JP7021637B2 - Pattern drawing device - Google Patents
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Description
本発明は、被照射体としての基板上でビームのスポットを走査して、基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置に関する。 The present invention relates to a pattern drawing apparatus that scans a spot of a beam on a substrate as an irradiated object and draws a predetermined pattern on the substrate.
従来、レーザビームのスポット光を被照射体(加工対象物)に投射し、且つ、スポット光を走査ミラー(ポリゴンミラー)によって1次元方向に主走査しつつ、被照射体を主走査線方向と直交した副走査方向に移動させて、被照射体上に所望するパターンや画像(文字、図形等)を形成するために、例えば、特開2008-195019号公報のような画像形成装置(描画装置)が知られている。 Conventionally, the spot light of a laser beam is projected onto an irradiated object (processed object), and the spot light is mainly scanned in a one-dimensional direction by a scanning mirror (polygon mirror) while the irradiated object is in the main scanning line direction. In order to form a desired pattern or image (characters, figures, etc.) on an irradiated object by moving in orthogonal sub-scanning directions, for example, an image forming apparatus (drawing apparatus) as in JP-A-2008-195019. )It has been known.
特開2008-195019号公報には、写真印画紙である感光材上に設定される複数の走査領域(分担領域)の各々をレーザ露光部からの露光ビームで分担して走査して感光材上に画像を形成(描画)する際、複数のレーザ露光部の温度変化によって露光ビームによる露光量が変動しないように、予め求められているレーザ露光部の温度変化と露光ビームの強度変化との関係に基づいて、レーザ露光部からの露光ビームの強度を調整して、各レーザ露光部が受け持つ走査領域のつなぎ目での濃度むらを抑制することが開示されている。特開2008-195019号公報の画像形成装置には、3つのレーザ露光部の各々に、光の3原色に対応した赤、緑、青の各波長帯のレーザ光を出力する3個のレーザ光源と、3つのレーザ光源の各々からの赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の強度を画像データに応じて個別に変調する3つの音響光学変調素子(AOM)と、3つのAOMの各々からの3本のレーザ光を1本に重畳するハーフミラーと、重畳された1本のレーザ光を走査する回転ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで走査されるレーザ光を感光材上で等速走査するためのfθレンズ等が設けられている。 In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-195019, each of a plurality of scanning regions (shared regions) set on a photosensitive material, which is a photographic printing paper, is divided and scanned by an exposure beam from a laser exposure unit to scan the photosensitive material. Relationship between the temperature change of the laser exposure unit and the intensity change of the exposure beam, which are obtained in advance, so that the exposure amount due to the exposure beam does not change due to the temperature change of a plurality of laser exposure units when forming (drawing) an image. Based on the above, it is disclosed that the intensity of the exposure beam from the laser exposure unit is adjusted to suppress the density unevenness at the joint of the scanning region covered by each laser exposure unit. The image forming apparatus of JP-A-2008-195019 has three laser light sources that output laser light in each of the red, green, and blue wavelength bands corresponding to the three primary colors of light to each of the three laser exposure units. From each of the three acoustic-optical modulation elements (AOM) and each of the three AOMs, which individually modulate the intensities of the red laser light, green laser light, and blue laser light from each of the three laser light sources according to the image data. A half mirror that superimposes three laser beams on one, a rotating polygon mirror that scans one superimposed laser beam, and a laser beam scanned by the polygon mirror for constant velocity scanning on a photosensitive material. The fθ lens and the like are provided.
特開2008-195019号公報では、レーザ光源やAOMを温調部によって温度制御しているが、温度が設定温度に対して0.1℃以上変化すると露光量が変化するとして、レーザ光源からのレーザ光を画像データに応じて変調するAOMの変調レベルを、温度センサで測定される温度変化に応じて補正するようにしている。すなわち、特開2008-195019号公報では、筐体内の温度が設定温度から多少外れて、元の温度に戻る間に生じ得る温調制御上の遅延や、オーバーシュート現象があったとしても、各レーザ露光部での露光量の変動をAOMの変調レベルの調整で補正して、感光材上での分担領域の境界での不連続な露光量の差による濃度むらを抑えている。 In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-195019, the temperature of the laser light source and the AOM is controlled by the temperature control unit, but the exposure amount changes when the temperature changes by 0.1 ° C. or more with respect to the set temperature. The modulation level of the AOM that modulates the laser beam according to the image data is corrected according to the temperature change measured by the temperature sensor. That is, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-195019, even if there is a delay in temperature control control or an overshoot phenomenon that may occur while the temperature inside the housing deviates slightly from the set temperature and returns to the original temperature, each of them. The fluctuation of the exposure amount in the laser exposure unit is corrected by adjusting the modulation level of the AOM, and the density unevenness due to the discontinuous difference in the exposure amount at the boundary of the shared region on the photosensitive material is suppressed.
本発明の第1の態様は、光源装置からのビームを走査部材によって基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのいずれか1つに選択的に供給するために、前記光源装置からのビームを順番に通すように配置され、電気的な制御によって前記ビームを前記描画ユニットに向ける複数の音響光学変調素子を有するビーム切換部と、前記複数の描画ユニットのうちの特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度を調整するビーム強度調整部と、前記ビーム強度調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の音響光学変調素子の効率の調整可能範囲を比較して、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度が揃うように前記ビーム強度調整部を制御する。 A first aspect of the present invention is a pattern drawing device that draws a pattern on the substrate by a plurality of drawing units that scan a beam from a light source device on the substrate by a scanning member to draw a pattern. In order to selectively supply the beam from the light source device to any one of the plurality of drawing units, the beams from the light source device are arranged so as to pass in order, and the beam is drawn by electrical control. A beam switching unit having a plurality of acoustic-optical modulation elements directed toward the unit, a beam intensity adjusting unit for adjusting the intensity of a beam projected from a specific drawing unit among the plurality of drawing units onto the substrate, and a beam intensity adjusting unit . A control unit for controlling the beam intensity adjusting unit is provided , and the control unit compares the adjustable range of the efficiency of the plurality of acoustic-optical modulation elements from each of the plurality of drawing units to the substrate. The beam intensity adjusting unit is controlled so that the intensities of the projected beams are the same .
本発明の第2の態様は、走査部材で光源装置からのビームを基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の音響光学変調素子が前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記光源装置からのビームを複数の前記音響光学変調素子の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのうちの1つに順番に供給するように、前記複数の音響光学変調素子のうちの1つを偏向状態に切り換える制御部と、前記複数の音響光学変調素子のうちの偏向状態になっている前記音響光学変調素子を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、を備え、前記ビーム強度計測部は、前記複数の音響光学変調素子のうちの最前段の音響光学変調素子に入射する前記光源装置からのビームの強度を検出する第1の光電センサと、前記複数の音響光学変調素子の各々を通った前記非偏向状態のビームの強度を検出する第2の光電センサと、を備え、前記ビーム強度計測部は、前記制御部によって前記複数の音響光学変調素子のうちの1つが偏向状態に切り換えられるたびに前記第1の光電センサと前記第2の光電センサから出力される光電信号に基づいて、前記複数の音響光学変調素子の各々の効率に関する情報を演算する。 A second aspect of the present invention is a pattern drawing device that draws a pattern on the substrate by a plurality of drawing units that scan a beam from a light source device on the substrate with a scanning member to draw a pattern, and the light source. An acoustic-optical modulation element for deflecting the beam from the apparatus toward the drawing unit is provided corresponding to each of the plurality of drawing units, and the beam from the light source device is provided for each of the plurality of acoustic-optical modulation elements. A beam switching unit having a plurality of optical elements for guiding light in order, and the plurality of acoustic optics so as to sequentially supply a beam from the light source device to one of the plurality of drawing units. The control unit that switches one of the modulation elements to the deflection state and the intensity of the beam in the non-deflection state that has passed through the acoustic-optical modulation element that is in the deflection state among the plurality of acoustic-optical modulation elements are detected. The beam intensity measuring unit is provided with a beam intensity measuring unit for measuring the intensity of the beam supplied to each of the plurality of drawing units, and the beam intensity measuring unit is the frontmost acoustic of the plurality of acoustic-optical modulation elements. A first photoelectric sensor that detects the intensity of the beam from the light source device incident on the optical modulation element, and a second photoelectric sensor that detects the intensity of the beam in the non-deflected state that has passed through each of the plurality of acoustic optical modulation elements. The beam intensity measuring unit includes a photoelectric sensor, and the beam intensity measuring unit includes the first photoelectric sensor and the second photoelectric sensor each time one of the plurality of acoustic-optical modulation elements is switched to a deflection state by the control unit. Information on the efficiency of each of the plurality of acoustic-optical modulation elements is calculated based on the photoelectric signal output from .
本発明の態様に係るパターン描画装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。 The pattern drawing apparatus according to the aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings, with reference to suitable embodiments. It should be noted that the aspects of the present invention are not limited to these embodiments, but include those with various changes or improvements. That is, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same, and the components described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions or changes of components can be made without departing from the gist of the present invention.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の基板(被照射体)Pに露光処理を施すパターン描画装置(以下、露光装置とも呼ぶ)EXの概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a pattern drawing apparatus (hereinafter, also referred to as an exposure apparatus) EX that performs an exposure process on a substrate (irradiated body) P according to the first embodiment. In the following description, unless otherwise specified, an XYZ Cartesian coordinate system with the gravity direction as the Z direction is set, and the X direction, the Y direction, and the Z direction will be described according to the arrows shown in the figure.
パターン描画装置EXは、基板Pに所定の処理(露光処理など)を施して、電子デバイスを製造するデバイス製造システムで使われる基板処理装置である。デバイス製造システムは、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサなどを製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどがある。デバイス製造システムは、フレキシブル(可撓性)のシート状の基板(シート基板)Pをロール状に巻いた図示しない供給ロールから基板Pが送出され、送出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Pを図示しない回収ロールで巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール(Roll To Roll)方式の生産方式を有する。そのため、各種処理後の基板Pは、複数のデバイス(表示パネル)が基板Pの搬送方向に連なった状態で配列される多面取り用の基板となっている。供給ロールから送られた基板Pは、順次、前工程のプロセス装置、パターン描画装置EX、および後工程のプロセス装置を通って各種処理が施され、回収ロールで巻き取られる。基板Pは、基板Pの移動方向(搬送方向)が長手方向(長尺方向)となり、幅方向が短手方向(短尺方向)となる帯状の形状を有する。 The pattern drawing apparatus EX is a substrate processing apparatus used in a device manufacturing system that manufactures an electronic device by subjecting a substrate P to a predetermined process (exposure process or the like). The device manufacturing system is, for example, a manufacturing line in which a manufacturing line for manufacturing flexible displays as electronic devices, film-shaped touch panels, film-shaped color filters for liquid crystal display panels, flexible wiring, flexible sensors, etc. is constructed. It is a system. Hereinafter, a flexible display will be described as an electronic device. Flexible displays include, for example, organic EL displays and liquid crystal displays. In the device manufacturing system, the substrate P is delivered from a supply roll (not shown) in which a flexible sheet-shaped substrate (sheet substrate) P is wound in a roll shape, and various processes are continuously performed on the sent substrate P. It has a so-called roll-to-roll (Roll To Roll) production method in which the substrate P after various treatments is wound up with a recovery roll (not shown). Therefore, the substrate P after various treatments is a multi-chamfering substrate in which a plurality of devices (display panels) are arranged in a state of being connected in the transport direction of the substrate P. The substrate P sent from the supply roll is sequentially subjected to various processes through the process apparatus of the pre-process, the pattern drawing apparatus EX, and the process apparatus of the post-process, and is wound up by the recovery roll. The substrate P has a strip-shaped shape in which the moving direction (transporting direction) of the substrate P is the longitudinal direction (long direction) and the width direction is the lateral direction (short direction).
基板Pは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼などの金属または合金からなる箔(フォイル)などが用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも1つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Pの厚みや剛性(ヤング率)は、デバイス製造システムやパターン描画装置EXの搬送路を通る際に、基板Pに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Pの母材として、厚みが25μm~200μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)などのフィルムは、好適なシート基板の典型である。 As the substrate P, for example, a resin film, a foil made of a metal or an alloy such as stainless steel, or the like is used. Examples of the material of the resin film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. Of these, those containing at least one may be used. Further, the thickness and rigidity (Young's modulus) of the substrate P are within a range in which the substrate P does not have creases or irreversible wrinkles due to buckling when passing through the transport path of the device manufacturing system or the pattern drawing device EX. It should be. A film such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate) having a thickness of about 25 μm to 200 μm as a base material of the substrate P is typical of a suitable sheet substrate.
基板Pは、デバイス製造システム内で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板Pを選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素などでもよい。また、基板Pは、フロート法などで製造された厚さ100μm程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔などを貼り合わせた積層体であってもよい。 Since the substrate P may receive heat in each process performed in the device manufacturing system, it is preferable to select a substrate P made of a material whose thermal expansion coefficient is not significantly large. For example, the coefficient of thermal expansion can be suppressed by mixing the inorganic filler with the resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide or the like. Further, the substrate P may be a single layer of ultrathin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by a float method or the like, or a laminated body in which the above resin film, foil or the like is bonded to the ultrathin glass. May be.
ところで、基板Pの可撓性(flexibility)とは、基板Pに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Pを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Pの材質、大きさ、厚さ、基板P上に成膜される層構造、温度、または、湿度などの環境などに応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、デバイス製造システム(パターン描画装置EX)内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラムなどの搬送方向転換用の部材に基板Pを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れや割れが発生)したりせずに、基板Pを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。 By the way, the flexibility of the substrate P means a property that the substrate P can be flexed without being sheared or broken even if a force of about its own weight is applied to the substrate P. .. Flexibility also includes the property of bending by a force of about its own weight. Further, the degree of flexibility varies depending on the material, size, thickness of the substrate P, the layer structure formed on the substrate P, the temperature, the environment such as humidity, and the like. In any case, when the substrate P is correctly wound around various transport rollers, rotary drums, and other transport direction changing members provided in the transport path in the device manufacturing system (pattern drawing device EX), it buckles and creases. It can be said that the range of flexibility is such that the substrate P can be smoothly conveyed without being damaged or damaged (tear or cracked).
前工程のプロセス装置(単一の処理部または複数の処理部を含む)は、供給ロールから送られてきた基板Pをパターン描画装置EXに向けて所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、パターン描画装置EXへ送られる基板Pに対して前工程の処理を行う。この前工程の処理により、パターン描画装置EXへ送られてくる基板Pは、その表面に感光性機能層(光感応層)が形成された基板(感光基板)となっている。 The process apparatus (including a single processing unit or a plurality of processing units) in the previous process transports the substrate P sent from the supply roll toward the pattern drawing apparatus EX at a predetermined speed along a long direction. At the same time, the process of the previous process is performed on the substrate P sent to the pattern drawing apparatus EX. The substrate P sent to the pattern drawing apparatus EX by the process of this previous step is a substrate (photosensitive substrate) having a photosensitive functional layer (photosensitive layer) formed on its surface.
この感光性機能層は、溶液として基板P上に塗布され、乾燥することによって層(膜)となる。感光性機能層の典型的なものはフォトレジスト(液状またはドライフィルム状)であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤(SAM)、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤などがある。感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク(銀や銅などの導電性ナノ粒子を含有するインク)または半導体材料を含有した液体などを選択塗布することで、薄膜トランジスタ(TFT)などを構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Pを直ちにパラジウムイオンなどを含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成(析出)される。このようなメッキ処理はアディティブ(additive)なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合、パターン描画装置EXへ送られる基板Pは、母材をPETやPENとし、その表面にアルミニウム(Al)や銅(Cu)などの金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものとするのがよい。 This photosensitive functional layer is applied as a solution on the substrate P and dried to form a layer (film). A typical photosensitive functional layer is a photoresist (liquid or dry film), but as a material that does not require development processing, the photosensitive functional layer is modified in terms of the liquid repellency of the portion exposed to ultraviolet rays. There is a silane coupling agent (SAM), or a photosensitive reducing agent in which a plating reducing group is exposed on a portion irradiated with ultraviolet rays. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P is modified from liquid repellent to liquid repellent. Therefore, by selectively coating a conductive ink (ink containing conductive nanoparticles such as silver and copper) or a liquid containing a semiconductor material on the portion that has become liquid-friendly, a thin film (TFT) or the like can be used. It is possible to form a pattern layer as a wiring for electrodes, semiconductors, insulation, or connections constituting the above. When a photosensitive reducing agent is used as the photosensitive functional layer, the plating reducing group is exposed on the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P. Therefore, after the exposure, the substrate P is immediately immersed in a plating solution containing palladium ions or the like for a certain period of time to form (precipitate) a pattern layer made of palladium. Such a plating process is an additive process, but in addition, an etching process as a subtractive process may be premised. In that case, the substrate P sent to the pattern drawing apparatus EX uses PET or PEN as the base material, and a metallic thin film such as aluminum (Al) or copper (Cu) is deposited on the entire surface thereof or selectively, and further, the substrate P thereof is deposited. It is preferable to laminate a photoresist layer on top.
パターン描画装置EXは、前工程のプロセス装置から搬送されてきた基板Pを後工程のプロセス装置(単一の処理部または複数の処理部を含む)に向けて所定の速度で搬送しつつ、基板Pに対して露光処理を行う処理装置である。パターン描画装置EXは、基板Pの表面(感光性機能層の表面、すなわち、感光面)に、電子デバイス用のパターン(例えば、電子デバイスを構成するTFTの電極や配線などのパターン)に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像(改質部)が形成される。 The pattern drawing apparatus EX conveys the substrate P conveyed from the process apparatus of the previous process to the process apparatus of the subsequent process (including a single processing unit or a plurality of processing units) at a predetermined speed, while conveying the substrate. This is a processing device that performs exposure processing on P. The pattern drawing device EX corresponds to a pattern for an electronic device (for example, a pattern such as a TFT electrode or wiring constituting the electronic device) on the surface of the substrate P (the surface of the photosensitive functional layer, that is, the photosensitive surface). Irradiate the light pattern. As a result, a latent image (modified portion) corresponding to the pattern is formed on the photosensitive functional layer.
本実施の形態において、パターン描画装置EXは、図1に示すようにマスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるスポット走査方式の露光装置(描画装置)である。露光装置EXは、副走査のために基板Pを支持して長尺方向に搬送する回転ドラムDRと、回転ドラムDRで円筒面状に支持された基板Pの部分ごとにパターン露光を行う複数(ここでは6個)の描画ユニットUn(U1~U6)とを備え、複数の描画ユニットUn(U1~U6)の各々は、露光用のパルス状のビームLB(パルスビーム)のスポット光SPを、基板Pの被照射面(感光面)上で所定の走査方向(Y方向)にポリゴンミラー(走査部材)で1次元に走査(主走査)しつつ、スポット光SPの強度をパターンデータ(描画データ、パターン情報)に応じて高速に変調(オン/オフ)する。これにより、基板Pの被照射面に電子デバイス、回路または配線などの所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Pの副走査と、スポット光SPの主走査とで、スポット光SPが基板Pの被照射面(感光性機能層の表面)上で相対的に2次元走査されて、基板Pの被照射面に所定のパターンが描画露光される。また、基板Pは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置EXによってパターンが露光される被露光領域は、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる。この被露光領域に電子デバイスが形成されるので、被露光領域はデバイス形成領域でもある。 In the present embodiment, the pattern drawing apparatus EX is a direct drawing type exposure apparatus without a mask, a so-called spot scanning type exposure apparatus (drawing apparatus), as shown in FIG. The exposure device EX has a plurality of rotary drum DRs that support the substrate P for sub-scanning and convey it in a long direction, and a plurality of patterns that perform pattern exposure for each portion of the substrate P that is supported in a cylindrical surface by the rotary drum DR. Here, 6) drawing units Un (U1 to U6) are provided, and each of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) has a spot light SP of a pulsed beam LB (pulse beam) for exposure. Pattern data (drawing data) of the intensity of the spot light SP while scanning (main scanning) one-dimensionally with a polygon mirror (scanning member) in a predetermined scanning direction (Y direction) on the irradiated surface (photosensitive surface) of the substrate P. , Pattern information) at high speed modulation (on / off). As a result, an optical pattern corresponding to a predetermined pattern such as an electronic device, a circuit, or a wiring is drawn and exposed on the irradiated surface of the substrate P. That is, in the sub-scanning of the substrate P and the main scanning of the spot light SP, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface (the surface of the photosensitive functional layer) of the substrate P, and the substrate P is scanned. A predetermined pattern is drawn and exposed on the irradiated surface. Further, since the substrate P is conveyed along the elongated direction, a plurality of exposed regions to which the pattern is exposed by the exposure apparatus EX are provided along the elongated direction of the substrate P at predetermined intervals. It will be. Since the electronic device is formed in this exposed region, the exposed region is also a device forming region.
図1に示すように、回転ドラムDRは、Y方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸AXoと、中心軸AXoから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムDRは、この外周面(円周面)に倣って基板Pの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持(保持)しつつ、中心軸AXoを中心に回転して基板Pを長尺方向に搬送する。回転ドラムDRは、複数の描画ユニットUn(U1~U6)の各々からのビームLB(スポット光SP)が投射される基板P上の領域(部分)をその外周面で支持する。回転ドラムDRは、電子デバイスが形成される面(感光面が形成された側の面)とは反対側の面(裏面)側から基板Pを支持(密着保持)する。なお、回転ドラムDRのY方向の両側には、回転ドラムDRを中心軸AXoの周りに回転させるようにベアリングで支持される不図示のシャフトが設けられる。そのシャフトには、図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機構など)からの回転トルクが与えられ、回転ドラムDRは中心軸AXo回りに一定の回転速度で回転する。 As shown in FIG. 1, the rotary drum DR has a central axis AXo extending in the Y direction and extending in a direction intersecting the direction in which gravity acts, and a cylindrical outer peripheral surface having a constant radius from the central axis AXo. The rotary drum DR rotates around the central axis AXo while supporting (holding) a part of the substrate P by bending it in a cylindrical surface shape in the elongated direction following the outer peripheral surface (circumferential surface). P is conveyed in the long direction. The rotary drum DR supports a region (part) on the substrate P on which the beam LB (spot light SP) from each of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) is projected by its outer peripheral surface. The rotary drum DR supports (closely holds) the substrate P from the surface (rear surface) side opposite to the surface on which the electronic device is formed (the surface on which the photosensitive surface is formed). On both sides of the rotary drum DR in the Y direction, shafts (not shown) supported by bearings so as to rotate the rotary drum DR around the central axis AXo are provided. Rotational torque from a rotational drive source (for example, a motor, a deceleration mechanism, etc.) (not shown) is applied to the shaft, and the rotary drum DR rotates at a constant rotational speed around the central axis AXo.
光源装置(パルス光源装置)LSは、パルス状のビーム(パルスビーム、パルス光、レーザ)LBを発生して射出する。このビームLBは、基板Pの感光層に対する感度を有し、370nm以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光である。光源装置LSは、ここでは不図示の描画制御装置200(図4で説明する)の制御にしたがって、周波数(発振周波数、所定周波数)Faでパルス状に発光するビームLBを射出する。この光源装置LSは、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、および、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子(高調波発生素子)などで構成されるファイバーアンプレーザ光源とする。このように光源装置LSを構成することで、発振周波数Faが数百MHzで、1パルス光の発光時間が数十ピコ秒以下の高輝度な紫外線のパルス光が得られる。なお、光源装置LSから射出されるビームLBは、そのビーム径が1mm程度、若しくはそれ以下の細い平行光束になっているものとする。光源装置LSをファイバーアンプレーザ光源とし、描画データを構成する画素の状態(論理値で「0」か「1」)に応じてビームLBのパルス発生を高速にオン/オフする構成については、例えば、国際公開第2015/166910号パンフレットに開示されている。 The light source device (pulse light source device) LS generates and emits a pulsed beam (pulse beam, pulse light, laser) LB. This beam LB is ultraviolet light having sensitivity to the photosensitive layer of the substrate P and having a peak wavelength in a wavelength band of 370 nm or less. The light source device LS emits a beam LB that emits light in a pulse shape at a frequency (oscillation frequency, predetermined frequency) Fa under the control of a drawing control device 200 (described with reference to FIG. 4) (not shown here). This light source device LS is a semiconductor laser element that generates pulsed light in the infrared wavelength region, a fiber amplifier, and a wavelength conversion element (harmonic) that converts the amplified pulsed light in the infrared wavelength region into pulsed light in the ultraviolet wavelength region. A fiber amplifier laser light source composed of a wave generating element) or the like. By configuring the light source device LS in this way, it is possible to obtain high-intensity ultraviolet pulse light having an oscillation frequency Fa of several hundred MHz and a light emission time of one pulse light of several tens of picoseconds or less. It is assumed that the beam LB emitted from the light source device LS has a thin parallel light beam having a beam diameter of about 1 mm or less. For a configuration in which the light source device LS is used as a fiber amplifier laser light source and the pulse generation of the beam LB is turned on / off at high speed according to the state of the pixels constituting the drawing data (logical value “0” or “1”), for example. , International Publication No. 2015/166910.
光源装置LSから射出されるビームLBは、複数のスイッチング素子としての選択用光学素子OSn(OS1~OS6)と、複数の反射ミラーM1~M12と、複数の入射ミラーIMn(IM1~IM6)と、吸収体TR等で構成されるビーム切換部を介して、描画ユニットUn(U1~U6)の各々に選択的(択一的)に供給される。選択用光学素子OSn(OS1~OS6)は、ビームLBに対して透過性を有するものであり、超音波信号で駆動されて、入射したビームLBの1次回折光を描画用のビームLBnとして所定の角度で偏向して射出する音響光学変調素子(音響光学偏向素子)(AOM:Acousto-Optic Modulator)で構成される。複数の選択用光学素子OSnおよび複数の入射ミラーIMnは、複数の描画ユニットUnの各々に対応して設けられている。例えば、選択用光学素子OS1と入射ミラーIM1は、描画ユニットU1に対応して設けられ、同様に、選択用光学素子OS2~OS6および入射ミラーIM2~IM6は、それぞれ描画ユニットU2~U6に対応して設けられている。 The beam LB emitted from the light source device LS includes a selection optical element OSn (OS1 to OS6) as a plurality of switching elements, a plurality of reflection mirrors M1 to M12, and a plurality of incident mirrors Imn (IM1 to IM6). It is selectively (alternatively) supplied to each of the drawing units Un (U1 to U6) via a beam switching unit composed of an absorber TR or the like. The selection optical elements OSn (OS1 to OS6) have transparency with respect to the beam LB, and are driven by an ultrasonic signal to use the incident primary diffracted light of the beam LB as a predetermined beam LBn for drawing. It is composed of an acousto-optic modulation element (AOM: Acousto-Optic Modulator) that deflects and emits light at an angle. The plurality of selection optical elements OSn and the plurality of incident mirrors Imn are provided corresponding to each of the plurality of drawing units Un. For example, the selection optical element OS1 and the incident mirror IM1 are provided corresponding to the drawing unit U1, and similarly, the selection optical elements OS2 to OS6 and the incident mirrors IM2 to IM6 correspond to the drawing units U2 to U6, respectively. It is provided.
光源装置LSからビームLBは、反射ミラーM1~M12によってその光路がXY面と平行な面内でつづらおり状に曲げられて、吸収体TRまで導かれる。以下、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)がいずれもオフ状態(超音波信号が印加されずに、1次回折光が発生していない状態)の場合で詳述する。なお、図1では図示を省略したが、反射ミラーM1から吸収体TRまでのビーム光路中には複数のレンズ(光学素子)が設けられ、この複数のレンズは、ビームLBを平行光束から収斂したり、収斂後に発散するビームLBを平行光束に戻したりする。その構成は後で図3を用いて説明する。 The optical path of the beam LB from the light source device LS is bent in a zigzag shape in a plane parallel to the XY plane by the reflection mirrors M1 to M12, and is guided to the absorber TR. Hereinafter, the case where the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) are all off (a state in which an ultrasonic signal is not applied and primary diffracted light is not generated) will be described in detail. Although not shown in FIG. 1, a plurality of lenses (optical elements) are provided in the beam optical path from the reflection mirror M1 to the absorber TR, and the plurality of lenses converge the beam LB from the parallel luminous flux. Or, the beam LB emitted after convergence is returned to the parallel luminous flux. The configuration will be described later with reference to FIG.
図1において、光源装置LSからのビームLBは、X軸と平行に-X方向に進んで反射ミラーM1に入射する。反射ミラーM1で-Y方向に反射されたビームLBは、反射ミラーM2に入射する。反射ミラーM2で+X方向に反射されたビームLBは、選択用光学素子OS5を直線的に透過して反射ミラーM3に至る。反射ミラーM3で-Y方向に反射されたビームLBは、反射ミラーM4に入射する。反射ミラーM4で-X方向に反射されたビームLBは、選択用光学素子OS6を直線的に透過して反射ミラーM5に至る。反射ミラーM5で-Y方向に反射されたビームLBは、反射ミラーM6に入射する。反射ミラーM6で+X方向に反射されたビームLBは、選択用光学素子OS3を直線的に透過して反射ミラーM7に至る。反射ミラーM7で-Y方向に反射されたビームLBは、反射ミラーM8に入射する。反射ミラーM8で-X方向に反射されたビームLBは、選択用光学素子OS4を直線的に透過して反射ミラーM9に至る。反射ミラーM9で-Y方向に反射されたビームLBは反射ミラーM10に入射する。反射ミラーM10で+X方向に反射されたビームLBは、選択用光学素子OS1を直線的に透過して反射ミラーM11に至る。反射ミラーM11で-Y方向に反射されたビームLBは、反射ミラーM12に入射する。反射ミラーM12で-X方向に反射したビームLBは、選択用光学素子OS2を直線的に透過して吸収体TRに導かれる。この吸収体TRは、ビームLBの外部への漏れを抑制するためにビームLBを吸収する光トラップである。 In FIG. 1, the beam LB from the light source device LS travels in the −X direction in parallel with the X axis and is incident on the reflection mirror M1. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M1 is incident on the reflection mirror M2. The beam LB reflected in the + X direction by the reflection mirror M2 linearly passes through the selection optical element OS 5 and reaches the reflection mirror M3. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M3 is incident on the reflection mirror M4. The beam LB reflected in the −X direction by the reflection mirror M4 linearly passes through the selection optical element OS 6 and reaches the reflection mirror M5. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M5 is incident on the reflection mirror M6. The beam LB reflected in the + X direction by the reflection mirror M6 linearly passes through the selection optical element OS3 and reaches the reflection mirror M7. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M7 is incident on the reflection mirror M8. The beam LB reflected in the −X direction by the reflection mirror M8 linearly passes through the selection optical element OS4 and reaches the reflection mirror M9. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M9 is incident on the reflection mirror M10. The beam LB reflected in the + X direction by the reflection mirror M10 linearly passes through the selection optical element OS1 and reaches the reflection mirror M11. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M11 is incident on the reflection mirror M12. The beam LB reflected in the −X direction by the reflection mirror M12 linearly passes through the selection optical element OS2 and is guided to the absorber TR. The absorber TR is an optical trap that absorbs the beam LB in order to suppress leakage of the beam LB to the outside.
各選択用光学素子OSnは、超音波信号(高周波信号)が印加されると、入射したビーム(0次光)LBを、高周波の周波数に応じた回折角で回折させた1次回折光を射出ビーム(描画用のビームLBn)として発生させるものである。したがって、選択用光学素子OS1から1次回折光として射出されるビームがLB1となり、同様に選択用光学素子OS2~OS6から1次回折光として射出されるビームがLB2~LB6となる。このように、各選択用光学素子OSn(OS1~OS6)は、光源装置LSからのビームLBの光路を偏向する機能を奏する。本実施の形態では、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)がオン状態となって1次回折光としてのビームLBn(LB1~LB6)を発生している状態のことを、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)が光源装置LSからのビームLBを偏向(又は選択)した状態として説明する。但し、実際の音響光学変調素子は、1次回折光の最大の発生効率が0次光の80%程度であるため、選択用光学素子OSnの各々で偏向されたビームLBn(LB1~LB6)は、元のビームLBの強度より低下している。また、本実施の形態では、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)のうちの選択された1つだけが一定時間だけオン状態となるように、描画制御装置200(図4参照)によって制御される。選択された1つの選択用光学素子OSnがオン状態のとき、その選択用光学素子OSnで回折されずに直進する0次光が20%程度残存するが、それは最終的に吸収体TRによって吸収される。 When an ultrasonic signal (high frequency signal) is applied, each selection optical element OSn emits first-order diffracted light obtained by diffracting an incident beam (0th-order light) LB at a diffraction angle corresponding to a high-frequency frequency. It is generated as (beam LBn for drawing). Therefore, the beam emitted as the primary diffracted light from the selection optical element OS1 becomes LB1, and the beam emitted as the primary diffracted light from the selection optical elements OS2 to OS6 becomes LB2 to LB6. As described above, each selection optical element OSn (OS1 to OS6) functions to deflect the optical path of the beam LB from the light source device LS. In the present embodiment, the state in which the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) are turned on and the beam LBn (LB1 to LB6) as the primary diffracted light is generated is defined as the selection optical element OSn (OSn). OS1 to OS6) will be described as a state in which the beam LB from the light source device LS is deflected (or selected). However, since the maximum generation efficiency of the first-order diffracted light is about 80% of the 0th-order light in the actual acoustic-optical modulation element, the beam LBn (LB1 to LB6) deflected by each of the selection optical elements OSn is used. It is lower than the intensity of the original beam LB. Further, in the present embodiment, the drawing control device 200 (see FIG. 4) controls so that only one of the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) is turned on for a certain period of time. Ru. When one selected optical element OSn for selection is in the ON state, about 20% of the 0th-order light that travels straight without being diffracted by the optical element OSn for selection remains, but it is finally absorbed by the absorber TR. Ru.
選択用光学素子OSnの各々は、偏向された1次回折光である描画用のビームLBn(LB1~LB6)を、入射するビームLBに対して-Z方向に偏向するように設置される。選択用光学素子OSnの各々で偏向されて射出するビームLBn(LB1~LB6)は、選択用光学素子OSnの各々から所定距離だけ離れた位置に設けられた入射ミラーIMn(IM1~IM6)に投射される。各入射ミラーIMnは、入射したビームLBn(LB1~LB6)を-Z方向に反射することで、ビームLBn(LB1~LB6)をそれぞれ対応する描画ユニットUn(U1~U6)に導く。 Each of the selection optical elements OSn is installed so as to deflect the beam LBn (LB1 to LB6) for drawing, which is the deflected primary diffracted light, in the −Z direction with respect to the incident beam LB. The beam LBn (LB1 to LB6) deflected and emitted by each of the selection optical elements OSn is projected onto the incident mirror Imn (IM1 to IM6) provided at a position separated from each of the selection optical elements OSn by a predetermined distance. Will be done. Each incident mirror Imn guides the beam LBn (LB1 to LB6) to the corresponding drawing units Un (U1 to U6) by reflecting the incident beam LBn (LB1 to LB6) in the −Z direction.
各選択用光学素子OSnの構成、機能、作用などは互いに同一のものを用いてもよい。複数の選択用光学素子OSnの各々は、描画制御装置200からの駆動信号(超音波信号)のオン/オフにしたがって、入射したビームLBを回折させた回折光(ビームLBn)の発生をオン/オフする。例えば、選択用光学素子OS5は、描画制御装置200からの駆動信号(高周波信号)が印加されずにオフ状態のとき、入射した光源装置LSからのビームLBを偏向(回折)させずに透過する。したがって、選択用光学素子OS5を透過したビームLBは、反射ミラーM3に入射する。一方、選択用光学素子OS5がオン状態のとき、入射したビームLBを偏向(回折)させて入射ミラーIM5に向かわせる。つまり、この駆動信号のオン/オフによって選択用光学素子OS5によるスイッチング(ビーム選択)動作が制御される。このようにして、各選択用光学素子OSnのスイッチング動作により、光源装置LSからのビームLBをいずれか1つの描画ユニットUnに導くことができ、且つ、ビームLBnが入射する描画ユニットUnを切り換えることができる。このように、複数の選択用光学素子OSnを光源装置LSからのビームLBが順番に通るように直列(シリアル)に配置して、対応する描画ユニットUnに時分割でビームLBnを供給する構成については、国際公開第2015/166910号パンフレットに開示されている。
The same configuration, function, operation, and the like of each selection optical element OSn may be used. Each of the plurality of selection optical elements OSn turns on / off the generation of diffracted light (beam LBn) that diffracts the incident beam LB according to the on / off of the drive signal (ultrasonic signal) from the
ビーム切換部を構成する選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、例えば、OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→・・・のように、予め定められている。この順番は、描画ユニットUn(U1~U6)の各々に設定されるスポット光による走査開始タイミングの順番によって定められる。すなわち、本実施の形態では、6つの描画ユニットU1~U6の各々に設けられるポリゴンミラーの回転速度の同期と共に、回転角度の位相も同期させることで、描画ユニットU1~U6のうちのいずれか1つにおけるポリゴンミラーの1つの反射面が、基板P上で1回のスポット走査を行うように、時分割に切り替えることができる。そのため、描画ユニットUnの各々のポリゴンミラーの回転角度の位相が所定の関係で同期した状態であれば、描画ユニットUnのスポット走査の順番はどの様なものであってもよい。図1の構成では、基板Pの搬送方向(回転ドラムDRの外周面が周方向に移動する方向)の上流側に3つの描画ユニットU1、U3、U5がY方向に並べて配置され、基板Pの搬送方向の下流側に3つの描画ユニットU2、U4、U6がY方向に並べて配置される。 The order in which each of the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) constituting the beam switching unit is turned on for a certain period of time is, for example, OS1 → OS2 → OS3 → OS4 → OS5 → OS6 → OS1 → ... In addition, it is predetermined. This order is determined by the order of scanning start timings by spot light set in each of the drawing units Un (U1 to U6). That is, in the present embodiment, one of the drawing units U1 to U6 is synchronized by synchronizing the rotation speeds of the polygon mirrors provided in each of the six drawing units U1 to U6 and also the phase of the rotation angle. One reflective surface of the polygon mirror in one can be switched to time division so that one spot scan is performed on the substrate P. Therefore, the order of spot scanning of the drawing unit Un may be any order as long as the phases of the rotation angles of the polygon mirrors of the drawing unit Un are synchronized in a predetermined relationship. In the configuration of FIG. 1, three drawing units U1, U3, and U5 are arranged side by side in the Y direction on the upstream side of the substrate P in the transport direction (the direction in which the outer peripheral surface of the rotating drum DR moves in the circumferential direction), and the substrate P is arranged. Three drawing units U2, U4, and U6 are arranged side by side in the Y direction on the downstream side in the transport direction.
この場合、基板Pへのパターン描画は、上流側の奇数番の描画ユニットU1、U3、U5から開始され、基板Pが一定長送られたら、下流側の偶数番の描画ユニットU2、U4、U6もパターン描画を開始することになるので、描画ユニットUnのスポット走査の順番を、U1→U3→U5→U2→U4→U6→U1→・・・に設定することができる。そのため、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→・・・のように定められている。なお、描画すべきパターンがない描画ユニットUnに対応した選択用光学素子OSnがオン状態となる順番のときであっても、その選択用光学素子OSnのオン/オフの切り替え制御を描画データに基づいて行うことによって、その選択用光学素子OSnは強制的にオフ状態に維持されるので、その描画ユニットUnによるスポット走査は行われない。 In this case, pattern drawing on the substrate P is started from the odd-numbered drawing units U1, U3, and U5 on the upstream side, and when the substrate P is sent for a certain length, the even-numbered drawing units U2, U4, and U6 on the downstream side are sent. Since pattern drawing is also started, the order of spot scanning of the drawing unit Un can be set to U1 → U3 → U5 → U2 → U4 → U6 → U1 → .... Therefore, the order in which each of the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) is turned on for a certain period of time is defined as OS1 → OS3 → OS5 → OS2 → OS4 → OS6 → OS1 → ... Even when the selection optical element OSn corresponding to the drawing unit Un having no pattern to be drawn is turned on, the on / off switching control of the selection optical element OSn is based on the drawing data. By doing so, the selection optical element OSn is forcibly maintained in the off state, so that spot scanning by the drawing unit Un is not performed.
図1に示すように、描画ユニットU1~U6の各々には、入射してきたビームLB1~LB6を主走査するためのポリゴンミラーPMが設けられる。本実施の形態では、各描画ユニットUnのポリゴンミラーPMの各々が、同一の回転速度で精密に回転しつつ、互いに一定の回転角度位相を保つように同期制御される。これによって、描画ユニットU1~U6の各々から基板Pに投射されるビームLB1~LB6の各々の主走査のタイミング(スポット光SPの主走査期間)を、互いに重複しないように設定することができる。したがって、ビーム切換部に設けられた選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々のオン/オフの切り替えを、6つのポリゴンミラーPMの各々の回転角度位置に同期して制御することで、光源装置LSからのビームLBを複数の描画ユニットUnの各々に時分割で振り分けた効率的な露光処理ができる。 As shown in FIG. 1, each of the drawing units U1 to U6 is provided with a polygon mirror PM for main scanning the incident beams LB1 to LB6. In the present embodiment, each of the polygon mirror PMs of each drawing unit Un is synchronously controlled so as to maintain a constant rotation angle phase with each other while precisely rotating at the same rotation speed. Thereby, the timings of the main scans of the beams LB1 to LB6 projected from each of the drawing units U1 to U6 onto the substrate P (main scan period of the spot light SP) can be set so as not to overlap each other. Therefore, by controlling the on / off switching of each of the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) provided in the beam switching unit in synchronization with the rotation angle position of each of the six polygon mirror PMs, the light source is used. Efficient exposure processing can be performed by distributing the beam LB from the apparatus LS to each of the plurality of drawing units Un in a time-division manner.
6つのポリゴンミラーPMの各々の回転角度の位相合わせと、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々のオン/オフの切り替えタイミングとの同期制御については、国際公開第2015/166910号パンフレットに開示されているが、8面ポリゴンミラーPMの場合、走査効率として、1つの反射面分の回転角度(45度)のうちの1/3程度が、基板P上でのスポット光SPの1走査に対応するので、6つのポリゴンミラーPMを相対的に15度ずつ回転角度の位相をずらして回転させると共に、各ポリゴンミラーPMが8つの反射面を一面飛ばしでビームLBnを走査するように選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々のオン/オフの切り替えが制御される。このように、ポリゴンミラーPMの反射面を1面飛ばしで使った描画方式についても、国際公開第2015/166910号パンフレットに開示されている。 For the synchronization control between the phase matching of the rotation angle of each of the six polygon mirror PMs and the on / off switching timing of each of the optical elements OSn (OS1 to OS6) for selection, refer to the International Publication No. 2015/166910 pamphlet. Although disclosed, in the case of the 8-sided polygon mirror PM, about 1/3 of the rotation angle (45 degrees) for one reflecting surface is one scan of the spot light SP on the substrate P as the scanning efficiency. Therefore, the six polygon mirrors PM are rotated by relatively shifting the phase of the rotation angle by 15 degrees, and each polygon mirror PM is selected to scan the beam LBn by skipping eight reflective surfaces. Switching on / off of each of the optical elements OSn (OS1 to OS6) is controlled. As described above, a drawing method in which the reflective surface of the polygon mirror PM is skipped by one surface is also disclosed in the International Publication No. 2015/166910 pamphlet.
図1に示すように、露光装置EXは、同一構成の複数の描画ユニットUn(U1~U6)を配列した、いわゆるマルチヘッド型の直描露光装置となっている。描画ユニットUnの各々は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板PのY方向に区画された部分領域ごとにパターンを描画する。各描画ユニットUn(U1~U6)は、ビーム切換部からのビームLBnを基板P上(基板Pの被照射面上)に投射しつつ、基板P上でビームLBnを集光(収斂)する。これにより、基板P上に投射されるビームLBn(LB1~LB6)はスポット光SPとなる。また、各描画ユニットUnのポリゴンミラーPMの回転によって、基板P上に投射されるビームLBn(LB1~LB6)のスポット光SPは主走査方向(Y方向)に走査される。このスポット光SPの走査によって、基板P上に、1ライン分のパターンの描画のための直線的な描画ライン(走査ライン)SLn(なお、n=1、2、・・・、6)が規定される。描画ラインSLnは、ビームLBnのスポット光SPの基板P上における走査軌跡でもある。 As shown in FIG. 1, the exposure apparatus EX is a so-called multi-head type direct drawing exposure apparatus in which a plurality of drawing units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. Each of the drawing units Un draws a pattern for each partial region of the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotating drum DR, which is partitioned in the Y direction. Each drawing unit Un (U1 to U6) focuses (converges) the beam LBn on the substrate P while projecting the beam LBn from the beam switching unit onto the substrate P (on the irradiated surface of the substrate P). As a result, the beam LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P becomes the spot light SP. Further, the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P is scanned in the main scanning direction (Y direction) by the rotation of the polygon mirror PM of each drawing unit Un. By scanning the spot light SP, a linear drawing line (scanning line) SLn (n = 1, 2, ..., 6) for drawing a pattern for one line is defined on the substrate P. Will be done. The drawing line SLn is also a scanning locus of the spot light SP of the beam LBn on the substrate P.
描画ユニットU1は、スポット光SPを描画ラインSL1に沿って走査し、同様に、描画ユニットU2~U6は、スポット光SPを描画ラインSL2~SL6に沿って走査する。図1に示すように、複数の描画ユニットUn(U1~U6)の描画ラインSLn(SL1~SL6)は、回転ドラムDRの中心軸AXoを含みYZ面と平行な中心面を挟んで、回転ドラムDRの周方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5は、中心面に対して基板Pの搬送方向の上流側(-X方向側)の基板Pの被照射面上に位置し、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6は、中心面に対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)の基板Pの被照射面上に位置し、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。そのため、複数の描画ユニットUn(U1~U6)も、中心面を挟んで基板Pの搬送方向に2列に千鳥配列で配置され、奇数番の描画ユニットU1、U3、U5と、偶数番の描画ユニットU2、U4、U6とは、XZ平面内でみると、中心面に対して対称に設けられている。 The drawing unit U1 scans the spot light SP along the drawing line SL1, and similarly, the drawing units U2 to U6 scan the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6. As shown in FIG. 1, the drawing lines SLn (SL1 to SL6) of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) include the central axis AXo of the rotating drum DR and sandwich the central surface parallel to the YZ plane. They are arranged in a staggered arrangement in two rows in the circumferential direction of the DR. The odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 are located on the irradiated surface of the substrate P on the upstream side (-X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface, and are along the Y direction. They are arranged in a row at predetermined intervals. The even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 are located on the irradiated surface of the substrate P on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface, and are predetermined along the Y direction. They are arranged in a row at intervals of. Therefore, the plurality of drawing units Un (U1 to U6) are also arranged in a staggered arrangement in two rows in the transport direction of the substrate P with the central plane interposed therebetween, and the odd-numbered drawing units U1, U3, and U5 and the even-numbered drawing units are drawn. The units U2, U4, and U6 are provided symmetrically with respect to the central plane when viewed in the XZ plane.
X方向(基板Pの搬送方向、或いは副走査方向)に関しては、奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5と偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6とが互いに離間しているが、Y方向(基板Pの幅方向、主走査方向)に関しては互いに分離することなく継ぎ合わされるように設定されている。描画ラインSL1~SL6は、基板Pの幅方向、つまり、回転ドラムDRの中心軸AXoと略並行となっている。なお、描画ラインSLnをY方向に継ぎ合わせるとは、Y方向に隣り合った描画ラインSLnの各々で描画されるパターンが基板P上でY方向に継ぎ合わされるように、描画ラインSLnの端部同士のY方向の位置を隣接または一部重複させるような関係にすることを意味する。描画ラインSLnの端部同士を重複させる場合は、例えば、各描画ラインSLnの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでY方向に数%以下の範囲で重複させるとよい。 In the X direction (the transport direction of the substrate P or the sub-scanning direction), the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, SL5 and the even-numbered drawing lines SL2, SL4, SL6 are separated from each other, but in the Y direction ( The width direction and the main scanning direction of the substrate P) are set so as to be joined without being separated from each other. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction of the substrate P, that is, the central axis AXo of the rotating drum DR. By joining the drawing lines SLn in the Y direction, the end of the drawing line SLn is joined so that the patterns drawn by each of the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are joined in the Y direction on the substrate P. It means that the positions in the Y direction of each other are adjacent to each other or partially overlapped with each other. When the ends of the drawing lines SLn are overlapped with each other, for example, it is preferable to overlap the lengths of the drawing lines SLn within a range of several% or less in the Y direction including the drawing start point or the drawing end point. ..
このように、複数の描画ユニットUn(U1~U6)は、全部で基板P上の露光領域の幅方向の寸法をカバーするように、Y方向の走査領域(主走査範囲の区画)を分担している。例えば、1つの描画ユニットUnによるY方向の主走査範囲(描画ラインSLnの長さ)を30~60mm程度とすると、計6個の描画ユニットU1~U6をY方向に配置することによって、描画可能な露光領域のY方向の幅を180~360mm程度まで広げている。なお、各描画ラインSLn(SL1~SL6)の長さ(描画範囲の長さ)は、原則として同一とする。つまり、描画ラインSL1~SL6の各々に沿って走査されるビームLBnのスポット光SPの走査距離は、原則として同一とする。 In this way, the plurality of drawing units Un (U1 to U6) share the scanning area (division of the main scanning range) in the Y direction so as to cover the dimension in the width direction of the exposed area on the substrate P as a whole. ing. For example, assuming that the main scanning range (the length of the drawing line SLn) in the Y direction by one drawing unit Un is about 30 to 60 mm, drawing is possible by arranging a total of six drawing units U1 to U6 in the Y direction. The width of the exposed area in the Y direction is widened to about 180 to 360 mm. The length (length of the drawing range) of each drawing line SLn (SL1 to SL6) is the same in principle. That is, in principle, the scanning distances of the spot light SPs of the beams LBn scanned along each of the drawing lines SL1 to SL6 are the same.
本実施の形態の場合、光源装置LSからのビームLBが、数十ピコ秒以下の発光時間のパルス光である場合、主走査の間に描画ラインSLn上に投射されるスポット光SPは、ビームLBの発振周波数Fa(例えば、400MHz)に応じて離散的になる。そのため、ビームLBの1パルス光によって投射されるスポット光SPと次の1パルス光によって投射されるスポット光SPとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光SPのサイズφ、スポット光SPの走査速度(主走査の速度)Vs、および、ビームLBの発振周波数Faによって設定される。スポット光SPの実効的なサイズ(直径)φは、スポット光SPの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光SPのピーク強度の1/e2(または1/2)の強度となる幅寸法で決まる。本実施の形態では、実効的なサイズ(寸法)φに対して、φ×1/2程度スポット光SPがオーバーラップするように、スポット光SPの走査速度Vs(ポリゴンミラーPMの回転速度)および発振周波数Faが設定される。したがって、パルス状のスポット光SPの主走査方向に沿った投射間隔は、φ/2となる。そのため、副走査方向(描画ラインSLnと交差した方向)に関しても、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1回の走査と、次の走査との間で、基板Pがスポット光SPの実効的なサイズφの略1/2の距離だけ移動するように設定することが望ましい。さらに、Y方向に隣り合う描画ラインSLnを主走査方向に継ぐ場合も、φ/2だけオーバーラップさせることが望ましい。本実施の形態では、スポット光SPのサイズ(寸法)φを3~4μm程度とする。In the case of the present embodiment, when the beam LB from the light source device LS is pulsed light having a light emission time of several tens of picoseconds or less, the spot light SP projected on the drawing line SLn during the main scan is a beam. It becomes discrete according to the oscillation frequency Fa (for example, 400 MHz) of the LB. Therefore, it is necessary to overlap the spot light SP projected by the one-pulse light of the beam LB and the spot light SP projected by the next one-pulse light in the main scanning direction. The amount of overlap is set by the size φ of the spot light SP, the scanning speed (main scanning speed) Vs of the spot light SP, and the oscillation frequency Fa of the beam LB. The effective size (diameter) φ of the spot light SP is 1 / e 2 (or 1/2) of the peak intensity of the spot light SP when the intensity distribution of the spot light SP is approximated by a Gaussian distribution. Determined by the width dimension. In the present embodiment, the scanning speed Vs (rotational speed of the polygon mirror PM) of the spot light SP and the spot light SP so that the spot light SP overlaps with the effective size (dimension) φ by about φ × 1/2. The oscillation frequency Fa is set. Therefore, the projection interval of the pulsed spot light SP along the main scanning direction is φ / 2. Therefore, even in the sub-scanning direction (direction intersecting the drawing line SLn), the substrate P is effective for the spot light SP between one scan of the spot light SP along the drawing line SLn and the next scanning. It is desirable to set it so that it moves by a distance of approximately 1/2 of the size φ. Further, even when the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are connected in the main scanning direction, it is desirable to overlap by φ / 2. In this embodiment, the size (dimension) φ of the spot light SP is about 3 to 4 μm.
各描画ユニットUn(U1~U6)は、XZ平面内でみたとき、各ビームLBnが回転ドラムDRの中心軸AXoに向かって進むように設定される。これにより、各描画ユニットUn(U1~U6)から基板Pに向かって進むビームLBnの光路(ビーム主光線)は、XZ平面において、基板Pの被照射面の法線と平行となる。また、各描画ユニットUn(U1~U6)から描画ラインSLn(SL1~SL6)に照射されるビームLBnは、円筒面状に湾曲した基板Pの表面の描画ラインSLnでの接平面に対して、常に垂直となるように基板Pに向けて投射される。すなわち、スポット光SPの主走査方向に関して、基板Pに投射されるビームLBn(LB1~LB6)はテレセントリックな状態で走査される。 Each drawing unit Un (U1 to U6) is set so that each beam LBn advances toward the central axis AXo of the rotating drum DR when viewed in the XZ plane. As a result, the optical path (beam main ray) of the beam LBn traveling from each drawing unit Un (U1 to U6) toward the substrate P becomes parallel to the normal line of the irradiated surface of the substrate P in the XZ plane. Further, the beam LBn irradiated from each drawing unit Un (U1 to U6) to the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is relative to the tangent plane at the drawing line SLn on the surface of the substrate P curved in a cylindrical surface. It is projected toward the substrate P so that it is always vertical. That is, the beams LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P are scanned in a telecentric state with respect to the main scanning direction of the spot light SP.
図1に示す描画ユニット(ビーム走査装置)Unは、同一構成となっていることから、描画ユニットU1についてのみ簡単に説明する。描画ユニットU1の詳細構成は後で図2を参照して説明する。描画ユニットU1は、反射ミラーM20~M24、ポリゴンミラーPM、および、fθレンズ系(描画用走査レンズ)FTを少なくとも備えている。なお、図1では、図示していないが、ビームLB1の進行方向からみて、ポリゴンミラーPMの手前には第1シリンドリカルレンズCYa(図2参照)が配置され、fθレンズ系(f-θレンズ系)FTの後に第2シリンドリカルレンズCYb(図2参照)が設けられている。第1シリンドリカルレンズCYaと第2シリンドリカルレンズCYbにより、ポリゴンミラーPMの各反射面の倒れ誤差によるスポット光SP(描画ラインSL1)の副走査方向への位置変動が補正される。 Since the drawing unit (beam scanning device) Un shown in FIG. 1 has the same configuration, only the drawing unit U1 will be briefly described. The detailed configuration of the drawing unit U1 will be described later with reference to FIG. The drawing unit U1 includes at least a reflection mirror M20 to M24, a polygon mirror PM, and an fθ lens system (scanning lens for drawing) FT. Although not shown in FIG. 1, the first cylindrical lens CYa (see FIG. 2) is arranged in front of the polygon mirror PM when viewed from the traveling direction of the beam LB1, and the fθ lens system (f−θ lens system) is arranged. ) A second cylindrical lens CYb (see FIG. 2) is provided after the FT. The first cylindrical lens CYa and the second cylindrical lens CYb correct the position variation of the spot light SP (drawing line SL1) in the sub-scanning direction due to the tilt error of each reflecting surface of the polygon mirror PM.
入射ミラーIM1で-Z方向に反射されたビームLB1は、描画ユニットU1内に設けられる反射ミラーM20に入射し、反射ミラーM20で反射したビームLB1は、-X方向に進んで反射ミラーM21に入射する。反射ミラーM21で-Z方向に反射したビームLB1は、反射ミラーM22に入射し、反射ミラーM22で反射したビームLB1は、+X方向に進んで反射ミラーM23に入射する。反射ミラーM23は、入射したビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RPに向けて、XY平面と平行な面内で折り曲げるように反射する。 The beam LB1 reflected in the −Z direction by the incident mirror IM1 is incident on the reflection mirror M20 provided in the drawing unit U1, and the beam LB1 reflected by the reflection mirror M20 travels in the −X direction and is incident on the reflection mirror M21. do. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M21 in the −Z direction is incident on the reflection mirror M22, and the beam LB1 reflected by the reflection mirror M22 travels in the + X direction and is incident on the reflection mirror M23. The reflection mirror M23 reflects the incident beam LB1 toward the reflection surface RP of the polygon mirror PM so as to bend in a plane parallel to the XY plane.
ポリゴンミラーPMは、入射したビームLB1を、fθレンズ系FTに向けて+X方向側に反射する。ポリゴンミラーPMは、ビームLB1のスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために、入射したビームLB1をXY平面と平行な面内で1次元に偏向(反射)する。具体的には、ポリゴンミラー(回転多面鏡、走査部材)PMは、Z軸方向に延びる回転軸AXpと、回転軸AXpの周りに回転軸AXpと平行に形成された複数の反射面RP(本実施の形態では反射面RPの数Npを8とする)とを有する回転多面鏡である。回転軸AXpを中心にこのポリゴンミラーPMを所定の回転方向に回転させることで反射面に照射されるパルス状のビームLB1の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、1つの反射面RPによってビームLB1が偏向され、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1のスポット光SPを主走査方向(基板Pの幅方向、Y方向)に沿って走査することができる。このため、ポリゴンミラーPMの1回転で、基板Pの被照射面上にスポット光SPが走査される描画ラインSL1の数は、最大で反射面RPの数と同じ8本となる。 The polygon mirror PM reflects the incident beam LB1 toward the fθ lens system FT in the + X direction. The polygon mirror PM deflects (reflects) the incident beam LB1 one-dimensionally in a plane parallel to the XY plane in order to scan the spot light SP of the beam LB1 on the irradiated surface of the substrate P. Specifically, the polygon mirror (rotating polymorphic mirror, scanning member) PM has a rotation axis AXp extending in the Z-axis direction and a plurality of reflection surface RPs (books) formed around the rotation axis AXp in parallel with the rotation axis AXp. In the embodiment, the number Np of the reflecting surface RP is 8). By rotating this polygon mirror PM around the rotation axis AXp in a predetermined rotation direction, the reflection angle of the pulsed beam LB1 irradiated on the reflection surface can be continuously changed. As a result, the beam LB1 is deflected by one reflecting surface RP, and the spot light SP of the beam LB1 irradiated on the irradiated surface of the substrate P is scanned along the main scanning direction (width direction of the substrate P, Y direction). can do. Therefore, the number of drawing lines SL1 in which the spot light SP is scanned on the irradiated surface of the substrate P by one rotation of the polygon mirror PM is eight, which is the same as the number of the reflecting surface RP at the maximum.
fθレンズ系(走査系レンズ、走査用光学系)FTは、ポリゴンミラーPMによって反射されたビームLB1を、反射ミラーM24に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。fθレンズ系FTを透過したビームLB1は、反射ミラーM24を介してスポット光SPとなって基板P上に投射される。このとき、反射ミラーM24は、XZ平面に関して、ビームLB1が回転ドラムDRの中心軸AXoに向かって進むように、ビームLB1を基板Pに向けて反射する。ビームLB1のfθレンズ系FTへの入射角θは、ポリゴンミラーPMの回転角(θ/2)に応じて変わる。fθレンズ系FTは、反射ミラーM24を介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1を投射する。fθレンズ系FTの焦点距離をfoとし、像高位置をyoとすると、fθレンズ系FTは、yo=fo×θ、の関係(歪曲収差)を満たすように設計されている。したがって、このfθレンズ系FTによって、ビームLB1をY方向に正確に等速で走査することが可能になる。なお、fθレンズ系FTに入射するビームLB1がポリゴンミラーPMによって1次元に偏向される面(XY面と平行)は、fθレンズ系FTの光軸AXfを含む面となる。 The fθ lens system (scanning system lens, scanning optical system) FT is a telecentric scan lens that projects the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM onto the reflection mirror M24. The beam LB1 transmitted through the fθ lens system FT becomes a spot light SP via the reflection mirror M24 and is projected onto the substrate P. At this time, the reflection mirror M24 reflects the beam LB1 toward the substrate P so that the beam LB1 advances toward the central axis AXo of the rotating drum DR with respect to the XZ plane. The angle of incidence θ of the beam LB1 on the fθ lens system FT changes according to the rotation angle (θ / 2) of the polygon mirror PM. The fθ lens system FT projects the beam LB1 at the image height position on the irradiated surface of the substrate P in proportion to the incident angle θ thereof via the reflection mirror M24. Assuming that the focal length of the fθ lens system FT is fo and the image height position is yo, the fθ lens system FT is designed to satisfy the relationship (distortion aberration) of yo = fo × θ. Therefore, this fθ lens system FT makes it possible to scan the beam LB1 in the Y direction accurately at a constant velocity. The surface (parallel to the XY surface) in which the beam LB1 incident on the fθ lens system FT is one-dimensionally deflected by the polygon mirror PM is the surface including the optical axis AXf of the fθ lens system FT.
次に、図2を参照して描画ユニットUn(U1~U6)の光学的な構成について説明する。図2に示すように、描画ユニットUn内には、ビームLBnの入射位置から被照射面(基板P)までのビームLBnの進行方向に沿って、反射ミラーM20、反射ミラーM20a、偏光ビームスプリッタBS1、反射ミラーM21、反射ミラーM22、第1のシリンドリカルレンズCYa、反射ミラーM23、ポリゴンミラーPM、fθレンズ系FT、反射ミラーM24、第2のシリンドリカルレンズCYbが設けられる。さらに、描画ユニットUn内には、描画ユニットUnの描画開始可能タイミング(スポット光SPの走査開始タイミング)を検出するために、ポリゴンミラーPMの各反射面の角度位置を検知する原点センサ(原点検出器)としてのビーム送光系60aとビーム受光系60bとが設けられる。また、描画ユニットUn内には、基板Pの被照射面(または回転ドラムDRの表面)で反射したビームLBnの反射光を、fθレンズ系FT、ポリゴンミラーPM、および、偏光ビームスプリッタBS1等を介して検出するための光検出器(光電センサ)DTcが設けられる。
Next, the optical configuration of the drawing units Un (U1 to U6) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the drawing unit Un, the reflection mirror M20, the reflection mirror M20a, and the polarizing beam splitter BS1 are included along the traveling direction of the beam LBn from the incident position of the beam LBn to the irradiated surface (substrate P). , Reflective mirror M21, Reflective mirror M22, First cylindrical lens CYa, Reflective mirror M23, Polygon mirror PM, fθ lens system FT, Reflective mirror M24, Second cylindrical lens CYb. Further, in the drawing unit Un, an origin sensor (origin detection) that detects the angular position of each reflective surface of the polygon mirror PM in order to detect the drawing start possible timing (scanning start timing of the spot light SP) of the drawing unit Un. A beam
描画ユニットUnに入射するビームLBnは、Z軸と平行な光軸AX1に沿って-Z方向に進み、XY平面に対して45°傾いた反射ミラーM20に入射する。反射ミラーM20で反射したビームLBnは、反射ミラーM20から-X方向に離れた反射ミラーM20aに向けて-X方向に進む。反射ミラーM20aは、YZ平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLBnを偏光ビームスプリッタBS1に向けて-Y方向に反射する。偏光ビームスプリッタBS1の偏光分離面はYZ平面に対して45°傾いて配置され、P偏光のビームを反射し、P偏光と直交する方向に偏光した直線偏光(S偏光)のビームを透過する。描画ユニットUnに入射するビームLBnをP偏光のビームとすると、偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM20aからのビームLBnを-X方向に反射して反射ミラーM21側に導く。反射ミラーM21はXY平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLBnを反射ミラーM21から-Z方向に離れた反射ミラーM22に向けて-Z方向に反射する。反射ミラーM21で反射されたビームLBnは、反射ミラーM22に入射する。反射ミラーM22は、XY平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLBnを反射ミラーM23に向けて+X方向に反射する。反射ミラーM22で反射したビームLBnは、不図示のλ/4波長板とシリンドリカルレンズCYaを介して反射ミラーM23に入射する。反射ミラーM23は、入射したビームLBnをポリゴンミラーPMに向けて反射する。 The beam LBn incident on the drawing unit Un travels in the −Z direction along the optical axis AX1 parallel to the Z axis, and is incident on the reflection mirror M20 tilted at 45 ° with respect to the XY plane. The beam LBn reflected by the reflection mirror M20 travels in the −X direction toward the reflection mirror M20a away from the reflection mirror M20 in the −X direction. The reflection mirror M20a is arranged at an angle of 45 ° with respect to the YZ plane, and reflects the incident beam LBn toward the polarizing beam splitter BS1 in the −Y direction. The polarization separation surface of the polarization beam splitter BS1 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the YZ plane, reflects the P-polarized beam, and transmits the linearly polarized (S-polarized) beam polarized in the direction orthogonal to the P-polarized light. Assuming that the beam LBn incident on the drawing unit Un is a P-polarized beam, the polarizing beam splitter BS1 reflects the beam LBn from the reflection mirror M20a in the −X direction and guides it to the reflection mirror M21 side. The reflection mirror M21 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the XY plane, and reflects the incident beam LBn in the −Z direction toward the reflection mirror M22 away from the reflection mirror M21 in the −Z direction. The beam LBn reflected by the reflection mirror M21 is incident on the reflection mirror M22. The reflection mirror M22 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the XY plane, and reflects the incident beam LBn toward the reflection mirror M23 in the + X direction. The beam LBn reflected by the reflection mirror M22 is incident on the reflection mirror M23 via a λ / 4 wave plate (not shown) and a cylindrical lens CYa. The reflection mirror M23 reflects the incident beam LBn toward the polygon mirror PM.
ポリゴンミラーPMは、入射したビームLBnをX軸と平行な光軸AXfを有するfθレンズ系FTに向けて+X方向側に反射する。ポリゴンミラーPMは、ビームLBnのスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために、入射したビームLBnをXY平面と平行な面内で1次元に偏向(反射)する。ポリゴンミラーPMは、Z軸方向に延びる回転軸AXpの周りに形成された複数の反射面(本実施の形態では正八角形の各辺)を有し、回転軸AXpと同軸の回転モータRMによって回転される。回転モータRMは、描画制御装置200(図4参照)に設けられるポリゴン回転制御部によって、一定の回転速度(例えば、3万~4万rpm程度)で回転する。先に説明したように、描画ラインSLn(SL1~SL6)の実効的な長さ(例えば、50mm)は、このポリゴンミラーPMによってスポット光SPを走査することができる最大走査長(例えば、52mm)以下の長さに設定されており、初期設定(設計上)では、最大走査長の中央に描画ラインSLnの中心点(fθレンズ系FTの光軸AXfが通る点)が設定されている。 The polygon mirror PM reflects the incident beam LBn toward the + X direction toward the fθ lens system FT having the optical axis AXf parallel to the X axis. The polygon mirror PM deflects (reflects) the incident beam LBn one-dimensionally in a plane parallel to the XY plane in order to scan the spot light SP of the beam LBn on the irradiated surface of the substrate P. The polygon mirror PM has a plurality of reflecting surfaces (each side of a regular octagon in the present embodiment) formed around a rotation axis AXp extending in the Z-axis direction, and is rotated by a rotation motor RM coaxial with the rotation axis AXp. Will be done. The rotation motor RM is rotated at a constant rotation speed (for example, about 30,000 to 40,000 rpm) by a polygon rotation control unit provided in the drawing control device 200 (see FIG. 4). As described above, the effective length (for example, 50 mm) of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is the maximum scanning length (for example, 52 mm) at which the spot light SP can be scanned by this polygon mirror PM. The length is set to the following, and in the initial setting (design), the center point of the drawing line SLn (the point through which the optical axis AXf of the fθ lens system FT passes) is set at the center of the maximum scanning length.
シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向)と直交する副走査方向(Z方向)に関して、入射したビームLBnをポリゴンミラーPMの反射面上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCYaは、ビームLBnをポリゴンミラーPMの反射面上でXY平面と平行な方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。母線がY方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYaと、後述のシリンドリカルレンズCYbとによって、ポリゴンミラーPMの反射面がZ軸(回転軸AXp)と平行な状態から傾いた場合であっても、基板Pの被照射面上に照射されるビームLBn(描画ラインSLn)の照射位置が副走査方向にずれることを抑制できる。 The cylindrical lens CYa converges the incident beam LBn on the reflection surface of the polygon mirror PM in the sub-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction) by the polygon mirror PM. That is, the cylindrical lens CYa converges the beam LBn into a slit shape (oblong shape) extending in a direction parallel to the XY plane on the reflection surface of the polygon mirror PM. Even when the reflective surface of the polygon mirror PM is tilted from a state parallel to the Z axis (rotation axis AXp) due to the cylindrical lens CYa whose generatrix is parallel to the Y direction and the cylindrical lens CYb described later. It is possible to prevent the irradiation position of the beam LBn (drawing line SLn) irradiated on the irradiated surface of the substrate P from shifting in the sub-scanning direction.
ビームLBnのfθレンズ系FTへの入射角θ(光軸AXfに対する角度)は、ポリゴンミラーPMの回転角(θ/2)に応じて変わる。ビームLBnのfθレンズ系FTへの入射角θが0度のとき、fθレンズ系FTに入射したビームLBnは、光軸AXf上に沿って進む。fθレンズ系FTからのビームLBnは、反射ミラーM24で-Z方向に反射され、シリンドリカルレンズCYbを介して基板Pに向けて投射される。fθレンズ系FTおよび母線がY方向と平行なシリンドリカルレンズCYbによって、基板Pに投射されるビームLBnは基板Pの被照射面上で直径数μm程度(例えば、2~3μm)の微小なスポット光SPに収斂される。以上のように、描画ユニットUnに入射したビームLBnは、XZ平面内でみたとき、反射ミラーM20から基板Pまでコの字状にクランクした光路に沿って折り曲げられ、-Z方向に進んで基板Pに投射される。6つの描画ユニットU1~U6の各々がビームLB1~LB6の各スポット光SPを主走査方向(Y方向)に一次元に走査しつつ、基板Pを長尺方向に搬送することによって、基板Pの被照射面がスポット光SPによって相対的に2次元走査され、基板P上には描画ラインSL1~SL6の各々で描画されるパターンがY方向に継ぎ合わされた状態で露光される。 The angle of incidence θ (angle with respect to the optical axis AXf) of the beam LBn on the fθ lens system FT changes according to the rotation angle (θ / 2) of the polygon mirror PM. When the angle of incidence θ of the beam LBn on the fθ lens system FT is 0 degrees, the beam LBn incident on the fθ lens system FT travels along the optical axis AXf. The beam LBn from the fθ lens system FT is reflected in the −Z direction by the reflection mirror M24 and projected toward the substrate P via the cylindrical lens CYb. The beam LBn projected on the substrate P by the fθ lens system FT and the cylindrical lens CYb whose generatrix is parallel to the Y direction is a minute spot light having a diameter of about several μm (for example, 2 to 3 μm) on the irradiated surface of the substrate P. Converged in SP. As described above, the beam LBn incident on the drawing unit Un is bent along the optical path cranked in a U shape from the reflection mirror M20 to the substrate P when viewed in the XZ plane, and proceeds in the −Z direction to the substrate. It is projected on P. Each of the six drawing units U1 to U6 one-dimensionally scans each spot light SP of the beams LB1 to LB6 in the main scanning direction (Y direction), and conveys the substrate P in the elongated direction to convey the substrate P to the substrate P. The irradiated surface is relatively two-dimensionally scanned by the spot light SP, and the patterns drawn on each of the drawing lines SL1 to SL6 are exposed on the substrate P in a state of being spliced in the Y direction.
一例として、描画ラインSLn(SL1~SL6)の実効的な走査長LTを50mm、スポット光SPの実効的な直径φを4μm、光源装置LSからのビームLBのパルス発光の発振周波数Faを400MHzとし、描画ラインSLn(主走査方向)に沿ってスポット光SPが直径φの1/2ずつオーバーラップするようにパルス発光させる場合、スポット光SPのパルス発光の主走査方向の間隔は基板P上で2μmとなり、これは発振周波数Faの周期Tf(=1/Fa)である2.5nS(1/400MHz)に対応する。また、この場合、描画データ上で規定される画素サイズPxyは、基板P上で4μm角に設定され、1画素は主走査方向と副走査方向の各々に関してスポット光SPの2パルス分で露光される。したがって、スポット光SPの主走査方向の走査速度Vspと発振周波数Faは、Vsp=(φ/2)/Tf=(φ/2)・Faの関係になるように設定される。一方、走査速度Vspは、ポリゴンミラーPMの回転速度VR(rpm)と、実効的な走査長LTと、ポリゴンミラーPMの反射面の数Np(=8)と、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPによる走査効率1/αとに基づいて、以下のように定められる。
Vsp=(8・α・VR・LT)/60〔mm/秒〕
したがって、発振周波数Fa(周期Tf)と回転速度VR(rpm)とは、以下の関係になるように設定される。
(φ/2)/Tf=(8・α・VR・LT)/60 ・・・ 式AAs an example, the effective scanning length LT of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is 50 mm, the effective diameter φ of the spot light SP is 4 μm, and the oscillation frequency Fa of the pulse emission of the beam LB from the light source device LS is 400 MHz. When the spot light SP is pulsed so as to overlap each other by 1/2 of the diameter φ along the drawing line SLn (main scanning direction), the interval in the main scanning direction of the pulse emission of the spot light SP is on the substrate P. It becomes 2 μm, which corresponds to 2.5 nS (1/400 MHz) which is a period Tf (= 1 / Fa) of the oscillation frequency Fa. Further, in this case, the pixel size Pxy defined on the drawing data is set to 4 μm square on the substrate P, and one pixel is exposed by two pulses of the spot light SP in each of the main scanning direction and the sub-scanning direction. To. Therefore, the scanning speed Vsp in the main scanning direction of the spot light SP and the oscillation frequency Fa are set so as to have a relationship of Vsp = (φ / 2) / Tf = (φ / 2) · Fa. On the other hand, the scanning speed Vsp is the rotation speed VR (rpm) of the polygon mirror PM, the effective scanning length LT, the number of reflecting surfaces of the polygon mirror PM Np (= 8), and one reflecting surface of the polygon mirror PM. It is determined as follows based on the scanning efficiency of 1 / α by RP.
Vsp = (8 ・ α ・ VR ・ LT) / 60 [mm / sec]
Therefore, the oscillation frequency Fa (period Tf) and the rotation speed VR (rpm) are set to have the following relationship.
(Φ / 2) / Tf = (8 ・ α ・ VR ・ LT) / 60 ・ ・ ・ Equation A
発振周波数Faを400MHz(Tf=2.5nS)、スポット光SPの直径φを4μmとしたとき、発振周波数Faから規定される走査速度Vspは、0.8μm/nS(=2μm/2.5nS)となる。この走査速度Vspに対応させるためには、走査効率1/αを0.3(α≒3.33)、走査長LTを50mmとしたとき、式Aの関係から、8面のポリゴンミラーPMの回転速度VRを36000rpmに設定すればよい。なお、この場合の走査速度Vsp=0.8μm/nSは、時速に換算すると2880Km/hである。 When the oscillation frequency Fa is 400 MHz (Tf = 2.5 nS) and the diameter φ of the spot light SP is 4 μm, the scanning speed Vsp defined from the oscillation frequency Fa is 0.8 μm / nS (= 2 μm / 2.5 nS). It becomes. In order to correspond to this scanning speed Vsp, when the scanning efficiency 1 / α is 0.3 (α≈3.33) and the scanning length LT is 50 mm, due to the relation of the formula A, the polygon mirror PM with 8 faces The rotation speed VR may be set to 36000 rpm. The scanning speed Vsp = 0.8 μm / nS in this case is 2880 Km / h when converted to an hourly speed.
図2に示す原点センサを構成するビーム受光系60bは、ポリゴンミラーPMの反射面RPの回転位置が、反射面RPによる描画用のビームLBnのスポット光SPの走査が開始可能とされる直前の所定位置(規定角度位置、原点角度位置)にきた瞬間に波形変化する原点信号SZnを発生する。ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを有するので、ビーム受光系60bは、ポリゴンミラーPMの1回転中に8回の原点信号SZnを出力することになる。原点信号SZnは、描画制御装置200(図4参照)に送られ、原点信号SZnが発生してから、所定の遅延時間Tdnだけ経過した後にスポット光SPの描画ラインSLnに沿った走査が開始される。
In the beam
図3は、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)および入射ミラーIMn(IM1~IM6)回りの具体的な構成を示す図である。選択用光学素子OSnには、光源装置LSから射出されるビームLBが、例えば直径1mm以下の微小な径(第1の径)の平行光束として入射する。高周波信号(超音波信号)である駆動信号DFnが入力されていない期間(駆動信号DFnがオフ)では、入射したビームLBが選択用光学素子OSnで回折されずにそのまま透過する。透過したビームLBは、その光路上に光軸AXbに沿って設けられた集光レンズGaおよびコリメートレンズGbを透過して、後段の選択用光学素子OSnに入射する。このとき選択用光学素子OSnを通って集光レンズGaおよびコリメートレンズGbを通過するビームLBは、光軸AXbと同軸とする。集光レンズGaは、選択用光学素子OSnを透過したビームLB(平行光束)を、集光レンズGaとコリメートレンズGbとの間に位置する面Psの位置でビームウェストとなるように集光する。コリメートレンズGbは、面Psの位置から発散するビームLBを平行光束にする。コリメートレンズGbによって平行光束にされたビームLBの径は、第1の径となる。集光レンズGaの後側焦点位置とコリメートレンズGbの前側焦点位置とは、所定の許容範囲内で面Psと一致しており、集光レンズGaの前側焦点位置は選択用光学素子OSn内の回折点と所定の許容範囲内で一致するように配置される。 FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration around the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) and the incident mirror Imn (IM1 to IM6). The beam LB emitted from the light source device LS is incident on the selection optical element OSn as a parallel light flux having a minute diameter (first diameter) of, for example, 1 mm or less. During the period when the drive signal DFn, which is a high-frequency signal (ultrasonic signal), is not input (the drive signal DFn is off), the incident beam LB is transmitted as it is without being diffracted by the selection optical element OSn. The transmitted beam LB passes through the condenser lens Ga and the collimating lens Gb provided along the optical axis AXb on the optical path, and is incident on the selection optical element OSn in the subsequent stage. At this time, the beam LB passing through the condenser lens Ga and the collimating lens Gb through the selection optical element OSn is coaxial with the optical axis AXb. The condensing lens Ga condenses the beam LB (parallel light beam) transmitted through the selection optical element OSn so as to be a beam waist at the position of the surface Ps located between the condensing lens Ga and the collimated lens Gb. .. The collimating lens Gb makes the beam LB diverging from the position of the surface Ps a parallel light flux. The diameter of the beam LB made into a parallel light flux by the collimating lens Gb is the first diameter. The rear focal position of the condenser lens Ga and the front focal position of the collimating lens Gb coincide with the surface Ps within a predetermined allowable range, and the front focal position of the condenser lens Ga is in the selection optical element OSn. It is arranged so as to coincide with the diffraction point within a predetermined allowable range.
一方、高周波信号である駆動信号DFnが選択用光学素子OSnに印加されるオン状態の期間では、入射したビームLBが選択用光学素子OSnによって回折されたビームLBn(1次回折光)と、回折されなかった0次のビームLBnzとが発生する。入射するビームLBの強度を100%とし、選択用光学素子OSnの透過率による低下を無視したとき、回折されたビームLBnの強度は最大で80%程度であり、残り20%程度が0次のビームLBnzの強度となる。0次のビームLBnzは、集光レンズGaとコリメートレンズGbとを通り、さらに後段の選択用光学素子OSnを透過して吸収体TRで吸収される。駆動信号DFnの高周波の周波数に応じた回折角で-Z方向に偏向されたビームLBn(平行光束)は、集光レンズGaを透過して、面Ps上に設けられた入射ミラーIMnに向かう。集光レンズGaの前側焦点位置が選択用光学素子OSn内の回折点と光学的に共役であるので、集光レンズGaから入射ミラーIMnに向かうビームLBnは、光軸AXbから偏心した位置を光軸AXbと平行に進み、面Psの位置でビームウェストとなるように集光(収斂)される。そのビームウェストの位置は、描画ユニットUnを介して基板P上に投射されるスポット光SPと光学的に共役になるように設定されている。 On the other hand, during the on-state period in which the drive signal DFn, which is a high-frequency signal, is applied to the selection optical element OSn, the incident beam LB is diffracted with the beam LBn (first-order diffracted light) diffracted by the selection optical element OSn. The 0th-order beam LBnz that was not generated is generated. When the intensity of the incident beam LB is 100% and the decrease due to the transmittance of the selection optical element OSn is ignored, the intensity of the diffracted beam LBn is about 80% at the maximum, and the remaining 20% is the 0th order. It becomes the intensity of the beam LBnz. The 0th-order beam LBnz passes through the condenser lens Ga and the collimating lens Gb, passes through the selection optical element OSn in the subsequent stage, and is absorbed by the absorber TR. The beam LBn (parallel luminous flux) deflected in the −Z direction at a diffraction angle corresponding to the high frequency of the drive signal DFn passes through the condenser lens Ga and heads toward the incident mirror Imn provided on the surface Ps. Since the front focal position of the condenser lens Ga is optically coupled to the diffraction point in the optical element OSn for selection, the beam LBn from the condenser lens Ga toward the incident mirror Imn illuminates the position eccentric from the optical axis AXb. It travels parallel to the axis AXb and is focused (converged) so as to be a beam waist at the position of the surface Ps. The position of the beam waist is set so as to be optically conjugated with the spot light SP projected on the substrate P via the drawing unit Un.
入射ミラーIMnの反射面またはその近傍を面Psの位置に配置することによって、選択用光学素子OSnで偏向(回折)されたビームLBnは、入射ミラーIMnで-Z方向に反射され、コリメートレンズGcを介して光軸AX1(図2、図3参照)に沿って描画ユニットUnに入射する。コリメートレンズGcは、集光レンズGaによって収斂/発散されたビームLBnを、コリメートレンズGcの光軸(AX1)と同軸の平行光束にする。コリメートレンズGcによって平行光束にされたビームLBnの径は、第1の径とほぼ同じになる。集光レンズGaの後側焦点とコリメートレンズGcの前側焦点とは、所定の許容範囲内で、入射ミラーIMnの反射面またはその近傍に配置される。 By arranging the reflection surface of the incident mirror Imn or its vicinity at the position of the surface Ps, the beam LBn deflected (diffracted) by the selection optical element OSn is reflected by the incident mirror Imn in the −Z direction, and the collimating lens Gc. It is incident on the drawing unit Un along the optical axis AX1 (see FIGS. 2 and 3). The collimating lens Gc makes the beam LBn converged / diverged by the condenser lens Ga a parallel light flux coaxial with the optical axis (AX1) of the collimating lens Gc. The diameter of the beam LBn made into a parallel light flux by the collimating lens Gc is substantially the same as the first diameter. The posterior focal point of the condenser lens Ga and the anterior focal point of the collimating lens Gc are arranged at or near the reflecting surface of the incident mirror Imn within a predetermined allowable range.
以上のように、集光レンズGaの前側焦点位置と選択用光学素子OSn内の回折点とを光学的に共役し、集光レンズGaの後側焦点位置である面Psに入射ミラーIMnを配置すると、選択用光学素子OSnの駆動信号DFnの周波数を規定周波数から±ΔFsだけ変化させることにより、ビームLBnの面Ps上での集光点の光軸AXbに対する偏心量(シフト量)を変化させることができる。その結果、描画ユニットUnから基板P上に投射されるビームLBnのスポット光SPを、副走査方向に±ΔSFpだけシフトさせることができる。そのシフト量(|ΔSFp|)は、選択用光学素子OSn自体の偏向角の最大範囲、入射ミラーIMnの反射面の大きさ、描画ユニットUn内のポリゴンミラーPMまでの光学系(リレー系)の倍率、ポリゴンミラーPMの反射面RPのZ方向の幅、ポリゴンミラーPMから基板Pまでの倍率(fθレンズ系FTの倍率)等による制限を受けるが、スポット光SPの基板P上の実効的なサイズ(径)程度、或いは描画データ上で定義される画素寸法(Pxy)程度の範囲で調整可能である。これによって、描画ユニットUnの各々で基板P上に描画される新たなパターンと基板P上に形成済みのパターンとの重ね合せ誤差、或いは、描画ユニットUnの各々で基板P上に描画される新たなパターン間の継ぎ誤差を、高精度に且つ高速に補正することができる。 As described above, the front focal position of the condenser lens Ga and the diffraction point in the selection optical element OSn are optically coupled, and the incident mirror Imn is arranged on the surface Ps which is the rear focal position of the condenser lens Ga. Then, by changing the frequency of the drive signal DFn of the selection optical element OSn by ± ΔFs from the specified frequency, the eccentricity (shift amount) of the focusing point on the surface Ps of the beam LBn with respect to the optical axis AXb is changed. be able to. As a result, the spot light SP of the beam LBn projected from the drawing unit Un onto the substrate P can be shifted by ± ΔSFp in the sub-scanning direction. The shift amount (| ΔSFp |) is the maximum range of the deflection angle of the selection optical element OSn itself, the size of the reflection surface of the incident mirror Imn, and the optical system (relay system) up to the polygon mirror PM in the drawing unit Un. Although it is limited by the magnification, the width of the reflective surface RP of the polygon mirror PM in the Z direction, the magnification from the polygon mirror PM to the substrate P (magnification of the fθ lens system FT), etc., it is effective on the substrate P of the spot light SP. It can be adjusted within a range of about the size (diameter) or about the pixel size (Pxy) defined on the drawing data. As a result, the overlay error between the new pattern drawn on the substrate P in each of the drawing units P and the pattern formed on the substrate P, or the new pattern drawn on the substrate P in each of the drawing units Un. It is possible to correct the splicing error between various patterns with high accuracy and high speed.
図4は、光源装置LSからのビームLBを6つの描画ユニットU1~U6のいずれか1つに選択的に振り分けるための選択用光学素子OSn(OS1~OS6)を含むビーム切換部の概略的な構成を示す。図4の各部材の符号は、図1に示した部材と同じものであるが、図1中に示した反射ミラーM1~M12は適宜省略してある。ファイバーアンプレーザ光源で構成される光源装置LSは、描画制御装置200に接続され、各種の制御情報SJをやり取りする。光源装置LSは、内部にビームLBをパルス発光させる際の発振周波数Fa(例えば、400MHz)のクロック信号CLKを発生するクロック回路を備え、描画制御装置200から送られてくる描画ユニットUnごとの描画データSDn(1画素を1ビットとするビットマップデータからのシリアルデータ)に基づいて、ビームLBnをクロック信号CLKに応答してバーストモード(所定のクロックパルス数分の発光と所定のクロックパルス数分の発光停止との繰り返し)でパルス発光する。このように、本実施の形態では、光源装置LS自体が、パターン描画の為にビームLBを強度変調(パルス発光のオン/オフの切替え)している。
FIG. 4 is a schematic view of a beam switching unit including a selection optical element OSn (OS1 to OS6) for selectively distributing a beam LB from a light source device LS to any one of six drawing units U1 to U6. The configuration is shown. The reference numerals of the respective members in FIG. 4 are the same as those shown in FIG. 1, but the reflection mirrors M1 to M12 shown in FIG. 1 are appropriately omitted. The light source device LS composed of the fiber amplifier laser light source is connected to the
描画制御装置200は、描画ユニットU1~U6の各々の原点センサのビーム受光部(ビーム受光系、受光系)60bから出力される原点信号SZn(SZ1~SZ6)を入力して、描画ユニットU1~U6の各々のポリゴンミラーPMの回転速度と回転角度位相とが指定された状態となるように、ポリゴンミラーPMの回転モータRMを制御するポリゴン回転制御部と、選択用光学素子OSn(OS1~OS6)の各々に供給される超音波信号としての駆動信号DF1~DF6のオン/オフ(印加/非印加)を原点信号SZn(SZ1~SZ6)に基づいて制御するビーム切換制御部(後で図5により詳述する)と、を備える。なお、図4でも、図1の配置に合わせて、光源装置LSからのビームLBは選択用光学素子OS5→OS6→OS3→OS4→OS1→OS2の順番で通るものとする。また図4では、6つの選択用光学素子OS1~OS6のうちの選択用光学素子OS4が選択されてオン状態となり、光源装置LSからのビームLB(描画ユニットU4で描画されるパターンの描画データSDnで強度変調されている)を入射ミラーIM4に向けて偏向し、ビームLB4として描画ユニットU4に供給している状態を示している。
The
このように、選択用光学素子OS1~OS6をビームLBの光路に直列に設けると、選択用光学素子OSnの各々が有する透過率や回折効率によって、光源装置LSからの選択用光学素子OSnの順番に応じて、選択されたビームLB1~LB6の強度(パルス光のピーク強度)が異なる。そのため、描画ユニットU1~U6の各々に入射するビームLB1~LB6の強度(すなわち、描画ユニットU1~U6の各々が基板Pの感光層に与える露光量)の相対差を、所定の許容範囲内(例えば、±5%以内、望ましくは±2%以内)に調整する(揃える)必要がある。本実施の形態では、描画ユニットU1~U6の各々に入射するビームLB1~LB6の各々の強度を、選択用光学素子OS1~OS6の各々を駆動する駆動信号DF1~DF6の各々のレベル(高周波信号の振幅、或いは電力)を変えて調整する。 In this way, when the selection optical elements OS1 to OS6 are provided in series in the optical path of the beam LB, the order of the selection optical elements OSn from the light source device LS depends on the transmittance and diffraction efficiency of each of the selection optical elements OSn. The intensity of the selected beams LB1 to LB6 (peak intensity of the pulsed light) differs depending on the above. Therefore, the relative difference in the intensities of the beams LB1 to LB6 incident on each of the drawing units U1 to U6 (that is, the exposure amount each of the drawing units U1 to U6 gives to the photosensitive layer of the substrate P) is within a predetermined allowable range (that is, For example, it is necessary to adjust (align) within ± 5%, preferably within ± 2%. In the present embodiment, the intensities of the beams LB1 to LB6 incident on each of the drawing units U1 to U6 are set to the respective levels (high frequency signals) of the drive signals DF1 to DF6 for driving each of the selection optical elements OS1 to OS6. Adjust by changing the amplitude or power of.
その為に本実施の形態では、図4に示すように、光源装置LSからのビームLBが通る光路中にいくつかの箇所に、ビーム強度を検出する光電センサDTa、DTb、DT1~DT6を設け、描画ユニットU1~U6の各々に供給されるビームLB1~LB6の各々の強度をモニターする。図4において、光電センサDTa(第1の光電センサ)は、光源装置LSから射出されるビームLBが図1中の反射ミラーM1で反射されるときに一定の割合(例えば数%以下)で透過してくる漏れ光を受光して、その強度に応じた光電信号を出力する。光電センサDTaからの光電信号は、増幅器、サンプルホールド回路、アナログ/デジタル変換器等を含む検出回路CKaに入力され、検出回路CKaは光源装置LSからのビームLBの強度に対応した検出信号Saを出力する。なお、光源装置LSが波長変換素子を有する場合、波長変換前の長波長域のビームが紫外波長域のビームLBに重畳して出力されることがあるので、光源装置LSの射出窓に長波長域のビームを遮断して紫外波長域のビームLBを透過する波長フィルタを設けるのが良い。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, photoelectric sensors DTa, DTb, and DT1 to DT6 for detecting the beam intensity are provided at some points in the optical path through which the beam LB from the light source device LS passes. , The intensity of each of the beams LB1 to LB6 supplied to each of the drawing units U1 to U6 is monitored. In FIG. 4, the photoelectric sensor DTa (first photoelectric sensor) transmits a beam LB emitted from the light source device LS at a constant ratio (for example, several percent or less) when reflected by the reflection mirror M1 in FIG. It receives the leaking light and outputs a photoelectric signal according to its intensity. The photoelectric signal from the photoelectric sensor DTa is input to the detection circuit CKa including an amplifier, a sample hold circuit, an analog / digital converter, etc., and the detection circuit CKa outputs a detection signal Sa corresponding to the intensity of the beam LB from the light source device LS. Output. When the light source device LS has a wavelength conversion element, the beam in the long wavelength region before the wavelength conversion may be superimposed on the beam LB in the ultraviolet wavelength region and output. It is preferable to provide a wavelength filter that blocks the beam in the region and transmits the beam LB in the ultraviolet wavelength region.
光電センサDTb(第2の光電センサ)は、光源装置LSからのビームLBが6つの選択用光学素子OS5、OS6、OS3、OS4、OS1、OS2を順番に通った後に入射する吸収体TRの手前に配置された部分反射ミラーMbを透過したビーム(0次光)を受光する。部分反射ミラーMbは、6つの選択用光学素子OS1~OS6のうち、最終段の選択用光学素子OS2を透過してきたビーム(0次光)を吸収体TRと光電センサDTbとに振幅分割するビームスプリッタとして機能する。光電センサDTbから出力される光電信号は、増幅器、サンプルホールド回路、アナログ/デジタル変換器等を含む検出回路CKbに入力され、検出回路CKbは最終段の選択用光学素子OS2を通ってきたビーム(0次光)の強度に対応した検出信号Sbを出力する。ここで、検出回路CKa、CKbから出力される検出信号Sa、Sbは、光電センサDTaと光電センサDTbの各々に受光されるビームの強度が同じときに同じ値となるように調整(較正)されているものとする。 The photoelectric sensor DTb (second photoelectric sensor) is in front of the absorber TR that is incident after the beam LB from the light source device LS passes through the six selection optical elements OS5, OS6, OS3, OS4, OS1 and OS2 in order. The beam (0th-order light) transmitted through the partially reflected mirror Mb arranged in is received. The partial reflection mirror Mb is a beam that splits the beam (0th-order light) transmitted through the selection optical element OS2 in the final stage into the absorber TR and the photoelectric sensor DTb among the six selection optical elements OS1 to OS6. Acts as a splitter. The photoelectric signal output from the photoelectric sensor DTb is input to the detection circuit CKb including the amplifier, the sample hold circuit, the analog / digital converter, etc., and the detection circuit CKb is the beam passing through the selection optical element OS2 in the final stage ( The detection signal Sb corresponding to the intensity of the 0th order light) is output. Here, the detection signals Sa and Sb output from the detection circuits CKa and CKb are adjusted (calibrated) so that the intensities of the beams received by the photoelectric sensor DTa and the photoelectric sensor DTb are the same when they are the same. It is assumed that it is.
さらに本実施の形態では、入射ミラーIMn(IM1~IM6)の各々で反射されて描画ユニットUn(U1~U6)の各々に入射したビームLBn(LB1~LB6)を反射する反射ミラーM22の裏側に配置されて、反射ミラーM22でのビームLBnの漏れ光を受光する光電センサDT1~DT6が設けられる。反射ミラーM22の反射面は、入射してくるビームLBnの大部分(例えば98%程度)を反射するが、残りの強度分は漏れ光となって透過する。図4では図示を省略するが、光電センサDT1~DT6の各々からの光電信号Sm1~Sm6は、それぞれ検出回路CKa、CKbと同様の検出回路によって増幅され、光電信号Sm1~Sm6の各強度に対応した計測信号(デジタル値)が生成される。実際の露光制御には、それらの計測信号が使われるが、ここでは説明を簡単にする為、光電信号Sm1~Sm6の各々の強度に基づいて露光制御するものとする。光電信号Sm1~Sm6(増幅後の計測信号)の各強度は、描画ユニットU1~U6の各々によって基板Pに投射されるスポット光SP(ビームLB1~LB6)の絶対的な強度に対応するように、予め検出回路での増幅率等がキャリブレーションされている。従って、光電信号Sm1~Sm6の各々の強度が所定の許容範囲内(例えば±2%以内)になるように露光制御(強度補正)すれば、描画ユニットU1~U6の各々で描画されるパターンは、同じ露光量(ドーズ量)で露光されることになる。 Further, in the present embodiment, the beam LBn (LB1 to LB6) reflected by each of the incident mirrors Imn (IM1 to IM6) and incident on each of the drawing units Un (U1 to U6) is reflected on the back side of the reflection mirror M22. The photoelectric sensors DT1 to DT6 that are arranged and receive the leakage light of the beam LBn in the reflection mirror M22 are provided. The reflective surface of the reflection mirror M22 reflects most of the incident beam LBn (for example, about 98%), but the remaining intensity is transmitted as leaked light. Although not shown in FIG. 4, the photoelectric signals Sm1 to Sm6 from each of the photoelectric sensors DT1 to DT6 are amplified by the same detection circuits as the detection circuits CKa and CKb, respectively, and correspond to the respective intensities of the photoelectric signals Sm1 to Sm6. The measured signal (digital value) is generated. These measurement signals are used for the actual exposure control, but here, for the sake of simplicity, the exposure control is performed based on the respective intensities of the photoelectric signals Sm1 to Sm6. Each intensity of the photoelectric signals Sm1 to Sm6 (measured signal after amplification) corresponds to the absolute intensity of the spot light SP (beams LB1 to LB6) projected on the substrate P by each of the drawing units U1 to U6. , The amplification factor in the detection circuit is calibrated in advance. Therefore, if the exposure control (intensity correction) is performed so that the intensities of the photoelectric signals Sm1 to Sm6 are within a predetermined allowable range (for example, within ± 2%), the pattern drawn by each of the drawing units U1 to U6 can be obtained. , It will be exposed with the same exposure amount (dose amount).
図5は、図4の描画制御装置200内に設けられ、描画ユニットUnの各々での露光量を制御するための強度調整制御部250と、各選択用光学素子OS1~OS6の各々の駆動信号DF1~DF6を生成するドライブ回路251a~251fとの構成を示す。強度調整制御部250は、図4に示した光電信号Sm1~Sm6(増幅後の計測信号)と、検出回路CKa、CKbからの検出信号Sa、Sbとを入力すると共に、描画制御装置200内の主制御CPUとの間で各種の制御情報IFDをやり取りする。ドライブ回路251a~251fの各々は、発振回路RFからの高周波信号を入力して、ゲイン調整回路252a~252fの各々からの調整信号Pw1~Pw6に応じた振幅(電力)に調整された駆動信号DF1~DF6を出力する。強度調整制御部(ビーム強度計測部)250は、光電信号Sm1~Sm6と検出信号Sa、Sb、および制御情報IFDに基づいて、ゲイン調整回路252a~252fの各々に調整信号Pw1~Pw6を変更するための指令情報(デジタルな目標値)を演算により算出して送出する。本実施の形態において、強度調整制御部250は、描画ユニットUnの各々での露光量が制御情報IFDで指示される目標値に揃うように、ビームLB1~LB6の各々の強度を調整する。
FIG. 5 shows an intensity
さらに強度調整制御部250は、原点信号SZ1~SZ6の各々に応答して、選択用光学素子OS1~OS6の各々を所定時間(ポリゴンミラーPMの1つの反射面がビームLBnを走査する期間)だけオン状態にした後にオフ状態に切り替える切替え信号LP1~LP6をドライブ回路251a~251fに出力する。ドライブ回路251a~251fの各々は、切替え信号LP1~LP6に応答して、駆動信号DF1~DF6の選択用光学素子OS1~OS6への印加状態と非印加状態とを切り替える。
Further, the intensity
図6は、選択用光学素子OSnとしての音響光学変調素子に印加される駆動信号DFnのRF電力(高周波信号の振幅)の変化による回折効率の変化特性CCaの一例を示す図である。図6において、横軸は駆動信号DFnのRF電力を表し、縦軸は音響光学変調素子の回折効率(入射するビームLBの強度に対する偏向されたビームLBnの強度の比率)βを表す。回折効率βは、調整可能範囲ΔKn内で入力されるRF電力の増加に伴って増加し、ある電力値Pwmで最大の回折効率(調整可能範囲ΔKnの上限)になった後、徐々に減少する傾向を持つ。最大効率は、音響光学変調素子の結晶媒体の種類によって多少の変化はあるが、80%以下である。効率βの調整可能範囲ΔKnの下限は、比較的に低い値まで広く取れ、その下限に対応した電力値をPwoとする。先に示した図3において、選択用光学素子OSnに入射するビームLBの強度をEo(100%)とし、選択用光学素子OSnの効率をβn(%)、透過率をεn(%)としたとき、選択用光学素子OSnで偏向されるビームLBnの強度Edは、Ed=εn・βn・Eoで表され、偏向されずに透過したビームLBnz(非偏向の0次光)の強度Esは、Es=εn・(1-βn)・Eoで表される。効率βの変化特性CCaは、選択用光学素子OSnに入射するビームLBの入射角度が微少に変動したり、選択用光学素子OSnの結晶媒体(或いは石英)の温度が大きく変わったりすると変化する。その為、同じRF電力を選択用光学素子OSnに与えても同じ効率にはならず、偏向されたビームLBnの強度は変動してしまう。また、透過率εnは、入射するビームLBの結晶媒体(或いは石英)での吸収特性や入射面や射出面に被覆された反射防止膜の特性等によって決まり、通常は変動のない一定値(例えば、95%)として扱える。しかしながら、長時間に渡って紫外波長域のビームを通していると、劣化等によって透過率εnも徐々に変動(低下)することもある。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the change characteristic CCa of the diffraction efficiency due to the change of the RF power (amplitude of the high frequency signal) of the drive signal DFn applied to the acoustic optical modulation element as the selection optical element OSn. In FIG. 6, the horizontal axis represents the RF power of the drive signal DFn, and the vertical axis represents the diffraction efficiency (ratio of the intensity of the deflected beam LBn to the intensity of the incident beam LB) β of the acoustic-optical modulation element. Diffraction efficiency β increases with an increase in RF power input within the adjustable range ΔKn, reaches the maximum diffraction efficiency (upper limit of the adjustable range ΔKn) at a certain power value Pwm, and then gradually decreases. Have a tendency. The maximum efficiency is 80% or less, although it varies slightly depending on the type of crystal medium of the acoustic-optical modulation element. The lower limit of the adjustable range ΔKn of the efficiency β can be widened to a relatively low value, and the power value corresponding to the lower limit is Pwo. In FIG. 3 shown above, the intensity of the beam LB incident on the selection optical element OSn is Eo (100%), the efficiency of the selection optical element OSn is βn (%), and the transmittance is εn (%). When, the intensity Ed of the beam LBn deflected by the selection optical element OSn is represented by Ed = εn · βn · Eo, and the intensity Es of the beam LBnz (non-deflected 0th order light) transmitted without being deflected is It is represented by Es = εn ・ (1-βn) ・ Eo. The change characteristic CCa of the efficiency β changes when the incident angle of the beam LB incident on the selection optical element OSn fluctuates slightly or the temperature of the crystal medium (or quartz) of the selection optical element OSn changes significantly. Therefore, even if the same RF power is applied to the selection optical element OSn, the efficiency is not the same, and the intensity of the deflected beam LBn fluctuates. The transmittance εn is determined by the absorption characteristics of the incident beam LB in the crystal medium (or quartz), the characteristics of the antireflection film coated on the incident surface and the ejection surface, and the like, and is usually a constant value (for example) that does not fluctuate. , 95%). However, when the beam is passed through a beam in the ultraviolet wavelength region for a long time, the transmittance εn may gradually fluctuate (decrease) due to deterioration or the like.
本実施の形態では、図4に示した光電センサDT1~DT6の各々で計測されるビームLB1~LB6の強度に対応した光電信号Sm1~Sm6の値が、適正露光量に対応して設定される目標値に対して、例えば±2%以内に抑えられるように、パターン露光動作中は、強度調整制御部250によって駆動信号DF1~DF6の各々の供給電力(振幅)をフィードバックで調整(補正)することができる。しかしながら、適正露光量を変更する必要が生じたときは、選択用光学素子OSnの効率βを変化させて偏向されるビームLBnの各々の強度を調整するが、そのような調整に制限が生じることがある。そのことを、図7を用いて説明する。
In the present embodiment, the values of the photoelectric signals Sm1 to Sm6 corresponding to the intensities of the beams LB1 to LB6 measured by each of the photoelectric sensors DT1 to DT6 shown in FIG. 4 are set corresponding to the appropriate exposure amount. During the pattern exposure operation, the intensity
図7は、描画ユニットU1~U6の各々に供給されるビームLB1~LB6の強度と、ビームLB1~LB6の各々の強度を調整する選択用光学素子OS1~OS6の調整可能範囲ΔK1~ΔK6とを模式的に示したグラフである。図7において、横軸は光源装置LSからのビームLBが供給される順番に合わせて、左側から描画ユニットU5、U6、U3、U4、U1、U2の各々でのビームLBnの強度と調整可能範囲ΔKn(ΔK1~ΔK6)とを並べたものである。図4(図1)のように、6つの選択用光学素子OS1~OS6をビームLBの光路に沿ってシリアルに配置した場合、選択用光学素子OS1~OS6の透過率εnの程度や個々の透過率εnの違いによって、選択用光学素子OS1~OS6の各々による効率βnの調整状態が異なってくる。 FIG. 7 shows the intensities of the beams LB1 to LB6 supplied to each of the drawing units U1 to U6 and the adjustable range ΔK1 to ΔK6 of the selection optical elements OS1 to OS6 for adjusting the intensities of the beams LB1 to LB6. It is a graph shown schematically. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the intensity and adjustable range of the beam LBn in each of the drawing units U5, U6, U3, U4, U1, and U2 from the left side according to the order in which the beam LB from the light source device LS is supplied. ΔKn (ΔK1 to ΔK6) are arranged side by side. When the six selection optical elements OS1 to OS6 are serially arranged along the optical path of the beam LB as shown in FIG. 4 (FIG. 1), the degree of transmittance εn of the selection optical elements OS1 to OS6 and individual transmission The adjustment state of the efficiency βn differs depending on each of the selection optical elements OS1 to OS6 depending on the difference in the rate εn.
例えば、光源装置LSに最も近い最前段の選択用光学素子OS5で偏向されるビームLB5の強度E5(光電センサDT5で計測される値)は、光源装置LSを射出したところでのビームLBの強度をEo(光電センサDTaで計測される値)とすると、選択用光学素子OS5の透過率ε5および効率β5によって、E5=ε5・β5・Eoで表される。一方、光源装置LSから一番離れている最終段の選択用光学素子OS2で偏向されるビームLB2の強度E2は、6つの選択用光学素子OS1~OS6の全ての透過率εnの積と、効率β2によって、E2=ε5・ε6・ε3・ε4・ε1・ε2・β2・Eoで表される。6つの選択用光学素子OS1~OS6の各々の透過率εnが同じで95%であったとすると、ビームLB5の強度E5は、E5=0.95・β5・Eoとなり、ビームLB2の強度E2は、E2=0.735・β2・Eoとなる。ビームLB5の強度E5とビームLB2の強度E2とを等しく設定する為には、選択用光学素子OS5の効率β5を低く設定し、選択用光学素子OS2の効率β2を高く設定することになる。 For example, the intensity E5 (value measured by the photoelectric sensor DT5) of the beam LB5 deflected by the selection optical element OS5 in the front stage closest to the light source device LS determines the intensity of the beam LB at the point where the light source device LS is emitted. Assuming Eo (value measured by the photoelectric sensor DTa), it is represented by E5 = ε5 ・ β5 ・ Eo by the transmittance ε5 and the efficiency β5 of the optical element for selection OS5. On the other hand, the intensity E2 of the beam LB2 deflected by the selection optical element OS2 in the final stage farthest from the light source device LS is the product of the transmittances εn of all the six selection optical elements OS1 to OS6 and the efficiency. By β2, it is represented by E2 = ε5, ε6, ε3, ε4, ε1, ε2, β2, Eo. Assuming that the transmittances εn of each of the six selection optical elements OS1 to OS6 are the same and 95%, the intensity E5 of the beam LB5 is E5 = 0.95 · β5 · Eo, and the intensity E2 of the beam LB2 is E2 = 0.735 ・ β2 ・ Eo. In order to set the intensity E5 of the beam LB5 and the intensity E2 of the beam LB2 equally, the efficiency β5 of the selection optical element OS5 is set low, and the efficiency β2 of the selection optical element OS2 is set high.
選択用光学素子OS5の効率β5を低く設定するということは、図6で示した効率の変化特性CCa上で電力値を低くすることであり、選択用光学素子OS2の効率β2を高く設定するということは、電力値を高くすることである。図7に示す設定の場合、ビームLB1~LB6の各々の強度が目標値に対して許容範囲(例えば±2%)内に設定されているとしたとき、最前段の選択用光学素子OS5の効率β5は、効率(電力)の調整可能範囲ΔK5の下側に設定され、最終段の選択用光学素子OS2の効率β2は、効率(電力)の調整可能範囲ΔK2の上側に設定されている。図7の場合、最終段の選択用光学素子OS2は調整可能範囲ΔK2の上限(電力値Pwmに対応)に近づいており、また最前段の選択用光学素子OS5は調整可能範囲ΔK5の下限(電力値Pwoに対応)に近づいている。従って、図7において、ビームLB1~LB6の強度の目標値を変更する際には、選択用光学素子OS2の効率の調整可能範囲ΔK2の上限と選択用光学素子OS5の効率の調整可能範囲ΔK5の下限との間の強度(露光量)設定可能範囲内に制限される。 Setting the efficiency β5 of the selection optical element OS5 low means lowering the power value on the efficiency change characteristic CCa shown in FIG. 6, and setting the efficiency β2 of the selection optical element OS2 high. That is to increase the power value. In the case of the setting shown in FIG. 7, when the intensities of the beams LB1 to LB6 are set within an allowable range (for example, ± 2%) with respect to the target value, the efficiency of the optical element OS 5 for selection in the first stage β5 is set below the efficiency (power) adjustable range ΔK5, and the efficiency β2 of the final stage selection optical element OS2 is set above the efficiency (power) adjustable range ΔK2. In the case of FIG. 7, the selection optical element OS2 in the final stage is approaching the upper limit of the adjustable range ΔK2 (corresponding to the power value Pwm), and the selection optical element OS5 in the front stage is the lower limit of the adjustable range ΔK5 (power). (Corresponding to the value Pwo) is approaching. Therefore, in FIG. 7, when the target values of the intensities of the beams LB1 to LB6 are changed, the upper limit of the adjustable range ΔK2 of the efficiency of the selection optical element OS2 and the adjustable range ΔK5 of the efficiency of the selection optical element OS5 The intensity (exposure amount) between the lower limit and the settable range is limited.
実際の装置では、最も減衰を受ける最終段の選択用光学素子OS2で偏向されるビームLB2の強度が、基板Pの感光層に対して適正露光量となるように、光源装置LSからのビームLBの最大強度(パワー)は多少の余裕をもって設定されている。従って、基板Pの感光層の感度の違いや感光層の厚さの違いによって適正露光量を調整する際は、図7の強度(露光量)設定可能範囲内で強度の目標値を変更可能か否かが、描画制御装置200又は強度調整制御部250によって判定される。調整すべき適正露光量に対応したビームLB1~LB6の強度の新たな目標値が、図7の強度(露光量)設定可能範囲内のときは、選択用光学素子OS1~OS6の各々の効率βnが現在値から補正されるように、図6の効率変化特性CCaに基づいて駆動信号DF1~DF6の各々のRF電力が補正される。
In an actual device, the beam LB from the light source device LS is such that the intensity of the beam LB2 deflected by the selection optical element OS2 in the final stage, which receives the most attenuation, becomes an appropriate exposure amount with respect to the photosensitive layer of the substrate P. The maximum strength (power) of is set with some margin. Therefore, when adjusting the appropriate exposure amount due to the difference in the sensitivity of the photosensitive layer of the substrate P and the difference in the thickness of the photosensitive layer, is it possible to change the target value of the intensity within the range in which the intensity (exposure amount) can be set in FIG. Whether or not it is determined by the
調整すべき適正露光量に対応したビームLB1~LB6の強度の新たな目標値が、図7の強度(露光量)設定可能範囲よりも上に外れる場合、そのまま調整(補正)したとしても、最終段の選択用光学素子OS2で偏向されたビームLB2(描画ユニットU2)による露光量は不足することになり、目標値が図7の強度(露光量)設定可能範囲よりも下に外れる場合、そのまま調整(補正)したとしても、最前段の選択用光学素子OS5で偏向されたビームLB5(描画ユニットU5)による露光量はオーバーすることになる。本実施の形態のように、複数の選択用光学素子OSnを光源装置LSからのビームLBの光路に沿って直列に配置する場合、光源装置LSの内部の部材の変動や劣化によって、ビームLBの強度が徐々に低下してきた場合、ビームLBnの各々の強度を目標値に維持する為には、選択用光学素子OSnの各々の効率βnをそれぞれ高めることになる。そのため、図7に示した選択用光学素子OSnの各々の効率βnの調整可能範囲ΔKnは、目標値に対して相対的に下方にシフトしていく。その場合、選択用光学素子OSnの各々の効率βnと透過率εnとが同一であると、最終段に位置する選択用光学素子OS2の効率β2の調整可能範囲ΔK2が最初に上限に達してしまい、それ以上の調整ができなくなる。 If the new target value of the intensity of the beams LB1 to LB6 corresponding to the appropriate exposure amount to be adjusted is out of the range in which the intensity (exposure amount) can be set in FIG. 7, even if the adjustment (correction) is performed as it is, the final value is obtained. If the exposure amount due to the beam LB2 (drawing unit U2) deflected by the stage selection optical element OS2 is insufficient and the target value falls below the intensity (exposure amount) settable range in FIG. 7, it remains as it is. Even if the adjustment (correction) is made, the exposure amount by the beam LB5 (drawing unit U5) deflected by the selection optical element OS5 in the front stage will be exceeded. When a plurality of selection optical elements OSn are arranged in series along the optical path of the beam LB from the light source device LS as in the present embodiment, the beam LB may be affected by fluctuations or deterioration of internal members of the light source device LS. When the intensity gradually decreases, the efficiency βn of each of the selection optical elements OSn is increased in order to maintain the intensity of each of the beam LBn at the target value. Therefore, the adjustable range ΔKn of the efficiency βn of each of the selection optical elements OSn shown in FIG. 7 shifts downward relative to the target value. In that case, if the efficiency βn and the transmittance εn of each of the selection optical elements OSn are the same, the adjustable range ΔK2 of the efficiency β2 of the selection optical element OS2 located at the final stage reaches the upper limit first. , No further adjustments are possible.
そこで、本実施の形態では、図4に示した検出回路CKaからの検出信号Saによって、光源装置LSから射出されるビームLBの強度変化を、描画制御装置200または強度調整制御部250によって逐次モニターし、その強度変化に依らずに適正露光量(図7の目標値)が維持されるように、特に、選択用光学素子OSnのうちで最終段に位置する選択用光学素子OS2での効率β2(RF電力)の変更が調整可能範囲ΔK2内で可能か否かを確認する。可能な場合は、選択用光学素子OS2を含む全ての選択用光学素子OSnの効率βnが調整されるように、駆動信号DFnの各々のRF電力(振幅)が強度調整制御部250によって制御される。このように、最終段の選択用光学素子OS2での効率β2(RF電力)と調整可能範囲ΔK2との関係を確認するのは、全ての選択用光学素子OSnの効率βnと透過率εnとが同じと仮定したからであり、第1の実施の形態のように、効率βnと透過率εnとを計測して、効率βnの変動や透過率εnの変動が許容範囲から外れるような傾向を示した選択用光学素子OSnを特定し、その選択用光学素子OSnにおける効率βn(RF電力)と調整可能範囲ΔKnとの関係を確認して、描画ユニットUnの各々によるビームLBnの強度が揃うように調整すれば良い。
Therefore, in the present embodiment, the intensity change of the beam LB emitted from the light source device LS is sequentially monitored by the
以上のように、本実施の形態では、光源装置LSから射出されるビームLBが順番に通されるように設けた複数の選択用光学素子(音響光学変調素子)OSnの各々によって、ビームLBを対応する描画ユニットUnのいずれかに選択的に供給する際、光源装置LSからのビームLBの強度が低下しても、選択用光学素子OSnの各々の効率(ビーム強度の変化)の調整可能範囲ΔKnの下で、描画ユニットUnの各々に供給されるビームLBnの各強度が調整されるので、描画ユニットUnの各々で描画されるパターンは同じ露光量(例えば±2%の許容範囲内)で露光される。その為、描画ユニットUnの各々で露光されるパターンの継ぎ部での線幅の一様性が維持される。 As described above, in the present embodiment, the beam LB is generated by each of the plurality of selection optical elements (acoustic optical modulation elements) OSn provided so that the beam LBs emitted from the light source device LS are sequentially passed through. Adjustable range of efficiency (change in beam intensity) of each selection optical element OSn even if the intensity of the beam LB from the light source device LS decreases when selectively supplying to any of the corresponding drawing units Un. Under ΔKn, the intensities of the beams LBn supplied to each of the drawing units Un are adjusted so that the patterns drawn by each of the drawing units Un have the same exposure (eg within ± 2% tolerance). Be exposed. Therefore, the uniformity of the line width at the joint of the pattern exposed by each of the drawing units Un is maintained.
〔第2の実施の形態〕
上記の実施の形態では、選択用光学素子OSnのうちで特に最終段に位置する選択用光学素子OS2での効率β2(RF電力)の調整可能範囲ΔK2に注目して、描画ユニットUnの各々によるパターン描画が適正露光量になるように揃えられるか否かを判断した。しかしながら、選択用光学素子OSnの各々の効率βnが比較的に大きく異なる場合、図7のように、最終段の選択用光学素子OS2の効率β2(RF電力)の調整可能範囲ΔK2に注目するだけでなく、全ての選択用光学素子OSnの効率βnの調整可能範囲ΔKnから、指定された適正露光量(ビームLBnの強度の目標値)が得られるか否かを判定することが望ましい。その為には、選択用光学素子OSnの各々の効率βnの変動の状態を適当な時間間隔で把握し、調整可能範囲ΔKnを設定し直す必要がある。そこで、本実施の形態では、図4に示した光電センサDTa、DTbの各々からの検出信号Sa、Sbを利用して、選択用光学素子OSnの各々の効率βnの変動を計測する。[Second Embodiment]
In the above embodiment, each of the drawing units Un pays attention to the adjustable range ΔK2 of the efficiency β2 (RF power) in the selection optical element OS2 located at the final stage among the selection optical elements OSn. It was determined whether or not the pattern drawing was aligned so as to have an appropriate exposure amount. However, when the efficiency βn of each of the selection optical elements OSn is relatively significantly different, only the adjustable range ΔK2 of the efficiency β2 (RF power) of the selection optical element OS2 in the final stage is focused on as shown in FIG. Instead, it is desirable to determine whether or not a specified appropriate exposure amount (target value of beam LBn intensity) can be obtained from the adjustable range ΔKn of the efficiency βn of all the selection optical elements OSn. For that purpose, it is necessary to grasp the state of fluctuation of the efficiency βn of each of the selection optical elements OSn at an appropriate time interval and reset the adjustable range ΔKn. Therefore, in the present embodiment, the fluctuation of the efficiency βn of each of the selection optical elements OSn is measured by using the detection signals Sa and Sb from each of the photoelectric sensors DTa and DTb shown in FIG.
図8は、光源装置LSからのビームLBの進行方向に沿って直列に並べられた6つの選択用光学素子OS1~OS6のうち、3番目の選択用光学素子OS3がオン状態となり、他の5つの選択用光学素子OS5、OS6、OS4、OS1、OS2がオフ状態となったときの各ビームの発生状態を模式的に示す図である。図8では、選択用光学素子OS3がオン状態となっているので、選択用光学素子OS3で非偏向な状態で進む0次光としてのビームLB3zが光電センサDTbで受光され、検出信号Sbとして出力される。ここで、光電センサDTaで受光されるビームLBの強度に対応した検出信号Saの強度をEaとし、全ての選択用光学素子OSn(OS1~OS6)がオフ状態だったときに光電センサDTbで受光されるビームLBの0次光の強度に対応した検出信号Sbの強度をEb0としたとき、強度Eb0は透過率εnによって以下の式1で表される。
Eb0=ε5・ε6・ε3・ε4・ε1・ε2・Ea ・・・(1)
ここで、6つの透過率ε1~ε6の積をKεとする。なお、強度Eaと強度Eb0を取得するために、描画制御装置200は、全ての選択用光学素子OSnがオフ状態のとき、すなわち全ての描画ユニットUnがパターン描画を行わない期間中に、ビームLBが選択用光学素子OSnの各々を通すように光源装置LSを短時間だけパルス発光させる。In FIG. 8, of the six selection optical elements OS1 to OS6 arranged in series along the traveling direction of the beam LB from the light source device LS, the third selection optical element OS3 is turned on, and the other 5 It is a figure which shows typically the generation state of each beam when one selection optical element OS5, OS6, OS4, OS1 and OS2 are turned off. In FIG. 8, since the selection optical element OS3 is in the ON state, the beam LB3z as the 0th-order light traveling in the selection optical element OS3 in a non-biased state is received by the photoelectric sensor DTb and output as a detection signal Sb. Will be done. Here, the intensity of the detection signal Sa corresponding to the intensity of the beam LB received by the photoelectric sensor DTa is set to Ea, and when all the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) are in the off state, the photoelectric sensor DTb receives light. When the intensity of the detection signal Sb corresponding to the intensity of the 0th-order light of the beam LB is Eb0, the intensity Eb0 is represented by the following equation 1 by the transmittance εn.
Eb0 = ε5 ・ ε6 ・ ε3 ・ ε4 ・ ε1 ・ ε2 ・ Ea ・ ・ ・ (1)
Here, let Kε be the product of the six transmittances ε1 to ε6. In order to acquire the intensity Ea and the intensity Eb0, the
次に、最前段の選択用光学素子OS5のみがオン状態となっているときに光電センサDTbで受光される0次光の強度に対応した検出信号Sbの強度Eb5は、選択用光学素子OS5の効率β5が入って、以下の式2で表される。
Eb5=Kε(1-β5)Ea ・・・(2)Next, the intensity Eb5 of the detection signal Sb corresponding to the intensity of the 0th-order light received by the photoelectric sensor DTb when only the selection optical element OS5 in the front stage is in the ON state is the selection optical element OS5. The efficiency β5 is included and it is expressed by the
Eb5 = Kε (1-β5) Ea ・ ・ ・ (2)
同様に、選択用光学素子OS6、OS3、OS4、OS1、OS2の各々が順次オン状態となったときに光電センサDTbで受光される0次光の強度に対応した検出信号Sbの強度Eb6、Eb3、Eb4、Eb1、Eb2は、それぞれ以下の式3~式7で表される。
Eb6=Kε(1-β6)Ea ・・・(3)
Eb3=Kε(1-β3)Ea ・・・(4)
Eb4=Kε(1-β4)Ea ・・・(5)
Eb1=Kε(1-β1)Ea ・・・(6)
Eb2=Kε(1-β2)Ea ・・・(7)Similarly, the intensity Eb6, Eb3 of the detection signal Sb corresponding to the intensity of the 0th-order light received by the photoelectric sensor DTb when each of the selection optical elements OS6, OS3, OS4, OS1, and OS2 is sequentially turned on. , Eb4, Eb1 and Eb2 are represented by the following equations 3 to 7, respectively.
Eb6 = Kε (1-β6) Ea ... (3)
Eb3 = Kε (1-β3) Ea ... (4)
Eb4 = Kε (1-β4) Ea ... (5)
Eb1 = Kε (1-β1) Ea ... (6)
Eb2 = Kε (1-β2) Ea ... (7)
以上の式1~式7から、ビーム強度計測部の機能を有する強度調整制御部250は、光電センサDTaで受光されるビームLBに対応した強度Eaと、光電センサDTbで受光される0次光のビームLBnzに対応した強度Ebn(Eb1~Eb6)とに基づいて、計測時点(パターン露光動作中)での選択用光学素子OSnの各々の効率βnは、以下の式8で求まる。
βn=1-(Ebn/Eb0) ・・・(8)From the above equations 1 to 7, the intensity
βn = 1- (Ebn / Eb0) ・ ・ ・ (8)
また、パターン露光動作中に、図4で示した光電センサDT1~DT6の各々で検出される偏向後のビームLB1~LB6の各強度(光電信号Sm1~Sm6の大きさに対応)をEs1~Es6とすると、計測された効率βnに基づいて、最前段の選択用光学素子OS5の透過率ε5は、Es5=ε5・β5・Eaの関係から、
ε5=Es5/(β5・Ea) ・・・(9)
となる。Further, during the pattern exposure operation, the intensities of the deflected beams LB1 to LB6 detected by each of the photoelectric sensors DT1 to DT6 shown in FIG. 4 (corresponding to the magnitudes of the photoelectric signals Sm1 to Sm6) are set to Es1 to Es6. Then, based on the measured efficiency βn, the transmittance ε5 of the selection optical element OS5 in the first stage is based on the relationship of Es5 = ε5 ・ β5 ・ Ea.
ε5 = Es5 / (β5 ・ Ea) ・ ・ ・ (9)
Will be.
次の段の選択用光学素子OS6の透過率ε6は、Es6=ε6・ε5・β6・Eaの関係から、
ε6=Es6/(ε5・β6・Ea) ・・・(10)
となる。The transmittance ε6 of the optical element OS6 for selection in the next stage is based on the relationship of Es6 = ε6, ε5, β6, and Ea.
ε6 = Es6 / (ε5 ・ β6 ・ Ea) ・ ・ ・ (10)
Will be.
透過率ε5は式9で求まっているので、これを式10に代入すると、透過率ε6は、
ε6=(β5・Es6)/(β6・Es5) ・・・(11)
となる。Since the transmittance ε5 is obtained by Equation 9, when this is substituted into Equation 10, the transmittance ε6 becomes.
ε6 = (β5 ・ Es6) / (β6 ・ Es5) ・ ・ ・ (11)
Will be.
さらに、次の段の選択用光学素子OS3の透過率ε3は、Es3=ε3・ε6・ε5・β3・Eaの関係から、
ε3=Es3/(ε6・ε5・β3・Ea) ・・・(12)
となる。Further, the transmittance ε3 of the selection optical element OS3 in the next stage is based on the relationship of Es3 = ε3, ε6, ε5, β3, and Ea.
ε3 = Es3 / (ε6 ・ ε5 ・ β3 ・ Ea) ・ ・ ・ (12)
Will be.
透過率ε5、ε6は式9、11で求まっているので、ε6・ε5は、ε6・ε5=Es6/(β6・Ea)となり、これを式12に代入すると、透過率ε3は、
ε3=(β6・Es3)/(β3・Es6) ・・・(13)
となる。Since the transmittances ε5 and ε6 are obtained by the equations 9 and 11, ε6 ・ ε5 becomes ε6 ・ ε5 = Es6 / (β6 ・ Ea), and when this is substituted into the equation 12, the transmittance ε3 becomes.
ε3 = (β6 ・ Es3) / (β3 ・ Es6) ・ ・ ・ (13)
Will be.
以下同様にして、選択用光学素子OS4の透過率ε4、選択用光学素子OS1の透過率ε1、選択用光学素子OS2の透過率ε2は、それぞれ、
Es4=ε4・ε3・ε5・ε6・β4・Ea、
Es1=ε1・ε4・ε3・ε5・ε6・β1・Ea、
Es2=ε2・ε1・ε4・ε3・ε5・ε6・β2・Ea、
の関係から、
ε4=(β3・Es4)/(β4・Es3) ・・・(14)
ε1=(β4・Es1)/(β1・Es4) ・・・(15)
ε2=(β1・Es2)/(β2・Es1) ・・・(16)
となる。Similarly, the transmittance ε4 of the selection optical element OS4, the transmittance ε1 of the selection optical element OS1, and the transmittance ε2 of the selection optical element OS2 are each set.
Es4 = ε4 ・ ε3 ・ ε5 ・ ε6 ・ β4 ・ Ea,
Es1 = ε1, ε4, ε3, ε5, ε6, β1, Ea,
Es2 = ε2, ε1, ε4, ε3, ε5, ε6, β2, Ea,
From the relationship of
ε4 = (β3 ・ Es4) / (β4 ・ Es3) ・ ・ ・ (14)
ε1 = (β4 ・ Es1) / (β1 ・ Es4) ・ ・ ・ (15)
ε2 = (β1 ・ Es2) / (β2 ・ Es1) ・ ・ ・ (16)
Will be.
なお、このような演算を正確に行う為に、光電センサDTa、DTb、DT1~DT6の各々で計測される信号の計測値は、受光するビームの強度の絶対値に精密に対応するように予め較正(キャリブレーション)されているものとする。 In order to perform such an operation accurately, the measured values of the signals measured by each of the photoelectric sensors DTa, DTb, and DT1 to DT6 are in advance so as to accurately correspond to the absolute value of the intensity of the received beam. It shall be calibrated.
描画ユニットUnの各々からのビームLBnの強度が適正露光量となるように調整されて、パターン露光されている間に、以上のようにして、6つの選択用光学素子OSnの各々の効率βnと透過率εnとを適当なインターバル、例えば基板P上の1つの露光領域を露光する時間ごとに逐次計測していくと、露光量が変動する可能性がある描画ユニットUnを特定することができ、その変動が補正されるように、図5で示した強度調整制御部250によって、描画ユニットUnに対応した選択用光学素子OSnの駆動信号DFnを調整することができる。本実施の形態では、光源装置LSから射出されるビームLBの強度を検出する光電センサDTaの他に、6つの選択用光学素子OS1~OS6を透過してくるビームLBの0次光のビームの強度を検出する光電センサDTbと検出回路CKbとによるビーム強度計測部を設けることで、選択用光学素子OS1~OS6の各々の現時点での効率β1~β6やその変動を簡単に計測できる。従って、選択用光学素子OS1~OS6の各々の熱的な影響による屈折率の変動、その他の光学素子(集光レンズやコリメータレンズ)の変動によるビーム光路の僅かな傾き等によって、効率βnが変動した選択用光学素子OSnを特定することができる。さらに、計測された効率βnの変動から、ビームLBnの強度を補正する為の図7に示した調整可能範囲ΔKnの確認と再設定ができる。
The intensity of the beam LBn from each of the drawing units Un is adjusted to an appropriate exposure amount, and while the pattern is exposed, the efficiency βn of each of the six selection optical elements OSn is as described above. By sequentially measuring the transmittance εn at an appropriate interval, for example, every time when one exposure area on the substrate P is exposed, it is possible to identify the drawing unit Un where the exposure amount may fluctuate. The drive signal DFn of the selection optical element OSn corresponding to the drawing unit Un can be adjusted by the intensity
また、描画ユニットU1~U6の各々に設けられ、選択用光学素子OS1~OS6の各々で偏向されたビームLB1~LB6の強度を検出する光電センサDT1~DT6を用いると、選択用光学素子OS1~OS6の各々の透過率ε1~ε6やその変動も簡単に計測できるので、描画ユニットU1~U6の各々で描画されるパターンを正確に適正露光量に維持して露光できる。また、本実施の形態によれば、光電センサDTaで計測される光源装置LSからのビームLBの強度Eaが変わっても、選択用光学素子OSnの各々の効率βnと透過率εnとが求められているので、描画ユニットUn内に設けられる光電センサDT1~DT6の各々を使わなくても、描画制御装置200又は強度調整制御部250によって、描画ユニットUnの各々に供給されるビームLBnの強度を高い精度で算出(計測)することが可能となる。
Further, when the photoelectric sensors DT1 to DT6 provided in each of the drawing units U1 to U6 and detecting the intensity of the beams LB1 to LB6 deflected by each of the selection optical elements OS1 to OS6 are used, the selection optical elements OS1 to OS1 to Since the transmittances ε1 to ε6 of each of the OS6s and their fluctuations can be easily measured, the patterns drawn by each of the drawing units U1 to U6 can be accurately maintained at an appropriate exposure amount for exposure. Further, according to the present embodiment, even if the intensity Ea of the beam LB from the light source device LS measured by the photoelectric sensor DTa changes, the efficiency βn and the transmittance εn of each of the selection optical elements OSn can be obtained. Therefore, the intensity of the beam LBn supplied to each of the drawing units Un by the
〔変形例1〕
上記の各実施の形態では、複数の選択用光学素子OSnの各々を音響光学変調素子(AOM)として、回折効果によって描画ユニットUnの各々にビームLBnを偏向させたが、電気光学素子と偏光ビームスプリッタ(偏光分離素子)を用いて、ビームLBnを偏向させても良い。電気光学素子は、化学組成として、KDP(KH2PO4)、ADP(NH4H2PO4)、KD*P(KD2PO4)、KDA(KH2AsO4)、BaTiO3、SrTiO3、LiNbO3、LiTaO3等で表される材料である。電気光学素子は、印加される電界によって屈折率が変化して入射する直線偏光のビームの偏光方向を90°回転させるものである。そのため、電気光学素子から射出するビームを偏向ビームスプリッタに入射させると、偏光方向に応じて描画ユニットUnに向かって反射する状態と、非偏向で透過する状態とに高速に切換えることができる。本変形例の場合、偏向ビームスプリッタによって電気光学素子からのビームを描画ユニットUnに向けて反射させている状態のとき、偏向ビームスプリッタを透過する漏れ光は、後段の選択用光学素子OSnの各々の電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを透過するので、図4に示したような光電センサDTbによって同様に検出できる。但し、その漏れ光の強度を確保する為に、電気光学素子に入射する直線偏光のビームの偏光方向を電気光学素子で正確に90°回転させるのではなく、90°から意図的にわずかにずれるように、印加する電界を設定すると良い。[Modification 1]
In each of the above embodiments, each of the plurality of selection optical elements OSn is used as an acousto-optic modulation element (AOM), and the beam LBn is deflected to each of the drawing units Un by a diffraction effect. The beam LBn may be deflected by using a splitter (polarization separation element). The electro-optical element has a chemical composition of KDP (KH 2 PO 4 ), ADP (NH 4 H 2 PO 4 ), KD * P (KD 2 PO 4 ), KDA (KH 2 AsO 4 ), BaTIO 3 , SrTIO 3 , LiNbO 3 , LiTaO 3 , and the like. The electro-optic element rotates the polarization direction of the incident linearly polarized beam by 90 °, whose refractive index changes depending on the applied electric field. Therefore, when the beam emitted from the electro-optical element is incident on the deflection beam splitter, it is possible to switch at high speed between a state of reflecting toward the drawing unit Un according to the polarization direction and a state of transmitting without deflection. In the case of this modification, when the beam from the electro-optical element is reflected toward the drawing unit Un by the deflection beam splitter, the leakage light transmitted through the deflection beam splitter is each of the selection optical elements OSn in the subsequent stage. Since it passes through the electro-optical element and the polarizing beam splitter, it can be similarly detected by the photoelectric sensor DTb as shown in FIG. However, in order to secure the intensity of the leaked light, the polarization direction of the linearly polarized beam incident on the electro-optic element is not exactly rotated by 90 ° by the electro-optic element, but is intentionally slightly deviated from 90 °. Therefore, it is advisable to set the applied electric field.
〔変形例2〕
上記の各実施の形態では、光源装置LSからのビームLBを複数の描画ユニットUnの各々のうちのいずれか1つに選択的に供給するスイッチング用の選択用光学素子OSnを、描画ユニットUnの各々に向かうビームLBnの強度調整用に兼用したが、スイッチングの機能と強度調整の機能とを別々の光学部材で実現しても良い。例えば、上記の実施の形態の選択用光学素子OSnはスイッチング用のみに用い、強度調整には別にビームLBnの偏光状態を制御してビーム強度を補正する偏光調整部材としても良い。偏光調整部材としては、直線偏光のビームを入射する電気光学素子(電界によって屈折率が変化するポッケルス効果やカー効果によって偏光方向を変える素子)と、電気光学素子を射出したビームから所定方向の偏光成分を透過する偏光板等とを組み合わせたものが使える。このような偏光調整部材は、描画ユニットUnの各々の内部に設けても良いし、光源装置LSと最前段の選択用光学素子OS5との間に1つだけ設けても良い。[Modification 2]
In each of the above embodiments, the optical element OSn for switching that selectively supplies the beam LB from the light source device LS to any one of the plurality of drawing units Un is provided in the drawing unit Un. Although it is also used for adjusting the intensity of the beam LBn toward each, the switching function and the intensity adjusting function may be realized by separate optical members. For example, the selection optical element OSn of the above embodiment may be used only for switching, and may be a polarization adjusting member that separately controls the polarization state of the beam LBn to correct the beam intensity for intensity adjustment. As the polarization adjusting member, an electro-optical element (an element that changes the polarization direction by the Pockels effect or the Kerr effect in which the refractive index changes by an electric field) that incidents a linearly polarized beam, and a polarization in a predetermined direction from the beam emitted by the electro-optical element. A combination with a polarizing plate that transmits components can be used. Such a polarization adjusting member may be provided inside each of the drawing units Un, or may be provided only once between the light source device LS and the selection optical element OS 5 in the front stage.
〔変形例3〕
また、個別に強度調整部材を設ける場合、スイッチング用の選択用光学素子OSnの各々の効率βnや透過率εnの変動が緩やかであれば、図2の描画ユニットUn内の反射ミラーM20と反射ミラーM20aの間に設けられる不図示のビームエクスパンダで拡大されたビームLBnの光路中に、透過率が徐々に変化するように濃度分布を与えたガラス板(可変NDフィルタ)を設け、そのガラス板上でのビームLBnの透過位置がずれるようにガラス板を移動させて強度調整しても良い。[Modification 3]
Further, when the intensity adjusting member is individually provided, if the fluctuation of the efficiency βn and the transmittance εn of each of the selection optical elements OSn for switching is gradual, the reflection mirror M20 and the reflection mirror in the drawing unit Un of FIG. 2 A glass plate (variable ND filter) having a density distribution so that the transmittance gradually changes is provided in the optical path of the beam LBn magnified by a beam expander (not shown) provided between M20a, and the glass plate is provided. The strength may be adjusted by moving the glass plate so that the transmission position of the beam LBn above is displaced.
〔その他の変形例〕
以上の各実施の形態では、1つの光源装置LSからのビームLBを6つの描画ユニットU1~U6のうちのいずれか1つに選択的に供給する構成としたが、ポリゴンミラーPMの走査効率1/αによっては、光源装置LSを2台にし、一方の光源装置LSからのビームLBは、例えば奇数番の3つの描画ユニットU1、U3、U5のいずれか1つに選択的に供給するように制御し、他方の光源装置LSからのビームLBは、偶数番の3つの描画ユニットU2、U4、U6のいずれか1つに選択的に供給するように制御しても良い。また、1台の光源装置LSからのビームLBを時分割で切換えて供給する描画ユニットは6つ、3つに限られず、2つ以上であれば良い。また、各実施の形態の描画ユニットは、回転するポリゴンミラーPMを用いてビーム走査を行ったが、その代わりに、回転軸APxの回りに一定の角度範囲で往復振動するガルバノミラー(走査部材)を用いて、fθレンズ系FTに入射するビームLBnを走査しても良い。[Other variants]
In each of the above embodiments, the beam LB from one light source device LS is selectively supplied to any one of the six drawing units U1 to U6, but the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1. Depending on / α, the number of light source devices LS is two, and the beam LB from one light source device LS is selectively supplied to, for example, one of three drawing units U1, U3, and U5 having an odd number. The beam LB from the other light source device LS may be controlled so as to selectively supply to any one of the three even-numbered drawing units U2, U4, and U6. Further, the number of drawing units for switching and supplying the beam LB from one light source device LS in a time-division manner is not limited to six or three, and may be two or more. Further, the drawing unit of each embodiment performs beam scanning using a rotating polygon mirror PM, but instead, a galvano mirror (scanning member) that reciprocates around the rotation axis APx within a certain angle range. May be used to scan the beam LBn incident on the fθ lens system FT.
Claims (7)
前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのいずれか1つに選択的に供給するために、前記光源装置からのビームを順番に通すように配置され、電気的な制御によって前記ビームを前記描画ユニットに向ける複数の音響光学変調素子を有するビーム切換部と、
前記複数の描画ユニットのうちの特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度を調整するビーム強度調整部と、
前記ビーム強度調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の音響光学変調素子の効率の調整可能範囲を比較して、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度が揃うように前記ビーム強度調整部を制御する、パターン描画装置。 A pattern drawing device that draws a pattern on a substrate by a plurality of drawing units that scan a beam from a light source device on a substrate by a scanning member to draw a pattern.
In order to selectively supply the beam from the light source device to any one of the plurality of drawing units, the beam from the light source device is arranged so as to pass in order, and the beam is supplied by electrical control. A beam switching unit having multiple acoustic-optical modulation elements directed toward the drawing unit,
A beam intensity adjusting unit that adjusts the intensity of a beam projected from a specific drawing unit among the plurality of drawing units onto the substrate, and a beam intensity adjusting unit .
A control unit that controls the beam intensity adjustment unit and
Equipped with
The control unit compares the adjustable range of the efficiency of the plurality of acoustic and optical modulation elements, and adjusts the beam intensity so that the intensities of the beams projected from each of the plurality of drawing units on the substrate are the same. A pattern drawing device to control .
前記ビーム強度調整部は、前記音響光学変調素子の効率を調整するように、前記音響光学変調素子の駆動信号を調整するドライブ回路を含む、パターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to claim 1 .
The beam intensity adjusting unit is a pattern drawing apparatus including a drive circuit that adjusts a drive signal of the acoustic-optical modulation element so as to adjust the efficiency of the acoustic-optical modulation element.
前記制御部は、前記複数の音響光学変調素子の効率を計測するために、前記音響光学変調素子の複数を透過してくる前記光源装置からのビームの0次光の強度を検出する光電センサからの信号を用いる、パターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to claim 1 or 2 .
In order to measure the efficiency of the plurality of acoustic- optical modulation elements, the control unit detects the intensity of the 0th-order light of the beam from the light source device transmitted through the plurality of the acoustic-optical modulation elements. A pattern drawing device that uses signals from.
前記ビーム強度調整部は、前記複数の描画ユニットの各々に対応して複数設けられている、パターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
A plurality of beam intensity adjusting units are provided corresponding to each of the plurality of drawing units, and are pattern drawing devices.
前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の音響光学変調素子が前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記光源装置からのビームを複数の前記音響光学変調素子の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、
前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのうちの1つに順番に供給するように、前記複数の音響光学変調素子のうちの1つを偏向状態に切り換える制御部と、
前記複数の音響光学変調素子のうちの偏向状態になっている前記音響光学変調素子を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、
を備え、
前記ビーム強度計測部は、前記複数の音響光学変調素子のうちの最前段の音響光学変調素子に入射する前記光源装置からのビームの強度を検出する第1の光電センサと、
前記複数の音響光学変調素子の各々を通った前記非偏向状態のビームの強度を検出する第2の光電センサと、
を備え、
前記ビーム強度計測部は、前記制御部によって前記複数の音響光学変調素子のうちの1つが偏向状態に切り換えられるたびに前記第1の光電センサと前記第2の光電センサから出力される光電信号に基づいて、前記複数の音響光学変調素子の各々の効率に関する情報を演算する、パターン描画装置。 A pattern drawing device that draws a pattern on the substrate by a plurality of drawing units that scan a beam from a light source device on a substrate with a scanning member to draw a pattern.
An acoustic-optical modulation element for deflecting the beam from the light source device toward the drawing unit is provided corresponding to each of the plurality of drawing units, and the beam from the light source device is provided with the plurality of the acoustic-optical modulation elements. A beam switching unit having a plurality of optical elements that guide light so as to pass through each of them in order, and
A control unit that switches one of the plurality of acoustic and optical modulation elements to a deflection state so that the beam from the light source device is sequentially supplied to one of the plurality of drawing units.
Of the plurality of acoustic and optical modulation elements, the intensity of the beam in the non-deflected state transmitted through the acoustic and optical modulation element in the deflected state is detected, and the beam supplied to each of the plurality of drawing units of the beam. Beam intensity measurement unit that measures intensity and
Equipped with
The beam intensity measuring unit includes a first photoelectric sensor that detects the intensity of a beam from the light source device incident on the acoustic-optical modulation element in the front stage of the plurality of acoustic-optical modulation elements.
A second photoelectric sensor that detects the intensity of the beam in the non-deflected state that has passed through each of the plurality of acoustic and optical modulation elements, and a second photoelectric sensor.
Equipped with
The beam intensity measuring unit converts the photoelectric signal output from the first photoelectric sensor and the second photoelectric sensor each time one of the plurality of acoustic-optical modulation elements is switched to the deflection state by the control unit. Based on this, a pattern drawing device that calculates information regarding the efficiency of each of the plurality of acoustic-optical modulation elements .
前記ビーム強度計測部は、前記複数の音響光学変調素子の各々で偏向されて前記描画ユニットの各々に供給される前記ビームをそれぞれ受光するように設けられた複数の第3の光電センサを備える、パターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to claim 5 .
The beam intensity measuring unit includes a plurality of third photoelectric sensors provided so as to receive each of the beams deflected by each of the plurality of acoustic and optical modulation elements and supplied to each of the drawing units. Pattern drawing device.
前記ビーム強度計測部は、前記第2の光電センサと前記複数の第3の光電センサの各々から出力される光電信号と、前記複数の音響光学変調素子の各々の効率に関する情報とに基づいて、前記複数の音響光学変調素子の透過率に関する情報を演算する、パターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to claim 6 .
The beam intensity measuring unit is based on the photoelectric signals output from each of the second photoelectric sensor and the plurality of third photoelectric sensors and the information regarding the efficiency of each of the plurality of acoustic-optical modulation elements. A pattern drawing device that calculates information regarding the transmittance of the plurality of acoustic-optical modulation elements.
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