(57)【要約】【課題】露光装置に使用される基板の感度を、高精度に検出する。【解決手段】マイクロミラーを２次元配列させた光変調素子アレイを備えた露光装置において、マイクロミラー使用率が漸次的に下がる複数のマスクパターンを用意する。そして、露光動作の度にマスクパターンを順次切り替えてオーバラップ露光動作を実行し、走査方向に沿って連続的にパターン濃度が変化するグラデーションをもつステップタブレットパターンを形成する。【選択図】図７
2014153673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイと、
前記光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、
露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを被描画体に形成する露光動作制御部とを備え、
前記露光動作制御部が、複数の分割エリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成可能であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光動作制御部が、隣接する分割エリア間および各分割エリア内において総露光量が減少もしくは増加するステップタブレットのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光動作制御部が、前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を増加もしくは減少させていくことにより、ステップタブレットのパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光動作制御部が、前記光変調素子アレイの中で不使用光変調素子を定めたマスクパターンによって構成され、不使用としない有効な光変調素子の割合を漸次的に減少もしくは増加させた一連のマスクパターンを、マスク切り替えピッチに応じて、順次切り替えて使用することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光動作制御部が、マスク切り替えピッチを変えることによって、ステップタブレットのパターン長さを調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記露光動作制御部が、分割エリア区切り位置を変えることにより、スケーリング可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記露光動作制御部が、ステップタブレットの一部パターンのみを形成可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光動作制御部が、指標パターンを含むステップタブレットのパターンを形成可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記露光動作制御部が、スケールパターンと一連のマスクパターンとを合成して、ステップタブレットのパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記露光動作制御部が、ステップタブレットのパターンを、描画パターンが形成されない前記被描画体の余白領域に形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載された露光装置によってステップタブレットのパターンが形成されていることを特徴とする基板。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載された露光装置によって生成される透過型ステップタブレット。
【請求項１３】
複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って相対移動させ、
露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを被描画体に形成する方法であって、
複数の分割エリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
露光装置を、
複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って相対移動させる間、露光位置を検出する露光位置検出手段と、
露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを被描画体に形成する露光動作制御手段として機能させるプログラムであって、
複数の分割エリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成するように、前記露光動作制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
露光装置に使用される感光材料の感度を検出する透過型ステップタブレットであって、
濃度レベルに応じた数値を並べたスケールと、
前記スケールに応じて規定される複数の分割エリアに形成された一連の濃度パターンとを備え、
前記一連の濃度パターンが、分割エリア間および各分割エリア内おいて透過率が減少もしくは増加するグラデーションをもつパターンであることを特徴とするステップタブレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク／レチクルを用いてパターンを描画し、あるいは、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）など空間光変調素子によってパターンを直接描画する露光装置に関し、特に、感光材料の感度検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光材料の感度は、その種類によって異なり、また、経時変化などによっても変化する。したがって、描画処理前に感光材料の感度を検出し、感度に合わせて露光条件を調整する必要がある。通常、ステップタブレットと呼ばれる感度検出用の階段チャート（感度検出パターン）を用いて調整作業が行われる。
【０００３】
具体的には、基板に対してステップタブレットを載せてその上から描画パターンを試験的に形成し、その描画パターンの感度を表す濃度レベルを調べる。そして、検出した濃度レベルが指標とする基準濃度レベルと一致するように、光源の出力等を調整する。調整後、描画処理を実行する。
【０００４】
ステップタブレットは、段階的に透過率（濃度）を変化させたグレースケール状のパターンをフィルムシートに描いた透過型階段光学くさび（Transmission Step Wedge）であり、感光材料の感度特性（露光量）を検出、評価するゲージとして使用される。マスク露光装置、マスクレス露光装置いずれにおいても、ステップタブレットを用いて基板に合わせた露光量管理を行うことができる。
【０００５】
通常使用されるステップタブレットは、ＮＩＳＴ（National Institute of Standard and Technology）によるＳＲＭ（Standard Reference Material）Ｎｏ．１００８に準拠し、基板の感度特性検出に用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、マスクレス露光装置の場合、ステップタブレットを用いる代わりに、感度検出用パターンを直接感光材料に描画することが可能である。具体的には、段階的に照射エネルギー（パターン濃度）を増加させた感度検出パターンを形成する（特許文献２参照）。あるいは、均等に分散した複数のスポット像からなる網点画像のドットピッチを段階的に増加させることによって、感度検出パターンを描画する（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１２８０１５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２２２６号公報
【特許文献３】特開２００７−１１２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
感光材料の感度は種類によって様々であり、また、光源特性などの露光条件の違いによって、検出される感度も微妙に変化する。従来のステップタブレットでは、比較的大きな幅をもつ濃度一定エリアを階段状に配列したパターンであるため、検出された濃度レベルが提示されている濃度レベルと正確に一致しない場合が生じる。
【０００９】
したがって、露光装置に使用される感光材料の感度を、精度よく検出することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の露光装置は、複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイと、前記光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って連続的に相対移動させる走査部と、露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを前記被描画体に形成する露光動作制御部とを備える。
【００１１】
露光領域が相対移動する中、前記露光動作制御部は、所定の露光ピッチでオーバラップ露光を実行する。すなわち、露光領域が部分的に互いに重なるように多重露光動作が実行される。そして、前記露光動作制御部は、走査方向に沿って複数のエリア（以下では、分割エリアという）が規定されるステップタブレットを描画することができる。すなわち、露光動作制御部は、複数のエリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成可能である。
【００１２】
ステップタブレットのパターンとしては、パターン全体に渡り、走査方向に沿って照射エネルギー、すなわちパターン濃度が減少もしくは増加、あるいは増加と減少を繰り返すスケール的なグラデーション状のパターンとすることが可能である。
【００１３】
本発明のステップタブレットのパターンでは、総露光量一定のエリアを段階的に設け、エリアごとに総露光量を変化させるパターンではなく、隣接する分割エリア間、および各分割エリア内部の両方において、パターン濃度差が生じている。このようなパターンを、複数の光変調素子の制御およびオーバラップ露光によって実現している。
【００１４】
例えば、露光動作制御部は、ステップタブレットのパターンを、描画パターンが形成されない余白領域に形成することが可能である。すなわち、実際の描画処理と同じ条件でステップタブレットのパターンを形成し、描画パターンをパターン形成領域に形成することで、１つの基板に対して描画パターンとともに描画管理用のステップタブレットパターンを一緒に形成することができる。作業者は、これに基づいて光量など描画処理に関する管理を行うことができる。
【００１５】
例えば、露光動作制御部が、指標パターンを含むステップタブレットのパターンを形成可能である。これによって、指標パターンが指示する基準、目標の感度（露光量）の位置と、実際のステップタブレットのパターンを形成したときに露光部分と非露光部分の境目となる境界ラインの位置とを比較することで、描画管理することができる。
【００１６】
ステップタブレットのパターンは、従来のステップタブレットと同様、段階的に段数を設けたスケールを一連の濃度パターンとともに表示させてもよい。例えば、露光動作制御部は、スケールパターンと一連のマスクパターンとを合成して、ステップタブレットのパターンを形成することができる。この場合、隣接する分割エリア間に余白となるバー状の微小マスク領域を設けてもよく、あるいは設けない構成にしてもよい。
【００１７】
ステップタブレットのパターンとしては、走査方向に沿って全体的にパターン濃度が減少もしくは増し続ける濃度パターンとすることによって、感度検出が容易となる。例えば、光動作制御部は、隣接する分割エリア間および各分割エリア内において総露光量が減少もしくは増加するステップタブレットのパターンを形成することが可能である。
【００１８】
また、各分割エリア内において段階的に濃度差を設けたステップタブレットのパターンを形成してもよい。この場合、分割エリア内部全体に渡って濃度が増加／減少し続ける濃度パターンでもよく、一部分だけ濃度一定部分を設けた濃度パターンにすることもできる。
【００１９】
あるいは、パターン濃度が連続的に増加、あるいは減少しているととみなせる程、総露光量の変化率が一定、あるいは緩やかに変わる無段階パターンを形成することができる。これら濃度パターンの濃度変化の程度は、露光ピッチ調整、特定の光変調素子の切り替え制御などによって行うことができる。
【００２０】
前記露光動作制御部は、前記光変調素子アレイの中で露光時不使用とする不使用光変調素子の数を、露光動作に従って増加もしくは減少させていくことによって、ステップタブレットのパターンを形成することができる。露光ピッチに合わせて不使用数を変化させてもよく、あるいは、それ以外のピッチ／時間間隔で切り替えてもよい。
【００２１】
例えば、前記光変調素子アレイの中で不使用光変調素子を定めたマスクパターンによってオーバラップ露光を実行し、露光動作制御部が、不使用としない有効な光変調素子の割合を漸次的に減少もしくは増加させた複数のマスクパターンを、定められたマスク切り替えピッチに応じて、順次切り替えて使用する。マスク切り替えピッチは、露光ピッチと同じでもよく、あるいは露光ピッチよりも長いピッチでもよい。
【００２２】
ステップタブレットのパターンの濃度変化の程度等は、使用する基板、その感度特性などの条件に応じて定めればよい。きわめて緩やかに濃度変化をさせて感度検出を厳密に行うこともできる。例えば、露光動作制御部は、マスク切り替えピッチを変えることによって、ステップタブレットのパターン長さを調整可能である。これによって、全体的スケールの全体長さ（スケーリング幅）が変化する。
【００２３】
ステップタブレットのパターンに形成する目盛り位置は、従来のステップタブレットの段数に合わせてもよい。露光動作制御部は、分割エリア区切り位置を変えることにより、目盛り位置の修正、調整をすることができる。すなわち、スケーリング可能である。
【００２４】
また、露光動作制御部は、ステップタブレットの一部パターンのみを形成可能である。すなわち、濃度パターンの開始、終了位置を変更することによって、目標とする基準値付近の濃度パターンだけ形成することができる。
【００２５】
本発明の他の局面における露光方法は、複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って相対移動させ、露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを被描画体に形成する方法であって、複数の分割エリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成する。
【００２６】
本発明の他の局面におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されるプログラムであって、露光装置を、複数の光変調素子を２次元配列させた光変調素子アレイによって被描画体表面に規定される露光領域を、主走査方向に沿って相対移動させる間、露光位置を検出する露光位置検出手段と、露光領域の相対位置に応じて前記複数の光変調素子を制御し、オーバラップ露光動作によって描画パターンを被描画体に形成する露光動作制御手段として機能させるプログラムであって、複数の分割エリア間および各分割エリア内においてパターン濃度差をもたせたステップタブレットのパターンを、前記被描画体に形成するように、前記露光動作制御手段として機能させる。
【００２７】
本発明の他の局面におけるステップタブレットは、マスク露光装置、マスクレス露光装置両方に使用可能なる透過型階段光学くさびに相当する感度検出器である。ステップタブレットは、濃度レベルに応じた数値を並べたスケールと、前記スケールに応じて規定される複数の分割エリアに形成された一連の濃度パターンとを備え、前記一連の濃度パターンが、分割エリア間および各分割エリア内おいて透過率が減少もしくは増加するグラデーションをもつ。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、感光材料の感度を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態である露光装置のブロック図である。
【図２】感度検出パターンを示した図である。
【図３】感度検出パターンの総露光量の変化を示したグラフである。
【図４】各マスクパターンの露光量分布を示した図である。
【図５】感度検出パターンの総露光量分布を示した図である。
【図６】感度検出パターンの描画処理を示したフローチャートである。
【図７】第２の実施形態におけるステップタブレットパターンを形成した基板を示した図である。
【図８】ステップタブレットパターンおよびその生成過程を示した図である。
【図９】ステップタブレットパターンの一部を示した図である。
【図１０】ステップタブレットパターンの描画処理を示したフローチャートである。
【図１１】スケーリング補正したステップタブレットパターンを示した図である。
【図１２】パターン長さを変えたステップタブレットパターンを示した図である。
【図１３】部分的ステップタブレットパターンを示した図である。
【図１４】第３の実施形態におけるステップタブレットを示した平面図である。
【図１５】ステップタブレットの透過率を表すグラフを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態である露光装置（描画装置）のブロック図である。
【００３２】
露光装置１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布あるいは貼り付けた基板Ｗに直接パターンを形成するマスクレス露光装置であり、ＤＭＤ２２、および照明光学系、投影光学系（ともに図示せず）を備えた露光ヘッド１０Ａによりパターンを形成する。
【００３３】
露光装置１０は、紫外光などの照明光を放射する放電ランプ２０を備える。放電ランプ２０からの照明光は、照明光学系によってＤＭＤ２２へ導かれる。ＤＭＤ２２は、数μｍ〜数十μｍの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に２次元配列させた光変調素子アレイであり、例えば１０２４×７６８のマイクロミラーによって構成される。
【００３４】
各マイクロミラーは、露光データに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ状態のマイクロミラーにより反射した光は、投影光学系を介して基板Ｗに導かれる。その結果、ＯＮ状態ミラーからの反射光によって形成される光束、すなわちパターン光が基板Ｗに照射される。なお、ここでは説明上ＤＭＤを１つ示しているが、実際には複数の露光ヘッドが配置されている。
【００３５】
基板Ｗが搭載される描画テーブル１２は、ステージ駆動機構１４によって駆動される。描画テーブル１２には、互いに直交なＸ−Ｙ座標系が規定されており、描画テーブル１２はＸ、Ｙ方向に沿って移動可能であり、基板送り方向が調整される。ここでは、Ｘ方向を主走査方向（走査方向ＳＭ）、Ｙ方向を副走査方向と定める。
【００３６】
基板Ｗが主走査方向（Ｘ方向）に沿って移動するのに伴い、ＤＭＤ２２によって規定される投影領域（以下、露光領域という）が基板Ｗに対して相対移動する。ここでは、移動方式として連続移動方式が採用されており、一定速度で露光領域が基板Ｗに対し相対移動する。また、露光方式として多重露光方式が適用されており、描画テーブル１２が移動する間、所定の露光ピッチ（マイクロミラー変調時間）でオーバラップ露光が行われる。
【００３７】
基板Ｗを副走査方向（Ｙ方向）にシフトさせながら露光動作を各走査バンドに対して順次行うことにより、基板全体にパターンが形成されていく。描画処理が終了すると、現像処理、エッチング又はメッキ、レジスト剥離処理などの後処理が施され、パターンを形成した基板が製造される。
【００３８】
コントローラ３０は、外部のワークステーション（図示せず）と接続されており、露光装置１０の動作を制御する。制御プログラムは、コントローラ３０内の図示しないＲＯＭに制御プログラムが格納されている。コントローラ３０は、ＤＭＤ駆動回路２４、ステージ駆動機構１４などへ制御信号を出力する。
【００３９】
ワークステーションからコントローラ３０に入力される描画データ／パターンデータは、描画パターンの位置情報をもつベクタデータ（ＣＡＤ／ＣＡＭデータ）であり、基板Ｗに規定されたＸ−Ｙ座標系に基づく位置座標データとして表される。ラスタ変換回路２６に入力されたベクタデータは、２次元ドットデータ（ＯＮ／ＯＦＦデータ）であるラスタデータに変換される。
【００４０】
ラスタデータは、アドレス制御回路（図示せず）からの制御信号に従って読み出され、露光データ生成回路２８を経由してＤＭＤ駆動回路２４へ送られる。ＤＭＤ駆動回路２４は、露光データとして送られてくるラスタデータに基づき、コントローラ３０からの同期信号に合わせてＤＭＤ２２の各マイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦ制御する。描画テーブル１２が移動する間、露光領域の相対位置に応じたラスタデータに従ってＤＭＤ２２が制御される。  
【００４１】
コントローラ３０は、駆動回路（図示せず）を介してステージ駆動機構１４を制御し、これによって描画テーブル１２の移動速度、基板送り方向等が制御される。位置検出センサ３４は、描画テーブル１２の位置、すなわち基板Ｗにおける露光領域の相対位置を検出する。
【００４２】
露光動作前の準備段階においては、基板Ｗの感光材料感度を調べ、露光時に基準となる感度に合わせるため、感度検出パターンが基板Ｗに形成される。コントローラ３０は、オペレータからの入力機器（図示せず）を通じた操作に応じて、メモリ３２に格納された複数のマスクパターンのデータを読み出し、露光データ生成回路２８へ出力する。
【００４３】
露光データ生成回路２８では、マスクパターンに応じて露光データが出力され、オーバラップ露光が行われる。これにより、感度検出パターンが形成される。このとき、走査速度の変更、ランプ出力の調整などは行われない。
【００４４】
感度検出パターンは、マスク露光装置、マスクレス露光装置において用いられる透過型ステップタブレットに相当する濃度階調チャートのパターンであり、一連の濃度パターン
によって表される。オペレータは、描画された感度検出パターンに基づいて放電ランプ２０の出力調整などを行い、その後通常の描画処理を実行する。以下では、図２〜５を用いて、感度検出パターンについて説明する。
【００４５】
図２は、感度検出パターンを示した図である。図３は、感度検出パターンの総露光量の変化を示したグラフである。
【００４６】
図２に示すように、感度検出パターンＳＰは、パターン濃度、すなわち照射する光のエネルギーがグラデーション、漸次的変化をもつパターンであり、主走査方向へ進むにつれてパターン濃度が薄くなっていく。すなわち、パターン全体を見れば、パターンの各微小領域における多重露光に基づいた総露光量が、走査方向へ進むにつれて順に減少していく。なお、以下では、主走査方向を走査方向ＳＭとする。
【００４７】
感度検出パターンＳＰは、実際に行われる描画処理と同様、描画テーブル１２を一定速度で移動させながらオーバラップ露光を繰り返すことによって、基板Ｗに形成される。このとき、全マイクロミラーをＯＮ状態にするパターンデータがラスタ変換回路２６に入力される一方、露光データ生成回路２８においては、選択されたマスクパターンに基づいて一部のマイクロミラーがＯＦＦ状態（不使用）に設定される。
【００４８】
その結果、感度検出パターンＳＰを走査方向ＳＭに関し微小領域ごとに区分して見ると、総露光量Ｋが描画開始位置から終了位置までの範囲に渡って漸次的に減少する（図３参照）。ただし、総露光量Ｋは、オーバラップ露光の過程で微小領域に照射される全照射光量を表す。総露光量Ｋの変化は曲線Ｋによって表されており、総露光量Ｋは実質的に連続変化する。
【００４９】
図２、３に示す感度検出パターンＳＰ全域に渡る総露光量Ｋの最大〜最少までの範囲は、様々な感度特性を考慮してできるだけ幅広く設定されている。ある特定の感度をもつ感光材料を表面に形成した基板に感度検出パターンを描画すると、パターンとして現れる部分とパターンが現れない部分との境界部分が生じ、これに基づいてランプ出力等を調整する。
【００５０】
図４は、各マスクパターンの露光量分布を示した図である。図５は、感度検出パターンの総露光量分布を示した図である。図４、５を用いて、総露光量のグラデーションをもつ感度検出パターン生成について説明する。
【００５１】
ここでは、走査速度一定の状態で露光領域ＥＡがエリア幅Ｊと同じ距離Ｄだけ移動する期間を、露光期間とする。この場合、露光領域ＥＡの先頭側縁に位置するライン（微小領域）の全露光量が最も大きく、走査開始時の露光領域ＥＡの最後尾側縁、および露光領域ＥＡが距離Ｄだけ移動したときの先端側縁の全露光量が最少となる。したがって、１回の露光動作における走査方向に沿った全露光量分布は、三角形状となる。
【００５２】
あらかじめ用意される複数のマスクパターンＭ０、Ｍ１、Ｍ２、・・・は、露光領域全体の照射光量を均一に低下させるように、不使用のマイクロミラーを規則的あるいは不規則に散在させたパターンとして用意されている。露光に全マイクロミラーに対する不使用ではない有効なマイクロミラーの割合を、ここではミラー使用率と定める。ミラー使用率が低いほど、露光領域全体の照射光量が低下する。
【００５３】
不使用ミラーは、ミラー領域に対して略一様な分布で略均等な距離間隔で散在しており、その一方で、ミラー領域全体から見ると規則的な配列にはなっていない。マクロ的に見て、不使用ミラーが均一に拡散している。例えば、梨地状、スノーノイズ状に不使用マイクロミラーが散在する。また、不規則的な不使用ミラーの配列を採用する代わりに、規則的な不使用ミラー配列を採用することも可能である。例えば、市松状、ドット状に不使用ミラーを配列し、等間隔に不使用ミラーを配置することができる。
【００５４】
不使用マイクロミラーの数および不使用対象となるマイクロミラーの配置を調整することにより、ミラー使用率は変化する。一連のマスクパターンＭ１、Ｍ２、Ｍ３・・は、ミラー使用率が漸次的に減少するパターンの組合せであり、マスクパターンＭ０は、不使用マイクロミラーがゼロ、すなわちミラー使用率１００％のマスクパターンと定める。
【００５５】
マスクパターンＭ０による露光が終了したのち、次の露光動作をマスクパターンＭ１によって実行し、その次の露光動作をマスクパターンＭ２で実行する。すると、全露光量の分布は、それぞれＨ０、Ｈ１、Ｈ２となり、その分布形状は異なる。
【００５６】
その結果、総露光量Ｋは、走査方向ＳＭに向けて減少し、マスクパターンが切り替わるごとにその減少率が変化する。図５には、マスク切り替えピッチＰに合わせてマスクパターンＭ０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を順次使用したときの総露光量Ｋが図示されている。なお、マスク切り替えピッチＰは、要求されるグラデーションの変化の程度（パターン濃度変化率）等に応じて、所定の距離間隔に定められる。
【００５７】
図４、５では、マスク切り替えピッチＰが露光領域幅Ｊと等しい場合の総露光量分布を示しているが、マスク切り替えピッチＰを露光領域幅Ｊより短く、あるいは長くすることによっても、同じように総露光量のグラデーションをもたせることが可能である。その場合でも図２、３にあるような総露光量Ｋのグラデーションをもった感度検出パターンＳＰを形成することができる。
【００５８】
図６は、感度検出パターンの描画処理を示したフローチャートである。
【００５９】
まず、初期マスクパターンをメモリから読み出して露光動作を実行する。そして、マスク切り替えピッチＰだけ露光領域が移動する度に、ミラー使用率が徐々に低下するマスクパターンを順次切り替えて使用する。最後のマスクパターンによる露光動作が終了するまで、このようなオーバラップ露光を繰り返される（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）。
【００６０】
このように本実施形態によれば、ミラー使用率が漸次的に減少する複数のマスクパターンを用意し、露光動作の度にマスクパターンを順次切り替えてオーバラップ露光動作を実行し、走査方向に沿って連続的にパターン濃度が変化するグラデーションをもつ感度検出パターンを基板に形成する。
【００６１】
ランプ出力、走査速度を変更することなく、実際の描画処理と同じ露光条件でマイクロミラーを使用することによって感度検出パターンを形成するため、感光材料の感度を適正に検出することが可能となる。また、オーバラップ露光による総露光量を変化させることでグラデーションを形成するため、グラデーションの濃淡変化の程度、その変化率を自由に設定することが可能となる。
【００６２】
なお、感度検出パターンは、濃度を徐々に増加させるパターンにしてもよいし、あるいは任意の箇所で増加と減少を切り替えたパターンにしてもよい。
【００６３】
また、マスクパターンを切り替える露光制御に代えて、ミラーＯＮ時間を調整するようにしてもよい。この場合、マスク切り替えピッチに対する露光長（露光した距離）の割合（比）を走査効率としたとき、全マイクミラーをＯＮ状態とした条件で走査効率を調整する、すなわちミラーＯＮ時間を調整することでパターン濃度を制御することができる。
【００６４】
次に、図７〜図１３を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、ステップタブレットと同様にスケールを設けた一連の濃度パターンを感度検出パターンとして形成する。以下では、感度検出パターンをステップタブレットパターンという。
【００６５】
図７は、第２の実施形態におけるステップタブレットパターンを形成した基板を示した図である。図８は、ステップタブレットパターンおよびその生成過程を示した図である。
【００６６】
基板Ｗ１には、回路パターンなど実際に描画されるパターン領域ＰＰの上端、下端側に余白領域ＡＰが設けられている。下端側の余白領域ＡＰにステップタブレットパターンＳＴが形成される。
【００６７】
ステップタブレットパターンＳＴは、従来のシート状ステップタブレット同様、段数で表されるスケールが表示されており、目盛り位置に合わせて連続的な濃度パターンが区切られている。また、パターン全体に渡って総露光量、濃度レベルが減少し続ける。図８に示すように、ステップタブレットパターンＳＴは、スケールの表示されたスケールパターンＰ１と、マスクパターンセットＰ２とを合成することによって生成される。
【００６８】
マスクパターンセットＰ２は、スケールパターンＰ１のスケール部分と重なり合うマスク外パターンと、第１の実施形態に示した感度検出パターンに相当する連続的な濃度パターンＰ２Ｂから構成される。スケールパターンＰ１のうち、濃度パターンＰ２Ｂと重なり合う部分には、スケールの目盛り位置に合わせて区切りとなる微小マスク領域Ｊが規則的に形成される。
【００６９】
したがって、ステップタブレットパターンＳＴは、連続的な濃度パターンＰ２Ｂが複数の分割エリアＮに区分けされた連続的濃度パターンとなる。分割エリア間に区切りの領域Ｊ、エリア幅Ｋをもつ分割された各分割エリアＮの濃度パターンＪは、総露光量が連続的に減少するグラデーションをもつ。従来のステップタブレットのような各分割エリア濃度一定とはならない。
【００７０】
段数を示す目盛りの位置は、例えば、従来のステップタブレットの段数に相当する濃度レベルの位置に合わせて規定される。濃度は、透過率の逆数を対数で表した値に対応する。ここでは、３０段のスケールによって濃度レベルが表されている。
【００７１】
図９は、ステップタブレットパターンＳＴの一部を示した図である。
【００７２】
上述したように、基板Ｗ１表面に形成された感光材料の感度特性により、ステップタブレットパターンＳＴは、パターンとして現れる領域と現れない領域に分かれることになり、境界ラインが存在する。図９では、段数１８と段数１９との間に境界ラインが現れている。作業者は、境界ラインの位置をスケールパターンの目盛から読み取る。図９の場合、境界ラインの値が１８．４となっている。この数値によって目標露光量と一致するか否かを判断する。
【００７３】
ステップタブレットパターンＳＴは、濃度レベル（総露光量）が減少方向に変化するパターンであるから、各段数の分割エリア内における濃度レベルをさらに細かく調べることができる。すなわち、段数よりも細かい濃度レベルを調べることができる。たとえば、連続的に変化する濃度（総露光量）レベルと、その濃度レベルの走査方向に沿った位置とを対応付けたテーブル（ここでは図示せず）をあらかじめ用意すれば、検出された境界ラインの位置からより細かい濃度レベルを判断することができる。
【００７４】
図１０は、ステップタブレットパターンの描画処理を示したフローチャートである。
【００７５】
マスクデータ番号が設定されると、その番号に応じたマスクパターンが読み出され、設定される（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。そして、描画開始位置および開始ステップ番号が設定される（Ｓ２０４、２０５）。
【００７６】
描画処理が開始されると、最初のマスクパターンによる描画処理が開始される（Ｓ２０５）。露光データ生成回路２８では、マスクパターンの番号に応じたスケールパターンＰ１の一部ラスタデータとマスクパターンが合成される。
【００７７】
次の露光ショット位置を検出し、露光ショット位置に到達したと判断されると、その位置に応じた番号のマスクパターンが設定され、そのマスクパターンに応じた一部スケールパターンが合成される（Ｓ２０６〜Ｓ２０９）。次のステップ番号が終了番号でない場合、マスク切り替えピッチＰだけ移動した場所で、次のマスクパターンによる露光動作が行われる（Ｓ２１０〜Ｓ２１２）。最後のマスクパターンによる露光動作が実行されると、描画終了となる（Ｓ２１３）。
【００７８】
このような描画処理によるステップタブレットパターンの形成は、スケーリング補正、スケール幅補正、部分形成、指標表示が可能となる。以下、図を用いて説明する。
【００７９】
図１１は、スケーリング補正したステップタブレットパターンを示した図である。
【００８０】
図８で示したスケールパターンに規則的に形成される区切りの位置および目盛りの表示位置を変えることにより、各濃度パターンの開始、終了位置を任意に設定することができる。したがって、従来のステップタブレットの段数に合わせて適宜スケーリングを補正することができる。
【００８１】
図１１には、段数の目盛り位置および区切り位置を修正したステップタブレットパターンＳＴ１が図示されている。このような目盛修正（スケーリング）を行うため、露光データ生成回路２８において、スケールパターンとマスクパターンとをマッチングする際、スケールパターンの抽出するエリアに応じたラスタデータの読み出しタイミングが調整される。
【００８２】
また、第２の実施形態では、基準濃度レベルを示すため、指標ＴＭのパターンが形成される。これにより、検出される濃度が基準濃度と一致しているか否かを一目で判断することができる。露光データ生成回路２８では、オペレータによってあらかじめ設定された濃度レベルの位置に合わせて指標ＴＭのラスタデータが合成される。指標ＴＭのラスタデータは、メモリ３２にあらかじめ格納されている。
【００８３】
図１２は、パターン長さを変えたステップタブレットパターンを示した図である。
【００８４】
マスク切り替えピッチＰは、ステップタブレットパターンの全体的長さに影響する。このマスク切り替えピッチＰを変えることにより、スケーリング幅が調整される。図１２には、スケーリング幅をＳＫ０からＳＫ１に短く調整したステップタブレットパターンＳＴ２が図示されている。これにより、サイズの小さい基板に対応したステップタブレットパターンを形成することができる。
【００８５】
図１３は、部分的ステップタブレットパターンを示した図である。
【００８６】
一連のマスクパターンの中で開始と終了のマスクパターンを任意に設定することにより、ステップタブレットパターンの一部のみをパターン化することが可能である。初めのマスクデータ番号、終了のマスクデータ番号に応じて描画処理が行われることによって、部分的な濃度パターンが形成される。
【００８７】
図１３には、１４〜１９段付近の濃度パターンから成るステップタブレットパターンが図示されている。これにより、感度検出に必要な部分だけを基板に描くことができる。
【００８８】
このように第２の実施形態によれば、スケールパターンＰ１と、マスクパターンセットＰ２とを合成したステップタブレットパターンＳＴが、基板Ｗ１の余白領域ＡＰに形成される。段数が表示される一方で、濃度レベルが各エリア内において連続的であり、無段なステップタブレットが形成されている。これによって、精度よく基板感度を検出することができる。なお、隣接する濃度パターンエリア間に区切りを設けず、第１の実施形態と同様に一連の濃度パターンが全体的につながるようにしてもよい。
【００８９】
次に、図１４、１５を用いて、第３の実施形態における透過型ステップタブレットを説明する。第３の実施形態では、ステップタブレットパターンを、感度検出器として従来のシート状ステップタブレットとして使用する。
【００９０】
図１４は、第３の実施形態におけるステップタブレットを示した平面図である。図１５は、ステップタブレットの透過率を表すグラフを示した図である。
【００９１】
透過型のステップタブレットＳＴ４は、上述した露光装置によって生成された細長の矩形状フィルムであり、そこには、段数とその位置に合わせて形成された区切りを入れた一連の濃度パターンが形成されている。図１５に示すように、透過率は連続的に変化しており、第１、２の実施形態における感度検出パターンの総露光量の変化と同様な透過率の変化をもつ。
【００９２】
このような感度検出器として機能する階段チャートであるステップタブレットＳＴ４により、従来よりも詳細に基板の感度特性を検出することが可能である。これは、マスクレス露光装置に限らず、マスク露光装置にも使用可能である。
【００９３】
ステップタブレットＳＴ４の製造方法としては、図１５に示した一連の濃度パターン全体が形成されるような感度特性をもつ感光材を塗布した基材（例えば透明なフィルムやガラスなど）に対し、上述したステップタブレットパターンを描画する。そして、現像処理した後、パターンサイズに合わせた形状に成形する。
【符号の説明】
【００９４】
１４  ステージ駆動機構
２２  ＤＭＤ（光変調素子アレイ）
３０  コントローラ（露光動作制御部）
ＳＰ  感度検出パターン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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