TW201314380A - 曝光用調光裝置 - Google Patents

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Abstract

曝光裝置包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；光量測定裝置，測定照射到曝光對象區域的投影光的光量；以及光量調整裝置，控制該複數個光變調元件以調整投影光的光量，或調整照明光的光量。其中該光量調整裝置依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件。該光量調整裝置，當不進行該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。

Description

曝光用調光裝置
本發明係有關於在基板等形成圖形的曝光裝置，特別是關於照射在基板的光的光量調整。
曝光裝置中，對於塗布了光阻劑等的感光材料的基板投影圖形光，在感光材料上形成圖形。例如，在使用以2次元配置微鏡的DMD(digital micro-mirror device)時，依據圖形資料開關控制各微鏡，藉此，能夠產生圖形光。
為了精細地形成圖形，在曝光動作時，必須要以一定的照射量照射光於基板上。因此，在曝光的空隙時使用測光裝置測量照度等，以調整對放電燈的供應電力進行定照度亮燈控制(例如參照專利文獻1)。
另一方面，由於照明光的強度及波長特性、或者感光材料的感度特性，在將一個基板曝光時會局部地產生光量不均。另外，也會因為燈溫度、基板溫度而產生局部的光量不均。為了防止產生此種局部的光量不均，已知有在DMD的鏡群中不使用特定的鏡，以維持均一光量的方法(例如參照專利文獻2、3、4、5)。
因此，在執行多重曝光動作時，針對沿著掃瞄線的鏡列決定在DMD中曝光時為關閉狀態的鏡，並做成表示關閉狀態的鏡配列的遮罩資料。而且，依據遮罩資料和描繪資料控制微鏡的開關(on/off)，使得到達基板的各個位置之光的總光量是均一的。
先前技術文獻
專利文獻
[專利文獻1]特開2010-072571號公報
[專利文獻2]特開2007-011290號公報
[專利文獻3]特開2007-316194號公報
[專利文獻4]特開2007-011288號公報
[專利文獻5]特開2004-157219號公報
當放電燈長時間持續點燈，則光輸出會因為經時變化而慢慢降低。在此情況下，燈使用開始時的光輸出和壽命終期的光輸出之間，有比較大的輸出差異。此種伴隨著長時間使用的光量減少會產生在所有的投影區域，所以用來解決局部光量不均的光量調整無法解決這個問題。但是，若預料到燈的輸出降低而增加在使用開始時的燈的供給電力，則會縮短燈的壽命。
另外，放電燈具有連續的放射光譜，但因為放電管內的高壓等理由，在輝線附近的放射照度容易受到雜訊的放電變動的大影響。因此，即使用燈輸入電力一定來縮小放射光譜分佈整體的變化，也會有僅在輝線附近的放射光譜變動的情況發生。或者，即使因為燈輸入電力的調整而使得放射光譜分佈整體變動，也會有相較於其整體的變動量，輝線附近的放射光譜變動較小的情況發生。因為此種放電的波動、或者輝線和跨寬帶整體的光譜的不連動的變 動，即使在短期的時間間隔(跨距)中，放電燈的輸出也會變動，該輸出變動會傳遞到投影區域整體。使用以光源的穩定輸出為前提的局部光量不均解消用的光量調整，無法處理這種輸出變動。但是，頻繁地調整燈輸出，會惡化燈的壽命。
因此，需要在不影響燈等的光源的壽命的情況下，在光源的壽命期間整個都能進行高精度光量調整的技術。
或者，在放電燈等的光源點燈中，光源輸出在短期的時間間隔(跨距)中變動，此輸出變動及於作為光變調元件陣列的投影區域的曝光區域整體。對於此不穩定的光輸出短期變動，必須沒有偏頗地對曝光區域整體的光量分佈進行調光。尤其是，即使是單次曝光動作，也必須要進行曝光區域整體的照度調整。
但是，使用調整燈輸出的方法，難以精密地維持目標光量。另外，使用如傳統技術一般，以長期間穩定光輸出為前提，使總光量不生偏頗，局部將鏡設為關閉的光量調整，無法處理短期且及於區域整體的光輸出變動。
因此，需要有對於曝光區域整體均一地進行精密光量調整。
本發明的曝光用調光裝置，其包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；光量測定裝置，測定照射到曝光對象區域的投影光的光量。
光量調整裝置，調整在曝光裝置中照射到基板的圖形光的光量、照度，可以適用於例如，利用光變調元件陣列將圖形直接形成於基板的曝光裝置。或者，在步進曝光機等使用光罩(mask,reticle)的曝光裝置中，可以另外設置光量調整用的DMD、LCD等的光變調元件陣列。
光源可以適用放電燈、雷射等各種的光源，例如，可以使用封入水銀量為0.2mg/mm3以上的放電燈。關於光變調元件陣列，可以適用DMD、LCD、SLM等的各種光變調裝置。
光量測定裝置，測定作為從光變調元件陣列導向基板等的光的照射區域的曝光對象區域的光量。例如，可以針對曝光對象區域的一部份、或區域整體測定其光量。在此，照度、累積照射量等的測定，也包含在該光量測定中。例如，測定使用所有的光變調元件所照射的投影光的光量。光量的測定方法為任意，也可以將區域內的各微小區域中的光量平均求出。
本發明的曝光用調光裝置，具有光量調整裝置，其能夠控制複數個光變調元件以調整照射到曝光對象區域的投影光光量，並且，能夠調整照明光的光量。光量調整裝置有效地組合利用光變調元件陣列的投影光的光量調整、以及照明光的光量調整。
依據光變調元件陣列的光量調整中，依據已定目標光量及已測定的在曝光對象區域的投影光的光量，設定不使用的光變調元件。在此，所謂的不使用的光變調元件，係 在描繪時不使用，亦即，表示和圖形無關而處於關閉(off)狀態的光變調元件。不使用的光變調元件越多則投影光的光量就越降低，所以只要配合目標光量，設定使用/不使用的光變調元件即可。例如，光量調整裝置，能夠依據目標光量和測定的投影光的光量之比，決定不使用的光變調元件。
例如，在上述的無光罩曝光裝置中，包括：掃瞄裝置，使得曝光對象區域對於被描畫體相對移動；及曝光控制裝置，依據對應於曝光對象區域的位置之圖形資料，控制設置於該光變調元件陣列的該複數個光變調元件。在此情況下，曝光控制裝置能夠依據曝光資料控制該複數個光變調元件，該曝光資料係由表示不使用的光變調元件的配列之調光濾器資料及圖形資料之組合。
目標光量，係為在形成圖形時所要求的光量，其係依據感光體的感度特性、曝光方法等而決定。曝光動作為多重曝光(重疊曝光)、或者單次曝光等，利用光變調元件陣列的光量調整也可以配合其曝光方法進行。
例如，在多重曝光的情況下，設定不使用的光變調元件，使得對於特定的曝光對象區域的總光量最終為目標光量即可，可以使不使用的光變調元件的配列對於曝光對象區域均一散置、或偏頗配置。
例如，可以選擇集中配置在一部份區域的1個以上的光變調元件群，作為偏頗配置的不使用的光變調元件。另一方面，若把也能對應於單次曝光的光量調整納入考慮， 則把不使用的光變調元件在整個元件區域略均等地擴散配置，使其散開配置較佳。亦即，設定不使用的光變調元件的配列，使得在整個曝光對象區域均等地執行光量增減。
另一方面，照明光的光量調整，表示調整光源和光變調元件陣列之間的光量。例如，可以調整光源的輸出以進行光量調整。或者，可以在光源和光變調元件陣列之間設置快門、光圈等的機構，以進行照明光的光量調整。
而且，本發明的光量調整裝置，當不藉該光變調元件陣列進行投影光的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。在此，所謂不調整光量時的投影光的光量，係表示不改變照明光的光量而能得到的投影光的實質的最大光量，例如，表示使用所有可用於圖形形成的光變調元件，或者在接近此狀況下的投影光的光量。
藉由增加照明光的光量，增加投影光的光量。其結果為，光量調整裝置能夠配合目標光量再次設定不使用的光變調元件。因此，對於亮燈中的光源的輸出變動，可以不在光源側進行光量調整，而藉由光變調元件陣列進行光量調整，對於因為長期使用而造成光源的輸出力降低，能夠因應需要補充執行光源側的光量調整。
如此，本發明的光量調整裝置，以基於光變調元件陣列的光量調整為基礎，同時因應需要在光源側也執行光量調整。光源側的光量調整，只有在當無法藉由光變調元件陣列確保目標光量時才執行，能夠將光源側的光量調整抑制到最小限度。
基於光變調元件陣列的光量調整，可以在任意的時間點執行，可以配合進行光量測定。例如，每批次、每隔一定時間、每隔處理一定片數的基板、或者每1片的基板，執行光量調整。
而且，當測定結果為投影光能夠得到的實質最大光量低於目標光量時，只要增加照明光的光量即可。另一方面，如果經驗上得知必須增加照明光光量的時間點，就能事先推定投影光能夠得到的最大光量低於目標光量的時期，而和測定結果無關地執行照明光的光量增加。
基於光變調元件陣列的光量調整，依據所要求的圖形解像度、感光體的感度特性、曝光方法等，調整不使用的光變調元件的數量而能夠減光的程度(在此稱之為光量調整範圍)是有限制的。因此，光量調整裝置最好能夠依據光變調元件陣列能達到的投影光的光量調整範圍，增加照明光的光量。
例如，每次增加照明光的光量時，把不使用的光變調元件的數量設定在光量調整範圍的極限程度或其附近，藉此，到下一次照明光的光量增加的期間可以較長。其結果為，能夠抑制在光源壽命耗盡之前的照明光的光量調整次數。
若考慮在多重曝光動作中同一區域的總曝光次數等，則光量調整範圍可以設定為，使用的光變調元件對於可使用的全部光變調元件的比例(使用率)為20%~100%。在此範圍中，能夠不產生解像度差異。另一方面，考慮到 DMD、泛用底片等的裝置、感光體特性，則為了使解像度不產生差異，將光量調整範圍設定在65%~100%較佳。
使照明光的光量增加時，其增加的方法可以適用各種的方法，不過，藉由階段地使其增加一定量，可以使基於光變調元件陣列的光量調整範圍總是在同樣的範圍。例如，光量調整裝置可以增加照明光的光量，使得投影光的光量比目標光量高特定量。
如上述，設定不使用的光變調元件時，可以適用各種的方法。但是，若考慮到也要處理單次曝光，考慮對整個曝光對象區域均勻地使光量變化，光量調整裝置設定不使用的光變調元件，使得對於光變調元件配列區域為略一樣的分佈，且為不規則的分佈。
在此，所謂「略一樣的分佈」且「不規則的分佈」為，從整個光變調元件配列區域觀之，不使用的光變調元件係以均等的間隔，或者與其對等的略均等的間隔同樣地分散、散開、沒有局部偏頗、一部份空白部分，另一方面，表示在整個配列區域中不是規則的配列的分佈狀態。此係類似於，把等間隔規則排列的不使用的光變調元件的配列分別稍微偏離之後的分佈狀態。
例如，光量調整裝置，依據擬似亂數，決定一樣或略一樣且不規則的不使用的光變調元件配列。在此情況下，不光是單純依據計算方法自動算出，而是加上修正使其為更佳的配列較佳。例如，依據擬似亂數決定的不使用的光變調元件至少有2個或3個鄰接時，可以再設定不使用的 光變調元件。另外，依據擬似亂數決定的不使用的光變調元件重複時，也可以再設定不使用的光變調元件。
另外，光量調整裝置，可以將表示已設定的不使用的光變調元件的配列的調光濾器資料儲存在記憶體中。曝光動作時可以把描繪資料和調光濾器資料組合，另外，也可以事先準備對應於測定光量的調光濾器資料。
本發明的曝光用調光方法，測定藉由具有二次元配列的複數個光變調元件的光變調元件陣列而照射到被描畫體的曝光對象區域的投影光的光量；依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件，藉此調整投影光的光量；當不進行該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。
另外，本發明的程式，使曝光裝置發揮功能作為：光量測定裝置，測定藉由具有二次元配列的複數個光變調元件的光變調元件陣列而照射到被描畫體的曝光對象區域的投影光的光量；光量調整裝置，依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件，藉此調整投影光的光量；其程式特徵為，該光量調整裝置，當不進行該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。程式可以儲存於電腦可讀取的記憶體中。
本發明其他方面的曝光裝置，包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；掃瞄裝 置，使得曝光對象區域對於被描畫體相對移動；曝光控制裝置，依據對應於曝光對象區域的位置之圖形資料，控制設置於該光變調元件陣列的該複數個光變調元件；光量測定裝置，測定照射到曝光對象區域的投影光的光量；光量調整裝置，控制該複數個光變調元件以調整投影光的光量，或調整照明光的光量；其中該光量調整裝置依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件；該曝光控制裝置，依據曝光資料控制該複數個光變調元件，該曝光資料係由表示不使用的光變調元件的配列之調光濾器資料及圖形資料之組合；該光量調整裝置，以長於該光變調元件陣列的投影光的光量調整的時間間隔，階段地調整照明光的光量。藉此，能夠抑制光源燈側的光量調整次數，同時總是能執行適當的光量調整。
另一方面，本發明另一方面的曝光用調光裝置，其特徵在於不使用的光變調元件的配列，其包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；光量調整裝置，調整照射到該光變調元件陣列的投影區域(曝光區域)之投影光的光量。
曝光用調光裝置，調整在曝光裝置中照射到基板的圖形光的光量、照度，可以適用於例如，利用光變調元件陣列將圖形直接形成於基板的曝光裝置。或者，在步進曝光機等使用光罩(mask,reticle)的曝光裝置中，可以另外設置光量調整用的DMD、LCD等的光變調元件陣列。
光源可以適用放電燈、雷射等各種的光源，例如，可以使用封入水銀量為0.2mg/mm3以上的放電燈。關於光變調元件陣列，可以適用DMD、LCD、SLM等的各種光變調裝置。
本發明的光量調整裝置，在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化。在此，所謂的「使得在曝光區域的光量整體地變化」係表示，關於曝光區域內的光量分佈，是和描繪資料無關，在光量調整前後沒有實質變化。因此，從整個光變調元件配列區域觀之，不使用的光變調元件係分散、散開、沒有局部偏頗、一部份空白部分。另，所謂的不使用的光變調元件，係表示和描繪圖形無關而處於關閉(off)狀態的光變調元件。
因此，對於特定的描繪資料，設定在曝光區域內的光量分佈傾向(2次元的相對光量分佈)時，即使光量被調整，其相對的光量分佈傾向也沒有變化，而是光量整體地增加或減少。
例如，使不使用的光變調元件的配列對於曝光對象區域均勻散開，亦即，在整個元件區域中略均等地擴散配置使其散開較佳。亦即，可以決定不使用的光變調元件的配列，使得能夠在整個曝光對象區域均等地進行光量增減。
關於不使用的光變調元件的配列，可以為規則的配列或不規則的配列。例如，規則配列的情況下配列為格子花紋狀、點狀，在不規則配列的情況下，配列為雪花雜訊(snow noise)狀或梨皮花紋狀。在不規則配列中，觀看某個小區域時元件配列是偏頗不均的，但觀看比較大的分割區域時就是略均一地散開，巨觀地觀看時就是實質上略一樣的距離間隔的配置。另外，此種配列類似於，把等間隔規則排列的不使用的光變調元件的配列分別稍微偏離之後的分佈狀態。
曝光裝置中可以設置測定曝光區域的光量的光量測定裝置。例如，可以對曝光對象區域的一部份、或整個區域進行光量測定。在此，照度、累積照射量等的測定，也包含在該光量測定中。例如，測定使用所有的光變調元件所照射的投影光的光量。光量的測定方法為任意，也可以將區域內的各微小區域中的光量平均求出。
在基於光變調元件陣列的光量調整中，能夠依據已定目標光量及曝光對象區域中已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件。
不使用的光變調元件越多則投影光的光量就越降低，所以只要配合目標光量，設定使用/不使用的光變調元件即可。例如，光量調整裝置，能夠依據目標光量和測定的投影光的光量之比，決定不使用的光變調元件。
例如，在上述的無光罩曝光裝置中，包括：掃瞄裝置，使得曝光對象區域對於被描畫體相對移動；及曝光控制裝置，依據對應於曝光對象區域的位置之圖形資料，控制設置於該光變調元件陣列的該複數個光變調元件。在此情況下，曝光控制裝置能夠依據曝光資料控制該複數個光變調 元件，該曝光資料係由表示不使用的光變調元件的配列之調光濾器資料及圖形資料之組合。
目標光量，係為在形成圖形時所要求的光量，其係依據感光體的感度特性、曝光方法等而決定。曝光動作為多重曝光(重疊曝光)、或者單次曝光等，利用光變調元件陣列的光量調整也可以配合其曝光方法進行。
基於光變調元件陣列的光量調整，可以在任意的時間點執行，可以配合進行光量測定。例如，每批次、每隔一定時間、每隔處理一定片數的基板、或者每1片的基板，執行光量調整。
基於光變調元件陣列的光量調整，依據所要求的圖形解像度、感光體的感度特性、曝光方法等，調整不使用的光變調元件的數量而能夠減光的程度(在此稱之為光量調整範圍)是有限制的。因此，光量調整裝置最好能夠依據光變調元件陣列能達到的投影光的光量調整範圍，增加照明光的光量。
若考慮在多重曝光動作中同一區域的總曝光次數等，則光量調整範圍可以設定為，使用的光變調元件對於可使用的全部光變調元件的比例(使用率)為20%~100%。在此範圍中，能夠不產生解像度差異。另一方面，考慮到DMD、泛用底片等的裝置、感光體特性，則為了使解像度不產生差異，將光量調整範圍設定在65%~100%較佳。
例如，光量調整裝置，依據擬似亂數，決定略一樣且不規則的不使用的光變調元件配列。在此情況下，不光是 單純依據計算方法自動算出，而是加上修正使其為更加的配列較佳。例如，依據擬似亂數決定的不使用的光變調元件至少有2個或3個鄰接時，可以再設定不使用的光變調元件。另外，依據擬似亂數決定的不使用的光變調元件重複時，也可以再設定不使用的光變調元件。
另外，光量調整裝置，可以將表示已設定的不使用的光變調元件的配列的調光濾器資料儲存在記憶體中。曝光動作時可以把描繪資料和調光濾器資料組合，另外，也可以事先準備對應於測定光量的調光濾器資料。
本發明另一方面的曝光用調光方法，特徵為對於具有二次元配列的複數個光變調元件，並將光源發出的照明光導向被描畫體的曝光區域的光變調元件陣列，在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化；藉由使不使用光變調元件為關閉(off)狀態，調整投影光的光量。
本發明另一方面的程式，其特徵為使曝光裝置發揮功能作為：不使用光變調元件的設定裝置，對於具有二次元配列的複數個光變調元件，並將光源發出的照明光導向被描畫體的曝光區域的光變調元件陣列，在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化；光量調整裝置，藉由使不使用光變調元件為關閉(off)狀態，調整投影光的光量。程式可以儲存於電腦可讀取的記憶體中。
依據本發明，在曝光裝置中，能夠適當地進行光量調整，而不使光源壽命減少。或者，在曝光裝置中，能夠總是以適當的光量進行曝光動作。
以下參照圖式說明本發明的實施形態。
第1圖為本實施形態的曝光裝置的概略方塊圖。
曝光裝置10為無光罩曝光裝置，其在光阻等的感光材料形成於表面的基板SW上直接形成圖形，其包括：作為光源的放電燈20、DMD(digital micro-mirror device)22。由從放電燈20放射的照明光照射基板SW，對於塗布或貼附在基板SW的表面的感光體形成圖形。
在此，放電燈20為短弧型水銀燈，放電管內含有0.2mg/mm3以上的水銀。平常亮著燈的放電燈20發出的光，係經過照明光學系(圖未顯示)導向DMD22。DMD22係為把數μm~數十μm的微小矩形狀微鏡以2次元配列成矩陣之光變調元件陣列(在此為1024x1280)，由DMD驅動電路24驅動。
由圖未顯示的工作站傳送的CAD/CAM資料等的向量資料，在光柵轉換電路26中被轉換為2次元的點圖形的光柵資料。而且，在曝光資料產生電路28中，產生將後述的調光濾器資料和光柵資料合成的曝光資料。
在DMD22中，依據從DMD驅動電路24送來的曝光資料，各微鏡被分別選擇性地控制使其開/關。在開(on)狀態的微鏡反射的光，經過投影光學系(圖未顯示)，做為 圖形光照射到基板SW。
基板SW，藉由平台驅動機構14而在掃瞄方向上移動。在基板SW相對移動的期間，以特定的曝光間距執行曝光動作，藉此，在基板整體上形成圖形。基板SW的位置係由位置檢出感測器15檢出。
曝光裝置10具有測定投影在平台12上的光的光量之測光裝置34，藉由測光驅動部35進行位置控制。在不執行曝光動作時，測光驅動部35把測光裝置34配置在光路上，當測定結束時，使測光裝置34移動到退避位置。但是，也可以把測光裝置34安裝在平台12，配合基板SW的移動進行光量測定。
控制器30，控制曝光資料產生時間點、DMD驅動等的曝光動作整體，從記憶體32中讀取關於調光的資料。曝光動作的控制程式儲存在控制器30內的ROM(圖未顯示)。
另外，控制器30具有調光處理(光量調整處理)功能，藉由組合對於DMD22的鏡控制及對於放電燈20的輸出控制，進行調光處理。在放電燈20的生命週期，亦即，從開始亮燈到因為壽命終了而結束亮燈為止的整個期間，控制器30依據測定得到的光量，進行鏡控制及燈輸出控制，調整投影、照射在基板SW的光量。
以下使用第2~4圖說明調光處理。
第2圖為由控制器執行的曝光處理的流程圖。
執行調光處理的時間點有各種各樣，如安裝新的放電燈時、處理感度不同的感光材料的基板時等，可以在每批 次(製品單位)、每隔處理一定片數的基板、或者每隔一定時間，執行調光處理。在此，係每隔一定時間就執行調光處理。
當依據使用者的輸入操作開始調光處理時，測光裝置34在放電燈20已亮燈的狀態下於光路上移動，執行光量測定(S101)。此時，在DMD22使所有的可用於描繪的鏡(以下稱之為有效鏡)處於ON狀態，測定光量。因此，在測光裝置34，係以投影區域(曝光區域)為對象，測定有效鏡全部在ON狀態的光達到的光量。另外，所謂的有效鏡，係表示在DMD的全部鏡中，去除事先決定不用於描繪的鏡(DMD周緣部的鏡等)後的鏡。
光量測定後，判斷測定得到的光量是否在預定的光量(以下稱之為目標光量)之上(S102)。當判斷測定光量在目標光量之上時，算出DMD22的全部有效鏡中實際上使用於描繪的鏡的比例(以下稱之為使用率)(S104)
使用率為100%時，構成描繪區域的有效鏡全部處於ON狀態，當設定為OFF狀態的鏡數越多(使用鏡的數量越低)，則使用率越低。在此的調光處理，係使投影在基板SW的光量符合目標光量，以測定得到的光量為基準決定減光的程度，亦即使用率。
在此，鏡的使用率為R、有效鏡的全部為ON狀態下所測定的光量為L1、目標光量為L0，則使用率R由光量比(R=L0/L1)求得。而且，當決定了使用率R時，描繪時不使用(亦即和圖形無關之OFF狀態)的鏡(S104)就會被 特定，設定出來。
此時，並不是局部地而是整體地將投影在基板SW的光的光量增加或減少，所以，從DMD全部的有效鏡觀之，沒有局部的偏頗，而是成為略一樣的分佈的散開狀態。具體言之，選擇不使用鏡使得成為不規則的配列，或者選擇不使用鏡使其成為規則的配列。
在不規則配列的不使用鏡的情況下，在整個鏡區域中決定不使用鏡，使其在2次元為略一樣的分佈。亦即，在DMD22的有效鏡區域內以略均等的距離間隔配置不使用鏡，決定不使用鏡的配列，使得不使用鏡配置為沒有局部集中而是均勻地散開的分散狀態。另一方面，為了防止光干涉造成的波紋，隨機配列不使用鏡使其不成為規則的、週期的。
依據此種配列，不使用鏡擴散分佈為，在俯瞰整個曝光區域時，看起來是均一的程度。即使是以曝光區域的微小區域(例如5x5鏡)區分時，各微小區域中不使用鏡的個數有些微偏頗，在區分為更大的區域(例如200x200鏡)時，各區域的不使用鏡的個數就約略相等而成為略一樣的分佈。
在此，為了選定不規則配列的不使用鏡，係使用擬似亂數。例如，可以依據使用一樣亂數的改良型羅默法產生亂數。有效鏡的數量為N，不使用鏡的數量為n(=N(1-R))，則使用擬似亂數從有效鏡M1、M2…、MN中選取抽出不使用鏡即可。藉由重複上述程序n次，決定不使用鏡。此時， 不考慮圖形資料，從全部的有效鏡中決定不使用鏡。
但是，已經抽出的鏡再次被選取時，就再次執行不使用鏡的抽出。另外，抽出作為不使用鏡的鏡之中有特定數量的鏡互相鄰接時，使該選取無效並再次抽出不使用鏡。另外，使不使用鏡的選取無效之鄰接鏡的個數，係依據使用率而調整。
如上述般，依據使用率R算出並作成表示不使用鏡的配列的資料(在此稱之為調光濾器資料)，並將調光濾器資料持存於記憶體32中(S106)。以下，使用第3A~3C圖，說明調光濾器資料。
第3A圖為顯示沒有不使用鏡的調光濾器資料的圖。第3B圖為顯示不規則地配置不使用鏡的調光濾器資料的圖。第3C圖表示規則地配置不使用鏡的調光濾器資料的圖。
在第3A圖中，圖示使用全部的有效鏡時的調光濾器。黑色部分表示鏡為ON狀態，因為使用率100%所以區域內為黑色一種顏色。在第3B圖中，圖示使用率R=80%，亦即不使用鏡的比例為20%的雪花雜訊(沙暴)狀或梨皮花紋狀的調光濾器資料。
如第3B圖所示，不使用鏡係以略一樣的分佈略均等的距離間隔散開存在於鏡區域，另一方面，從鏡區域整體觀之並非規則的配列。巨觀來看，不使用鏡是均一地擴散。
另一方面，也可以不採用不規則的不使用鏡的配列，而採用規則的不使用鏡的配列。例如，把不使用鏡配列為格子花紋狀、點狀，將不使用鏡等間隔地配置。在第3C圖 中不使用鏡係規則配列為格子狀。
藉由將如上述準備的調光濾器資料和描繪用的圖形資料重合，就能夠形成伴隨著投影區域的光量減少的圖形。調光濾器資料並不依存於圖形資料。
藉由上述的調光濾器資料，在其投影區域整體上，投影光的光量實際上均一地被調整。亦即，在規則的或不規則的不使用鏡的配列，曝光區域的光量都是全體均一地變化，光量調整前後在曝光區域內光量分佈的傾向實際上並沒有變化，而只有整個區域的光量增加、減少。
或者換言之，對應於描繪用的圖形資料的曝光區域內的2次元的光量分佈，即使和調光濾器資料重合也沒有實質上的變化，只有絕對光量在整體上有增減。能夠不影響描繪圖形而精密地進行光量調整。
該曝光區域內中相對的光量分佈傾向的維持，也可以藉由光量狀況的檢出來表現。例如，把曝光區域區隔為複數個分割區域，依據各區域的光量標上順序，而且，在比較各分割區域的光量決定得到最大光量的區域、得到最小光量的區域時，在光量調整前後對應於該光量的順序沒有變化的情況下，可說是曝光區域整體進行了均一的光量調整。另外，最大光量和最小光量的比，在光量調整前後實質上沒有變化的情況，也可以說是進行了均一的光量調整。
配合使用率準備以上所示之不規則、規則的鏡配列的調光濾器資料，對應於光量調整時求出的使用率，選擇地從記憶體中讀取調光濾器資料。
另一方面，在步驟S103中測定出的光量低於目標光量時，無法執行使用DMD22的光量調整。亦即，即使全部的有效鏡都在ON狀態時，測定光量也無法達到目標光量，所以無法藉由選定不使用鏡而使其和目標光量一致。
此係因為放電燈20的輸出隨著使用時間而降低，發生於經過比較長時間的亮燈時間後。在此種狀態的情況下，調整對燈的輸入電力，使得放電燈20的輸出增加(S103)。
具體言之，調整燈輸入電力，使得放電燈20發出的照明光的光量為高於目標光量一定量的基準光量。例如，調升燈輸入電力，直到測定光量到達目標光量的120%的光量。而且，再次作成調光濾器資料。當放電燈20的輸出被調整一次時，則維持此輸入電力為一定，直到測定光量再次低於目標光量。
第4圖為隨著放電燈的使用時間經過之投影光的光量、輸入電力、DMD的使用率的圖表。
如第4圖所示，放電燈20使用開始時的輸入電力(初期電力)，被設定為能得到高於目標光量的基準光量之電力。維持該輸入電力為一定，同時藉由利用DMD22的光量調整(減光)，把投影光的光量調整為目標光量L0。
放電燈20在亮燈時，放電燈20的輸出有些微小的變動，鏡使用率也配合其而發生增減。但是，亮燈時間拉長時，放電燈20的輸出會漸漸降低。同時，鏡使用率也漸漸上升。
而且，測定光量低於目標光量L0時，使燈輸入電力增 加，再次把輸入電力增加VD使其為基準光量。維持新設定的輸入電力，同時算出鏡使用率以進行光量調整。
其結果為，如第4圖所示，燈輸入電力一定的期間，鏡使用率雖然是反覆增減但還是維持朝100%上升的趨勢，最後到達幾乎100%，此過程會被反覆進行。另外，鏡使用率已經為100%時的光量，在第4圖中以2點虛線L1表示。
如此，依據特定時間間隔執行利用DMD的調光處理，同時以比DMD調光處理時間間隔長的間隔，階段地增加燈輸入電力，最終上升到作為上限的最大電力。從放電燈20使用開始到因為壽命終了而結束使用為止，對基板SW的投影區域的光量、照度總是被維持在適合描繪的目標光量L0。
但是，考慮到圖形所必須的解像度，使用DMD22的減光是有限度的，必須對使用率R設置下限值。使用率R的下限值依據下列因素決定：DMD22的傾斜角度、畫素數、畫素尺寸、投影光學系的倍率、解像度、感光體的感度等。在此，設定在所要求的解像度不生差異的調整範圍，其使用率R的下限值RZ定為65%。
因此，使放電燈20的輸出增加時，使用率R必須不低於下限值RZ=65%。在本實施形態中，輸出增加時所參照的基準光量對應於下限值RZ，燈輸出增加時使用率R下降到下限值RZ為止。其結果為，燈輸出增加之間，係利用使用率R的下限值RZ=65%~100%的光量調整範圍。
第5圖為表示步進及重複方式的描繪處理的流程圖。
基板SW移動之間，檢出投影區域(曝光區域)的相對位置，當曝光區域到達應該要投影對應於已產生的圖形資料的圖形的基板上的區域時，基板SW停止(S201~S203)。繼之，從向量資料產生光柵資料(S204)。
繼之，從記憶體32中讀取調光濾器資料後，藉由光柵資料和調光濾器資料重合(交集)，產生曝光資料(S205、S206)。藉由將曝光資料傳送到DMD驅動電路24，使圖形光投影(S207)。重複進行此種曝光動作，直到描繪結束為止(S208、S209)。
如此，依據本實施形態，執行光量調整的情況下，使DMD22的有效鏡為ON狀態並測定投影光的光量，決定使用率R(已測定的光量和目標光量之比)。繼之，依據使用率R，產生表示不使用鏡的配列之調光濾器資料。此時，不使用鏡為略一樣的分佈，且不規則地排列。
在執行利用DMD22的光量調整的期間，放電燈20的輸出緩緩下降，當出現測定光量未達目標光量的狀況時，提高放電燈20的輸出直到測定光量為高於目標光量一定量的基準光量為止。
藉由DMD22對於整個曝光對象區域進行光量調整，從出現無法用DMD22調整光量(光量無法提升)的狀況開始，使燈輸出增加，因此，能夠不對燈的壽命造成壞影響，而在燈的整個生命週期中執行良好的光量調整。而且，能夠無須頻繁變更燈輸出，就能針對燈亮燈中的放電的波動，或由於放射光譜分佈中橫跨亮線和寬帶整體的光譜的非連 動的變動造成的燈輸出的短期時間跨距的變動進行調整。
尤其是，不使用鏡的配列為對於整個曝光對象區域是2次元地略一樣分佈且無規則性配列，所以，即使是用2次元點照射，也不會產生波紋等的光學的現象，能夠實現在整個曝光對象區域均一的光量減少。
另外，因為是用擬似亂數作成調光濾器資料，所以，藉由亂數種子的共通化，可使資料再現，能夠檢證描繪結果。另外，在嚴重損及均一性的鏡配置時，或者在再次設定已抽出的不使用鏡的情況下，因為是再設定不使用鏡，因此，能夠修正並作成更佳的調光濾器資料。
在本實施形態中，當處於測定光量未達目標光量的狀況下，實行放電燈20的輸出增加，但也可以事先依經驗取得會變成此種狀況的時間點，在各特定時間實行放電燈20的輸出增加。
關於燈的輸出增加，使用測定裝置來確認測定光量是否到達目標光量，但也可以使輸入電力增加事先決定的一定值。
關於使用DMD22的光量調整中使用鏡的比例(亦即使用率)，係可以設定在滿足曝光條件中任一個要件的範圍中。使用率的範圍可以依據DMD的尺寸、畫素間距、分解能、DMD傾斜角度、光阻等感光體的多重曝光限度次數等。例如，可以設定在20%~100%的範圍。
使用鏡的使用率，可以取代連續地設定，也可以對應於被要求的光量精度，階段地(例如5%)設定。另外， 可以對應於使用率而事先作成調光濾器資料並將其儲存於記憶體，再依據已測定的光量和目標光量的比，選擇對應的調光濾器資料。
另外，依據本實施形態，執行光量調整的情況下，使DMD22的有效鏡為ON狀態並測定投影光的光量，決定使用率R(已測定的光量和目標光量之比)。繼之，依據使用率R，產生表示不使用鏡的配列之調光濾器資料。此時，不使用鏡配列為使得光量變化在區域整體實質上為均一。
不使用鏡的配列為，對於整個曝光對象區域是2次元地略均等分散配列，在曝光區域內的光量分佈在光量調整前後不變，對於區域整體能夠實現一定量的光量增加/減少。
關於使用DMD22的光量調整中使用鏡的比例(亦即使用率)，係可以設定在滿足曝光條件中任一個要件的範圍中。使用率的範圍可以依據DMD的尺寸、畫素間距、分解能、DMD傾斜角度、光阻等感光體的多重曝光限度次數等。例如，可以設定在20%~100%的範圍。
另外，可以對應於使用率而事先作成調光濾器資料並將其儲存於記憶體，再依據已測定的光量和目標光量的比，選擇對應的調光濾器資料。另外，也可以事前執行測試曝光，並依據其結果選擇調光濾器資料。
關於去除依據調光濾器資料設定為OFF狀態的不使用鏡的鏡，係依據圖形資料設定ON/OFF，但也可以對應於使用環境將有效鏡的一部份隨時設定為OFF。
另外，關於曝光動作方式，可以不用步進及重複的方式，而適用連續掃瞄方式。另外，也可以不用多重曝光，而使用執行單次曝光的方式。另外，也可以使用DMD以外的光變調元件陣列，也可以適用放電燈以外的光源。另外，使用光罩(mask,reticle)的曝光裝置中，可以另外設置DMD等的光變調元件陣列作為專用濾器裝置。
關於本發明，在不脫離所附申請專利範圍所定義的本發明之意旨及範圍，可以有各種的變更、置換、代替。而且，在本發明中，說明書中記載的特定實施形態的程序、裝置、製造、構成物、手段、方法及步驟，並非用以限定。本領域業者可以由本發明的教示，導出實質上能實現在此記載之實施形態發揮之功能、或實質上達到同等的作用、效果的裝置、手段、方法。因此，所附之申請專利範圍意在含括這些裝置、手段、方法。
本申請案係以日本申請案(特願2011-191691號，2011年9月2日申請，特願2011-283476號，2011年12月26號申請)為基礎申請案主張優先權之申請案，包含基礎申請案的說明書、圖式及申請專利範圍的揭露內容，係以參照的方式納入本案全體中。
SW‧‧‧基板
10‧‧‧曝光裝置
12‧‧‧平台
14‧‧‧平台驅動機構
15‧‧‧位置檢出感測器
20‧‧‧放電燈
21‧‧‧燈驅動部
22‧‧‧數位微鏡裝置(DMD)
24‧‧‧DMD驅動電路
26‧‧‧發光轉換電路
28‧‧‧曝光資料產生電路
30‧‧‧控制器
32‧‧‧記憶體
34‧‧‧測光裝置
35‧‧‧測光驅動部
第1圖為本實施形態的曝光裝置的概略方塊圖。
第2圖為由控制器執行的曝光處理的流程圖。
第3A圖為顯示沒有不使用鏡的調光濾器資料的圖。
第3B圖為顯示不規則地配置不使用鏡的調光濾器資 料的圖。
第3C圖表示規則地配置不使用鏡的調光濾器資料的圖。
第4圖為隨著放電燈的使用時間經過之投影光的光量、輸入電力、DMD的使用率的圖表。
第5圖為表示步進及重複方式的描繪處理的流程圖。

Claims (24)

  1. 一種曝光用調光裝置，其包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；光量測定裝置，測定照射到曝光對象區域的投影光的光量；以及光量調整裝置，控制該複數個光變調元件以調整投影光的光量，或調整照明光的光量；其中該光量調整裝置依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件；該光量調整裝置，當不進行該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據該光變調元件陣列的投影光的光量調整範圍，增加照明光的光量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據使用的光變調元件的比例為20%~100%的光量調整範圍，增加照明光的光量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據使用的光變調元件的比例為65%~100%的光量調整範圍，增加照明光的光量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置增加照明光的光量，使得投影光的光量比目標光量高於特定量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據目標光量和測定的投影光的光量之比，決定不使用的光變調元件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量測定裝置，在不進行該光變調元件陣列的光量調整的狀態下，測定投影光的光量。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，對於光變調元件配列區域，決定不使用的光變調元件，使其為一樣的分佈或略一樣的分佈，且為不規則的分佈。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據擬似亂數決定不使用的光變調元件，當已決定的光變調元件重複時，再設定不使用的光變調元件。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，依據擬似亂數決定不使用的光變調元件，當已決定的光變調元件至少有2個鄰接時，再設定不使用的光變調元件。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，調整該光源的輸出以增加照明光的光量。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的曝光用調光裝置， 該光源具有封入水銀量為0.2mg/mm3以上的放電燈。
  13. 一種曝光裝置，其具備如申請專利範圍第1~12項任一項所述的曝光用調光裝置。
  14. 一種光量調整方法，其包括：測定藉由具有二次元配列的複數個光變調元件的光變調元件陣列而照射到被描畫體的曝光對象區域的投影光的光量；依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件，藉此調整投影光的光量；當不進行依據該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。
  15. 一種程式，使曝光裝置發揮功能作為：光量測定裝置，測定藉由具有二次元配列的複數個光變調元件的光變調元件陣列而照射到被描畫體的曝光對象區域的投影光的光量；光量調整裝置，依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件，藉此調整投影光的光量；該光量調整裝置，當不進行該光變調元件陣列的光量調整時的投影光的光量少於目標光量時，使照明光的光量增加。
  16. 一種曝光裝置，包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調 元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；掃瞄裝置，使得曝光對象區域對於被描畫體相對移動；曝光控制裝置，依據對應於曝光對象區域的位置之圖形資料，控制設置於該光變調元件陣列的該複數個光變調元件；光量測定裝置，測定照射到曝光對象區域的投影光的光量；光量調整裝置，控制該複數個光變調元件以調整投影光的光量，或調整照明光的光量；其中該光量調整裝置依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件；該曝光控制裝置，依據曝光資料控制該複數個光變調元件，該曝光資料係由表示不使用的光變調元件的配列之調光濾器資料及圖形資料之組合；該光量調整裝置，以長於該光變調元件陣列的投影光的光量調整的時間間隔，階段地調整照明光的光量。
  17. 一種曝光用調光裝置，其包括：光源；光變調元件陣列，其具有二次元配列的複數個光變調元件，將該光源發出的照明光導向被描畫體的曝光對象區域；光量調整裝置，控制該複數個光變調元件，以調整投影光的光量； 該光量調整裝置在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，決定不使用的光變調元件，使得其為規則的配列。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，決定不使用的光變調元件，使得其為不規則的配列。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的曝光用調光裝置，該光量調整裝置，配列不使用的光變調元件，使其為雪花雜訊(snow noise)狀或梨皮花紋狀。
  21. 如申請專利範圍第17項所述的曝光用調光裝置，更包括光量測定裝置，其測定照射到曝光區域的投影光的光量；其中，該光量調整裝置，依據已定目標光量及已測定的投影光的光量，設定不使用的光變調元件。
  22. 一種曝光裝置，其具備如申請專利範圍第17~21項中任一項所述的曝光用調光裝置。
  23. 一種光量調整方法，其包括：對於具有二次元配列的複數個光變調元件，並將光源發出的照明光導向被描畫體的曝光區域的光變調元件陣列，在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化；藉由使不使用光變調元件為關閉(off)狀態，調整投 影光的光量。
  24. 一種程式，使曝光裝置發揮功能作為：不使用光變調元件的設定裝置，對於具有二次元配列的複數個光變調元件，並將光源發出的照明光導向被描畫體的曝光區域的光變調元件陣列，在元件配列區域整體中決定不使用的光變調元件，使得在曝光區域的光量整體地變化；光量調整裝置，藉由使不使用光變調元件為關閉(off)狀態，調整投影光的光量。
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