出手段、そして描画処理手段を備える。データ変換手段は、描画パターンに応じたパターンデータに基づき、少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、バッファメモリなどのメモリへ格納する。ただし、拡大ラスタデータは、露光エリアよりデータサイズが大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーするラスタデータを表す。メモリが２つ用意されている場合、データ変換手段は、拡大ラスタデータを第１、第２メモリへ交互に格納することが可能である。

データ変換処理、メモリ特性、データ転送特性などの事情により、拡大ラスタデータの生成する間に露光エリアが移動する距離よりも、露光動作間隔である露光ピッチの方が短い。別の言い方をすれば、拡大ラスタデータの生成時間間隔よりも、露光動作時間間隔のほうが短い露光条件が発生することがある。

このような条件の下、本発明のデータ抽出手段は、メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出する。すなわち、すでにメモリに格納されている拡大ラスタデータを用いて、露光エリアの相対的移動に合わせて全体的に徐々にデータシフトさせながら露光用ラスタデータを何度もメモリから読み出す。そして、描画処理手段は、抽出された露光用ラスタデータに基づき、複数の空間光変調素子を制御する。

本発明では、拡大ラスタデータ生成と露光用ラスタデータ抽出、転送が別々に、独立して実行される。新たな拡大ラスタデータが生成されている途中で露光エリアが露光位置に到達しても、すでに用意された拡大ラスタデータに基づいて露光用ラスタデータを作成することが可能であり、また、オーバラップさせるように全体的データシフトによって露光用ラスタデータを抽出するため、短い露光ピッチによる露光を実現できる。

その結果、露光ピッチ間隔を狭めながら走査速度を早めても、露エリアの相対位置に適合するラスタデータを順次漏れなくメモリから読み出すことが可能となる。複数回露光動作を実行した時には次の拡大ラスタデータが生成されており、次の露光動作へ移行することができる。

走査速度を維持しながらオーバラップ回数をできる限り多く設定することを考慮すると、一度生成した拡大ラスタデータを出来る限り有効利用することが望ましい。そのため、データ変換手段は、単位露光エリア幅より短い露光ピッチに従って順にデータを全体的にシフトさせた一連の拡大ラスタデータ（１ブロックの拡大ラスタデータ）を順次生成するように構成してもよい。

この場合、データ抽出手段は、次の一連の拡大ラスタデータが生成されている間、露光エリアの相対位置に合わせて、メモリに格納されている一連の拡大ラスタデータから露光用ラスタデータを順に抽出すればよい。

また、拡大ラスタデータ生成に時間がかかる場合、データ抽出手段が、一連の拡大ラスタデータに対する露光用ラスタデータ抽出を繰り返し行う、すなわち、ブロック内で順次露光用ラスタデータ抽出することを周期化（グループ化）するのが望ましい。この場合、できるだけ広いデータサイズ幅をもつ拡大ラスタデータが用意される。

また、オーバラップ露光をより分散させるため、メモリに格納された拡大ラスタデータに基づく露光用ラスタデータ抽出がすべて終了し、次に生成された一連の拡大ラスタデータに基づく露光用ラスタデータ抽出を開始するとき、露光開始位置をシフト補正する補正手段を設けてもよい。

本発明の露光データ処理装置は、描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納するデータ変換手段と、拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出するデータ抽出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明のプログラムは、描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納するデータ変換手段と、拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出するデータ抽出手段とを機能させることを特徴とする。

本発明の露光データ処理方法は、描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納し、拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出することを特徴とする。

本発明によれば、走査速度の低下、露光ピッチの長さ拡張等することなく、高解像度パターンを形成しながらスループットを向上させることができる。

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。露光ヘッドの内部構成を示した図である。描画装置に設けられた描画制御部のブロック図である。ラスタ変換部において生成されるラスタデータを示した図である。露光データ処理のタイミングチャートを示した図である。抽出される露光用ラスタデータを順に示した図である。１つのセル領域内におけるオーバラップ露光の分布を示した図である。１つのセル領域内におけるオーバラップ露光の分布を示した図である。１つのセル領域内におけるオーバラップ露光の分布を示した図である。１つのセル領域内におけるオーバラップ露光の分布を示した図である。ラスタデータ変換に関する処理を示したフローチャートである。露光用ラスタデータ抽出に関する処理を示したフローチャートである。

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、光源ランプ、露光ヘッドの内部構成を示した図である。

描画装置（露光装置）１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布あるいは貼り付けた基板ＳＷに直接パターンを形成するマスクレス露光装置であって、ゲート状構造体１２、基台１４を備える。描画装置１０では、描画制御部（ここでは図示せず）によって露光動作が実行、制御される。描画制御部には、モニタ、キーボードなどの入力装置（ここでは図示せず）が接続されており、オペレータの操作に従って描画処理が行われる。

ゲート状構造体１２には、光源ランプ２０ａ、２０ｂと、露光ヘッド２０_１、２０_２が配設されている。所定間隔を空けて配置される露光ヘッド２０_１、２０_２は、光源ランプ２０ａ、２０ｂからの光に基づいて基板ＳＷを照射し、基板ＳＷの表面にパターンを形成する。露光ヘッド２０_１は、ＤＭＤ２４_１を備え（図２参照）、露光ヘッド２０_２も同様の構成になっている。ゲート状構造体１２のガイド３１に設置されている観察手段ＡＣ（ＣＣＤカメラなど）は、基板変形検出のため、基板ＳＷに形成されたアライメントマークを撮影する。

基台１４には、描画テーブル１８を支持するＸ−Ｙステージ機構５６が搭載され、描画テーブル１８上に基板ＳＷが設置される。矩形状の基板ＳＷは、例えばシリコンウェハ、プリント基板、ドライフィルム、ガラス基板、銅貼積層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。

基板ＳＷ、すなわち描画テーブル１８には、互いに直交なＸ−Ｙ−Ｚ座標系が規定されており、描画テーブル１８はＸ、Ｙ方向に沿って移動可能である。また、描画テーブル１８はＺ軸周りに回転可能であって、基板送り方向が調整される。ここでは、Ｘ方向を主走査方向（走査方向）、Ｙ方向を副走査方向と規定する。

図２に示すように、光源ランプ２０ａは、紫外光などの照明光を放射する放電ランプ２１を備え、リフレクタ２２によって放射される光が照明光学系２３へ導かれる。照明光学系２３によって平行光に成形された照明光は、平面ミラー２５、ハーフミラー２７を経てＤＭＤ２４_１に導かれる。ＤＭＤ２４_１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次元配列させた光変調素子アレイであり、ここでは１０２４×７６８のマイクロミラーによって構成される。

ＤＭＤ２４_１では、露光データに基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ状態のマイクロミラーにおいて反射した光は、ミラー２７を介して投影光学系２８へ導かれる。そして、ＯＮ状態ミラーからの反射光によって形成される光束、すなわちパターン像の光が基板ＳＷに照射される。

基板ＳＷが走査方向（Ｘ方向）に沿って移動するのに伴い、ＤＭＤ２４_１によって規定される投影領域（以下、露光エリアという）が基板ＳＷに対して相対的に移動する。ここでは、露光方式として多重露光方式が適用されており、描画テーブル１８が移動する間、オーバラップ露光するような露光ピッチでマイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ制御される。

また、基板ＳＷは、走査方向Ｙに対し微小角度だけ斜め方向を向いた状態で描画テーブル１８に配置されている。そのため、描画テーブル１８が走査方向に沿って移動するとき、露光エリアは基板ＳＷの長手方向に対し斜め方向に相対移動する。

基板ＳＷを副走査方向（Ｙ方向）にシフトさせながら露光ヘッド２０_１、２０_２による露光動作が走査方向（Ｘ方向）に沿って続けられることにより、基板全体にパターンが形成されていく。描画処理が終了すると、現像処理、エッチング又はメッキ、レジスト剥離処理などの後処理が施され、パターンを形成した基板が製造される。

図３は、描画装置に設けられた描画制御部のブロック図である。

描画制御部５０は、外部のワークステーション（図示せず）と接続され、露光制御部５２を備える。露光制御部５２は、キーボード５０Ｃからの操作信号に基づいて描画処理全体を制御し、ＤＭＤ駆動回路５９、アドレス制御回路５７、描画テーブル制御回路５３、光源２０ａ、２０ｂの発光を制御する光源制御回路６１などの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、あらかじめ露光制御部５２内のＲＯＭ（図示せず）に格納されている。

ワークステーション（図示せず）から露光制御部５２に入力されるパターンデータは、描画パターンの位置情報をもつベクタデータ（ＣＡＤ／ＣＡＭデータ）であり、基板ＳＷに規定されるＸ−Ｙ座標系に基づく位置座標データとして表される。ラスタ変換部５１に入力されたベクタデータは、２次元ドットデータ（ＯＮ／ＯＦＦデータ）であるラスタデータに変換される。

生成されたラスタデータは、第１バッファメモリ５８Ａ、第２バッファメモリ５８Ｂへ交互に格納される。一時的に格納されたラスタデータは、アドレス制御回路５７からの制御信号に従って読み出され、ＤＭＤ駆動回路５９へ送られる。

ＤＭＤ駆動回路５９は、露光データとして送られてくるラスタデータに基づき、露光制御部５２からのタイミング信号に合わせてＤＭＤ２４_１、２４_２の各マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御する。描画テーブル１８が移動する間、露光エリアの相対位置に応じたラスタデータに従ってＤＭＤ２４_１、２４_２が制御される。

描画テーブル制御回路５３は、駆動回路５４を介してモータ（図示せず）を備えたＸ−Ｙステージ機構５６を制御し、これによって描画テーブル１８の移動速度、基板送り方向等が制御される。位置検出センサ５５は、描画テーブル１８の位置、すなわち基板ＳＷにおける露光エリアの相対位置を検出する。

ＣＣＤセンサＡＣによって得られた画像信号は、画像処理部６２において画像処理された後、露光制御部５２へ送られる。露光制御部５２は、画像信号に基づいてアライメントマークの位置を検出する。観察手段制御部６０は、ＣＣＤセンサＡＣを駆動する。

図４は、ラスタ変換部において生成されるラスタデータを示した図である。図４を用いて、１つの露光ヘッドに関するラスタデータの構造について説明する。

本実施形態では、ラスタ変換処理によって４つのラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤをシリーズで生成し、これらのラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤを、第１バッファメモリ５８Ａ（第２バッファメモリ５８Ｂ）の４つのメモリ領域に格納する。各ラスタデータは、基板ＳＷ上を相対移動する露光エリアＥＡの幅ＥＬに応じたデータサイズＥＬＳよりも大きいデータサイズをもつように構成されている（以下、拡大ラスタデータという）。

具体的には、単位露光エリアＥａの走査方向幅ｍに応じたデータ幅Ｍを基準としたとき、拡大ラスタデータＥＬＡのデータサイズＳＭは、露光エリアＥＡのデータサイズＥＬＦよりも６Ｍだけデータ幅が大きい。ただし、単位露光エリアＥａは、１個のミラー（セル）の投影領域を示す。他の拡大ラスタデータＥＬＢ〜ＥＬＤも同様のデータサイズＳＭをもっている。

本実施形態では、単位露光エリア幅ｍより短い０．７５ｍを露光ピッチとして露光動作を行う。一連の拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤは、露光ピッチ０．７５ｍに応じたデータ幅０．７５Ｍだけ順番にデータシフトさせたデータとして構成されており、拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤが露光ピッチに合わせて順に利用される。

露光動作中、拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤは部分的に露光データとして使用される。すなわち、第１バッファメモリ５８Ａ（第２バッファメモリ５８Ｂ）に拡大された拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤのうち、露光エリアＥＡの相対位置に該当するラスタデータ（以下、露光用ラスタデータという）を順番に抽出する。

そして、４つの露光用ラスタデータの読み出しが終了し、露光エリアＥＡが３ｍだけ走査方向に進むと、今度は、それぞれデータ幅３Ｍだけ全体的にデータシフトさせた露光用ラスタデータが、拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤから抽出される。露光用ラスタデータが抽出されると、さらに、データ幅３Ｍだけ全体的にデータシフトさせた露光用ラスタデータが抽出される。図４には、拡大ラスタデータＥＬＡから順に抽出される露光用ラスタデータＥＬＡ１、ＥＬＡ２、ＥＬＡ３が図示されている。

このようなブロック単位の露光用ラスタデータ読み出しが三回繰り返されると、新たに生成された一連の拡大ラスタデータをブロック単位として次の露光動作が行われる。

図５は、露光データ処理のタイミングチャートを示した図である。図６は、抽出される露光用ラスタデータを順に示した図である。

図５に示すように、１ブロック分の拡大ラスタデータは、所定の時間間隔ＴＭに従って生成される。この時間間隔ＴＭは、ラスタ変換部５１のデータ変換処理機能、第１、第２バッファメモリ５８Ａ、５８Ｂへのデータ書き込み時間などに起因して定められる。期間Ａでは、１ブロック分の拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤが順に生成され、第１バッファメモリ５８Ａに格納されていく。

期間Ｂでは、拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤに基づき、露光用ラスタデータＥＬＡ１、ＥＬＢ１、ＥＬＣ１、ＥＬＤ１が第１バッファメモリ５８Ａから読み出される。露光用ラスタデータ読み出しが一巡すると、露光用ラスタデータＥＬＡ１、ＥＬＢ１、ＥＬＣ１、ＥＬＤ１に対して３Ｍだけ全体シフトさせたラスタデータＥＬＡ２〜ＥＬＤ２が続けて抽出される。露光用ラスタデータの読み出しが一巡すると、さらに３Ｍだけ全体的にデータシフトさせた露光用ラスタデータＥＬＡ３〜ＥＬＤ３の読み出しが行われる。

その結果、露光ピッチ０．７５ｍに従い、同一ブロック（時間間隔ＴＭの間に生成された一連の拡大ラスタデータ）を対象とするオーバラップ露光が合計１２回実行される。ＰＰｇは、露光ピッチ応じた時間間隔ｔｍのタイミングを表す。ＰＰｓは、基板ＳＷに規定される単位露光エリアＥａの配列に合わせたグリッド（以下、基準グリッドという）に一致するタイミングを示し、４回オーバラップ露光が行われる度に、露光エリアの位置が基準グリッドに合わせられる。

このようなブロック毎の露光用ラスタデータ抽出が３回繰り返される間、新たな拡大ラスタデータＥＬＡ’、ＥＬＢ’、ＥＬＣ’、ＥＬＤ’が順に生成される。期間Ｂのオーバラップ露光中、露光エリアＥＡは９ｍだけ相対移動している。この露光エリア移動距離ＭＭに基づき、拡大ラスタデータＥＬＡ’〜ＥＬＤ’は、前回生成された拡大ラスタデータＥＬＡ〜ＥＬＤと比べ、データ幅９Ｍだけそれぞれ全体的にシフトさせた拡大ラスタデータであり、第２バッファメモリ５８Ｂに格納される。

期間Ｃでは、第２バッファメモリ３２Ｂに格納された拡大ラスタデータＥＬＡ’〜ＥＬＤ’に基づき、露光用ラスタデータが読み出される。ブロック毎の露光用ラスタデータ抽出が３回繰り返されると同時に、次の拡大ラスタデータＥＬＡ”〜ＥＬＤ”が生成され、第１バッファメモ５８Ａに格納される。

このように、ラスタデータ生成に用意される時間間隔ＴＭに従い、ブロックを単位とする４つの拡大ラスタデータが、第１バッファメモリ５８Ａ、第２バッファメモリ５８Ｂへ交互に格納される。それと同時に、すでに生成されている４つの拡大ラスタデータに対する露光用ラスタデータ抽出がこの期間において３回繰り返される。

なお、同一ブロックから抽出される一連の露光用ラスタデータを１グループと定めた場合、グループが切り替わる度に（一連の拡大ラスタデータが新たに生成、格納される度に）露光位置が補正される。露光位置の補正（以下、グループ補正という）については、以下説明する。

図７〜図１０は、１つのセル領域内におけるオーバラップ露光の分布を示した図である。図７〜図１０を用いて、セル領域内における露光点分布とグループ補正について説明する。

基板ＳＷには、Ｘ−Ｙ座標系に従って基準グリッドＰが規定されている。基準グリッドＰは、単位露光エリアＥａの幅に合わせたグリッドサイズをもち、露光タイミングの基準位置に該当する。以下、基板ＳＷ上の１つのセル領域ＳＰに対して行われる露光動作について説明する。

図７には、基準グリッドＰのセル領域ＳＰと単位露光エリアＥａの位置が合致している状態を示している。このとき、セル領域ＳＰの基準点ＣＳと単位露光エリアＥａの基準点ＣＰ１は一致する。

露光ピッチＫＴは、上述したように０．７５ｍに定められており、露光エリアＥＡが０．７５ｍだけ移動すると、単位露光エリアＥａの一部がセル領域ＳＰに収まる。ただし、上述したように、基板ＳＷはミラー配列方向、すなわち単位露光エリアＥａの配列方向に対して斜め方向に移動するため、基準点ＣＰ１はＹ方向にずれていく。

さらに０．７５ｍ（合計１．５ｍ）だけ露光エリアＥＡが移動すると、その左隣にあった単位露光エリアＥａ’がセル領域ＳＰと部分的に重なり、基準点ＣＰ２に基づいたミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。さらに０．７５ｍ（合計２．２５ｍ）だけ露光エリアＥＡが移動すると、その左隣の単位露光エリアＥａ”がセル領域ＳＰと部分的に重なり、基準点ＣＰ３に基づくミラー制御が行われる。

このように、ブロック内での露光用ラスタデータによる露光動作が最初に一巡すると（４回露光動作が行われると）、走査方向に沿って０．２５ｍずつシフトしながら単位露光エリアがセル領域ＳＰ内でオーバラップする。２巡目の露光動作開始のとき、セル領域ＳＰとさらに左の単位露光エリアＥａ”’の基準点ＣＰ５とが一致する（図８参照）。３巡目の露光動作が終了、すなわち１グループ分の露光動作（１２回の露光動作）が終了すると、次のグループの露光動作が行われる。

次のグループ、すなわち、新たに生成された一連の拡大ラスタデータに基づく露光動作を開始するとき、単位露光エリアＥａの基準位置ＣＰ１３をΔｋだけシフト（補正）する。これにより、単位露光エリアのセル領域ＳＰに対するオーバラップ領域が前回のグループから０．１２５ｍずつＸ，Ｙ方向に沿って移動し、オーバラップの分布範囲が分散する。ここでは、Δｋ＝０．１２５ｍに定められている。

１グループ分の露光動作が終了すると、次のグループの露光動作時には、露光位置がさらにΔｋだけシフトされる。このようにグループ切替の度に露光位置をシフト補正することにより、セル領域ＳＰ内でオーバラップ領域がＸ，Ｙ方向に沿って徐々に移動し、均等に分散したオーバラップ露光が１つの露光対象エリアＳＰに対して実現される（図１０参照）。

図１１は、ラスタデータ変換に関する処理を示したフローチャートである。図１２は、露光用ラスタデータ抽出に関する処理を示したフローチャートである。図１１、１２を用いて、ラスタデータ変換処理、露光用ラスタデータ抽出処理を別々に独立して行う露光制御処理について説明する。

ステップＳ１０１では、同一グループ期間による露光動作を行う時間間隔ＴＭ（図５参照）内であるか否かが判断される。同一グループ期間内では、１ブロック分、すなわち４つの拡大ラスタデータを生成する処理が実行される（Ｓ１０２）。４つの拡大ラスタデータがすべて生成されるまで、ステップＳ１０２が繰り返し実行される（Ｓ１０３）。

すべての拡大ラスタデータが生成されると（Ｓ１０３）、バッファメモリの切替が行われる（Ｓ１０５）。その結果、新たな１ブロック分の拡大ラスタデータを生成するとき、第１バッファメモリ５８Ａ、第２バッファメモリ５８Ｂのうち使用されていなかった他方のメモリに対し、一連の拡大ラスタデータが順次格納される。描画処理が終了すると、ラスタデータ変換処理が終了する（Ｓ１０４）。

一方、図１２のステップＳ２０１では、第１バッファメモリ５８Ａ、もしくは第２バッファメモリ５８Ｂに格納された一連の拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータが抽出される。そして、露光ピッチＫＴ（＝０．７５ｍ）のタイミング信号に合わせて露光用ラスタデータがＤＭＤへ転送される（Ｓ２０２）。

ステップＳ２０３では、露光ピッチＫＴだけ露光エリアが移動しているか判断される。露光ピッチ分の移動があると判断されると、次の拡大ラスタデータから露光用ラスタデータが抽出され、ＤＭＤへ転送される（Ｓ２０４）。１ブロックの４つの拡大ラスタデータに基づく露光用ラスタデータ抽出、読み出しが終了まで、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４が繰り返し実行される（Ｓ２０５）。１ブロック分の露光用ラスタデータ抽出が終了すると、４つの拡大ラスタデータに対し、それぞれ３Ｍだけデータシフトさせた領域から露光用ラスタデータを抽出することが決定される（Ｓ２０６）。

ステップＳ２０７では、１グループに対する露光用ラスタデータ抽出が終了したか否かが判断される。１グループの露光用ラスタデータ抽出が終了すると、新たに生成された一連の拡大ラスタデータから露光用ラスタデータを抽出するため、バッファメモリが切り替えられる（Ｓ２０８）。さらに、グループ補正が行われる（Ｓ２０９）。すなわち、露光開始タイミングがΔｋ（＝０．１２５ｍ）だけシフトされる。描画が終了するまでステップＳ２０１〜Ｓ２０９が繰り返し実行される。

このように本実施形態によれば、ラスタデータ変換部５１は、実際の露光エリアよりもデータサイズの大きい４つの拡大ラスタデータをブロックとして生成し、時間間隔ＴＭに従って第１、第２バッファメモリ５８Ａ、５８Ｂへ交互に格納する。拡大ラスタデータ各々は、単位露光エリアＥａのデータ幅ｍを基準としたときの露光ピッチＫＴ＝０．７５ｍに従って順にシフトさせたデータ構造になっている。

一方、アドレス制御回路５７は、露光ピッチＫＴに応じた露光タイミングに合わせて、第１、第２バッファメモリ５８Ａ、５８Ｂから露光用ラスタデータを交互に読み出す。このとき、露光エリアＥＡの相対移動に合わせながら、露光用ラスタデータを４つの拡大ラスタデータから順に抽出する。１ブロック内の露光用ラスタデータ抽出が一巡すると、さらに露光用ラスタデータ抽出を２度繰り返し行う。このとき、露光エリアＥＡの相対移動に従い、３Ｍ、６Ｍだけデータシフトさせた露光用ラスタデータが抽出される。

ブロック内での露光用ラスタデータ抽出を３回繰り返している間（１グループ間の露光用ラスタデータ抽出中）、ラスタデータ変換部５１は、次のブロックを構成する一連の拡大ラスタデータを生成し、いずれかのバッファメモリへ格納する。１グループの露光用ラスタデータ抽出がすべて終了すると、次のグループに基づく露光用ラスタデータ抽出、描画処理が開始される。このとき、露光タイミングがΔｋ（＝０．１２５ｍ）だけシフト補正される。

本実施形態では、従来のように露光エリアの相対移動に合わせて順次ラスタデータを生成、メモリへ格納、そしてメモリから読み出しを行うのではなく、あらかじめデータサイズの大きな複数のラスタデータが用意され、ラスタデータの生成処理と露光動作制御処理が切り分けて実行される。そして、バッファメモリからのデータ読み出し領域を順次オーバラップシフトしながら、ブロック周期で繰り替えし露光動作を実行する。

拡大ラスタデータ生成する時間間隔ＴＭは、露光用ラスタデータの抽出、転送時間ｔｍよりも長く設定されているが、本実施形態の構成により、ラスタデータ生成に十分時間を確保することができるとともに、走査速度の低下、露光ピッチの拡張なくきめ細かいオーバラップ露光が可能となり、スループットを向上させながら、高解像度で微細パターンを形成することができる。

例えば、拡大ラスタデータ生成に約０．１〜１．０（ｍｓ）必要とする一方、露光用ラスタデータ抽出、転送にかかる時間はせいぜい０．０５〜０．１（ｍｓ）であり、ラスタデータ生成の方が平均的に２〜３倍以上時間がかかる。通常、ラスタデータ生成時間は、ラスタデータ転送時間を越える。

本実施形態では、ラスタデータ生成処理と露光用データ転送処理が別々に制御されるため、このタイムラグを解消するための走査速度低下、露光ピッチ拡大の措置をとる必要がない。なお、データサイズの大きい拡大ラスタデータを生成するための時間ロスは、ほとんど生じない。

また、グループが切り替わる、すなわち使用されるバッファメモリの切替が行われる度にグループ補正処理を行うため、１つの露光対象セル領域に対し、分散したオーバラップ露光が実現可能となる。

露光ピッチ（拡大ラスタデータのシフト量）、ブロックを構成する拡大ラスタデータの数は、それぞれ任意に設定可能であり、走査速度、必要とされるパターン解像度、ラスタデータ生成、転送処理時間などに基づいて定められる。露光ピッチＫＴが単位露光エリアＥａのセルサイズｍより小さく設定される場合、１つのブロックの露光動作回数（上記実施形態では４回）の間に露光エリアＥＡが移動する移動量が整数倍になる条件を満たす必要がある。露光ピッチＫＴは、以下の式で求められる。

ＫＴ＝Ｎ×（ｍ／ＤＶ）・・・・（１）

ただし、Ｎは整数、ＤＶは拡大ラスタデータのブロックを構成する数を表す。なお、セルサイズｍより大きい値であってもよい。

本実施形態では、複数の拡大ラスタデータから成るブロックを基調として露光用ラスタデータの抽出を行っているが、１つの拡大ラスタデータから、露光用ラスタデータを順にオーバラップシフトさせて抽出するように構成してもよい。例えば、ラスタデータ生成中の露光エリア移動距離（上記実施形態では９ｍ）に比べて短い露光ピッチに対し、所定のデータ幅でシフトさせながら露光用ラスタデータを抽出すればよい。また、ブロック化する構成であっても、ブロック単位の露光用ラスタデータを繰り返し行わない構成（一巡するだけ）にしてもよい。

パターン解像度、パターン形成方向などを考慮し、走査方向を斜めに設定しなくてもよい。また、ベクタデータ以外のパターンデータを作成するように構成してもよい。

１０描画装置
５１ラスタ変換部
５２露光制御部
５７アドレス制御回路
５８Ａ第１バッファメモリ
５８Ｂ第２バッファメモリ
ＥＬＡ拡大ラスタデータ
ＥＬＡ１露光用ラスタデータ
ＫＴ露光ピッチ
Ｅａ単位露光エリア
ＥＡ露光エリア
ｍ単位露光エリア幅

Claims

光源からの光を変調する複数の空間光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイと、
前記光変調素子アレイによる露光エリアを被描画体に対して相対的に移動させる走査手段と、
描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納するデータ変換手段と、
前記拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、前記メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出するデータ抽出手段と、
抽出された露光用ラスタデータに基づき、前記複数の空間光変調素子を制御する描画処理手段と
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記データ変換手段が、単位露光エリア幅より短い露光ピッチに従って順にデータシフトさせた一連の拡大ラスタデータを順次生成し、
前記データ抽出手段が、次の一連の拡大ラスタデータが生成される間、露光エリアの相対位置に合わせて、前記メモリに格納されている一連の拡大ラスタデータから露光用ラスタデータを順に抽出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記データ抽出手段が、前記一連の拡大ラスタデータに対する露光用ラスタデータ抽出を繰り返し行うことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記メモリに格納された拡大ラスタデータに基づく露光用ラスタデータ抽出がすべて終了し、次に生成された一連の拡大ラスタデータに基づく露光用ラスタデータ抽出を開始するとき、露光開始位置をシフト補正する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記メモリが、別々にラスタデータの書き込み、読み出しが可能な第１、第２メモリを有し、
前記データ変換手段が、前記拡大ラスタデータを前記第１、第２メモリへ交互に格納させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置。
前記走査手段が、前記露光エリアを、基板に対し斜め方向に沿って相対移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納するデータ変換手段と、
前記拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、前記メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出するデータ抽出手段と
を備えたことを特徴とする露光装置のデータ処理装置。
描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納するデータ変換手段と、
前記拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、前記メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出するデータ抽出手段と
を機能させることを特徴とする露光装置のプログラム。
描画パターンに応じたパターンデータに基づき、露光エリアのデータサイズより大きく、露光動作複数回分のエリアをカバーする少なくとも１つの拡大ラスタデータを順次生成し、メモリへ格納し、
前記拡大ラスタデータの生成する間の露光エリア移動距離よりも短い露光ピッチに従い、前記メモリに格納された拡大ラスタデータから、露光エリアの相対位置に応じた露光用ラスタデータを、オーバラップさせながら順次抽出することを特徴とする露光装置のデータ処理方法。