(57)【要約】【課題】フォトレジストの感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置の提供。【解決手段】ステージと、光源の光を変調する光変調部と、変調された光を感光性材料層に照射する照射部と、光変調部へ入射する光の光量を調節する光量調節部と、照射部をステージに対し相対的に走査方向に沿って走査させる走査機構と、光量調節部および走査機構を制御する制御部と、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する第１記憶部と、各走査速度にそれぞれ適した、制御部の制御パラメータの値を記憶する第２記憶部とを備え、制御部は、第１記憶部に記憶された走査速度の中から、入力された露光量に対応する走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を第２記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。【選択図】図１
2010026465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性基板の感光性材料層に対して光を照射することで当該基板上にパターンを露光描画するパターン描画装置であって、
感光性基板が設置されるステージと、
光源と、
前記光源の光を描画すべきパターンの光に変調する光変調部と、
前記基板に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調された光を前記感光性材料層に照射する照射部と、
前記光変調部へ入射する光の光量を調節する光量調節部と、
前記照射部を前記ステージに対し相対的に前記走査方向に沿って走査させる走査機構と、
前記光量調節部および前記走査機構を制御する制御部と、
前記感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する第１記憶部と、
前記各走査速度にそれぞれ適した、前記制御部の制御パラメータの値を記憶する第２記憶部と、
前記照射部が照射する露光量を入力する入力部とを備え、
前記制御部は、前記第１記憶部に記憶された走査速度の中から、前記入力部により入力された露光量に対応する走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を前記第２記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択し、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて前記走査機構および前記光量調節部を制御することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項２】
前記光量調節部は、
前記光源と前記光変調部の間に設けられ、入力した光源の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで光量を調節するアッテネータであることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
【請求項３】
前記第１記憶部に記憶された各走査速度は、前記光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度であることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
【請求項４】
前記光変調部と、前記照射部と、前記光量調節部とを含んで成る露光ヘッドが複数個並設されていることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
【請求項５】
前記光量調節部は、
前記光源の光の光量を調節することを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン描画装置に関し、より詳しくは、フォトレジストの感度が変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、描画装置の一例として、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ：グレーチング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）等の光変調素子を用いてレーザ光等のビーム光を画像データに応じたビーム光に変調し、その変調光でフォトレジストの露光を行う装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この種の描画装置（以下、走査型描画装置と称する）は、フォトレジストが塗布された基板を載置したステージを往復移動させつつフォトレジストに変調光を照射することにより、フォトレジストに回路等のパターンを露光描画することができる。走査型描画装置は、描画パターンをＧＬＶで電子的に生成するものであり、それ以前の露光装置で用いられてきたマスクを必要としない。よって、マスクの製造工程が不要となる。これにより、液晶ディスプレイや半導体基板の製造工程を短縮することができ、また、マスクの製造コストが不要となる。
【０００４】
なお、マスクレスの走査型描画装置においては、描画のスループットを向上させるために、光変調素子を含む複数の露光ヘッドを並設してマルチヘッド化することが一般的に行われている。
【０００５】
ところで、液晶ディスプレイ等の基板製造においては、各工程の歩留り向上や各種条件の最適化のために、商品毎にフォトレジストの種類や膜厚が変更される。その変更に伴って、露光に必要な光量（単位：ｍＪ／ｃｍ2）すなわち感度は変化する。フォトレジストの単位面積に与えられる光量は、露光ヘッドから照射された光量とステージの速度によって決まる。一方、露光ヘッドの最大出力は、描画装置毎に設定されている。従って、ステージの速度を変えることにより、露光ヘッドの最大出力を超えない範囲でフォトレジストの単位面積に与えられる光量を変え、フォトレジストの種類等の変更に対応することができる。ステージ速度が大きい程、露光のスループットは向上する。
【０００６】
多様な商品に対応するために、ステージの走査速度を無段階的に変更して露光することが考えられる。しかしながら、マルチヘッドの走査型描画装置において、ステージ速度を無段階的に変更した場合、ステージ制御や描画タイミング制御を高精度で行うことは難しい。その理由を以下、説明する。
【０００７】
まず、ステージ制御が困難となる一例を述べる。
走査型描画装置においては、ステージが主走査方向に往復し、往路と復路の切替え時に、１つの露光ヘッドが１回の往路走査で露光する幅分だけステージが副走査方向（主走査方向に直交する方向）に移動する。これにより、ストライプ状の露光が行われる。
【０００８】
しかしながら、ステージが主走査方向に移動する際、僅かながらステージの回転（ヨーイング）が生じ、このヨーイングの特性は、ストライプ毎に異なっている。このため、ストライプを構成する帯状の走査列同士が平行とならず、走査列間に隙間ができてしまうことがあった。
【０００９】
このような不具合をなくすために、主走査移動中にステージを回転させることによりステージの向きを補正すること（ヨーイング補正）が考えられる。具体的には、ステージに生じる回転（ヨーイング）と逆方向にステージを回転させる補正回転角を走査列毎に設定し、その補正回転角に基づき、補正を行えばよい。
【００１０】
しかしながら、設定すべき補正回転角は、ステージ速度の関数として表すことができない。そのため、本来であれば、走査列毎に補正回転角を設定し、かつ、その補正回転角を速度毎に設定しなければならない。従って、ステージ速度を無段階的に変更する場合、補正回転角の設定は困難となる。
【００１１】
次に、タイミング制御が困難となる一例を述べる。
図９（ａ）に示されるように、露光ヘッド１３は同一直線上に並んでいることが理想的である。しかしながら、露光ヘッドを精密に同一直線上に並べることは難しく、実際には、図９（ｂ）に示されるように、互いの位置が走査方向に僅かにずれている。この状態で、各露光ヘッド１３による露光を同時に開始すると、図１０に示されるように、露光ヘッド１３間で走査列の位置が走査方向にずれてしまう。
【００１２】
このような不具合を解消するために、各露光ヘッドの露光開始タイミングを補正することが考えられる。具体的には、露光ヘッドの位置ずれ量に応じて露光開始タイミングを補正すればよい。
【００１３】
しかしながら、露光ヘッドの露光タイミングを制御する回路の特性によっては、ステージ速度が変化すると、補正された露光開始タイミングから僅かに遅れて露光を開始することがある。このような場合、制御回路の特性も考慮した補正タイミングを設定しなければ、精密な補正ができない。制御回路の特性は、ステージ速度の関数として表すことができない。従って、ステージ速度を無段階的に変更する場合、補正タイミングの設定は困難となる。
【００１４】
従って、従来の走査型露光描画装置においては、フォトレジストの感度が多様に変更された場合、最適な速度での露光は難しかった。
【特許文献１】特開２００３−５９８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、フォトレジストの感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るパターン描画装置は、
感光性基板の感光性材料層に対して光を照射することで当該基板上にパターンを露光描画するパターン描画装置であって、
感光性基板が設置されるステージと、
光源と、
上記光源の光を描画すべきパターンの光に変調する光変調部と、
上記基板に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調された光を上記感光性材料層に照射する照射部と、
上記光変調部へ入射する光の光量を調節する光量調節部と、
上記照射部を上記ステージに対し相対的に上記走査方向に沿って走査させる走査機構と、
上記光量調節部および上記走査機構を制御する制御部と、
前記感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する第１記憶部と、
上記各走査速度にそれぞれ適した、上記制御部の制御パラメータの値を記憶する第２記憶部と、
上記照射部が照射する露光量を入力する入力部とを備え、
上記制御部は、上記第１記憶部に記憶された走査速度の中から、上記入力部により入力された露光量に対応する走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を上記第２記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択し、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて上記走査機構および上記光量調節部を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、第１記憶部は、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、前記各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した走査速度を設定することができる。
また、制御部は、第１記憶部に記憶された走査速度の中から、入力部により入力された光感度に適した走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を上記第２記憶部に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。制御部は、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて走査機構および光量調節部を制御する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した、走査速度および制御パラメータの値に基づいた制御がなされる。よって、感光性材料層の感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行う走査型パターン描画装置を提供することができる。
【００１８】
本発明においては、
上記光量調節部は、
上記光源と上記光変調部の間に設けられ、入力した光源の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで光量を調節するアッテネータであることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、アッテネータにより確実に光量を調節することができる。
【００２０】
本発明においては、
上記第１記憶部に記憶された各走査速度は、上記光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、第１記憶部に記憶された各走査速度は、光量調節部で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。光量が大きい程、ステージ速度を大きくすることができる。よって、光量を調節しない場合には、ステージ速度が最大となる。従って、より確実に描画のスループットを大きくすることができる。
【００２２】
本発明においては、
上記光変調部と、上記照射部と、上記光量調節部とを含んで成る露光ヘッドが複数個並設されていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、複数の露光ヘッドを並設することにより、マルチヘッド型の露光装置となる。よって、描画のスループットを更に大きくすることができる。
【００２４】
本発明においては、
上記光量調節部は、
上記光源の光の光量を調節しても良い。
【００２５】
この構成によれば、光源の光量を調節するので、光源から出射された光をアッテネータ等で調節する場合に比べて、エネルギーのロスを削減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、フォトレジストの感度が多様に変更されても、高精度の露光描画を大きなスループットで行うことができる走査型パターン描画装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るパターン描画装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、第１実施形態に係るパターン描画装置を示す図である。図２は、描画画素を示す図である。図３は、各露光ヘッドで露光走査する様子を示す図である。図４は、各露光ヘッドで走査露光された状態を示す図である。図５は、第１記憶部に記憶されている光感度および走査速度を示す図である。
【００２８】
図１に示されるように、第１実施形態に係るパターン描画装置１は、感光性基板２の感光性材料層（図示せず）に対して光を照射することで感光性基板２に回路等のパターンを露光描画する装置である。
【００２９】
パターン描画装置１は、ステージ３と、光源４と、照明光学系１４と、複数の露光ヘッド１３と、走査機構８と、制御部９と、第１記憶部１０と、第２記憶部１１と、入力部１２とを備えている。複数の露光ヘッド１３は、ステージ３の上方に位置し、ステージ３の主走査方向Ｙと直角をなす副走査方向Ｘに沿って並設されている。
【００３０】
ステージ３の上面には、感光性基板２が設置される。
【００３１】
光源４は、レーザ駆動部とレーザダイオードとを含む。レーザダイオードは、レーザ駆動部によって駆動されることでビーム光（レーザ光）を出力する。図１では、光源４から照射部６までのビーム光の流れを一点鎖線で示している。
【００３２】
照明光学系１４は、光源４のビーム光を各露光ヘッド１３へ同じ光量ずつ分配する。図１に示される例では、照明光学系１４で分離されたビーム光を光量調節部７を介して露光ヘッド１３に入射する。
【００３３】
光量調節部７は、露光ヘッド１３の光変調部５へ入射する光の光量を調節する。光量調節部７の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように、照明光学系１４と光変調部５の間に設けられたアッテネータとすることができる。このアッテネータは、入力した光源４の光の一部を反射し、反射されなかった光を出力することで、出射光量を入射光量の０〜１００％の量に調節する。
【００３４】
露光ヘッド１３は、光変調部５と、照射部６とを含む。
【００３５】
光変調部５は、例えば回折格子型の光変調素子で構成されている。回折格子型の光変調素子としては、例えばＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ：グレーチング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）等が知られている。ＧＬＶは、直線状に配列され進入した光の回折角度を個別に制御可能な複数の回折格子を備えている。各回折格子の形状を制御することにより各回折格子における光の回折角度の制御がなされ、これによって光変調がなされる。露光ヘッド１３には、図２に示されるように、各回折格子に個々に対応した１列に並ぶ複数のビーム光出射領域（例えば、１列に並ぶ２０００個の領域）２０が形成されている。１個のビーム光出射領域２０は、１個の描画画素として機能する。図２、３、４に示されるように、ビーム光出射領域２０からビーム光が出射された状態で走査が行われると、帯状の走査列２１が形成される。つまり、走査列２１の領域が走査露光される。この走査露光により、帯状の露光パターン（図示略）が感光性材料層に描画される。なお、各走査列２１中に示した矢印は、露光ヘッド１３の走査方向を示している。図３、４に示されるように、各露光ヘッド１３は、互いに間隔を空けて配置されている。各露光ヘッド１３は、往路と復路で互いに逆向きに走査露光を行う。
照明光学系１４で分配されたビーム光は光変調部５により光変調され、この光変調により描画すべきパターンに応じたビーム光が生成される。
【００３６】
照射部６は、感光性基板２に対し走査方向へ相対移動しつつ、変調されたビーム光を感光性材料層に照射する。照射部６は、対物レンズを含むレンズ光学系で構成されている。光変調部５により光変調されたビーム光は、対物レンズの上下方向の移動によって鉛直方向の焦点位置が調節される。焦点位置が調節されたビーム光は、感光性材料に照射される。
【００３７】
露光ヘッド１３は、感光性基板２の感光性材料層を露光する際、描画画像データを基に描画パターン生成ユニット１５で生成された制御信号に基づいてＧＬＶの各回折格子における回折角度を制御してビーム光を変調する。ビーム光は、変調によりビーム光出射領域２０から出射されるか否かが制御される。露光ヘッド１３は、射出するか否かが制御された複数本のビーム光により感光性基板２の走査露光を行う。
【００３８】
走査機構８は、照射部６をステージ３に対し相対的に走査方向に沿って走査させる。走査機構８は、主走査機構と、副走査機構と、回転機構とを含む（いずれも図示せず）。
主走査機構は、露光ヘッド１３をステージ３に対し相対的に主走査方向Ｙに沿って往復走査させる。例えば、主走査機構はステージ３を移動させる。
【００３９】
副走査機構は、露光ヘッド１３を、ステージ３に対し相対的に主走査方向Ｙと直交する副走査方向Ｘに走査させる。副走査機構は、例えばステージ３を移動させる。
【００４０】
入力部１２は、感光性材料層に与える露光量を入力する。入力部１２は、制御部９の装置制御ユニット１６に接続されている。露光量は、露光をしようとする感光性基板２に与える単位面積当たりのエネルギーであり、ユーザにより入力される。
【００４１】
第１記憶部１０は、図５に例示されるように、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量（ｍＪ／ｃｍ2）と、各露光量にそれぞれ適した走査速度（ｍｍ／ｓｅｃ）とを対応付けてルックアップテーブル２２として記憶する。第１記憶部１０に記憶された各走査速度は、光量調節部７で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。第１記憶部１０は、制御部９の装置制御ユニット１６に接続されている。
【００４２】
図５に示されるように、ステージ速度は、露光量毎に１つの値が設定されている。
図５に示されるルックアップテーブル２２は、光感度が２４０（ｍＪ／ｃｍ2）の感光性材料層に対して５０（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度で露光描画する能力を持つ露光装置におけるルックアップテーブルである。光量調節部７によって照明光学系１４からの光量をその０〜１００％の光量に調節することができる。よって、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度においては、０〜２４０（ｍＪ／ｃｍ2）の光量で描画することが可能である。ステージ速度を２倍の１００（ｍｍ／ｓｅｃ）にした場合の光量は５０（ｍｍ／ｓｅｃ）の場合の半分、すなわち０〜１２０（ｍＪ／ｃｍ2）の光量で描画することが可能となる。以下同様に、走査速度を２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、４００（ｍｍ／ｓｅｃ）と２倍にする毎に光量は半分になる。このようにしてルックアップテーブル２２は構成されている。
【００４３】
すなわち、入力する露光量が０より大きく３０以下（ｍＪ／ｃｍ2）の場合は、ステージ走査速度が４００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定されている。入力する露光量が３０より大きく６０以下（ｍＪ／ｃｍ2）の場合は、ステージ走査速度が２００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定されている。入力する露光量が６０より大きく１２０以下（ｍＪ／ｃｍ2）の場合は、ステージ走査速度が１００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定されている。入力する露光量が１２０より大きく２４０以下（ｍＪ／ｃｍ2）の場合は、ステージ走査速度が５０（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定されている。
【００４４】
この例においては、例えば２０（ｍＪ／ｃｍ2）の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として２０（ｍＪ／ｃｍ2）を入力部１２へ入力した場合、装置制御ユニット１６により４００（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度が選択される。３０（ｍＪ／ｃｍ2）の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として３０（ｍＪ／ｃｍ2）を入力部１２へ入力した場合も、装置制御ユニット１６により４００（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度が選択される。
【００４５】
また、４０（ｍＪ／ｃｍ2）の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として４０（ｍＪ／ｃｍ2）を入力部１２へ入力した場合、装置制御ユニット１６により２００（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度が選択される。６０（ｍＪ／ｃｍ2）の光感度を有する感光性材料層にパターン描画すべく、ユーザが露光量として６０（ｍＪ／ｃｍ2）を入力部１２へ入力した場合も、装置制御ユニット１６により２００（ｍｍ／ｓｅｃ）のステージ速度が選択される。
【００４６】
第２記憶部１１は、各走査速度にそれぞれ適した、制御部９の制御パラメータの値を記憶する。第２記憶部１１は、制御部９の装置制御ユニット１６に接続されている。制御パラメータの種類は特に限定されるものではないが、例えば、ステージ３の補正回転角、露光ヘッド１３の露光開始タイミング、光量調節部７の光量絞り率等を挙げることができる。
【００４７】
制御部９は、装置制御ユニット１６と、描画パターン生成ユニット１５と、光変調部制御回路１７と、ステージ駆動系制御回路１８と、光量調節部制御回路１９とを含む。
【００４８】
制御部９は、全体として走査機構８、光量調節部７、および光変調部５を制御する。
【００４９】
装置制御ユニット１６は、描画パターン生成ユニット１５と、光変調部制御回路１７と、ステージ駆動系制御回路１８と、光量調節部制御回路１９に対し必要なデータおよび制御信号を出力する。
【００５０】
装置制御ユニット１６は、第１記憶部１０に記憶された走査速度の中から、ユーザの光感度入力操作で入力部１２から入力された露光量に対応する走査速度を選択する。装置制御ユニット１６は、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を第２記憶部１１に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。装置制御ユニット１６は、選択された走査速度および制御パラメータの値をステージ駆動系制御回路１８へ出力する。ステージ駆動系制御回路１８は、入力した走査速度および制御パラメータの値に基づいて、走査機構８を制御する。この場合の制御パラメータは、例えばステージ３の補正回転角である。
【００５１】
また、装置制御ユニット１６は、選択した制御パラメータを光量調節部制御回路１９へ出力する。光量調節部制御回路１９は、入力した制御パラメータの値に基づいて、光量調節部７を制御する。この場合の制御パラメータは、例えば光量調節部７の光量絞り率である。
【００５２】
また、装置制御ユニット１６は、選択した制御パラメータの値を光変調部制御回路１７へ出力する。光変調部制御回路１７は、入力した制御パラメータの値に基づいて、光変調部５を制御する。この場合の制御パラメータは、例えば露光ヘッド１３の露光開始タイミングである。
【００５３】
また、装置制御ユニット１６は、描画画像データを描画パターン生成ユニット１５へ出力する。描画パターン生成ユニット１５は、入力したデータに基づいて制御信号を生成し、その制御信号を光変調部制御回路１７へ出力する。
【００５４】
次に、図６を参照しつつ、パターン描画装置１の特徴的な動作について説明する。図６は、パターン描画装置１の特徴的な動作を示すフローチャートである。
まず、パターン描画すべき感光性基板２の感光性材料層に与える露光量がユーザにより入力部１２へ入力される（ステップＳ１）。次いで、パターン描画すべき感光性基板２がステージ２上へ設置される（ステップＳ２）。
【００５５】
次いで、装置制御ユニット１６は、ユーザが入力した露光量に対応するステージ２の走査速度を第１記憶部１０のルックアップテーブル２２を参照して設定する（ステップＳ３）。また、装置制御ユニット１６は、選択した走査速度に対応する制御パラメータの値を第２記憶部１１を参照して設定する（ステップＳ４）。
【００５６】
次いで、装置制御ユニット１６は、選択した数値データを各制御回路１７，１８，１９へ出力する（ステップＳ５）。具体的には、装置制御ユニット１６は、走査速度および制御パラメータの値をステージ駆動系制御回路１８へ出力する。また、装置制御ユニット１６は、選択した制御パラメータの値を光量調節部制御回路１９、光変調部制御回路１７へ出力する。また、装置制御ユニット１６は、描画画像データを描画パターン生成ユニット１５へ出力する。
【００５７】
次いで、描画パターン生成ユニット１５は、入力したデータに基づいて制御信号を生成し、その制御信号を光変調部制御回路１７へ出力する（ステップＳ６）。
【００５８】
次いで、各制御回路１７，１８，１９は制御対象を制御する（ステップＳ７）。具体的には、光量調節部制御回路１９は光量調節部７を制御する。光変調部制御回路１７は光変調部５を制御する。ステージ駆動系制御回路１８はステージ３を制御する。これにより、精密かつスループットが大きい走査露光が実現される。以上が、パターン描画装置１の特徴的な動作である。
【００５９】
ここで、露光描画時に露光ヘッド１３に与えられるべき光量について説明する。
感光性基板２の感光性材料層の種類や厚みに応じて、露光描画に必要な光量は異なる。光源４の出力と感光性材料層の光感度を一定とした場合、描画時に各露光ヘッド１３に与えられるべき光量はステージ速度に比例する。つまり、感光性材料層が単位面積当たりに必要な光量を得るためには、ステージ速度が大きければ各露光ヘッド１３に与えられる光量も大きくする必要がある。
【００６０】
露光ヘッド１３が出力する光量をＰ、ステージ速度をＶとすると、Ｐ∝Ｖ（ＰはＶに比例する）の関係が成り立つ。
【００６１】
感光性材料層の光感度（露光に必要な光量）が大きくなると、各露光ヘッド１３に与えられるべき光量も大きくなる。よって、感光性材料層の光感度をＱとすると、Ｐ∝Ｑ×Ｖ（ＰはＱおよびＶに比例する）の関係が成り立つ。
【００６２】
感光性材料層を走査列２１のパターンで走査することにより、帯状の露光パターンが感光性材料層に描画される。露光パターンの図示は省略する。各露光ヘッド１３に与えられる光量が同じであれば、理想的には、描画結果としての露光パターンの線幅も同じとなる。しかしながら、実際には、照射部６のレンズ特性のばらつき等に起因して、露光結果としての露光パターンの線幅が露光ヘッド１３間で異なる場合がある。例えば、レンズ特性のばらつき等に起因して露光量が多くなると露光パターンの線幅が太くなり、逆に露光量が少なくなると露光パターンの線幅が細くなる。このような場合、描画結果である露光パターンの線幅を測定し、その測定結果に基づいて各露光ヘッド１３に与えられる最適な光量を求めるとよい。そこで、その最適な光量を求めるために、比例係数Ｋを設定する。
【００６３】
つまり、
Ｐ＝Ｋ×Ｑ×Ｖ      ・・・（１）
が成り立つようなＫを各露光ヘッド１３毎に求めることにより、描画時に各露光ヘッド１３に与えられるべき光量を求めることができる。
【００６４】
（１）の式を変形すると、
Ｋ＝Ｐ／（Ｑ×Ｖ）      ・・・（２）
となる。
【００６５】
Ｋを求める具体例を以下に示す。
図２を参照して、露光ヘッド１３の走査列幅を５（ｍｍ）、露光ヘッド１３のビーム光出射領域２０（以下、画素２０と称する）の数を２０００（ｐｉｘｅｌ）、ステージ速度＜Ｖ＞を４００（ｍｍ／ｓｅｃ）、感光性材料層の光感度＜Ｑ＞を３０（ｍＪ／ｃｍ2）とする。      ・・・（３）
【００６６】
この露光ヘッド１３が１秒間に描画を行う面積は、
０．５（ｃｍ）×４０（ｃｍ）＝２０（ｃｍ2）
となる。
【００６７】
光感度３０（ｍＪ／ｃｍ2）＝３０（ｍＷ・ｓｅｃ／ｃｍ2）に相当する光量を１秒間でこの面積に与えるためには、
Ｐ＝３０（ｍＷ・ｓｅｃ／ｃｍ2）÷１（ｓｅｃ）×２０（ｃｍ2）＝６００（ｍＷ）の光量が必要となる。
【００６８】
露光ヘッド１３の画素２０の数は２０００（ｐｉｘｅｌ）なので、１画素当たりの光量は、
Ｐ＝６００（ｍＷ）÷２０００（ｐｉｘｅｌ）
＝０．３（ｍＷ／ｐｉｘｅｌ）      ・・・（４）
となる。
【００６９】
式（２）、（３）、（４）より、
Ｋ＝Ｐ／（Ｑ×Ｖ）＝０．３÷（３０×４００）＝０．００００２５    ・・・（５）
となる。
【００７０】
なお、Ｐの単位を（μＷ／ｐｉｘｅｌ）とすると、
Ｋ＝Ｐ／（Ｑ×Ｖ）＝３００÷（３０×４００）＝０．０２５    ・・・（６）
となる。
【００７１】
以上により、この露光ヘッド１３の比例係数Ｋが求まり、
Ｐ＝０．０２５ＱＶ      ・・・（７）
の関係が成り立つ。
【００７２】
しかしながら、式（７）は照射部６等が品質にばらつきのない理想的な状態にある場合に成り立つ式である。実際の照射部６等には品質にばらつきがあるかもしれないので、露光によって形成された露光パターンの線幅を測定し、その測定結果に基づき、式（７）を修正する必要がある。
【００７３】
そこで、図７に例示されるように、各露光ヘッド（１）（２）（３）の１本目の走査列２１同士、２本目の走査列２１同士、３本目の走査列２１同士、・・・ｎ本目の走査列２１同士を光量調節部７において同じ絞り率で光量を絞ったビーム光により露光する。図７に示される例では、１本目の走査列２１には露光量Ａであると思われる露光量を与え、２本目の走査列２１には露光量Ａ＋Ｎであると思われる露光量を与え、３本目の走査列２１には露光量Ａ＋２Ｎであると思われる露光量を与えている。各露光ヘッド１３には同じ絞り率による光量を与えるが、照明光学系１４および照射部６に歪みがある可能性があるので、同じ本数目の走査列２１に同じ光量が与えられているとは限らない。Ｎを小さい値に設定すれば、精度が向上する。
【００７４】
図７に示される例において、露光量Ａは２４（ｍＪ／ｃｍ2）、露光量Ａ＋Ｎは２５（ｍＪ／ｃｍ2）、露光量Ａ＋２Ｎは２６（ｍＪ／ｃｍ2）であるとする。露光量Ａ＋３Ｎは２７（ｍＪ／ｃｍ2）、露光量Ａ＋４Ｎは２８（ｍＪ／ｃｍ2）であるとする。感光性材料層の光感度は２５（ｍＪ／ｃｍ2）であるとする。
【００７５】
走査列２１の走査により形成された露光パターンの線幅を測定した結果、露光ヘッド（１）では２本目の走査列２１に対応する露光パターンが光感度２５（ｍＪ／ｃｍ2）に対応する適切な線幅であり、露光ヘッド（２）では３本目の走査列２１に対応する露光パターンが適切な線幅であったとする。
【００７６】
この場合、以下の計算を行う。
Ｋ１＝Ｐ／（Ｑ×Ｖ）
＝３００×（２５／３０）÷（２５×４００）＝０．０２５      ・・・（８）
【００７７】
Ｋ２＝Ｐ／（Ｑ×Ｖ）
＝３００×（２６／３０）÷（２５×４００）＝０．０２６      ・・・（９）
【００７８】
式（８）より、
露光ヘッド（１）については、
Ｐ１＝０．０２５ＱＶ      ・・・（１０）
が成り立つ。
これは、式（７）と同じであるから、露光ヘッド（１）における光学系が理想的な状態にあることを示している。
【００７９】
式（９）より、
露光ヘッド（２）については、
Ｐ２＝０．０２６ＱＶ      ・・・（１１）
が成り立つ。
これは、露光ヘッド（２）における光学系に例えば歪みがあって、若干の光量ロスがあることを示している。
【００８０】
Ｋ１の値は露光ヘッド（１）に固有の定数である。Ｑ、Ｖを変更した場合でも、式（１０）は成立する。露光ヘッド（１）に与えられるべき光量は式（１０）のＱ、Ｖに値を代入することにより求まる。
すなわち、Ｐ１＝０．０２５×２５×４００
＝２５０（μＷ／ｐｉｘｅｌ）
となる。
Ｐ１の光量が露光ヘッド（１）に与えられるように光量調節部７（例えばアッテネータ）で光量を調節すればよい。
【００８１】
Ｋ２の値は露光ヘッド（２）に固有の定数である。Ｑ、Ｖを変更した場合でも、式（１１）は成立する。露光ヘッド（２）が出射すべき光量は式（１１）のＱ、Ｖに値を代入することにより求まる。
すなわち、Ｐ２＝０．０２６×２５×４００
＝２６０（μＷ／ｐｉｘｅｌ）
となる。
Ｐ２の光量が露光ヘッド（２）に与えられるように光量調節部７（例えばアッテネータ）で光量を調節すればよい。
【００８２】
以上説明したように、パターン描画装置１によれば、第１記憶部１０は、感光性材料層の光感度に応じて選択される複数の露光量と、各露光量にそれぞれ適した走査速度とを対応付けて記憶する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した走査速度を設定することができる。
また、制御部９は、第１記憶部１０に記憶された走査速度の中から、入力部１２により入力された露光量に適した走査速度を選択し、選択された走査速度に適した制御パラメータの値を第２記憶部１１に記憶された制御パラメータの値の中から選択する。制御部９は、選択された走査速度および制御パラメータの値に基づいて走査機構８および光量調節部７、光変調部５を制御する。従って、感光性材料層の感度が多様に変更されても、各感度にそれぞれ適した、走査速度および制御パラメータの値に基づいた制御がなされる。よって、感光性材料層の感度が多様に変更されても、高精度かつスループットが大きな走査露光を行うことができる。
また、第１記憶部１０に記憶された各走査速度は、光量調節部７で光量を調節しない場合の光量に対応した速度である。光量が大きい程、ステージ速度を大きくすることができる。よって、光量を調節しない場合には、ステージ速度が最大となる。従って、確実に描画のスループットを大きくすることができる。
【００８３】
なお、第１実施形態においては、第１記憶部１０に記憶されるルックアップテーブルを図８に示されるように変更してもよい。すなわち、図示されているように、入力する露光量が３０より大きく４０以下（ｍＪ／ｃｍ2）の場合は、ステージ走査速度が３００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定されている。これは、光感度が４０（ｍＪ／ｃｍ2）の感光性材料層を高速で走査露光する場合に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、半導体基板、液晶ディスプレイ、プリント基板を製造するためにフォトリソグラフィを行うパターン描画装置等に利用可能であり、特に、複数の露光ヘッドを備えたパターン描画装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパターン描画装置を示す図
【図２】第１実施形態におけるビーム光出射領域（描画画素）を示す図
【図３】第１実施形態における各露光ヘッドで露光走査する様子を示す図
【図４】第１実施形態における各露光ヘッドで走査露光された状態を示す図
【図５】第１実施形態における第１記憶部に記憶されているルックアップテーブルの一例を示す図
【図６】第１実施形態に係るパターン描画装置の特徴的な動作を示すフローチャート
【図７】第１実施形態において、各露光ヘッドの比例定数Ｋを求める方法を示す図
【図８】第１実施形態における第１記憶部に記憶されているルックアップテーブルの他の例を示す図
【図９】各露光ヘッドの位置関係を示す図であり、（ａ）は理想的な状態を示す図、（ｂ）は走査方向に互いがずれている状態を示す図
【図１０】走査列が露光ヘッド間でずれている場合を示す図
【符号の説明】
【００８６】
１    パターン描画装置
２    感光性基板
３    ステージ
４    光源
５    光変調部
６    照射部
７    光量調節部
８    走査機構
９    制御部
１０    第１記憶部
１１    第２記憶部
１２    入力部
１３    露光ヘッド
１４    照明光学系
１５    描画パターン生成ユニット
１６    装置制御ユニット
１７    光変調部制御装置
１８    ステージ駆動系制御回路
１９    光量調節部制御回路
２０    ビーム光出射領域
２１    走査列
２２，２３    ルックアップテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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