(57)【要約】【課題】  意図した通りの高解像能力で、安定した描画処理を効率的に実行する描画装置および描画方法を実現する。【解決手段】  描画対象面５０の相対移動方向に複数の描画素子が並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジン３０を用いて描画対象面５０上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する描画装置１は、描画素子間の設計上の間隔と実際の間隔との相違を用いて描画データを補正して補正済み描画データを生成する補正手段１１と、実際の間隔を上記整数で除算することで得られる実測画素間隔に相当する距離だけ描画対象面５０が相対移動するごとに、描画エンジン３０が一度に描画可能な描画対象面５０上の描画ブロックへの直接描画に必要な分だけの補正済み描画データを、描画エンジン３０へ供給する供給手段１２と、を備え、補正済み描画データに基づいて描画パターンを形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画対象面の相対移動方向に沿って複数の描画素子が並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジンを用いて前記描画対象面上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する描画装置であって、
前記設計上の間隔と、前記複数の描画素子が並ぶ実際の間隔と、の相違を用いて前記描画データを補正して補正済み描画データを生成する補正手段と、
前記実際の間隔を前記整数で除算することで得られる実測画素間隔に相当する距離だけ前記描画対象面が相対移動するごとに、前記描画エンジンが一度に描画可能な前記描画対象面上の描画ブロックへの直接描画に必要な分だけの前記補正済み描画データを、前記描画エンジンへ供給する供給手段と、
を備え、
前記補正済み描画データに基づいた描画パターンを形成することを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記設計上の間隔対前記実際の間隔における比の値を前記描画データにおける前記相対移動方向の画像の伸縮率として前記描画データを補正し、前記補正済み描画データを生成する請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記描画対象面が相対移動した単位距離ごとに出力されるマスタークロックを生成するクロック生成手段と、
前記供給手段による前記補正済み描画データの前記描画エンジンへの供給のタイミングの基準となる同期信号を、前記マスタークロックに基づいて生成する同期手段と、
をさらに備える請求項１に記載の描画装置。
【請求項４】
前記同期手段は、
相互に単位を合わせた、前記実測画素間隔と、周期的に出力される前記マスタークロックの波長と、の最小公倍数を算出する第１の演算手段と、
ゼロから前記最小公倍数を前記実測画素間隔で除算した値までの範囲に属する各整数をｔ、前記実測画素間隔をａ、前記マスタークロックの波長をｆとしたとき、
絶対値｜ｓ〔ｔ〕×ｆ−ｔ×ａ｜の値が最小となる配列要素ｓ〔ｔ〕を、各前記整数ｔについて算出する第２の演算手段と、
前記マスタークロックを前記第２の演算手段で算出された前記配列要素ｓ〔ｔ〕の値までカウントしたときに、前記同期信号を出力する出力手段と、を有する請求項３に記載の描画装置。
【請求項５】
前記同期手段は、
前記マスタークロックの波長の積算値を格納するための第１の積算手段と、
前記マスタークロックを受信したとき、前記第１の積算手段に格納されている前記マスタークロックの波長の積算値に、前記マスタークロックの波長をさらに加算する第１の加算手段と、
前記実測画素間隔の積算値を格納するための第２の積算手段と、
前記第１の積算手段に格納されている前記マスタークロックの波長の積算値と、前記第２の積算手段に格納されている前記実測画素間隔の積算値と、の減算値の絶対値を算出する減算手段と、
前記減算値の絶対値と前記マスタークロックの波長との大小関係を判定する判定手段と、
該判定手段が、前記減算値の絶対値の方が前記マスタークロックの波長よりも小さいと判定したとき、前記同期信号を出力する出力手段と、
前記判定手段が、前記減算値の絶対値の方が前記マスタークロックの波長よりも小さいと判定したときに、前記第２の積算手段に格納されている前記実測画素間隔の積算値に、前記実測画素間隔をさらに加算する第２の加算手段と、
を有する請求項３に記載の描画装置。
【請求項６】
前記描画装置は、前記描画エンジンを複数備え、
前記補正手段は、前記描画エンジンごとに測定された前記実際の間隔を用いて、前記描画エンジンごとに前記補正済み描画データを生成し、
前記供給手段は、前記補正手段によって生成された前記描画エンジンごとの前記補正済み描画データを、対応する前記描画エンジンに供給する請求項１に記載の描画装置。
【請求項７】
前記描画装置は、前記描画エンジンを複数備え、
前記同期手段は、前記描画エンジンごとに前記同期信号を生成する請求項３〜５のいずれか一項に記載の描画装置。
【請求項８】
描画対象面の相対移動方向に沿って複数の描画素子が並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジンを用いて前記描画対象面上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する描画方法であって、
前記設計上の間隔と、前記複数の描画素子が並ぶ実際の間隔と、の相違を用いて前記描画データを補正して補正済み描画データを生成する補正ステップと、
前記実際の間隔を前記整数で除算することで得られる実測画素間隔に相当する距離だけ前記描画対象面が相対移動するごとに、前記描画エンジンが一度に描画可能な前記描画対象面上の描画ブロックへの直接描画に必要な分だけの前記補正済み描画データを、前記描画エンジンへ供給する供給ステップと、
を備え、
前記補正済み描画データに基づいた描画パターンを形成することを特徴とする描画方法。
【請求項９】
前記補正ステップでは、前記設計上の間隔対前記実際の間隔における比の値を前記描画データにおける前記相対移動方向の画像の伸縮率として前記描画データを補正し、前記補正済み描画データを生成する請求項８に記載の描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画対象面の相対移動方向に沿って複数の描画素子が並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジンを用いて前記描画対象面上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する描画装置および描画方法に関する。
【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。この露光処理には、通常、フォトマスクが用いられる。
【０００３】
これに対し、近年、フォトマスクを使用しない直接描画によるパターニング方法が提案されている。直接描画によるパターニング方法によれば、上述した基板の伸縮、歪み、ずれなどに対処するための補正を、描画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】
直接描画によるパターニング方法には、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）もしくは電子ビーム露光機など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や、インクジェットヘッドを有するインクジェット描画装置を用いて配線パターンを直接形成する方法などがある。このうち、ＤＭＤを用いた直接露光によるパターニング方法の一般的な従来例として、基板上に形成したレジストを露光するにあたり、露光すべきパターンに対応したパターンデータを作成し、このパターンデータをディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）に入力し、その複数の各微小ミラーをパターンデータに応じて傾動させ、このＤＭＤに光を投射してその各微小ミラーからの反射光をレジストに照射してパターンデータに対応した形状に直接に露光させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１６は、直接描画システムを概略的に示す図である。以降、異なる図面において同じ参照番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。
【０００６】
直接描画システム１００は、描画装置１０１と、描画装置１０１に接続されるコンピュータ１０２とを備える。コンピュータ１０２は、描画データを描画装置１０１に供給し、描画装置１０１を制御する。描画装置１０１は、描画対象基板１５１を載せるステージ１１０と、描画対象基板１５１上方を図中矢印の方向に相対移動する描画手段１１１とを備える。描画手段１１１は、描画対象基板１５１の基板面上の描画すべき領域が割り当てられてそれぞれが並列に描画処理を実行する少なくとも１つの描画エンジン（図示せず）を備える。描画エンジンは、複数の描画ヘッドが描画対象面の相対移動方向の行に所定の間隔で並んでおり、かつ、このような描画ヘッドの行を複数列備える。なお、描画手段１１１は、マスクレス露光装置である場合は、描画ヘッドは光源を変調する露光ヘッドであり、インクジェット描画装置である場合は、描画ヘッドはインクを吐出するインクジェットヘッドである。
【０００７】
図１７は、描画装置の動作原理を示す図である。
【０００８】
描画対象基板１５１上を相対移動する描画手段１１１は、描画対象基板１５１の相対移動の方向に直交する方向に、複数の描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）（ただし、Ｎは自然数）を備える。ステージコントローラ２９は、描画対象基板１５１が描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に対して速度Ｖｅｘで相対移動するときにおいて、その相対移動に同期した信号（以下、「同期信号」と称する。）を生成し、各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に供給する。
【０００９】
描画対象基板１５１は、「ストリップ＃１〜＃Ｎ」（参照符号３２）と称されるＮ個の領域に仮想的に分割される。各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）は、描画対象基板１５１に対して速度Ｖｅｘで相対移動する間、それぞれ対応するストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）上に描画する。ここで、描画対象基板１５１の相対移動方向の長さ、すなわちストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）の長さをＬ（以下、「ストリップ長」と称する。）とする。
【００１０】
描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）が一度に描画可能な領域は限られており、描画対象基板１５１の相対移動方向について言えばストリップ長Ｌに比べて短い。このことから、各ストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）はさらに、それぞれＭ個（ただし、Ｍは自然数）の「描画ブロック（ｉ，ｊ）（ただし、１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｍ）」（参照符号３３）に仮想的に分割される。描画エンジンは、描画ブロック（ｉ，ｊ）を順番に描画する。ここで、描画ブロック（ｉ，ｊ）の相対移動方向の長さをΔＹとすると、ストリップ長Ｌと描画ブロック（ｉ，ｊ）の相対移動方向の長さΔＹとの間には、Ｌ＝Ｍ×ΔＹの関係が成り立つ。なお、描画対象基板１５１の相対移動方向と直交する方向の描画ブロック（ｉ，ｊ）の長さは、ストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）の各幅と等しい。
【００１１】
描画データは、典型的にはビットマップデータである。ビットマップデータは、非常に大きなデータ量を有するので、描画処理実行前に予め生成して保存しておくことは、大量のメモリ資源を必要とするので好ましくない。そこで、メモリ資源の節約のため、各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）のために、ビットマップ形式の描画データは、設計データに基づいて、描画処理中リアルタイムに、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとにすなわちストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）ごとに、かつ、各ストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）において描画ブロック（ｉ，ｊ）ごとに、仮想的に分割して生成され、一旦メモリに記憶された後、対応する描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に順次供給される。従って、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）は、供給された描画ブロック（ｉ，ｊ）ごとのビットマップデータ形式の描画データに基づいて直接描画処理を実行することになる。これら一連の処理は、ステージコントローラ２９から各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）へ供給される同期信号を基準信号として実行される。
【００１２】
図１８は描画装置のデータ処理フローを示すフローチャートである。
【００１３】
図１８に示すように、まず、設計データ５１は第１のデータ変換処理Ｓ１０１を経て中間データ５２に変換される。なお、中間データ５２の大きさは、後述するビットマップデータに比べてデータ量は小さく、かつ第１のデータ変換処理Ｓ１０１は描画処理中にリアルタイムに実行されなくてもよいので、予め中間データ５２を生成しておいてメモリに記憶しておいてもよい。
【００１４】
ステップＳ１０２で、１描画ブロック分の中間データが読み込まれる。次いで、読み込まれた当該描画ブロックの中間データについて、アライメント・補正処理Ｓ１０３が実行され、ステップＳ１０４においてビットマップデータ５３が生成され、メモリに一旦記憶される。そして、生成されたビットマップデータ５３は、ステップＳ１０５において、上記同期信号に同期して、対応する描画エンジンに供給される。ここで、上記Ｓ１０２〜Ｓ１０５のリアルタイム処理をまとめて「第２のデータ変換処理」と称する。描画エンジンは第２のデータ変換処理を経て供給された描画ブロックごとのビットマップデータ５３を用いて、ステップＳ１０６において直接描画処理を実行する。描画エンジンによる１つの描画ブロックへの描画処理が完了すると、ステップＳ１０２へ戻り、次の描画ブロックのためのビットマップデータ５３を得るための第２のデータ変換処理が実行される。上記一連の処理を言い換えれば、描画エンジンはステップＳ１０６において、上記第２のデータ変換処理を経てステージコントローラ２９による同期信号に同期して供給されたビットマップデータ５３を、一定の速度で「消費」しているとみなすことができる。
【００１５】
以下、描画装置としてマスクレス露光装置（直接露光装置）を例にとり、ビットマップ形式の描画データと、露光ヘッドを構成する光源との関係を簡単に説明する。例えばＤＭＤを露光ヘッドに用いた直接露光によるパターニング方法の場合は、各微小ミラーが光源に相当することになる。
【００１６】
図１９は、露光装置による直接露光処理に用いられるビットマップデータ形式の描画データの概念を示す模式図である。
【００１７】
描画データは、図１９に模式的にマス目で示すようなｎ行ｍ列（ｎ、ｍは整数）の画素（ピクセル）からなるビットマップデータである。該ビットマップデータにおける各画素の座標をｇ（ｒ，ｃ）で表す。ｒはビットマップデータにおける行番号（０≦ｒ≦ｎ−１、ｒは整数）を示し、ｃはビットマップデータにおける列番号（０≦ｃ≦ｍ−１、ｃは整数）を示す。ビットマップデータの分解能、すなわち、画素の間隔（以下、「単位画素間隔」と称する。）をｂとする。図１９に例示されたビットマップデータの模式図はそのまま、ステージ（図示せず）上に載せられた露光対象基板（描画対象基板）面上に形成された（もしくは形成されるべき）露光パターンを表していると言える。
【００１８】
図２０は、図１９に示す描画データを用いて直接露光処理を実行する１つの描画エンジンにおける光源の配列を例示する模式図である。図中の丸印は露光ヘッドを構成する光源を示す。
【００１９】
図１９に示すようなビットマップデータを利用する描画エンジンは、通常、図２０に示すように２次元的のアレイ状に配列された光源を有する。
【００２０】
光源は、図１９のビットマップデータに対応して、１行あたり列方向にｍ個並んでおり、その間隔は、ビットマップデータの分解能（すなわち単位画素間隔）と同じｂである。ビットマップデータの列番号ｃは、露光ヘッドの光源の列番号ｃにそのまま対応する。
【００２１】
一方、光源の行方向の配列については、行方向の間隔Ｄが、ビットマップデータにおける単位画素間隔ｂのｐ倍（ただしｐは整数）となるように、すなわちＤ＝ｐｂとなるように設計されている。ここで、光源は行方向にｋ個並んでおり、その行番号をＲ（０≦Ｒ≦ｋ−１、Ｒは整数）で表す。
【００２２】
ステージ（図示せず）に載せられた露光対象基板は、描画エンジン（すなわち光源）に対して一定速度で一定方向に相対移動する。このことは、図１９に示すビットマップデータも図２０に示す描画エンジン（すなわち光源）に対して仮想的に相対移動すると言うことができる。このビットマップデータの仮想的な相対移動は、ステージコントローラによる同期信号を基準信号として、必要なビットマップデータを描画エンジンに供給することで実現される。
【００２３】
図２１および２２は、図１９に示すビットマップデータと図２０に示す描画エンジンにおける光源の配列との関係を説明する模式図である。上述のように、図中に模式的に例示されたビットマップデータは、ステージ（図示せず）上に載せられた露光対象基板面上に形成された（もしくは形成されるべき）露光パターンに対応する。ここで、光源Ｒに対して、露光対象基板が、図中矢印の方向に速度Ｖｅｘで仮想的に相対移動する場合を考える。なお、図を簡明にするために、３列目の光源の一部のみを示し、他の光源については省略した。
【００２４】
図２１（ａ）に示すように、まず初期状態として、光源Ｒ＝０が、ビットマップデータ中の画素ｇ（０，３）に重なっている場合を考える。このとき、同期信号が描画エンジンへ送られて光源Ｒ＝０が発光し、画素ｇ（０，３）が露光される。
【００２５】
初期状態から、ビットマップデータの分解能（すなわち単位画素間隔）ｂに相当する距離だけステージ上の露光対象基板が光源に対して相対移動すると（図２１（ｂ））、再び同期信号が描画エンジンへ送られる。このとき、画素ｇ（１，３）は光源Ｒ＝０と重なり、露光され得る。光源間の間隔Ｄ（＝ｐｂ、ただしｐは整数）はビットマップの分解能ｂに比べて十分に大きく、したがって図２１（ｂ）の時点では、画素ｇ（０，３）はいずれの光源とも重ならないので露光されない。
【００２６】
さらに距離ｂだけステージ上の露光対象基板が光源に対して相対移動すると（図２２（ａ））、再び同期信号が描画エンジンへ送られる。このとき、画素ｇ（２，３）は光源Ｒ＝０と重なり、露光され得る。一方、この時点では、画素ｇ（０，３）およびｇ（１，３）は、いずれの光源とも重ならないので露光されない。
【００２７】
さらに距離ｂだけステージ上の露光対象基板が光源に対して相対移動すると（図２２（ｂ））、再び同期信号が描画エンジンへ送られる。このとき、画素ｇ（３，３）は光源Ｒ＝０と重なり、画素ｇ（０，３）は光源Ｒ＝１と重なるので、これら各画素は露光され得る。一方、この時点では、画素ｇ（１，３）およびｇ（２，３）は、いずれの光源とも重ならないので、露光されない。
【００２８】
これ以降、距離ｂだけステージ上の露光対象基板が光源に対して相対移動するごとに、同期信号が描画エンジンへ送られ、光源と重なった画素については露光できることになる。例えば、画素ｇ（０，３）については、初期状態からステージ上の露光対象基板が距離ｐｂだけ相対移動したとき、光源Ｒ＝１が重なって再び露光され得る。また例えば、画素ｇ（１，３）については、初期状態からステージ上の露光対象基板が距離（ｐ＋１）ｂだけ相対移動したとき、光源Ｒ＝１が重なって再び露光される。
【００２９】
このように、ビットマップデータ中の各画素は、各列にｋ個の光源を有する描画エンジンの下を相対移動する間に、合計ｋ回、光が照射される。直接露光装置においては、ｋ回の光の照射により積算された光エネルギーが露光対象基板上の感光剤の閾値を超えるか否かにより、所望の露光プロセスが完了するか否かが決定される。したがって、光源の個数ｋの値が十分に大きければ、例えばＤＭＤによるパターニング方式におけるＤＭＤ素子の微小ミラーやＬＣＤ素子の駆動トランジスタなどの欠陥によりｋ個の光源のうち数個が正常に発光しないことがあっても、最終的な露光結果には重大な影響を及す可能性は少ない。つまりこのような光源の個数の冗長性が、本露光装置の信頼性の根拠となっているのである。
【００３０】
【特許文献１】特開平１０−１１２５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
上述の描画装置の動作は、描画エンジンが、要求される様々な設計条件を厳密に満たして製造されている場合に、初めて成り立つものである。しかしながら、実際にはハードウェアの製造にばらつきがあり、これら設計要件を厳密に満たすことは困難である。
【００３２】
例えば、ビットマップ形式の描画データは外部コンピュータのソフトウェアにより作成されるので、要求されるデータ分解能ｂを実現することは比較的容易である。しかしながら、露光ヘッドの光源の間隔Ｄはビットマップデータの分解能（すなわち単位画素間隔）ｂの厳密な整数倍（ｐ倍）であることが設計条件として要求されるが、実際のハードウェアでこの設計条件を厳密に満足させることは、その機械的構造ゆえ、非常に困難である。例えば描画装置が直接露光装置である場合は、描画エンジンに設けられる光源の光学系を細かく調整して光源の間隔を設計通りに実現することは困難である。結局のところ、露光ヘッドの設計上の（理想的な）光源の間隔Ｄに対して実際に得られる露光ヘッドの光源の間隔Ｅは、設計上の間隔Ｄと相違することになってしまう（Ｅ≠Ｄ）。この実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することにより得られる値ａ（＝Ｅ／ｐ）は、ビットマップデータにおける単位画素間隔ｂ（すなわちビットマップデータの分解能）と相違するものとなる。ここで、ａを「実測画素間隔」と称する。以上をまとめると、δをずれとして、次の２つの関係式が得られる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
このようなずれδを含んだまま、すなわちａ≠ｂのまま、上記のような直接描画処理を実行した場合、次のような問題が生じてしまう。つまり、ある１画素について、１回の描画処理につき正しい描画位置からδだけずれてしまうとする。このずれは、ｋ回実行される描画処理により積算されていくので、最大でｋ×ｐδのオーダーのずれとなり得る。この結果、所望の解像能力が得られなくなる。例えば露光装置の場合では露光パターンがぼやけてしまう結果になる。通常、１つの描画装置には複数の描画エンジンが設けられるので、描画エンジンごとに上記ずれδが異なることから、描画エンジンごとに解像能力がばらついてしまうことになる。
【００３５】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、描画対象面の相対移動方向に沿って複数の描画ヘッドが並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジンを用いて描画対象面上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する場合において、意図した通りの高解像能力で、安定した描画処理を効率的に実行する描画装置および描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記目的を実現するために、本発明では、描画ヘッドの描画素子の設計上の間隔がビットマップ形式の描画データにおける単位画素間隔（すなわちビットマップデータの分解能）の整数倍となるよう設計された描画エンジンへ描画データへ供給するタイミングを、「単位画素間隔に相当する距離だけ描画対象面が相対移動するごと」とするのではなく、「描画ヘッドの描画素子の実際の間隔を上記整数で除算することで得られる距離だけ描画対象面が相対移動するごと」とする。
【００３７】
上述のようなずれ（誤差）が発生し、このずれが積算される理由は、設計上の間隔がＤ（＝ｐｂ）とされた描画ヘッドの描画素子が、実際には設計上の間隔Ｄとは異なる間隔Ｅ（＝ｐａ）で設置されているにもかかわらず、分解能ｂのビットマップデータを、ビットマップデータ分解能ｂに相当する距離だけ描画対象面が相対移動するごとに、描画エンジンに供給し該データを「消費」してしまっていることである。このような理由から、本発明では、描画ヘッドの描画素子の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる距離ａ（≠ｂ）だけ描画対象面が相対移動するごとに、分解能ｂのビットマップデータを描画エンジンへ供給するわけである。このようにデータ供給のタイミングについて、描画ヘッドの描画素子の実際の間隔を考慮した補正を実行することにより、上記ずれおよびずれの積算の問題は解決する。以下、描画ヘッドの描画素子の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる距離ａを「実測画素間隔」と称する。
【００３８】
一方、上述のように描画対象面が実測画素間隔ａ（≠ｂ）に相当する距離だけ相対移動するタイミングごとに描画データを描画エンジンへ供給する場合、何の補正も加えない描画データをそのまま用いて直接描画処理を実行すると、基板面上に得られる描画パターンは所望のものとは異なるものになってしまう。このことを、分解能ｂ＝５００ｎｍ、ずれδ＝１０ｎｍを例として、すなわちａが４９０ｎｍおよび５１０ｎｍである場合を例として具体的に説明すると次の通りである。
【００３９】
まず、ａ＝４９０ｎｍの場合では、ｂ＝５００ｎｍの分解能のビットマップデータが、ステージ上の描画対象基板が４９０ｎｍだけ相対移動するごとに「消費」されるので、基板上に形成される描画パターンは、本来のものよりも相対移動方向に関してａ／ｂ倍（ただし、ａ／ｂ＜１．０）に縮んでしまう。
【００４０】
一方、ａ＝５１０ｎｍの場合では、ｂ＝５００ｎｍの分解能のビットマップデータが、ステージ上の描画対象基板が５１０ｎｍだけ相対移動するごとに「消費」されるので、基板上に形成される描画パターンは、本来のもののよりも相対移動方向に関してａ／ｂ倍（ただし、ａ／ｂ＞１．０）伸びてしまう。
【００４１】
このように、描画対象面が距離ａ（≠ｂ）だけ相対移動するごとに、何の補正も加えない描画データをそのまま描画エンジンへ供給し、直接描画処理を実行すると、基板面上に得られる描画パターンは、所望の描画パターンに対して相対移動方向にａ／ｂ倍（ただし、ａ／ｂ＝Ｅ／Ｄ）だけ伸縮したものとなってしまう。したがって、上記ずれおよびずれの積算の問題に加え、画像の伸縮の問題についても解決するために、本発明では、上述のデータ供給のタイミングの補正に加えて、描画データそのものに対する補正も実行する。
【００４２】
すなわち、本発明では、得られる描画パターンが、相対移動方向に関して、何も補正を加えない描画データをそのまま用いて得られる描画パターンのｂ／ａ倍（ただし、ｂ／ａ＝Ｄ／Ｅ）となるよう、上記タイミングで描画エンジンに供給される描画データを、予め補正することにする。より具体的に言えば、設計上の間隔Ｄ対実際の間隔Ｅにおける比の値Ｄ／Ｅが、描画データにおける相対移動方向の画像の伸縮率となるよう、描画データを予め補正する。
【００４３】
このように、本発明による描画装置は、描画ヘッドの描画素子間の設計上の間隔と実際の間隔との相違に基づいて、描画データの補正および描画データの供給タイミングの補正の両方を行うことを最大の特徴とするものである。図１は、本発明による描画装置の原理ブロック図である。
【００４４】
本発明によれば、描画対象面５０の相対移動方向に沿って複数の描画素子（図示せず）が並ぶ設計上の間隔が描画データにおける単位画素間隔の整数倍となるよう設計された描画エンジン３０を用いて描画対象面５０上に直接描画することで、所望の描画パターンを形成する描画装置１は、描画素子間の上記設計上の間隔と実際の間隔と、の相違を用いて描画データを補正して補正済み描画データを生成する補正手段１１と、実際の間隔を上記整数で除算することで得られる実測画素間隔に相当する距離だけ描画対象面５０が相対移動するごとに、描画エンジン３０が一度に描画可能な描画対象面５０上の描画ブロックへの直接描画に必要な分だけの補正済み描画データを、描画エンジン３０へ供給する供給手段１２と、を備える。ここで、描画対象面５０の描画エンジン３０に対する相対移動速度をＶｅｘとする。本発明による描画装置１は、描画エンジン３０に供給された補正済み描画データに基づいて直接描画処理を実行する。
【００４５】
描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）を複数備える描画装置１においては、補正手段１１は、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに測定された、描画素子間の上記実際の間隔を用いて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに補正済み描画データを生成する。また、供給手段１２は、補正手段１１によって生成された描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの補正済み描画データを、描画素子間の上記実際の間隔で規定される描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに定めたタイミングで、対応する描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に供給する。
【００４６】
なお、描画装置１における補正手段手段１１および供給手段１２は、コンピュータ等の演算処理装置が実行することができるソフトウェアプログラムおよびハードウェアの組合せで実現できる。以上の処理を実施する装置や、以上の処理をコンピュータに実行させるプログラムを作成することは、以下の説明を理解した当業者には容易に実施できる事項である。また、以上の処理をコンピュータにより実行させるプログラムを記録媒体に格納するという事項も当業者には自明である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の描画装置によれば、描画ヘッドの描画素子間の設計上の間隔と実際の間隔とが相違することに着目し、この相違に基づいて描画データを補正して最適な補正済み描画データを生成するとともに、描画素子間の実際の間隔に基づいた最適なタイミングで補正済み描画データを描画エンジンに供給し、補正済み描画データに基づいた描画パターンを形成するので、意図した通りの高解像能力で、安定した描画処理を効率的に実行することができる。
【００４８】
本発明によれば、描画装置内の他の諸機能への新たな負担を強いることなく、かつ、演算処理量の大幅な増加を伴うことなく、描画装置内の描画エンジンの製造ばらつきに起因する解像能力の格差を解消し、高解像能力を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、描画装置が、直接露光装置（マスクレス露光装置）、インクジェット描画装置あるいはレーザプリンタのような印刷装置などいずれであっても適用可能であるが、ここでは一実施例として直接露光装置として説明する。
【００５０】
図１を参照して説明したように、本発明による露光装置は、露光ヘッドを構成する光源間の上記設計上の間隔Ｄ（＝ｐｂ、ただしｐは整数）と実際の間隔Ｅとの相違（すなわちＤ≠Ｅ）を用いて描画データ（ビットマップデータの分解能ｂ）を補正して補正済み描画データを生成する補正手段と、光源間の実際の間隔Ｅを整数ｐで除算することで得られる実測画素間隔ａ（＝Ｅ／ｐ）に相当する距離だけ露光対象面が相対移動するごとに、描画エンジンが一度に露光可能な露光対象面上の描画ブロックへの直接露光に必要な分だけの補正済み描画データを、描画エンジンへ供給する供給手段と、を備える。本実施例による露光装置は、描画エンジンに供給された補正済み描画データに基づいて直接露光処理を実行する。
【００５１】
まず、本実施例における補正手段について説明する。
【００５２】
既に説明したように、ビットマップデータの分解能ｂの整数ｐ倍となるよう光源間の間隔を設計し（設計上の間隔Ｄ＝ｐｂ）、その設計に基づいて実際にハードウェアとして組み立てても、光源間の実際の間隔Ｅは、設計上の間隔Ｄとは相違したものとなってしまう（すなわちＤ≠Ｅ）。本実施例ではまず、光源間の実際の間隔Ｅを、例えばカメラなどの光学的撮像手段を用いて予め実測しておく。光源間の間隔を１度実測しておけば、その後、該実際の間隔Ｅを用いて長期間に渡って本発明による直接露光処理を実行することができるが、装置の使用による経年変化を鑑み、例えば露光装置のメンテナンス時などに光源間の間隔をあらためて実測しなおしてもよい。
【００５３】
本実施例では、光源間の設計上の間隔Ｄと上述の実際の間隔Ｅとの間の比（Ｄ：Ｅ）における比の値Ｄ／Ｅを、描画データの補正処理における相対移動方向の描画データの画像の伸縮率とする。伸縮率は、次式（２）のように変形できる。
【００５４】
【数２】
2006066877.tif 000004
【００５５】
このように、伸縮率は、単位画素間隔（ビットマップデータの分解能）ｂと実測画素間隔ａとで定義できる。補正前の描画データにおける任意の座標を（α，β）とし、補正済み描画データにおける座標を（α’，β’）とすれば、座標変換行列を用いて次の補正式（３）が得られる。なお、下記補正式（３）は、データ処理量の観点から言えば、描画データに何の補正も加えない場合と比較して乗算処理が１回分だけ増えるのみであるから、システム全体のデータ処理量からみれば、この演算の増加による影響は無視できるほど小さい。
【００５６】
【数３】
2006066877.tif 000005
【００５７】
上記補正式（３）は相対移動方向のみの伸縮について考慮したものであるが、実際にはさらに、相対移動方向に直交する方向についても何らかの画像の伸縮が存在する。その補正係数をｘとすると、次の補正式（４）が得られる。なお、下記補正式（４）は、データ処理量の観点から言えば、描画データに何の補正も加えない場合と比較して乗算処理が２回分だけ増えるのみであるから、システム全体のデータ処理量からみれば、この演算の増加による影響は無視できるほど小さい。
【００５８】
【数４】
2006066877.tif 000006
【００５９】
またさらに、回転方向の補正を加えるならば、上記補正式（４）を、次の補正式（５）のように、より一般化することができる。なお、下記補正式（５）は、データ処理量の観点から言えば、描画データに何の補正も加えない場合と比較して乗算処理が４回と加算処理２回だけ増えるのみであるから、システム全体のデータ処理量からみれば、この演算の増加による影響は無視できるほど小さい。
【００６０】
【数５】
2006066877.tif 000007
【００６１】
露光装置が描画エンジンを複数備える場合には、上記補正式（３）〜（５）の少なくともいずれかを、描画エンジンごとに用意すべきである。このため、描画エンジンごとに、光源間の実際の間隔Ｅを実測しておく必要がある。描画エンジンに固有の補正式（３）〜（５）のいずれかの形で、データ処理を実行するコンピュータにファイルとして蓄積しておくことが好ましい。
【００６２】
なお、上記いずれかの補正式（３）〜（５）上述の補正以外に、露光対象基板自体の伸縮やアライメントの誤差に対処すべく動的な補正を加える必要があるならば、この補正のための計算式ｆ（Ａ）をさらに追加すればよい。例えば、上記補正式（５）に対してさらに計算式ｆ（Ａ）を追加すると、露光処理において必要とされ得るデータ補正処理を全て反映させた補正式（６）を得ることができる。
【００６３】
【数６】
2006066877.tif 000008
【００６４】
露光対象基板自体の伸縮やアライメントの誤差に対処するための補正の計算式ｆ（Ａ）は、上記補正式（３）〜（５）のいずれと比べても非常に複雑で演算量も多い。このことからも、本実施例における上記補正式（３）〜（５）の演算量は、システム全体のデータ処理量からみれば、無視できるほど小さいといえる。
【００６５】
以上、本実施例によれば、露光装置内の他の諸機能への新たな負担を強いることなく、かつ、演算処理量の大幅な増加を伴うことなく、描画エンジンごとによって形成される各露光パターンの伸縮に関するばらつきを解消することができる。
【００６６】
続いて、本実施例における供給手段について説明する。
【００６７】
本実施例では、予め実測された光源の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる実測画素間隔ａ（≠ｂ）に相当する距離だけ露光対象面が相対移動するごとに、上述の補正済み描画データが描画エンジンへ供給される。描画エンジンを複数備える露光装置においては、各描画エンジンについて、各描画エンジンごとの実測画素間隔ａ（≠ｂ）に相当する距離だけ露光対象面が相対移動するごとに、上述の描画エンジンごとの補正済み描画データが描画エンジンへ供給される。すなわち、描画エンジンごとに測定された光源間の実際の間隔で規定される描画エンジンごとのタイミングで、描画エンジンごとの補正済み描画データが、対応する描画エンジンに供給されるわけである。
【００６８】
上述の供給手段による描画エンジンへの補正済み描画データの供給のタイミングは同期信号によって決まるが、本実施例では描画エンジンごとに補正済み描画データの供給のタイミングが異なるので、各描画エンジンに対応した同期信号をそれぞれ独立に作成する必要がある。異なる同期信号の間には一定の位相関係が成り立つので、本実施例では、これら同期信号の基準となる安定した信号を用意する。この信号を「マスタークロック」と称する。露光対象基板を載せたステージは、ステージコントローラによって、光源に対する相対移動速度が制御されるので、本実施例では、ステージコントローラにおいて得られるステージの移動量に関する情報に基づいて、マスタークロックを作成する。一般にステージコントローラは、ステージの移動量を検出するための装置として例えばレーザ干渉計を有する。本実施例ではこのレーザ干渉計をマスタークロック生成手段とし、レーザ干渉計の出力結果に基づいてマスタークロックを作成する。つまり、ステージが一定の移動距離ｆだけ移動するごとに１パルスを出力する機能を有するレーザ干渉計の出力パルスをマスタークロックとする。
【００６９】
マスタークロックの波長ｆ（すなわちレーザ干渉計の出力パルスの波長）は、光源の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる実測画素間隔ａよりも十分小さい。一例を挙げると、ｆ＝１９．７７６ｎｍ、ａ＝４９０ｎｍである。
【００７０】
【数７】
2006066877.tif 000009
【００７１】
そこで、本実施例は、マスタークロックを適切に分周することによって同期信号を作成する。
【００７２】
図２は、分周方式の決定を説明する図である。ここでは、波長ｆを有するマスタークロックに関する波形を波形Ｆ、実測画素間隔ａに関する波形を波形Ａと称する。
【００７３】
分周機能は、一般には電子回路として実現されるので、分周方式は電子回路として有限な規模に収める必要がある。ここで、式（７）を満たす任意の正の実数ｆおよびａに対し、ｓおよびｔを任意の整数とするとき、式（８）を考える。
【００７４】
【数８】
2006066877.tif 000010
【００７５】
ここで、
【数９】
2006066877.tif 000011
であれば、図２に示すように、波形Ｆについてはｓ0サイクル、波形Ａについてはｔ0サイクルを１周期として、波形Ｆと波形Ａは同じ位相関係を繰り返す。したがって、有限区間である上記１周期分の分周方式が決定できれば、この１周期分を以後繰り返すことによって無限長の時間に渡って分周が可能となる。このことは、分周機能を有限な規模の電子回路で実現することができるということを意味する。
【００７６】
図３は、本発明の実施例における同期信号の生成アルゴリズムを示すフローチャートである。
【００７７】
式（８）および（９）において（ｓ0，ｔ0）を求めるということは、マスタークロックの波長ｆと実測画素間隔ａとの最小公倍数を求めることに他ならない。しかしながら、マスタークロックの波長ｆはレーザ干渉計の出力するパルスの波長であり、実測画素間隔ａは光源の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる値であるので、マスタークロックの波長ｆおよび実測画素間隔ａはともに実数となる。ともに実数のｆおよびａから最小公倍数を算出するの難しいので、本実施例では、まず図３のステップＳ２０１において、相互に単位を合わせた上で、マスタークロックの波長ｆおよび実測画素間隔ａの各値を整数化する。より具体的には、ｆおよびａの単位を例えばｎｍ（ナノメートル）といったように合わせたうえで、有効数字の最小桁が整数となるように、ｆおよびａに１０のべき数を乗算し、これをｆｘおよびａｘとする。例えば、小数点以下３桁まで有効数字があるならば、ｆおよびａそれぞれに対して１０の３乗を乗算してｆｘおよびａｘを得る。
【００７８】
次にステップＳ２０２において、ｆｘとａｘとの最小公倍数ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）を算出する。次いでステップＳ２０３において、最小公倍数ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）をｆｘで除算した値ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）／ｆｘ、および最小公倍数ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）をａｘで除算した値ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）／ａｘを算出する。図４は、図３の演算処理における数値例を示す図である。この数値例は、マスタークロックの波長ｆを１９．７７６ｎｍ、ならびに、実測画素間隔ａを５００ｎｍ（数値例１）、４９０ｎｍ（数値例２）および５１０ｎｍ（数値例３）と仮定した場合を示している。マスタークロックの波長ｆは小数点以下の有効数字が３桁であるので、ｆおよびａに１０の３乗を乗算してｆｘおよびａｘを得る。これらｆｘおよびａｘを用いて、図４に示すようなＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）、ＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）／ｆｘおよびＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）／ａｘを得る。
【００７９】
そして、ステップＳ２０４において、次式（１０）を満たす全ての整数ｔについて、絶対値｜ｓ×ｆｘ−ｔ×ａｘ｜の値が最小となるような整数ｓを計算し、これを配列要素ｓ〔ｔ〕として配列テーブルを作成し保存する。
【数１０】
2006066877.tif 000012
ここで、絶対値｜ｓ〔ｔ〕×ｆ−ｔ×ａ｜の値は常にｆよりも小さいので、絶対値｜ｓ〔ｔ〕×ｆ−ｔ×ａ｜の値は、各同期信号の誤差の最悪値を与える。式（７）およびａ≒ｂの関係よりマスタークロックの波長ｆはビットマップデータの分解能ｂよりも十分小さいので、該同期信号の誤差による露光結果への影響は無視できるといえる。
【００８０】
図５は、図４の数値例１における配列テーブルを例示する図である。図示された配列テーブルにおいて、例えばｓ〔１〕＝２５は、「マスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりの数をカウントして、このカウント数が２５に達したら、１番目の同期信号を発生させる」と解釈できる。また例えばｓ〔８〕＝２０２は、「同じくカウント数が２０２に達したら、８番目の同期信号を発生させる」と解釈できる。
【００８１】
したがって、上記配列テーブルを予め作成して露光装置内の所定のメモリに保存しておいて、「マスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりの数をカウントし、このカウント数が配列テーブルに保存された値に達した時点で同期信号を発生させる」ようにすれば、「供給手段による補正済み描画データの描画エンジンへの供給のタイミングの基準となる同期信号をマスタークロックに基づいて発生させた」ということになる。
【００８２】
図６は、図５の配列テーブルを変形して得られるカウントテーブルを例示する図である。
【００８３】
図５の配列テーブルは、予め作成して保存しておくｓ〔ｔ〕値の桁数が非常に大きくなり得ることから大容量のメモリを必要とする。これに対し、図６のカウントテーブルは、このメモリ容量の低減を目的として、図５の配列テーブルに改良を加えたものである。具体的には、図５の配列テーブルにおける配列要素ｓ〔ｔ＋１〕とｓ〔ｔ〕との差分を、図６のカウントテーブルにおける配列要素ｑ〔ｔ〕として保存する。
【００８４】
図示されたカウントテーブルにおいて、例えばｑ〔０〕＝２５は、「マスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりの数をカウントして、そのカウント数が２５に達したら、１番目の同期信号を発生させる」、また例えばｑ〔１〕＝２６は、「２番目の同期信号は、１番目の同期信号を発生させた後、カウント数がさらに２６だけ増えたら発生させる」、さらに例えばｑ〔２〕＝２５は、「３番目の同期信号は、２番目の同期信号を発生させた後、カウント数がさらに２５だけ増えたら発生させる」、といったように解釈できる。そして、６１８番目の同期信号を発生した後はカウントテーブルの先頭に戻り、カウント数がさらにｓ〔０〕すなわち２５だけ増えたら、６１９番目の同期信号を発生させる。以後この繰り返しである。
【００８５】
このように、図６のカウントテーブルを用いれば、「循環型の分周」が可能となる。また、保存すべきｑ〔ｔ〕値の桁数は少なくて済むのでメモリ容量の低減を実現できる。
【００８６】
図７は、本発明の実施例において、カウントテーブルを用いた同期信号の生成アルゴリズムを示すフローチャートである。
【００８７】
まずはじめにステップＳ３０１において、上述のような配列要素ｑ（ｔ）を有するカウントテーブルを作成する。カウントテーブルは図３〜６を参照して説明したように作成し、作成したカウントテーブルは、露光装置を制御するコンピュータ内の記憶装置などに保存しておく。露光処理中は、カウントテーブルは該コンピュータ内の作業メモリにロードされ、以下の各ステップにおける処理に適宜利用されることになる。
【００８８】
次にステップＳ３０２において、同期信号生成のための初期設定として、ｔを０（ゼロ）にセットする。次にステップＳ３０３において、レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）にｑ（ｔ）をセットする。
【００８９】
ステップＳ３０４では、マスタークロックを受信したか否かが判定される。マスタークロックを受信した場合は、ステップＳ３０５へ進み、レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）の値が１つ減る。ステップＳ３０６では、レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）が０（ゼロ）になったか否かが判定される。以上のステップＳ３０４〜Ｓ３０６を繰り返し実行することで、マスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりの数をカウントする処理（単に「カウント処理」と称する。）が実現される。
【００９０】
そしてステップＳ３０６においてレジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）が０（ゼロ）になったと判定されたとき、ステップＳ３０７において同期信号を出力する。
【００９１】
ステップＳ３０８においてｔを１つ進める。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０８でセットされたｔとＬＣＭ（ｆｘ，ａｘ）／ａｘとのｍｏｄを演算し（すなわち剰余演算）、演算結果をさらにｔにセットする。ステップＳ３１０では、ステップＳ３０９でセットされたｔを用いたｑ（ｔ）が、レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）にセットされる。以上のステップＳ３０８〜Ｓ３１０により、カウントテーブルで規定された最終番目の同期信号を発生した後はカウントテーブルの先頭に戻って再び１番目の同期信号発生のためのカウント処理に戻るという、先に説明した「循環型の分周」が実現される。
【００９２】
図８〜１０は、図７のフローチャートに基づいた同期信号の発生アルゴリズムの下で、図４に示した数値例を用いたシミュレーション結果を示す図であり、図８は処理開始直後、図９は最初の同期信号の発生、図１０は２番目の同期信号の発生を示す図である。また、図１１は、図８〜１０におけるシミュレーションを、さらに長時間実行した場合のシミュレーション結果を示す図である。ここでは、該アルゴリズムを図４の３つの数値例についてＶｅｒｉｌｏｇ言語で記述し、Ｖｅｒｉｌｏｇシミュレータを用いてシミュレーションを行った。図８〜１０において、時間軸の目盛りを示す数値（例えば２００．００ｎｓ）以外の各数値は、カウントテーブルにおけるｔ（すなわちマスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりのカウント数）を示している。図８〜１１より、異なる実測画素間隔ａごとに、異なる同期信号が作成されていることが分かる。このことは、描画エンジンごとに異なる実測画素間隔ａが得られても、各描画エンジンに最適な同期信号を作成できることを意味する。つまり、この同期信号を使えば、補正済み描画データを、各描画エンジンの光源間の実際の間隔に基づいた最適なタイミングで各描画エンジンに供給することができる。
【００９３】
図１２は、本発明の実施例における露光装置の基本ブロック図である。
【００９４】
本実施例によれば、露光対象基板（図示せず）を載せたステージ１６の相対移動方向に沿って複数の光源（図示せず）が並ぶ設計上の間隔Ｄが描画データにおける単位画素間隔ｂの整数ｐ倍となるよう設計された描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）を用いて露光対象面上に直接露光することで、所望の露光パターンを形成する露光装置１は、補正手段１１と、供給手段１２と、クロック生成手段１３と、同期手段１４と、を備える。同期手段１４は、第１の演算手段２１と、第２の演算手段２２と、出力手段２３とを備える。
【００９５】
露光対象基板を載せたステージ１６については、ステージコントローラ（図示せず）によって、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に対する相対移動速度Ｖｅｘが制御される。このステージコントローラは、ステージ１６の移動量を検出するための装置として、本実施例ではレーザ干渉計１５を有する。レーザ干渉計１５は、ステージ１６が一定の移動距離ｆだけ移動するごとに１パルスを出力する。例えばＨｅ−Ｎｅガスレーザを用いた場合、その波長は６３２．８４ｎｍであるので、適切な周波数逓倍器を用いればｆ＝１９．７７６ｎｍを得る。なお、本実施例ではステージの移動量を検出するための装置としてレーザ干渉計１５を用いたが、ステージ１６のある一定の移動量に対して安定した信号を出力することができる装置であればその他の装置であってもよく、例えばロータリエンコーダを用いた位置検出器などであってもよい。
【００９６】
クロック生成手段１３は、レーザ干渉計１５の出力結果に基づいて、露光対象基板を載せたステージ１６が相対移動速度Ｖｅｘで相対移動した単位距離ｆごとに出力されるマスタークロックを生成する。つまり、ステージ１６が一定の移動距離ｆだけ移動するごとにレーザ干渉計１５が出力するパルスをマスタークロックとする。
【００９７】
補正手段１１は、光源間の設計上の間隔Ｄと、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに測定された光源間の実際の間隔Ｅと、の相違（すなわちＤ≠Ｅ）を用いて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに描画データを補正し、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの補正済み描画データを生成する。
【００９８】
同期手段１４は、供給手段１２による補正済み描画データの描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）への供給のタイミングの基準となる同期信号を、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに、マスタークロックに基づいて生成する。より具体的には次のとおりである。
【００９９】
同期手段１４内の第１の演算手段２１は、相互に単位を合わせた、実測画素間隔ａと、周期的に出力されるマスタークロックの波長ｆと、の最小公倍数ＬＣＭ（ｆ，ａ）を算出する。この最小公倍数ＬＣＭ（ｆ，ａ）は、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの実測画素間隔ａを用いて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに算出される。
【０１００】
同期手段１４内の第２の演算手段２２は、ゼロから最小公倍数ＬＣＭ（ｆ，ａ）を実測画素間隔ａで除算した値ＬＣＭ（ｆ，ａ）／ａまでの範囲に属する各整数をｔとしたとき、絶対値｜ｓ〔ｔ〕×ｆ−ｔ×ａ｜の値が最小となる配列要素ｓ〔ｔ〕を、各整数ｔについて算出し、上記配列テーブルもしくは上記カウントテーブルを作成する。この上記配列テーブルもしくは上記カウントテーブルは、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの最小公倍数ＬＣＭ（ｆ，ａ）を用いて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとに作成される。作成された上記配列テーブルもしくは上記カウントテーブルは、同期手段１４内の記録媒体（ＲＯＭ）に保存される。
【０１０１】
出力手段２３は、作成された上記配列テーブルもしくは上記カウントテーブルを参照して、マスタークロックのパルスの立ち上がりもしくは立ち下がりの数を所定の値までカウントしたときに、同期信号を供給手段１２へ出力する。この同期信号は、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの上記配列テーブルもしくは上記カウントテーブルを用いて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの同期信号として供給手段１２へ出力される。
【０１０２】
供給手段１２は、同期手段１４内の出力手段２３から受信した描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの同期信号に基づいて、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）のそれぞれが一度に露光可能な露光対象面上の露光ブロックへの直接露光に必要な分だけの、描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの補正済み描画データを、対応する描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）へ供給する。同期手段１４内の出力手段２３から受信した同期信号に従えば、光源間の実際の間隔Ｅを上記整数ｐで除算することで得られる実測画素間隔ａに相当する距離だけ露光対象基板を載せたステージ１６が相対移動するごとの、補正済み描画データの供給が可能となる。
【０１０３】
各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）には、補正手段１１によって生成された描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとの補正済み描画データが、光源間の実際の間隔Ｅで規定される描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）ごとのタイミングで、供給手段１２から供給される。各描画エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）は、供給された補正済み描画データ補正済み描画データに基づいて直接露光処理を実行する。
【０１０４】
上述の実施例では、同期信号を、配列テーブルもしくはカウントテーブルを用いて生成した。この場合、実測画素間隔ａとマスタークロックの波長ｆとの最小公倍数ＬＣＭ（ｆ，ａ）を算出する際は、相互に単位を合わせ、有効数字の最小桁が整数となるようにしていた。つまり、ｆおよびａの単位を例えばｎｍ（ナノメートル）といったように合わせたうえで、有効数字の最小桁が整数となるようにマスタークロックの波長ｆおよび実測画素間隔ａに１０のべき数を乗算し、整数化されたｆｘおよびａｘについて最小公倍数を求めていた。しかし、高精度の配線パターンの生成が要求される場合などでは、マスタークロックの波長ｆおよび／または実測画素間隔ａの小数点以下の有効数字の桁数も大きくなり、上述のような整数化を行うとｆｘおよびａｘは非常に大きな値となる。このため、同期信号の生成に配列テーブルではなくカウントテーブルを用いたとしても、大容量のメモリが必要となる。ここで、高精度の配線パターンの生成であっても大容量のメモリを必要としない同期信号の生成アルゴリズムの変形例を説明する。
【０１０５】
本変形例による同期手段は、
マスタークロックの波長の積算値を格納するための第１の積算手段と、
マスタークロックを受信したとき、第１の積算手段に格納されているマスタークロックの波長の積算値に、マスタークロックの波長をさらに加算する第１の加算手段と、
実測画素間隔の積算値を格納するための第２の積算手段と、
第１の積算手段に格納されているマスタークロックの波長の積算値と、第２の積算手段に格納されている実測画素間隔の積算値と、の減算値の絶対値を算出する減算手段と、
上記減算値の絶対値とマスタークロックの波長との大小関係を判定する判定手段と、
判定手段が、上記減算値の絶対値の方がマスタークロックの波長よりも小さいと判定したとき、同期信号を出力する出力手段と、
判定手段が、上記減算値の絶対値の方がマスタークロックの波長よりも小さいと判定したときに、第２の積算手段に格納されている実測画素間隔の積算値に、実測画素間隔をさらに加算する第２の加算手段と、
を有する。
【０１０６】
図１３は、本発明の実施例における同期信号の生成アルゴリズムの変形例を示すフローチャートである。また、図１４は、図１３のフローチャートに基づいた同期信号を出力する同期手段を示す機能ブロック図である。
【０１０７】
図１４に示すように、本変形例による同期手段１４は、上記の第１の加算手段である加算器４２と、上記の第２の加算手段である加算器４３と、上記の第１の積算手段（アキュムレータ）４４と、上記の第２の積算手段（アキュムレータ）４５と、上記の減算手段である減算器４６と、上記の判定手段であるコンパレータ４７と、を備える。また、同期手段１４は、マスタークロックの波長ｆに相当する数値を記憶する第１のレジスタ４０と、実測画素間隔ａに相当する数値を記憶する第２のレジスタ４１とを備える。
【０１０８】
本変形例では、まず、図１３のステップＳ４０１において、初期化処理として、図１４の第１の積算手段４４に格納されるマスタークロックの波長ｆの積算値Ａｆを０（ゼロ）にセットし、第２の積算手段４５に格納される実測画素間隔ａの積算値Ａａをａにセットする。すなわち、初期状態では、Ａｆ＜＜Ａａである。
【０１０９】
ステージ１６が移動を開始するとマスタークロックが供給され始める。ステップＳ４０２においてマスタークロックを受信すると、ステップＳ４０３において、第１の積算手段４４に格納されているマスタークロックの波長の積算値Ａｆに、第１のレジスタ４０に記憶されているマスタークロックの波長ｆが加算器４２によって加算され、新たなる積算値Ａｆが第１の積算手段４４に格納される。
【０１１０】
次いで、ステップＳ４０４において、減算器４６は、第１の積算手段４４に格納されているマスタークロックの波長の積算値Ａｆと、第２の積算手段４５に格納されている実測画素間隔の積算値Ａａと、の減算値の絶対値｜Ａｆ−Ａａ｜を算出する。
【０１１１】
次いで、ステップＳ４０５において、判定手段４７は、減算器４６によって算出された上記減算値の絶対値｜Ａｆ−Ａａ｜と、第１のレジスタ４０に記憶されているマスタークロックの波長ｆと、の大小関係を判定する。判定手段４７が、上記減算値の絶対値｜Ａｆ−Ａａ｜の方がマスタークロックの波長ｆよりも大きいと判定した場合はステップＳ４０２へ戻る。
【０１１２】
判定手段４７が、上記減算値の絶対値｜Ａｆ−Ａａ｜の方がマスタークロックの波長ｆよりも小さいと判定したときは、ステップＳ４０６へ進み、同期信号を出力する。ステップＳ４０７では、第２の積算手段４５に格納されている実測画素間隔の積算値Ａａに、第２のレジスタ４１に記憶されている実測画素間隔ａが加算器４３によって加算され、新たなる積算値Ａａが第２の積算手段４５に格納される。なお、ステップＳ４０６とステップＳ４０７とを入れ替えて実行するようにしてもよく、あるいは同時に実行してもよい。
【０１１３】
以上の処理をまとめると、本変形例による同期手段１４では、受信したマスタークロックをトリガーにして、マスタークロックの波長ｆを積算していき、マスタークロックの波長の積算値Ａｆが、実測画素間隔の積算値Ａａに最も近くなったときにだけ、同期信号を出力する。そして、同期信号の出力と同時に、実測画素間隔の積算値Ａａに、実測画素間隔ａがさらに加算され、これが新たなる実測画素間隔の積算値Ａａとなる。以後、同様の処理が繰り返される。すなわち、マスタークロックの受信ごとに積算されるマスタークロックの波長の積算値Ａｆが上記新たなる実測画素間隔の積算値Ａａに最も近くなったときに、同期信号が出力されるとともに実測画素間隔ａが実測画素間隔の積算値Ａａに加算される。つまり、上記各加算処理のタイミングは異なり、マスタークロックの波長ｆの積算値Ａｆへの加算は、マスタークロックの受信ごとに行われ、実測画素間隔ａの積算値Ａａへの加算は、マスタークロックの波長の積算値Ａｆが実測画素間隔の積算値Ａａに最も近くなったときに行われる。図１５は、図１３のフローチャートに基づいた同期信号の生成のタイミングチャートの一例を示す図である。この図では、波長ｆを有するマスタークロックに関する波形を波形Ｆとしたときの同期信号の発生を例示する。なお、ステージ１６が移動して露光処理が露光対象基板の端に到達すると、マスタークロックの供給は停止され、第１の積算手段４４に格納されているマスタークロックの波長の積算値Ａｆおよび第２の積算手段４５に格納されている実測画素間隔の積算値Ａａはリセットされる。
【０１１４】
このように、本変形例は、同期信号の発生要件を数式化してそれを一般的なディジタル回路（レジスタ、加算器、アキュムレータ、減算器およびコンパレータ）で実現したものであり、先に説明した実施例における配列テーブルもしくはカウントテーブルの生成や最小公倍数の計算は不要である。なお、レジスタ、加算器、アキュムレータ、減算器およびコンパレータが扱う値は、実数（固定小数点数）に限らず、浮動小数点数であってもよい。
【０１１５】
本変形例の具体的な一数値例を挙げると次の通りである。すなわち、レジスタ、加算器、アキュムレータ、減算器およびコンパレータを整数のみを扱うとした例では、マスタークロックの波長ｆおよび実測画素間隔ａの値の小数点以下を必要な精度だけ桁上げして整数化し、これを第１のレジスタ４０および第２のレジスタ４１にそれぞれ記憶する。例えば、ｆ＝１９．７７６２５２２０１ｎｍ、ａ＝４９０．０００００００００ｎｍとする場合、それぞれ、ｆｘ＝１９７７６２５２２０１、ａｘ＝４９００００００００００といった非常に桁数の大きい整数に置換する。ここで露光対象基板が乗るステージがＬ＝１ｍの距離を移動すると仮定すると、Ｌ／ａ（≒２０４万）個の同期信号が発生するから、第２の積算値４５に格納される実測画素間隔の積算値Ａａは、約１×１０18の大きさに達する。このため、レジスタ、加算器、アキュムレータ、減算器およびコンパレータは、約６４ビットのデータ処理能力が必要となるが、このような規模のディジタル回路であっても、ＦＰＧＡデバイスなどを使用すれば、必要な機能は十分かつ容易に実現可能である。
【０１１６】
なお、図１４の第１のレジスタ４０に記憶されるマスタークロックの波長ｆについては外部から書き換えることも容易であり、例えばレーザ干渉計以外の基準信号源をマスタークロックにすることも可能である。
【０１１７】
同様に、第２のレジスタ４１に記憶される実測画素間隔ａの値についても外部から書き換えることも容易であり、回路構成を変更することなく実測画素間隔ａを任意に変更することも可能である。さらにまた、複数の異なる実測画素間隔ａの値が必要となる場合は、第１のレジスタ４０および第１の積算手段４４については共通にしておいて、第２のレジスタ４１および第２の積算手段４５については実測画素間隔ａごとに設ければよい。
【０１１８】
上述の露光装置１における補正手段１１、供給手段１２、クロック生成手段１３、および同期手段１４は、コンピュータ等の演算処理装置が実行することができるソフトウェアプログラムおよびハードウェアの組合せで実現できる。また、各処理をコンピュータにより実行させるプログラムを記録媒体に格納し、必要に応じて該コンピュータ内の作業メモリにロードされ、実行される。
【０１１９】
以上、実施例として露光装置について説明したが、その他の描画ヘッドが所定の間隔で複数配列され、描画対象物が描画ヘッドに対して相対移動していくことで描画処理する描画装置についてもまったく同じ原理を適用することができる。このような描画装置の例としてインクジェット描画装置あるいはレーザプリンタのような印刷装置などがある。
【０１２０】
このうち、インクジェット技術を用いたインクジェット描画装置は、インクジェットノズルが所定の設計間隔でインクジェットヘッド内に複数配列され、描画対象物がインクジェットヘッドに対して相対移動していくことで描画処理する装置であり、近年、基板に描画パターンを直接描画（パターニング）する手段として有望視されている。
【０１２１】
インクジェット技術は、液滴を小さい穴の開いたノズルから吐出する技術である。このインクジェット技術は、一般にプリンタに用いられることが多いが、インクジェットパターニングに適用する場合は、ノズルから吐出する液滴を金属微粒子を含む液体や金属酸化物材料とすればよい。なお、インクジェット技術は、電圧を加えると変形する圧電素子を使い、瞬間的にインク室の液圧を高めることでノズルから液滴を押し出すピエゾ式と、ヘッドに取り付けたヒータによって、液体内に気泡を発生させ、液体を押し出すサーマル式とに大別されるが、どちらの場合も本発明に適用可能である。インクジェット描画装置に本発明を適用する場合は、上述の本発明の実施例における露光ヘッドすなわち光源を、インクジェットヘッドに置き換えればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
描画対象面上を相対移動する描画ヘッドが一度に描画可能な描画対象面上の描画ブロックへの直接描画処理に必要な描画データが、設計データに基づいて順次生成され、描画エンジンに順次供給される描画装置に適用することができる。本発明は、描画装置がマスクレス露光装置であってもインクジェット描画装置であってもどちらでも適用可能である。
【０１２３】
直接描画によるパターニング方法によれば、高精度な配線の設計、検査および形成を容易かつ高速に行うことができ、また、位置合わせのためのマージンが少なく済むので配線の実装密度が上がる。したがって、将来の超微細配線にも十分に対応可能である。また、設計データを適宜加工して補正情報を蓄積していき、動的（ダイナミック）に補正およびルーティングを実行でき、設計変更にも柔軟に対応できるという利点がある。
【０１２４】
本発明による描画システムによれば、描画装置内の他の諸機能への新たな負担を強いることなく、かつ、演算処理量の大幅な増加を伴うことなく、描画装置内の描画エンジンの製造ばらつきに起因する解像能力の格差を解消し、高解像能力を実現することができるので、特に高精度が要求される複雑な配線パターンを形成する際に最適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明による描画装置の原理ブロック図である。
【図２】分周方式の決定を説明する図である。
【図３】本発明の実施例における同期信号の生成アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】図３の演算処理における数値例を示す図である。
【図５】図４の数値例１における配列テーブルを例示する図である。
【図６】図５の配列テーブルを変形して得られるカウントテーブルを例示する図である。
【図７】本発明の実施例において、カウントテーブルを用いた同期信号の生成アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに基づいた同期信号の発生アルゴリズムの下で、図４に示した数値例を用いたシミュレーション結果を示す図であり、特に処理開始直後を示す図である。
【図９】図７のフローチャートに基づいた同期信号の発生アルゴリズムの下で、図４に示した数値例を用いたシミュレーション結果を示す図であり、特に最初の同期信号の発生を示す図である。
【図１０】図７のフローチャートに基づいた同期信号の発生アルゴリズムの下で、図４に示した数値例を用いたシミュレーション結果を示す図であり、特に２番目の同期信号の発生を示す図である。
【図１１】図８〜１０におけるシミュレーションを、さらに長時間実行した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施例における露光装置の基本ブロック図である。
【図１３】本発明の実施例における同期信号の生成アルゴリズムの変形例を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のフローチャートに基づいた同期信号を出力する同期手段を示す機能ブロック図である。
【図１５】図１３のフローチャートに基づいた同期信号の生成のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図１６】直接描画システムを概略的に示す図である。
【図１７】描画装置の動作原理を示す図である。
【図１８】描画装置のデータ処理フローを示すフローチャートである。
【図１９】露光装置による直接露光処理に用いられるビットマップデータ形式の描画データの概念を示す模式図である。
【図２０】図１９に示す描画データを用いて直接露光処理を実行する１つの描画エンジンにおける光源の配列を例示する模式図である。
【図２１】図１９に示すビットマップデータと図１８に示す描画エンジンにおける光源の配列との関係を例示する模式図（その１）である。
【図２２】図１９に示すビットマップデータと図１８に示す描画エンジンにおける光源の配列との関係を例示する模式図（その２）である。
【符号の説明】
【０１２６】
１    描画装置
１１    補正手段
１２    供給手段
１３    クロック生成手段
１４    同期手段
１５    レーザ干渉計
１６    ステージ
２１    第１の演算手段
２２    第２の演算手段
２３    出力手段
３０    描画エンジン
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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