JP5722136B2 - Pattern drawing apparatus and pattern drawing method - Google Patents
Pattern drawing apparatus and pattern drawing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5722136B2 JP5722136B2 JP2011145325A JP2011145325A JP5722136B2 JP 5722136 B2 JP5722136 B2 JP 5722136B2 JP 2011145325 A JP2011145325 A JP 2011145325A JP 2011145325 A JP2011145325 A JP 2011145325A JP 5722136 B2 JP5722136 B2 JP 5722136B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- state
- light
- optical path
- pattern drawing
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 108
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 92
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 34
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、基板上に空間変調された光を照射してパターンを描画する技術に関連する。 The present invention relates to a technique for drawing a pattern by irradiating a substrate with spatially modulated light.
従来より、半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板の様々な基板に、マスクを経由した光を照射することにより、パターンの形成が行われている。近年、様々なパターンの形成に対応するために、マスクを使用することなく、空間変調された光を基板に直接照射してパターンを描画する技術が利用されている。 Conventionally, a pattern is formed by irradiating various substrates such as a semiconductor substrate, a printed wiring substrate, and a glass substrate with light through a mask. In recent years, in order to cope with the formation of various patterns, a technique for drawing a pattern by directly irradiating a substrate with spatially modulated light without using a mask has been used.
空間光変調器の一つとして、可撓リボンと固定リボンとを交互に配列した反射型かつ回折格子型のものが知られている。例えば、特許文献１では、このような空間光変調器を用いて、感光材料上に画像を記録する画像記録装置が開示されている。このような空間光変調器にて画像が記録される場合、通常、複数対の可動リボンおよび固定リボンが１つの光変調素子として機能し、複数の光変調素子が一列に配列される。したがって、光変調素子の配列方向に対応する副走査方向に関しては、光変調素子に対応する大きさ以下となる描画位置の分解能（以下、「位置分解能」という。）にて描画を行うことができない。なお、副走査方向に垂直な主走査方向に関しては、感光材料の移動速度を遅くしたり、描画タイミングをシフトすることにより、位置分解能を高くすることができる。
As one of the spatial light modulators, a reflective and diffraction grating type in which flexible ribbons and fixed ribbons are alternately arranged is known. For example,
特許文献１の画像記録装置では、撓むことにより昇降する可動リボンおよび固定リボンの各対が制御単位である格子要素となっており、格子要素毎に独立して可動リボンが制御されることにより、副走査方向にて高い位置分解能で画像が記録される。
In the image recording apparatus of
回折格子型の空間光変調器を使用する場合において、位置分解能をさらに上げるために、あるいは、光ビームを僅かにシフトさせるために、感光材料に光を照射する格子要素と、光を照射しない格子要素との間の格子要素から、半分の強度の光を感光材料に照射する手法を採用しようとすると、基板の上下の振れに対して描画されるパターン線幅が大きく変化するという問題が生じる。 When using a diffraction grating type spatial light modulator, a grating element that irradiates light to the photosensitive material and a grating that does not irradiate light in order to further increase the position resolution or slightly shift the light beam. If the method of irradiating the light-sensitive material with half the intensity of light from the lattice element between the elements is used, there arises a problem that the pattern line width drawn greatly changes with respect to the up and down vibration of the substrate.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、空間光変調器を用いて高い位置分解能にて描画を行う場合であっても、光軸方向における描画面の位置の許容範囲の減少を抑制することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses a decrease in the allowable range of the position of the drawing surface in the optical axis direction even when drawing with high positional resolution using a spatial light modulator. The purpose is to do.
請求項１に記載の発明は、パターン描画装置であって、基板を支持する支持部と、前記基板に空間変調された光を照射する光照射部と、前記基板を前記光照射部に対して相対的に移動する移動機構と、前記光照射部および前記移動機構を制御するためのデータを生成する描画データ生成部とを備え、前記光照射部が、光源と、複数の格子要素が一列に配列された回折格子型かつ反射型の空間光変調器とを備え、前記基板の前記移動機構による相対移動方向が、前記複数の格子要素の配列方向に対応する前記基板上の方向に対して交差する方向であり、前記複数の格子要素のそれぞれが、前記配列方向に垂直な方向に延びる１つの固定反射面と１つの可動反射面との組み合わせであり、前記可動反射面が、前記可動反射面に垂直な方向に移動可能であり、前記複数の格子要素のそれぞれが、前記可動反射面を経由する光路と前記固定反射面を経由する光路との光路長差が前記光の波長の０倍以上の整数倍に半波長を加えた長さとなる第１の状態、前記光路長差が前記光の波長の前記整数倍となる第２の状態、前記第２の状態と前記第１の状態との間の第３の状態、および、前記第３の状態と前記第２の状態との間の第４の状態になることが可能であり、前記描画データ生成部が、前記複数の格子要素にそれぞれ対応づけられた複数の指示値において、前記第１の状態を格子要素に指示する指示値と、前記第３の状態を格子要素に指示する指示値と、前記第２の状態を格子要素に指示する指示値とがこの順に並ぶ場合に、前記第３の状態を指示する前記指示値に連続する少なくとも１つの前記第２の状態を指示する指示値を、前記第４の状態を指示する指示値へと変更する。
The invention according to
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記第３の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／４である。
Invention of Claim 2 is a pattern drawing apparatus of
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載パターン描画装置であって、前記第３の状態を指示する前記指示値に連続する３つの前記第２の状態を指示する指示値を、前記第４の状態を指示する指示値へと変更する。 Invention of Claim 3 is a pattern drawing apparatus of Claim 2, Comprising: The instruction value which instruct | indicates three said 2nd states following the said instruction value which instruct | indicates the said 3rd state, The instruction value is changed to an instruction value indicating the fourth state .
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン描画装置であって、前記第４の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／６である。 Invention of Claim 4 is a pattern drawing apparatus of Claim 3, Comprising: The optical path length difference of the optical path which passes along the said movable reflective surface between the said 4th state and the said 2nd state is 1/6 of the wavelength.
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記基板が半導体基板である。 A fifth aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
請求項６に記載の発明は、パターン描画方法であって、ａ）基板を光照射部に対して相対的に移動する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記光照射部から前記基板に空間変調された光を照射する工程とを備え、前記光照射部が、光源と、複数の格子要素が一列に配列された回折格子型かつ反射型の空間光変調器とを備え、前記基板の前記光照射部に対する相対移動方向が、前記複数の格子要素の配列方向に対応する前記基板上の方向に対して交差する方向であり、前記複数の格子要素のそれぞれが、前記配列方向に垂直な方向に延びる１つの固定反射面と１つの可動反射面との組み合わせであり、前記可動反射面が、前記可動反射面に垂直な方向に移動可能であり、前記複数の格子要素のそれぞれが、前記可動反射面を経由する光路と前記固定反射面を経由する光路との光路長差が前記光の波長の０倍以上の整数倍に半波長を加えた長さとなる第１の状態、前記光路長差が前記光の波長の前記整数倍となる第２の状態、前記第２の状態と前記第１の状態との間の第３の状態、および、前記第３の状態と前記第２の状態との間の第４の状態になることが可能であり、前記ｂ）工程において、前記第１の状態の格子要素と、前記第３の状態の格子要素と、前記第４の状態の格子要素とがこの順で並ぶ。 Invention of Claim 6 is a pattern drawing method, Comprising: a) The process which moves a board | substrate relatively with respect to a light irradiation part, b) In parallel with the said a) process, from the said light irradiation part Irradiating the substrate with spatially modulated light, and the light irradiating unit includes a light source and a diffraction grating type and reflective spatial light modulator in which a plurality of grating elements are arranged in a line, The relative movement direction of the substrate with respect to the light irradiation unit is a direction intersecting a direction on the substrate corresponding to the arrangement direction of the plurality of lattice elements, and each of the plurality of lattice elements is arranged in the arrangement direction. Each of the plurality of grating elements, each of which is movable in a direction perpendicular to the movable reflective surface. Is an optical path passing through the movable reflecting surface A first state in which the optical path length difference from the optical path passing through the fixed reflecting surface is a length obtained by adding a half wavelength to an integer multiple of 0 times or more of the wavelength of the light, and the optical path length difference of the wavelength of the light A second state that is an integer multiple, a third state between the second state and the first state, and a fourth state between the third state and the second state In the step b), the lattice element in the first state, the lattice element in the third state, and the lattice element in the fourth state are arranged in this order.
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のパターン描画方法であって、前記第３の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／４である。 The invention according to claim 7 is the pattern drawing method according to claim 6, wherein an optical path length difference of an optical path passing through the movable reflecting surface between the third state and the second state is , 1/4 of the wavelength.
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載パターン描画方法であって、前記第４の状態の３つの格子要素が連続して並ぶ。 The invention according to claim 8 is the pattern drawing method according to claim 7, wherein the three lattice elements in the fourth state are arranged in succession.
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のパターン描画方法であって、前記第４の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／６である。
The invention according to
請求項１０に記載の発明は、請求項６ないし９のいずれかに記載のパターン描画方法であって、前記基板が半導体基板である。 A tenth aspect of the present invention is the pattern drawing method according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
本発明によれば、高い位置分解能にてパターンを描画する場合において、光軸方向における描画面の位置の許容範囲の減少を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when drawing a pattern with high position resolution, the fall of the allowable range of the position of the drawing surface in an optical axis direction can be suppressed.
図１は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１００の正面図であり、図２は平面図である。図３は、パターン描画装置１００の電気的構成を示すブロック図である。パターン描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された半導体の基板９の上面である描画面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板９は、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、光ディスク用基板等の他の様々な基板であってもよい。図１の例では円形の半導体基板の表面に形成された下地パターンに重ねてパターンが描画される。描画パターンは、例えば、集積回路を外部と接続するために集積回路から延びる配線パターンである。
FIG. 1 is a front view of a
パターン描画装置１００では、本体フレーム１０１の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本体内部が形成され、本体内部および本体外部に、各種の構成要素が配置される。パターン描画装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分される。これらの領域のうち処理領域１０２には、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、アライメントユニット３６１および制御部６０が配置される。なお、図２では制御部６０を外に描いている。受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板９の搬出入を行う搬送ロボット等の搬送装置１１０が配置される。制御部６０は、パターン描画装置１００が備える装置各部（描画エンジン）と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する。
In the
パターン描画装置１００の本体外部には、照明ユニット３６２が配置される。照明ユニット３６２は、アライメントユニット３６１に照明光を供給する。
An
パターン描画装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセット載置部１０４が配置される。カセット載置部１０４には、カセット９０が載置される。搬送装置１１０は、カセット載置部１０４に対応する位置に設けられ、カセット載置部１０４に載置されたカセット９０に収容された未処理の基板９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から処理済みに基板９を搬出（アンローディング）してカセット９０に収容する。カセット載置部１０４に対するカセット９０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。未処理基板９のローディングおよび処理済基板９のアンローディングは制御部６０からの指示に応じて搬送装置１１０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、その上面に載置された基板９を水平姿勢にて支持する支持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔が形成されており、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９をステージ１０の上面に固定保持する。基板９を支持する機構としては他の様々なものが採用されてもよい。ステージ１０はステージ移動機構２０により水平方向に移動する。
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）および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動する。これにより、ステージ１０に支持される基板９が、光学ユニット４０に対して移動する。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、回転機構２１を支持する支持プレート２２と、支持部プレートを副走査方向に移動する副走査機構２３と、副走査機構２３を支持するベースプレート２４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。回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板９の上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。図３に示すように、回転機構２１、副走査機構２３および主走査機構２５は、制御部６０の照射制御部６１に電気的に接続され、照射制御部６１からの指示に応じてステージ１０を移動する。
The
副走査機構２３は、リニアモータ２３ａを有する。リニアモータ２３ａは、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とを備える。支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向Ｘに延びる一対のガイド部２３ｂが設けられる。リニアモータ２３ａが動作すると、ガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向Ｘに移動する。
The
主走査機構２５は、リニアモータ２５ａを有する。リニアモータ２５ａは、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子とパターン描画装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とを備える。ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられる。リニアモータ２５ａが動作すると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向Ｙに移動する。
The
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、制御部６０の照射制御部６１と電気的に接続され、制御部６０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０の構成および動作はこれに限定されるものではない。本実施の形態では、ステージ位置計測部３０は、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。出射部３１および各干渉計３４、３５は、制御部６０と電気的に接続されており、制御部６０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。
The stage
出射部３１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、第１干渉計３４によるステージ１０の第１の部位に対応した位置パラメータを求めるために利用される。第２分岐光は、第２干渉計３５によるステージ１０の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である。）に対応した位置パラメータを求めるために利用される。照射制御部６１は、第１干渉計３４および第２干渉計３５から、ステージ１０の第１および第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、各位置パラメータに基づいて、ステージ１０の位置を算出する。
The laser light emitted from the
アライメントユニット３６１は、基板９の上面に形成された基準マークを撮像する。アライメントユニット３６１は、照明ユニット３６２のほか、鏡筒、対物レンズ、および、ＣＣＤイメージセンサ３６４（図３参照）を備える。ＣＣＤイメージセンサ３６４は、例えば、エリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）である。
The
照明ユニット３６２は、ファイバ３６３を介してアライメントユニット３６１に接続され、アライメントユニット３６１に照明用の光を供給する。ファイバ３６３によって導かれる光は、鏡筒を介して基板９の上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介して図３に示すＣＣＤイメージセンサ３６４で受光される。これにより、基板９の上面が撮像される。ＣＣＤイメージセンサ３６４は、制御部６０の描画データ生成部６２と電気的に接続され、制御部６０からの指示に応じて撮像データを取得し、撮像データを制御部６０に送信する。アライメントユニット３６１はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えてもよい。
The
図４は、光学ユニット４０の構成を示す図である。光学ユニット４０は、光源部４１と、２つの光学ヘッド４２とを備え、空間変調された光を基板９に照射する光照射部である。光学ヘッド４２は光源部４１から与えられるレーザ光を空間変調する。光源部４１は、レーザ駆動部４１１と、光源であるレーザ発振器４１２と、照明光学系４１３とを備える。これらの構成要素は、各光学ヘッド４２に対応して設けられる。レーザ駆動部４１１の作動によりレーザ発振器４１２からレーザ光が出射され、照明光学系４１３を介して光学ヘッド４２に導入される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
光学ヘッド４２は、入射部４２１と、空間光変調器４２２と、光学系４２３と、照射位置シフト機構４２４と、投影光学系４２５とを備える。入射部４２１は、光源部４１からの光を光学ヘッド４２内に導入する。空間光変調器４２２は、導入された光を空間変調する。光学系４２３は、入射部４２１からの光を空間光変調器４２２へと導く。照射位置シフト機構４２４は、一対のウェッジプリズムを備え、一対のウェッジプリズムの間の距離を変更することにより光軸４０１をシフトさせ、基板９の上面において描画位置を副走査方向に相対的にシフトさせる。投影光学系４２５は、照射位置シフト機構４２４からの光を基板９の上面に導く。
The
空間光変調器４２２は、回折格子型かつ反射型であり、格子の深さを変更することができる回折格子である。空間光変調器４２２は、半導体装置製造技術を利用して製造される。本実施の形態に用いられる回折格子型の光変調器は、例えば、ＧＬＶ（グレーティング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）である。ＧＬＶを使用することにより、照射制御部６１から与えられる照射制御データに応じて、画素単位で光の照射量を多段階に変更することができる。
The spatial
図５は、空間光変調器４２２の拡大図である。空間光変調器４２２では、可動リボン５１および固定リボン５２が所定の配列方向に交互に平行に配列される。各リボン５１，５２は、配列方向に垂直な方向に細長い形状を有する。可動リボン５１と固定リボン５２とはほぼ同じ幅であり、一定のピッチにて配列される。可動リボン５１は背後の基準面に対して相対的に昇降可能であり、固定リボン５２は基準面に対して固定される。
FIG. 5 is an enlarged view of the spatial
空間光変調器４２２において１つの格子要素５は、１組の可動リボン５１および固定リボン５２により構成される。したがって、格子要素５は、副走査方向に対応する一方向（以下、「格子配列方向」という。）に一列に配列される。空間光変調器４２２では、例えば、８０００個の格子要素５が配列される。光学系４２３からの光の光束断面は、格子配列方向に長い線状であり、複数の格子要素５上に照射される。
In the spatial
可動リボン５１の上面は、基準面に平行かつ格子配列方向に垂直な方向に細長い帯状の可動反射面５１１である。固定リボン５２の上面も、基準面に平行かつ格子配列方向に垂直な方向に細長い帯状の固定反射面５２１である。したがって、各格子要素５は、本質的には、固定反射面５２１と可動反射面５１１との組み合わせである。可動リボン５１の両端は支持されており、可動リボン５１と基準面との間における電位差（電圧）が変更されることにより、可動リボン５１の撓み量が変化する。すなわち、可動反射面５１１は、可動反射面５１１に垂直な上下方向に移動可能である。これにより、基準面に垂直な方向における可動反射面５１１と固定反射面５２１との間の距離が変化する。
The upper surface of the
図６は、空間光変調器４２２から（±１）次回折光Ｌ１が出射される状態を示す図である。（±１）次回折光Ｌ１が出射される状態では、可動反射面５１１にて反射される光の光路、すなわち、可動反射面５１１を経由する光の光路と、固定反射面５２１にて反射される光の光路、すなわち、固定反射面５２１を経由する光の光路との光路長差が、波長の０倍以上の整数倍に半波長を加えた長さとなる。これにより、可動反射面５１１にて反射された光と固定反射面５２１にて反射された光とが回折方向において強め合い、０次回折光（または正反射光）は出射されない。例えば、光が空間光変調器４２２に垂直に入射すると仮定した場合、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差ｄ１が（（ｎ＋１／２）・λ／２）であることにより、光路長差が（（ｎ＋１／２）・λ）となる。ただし、ｎは０以上の整数である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the (± 1) -order diffracted light L1 is emitted from the spatial
実際には、入射光は格子配列方向に垂直、かつ、可動反射面５１１および固定反射面５２１に対して傾斜した方向から入射するため、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差は、（（ｎ＋１／２）・λ／２）ではない。後述の図７のｄ２、図１１のｄ１１、図１４のｄ１３，ｄ１４に関しても同様である。
Actually, since incident light is incident from a direction perpendicular to the grating arrangement direction and inclined with respect to the movable reflecting
図７は、左側の５つの格子要素５から０次回折光Ｌ２が出射される様子を示す図である。０次回折光Ｌ２を出射する格子要素５では、可動リボン５１が撓むことにより可動反射面５１１が基準面５０１に近づき、可動反射面５１１を経由する光の光路と、固定反射面５２１を経由する光の光路との光路長差が、波長の０倍以上の整数倍となる。これにより、可動反射面５１１にて反射された光と固定反射面５２１にて反射された光とが強め合い、１次回折光は出射されない。例えば、光が空間光変調器４２２に垂直に入射すると仮定した場合、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差ｄ２が（ｎ・λ／２）であることにより、光路長差が（ｎ・λ）となる。ただし、ｎは０以上の整数である。空間光変調器４２２がｉ線用の場合、可動リボン５１は９０ｎｍ以上移動する。描画に用いられる光は、ｉ線には限定されない。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the 0th-order diffracted light L2 is emitted from the left five
光学ユニット４０では、１次回折光は遮光板にて遮光され、基板９へは導かれない。一方、０次回折光は、照射位置シフト機構４２４および投影光学系４２５を介して基板９へと導かれる。以下の説明では、１次回折光が出射される際の各格子要素５の第１の状態を「ＯＦＦ状態」と呼び、０次回折光が出射される際の各格子要素５の第２の状態を「ＯＮ状態」と呼ぶ。
In the
図３に示すように、制御部６０は、照射制御部６１と描画データ生成部６２とを有する。描画データ生成部６２は、ストライプデータを生成する。ストライプデータは、光学ユニット４０の空間光変調器４２２およびステージ移動機構２０を制御するためのデータであり、基板９上の１ストライプ（１スワス）分の描画データである。ストライプデータは照射制御部６１に入力され、光学ユニット４０の光学ヘッド４２およびステージ移動機構２０によるパターン描画が行われる。
As illustrated in FIG. 3, the
描画データ生成部６２はＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部６２５等を有するコンピュータであり、照射制御部６１と共に電装ラック（図示省略）内に配置される。描画データ生成部６２のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより、ランレングスデータ生成部６２１、補正量算出部６２２およびデータ補正部６２３が実現される。
The drawing
図８は、パターン描画装置１００の使用者による準備作業、および、パターン描画装置１００の動作の流れを示す図である。パターン描画装置１００を稼動させる際には、使用者により、予め外部のＣＡＤ等によりベクトル形式の設計データ６０１が生成される。設計データ６０１が示す描画パターンは、例えば、下地パターンに重ね合わせて描画するパターンであり、設計データ６０１は、描画パターンの各部の照射量を示す。設計データ６０１は、描画データ生成部６２に入力されて記憶部６２５に保存される。
FIG. 8 is a diagram showing a preparation work by the user of the
設計データ６０１が準備されると、ランレングスデータ生成部６２１により設計データ６０１がラスタライズされ、ラスタデータであるランレングスデータ６０２が生成される（ステップＳ１１）。ランレングスデータ６０２は記憶部６２５に保存される。通常、ラスタライズ処理では、画素値が「０」および「１」のいずれかであるランレングスデータ６０２が生成される。パターン描画装置１００では、描画位置の高い分解能が必要な場合に、画素値が「０」、「０．５」および「１」のいずれかであるランレングスデータも生成可能である。使用者は、ラスタライズ前に、いずれの形式のデータを生成するか指定する。具体的には、ベクトルデータである設計データ６０１の属性に、ラスタライズ後の画素値の階調数を示す情報が与えられる。
When the
副走査方向に対応する方向に並ぶ画素の各画素値は、格子要素５の可動リボン５１の移動量を指示する指示値である。画素値はさらに他の値にも設定可能である。すなわち、各格子要素５は、画素値により階調制御される。
Each pixel value of the pixels arranged in the direction corresponding to the sub-scanning direction is an instruction value that indicates the amount of movement of the
また、画素値「０．５」の画素が存在する場合は、ランレングスデータ生成部６２１は、この画素の副走査方向に隣接する画素値「１」の画素の画素値を変更するが、この処理の詳細については後述する。
If there is a pixel with the pixel value “0.5”, the run-length
ランレングスデータ６０２が生成されると、または、ランレングスデータ６０２の生成と並行して、カセット９０に収納されている未処理の基板９が搬送装置１１０により搬出され、ステージ１０に載置される（ステップＳ１２）。そして、描画データ生成部６２から与えられる基準マーク（アライメントマーク）の設計位置情報に基づいてステージ移動機構２０が制御され、基板９上のいずれかの基準マークがアライメントユニット３６１のＣＣＤイメージセンサ３６４の直下に移動する。ＣＣＤイメージセンサ３６４は、基準マークを撮像する。
When the run-
ＣＣＤイメージセンサ３６４から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路により処理され、基準マークのステージ１０上の位置が正確に求められる（ステップＳ１３）。上記動作は、基板９上の複数の基準マークのそれぞれに対して行われる。全ての基準マークの計測位置情報が求められると、回転機構２１が制御されてステージ１０を鉛直軸回りに微小回転させ、基板９へのパターン描画に適した向きに基板９がアライメント（位置合わせ）される（ステップＳ１４）。なお、ステージ１０を光学ヘッド４２の直下位置に移動させた後で当該アライメントが行われてもよい。
The image signal output from the
補正量算出部６２２は、基準マークの計測位置情報、および、基板９の向きの修正量を取得し、アライメント後の基準マークの位置を求める。さらに、設計データ６０１で記述された描画パターンの下地パターンに対する基準マークの位置ズレを求め、その位置ズレを解消するための描画パターンの補正量を算出する。
The correction
データ補正部６２３は、ランレングスデータをブロック単位、つまり１ストライプの一部に対応するブロックランレングスデータ単位で読み出し、ブロックランレングスデータ毎に補正量に基づいて補正を行う（ステップＳ１５）。ブロックランレングスデータの補正では、各画素の画素値が、画素単位で主走査方向および副走査方向の少なくともいずれかの方向にシフトする処理が行われる。このとき、適宜、隣接するブロックランレングスデータの画素の画素値が参照される。
The
データ補正部６２３は、主走査方向に並ぶ補正後のブロックランレングスデータを連結し、１つのストライプに相当するストライプデータを生成する。ストライプデータは、照射制御部６１に出力され、照射制御部６１がストライプデータに従って光学ヘッド４２およびステージ移動機構２０を制御する。
The
具体的には、主走査機構２５により基板９が、その主面に平行な主走査方向への移動を開始し、基板９の光学ユニット４０に対する相対移動に並行して、２つの光学ヘッド４２からの空間変調された光の基板９への照射が、２つのストライプに対応する領域（以下、「ストライプ領域」という。）の先頭から開始される。これにより、パターンの描画が開始される。空間光変調器４２２では、画素値が可動リボン５１と基準面との間の電位差に変換され、画素値に応じた量だけ可動リボン５１が基準面に向かって移動する。したがって、画素値が「０」および「１」以外の多階調の値を取ることにより、格子要素５から基板９へと出射される光の強度は、様々に変更される。
Specifically, the
ストライプ領域の最後まで描画が行われると（ステップＳ１６）、光学ヘッド４２からの光の出射が一時的に停止され、基板９の主走査方向への移動も停止され、副走査機構２３により基板９が主走査方向に垂直かつ基板９の主面に平行な副走査方向にストライプ領域の幅だけ移動する。そして、基板９が前回の主走査とは逆方向に移動しつつ２つの光学ヘッド４２により２つのストライプ領域への描画が行われる。基板９の副走査方向への移動および主走査方向への移動が繰り返されて全ストライプの描画が完了すると（ステップＳ１７）、搬送装置１１０により基板９が搬出され、カセット９０に収納される（ステップＳ１８）。各光学ヘッド４２は、基板９の半分の描画を担う。
When drawing to the end of the stripe region is performed (step S16), the emission of light from the
図９は、ステップＳ１１にて生成されるランレングスデータの一部を示す図である。図９の上下方向が主走査方向に対応し、左右方向が副走査方向、すなわち、格子配列方向に対応する。２本の破線７２１は、ベクトルデータにおける線を示し、２本の破線７２１の間の領域が描画すべき領域である。ベクトルデータは、ラスタライズにより各画素に値を付与したデータとなる。平行斜線を付さない画素７２２は、基板９上において光が照射されない位置を示し、画素値「０」が付与される。平行斜線を付す画素７２３は、基板９上において光を照射する位置を示し、画素値「１」が付与される。すなわち、１つの格子要素５が基板９上において画素７２２に対応する位置に位置する時点で、この格子要素５はＯＦＦ状態となり、画素７２３に対応する位置に位置する時点でＯＮ状態となる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a part of the run-length data generated in step S11. The vertical direction in FIG. 9 corresponds to the main scanning direction, and the horizontal direction corresponds to the sub-scanning direction, that is, the lattice arrangement direction. Two
図９は、ラスタライズの際に、画素値が「０」および「１」のいずれかになるように使用者により指定された場合の例を示している。一方、使用者により、画素値が「０」、「０．５」および「１」のいずれかになるように指定された場合、ラスタライズ直後のデータは、図１０に示すようになる。ただし、図１０では、ランレングスデータ生成部６２１による後述の画素値の補正が行われる前の状態を示している。図１０において、平行斜線を付さない画素７２２は、基板９上において光が照射されない位置を示し、画素値「０」が付与される。密な平行斜線を付す画素７２３は、基板９上において光を照射する位置を示し、画素値「１」が付与される。粗い平行斜線を付す画素７２４は、基板９上において画素７２２の場合の約半分の強度の光を照射する位置を示し、画素値「０．５」が付与される。画素値「０．５」の画素では、ベクトルデータが示す描画すべき面積が、例えば、１／３以上２／３未満（または、１／３よりも大きく２／３以下）である。
FIG. 9 shows an example when the user designates the pixel value to be either “0” or “1” during rasterization. On the other hand, when the user designates the pixel value to be any one of “0”, “0.5”, and “1”, the data immediately after the rasterization is as shown in FIG. However, FIG. 10 shows a state before the pixel value correction described later by the run-length
図１１は、ＯＮ状態の格子要素５とＯＦＦ状態の格子要素５の簡易表示を示す図である。以下の説明の図では、格子要素５を簡易表示し、ＯＮ状態の場合、可動反射面５１１と固定反射面５２１とを同じ高さに示し、ＯＦＦ状態の場合、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差ｄ１１が、波長の１／４であるものとして示す。すなわち、ＯＮ状態の場合、可動反射面５１１を経由する光の光路と固定反射面５２１を経由する光の光路との光路長差が０であり、ＯＦＦ状態の場合、光路長差が波長の１／２であるものとする。
FIG. 11 is a diagram showing a simplified display of the
図１２は、簡易表示にて図９の位置７３１に対応する格子要素５の様子を示す図である。位置７３１において副走査方向に並ぶ画素では、８個の画素の画素値が「１」であり、他の画素の画素値が「０」である。これに対応して、図１２では、８個の格子要素５がＯＮ状態であり、他の格子要素５がＯＦＦ状態である。
FIG. 12 is a diagram showing a state of the
図１３は、簡易表示にて図１０の位置７３２に対応する格子要素５の様子を示す図である。ただし、後述する画素値の補正が行わる前の様子を示している。図１０では、７個の画素の画素値が「１」であり、これらの画素の両側に隣接する画素の画素値が「０．５」であり、他の画素の画素値が「０」である。これに対応して、図１３では、７個の格子要素５がＯＮ状態であり、これらの格子要素５に隣接する格子要素５が、ＯＦＦ状態とＯＮ状態との間の第３の状態（以下、「中間状態」という。）であり、他の格子要素５がＯＦＦ状態である。
FIG. 13 is a diagram showing a state of the
図１４の左側に示すように、中間状態では、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差ｄ１３が、波長の１／８となる。すなわち、ＯＮ状態の場合に可動反射面５１１を経由する光の光路と、中間状態の場合に可動反射面５１１を経由する光の光路との光路長差が波長の１／４となる。これにより、中間状態の格子要素５に対応する基板９上の領域に、理論上、ＯＮ状態の半分の強度の光が照射される。その結果、基板９上において、感光領域の境界が、中間状態の格子要素５に対応する領域上に位置する。すなわち、ＯＮ状態の格子要素５に対応する領域と、ＯＦＦ状態の格子要素５に対応する領域との間に、感光領域の境界が位置する。
As shown on the left side of FIG. 14, in the intermediate state, the height difference d13 between the movable reflecting
図１５は、簡易表示にて図１０の位置７３２に対応する実際の格子要素５の様子を示す図である。すなわち、ランレングスデータ生成部６２１による画素値の補正が行われた後の様子を示している。図１５の場合、１個の画素の画素値が「１」であり、この画素の両側に３個ずつ隣接する画素の画素値が「０．５」よりも大きく、かつ、「１」よりも小さく、これらの画素に隣接する画素の画素値が「０．５」であり、他の画素の画素値が「０」である。これに対応して、１個の格子要素５がＯＮ状態であり、この格子要素５の両側に３個ずつ隣接する格子要素５が、中間状態とＯＮ状態の間の第４の状態（以下、「不完全ＯＮ状態」という。）であり、これらの格子要素５に隣接する格子要素５が中間状態であり、他の格子要素５がＯＦＦ状態である。
FIG. 15 is a diagram showing a state of the
図１４の右側に示すように、不完全ＯＮ状態では、可動反射面５１１と固定反射面５２１との高さの差ｄ１４が、波長の１／１２となる。すなわち、ＯＮ状態の場合に可動反射面５１１を経由する光の光路と、不完全ＯＮ状態の場合に可動反射面５１１を経由する光の光路との光路長の差が波長の１／６となる。
As shown on the right side of FIG. 14, in the incomplete ON state, the height difference d14 between the movable reflecting
パターン描画装置１００では、ラスタデータにおける画素値が各格子要素５の状態を指示する指示値として機能し、図１１および図１４に示すように、格子要素５が画素値に従ってＯＦＦ状態、ＯＮ状態、中間状態および不完全ＯＮ状態になることが可能である。そして、描画データ生成部６２では、ラスタライズ直後のデータにおいて、複数の格子要素５にそれぞれ対応づけられた複数の指示値である画素値において、ＯＦＦ状態を格子要素５に指示する画素値「０」と、中間状態を格子要素５に指示する画素値「０．５」と、ＯＮ状態を格子要素５に指示する画素値「１」とがこの順に並ぶ場合に、ランレングスデータ生成部６２１により、中間状態を指示する画素値に連続する少なくとも１つのＯＮ状態を指示する画素値が、不完全ＯＮ状態を指示する画素値へと変更される。
In the
換言すれば、描画すべきパターンのエッジに交差する方向に対応して、ＯＦＦ状態、中間状態およびＯＮ状態となる予定の格子要素５がこの順で並ぶ場合に、中間状態の格子要素５から連続するＯＮ状態となるべき格子要素５の少なくとも一部が不完全ＯＮ状態とされてＯＦＦ状態、中間状態、不完全ＯＮ状態の格子要素５がこの順で並ぶ。これにより、光軸方向における描画面の位置（以下、「描画面の高さ」という。）の許容範囲の減少が抑制される。以下、パターン描画装置１００においてこのような効果が得られる事実について詳説する。
In other words, when the
図１６は、中間状態の格子要素５が存在する場合に焦点深度が狭くなり、描画面の高さの許容範囲が減少する様子を示す図である。図１６のグラフにおいて、横軸は設計上の描画面の光軸方向の位置（以下、「描画基準高さ」という。）からの光軸方向のずれ量を示し、縦軸は１０μｍの線幅の主走査方向に延びる複数の線状パターンを副走査方向に並べて描画した場合に実際に描画されるパターンの線幅を演算により求めた結果を示す。線と線との間の距離も１０μｍであり、いわゆる、１０μｍのラインアンドスペースを描画した場合を示している。横軸の値が大きいほど、描画面は光学ヘッド４２から遠ざかる。ここで、（±０．３）μｍが線幅の許容範囲であるものとする。描画面上における副走査方向の画素のピッチは１μｍである。
FIG. 16 is a diagram showing how the depth of focus becomes narrower when the
符号８０１は、図１２に示すように、格子要素５をＯＮ状態およびＯＦＦ状態のいずれかのみに制御した場合に得られる線幅を示す。この場合、描画基準高さから（±５０）μｍの範囲において、許容範囲内の線幅のパターンが描画される。すなわち、少なくとも横軸に示す全範囲が、描画面の高さの許容範囲となる。
符号８１０は、図１３に示すように、ＯＦＦ状態、中間状態およびＯＮ状態の格子要素５がこの順で並ぶ場合に得られる線幅を示す。この場合、許容範囲内の線幅のパターンを得るためには、描画基準高さから（±１２．５）μｍしかずれが許容されない。すなわち、許容範囲は２５μｍであり、描画途上において、基板９は上下に（±１２．５）μｍしか変動が許容されない。このように、中間状態を利用して高い位置分解能にて描画を行う場合、描画面の高さの許容範囲が大幅に減少する。
符号８１２は、中間状態の格子要素５に隣接する２つのＯＮ状態の格子要素５を不完全ＯＮ状態に変更した場合を示し、符号８１３は、図１５に示すように、中間状態の格子要素５に隣接する３つのＯＮ状態の格子要素５を不完全ＯＮ状態に変更した場合を示し、符号８１９は、全てのＯＮ状態の格子要素５を不完全ＯＮ状態に変更した場合を示す。符号８１２，８１３，８１９に示すように、いずれの場合においても、描画面の高さの許容範囲が不完全ＯＮ状態を設けない符号８１０の場合よりも広いことが判る。特に、符号８１３の場合において、許容範囲が最も広くなる。
図１７は、空間光変調器４２２において、連続する３つのＯＮ状態と連続する３つの中間状態とを交互に設定した場合の正反射方向の位置における副走査方向の光の強度分布を示す図である。符号８２１は、描画基準高さにおける強度分布を示し、符号８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７は、それぞれ、描画基準高さから、光学ヘッド４２から遠ざかる方向に向かって、（＋１０）μｍ、（＋２０）μｍ、（＋３０）μｍ、（−１０）μｍ、（−２０）μｍ、（−３０）μｍだけずれが高さにおける強度分布を示す。
FIG. 17 is a diagram showing the light intensity distribution in the sub-scanning direction at the position in the regular reflection direction in the spatial
図１７に示すように、ＯＮ状態の格子要素５とＯＦＦ状態の格子要素５とが混在する場合、光学ヘッド４２に近づく場合と離れる場合とにおいて、強度分布が非対称に変化する。このように、中間状態の格子要素５からの光は、ＯＮ状態の格子要素５からの光に大きな影響を与える。図１６においても、ＯＮ状態の格子要素５からの光に中間状態の格子要素５からの光が影響して、符号８０１，８１０にて示すように、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態のみの場合と、中間状態が存在する場合とで、描画面の高さの許容範囲が大きく異なる。
As shown in FIG. 17, when the
一方、符号８１２，８１３，８１９に示すように、シミュレーションにより、不完全ＯＮ状態の格子要素５を中間状態の格子要素５に隣接させると許容範囲が広がることが見いだされ、パターン描画装置１００では、この現象を利用することにより、基板９の搬送時の上下動の許容範囲の減少を抑制している。
On the other hand, as indicated by
図１８は、線幅が２０μｍの主走査方向に延びる複数の線状パターンを、２０μｍのラインアンドスペースにて描画する場合における図１６に対応する図であり、図１９は、線幅が３０μｍの複数の主走査方向に延びる線状パターンを、３０μｍのラインアンドスペースにて描画する場合における図１６に対応する図である。横軸は描画基準高さからのずれ量を示し、縦軸は実際に描画されるパターンの線幅を示す。線幅の許容範囲は（±０．３）μｍであるものとする。これらのシミュレーションにおいても、描画面上おける副走査方向の画素のピッチは１μｍである。 FIG. 18 is a diagram corresponding to FIG. 16 when a plurality of linear patterns having a line width of 20 μm extending in the main scanning direction are drawn in a line and space of 20 μm, and FIG. 19 is a diagram having a line width of 30 μm. FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 16 in a case where a plurality of linear patterns extending in the main scanning direction are drawn with a line and space of 30 μm. The horizontal axis indicates the amount of deviation from the drawing reference height, and the vertical axis indicates the line width of the pattern that is actually drawn. The allowable range of the line width is (± 0.3) μm. Also in these simulations, the pixel pitch in the sub-scanning direction on the drawing surface is 1 μm.
図１８において、符号８３０は、描画される線の両側に、ＯＦＦ状態、中間状態およびＯＮ状態の格子要素５がこの順で並ぶ場合に得られる線幅を示す。線幅が２０μｍの場合、１９個のＯＮ状態の格子要素５の両側に中間状態の格子要素５が位置する。符号８３１，８３２，８３３，８３４，８３５は、それぞれ、ＯＦＦ状態、中間状態の格子要素５に続いて、１個、２個、３個、４個、５個の不完全ＯＮ状態の格子要素５が並び、さらに、ＯＮ状態の格子要素５が並ぶ場合を示している。符号８３９は、一対の中間状態の格子要素５の間の全ての格子要素５が不完全ＯＮ状態の場合を示す。これらのグラフから、不完全ＯＮ状態の格子要素５の数が３の場合に、最も描画面の高さの許容範囲が広いことが判る。
In FIG. 18,
図１９において、符号８４０は、描画される線の両側に、ＯＦＦ状態、中間状態およびＯＮ状態の格子要素５がこの順で並ぶ場合に得られる線幅を示す。線幅が３０μｍの場合、２９個のＯＮ状態の格子要素５の両側に中間状態の格子要素５が位置する。符号８４１，８４２，８４３，８４４，８４５，８４６は、それぞれ、ＯＦＦ状態、中間状態の格子要素５に続いて、１個、２個、３個、４個、５個、６個の不完全ＯＮ状態の格子要素５が並び、さらに、ＯＮ状態の格子要素５が並ぶ場合を示している。これらのグラフからも、不完全ＯＮ状態の格子要素５の数が３の場合に、最も描画面の高さの許容範囲が広いことが判る。
In FIG. 19,
図１６、図１８および図１９から、一般的に、ＯＦＦ状態、中間状態の格子要素５に続く不完全ＯＮ状態の格子要素５の数、すなわち、ラスタライズ時にＯＮ状態を指示する画素値から不完全ＯＮ状態を指示する画素値に変更される画素の数は、３が好ましいといえる。例えば、図１２に示すように、ＯＦＦ状態の格子要素５の間にＮ個のＯＮ状態の格子要素５が連続して存在する場合において、描画される線を副走査方向に格子要素５のピッチ（すなわち、画素のピッチ）の半分だけずらす、または、ピッチの半分だけずれた線を描画する場合、図１３に示すように、端に位置する１つのＯＮ状態の格子要素５ａが中間状態へと変更され、反対側の１つのＯＦＦ状態の格子要素５ｂが中間状態へと変更される。この段階でＯＮ状態の格子要素５の数は（Ｎ−１）となる。したがって、図１５に示すように、両側に３個ずつ不完全ＯＮ状態の格子要素５を設定すると、ＯＮ状態の格子要素５は、中央の（Ｎ−７）個となる。
From FIG. 16, FIG. 18 and FIG. 19, in general, the number of
次に、中間状態の格子要素５に隣接する不完全ＯＮ状態の格子要素５の数が３の場合に、可動反射面５１１の高さをどのように設定することが最も好ましいか検討した結果について説明する。
Next, as a result of examining how it is most preferable to set the height of the movable reflecting
図２０は、主走査方向に延びる複数の線を、１０μｍのラインアンドスペースにて描画する場合において、描画基準高さからのずれ量と線幅との関係を示す図である。符号８５２は、ＯＮ状態の格子要素５の可動反射面５１１を経由する光の光路長と、不完全ＯＮ状態の格子要素５の可動反射面５１１を経由する光の光路長との差が、光の波長に対する位相差２０°に等しい場合を示す。符号８５３，８５４，８５５，８５６，８５７，８５８，８５９は、それぞれ、上記光路長差が位相差３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°である場合を示す。なお、位相差９０°は波長の１／４であることから、この場合、中間状態の格子要素５に連続してさらに３つの中間状態の格子要素５が並ぶ。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the amount of deviation from the drawing reference height and the line width when a plurality of lines extending in the main scanning direction are drawn with a line and space of 10 μm.
図２１は、主走査方向に延びる複数の線にて２０μｍのラインアンドスペースを描画した場合を示す。符号８６２，８６３，・・・，８６９は、それぞれ、ＯＮ状態と不完全ＯＮ状態との間における可動反射面５１１を経由する光の光路長差が位相差２０°、３０°、・・・、９０°である場合を示す。図２２は、主走査方向に延びる複数の線にて３０μｍのラインアンドスペースを描画した場合を示す。符号８７２，８７３，・・・，８７９は、それぞれ、上記光路長差が位相差２０°、３０°、．．．、９０°である場合を示す。
FIG. 21 shows a case where a 20 μm line and space is drawn by a plurality of lines extending in the main scanning direction.
図２０ないし図２２において、通常、描画基準高さにおける各グラフの傾きが小さいほど、描画面の高さの許容範囲が広くなる。図２３は、位相差と、各グラフの上記傾きとの関係を示す図である。符号８８１，８８２，８８３は、それぞれ図２０ないし図２２、すなわち、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍのラインアンドスペースに対応する。いずれのグラフにおいても、位相差が６０°で傾きがほぼ０となる。このことから、不完全ＯＮ状態とＯＮ状態との間における可動反射面５１１を経由する光路の光路長差は、波長の１／６であることが好ましいことが判る。このような不完全ＯＮ状態の格子要素からは、理論上、ＯＮ状態の７５％の光が正反射方向に出射される。
20 to 22, generally, the smaller the inclination of each graph at the drawing reference height, the wider the allowable range of the drawing surface height. FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between the phase difference and the inclination of each graph.
パターン描画装置１００では、上記検討結果に基づいて、ＯＦＦ状態、中間状態、ＯＮ状態の格子要素５がこの順で並ぶ場合に、中間状態の格子要素５に連続する３つの格子要素５が不完全ＯＮ状態へと変更される。実際には、ステップＳ１１にてベクトルデータから画素値が「０」、「０．５」、「１」のみのラスタデータが生成された後、画素値が「０．５」の画素から副走査方向に並ぶ画素値が「１」の３個の画素の画素値が、例えば、「０．６７」に変更される。
In the
不完全ＯＮ状態を指示する画素値は、電圧と可動反射面５１１の撓み量との関係を測定して正確に決定されることが好ましい。なお、一対の画素値「０．５」の画素の間に画素値「１」の画素の数が６以下の場合、画素値「１」の全ての画素の画素値が不完全ＯＮ状態の画素値に変更される。
It is preferable that the pixel value indicating the incomplete ON state is accurately determined by measuring the relationship between the voltage and the deflection amount of the movable reflecting
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
中間状態とＯＮ状態との間における可動反射面５１１を経由する光路の光路長差は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間であれば、波長の１／４以外でもよい。なお、上記光路長差を波長の１／４とすることにより、中間状態の格子要素５から出射される光の強度がＯＮ状態の０．５倍となり、ラスタライズ時の処理が単純となる。
The optical path length difference of the optical path passing through the movable reflecting
ＯＮ状態を指示する画素値から不完全ＯＮ状態を指示する画素値に変更される画素の数は、少なくとも１つであればよく、また、一対の中間状態を指示する画素値の間の全てのＯＮ状態を指示する画素値が、不完全ＯＮ状態を指示する画素値に変更されてもよい。ラスタライズ直後において、ＯＮ状態を指示する画素値の画素列の片側のみに中間状態を指示する画素値が設定されてもよい。この場合、ＯＮ状態を指示する画素列の片側のみにおいてＯＮ状態を指示する画素値が不完全ＯＮ状態を指示する画素値へと変更される。 The number of pixels to be changed from the pixel value indicating the ON state to the pixel value indicating the incomplete ON state may be at least one, and all the pixel values between the pair of intermediate values indicating the intermediate state The pixel value indicating the ON state may be changed to a pixel value indicating the incomplete ON state. Immediately after rasterization, the pixel value indicating the intermediate state may be set only on one side of the pixel row of the pixel value indicating the ON state. In this case, the pixel value indicating the ON state is changed to the pixel value indicating the incomplete ON state only on one side of the pixel row instructing the ON state.
不完全ＯＮ状態とＯＮ状態との間において、可動反射面５１１を経由する光の光路の光路長差は厳密に波長の１／６でなくてもよい。実質的に波長の１／６であれば、高い効果を得ることができる。
Between the incomplete ON state and the ON state, the optical path length difference of the light path passing through the movable reflecting
不完全ＯＮ状態を指示する画素値は１つの値のみでなくてもよい。例えば、ＯＮ状態と中間状態との間の第１不完全ＯＮ状態を指示する画素値、ＯＮ状態と第１不完全ＯＮ状態との間の第２不完全ＯＮ状態を指示する画素値が、中間状態を指示する画素値から連続して並んでもよい。 The pixel value indicating the incomplete ON state may not be only one value. For example, the pixel value indicating the first incomplete ON state between the ON state and the intermediate state, and the pixel value indicating the second incomplete ON state between the ON state and the first incomplete ON state are intermediate. It may be arranged continuously from pixel values indicating the state.
上記実施の形態では、下地に対する描画位置の微細なシフトに中間状態を指示する画素値が利用されてもよい。このような描画位置のシフトは、空間光変調器４２２の格子要素５の配列の一部のみにおいて行われてもよい。
In the above embodiment, a pixel value that indicates an intermediate state may be used for a fine shift of the drawing position with respect to the background. Such a shift of the drawing position may be performed only in a part of the arrangement of the
上記実施の形態では、格子要素５を中間状態とすることにより、副走査方向における位置分解能の向上が図られるが、主走査方向に関しては、基板９の移動速度を落としたり、描画タイミングをずらす等の様々な手法により、位置分解能が向上されてよい。
In the above-described embodiment, the position resolution in the sub-scanning direction can be improved by setting the
基板９の光学ユニット４０に対する移動方向は格子配列方向に対して垂直でなくてもよい。すなわち、基板９の光学ユニット４０に対する相対移動方向は、格子配列方向に対応する基板９上の方向に対して交差する方向であればよい。また、基板９の位置が固定され、光学ユニット４０が移動してもよい。主走査方向または副走査方向の一方に関して基板９の位置が固定され、他方に関して光学ユニット４０の位置が固定されてもよい。このように、基板９を光照射部である光学ユニット４０に対して相対的に移動する機構は、様々な態様にて設けることができる。
The moving direction of the
空間光変調器４２２において、格子要素５は、ＯＮ状態にて可動反射面５１１と固定反射面５２１とが同じ高さに位置してもよい。また、ＯＦＦ状態において、固定反射面５２１が可動反射面５１１よりも基準面から高い位置に位置してもよい。
In the spatial
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above embodiment and each modification may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.
５ 格子要素
９ 基板
１０ ステージ
２０ ステージ移動機構
４０ 光学ユニット
６２ 描画データ生成部
１００ パターン描画装置
４１２ レーザ発振器
４２２ 空間光変調器
５１１ 可動反射面
５２１ 固定反射面
Ｓ１１〜Ｓ１８ ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
基板を支持する支持部と、
前記基板に空間変調された光を照射する光照射部と、
前記基板を前記光照射部に対して相対的に移動する移動機構と、
前記光照射部および前記移動機構を制御するためのデータを生成する描画データ生成部と、
を備え、
前記光照射部が、
光源と、
複数の格子要素が一列に配列された回折格子型かつ反射型の空間光変調器と、
を備え、
前記基板の前記移動機構による相対移動方向が、前記複数の格子要素の配列方向に対応する前記基板上の方向に対して交差する方向であり、
前記複数の格子要素のそれぞれが、前記配列方向に垂直な方向に延びる１つの固定反射面と１つの可動反射面との組み合わせであり、前記可動反射面が、前記可動反射面に垂直な方向に移動可能であり、
前記複数の格子要素のそれぞれが、前記可動反射面を経由する光路と前記固定反射面を経由する光路との光路長差が前記光の波長の０倍以上の整数倍に半波長を加えた長さとなる第１の状態、前記光路長差が前記光の波長の前記整数倍となる第２の状態、前記第２の状態と前記第１の状態との間の第３の状態、および、前記第３の状態と前記第２の状態との間の第４の状態になることが可能であり、
前記描画データ生成部が、前記複数の格子要素にそれぞれ対応づけられた複数の指示値において、前記第１の状態を格子要素に指示する指示値と、前記第３の状態を格子要素に指示する指示値と、前記第２の状態を格子要素に指示する指示値とがこの順に並ぶ場合に、前記第３の状態を指示する前記指示値に連続する少なくとも１つの前記第２の状態を指示する指示値を、前記第４の状態を指示する指示値へと変更することを特徴とするパターン描画装置。 A pattern drawing device,
A support for supporting the substrate;
A light irradiation unit for irradiating the substrate with spatially modulated light;
A moving mechanism for moving the substrate relative to the light irradiation unit;
A drawing data generation unit for generating data for controlling the light irradiation unit and the moving mechanism;
With
The light irradiator is
A light source;
A diffraction grating-type and reflection-type spatial light modulator in which a plurality of grating elements are arranged in a line;
With
A relative movement direction of the substrate by the moving mechanism is a direction intersecting a direction on the substrate corresponding to an arrangement direction of the plurality of lattice elements;
Each of the plurality of lattice elements is a combination of one fixed reflective surface and one movable reflective surface extending in a direction perpendicular to the arrangement direction, and the movable reflective surface is in a direction perpendicular to the movable reflective surface. Is movable,
Each of the plurality of grating elements has an optical path length difference between an optical path passing through the movable reflecting surface and an optical path passing through the fixed reflecting surface plus a half wavelength added to an integer multiple of 0 or more times the wavelength of the light. A first state, a second state in which the optical path length difference is the integer multiple of the wavelength of the light, a third state between the second state and the first state, and Can be a fourth state between a third state and the second state;
The drawing data generation unit instructs the lattice element to indicate an instruction value for instructing the first state to the lattice element and a plurality of instruction values respectively associated with the plurality of lattice elements. When the instruction value and the instruction value for instructing the second element to the lattice element are arranged in this order, the at least one second state is instructed following the instruction value for instructing the third state. A pattern drawing apparatus, wherein an instruction value is changed to an instruction value indicating the fourth state.
前記第３の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／４であることを特徴とするパターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to claim 1,
The pattern drawing apparatus, wherein an optical path length difference of an optical path passing through the movable reflecting surface between the third state and the second state is ¼ of the wavelength.
前記第３の状態を指示する前記指示値に連続する３つの前記第２の状態を指示する指示値を、前記第４の状態を指示する指示値へと変更することを特徴とするパターン描画装置 The pattern drawing apparatus according to claim 2,
A pattern drawing apparatus that changes instruction values for instructing the second state, which are three consecutive to the instruction value for instructing the third state, to instruction values for instructing the fourth state.
前記第４の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／６であることを特徴とするパターン描画装置。 It is a pattern drawing apparatus of Claim 3, Comprising:
The pattern drawing apparatus, wherein an optical path length difference of an optical path passing through the movable reflecting surface between the fourth state and the second state is 1/6 of the wavelength.
前記基板が半導体基板であることを特徴とするパターン描画装置。 The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A pattern drawing apparatus, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
ａ）基板を光照射部に対して相対的に移動する工程と、
ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記光照射部から前記基板に空間変調された光を照射する工程と、
を備え、
前記光照射部が、
光源と、
複数の格子要素が一列に配列された回折格子型かつ反射型の空間光変調器と、
を備え、
前記基板の前記光照射部に対する相対移動方向が、前記複数の格子要素の配列方向に対応する前記基板上の方向に対して交差する方向であり、
前記複数の格子要素のそれぞれが、前記配列方向に垂直な方向に延びる１つの固定反射面と１つの可動反射面との組み合わせであり、前記可動反射面が、前記可動反射面に垂直な方向に移動可能であり、
前記複数の格子要素のそれぞれが、前記可動反射面を経由する光路と前記固定反射面を経由する光路との光路長差が前記光の波長の０倍以上の整数倍に半波長を加えた長さとなる第１の状態、前記光路長差が前記光の波長の前記整数倍となる第２の状態、前記第２の状態と前記第１の状態との間の第３の状態、および、前記第３の状態と前記第２の状態との間の第４の状態になることが可能であり、
前記ｂ）工程において、前記第１の状態の格子要素と、前記第３の状態の格子要素と、前記第４の状態の格子要素とがこの順で並ぶことを特徴とするパターン描画方法。 A pattern drawing method,
a) moving the substrate relative to the light irradiation unit;
b) irradiating the substrate with spatially modulated light from the light irradiating unit in parallel with the step a);
With
The light irradiator is
A light source;
A diffraction grating-type and reflection-type spatial light modulator in which a plurality of grating elements are arranged in a line;
With
A relative movement direction of the substrate with respect to the light irradiation unit is a direction intersecting a direction on the substrate corresponding to an arrangement direction of the plurality of lattice elements;
Each of the plurality of lattice elements is a combination of one fixed reflective surface and one movable reflective surface extending in a direction perpendicular to the arrangement direction, and the movable reflective surface is in a direction perpendicular to the movable reflective surface. Is movable,
Each of the plurality of grating elements has an optical path length difference between an optical path passing through the movable reflecting surface and an optical path passing through the fixed reflecting surface plus a half wavelength added to an integer multiple of 0 or more times the wavelength of the light. A first state, a second state in which the optical path length difference is the integer multiple of the wavelength of the light, a third state between the second state and the first state, and Can be a fourth state between a third state and the second state;
In the step b), the pattern drawing method characterized in that the lattice element in the first state, the lattice element in the third state, and the lattice element in the fourth state are arranged in this order.
前記第３の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／４であることを特徴とするパターン描画方法。 The pattern drawing method according to claim 6,
The pattern drawing method, wherein a difference in optical path length of an optical path passing through the movable reflecting surface between the third state and the second state is ¼ of the wavelength.
前記第４の状態の３つの格子要素が連続して並ぶことを特徴とするパターン描画方法。 The pattern drawing method according to claim 7,
The pattern drawing method, wherein the three lattice elements in the fourth state are arranged in succession.
前記第４の状態と前記第２の状態との間における前記可動反射面を経由する光路の光路長差が、前記波長の１／６であることを特徴とするパターン描画方法。 The pattern drawing method according to claim 8,
The pattern drawing method, wherein a difference in optical path length of an optical path passing through the movable reflecting surface between the fourth state and the second state is 1/6 of the wavelength.
前記基板が半導体基板であることを特徴とするパターン描画方法。 The pattern drawing method according to any one of claims 6 to 9,
A pattern drawing method, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011145325A JP5722136B2 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011145325A JP5722136B2 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013012639A JP2013012639A (en) | 2013-01-17 |
| JP5722136B2 true JP5722136B2 (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=47686270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011145325A Active JP5722136B2 (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5722136B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6357064B2 (en) * | 2014-09-30 | 2018-07-11 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | Pattern forming apparatus and pattern forming method |
| EP3321736A1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-05-16 | ASML Netherlands B.V. | Measurement system, lithographic system, and method of measuring a target |
| WO2022038683A1 (en) * | 2020-08-18 | 2022-02-24 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, measurement apparatus, measurement method, and device manufacturing method |
| JPWO2023282205A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9800665D0 (en) * | 1998-03-02 | 1998-03-02 | Micronic Laser Systems Ab | Improved method for projection printing using a micromirror SLM |
| JP2004284348A (en) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | Method and apparatus for forming image |
| US7016014B2 (en) * | 2004-02-27 | 2006-03-21 | Asml Netherlands B.V | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7400382B2 (en) * | 2005-04-28 | 2008-07-15 | Asml Holding N.V. | Light patterning device using tilting mirrors in a superpixel form |
| JP4553313B2 (en) * | 2005-10-31 | 2010-09-29 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Image recording device |
| JP2007310263A (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Fujifilm Corp | Image recording method and apparatus, and adjustment method therefor |
| JP2009086032A (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Image recording apparatus |
| JP4954930B2 (en) * | 2008-03-27 | 2012-06-20 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Data conversion method, drawing system, and program |
| JP5373518B2 (en) * | 2009-09-15 | 2013-12-18 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Data conversion method, drawing system, and program |
-
2011
- 2011-06-30 JP JP2011145325A patent/JP5722136B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013012639A (en) | 2013-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5722136B2 (en) | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method | |
| JP5697188B2 (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
| KR100875361B1 (en) | Pattern Writing Apparatus and Pattern Writing Method | |
| KR101506388B1 (en) | Drawing apparatus and drawing method | |
| JP5703069B2 (en) | Drawing apparatus and drawing method | |
| JP6117593B2 (en) | Drawing apparatus and drawing method | |
| KR101802561B1 (en) | Gui device for exposure device, exposure system, method for setting exposure condition and program | |
| TWI645255B (en) | Drawing method | |
| KR102269979B1 (en) | Drawing device and drawing method | |
| KR101917014B1 (en) | Gui device for direct-drawing apparatus, direct-drawing system, and method and program for setting drawing area | |
| JP2013190505A (en) | Drawing device and drawing method | |
| JP6175253B2 (en) | Data conversion method, drawing system, and program | |
| JP2012079740A (en) | Pattern drawing apparatus | |
| KR101800990B1 (en) | Gui device for pattern rendering device, pattern rendering system, job ticket updating method and program | |
| JP6150560B2 (en) | Data conversion method, drawing system, and program | |
| JP2013138100A (en) | Lithography equipment and lithography method | |
| JP2015022067A (en) | Pattern drawing device and pattern drawing method | |
| TW202234475A (en) | Drawing apparatus, drawing system and drawing method | |
| JP6131108B2 (en) | Exposure drawing apparatus, exposure drawing method, and program | |
| JP2013003534A (en) | Drawing device and drawing method | |
| KR20240041212A (en) | Template generating apparatus, drawing system, template generating method and program recorded on recording medium | |
| JP2010021409A (en) | Exposure method, exposure device, and substrate manufacturing method | |
| JP2014067844A (en) | Drawing device and drawing method | |
| JP2012208341A (en) | Pattern drawing device and pattern drawing method | |
| JP2012169356A (en) | Lithography device, optical unit and lithography method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140303 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141125 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150325 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5722136 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |