TWI301932B - Pattern writing apparatus and pattern writing method - Google Patents
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Description
1301932 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明為關於在感光材料照射被空間調變的光 圖案之圖案描晝裝置。 【先前技術】 以前即被提案有使用空間光調變裝置在感光材 晝圖案之技術。此種技術,例如,在日本特開2 0 0 3 -號公報(文獻 1 )揭示有藉 DMD(數位微鏡裝置 D m i c r 〇 m i r r 〇 r d e v i c e )對被投影之光照射領域群在 方向朝傾斜的掃描方向和感光材料上掃描,而以比 領域群更高之密度在感光材料上被設定的描晝單位 (w r i t i n g c e 1 1 )群之描晝圖案技術。又,在專利文 揭示有藉光照射領域群在各移動描晝單位圖案胞2 距離對各光照射領域作光照射之.ON/OFF控制,以倍 描晝之方法。 但是藉半導體基板或印刷基板的微細化而提高 描晝速度變成很重要,在專利文獻1之方法中也以 倍速的速度而希望可實現圖案描晝。但是,單純只 照射領域群的移動速度並不一定可適切地實現高速 【發明内容】 本發明為適用於在感光材料照射光而描晝圖案 描晝裝置,其目的為對2次元排列之光照射領域群 方向呈傾斜的掃描方向掃描而以高解析度實施描晝 實現高速且適當之描畫者。 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 而描晝 料上描 332221 i g i t a 1 其排列 光照射 圖案胞 獻1也 個份之 速實施 圖案之 超過2 提高光 描畫。 之圖案 於排列 時,可 6 1301932
本發明之圖案描晝裝置為具有:在感光材料上之互相垂 直的2個排列方向對各別以一定的節距(p i t c h )所排列之 光照射領域群照射被調變的光之光照射部;及,在感光材 料上對光照射領域群以對排列方向傾斜之掃描方向予以掃 描,在掃描方向及和掃描方向垂直方向以一定的掃描節距 對各別被固定排列在感光材料上的描畫領域群使複數個光 照射領域相對通過的掃描機構;及,和光照射領域群之掃 描同步而藉對光照射領域各別控制光照射之〇 N / 0 F F,並控 制照射在感光材料上之各描晝領域之光的量之控制部;在 光照射領域群之2個排列方向之中大致沿著掃描方向的方 向之互相隣接的光照射領域中,對掃描方向垂直方向之中 心之間的距離為等於描晝節距,而對掃描方向之中心間的 距離為描畫節距之a倍(但是,a為2以上之整數),控制 部僅在光照射領域群在相對移動其距離為描晝節距之η倍 (但是,η為3以上之整數)作一次光照射之0 Ν / 0 F F控制, 而(a2 + l)和 η 互為素數(relatively prime)。 根據本發明,使用被空間調變的光可以高解像度實施高 _速描晝。 較佳為,在光照射領域群中上述2個排列方向中沿著大 致掃描方向之方向所排列的光照射領域為Μ,Μ為(a X η)之 整數倍,藉此,可在各描晝領域僅以相同次數作重覆曝光。 又,在發明之一形態為,對光照射領域的光照射在成為 0Ν之後,在光照射領域群的描畫節距之η倍距離相對移動 終了前對光照射領域之光照射成為 OFF。較好是在對光照 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 射領域的光照射自成為〇 N至成為0 F F之間,光照射領域群 僅相對移動描晝節距。藉此,可抑制掃描方向描晝解析度 之降低。實施此一描畫控制時,光照射部以具備有可控制 ON/OFF之光源及可將光源的光空間調變之空間光調變裝 置者較佳,藉控制光源之0 N / 0 F F則可容易抑制掃描方向的 解析度之降低。 又,本發明也可適用於在感光材料上照射光而描晝圖案 之圖案描晝方法。
以下參照圖式詳細說明本發明之上述目的、特徵、態樣 及優點。 【實施方式】 圖1表示本發明之一實施形態的圖案描晝裝置1之構成 圖。圖1為表示裝置之内部構造而以虛線表示裝置之一部 份。圖案描晝裝置 1為具有:可保持形成光阻膜的基板 9 之工作台(stage)2、對圖1中之Y方向可移動工作台2之 工作台移動裝置3 1、朝基板9可射出光束之光照射部4、 對圖1中之X方向可移動光照射部4的頭部4 0之頭部移動 機構3 2、及,被接續至光照射部4及頭部移動機構3 2之 控制部5。 光照射部4具有被接續至頭部4 0之光源單元4 1,光源 單元41具有光源之高輸出的LED411及透鏡群412,自透 鏡群4 1 2來的光入射至光纖4 1 3而被導入頭部4 0。頭部4 0 具有設置排列成格子狀之微小鏡群的 DMD42,藉由微小鏡 群自光源單元4〗來的光束被反射而導出2次元空間調變之 8 312XP/發明說明書(補件)/94_08/941 ]2212 1301932 光束。 具體而言,自光纖 41 3被射出的光為藉由標尺積分器 (rodintegrator)433、透鏡 434 及鏡 435 而被導入鏡 436, 鏡4 3 6再將光束聚集導入DMD42。對DMD42入射之光束為 以一定的入射角而均勻地照射至 D M D 4 2 之微小鏡群。如 上,藉標尺積分器433、透鏡434、鏡435及鏡436使自光 源單元41來的光導入DMD42而構成照明光學系統43。
在DMD42的各微小鏡中藉由以既定姿勢(在後述藉DMD42 之光照射的說明中,係對應於0Ν狀態之姿勢)之微小鏡來 的反射光所形成之被調變的光束之束(亦即,被空間調變之 光束)為對立方體光線分割器(cube beam splitter)441入 射而反射,藉可變焦距透鏡(zoomlens)442而被調整倍率 並被導入至投影透鏡4 4 3。可變焦距透鏡4 4 2為藉焦距用 之致動器(actuator)442a而可變倍,投影透鏡443為以自 動焦點(A F )用之致動器(a c t u a t 〇 r ) 4 4 3 a 而可對準焦點。 又,自投影透鏡4 3 9來之光束為對微小鏡群被導入光學上 有共軛(c ο n j u g a t e )之基板9上的領域,以各微小鏡照射而 被調變(亦即,成為調變之因素)之光束所對應之光照射領 域。因此,圖案描晝裝置1為藉立方體光線分割器4 41、 可變焦距透鏡4 4 2、投影透鏡4 4 3,使自各微小鏡來的光對 基板9上所對應之光照射領域縮小投影而構成投影光學系 統4 4 〇 又,在立方形光線分割器4 4 1之上方,配置有半透_明鏡 (half-mirror)451、AF 用之雷射二極管(ld)452 及 AF 檢測 9 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
1301932 用之感測器4 5 3,由L D 4 5 2來的光透過半透明鏡 立方形光線分割器4 4 1、可變焦距透鏡4 4 2、投影 而照射至基板9上,自基板9的光進入逆方向而 鏡4 5 1被反射再藉由感測器4 5 3被檢測。感測器 出被利用於A F時之致動器(a c t u a t 〇 r ) 4 4 3 a的控· 工作台2被固定在線型馬達之工作台移動機構 動體側,其藉由控制部5控制工作台移動機構3 1 鏡群來的光被照射的光照射領域群(1個微小鏡對 光照射領域)而在圖1中使光阻膜上之Y方向連續 動。亦即,光照射領域群為對頭部4 0被相對的固 基板9的移動使光照射領域群在基板9上移動。 頭部4 0被固定在頭部移動機構3 2的移動體側 射領域群的主掃描方向(圖1中之Y方向)間歇地 副掃描方向(X方向)移動。亦即,在每次主掃描 部移動機構3 2則對次一個主掃描的開始位置使S 動至X方向。 圖2表示DMD42。DMD42為在矽基板421之上 隔格子狀配列多數個微小鏡(m i c r 〇 - m i r r 〇 r )(以 相垂直之2方向排列成M列N行來說明)之微小 的空間光調變裝置,依照對應於各微小鏡被寫入 元(m e m 〇 r y c e 1 1 )的資料,各微小鏡藉靜電場作用 定角度傾斜。又,光為對DMD42呈垂直之行方向 45度的角度之面以入射角24度入射,而可均勻 小鏡照明。D M D 4 2 實際為使用具有 7 6 8列(r 〇 w 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 451藉由 透鏡44 3 以半透明 4 5 3之輸 3 1的移 ,由微小 應於1個 的相對移 定,而藉 ,對光照 在垂直之 終了時頭 i部40移 以同等間 下以在互 鏡群4 2 2 在記憶單 而僅在一 沿著形成 地對各微 )1 0 2 4 行 10 1301932 (c ο 1 u m η )的微小鏡,而自排頭列起僅照明1 9 2列份。
如圖1所示自控制部5對D M D 4 2被輸入重設脈衝(r e s e t p u 1 s e )時,各微小鏡依照被寫入在所對應之記憶單元的資 料以反射面之對角線作為軸以一定姿勢一齊傾斜。藉此, 被D M D 4 2所照射之光束因應於各微小鏡的傾斜方向而被反 射,而對光照射領域之光照射實施0 Ν / 0 F F。亦即,當在記 憶單元寫入表示有 0Ν的資料之微小鏡而接收到重設脈衝 時,入射至該微小鏡的光則朝可變焦距透鏡 4 3 7而被反 射,並在所對應之光照射領域被照射光(微小光束)。又, 微小鏡在0 F F狀態時,微小鏡將所入射的光對可變焦距透 鏡4 3 7不同的既定位置作反射,而使所對應之光照射領域 成為不能導光之狀態。 圖3表示在圖案描晝裝置1中之基板9上的光照射領域 6 1及描晝單位圖案胞(w r i t i n g c e 1 1 ) 6 2 0之圖。光照射領 域6 1為對頭部4 0被固定之領域,描畫單位圖案胞6 2 0為 相當於被固定在基板 9上的描畫控制之最小單位的領域 (例如,2 μ ni四邊),藉頭部4 0對基板9相對的移動,光照 射領域6 1可在描晝單位圖案胞6 2 0上相對的移動。描畫單 位圖案胞6 2 0為藉以D M D 4 2之光照射領域6 1的中心位置 (正確為連續的移動途中之光照射領域 61的中心位置)作 為基準分割基板9上之領域的曝光領域。在圖3中,以二 點鏈線表示對應於D M D 4 2之各微小鏡的光被照射之格子狀 的光照射領域群,以實線表示在基板9上之描晝單位圖案 胞群。又,在圖3僅圖示描晝單位圖案胞6 2 0及光照射領 11 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 域61之一部份。
描晝單位圖案胞6 2 0在圖3中之X方向(副掃描方向)及 Y 方向(主掃描方向)各以同一節距(p i t c h )(以下,稱「描 晝節距」)PW被固定排列之矩形的曝光領域,依對應之描 晝單位圖案胞資料(寫入在D M D 4 2之資料)光的照射以光照 射領域6 1的中央之描畫單位圖案胞6 2 0 (附加符號6 2 1 )作 為中心而實施。D M D 4 2之各微小鏡的反射光所照射之光照 射領域 6 1 對應於微小鏡的形狀而變成大致呈正方形之領 域。如圖4所示,光照射領域6 1對應於D M D 4 2之微小鏡而 對互相垂直的2方向以一定節距(以下稱為「照射節距」。) 以ΡI排列成Μ列Ν行,光照射領域61之排列方向對主掃 描方向傾斜而D M D 4 2被設成在頭部4 0内傾斜。 如圖3所示,對光照射領域群之主掃描方向之傾斜,在 光照射領域群之2個排列方向中,對大致沿著主掃描方向 的方向(和主掃描方向所成角度較小的方向)在互相隣接之 2個光照射領域6 1中,副掃描方向(X方向)之中心間距離 L1和描晝單位圖案胞6 2 0的描晝節距P W (副掃描方向所隣 接之描晝單位圖案胞6 2 0的中心間距離)成為相同,且主掃 描方向(Υ方向)的中心間距離L 2成為描晝節距P W之4倍 而傾斜。以下之說明,大致沿著Υ方向之方向在D M D 4 2中 稱為行方 > ,而大致沿著X方向之另一方向稱為列方向。 在圖4中如附加平行斜線所示者,正確地沿著主掃描方向 排列之2個光照射領域61在行方向距離照射節距Ρ I之4 倍,在列方向距離照射節距Ρ I。 12 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212
1301932 其次參照圖5說明圖案描畫裝置1對基板 實施圖案描晝時之動作。以下在說明圖案描 作中,對描晝單位圖案胞光照射領域群為在 副掃描方向移動。 首先,描晝開始時,朝對應描晝單位圖案 最初的光照射領域6 1之位置(例如,圖3中 領域61的中央附加符號6 21之描晝單位圖1 位圖案胞資料被自控制部5發送至所對應之 小鏡之記憶元(步驟 S 1 1 )。其次,開始光照 掃描(步驟 S 1 2 ),對描晝單位圖案胞群光照 描晝開始位置時(步驟S 1 3 ),控制部5則藉 衝至 DMD42,而各微小鏡變成因應於記憶 勢,而對最初的描晝單位圖案胞6 2 1實施曝 又,正確者為,上述曝光是指控制光照射的 作,其雖然包含未照射光之情形,但是在以 有關曝光之控制僅稱為「曝光」。 被發送重設脈衝後,立刻發送對應於次一 案胞 6 2 0 (在本實施形態為在圖 3中之各描 6 2 1之(-Y )側僅離開4描晝節距之描晝單位 描畫單位圖案胞資料至各微小鏡之記憶元, 元寫入資料(步驟S 1 6 )。重設脈衝對D M D 4 2 和工作台移動機構3 1使工作台2在向主掃描 的動作同步實施,自第1次重設脈衝起描晝 對主掃描方向僅移動描畫節距Ρ的4倍距離 312XP/發明說明書(補件)/94-08/941〗22 ] 2 9上的光阻膜 晝裝置1之動 主掃描方向及 胞620之中之 位於各光照射 I胞)的描畫單 D M D 4 2的各微 射領域群之主 射領域群到達 由發送重設脈 元的資料之姿 (步驟 S 1 4 )。 ΟΝ/OFF之動 下之說明中, 個描晝單位圖 晝單位圖案胞 圖案胞6 2 2 )之 而實施對記憶 之發送為,在 方向連續移動 單位圖案胞群 之時點而下一 13 1301932 個重設脈衝對D M D 4 2發送(步驟S 1 7、S 1 4 ),各微小鏡則變 成隨從描畫單位圖案胞資料的姿勢。因此,最初的重設脈 衝後對各光照射領域之光照射的 〇 N / 0 F F狀態則被維持在 描畫單位圖案胞群於描晝節距的4倍距離之間移動。
控制部 5藉工作台移動機構3 1和光照射領域群的掃描 同步對光照射領域群各別控制光照射之 0 N / 0 F F而反覆以 上的曝光時,在第1 8次的重設脈衝(包含最初之重設脈衝) 以最初實施曝光之描晝單位圖案胞6 2 1為中心而實施第2 次曝光。在第 1 8次重設脈衝之正前的狀態(亦即,第17 次重設脈衝後之狀態),自最初被實施曝光之描晝單位圖案 胞朝(-Y )方向以各別並列1 7個描晝單位圖案胞(包含最初 之描晝單位圖案胞)為中心而成僅實施1次曝光之階段。關 於上述描畫動作,茲參照圖6至圖9詳細說明之。 圖6表示描晝單位圖案胞群和光照射領域群之圖,以塗 黑之描晝單位圖案胞 6 2 0 (附加符號 6 2 a )作為中心在最初 之重設脈衝時實施曝光。圖6中,在對描晝單位圖案胞6 2 a 位於(+ Y )側的光照射領域6卜亦即,在行方向4照射節距 且僅在列方向1照射間距互相分離之複數個的光照射領域 6 1則附加平行斜線,從(-Y )側之順序被附加 6 1 a、6 1 b、 61c、 61d、 61e° 以下之說明為在重設脈衝時位於光照射領域6 1 a〜6 1 e的 中央之描畫單位圖案胞被附加符號 6 2 a〜6 2 e。又,為了輔 助理解起見,使用座標表現最初的曝光時位於光照射領域 6 1 a的中心之描晝單位圖案胞6 2 a的位置以C ( 0,0 )表示, 14 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 而以C ( 0,1 )表示隣接在描晝單位圖案胞6 2 a之(-Υ )側的 描晝單位圖案胞之位置。又,光照射領域6 1 a〜6 1 e之位置 也使用列及行方向的座標表現而各自以R ( 0,0 )、R ( 1,4 )、 R ( 2,8 )、R ( 3,1 2 )、R ( 4,1 6 )來表示。此些座標表現在 說明中被適當地附加之。
圖7表示第2次的重設脈衝被發送到D M D 4 2時點之描晝 單位圖案胞群和光照射領域群之圖。在第1次的重設脈衝 後,光照射領域群對描晝單位圖案胞群移動描畫節距的 4 倍距離之間,對各光照射領域被維持曝光狀態(光照射之 Ο Ν或0 F F ),而在第2次的重設脈衝之時點,自最初的描畫 單位圖案胞 6 2 a ( C ( 0,0 ))起在(-Υ )方向以僅離開描晝節 距的4倍距離之描晝單位圖案胞6 2 a ( C ( 0,4 ))為中心而 實施曝光。圖8表示第6次的重設脈衝時之情況,以(-Y ) 側的描晝單位圖案胞6 2 a ( C ( 0,2 0 ))為中心而對光照射領 域 6 1 a實施曝光,同時,自最(+ Y )側之描晝单位圖案胞 6 2 a ( C ( 0,0 ))以僅離開3描晝節距(-Y )側的描晝單位圖案 胞6 2 b ( C ( 0 , 3 ))為中心對光照射領域6 1 b ( R ( 1,4 ))亦實 施曝光。此後,光照射領域群在每次移動描晝節距的4倍 距離時在光照射領域6 1 b中自一個描畫單位圖案胞6 2 a以 僅離開3描晝節距(-Y )側之描晝單位圖案胞為中心而實施 曝光。 圖9表示第1 8次的重設脈衝剛被發送到D M D 4 2之後之 狀態的圖。如圖9所示,光照射領域群對(-Υ )方向和對描 畫單位圖案胞群相對的移動時,藉最(_ Υ )側的光照射領域 15 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 6 1 a而成為曝光的中心之複數個描晝單位圖案胞6 2 a之間 的描晝單位圖案胞作為中心而藉光照射領域6 1 b〜6 1 d實施 曝光。結果,如注視圖9中之描晝單位圖案胞群的最(-X) 側之行的(+ Y )側之部份時,藉光照射領域6 1 a、6 1 d、6 1 c、
6 1 b而實施曝光之4個描晝單位圖案胞6 2 a、6 2 d、6 2 c、6 2 d 則變成朝(-Y )方向順序排列,在第 1 8次之重設脈衝之正 前,成為自最初被實施曝光的描晝單位圖案胞6 2 a ( C( 0,0 )) 起朝(-Y )方向排列的1 7個描畫單位圖案胞(包含最初之描 晝單位圖案胞)之各個為中心而僅實施1次曝光之階段。 又,和第 1 8次的重設脈衝同步而最(+ Y )側的描晝單位 圖案胞 6 2 a ( C ( 0,0 ))作為中心而向光照射領域 6 1 e ( R (4,16))實施曝光。以後,和重置脈衝同步,藉存在於比 圖9所示之光照射領域更(+ Y )側的光照射領域,而以同一 之描晝單位圖案胞作為中心順序實施第2次的曝光,進一 步,對同一的描晝單位圖案胞也實施第3次以後的曝光。 重複曝光的周期則成為第1 7次重置脈衝。 如使用座標表現說明上述重複曝光之情況時,在重設脈 衝時C ( 0,4 K )( K為0以上的整數)之描晝單位圖案胞6 2 0 為位於 R ( m,4 m ) ( m = 0、4、8、1 2 · · · · 4 4 )的光照射領域 6 1之中心,C( 0,4 K + 1 )之描晝單位圖案胞6 2 0則位在(m,4 m ) (m = 3、7、1 1、1 5 · · · · 4 7 )的光照射領域 6 1 之中心,C (0,4K + 2)的描晝單位圖案胞620為位在R(m,4m)(m = 2、 6、10、1 4 · · · · 4 6 )的光照射領域6 1之中心,C ( 0, 4 K + 3 ) 的描畫單位圖案胞6 2 0則位在R ( m,4 m ) ( m = 1、5、9、1 3 · 16 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 • ·· 4 5 )的光照射領域6 1之中心。
藉反覆以上的動作,而在圖案描晝裝置1使用具有Μ列 之微小鏡(m i c r 〇 m i r r 〇 r )的D M D 4 2時,藉工作台移動機構 3 1對基板9上的各描晝單位圖案胞6 2 0使複數的光照射領 域6 1相對的通過則可作重複(Μ / 1 6 )次之曝光動作,而以各 描晝單位圖案胞620作為中心控制(Μ/16)等級(gradation) 的光量。實際上Μ為1 9 2,而可實施1 2次的重複曝光的控 制。如圖3所示,1個光照射領域61可覆蓋複數個描晝單 位圖案胞6 2 0之大小,進一步,由於在2個重設脈衝間一 面維持曝光狀態一面描晝單位圖案胞群會在描晝節距的 4 倍距離移動,因此,其不能正確實施(Μ / 1 6 )等級之光照射。 但是,被描畫的圖案的最小線寬(亦即,圖案分解能力)為 比線寬的最小控制單位(亦即,線寬精確度)更大許多,由 於對連續存在的幾個描晝單位圖案胞6 2 0實施光照射,而 對連續存在之其他幾個描晝單位圖案胞6 2 0則不實施光照 射之動作,因此,實用上不會發生問題。例如,圖案中之 線寬或所瞵接的線之間的間隔寬度成為2 0 μ m,而線寬或空 間的寬度之最小控制單位則為2um。 當光照射領域群之1次的主掃描之間所實施之描晝終了 時(圖5 :步驟S1 5 ),則停止主掃描(步驟S1 6 )。又,在實 施其他的主掃描時則藉頭部移動機構 3 2而光照射領域群 在X方向被副掃描而返回步驟S 1 1,其藉工作台移動機構 31使工作台2朝逆方向((-Y)方向)移動而一方面實施次 一個描畫。 17 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
1301932 如上,圖案描晝裝置1,因為重設脈衝間使描畫單 案胞群僅移動描晝節距之4倍的距離,因此,其比在 脈衝間只將描晝單位圖案胞群移動描畫節距之情形, 4倍的速度實施描晝(以下將此一動作稱為「4倍速 晝」。)。藉此,其可一面控制圖案之線寬而一面高速 實施描晝。 但是如圖9所示,為了使僅分開描畫節距4倍的2 晝單位圖案胞 6 2 a (塗黑之部份)之間的各描晝單位圖 作為中心之光照射領域6 1 b〜6 1 d而可更確實地實施曝 換言之,為了以各描畫單位圖案胞作為中心而實施曝 光照射領域 61間的描晝節距數和重設脈衝間描晝單 案胞群移動距離之描晝節距數必須互為素數(雙方之 公約數為1 )。在圖9之情形,光照射領域6 1間之描 距數為1 7,在重設脈衝間描晝單位圖案胞群移動距離 晝節距數為4,雙方互為素數。又,由於光照射領域 之描晝節距數為1 7,因此,光照射領域61之列數充 時,可任意地變更描晝速度為2倍數至1 6倍數之間 圖1 0至圖1 3表示光照射領域群之傾斜和光照射領 的大小關係之圖。圖1 0表示沿著掃描方向排列之2個 射領域61,在行方向離開照射節距PI的2倍,在列 只離開照射節距PI之狀態,圖1 1、1 2、1 3表示沿著 方向所排列之2個光照射領域6 1,在行方向各自分開 節距PI的3、4、5倍,在列方向僅分開照射節距PI 態。在圖1 0至圖1 3,光照射領域6 1及描畫單位圖案月έ 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212 位圖 重設 可以 度描 度地 個描 案胞 光, 光, 位圖 最大 畫即 之描 61間 份大 域61 光照 方向 掃描 照射 之狀 ,620 18 1301932 為正方形,在光照射領域群之2個排列方向中之大致沿著 掃描方向之方向(行方向)互相所隣接之光照射領域 61 中,對在掃描方向垂直之中心間的距離和描晝節距PW為相 等,而對掃描方向之中心間的距離則成為描晝節距 PW之 2、3、4、5倍(以下稱為「a倍」。但是,a為2以上之整數)。
一邊,在圖1 0至圖1 3中,正確沿著掃描方向並列之2 個光照射領域6 1間之距離則成為描晝節距P W之5、1 0、 17、26倍(一般為(a2 + l)倍)。因此,圖10至圖13中, 在各個5、1 0、1 7、2 6之間以互為素數之正的整倍數之速 度而實施描晝,圖1 0之情形為2、3、4倍數之描晝,在圖 1 1之情形為3、5、7、9倍數之描晝,圖1 2之情形為2、3、 4、5 · · · ·倍數之描晝,圖1 3之情形為以3、5、7、9 · · ·之 倍數而可描晝。亦即,(a 2 + 1 )和η互為素數時,控制部5 在使光照射領域群相對的僅移動描晝節距P W之η倍的距離 時則可適當地作一次光照射的 ON/OFF控制而實施高解像 度之η倍速描晝。 此時,在每(a 2 +1 )次的重設脈衝,各描晝單位圖案胞 6 2 0使其通過在行方向照射節距P I之(a X η )倍,在列方向 照射節距ΡI之η倍的分離之各別的光照射領域 61之中 心。因此,光照射領域群為Μ列,亦即,被配列在大致沿 著主掃描方向的光照射領域6 1的數為Μ時,如Μ為(a X η ) 的整數倍時,在光照射領域群相對的通過描晝單位圖案胞 群時,則成為實施相等於在行方向並列之各描晝單位圖案 胞6 2 0之次數之重複曝光(但是,光照射領域群的(± X )側 19 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 之端部通過之描t單位圖案胞除外。)。 又,超過倍數而實施描晝時η成為3以上的整數,而向 基板上的光阻膜描晝時,如考慮材料特性或光照射領域6 1 的大小等時較佳的η值可舉出4。 又,實施η倍速描畫時,重複曝光次數成為(Μ Λ a X η ))(捨 去小數點以下),相對的,描畫單位圖案胞群在各個描晝節 距PW移動時,重設脈衝發送到DM D42以1倍速描晝時則可 (M/a)次重複曝光。實際上,由於大體上其不須要(M/a)次 重複曝光,因此,η倍速曝光可說是具,有 D M D 4 2而儘量利 用所具有的多數個微小鏡以最小限必要的重複曝光次數而 可南速地實施描晝之技術。
但是,如圖1 0至圖1 3所示,使自光照射領域群的行方 向之主掃描方向的傾斜構成愈小時,對描畫單位圖案胞 6 2 0則光照射領域6 1會相對的變大。相反的,光照射領域 6 1的大小一定時,可將自光照射領域群的行方向之主掃描 方向起的傾斜構成更小而設定較小的描晝單位圖案胞 6 2 0。光照射領域 6 1之一邊的長度則變成描晝節距P W之 (a 2 +1 )的平方根倍,例如,a為4而實施4倍速描畫時 在重設脈衝間對1個光照射領域61實施光照射時,在圖 1 4中的線6 3 1、6 3 2上之累積光量則成線6 4 1、6 4 2所示之 分佈。亦即,對描晝單位圖案胞6 2 0的大小以廣範圍的光 照射,特別是在主掃描方向以廣範圍之光照射。又,藉光 照射之0 N / 0 F F則如圖1 4所示之光量分佈的疊合而變成在 基板9上之感光材料蓄積的光能量之分佈,藉此一分佈則 20 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
1301932 可實施圖案之描晝。 圖1 5 A表示光照射領域群在每1描畫節距移動時對 射領域6 1之光照射交互予以0 N及0 F F時在主掃描方 累積光量之圖。圖1 5 B〜圖1 5 G表示各個光照射領域群 個描晝節距的2、3、4、5、6、8倍移動時交互以0N及 作光照射時之累積光量。0N或OFF的距離愈長時,亦 在副掃描方向描晝铤伸線時其線寬則愈大,而可看出 光量分佈之頂點變高,而凹谷則變深。又,由於感光 為被照射一定量以上的光而感光,因此,即使藉控制 (光功率)也可控制圖案之線寬。 但是,感光材料係必須照射充份的光,在此情況下 一方面調整來自光源的光之強度,同時,藉調整光照 0N及OFF的時機而描晝既定的線寬之圖案。例如,在 排版器(image setter)中在I艮鹽(siliver salt)等的 材料上描晝圖案時,藉著使感光材料感光而達成圖案 之目的,因此只要在感光材料上照射感光必要之最小 光即足。相對的,在半導體等之基板上的光阻劑上描 案時,為了在後工程之蝕刻時剝離光阻劑而不會過度 則必須照射使光阻劑感光以上之量的光。
在此情況下,如圖1 6所示,藉使8描晝節距光照射 而使8描晝節距0 F F如此所得到之以細線7 1 1所表示 積光量之分佈賦予感光材料,即使可以界 (t h r e s h ο 1 d ) T Η作為界限以線寬W而可感光時,將光 提高以6描畫節距光照射0 Ν,而使1 0描晝節距0 F F 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 光照 向的 在每 OFF 即, 累積 材料 光量 ,可 射之 影像 感光 描晝 限的 晝圖 除去 0N, 的累 喂值 強度 時, 21
1301932 所得到之以粗線 7 1 2表示的累積光量之分佈賦予感 料,即可得到具有充份被光照射之線寬W的圖案。 此處,圖案描晝裝置1之情形為,利用如上述比描 位圖案胞6 2 0更大的光照射領域6 1,使分佈光量在主 方向及副掃描方向某程度廣佈。又,藉實施高速描晝 圖1 4所示光量分佈則在主掃描方向可更加延伸。被描 圖案的線寬充份大時,在主掃描方向之線寬雖可藉上 強度及0 N / 0 F F控制之組合而維持精確度,但可描畫之 線寬,亦即,解像度其比副掃描方向在主掃描方向則 避免會降低。 因此,圖案描晝裝置1被構成在描晝單位圖案胞群 動η描晝節距的途中使光源之L E D 4 1 1可瞬間熄燈之去 實施L E D 4 1 1之0 Ν / 0 F F控制(亦即,調變)時,在圖5 之圖案描晝裝置1的動作中在步驟S 1 4和步驟S 1 5之 被實施圖17所示之步驟S21〜S23。在實施LED411之 時,以步驟 S14 使各微小鏡的姿勢更新後,立 L E D 4 1 1 (步驟 S 2 1 )點燈,當描晝單位圖案胞群僅移動 節距P W時(步驟S 2 2 ),則使L E D 4 1 1熄燈(步驟S 2 3 )。ί 在記憶元上寫入下一個描晝資料(步驟 S 1 6 ),當從前 重設脈衝使描晝單位圖案胞僅移動描晝節距P W之η倍 時(步驟S 1 7 ),則回至步驟S 1 4。 藉以上之動作,對光照射領域6 1之光照射自0 Ν至 為止之間,光照射領域群僅相對移動描晝節距PW,對 射領域 61的光照射被限制於重設脈衝的間隔之 1 / η 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 光材 晝單 掃描 ,如 畫之 述光 最小 無法 僅移 £制。 所示 間可 調變 刻使 描晝 I後, 面的 距離 OFF 光照 。結 22
1301932 果,可實現一面將在主掃描方向光照射擴展抑制成和副 描方向相同程度而一面實施高速描晝。 當使用L E D或L D作為光源時,以D M D 4 2之調變界限 度的1 / 1 0以下的時間可0 Ν / 0 F F控制光源。因此,例如 即使是8倍速描晝(η = 8 )也可一面抑制主掃描方向之解 度之降低而一面容易實施描畫。在此情況下,由於在重 脈衝間賦予感光材料之光能量減少至 1 / 8,因此,自光 之光強度可被提高,而可被使用具有高感度之感光材料 以上,雖然已說明本發明之實施形態,但本發明並不 於上述實施形態,其可有各種的變形。 被設在圖案描晝裝置1之空間光調變裝置,並不限於 述實施形態所使用之 DMD42,例如,也可使用液晶快 (liquid crystal shutter)等之空間光調變裝置。又, 可2次元排列作為光源之複數個發光二極管等,對應於 光二極管群之光照射領域群的排列方向對掃描方向以成 φ 斜之狀態,而藉將各發光二極管之0N/0FF控制成和光照 領域的相對移動同步,如此實施圖案描晝亦可。又,在 實施光源之 0 N / 0 F F控制時,使用超高壓水銀作為光源 ο 在圖1 7所示之光源的0 Ν / 0 F F控制中,光源並不一定 光照射領域群作 1描晝節距P W移動之時點成為 OFF, ^ 如,在須要有充份之累積光量時,使在描晝節距 PW之 倍距離移動之時點才使其成為OFF亦可。亦即,對光照 領域6 1之光的照射於0 N後,在光照射領域群之描晝節 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 掃 速 像 設 源 〇 限 上 門 也 發 傾 射 未 亦 在 例 2 射 距 23 1301932 P W之η倍距離的相對移動終了前只要對光照射領域6 1的 光照射成為OFF則OFF之時機被適當地設定,如此亦可。 又,如藉光源以外的元件使得比空間光調變裝置之控制更 快的光照射成為OFF,如此亦可。 工作台 2和頭部 4 0對主掃描方向及副掃描方向之相對 移動(亦即,基板9上之描晝單位圖案胞群和光照射領域群 之相對移動)僅藉工作台2或頭部4 0之任一者的移動而實 行,如此亦可。
進一步,在上述實施形態中雖然未提及對位於光照射領 域群中之副掃描方向的端部之光照射領域 6 1 (例如,圖 4 中之(-X )側且(+ Y )側的光照射領域6 1 )的光照射控制, 但為了可簡單地實施控制,其也可不必對此等光照射領域 6 1實施光照射,又如一面考慮副掃描後之描畫而對此等光 照光照射領域6 1控制光照射,如此亦可。 雖然上面已詳細說明本發明之敘述,但以上之說明僅為 φ 例示性者其並非限制性者。因此,只要在不脫離本發明之 範圍,其可作多數的變形或態樣。 【圖式簡單說明】 圖1表示圖案描晝裝置之構成圖。 圖2表示DMD之圖。 圖3表示光照射領域及描晝單位圖案胞之圖。 ^ 圖4表示光照射領域群全體及描晝單位圖案胞群之圖。 圖5表示圖案描畫之流程圖。 圖6至圖9表示描晝途中之光照射領域及描晝單位圖案 24 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 胞之圖。 圖1 0至圖1 3表示光照射領域群之傾斜和光照射領域的 大小關係之圖。 圖14表示累積光量之圖。 圖1 5 A表示每1描晝節距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 5 B表示每2描畫節距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 5 C表不母3描晝郎距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 5 D表示每4描晝節距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 5 E表示每5描晝節距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 5 F表不母6描晝郎距之0 N / 0 F F的累積光置之圖。 圖1 5 G表示每8描晝節距之0 N / 0 F F的累積光量之圖。 圖1 6表示光強度在不同時之累積光量的圖。 圖1 7表示光源之0 N / 0 F F控制的流程圖。 【主要元件符號說明】
1 圖 案 描 晝 裝 置 2 工 作 台 4 光 日召 射 部 5 控 制 部 9 基 板 3 1 工 作 台 移 動 機構 32 頭 部 移 動 機 構 40 頭 部 41 光 源 單 元 42 DMD 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
25 1301932 群
分器 光線分割器 距透鏡 鏡
43 照 明 光 4 4 投 影 光 61、 6 1 a 〜6 1 e 光 照 射 62a〜 62e 描 晝 單 4 11 LED 4 12 透 鏡 群 4 13 光 纖 422 微 小 鏡 433 標 尺 積 434 透 鏡 4 3 5、 436 鏡 44 1 立 方 形 4 4 2、 437 可 變 焦 4 4 2a 、4 4 3 a 致 動 器 4 4 3、 449 投 影 透 45 1 半 透 明 452 雷 射 二 453 感 測 器 6 2 0、 621、 622 631、 6 3 2、 64 1 、 642 7 11 細 線 7 12 粗 線 學系統 學系統 領域 位圖案胞 鏡 極管 描晝單位圖案胞 線 26 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
Claims (1)
1301932 十、申請專利範圍: 1 . 一種圖案描晝裝置,係在感光材料上照射光而描晝圖 案之圖案描晝裝置,其具備有: 在感光材料上之互相垂直的2個排列方向對各別以一定 的節距所排列之光照射領域群照射被調變的光之光照射 部;及, 在感光材料上對前述光照射領域群以對排列方向傾斜 之掃描方向予以掃描,在前述掃描方向及和前述掃描方向 垂直方向以一定的描晝節距對各別被固定排列在前述感光 材料上的描晝領域群使複數個光照射領域相對通過的掃描 機構;及, 和前述光照射領域群之掃描同步而對前述光照射領域 群各別控制光照射之0 N / 0 F F,並控制照射在感光材料上之 各描晝領域之光量的控制部;如此所成,
在前述光照射領域群之2個排列方向之中大致沿著前述 掃描方向之方向的互相隣接的光照射領域中,對前述掃描 方向垂直方向之中心間的距離為等於前述描畫節距,而對 前述掃描方向之中心間的距離為前述描晝節距之 a倍(但 是,a為2以上之整數),前述控制部僅在前述光照射領域 群在相對移動其距離為前述描晝節距之η倍(但是,η為3 以上之整數)之間作一次前述光照射之 0 Ν / 0 F F控制,而 (a 2 + 1 )和η互為素數。 2.如申請專利範圍第1項之圖案描晝裝置,其中, 在前述光照射領域群中之前述2個排列方向中在大致沿 27 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 著前述掃描方向所排列的光照射領域之數目為 Μ,而Μ為 (axn)之整數倍。 3. 如申請專利範圍第1項之圖案描晝裝置,其中, 對光照射領域之光照射在成為 0N後,於前述光照射領 域群之前述描晝節距的η倍距離之相對移動終了之前使前 述光照射領域之光照射成為OFF。 4. 如申請專利範圍第3項之圖案描晝裝置,其中, 自對前述光照射領域之光照射在成為0N起至OFF為止
之間,前述光照射領域群僅相對移動前述描晝節距。 5 .如申請專利範圍第3項之圖案描晝裝置,其中, 前述光照射部具有: 可ON/OFF控制之光源;及, 可將自前述光源來的光空間調變之空間光調變裝置。 6 . —種圖案描晝方法,在感光材料上照射光而描晝圖案 之圖案描畫方法,其具備有: 在感光材料上之互相垂直的2個排列方向對各別以一定 的節距所排列之光照射領域群照射被調變的光,對前述光 照射領域群於排列方向傾斜之掃描方向予以掃描,在前述 掃描方向及前述掃描方向之垂直方向以一定的描畫節距對 各別被固定排列在前述感光材料上的描晝領域群使複數之 光照射領域相對通過的掃描步驟;及, 和前述光照射領域群之掃描同步藉一面對前述光照射 領域群各別控制光照射之0 N / 0 F F,而一面控制照射在感光 材料上之各描畫領域之光量的控制步驟, 28 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212 1301932 在前述光照射領域群之前述2個排列方向之中大致沿著 前述掃描方向之方向的互相隣接的光照射領域中,對前述 掃描方向垂直方向之中心間的距離為等於前述描畫節距, 而對前述掃描方向之中心間的距離成為前述描晝節距之 a 倍(但是,a為2以上之整數),前述控制步驟中僅在前述 光照射領域群在相對移動其距離為前述描晝節距之 η倍 (但是,η為3以上之整數)之間作一次前述光照射之0 N / OF F 控制,而(a 2 +1 )和η互為素數。
7.如申請專利範圍第6項之圖案描晝方法,其中, 在前述光照射領域群中之前述2個排列方向中在大致沿 著前述掃描方向所排列的光照射領域之數目為Μ,而Μ為 (axn)之整數倍。 8 .如申請專利範圍第6項之圖案描晝方法,其中, 對光照射領域之光照射在成為 0N後,在前述光照射領 域群之前述描畫節距的η倍距離之相對移動終了之前使前 述光照射領域之光照射成為OFF。 9.如申請專利範圍第8項之圖案描晝方法,其中, 自對前述光照射領域之光照射在成為0N起至OFF為止 之間,前述光照射領域群僅相對移動前述描晝節距。 1 0 .如申請專利範圍第8項之圖案描晝方法,其中, 使來自0 N / 0 F F可控制之光源的光藉空間光調變裝置被 空間調變而導至前述光照射領域群。 29 312XP/發明說明書(補件)/94-08/94112212
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