JP6109565B2 - Exposure equipment - Google Patents
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）など空間光変調素子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、感光材料の感度検出に関する。 The present invention relates to a maskless exposure apparatus that directly draws a pattern using a spatial light modulation element such as a DMD (Digital Micro-mirror Device), and more particularly to sensitivity detection of a photosensitive material.
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をマトリクス状に２次元配列させた光変調素子アレイを制御して露光動作が行われ、基板など感光材料表面へパターンが直接形成される。ＤＭＤの各マイクロミラーは、パターンデータに基づいた２次元配列のラスタデータに基づいて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。 In a maskless exposure apparatus, an exposure operation is performed by controlling a light modulation element array in which light modulation elements such as micromirrors are two-dimensionally arranged in a matrix, and a pattern is directly formed on the surface of a photosensitive material such as a substrate. Each DMD micromirror is ON / OFF controlled based on two-dimensional array raster data based on pattern data. Thereby, the light according to a pattern image is irradiated to a board | substrate.
感光材料の感度はその種類によって異なり、また、経時変化などによっても変化する。したがって、露光動作前に感度特性に合わせて露光条件をセッティングする調整作業を行い、照射光量等を調整する必要がある。マスクレス露光装置の場合、マスク露光装置で用いられる感度検出用マスク、ステップタブレットを用いる代わりに、感度検出用パターンを直接感光材料に描画することが可能である。 The sensitivity of the light-sensitive material varies depending on the type, and also varies with time. Therefore, it is necessary to perform adjustment work for setting the exposure conditions in accordance with the sensitivity characteristics before the exposure operation to adjust the irradiation light quantity and the like. In the case of a maskless exposure apparatus, it is possible to draw a sensitivity detection pattern directly on a photosensitive material instead of using a sensitivity detection mask and a step tablet used in the mask exposure apparatus.
具体的には、基板を搭載する描画ステージの走査速度を変化させ、あるいは光源の光出力を変更することによって、段階的に照射エネルギー（パターン濃度）を増加させた感度検出用パターンを描画する（特許文献１参照）。あるいは、均等に分散した複数のスポット像からなる網点画像のドットピッチを段階的に増加させることによって、感度検出用パターンを描画する（特許文献２参照）。 Specifically, by changing the scanning speed of the drawing stage on which the substrate is mounted, or changing the light output of the light source, a sensitivity detection pattern in which irradiation energy (pattern density) is increased stepwise is drawn ( Patent Document 1). Alternatively, the sensitivity detection pattern is drawn by gradually increasing the dot pitch of a halftone dot image composed of a plurality of evenly distributed spot images (see Patent Document 2).
走査速度、光出力の段階的変更による感度検出パターンの形成は、実際の描画処理時と露光条件が異なるため、そのパターンから適切に感光材料の感度を検出することができない。複数のスポット像による感度検出パターンを形成する場合においても、実際の露光動作時とは異なる露光条件でパターン形成を行っている。 Formation of the sensitivity detection pattern by stepwise change of the scanning speed and the light output has different exposure conditions from the actual drawing process, and thus the sensitivity of the photosensitive material cannot be detected appropriately from the pattern. Even when a sensitivity detection pattern is formed by a plurality of spot images, the pattern is formed under exposure conditions different from those during the actual exposure operation.
また、光源特性などの露光条件により、感光材料に形成される感度検出用パターンの露光量も微妙に変化する。そのため、マスク露光装置をベースに作成された感度検出マスク、ステップタブレットは、比較的大きな感度幅で濃度（照射エネルギー）の異なるエリアを段階的に形成したパターンであるため、感光材料の感度をきめ細かく検出することが難しい。 Further, the exposure amount of the sensitivity detection pattern formed on the photosensitive material also slightly changes depending on the exposure conditions such as the light source characteristics. For this reason, the sensitivity detection mask and step tablet created on the basis of the mask exposure device are patterns in which areas with different densities (irradiation energy) are formed step by step with a relatively large sensitivity range. It is difficult to detect.
したがって、実際の露光動作環境と同じ状況で、高精度の感度検出パターンを形成することが求められる。 Therefore, it is required to form a highly accurate sensitivity detection pattern in the same situation as the actual exposure operation environment.
本発明の露光装置は、複数の光変調素子を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って被描画体表面に規定される露光エリアを、主走査方向に沿って連続的に相対移動させる走査部と、露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成する露光動作制御部とを備える。 An exposure apparatus according to the present invention includes a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are two-dimensionally arranged, and an exposure area defined on a surface of a drawing object by the light modulation element array, continuously along a main scanning direction. And an exposure operation control unit that controls the plurality of light modulation elements based on the relative position of the exposure area and pattern data, and forms a pattern on the object to be drawn.
一定速度で露光エリアが相対移動する中、前記露光動作制御部は、所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行する。露光領域が部分的に互いに重なるように多重露光動作が実行される。そして、前記露光動作制御部は、感光材料の感度検出する場合などにおいて、主走査方向に向けて総露光量が減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成することができる。これにより、基板等に感度検出パターンが形成される。 While the exposure area relatively moves at a constant speed, the exposure operation control unit performs overlap exposure at a predetermined exposure pitch. Multiple exposure operations are performed such that the exposure areas partially overlap each other. The exposure operation control unit may form a sensitivity detection pattern having a gradation in which the total exposure amount decreases or increases in the main scanning direction on the object to be drawn, for example, when detecting the sensitivity of the photosensitive material. it can. Thereby, a sensitivity detection pattern is formed on the substrate or the like.
感度検出パターンは、パターン全体に渡り、走査方向に沿って照射エネルギー、すなわちパターン濃度が減少もしくは増加するスケール的なグラデーション状のパターンであり、総露光量一定のエリアを段階的に設けてエリアごとに総露光量を変化させるパターンではなく、また、総露光量の増加、減少、増加が繰り返し現れるパターンとも相違する。 The sensitivity detection pattern is a scale-like gradation pattern in which the irradiation energy, that is, the pattern density decreases or increases along the scanning direction over the entire pattern. It is not a pattern that changes the total exposure amount, but is also different from a pattern in which the increase, decrease, and increase of the total exposure amount appear repeatedly.
ここで形成される感度検出パターンは、露光ピッチ期間内においても総露光量が変化し、また、パターン濃度が連続的に増加、あるいは減少しているとみなせる程、総露光量の変化率が一定、あるいは緩やかに変わる。 The sensitivity detection pattern formed here has a constant change rate of the total exposure amount so that the total exposure amount changes even within the exposure pitch period, and the pattern density can be regarded as continuously increasing or decreasing. Or change slowly.
前記露光動作制御部が、前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を、露光動作に従って増加もしくは減少させていくことによって、感度検出パターンを形成することができる。露光ピッチに合わせて不使用数を変化させてもよく、あるいは、それ以外のピッチ／時間間隔で切り替えてもよい。 The exposure operation control unit may form a sensitivity detection pattern by increasing or decreasing the number of unused light modulation elements that are not used during exposure in the light modulation element array according to the exposure operation. it can. The number of non-uses may be changed in accordance with the exposure pitch, or may be switched at other pitch / time intervals.
例えば、前記光変調素子アレイの中で不使用光変調素子を定めたマスクパターンによってオーバラップ露光を実行し、露光動作制御部が、不使用としない有効な光変調素子の割合を漸次的に減少もしくは増加させた複数のマスクパターンを、定められたマスク切り替えピッチに応じて、順次切り替えて使用する。 For example, overlap exposure is performed using a mask pattern that defines unused light modulation elements in the light modulation element array, and the exposure operation control unit gradually reduces the proportion of effective light modulation elements that are not unused. Alternatively, the plurality of increased mask patterns are sequentially switched and used in accordance with a predetermined mask switching pitch.
本発明の露光方法は、複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光エリアを、主走査方向に沿って連続的に相対移動させ、露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成し、所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行し、主走査方向に向けて総露光量が減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成する。 In the exposure method of the present invention, an exposure area defined on the surface of an object to be drawn by a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are two-dimensionally arranged is continuously relatively moved along the main scanning direction. The plurality of light modulation elements are controlled based on the relative position and pattern data, a pattern is formed on the drawing object, overlap exposure is performed at a predetermined exposure pitch, and the total exposure amount in the main scanning direction A sensitivity detection pattern having a gradation in which is decreased or increased is formed on the drawing object.
本発明のプログラムは、複数の光変調素子を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被描画体表面に規定される露光エリアを、主走査方向に沿って連続的に相対移動させる走査させる間、露光動作の位置であるか否かを検出する位置検出手段と、露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成する露光動作制御手段として機能させるプログラムであって、所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行するように、前記露光動作制御手段として機能させ、主走査方向に向けて総露光量が減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成するように、前記露光動作制御手段として機能させることを特徴とする。 The program according to the present invention relates a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are two-dimensionally arranged, and an exposure area defined on the surface of the drawing object by the light modulation element array, continuously in the main scanning direction. Position detecting means for detecting whether or not the position is an exposure operation position during scanning, the plurality of light modulation elements are controlled based on the relative position of the exposure area and pattern data, and a pattern is drawn on the object to be drawn Is a program that functions as an exposure operation control unit formed in the above, and functions as the exposure operation control unit so that overlap exposure is performed at a predetermined exposure pitch, and the total exposure amount decreases or decreases in the main scanning direction. The exposure operation control means is made to function so as to form a sensitivity detection pattern having an increasing gradation on the drawing object.
本発明によれば、実際の露光動作環境と同じ状況で、高精度の感度検出パターンを形成することができる。 According to the present invention, a highly accurate sensitivity detection pattern can be formed in the same situation as an actual exposure operation environment.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態である露光装置（描画装置）のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of an exposure apparatus (drawing apparatus) according to this embodiment.
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Ｗに直接パターンを形成するマスクレス露光装置であり、ＤＭＤ２２、および照明光学系、投影光学系（ともに図示せず）を備えた露光ヘッド１０Ａによりパターンを形成する。 The exposure apparatus 10 is a maskless exposure apparatus that directly forms a pattern on a substrate W coated or pasted with a photosensitive material such as a photoresist, and includes a DMD 22, an illumination optical system, and a projection optical system (both not shown). A pattern is formed by the exposure head 10A.
露光装置１０は、紫外光などの照明光を放射する放電ランプ２０を備える。放電ランプ２０からの照明光は、照明光学系によってＤＭＤ２２へ導かれる。ＤＭＤ２２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、例えば１０２４×７６８のマイクロミラーによって構成される。 The exposure apparatus 10 includes a discharge lamp 20 that emits illumination light such as ultraviolet light. The illumination light from the discharge lamp 20 is guided to the DMD 22 by the illumination optical system. The DMD 22 is a light modulation element array in which micro rectangular micromirrors of several μm to several tens of μm are two-dimensionally arranged in a matrix, and is configured by, for example, a 1024 × 768 micromirror.
各マイクロミラーは、露光データに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ状態のマイクロミラーにより反射した光は、投影光学系を介して基板Ｗに導かれる。その結果、ＯＮ状態ミラーからの反射光によって形成される光束、すなわちパターン光が基板Ｗに照射される。なお、ＤＭＤが１つ、すなわち露光ヘッドが１つ配置されているが、複数のＤＭＤ、露光ヘッドを配置してもよい。 Each micromirror is ON / OFF controlled based on the exposure data. The light reflected by the micromirror in the ON state is guided to the substrate W through the projection optical system. As a result, the substrate W is irradiated with the light beam formed by the reflected light from the ON state mirror, that is, the pattern light. One DMD, that is, one exposure head is arranged, but a plurality of DMDs and exposure heads may be arranged.
基板Ｗが搭載される描画テーブル１２は、ステージ駆動機構１４によって駆動される。描画テーブル１２には、互いに直交なＸ−Ｙ座標系が規定されており、描画テーブル１２はＸ、Ｙ方向に沿って移動可能であり、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ＳＭ）、Ｙ方向を副走査方向と定める。 The drawing table 12 on which the substrate W is mounted is driven by the stage driving mechanism 14. The drawing table 12 defines an XY coordinate system orthogonal to each other, the drawing table 12 is movable along the X and Y directions, and the substrate feed direction is adjusted. Here, the X direction is defined as the main scanning direction (scanning direction SM), and the Y direction is defined as the sub-scanning direction.
基板Ｗが主走査方向（Ｘ方向）に沿って移動するのに伴い、ＤＭＤ２２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Ｗに対して相対移動する。ここでは、移動方式として連続移動方式が採用されており、一定速度で露光エリアが基板Ｗに対し相対移動する。また、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１２が移動する間、所定の露光ピッチ（マイクロミラー変調時間）でオーバラップ露光が行われる。 As the substrate W moves along the main scanning direction (X direction), a projection area defined by the DMD 22 (hereinafter referred to as an exposure area) moves relative to the substrate W. Here, a continuous movement method is adopted as the movement method, and the exposure area moves relative to the substrate W at a constant speed. Further, a multiple exposure method is applied as an exposure method, and overlap exposure is performed at a predetermined exposure pitch (micromirror modulation time) while the drawing table 12 moves.
基板Ｗを副走査方向（Ｙ方向）にシフトさせながら露光動作を各走査バンドに対して順次行うことにより、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。 By sequentially performing the exposure operation on each scanning band while shifting the substrate W in the sub-scanning direction (Y direction), a pattern is formed on the entire substrate. When the drawing process is completed, a post-process such as a development process, etching or plating, or a resist stripping process is performed to manufacture a substrate on which a pattern is formed.
コントローラ３０は、外部のワークステーション（図示せず）と接続されており、露光装置１０の動作を制御する。制御プログラムは、コントローラ３０内の図示しないＲＯＭに制御プログラムが格納されている。コントローラ３０は、ＤＭＤ駆動回路２４、ステージ駆動機構１４などへ制御信号を出力する。 The controller 30 is connected to an external workstation (not shown) and controls the operation of the exposure apparatus 10. The control program is stored in a ROM (not shown) in the controller 30. The controller 30 outputs a control signal to the DMD driving circuit 24, the stage driving mechanism 14, and the like.
ワークステーションからコントローラ３０に入力される描画データ／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Ｗに規定されたＸ−Ｙ座標系に基づく位置座標データとして表される。ラスタ変換回路２６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。 The drawing data / pattern data input from the workstation to the controller 30 is vector data (CAD / CAM data) having drawing pattern position information, and position coordinate data based on the XY coordinate system defined for the substrate W. Represented as: The vector data input to the raster conversion circuit 26 is converted into raster data that is two-dimensional dot data (ON / OFF data).
ラスタデータは、アドレス制御回路（図示せず）からの制御信号に従って読み出され、露光データ生成回路２８を経由してＤＭＤ駆動回路２４へ送られる。ＤＭＤ駆動回路２４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、コントローラ３０からの同期信号に合わせてＤＭＤ２２の各マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御する。描画テーブル１２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ＤＭＤ２２が制御される。 The raster data is read according to a control signal from an address control circuit (not shown), and is sent to the DMD driving circuit 24 via the exposure data generation circuit 28. The DMD driving circuit 24 performs ON / OFF control of each micromirror of the DMD 22 in accordance with a synchronization signal from the controller 30 based on the raster data sent as exposure data. While the drawing table 12 moves, the DMD 22 is controlled according to raster data corresponding to the relative position of the exposure area.
コントローラ３０は、駆動回路（図示せず）を介してステージ駆動機構１４を制御し、これによって描画テーブル１２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３４は、描画テーブル１２の位置、すなわち基板Ｗにおける露光エリアの相対位置を検出する。 The controller 30 controls the stage drive mechanism 14 via a drive circuit (not shown), thereby controlling the moving speed of the drawing table 12, the substrate feed direction, and the like. The position detection sensor 34 detects the position of the drawing table 12, that is, the relative position of the exposure area on the substrate W.
露光動作前の準備段階においては、基板Ｗの感光材料感度を調べ、露光時に基準となる感度に合わせるため、感度検出パターンが基板Ｗに形成される。コントローラ３０は、オペレータからの入力機器（図示せず）を通じた操作に応じて、メモリ３２に格納された複数のマスクパターンのデータを読み出し、露光データ生成回路２８へ出力する。 In the preparatory stage before the exposure operation, the sensitivity detection pattern is formed on the substrate W in order to check the sensitivity of the photosensitive material of the substrate W and match it with the reference sensitivity at the time of exposure. The controller 30 reads data of a plurality of mask patterns stored in the memory 32 in accordance with an operation through an input device (not shown) from the operator, and outputs it to the exposure data generation circuit 28.
露光データ生成回路２８では、マスクパターンに応じて露光データが出力され、オーバラップ露光が行われる。これにより、感度検出パターンが形成される。このとき、走査速度の変更、ランプ出力の調整などは行われない。オペレータは、描画された感度検出パターンに基づいて放電ランプ２０の出力調整などを行い、その後通常の描画処理を実行する。以下では、図２〜５を用いて、感度検出パターンについて説明する。 In the exposure data generation circuit 28, exposure data is output according to the mask pattern, and overlap exposure is performed. Thereby, a sensitivity detection pattern is formed. At this time, the scanning speed is not changed and the lamp output is not adjusted. The operator adjusts the output of the discharge lamp 20 based on the drawn sensitivity detection pattern, and then executes normal drawing processing. Below, a sensitivity detection pattern is demonstrated using FIGS.
図２は、感度検出パターンを示した図である。図３は、感度検出パターンの総露光量の変化を示したグラフである。 FIG. 2 is a diagram showing a sensitivity detection pattern. FIG. 3 is a graph showing a change in the total exposure amount of the sensitivity detection pattern.
図２に示すように、感度検出パターンＳＰは、パターン濃度、すなわち照射する光のエネルギーがグラデーション、漸次的変化をもつパターンであり、主走査方向へ進むにつれてパターン濃度が薄くなっていく。すなわち、パターン全体を見れば、パターンの各微小領域における多重露光に基づいた総露光量が、走査方向へ進むにつれて順に減少していく。なお、以下では、主走査方向を走査方向ＳＭとする。 As shown in FIG. 2, the sensitivity detection pattern SP is a pattern in which the pattern density, that is, the energy of light to be irradiated has gradation and a gradual change, and the pattern density becomes lighter as it proceeds in the main scanning direction. That is, when the entire pattern is viewed, the total exposure amount based on the multiple exposure in each minute region of the pattern decreases sequentially as the scanning direction proceeds. Hereinafter, the main scanning direction is referred to as a scanning direction SM.
感度検出パターンＳＰは、実際に行われる描画処理と同様、描画テーブル１２を一定速度で移動させながらオーバラップ露光を繰り返すことによって、基板Ｗに形成される。このとき、全マイクロミラーをＯＮ状態にするパターンデータがラスタ変換回路２６に入力される一方、露光データ生成回路２８においては、選択されたマスクパターンに基づいて一部のマイクロミラーがＯＦＦ状態（不使用）に設定される。 The sensitivity detection pattern SP is formed on the substrate W by repeating overlap exposure while moving the drawing table 12 at a constant speed, as in the actual drawing process. At this time, pattern data for turning on all the micromirrors is input to the raster conversion circuit 26, while in the exposure data generation circuit 28, some micromirrors are in the OFF state (not in accordance with the selected mask pattern). Use).
その結果、感度検出パターンＳＰを走査方向ＳＭに関し微小領域ごとに区分して見ると、総露光量Ｋが描画開始位置から終了位置までの範囲に渡って漸次的に減少する（図３参照）。ただし、総露光量Ｋは、オーバラップ露光の過程で微小領域に照射される全照射光量を表す。総露光量Ｋの変化は曲線Ｋによって表されており、総露光量Ｋは実質的に連続変化する。 As a result, when the sensitivity detection pattern SP is divided into small regions with respect to the scanning direction SM, the total exposure amount K gradually decreases over a range from the drawing start position to the end position (see FIG. 3). However, the total exposure amount K represents the total amount of light irradiated to the minute area in the process of overlap exposure. The change in the total exposure K is represented by the curve K, and the total exposure K changes substantially continuously.
図２、３に示す感度検出パターンＳＰ全域に渡る総露光量Ｋの最大〜最少までの範囲は、様々な感度特性を考慮してできるだけ幅広く設定されている。ある特定の感度をもつ感光材料を表面に形成した基板に感度検出パターンを描画すると、パターンとして現れる部分とパターンが現れない部分との境界部分が生じ、これに基づいてランプ出力等を調整する。 The range from the maximum to the minimum exposure amount K over the entire sensitivity detection pattern SP shown in FIGS. 2 and 3 is set as wide as possible in consideration of various sensitivity characteristics. When a sensitivity detection pattern is drawn on a substrate on which a photosensitive material having a specific sensitivity is formed, a boundary portion between a portion appearing as a pattern and a portion where the pattern does not appear is generated, and a lamp output or the like is adjusted based on this.
図４は、各マスクパターンの露光量分布を示した図である。図５は、感度検出パターンの総露光量分布を示した図である。図４、５を用いて、総露光量のグラデーションをもつ感度検出パターン生成について説明する。 FIG. 4 is a view showing an exposure amount distribution of each mask pattern. FIG. 5 is a diagram showing the total exposure amount distribution of the sensitivity detection pattern. The generation of the sensitivity detection pattern having the gradation of the total exposure amount will be described with reference to FIGS.
ここでは、走査速度一定の状態で露光エリアＥＡがエリア幅Ｊと同じ距離Ｄだけ移動する期間を、露光期間とする。この場合、露光エリアＥＡの先頭側縁に位置するライン（微小領域）の全露光量が最も大きく、走査開始時の露光エリアＥＡの最後尾側縁、および露光エリアＥＡが距離Ｄだけ移動したときの先端側縁の全露光量が最少となる。したがって、１回の露光動作における走査方向に沿った全露光量分布は、三角形状となる。 Here, a period during which the exposure area EA moves by the same distance D as the area width J while the scanning speed is constant is defined as an exposure period. In this case, the total exposure amount of the line (small area) located at the leading edge of the exposure area EA is the largest, and the last edge of the exposure area EA at the start of scanning and the exposure area EA have moved by the distance D. The total amount of exposure at the tip side edge is minimized. Therefore, the total exposure amount distribution along the scanning direction in one exposure operation has a triangular shape.
あらかじめ用意される複数のマスクパターンＭ０、Ｍ１、Ｍ２、・・・は、露光エリア全体の照射光量を均一に低下させるように、不使用のマイクロミラーを規則的あるいは不規則に散在させたパターンとして用意されている。露光に全マイクロミラーに対する不使用ではない有効なマイクロミラーの割合を、ここではミラー使用率と定める。ミラー使用率が低いほど、露光エリア全体の照射光量が低下する。 The plurality of mask patterns M0, M1, M2,... Prepared in advance are patterns in which unused micromirrors are scattered regularly or irregularly so as to uniformly reduce the irradiation light amount of the entire exposure area. It is prepared. The ratio of effective micromirrors that are not unused to all micromirrors for exposure is defined as the mirror usage rate. The lower the mirror usage rate, the lower the irradiation light quantity of the entire exposure area.
不使用ミラーは、ミラー領域に対して略一様な分布で略均等な距離間隔で散在しており、その一方で、ミラー領域全体から見ると規則的な配列にはなっていない。マクロ的に見て、不使用ミラーが均一に拡散している。例えば、梨地状、スノーノイズ状に不使用マイクロミラーが散在する。また、不規則的な不使用ミラーの配列を採用する代わりに、規則的な不使用ミラー配列を採用することも可能である。例えば、市松状、ドット状に不使用ミラーを配列し、等間隔に不使用ミラーを配置することができる。 The unused mirrors are distributed in a substantially uniform distribution with respect to the mirror area at substantially equal distance intervals. On the other hand, the unused mirrors are not regularly arranged when viewed from the entire mirror area. From a macro perspective, unused mirrors are evenly diffused. For example, unused micromirrors are scattered in a satin-like shape or a snow noise shape. Further, instead of employing an irregular array of unused mirrors, it is possible to employ a regular unused mirror array. For example, the unused mirrors can be arranged in a checkered pattern or a dot pattern, and the unused mirrors can be arranged at equal intervals.
不使用マイクロミラーの数および不使用対象となるマイクロミラーの配置を調整することにより、ミラー使用率は変化する。一連のマスクパターンＭ１、Ｍ２、Ｍ３・・は、ミラー使用率が漸次的に減少するパターンの組合せであり、マスクパターンＭ０は、不使用マイクロミラーがゼロ、すなわちミラー使用率１００％のマスクパターンと定める。 The mirror usage rate changes by adjusting the number of unused micromirrors and the arrangement of micromirrors that are not used. A series of mask patterns M1, M2, M3,... Is a combination of patterns in which the mirror usage rate gradually decreases, and the mask pattern M0 is a mask pattern with zero unused micromirrors, that is, a mirror usage rate of 100%. Determine.
マスクパターンＭ０による露光が終了したのち、次の露光動作をマスクパターンＭ１によって実行し、その次の露光動作をマスクパターンＭ２で実行する。すると、全露光量の分布は、それぞれＨ０、Ｈ１、Ｈ２となり、その分布形状は異なる。 After the exposure with the mask pattern M0 is completed, the next exposure operation is executed with the mask pattern M1, and the next exposure operation is executed with the mask pattern M2. Then, the distribution of the total exposure amount is H0, H1, and H2, respectively, and the distribution shapes are different.
その結果、総露光量Ｋは、走査方向ＳＭに向けて減少し、マスクパターンが切り替わるごとにその減少率が変化する。図５には、マスク切り替えピッチＰに合わせてマスクパターンＭ０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を順次使用したときの総露光量Ｋが図示されている。なお、マスク切り替えピッチＰは、要求されるグラデーションの変化の程度（パターン濃度変化率）等に応じて、所定の距離間隔に定められる。 As a result, the total exposure amount K decreases in the scanning direction SM, and the decrease rate changes each time the mask pattern is switched. FIG. 5 shows the total exposure amount K when the mask patterns M0, M1, M2, and M3 are sequentially used in accordance with the mask switching pitch P. The mask switching pitch P is set to a predetermined distance interval according to the required degree of gradation change (pattern density change rate) or the like.
図４、５では、マスク切り替えピッチＰが露光エリア幅Ｊと等しい場合の総露光量分布を示しているが、マスク切り替えピッチＰを露光エリア幅Ｊより短く、あるいは長くすることによっても、同じように総露光量のグラデーションをもたせることが可能である。その場合でも図２、３にあるような総露光量Ｋのグラデーションをもった感度検出パターンＳＰを形成することができる。 FIGS. 4 and 5 show the total exposure amount distribution when the mask switching pitch P is equal to the exposure area width J, but the same can be achieved by making the mask switching pitch P shorter or longer than the exposure area width J. It is possible to have a gradation of the total exposure amount. Even in this case, the sensitivity detection pattern SP having the gradation of the total exposure amount K as shown in FIGS. 2 and 3 can be formed.
図６は、感度検出パターンの描画処理を示したフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a sensitivity detection pattern drawing process.
まず、初期マスクパターンをメモリから読み出して露光動作を実行する。そして、マスク切り替えピッチＰだけ露光エリアが移動する度に、ミラー使用率が徐々に低下するマスクパターンを順次切り替えて使用する。最後のマスクパターンによる露光動作が終了するまで、このようなオーバラップ露光を繰り返される（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）。 First, an initial mask pattern is read from the memory and an exposure operation is executed. Then, every time the exposure area moves by the mask switching pitch P, the mask pattern in which the mirror usage rate gradually decreases is sequentially switched and used. Such overlap exposure is repeated until the exposure operation with the last mask pattern is completed (S101 to S104).
このように本実施形態によれば、ミラー使用率が漸次的に減少する複数のマスクパターンを用意し、露光動作の度にマスクパターンを順次切り替えてオーバラップ露光動作を実行し、走査方向に沿って連続的にパターン濃度が変化するグラデーションをもつ感度検出パターンを基板に形成する。 As described above, according to the present embodiment, a plurality of mask patterns in which the mirror usage rate gradually decreases is prepared, the mask patterns are sequentially switched every time the exposure operation is performed, and the overlap exposure operation is executed, along the scanning direction. A sensitivity detection pattern having a gradation in which the pattern density continuously changes is formed on the substrate.
ランプ出力、走査速度を変更することなく、実際の描画処理と同じ露光条件でマイクロミラーを使用することによって感度検出パターンを形成するため、感光材料の感度を適正に検出することが可能となる。また、オーバラップ露光による総露光量を変化させることでグラデーションを形成するため、グラデーションの濃淡変化の程度、その変化率を自由に設定することが可能となる。 Since the sensitivity detection pattern is formed by using the micromirror under the same exposure conditions as in the actual drawing process without changing the lamp output and the scanning speed, it is possible to appropriately detect the sensitivity of the photosensitive material. Further, since gradation is formed by changing the total exposure amount by overlap exposure, it is possible to freely set the degree of gradation gradation change and the rate of change.
なお、感度検出パターンは、濃度を徐々に増加させるパターンにしてもよい。 The sensitivity detection pattern may be a pattern that gradually increases the density.
また、マスクパターンを切り替える露光制御に代えて、ミラーＯＮ時間を調整するようにしてもよい。この場合、マスク切り替えピッチに対する露光長（露光した距離）の割合（比）を走査効率としたとき、全マイクミラーをＯＮ状態とした条件で走査効率を調整する、すなわちミラーＯＮ時間を調整することでパターン濃度を制御することができる。 Further, the mirror ON time may be adjusted instead of the exposure control for switching the mask pattern. In this case, when the ratio (ratio) of the exposure length (exposed distance) to the mask switching pitch is the scanning efficiency, the scanning efficiency is adjusted under the condition that all the microphone mirrors are turned on, that is, the mirror ON time is adjusted. Can control the pattern density.
１０ 露光装置
１４ ステージ駆動機構
２２ ＤＭＤ（光変調素子アレイ）
３０ コントローラ（露光動作制御部）
ＳＰ 感度検出パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exposure apparatus 14 Stage drive mechanism 22 DMD (light modulation element array)
30 Controller (Exposure operation controller)
SP sensitivity detection pattern
Claims (6)
前記光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光エリアを、主走査方向に沿って連続的に相対移動させる走査部と、
露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成する露光動作制御部とを備え、
前記露光動作制御部が、所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行し、
前記露光動作制御部が、主走査方向に向けて総露光量が上記露光ピッチの距離間隔内において変化するとともに全体に渡って連続的に減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成可能であり、
前記露光動作制御部が、前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を、露光動作に従って増加もしくは減少させていくことによって、上記感度検出パターンを形成することを特徴とする露光装置。 A light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are two-dimensionally arranged;
A scanning section that continuously moves the exposure area defined on the surface of the object to be drawn by the light modulation element array along the main scanning direction;
An exposure operation control unit that controls the plurality of light modulation elements based on a relative position of an exposure area and pattern data, and forms a pattern on the drawing object;
The exposure operation control unit performs overlap exposure at a predetermined exposure pitch,
The exposure operation control unit generates a sensitivity detection pattern having a gradation in which a total exposure amount changes within a distance interval of the exposure pitch in the main scanning direction and has a gradation that continuously decreases or increases over the whole. Ri can be formed der to the body,
The exposure operation control unit, the number of unused light modulation element to be exposed when not in use in the light modulation device array, by going increased or decreased in accordance with the exposure operation, form the sensitive detection pattern An exposure apparatus characterized by that.
前記露光動作制御部が、不使用としない有効な光変調素子の割合を漸次的に減少もしくは増加させた複数のマスクパターンを、マスク切り替えピッチに応じて、順次切り替えて使用することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。 The exposure operation control unit performs overlap exposure with a mask pattern that defines unused light modulation elements in the light modulation element array,
The exposure operation control unit sequentially switches and uses a plurality of mask patterns in which the ratio of effective light modulation elements not to be unused is gradually decreased or increased according to a mask switching pitch. The exposure apparatus according to claim 1 .
露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成し、
所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行し、
主走査方向に向けて総露光量が上記露光ピッチの距離間隔内において変化するとともに全体に渡って連続的に減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成する露光方法であって、
前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を、露光動作に従って増加もしくは減少させていくことによって、上記感度検出パターンを形成することを特徴とする露光方法。 An exposure area defined on the surface of the object to be drawn by a light modulation element array in which a plurality of light modulation elements are two-dimensionally arranged is continuously relatively moved along the main scanning direction,
Controlling the plurality of light modulation elements based on the relative position of the exposure area and the pattern data, forming a pattern on the drawing object,
Execute overlap exposure at a predetermined exposure pitch,
An exposure method for forming a sensitivity detection pattern on the object to be drawn having a gradation in which the total exposure amount changes within a distance interval of the exposure pitch toward the main scanning direction and continuously decreases or increases over the whole. There,
An exposure method, wherein the sensitivity detection pattern is formed by increasing or decreasing the number of unused light modulation elements that are not used during exposure in the light modulation element array according to an exposure operation .
複数の光変調素子を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被描画体表面に規定される露光エリアを、主走査方向に沿って連続的に相対移動させる間、露光動作の位置であるか否かを検出する位置検出手段と、
露光エリアの相対位置およびパターンデータに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、パターンを前記被描画体に形成する露光動作制御手段として機能させるプログラムであって、
所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行するように、前記露光動作制御手段として機能させ、
主走査方向に向けて総露光量が上記露光ピッチの距離間隔内において変化するとともに全体に渡って連続的に減少もしくは増加するグラデーションをもつ感度検出パターンを、前記被描画体に形成するように、前記露光動作制御手段として機能させ、
前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を、露光動作に従って増加もしくは減少させていくことによって、上記感度検出パターンを形成するように、前記露光動作制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
Exposure equipment
A light modulation element array a plurality of light modulator elements are arrayed 2-dimensionally, between the optical modulation element array exposure area defined on the drawing surface, Ru is continuously relative moves along the main scanning direction, the exposure Position detecting means for detecting whether or not the position of the operation;
A program for controlling the plurality of light modulation elements based on a relative position of an exposure area and pattern data and functioning as an exposure operation control means for forming a pattern on the drawing object,
Function as the exposure operation control means so as to perform overlap exposure at a predetermined exposure pitch,
To form a sensitivity detection pattern on the object to be drawn having a gradation in which the total exposure amount changes within the distance interval of the exposure pitch toward the main scanning direction and continuously decreases or increases over the whole . Function as the exposure operation control means,
The exposure operation control means for forming the sensitivity detection pattern by increasing or decreasing the number of unused light modulation elements that are not used during exposure in the light modulation element array according to the exposure operation. program characterized Rukoto to function as a.
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