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JP2010156901A - Exposure device and exposure method - Google Patents

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JP2010156901A JP2009000057A JP2009000057A JP2010156901A JP 2010156901 A JP2010156901 A JP 2010156901A JP 2009000057 A JP2009000057 A JP 2009000057A JP 2009000057 A JP2009000057 A JP 2009000057A JP 2010156901 A JP2010156901 A JP 2010156901A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To expose a more precise pattern without decreasing an exposing speed, the exposure being easily realizable. <P>SOLUTION: A light quantity-controlling part 200 and a data-converting part 201 are provided in an exposure device. The data-converting part 201 generates a multivalued light quantity data 211, which expresses a pattern by an exposure pixel, on the basis of a binary pattern data 210 which expresses the pattern by a control pixel. The light quantity-controlling part 200 controls the respective light quantities of a plurality of beams, which are formed by a plurality of micromirrors of a spatial light modulating device 15, on the basis of the light quantity data 211 while controlling the plurality of micromirrors. Then, the beam diameter of a beam is controlled with a control pitch which is smaller than a beam pitch. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビームによって回路図等のパターンを描画(露光)する技術において、制御することのできる最小ピッチのサイズをより小さくして、露光分解能を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a technique for improving exposure resolution by reducing the size of the minimum pitch that can be controlled in a technique for drawing (exposure) a pattern such as a circuit diagram by a beam.

例えば液晶ディスプレイのガラス基板を製造する工程において、露光ヘッドによって基板表面(像面)を走査しつつ、露光ヘッドからビームを照射してパターン(回路パターン等)を露光する露光装置が用いられている。このとき、露光装置が単一のビームを照射する露光ヘッドを1つだけ備えているならば、当該露光装置の走査ピッチが当該露光装置のビームピッチとなる。   For example, in a process of manufacturing a glass substrate of a liquid crystal display, an exposure apparatus is used that exposes a pattern (circuit pattern or the like) by irradiating a beam from the exposure head while scanning the substrate surface (image surface) with the exposure head. . At this time, if the exposure apparatus includes only one exposure head that irradiates a single beam, the scanning pitch of the exposure apparatus becomes the beam pitch of the exposure apparatus.

図21は、パターンを露光する際の画像データ100を概念的に示す図である。また、図21には、パターンを露光する際のビームのビーム径の大きさ(0.33μm)と、ビームピッチの大きさ(0.1μm)と、露光ピクセル101の大きさ(ビームピッチ×ビームピッチ)が図示されている。画像データ100は、露光するパターン形状に応じて、露光ピクセル101ごとに「0」または「1」の画素値が記録されたデータである。すなわち、画像データ100は、いわゆる2値のビットマップデータとして作成されている。図21において、濃い色で示す露光ピクセル101には「1」の画素値が記録されており、白色で示す露光ピクセル101には「0」の画素値が記録されている。   FIG. 21 is a diagram conceptually showing the image data 100 when the pattern is exposed. FIG. 21 shows the beam diameter (0.33 μm), beam pitch (0.1 μm), and exposure pixel 101 (beam pitch × beam pitch) when exposing the pattern. Is shown. The image data 100 is data in which a pixel value of “0” or “1” is recorded for each exposure pixel 101 in accordance with the pattern shape to be exposed. That is, the image data 100 is created as so-called binary bitmap data. In FIG. 21, a pixel value of “1” is recorded in the exposure pixel 101 indicated by a dark color, and a pixel value of “0” is recorded in the exposure pixel 101 indicated by white.

図22は、図21に示した画像データ100に応じて、パターンを露光した状態を示す図である。ここに示す例では、画素値が「1」の露光ピクセル101に対してはビームをON状態(照射する状態)とする一方で、画素値が「0」の露光ピクセル101に対してはビームをOFF状態(照射しない状態)とすることによりパターンを露光する。これによって、図22で濃い色で示した露光領域102がパターンとして露光される。   FIG. 22 is a diagram showing a state in which a pattern is exposed according to the image data 100 shown in FIG. In the example shown here, the beam is turned on (irradiated state) for the exposure pixel 101 having the pixel value “1”, while the beam is applied to the exposure pixel 101 having the pixel value “0”. The pattern is exposed by turning it off (not illuminated). As a result, the exposure area 102 shown in dark color in FIG. 22 is exposed as a pattern.

図22から明らかなように、ビームのON/OFFを切り替えることによってパターンを露光する場合、制御可能な露光分解能(制御ピッチ)は、ほぼビームピッチとなる。したがって、露光分解能を向上させて、より微細なパターンを精度よく描画するためには、ビームピッチを小さくすることが求められる。   As is apparent from FIG. 22, when the pattern is exposed by switching the beam ON / OFF, the controllable exposure resolution (control pitch) is almost the beam pitch. Therefore, in order to improve the exposure resolution and accurately draw a finer pattern, it is required to reduce the beam pitch.

ところが、走査ピッチのサイズは駆動系に依存するため、小型化が難しいという問題があった。また、走査ピッチやビーム径を小さくすると、露光幅が狭くなるため、露光スピードが低下するという問題も生じる。   However, since the size of the scanning pitch depends on the drive system, there is a problem that it is difficult to reduce the size. Further, when the scanning pitch and the beam diameter are reduced, the exposure width becomes narrow, so that the exposure speed is lowered.

そこで、従来より、複数の露光ヘッド(マルチヘッド)を設けて、それぞれの露光ヘッドから照射された複数のビームを光学系により結像させる技術が提案されている。そして、複数のビームで同時に露光することにより、露光スピードの低下を補うことができる。   Therefore, conventionally, a technique has been proposed in which a plurality of exposure heads (multi-heads) are provided, and a plurality of beams irradiated from the respective exposure heads are imaged by an optical system. Further, by simultaneously exposing with a plurality of beams, it is possible to compensate for a decrease in exposure speed.

特開2000−305276号公報JP 2000-305276 A

ところが、いずれの従来技術においても、露光分解能がビームピッチに依存することに変わりはない。したがって、図21および図22に示した例において、露光分解能を20nmに向上させようと考えた場合、ビームピッチを20nmに設計する必要がある。しかしながら、ビームピッチはハードウェアの機構的な制約を受けるため、小型化には限界があるという問題があった。すなわち、従来技術では、加工精度等の制約を受けるビームピッチよりも露光分解能をさらに向上させることが困難であるという問題があった。   However, in any conventional technique, the exposure resolution is still dependent on the beam pitch. Therefore, in the example shown in FIGS. 21 and 22, when it is considered to improve the exposure resolution to 20 nm, it is necessary to design the beam pitch to 20 nm. However, since the beam pitch is limited by hardware mechanism, there is a problem that there is a limit to downsizing. In other words, the conventional technique has a problem that it is difficult to further improve the exposure resolution as compared with the beam pitch that is restricted by processing accuracy and the like.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、容易に実現可能であり、かつ、露光スピードを低下させることなく、より精密なパターンを露光することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can be easily realized, and an object of the present invention is to expose a more precise pattern without reducing the exposure speed.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、所定のビームピッチで照射されるビームによって対象物にパターンを露光する露光装置であって、前記ビームとなる照明光を照射する光源と、前記所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルによって前記パターンを表現した多値データに基づいて、前記ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段により制御されたビームを前記所定のビームピッチで照射しつつ、少なくとも前記所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチで前記パターンを露光する露光ヘッドとを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is an exposure apparatus that exposes a pattern to an object with a beam irradiated at a predetermined beam pitch, and a light source that irradiates illumination light to be the beam; Based on multi-value data expressing the pattern by exposure pixels of a size corresponding to the predetermined beam pitch, a light amount control means for controlling the light amount of the beam, and a beam controlled by the light amount control means And an exposure head that exposes the pattern at a control pitch smaller than the predetermined beam pitch while irradiating at the beam pitch.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る露光装置であって、前記制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルによって前記パターンを表現したパターンデータに基づいて、前記多値データを作成するデータ変換手段をさらに備えることを特徴とする。   Further, the invention of claim 2 is the exposure apparatus according to the invention of claim 1, wherein the multi-value data is created based on pattern data representing the pattern by control pixels having a size corresponding to the control pitch. The data conversion means further includes a data conversion means.

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る露光装置であって、前記データ変換手段は、前記パターンデータにおいて前記パターンのエッジを構成する制御ピクセルであるエッジ制御ピクセルを検出することにより、前記多値データを作成することを特徴とする。   Further, the invention of claim 3 is the exposure apparatus according to the invention of claim 2, wherein the data conversion means detects edge control pixels which are control pixels constituting edges of the pattern in the pattern data. To create the multi-value data.

また、請求項4の発明は、請求項3の発明に係る露光装置であって、前記データ変換手段は、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルの位置からの所定の方向についてのみ前記エッジ制御ピクセルを検出することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the exposure apparatus according to the third aspect of the invention, wherein the data conversion means controls the edge only in a predetermined direction from the position of the control pixel corresponding to the optical axis position of the beam. It is characterized by detecting pixels.

また、請求項5の発明は、請求項2の発明に係る露光装置であって、前記データ変換手段は、前記パターンデータにおける前記パターンと、ビームの光量に応じて前記ビームによって露光されるパターンとのマッチングを行うことにより、前記多値データを作成することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the exposure apparatus according to the invention of claim 2, wherein the data conversion means includes the pattern in the pattern data and a pattern exposed by the beam in accordance with a light amount of the beam. The multi-value data is created by performing matching.

また、請求項6の発明は、請求項2の発明に係る露光装置であって、前記データ変換手段は、ルックアップテーブルを参照しつつ前記多値データを作成することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the exposure apparatus according to the second aspect of the invention, wherein the data conversion means creates the multi-value data while referring to a lookup table.

また、請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明に係る露光装置であって、複数の微小ミラーによって前記光源からの照明光を複数のビームに変調する空間光変調ユニットをさらに備え、前記光量制御手段は、前記複数のビームの光量を個々に制御することを特徴とする。   A seventh aspect of the invention is an exposure apparatus according to any one of the first to sixth aspects of the invention, comprising a spatial light modulation unit that modulates illumination light from the light source into a plurality of beams by a plurality of micromirrors. In addition, the light amount control means controls the light amounts of the plurality of beams individually.

また、請求項8の発明は、所定のビームピッチで照射されるビームによって対象物にパターンを露光する露光方法であって、(a)前記ビームとなる照明光を光源から照射する工程と、(b)前記所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルによって前記パターンを表現した多値データに基づいて、前記ビームの光量を制御する工程と、(c)前記(b)工程において制御されたビームを前記所定のビームピッチで露光ヘッドから照射しつつ、少なくとも前記所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチで前記パターンを露光する工程とを有することを特徴とする。   The invention of claim 8 is an exposure method for exposing a pattern to an object with a beam irradiated at a predetermined beam pitch, wherein (a) illuminating illumination light to be the beam from a light source; b) controlling the light amount of the beam based on multi-value data expressing the pattern by exposure pixels of a size corresponding to the predetermined beam pitch; and (c) the beam controlled in the step (b). And exposing the pattern at a control pitch smaller than at least the predetermined beam pitch while irradiating from the exposure head at the predetermined beam pitch.

また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る露光方法であって、(d)前記制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルによって前記パターンを表現したパターンデータに基づいて、前記多値データを作成する工程をさらに有することを特徴とする。   The invention of claim 9 is the exposure method according to the invention of claim 8, wherein (d) the multi-value is based on pattern data representing the pattern by control pixels having a size corresponding to the control pitch. The method further includes the step of creating data.

また、請求項10の発明は、請求項9の発明に係る露光方法であって、前記(d)工程は、前記パターンデータにおいて前記パターンのエッジを構成する制御ピクセルであるエッジ制御ピクセルを検出することにより、前記多値データを作成する工程であることを特徴とする。   The invention of claim 10 is the exposure method according to the invention of claim 9, wherein the step (d) detects an edge control pixel which is a control pixel constituting an edge of the pattern in the pattern data. This is a step of creating the multi-value data.

また、請求項11の発明は、請求項10の発明に係る露光方法であって、前記(d)工程は、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルの位置からの所定の方向についてのみ前記エッジ制御ピクセルを検出する工程であることを特徴とする。   The invention of claim 11 is the exposure method according to the invention of claim 10, wherein the step (d) includes the edge only in a predetermined direction from the position of the control pixel corresponding to the optical axis position of the beam. It is a process of detecting a control pixel.

また、請求項12の発明は、請求項9の発明に係る露光方法であって、前記(d)工程は、前記パターンデータにおける前記パターンと、ビームの光量に応じて前記ビームによって露光されるパターンとのマッチングを行うことにより、前記多値データを作成する工程であることを特徴とする。   The invention of claim 12 is the exposure method according to the invention of claim 9, wherein the step (d) includes the pattern in the pattern data and a pattern exposed by the beam in accordance with the light amount of the beam. This is a step of creating the multi-value data by matching with.

また、請求項13の発明は、請求項9の発明に係る露光方法であって、前記(d)工程は、ルックアップテーブルを参照しつつ前記多値データを作成する工程であることを特徴とする。   The invention of claim 13 is the exposure method according to the invention of claim 9, wherein the step (d) is a step of creating the multi-value data while referring to a lookup table. To do.

また、請求項14の発明は、請求項8ないし13のいずれかの発明に係る露光方法であって、(e)空間光変調手段が備える複数の微小ミラーによって前記光源からの照明光を複数のビームに変調する工程をさらに有し、前記(b)工程は、前記複数のビームの光量を個々に制御する工程であることを特徴とする。   The invention of claim 14 is the exposure method according to any one of claims 8 to 13, wherein (e) a plurality of micromirrors provided in the spatial light modulation means are used to emit a plurality of illumination lights from the light source. The method further includes a step of modulating the light into a beam, and the step (b) is a step of individually controlling the light amounts of the plurality of beams.

請求項1ないし14に記載の発明は、所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルによってパターンを表現した多値データに基づいて、ビームの光量を制御し、このようにして制御されたビームを所定のビームピッチで照射しつつ、少なくとも所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチでパターンを露光することにより、ビームピッチよりも小さい制御ピッチが露光分解能となるため、ビームピッチのサイズに依拠した解像度よりも優れた解像度でパターンを露光することができる。   The invention according to any one of claims 1 to 14 controls the light amount of the beam based on the multi-value data expressing the pattern by the exposure pixel having a size corresponding to a predetermined beam pitch, and the beam thus controlled is controlled. By exposing the pattern with a control pitch smaller than the predetermined beam pitch while irradiating with the predetermined beam pitch, the control pitch smaller than the beam pitch becomes the exposure resolution, so the resolution depending on the size of the beam pitch The pattern can be exposed with excellent resolution.

請求項2および請求項9に記載の発明は、制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルによってパターンを表現したパターンデータに基づいて、多値データを作成するデータ変換手段をさらに備えることにより、露光分解能に応じたデータを露光装置に与えるだけでパターンを露光できる。   The inventions according to claim 2 and claim 9 further comprise data conversion means for creating multi-value data based on pattern data representing a pattern by control pixels having a size corresponding to the control pitch, thereby providing an exposure resolution. The pattern can be exposed simply by providing the exposure apparatus with data corresponding to the above.

請求項3および請求項10に記載の発明は、パターンデータにおいてパターンのエッジを構成する制御ピクセルであるエッジ制御ピクセルを検出することにより、多値データを作成することによって、請求項2および請求項9に記載の発明を容易に実現できる。   The inventions according to claim 3 and claim 10 create multi-value data by detecting edge control pixels that are control pixels constituting the edges of the pattern in the pattern data, and thereby create multi-value data. 9 can be easily realized.

請求項4および請求項11に記載の発明は、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルの位置からの所定の方向についてのみエッジ制御ピクセルを検出することにより、簡易な構成で請求項3および請求項10に記載の発明を実現できる。   The invention described in claim 4 and claim 11 has a simple configuration by detecting the edge control pixel only in a predetermined direction from the position of the control pixel corresponding to the optical axis position of the beam. The invention according to Item 10 can be realized.

請求項5および請求項12に記載の発明は、パターンデータにおけるパターンと、ビームの光量に応じてビームによって露光されるパターンとのマッチングを行い、多値データを作成することにより、請求項2および請求項9に記載の発明を容易に実現できる。   The inventions according to claims 5 and 12 perform matching between the pattern in the pattern data and the pattern exposed by the beam in accordance with the light quantity of the beam, and create multi-value data. The invention according to claim 9 can be easily realized.

請求項6および請求項13に記載の発明は、ルックアップテーブルを参照しつつ多値データを作成することにより、請求項2および請求項9に記載の発明を容易に実現できる。   The inventions according to claims 6 and 13 can easily realize the inventions according to claims 2 and 9 by creating multi-value data while referring to a lookup table.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<1. 第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態における露光装置1を示す図である。なお、図1において、図示および説明の都合上、Z軸方向が鉛直方向を表し、XY平面が水平面を表すものとして定義する。ただし、これらの方向は位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a view showing an exposure apparatus 1 according to the first embodiment. In FIG. 1, for convenience of illustration and description, the Z-axis direction is defined as the vertical direction, and the XY plane is defined as the horizontal plane. However, these directions are defined for convenience in order to grasp the positional relationship, and do not limit each direction described below. The same applies to the following drawings.

また、以下の説明では、「ビームピッチ」とは、像面において隣接して照射されるビーム(同時に照射されるか、時間順次に照射されるかを問わない)の光軸間隔を意味するものとする。また、「制御ピッチ」とは、露光装置1において、露光するパターンの位置や線幅などの幾何学的なパラメータを制御する場合に、制御可能な最小のピッチを言い、露光分解能を示す値とする。例えば、露光するパターンの最小線幅が1μmであっても、線の位置や線幅を20nmで制御することを所望するならば、露光分解能を20nmにする必要がある。   In the following description, “beam pitch” means an optical axis interval between adjacent beams (irrespective of irradiation at the same time or time-sequential irradiation) on the image plane. And The “control pitch” refers to the minimum controllable pitch when the exposure apparatus 1 controls geometric parameters such as the position and line width of the pattern to be exposed, and is a value indicating the exposure resolution. To do. For example, even if the minimum line width of the pattern to be exposed is 1 μm, if it is desired to control the line position and line width at 20 nm, the exposure resolution needs to be 20 nm.

露光装置1は、可動ステージ10、露光ヘッド11および制御部2を備え、可動ステージ10に支持された基板9に微細なパターン(像)を露光する装置として構成されている。なお、基板9としては、プリント基板や液晶ディスプレイ用のガラス基板、マスク用のガラス基板、半導体基板等が想定される。ただし、パターンを露光する対象物はここに示した基板9に限定されるものではなく、紙や立体的な物体であってもよい。また、本発明に係る露光装置は、ビームによって直接パターンを露光するダイレクト露光装置に限定されるものではなく、マスク露光装置であってもよいし、露光される像が視認できない装置(例えば現像を要する装置)に限定されるものではなく、いわゆる描画装置と呼ばれる装置をも含むものとする。   The exposure apparatus 1 includes a movable stage 10, an exposure head 11, and a control unit 2, and is configured as an apparatus that exposes a fine pattern (image) onto a substrate 9 supported on the movable stage 10. In addition, as the board | substrate 9, the glass substrate for printed boards, a liquid crystal display, the glass substrate for masks, a semiconductor substrate, etc. are assumed. However, the object on which the pattern is exposed is not limited to the substrate 9 shown here, and may be paper or a three-dimensional object. The exposure apparatus according to the present invention is not limited to a direct exposure apparatus that directly exposes a pattern with a beam, and may be a mask exposure apparatus or an apparatus in which an image to be exposed cannot be visually recognized (for example, development). It is not limited to a device that requires), and includes a so-called drawing device.

可動ステージ10の上面は水平面に加工されており、基板9を水平姿勢で保持する機能を有している。可動ステージ10は、図示しない吸着口から吸引を行うことにより、載置された基板9の裏面を吸着して当該基板9を所定の位置に保持する。   The upper surface of the movable stage 10 is processed into a horizontal plane and has a function of holding the substrate 9 in a horizontal posture. The movable stage 10 performs suction from a suction port (not shown), thereby sucking the back surface of the placed substrate 9 and holding the substrate 9 in a predetermined position.

また、可動ステージ10は、制御部2からの制御信号に応じて、X軸方向およびY軸方向に直線的に移動できる構造となっている。すなわち、詳細は省略するが、可動ステージ10は、基板9をY軸方向に移動させる主走査駆動機構と、基板9をX軸方向に移動させる副走査駆動機構とを備えている。このような機構としては、例えば、リニアモータをもちいた直動駆動機構を採用することができる。   The movable stage 10 has a structure that can move linearly in the X-axis direction and the Y-axis direction in accordance with a control signal from the control unit 2. That is, although not described in detail, the movable stage 10 includes a main scanning drive mechanism that moves the substrate 9 in the Y-axis direction and a sub-scanning drive mechanism that moves the substrate 9 in the X-axis direction. As such a mechanism, for example, a linear drive mechanism using a linear motor can be employed.

これにより、露光装置1は、露光ヘッド11から照射されるビームを基板9の表面の任意の位置に照射することが可能とされている。このように、露光装置1から照射されるビームは基板9の表面を像面として結像される。   Thereby, the exposure apparatus 1 can irradiate an arbitrary position on the surface of the substrate 9 with the beam irradiated from the exposure head 11. Thus, the beam irradiated from the exposure apparatus 1 is imaged with the surface of the substrate 9 as the image plane.

露光ヘッド11は、レーザ光を照射する光源としてのレーザ発振器13、レーザ発振器13から照射されたレーザ光を所定の方向に導く照明光学系14、照明光学系14によって導かれたレーザ光を変調する空間光変調デバイス15、および、変調されたレーザ光を基板9に結像させる結像光学系16を備えている。   The exposure head 11 modulates laser light guided by a laser oscillator 13 as a light source for irradiating laser light, an illumination optical system 14 that guides the laser light emitted from the laser oscillator 13 in a predetermined direction, and the illumination optical system 14. A spatial light modulation device 15 and an imaging optical system 16 for imaging the modulated laser light on the substrate 9 are provided.

レーザ発振器13は、制御部2から周期Tで伝達されるリセット信号に応じて、所定のパルス幅のレーザ光を断続的に点灯させる(パルスレーザとなる)。これにより、本実施の形態におけるレーザ発振器13は、周期T(所定の周期)でレーザ光を照射する光源として機能する。   The laser oscillator 13 intermittently turns on a laser beam having a predetermined pulse width according to a reset signal transmitted from the control unit 2 at a cycle T (becomes a pulse laser). Thereby, the laser oscillator 13 in this Embodiment functions as a light source which irradiates a laser beam with the period T (predetermined period).

一般に露光間隔が短い場合、その間に可動ステージ10の移動を完了しなければならないため、可動ステージ10を比較的高速で移動させることが必要となる。一方、露光間隔が長いと、可動ステージ10の移動を完了するための許容時間が長くなるため、可動ステージ10を低速で移動させることが可能となる。しかしながら、可動ステージ10を低速で移動させると、パターン全体の露光を完了するために要する時間が長くなり処理自体が遅延する。   In general, when the exposure interval is short, the movement of the movable stage 10 must be completed during the exposure interval. Therefore, it is necessary to move the movable stage 10 at a relatively high speed. On the other hand, if the exposure interval is long, the allowable time for completing the movement of the movable stage 10 becomes long, so that the movable stage 10 can be moved at a low speed. However, if the movable stage 10 is moved at a low speed, the time required to complete the exposure of the entire pattern becomes longer and the processing itself is delayed.

本実施の形態におけるレーザ発振器13は、先述のように、一定の露光時間(パルス幅)および一定の露光間隔(周期T)でレーザ光を照射するため、可動ステージ10の移動速度は一定でよい。したがって、駆動制御が容易になるとともに、速度変更によって可動ステージ10の移動が不安定になることを防止することができる。   Since the laser oscillator 13 in the present embodiment irradiates laser light at a constant exposure time (pulse width) and a constant exposure interval (period T) as described above, the moving speed of the movable stage 10 may be constant. . Therefore, the drive control becomes easy and it is possible to prevent the movement of the movable stage 10 from becoming unstable due to the speed change.

なお、本実施の形態における露光装置1では、パルスレーザを照射するレーザ発振器13としてエキシマレーザを採用する。また、パルス幅は、10[nsec]ないし数十[nsec]程度である。ただし、露光装置1において用いられるレーザ光は、このようなレーザ光に限定されるものではない。   In the exposure apparatus 1 in the present embodiment, an excimer laser is employed as the laser oscillator 13 that irradiates a pulse laser. The pulse width is about 10 [nsec] to several tens [nsec]. However, the laser beam used in the exposure apparatus 1 is not limited to such a laser beam.

照明光学系14は、ミラー140、レンズ141およびミラー142,143を備えている。   The illumination optical system 14 includes a mirror 140, a lens 141, and mirrors 142 and 143.

レーザ発振器13から照射され、照明光学系14に入射したレーザ光は、ミラー140およびレンズ141によりミラー142へと導かれる。また、ミラー142はレンズ141によって導かれたレーザ光をミラー143に向けて反射し、ミラー143は入射したレーザ光を空間光変調デバイス15に向けて反射する。すなわち、ミラー142およびミラー143によって、レーザ光は所定の角度(入射角)で空間光変調デバイス15に入射するように調整される。   Laser light emitted from the laser oscillator 13 and incident on the illumination optical system 14 is guided to the mirror 142 by the mirror 140 and the lens 141. The mirror 142 reflects the laser beam guided by the lens 141 toward the mirror 143, and the mirror 143 reflects the incident laser beam toward the spatial light modulation device 15. That is, the laser beam is adjusted by the mirror 142 and the mirror 143 so as to enter the spatial light modulation device 15 at a predetermined angle (incident angle).

このように、照明光学系14は、レーザ発振器13から照射されたレーザ光の光路を適宜調整して空間光変調デバイス15に導く機能を有している。なお、照明光学系14が備える構成は本実施の形態に示すものに限定されるものではなく、レーザ光の光路上に適宜、別のレンズやミラー等の光学素子が配置されてもよい。   Thus, the illumination optical system 14 has a function of appropriately adjusting the optical path of the laser light emitted from the laser oscillator 13 and guiding it to the spatial light modulation device 15. Note that the configuration of the illumination optical system 14 is not limited to that shown in the present embodiment, and another optical element such as another lens or mirror may be appropriately disposed on the optical path of the laser light.

照明光学系14によって導かれたレーザ光が入射される空間光変調デバイス15は、シリコン基板の上に、微少なミラーが格子状にN個(Nは2以上の自然数)配列した構造を有している。以下の説明では、空間光変調デバイス15が備える微小ミラーを「マイクロミラー」と称し、他のミラー(例えばミラー142)と区別する。   The spatial light modulation device 15 on which the laser light guided by the illumination optical system 14 is incident has a structure in which N minute mirrors (N is a natural number of 2 or more) are arranged in a lattice shape on a silicon substrate. ing. In the following description, a micromirror included in the spatial light modulation device 15 is referred to as a “micromirror” and is distinguished from other mirrors (for example, the mirror 142).

空間光変調デバイス15の各マイクロミラーによって反射されたレーザ光は、結像光学系16へと導かれ、それぞれが、パターンを露光するために用いられ得るビームを形成する。すなわち、空間光変調デバイス15を用いる露光装置1では、レーザ発振器13がレーザ光を照射するたびに、N本のビーム(マルチビーム)が形成される構造となっている。このような構造により、本実施の形態における露光装置1では、露光面で結像されたマイクロミラーの間隔が「ビームピッチ」となる。   The laser light reflected by each micromirror of the spatial light modulation device 15 is directed to the imaging optics 16, where each forms a beam that can be used to expose the pattern. That is, the exposure apparatus 1 using the spatial light modulation device 15 has a structure in which N beams (multi-beams) are formed each time the laser oscillator 13 irradiates laser light. With such a structure, in the exposure apparatus 1 in the present embodiment, the interval between the micromirrors imaged on the exposure surface becomes the “beam pitch”.

なお、詳細は後述するが、露光装置1では、形成されたN本のビームの全てが基板9に照射されるとは限らない。また、本発明は、マルチビームの装置にのみ適用されるものではなく、単一のビームによってパターンを露光する装置(走査ピッチがビームピッチとなる装置)にも応用可能である。また、空間光変調デバイス15によってマルチビームを実現する構成ではなく、例えば、複数の露光ヘッド11を備えることによりマルチビームを実現する装置であってもよい。   Although details will be described later, the exposure apparatus 1 does not necessarily irradiate the substrate 9 with all of the formed N beams. The present invention is not only applied to a multi-beam apparatus, but can also be applied to an apparatus that exposes a pattern with a single beam (an apparatus in which a scanning pitch is a beam pitch). Further, instead of a configuration that realizes a multi-beam by the spatial light modulation device 15, for example, an apparatus that realizes a multi-beam by providing a plurality of exposure heads 11 may be used.

本実施の形態では、空間光変調デバイス15としてマイクロミラーデバイスを採用する。   In the present embodiment, a micromirror device is employed as the spatial light modulation device 15.

空間光変調デバイス15における複数のマイクロミラーの反射面の配置角度θ(反射面とXZ平面との成す角)は、θon(第1角度)とθoff(第2角度)との間で連続的に変位することが可能となっている。本実施の形態では、通常時において各マイクロミラーの反射面の配置角度θはθoffとなっている。そして、空間光変調デバイス15の各マイクロミラーは、制御部2から伝達される開始信号に応じて、配置角度θをθoffからθonへと変位させる動作を開始する。すなわち、開始信号とは、反射面の配置角度θがθoffとなっている状態のマイクロミラーに対して、配置角度θがθonとなる状態へと状態の切り替えを開始するタイミングを示す信号である。 The arrangement angle θ (angle formed by the reflection surface and the XZ plane) of the reflection surfaces of the plurality of micromirrors in the spatial light modulation device 15 is continuous between θ on (first angle) and θ off (second angle). It is possible to displace it. In the present embodiment, the arrangement angle θ of the reflection surface of each micromirror is θ off during normal operation. Then, each micromirror of the spatial light modulation device 15 starts an operation of displacing the arrangement angle θ from θ off to θ on in accordance with the start signal transmitted from the control unit 2. In other words, the start signal is a signal indicating the timing for starting the switching of the state to the state where the arrangement angle θ becomes θ on with respect to the micromirror in the state where the arrangement angle θ of the reflection surface becomes θ off. is there.

結像光学系16は、アパーチャ160、ミラー161および結像レンズ162を備えている。   The imaging optical system 16 includes an aperture 160, a mirror 161, and an imaging lens 162.

アパーチャ160は、通過するビームの位置によってビームの光量が変化する光学素子として構成されている。アパーチャ160は空間光変調デバイス15から入射する複数のビームについて、その一部を透過させるとともに、その一部を遮蔽する機能を備えている。アパーチャ160によってビームの光量が個々に調整される原理については後述する。   The aperture 160 is configured as an optical element in which the amount of light of the beam changes depending on the position of the passing beam. The aperture 160 has a function of transmitting a part of the plurality of beams incident from the spatial light modulation device 15 and shielding a part thereof. The principle of individually adjusting the light amount of the beam by the aperture 160 will be described later.

また、アパーチャ160は、入射した複数のビームを互いに平行な向き(Y軸方向に平行な向き)に調整するとともに、各ビームのスポット形状を同一の形状に調整する機能をも有している。そして、アパーチャ160を通過したビームはミラー161に向けて出射される。   In addition, the aperture 160 has a function of adjusting a plurality of incident beams in directions parallel to each other (direction parallel to the Y-axis direction) and adjusting the spot shape of each beam to the same shape. Then, the beam that has passed through the aperture 160 is emitted toward the mirror 161.

アパーチャ160からミラー161に向けて出射されたビームは、ミラー161によって反射され、結像レンズ162を介して像面たる基板9の表面に照射される。   The beam emitted from the aperture 160 toward the mirror 161 is reflected by the mirror 161 and irradiated onto the surface of the substrate 9 that is an image plane through the imaging lens 162.

図1に示すように、制御部2は、主にCPU20および記憶装置21を備えている。   As shown in FIG. 1, the control unit 2 mainly includes a CPU 20 and a storage device 21.

パターンデータ210は、基板9に露光するパターンを表現した2値のビットマップデータである。一般に、パターンを表現したデータ(本実施の形態におけるパターンデータ210)は、当該パターンを露光する装置の露光分解能に応じて作成され、当該装置に入力される。したがって、パターンデータ210は、露光装置1の露光分解能(制御ピッチ)に応じたサイズの画素(以下、「制御ピクセル」と称する。)にパターンを分割して表現したデータとなっている。すなわち、制御ピクセルの縦横の長さサイズは、それぞれ制御ピッチと等しいサイズである。   The pattern data 210 is binary bitmap data representing a pattern to be exposed on the substrate 9. In general, data representing a pattern (pattern data 210 in the present embodiment) is created according to the exposure resolution of an apparatus that exposes the pattern, and is input to the apparatus. Therefore, the pattern data 210 is data expressed by dividing a pattern into pixels (hereinafter referred to as “control pixels”) having a size corresponding to the exposure resolution (control pitch) of the exposure apparatus 1. That is, the vertical and horizontal length sizes of the control pixels are each equal to the control pitch.

また、パターンデータ210は、CADシステム等で作成されたデータに基づいて外部のコンピュータ等によってビットマップデータに変換処理され作成されるものとする。そして、作成されたパターンデータ210は、図示しないネットワークおよび通信部を介してデータ通信によって露光装置1に取得されて記憶装置21に格納される。   The pattern data 210 is created by converting it into bitmap data by an external computer or the like based on data created by a CAD system or the like. The created pattern data 210 is acquired by the exposure apparatus 1 through data communication via a network and a communication unit (not shown) and stored in the storage device 21.

光量データ211は、パターンデータ210に基づいてCPU20によって作成されるデータであって、パターンを露光するために基板9に照射されるビームの光量を各ビームごとに格納したデータである。したがって、光量データ211は、縦横の長さサイズがビームピッチに等しいサイズの画素(以下、「露光ピクセル」と称する。)にパターンを分割して表現した多値のビットマップデータである。これにより、1つの露光ピクセルは1本のビームに対応し、1つのマイクロミラーに対応する。なお、ここに言う「多値」とは、2値より多いことを意味するものとする。   The light amount data 211 is data created by the CPU 20 based on the pattern data 210, and is data in which the light amount of the beam irradiated on the substrate 9 for exposing the pattern is stored for each beam. Accordingly, the light quantity data 211 is multi-valued bitmap data expressed by dividing a pattern into pixels (hereinafter referred to as “exposure pixels”) having a vertical and horizontal length size equal to the beam pitch. Thereby, one exposure pixel corresponds to one beam and one micromirror. Note that “multi-value” here means more than two values.

CPU20は、記憶装置21に記憶されているプログラム(図示せず)に基づいて動作することにより、各種データの演算を実行するとともに、制御信号を生成して露光装置1の各構成を制御する機能を有する。   The CPU 20 operates based on a program (not shown) stored in the storage device 21, thereby executing various data calculations and generating control signals to control each component of the exposure apparatus 1. Have

特に、本実施の形態におけるCPU20は、レーザ発振器13が周期Tでレーザ光を照射するように、リセット信号を周期Tで生成し、レーザ発振器13に伝達する。また、露光ヘッド11と基板9との相対位置を調整するために、可動ステージ10の位置を調整する。また、詳細は後述するが、光量データ211を作成し、作成した光量データ211に基づいて、空間光変調デバイス15を制御する。   In particular, the CPU 20 in the present embodiment generates a reset signal with a period T and transmits it to the laser oscillator 13 so that the laser oscillator 13 emits laser light with the period T. Further, the position of the movable stage 10 is adjusted in order to adjust the relative position between the exposure head 11 and the substrate 9. Although details will be described later, the light quantity data 211 is created, and the spatial light modulation device 15 is controlled based on the created light quantity data 211.

記憶装置21は、図1では一つのハードウェアであるかのように図示しているが、一般に、読み取り専用のROMや、CPU20の一時的なワーキングエリアとして使用されるRAM、比較的大容量のデータを記憶するディスク装置等からなる装置である。記憶装置21は、上述のプログラムや、パターンデータ210、光量データ211等の各種データを記憶する。   Although the storage device 21 is illustrated as if it is a piece of hardware in FIG. 1, in general, a read-only ROM, a RAM used as a temporary working area for the CPU 20, a relatively large capacity It is a device comprising a disk device or the like for storing data. The storage device 21 stores the above-described program and various data such as the pattern data 210 and the light amount data 211.

図2は、露光装置1が有する機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。図2に示す光量制御部200およびデータ変換部201は、制御部2のCPU20が上述のプログラムに従って動作することにより実現される機能ブロックである。   FIG. 2 is a diagram showing functional blocks of the exposure apparatus 1 together with the data flow. The light quantity control unit 200 and the data conversion unit 201 illustrated in FIG. 2 are functional blocks realized by the CPU 20 of the control unit 2 operating according to the above-described program.

光量制御部200は、光量データ211に基づいて空間光変調デバイス15を制御することにより、アパーチャ160とともに各ビームの光量を個々に制御する機能を有している。なお、「光量を制御する」とは、ビームのON/OFF制御(狭義には光量を制御することになる。)ではなく、ON状態のビームの光量とOFF状態のビームの光量との間の中間光量のビームも意図的に制御してパターンの露光に使用する制御形態を言うものとする。   The light quantity control unit 200 has a function of individually controlling the light quantity of each beam together with the aperture 160 by controlling the spatial light modulation device 15 based on the light quantity data 211. Note that “controlling the amount of light” is not the ON / OFF control of the beam (the light amount is controlled in a narrow sense), but between the light amount of the beam in the ON state and the light amount of the beam in the OFF state. A control mode in which an intermediate amount of light beam is also intentionally controlled and used for pattern exposure.

図3は、アパーチャ160の表面に形成される入射面163を例示する図である。アパーチャ160の空間光変調デバイス15に対向する側の表面には、複数の入射面163が一面に形成されている。具体的には、アパーチャ160の空間光変調デバイス15に対向する側の表面は、N個の入射面163に分割されている。そして、各入射面163には、対応するマイクロミラーからのビームのみが入射するように配置されている。なお、以下の説明では、ビームの断面形状を「円形」として説明するが、ビームの断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形であってもよい。   FIG. 3 is a diagram illustrating an incident surface 163 formed on the surface of the aperture 160. A plurality of incident surfaces 163 are formed on the surface of the aperture 160 on the side facing the spatial light modulation device 15. Specifically, the surface of the aperture 160 on the side facing the spatial light modulation device 15 is divided into N incident surfaces 163. Each incident surface 163 is arranged so that only the beam from the corresponding micromirror is incident thereon. In the following description, the cross-sectional shape of the beam is described as “circular”, but the cross-sectional shape of the beam is not limited to a circular shape, and may be a rectangular shape.

図3では、(n−1)番目のビーム((n−1)番目のマイクロミラーによって形成されたビーム)に対応する入射面163n-1と、n番目のビーム(n番目のマイクロミラーによって形成されたビーム)に対応する入射面163nとを示している。なお、nは、1<n≦Nを満たす自然数である。 In FIG. 3, the incident surface 163 n−1 corresponding to the (n−1) th beam (the beam formed by the (n−1) th micromirror) and the nth beam (by the nth micromirror). The incident surface 163 n corresponding to the formed beam) is shown. Note that n is a natural number satisfying 1 <n ≦ N.

また、各入射面163には、それぞれ受光領域164が形成されており、受光領域164に入射したビームだけがアパーチャ160を透過し、露光ヘッド11から照射される。言い換えれば、入射面163に入射したビームのうち、受光領域164以外の領域に入射したビームはアパーチャ160によって遮蔽される。   In addition, a light receiving area 164 is formed on each incident surface 163, and only the beam incident on the light receiving area 164 passes through the aperture 160 and is irradiated from the exposure head 11. In other words, among the beams incident on the incident surface 163, the beams incident on the region other than the light receiving region 164 are shielded by the aperture 160.

図3に示す円形領域80は、n番目のマイクロミラーの反射面の配置角度θが「θon,n」となった状態のときに、当該マイクロミラーによって反射されたビームが入射する領域を示す。すなわち、配置角度θが「θon」となったとき、マイクロミラーによって反射されたビームの全光束は、対応する入射面163の受光領域164に入射される。したがって、当該マイクロミラーによって形成されたビームのうち、基板9に照射されるビームの光量は「100%」となる。 A circular region 80 shown in FIG. 3 indicates a region where a beam reflected by the micromirror is incident when the arrangement angle θ of the reflection surface of the nth micromirror is “θ on, n ”. . That is, when the arrangement angle θ becomes “θ on ”, the total luminous flux of the beam reflected by the micromirror is incident on the light receiving region 164 of the corresponding incident surface 163. Therefore, among the beams formed by the micromirror, the light amount of the beam irradiated on the substrate 9 is “100%”.

一方、図3に示す円形領域81は、n番目のマイクロミラーの反射面の配置角度θが「θoff,n」となった状態のときに、当該マイクロミラーによって反射されたビームが入射する領域を示す。すなわち、配置角度θが「θoff」の状態のマイクロミラーによって反射されたビームの全光束は、受光領域164に入射しない状態となる。したがって、当該マイクロミラーによって形成されたビームのうち、基板9に照射されるビームの光量は「0%」となる。 On the other hand, the circular area 81 shown in FIG. 3 is an area where the beam reflected by the micromirror is incident when the arrangement angle θ of the reflection surface of the nth micromirror is “θ off, n ”. Indicates. That is, the total luminous flux of the beam reflected by the micromirror having the arrangement angle θ of “θ off ” does not enter the light receiving region 164. Therefore, among the beams formed by the micromirror, the light amount of the beam irradiated on the substrate 9 is “0%”.

先述のように、マイクロミラーの反射面の配置角度θは、「θon」と「θoff」との間を連続的に変位する。したがって、例えば、n番目のマイクロミラーによって反射されたビームが入射しうる領域は、結局、図3に示す領域82(斜線で網掛けされた領域)となる。 As described above, the arrangement angle θ of the reflection surface of the micromirror is continuously displaced between “θ on ” and “θ off ”. Therefore, for example, the region where the beam reflected by the nth micromirror can be incident becomes the region 82 shown in FIG. 3 (the region shaded with diagonal lines).

図3に示す円形領域83は、(n−1)番目のマイクロミラーの配置角度θが「θon,n-1」と「θoff,n-1」との間で変位しているときに、当該マイクロミラーに反射されたビームが入射する領域を示す。このような場合には、反射されたビームの一部だけが受光領域164に入射し、その他の部分は遮蔽される。すなわち、領域83と受光領域164との重なる領域84(斜線で網掛けされた領域)に入射したレーザ光のみがアパーチャ160を透過し、そのビームの光量は、反射されたビームの全光束が受光領域164に入射した場合に比べて、アパーチャ160に遮蔽された分だけ減少する。 The circular region 83 shown in FIG. 3 is when the arrangement angle θ of the (n−1) -th micromirror is displaced between “θ on, n−1 ” and “θ off, n−1 ”. , Shows a region where the beam reflected by the micromirror is incident. In such a case, only a part of the reflected beam is incident on the light receiving region 164 and the other part is shielded. That is, only the laser light incident on the region 84 (the region shaded with diagonal lines) where the region 83 and the light receiving region 164 overlap is transmitted through the aperture 160, and the total amount of the reflected beam is received by the light amount of the beam. Compared with the case where the light enters the region 164, it is reduced by the amount shielded by the aperture 160.

すなわち、アパーチャ160を透過するビームの光量はビームの入射位置によって変化する領域84の面積に依存し、当該面積はマイクロミラーの配置角度θに依存する。逆に言えば、n番目のマイクロミラーによって形成するビームの所望の光量を「Ωn」とすると、当該光量Ωnを得るための当該マイクロミラーの配置角度θnは、連続関数Snを用いて式1と表すことができる。 That is, the light amount of the beam transmitted through the aperture 160 depends on the area of the region 84 that varies depending on the incident position of the beam, and the area depends on the arrangement angle θ of the micromirror. Conversely, when the desired amount of light beam formed by the n-th micromirror is "Omega n", the arrangement angle theta n of the micro-mirrors to obtain the light quantity Omega n is a continuous function S n This can be expressed as Formula 1.

θn=Sn(Ωn)・・・式1 θ n = S nn ) Equation 1

また、制御部2がn番目のマイクロミラーに開始信号を与えてからの経過時間を「τn」とすると、配置角度θnと経過時間τnとの関係は連続関数Fnを用いて式2で表される。 Further, if the elapsed time after the control unit 2 gives the start signal to the n-th micromirror is “τ n ”, the relationship between the arrangement angle θ n and the elapsed time τ n is an expression using the continuous function F n. It is represented by 2.

τn=Fn(θn)・・・式2 τ n = F nn ) ... Equation 2

したがって、式1および式2から、Qn=Fn(Sn)となる関数Qnを用いれば、経過時間τnは、式3と表現できることがわかる。 Therefore, it can be seen from Equations 1 and 2 that the elapsed time τ n can be expressed as Equation 3 using a function Q n such that Q n = F n (S n ).

τn=Qn(Ωn)・・・式3 τ n = Q nn ) ... Equation 3

ここで、関数Qnは再現性のある関数であるため、実験等により予め求めて特性データとして露光装置1の記憶装置に記憶しておくことができる。なお、関数Snおよび関数Fnを実験により求めておいて、式1を式2に代入して演算により経過時間τnを求めてもよい。 Here, since the function Q n is a reproducible function, it can be obtained in advance by experiments or the like and stored in the storage device of the exposure apparatus 1 as characteristic data. Incidentally, the function S n and the function F n keep in obtained by experiments, it may be calculated elapsed time tau n by the operation by substituting equation 1 into equation 2.

式3によれば、ビームにおける所望の光量「Ω」が決まれば、当該ビームを形成するマイクロミラーに開始信号を与えてからどのタイミングで当該マイクロミラーにレーザ光を照射すべきかが決定できることがわかる。   According to Equation 3, when the desired light amount “Ω” in the beam is determined, it can be determined at what timing the micromirror that forms the beam should be irradiated with the laser light after the start signal is given. .

本実施の形態におけるレーザ発振器13は周期Tでレーザ光を照射するため、空間光変調デバイス15の全てのマイクロミラーには同時にレーザ光が照射される。すなわち、各マイクロミラーにレーザ光が照射されるタイミングは予め固定されており、個々のマイクロミラーごとに任意の時刻にレーザ光を照射することはできない構造となっている。したがって、次回のレーザ光の照射が行われるときに、各マイクロミラーの配置角度θが所望の角度となるように、各マイクロミラーに予め開始信号を適切なタイミングで与える必要がある。   Since the laser oscillator 13 in the present embodiment irradiates the laser beam with the period T, all the micromirrors of the spatial light modulation device 15 are irradiated with the laser beam at the same time. That is, the timing at which each micromirror is irradiated with laser light is fixed in advance, and the structure is such that laser light cannot be irradiated at any time for each individual micromirror. Therefore, when the next laser light irradiation is performed, it is necessary to give a start signal to each micromirror in advance at an appropriate timing so that the arrangement angle θ of each micromirror becomes a desired angle.

ここで、直近のレーザ光が照射されてから、次のレーザ光が照射されるまでの時間はTである。したがって、直近のレーザ光が照射されてからn番目のマイクロミラーに開始信号を与えるまでの経過時間を「tn」とおくと、n番目のマイクロミラーの配置角度が所望の配置角度θnとなったときに、当該マイクロミラーにレーザ光が照射されるためには、式4が成立すればよいことになる。 Here, the time from the irradiation of the latest laser beam to the irradiation of the next laser beam is T. Therefore, if the elapsed time from when the latest laser beam is irradiated until the start signal is given to the n th micromirror is “t n ”, the arrangement angle of the n th micro mirror is the desired arrangement angle θ n . In order to irradiate the micromirror with the laser beam, the equation 4 needs to be satisfied.

n+τn=T・・・式4 t n + τ n = T Equation 4

したがって、次回のレーザ光の照射時にn番目のマイクロミラーによって形成されるビームの光量を所望の光量「Ωn」とするために、当該マイクロミラーに開始信号を与えるタイミングは、前回のレーザ光が照射されてからの経過時間tnを用いて、式5で求まることがわかる。 Therefore, in order to set the light amount of the beam formed by the nth micromirror at the time of the next laser light irradiation to a desired light amount “Ω n ”, the timing at which the start signal is given to the micromirror is the same as that of the previous laser light. It can be seen that using the elapsed time t n after irradiation, it can be obtained by Equation 5.

n=T−Qn(Ωn)・・・式5 t n = T−Q nn ) Equation 5

先述のように、n番目のマイクロミラーによって形成されるビームの光量は、n番目の露光ピクセルの光量として光量データ211に示されている。   As described above, the light amount of the beam formed by the nth micromirror is indicated in the light amount data 211 as the light amount of the nth exposure pixel.

したがって、光量制御部200は、前回のレーザ光の照射を実行させたリセット信号を、光量データ211と式5とに基づいて各マイクロミラーごとに求めた経過時間tnだけ遅延させてそれぞれの開始信号とし、これらの開始信号を空間光変調デバイス15に伝達することによって、ビームの光量を個々に制御することができる。 Therefore, the light quantity control unit 200 delays the reset signal that executed the previous laser light irradiation by the elapsed time t n obtained for each micromirror based on the light quantity data 211 and Equation 5, and starts each of them. By transmitting these start signals to the spatial light modulation device 15 as signals, the light amount of the beam can be individually controlled.

なお、基板9に照射されるビームの光量を制御するための構成は、ここに示す構成に限定されるものではなく、従来から知られた様々な手法を適宜用いることができる。例えば、アパーチャ160に代えて、通過する光の位置によって光量が変化する光学素子、例えば、連続濃度可変フィルタなどを用いてもよい。   In addition, the structure for controlling the light quantity of the beam irradiated to the board | substrate 9 is not limited to the structure shown here, The various methods conventionally known can be used suitably. For example, instead of the aperture 160, an optical element whose amount of light changes depending on the position of light passing therethrough, such as a continuous density variable filter, may be used.

また、アパーチャ160において、空間光変調デバイス15に対向する側の表面をN個の入射面に分割する代わりに、単一の入射面のみ形成し、空間光変調デバイス15とアパーチャ160との間に、結像レンズ162と両側テレセントリック光学系を成すフィールドレンズを配置して、マイクロミラーから反射されたそれぞれのレーザ光がこの単一の入射面を透過、遮蔽、または一部透過する構成としてもよい。   Further, in the aperture 160, instead of dividing the surface facing the spatial light modulation device 15 into N incidence surfaces, only a single incidence surface is formed, and between the spatial light modulation device 15 and the aperture 160 is formed. The imaging lens 162 and a field lens that forms a telecentric optical system on both sides may be arranged so that each laser beam reflected from the micromirror transmits, shields, or partially transmits the single incident surface. .

さらに、光量制御のための構成として、上記実施の形態のようなマイクロミラーデバイスの代わりに、GLV(Grating Light Valve)のような回折格子型の空間光変調素子や磁気光学式の空間光変調素子を用いた構成でもよい。   Further, as a configuration for controlling the amount of light, a diffraction grating type spatial light modulation element such as a GLV (Grating Light Valve) or a magneto-optical spatial light modulation element instead of the micromirror device as in the above embodiment. A configuration using may be used.

次に、ビームの光量を変更した場合に、ビームによって露光される領域(以下、「露光領域」と称する)がどのように変化するかについて説明する。言い換えれば、ビームの光量を制御することによって、どのようにして露光分解能が向上するかについて説明する。   Next, how the area exposed by the beam (hereinafter referred to as “exposure area”) changes when the light amount of the beam is changed will be described. In other words, how the exposure resolution is improved by controlling the light quantity of the beam will be described.

図4は、ビームの光量を変更したときの光量分布と、各光量のビームにおける露光領域を示す図である。図4に示す例では、6つの異なる光量について、それぞれのビームの光量分布(グラフPF1,PF2,PF3,PF4,PF5,PF6)と、当該ビームによって露光される露光領域(6つの円)とを示している。   FIG. 4 is a diagram showing a light amount distribution when the light amount of the beam is changed and an exposure area in each light amount beam. In the example shown in FIG. 4, the light amount distribution (graphs PF1, PF2, PF3, PF4, PF5, PF6) of each beam and exposure areas (six circles) exposed by the beam for six different light amounts. Show.

なお、グラフPF1は100%の光量のビームの光量分布を示し、グラフPF2は85%の光量のビームの光量分布を示し、グラムPF3は75%の光量のビームの光量分布を示す。また、グラフPF4は65%の光量のビームの光量分布を示し、グラフPF5は45%の光量のビームの光量分布を示し、グラフPF6は40%の光量のビームの光量分布を示す。ただし、これらの数値は例示であって、ここに示す数値に限定されるものではなく、露光装置1に用いるビームの特性として実験により求めて記憶しておくことが可能である。   The graph PF1 shows the light amount distribution of the beam with 100% light amount, the graph PF2 shows the light amount distribution of the beam with 85% light amount, and the gram PF3 shows the light amount distribution of the beam with 75% light amount. The graph PF4 shows the light amount distribution of the 65% light amount beam, the graph PF5 shows the light amount distribution of the 45% light amount beam, and the graph PF6 shows the light amount distribution of the 40% light amount beam. However, these numerical values are merely examples, and are not limited to the numerical values shown here, and can be obtained and stored experimentally as the characteristics of the beam used in the exposure apparatus 1.

一般的なビームの光量分布は、図4に示すように、ガウシアン分布に近似した分布状態となっており、ビームの中央部ほど光量が多く、周辺部ほど光量が減少する。一方、基板9には、感光材料(例えばフォトレジスト)が塗布されており、感光材料の性質上、感光する光量の閾値V(感光スレッショルドレベル)が決まっている。言い換えれば、ビームが照射された領域のうち、光量が「V」を超えた領域は当該ビームによって露光される(露光領域となる)が、光量が「V」に満たない領域では露光されない。   As shown in FIG. 4, a general light amount distribution of a beam is a distribution state that approximates a Gaussian distribution, where the light amount is larger at the central portion of the beam and the light amount is decreased at the peripheral portion. On the other hand, a photosensitive material (for example, a photoresist) is applied to the substrate 9, and a threshold value V (photosensitive threshold level) of the amount of light to be exposed is determined due to the properties of the photosensitive material. In other words, in the region irradiated with the beam, the region where the light amount exceeds “V” is exposed by the beam (becomes an exposure region), but the region where the light amount is less than “V” is not exposed.

したがって、実際には実ビーム径(図4に示す例ではビームピッチの約5倍のサイズ)のビームが基板9に照射されたとしても、当該ビームによって露光される露光領域は実際のビームが照射された領域よりも狭い領域となる。図4に示す例では、光量が100%のビームを照射した場合の露光領域は、そのときの露光ビーム径(ビームピッチの3倍のサイズ)を直径とする円形領域(図4における最大円)となっている。   Therefore, even if the substrate 9 is actually irradiated with a beam having an actual beam diameter (in the example shown in FIG. 4, the size is about five times the beam pitch), the exposure region exposed by the beam is irradiated with the actual beam. It becomes a narrower area than the set area. In the example shown in FIG. 4, the exposure area when a beam having a light amount of 100% is irradiated is a circular area (the maximum circle in FIG. 4) whose diameter is the exposure beam diameter (three times the beam pitch) at that time. It has become.

図4を見れば、ビームの光量を変更しても実ビーム径はほとんど変化しないが、露光領域は直径(露光ビーム径)の異なる同心円状の領域として変化することがわかる。これにより、ビームの光量分布に応じて閾値Vとして適切な感光材料を選択し、所望する露光分解能に応じてビームの光量を調節することによって、露光ビーム径を、所望の露光分解能で変化させることができる。   As can be seen from FIG. 4, although the actual beam diameter hardly changes even when the light quantity of the beam is changed, the exposure area changes as a concentric area having a different diameter (exposure beam diameter). As a result, an appropriate photosensitive material is selected as the threshold value V according to the light amount distribution of the beam, and the exposure beam diameter is changed at the desired exposure resolution by adjusting the light amount of the beam according to the desired exposure resolution. Can do.

したがって、このような原理により、露光装置1において、光量制御部200がビームの光量を適切に制御すれば、当該ビームの露光ビーム径を制御することができ、当該ビームによって露光される露光領域のサイズを制御できることがわかる。   Therefore, according to such a principle, in the exposure apparatus 1, if the light amount control unit 200 appropriately controls the light amount of the beam, the exposure beam diameter of the beam can be controlled, and the exposure area exposed by the beam can be controlled. It can be seen that the size can be controlled.

図4では、ビームピッチの5分の1程度のピッチで露光領域のサイズを制御する例を示している。逆に言えば、図4に示す例では、ビームピッチの5分の1のピッチが露光装置1によって制御可能な最小のピッチ(制御ピッチ)となる例を示している。このように、本実施の形態における露光装置1によれば、ビームピッチではなく、ビームピッチの数分の1程度のピッチを「制御ピッチ」とすることができる。   FIG. 4 shows an example in which the size of the exposure area is controlled at a pitch that is about one fifth of the beam pitch. In other words, in the example shown in FIG. 4, an example in which a fifth of the beam pitch is the minimum pitch (control pitch) that can be controlled by the exposure apparatus 1 is shown. As described above, according to the exposure apparatus 1 of the present embodiment, not the beam pitch but a pitch that is about a fraction of the beam pitch can be set as the “control pitch”.

露光装置1は、ビームの光量と感光材料上で現像される露光領域との関係(図4に示す関係)を、予め、実験や理論的なシミュレーション等によって求めておき、露光装置1におけるビーム特性データ(図示せず)として記憶しておくものとする。   The exposure apparatus 1 obtains the relationship between the light amount of the beam and the exposure area developed on the photosensitive material (relationship shown in FIG. 4) in advance by experiment, theoretical simulation, or the like, and the beam characteristics in the exposure device 1. It is assumed that it is stored as data (not shown).

このように、露光装置1は、ビームの光量を制御することにより、ビームピッチを変更することなく、制御ピッチを小さくすることができ、露光分解能を向上させることができる。また、ビームピッチを小さくすることによって露光分解能を向上させる技術と異なり、露光速度の低下という問題も生じない。また、光量を変更してもビームの光軸位置はほとんど変化せず、ビームが照射される位置(中心位置)は変化しない。すなわち、ビームの光量を変更しても、位置ずれを生じることはない。   As described above, the exposure apparatus 1 can reduce the control pitch without changing the beam pitch by controlling the light quantity of the beam, and can improve the exposure resolution. Further, unlike the technique of improving the exposure resolution by reducing the beam pitch, there is no problem of a reduction in exposure speed. Further, even if the amount of light is changed, the optical axis position of the beam hardly changes, and the position (center position) where the beam is irradiated does not change. That is, even if the light quantity of the beam is changed, no positional deviation occurs.

なお、本実施の形態では、ビームピッチの5分の1のサイズが制御ピッチとなるように制御する例を挙げて説明したが、光量の制御量はこれに限定されるものではない。また、以後の説明では、特に断らない限り、ビーム径とは露光ビーム径のことを意味するものとして用いる。   In the present embodiment, the example in which the control is performed so that the size of one-fifth of the beam pitch becomes the control pitch has been described, but the control amount of the light amount is not limited to this. In the following description, the beam diameter is used to mean the exposure beam diameter unless otherwise specified.

図2に戻って、データ変換部201は、記憶装置21に記憶されているパターンデータ210と、先述のビーム特性データ(図示せず)とに基づいて、光量データ211を作成して、記憶装置21に格納する機能を有している。   Returning to FIG. 2, the data conversion unit 201 creates light amount data 211 based on the pattern data 210 stored in the storage device 21 and the beam characteristic data (not shown) described above, and the storage device 21 has a function of storing.

先述のように、パターンデータ210は露光装置1の制御ピクセルに応じて作成された2値のビットマップデータである。一方、光量データ211は露光装置1の露光ピクセルに応じて光量値が格納された多値のビットマップデータである。すなわち、データ変換部201は、高分解能ビットマップデータ(パターンデータ210)を、相対的に低分解能の多値ビットマップデータ(光量データ211)に変換する。なお、データ変換部201が光量データ211を作成する手法については後述する。   As described above, the pattern data 210 is binary bitmap data created in accordance with the control pixel of the exposure apparatus 1. On the other hand, the light quantity data 211 is multi-value bitmap data in which light quantity values are stored in accordance with the exposure pixels of the exposure apparatus 1. In other words, the data conversion unit 201 converts the high resolution bitmap data (pattern data 210) into relatively low resolution multi-value bitmap data (light amount data 211). Note that a method by which the data conversion unit 201 creates the light amount data 211 will be described later.

以上が第1の実施の形態における露光装置1の構成および機能の説明である。   The above is the description of the configuration and functions of the exposure apparatus 1 in the first embodiment.

次に、データ変換部201が光量データ211を作成する方法について説明する。   Next, a method in which the data conversion unit 201 creates the light amount data 211 will be described.

図5は、露光ピクセルPを示す図である。本実施の形態における露光装置1においては、露光ピクセルPの縦横サイズはビームピッチ(0.1μm)であり、制御ピクセルQの縦横サイズは制御ピッチ(20nm、ビームピッチの5分の1)とする。したがって、1つの露光ピクセルPは、25個の制御ピクセルQ(制御ピクセルQ00〜Q44)から構成される。   FIG. 5 is a diagram showing the exposure pixel P. As shown in FIG. In the exposure apparatus 1 in the present embodiment, the vertical and horizontal size of the exposure pixel P is the beam pitch (0.1 μm), and the vertical and horizontal size of the control pixel Q is the control pitch (20 nm, one fifth of the beam pitch). . Therefore, one exposure pixel P is composed of 25 control pixels Q (control pixels Q00 to Q44).

図6は、単位領域Eを示す図である。すでに図4に示したように、露光装置1において、光量が最大のビームのビーム径はビームピッチの3倍のサイズである。すなわち、図6において露光ピクセルP11に注目すると、露光ピクセルP11にビームを照射したときに、当該ビームによって露光されうる領域は、図6において斜線の網掛けで示す円形領域EEとなる。   FIG. 6 is a diagram showing the unit region E. As shown in FIG. As already shown in FIG. 4, in the exposure apparatus 1, the beam diameter of the beam having the maximum light amount is three times the beam pitch. That is, paying attention to the exposure pixel P11 in FIG. 6, when the exposure pixel P11 is irradiated with a beam, a region that can be exposed by the beam is a circular region EE indicated by hatching in FIG.

したがって、露光ピクセルP11に照射されるビームによって影響を受けうるのは露光ピクセルP00〜P22である。そこで、露光ピクセルP00〜P22によって構成される領域を、「単位領域E」と定義すれば、データ変換部201は、1つの単位領域Eにおけるパターン(パターンデータ210における部分パターン)に応じて、1つの露光ピクセルP11によって形成されるビームの光量を決定する必要があることがわかる。   Therefore, the exposure pixels P00 to P22 can be affected by the beam irradiated to the exposure pixel P11. Therefore, if a region formed by the exposure pixels P00 to P22 is defined as “unit region E”, the data conversion unit 201 can set 1 in accordance with a pattern in one unit region E (partial pattern in the pattern data 210). It can be seen that the light quantity of the beam formed by the two exposure pixels P11 needs to be determined.

なお、図5および図6より、1つの単位領域Eには、15×15個(=225個)の制御ピクセルQが含まれていることがわかる。また、露光ピクセルP11に照射されるビームの光軸位置となる制御ピクセルQは、制御ピクセルQ22である。   5 and 6 that one unit region E includes 15 × 15 (= 225) control pixels Q. The control pixel Q that is the optical axis position of the beam irradiated to the exposure pixel P11 is the control pixel Q22.

図7は、データ変換部201によって実行される作成処理を示す流れ図である。図7に示すように、データ変換部201は、光量データ211を作成するために、まず、エッジ光量データを作成する(ステップS11)。   FIG. 7 is a flowchart showing a creation process executed by the data conversion unit 201. As shown in FIG. 7, in order to create the light quantity data 211, the data conversion unit 201 first creates edge light quantity data (step S11).

ステップS11において、データ変換部201は、先述のビーム特性データに基づいて、制御ピクセルQがパターンのエッジを構成するピクセル(エッジ制御ピクセル)に該当する場合のビームの光量値を求める。この光量値は、単位領域E内に存在する225個の制御ピクセルQについて求められ、エッジ光量データとして格納される。すなわち、エッジ光量データは、個々の値が制御ピクセルQに対応した、225個の多値のデータとなる。   In step S11, the data conversion unit 201 obtains the light amount value of the beam when the control pixel Q corresponds to a pixel (edge control pixel) constituting the edge of the pattern, based on the beam characteristic data described above. This light quantity value is obtained for 225 control pixels Q existing in the unit area E and stored as edge light quantity data. That is, the edge light quantity data is 225 multi-value data in which each value corresponds to the control pixel Q.

一般に、ステップS11で求める光量値は、該当する制御ピクセルQの単位領域E内における位置と、ビームの光軸位置(露光ピクセルP11における制御ピクセルQ22の位置)との距離と方向(すなわちベクトル)に依存する。ただし、本実施の形態では、先述のように、ビームの断面形状を円形としているため方向には依存しない。   In general, the light amount value obtained in step S11 is the distance and direction (ie, vector) between the position of the corresponding control pixel Q in the unit region E and the optical axis position of the beam (the position of the control pixel Q22 in the exposure pixel P11). Dependent. However, in this embodiment, as described above, since the cross-sectional shape of the beam is circular, it does not depend on the direction.

次に、データ変換部201は、注目する露光ピクセルPを決定し(ステップS12)、決定した露光ピクセルPを露光ピクセルP11とする単位領域Eを決定する。さらに、決定した単位領域Eに含まれる225個の制御ピクセルQの画素値をパターンデータ210から取得する(ステップS13)。パターンデータ210における画素値は2値であるから、ステップS13において取得されるデータは225bitのデータとなる。   Next, the data conversion unit 201 determines an exposure pixel P of interest (step S12), and determines a unit region E in which the determined exposure pixel P is the exposure pixel P11. Further, the pixel values of 225 control pixels Q included in the determined unit region E are acquired from the pattern data 210 (step S13). Since the pixel value in the pattern data 210 is binary, the data acquired in step S13 is 225 bit data.

図8は、パターンデータ210の例である。図8において網掛けされた制御ピクセルQはパターンデータ210における画素値が「1」の制御ピクセルQを示す。図8に示す単位領域EがステップS12において決定した単位領域Eの一例であり、この単位領域Eに含まれる制御ピクセルQの画素値がステップS13において取得される。   FIG. 8 is an example of the pattern data 210. The shaded control pixel Q in FIG. 8 indicates the control pixel Q whose pixel value in the pattern data 210 is “1”. The unit region E shown in FIG. 8 is an example of the unit region E determined in step S12, and the pixel value of the control pixel Q included in the unit region E is acquired in step S13.

次に、データ変換部201は、ステップS13において取得した画素値に対してエッジ検出処理を実行し、パターンにおけるエッジを構成する制御ピクセルQをエッジ制御ピクセルEQとして検出する(ステップS14)。なお、エッジ検出処理は従来から提案されている様々な手法を適用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Next, the data conversion unit 201 performs an edge detection process on the pixel value acquired in step S13, and detects a control pixel Q constituting an edge in the pattern as an edge control pixel EQ (step S14). In addition, since various methods proposed conventionally can be applied to the edge detection processing, detailed description is omitted here.

図9は、エッジ制御ピクセルEQを示す図である。図9は、図8に示す単位領域Eにおいて検出されるエッジ制御ピクセルEQを示している。ここに示す例では、15個の制御ピクセルQが、エッジ制御ピクセルEQとして検出されている。   FIG. 9 is a diagram illustrating the edge control pixel EQ. FIG. 9 shows edge control pixels EQ detected in the unit region E shown in FIG. In the example shown here, 15 control pixels Q are detected as edge control pixels EQ.

ステップS14を実行すると、データ変換部201は、ステップS11で求めたエッジ光量データから、ステップS14で検出したそれぞれのエッジ制御ピクセルEQに対する光量値を取得する(ステップS15)。   When step S14 is executed, the data conversion unit 201 acquires the light amount value for each edge control pixel EQ detected in step S14 from the edge light amount data obtained in step S11 (step S15).

次に、データ変換部201は、ステップS15で取得した光量値(検出されたエッジ制御ピクセルEQの数だけ存在する。)から、最適値を、ステップS12で決定した露光ピクセルPの光量値として決定し(ステップS16)、当該露光ピクセルPの光量値として光量データ211に格納する。なお、本実施の形態では最適値を「最小値」とするが、最適値を選択する規則はこれに限定されるものではなく、例えば「平均値」であってもよい。以下の実施例においても同様である。   Next, the data conversion unit 201 determines the optimum value as the light amount value of the exposure pixel P determined in step S12 from the light amount value acquired in step S15 (the number of detected edge control pixels EQ exists). In step S16, the light quantity value 211 of the exposure pixel P is stored in the light quantity data 211. In the present embodiment, the optimum value is “minimum value”, but the rule for selecting the optimum value is not limited to this, and may be “average value”, for example. The same applies to the following embodiments.

ステップS16が実行されると、データ変換部201は、全ての露光ピクセルPについてステップS16が実行されたか否かを判定する(ステップS17)。   When step S16 is executed, the data conversion unit 201 determines whether or not step S16 has been executed for all exposure pixels P (step S17).

そして、未だ光量値が決定されていない露光ピクセルPが存在する場合(ステップS17においてNo)、ステップS12に戻って、処理を繰り返す。一方、全ての露光ピクセルPについて既に光量値が決定された場合(ステップS17においてYes)、データ変換部201は、光量データ211の作成を終了する。   If there is an exposure pixel P for which the light amount value has not yet been determined (No in step S17), the process returns to step S12 and the process is repeated. On the other hand, when the light quantity value has already been determined for all the exposure pixels P (Yes in step S17), the data conversion unit 201 ends the creation of the light quantity data 211.

なお、データ変換部201は、ステップS12において決定された露光ピクセルPにおける制御ピクセルQ22(ビームの光軸位置となる制御ピクセルQであって、単位領域Eについて言えば、露光ピクセルP11における制御ピクセルQ22)の画素値が、パターンデータ210において「0」であった場合には、ステップS14,S15の処理を実行せずに、ステップS16において、当該露光ピクセルPの光量を「0」と決定する。すなわち、ビームの光軸位置の画素値が「0」である場合とは、当該位置を露光する必要がない場合であり、ビームを照射する必要がないからである。   Note that the data conversion unit 201 controls the control pixel Q22 in the exposure pixel P determined in step S12 (the control pixel Q serving as the optical axis position of the beam. ) Is “0” in the pattern data 210, the processing of steps S14 and S15 is not executed, and the light amount of the exposure pixel P is determined to be “0” in step S16. That is, the case where the pixel value of the optical axis position of the beam is “0” means that it is not necessary to expose the position, and it is not necessary to irradiate the beam.

図10は、露光ピクセルP11の光量値が「0」となる単位領域Eの例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the unit region E in which the light amount value of the exposure pixel P11 is “0”.

このようにして、データ変換部201は、制御ピクセルQに基づいて作成された高分解能の2値のビットマップデータであるパターンデータ210から、比較的低分解能の露光ピクセルPに基づいて作成される多値のビットマップデータである光量データ211を作成する。   In this manner, the data conversion unit 201 is created based on the exposure pixel P having a relatively low resolution from the pattern data 210 that is binary bitmap data having a high resolution created based on the control pixel Q. Light amount data 211 that is multi-valued bitmap data is created.

なお、本実施の形態では、ビーム特性データを予め記憶しておくと説明したが、ビーム特性データの代わりにエッジ光量データを記憶しておいてもよい。その場合は、ビーム特性データを記憶しておく必要がなく、また、新たなパターンデータ210が入力され、新たに光量データ211を作成する必要が生じた場合でも、そのたびにエッジ光量データを作成する必要がない。   In the present embodiment, it has been described that the beam characteristic data is stored in advance, but edge light amount data may be stored instead of the beam characteristic data. In that case, it is not necessary to store the beam characteristic data, and even if new pattern data 210 is input and it is necessary to create new light quantity data 211, edge light quantity data is created each time. There is no need to do.

また、本実施の形態では、全ての制御ピクセルQについて、エッジ光量データを作成しておくと説明したが、エッジ制御ピクセルEQが検出されてから、検出されたエッジ制御ピクセルEQについてのみ、ビーム特性データに基づいて光量値を決定してもよい。   Further, in the present embodiment, it has been described that the edge light amount data is created for all the control pixels Q. However, after the edge control pixel EQ is detected, only the detected edge control pixel EQ has the beam characteristics. The light amount value may be determined based on the data.

図11は、パターンデータ210の例を示す図である。既に説明したように、パターンデータ210は、制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルQによって露光するパターンを2値(「1」または「0」)で表現したビットマップデータである。なお、太線Lは、露光するパターンのエッジを示す。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the pattern data 210. As already described, the pattern data 210 is bitmap data in which a pattern exposed by the control pixel Q having a size corresponding to the control pitch is expressed in binary (“1” or “0”). The thick line L indicates the edge of the pattern to be exposed.

図12は、図11に示すパターンデータ210から作成された光量データ211を示す図である。図12に示すように、光量データ211は、ビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルPによって露光するパターンを多値(図12に示す例では、「100」、「85」、「75」、「60」、「45」または「0」)で表現したビットマップデータとなっている。なお、図12では、パターンのエッジを露光するビームによって露光される露光領域(すなわち、パターンのエッジを構成する露光領域)を示している。これらの露光領域は、図12に示すように、直径の異なる円径領域となる。   FIG. 12 is a diagram showing the light amount data 211 created from the pattern data 210 shown in FIG. As shown in FIG. 12, the light quantity data 211 is a multi-value pattern (in the example shown in FIG. 12, “100”, “85”, “75”, “ 60 ”,“ 45 ”or“ 0 ”). Note that FIG. 12 shows an exposure area exposed by a beam for exposing the edge of the pattern (that is, an exposure area constituting the edge of the pattern). These exposure areas are circular diameter areas having different diameters as shown in FIG.

次に、光量データ211に基づいてパターンを基板9に露光する方法について説明する。   Next, a method for exposing a pattern to the substrate 9 based on the light amount data 211 will be described.

図13は、本発明に係る露光方法を示す流れ図である。ただし、図13に示す各工程が開始されるまでに、既に説明した作成処理(図7)が露光装置1のデータ変換部201によって実行されているものとする。また、露光装置1は、レーザ発振器13がレーザ光をM回照射することによりパターンデータ210に表現されたパターンを露光するものとして説明する。   FIG. 13 is a flowchart showing an exposure method according to the present invention. However, it is assumed that the creation process (FIG. 7) already described is executed by the data conversion unit 201 of the exposure apparatus 1 before each process shown in FIG. 13 is started. The exposure apparatus 1 will be described assuming that the laser oscillator 13 exposes the pattern expressed in the pattern data 210 by irradiating the laser beam M times.

まず、CPU20は、露光回数をカウントするカウンタmの値を「1」に初期化してから(ステップS21)、m回目の露光位置に可動ステージ10を移動させる(ステップS22)。   First, the CPU 20 initializes the value of the counter m for counting the number of exposures to “1” (step S21), and then moves the movable stage 10 to the m-th exposure position (step S22).

次に、光量制御部200が光量データ211に基づいて、光量制御処理を実行する(ステップS23)。   Next, the light quantity control unit 200 executes a light quantity control process based on the light quantity data 211 (step S23).

図14は、光量制御処理を示す流れ図である。光量制御処理が開始されると、光量制御部200は、まず、露光ピクセルPの番号を示すカウンタnの値を「1」に初期化する(ステップS31)。   FIG. 14 is a flowchart showing the light amount control process. When the light amount control process is started, the light amount control unit 200 first initializes the value of the counter n indicating the number of the exposure pixel P to “1” (step S31).

次に、n番目の露光ピクセルPの光量を光量データ211から取得し(ステップS32)、取得した光量と式5とに基づいて、n番目のマイクロミラーの経過時間tnを求める(ステップS33)。なお、光量が「0」の露光ピクセルPに対応するマイクロミラーについては経過時間tnを便宜上「U」とする(ただし、U>T)。 Next, the light amount of the nth exposure pixel P is acquired from the light amount data 211 (step S32), and the elapsed time tn of the nth micromirror is obtained based on the acquired light amount and Expression 5 (step S33). . For the micromirror corresponding to the exposure pixel P with the light amount “0”, the elapsed time t n is “U” for convenience (where U> T).

n番目のマイクロミラーについての経過時間tnが求まると、求めた経過時間tnを当該マイクロミラーについてのリセット信号の遅延時間としてセットする(ステップS34)。 When n-th elapsed time t n of the micro-mirror is obtained, an elapsed time t n determined to set as a delay time of the reset signal for the micro-mirror (step S34).

次に、カウンタnの値をインクリメントして(ステップS35)、カウンタnの値がNより大きいか否かを判定する(ステップS36)。空間光変調デバイス15には、N個のマイクロミラーが設けられており、1回の露光でN個の露光ピクセルPが露光される。ステップS36が実行されるときに、カウンタnの値がN以下の場合とは、N個の露光ピクセルPについての処理が未だ完了していない場合であるから、ステップS32に戻って処理を繰り返す。   Next, the value of the counter n is incremented (step S35), and it is determined whether or not the value of the counter n is greater than N (step S36). The spatial light modulation device 15 is provided with N micromirrors, and N exposure pixels P are exposed by one exposure. When step S36 is executed, the case where the value of the counter n is equal to or smaller than N is a case where the processing for the N exposure pixels P has not yet been completed, so the processing returns to step S32 and the processing is repeated.

一方、ステップS36が実行されるときに、カウンタnの値がNより大きい場合とは、空間光変調デバイス15が備えるN個のマイクロミラーについて遅延時間をセットする処理(ステップS34)が完了したことを示す。したがって、この場合、光量制御部200はステップS36においてYesと判定し、ステップS34においてセットした遅延時間を経過したマイクロミラーに開始信号を伝達しつつ(ステップS37)、前回の露光(m−1回目の露光)から周期Tだけ時間が経過したか否かを監視する(ステップS38)。   On the other hand, when step S36 is executed, the case where the value of the counter n is greater than N means that the process of setting the delay time for the N micromirrors included in the spatial light modulation device 15 (step S34) has been completed. Indicates. Therefore, in this case, the light quantity control unit 200 determines Yes in step S36, and transmits the start signal to the micromirror that has passed the delay time set in step S34 (step S37), while the previous exposure (m−1). It is monitored whether or not time has passed since the exposure T) (step S38).

そして、周期Tだけ時間が経過すると(ステップS38においてYes)、図14に示す光量制御処理を終了して図13に示す処理に戻る。これにより、周期Tよりも大きい値「U」が遅延時間としてセットされたマイクロミラーについては、ステップS37が実行されることはないので開始信号が伝達されることはない。したがって、当該マイクロミラーはビームをOFFにする状態(配置角度θoffの状態)のままとなり、当該マイクロミラーによるビームの光量は「0」となる。 Then, when the time has elapsed by the period T (Yes in step S38), the light amount control process shown in FIG. 14 is terminated and the process returns to the process shown in FIG. Thereby, for the micromirror in which the value “U” larger than the period T is set as the delay time, the start signal is not transmitted because step S37 is not executed. Therefore, the micromirror remains in a state in which the beam is turned off (state of the arrangement angle θ off ), and the light amount of the beam by the micromirror becomes “0”.

図13に戻って、ステップS23の光量制御処理が終了すると、制御部2がレーザ発振器13にm回目のリセット信号を伝達し、レーザ発振器13によってレーザ光が照射される。照射されたレーザ光は、照明光学系14によって空間光変調デバイス15に導かれ、空間光変調デバイス15によって複数のビームに変調される(マルチビーム化される)。各マイクロミラーにより形成されるビームは、レーザ光が入射したときの各マイクロミラーの配置角度θに応じた光量となり、結像光学系16に導かれて基板9に向けて照射される。このとき複数のビームはビームピッチで露光ヘッド11から照射され、これにより、パターンの露光が行われる(ステップS24)。   Returning to FIG. 13, when the light amount control processing in step S <b> 23 is completed, the control unit 2 transmits the m-th reset signal to the laser oscillator 13, and the laser light is emitted by the laser oscillator 13. The irradiated laser light is guided to the spatial light modulation device 15 by the illumination optical system 14, and is modulated into a plurality of beams (multi-beamed) by the spatial light modulation device 15. The beam formed by each micromirror has a light amount corresponding to the arrangement angle θ of each micromirror when the laser beam is incident, and is guided to the imaging optical system 16 and irradiated toward the substrate 9. At this time, a plurality of beams are irradiated from the exposure head 11 at a beam pitch, thereby performing pattern exposure (step S24).

ステップS24が実行され、m回目の露光が終了すると、カウンタmの値をインクリメントして(ステップS25)、カウンタmの値が「M」より大きいか否かを判定する(ステップS26)。ステップS26が実行されるときにカウンタmの値がM以下の場合とは、露光(ステップS24)が未だM回実行されていないことを意味するので、この場合はパターンの露光が完了していないと判断してステップS22に戻って処理を繰り返す。一方、ステップS26が実行されるときにカウンタmの値がMより大きい場合とは、露光(ステップS24)が既にM回実行されたことを意味するので、この場合はパターンの露光が完了したと判断して処理を終了する。   When step S24 is executed and the m-th exposure is completed, the value of the counter m is incremented (step S25), and it is determined whether or not the value of the counter m is greater than “M” (step S26). The case where the value of the counter m is equal to or less than M when step S26 is executed means that the exposure (step S24) has not been executed M times yet. In this case, the pattern exposure is not completed. It returns to step S22 and repeats a process. On the other hand, the case where the value of the counter m is larger than M when step S26 is executed means that the exposure (step S24) has already been executed M times. In this case, the exposure of the pattern is completed. Determine and end the process.

図15は、図12に示す光量データ211に基づいて露光されるパターンを示した図である。ただし、パターンのエッジを形成する露光領域以外の一部の露光領域については円の図示を省略している。   FIG. 15 is a diagram showing a pattern to be exposed based on the light amount data 211 shown in FIG. However, circles are not shown for some of the exposure areas other than the exposure areas that form the edges of the pattern.

図12に示す光量データ211に基づいて、ステップS24を実行してパターンを露光すると、図15に網掛けで示す領域が各ビームによって露光される領域となり、この領域がパターンを形成する領域となる。本実施の形態における露光装置1は、ビームピッチより小さい制御ピッチでパターンを露光できており、図22に示す従来の露光方法によるパターンのエッジよりも、より太線Lに沿った滑らかなエッジが表現できている。   When the pattern is exposed by executing step S24 based on the light amount data 211 shown in FIG. 12, the shaded area in FIG. 15 becomes an area exposed by each beam, and this area becomes an area for forming a pattern. . The exposure apparatus 1 in the present embodiment can expose a pattern at a control pitch smaller than the beam pitch, and expresses a smoother edge along the thick line L than the edge of the pattern by the conventional exposure method shown in FIG. is made of.

以上のように、第1の実施の形態における露光装置1は、ビームとなる照明光を照射するレーザ発振器13と、所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルPによってパターンを表現した光量データ211に基づいて、ビームの光量を制御する光量制御部200と、光量制御部200により制御されたビームを所定のビームピッチで照射しつつ、少なくとも所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチでパターンを露光する露光ヘッド11とを備えることにより、ビームピッチよりも小さい制御ピッチを露光分解能とすることができるため、ビームピッチのサイズに依拠した解像度よりも優れた解像度でパターンを露光することができる。   As described above, the exposure apparatus 1 according to the first embodiment has the light amount data 211 representing the pattern by the laser oscillator 13 that irradiates the illumination light to be a beam and the exposure pixel P having a size corresponding to a predetermined beam pitch. Based on the above, a light amount control unit 200 that controls the light amount of the beam, and a pattern is exposed at a control pitch smaller than at least the predetermined beam pitch while irradiating the beam controlled by the light amount control unit 200 at a predetermined beam pitch By providing the exposure head 11, a control pitch smaller than the beam pitch can be set as the exposure resolution, so that the pattern can be exposed with a resolution superior to the resolution depending on the size of the beam pitch.

また、制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルQによってパターンを表現したパターンデータ210に基づいて、光量データ211を作成するデータ変換部201をさらに備えることにより、露光分解能に応じたデータを露光装置1に与えるだけでパターンを露光できる。   In addition, the exposure apparatus 1 further includes a data conversion unit 201 that creates light amount data 211 based on the pattern data 210 representing a pattern by the control pixels Q having a size corresponding to the control pitch. The pattern can be exposed simply by applying to.

<2. 第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、パターンデータ210を光量データ211に変換する機能を、ソフトウェアによって実現される機能ブロックとしてのデータ変換部201によって実現するとして説明した。しかしながら、このような機能をハードウェアによって実現してもよい。
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment, the function of converting the pattern data 210 into the light amount data 211 has been described as being realized by the data conversion unit 201 as a functional block realized by software. However, such a function may be realized by hardware.

図16は、第2の実施の形態における露光装置1aを示す図である。第2の実施の形態における露光装置1aは、制御部2の代わりに制御部2aを備えている点が第1の実施の形態における露光装置1と異なっている。そして、制御部2aは、主にハードウェアとして実現されるデータ変換部3を備えている点と、図示は省略するがデータ変換部201に相当する機能ブロックを有していない点とが、第1の実施の形態における制御部2と異なっている。以下、第1の実施の形態における露光装置1と共通する点については適宜説明を省略しつつ、第2の実施の形態における露光装置1aを説明する。   FIG. 16 is a view showing an exposure apparatus 1a according to the second embodiment. The exposure apparatus 1a according to the second embodiment is different from the exposure apparatus 1 according to the first embodiment in that a control unit 2a is provided instead of the control unit 2. The control unit 2a includes a data conversion unit 3 that is mainly realized as hardware, and has a functional block corresponding to the data conversion unit 201 although not illustrated. This is different from the control unit 2 in the first embodiment. Hereinafter, the exposure apparatus 1a according to the second embodiment will be described while omitting the description of points common to the exposure apparatus 1 according to the first embodiment as appropriate.

図17は、第2の実施の形態におけるデータ変換部3の構成を示す図である。図17に示すように、データ変換部3は、単位領域メモリ30、8個のLUT回路31,32,33,34,35,36,37,38、および、選択回路39を備えている。   FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of the data conversion unit 3 according to the second embodiment. As shown in FIG. 17, the data conversion unit 3 includes a unit area memory 30, eight LUT circuits 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, and a selection circuit 39.

単位領域メモリ30は、記憶装置21に記憶されているパターンデータ210から、注目する単位領域Eに含まれる全ての制御ピクセルQ(15×15個)の画素値を読み出してきてバッファリングすることが可能な記憶容量を備えたメモリである。ただし、単位領域メモリ30は、少なくとも図17にハッチングで示す制御ピクセルQ(57個)の画素値を記憶できればよい。   The unit area memory 30 can read out and buffer the pixel values of all the control pixels Q (15 × 15) included in the unit area E of interest from the pattern data 210 stored in the storage device 21. It is a memory with a possible storage capacity. However, the unit region memory 30 only needs to store at least the pixel values of the control pixels Q (57) indicated by hatching in FIG.

各LUT回路31ないし38は、ビームの光軸位置となる制御ピクセルQ(図17において黒色の制御ピクセルQ)から、図17に示すそれぞれの方向(8方向)に並ぶ制御ピクセルQ(いずれの方向についても7個存在する。)を入力信号(7bitの信号となる。)とする。すなわち、各LUT回路31ないし38には、それぞれの方向に並んだ7個の制御ピクセルQが単位領域メモリ30から入力される。   Each of the LUT circuits 31 to 38 has a control pixel Q (any direction) arranged in the respective directions (eight directions) shown in FIG. 17 from the control pixel Q (black control pixel Q in FIG. 17) serving as the optical axis position of the beam. 7 is also an input signal (becomes a 7-bit signal). That is, seven control pixels Q arranged in the respective directions are input from the unit area memory 30 to each LUT circuit 31 to 38.

ビームの光軸位置となる制御ピクセルQに対して左上方向に存在する露光ピクセルP00の制御ピクセルQ22がエッジ制御ピクセルEQであった場合、LUT回路31には、「0011111」を示す入力信号が入力される。なお、本実施の形態では、各LUT回路31ないし38に入力される入力信号において、下位bitほど単位領域Eにおける中央に近い位置にある制御ピクセルQを示すものとする。ただし、入力信号のうちのどのbitが7個の制御ピクセルQのうちのいずれに対応するかは自由に設定すればよい。   When the control pixel Q22 of the exposure pixel P00 existing in the upper left direction with respect to the control pixel Q serving as the optical axis position of the beam is the edge control pixel EQ, the LUT circuit 31 receives an input signal indicating “0011111”. Is done. In the present embodiment, in the input signal input to each LUT circuit 31 to 38, the lower pixel indicates the control pixel Q located closer to the center in the unit region E. However, which bit of the input signal corresponds to which of the seven control pixels Q may be freely set.

各LUT回路31ないし38は、ルックアップテーブルを構成しており、7個の制御ピクセルQのそれぞれがエッジ制御ピクセルEQとなった場合の光量値を格納している。ここに言う光量値は、ビーム特性データに応じて、各制御ピクセルQごとに求めて格納しておくことができる。   Each of the LUT circuits 31 to 38 constitutes a look-up table, and stores the light amount value when each of the seven control pixels Q becomes the edge control pixel EQ. The light amount value referred to here can be obtained and stored for each control pixel Q in accordance with the beam characteristic data.

第1の実施の形態では、エッジ光量データとして、単位領域Eを構成する全ての制御ピクセルQ(225個の制御ピクセルQ)について光量値を求めて記憶していた。しかしながら、第2の実施の形態における露光装置1aは、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルQの位置からの所定の方向(8方向)についてのみ(7個×8方向=56個)の光量値を記憶するだけでよい。したがって、データ変換部3は、簡易な構成で、高速に光量データ211を作成できる。   In the first embodiment, as edge light quantity data, light quantity values are obtained and stored for all control pixels Q (225 control pixels Q) constituting the unit region E. However, the exposure apparatus 1a in the second embodiment performs light quantity only in a predetermined direction (8 directions) from the position of the control pixel Q corresponding to the optical axis position of the beam (7 × 8 directions = 56). You only need to memorize the value. Therefore, the data converter 3 can create the light quantity data 211 at high speed with a simple configuration.

各LUT回路31ないし38は、入力信号に応じて、ルックアップテーブルに格納されている光量値のいずれか(入力信号に示される制御ピクセルQがエッジ制御ピクセルEQとなった場合の光量値)を選択回路39に出力する。   Each of the LUT circuits 31 to 38 selects one of the light amount values stored in the lookup table (the light amount value when the control pixel Q indicated by the input signal becomes the edge control pixel EQ) according to the input signal. The data is output to the selection circuit 39.

選択回路39は、各LUT回路31ないし38から入力される光量値から最適値(最小値)を選択して、露光ピクセルP(注目している単位領域Eにおける露光ピクセルP11)の光量値とする。これにより、データ変換部3によって、記憶装置21に光量データ211が作成される。   The selection circuit 39 selects the optimum value (minimum value) from the light amount values input from the LUT circuits 31 to 38, and sets the light amount value of the exposure pixel P (the exposure pixel P11 in the unit area E of interest). . As a result, the data conversion unit 3 creates light amount data 211 in the storage device 21.

図18は、図8に示したパターンデータ210および単位領域Eについて、第2の実施の形態におけるデータ変換部3が8方向についての判定を行う様子を概念的に示す図である。図18に示すように、データ変換部3は、8方向についてのパターンでのみ判定する。したがって、選択回路39に入力される光量値も8個である。   FIG. 18 is a diagram conceptually illustrating a state in which the data conversion unit 3 in the second embodiment performs determination in eight directions for the pattern data 210 and the unit area E illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 18, the data conversion unit 3 determines only with patterns in eight directions. Therefore, the light quantity value input to the selection circuit 39 is also eight.

そして、図18に示す例では、右上方向に検出されたエッジ制御ピクセルEQ(露光ピクセルP11の制御ピクセルQ13)の光量値(LUT回路33の出力値)が最小値となる。したがって、この値が選択回路39から出力され、露光ピクセルP11の光量値となる。   In the example shown in FIG. 18, the light amount value (output value of the LUT circuit 33) of the edge control pixel EQ (control pixel Q13 of the exposure pixel P11) detected in the upper right direction is the minimum value. Therefore, this value is output from the selection circuit 39 and becomes the light amount value of the exposure pixel P11.

以上のように、第2の実施の形態における露光装置1aは、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルQの位置からの8方向についてのみ判定するデータ変換部3を備えることにより、全ての制御ピクセルQに対してエッジ検出する場合に比べて高速に光量データ211を作成できる。なお、所定の方向は8方向に限定されるものではなく、4方向や16方向であってもよい。   As described above, the exposure apparatus 1a according to the second embodiment includes the data conversion unit 3 that determines only the eight directions from the position of the control pixel Q corresponding to the optical axis position of the beam, whereby all the controls are performed. Compared with the case where the edge is detected for the pixel Q, the light quantity data 211 can be created at a higher speed. The predetermined direction is not limited to eight directions, and may be four directions or 16 directions.

また、このように簡素化することにより、データ変換部3をハードウェアによって容易に実現でき、ソフトウェアによって実現する場合に比べて、さらに高速に光量データ211を作成できる。ただし、第2の実施の形態におけるデータ変換部3の機能の一部または全部をソフトウェアによって実現してもよい。その場合であっても、エッジ検出を8方向に限定したことによって、第1の実施の形態におけるデータ変換部201よりも高速に光量データ211を作成できる。   Moreover, by simplifying in this way, the data conversion part 3 can be easily implement | achieved by hardware, and the light quantity data 211 can be produced at higher speed compared with the case where it implement | achieves by software. However, part or all of the functions of the data conversion unit 3 in the second embodiment may be realized by software. Even in that case, the light amount data 211 can be generated at a higher speed than the data conversion unit 201 in the first embodiment by limiting the edge detection to eight directions.

なお、第2の実施の形態におけるデータ変換部3においても第1の実施の形態と同様に、ビームの光軸位置の制御ピクセルQ(露光ピクセルP11の制御ピクセルQ22)の画素値がパターンデータ210において「0」の場合は、露光ピクセルP11の光量値を「0」とする。   In the data converter 3 in the second embodiment, the pixel value of the control pixel Q (control pixel Q22 of the exposure pixel P11) at the optical axis position of the beam is the pattern data 210 as in the first embodiment. In the case of “0”, the light amount value of the exposure pixel P11 is set to “0”.

<3. 第3の実施の形態>
パターンデータ210を光量データ211に変換する手法はエッジ制御ピクセルEQを検出する手法に限定されるものではない。
<3. Third Embodiment>
The method of converting the pattern data 210 into the light amount data 211 is not limited to the method of detecting the edge control pixel EQ.

図19は、第3の実施の形態における露光装置1bのデータ変換部4を示す図である。第3の実施の形態における露光装置1bは、データ変換部3の代わりにデータ変換部4を備えている点が、第2の実施の形態における露光装置1aと異なっている。以下、第3の実施の形態における露光装置1bにおいて露光装置1aと異なる点について説明する。   FIG. 19 is a view showing the data conversion unit 4 of the exposure apparatus 1b in the third embodiment. The exposure apparatus 1b in the third embodiment is different from the exposure apparatus 1a in the second embodiment in that it includes a data conversion unit 4 instead of the data conversion unit 3. Hereinafter, differences of the exposure apparatus 1b according to the third embodiment from the exposure apparatus 1a will be described.

データ変換部4は、単位領域メモリ40、メモリ48、選択回路49、s個のテンプレートメモリ411ないし41s、および、s個のマッチング回路421ないし42sを備えている(sは2以上の整数。ただし、sは10程度が好ましい。)。   The data conversion unit 4 includes a unit area memory 40, a memory 48, a selection circuit 49, s template memories 411 to 41s, and s matching circuits 421 to 42s (s is an integer of 2 or more, provided that , S is preferably about 10.)

単位領域メモリ40は、単位領域メモリ30に相当する構成であり、注目する単位領域Eに含まれる全ての制御ピクセルQ(225個の制御ピクセルQ)の画素値をバッファリング可能な記憶容量をもつメモリである。なお、図19では、図8に示すパターンデータ210および単位領域Eについて画素値が単位領域メモリ40に読み込まれた状態を示す。   The unit area memory 40 has a configuration equivalent to the unit area memory 30 and has a storage capacity capable of buffering the pixel values of all control pixels Q (225 control pixels Q) included in the unit area E of interest. It is memory. FIG. 19 shows a state in which pixel values are read into the unit area memory 40 for the pattern data 210 and the unit area E shown in FIG.

各テンプレートメモリ411ないし41sには対応するマッチング回路421ないし42sが設けられている。各テンプレートメモリ411ないし41sには、ビームの光量に応じた露光領域のビットマップデータがテンプレートとして、それぞれに1つずつ格納されている。すなわち、各テンプレートメモリ411ないし41sはそれぞれが異なるテンプレートを記憶しており、データ変換部4はs個のテンプレートを記憶している。なお、各テンプレートはビームの光量ごとに実験により予め求めておくことができる。   Corresponding matching circuits 421 to 42s are provided in the template memories 411 to 41s. In each of the template memories 411 to 41s, bitmap data of an exposure area corresponding to the light amount of the beam is stored as a template one by one. That is, the template memories 411 to 41 s store different templates, and the data conversion unit 4 stores s templates. Each template can be obtained in advance by experiment for each light amount of the beam.

各テンプレートメモリ411ないし41sに格納されているテンプレートは、格納されているテンプレートメモリ411ないし41sに対応するマッチング回路421ないし42sにパターンとして入力される。   The templates stored in the template memories 411 to 41s are input as patterns to the matching circuits 421 to 42s corresponding to the stored template memories 411 to 41s.

各マッチング回路421ないし42sには、単位領域メモリ40に格納されているパターンと、対応するテンプレートメモリ411ないし41sに格納されているテンプレートのパターンとが入力され、2つのパターンについてのマッチング処理が行われる。2つのパターンのマッチング処理については、従来から様々な手法が提案されており、これらを適宜用いることが可能であるため詳細は省略する。   Each of the matching circuits 421 to 42s receives a pattern stored in the unit area memory 40 and a template pattern stored in the corresponding template memory 411 to 41s, and performs matching processing on the two patterns. Is called. Various methods have been proposed for matching the two patterns, and the details can be omitted because they can be used as appropriate.

各マッチング回路421ないし42sは、マッチング処理の結果を選択回路49に出力する。   Each of the matching circuits 421 to 42s outputs the result of the matching process to the selection circuit 49.

メモリ48は、各テンプレートに対応した光量値を示すテンプレート光量データ480を記憶している。テンプレート光量データ480として格納される光量値は、実験により各テンプレートを求めたときのビームの光量として取得され、記憶される。   The memory 48 stores template light quantity data 480 indicating the light quantity value corresponding to each template. The light amount value stored as the template light amount data 480 is acquired and stored as the light amount of the beam when each template is obtained by experiment.

選択回路49は、各マッチング回路421ないし42sからの入力に応じて、最もよくマッチングしたテンプレートを決定し、当該テンプレートに対応する光量値をテンプレート光量データ480を参照することにより取得する。   The selection circuit 49 determines the best matching template according to the input from each of the matching circuits 421 to 42s, and acquires the light amount value corresponding to the template by referring to the template light amount data 480.

例えば、選択回路48は、マッチング回路421からのマッチング結果が最も優れていた場合には、テンプレートメモリ411に記憶されているテンプレートを、単位領域メモリ40に記憶されているパターンと最もよくマッチングしたパターンとして決定する。さらに、テンプレートメモリ411に記憶されているテンプレートに対応した光量値をメモリ48のテンプレート光量データ480から取得して、注目している単位領域Eの露光ピクセルP11の光量値とする。   For example, if the matching result from the matching circuit 421 is the best, the selection circuit 48 best matches the template stored in the template memory 411 with the pattern stored in the unit area memory 40. Determine as. Further, the light amount value corresponding to the template stored in the template memory 411 is acquired from the template light amount data 480 of the memory 48 and used as the light amount value of the exposure pixel P11 of the unit area E of interest.

以上のように、第3の実施の形態における露光装置1bにおいても、データ変換部4によって光量データ211を作成することができる。また、露光装置1bは、光量データ211を主にハードウェアによって構成されるデータ変換部4によって作成することにより、高速に処理することができる。ただし、データ変換部4の機能の一部または全部をソフトウェアによって実現してもよい。   As described above, the light amount data 211 can be generated by the data conversion unit 4 also in the exposure apparatus 1b according to the third embodiment. Further, the exposure apparatus 1b can process the light amount data 211 at a high speed by creating the light amount data 211 by the data conversion unit 4 mainly composed of hardware. However, some or all of the functions of the data converter 4 may be realized by software.

<4. 第4の実施の形態>
パターンデータ210から光量データ211を求める手法は、上記実施の形態に示した例に限定されるものではない。
<4. Fourth Embodiment>
The method for obtaining the light amount data 211 from the pattern data 210 is not limited to the example shown in the above embodiment.

図20は、第4の実施の形態における露光装置1cのデータ変換部3aを示す図である。第4の実施の形態における露光装置1cは、データ変換部3の代わりにデータ変換部3aを備えている点が、第2の実施の形態における露光装置1aと異なっている。以下、第4の実施の形態における露光装置1cにおいて、主に露光装置1aと異なる点について説明する。   FIG. 20 is a view showing the data conversion unit 3a of the exposure apparatus 1c in the fourth embodiment. The exposure apparatus 1c in the fourth embodiment is different from the exposure apparatus 1a in the second embodiment in that a data conversion unit 3a is provided instead of the data conversion unit 3. In the following, in the exposure apparatus 1c according to the fourth embodiment, differences from the exposure apparatus 1a will be mainly described.

データ変換部3aは、単位領域メモリ30a、9個のLUT回路310ないし318、および、選択回路39を備えている。   The data conversion unit 3 a includes a unit area memory 30 a, nine LUT circuits 310 to 318, and a selection circuit 39.

単位領域メモリ30aは、注目する単位領域Eに含まれる全ての制御ピクセルQ(225個の制御ピクセルQ)の画素値をバッファリング可能な記憶容量をもつメモリである。なお、図20では、図8に示すパターンデータ210および単位領域Eについて画素値が単位領域メモリ30aに読み込まれた状態を示す。   The unit area memory 30a is a memory having a storage capacity capable of buffering the pixel values of all the control pixels Q (225 control pixels Q) included in the unit area E of interest. 20 shows a state in which pixel values are read into the unit area memory 30a for the pattern data 210 and the unit area E shown in FIG.

LUT回路310ないし318には、注目している単位領域Eにおいて、対応する露光ピクセルP00ないしP22の画素値が入力信号として入力される。言い換えれば、単位領域Eにおけるパターンは単位領域Eを構成する露光ピクセルP00ないしP22に応じて9個に分割され、分割された各パターンは対応するLUT回路310ないし318に1つずつ入力される。   In the LUT circuits 310 to 318, the pixel values of the corresponding exposure pixels P00 to P22 in the unit area E of interest are input as input signals. In other words, the pattern in the unit region E is divided into nine according to the exposure pixels P00 to P22 constituting the unit region E, and each divided pattern is input to the corresponding LUT circuits 310 to 318 one by one.

例えば、LUT回路310には、単位領域メモリ30aに記憶されている225個の画素値のうち、露光ピクセルP00を構成する25個の制御ピクセルQの画素値が入力される。また、LUT回路318には、単位領域メモリ30aに記憶されている225個の画素値のうち、露光ピクセルP22を構成する25個の制御ピクセルQの画素値が入力される。したがって、各LUT回路310ないし318への入力信号はいずれも25bitの信号となる。   For example, among the 225 pixel values stored in the unit area memory 30a, the LUT circuit 310 receives the pixel values of the 25 control pixels Q constituting the exposure pixel P00. The LUT circuit 318 receives the pixel values of the 25 control pixels Q constituting the exposure pixel P22 among the 225 pixel values stored in the unit area memory 30a. Therefore, the input signals to the LUT circuits 310 to 318 are all 25-bit signals.

LUT回路310ないし318は、入力信号(露光ピクセルPごとに分割されたパターンを表現した信号)をアドレスとするルックアップテーブルを構成している。そして、各アドレスに格納されるデータは、露光ピクセルP11に照射された場合に入力信号に表現されたパターンを最も精度よく再現するビームの光量値である。   The LUT circuits 310 to 318 form a look-up table that uses an input signal (a signal expressing a pattern divided for each exposure pixel P) as an address. The data stored at each address is a light quantity value of the beam that most accurately reproduces the pattern expressed in the input signal when the exposure pixel P11 is irradiated.

したがって、例えば、注目する単位領域Eの露光ピクセルP00を構成する25個の制御ピクセルQの画素値をLUT回路310に入力すると、当該露光ピクセルP00におけるパターンを再現するために、注目する単位領域Eの露光ピクセルP11に照射すべきビームの最も適した光量値がLUT回路310から出力される。   Therefore, for example, when the pixel values of the 25 control pixels Q constituting the exposure pixel P00 of the unit area E of interest are input to the LUT circuit 310, the unit region E of interest of interest is reproduced in order to reproduce the pattern of the exposure pixel P00. The LUT circuit 310 outputs the most suitable light amount value of the beam to be irradiated to the exposure pixel P11.

すなわち、各LUT回路310ないし318に入力信号が与えられると、注目する単位領域Eを構成する露光ピクセルP00ないしP22に示されているパターン(分割パターン)を露光するために最も適した光量値が各LUT回路310ないし318から選択回路39に向けて出力される。   That is, when an input signal is given to each of the LUT circuits 310 to 318, the light quantity value most suitable for exposing the pattern (divided pattern) shown in the exposure pixels P00 to P22 constituting the unit area E of interest is obtained. Output from each LUT circuit 310 to 318 toward the selection circuit 39.

選択回路39は、入力される9個の光量値から最小値を最適値として選択し、選択した光量値を、注目する単位領域Eの露光ピクセルP11に照射されるビームの光量値として決定する。   The selection circuit 39 selects the minimum value as the optimum value from the nine input light quantity values, and determines the selected light quantity value as the light quantity value of the beam irradiated to the exposure pixel P11 in the unit area E of interest.

以上のように、第4の実施の形態における露光装置1cのデータ変換部3aは、ルックアップテーブルを参照しつつ光量データ211を作成することができる。なお、露光装置1cでは、データ変換部3aを主にハードウェアによって実現すると説明したが、データ変換部3aの機能の一部または全部をソフトウェアによって実現してもよい。   As described above, the data conversion unit 3a of the exposure apparatus 1c according to the fourth embodiment can create the light amount data 211 while referring to the lookup table. In the exposure apparatus 1c, it has been described that the data conversion unit 3a is mainly realized by hardware. However, part or all of the functions of the data conversion unit 3a may be realized by software.

<5. 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、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形が可能である。
<5. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態では、光量データ211は露光ピクセルごとの光量値が格納されたデータであると説明したが、データ変換部201,3,3a,4が露光ピクセルごとに式5に従って経過時間tnを予め演算してこれを光量データ211としてもよい(実質的な意味では遅延時間データとなる)。この場合、光量制御部200は、式5を演算する必要がない。すなわち、光量データ211は、光量に応じて決定される値であって、ビームの光量を制御できる数値であれば、直接的に光量値を示していないデータであってもよい。 For example, in the above embodiment, it has been described that the light amount data 211 is data in which the light amount value for each exposure pixel is stored. However, the data conversion units 201, 3, 3 a, and 4 have elapsed time according to Equation 5 for each exposure pixel. optionally the light quantity data 211 so calculated in advance to the t n (the delay time data is a substantial sense). In this case, the light quantity control unit 200 does not need to calculate Equation 5. That is, the light amount data 211 may be data that does not directly indicate the light amount value as long as it is a value determined according to the light amount and can control the light amount of the beam.

また、光量データ211は、露光装置1がパターンデータ210に基づいて作成すると説明した。しかし、光量データ211に相当するデータを外部のコンピュータによって作成してから露光装置1に入力し、記憶させるように構成してもよい。すなわち、光量データ211に相当するデータは露光装置1によって作成される構成に限定されるものではない。   Further, it has been described that the light amount data 211 is created by the exposure apparatus 1 based on the pattern data 210. However, data corresponding to the light amount data 211 may be generated by an external computer and then input to the exposure apparatus 1 and stored. That is, the data corresponding to the light amount data 211 is not limited to the configuration created by the exposure apparatus 1.

また、上記実施の形態に示した各工程は一例であって、これに限定されるものではない。すなわち、同様の効果が得られるならば、各工程の内容や順序を適宜変更してもよい。   Moreover, each process shown in the said embodiment is an example, Comprising: It is not limited to this. That is, as long as the same effect can be obtained, the contents and order of each step may be changed as appropriate.

第1の実施の形態における露光装置を示す図である。It is a figure which shows the exposure apparatus in 1st Embodiment. 露光装置が有する機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。It is a figure which shows the functional block which exposure apparatus has with the flow of data. アパーチャの表面に形成される入射面を例示する図である。It is a figure which illustrates the entrance plane formed in the surface of an aperture. ビームの光量を変更したときの光量分布と、各光量のビームにおける露光領域を示す図である。It is a figure which shows the light quantity distribution when the light quantity of a beam is changed, and the exposure area | region in the beam of each light quantity. 露光ピクセルを示す図である。It is a figure which shows an exposure pixel. 単位領域を示す図である。It is a figure which shows a unit area | region. データ変換部によって実行される作成処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the creation process performed by the data converter. パターンデータの例である。It is an example of pattern data. エッジ制御ピクセルを示す図である。It is a figure which shows an edge control pixel. 露光ピクセルの光量値が「0」となる単位領域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the unit area | region where the light quantity value of an exposure pixel is set to "0". パターンデータの例を示す図である。It is a figure which shows the example of pattern data. 図11に示すパターンデータから作成された光量データを示す図である。It is a figure which shows the light quantity data produced from the pattern data shown in FIG. 本発明に係る露光方法を示す流れ図である。3 is a flowchart showing an exposure method according to the present invention. 光量制御処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows a light quantity control process. 図12に示す光量データに基づいて露光されるパターンを示した図である。It is the figure which showed the pattern exposed based on the light quantity data shown in FIG. 第2の実施の形態における露光装置を示す図である。It is a figure which shows the exposure apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態におけるデータ変換部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the data converter in 2nd Embodiment. 図8に示したパターンデータおよび単位領域について、第2の実施の形態におけるデータ変換部が8方向についての判定を行う様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally a mode that the data converter in 2nd Embodiment performs determination about 8 directions about the pattern data and unit area | region shown in FIG. 第3の実施の形態における露光装置のデータ変換部を示す図である。It is a figure which shows the data converter of the exposure apparatus in 3rd Embodiment. 第4の実施の形態における露光装置のデータ変換部を示す図である。It is a figure which shows the data converter of the exposure apparatus in 4th Embodiment. パターンを露光する際の画像データを概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the image data at the time of exposing a pattern. 図21に示した画像データに応じて、パターンを露光した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which exposed the pattern according to the image data shown in FIG.

1,1a,1b,1c 露光装置
10 可動ステージ
11 露光ヘッド
13 レーザ発振器
14 照明光学系
15 空間光変調デバイス
16 結像光学系
2,2a 制御部
200 光量制御部
201,3,3a,4 データ変換部
21 記憶装置
210 パターンデータ
211 光量データ
9 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 1c Exposure apparatus 10 Movable stage 11 Exposure head 13 Laser oscillator 14 Illumination optical system 15 Spatial light modulation device 16 Imaging optical system 2, 2a Control part 200 Light quantity control part 201, 3, 3a, 4 Data conversion Section 21 Storage device 210 Pattern data 211 Light quantity data 9 Substrate

Claims (14)

所定のビームピッチで照射されるビームによって対象物にパターンを露光する露光装置であって、
前記ビームとなる照明光を照射する光源と、
前記所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルによって前記パターンを表現した多値データに基づいて、前記ビームの光量を制御する光量制御手段と、
前記光量制御手段により制御されたビームを前記所定のビームピッチで照射しつつ、少なくとも前記所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチで前記パターンを露光する露光ヘッドと、
を備えることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a pattern on an object with a beam irradiated at a predetermined beam pitch,
A light source that emits illumination light to be the beam;
A light amount control means for controlling the light amount of the beam based on multi-value data expressing the pattern by exposure pixels having a size corresponding to the predetermined beam pitch;
An exposure head that exposes the pattern at a control pitch smaller than at least the predetermined beam pitch while irradiating the beam controlled by the light amount control means at the predetermined beam pitch;
An exposure apparatus comprising:
請求項1に記載の露光装置であって、
前記制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルによって前記パターンを表現したパターンデータに基づいて、前記多値データを作成するデータ変換手段をさらに備えることを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 1,
An exposure apparatus, further comprising data conversion means for creating the multi-value data based on pattern data representing the pattern by control pixels having a size corresponding to the control pitch.
請求項2に記載の露光装置であって、
前記データ変換手段は、前記パターンデータにおいて前記パターンのエッジを構成する制御ピクセルであるエッジ制御ピクセルを検出することにより、前記多値データを作成することを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 2,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the data conversion means creates the multi-value data by detecting edge control pixels which are control pixels constituting an edge of the pattern in the pattern data.
請求項3に記載の露光装置であって、
前記データ変換手段は、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルの位置からの所定の方向についてのみ前記エッジ制御ピクセルを検出することを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 3,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the data conversion means detects the edge control pixel only in a predetermined direction from the position of the control pixel corresponding to the optical axis position of the beam.
請求項2に記載の露光装置であって、
前記データ変換手段は、前記パターンデータにおける前記パターンと、ビームの光量に応じて前記ビームによって露光されるパターンとのマッチングを行うことにより、前記多値データを作成することを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 2,
The exposure apparatus characterized in that the data conversion means creates the multi-value data by matching the pattern in the pattern data with a pattern exposed by the beam according to the light amount of the beam.
請求項2に記載の露光装置であって、
前記データ変換手段は、ルックアップテーブルを参照しつつ前記多値データを作成することを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 2,
The exposure apparatus characterized in that the data conversion means creates the multi-value data while referring to a lookup table.
請求項1ないし6のいずれかに記載の露光装置であって、
複数の微小ミラーによって前記光源からの照明光を複数のビームに変調する空間光変調ユニットをさらに備え、
前記光量制御手段は、前記複数のビームの光量を個々に制御することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A spatial light modulation unit that modulates illumination light from the light source into a plurality of beams by a plurality of micromirrors;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light quantity control means individually controls the light quantities of the plurality of beams.
所定のビームピッチで照射されるビームによって対象物にパターンを露光する露光方法であって、
(a) 前記ビームとなる照明光を光源から照射する工程と、
(b) 前記所定のビームピッチに応じたサイズの露光ピクセルによって前記パターンを表現した多値データに基づいて、前記ビームの光量を制御する工程と、
(c) 前記(b)工程において制御されたビームを前記所定のビームピッチで露光ヘッドから照射しつつ、少なくとも前記所定のビームピッチよりも小さい制御ピッチで前記パターンを露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
An exposure method for exposing a pattern to an object with a beam irradiated at a predetermined beam pitch,
(a) irradiating illumination light as the beam from a light source;
(b) controlling the light amount of the beam based on multi-value data representing the pattern by exposure pixels of a size corresponding to the predetermined beam pitch;
(c) exposing the pattern at a control pitch smaller than at least the predetermined beam pitch while irradiating the beam controlled in the step (b) from the exposure head at the predetermined beam pitch;
An exposure method comprising:
請求項8に記載の露光方法であって、
(d) 前記制御ピッチに応じたサイズの制御ピクセルによって前記パターンを表現したパターンデータに基づいて、前記多値データを作成する工程をさらに有することを特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 8, comprising:
(d) An exposure method further comprising the step of creating the multi-value data based on pattern data expressing the pattern by control pixels having a size corresponding to the control pitch.
請求項9に記載の露光方法であって、
前記(d)工程は、前記パターンデータにおいて前記パターンのエッジを構成する制御ピクセルであるエッジ制御ピクセルを検出することにより、前記多値データを作成する工程であることを特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 9, comprising:
The step (d) is an exposure method characterized in that the multi-value data is created by detecting edge control pixels which are control pixels constituting an edge of the pattern in the pattern data.
請求項10に記載の露光方法であって、
前記(d)工程は、ビームの光軸位置に対応する制御ピクセルの位置からの所定の方向についてのみ前記エッジ制御ピクセルを検出する工程であることを特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 10,
The step (d) is an exposure method characterized in that the edge control pixel is detected only in a predetermined direction from the position of the control pixel corresponding to the optical axis position of the beam.
請求項9に記載の露光方法であって、
前記(d)工程は、前記パターンデータにおける前記パターンと、ビームの光量に応じて前記ビームによって露光されるパターンとのマッチングを行うことにより、前記多値データを作成する工程であることを特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 9, comprising:
The step (d) is a step of creating the multi-value data by performing matching between the pattern in the pattern data and a pattern exposed by the beam according to a light amount of the beam. Exposure method.
請求項9に記載の露光方法であって、
前記(d)工程は、ルックアップテーブルを参照しつつ前記多値データを作成する工程であることを特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 9, comprising:
The exposure method, wherein the step (d) is a step of creating the multi-value data while referring to a lookup table.
請求項8ないし13のいずれかに記載の露光方法であって、
(e) 空間光変調手段が備える複数の微小ミラーによって前記光源からの照明光を複数のビームに変調する工程をさらに有し、
前記(b)工程は、前記複数のビームの光量を個々に制御する工程であることを特徴とする露光方法。
An exposure method according to any one of claims 8 to 13,
(e) further comprising the step of modulating the illumination light from the light source into a plurality of beams by a plurality of micromirrors provided in the spatial light modulation means;
The exposure method, wherein the step (b) is a step of individually controlling the light amounts of the plurality of beams.
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