KR101373643B1 - 묘화 위치 측정 방법과 장치 및 묘화 방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 묘화점 형성 수단에 의해 묘화점을 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 방법에 있어서 보다 고정밀도로 묘화점의 위치를 측정한다.
[해결 수단] 묘화면과 동일면에 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 형성하고, 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 상기 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하고, 그 3개 이상의 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치 정보를 2개 이상 취득하고, 그 2개 이상의 묘화점 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치를 측정한다.
묘화점 위치 측정 장치, 묘화 장치

Description

묘화 위치 측정 방법과 장치 및 묘화 방법과 장치{PLOTTING POSITION MEASURING METHOD AND DEVICE, AND PLOTTING METHOD AND DEVICE}
본 발명은 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 묘화점 형성 수단에 의해 묘화점을 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 방법과 장치 및 묘화 방법과 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)와 같은 공간 광변조 소자 등을 이용하여 화상 데이터에 따라 변조된 광빔에 의해 피노광 부재 상에 화상 노광을 행하는 노광 장치의 개발이 진행되고 있다.
이 DMD는 예를 들면 제어 신호에 따라 반사면의 각도가 변화되는 다수의 마이크로 미러를 실리콘 등의 반도체 기판 상에 2차원적으로 배열한 미러 디바이스이며, 각 메모리 셀에 저장된 전하에 의한 정전기력으로 마이크로 미러의 반사면의 각도를 변화시키도록 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 DMD를 사용한 노광 장치에 있어서는, 예를 들면, 레이저 빔을 출사하는 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 렌즈계에서 콜리메이팅(collimating)하고, 이 렌즈계의 대략 초점 위치에 배치된 DMD의 복수개의 마이 크로 미러로 각각 레이저 빔을 반사하여 복수개의 빔 출사구로부터 각 빔을 출사하는 노광 헤드를 사용하고, 또한, 노광 헤드의 빔 출사구로부터 출사된 각 빔을 1화소마다 1개의 렌즈로 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이 등의 광학 소자를 갖는 렌즈계에 의해 감광 재료(피노광 부재)의 노광면 상에 스폿(spot) 지름을 작게 하여 결상함으로써 고 해상도의 화상 노광이 행해진다.
그리고, 이 노광 장치에 있어서는 화상 데이터 등에 따라 생성된 제어 신호에 의거하여 DMD의 마이크로 미러 각각을 제어 장치로 온오프 제어하여 레이저 빔을 변조하고 변조된 레이저 빔을 노광면 상에 조사하여 노광한다.
그리고, 이 노광 장치에 있어서는 노광면에 감광 재료(포토레지스트 등)를 배치하고, 노광 장치의 복수개의 노광 헤드로부터 각각 감광 재료 상에 레이저 빔이 조사되어 결상된 빔 스폿의 위치를 감광 재료에 대하여 상대적으로 이동시키면서, 각각의 DMD를 화상 데이터에 따라 변조함으로써 감광 재료 상에 패턴 노광이 실시된다.
여기서, 상기와 같은 노광 장치에 있어서는, 예를 들면 기판 상에 고정밀도로 회로 패턴을 노광하는 처리에 이용할 경우, 노광 헤드의 조명 광학계나 결상 광학계에 이용되는 렌즈가 디스토션(distortion)이라고 불리는 고유의 디스토션 특성을 갖고 있기 때문에, DMD의 전체 마이크로 미러에 의해 구성된 반사면과, 노광면 상에 있어서의 투영 상이 정확한 상사 관계가 되지 않고, 노광면 상의 투영 상이 디스토션에 의해 변형됨으로써 위치 어긋남이 생겨 설계된 회로 패턴에 엄밀하게 일치하지 않는 경우가 있다.
그래서, 상기와 같은 디스토션을 보정하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 있어서는 노광면의 단부에 く자형의 슬릿과 이 슬릿을 투과한 광을 검출하는 포토 센서를 설치하고, DMD의 각 마이크로 미러로부터 출사되어, く자형의 슬릿을 통과한 레이저 빔을 검출함과 아울러, 그 검출 시점에 있어서의 노광면의 위치를 측정함으로써 DMD의 각 마이크로 미러의 빔 스폿 위치를 측정하고, 이 빔 스폿 위치 정보와 DMD의 각 마이크로 미러의 반사면의 위치 정보로부터 이들의 상대적인 위치 어긋남을 산출하고, 이 위치 어긋남에 의거하여 화상 데이터를 보정 함으로써 디스토션을 보정하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 2005-316409호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에 있어서는, 2개의 직선상의 슬릿으로 이루어지는 1개의 く자형의 슬릿을 이용하여 빔 스폿 위치를 측정하기 때문에, 예를 들면, 이 슬릿이 형성되는 위치에 오차가 있을 경우, 이 오차가 그대로 빔 스폿 위치의 오차가 되어서 정확한 빔 스폿의 위치를 측정할 수 없고, 적절한 디스토션의 보정을 행할 수 없어, 고정밀도의 묘화를 행할 수 없다.
또한, 상기한 바와 같이 슬릿을 이용하여 빔 스폿 위치를 측정할 때, 예를 들면, 포토 센서에 의해 빔 스폿의 최대 광량의 반값이 검출된 시점이 그 빔 스폿의 검출 시점으로서 결정되지만, 예를 들면, 빔 스폿이 비대칭의 형상으로 변형되어 있는 경우에, 상기한 바와 같이 최대 광량의 반값이 검출된 시점을 그 빔 스폿의 검출 시점으로서 결정하면, 정확한 빔 스폿 위치를 측정할 수 없는 경우가 있고, 역시, 적절한 디스토션의 보정을 행할 수 없어, 고정밀도의 묘화를 행할 수 없다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 보다 고정밀도의 묘화를 가능하게 하기 위해서, 보다 고정밀도로 빔 스폿 위치를 측정할 수 있는 묘화 위치 측정 방법과 장치 및 묘화 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 묘화 위치 측정 방법은, 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 묘화점 형성 수단에 의해 묘화점을 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 방법에 있어서, 묘화면과 동일면에 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 형성하고, 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하며, 그 3개 이상의 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 묘화 위치 측정 방법에 있어서는 3개 이상의 슬릿을 서로 평행이 아닌 것으로 할 수 있다.
또한, 슬릿의 폭을 묘화점의 지름보다 크게 되도록 할 수 있다.
또한, 복수개의 묘화점을 측정할 수 있는 위치에 복수개의 상기 3개 이상의 슬릿을 가지도록 할 수 있다.
본 발명의 묘화 방법은, 헤드와 묘화면을 상대적으로 이동시키면서, 헤드가 형성하는 복수개의 빔에 의해 묘화면에 묘화점을 순차적으로 형성하는 묘화 방법으로서, 묘화면과 동일면에 형성된 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔을 검출하고, 그 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 빔의 위치를 측정하고, 그 측정된 빔의 위치에 의거하여 빔을 변조시키기 위한 데이터를 형성하며, 그 데이터를 헤드에 공급하여 빔을 변조하여 묘화면에 묘화점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 묘화 위치 측정 장치는, 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 묘화점 형성 수단에 의해 묘화점을 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 장치에 있어서, 묘화면과 동일면에 형성된 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿과, 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하는 검출 수단과, 검출 수단에 의한 상기 3개 이상의 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치를 측정하는 위치 측정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 묘화 위치 측정 장치에 있어서는 3개 이상의 슬릿을 서로 평행이 아닌 것으로 할 수 있다.
또한, 슬릿의 폭을 묘화점의 지름보다 큰 것으로 할 수 있다.
또한, 복수개의 묘화점을 측정할 수 있는 위치에 복수개의 상기 3개 이상의 슬릿을 가지도록 할 수 있다.
본 발명의 묘화 장치는, 복수개의 빔을 형성하는 헤드와, 빔에 의해 묘화면에 묘화점이 순차적으로 형성되도록 헤드와 묘화면을 상대적으로 이동시키는 기구와, 묘화면 상에 있어서의 빔의 위치를 측정하는 센서 유닛과, 측정된 빔의 위치에 의거하여 빔을 변조시키기 위한 데이터를 형성하는 데이터 처리 유닛을 구비한 묘화 장치로서, 센서 유닛이 묘화면과 동일면에 형성된 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿과, 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔을 검출하는 센서와, 센서에 의한 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 빔의 위치를 측정하는 위치 측정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
<발명의 효과>
본 발명의 묘화 위치 측정 방법 및 장치에 의하면, 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 묘화점 형성 수단에 의해 묘화점을 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 방법에 있어서, 묘화면과 동일면에 2개 이상이 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 형성하고, 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하고, 그 3개 이상의 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치를 측정하도록 했으므로, 예를 들면, 묘화점의 위치 정보를 2개 이상 취득하며, 그 2개 이상의 묘화점의 위치 정보에 의거하여 묘화점의 위치를 측정하도록 하면, 묘화점의 위치 슬릿이 형성되는 위치에 오차가 있었다고 해도, 그 오차는 묘화점의 위치 정보의 수로 평균화되므로 보다 작은 오차로 할 수 있어 보다 정확하게 묘화점의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 묘화 위치 측정 방법 및 장치에 있어서 3개 이상의 슬릿을 서로 평행하지 않은 것으로 했을 경우에는, 예를 들면, 묘화점이 비대칭으로 변형되어 있었다고 해도, 서로 다른 각도의 슬릿을 통과한 광을 검출하므로, 보다 정확하게 묘화점의 위치를 측정할 수 있다.
본 발명의 묘화 방법 및 장치에 의하면, 상기 본 발명의 묘화 위치 측정 방법 및 장치와 마찬가지로, 보다 정확하게 묘화점의 위치를 측정할 수 있고, 보다 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 묘화 위치 측정 장치의 일실시형태를 이용한 노광 장치의 전체 개략적인 사시도이다.
도 2는 노광 헤드 유닛의 각 노광 헤드에 의해 감광 재료에 노광하는 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 노광 헤드에 관한 광학계의 개략적인 구성도이다.
도 4는 DMD의 구성을 나타내는 확대 사시도이다.
도 5(A) 및 (B)는 DMD의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6(A)는 DMD를 경사지게 하지 않을 경우의 각 마이크로 미러에 의한 반사광상(노광 빔)의 주사 궤적을 나타내는 평면도, (B)는 DMD를 경사지게 했을 경우의 노광 빔의 주사 궤적을 나타내는 평면도이다.
도 7은 1개의 노광 헤드에 의한 노광 영역에 대한 검출용 슬릿을 나타내는 도면이다.
도 8(A)는 검출용 슬릿을 이용하여 점등하고 있는 특정 화소의 위치를 검출하는 상태를 나타내는 설명도, (B)는 점등하고 있는 특정 화소를 포토 센서가 검지했을 때의 신호를 나타내는 도면이다.
도 9는 검출용 슬릿을 이용하여 점등하고 있는 특정 화소를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 검출용 슬릿의 그 외의 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 11은 검출용 슬릿의 그 외의 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 복수개의 검출용 슬릿을 이용하여 복수 점등하고 있는 특정 화소를 검출하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 디스토션양 검출 수단으로 검출한 묘화의 디스토션양(디스토션 상태)을 설명하기 위한 도면이다.
도 14(a) ~ 도 14(f)는 묘화의 디스토션 보정을 설명하기 위한 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 노광 장치 11: 감광 재료
12: 기대 14: 이동 스테이지
18: 노광 헤드 유닛 20: 제어 유닛
24: 위치 검출 센서 26: 노광 헤드
32: 노광 영역 46: 마이크로 미러
70: 슬릿판 72: 포토 센서
74: 검출용 슬릿 74a: 제 1 슬릿부
74b: 제 2 슬릿부 75A: 제 1 く자형 슬릿
75B: 제 2 く자형 슬릿 76: 리니어 인코더
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 묘화 위치 측정 방법 및 장치의 일실시형태를 이용한 노광 장치에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태를 이용한 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(10)는 소위 플랫 베드형으로 구성한 것이며, 4개의 다리 부재(12A)에 지지된 기대(基台)(12)와, 이 기대(12) 상에 설치된 도면 중 Y 방향으로 이동하고 감광 재료가 적재 고정되어 이동하는 이동 스테이지(14)와, 자외 파장 영역을 포함하는 일방향으로 연장된 멀티 빔을 레이저광으로서 사출하는 광원 유닛(16)과, 이 멀티 빔을 원하는 화상 데이터에 의거하여 멀티 빔의 위치에 따라 공간 변조하고, 멀티 빔의 파장 영역에 감도를 갖는 감광 재료에 이 변조된 멀티 빔을 노광 빔으로서 조사하는 노광 헤드 유닛(18)과, 이동 스테이지(14)의 이동에 따라 노광 헤드 유닛(18)에 공급하는 변조 신호를 화상 데이터로부터 생성하는 제어 유닛(20)을 구비하고 있다.
이 노광 장치(10)에서는 이동 스테이지(14)의 상방에 감광 재료를 노광하기 위한 노광 헤드 유닛(18)이 배치되어 있다. 또한, 이 노광 헤드 유닛(18)에는 복수개의 노광 헤드(26)가 설치되어 있다. 각 노광 헤드(26)에는 광원 유닛(16)으로부터 각각 인출된 번들형 광파이버(28)가 접속되어 있다.
이 노광 장치(10)에는 기대(12)를 걸치도록 문형 프레임(22)이 설치되고, 그 한쪽 면에 한 쌍의 위치 검출 센서(24)가 장착되어 있다. 이 위치 검출 센서(24)는 이동 스테이지(14)의 통과를 검지했을 때의 검출 신호를 제어 유닛(20)에 공급한다.
이 노광 장치(10)에서는 기대(12)의 상면에 스테이지 이동 방향을 따라 연장된 2개의 가이드(30)가 설치되어 있다. 이 2개의 가이드(30) 상에는 이동 스테이지(14)가 왕복 이동가능하게 장착되어 있다. 이 이동 스테이지(14)는 도면에 나타나 있지 않은 선형 모터에 의해, 예를 들면, 1000㎜의 이동량을 40㎜/초의 비교적 저속의 일정 속도로 이동되도록 구성되어 있다.
이 노광 장치(10)에서는 고정된 노광 헤드 유닛(18)에 대하여 이동 스테이지(14)에 탑재된 피노광 부재인 감광 재료(기판)(11)를 이동시키면서 주사 노광한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 노광 헤드 유닛(18)의 내부에는 m행 n열(예를 들면 2행 4열)의 대략 매트릭스상으로 배열된 복수개(예를 들면 8개)의 노광 헤드(26)가 설치되어 있다.
노광 헤드(26)에 의한 노광 영역(32)는 예를 들면 주사 방향을 단변으로 하는 직사각 형상으로 구성된다. 이 경우, 감광 재료(11)에는 그 주사 노광의 이동 동작에 따라 노광 헤드(26)마다 띠 형상의 노광 완료 영역(34)이 형성된다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 띠 형상의 노광 완료 영역(34)이 주사 방향과 직교하는 방향으로 간극 없이 늘어서도록 라인상으로 배열된 각 행의 노광 헤드(26) 각각은 배열 방향으로 소정 간격(노광 영역의 장변의 자연수배) 어긋나게 하여 배치되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 제 1행째의 노광 영역(32)과 제 1행째의 노광 영역(32) 사이의 노광할 수 없는 부분은 제 2행째의 노광 영역(32)에 의해 노광된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 각 노광 헤드(26)는 각각 입사된 광빔을 화상 데이터에 따라 각 화소마다 변조하는 공간 광변조 소자로서, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)(36)를 구비하고 있다. 이 DMD(36)는 데이터 처리 수단과 미러 구동 제어 수단을 구비한 제어 유닛(제어 수단)(20)에 접속되어 있다.
이 제어 유닛(20)의 데이터 처리부에서는 입력된 화상 데이터에 의거하여 각 노광 헤드(26)마다 DMD(36)의 제어해야 할 영역 내의 각 마이크로 미러를 구동 제어하는 제어 신호가 생성된다. 또한, DMD 컨트롤러로서의 미러 구동 제어 수단은 화상 데이터 처리부에서 생성한 제어 신호에 의거하여 각 노광 헤드(26)마다 DMD(36)에 있어서의 각 마이크로 미러의 반사면의 각도를 제어한다. 또한, 이 반사면의 각도 제어에 대해서는 후술한다.
각 노광 헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광입사측에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자외 파장 영역을 포함하는 일방향으로 연장된 멀티 빔을 레이저광으로서 조사하는 조명 장치인 광원 유닛(16)으로부터 각각 인출된 번들형 광파이버(28)가 접속된다.
광원 유닛(16)은 도면에 나타내지 않지만 그 내부에 복수개의 반도체 레이저 칩으로부터 출사된 레이저 광을 합파하여 광파이버에 입력하는 합파 모듈이 복수개 설치되어 있다. 각 합파 모듈로부터 연장되는 광파이버는 합파된 레이저 광을 전송하는 합파된 광파이버로서, 복수개의 광파이버가 1개로 묶어서 번들형 광파이버(28)로서 형성된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 각 노광 헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광입사측에는 번들형 광파이버(28)의 접속 단부로부터 출사된 레이저 광을 DMD(36)를 향하여 반사하는 미러(42)가 배치되어 있다.
DMD(36)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, SRAM 셀(메모리 셀)(44) 상에 미소 미러(마이크로 미러)(46)가 지주에 의해 지지되어 배치된 것이며, 화소를 구성하는 다수(예를 들면, 600개×800개)의 미소 미러를 격자상으로 배열한 미러 디바이스로서 구성되어 있다. 각 화소에는 최상부에 지주에 의해 지지된 마이크로 미러(46)가 설치되어 있고, 마이크로 미러(46)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다.
또한, 마이크로 미러(46)의 바로 아래에는 도면에 나타나 있지 않은 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 거쳐 통상의 반도체 메모리 제조 라인에서 제조되는 실리콘 게이트 CMOS의 SRAM 셀(44)이 배치되어 있고, 전체는 모놀리식(일체형)으로 구성되어 있다.
DMD(36)의 SRAM 셀(44)에 디지털 신호가 기록되면, 지주에 의해 지지된 마이크로 미러(46)가 대각선을 중심으로 하여 DMD(36)가 배치된 기판측으로 대하여 ±a도(예를 들면 ±10도)의 범위에서 경사진다. 도 5(A)는 마이크로 미러(46)가 온 상태인 +a도 경사진 상태를 나타내고, 도 5(B)는 마이크로 미러(46)가 오프 상태인 ―a도 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상 신호에 따라 DMD(36)의 각 화소에 있어서의 마이크로 미러(46)의 경사를 도 4에 나타내는 바와 같이 제어함으로써 DMD(36)에 입사된 광은 각각의 마이크로 미러(46)의 경사 방향으로 반사된다.
또한, 도 4에는 DMD(36)의 일부를 확대하여 마이크로 미러(46)가 +a도 또는 -a도 제어되어 있는 상태의 일례를 나타낸다. 각각의 마이크로 미러(46)의 온오프(on/off) 제어는 DMD(36)에 접속된 제어 유닛(20)에 의해 행해지는 것으로, 온 상태의 마이크로 미러(46)에 의해 반사된 광은 노광 상태로 변조되어 DMD(36)의 광출사측에 설치된 투영 광학계(도 3 참조)에 입사된다. 또한, 오프 상태의 마이크로 미러(46)에 의해 반사된 광은 비노광 상태로 변조되어 광흡수체(도시되지 않음)에 입사된다.
또한, DMD(36)는 그 단변방향이 주사 방향과 소정 각도(예를 들면, 0.1°∼0.5°)를 이루도록 약간 경사지게 하여 배치하는 것이 바람직하다. 도 6(A)는 DMD(36)를 경사지게 하지 않을 경우의 각 마이크로 미러에 의한 반사광상(노광 빔)(48)의 주사 궤적을 나타내고, 도 6(B)는 DMD(36)를 경사지게 했을 경우의 노광 빔(48)의 주사 궤적을 나타내고 있다.
DMD(36)에는 길이 방향(행 방향)을 따라 마이크로 미러(46)가 다수개(예를 들면, 800개) 배열된 마이크로 미러 열이 폭방향으로 다수 세트(예를 들면, 600세트) 배열되어 있지만, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, DMD(36)를 경사지게 함으로써 각 마이크로 미러(46)에 의한 노광 빔(48)의 주사 궤적(주사선)의 피치(P2)가 DMD(36)를 경사지게 하지 않을 경우의 주사선의 피치(P1)보다 좁아져 해상도를 대폭 향상시킬 수 있다. 한편, DMD(36)의 경사각은 미소하므로, DMD(36)를 경사지게 했을 경우의 주사 폭(W2)과 DMD(36)를 경사지게 하지 않을 경우의 주사 폭(W1)은 대략 동일하다.
또한, 다른 마이크로 미러 열에 의해 동일 주사선 상에 있어서의 대략 동일한 위치(도트)가 겹쳐서 노광(다중 노광)되게 된다. 이와 같이 다중 노광됨으로써 노광 위치의 미소량을 컨트롤할 수 있고, 고정세한 노광을 실현할 수 있다. 또한, 주사 방향으로 배열된 복수개의 노광 헤드 간의 연결 부위를 미소량의 노광 위치 제어에 의해 단차 없이 연결시킬 수 있다.
또, DMD(36)를 경사지게 하는 대신에 각 마이크로 미러 열을 주사 방향과 직교하는 방향으로 소정 간격 어긋나게 하여 지그재그형으로 배치하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 노광 헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광반사측에 설치된 투영 광학계(결상 광학계)에 관하여 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 노광 헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광반사측에 설치된 투영 광학계는 DMD(36)의 광반사측의 노광면에 있는 감광 재료(11) 상에 광원상을 투영하기 위해서 DMD(36)측으로부터 감광 재료(11)를 향하여 순차적으로 렌즈계(50, 52), 마이크로 렌즈 어레이(54), 대물 렌즈계(56, 58)의 각 노광용 광학부재가 배치되어 구성되어 있다.
여기서, 렌즈계(50, 52)는 확대 광학계로서 구성되어 있고, DMD(36)에 의해 반사되는 광선 다발의 단면적을 확대함으로써 감광 재료(11) 상의 DMD(36)에 의해 반사된 광선 다발에 의한 노광 영역(32)(도 2에 도면에 나타냄)의 면적을 소요의 크기로 확대한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(54)는 광원 유닛(16)으로부터 각 광파이버(28)를 통해 조사된 레이저 광을 반사하는 DMD(36)의 각 마이크로 미러(46)에 1대1로 대응하는 복수개의 마이크로 렌즈(60)가 일체로 성형된 것이며, 각 마이크로 렌즈(60)는 각 렌즈계(50, 52)를 투과한 각 레이저 빔의 광축 상에 각각 배치되어 있다.
이 마이크로 렌즈 어레이(54)는 직사각 평판형으로 형성되고, 각 마이크로 렌즈(60)를 형성한 부분에는 각각 조리개(62)가 일체로 배치되어 있다. 이 조리개(62)는 각 마이크로 렌즈(60)에 1대1로 대응하여 배치된 개구 조리개로서 구성되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 대물 렌즈계(56, 58)는 예를 들면 등배광학계로서 구성되어 있다. 또한, 감광 재료(11)는 대물 렌즈계(56, 58)의 후방 초점 위치에 배치된다. 또한, 투영 광학계에 있어서의 각 렌즈계(50, 52), 대물 렌즈계(56, 58)는 도 3에 있어서 각각 1장의 렌즈로서 나타내어져 있지만, 복수매의 렌즈(예를 들면, 볼록 렌즈와 오목렌즈)를 조합한 것이어도 좋다.
상술한 바와 같이 구성된 노광 장치(10)에서는 노광 헤드(26)의 투영 광학계에 있어서의 각 렌즈계(50, 52)나 대물 렌즈계(56, 58) 등이 갖는 디스토션이나, 노광 헤드(26)로 노광 처리할 때의 온도나 진동이라는 요인으로 경시 변화되는 묘화의 디스토션양을 적절하게 검출하기 위한 묘화 디스토션양 검출 수단이 설치되어 있다.
이 묘화 디스토션양 검출 수단의 일부로서, 도 1 ∼ 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 노광 장치(10)에는 그 이동 스테이지(14)의 반송 방향 상류측에 조사된 빔 위치를 검출하기 위한 빔 위치 검출 수단이 배치된다.
이 빔 위치 검출 수단은 이동 스테이지(14)에 있어서의 반송 방향(주사 방향)에 직교하는 방향을 따라 상류측의 끝 가장자리부에 일체로 장착된 슬릿판(70)과, 이 슬릿판(70)의 뒤편에 각 슬릿마다 대응하여 설치된 포토 센서(72)를 갖는다.
이 슬릿판(70)에는 노광 헤드(26)로부터 출사된 레이저 빔을 투과하는 검출용 슬릿(74)이 천공되어 있다.
각 검출용 슬릿(74)은 도 7에 나타내는 바와 같이 제 1 く자형 슬릿(75A)과 제 2 く자형 슬릿(75B)으로 이루어지고, 각 く자형 슬릿(75A, 75B)은 반송 방향 상류측에 위치하는 소정 길이를 가지는 직선상의 제 1 슬릿부(74a)와 반송 방향 하류측에 위치하는 소정 길이를 가지는 직선상의 제 2 슬릿부(74b)를 각각의 일단부에서 직각으로 접속한 것이다.
즉, 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)는 서로 직교함과 아울러, Y축(주행방향)에 대하여 제 1 슬릿부(74a)는 135°, 제 2 슬릿부(74b)는 45°의 각도를 갖도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 주사 방향을 Y축으로 하고, 이것에 직교하는 방향(노광 헤드(26)의 배열 방향)을 X축으로 한다.
또한, 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)는 서로 소정의 각도를 이루도록 배치하는 것이 좋고, 양자가 교차하는 구성 이외에 각각 떨어져 배치되는 구성이여 도 좋다.
또한, 이 노광 장치에서는 빔 위치 검출 수단에 의해 검출되는 대상이 되는 빔 스폿(BS)의 광량이 낮을지라도, S/N 비를 양호하게 하여 고정밀도의 측정을 가능하게 하기 위해서, 검출용 슬릿(74)에 있어서의 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 슬릿 폭을 가우스 빔의 빔 스폿(BS) 지름보다 포토 센서(72)가 광량을 충분히 얻을 수 있도록 폭을 넓게 형성한다. 요컨대, 검출용 슬릿(74)에 있어서의 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 슬릿 폭을 가우스 빔의 빔 스폿(BS) 지름 이상으로 형성한다.
이와 같이, 검출용 슬릿(74)의 슬릿 폭을 빔 스폿(BS) 지름보다 포토 센서(72)가 광량을 충분하게 얻을 수 있도록 폭을 넓게 형성하였을 경우에는 빔 스폿(BS)에 조사되는 빔의 광량을 전면적으로 이용할 수 있기 때문에, 포토 센서(72)가 수광하는 광량을 가능한 한 크게 하여 S/N 비를 양호하게 할 수 있다.
여기서, 일반적으로 정의되어 있는 바와 같이, 가우스 빔은 빔에 수직인 단면의 강도가 중심대칭의 가우스 분포의 형태를 취하는 것을 말한다.
또한, 가우스 빔에 있어서의 빔 스폿 지름은 강도가 중심축상의 강도의 1/e2(약 13.5%)로 저하되는 둘레 가장자리부의 지름을 말한다.
또한, 검출용 슬릿(74)에 있어서의 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)는 주사 방향에 대하여 45°의 각도를 이루도록 형성된 것이 도시되었지만, 이들 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)를 노광 헤드(26)의 화소 배열에 대하여 경사지게 함과 동시에, 주사 방향 즉 스테이지 이동 방향에 대하여 경사지는 상태(서로 평행하지 않도록 배치한 상태)로 할 수 있으면, 주사 방향에 대한 각도를 임의로 설정하거나, 또는 ハ자 형태로 구성해도 좋다.
각 검출용 슬릿(74) 바로 밑의 각 소정 위치에는 각각 노광 헤드(26)로부터의 광을 검출하는 포토 센서(72)(CCD, CMOS 또는 광검출기 등이어도 좋음)가 배치되어 있다.
또한, 이 노광 장치(10)에 설치된 빔 위치 검출 수단은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이동 스테이지(14)의 반송 방향을 따른 한쪽의 측부에 이동 스테이지(14)의 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더(76)를 구비하고 있다.
이 리니어 인코더(76)는 일반적으로 시판되고 있는 리니어 인코더를 이용할 수 있다. 이 리니어 인코더(76)는 이동 스테이지(14)에 있어서의 반송 방향(주사 방향)에 따른 측부에 일체로 부착된 광을 투과하는 미세한 슬릿형의 눈금을 동일한 간격으로 평면부분에 형성한 눈금판(78)과, 이 눈금판(78)을 샌드위칭하도록 기대(12)에 설치된 도면에 나타내지 않은 고정 프레임에 고착된 투광기(80) 및 수광기(82)를 갖는다.
이 리니어 인코더(76)는 투광기(80)로부터 측정용 빔이 출사되고, 눈금판(78)의 미세한 슬릿형의 눈금을 투과한 측정용 빔이 이면측에 배치된 수광기(82)에 의해 검출되며, 그 검출 신호가 제어 유닛(20)으로 송신되도록 구성된다.
이 리니어 인코더(76)에서는 초기 위치에 있는 이동 스테이지(14)를 이동 조작했을 때, 이동 스테이지(14)와 일체로 이동하는 눈금판(78)에 의해 투광기(80)로 부터 출사된 측정용 빔이 단속적으로 차단되어서 수광기(82)에 입사된다.
따라서, 이 노광 장치(10)에서는 수광기(82)에 의해 수광한 회수를 제어 유닛(20)이 카운트함으로써 이동 스테이지(14)의 이동 위치를 제어 유닛(20)이 인식할 수 있게 구성되어 있다.
이 노광 장치(10)에서는 제어 수단인 제어 유닛(20)에 디스토션양 검출 수단의 일부가 되는 전기계의 구성이 설치된다.
이 제어 유닛(20)은, 도면에는 나타내지 않았지만, 디스토션양 연산 수단의 일부를 겸하는 제어 장치로서의 CPU 및 메모리를 갖는다. 이 제어 장치는 DMD(36)에 있어서의 각각의 마이크로 미러(46)를 구동 제어할 수 있게 구성되어 있다.
또한, 이 제어 장치는 리니어 인코더(76)의 수광기(82)의 출력 신호를 수신하고, 각 포토 센서(72)로부터의 출력 신호를 수신하며, 이동 스테이지(14)의 위치와 포토 센서(72)로부터의 출력 상태를 관련시킨 정보에 근거하여 화상 데이터에 대하여 디스토션 보정 처리를 하고, 적절한 제어 신호를 생성하여 DMD(36)를 제어함과 아울러, 감광 재료(11)가 탑재된 이동 스테이지(14)를 주사 방향으로 구동 제어한다.
또한, 제어 장치는 노광 장치(10)에서 노광 처리할 때에 필요한 광원 유닛(16)이라는 노광 장치(10)의 노광 처리 동작 전반에 관계되는 각종 장치의 제어를 행한다.
이어서, 이 노광 장치(10)에 설치된 묘화 디스토션양 검출 수단에 있어서 검출용 슬릿(74)과 리니어 인코더(76)를 이용하여 빔 위치를 검출하는 방법에 관하여 설명한다.
우선, 이 노광 장치(10)에 있어서 피측정 화소인 1개의 특정 화소(Z1)를 점등했을 때의 노광면 상에 실제로 조사된 위치를 검출용 슬릿(74)과 리니어 인코더(76)를 이용하여 특정할 때의 방법에 관하여 설명한다.
우선, 이동 스테이지(14)를 이동 조작하여 슬릿판(70)의 소정 노광 헤드(26)용의 소정 검출용 슬릿(74)을 노광 헤드 유닛(18)의 하방에 위치시킨다.
이어서, 소정의 DMD(36)에 있어서 특정 화소(Z1)만을 온 상태(점등 상태)가 되도록 제어한다.
또한, 이동 스테이지(14)를 이동 제어함으로써, 도 8(A)에 실선으로 나타내는 바와 같이, 검출용 슬릿(74)이 노광 영역(32) 상의 소요 위치(예를 들면, 원점으로 해야 할 위치)가 되도록 이동시킨다. 이때, 제어 장치는 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0A, Y0A)라고 인식하고 메모리에 기억한다. 또한, 도 8(A)에 나타내는 검출용 슬릿(74)은 제 1 く자형 슬릿(75A)이다.
이어서, 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 제어 장치는 이동 스테이지(14)를 이동 제어함으로써 검출용 슬릿(74)을 Y축을 따라 도 8(A)를 향하여 우측 방향으로의 이동을 개시시킨다.
그리고, 제어 장치는 도 8(A)를 향하여 우측 방향의 가상선으로 나타낸 위치를 통과할 때에 도 8(B)에 예시하는 바와 같이 점등하고 있는 특정 화소(Z1)로부터의 광이 제 1 슬릿부(74a)를 투과하여 포토 센서(72)에 의해 검출되었을 때의 출력 신호와 이동 스테이지(14)의 이동 위치의 관계로부터 특정 화소(Z1)의 위치 정보를 연산 처리하고, 이때의 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0A, Y11A)로서 인식하고 메모리에 기억한다.
이 빔 위치 검출 수단에서는 검출용 슬릿(74)의 슬릿 폭을 빔 스폿(BS) 지름보다 충분히 폭이 넓도록 형성하고 있어, 도 9에 나타내는 바와 같이 포토 센서(72)의 검출값의 최대의 위치가 어떤 범위를 지나 퍼져버리므로, 포토 센서(72)의 검출값이 최대가 되었을 때의 위치를 특정 화소(Z1)의 위치라고 할 수 없다.
그래서, 포토 센서(72)가 검출한 최대값의 반 정도의 값인 반값을 산출한다. 그리고 이 제어 장치는 이동 스테이지(14)를 연속적으로 이동시키면서 포토 센서(72)의 출력이 반값이 되었을 때의 2 장소의 위치[이동 스테이지(14)의 이동 위치]를 각각 리니어 인코더(76)의 검출값으로부터 구한다.
이어서, 포토 센서(72)의 출력이 반값이 되었을 때의 제 1 위치와 제 2 위치의 중앙 위치를 산출한다. 그리고, 이 산출한 중앙 위치를 특정 화소(Z1)의 위치 정보[제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 교점(X0A, Y11A)]로서 메모리에 기억된다. 이에 따라, 빔 스폿(BS)의 중심 위치를 특정 화소(Z1)의 위치로서 구할 수 있다.
이어서, 이동 스테이지(14)를 이동 조작하고 검출용 슬릿(74)을 Y축을 따라 도 8(A)를 향하여 좌측 방향으로의 이동을 개시시킨다. 그리고, 제어 장치는 도 8(A)를 향하여 좌측 방향의 가상선으로 나타낸 위치에서, 도 8(B)에 예시하는 바와 같이 점등하고 있는 특정 화소(Z1)로부터의 광이 제 1 슬릿부(74a)를 투과하여 포토 센서(72)에 의해 검출되었을 때의 출력 신호와, 이동 스테이지(14)의 이동 위치 의 관계로부터 전술한 도 9에서 설명한 것과 동일한 방법으로 특정 화소(Z1)의 위치 정보를 연산 처리하고, 이때의 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0A, Y12A)로서 인식하고 메모리에 기억한다.
이어서, 제어 장치는 메모리에 기억된 좌표(X0A, Y11A)와 (X0A, Y12A)를 판독하여 특정 화소(Z1)의 좌표를 구하기 위해서 하기 식으로 연산을 행한다. 여기서, 특정 화소(Z1)의 좌표를 (X1A, Y1A)라고 하면, X1A=X0A+(Y11A-Y12A)/2로 나타내어지고, Y1A=(Y11B+Y12B)/2로 나타내어진다.
그리고, 다음으로 제 2 く자형 슬릿(75B)을 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1B, Y1B)를 구한다. 또한, 제 1 く자형 슬릿(75A)의 X0A와 제 2 く자형 슬릿의 XOB가 동일한 값이 아니므로, 제 2 く자형 슬릿(75B) 을 이용하여 구한 특정 화소의 좌표(X1B)로부터는 그 어긋남분만큼 좌표가 어긋난다.
그리고, 제 1 く자형 슬릿(75A)을 이용하여 구한 특정 화소(Z1)의 좌표(X1A, Y1A)와 제 2 く자형 슬릿(75B)을 이용하여 구한 특정 화소(Z1)의 좌표(X1B, Y1B)의 평균을 구함으로써 특정 화소(Z1)의 좌표(X1, Y1)가 구해진다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 제 1 く자형 슬릿(75A)과 제 2 く 자형 슬릿(75B)을 이용하여 각각 특정 화소(Z1)의 좌표(X1A, Y1A)와 좌표(X1B, Y1B)를 구하고, 이들의 평균을 산출하여 특정 화소(Z1)의 좌표(X1, Y1)를 구하도록 하였지만 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 검출용 슬릿(74)을, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 슬릿부(74a), 제 2 슬릿부(74b) 및 제 3 슬릿부(74c)의 3개의 슬릿으로 구성하고, 예를 들면, 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1A, Y1B)를 구하고 또한, 제 1 슬릿부(74a)와 제 3 슬릿부(74c)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1B, Y1B)를 구하고, 이들의 평균을 구함으로써 특정 화소(Z1)의 좌표(X1, Y1)를 구하여도 좋다.
또한, 검출용 슬릿(74)을, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 1 슬릿부(74a), 제 2 슬릿부(74b), 제 3 슬릿부(74c), 제 4 슬릿부(74d), 제 5 슬릿부(74e) 및 제 6 슬릿부(74f)의 6개의 슬릿으로 구성하고, 예를 들면, 제 1 슬릿부(74a)와 제 6 슬릿부(74f)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1A, Y1B)를 구하고, 또한 제 2 슬릿부(74b)와 제 5 슬릿부(74e)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1B, Y1B)를 구하고, 또한 제 3 슬릿부(74c)와 제 4 슬릿부(74d)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 특정 화소(Z1)의 좌표(X1C, Y1C)를 구하고, 좌표(X1A, X1B, X1C)의 평균을 구함으로써 특정 화소(Z1)의 좌표(X1)를 구하고, 좌표(Y1A, Y1B, Y1C)의 평균을 구함으로써 특정 화소(Z1)의 좌표(Y1)를 구하여도 좋다.
이어서, 이 노광 장치(10)에 있어서 1개의 노광 헤드(26)에 의해 노광면 상에 상이 투영가능한 노광 영역(32)의 묘화의 디스토션양을 검출하는 방법에 관하여 설명한다.
노광 영역(32)의 디스토션양을 검출하기 위해서 이 노광 장치(10)에서는 도 7에 나타내는 바와 같이 1개의 노광 영역(32)에 대하여 복수개, 본 실시형태에서는 5개의 검출용 슬릿(74A∼74E)이 동시에 위치 검출되도록 구성되어 있다.
이 때문에, 1개의 노광 헤드(26)에 의한 노광 영역(32) 내에는 측정 대상이 되는 노광 영역 내에서 평균적으로 분산되어 점재하는 복수개의 피측정 화소를 설정한다. 본 실시형태에서는 피측정 화소를 5세트 설정한다. 이들 복수개의 피측정 화소는 노광 영역(32)의 중심에 대하여 대상 위치에 설정된다. 도 12에 나타내는 노광 영역(32)에서는 그 길이 방향 중앙 위치에 배치된 1세트(여기서는 피측정 화소 3개로 1세트)의 피측정 화소(Zc1, Zc2, Zc3)에 대하여 좌우 대칭으로 2세트씩의 피측정 화소(Za1, Za2, Za3, Zb1, Zb2, Zb3)의 쌍과 (Zd1, Zd2, Zd3, Ze1, Ze2, Ze3)의 쌍이 설정된다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이 슬릿판(70)에는 각 피측정 화소의 세트를 검출 가능하게 각각 대응하는 위치에 5개의 검출용 슬릿(74A, 74B, 74C, 74D 및 74E)이 배치된다.
이어서, 제어 장치가 노광 영역(32)의 디스토션양을 검출할 경우에는 제어 장치가 DMD(36)를 제어하여, 소정 1군의 피측정 화소(Za1, Za2, Za3, Zb1, Zb2, Zb3, Zc1, Zc2, Zc3, Zd1, Zd2, Zd3, Ze1, Ze2, Ze3)를 온 상태로 하여 슬릿판(70)을 설치한 이동 스테이지(14)를 각 노광 헤드(26)의 바로 아래에서 이동시킴으로써 이들 피측정 화소 각각에 대하여 각각 대응하는 검출용 슬릿(74A, 74B, 74C, 74D 및 74E)을 이용하여 좌표를 구한다. 그때, 소정 1군의 피측정 화소는 개별적으로 온 상태로 해도 되고, 또한 모두 온 상태로 해서 검출해도 좋다.
이어서, 제어 장치는 DMD(36)에 있어서의 각 피측정 화소에 대응한 소정 마이크로 미러(46)의 반사면의 위치 정보와, 검출용 슬릿(74)과 리니어 인코더(76)를 이용하여 검출된 소정 마이크로 미러(46)로부터 노광면[노광 영역(32)]에 투사된 소정 광 빔의 노광점 위치 정보로부터 이들의 상대적인 위치 어긋남을 각각 연산함으로써 도 13에 예시하는 노광 영역(32) 내에 있어서의 묘화의 디스토션양(디스토션 상태)을 구한다.
도 14에는 1 헤드 내에 있어서의 묘화의 디스토션과 보정 방법, 화상으로의 영향을 나타낸다.
도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 광학계나 감광 재료에 디스토션이 없는 상태이면, DMD(36)에 입력되는 화상 데이터는 도 14(b)와 같이 특별하게 보정되지 않고, 그대로 감광 재료(11) 상에 출력됨으로써 도 14(a)와 같이 이상적인 화상이 묘화된다.
그러나, 출사된 빔에 의해 노광 처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 묘화의 디스토션이 1 헤드 내의 화상에 있어서 생기는 경우에 노광 영역(32)에 노광된 화상(99)은[보정하지 않는 화상을 그대로 DMD(36)에 입력시키면] 도 14(b)와 같이 변형되어버려 이 때문에 보정이 필요하다.
그래서 도 14(f)와 같이, DMD(36)에 입력되는 화상 데이터를 보정하고, 감광 재료(11) 상에 출력되는 화상 그 자체를 위치 엇긋남 검출 수단으로 검출한 위치 정보로부터 디스토션양 연산 수단에 의해 묘화의 디스토션양을 구하고, 이 검출한 묘화의 디스토션양에 대응하여 적절히 보정하면, 최종적으로 디스토션이 없는 올바른 화상(99')을 얻을 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같이 구성한 노광 장치(10)의 동작에 관하여 설명한다.
이 노광 장치(10)에 설치하는 파이버 어레이 광원인 광원 유닛(16)은, 도면에는 나타내지 않았지만, 레이저 발광 소자 각각으로부터 발산광 상태로 출사된 자외선 등의 레이저 빔을 콜리메이터 렌즈에 의해 평행광화하여 집광 렌즈에 의해 집광하고, 멀티 모드 광파이버 코어의 입사 단면으로부터 입사되어 광파이버 내로 전송시켜져 레이저 출사부에서 1개의 레이저 빔으로 합파되어 멀티 모드 광파이버의 출사 단부에 결합시킨 광파이버(28)로부터 출사된다.
이 노광 장치(10)에서는 노광 패턴에 의거한 화상 데이터가 DMD(36)에 접속된 제어 유닛(20)에 입력되어 제어 유닛(20) 내의 메모리에 일단 기억된다. 이 화상 데이터는 화상을 구성하는 각 화소의 농도를 2값(도트의 기록의 유무)으로 표현한 데이터이다. 이 화상 데이터는 제어 장치에 의해 전술한 묘화 디스토션양 검출 수단으로 검출한 묘화의 디스토션양(디스토션 상태)에 의거하여 적절하게 보정된다.
감광 재료(11)를 표면에 흡착한 이동 스테이지(14)는 도면에 나타내지 않은 구동 장치에 의해 가이드(30)를 따라 반송 방향 상류측에서 하류측으로 일정 속도로 이동된다. 이동 스테이지(14)가 문형 프레임(22) 아래를 통과할 때에 문형 프레임(22)에 부착된 위치 검출 센서(24)에 의해 감광 재료(11)의 선단이 검출되면, 메모리에 기억된 묘화 디스토션양 검출 수단으로 검출한 묘화의 디스토션양에 의거하여 보정 완료된 화상 데이터가 복수 라인 만큼씩 순차적으로 판독되고, 데이터 처리부로서의 제어 장치에서 판독된 화상 데이터에 의거하여 각 노광 헤드(26)마다 제어 신호가 생성된다. 또한, 제어 장치에서 판독된 미보정의 화상 데이터에 의거 하여 각 노광 헤드(26)마다 제어 신호를 생성할 때에, 전술한 묘화 디스토션양 검출 수단으로 검출한 묘화의 디스토션양(디스토션 상태)에 의거하여 보정 처리를 행하도록 해도 좋다. 그리고, 이 생성된 제어 신호에 의거하여 각 노광 헤드(26)마다 공간 광변조 소자(DMD)(36)의 마이크로 미러 각각이 온오프 제어된다.
광원 유닛(16)으로부터 공간 광변조 소자(DMD)(36)에 레이저 광이 조사되면, DMD(36)의 마이크로 미러가 온 상태일 때에 반사된 레이저 광은 적절하게 보정된 묘화를 위한 노광 위치에 결상된다. 이렇게 하여, 광원 유닛(16)으로부터 출사된 레이저 광이 화소마다 온오프되어 감광 재료(11)가 노광 처리된다.
또한, 감광 재료(11)가 이동 스테이지(14)와 함께 일정 속도로 이동됨으로써 감광 재료(11)가 노광 헤드 유닛(18)에 의해 스테이지 이동 방향의 반대 방향으로 주사되어, 각 노광 헤드(26)마다 띠 형상의 노광 완료 영역(34)(도 2에 도면에 나타내는 것)이 형성된다.
노광 헤드 유닛(18)에 의한 감광 재료(11)의 주사가 종료되고, 위치 검출 센서(24)에 의해 감광 재료(11)의 후단이 검출되면, 이동 스테이지(14)는 도면에 나타내지 않은 구동 장치에 의해 가이드(30)를 따라 반송 방향 최상류측에 있는 원점으로 복귀하고 다시, 가이드(30)에 의해 반송 방향 상류측에서 하류측으로 일정 속도로 이동된다.
또한, 본 실시형태에 따른 노광 장치(10)에서는 노광 헤드(26)에 사용하는 공간 광변조 소자로서 DMD를 사용하였지만, 예를 들면 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 공간 광변조 소자(SLM;Spacial Light Modulator)나, 전기 광학 효과에 의해 투과 광을 변조하는 광학 소자(PLZT소자)나 액정광 셔터(FLC) 등, MEMS 타입 이외의 공간 광변조 소자를 DMD 대신에 사용할 수 있다.
또한, MEMS는 IC 제조 프로세스를 기반으로 한 마이크로 머시닝 기술에 의한 마이크로 사이즈의 센서, 액추에이터, 그리고 제어 회로를 집적화한 미세 시스템의 총칭이며, MEMS 타입의 공간 광변조 소자는 정전기력을 이용한 전기 기계 동작에 의해 구동되는 공간 광변조 소자를 뜻하고 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 노광 장치(10)에서는 노광 헤드(26)에 사용되는 공간 광변조 소자(DMD)(14)를 복수개의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단(복수개의 화소를 선택적으로 변조하는 수단)으로 대체하여 구성해도 좋다. 이 복수개의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단은, 예를 들면 각 화소에 대응한 레이저 빔을 선택적으로 온/오프하여 출사 가능하게 한 레이저 광원으로 구성하거나, 또는 각 미소 레이저 발광면을 각 화소에 대응하여 배치함으로써 면발광 레이저 소자를 형성하고, 각 미소 레이저 발광면을 선택적으로 온/오프하여 발광 가능하게 한 레이저 광원으로 구성할 수 있다.

Claims (10)

  1. 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 상기 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 상기 묘화점 형성 수단에 의해 상기 묘화점을 상기 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 상기 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 방법에 있어서:
    상기 묘화면과 인접하여 묘화면과 동일한 높이의 면에 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 형성하고;
    상기 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 상기 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하고;
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어진 제 1 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 1 후보위치를 측정하고;
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어짐과 아울러, 상기 제 1 슬릿 세트와 1개 이상의 슬릿이 다른 제 2 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 2 후보위치를 측정하고;
    상기 제1 후보위치와 상기 제2후보위치에 의거하여, 상기 묘화점의 진정한 측정위치를 취득하는 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭이 상기 묘화점의 지름보다도 큰 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    복수개의 상기 묘화점을 측정할 수 있는 위치에 복수의 상기 3개 이상의 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 방법.
  5. 헤드와 묘화면을 상대적으로 이동시키면서, 상기 헤드가 형성하는 복수개의 빔에 의해 상기 묘화면에 묘화점을 순차적으로 형성하는 묘화 방법으로서:
    상기 묘화면과 인접하여 묘화면과 동일한 높이의 면에 형성된 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔을 검출하고;
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어진 제 1 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 1 후보위치를 측정하고;
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어짐과 아울러, 상기 제 1 슬릿 세트와 1개 이상의 슬릿이 다른 제 2 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 2 후보위치를 측정하고;
    상기 제 1 후보위치와 상기 제 2 후보위치에 의거하여, 상기 묘화점의 진정한 측정위치를 취득하고;
    상기 취득한 상기 빔의 측정위치에 의거하여, 상기 빔을 변조시키기 위한 데이터를 형성하고;
    상기 데이터를 상기 헤드에 공급하여 상기 빔을 변조하고, 상기 묘화면에 상기 묘화점을 형성하는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
  6. 입사된 광을 변조하여 묘화면 상에 묘화점을 형성하는 묘화점 형성 수단과 상기 묘화면을 상대적으로 이동시키고, 상기 묘화점 형성 수단에 의해 상기 묘화점을 상기 묘화면에 순차적으로 형성하여 화상을 묘화할 때에 있어서의 상기 묘화점의 위치를 측정하는 묘화 위치 측정 장치에 있어서:
    상기 묘화면과 인접하여 묘화면과 동일한 높이의 면에 형성된 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿과;
    상기 묘화점 형성 수단에 의해 변조되어 상기 3개 이상의 슬릿을 통과한 광을 검출하는 검출 수단과;
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어진 제 1 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 상기 검출 수단의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 1 후보위치를 측정함과 아울러, 상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어짐과 아울러, 상기 제 1 슬릿 세트와 1개 이상의 슬릿이 다른 제 2 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 상기 검출 수단의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 2 후보위치를 측정하고, 상기 제1 후보위치와 상기 제 2 후보위치에 의거하여, 상기 묘화점의 진정한 측정위치를 취득하는 위치 측정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭이 상기 묘화점의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    복수개의 상기 묘화점을 측정할 수 있는 위치에 복수개의 상기 3개 이상의 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 묘화 위치 측정 장치.
  10. 복수개의 빔을 형성하는 헤드와, 상기 빔에 의해 묘화면에 묘화점이 순차적으로 형성되도록 상기 헤드와 상기 묘화면을 상대적으로 이동시키는 기구와, 상기 묘화면 상에 있어서의 상기 빔의 위치를 측정하는 센서 유닛과, 측정된 상기 빔의 위치에 의거하여 상기 빔을 변조시키기 위한 데이터를 형성하는 데이터 처리 유닛을 구비한 묘화장치로서:
    상기 센서 유닛이,
    상기 묘화면과 인접하여 묘화면과 동일한 높이의 면에 형성된 서로 평행하지 않은 3개 이상의 슬릿과,
    상기 3개 이상의 슬릿을 통과한 빔을 검출하는 센서와,
    상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어진 제 1 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 상기 센서의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 1 후보위치를 측정함과 아울러, 상기 3개 이상의 슬릿 중 2개의 슬릿으로 이루어짐과 아울러, 상기 제 1 슬릿 세트와 1개 이상의 슬릿이 다른 제 2 슬릿 세트의 각 슬릿을 통과한 광의 상기 센서의 각 검출 시점에 대응하는 상기 묘화면의 각 상대적 이동 위치 정보에 의거하여 상기 묘화점의 제 2 후보위치를 측정하고, 상기 제 1 후보위치와 상기 제 2 후보위치에 의거하여, 상기 묘화점의 진정한 측정위치를 취득하는 위치 측정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 묘화장치.
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