JP5697188B2

JP5697188B2 - 露光装置および露光方法

Info

Publication number: JP5697188B2
Application number: JP2009213670A
Authority: JP
Inventors: 須川　成利; 成利須川; 森本　達郎; 達郎森本; 光二小坂
Original assignee: TCK INC.; Tohoku University NUC
Current assignee: TCK INC.; Tohoku University NUC
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: JP2011066087A

Description

本発明は、露光装置および露光方法に係り、とくに光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光装置および露光方法に関する。

例えば特開２０００−１９６６２号公報や、特開２００１−２５５６６４号公報に開示されているように、二次元変調素子を用いるデジタル式の画像露光装置が知られている。とくに二次元変調素子として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌｍｉｌｌｅｒｄｅｖｉｃｅ）を用いた画像露光系は、例えばプリンタや半導体の描画装置や、あるいはまた描画用のマスクの形成装置として用いることが可能である。

ここでＤＭＤは、半導体の製造プロセスを応用したマイクロマシン技術によって、シリコンチップ上に正方形のかさを持ったきのこ状のマイクロミラーをマトリックス状に配列して形成される。すなわち、それぞれのマイクロミラーの回転角が±１０°程度のマイクロミラーを多数配列し、入射角２０°で入射した光が露光ＯＮであれば、ＤＭＤは法線方向に反射されて、画像を担持する光として結像光学系を経て感光性ワーク上に結像する。逆に、露光ＯＦＦであれば、入射した光は、法線に対して４０°の角度で反射され、結像画像には入射しない。従ってマイクロミラーの制御によって、各マイクロミラーの反射による出射光の制御を行なうことが可能になり、これによって所望の画像を形成することができる。

ところがＤＭＤを応用した露光装置においては、感光性ワーク上におけるＤＭＤの全面に対応する面内光量分布が必ずしも均一にならない。従って例えば同じ大きさのパターンを描画しても、このパターンの大きさ（サイズ、線幅等）が場所によって異なってしまう問題がある。

上述のような問題を解決するためには、感光性ワークに対して変調光を結像するための縮小レンズの再設定や、大型化、あるいは材質の見直しを図り、また再製造することになる。またＤＭＤから出射した光を縮小レンズに導くリレーレンズの再設計、あるいは再製造をすればよい。あるいはまた、光源からＤＭＤに対して光を出射する照明光学系の再設計、再製造をすればよい。

さらに別の対策は、高精度のＤＭＤを選別してシステムを構成することである。あるいはまた感光性ワーク上に結像した画像をイメージセンサに取込むための撮像光学系の再設計、再製造を行なうことにより対応できる。あるいはまた感光性ワークから取出された画像を検出するイメージセンサを交換し、ノイズの除去を行ない、あるいはまた再購入をすることが可能である。さらには光源を見直し、再購入を図るようにしてもよい。またイメージセンサに取込む画像を反射させるミラーやその保持機構等の光学部品の再設計、再製造を行なうことによって、感光性ワーク上における光量分布の均一化を図ることが可能になる

ところが上述のような露光システムの各構成部品の再設計、再製作等の対策は、極めてコストが高くなり、時間もかかる欠点がある。

そこで特開２００１−２５５６６４号公報に示すように、走査方向の画素列による最大露光量が各画素列で等しくなるように、少なくとも１つの画素列は、記録画像によらず、一部の画素による露光を常時停止するようにしている。

しかるにこのような対策は、感光性ワーク上におけるある画素の周囲の画素領域に光漏れがあるために、有効な方法ではなく、各画素列毎の積算光量のばらつきを抑えることができない。

特開２０００−１９６６２号公報特開２００１−２５５６６４号公報

本願発明は、露光装置のハードウエアの各構成要素の再設計、再製造等の対策を採ることなく、しかも二次元変調素子の全面と対応する面内光量分布のばらつきによる積算光量のばらつきを均一にするようにした露光装置および露光方法を提供することである。

本願発明の別の課題は、二次元変調素子の所定の画素の周囲の画素領域の漏れによる光量分布の不均一さに伴う積算光量のばらつきを解消するようにした露光装置および露光方法を提供することである

本願発明のさらに別の課題は、ソフトウエア的な方法によって、各画素列の積算光量分布を均一にするようにした露光装置および露光方法を提供することである。

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態、実施例によって明らかにされる。

本願の主要な発明は、光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光装置において、
前記二次元変調素子の画素の配列方向に前記感光性ワークを相対的に移動する移動手段と、
前記ワークの相対的移動に同期して前記二次元変調素子による露光の切換えを行なう切換え手段と、
前記移動に伴う走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を前記移動方向のすべての画素について加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように、一部の画素による露光を停止するように前記二次元変調素子による変調を制御する制御手段と、
を具備し、前記制御手段は、各画素についての所定の画素の周囲の画素のＯＮ、ＯＦＦに応じた露光選定マップを設定しておき、描画データに基づいて表示データを作成する際に前記露光選定マップを参照し、前記表示データに基づいて前記二次元変調素子の露光を制御する露光装置に関するものである。

ここで、前記制御手段は、前記二次元変調素子の画素の配列方向の前端側および後端側の画素が露光を停止し、画素の配列方向の中間の画素が露光を行うように制御してよい。また前記感光性ワークが前記移動手段を構成するステージ上に配され、前記感光性ワーク上に前記二次元変調素子によって変調された光が照射され、前記ステージによって前記感光性ワークが前記画素の配列方向に移動されるのに同期して前記切換え手段によって前記二次元変調素子の露光が切換えられ、多重露光が行なわれてよい。

また露光方法に関する主要な発明は、光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光方法において、
前記二次元変調素子によって変調された光の照射に対して前記二次元変調素子の画素の配列方向に前記感光性ワークを相対的に移動し、
前記ワークの相対的移動に同期して前記二次元変調素子による露光の切換えを行ない、前記移動に伴う走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を前記移動方向のすべての画素について加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように、一部の画素による露光を停止し、前記多重露光による描画データの各画素についての所定の画素の周囲の画素のＯＮ、OFFに応じた露光選定マップを設定しておき、前記描画データに基づいて表示データを作成する際に前記露光選定マップを参照し、前記表示データに基づいて前記二次元変調素子の露光を制御することを特徴とする露光方法に関するものである。

ここで、前記感光性ワークを前記二次元変調素子の画素の配列方向に移動させるとともに、前記感光性ワークが一画素に対応する距離分移動される毎に前記二次元変調素子によって形成される画像を一画素分前記画素の配列方向に切り替えるようにして多重露光を行うとともに、前記一部の画素による露光を停止することにより多重露光の回数を変更して前記走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素領域からの漏れ光を加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で各画素列毎に等しくなるようにしてよい。また前記感光性ワーク上に画像を投影するための投影光学系と、前記感光性ワークにより反射して前記投影光学系を通して戻ってきた投影像の光を分岐させるためのハーフミラーと、前記ハーフミラーにより分岐した光を結像させるための撮像光学系と、前記撮像光学系で結像した像を撮像するためのイメージセンサとを有し、前記走査方向に前記イメージセンサで撮像された像の信号値の積算量を計測し、前記走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように前記一部の画素による露光を停止してよい。

本願の主要な発明は、光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光装置において、二次元変調素子の画素の配列方向に感光性ワークを相対的に移動する移動手段と、移動に伴う走査方向の画素列の光と画素列の周囲の画素からの漏れ光を加算した積算光量値が感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように、一部の画素による露光を停止するように二次元変調素子による変調を制御する制御手段と、を具備するようにしたものである。

従ってこのような露光装置によると、制御手段によって、描画パターンに応じて一部の画素による露光が停止され、移動手段による感光性ワークの相対的移動に伴う走査方向の画素列の積算光量が各画素列で等しくなり、二次元変調素子の感光性ワーク上での面内光量分布の不均一さによる積算光量のばらつきをなくして均一にすることが可能になる。

ＤＭＤを用いた露光装置のシステム構成を示すブロック図である。基板上での面内光量分布と描画パターンの平面図である。従来の光量均一化対策を示す面内光量分布と積算光量との関係を示すグラフである。ＤＭＤパターンと基板上光量分布との関係を示す平面図である。描画パターンと基板上光量分布の関係を示す平面図である。光量分布のデータの取込みを示すブロック図である。周囲ミラー領域への光の漏れ量の取得の状態を示す平面図である。各描画パターンに応じたミラー選定マップを示す平面図である。ミラー列毎の積算光量を示すグラフである。実施例１のミラー選定マップの作成を示すアルゴリズムである。ミラー選定マップの作成を示すフローチャートである。ミラー選定マップを用いた表示画像生成のためのシステムのブロック図である。表示データの形成を示すアルゴリズムである。実際に作成した描画データと描画パターンとミラー選定マップとの関係を示す平面図である。図１４に示すミラー選定マップを用いて作成した線幅の分布を示すグラフである。実施例２のミラー選定マップを示すアルゴリズムである。表示画像生成部による表示データの作成のためのシステムのブロック図である。同表示データ作成のアルゴリズムである。

以下本発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態に係るＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌｍｉｌｌｅｒｄｅｖｉｃｅ）を用いた露光装置のシステム構成を示すブロック図である。

このシステムにおいては、感光性ワークから成る基板１０に対して、所定の露光を行なうようになっている。なおここで基板１０としては、所定のパターンを形成するための半導体ウエハであってよい。あるいはまた描画パターンを形成するマスクを製造する基板であってよい。その他各種の描画を行なうための基板１０が用いられてよい。そしてこのような基板１０がステージ１１上に配される。ステージ１１は図１において左右の方向、すなわち主走査方向に移動可能であって、これによって基板１０を同方向に移動させる。またこのステージ１１は、主走査方向とは直交する方向であって、図１の紙面に対して垂直な奥行き方向に対して基板１０を移動させることができる。

上記基板１０に対する露光のために光源１２が用いられる。光源１２としては、半導体レーザ、水銀ランプ、ＬＥＤ光源等の各種の光源が可能である。また上記光源１２の出射側に照明光学系１３が配される。そして照明光学系１３の出射側にＤＭＤ１４が配される。ＤＭＤ１４は、半導体装置の製造プロセスを応用したマイクロマシン技術によって、シリコンチップ上に多数のマイクロミラーをマトリックス状に形成したデバイスである。この実施の形態においては、シリコン基板上に、１３×１３μｍのマイクロミラーが、約３３万個配列されたＤＭＤが用いられる。そしてこのようなＤＭＤ１４からの反射光がリレーレンズ１５および縮小レンズ１６を介して、上記ステージ１１上の基板１０に対してその表面に対して直角に入射されるように、上下にリレーレンズ１５と縮小レンズ１６とが配される。

上記リレーレンズ１５と縮小レンズ１６との中間位置にはハーフミラー１９が配される。そしてハーフミラー１９の側方に、撮像レンズ２０とイメージンセンサ２１とがそれぞれ同軸状に配されるようになっている。

またこの露光装置は、その全体を制御するためのホストコンピュータ２４を備えている。ホストコンピュータ２４は、例えばパソコンから構成される。そしてこのようなホストコンピュータ２４と接続されたＤＭＤ制御装置２５が設けられる。ＤＭＤ制御装置２５は、固定配置されたＤＭＤ１４の各マイクロミラーを回動制御してＯＮ、ＯＦＦの切換えを行なうものである。またホストコンピュータ２４にはステージ制御装置２６が接続され、このステージ制御装置２６によってステージ駆動部２７を駆動するようにしている。そして上記ステージ１１に対してその側方に測距センサ２８が設けられ、この測距センサ２８によってステージ１１の位置を検出している。また基板１０の上部であって斜め上側の位置にはオートフォーカスセンサ２９が設けられ、このオートフォーカスセンサ２９によって縮小レンズ１６で画像を基板１０上に結像させるように制御している。

次にこのような露光装置による露光の原理を説明する。光源１２からの光が照明光学系１３を通してＤＭＤに入射される。ＤＭＤ１４は、その上に配されている多数のマイクロミラーがそれぞれＤＭＤ制御装置２５によって静電気の印加、遮断によりＯＮ、ＯＦＦ制御される。すなわち照明光学系１３を通して出射された光をＤＭＤ１４によって二次元で変調するようにしている。従ってＤＭＤ１４の反射光は画像情報を含んだ映像光になる。そしてこのような映像光がリレーレンズ１５を通してハーフミラー１９を透過し、さらに縮小レンズ１６で縮小され、ステージ１１上の基板１０に結像される。

今約１３μｍ角のマイクロミラーを約３３万個搭載したＤＭＤ１４による画像光は、縮小レンズ１６によって基板１０上において、０．４ｍｍ角の画像として基板１０上に結像する。

ホストコンピュータ２４はＤＭＤ制御装置２５を通してＤＭＤ１４を制御するとともに、ステージ制御装置２６を介してステージ駆動部２７を制御し、これによって基板１０を走査方向、すなわち図１１において横方向（主走査方向）に移動させる。このような移動によって、基板１０上には、ＤＭＤ１４からの映像光によって０．４ｍｍ幅の帯状の露光がなされる。このときにＤＭＤ１４の各画素列であってステージ１１の主走査方向と同じ方向に配列されているＤＭＤ１４の各マイクロミラーは、ステージ１１の１画素に相当する距離の移動に伴って順次１画素ずつ画像の切換えが行なわれる。今ＤＭＤ１４が主走査方向に５１２個のマイクロミラーを備え、このようなマイクロミラーから成る画素列が６４０列有する場合には、ＤＭＤ制御装置２５は、ステージ１１が基板１０の各画素列の１画素分に相当する距離の移動毎に順次画像を切換えていく。従って１画素列５１２個の全画素列が露光を停止しない場合には、５１２回の画像の切換えが行なわれ、これによって５１２回の多重露光が行なわれる。

基板１０は、例えば１００×１００ｍｍの大きさであって、その長さ方向に例えば０．４ｍｍ巾でスリット状の露光が行われる。そして１列の露光を終了した場合には、ステージ１１が横方向であって図１において紙面に対して垂直な方向に０．４ｍｍ送られるとともに、主走査方向とは逆方向に露光が行われる。このような各列の露光を２５０回繰返すと、１００×１００ｍｍの基板１０上の全面における画像の露光を完了する。

このようなＤＭＤ１４を用いた露光装置によると、図２に示すように、基板１０上における面内光量分布が均一にならない問題がある。すなわち、ＤＭＤ１４の各マイクロミラーで照射される光のエネルギ量が不均一なために、基板１０上において、ＤＭＤ１４の各画素の光量の分布が異なってくる。このような光量分布の不均一さによって、例えば縦線３２を描画した場合には、この縦線３２の巾あるいは太さが、画素の配列方向あるいは主走査方向と直交する横方向において、その中央の部分が太くなり、両側が細くなる現象を生ずる。

上述の如く、ＤＭＤ１４による露光は、多重露光であって、ステージ１１の移動に応じて、ＤＭＤ１４による画像のスクロールを行なうようにしており、例えばステージ１１によって基板１０を１画素相当分移動させると、これに応じてＤＭＤ１４は、ＤＭＤ制御装置２５によって１画素分画像の切換えが行なわれる。このような動作を順次繰返し、画素の配列数、例えば５１２回の多重露光が行なわれる。

従ってこのような多重露光に鑑みて、例えば特開２００１−２５５６６４号の発明においては、画像の配列方向の一部のミラーを常時ＯＦＦにするようにしており、これによって積算光量のばらつきをキャンセルし、描画線幅のばらつきを無くすようにしている。しかるに実際には、画素の周囲に漏れがあり、このために積算光量のばらつきを完全にキャンセルすることができない。すなわち図４に示すように、従来技術では、ＤＭＤ基板１０上における光量分布は、周囲のミラー領域に光の漏れがないという前提の下になされていた。しかるに本願発明においては、現実に周囲のミラー領域に光漏れがあるという現象に鑑みて、このような光漏れによる積算光量の変化を是正するように、ＤＭＤ１４のミラーの選択を従来技術とは異なるように制御し、これによって積算光量の均一化を図るようにしている。

図５は本発明の上記のような積算光量の均一化を原理的に示している。なおここでは、便宜上ＤＭＤ１４が５×５のマイクロミラーを有するものとして原理的に説明する。すなわち従来方式においては、図５において左側に示すように、ある１つのミラーがＯＮの場合には、縦横３個ずつの９個のミラー領域の内の真ん中のミラー領域の光量を９とし、その周囲の８つのミラー領域の光量をゼロとしている。従って描画パターンに応じた基板上光量分布は、描画パターンが１の場合にその部分の基板光量分布が９の値になる。

これに対して本発明方式によると、図５において右側に示すように、ある１つのミラー領域のミラーがＯＮの場合には、その部分の光量分布が９になり、これに対してその前後左右が５の値になり、また斜め上および斜め下が２の値になるように調整している。従って描画パターンが、ＯＮが１つの場合には上記９個の光量分布がそのまま転写された形になり、１に応じて点線の領域の光量になる。またＯＮの領域が左右に並んだ場合には、右側の１に対する点線で示す光量分布と左側の１に対応する一点鎖線で示す光量分布とが重畳した形で積算光量が定められる。なお図５において、上・下・左・右・左上・右上・左下・右下など１つ隣だけでなく、予め距離が決められた対象画素を中心とした領域、例えば３×３、５×５などの領域の光量を算入してもよい。

なおこのような積算光量の取得を、図６に示すようにイメージセンサ２１によって行なうようにしてもよい。例えばホストコンピュータ２４によって、ＤＭＤ制御装置２５に各描画データを送信し、これによって基板１０上に対応する露光を行なうとともに、露光された画像を縮小レンズ１６を通してハーフミラー１９で取出し、この後撮像レンズ２０によってイメージンサ２１に入射し、このイメージセンサ２１によってデータを取得してこれをホストコンピュータ２４にフィードバックすることができる。このような光量分布の取得方法によると、実際の露光システムを用いて積算光量の取得を行なうことが可能になる。

図７は上述のような方法によって取得した積算光量の例を示しており、図７においてＡの領域は、ＯＮとなるミラー中心での光量を総てのミラーに亙って可視化したものである。また同図においてＢは、ＯＮとなる中心のミラーに対してその左側のミラー領域に漏れる光量を総てのミラーに亙って可視化している。また図７におけるＣは、ＯＮとなるミラー中心に対して左上のミラー領域に漏れる光量を総てのミラー領域に亙って可視化したものである。このような手法を用いて、周囲のミラーへの光の漏れ量を、実際の露光装置で取得できるようになる。

図８は、代表的な描画パターンについて、それぞれ図１１のフローチャートによって作られたミラー選定マップを示している。ミラー選定マップにおいて、黒の領域は露光停止ミラー領域を示し、白の領域は露光使用ミラー領域を示す。なおこのミラー選定マップにおいては、図８において上下方向に対応するステージ１１の移動方向であって主走査方向と対応する方向における前端側および後端側の部分のミラーを使わないようにし、これに対して主走査方向の中間位置のミラーを使うようにしている。これは中間位置のミラーによる映像光が、図１における縮小レンズ１６の光軸の近傍の光だからであって、画像の歪みが少ないことによる。

また図８に示すようなミラー選定マップにおいて、その縦方向がＤＭＤ１４の画素の配列方向に当たり、またステージ１１の主走査方向に当たる。すなわち主走査方向におけるＤＭＤ１４の使用ミラーの数が変化することは、多重露光の回数を変化させることに当たり、例えば左上のミラー選定マップによると、すべての領域のミラーがＯＮなので、漏れ光量が多くなるために使用するミラー数を抑えなければならず、中間部の極一部のミラーのみが利用され、上下方向の両端側の大部分のミラーは使用されないことになり、多重露光の回数が極めて少なくなる。これに対して左下側のミラー選定マップにおいては、対象とするミラーの周囲のすべてのミラーがＯＦＦなので、漏れ光量が少なくなり、これを補うために使用するミラー数を増やしておく必要があり、ほとんどのミラーが使用され、停止されるミラーは極めて少なくなっている。すなわち大部分のミラーが用いられるとともに、多重露光の回数は、画素列の配列方向の画素の数５１２に近い値になる。

図９は、ミラー列による積算光量の変化をグラフで示したものである。最適化前であって全ミラー使用時においては、図９Ａに示すように、積算光量のばらつきが１２７７００であって、描画のばらつきが１６８．８ｎｍであったのに対し、図９Ｂに示すようなミラー選定マップを用いて、多重露光の回数を描画パターンに応じて変化させることによって、積算光量を目標値に一致させ、積算光量のばらつきが８９７．４に低減し、描画のばらつきが１．１８６ｎｍに低減している。すなわち各ミラー列の積算光量のばらつきが、図９Ｂに示すように極めて少なくなっている。なおここで、積算光量、すなわち露光量の目標値は、感光剤の適正露光量の値や感光剤を現像したときにできるパターン線幅が設計値と同一になる露光量の値である。

図１０は、第１の実施例のミラー選定マップの作成の例を示すものであって、ステージ１１によって移動される基板１０上に形成する画像データをキャドデータとしてホストコンピュータ２４に与え、ホストコンピュータ２４が２値化されたビットマップデータを作成する。そしてこのビットマップデータに基づいてこのビットマップデータの周囲縦横１列を除いたデータを抽出した描画データを作成する。描画データ作成のアルゴリズムは、対象とする画素を中心にその周囲８個の画素のＯＮ・ＯＦＦの組合わせとなり、図１０に示すように、描画データの各枠内に示されているインデックス０〜２５５（２ ^８ −１＝２５５）までの番号に応じて、描画パターンを設定し（２５５種類の描画パターンに応じて１〜２５５のインデックスを付与する）、そしてこのような描画パターンに応じたミラー選定マップを図１１のフローチャートによって作成している。ここでは、原理的に、ＤＭＤ１４のマイクロミラーの配列が５×５としている。またここで描画データは、ビットマップデータの中心部の５×５の正方形の領域に対応している。

図１０に示すミラー選定マップは、描画パターンを基に作られる。その作り方は、図１１に示される。すなわち描画パターンを格納するためのメモリＡを確保する。そして対象となる描画パターンをメモリＡに設定する。次いでミラー選定マップを格納するためのメモリＢを確保する。そしてミラー選定マップの値を総てＯＮにする。次いで積算光量値を格納するためのメモリＣを確保する。そして目標の積算光量値Ｐを設定する。

次いで積算光量の計算を行なう。ここでｎ＝０とし、次いでｎ＝ｎ＋１を新しいｎとする。そしてＤＭＤのｎ番目の列で描画パターンを描画したときの周囲の漏れ光を含めて積算した積算光量を計算し、Ｃのｎ番目に格納する。そしてｎがＭ _ｘに等しいかどうかを判断し、等しくない場合には、ｎ＝０のステップに戻る。

これに対してｎがＭ_ｙに等しい場合には、ミラー選定処理部分に移り、Ｃの中でＰとの差Ｑが最も大きい列Ｌを見つけ出す。次いでＱ_ＭＡＸの値が十分小さいかどうかの判断を行ない、ここで小さくない場合には、Ｑ_ＭＡＸが正の値ならば、Ｂの中でＬ番目の列のミラーを１個だけＯＦＦにする。Ｑ_ＭＡＸが負の値ならば、Ｂの中でＬ番目の列のミラーを１個だけＯＮにする。そしてこの後にｎ＝０のステップに移行する。上記のＱ_ＭＡＸの値が十分に小さいかどうかの判断で、十分小さいと判断された場合には、Ｂを、Ａと対応したミラー選定マップとして保存して操作を終了する。

図１０あるいは図１１に示すようなプロセスにおいて作成されたミラー選定マップを用いて、ＤＭＤ１４の制御を行なうシステムは、図１２に示される。このシステムは、描画データ入力部４０と、ミラー選定マップ群入力部４１を備え、さらにメモリ４２を備えている。メモリ４２は描画データ格納領域４３と、ミラー選定マップ群格納領域４４とを備えている。またステージ位置情報入力部４５と、表示画像生成部４６と、ＤＭＤコントローラ４７と、ＤＭＤ信号出力部４８とを備えている。

描画データは描画データ入力部によってメモリ４２の描画データ格納領域に格納される。またミラー選定マップ群入力部４１から、ミラー選定マップがメモリ４２のミラー選定マップ群格納領域４４に格納される。また測距センサ２８によって検出されるステージ位置情報が位置情報入力部４５から表示画像生成部４６に供給される。そして表示画像生成部４６は、描画データ格納領域４３からの描画データと、ミラー選定マップ群格納領域４４のミラー選定マップとを用いて、ＤＭＤコントローラ４７をコントロールし、ＤＭＤ信号出力部４８によって信号を出力する。

図１３はとくに表示画像生成部４６のアルゴリズムをブロックによって示している。すなわちステージ位置情報に応じた描画データを抽出し、現在のステージ位置における描画データが取出される。そしてこのような描画データの各枠内のインデックスに応じたミラー選定マップを取出し、これによってＤＭＤ１４が写すデータであってＤＭＤ１４のＯＮ、ＯＦＦの切換えのデータをなす表示データを作成する。これは、すべてのミラーについて選定マップを重ねてＯＮ、ＯＦＦを決定する。例えば図１３の描画データで左から２列目で上から３番目のマップは、１番のマップの２列目の上から３つ目のデータが用いられ、その下の左から２列目で上から４番目のデータは、２５５番のマップの２列目の上から４番目のデータが用いられる。また複数の画素が同時に描画される場合に、ミラーの選定は個々のミラーについてＯＮ、ＯＦＦを行なうものであって、それぞれの画素毎にマップを変更する。

図１４は、具体的な描画データに基づいて線を描いた例を示しており、図１４Ａに示すような描画データを基に、インデックス１〜５の描画パターンに応じたミラー選定マップが図１４Ｂに示すように選択された。そしてこのような選択されたミラー選定マップを用いて、実際に縦線を基板１０上に形成した。そしてこのような基板１０上における縦線の巾を、測定位置に応じて測定した結果を、本発明の対策を採らずに行なった場合と比較している。未対策の図１５Ａと本願発明を適用した図１５Ｂとを比較すれば明らかな如く、本願発明の方法によると、縦線の巾が測定領域の総ての領域でほぼ均一な値になる。

次に実施例２の実例を図１６〜図１８により説明する。基板１０上に形成する画像に応じたキャドデータをホストコンピュータ２４に供給し、これによってビットマップデータを作成する。そしてビットマップデータから、画像中間データを作成する。この画像データは、ビットマップデータの真ん中の正方形の部分に当たり、図５に示す本願発明の原理によって作成する。そしてこのような描画中間データを用いて、ミラー選定マップを作成する。なおここでも、ＤＭＤ１４が５×５のミラーを有するものとして原理的にミラー選定マップを示している。なおミラー選定マップの作成は、図１１に示すフローチャートによって行なわれる。そしてミラー選定マップから計算で使用する割合、すなわちミラー選定マップの各画素列の露光使用ミラーの割合を求め、これによって描画データを作成する。

図１７はこのような描画データに基づいたＤＭＤ１４の制御のためのシステムを示しており、このシステムは、描画データ入力部４０、描画データ格納領域４３を備えるメモリ４２、ステージ位置情報入力部４５、表示画像生成部４６、ＤＭＤコントローラ４７、およびＤＭＤ信号出力部４８を備えている。そして描画データ入力部４０によって図１６に示す描画データ、すなわち露光使用ミラーの割合のデータがメモリ４２の描画データ格納領域４３に入力される。表示画像生成部４６は、メモリ４２の描画データ格納領域４３のデータと、ステージ位置情報入力部４５から入力される位置情報とを用いて、表示画像を生成し、この表示画像をＤＭＤコントローラ４７に供給する。従ってこの信号が、ＤＭＤ信号出力部４８に供給されてＤＭＤ１４の各マイクロミラーの制御が行なわれる。

次に図１７に示す表示画像生成部における生成動作のアルゴリズムを図１８により説明する。描画データ中のステージ位置情報が指定されると、これに応じて現在のステージ位置における描画データが取出される。そしてこのような描画データに応じて、描画データ値と、露光使用ミラーの割合とから、表示データが作成されることになる。複数列に対応して複数の使用割合から１つの使用割合を求める際、描画中間データに選定マップを重ねたときのミラーの列の使用割合を用いて割付ける。すなわち使用ミラーの割合のデータを用いて図１８の表示データを作成する。

以上本願発明を図示の実施の形態および２つの実施例によって説明したが、本願発明は上記実施の形態および実施例によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えばＤＭＤ１４上におけるマイクロミラーの数やその配列については、各種の変更が可能である。またステージ１１による基板１０の移動によって主走査を行なうようにしているが、このような構成に代えて、ＤＭＤ１４の回動動作や光学系全体の主走査方向の移動によって主走査を行なうようにすることも可能である。また本願発明は、各種の感光性ワークに対する露光に広く適用可能であって、半導体デバイスの描画に限られることなく、その他各種の描画に広く利用可能である。

本願発明は、マイクロミラーをマトリックス状に配列したＤＭＤから成る二次元変調素子によって露光を行なうようにした露光装置であって、プリンタ、半導体デバイス、描画用マスク等の各種の描画パターンの形成に利用することができる。

１０基板（感光性ワーク）
１１ステージ
１２光源
１３照明光学系
１４ＤＭＤ（二次元変調素子）
１５リレーレンズ
１６縮小レンズ
１９ハーフミラー
２０撮像レンズ
２１イメージセンサ
２４ホストコンピュータ
２５ＤＭＤ制御装置
２６ステージ制御装置
２７ステージ駆動部
２８測距センサ
２９オートフォーカスセンサ
３２縦線
３３ミラーＯＦＦ領域
４０描画データ入力部
４１ミラー選定マップ群入力部
４２メモリ
４３描画データ格納領域
４４ミラー選定マップ群格納領域
４５ステージ位置情報入力部
４６表示画像生成部
４７ＤＭＤコントローラ
４８ＤＭＤ信号出力部

Claims

光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光装置において、
前記二次元変調素子の画素の配列方向に前記感光性ワークを相対的に移動する移動手段と、
前記ワークの相対的移動に同期して前記二次元変調素子による露光の切換えを行なう切換え手段と、
前記移動に伴う走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を前記移動方向のすべての画素について加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように、一部の画素による露光を停止するように前記二次元変調素子による変調を制御する制御手段と、
を具備し、前記制御手段は、各画素についての所定の画素の周囲の画素のＯＮ、ＯＦＦに応じた露光選定マップを設定しておき、描画データに基づいて表示データを作成する際に前記露光選定マップを参照し、前記表示データに基づいて前記二次元変調素子の露光を制御することを特徴とする露光装置。
前記制御手段は、前記二次元変調素子の画素の配列方向の前端側および後端側の画素が露光を停止し、画素の配列方向の中間の画素が露光を行うように制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記感光性ワークが前記移動手段を構成するステージ上に配され、前記感光性ワーク上に前記二次元変調素子によって変調された光が照射され、前記ステージによって前記感光性ワークが前記画素の配列方向に移動されるのに同期して前記切換え手段によって前記二次元変調素子の露光が切換えられ、多重露光が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
光源から出射され、二次元変調素子によって変調された光によって感光性ワークを露光するようにした露光方法において、
前記二次元変調素子によって変調された光の照射に対して前記二次元変調素子の画素の配列方向に前記感光性ワークを相対的に移動し、
前記ワークの相対的移動に同期して前記二次元変調素子による露光の切換えを行ない、前記移動に伴う走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を前記移動方向のすべての画素について加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように、一部の画素による露光を停止し、多重露光による描画データの各画素についての所定の画素の周囲の画素のＯＮ、OFFに応じた露光選定マップを設定しておき、前記描画データに基づいて表示データを作成する際に前記露光選定マップを参照し、前記表示データに基づいて前記二次元変調素子の露光を制御することを特徴とすることを特徴とする露光方法。
前記感光性ワークを前記二次元変調素子の画素の配列方向に移動させるとともに、前記感光性ワークが一画素に対応する距離分移動される毎に前記二次元変調素子によって形成される画像を一画素分前記画素の配列方向に切り替えるようにして多重露光を行うとともに、前記一部の画素による露光を停止することにより多重露光の回数を変更して前記走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素領域からの漏れ光を加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で各画素列毎に等しくなるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
前記感光性ワーク上に画像を投影するための投影光学系と、前記感光性ワークにより反射して前記投影光学系を通して戻ってきた投影像の光を分岐させるためのハーフミラーと、前記ハーフミラーにより分岐した光を結像させるための撮像光学系と、前記撮像光学系で結像した像を撮像するためのイメージセンサとを有し、前記走査方向に前記イメージセンサで撮像された像の信号値の積算量を計測し、前記走査方向の画素列の光と前記画素列の周囲の画素からの漏れ光を加算した積算光量値が前記感光性ワーク上で所定の値と等しくなるように前記一部の画素による露光を停止することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。