(57)【要約】【課題】  露光対象物の露光面上に照射する光のエネルギー量を適正露光値にすることができる直接露光装置のための光源制御装置を実現する。【解決手段】  光源制御装置は、光源２１とＤＭＤ２２との間に配置されるフィルタ１１であって、露光対象物３の露光面相当位置におけるフィルタ１１の透過後の光の照度が露光対象物３の相対移動方向に沿って濃淡変化するように光の透過率が変化するフィルタ１１と、フィルタ１１に透過させてＤＭＤ２２に照射した光源２１からの光が全て露光対象物３の露光面に相当する位置に到達したときの、該露光面に相当する位置における光の照度を計測する計測手段１２と、ＤＭＤ２２中の相対移動方向に沿う微小ミラーの列ごとに、光の照度の当該移動方向に沿った積算値を適正露光値にすることができるような微小ミラーを選択し、これを使用可能微小ミラーとして設定する設定手段１３とを備える。【選択図】      図１
2006350131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を、露光パターンを発生するためのディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、該ディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、該ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、前記露光面上に所望の露光パターンを形成する直接露光装置のための光源制御装置であって、
前記光源と前記ディジタルマイクロミラーデバイスとの間に配置されるフィルタであって、前記露光対象物の露光面に相当する位置における該フィルタの透過後の光の照度が前記露光対象物の相対移動の方向に沿って濃淡変化するように、該フィルタの光の透過率が変化するフィルタと、
該フィルタに透過させて前記ディジタルマイクロミラーデバイスに照射した前記光源からの光が全て前記露光対象物の露光面に相当する位置に到達したときの、該露光面に相当する位置における光の照度を計測する計測手段と、
前記ディジタルマイクロミラーデバイス中の前記相対移動の方向に沿う微小ミラーの列ごとに、前記光の照度の当該移動方向に沿った積算値を適正露光値にすることができるような微小ミラーを選択し、これを使用可能微小ミラーとして設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記設定手段は、適宜選択された微小ミラーを前記使用可能微小ミラーとして、前記微小ミラーの列ごとに設定する請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、互いに連続して並んだ複数の微小ミラーを前記使用可能微小ミラーとして、前記微小ミラーの列ごとに設定する請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記フィルタを透過せずに前記ディジタルマイクロミラーデバイスに照射された前記光源からの光が、前記露光面の方向に全て反射される状態において、前記露光対象物の相対移動の方向に沿った、前記露光対象物の露光面に相当する位置における光の照度分布を予め測定する測定手段と、
該測定手段によって測定された前記光の照度分布を、前記露光対象物の相対移動の方向に沿って所定の距離ごとのデータに分割するとともに、該データを光の照度の強弱順にソートして記憶する記憶手段と、をさらに備え、
前記設定手段は、前記ソートされたデータに基づいて、前記使用可能微小ミラーを設定する請求項１に記載の光源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の点光源が配列された面光源を用いて、これと相対移動する露光対象物（露光対象基板）の露光面上に光を照射する直接露光装置のための光源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の配線パターンは、一般的には、配線パターンに関する設計データに基づいて基板を露光し、現像することで所望のパターンを基板上に焼き付け、そしてエッチングを施すことで形成される。この露光処理の一例として、フォトマスクを用いた方法がある。
【０００３】
これに対し、近年、フォトマスクを使用しない直接露光によるパターニング方法が提案されている。この方法によれば、露光対象物（露光対象基板）の伸縮、歪み、ずれなどに対処するための補正を、露光データの生成の段階で予め行うことができ、あるいはリアルタイムで行うことができるので、製造精度の向上、歩留まりの向上、納期の短縮、製造コストの低減などの点において著しい改善がもたらされる。
【０００４】
直接露光によるパターニング方法として、例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いて露光パターンを直接露光処理により形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。図７は、ＤＭＤを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。露光対象基板３上に塗布されたレジストは、所定の照度積算量の光の照射を受けると感光する。ＤＭＤ５１に対して相対移動する露光対象基板３上に形成したレジストを直接露光するにあたり、露光すべきパターンに対応したパターンデータがパターン生成器５２で生成され、このパターンデータはＤＭＤ５１に入力される。パターン生成器５２は、相対移動する露光対象基板３の位置を検出する位置センサ５３と連動しており、露光対象基板３の位置に同期してパターンデータを生成することになる。面光源２は、拡散板５４およびレンズ５５を介してＤＭＤ５１に光を照射する。ＤＭＤ５１は、その複数の各微小ミラー（マイクロミラー）をパターンデータに応じて傾動させることにより、ＤＭＤ５１中の各微小ミラーに入射した光が反射する方向を適宜変え、この光を露光対象基板３上のレジストにレンズ５６を介して照射してパターンデータに対応した露光パターンを形成する。
【０００５】
図８は、直接露光装置において、均一な照射光を得るために点光源を複数配列して面光源とした一従来例を示す図である。複数の点光源５８を面状に配列して面光源２を構成する。各点光源からの光を光ファイバを用いて一旦収束させた上で凸レンズを用いて平行光線に変換し、さらにこの平行光線を拡散板５４に通して「照度のムラ」を除去した上で、図７におけるＤＭＤ５１に照射する。
【０００６】
また、上記方法以外にも、点光源から発せられた光を分割して等価的に多光源を実現し、これを均一化して面光源とする技術もある。
【０００７】
さらに、露光対象面上の像の光量分布（照度分布）データに基づいて、ＤＭＤ中の各微小ミラーの傾動角を制御し、露光対象基板に対して均一な照射光を得る技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
同じく露光対象基板に対して均一な照射光を得るために、露光エリアを走査方向と直交する方向にずらして当該露光エリアに隣接する露光エリアと重なるようにしながら、走査方向に露光していく技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１１２５７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７９００号公報
【特許文献３】特開２００４−１４６７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した点光源からの光を凸レンズで平行光線に変換して面光源とする方法では、点光源として用いられるレーザダイオードやランプなどが理想的な点光源ではなく、各個体が固有の照度分布を有しており、また、組み立て誤差などにより、仮に拡散板を通したとしても、照度のムラを十分に除去することは難しい。
【００１１】
図９は、露光対象基板の露光面上に生じる照度のムラを模式的に例示した図である。図中、濃い網線で示される部分ほど、光の照度が低いことを示している。また、図中に示した矢印の向きは、露光対象基板の相対移動の方向を示す。図示された照度分布について、露光対象基板の相対移動の方向に沿って光の照度を積算すると、露光対象基板の相対移動の方向と直交する方向に関する照度積算値分布が得られる。この照度積算値は、露光基板上のある１点に１回の走査中に照射される光の総エネルギー量を意味する。この照度積算値が適正露光値の範囲内に収まれば、１回の走査で適切な露光結果を得ることができる。しかしながら、照度のムラは、露光対象基板に対する露光結果のバラツキをもたらす。すなわち、照度積算値が、適正露光値よりも大きいと露光過剰となり、適正露光値よりも小さいと露光不足となる。この結果、露光過剰の場合には、形成された配線間で短絡が生じ易くなり、露光不足の場合には、形成された配線の断線が生じ易くなる。
【００１２】
また、複数の点光源を配列して面光源を構成した場合おいて、露光対象基板の露光面上の照度分布を計測して、この計測結果に基づいて、露光対象基板の露光面上の照度分布が均一になるよう、各点光源の発光レベルについて個別にフィードバック制御することは、演算処理量が膨大になり、好ましくない。これと同様に、上記特許文献２（特開２００２−３６７９００号公報）に記載された技術は、露光対象基板の露光面上の照度分布が均一になるよう、微小ミラーの傾動角度を制御するものであるが、各微小ミラーの傾動角度について個別にフィードバック制御することは、演算処理量が膨大になり、好ましくない。このような演算処理量の増加は、均一の照度分布を得ることができる各点光源の発光レベルの確定までには相当の時間を要することを意味する。
【００１３】
今後、露光パターンの微細化がさらに進むと、これまで以上に適正露光値の範囲が狭まり、したがって照度のムラをより一層低減させなければならなくなる。
【００１４】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、露光対象基板の露光面上に照射する光のエネルギー量を適正露光値にすることができる直接露光装置のための光源制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を実現するために、本発明によれば、光源からの光を、露光パターンを発生するためのディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、このディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、このディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象基板の露光面上に照射することで、露光面上に所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイス中の各微小ミラーへ照射する前に所定のフィルタに予め透過させることで、微小ミラーごとに光の照射量に差異を生じさせておく。そしてこの状態において、露光対象基板の露光面に相当する位置の面上において適正露光値が得られるような微小ミラーを適宜選択し、これらを使用可能微小ミラーとして設定する。この使用可能微小ミラーは、ディジタルマイクロミラーデバイス中の相対移動の方向に沿う微小ミラーの列ごとに、設定される。
【００１６】
すなわち本発明による直接露光装置のための光源制御装置は、光源とディジタルマイクロミラーデバイスとの間に配置されるフィルタであって、露光対象基板の露光面に相当する位置におけるフィルタの透過後の光の照度が露光対象基板の相対移動の方向に沿って濃淡変化するように、フィルタの光の透過率が変化するフィルタと、このフィルタに透過させてディジタルマイクロミラーデバイスに照射した光源からの光が全て露光対象物の露光面に相当する位置に到達したときの該露光面に相当する位置における光の照度を計測する計測手段と、ディジタルマイクロミラーデバイス中の相対移動の方向に沿う微小ミラーの列ごとに、光の照度の当該移動方向に沿った積算値を適正露光値にすることができるような微小ミラーを選択し、これを使用可能微小ミラーとして設定する設定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、露光対象基板の露光面上に照射する光量を適正露光値になるよう制御して照度のムラを無くし、直接露光処理における露光結果のバラツキを効率的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例による光源制御装置の構成図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。
【００１９】
本発明が適用される直接露光装置は２０、光源２１からの光を、露光パターンを発生するためのディジタルマイクロミラーデバイス２２に照射し、そしてこのディジタルマイクロミラーデバイス２２において反射した光を、ディジタルマイクロミラーデバイス２２に対して相対移動する露光対象基板３の露光面上に照射することで、露光面上に所望の露光パターンを形成するものである。光源２１からの放射光は、レンズ２３によって平行光線に変換される。また、ディジタルマイクロミラーデバイス２２において反射した光は、レンズ２４によって集光されて露光対象基板３の露光面上の所望のエリア２５に照射される。図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の丸印は微小ミラーを表す。
【００２０】
本実施例による光源制御装置は、フィルタ１１と、計測手段１２と、設定手段１３とを備える。
【００２１】
フィルタ１１は、光源２１とディジタルマイクロミラーデバイス２２との間に配置される。フィルタ１１は、その光の透過率が所定の方向に向かって順次変化するすように構成される。より具体的には、光の透過率の変化方向は、露光対象基板３の露光面に相当する位置におけるフィルタ１１の透過後の光の照度が露光対象基板３の相対移動の方向に沿って濃淡変化するようになる方向に一致するものである。
【００２２】
本発明の第１の実施例では、フィルタ１１の光の透過率は、等差的に変化するものとする。図２は、本発明の第１の実施例におけるフィルタ透過後の光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射する場合を説明する模式図である。図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の丸印は微小ミラーを表す。また、図中、フィルタ１１の光の透過率を濃淡表示を用いて表しており、濃い色ほど低い光の透過率であることを表す。
【００２３】
フィルタ１１が図２に示すような光の透過率を有する場合、フィルタ１１の光の透過率が低い部分ほど、フィルタ１１を透過する光量は少なくなる。したがって、フィルタ１１を透過して微小ミラーに照射される光は、微小ミラーの配置位置によりその照度が異なってくる。図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２について、濃い網線で示される微小ミラーほど、光の照度が低いことを示している。
【００２４】
図１に示す計測手段１２は、フィルタ１１に透過させてディジタルマイクロミラーデバイス２２に照射した光源２１からの光が全て露光対象基板３の露光面に相当する位置に到達したときの、該露光面に相当する位置における光の照度を計測する。より具体的に言えば、本実施例では、フィルタ１１に透過させてディジタルマイクロミラーデバイス２２に照射した光源２１からの光が露光面の方向に全て反射される状態において、露光対象基板３の露光面に相当する位置での光の照度を計測する。この計測のためには、ディジタルマイクロミラーデバイス２２に入射した光が全て露光対象基板３の露光面の方向に反射するようにディジタルマイクロミラーデバイス２２内の微小ミラーを傾動させる必要がある。すなわち、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の微小ミラーを「Ｏｎ」状態にする。
【００２５】
本実施例における計測手段１２は、イメージセンサ１２−１と計測用ミラー１２−２とを備える。計測手段１２の計測動作中は、計測用ミラー１２−２がレンズ２４からの光を、イメージセンサ１２−１を導くような位置に配置しておく必要がある。計測終了後は計測用ミラー１２−２を除去してもよい。なお、レンズ２４から露光対象基板の露光面までの光学的距離とレンズ２４からイメージセンサ１２−１のセンサ面までの光学的距離とが一致するような位置に、イメージセンサ１２−１を配置することが好ましい。
【００２６】
図１に示す設定手段１３は、露光対象基板３の露光面に相当する位置の面上において適正露光値が得られるような微小ミラーを選択し、これらを使用可能微小ミラーとして設定する。この使用可能微小ミラーは、露光対象基板３の相対移動の方向に沿った微小ミラーの列ごとに、設定される。設定手段１３は、演算処理装置１６内に設けられる。
【００２７】
使用可能微小ミラーに関する情報は、パターン生成器１７へ送出される。パターン生成器１７はこの情報に基づいて、使用可能微小ミラーとして設定された微小ミラーのみを動作可能とした状態で、直接露光装置のための露光パターンデータを生成する。図３は、本発明の第１の実施例における使用可能微小ミラーを説明する模式図である。図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の丸印は微小ミラーを表し、白丸印は使用可能微小ミラーとして設定された微小ミラーを表し、黒丸印は使用可能微小ミラーとしては設定されなかった微小ミラーを表す。また、図中の矢印は、露光対象基板３の露光面に相当する位置におけるフィルタ１１の透過後の光の照度が、露光対象基板３の相対移動の方向に沿って濃淡変化することになる方向であり、すなわちフィルタ１１の光の透過率の変化方向である。なお、使用可能微小ミラーとして設定された微小ミラーはもちろん、使用可能微小ミラーとしては設定されなかった微小ミラーに対しても、フィルタ１１を透過した光は照射される。
【００２８】
図３に示すように、設定手段１３は、ディジタルマイクロミラーデバイス２２中の相対移動の方向に沿う微小ミラーの列ごとに使用可能微小ミラーを設定する。特に、本発明の第１の実施例では、フィルタ１１の光の透過率は、等差的に変化するものであるので、設定手段１３は、互いに連続して並んだ複数の微小ミラーを使用可能微小ミラーとして設定するのが演算処理量を低減する上で好ましいと言えるが、露光対象基板３の露光面に相当する位置の面上において適正露光値が得られるものであれば、同じ列中に属する微小ミラーのうちいくつかを組み合わせて選択してこれらを使用可能微小ミラーとして設定するようにしてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施例における使用可能微小ミラーを用いて、露光対象基板の露光面に相当する位置の面上において適正露光値を得るための補正処理を説明する模式図である。図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の丸印は微小ミラーを表す。このうち、白丸印および灰色の丸印は使用可能微小ミラーとして設定された微小ミラーを表し、黒丸印は使用可能微小ミラーとしては設定されなかった微小ミラーを表す。また、図中、ディジタルマイクロミラーデバイス２２について、濃い灰色で示される使用可能微小ミラーほど、照射される光の照度が低いことを示している。また、図中の矢印は、露光対象基板３の露光面に相当する位置におけるフィルタ１１の透過後の光の照度が、露光対象基板３の相対移動の方向に沿って濃淡変化することになる方向であり、すなわちフィルタ１１の光の透過率の変化方向である。
【００３０】
ここでは一例として、露光対象基板３の相対移動の方向に沿った微小ミラーの列ごとに、図４（ａ）に示すような使用可能微小ミラーが設定された場合を説明する。図４（ａ）では、フィルタ１１を透過した光を使用可能微小ミラーが設定されたディジタルマイクロミラーデバイス２２へ照射した上で、計測手段１２によって露光対象基板３の露光面に相当する位置における光の照度を計測し、これを露光対象基板３の相対移動の方向に沿って積算したところ、図示のように照度積算値が適正露光値の範囲を外れている場合を仮定する。
【００３１】
使用可能微小ミラーとして設定された微小ミラーはもちろん、使用可能微小ミラーとしては設定されなかった微小ミラーに対しても、フィルタ１１を透過した光は照射されている。しかも、上述のようにフィルタ１１の光の透過率が所定の方向に沿って変化していることから、当該所定の方向に沿って配列された微小ミラーの列内においては、微小ミラーの配置場所によって該微小ミラーへの光の照射量は異なる。したがって、照度積算値が適正露光値の範囲を下回る領域に光を照射することになる微小ミラーの列においては、フィルタ１１からの光の照射量が比較的大きくなるような位置に配置された微小ミラーを選択してこれらを新たなる使用可能微小ミラーとして設定し直せば、図４（ｂ）に示すように、適正露光値まで当該照度積算値を増加させることができる。また、照度積算値が適正露光値の範囲を上回る領域に光を照射することになる微小ミラーの列においては、フィルタ１１からの光の照射量が比較的小さくなるような位置に配置された微小ミラーを選択してこれらを新たなる使用可能微小ミラーとして設定し直せば、図４（ｂ）に示すように、適正露光値まで当該照度積算値を減少させることができる。
【００３２】
このように、本発明の実施例によれば、設定された使用可能微小ミラーを用いたときに得られる上記光の照射量を計測し、このとき得られる光の照度積算値が適正露光値の範囲外となった場合には、当該照度積算値が適正露光値の範囲内に収まるような微小ミラーを新たなる使用可能微小ミラーとして設定し直す、といった閉ループ処理を行うことにより、露光対象基板の露光面上における照度のムラを無くし、直接露光処理における露光結果のバラツキを防ぐ。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施例による直接露光装置のための光源制御装置の構成図である。
【００３４】
本発明の第２の実施例では、計測手段１２は、イメージセンサ１２−１と凹面鏡１２−３とを備える。
【００３５】
上述のように、計測手段１２は、フィルタ１１に透過させてディジタルマイクロミラーデバイス２２に照射した光源２１からの光が全て露光対象基板３の露光面に相当する位置に到達したときの、該露光面に相当する位置における光の照度を計測する。特に本実施例では、フィルタ１１に透過させてディジタルマイクロミラーデバイス２２に照射した光源２１からの光を、露光面の方向ではなく、凹面鏡１２−３の方向に全て反射させる。このような計測のためには、ディジタルマイクロミラーデバイス２２に入射した光が全て凹面鏡１２−３の方向に反射するようにディジタルマイクロミラーデバイス２２内の微小ミラーを傾動させる必要がある。すなわち、ディジタルマイクロミラーデバイス２２内の微小ミラーを「Ｏｆｆ」状態にする。凹面鏡１２−３において反射した光は、イメージセンサ１２−１の方向へ導かれ、イメージセンサ１２−１はこのときの光を計測する。この計測手段１２以外の処理は上述の第１の実施例の場合と同様であり、また、本発明の第２の実施例により得られる効果についても第１の実施例と同様である。
【００３６】
図６は、本発明の第３の実施例による光源制御装置を説明する図である。
【００３７】
本発明の第３の実施例では、フィルタ１１の光の透過率は、等比的に変化するものとする。図６のグラフの横軸は、露光対象基板３の相対移動の方向に対応する方向に沿ったフィルタ１１上の位置を示し、縦軸はフィルタ１１を透過した光の照度を示す。図示の例では、フィルタ１１を透過した光の照度が強い付近では光の照度の変化の割合は大きく、フィルタ１１を透過した光の照度が弱い付近では、光の照度の変化の割合は小さくなっている。したがって、このような光の照度の変化の割合が異なる微小ミラーの中からいくつかの微小ミラーを適宜組み合わせてこれらを使用可能微小ミラーとして設定することにより、フィルタ１１が等差型である第１の実施例の場合に比べて、実現したい光の強度をより細かい精度で実現することが容易となる。なお、このフィルタ１１以外の処理は上述の第１の実施例の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、露光対象基板の露光面上に照射する光量を適正露光値になるよう制御して照度のムラを無くし、直接露光処理における露光結果のバラツキを効率的に防ぐことができる。直接露光処理によれば、高精度な配線形成を容易かつ高速に行うことができ、また、配線の形成密度が上がる。したがって、特に高精度が要求される複雑な配線パターンを直接露光により形成する際に最適であり、また、将来の超微細配線およびそれに伴う露光データの大容量化にも十分に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例による光源制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるフィルタ透過後の光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射する場合を説明する模式図である。
【図３】本発明の第１の実施例における使用可能微小ミラーを説明する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例における使用可能微小ミラーを用いて、露光対象基板の露光面に相当する位置の面上において適正露光値を得るための補正処理を説明する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施例による光源制御装置の構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例による光源制御装置を説明する図である。
【図７】ＤＭＤを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。
【図８】直接露光装置において、均一な照射光を得るために点光源を複数配列して面光源とした一従来例を示す図である。
【図９】露光対象基板の露光面上に生じる照度のムラを模式的に例示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１    フィルタ
１２    計測手段
１２−１    計測用ミラー
１２−２    イメージセンサ
１２−３    凹面鏡
１３    設定手段
１４    測定手段
１５    記憶手段
１６    演算処理装置
１７    パターン生成器
２１    光源
２２    ディジタルマイクロミラーデバイス
２３    レンズ
２４    レンズ
【図３】
2006350131.tif 000003
【図６】
2006350131.tif 000004
【図７】
2006350131.tif 000005
【図８】
2006350131.tif 000006
【図９】
2006350131.tif 000007
【図１】
2006350131.tif 000008
【図２】
2006350131.tif 000009
【図４】
2006350131.tif 000010
【図５】
2006350131.tif 000011