JP2020052075A - Drawing device and drawing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板に収束光ビームを照射して描画する描画装置の制御に関するものであり、特に光ビームの収束位置の制御に関する。 The present invention relates to control of a drawing apparatus for drawing by irradiating a substrate with a convergent light beam, and more particularly to control of a convergence position of a light beam.
例えば半導体ウエハやガラス基板などの基板にパターンを形成する方法として、光照射により描画を行う技術がある。この技術では、感光層を形成した基板を描画対象物として、描画データに基づき変調された光を描画対象物に照射して感光層を露光する。このような光変調を行うための光学変調器として、空間光変調素子を好適に適用することができる。例えば本願出願人が先に開示した特許文献1に記載の描画装置では、空間光変調素子にラインビーム光を入射させるとともに、空間光変調素子の可動リボン部材に描画データに基づく制御電圧を印加することで変調した反射光を光学系で収束させ、収束光ビームとして描画対象物たる基板に入射させて描画を行っている。
For example, as a method of forming a pattern on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate, there is a technique of drawing by light irradiation. In this technique, a substrate on which a photosensitive layer is formed is used as a drawing target, and light modulated based on drawing data is irradiated on the drawing target to expose the photosensitive layer. As an optical modulator for performing such light modulation, a spatial light modulation element can be suitably applied. For example, in the drawing apparatus disclosed in
この従来技術では、基板表面高さの変化などの変動要因によらず光ビームの収束位置を基板表面に維持するために、基板表面に入射させた光の反射光の受光位置から基板表面位置を検出し、その検出結果に応じてフォーカシングレンズを上下動させることで、光ビームが常に基板の表面位置で収束するようにするオートフォーカス機構が備えられている。 In this conventional technique, in order to maintain the convergence position of the light beam on the substrate surface irrespective of fluctuation factors such as changes in the substrate surface height, the substrate surface position is determined from the light receiving position of the reflected light of the light incident on the substrate surface. An autofocus mechanism is provided for detecting the light beam and moving the focusing lens up and down according to the detection result so that the light beam always converges at the surface position of the substrate.
上記のようなオートフォーカス機構においては、例えば基板に設けられた窪みなどの段差部や基板に付着した異物により光の反射方向が変わることに起因して、光学的な位置検出が一時的に機能しなくなることがあり得る。しかしながら、上記従来技術には、この問題に対する対策までは組み込まれていない。 In the above-described autofocus mechanism, optical position detection temporarily functions due to a change in the light reflection direction due to a stepped portion such as a dent provided in the substrate or a foreign substance attached to the substrate. May not work. However, the above-mentioned prior art does not incorporate measures against this problem.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に収束光ビームを照射して描画する描画装置において、基板表面位置が一時的に検出できなくなった場合でも光ビームの収束位置を適正に制御することのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a drawing apparatus that irradiates a substrate with a convergent light beam to perform drawing, even when the substrate surface position cannot be detected temporarily, the light beam converge position is appropriately controlled. The purpose is to provide a technology that can do this.
この発明に係る描画装置の一の態様は、上記目的を達成するため、基板を水平姿勢に載置可能なステージと、前記基板の表面に収束光ビームを照射して描画する描画ヘッドと、前記ステージと前記描画ヘッドとを相対的に移動させて前記基板表面で前記光ビームの入射位置を走査する走査移動部と、前記光ビームが入射する前記基板の表面位置を光学的に検出する検出部と、前記光ビームの収束位置を光軸方向に調整するフォーカス調整部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記収束位置の調整量を指定する制御指令を前記フォーカス調整部に与える制御部と、前記調整量の履歴を記憶する記憶部とを備え、前記走査移動部は、前記光ビームの入射位置を所定の走査方向に沿って前記基板の一方端から他方端へ移動させる主走査移動と、前記光ビームの入射位置を前記走査方向と直交する方向に所定ピッチだけ移動させる副走査移動とを交互に繰り返して実行し、前記制御部は、前記主走査移動の実行中に前記検出部が検出エラーとなったときの前記制御指令における前記調整量を、前記記憶部に記憶された履歴に基づき決定する。 One embodiment of a drawing apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, a stage capable of placing a substrate in a horizontal position, a drawing head that irradiates a convergent light beam onto a surface of the substrate, and performs drawing. A scanning moving unit that relatively moves a stage and the drawing head to scan an incident position of the light beam on the substrate surface, and a detecting unit that optically detects a surface position of the substrate on which the light beam is incident A focus adjustment unit that adjusts the convergence position of the light beam in the optical axis direction, and a control unit that provides a control command to the focus adjustment unit that specifies an adjustment amount of the convergence position based on a detection result of the detection unit. And a storage unit for storing the history of the adjustment amount, wherein the scanning movement unit moves the incident position of the light beam from one end of the substrate to the other end along a predetermined scanning direction, and ,Previous The sub-scanning movement of moving the incident position of the light beam by a predetermined pitch in a direction orthogonal to the scanning direction is alternately and repeatedly performed, and the control unit causes the detection unit to detect a detection error during the execution of the main scanning movement. The adjustment amount in the control command at the time of is determined based on the history stored in the storage unit.
また、この発明に係る描画方法の一の態様は、基板を水平姿勢に載置したステージと、前記基板の表面に収束光ビームを照射して描画する描画ヘッドとを相対的に移動させて前記基板表面で前記光ビームの入射位置を走査して前記基板に描画する描画方法であって、上記目的を達成するため、前記光ビームが入射する前記基板の表面位置を光学的に検出する工程と、前記表面位置の検出結果に基づき、前記収束位置の調整量を求める工程と、前記調整量に応じて、前記光ビームの収束位置を光軸方向に調整する工程と、前記調整量の履歴を記憶する工程とを備え、前記表面位置の検出結果が正常であるとき、前記収束位置が検出される前記基板の表面位置と同じになるように前記調整量を決定する一方、前記表面位置の検出エラーが生じたとき、記憶された前記履歴に基づき決定する。 In one aspect of the drawing method according to the present invention, the stage on which the substrate is placed in a horizontal posture and the drawing head that draws by irradiating a convergent light beam on the surface of the substrate are relatively moved to move the drawing head. A drawing method of scanning the incident position of the light beam on the substrate surface to draw on the substrate, and in order to achieve the above object, a step of optically detecting a surface position of the substrate on which the light beam is incident; and Calculating the adjustment amount of the convergence position based on the detection result of the surface position; adjusting the convergence position of the light beam in the optical axis direction according to the adjustment amount; Storing, and when the detection result of the surface position is normal, the adjustment amount is determined so that the convergence position is the same as the surface position of the substrate to be detected, while the detection of the surface position is performed. If an error occurs Is determined based on said stored history.
このように構成された発明では、基板の表面位置の検出結果に基づき決定された光ビーム収束位置の調整量の履歴が記憶されている。このため、表面位置の検出において一時的にエラーが生じた場合でも、現在の走査位置の周辺での過去の制御結果から現在の調整量を決定することができる。基板表面は、その表面に作り込まれた電子デバイスの構造や表面に付着する異物等に起因して微小な凹凸を有しているが、描画装置が追従すべき位置変動は、例えば基板の反りなどに起因して生じるより緩やかなものである。このため、周辺での制御結果からの類推により現在の調整量を決める方法は十分な実用性を有する。 In the invention configured as described above, the history of the adjustment amount of the light beam convergence position determined based on the detection result of the surface position of the substrate is stored. Therefore, even when an error occurs temporarily in the detection of the surface position, the current adjustment amount can be determined from the past control results around the current scanning position. The substrate surface has minute irregularities due to the structure of the electronic device formed on the surface and foreign substances attached to the surface, but the position fluctuation that the drawing apparatus should follow is, for example, the warpage of the substrate. It is more gradual caused by such factors. For this reason, the method of determining the current adjustment amount by analogy from the control results in the vicinity has sufficient practicality.
上記のように、本発明によれば、基板に収束光ビームを照射して描画する描画装置において、基板の表面位置の検出エラーが生じた場合には、周辺位置での過去の制御結果に基づき求めた調整量で収束位置が調整される。このため、基板の表面位置が一時的に検出できなくなった場合でも光ビームの収束位置を適正に制御することができる。 As described above, according to the present invention, in a drawing apparatus that irradiates a substrate with a convergent light beam and draws, when a detection error of a surface position of the substrate occurs, based on a past control result at a peripheral position, The convergence position is adjusted by the obtained adjustment amount. Therefore, even when the surface position of the substrate cannot be detected temporarily, the convergence position of the light beam can be appropriately controlled.
図1は、本発明にかかる描画装置の概略構成を模式的に示す正面図である。以下の各図において方向を統一的に示すために、図1に示すようにXYZ直交座標を設定する。ここで、XY平面が水平面であり、Z方向が鉛直方向を表す。より具体的には、(−Z)方向が鉛直下向き方向を表す。また、Z軸回りの回転方向をθ軸により表す。 FIG. 1 is a front view schematically showing a schematic configuration of a drawing apparatus according to the present invention. In order to unify the directions in the following drawings, XYZ rectangular coordinates are set as shown in FIG. Here, the XY plane is a horizontal plane, and the Z direction represents a vertical direction. More specifically, the (-Z) direction indicates a vertically downward direction. The rotation direction about the Z axis is represented by the θ axis.
描画装置100は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板Wの上面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板Wとしては、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。図示例では円形の半導体基板の上面に形成された下層パターンに重ねて上層パターンが描画される。
The
描画装置100は、本体フレーム101で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル(図示省略)が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム101の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。
The
描画装置100の本体内部は、処理領域102と受け渡し領域103とに区分されている。これらの領域のうち処理領域102には、主として、ステージ10、ステージ移動機構20、光学ユニットU、アライメントユニット60が配置される。一方、受け渡し領域103には、処理領域102に対する基板Wの搬出入を行う搬送ロボットなどの搬送装置70が配置される。
The inside of the main body of the
また、描画装置100の本体外部には、アライメントユニット60に照明光を供給する照明ユニット61が配置される。また、同本体には、描画装置100が備える装置各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部90が配置される。
An
なお、描画装置100の本体外部で、受け渡し領域103に隣接する位置には、カセットCを載置するためのカセット載置部104が配置される。また、カセット載置部104に対応し、本体内部の受け渡し領域103に配置された搬送装置70は、カセット載置部104に載置されたカセットCに収容された未処理の基板Wを取り出して処理領域102に搬入(ローディング)するとともに、処理領域102から処理済みの基板Wを搬出(アンローディング)してカセットCに収容する。カセット載置部104に対するカセットCの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。この未処理基板Wのローディング処理および処理済基板Wのアンローディング処理は制御部90からの指示に応じて搬送装置70が動作することで行われる。
A
ステージ10は、平板状の外形を有し、その上面に基板Wを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ10の上面には、複数の吸引孔(図示省略)が形成されており、この吸引孔に負圧(吸引圧)を付与することによって、ステージ10上に載置された基板Wをステージ10の上面に固定保持することができるようになっている。そして、ステージ10はステージ移動機構20により移動させられる。
The
ステージ移動機構20は、ステージ10を主走査方向(Y軸方向)、副走査方向(X軸方向)、及び回転方向(Z軸周りの回転方向(θ軸方向))に移動させる機構である。ステージ移動機構20は、ステージ10を回転可能に支持する支持プレート22を支持するベースプレート24と、支持プレート22を副走査方向に移動させる副走査機構23と、ベースプレート24を主走査方向に移動させる主走査機構25とを備える。副走査機構23および主走査機構25は、制御部90からの指示に応じてステージ10を移動させる。
The
アライメントユニット60は、基板Wの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット60は、鏡筒、対物レンズ、およびCCDイメージセンサを有するアライメントカメラ601を備える。アライメントカメラ601が備えるCCDイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ(二次元イメージセンサ)により構成される。また、アライメントユニット60は、図示しない昇降機構によって所定の範囲内で昇降可能に支持されている。
The
照明ユニット61は、鏡筒とファイバ611を介して接続され、アライメントユニット60に対して照明用の光を供給する。照明ユニット61から延びるファイバ611によって導かれる光は、アライメントカメラ601の鏡筒を介して基板Wの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してCCDイメージセンサで受光される。これによって、基板Wの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。アライメントカメラ601は制御部90の画像処理部と電気的に接続されており、制御部90からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部90に送信する。
The
アライメントカメラ601から与えられる撮像データに基づき制御部90は、基板Wの基準位置に設けられた基準マークを検出して光学ユニットUと基板Wとの相対位置を位置決めするアライメント処理を行う。そして、光学ユニットUから描画パターンに応じて変調されたレーザ光を基板Wの所定位置に照射することでパターン描画を行う。
The
光学ユニットUは、描画パターンに対応するストリップデータに基づいてレーザ光を変調する光学ヘッド4を、X軸方向に沿って2台並べた概略構成を具備する。なお、光学ヘッド4の台数はこれに限られない。また、これら光学ヘッド4は互いに同様の構成を具備するので、以下では1台の光学ヘッド4に関連する構成について説明を行う。
The optical unit U has a schematic configuration in which two
光学ユニットUには、光学ヘッド4に対してレーザ光を照射する光照射部5が設けられている。光照射部5は、レーザ駆動部51、レーザ発振器52および照明光学系53を有する。そして、レーザ駆動部51の作動によりレーザ発振器52から射出されたレーザ光が、照明光学系53を介して光学ヘッド4へと照射される。光学ヘッド4は、光照射部5から照射されたレーザ光を空間光変調器によって変調して、光学ヘッド4の直下で移動する基板Wに対して落射する。これによって、未処理の基板Wに形成されていた下層パターンに対して、上層パターン(描画パターン)が重ねて露光される。
The optical unit U is provided with a
図2は光学ヘッドが備える詳細構成の一例を模式的に示す図である。図2に示すように、光学ヘッド4では、回折光学素子410を有する空間光変調器41が設けられている。具体的には、光学ヘッド4に上下方向(Z方向)に延設された支柱400の上部に取り付けられた空間光変調器41は、回折光学素子410の反射面を下方に向けた状態で、可動ステージ414を介して支柱400に支持されている。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a detailed configuration of the optical head. As shown in FIG. 2, the
光学ヘッド4において、回折光学素子410は、その反射面の法線が光軸OAに対して傾斜して配置されており、照明光学系53から射出された光は、支柱400の開口を通してミラー42に入射し、ミラー42によって反射された後に回折光学素子410に照射される。そして、回折光学素子410の各チャンネルの状態が描画データに応じて制御部90によって切り換えられて、回折光学素子410に入射したレーザ光が変調される。
In the
そして、回折光学素子410から0次回折光として反射されたレーザビーム光が投影光学系43のレンズへ入射する一方、回折光学素子410から1次以上の回折光として反射されたレーザ光は投影光学系43のレンズへ入射しない。つまり、基本的には回折光学素子410で反射された0次回折光のみが投影光学系43へ入射するように構成されている。
The laser beam reflected from the diffractive
投影光学系43のレンズを通過した光は、フォーカシングレンズ441により収束され収束光ビームとして所定の倍率にて基板W上へ導かれる。このフォーカシングレンズ441はフォーカス駆動機構442に取り付けられている。そして、制御部90からの制御指令に応じてフォーカス駆動機構442がフォーカシングレンズ441を鉛直方向(Z軸方向)に沿って昇降させることで、フォーカシングレンズ441から射出されたビーム光の収束位置が基板Wの上面Wsに調整される。
The light that has passed through the lens of the projection
光学ヘッド4の筺体下部には、オートフォーカス機構45として機能する照射部451と受光部452とが設けられている。照射部451は、レーザダイオード(LD)で構成された光源から射出した光を、基板Wの上面Wsに対して斜めに照射させる。受光部452は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサやCCD(Charge Coupled Device)センサなどの固体撮像素子で構成され、基板Wの上面Wsからの反射光を検出する。そして、制御部90は、受光部452の検出結果から、Z方向における基板上面Wの位置、つまり光学ヘッド4と基板上面Wsとの距離を検出する。
An
つまり、図において実線矢印で示すように基板上面Wsが光学ヘッド4から遠ざかったとき、あるいは破線矢印で示すように基板上面Wsが光学ヘッド4に接近したとき、基板上面Wsからの反射光の光路がそれぞれ実線矢印および破線矢印で示す方向に変化し、受光部452の各受光位置における受光量も変動する。したがって、受光部452における受光量のピーク位置が、それぞれ実線矢印および破線矢印で示すように変化する。制御部90は、これを利用して光学ヘッド4と基板上面Wsとの距離を検出する。そして、制御部90は、検出距離に応じてフォーカス駆動機構442を動作させて、フォーカシングレンズ441を上下させることで、フォーカシングレンズ441の焦点を基板上面Wsに合せて、レーザ光の収束位置を基板上面Wsへ的確に調整する(オートフォーカス)。
That is, when the upper surface Ws of the substrate moves away from the
図3はフォーカス駆動機構の動作を示す図である。図3(a)に示すように、フォーカス駆動機構442は、制御部90から与えられるフォーカス調整量Vfを含む制御指令に応じてフォーカシングレンズ441をZ方向に昇降させる。例えば基板Wの反りにより基板上面WsのZ方向位置Zsが変動したとしても、フォーカス駆動機構442がこれに追従するようにフォーカシングレンズ441のZ方向位置Zfを変化させることにより、フォーカシングレンズ441の焦点FPが常に基板上面Wsにあるように調整される。
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the focus drive mechanism. As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、フォーカシングレンズ441のZ方向位置Zfは、制御部90からフォーカス駆動機構442に与えられるフォーカス調整量Vfによって決まる。言い換えれば、制御部90からフォーカス駆動機構442にフォーカス調整量Vfを含む制御指令を与えることで、フォーカシングレンズ441はフォーカス調整量Vfに応じたZ方向位置Zfに位置決めされる。この例ではフォーカシングレンズ441のZ方向位置Zfはフォーカス調整量Vfに対し線形に変化する。なお、フォーカス調整量Vfとフォーカシングレンズ441のZ方向位置Zfとが1対1の関係にあれば、それらの関係は必ずしも線形でなくてもよい。
As shown in FIG. 3B, the Z direction position Zf of the focusing
図4はこの描画装置の制御系を示すブロック図である。制御部90では、図示しないCPUが予め記憶部99に記憶された制御プログラムを実行することにより、または専用ハードウェアにより、以下の各機能ブロック91〜96が実現される。照明制御部91は、光学ユニットUの光照射部5を制御してビーム光を出射させる。描画制御部92は、記憶部99に記憶された描画レシピに基づきドライバ921を制御し、ドライバ921から回折光学素子410に制御電圧を印加させて、描画すべきパターンに対応させてビーム光を変調する。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the drawing apparatus. In the
フォーカス制御部95は、オートフォーカス動作を司る。具体的には、フォーカス制御部95はオートフォーカス機構45の受光部452からの出力に基づいて基板上面Wsの位置を検出し、その結果から、収束光ビームの焦点FPを基板上面Wsに合わせるために必要なフォーカス調整量Vfを算出しフォーカス駆動機構442に送信する。ステージ制御部94は、ステージ移動機構20を制御して、ステージ10を光学ヘッド4に対し相対移動させる。アライメント制御部93は、アライメントユニット60のアライメントカメラ601から出力される画像データに基づいてアライメント処理を実行する。
The
そして、ビーム入射位置制御部96は、ステージ10の側方に設けられ光ヘッド4からの光ビームの入射方向を計測する観察光学系80からの出力信号に基づき空間光変調器41の可動ステージ414を作動させて、回折光学素子410に入射するラインビーム光の位置を最適化する入射位置調整処理を、必要に応じて実行する。なお、入射位置調整処理やオートフォーカス調整、アライメント調整等の具体的な方法については、例えば特許文献1に記載のものを適用可能である。
The beam incident
次に、以上のように構成された描画装置100の動作について説明する。前述したように、この描画装置100は各種基板に対し露光による描画を行うことが可能である。ここではその一例として、略円形の基板に複数の半導体デバイス領域が二次元マトリクス配置された半導体基板に描画を行う際の描画動作を採り上げて説明する。
Next, the operation of the
図5は描画対象物である基板の構成例を示す図である。図5(a)に示すように、基板Wは略円形の外形を有しており、その上面Wsに、それぞれが略矩形である複数のデバイス領域Rが二次元マトリクス配置されている。この描画装置100は、各デバイス領域Rに半導体デバイスを製造する製造プロセスの一部として、各デバイス領域Rに所定の描画パターンで描画を行う。各デバイス領域Rに描画されるパターンは同一であり、したがって描画装置100は、予め与えられた描画データに応じた描画パターンを各デバイス領域Rに順番に描画する。このとき、ステージ10に載置される基板Wと光学ヘッド4とを相対的に水平移動させる、つまり走査移動させることで、光学ヘッド4による基板上面Wsの描画位置を順次変更してゆく。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a substrate as a drawing target. As shown in FIG. 5A, the substrate W has a substantially circular outer shape, and a plurality of device regions R each having a substantially rectangular shape are arranged in a two-dimensional matrix on the upper surface Ws. The
図5(b)は走査移動の経路の一例を示す図である。なお、ここでは基板Wと光学ヘッド4との相対移動を、光学ヘッド4からの光が基板Wに入射する描画位置が基板Wに対し移動するものとして説明するが、前述の通り、実際には基板Wを載置したステージ10がXY方向に移動することで走査移動が実現される。図において点線矢印で示すように、この描画動作では、図において基板Wの左下に相当する位置を描画開始位置Psとして、まず(+Y)方向に描画位置が移動する。基板Wの左上端部まで描画位置が進行すると、描画位置が(+X)方向に所定ピッチPxだけ移動する。そして、次に移動方向を(−Y)方向へ反転させて基板Wの図における下端、つまり(−Y)側端部まで来ると、再び描画位置を(+X)方向に所定ピッチPxだけ移動させ、再度(+X)方向への移動が行われる。
FIG. 5B is a diagram illustrating an example of the path of the scanning movement. Here, the relative movement between the substrate W and the
このように、基板Wと光学ヘッド4との相対移動は、(+Y)方向または(−Y)方向への走査移動と、(+X)方向へのピッチ送り移動とを交互に組み合わせたものとなっている。最終的に、基板Wの右下に相当する位置まで描画位置が到達すれば走査移動は終了する。以下、描画位置のY方向への移動を「主走査移動」と称し、Y方向を「主走査方向」と称する。また、描画位置のX方向へのピッチ送りを「副走査移動」と称し、X方向を「副走査方向」と称する。
As described above, the relative movement between the substrate W and the
図6はフォーカス制御における問題点を説明する図である。上記のような描画のための走査移動の実行中、光ビームの収束位置は常時基板上面Wsに合わせられる必要がある。しかしながら、図6(a)に示すように、例えば基板Wの反りに起因して基板上面Wsの位置はZ方向に変動する。このため、収束光ビームの収束位置も、基板上面Wsの変動に連動させて上下動させる必要がある。 FIG. 6 is a diagram illustrating a problem in focus control. During the execution of the scanning movement for drawing as described above, the convergence position of the light beam needs to be constantly adjusted to the substrate upper surface Ws. However, as shown in FIG. 6A, the position of the substrate upper surface Ws changes in the Z direction due to, for example, the warpage of the substrate W. Therefore, the converging position of the converging light beam also needs to be moved up and down in conjunction with the fluctuation of the substrate upper surface Ws.
この描画装置100のオートフォーカス動作はこのような要求に応えることができるものであるが、このオートフォーカス動作が一時的に機能を失う場合があり得る。例えば図6(b)に示すように基板上面Wsに異物Aが付着し、これによりオートフォーカス機構45の照射部451から基板上面Wsに照射される光が遮蔽されたり反射方向が変えられたりすることで、受光部452に正しく受光されない場合がある。また、図6(c)に示すように、基板上面に設けられた窪みBのような段差により、照射部451から基板上面Wsを介した受光部452への光路が遮られることがある。
Although the autofocus operation of the
このような理由により受光部452への光入射が遮断されあるいは散乱されると、オートフォーカス機構45による基板上面Wsの位置検出が不可能となり、結果としてオートフォーカス動作が機能しなくなる。この問題に対し、本実施形態の描画装置100では以下のように対処している。これを可能とするために、受光部452が基板Wからの反射光を受光できなくなったとき、あるいは所定の変化量を超える急激な受光位置の変化があったときには、オートフォーカス機構45の検出エラーとして扱われることとする。
If the light incident on the
図6(a)に示したように、基板Wの反り等に起因するZ方向における基板上面Wsの位置変動は、例えばフォーカス調整動作における水平方向および鉛直方向の分解能に比べて比較的緩やかである。このため、通常の動作においては光ビームの収束位置を急激に変化させる必要性はあまりないと考えられる。言い換えれば、ある描画位置における光ビームの収束位置は、その周辺位置での収束位置とは大きく変わらない。したがって、周辺位置での収束位置の調整に関する履歴が記録されていれば、その履歴に記録された情報から、現在の描画位置における光ビームの収束位置をある程度推定することが可能である。 As shown in FIG. 6A, the position fluctuation of the substrate upper surface Ws in the Z direction due to the warp or the like of the substrate W is relatively slow, for example, as compared with the horizontal and vertical resolutions in the focus adjustment operation. . Therefore, it is considered that it is not necessary to change the convergence position of the light beam abruptly in the normal operation. In other words, the convergence position of the light beam at a certain drawing position is not much different from the convergence position at a peripheral position. Therefore, if a history related to the adjustment of the convergence position at the peripheral position is recorded, it is possible to estimate the convergence position of the light beam at the current drawing position to some extent from the information recorded in the history.
本実施形態ではこの原理に基づき、オートフォーカス機構45の検出エラーが生じたときのフォーカス調整を行う。具体的には、光ビームの収束位置の設定のために制御部90からフォーカス駆動機構442に与えられるフォーカス調整量Vfを記憶部99に一定期間記憶保存しておく。そして、基板位置検出において検出エラーが生じた場合には、記憶部99に記憶されているフォーカス調整量Vfの履歴に基づき、現時点のフォーカス調整量Vfを導出する。
In the present embodiment, based on this principle, focus adjustment is performed when a detection error of the
図7は過去の履歴から現在のフォーカス調整量を求める際の考え方を例示する図である。図に点線矢印で示すように、基板上面Wsに対し描画位置は、X方向位置を一定ピッチPxで変化させながら主走査方向であるY方向に往復移動する。したがって、X方向においては、基板Wへの走査は(+X)方向に進行する。また、Y方向における走査の進行方向は、描画位置が(+Y)方向に移動する局面では(+Y)方向であり、(−Y)方向に移動する局面では(−Y)方向である。このような走査移動の進行方向において現在の描画位置Peに対し後方側(上流側)でのフォーカス調整量Vfの設定値を用いて、現在位置Peでのフォーカス調整量Vfを決定することが可能である。 FIG. 7 is a diagram exemplifying the concept when calculating the current focus adjustment amount from the past history. As shown by the dotted arrow in the drawing, the drawing position reciprocates in the Y direction, which is the main scanning direction, while changing the X direction position at a constant pitch Px with respect to the substrate upper surface Ws. Therefore, in the X direction, scanning on the substrate W proceeds in the (+ X) direction. The scanning direction in the Y direction is the (+ Y) direction when the drawing position moves in the (+ Y) direction, and is the (-Y) direction when the drawing position moves in the (-Y) direction. The focus adjustment amount Vf at the current position Pe can be determined using the set value of the focus adjustment amount Vf on the rear side (upstream side) with respect to the current drawing position Pe in the traveling direction of such a scanning movement. It is.
例えば図7に矢印Ayで示すように、Y方向に沿った履歴から現在のフォーカス調整量Vfを決定する場合には、現在の主走査移動において現在位置Peに至るまでのフォーカス調整量Vfの推移を履歴として用いることができる。すなわち、現在までのフォーカス調整量Vfの推移が今後も継続するものとして、フォーカス調整量Vfの変化から外挿補間により現在のフォーカス調整量Vfを調整することができる。 For example, as shown by an arrow Ay in FIG. 7, when determining the current focus adjustment amount Vf from the history along the Y direction, the change of the focus adjustment amount Vf up to the current position Pe in the current main scanning movement. Can be used as a history. That is, assuming that the change in the focus adjustment amount Vf up to the present will continue in the future, the current focus adjustment amount Vf can be adjusted by extrapolation from the change in the focus adjustment amount Vf.
また、図7に矢印Axで示すように、X方向に沿った履歴から現在のフォーカス調整量Vfを決定する方法は次のようにすることができる。主走査方向であるY方向においては現在の描画位置Peと同一位置で、副走査方向であるX方向においては現在の描画位置Peよりも(−X)側の位置におけるフォーカス調整量Vfの実績に基づき、現在の調整量Vfを推定により求めることができる。これらの位置での描画は既に終了しており、描画時に適用されたフォーカス調整量Vfを記憶部99に記憶させておけば、これを読み出して現在のフォーカス調整量Vfを求めることができる。 Further, as indicated by an arrow Ax in FIG. 7, a method of determining the current focus adjustment amount Vf from the history along the X direction can be as follows. The actual focus adjustment amount Vf at the same position as the current drawing position Pe in the Y direction, which is the main scanning direction, and at the position (−X) side of the current drawing position Pe in the X direction, which is the sub-scanning direction. Based on this, the current adjustment amount Vf can be obtained by estimation. Drawing at these positions has already been completed. If the focus adjustment amount Vf applied at the time of drawing is stored in the storage unit 99, this can be read out to obtain the current focus adjustment amount Vf.
図8は具体的なフォーカス調整量の導出方法を説明する原理図である。図8(a)はY方向の履歴を用いる方法の例である。主走査方向であるY方向への走査移動では、一定の制御周期で基板上面WsのZ方向位置が検出され、それに基づいてフォーカス調整量Vfが決定される。したがって、図8(a)に実線で示すように、Y方向においては、一制御周期における走査移動量に対応する一定のピッチPyでフォーカス調整量Vfが順次更新され、これに応じてフォーカシングレンズ411のZ方向位置が定期的に変更される。 FIG. 8 is a principle diagram for explaining a specific method of deriving the focus adjustment amount. FIG. 8A is an example of a method using the history in the Y direction. In the scanning movement in the Y direction, which is the main scanning direction, the Z direction position of the substrate upper surface Ws is detected at a constant control cycle, and the focus adjustment amount Vf is determined based on the detected position. Accordingly, as shown by the solid line in FIG. 8A, in the Y direction, the focus adjustment amount Vf is sequentially updated at a constant pitch Py corresponding to the scanning movement amount in one control cycle, and the focusing lens 411 is accordingly updated. Is periodically changed.
図に丸印で示す位置でオートフォーカス機構45の検出エラーが発生したとすると、その後は位置検出結果に基づくフォーカス調整量Vfの算出が不可能となる。そこで、点線で示すように、直前までのフォーカス調整量Vfの増減がそのまま延長されるようにフォーカス調整量Vfが定められる。
If a detection error of the
図8(b)はX方向の履歴を用いる方法の例を示す図であり、具体的にはY方向における描画位置が現在位置Peと同じであるときのフォーカス調整量Vfを、そのときのX方向位置に対してプロットした図である。X方向には所定ピッチPxでのピッチ送りが実行されるため、フォーカス調整量Vfの変化ピッチもこのピッチPxと同じになる。この場合にも、丸印の位置で検出エラーが生じたとすると、その後の主走査移動においては、前回までの主走査移動におけるフォーカス調整量VfのうちY方向位置が現在位置Peと同じであるものが示す変化を維持するように、後の走査移動におけるフォーカス調整量Vfが定められる。 FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a method using the history in the X direction. Specifically, the focus adjustment amount Vf when the drawing position in the Y direction is the same as the current position Pe is indicated by X in FIG. It is the figure plotted with respect to a direction position. Since the pitch feed at the predetermined pitch Px is performed in the X direction, the change pitch of the focus adjustment amount Vf is the same as this pitch Px. Also in this case, assuming that a detection error occurs at the position indicated by the circle, in the subsequent main scanning movement, the focus adjustment amount Vf in the previous main scanning movement in which the Y direction position is the same as the current position Pe The focus adjustment amount Vf in the subsequent scanning movement is determined so as to maintain the change indicated by.
このようにすれば、基板Wの反りのような比較的周波数成分の低い変動要因に対して、基板上面WsのZ方向位置の変動を過去の変化の実績から類推し、これに追従するようにフォーカシングレンズ441を上下動させて光ビームの収束位置を基板上面Wsに維持することが可能となる。
With this configuration, the variation of the position in the Z direction of the substrate upper surface Ws with respect to the variation factor of a relatively low frequency component such as the warpage of the substrate W is inferred from the results of past changes, and is followed. By moving the focusing
また、X方向の履歴とY方向の履歴とに基づき現在のフォーカス調整量Vfが決定されてもよい。すなわち、上記したX方向およびY方向の履歴からそれぞれ求められるフォーカス調整量に対して適宜の演算を行って、現在のフォーカス調整量Vfを導出するようにしてもよい。また、X方向への履歴とY方向への履歴とを反映させるという点からは、次のような方法も可能である。 Further, the current focus adjustment amount Vf may be determined based on the history in the X direction and the history in the Y direction. That is, the current focus adjustment amount Vf may be derived by performing an appropriate calculation on the focus adjustment amounts obtained from the histories in the X direction and the Y direction, respectively. From the viewpoint of reflecting the history in the X direction and the history in the Y direction, the following method is also possible.
その方法とは、図8(c)に示すように、検出エラー発生後のフォーカス調整量Vfを、前回の主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの変化と同じ変化を有するものとすることである。図8(c)において、折れ線Aは現在の主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの推移を、また折れ線Bは前回の主走査移動、つまり現在のX方向位置よりもピッチPx分だけ(−X)方向側位置での主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの推移を表すものとなる。図に示されるように、隣り合う2回の主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの設定値は、完全に同一でないが比較的類似した変化を示す。このことから、丸印で示す検出エラー後においても、前回の主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの推移と同じように推移するものとしてフォーカス調整量Vfを決定する。 The method is that the focus adjustment amount Vf after the occurrence of the detection error has the same change as the change of the focus adjustment amount Vf in the previous main scanning movement, as shown in FIG. 8C. In FIG. 8C, a polygonal line A represents the transition of the focus adjustment amount Vf in the current main scanning movement, and a polygonal line B represents the previous main scanning movement, that is, the pitch Px from the current X direction position (−X). This represents the transition of the focus adjustment amount Vf in the main scanning movement at the position on the direction side. As shown in the figure, the set values of the focus adjustment amounts Vf in two adjacent main scanning movements are not completely the same, but show relatively similar changes. Therefore, even after the detection error indicated by the circle, the focus adjustment amount Vf is determined to be the same as the change of the focus adjustment amount Vf in the previous main scanning movement.
このとき、検出エラーが発生する以前については現在の主走査移動におけるフォーカス制御の結果を正しいものとする。すなわちその時点でのフォーカス調整量Vfの値についてはそのまま確定値として用い、それ以後については前回の主走査移動におけるフォーカス調整量Vfの絶対値ではなく変化分だけを適用してフォーカス調整量Vfを決定する。このようにしても、X方向およびY方向における履歴の両方を用いて現在のフォーカス調整量Vfが決定されることになる。したがって、前回の主走査移動におけるフォーカス調整量とは必ずしも同一値とはならないが、その変化は等しくなる。 At this time, before the detection error occurs, it is assumed that the result of the focus control in the current main scanning movement is correct. That is, the value of the focus adjustment amount Vf at that time is used as it is as a fixed value, and thereafter, the focus adjustment amount Vf is applied by using not the absolute value of the focus adjustment amount Vf in the previous main scanning movement but the change. decide. Even in this case, the current focus adjustment amount Vf is determined using both the histories in the X direction and the Y direction. Therefore, although the focus adjustment amount in the previous main scanning movement is not always the same value, the change is equal.
なお、本実施形態のように、(+Y)方向の主走査移動と(−Y)方向の主走査移動とを交互に行う態様においては、時系列に沿って求められたフォーカス調整量Vfの値の並びは、空間的には反対方向におけるフォーカス調整量Vfの変化を示すものとなっていることに留意する必要がある。 In the embodiment in which the main scanning movement in the (+ Y) direction and the main scanning movement in the (−Y) direction are alternately performed as in the present embodiment, the value of the focus adjustment amount Vf obtained in time series It should be noted that the arrangement of indicates the change of the focus adjustment amount Vf in the spatially opposite direction.
以下、上記原理に基づくフォーカス制御を組み込んだ本実施形態の描画装置100による描画動作の具体的な内容について説明する。この描画動作は、制御部90が予め用意された制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を実行させることにより実現される。
Hereinafter, specific contents of the drawing operation by the
図9はこの描画装置による描画動作を示すフローチャートである。描画動作では、まず描画すべき内容を表す描画レシピの取得(ステップS101)、および、描画対象物である未処理基板WのカセットCからステージ10への搬入(ステップS102)が行われる。描画レシピは記憶部99に記憶保存される。次に、アライメントユニット60により、基板Wと光学ヘッド4との相対位置を合わせるアライメント処理が行われる(ステップS103)。これにより、基板Wへのパターン描画位置が精密に合わせられる。
FIG. 9 is a flowchart showing a drawing operation by this drawing apparatus. In the drawing operation, first, a drawing recipe representing the contents to be drawn is obtained (step S101), and an unprocessed substrate W to be drawn is loaded from the cassette C to the stage 10 (step S102). The drawing recipe is stored in the storage unit 99. Next, an alignment process is performed by the
そして、描画制御部92が描画レシピに基づき描画データを準備し(ステップS104)、これを光学ヘッド4の空間光変調器41に与えて光ビームを変調しながら基板Wに照射することで、パターンの描画処理を行う(ステップS105)。描画処理が終了すると、処理済みの基板Wがステージ10から搬出されカセットCに収容される(ステップS106)。必要に応じて上記処理を繰り返すことで、複数基板Wに対して順次描画を行うことができる。
Then, the
図10は描画処理を示すフローチャートである。最初に、装置各部が所定の初期状態に初期化される(ステップS201)。続いて、オートフォーカス機構45によるフォーカス制御と、ステージ移動機構20による基板WのY方向への走査移動が開始される(ステップS202)。フォーカス制御処理の詳細については後述する。
FIG. 10 is a flowchart showing the drawing process. First, each unit of the apparatus is initialized to a predetermined initial state (step S201). Subsequently, focus control by the
この時点での走査移動は、光学ヘッド4からの光ビームの照射を伴わないプリスキャンと称される予備的な走査である(ステップS203)。プリスキャンでは、ステージ10のX方向への移動を行わず、Y方向における基板Wの一方端から他方端までの走査移動が行われる。このとき、オートフォーカス機構45によるフォーカス制御動作を実行することで、描画の初期段階から光ビームの収束位置を基板上面Wsに合わせるための基本的な情報が取得される。
The scanning movement at this point is a preliminary scanning called a pre-scan without irradiation of a light beam from the optical head 4 (step S203). In the prescan, the
この目的のため、プリスキャンは、実際の描画において最初の主走査移動が行われる位置と同じ位置で行われることが望ましい。こうすることで、上記した情報が取得できるだけでなく、プリスキャンから描画のための主走査移動までの間における基板Wと光学ヘッド4との相対移動の量を最小限にし、処理時間を短縮することも可能となる。
For this purpose, it is desirable that the prescan be performed at the same position as the position where the first main scanning movement is performed in the actual drawing. By doing so, not only can the above information be obtained, but also the amount of relative movement between the substrate W and the
プリスキャンの終了後、基板Wに対する光学ヘッド4を所定の描画開始位置に位置決めされる(ステップS204)。例えば図5(b)に示す位置Psを描画開始位置とすることができる。描画開始位置をプリスキャン終了時の光学ヘッド4の位置と同じにしておけば、プリスキャン終了後に光学ヘッド4とステージ10との間の移動は不要となる。
After the end of the prescan, the
ステージ10上の基板Wに対して光学ヘッド4が描画開始位置に位置決めされると描画が開始される(ステップS205)。すなわち、フォーカス制御および(+Y)方向への主走査移動を行いながら、光学ヘッド4から基板Wに光照射を行うことで、基板上面Wsに描画される。第1回の主走査移動において描画位置がY方向の主走査終了位置に到達すると(ステップS206)、描画位置がX方向に1ステップ、より詳しくは(+X)方向に送りピッチPx分だけ移動され(ステップS208)、主走査移動方向が(−X)方向に反転される(ステップS209)。これにより、第2回の主走査移動が開始される。基板Wの(+X)方向側端部に相当する副走査終了位置に到達するまで上記を繰り返すことで(ステップS207)、基板Wのデバイス領域Rの全てについて描画が終了する。
When the
描画が終了すると、光学ヘッド4からの光ビームの出射が終了され(ステップS211)、さらにフォーカス制御および走査移動が終了される(ステップS212)。そして、装置各部を所定の終了状態に移行させる終了動作が実行されて(ステップS213)、1つの基板Wに対する描画処理が終了する。
When the drawing ends, the emission of the light beam from the
図11はフォーカス制御処理を示すフローチャートである。この処理は、描画装置100が描画処理を実行する間、所定の調整タイミングが来る度毎に定期的に実行される。調整タイミングが来ると(ステップS301)、オートフォーカス機構45の受光部452からの受光結果に基づき、現在の基板上面WsのZ方向位置が取得される(ステップS302)。このときの検出結果が正常値である、つまり上記した検出エラーの条件に該当しないときには(ステップS303においてYES)、取得された基板上面位置の検出結果から、当該位置へ光ビームの収束位置を合わせるために必要なフォーカス調整量Vfが求められる(ステップS304)。
FIG. 11 is a flowchart showing the focus control process. This processing is periodically executed every time a predetermined adjustment timing comes while the
一方、検出結果が正常値の範囲になければ(ステップS303においてNO)、検出エラーとして過去の制御実績に基づきフォーカス調整量Vfが求められる(ステップS305)。その具体的な求め方については、前述のいずれかの方法を適用することができる。なお、最も(−X)側の位置で実行される第1回の主走査移動においては、「前回の主走査移動」に相当するものとしてプリスキャンの結果を利用することが可能である。 On the other hand, if the detection result is not in the range of the normal value (NO in step S303), the focus adjustment amount Vf is obtained as a detection error based on the past control results (step S305). Any of the above-described methods can be applied as a specific method of obtaining the information. In the first main scanning movement executed at the position on the most (-X) side, the result of the prescan can be used as equivalent to the "previous main scanning movement".
こうして求められたフォーカス調整量Vfは、その適用位置と関連付けて記憶部99に記憶される(ステップS306)。また、フォーカス調整量Vfに基づくフォーカス調整が実施される(ステップS307)。具体的には、求められたフォーカス調整量Vfを含む制御指令が制御部90のフォーカス制御部95からフォーカス駆動機構442に与えられ、これに応じてフォーカシングレンズ441のZ方向位置Zfが調整されることにより、フォーカス調整が行われる。
The focus adjustment amount Vf thus obtained is stored in the storage unit 99 in association with the application position (step S306). Further, focus adjustment based on the focus adjustment amount Vf is performed (step S307). Specifically, a control command including the obtained focus adjustment amount Vf is given from the
予め定められた調整タイミングごとに上記処理を実行することで、一定の制御周期でフォーカス調整が行われる。制御周期としては例えば1[msec]ないし10[msec]とすることができる。これにより、光ビームの収束位置が安定的に基板上面Wsに合わせられる。このため、基板上面Wsに対し優れた分解能で描画を行うことができる。オートフォーカス機構45が基板上面Wsの位置検出を適切に行えず検出エラーとなった場合でも、現在の描画位置の近傍における過去の制御実績が記憶部99から読み出され、それから類推されるフォーカス調整量Vfを適用することで、光ビームの収束位置が基板上面Wsから大きく離れることは防止される。
By performing the above-described processing at each predetermined adjustment timing, focus adjustment is performed at a constant control cycle. The control cycle can be, for example, 1 [msec] to 10 [msec]. Thereby, the convergence position of the light beam can be stably adjusted to the substrate upper surface Ws. For this reason, drawing can be performed on the substrate upper surface Ws with excellent resolution. Even when the
このフォーカス制御処理では、一制御周期ごとに検出エラーの有無に基づく条件分岐が行われるため、いったんオートフォーカス機構45が検出エラーとなった後でも、再び正常に位置検出が可能となればその検出結果に基づくフォーカス制御が再開されることになる。このため一時的な検出エラーに対して優れた耐性を有しているといえる。
In this focus control processing, a conditional branch is performed in each control cycle based on the presence or absence of a detection error. Therefore, even after the
以上説明したように、この実施形態の描画装置100では、基板Wが本発明の「基板」に相当し、基板上面Wsが本発明の「基板表面」に相当している。またステージ10が本発明の「ステージ」として機能している。また、光学ヘッド4が本発明の「描画ヘッド」として機能する一方、ステージ移動機構20が本発明の「走査移動部」として機能している。また、オートフォーカス機構45が本発明の「検出部」として機能する一方、フォーカス駆動機構442が本発明の「フォーカス調整部」として機能している。また、制御部90、特にフォーカス制御部95が本発明の「制御部」として機能している。さらに、記憶部99が本発明の「記憶部」として機能している。また、本実施形態の主走査方向(Y方向)が、本発明の「走査方向」に対応している。また、本実施形態におけるプリスキャンが、本発明の「予備走査移動」に相当している。
As described above, in the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態は、光ビームの変調手段として回折光学素子410を利用した描画装置であるが、変調方式はこれに限定されず、任意の変調方式で描画を行う装置に対し本発明を適用することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the above-described embodiment is a drawing apparatus using the diffractive
また、上記実施形態では、基板上面Wsに対し斜め方向から光を入射させ、その正反射光の受光結果から基板表面の位置が検出される。しかしながら、本発明の「検出部」はこのような原理のものに限定されず、光学的手法で基板表面の位置を取得する種々の機構を利用可能である。 Further, in the above embodiment, light is incident on the substrate upper surface Ws from an oblique direction, and the position of the substrate surface is detected from the result of receiving the specularly reflected light. However, the “detection unit” of the present invention is not limited to such a principle, and various mechanisms for acquiring the position of the substrate surface by an optical method can be used.
また、上記実施形態のフォーカス制御では、フォーカス駆動機構442に与えられるフォーカス調整量Vfが求められる。これに代えて、例えば現在のフォーカス位置からの増分または減分を算出してフォーカス駆動機構に与える構成であってもよい。
In the focus control of the above embodiment, the focus adjustment amount Vf given to the
さらに、本発明の適用対象はウエハなどの半導体基板Wを本発明の「描画対象物」として当該基板に対して光を照射して描画する装置に限定されるものではなく、例えばプリント配線基板やガラス基板等、種々のものを描画対象物として利用することができる。 Furthermore, the application target of the present invention is not limited to an apparatus that irradiates a semiconductor substrate W such as a wafer as a “drawing target object” of the present invention by irradiating the substrate with light and drawing, for example, a printed wiring board or Various objects such as a glass substrate can be used as an object to be drawn.
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明においては、主走査移動における調整量の履歴、および、過去の主走査移動において走査方向の位置が現在の走査位置と等しい位置での調整量の少なくとも一方に基づき現在の調整量を決定することができる。このような構成によれば、走査方向における過去の調整量の推移、および走査方向と直交する方向における過去の調整量をもとに現在の調整量が決定される。このため、基板の表面位置の緩やかな変化に対して光ビームの収束位置を追従させるのに適している。 As described above, in the present invention, the history of the adjustment amount in the main scanning movement and the position in the scanning direction in the past main scanning movement are equal to the current scanning position in the present invention, as described above with reference to the specific embodiments. The current adjustment amount can be determined based on at least one of the adjustment amounts at the position. According to such a configuration, the current adjustment amount is determined based on the transition of the past adjustment amount in the scanning direction and the past adjustment amount in the direction orthogonal to the scanning direction. Therefore, it is suitable for causing the convergence position of the light beam to follow a gradual change in the surface position of the substrate.
また、検出エラー後の主走査移動における走査方向の調整量の変化と、前回の主走査移動における走査方向の調整量の変化とが、走査方向において互いに対応する位置の間で同じとなるように、現在の調整量が決定される構成とすることができる。このような構成によれば、走査方向における基板の表面位置の変化が前回の主走査移動と現在の主走査移動との間で大きな差異がない場合に、基板の表面位置の変化に対して光ビームの収束位置を追従させることが可能である。 Further, the change in the adjustment amount in the scanning direction in the main scanning movement after the detection error and the change in the adjustment amount in the scanning direction in the previous main scanning movement are the same between corresponding positions in the scanning direction. , The current adjustment amount is determined. According to such a configuration, when the change in the surface position of the substrate in the scanning direction does not have a large difference between the previous main scanning movement and the current main scanning movement, the change in the surface position of the substrate is affected by light. It is possible to follow the convergence position of the beam.
また、第1回の主走査移動の実行に先立って、ステージと描画ヘッドとを走査移動方向に相対的に移動させながら基板の表面位置に関する情報を取得するための予備走査移動を実行し、第1回の主走査移動における調整量が、記憶部に記憶された予備走査移動における履歴に基づき決定される構成とすることができる。このような構成によれば、過去の主走査移動の結果の蓄積がない第1回の主走査移動においても、検出エラー発生時に利用可能な情報を準備しておくことが可能となる。 Prior to the execution of the first main scanning movement, a pre-scanning movement for acquiring information on the surface position of the substrate is performed while relatively moving the stage and the drawing head in the scanning movement direction. The adjustment amount in one main scanning movement may be determined based on the history of the preliminary scanning movement stored in the storage unit. According to such a configuration, it is possible to prepare information that can be used when a detection error occurs even in the first main scanning movement in which the result of the past main scanning movement is not accumulated.
また、検出部の検出結果が正常であるときには、収束位置が検出部により検出される基板の表面位置と同じになるように調整量が決定されるような構成とすることができる。このような構成によれば、表面位置の検出が適正に行われている限り、基板の表面に安定して光ビームを収束させながら描画を行うことが可能である。 Further, when the detection result of the detection unit is normal, the configuration may be such that the adjustment amount is determined so that the convergence position is the same as the surface position of the substrate detected by the detection unit. According to such a configuration, as long as the surface position is properly detected, it is possible to perform drawing while stably converging the light beam on the surface of the substrate.
この発明は、描画対象物に対し変調された光を照射して描画を行う技術に好適に適用することができ、特に、回折光学素子を用いてラインビーム光を変調して描画を行う技術分野に好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to a technique for performing drawing by irradiating modulated light onto a drawing target, and in particular, performing a drawing by modulating line beam light using a diffractive optical element. It is suitable for.
4 光学ヘッド(描画ヘッド)
10 ステージ
20 ステージ移動機構(走査移動部)
45 オートフォーカス機構(検出部)
90 制御部
95 フォーカス制御部(制御部)
99 記憶部
100 描画装置
441 フォーカシングレンズ
442 フォーカス駆動機構(フォーカス調整部)
Vf フォーカス調整量(調整量)
W 基板
Ws 基板上面(基板表面)
4 Optical head (drawing head)
10
45 Auto focus mechanism (detection unit)
90
99
Vf Focus adjustment amount (adjustment amount)
W substrate Ws Upper surface of substrate (substrate surface)
Claims (7)
前記基板の表面に収束光ビームを照射して描画する描画ヘッドと、
前記ステージと前記描画ヘッドとを相対的に移動させて前記基板表面で前記光ビームの入射位置を走査する走査移動部と、
前記光ビームが入射する前記基板の表面位置を光学的に検出する検出部と、
前記光ビームの収束位置を光軸方向に調整するフォーカス調整部と、
前記検出部の検出結果に基づき、前記収束位置の調整量を指定する制御指令を前記フォーカス調整部に与える制御部と、
前記調整量の履歴を記憶する記憶部と
を備え、
前記走査移動部は、前記光ビームの入射位置を所定の走査方向に沿って前記基板の一方端から他方端へ移動させる主走査移動と、前記光ビームの入射位置を前記走査方向と直交する方向に所定ピッチだけ移動させる副走査移動とを交互に繰り返して実行し、
前記制御部は、前記主走査移動の実行中に前記検出部が検出エラーとなったときの前記制御指令における前記調整量を、前記記憶部に記憶された履歴に基づき決定する描画装置。 A stage on which the substrate can be placed in a horizontal position,
A drawing head for drawing by irradiating a convergent light beam on the surface of the substrate,
A scanning moving unit that relatively moves the stage and the drawing head to scan an incident position of the light beam on the substrate surface;
A detection unit that optically detects the surface position of the substrate on which the light beam is incident,
A focus adjustment unit that adjusts the convergence position of the light beam in the optical axis direction,
A control unit that gives a control command to the focus adjustment unit to specify an adjustment amount of the convergence position based on a detection result of the detection unit;
A storage unit for storing a history of the adjustment amount,
A main scanning movement for moving an incident position of the light beam from one end to the other end of the substrate along a predetermined scanning direction; and a direction orthogonal to the scanning direction. And alternately repeat the sub-scanning movement to move by a predetermined pitch to
The drawing device, wherein the control unit determines the adjustment amount in the control command when the detection unit detects a detection error during execution of the main scanning movement based on a history stored in the storage unit.
前記制御部は、前記第1回の主走査移動における前記調整量を、前記記憶部に記憶された前記予備走査移動における履歴に基づき決定する請求項1ないし4のいずれかに記載の描画装置。 The scanning movement unit is configured to acquire information on a surface position of the substrate while relatively moving the stage and the drawing head in the scanning movement direction before performing the first main scanning movement. Execute the preliminary scanning movement of
The drawing apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines the adjustment amount in the first main scanning movement based on a history of the preliminary scanning movement stored in the storage unit.
前記制御部は、前記収束位置が前記検出部により検出される前記基板の表面位置と同じになるように前記調整量を決定する請求項1ないし5のいずれかに記載の描画装置。 When the detection result of the detection unit is normal,
The drawing apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines the adjustment amount such that the convergence position is equal to a surface position of the substrate detected by the detection unit.
前記光ビームが入射する前記基板の表面位置を光学的に検出する工程と、
前記表面位置の検出結果に基づき、前記収束位置の調整量を求める工程と、
前記調整量に応じて、前記光ビームの収束位置を光軸方向に調整する工程と、
前記調整量の履歴を記憶する工程と
を備え、
前記表面位置の検出結果が正常であるとき、前記収束位置が検出される前記基板の表面位置と同じになるように前記調整量を決定する一方、
前記表面位置の検出エラーが生じたとき、記憶された前記履歴に基づき決定する描画方法。 The stage in which the substrate is placed in a horizontal position, and a drawing head that irradiates a convergent light beam onto the surface of the substrate and draws the image relative to each other to scan the incident position of the light beam on the substrate surface and scan the position. In a drawing method for drawing on a substrate,
Optically detecting the surface position of the substrate on which the light beam is incident,
A step of obtaining an adjustment amount of the convergence position based on the detection result of the surface position;
Adjusting the convergence position of the light beam in the optical axis direction according to the adjustment amount;
Storing a history of the adjustment amount,
While the detection result of the surface position is normal, while determining the adjustment amount so that the convergence position is the same as the surface position of the substrate to be detected,
A drawing method for determining based on the stored history when a detection error of the surface position occurs.
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