(57)【要約】【課題】  複数の露光素子を有する露光エンジンに対して順次供給される露光データに基づいて高速で効率のよい直接露光処理を実行する露光装置および露光方法を実現する。【解決手段】  複数の露光素子を有する露光エンジン３０に対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、この露光データに基づいて、露光エンジン３０がこれと相対移動する露光対象基板１５１上に露光パターンを形成する露光装置１は、露光エンジン３０中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループＡ〜Ｃそれぞれに、同一の露光データ１０を供給するデータ供給手段１１と、データ供給手段１１によって供給された露光データ１０に従って各露光素子グループＡ〜Ｃが発した各光を、露光対象基板１５１上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる光学系１２と、を備える。【選択図】      図１
2006126460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、該露光データに基づいて、前記露光エンジンがこれと相対移動する露光対象物上に露光パターンを形成する露光装置であって、
前記露光エンジン中の前記複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループそれぞれに、同一の露光データを供給するデータ供給手段と、
該データ供給手段によって供給された前記露光データに従って各前記露光素子グループが発した各光を、前記露光対象物上の同一エリアにて結像するよう重畳させる光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、該露光データに基づいて、前記露光エンジンがこれと相対移動する露光対象物上に露光パターンを形成する露光装置であって、
前記露光エンジン中の前記複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループのうち、１露光素子グループ分に対応する露光データを生成するデータ生成手段と、
該データ生成手段が生成した前記露光データを、前記１露光素子グループ分以外の露光素子グループ分だけ複製するデータ複製手段と、
前記データ生成手段もしくは前記データ複製手段によって得られた前記露光データに従って各前記露光素子グループが発した各光を、前記露光対象物上の同一エリアにて結像するよう重畳させる光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記露光装置は、前記データ生成手段が生成した前記露光データを格納する記憶手段を少なくとも２つさらに備え、
前記データ複製手段が一方の前記記憶手段に既に格納されている露光データを用いて複製処理を実行する間に、前記データ生成手段は、前記１露光素子グループ分に対応する新たなる露光データを生成しこれを他方の前記記憶手段に格納する請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光素子グループは、２次元的に配列された前記複数の露光素子を、前記露光対象物の相対移動方向と垂直の方向に沿ってグループ分けすることで構成される請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項５】
複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、該露光データに基づいて、前記露光エンジンがこれと相対移動する露光対象物上に露光パターンを形成する露光方法であって、
前記露光エンジン中の前記複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される各露光素子グループが同一の露光データに従って発した各光を、光学系を介して前記露光対象物上の同一エリアにて結像するよう重畳させることを特徴とする露光方法。
【請求項６】
複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、該露光データに基づいて、前記露光エンジンがこれと相対移動する露光対象物上に露光パターンを形成する露光方法であって、
前記露光エンジン中の前記複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループのうちの１露光素子グループ分に対応する露光データを生成すると共に該露光データを前記１露光素子グループ分以外の露光素子グループ分だけ複製する第１のステップと、
該第１のステップにおいて各前記露光素子グループごとに得られた前記露光データに従って各前記露光素子グループが発した各光を、光学系を介して前記露光対象物上の同一エリアにて結像するよう重畳させる第２のステップを備えることを特徴とする露光方法。
【請求項７】
前記第１のステップは、前記露光データを前記露光素子１グループ分以外の露光素子グループ分だけ複製する間に、前記１露光素子グループ分に対応する新たなる露光データを生成する処理を実行する請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記露光素子グループは、２次元的に配列された前記複数の露光素子を、前記露光対象物の相対移動方向と垂直の方向に沿ってグループ分けすることで構成される請求項５または６に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光対象基板を直接露光する露光装置および露光方法に関し、特に、複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、この露光データに基づいて、露光エンジンがこれと相対移動する露光対象基板上に露光パターンを形成する露光装置および露光方法に関する。
【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上に設けたフォトレジストを露光し、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、上述した基板の伸縮、歪み、ずれなどに対処するための露光パターンの補正を、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）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従来例を挙げると、露光対象基板上に形成したフォト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、ＤＭＤ中の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、ＤＭＤに光を投射して得られる各微小ミラーからの反射光の向きを適宜変え、露光対象基板上のレジストに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技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１１は、一般的な直接露光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】
直接露光システム１００は、露光装置１０１と、露光装置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、露光データを露光装置１０１に供給し、露光装置１０１を制御する。露光装置１０１は、露光対象基板１５１を載せるステージ１１０と、露光対象基板１５１上方を図中矢印の方向に相対移動する露光手段１１１とを備える。露光手段１１１は、露光対象基板１５１の基板面上の露光すべき領域が割り当てられてそれぞれが並列に露光処理を実行する少なくとも１つの露光エンジン（図示せず）を備える。露光エンジンには、光源を変調する複数の露光素子（図示せず）が２次元的に配列されている。例えば、直接露光システム１００がＤＭＤを用いたものである場合は、ＤＭＤの微小ミラーが上記露光素子に相当する。
【０００７】
図１２は、一般的な露光装置の動作原理を示す図である。
【０００８】
露光対象基板１５１上を相対移動する露光手段１１１は、露光対象基板１５１の相対移動の方向に直交する方向に、複数の露光エンジン＃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、露光対象基板１５１が露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に対して速度Ｖｅｘで相対移動する間に、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、各露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に供給する。
【０００９】
露光対象基板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。各露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）は、露光対象基板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）上に露光する。ここで、露光対象基板１５１の相対移動方向の長さ（以下、「露光対象基板の長さ」と称する。）すなわちストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）の長さをＬY（以下、「ストリップ長」と称する。）とする。また、露光対象基板１５１の相対移動方向に垂直な方向の長さ（以下、「露光対象基板の幅」と称する。）をＬXとする。
【００１０】
露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）が一度に露光可能な領域は限られている。１つの露光エンジンが露光することができる露光対象基板１５１の相対移動方向に垂直な方向に関する範囲は、ストリップ＃１〜＃Ｎ（参照符号３２）の幅ΔＸ（以下、「ストリップ幅」と称する。）以内である。ここで、ＬX＝Ｎ×ΔＸの関係が成り立つ。
【００１１】
また、１つの露光エンジンが露光することができる露光対象基板１５１の、相対移動方向に関する範囲は、ストリップ長ＬY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「露光ブロック（ｉ，ｊ）（ただし、１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｍ）」（参照符号３３）に仮想的に分割し、露光エンジンは、この露光ブロック（ｉ，ｊ）を順番に露光することになる。ここで、露光ブロック（ｉ，ｊ）の相対移動方向の長さをΔＹとすると、ストリップ長ＬYと露光ブロック（ｉ，ｊ）の相対移動方向の長さΔＹとの間には、ＬY＝Ｍ×ΔＹの関係が成り立つ。
【００１２】
露光データは、典型的にはビットマップデータに基づくデータである。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、露光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、各露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）のために、ビットマップ形式の露光データは、設計データに基づいて、露光処理中リアルタイムに、露光エンジン＃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）において露光ブロック（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、対応する露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）に順次供給される。したがって、露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）は、供給された露光ブロック（ｉ，ｊ）ごとのビットマップデータ形式の露光データに基づいて直接露光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から各露光エンジン＃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。
【００１３】
図１３は一般的な直接露光装置のデータ処理フローを示すフローチャートである。
【００１４】
図１３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、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は露光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。
【００１５】
ステップＳ１０２で、１露光ブロック分の中間データが読み込まれる。次いで、読み込まれた当該露光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、対応する露光エンジンに供給される。ここでは、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。露光エンジンは第２のデータ変換処理を経て供給された露光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において直接露光処理を実行する。露光エンジンによる１つの露光ブロックへの露光処理が完了すると、ステップＳ１０２へ戻り、次の露光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。上記の一連の処理を言い換えれば、露光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「生産」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、ということである。
【００１６】
図１４は、一般的な直接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露光データの概念を示す模式図である。
【００１７】
露光データは、図１４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に基づくデータである。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１４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みなせる。
【００１８】
図１５は、図１４に示す露光データを用いて直接露光処理を実行する１つの露光エンジンにおける光源の配列を例示する模式図である。図中の丸印は光源を示す。
【００１９】
図１４に示すようなビットマップデータを利用する露光エンジンは、通常、図１５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。光源は、図１４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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、光源の点灯および消灯は、各光源ごとそれぞれ独立に、単位時間（「フレーム」と称する。）あたりある一定の回数だけ切り替えることができる。この切替え速度をフレームレートｆと称する。例えば、露光装置がＤＭＤを用いたものである場合は、微小ミラーの角度の切替え速度（すなわちＤＭＤの変調速度）がフレームレートｆであり、フレーム毎に各微小ミラーの角度を制御する。
【００２２】
ステージ（図示せず）に載せられた露光対象基板は、露光エンジン（すなわちは光源）に対して一定速度で一定方向に相対移動する。つまり、図１４に示すビットマップデータも図１５に示す露光エンジン（すなわち光源）に対して仮想的に相対移動する。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露光エンジンに順次供給することで実現される。
【００２３】
図１６および１７は、図１４に示すビットマップデータと図１５に示す露光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。ここでは、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する。
【００２４】
図１６（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、同期信号が露光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１６（ｂ））、再び同期信号が露光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１６（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１７（ａ））、再び同期信号が露光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１７（ｂ））、再び同期信号が露光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、同期信号が露光エンジンへ送られ、光源と重なった画素について露光され得ることになる。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の各画素に対応する露光対象基板面上の各スポットは、各列にｋ個の光源を有する露光エンジン下を相対移動する間に、合計ｋ回、光の照射を受け得る。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に塗布されたフォトレジストを感光させるため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中の微小ミラーや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、直接露光装置の信頼性の根拠となっている。
【００３０】
上述のように、露光データは非常にデータ容量が大きいので、メモリ資源を節約するために、露光処理中リアルタイムに、設計データに基づいて１露光ブロックごとに露光データを生成し、対応する露光エンジンに供給する。つまり、図１３における上記第２のデータ変換処理によりリアルタイムに「生産」された１露光ブロック毎の露光データは、対応する露光エンジンで１露光ブロック毎に一定の速度で順次「消費」されていく。
【００３１】
フレームレートｆの露光エンジンが単位時間に「消費」する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のデータ量は、ｍとｎとｆの積である「ｍ×ｎ×ｆ」に比例する。積「ｍ×ｎ×ｆ」は、一般に「バンド幅（ｂａｎｄ  ｗｉｄｔｈ）」と呼ばれ、単位は「ｂｉｔ／ｓｅｃ」である。バンド幅は、ビットマップデータを格納したメモリ素子と露光エンジンとの間のデータ伝送能力を示す指標であり、通常はシステム構成などに依存した上限値が存在する。
【００３２】
１つの露光エンジンが露光することができる露光対象基板１５１中のストリップ幅ΔＸは、ｎ行ｍ列のビットマップデータが該露光エンジンに供給されることを考慮すると、ビットマップデータの列の数ｍに比例することが容易に理解できよう。したがって、ある一定の幅ＬX（＝Ｎ×ΔＸ）を有する露光対象基板に対しては、ビットマップデータの列の数ｍの値が大きいほど、より少ない数の露光エンジンで露光対象基板の幅ＬXをカバーすることができるので、露光装置のコストを低減できる。つまり、より画素数の多い露光素子を露光エンジンに使用することでビットマップデータの列の数ｍの値を大きくとることが可能である。例えば、直接露光システムがＤＭＤを用いたものである場合は、ＳＶＧＡ、ＸＧＡ、ＳＸＧＡタイプの順に画素数が多くなる。
【００３３】
このとき、バンド幅に上限値が存在する場合、すなわちバンド幅がシステム構成上の制約条件となる場合では、ビットマップデータの列の数ｍを大きくとると、当然に積「ｍ×ｎ」の値も増加するので、フレームレートｆを低く設定せざるを得ない。フレームレートｆを低く設定することは、直接露光システムの露光速度を遅くすることを意味し、つまり直接露光処理の生産性（スループット）の低下を意味するので好ましくない。これについて、フレームレートｆを下げずに直接露光システムの露光処理能力を向上させる方法として、露光エンジン中の２次元状に配列された露光素子のうち、全個数よりも少ない個数の露光素子を、直接露光処理に利用する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００３４】
なお、仮にバンド幅に上限値が存在しないとするならば、積「ｍ×ｎ×ｆ」の値に比例した量のデータ処理を実行しなければならないので、場合によってはデータ処理を実行するＣＰＵやＦＰＧＡの演算処理能力が律速条件となるであろう。
【００３５】
【特許文献１】特開平１０−１１２５７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
上述のように、ビットマップデータの列の数ｍの値が大きいほど、より少ない数の露光エンジンで露光対象基板の幅ＬXをカバーすることができ、したがって露光装置のコストを低減することができ、また、フレームレートｆが大きいほど、直接露光システムの露光速度を速くすることができるので、好ましいといえる。しかしながら、上述したように、ビットマップデータを格納したメモリ素子と露光エンジンとの間のデータ伝送能力を示すバンド幅には、システム構成に依存した上限値が存在する。上記特開２００４−１２４４号公報に記載された技術は、ビットマップデータの行の数ｎを小さくすることによって、露光エンジン中の２次元状に配列された露光素子のうち全個数よりも少ない個数の露光素子を直接露光処理に利用するので、バンド幅に上限値が存在する場合でも一定の効果がある。しかしながら、直接露光処理に実際に利用される露光素子は露光エンジン中の露光素子全てではなくその一部であり、残りの露光素子は利用されていない。つまり、本来有する露光エンジン中の露光素子を有効に活用しておらず効率が悪い。
【００３７】
したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数の露光素子を有する露光エンジンに対して順次供給される露光データに基づいて高速で効率のよい直接露光処理を実行する露光装置および露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
上記目的を実現するために、本発明においては、まず、露光エンジン中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成する。構成された各グループを「露光素子グループ」と称する。露光素子グループは、２次元的に配列された複数の露光素子を、露光対象基板の相対移動方向に垂直な方向に沿ってグループ分けすることで構成される。このとき、直接露光処理に用いられるｎ行ｍ列のビットマップデータについて言えば、本発明によれば、２次元的に配列された複数の露光素子をグループ分けする前に比べて、ビットマップデータの行の数ｎを小さくすることができる。これにより、ビットマップデータを格納したメモリ素子と露光エンジンとの間のデータ伝送能力を示すバンド幅に上限値が存在しても、フレームレートｆをより一層引き上げることができるので、直接露光処理を高速化することが可能である。また、ビットマップデータの列の数ｍを大きくすることもできるので、露光エンジンの数を減らすこともでき、露光装置の低コスト化も実現でき、さらには、大容量のビットマップデータにも対応可能である。
【００３９】
また、直接露光装置においては、ビットマップデータの各画素に対応する露光対象基板面上の各スポットは、各列に所定の個数（例えばｋ個とする。）の光源を有する露光エンジン下を相対移動する間に、合計ｋ回、光の照射を受け得る。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に塗布されたフォトレジストを感光させるため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。しかしながら、露光エンジンに対して相対移動する露光対象基板に１つの露光素子グループが照射する光エネルギーの量は、グループ分けしない通常の露光エンジンが照射する場合に比べて減少する。この光エネルギーが露光対象基板上に塗布されたフォトレジストを感光させるための閾値を越えなければ、フォトレジストは感光しない。このような光エネルギーの不足を補うために、光源の光エネルギーそのものを増加させることも考えられるが、光源のコストの増大につながるので好ましくない。そこで、本発明では、各露光素子グループが同一の露光データに従って光を発するよう、各露光素子グループに、同一の露光データを供給する。そしてなおかつ、各露光素子グループが発した光を、光学系を介して、露光対象基板上の同一エリアにて結像するよう重畳させる。これにより、フォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保する。
【００４０】
このように、本発明による露光装置は、露光エンジン中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される各露光素子グループが同一の露光データに従って発した各光を、光学系を介して露光対象基板上の同一エリアにて結像するよう重畳させることを最大の特徴とするものである。図１は、本発明による露光装置の原理図である。
【００４１】
本発明によれば、複数の露光素子を有する露光エンジン３０に対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、この露光データに基づいて、露光エンジン３０がこれと相対移動する露光対象基板（露光対象物）１５１上に露光パターンを形成する露光装置１は、露光エンジン３０中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループＡ〜Ｃそれぞれに、同一の露光データ１０を供給するデータ供給手段１１と、データ供給手段１１によって供給された露光データ１０に従って各露光素子グループＡ〜Ｃが発した各光を、露光対象基板１５１上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる光学系１２と、を備える。
【００４２】
図２は、本発明の露光装置の露光エンジンのグループ分けを説明する模式図である。この図においては、露光対象基板（図示せず）に対抗する側の露光エンジン３０を模式的に示している。図中、露光素子Ｑ（図中、丸印で示す。）の数は例示的なものであるが、一具体例を挙げる露光素子Ｑは１０２４行１２８０列に配列される。
【００４３】
露光素子グループＡ〜Ｃは、露光エンジン３０において２次元的に配列された複数の露光素子Ｑを、露光対象基板の相対移動方向に垂直な方向に沿ってグループ分けすることで構成される。各露光素子グループＡ〜Ｃには、データ供給手段１１から同一の露光データ１０が供給される。また、図１を参照して説明したように、本発明では、各露光素子グループＡ〜Ｃが発した各光を、露光対象基板１５１上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる光学系１２が設けられる。光学系１２はプリズム、ミラーおよび／またはレンズなどの光学部品により構成されるが、これらの光学部品を配置するため、露光素子グループ間に所定の幅のギャップを設ける。したがって、ギャップ上に位置する露光素子Ｑ’（図中、点線の丸印で示す。）については露光動作させない。このための露光データとしては、例えば、ギャップ上に位置する露光素子Ｑ’に相当する部分のデータについては、露光素子を発光させない指示をする信号とすればよい。
【００４４】
図３は、本発明の露光装置における光学系による光の重畳を概念的に説明する模式図である。
【００４５】
図１および２を参照して説明したように、各露光素子グループＡ〜Ｃには、データ供給手段１１から同一の露光データ１０が供給される。各露光素子グループＡ〜Ｃは同一の露光データ１０に従って発光する。直接露光装置では光の照射によりフォトレジストを感光させることによって直接に配線パターンを形成するので、各露光素子グループＡ〜Ｃが発する光は、既に目的の配線パターンの形状に対応する内容を示している。本明細書では、各露光素子グループＡ〜Ｃによる発光内容を「仮想的な画面」とみなし、これを「サブスクリーン」と称し、図中、参照符号Ｓ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃで示す。各露光素子グループＡ〜ＣによるサブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃは、各露光素子グループＡ〜Ｃに同一の露光データを供給することによって生成されたものであるので、その内容は同一である。つまり、サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃ上の各座標Ｐ（ｉ．ｊ）における情報は同一内容である。
【００４６】
光学系１２は、各露光素子グループＡ〜Ｃが発した各光を、露光対象基板１５１上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる。したがって、サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃは、光学系１２により露光対象基板面上１５１上の同一エリアＴにて重畳される。サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃ上の各座標Ｐ（ｉ．ｊ）は、露光対象基板１５１上のエリアＴにおける座標Ｐ”（ｉ．ｊ）に対応することになる。
【００４７】
このように本発明では、光学系１２を介することによって、各露光素子グループが発する光エネルギーが露光対象基板１５１上において重畳される。つまり、フォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保できる。
【００４８】
なお、図１〜３では、露光エンジン中の露光素子を、例として３つにグループ分けしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の数にグループ分けしてもよい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、複数の露光素子を有する露光エンジンに対して順次供給される露光データに基づいて高速で効率のよい直接露光処理を実行することができる。すなわち、露光エンジン中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成した各露光素子グループに同一の露光データを供給し、これにより各露光素子グループが発した各光を、露光対象基板上の同一エリアにて結像するよう重畳させるので、現状の光源のレベルのままでフォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保しつつ、直接露光処理を高速化することができる。また、露光エンジン中のほとんどの露光素子を有効活用することができる。
【００５０】
さらに、露光データのデータ量が多くなっても十分に対応可能である。露光データの、露光対象基板の相対移動方向に垂直な方向に対応するデータ量を大きくして露光エンジンの数を削減することも容易に可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明による露光装置は、露光エンジン中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される各露光素子グループが同一の露光データに従って発した各光を、光学系を介して露光対象基板上の同一エリアにて結像するよう重畳させることを最大の特徴とする。
【００５２】
本発明の実施例では、各素子グループへ供給する「同一の露光データ」を、１つの露光素子グループ分のために生成された露光データを用いて、該１つの露光素子グループ以外の露光素子グループ分についてこれを複製することにより、生成する。一般に露光データの生成には非常に多くの演算処理量を必要とするが、上記複製処理を適用することで演算処理量を低減することができ、処理全体の高速化を促進する顕著な効果を得る。
【００５３】
図４は、本発明の実施例による露光装置を概略的に示す構成図である。
【００５４】
本実施例による露光装置１は、図１を参照して説明したデータ供給手段１１および光学系１２を備える。図４では、説明を簡明にするために、１つの露光エンジン３０のみを示す。
【００５５】
本実施例では、露光装置１の露光エンジン３０はＤＭＤを用いたものであるとする。この場合、ＤＭＤの各微小ミラーが、２次元的に配列された上述の各露光素子に相当することになる。ＤＭＤの微小ミラーの数すなわち、露光素子数（画素数）は、例えばＳＶＧＡタイプのＤＭＤの場合は８４８×１０２４画素、ＸＧＡタイプのＤＭＤの場合は１０２４×１０２４画素、ＳＸＧＡタイプのＤＭＤの場合は１２８０×１０２４画素である。
【００５６】
１つの露光エンジン３０中の２次元的に配列された露光素子（ＤＭＤの微小ミラー）は、露光対象基板の相対移動方向に垂直な方向に沿ってグループ分けされる。本実施例では、一例として露光素子を３つにグループ分けし、これを露光素子グループＡ〜Ｃとする。露光素子グループＡと露光素子グループＢとの間および露光素子グループＢと露光素子グループＣとの間には、光学系１２としてプリズム、ミラーおよび／またはレンズなどの光学部品が配置される関係上、所定の幅を有するギャップＧを設ける。なお、ギャップＧの幅の詳細については後述する。
【００５７】
発光手段３１は、露光エンジン３０中のＤＭＤに光を照射する。ＤＭＤに照射された光は、ＤＭＤの微小ミラーによって反射し、露光エンジン３０に対して所定の速度で相対移動する露光対象基板１５１に照射される。ＤＭＤの各微小ミラーを露光エンジン３０に供給された露光データに応じて傾動させることにより、ＤＭＤに光を照射して得られる各微小ミラーからの反射光の向きを適宜変えて、露光対象基板１５１上のフォトレジストに対し当該露光データに基づく露光処理を実現し、露光パターンを構成する。
【００５８】
データ供給手段１１は、データ生成手段１３とデータ複製手段１４と記憶手段１５とを有する。このうち、データ生成手段１３は、露光エンジン３０中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループＡ〜Ｃのうち、露光素子グループ１つ分に対応する露光データ１０を生成する。露光データ１０は、ビットマップデータを、露光エンジンが処理可能であるように変換したＤＭＤフレームデータである。データ複製手段１４は、データ生成手段１３が生成した露光データ１０を、１露光素子グループ分以外の露光素子グループの数だけ複製する。記憶手段１５は、データ生成手段１３が生成した露光データ１０を、データ複製手段１４による複製処理のために一旦格納する。
【００５９】
データ生成手段１３もしくはデータ複製手段１４によって得られた露光データ１０は露光エンジン３０に供給される。各露光素子グループＡ〜Ｃでは、同一の露光データ１０に基づいてそれぞれの微小ミラーを傾動させ、露光対象基板１５１方向への光を調光することから、各露光素子グループＡ〜Ｃから発せられる光は、同一内容のサブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃを構成する。
【００６０】
光学系１２は、データ生成手段１３もしくはデータ複製手段１４によって得られた露光データ１０に従って各露光素子グループが発した各光を、露光対象基板１５上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる。エリアＴは、当該露光データが指向する露光目標エリアである。なお、光学系１２については、プリズム、ミラーおよび／またはレンズなどの光学部品を用いて適宜公知技術を用いて構成すればよい。各露光素子グループＡ〜Ｃによる各サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃは、光学系１２により露光対象基板面上１５１上の同一エリアＴにて重畳される。サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃ上の同一座標における情報は同一内容であり、露光対象基板１５１上のエリアＴにおける対応する座標にて重畳される。つまり、光学系１２を介することにより、１つの露光素子グループが照射できる光エネルギーを、露光素子グループの個数倍にして、露光対象基板上に照射することができる。本実施例では、これによりフォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保する。
【００６１】
図５は、本発明の実施例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップＳ２０１において、図４のデータ生成手段１３は、あるフレームにおいて１つの露光素子グループに対応する露光データを作成するために必要な、すなわち１サブスクリーンを構成するために必要な最小限のビットマップデータを読み込む。次いでステップＳ２０２において、データ生成手段１３は、読み込んだビットマップデータを、露光エンジンが処理可能であるように変換したＤＭＤフレームデータ１０に変換し、これを上記露光データとする。ＤＭＤフレームデータ１０は、図４の記憶手段１５に一旦格納される。ここで、１サブスクリーン分のＤＭＤフレームデータ１０の画素行数をｎ’とし、露光素子をグループ分けしない従来の１つの露光エンジンが１度に露光することができるエリアに必要なＤＭＤフレームデータの画素行数をｎとすると、ｎ’＜ｎの関係が成り立つ。また、図４の実施例では１つの露光エンジン内の露光素子を３つのグループに分けているので、３ｎ’≒ｎの関係が成り立つ。
【００６３】
続くステップＳ２０３〜Ｓ２０９は、図４のデータ複製手段１４による露光データの複製処理である。
【００６４】
まず、ステップＳ２０３では、露光データの複製処理のための初期設定として、ＤＭＤフレームデータ１０の最初のロード先を確定するために、ＤＭＤ内の作業メモリ上の行アドレス（行番号）を示す「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」を０（ゼロ）にセットする。ＤＭＤフレームデータの画素行数は、露光エンジン３０のＤＭＤの２次元的に配列された露光素子の行数と一致するが、「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」は、この行番号をアドレス指定するパラメータである。同じくステップＳ２０３では、繰返し数をカウントするためのパラメータであるＲｅｐｅａｔを０にセットする。この繰返し数Ｒｅｐｅａｔは、最大、露光素子グループの数（図４の実施例では「３」）まで取り得る。
【００６５】
次いでステップＳ２０４では、１露光素子グループ分すなわち１サブスクリーン分のＤＭＤフレームデータ１０を図４の記憶手段１５から読み出し、このＤＭＤフレームデータ１０を、ＤＭＤ内の当該露光素子グループ内の作業メモリ（図示せず）上に、「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」で指定された行を先頭行として、ロードする。続くステップＳ２０５では、繰返し数Ｒｅｐｅａｔを１だけ増加させる。
【００６６】
次いでステップＳ２０６では、繰返し数Ｒｅｐｅａｔが、露光素子グループの数と一致するかを判定する。両者が一致する場合は、当該露光データの複製処理を終了し、一致しない場合はステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」を、１サブスクリーン分のＤＭＤフレームデータ１０の画素行数ｎ’だけ増加させる。
【００６７】
次いでステップＳ２０８において、予め定められたｇ行分のギャップデータを、ステップＳ２０７で更新された「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」で指定される行を先頭行として、ロードする。既に説明したように、各露光素子グループ間は、光学系１２が配置される関係上、所定の幅（ここでは画素ｇ行分）を有するギャップＧが設けられる。ギャップＧ上にもＤＭＤの微小ミラーがいくつか位置するが、このギャップＧ上の微小ミラーに関しては、該微小ミラーによる反射光が露光対象基板へ向うことになるような傾動はしない。したがって、ギャップＧ上のＤＭＤの微小ミラーに対応するＤＭＤフレームデータとして、該微小ミラーによる反射光が露光対象基板へ向うことになるような傾動をさせないギャップデータを、ギャップの幅に対応する行数ｇ分だけ設定する。続くステップＳ２０９では「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」をギャップデータの画素行数ｇだけ増加させる。
【００６８】
上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０９の処理は、ステップＳ２０６における判定処理の結果、繰返し数Ｒｅｐｅａｔが露光素子グループの数すなわちサブスクリーンの数だけ繰り返されることになる。これによって、各露光素子グループについて、同一のＤＭＤフレームデータ（露光データ）を供給できる。データ供給完了後は、次のフレームにおけるデータ供給処理を開始するため、ステップＳ２０１に戻る。
【００６９】
図６は、図４および５に示す実施例におけるＤＭＤフレームデータの構造を例示する概念図である。図４に示す実施例では３つの露光素子グループにグループ分けしたが、図５に示す複製処理により、各サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−ＣのためのＤＭＤフレームデータは、「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」が「０〜ｎ’」、「ｎ’＋ｇ」〜「２ｎ’＋ｇ」および「２ｎ’＋２ｇ」〜「３ｎ’＋２ｇ」を示す作業メモリ領域に位置することになり、各該ＤＭＤフレームデータの内容は同一である。また、ギャップデータは、「ＤＭＤ  Ｒｏｗ」が「ｎ’〜ｎ’＋ｇ」および「２ｎ’＋ｇ」〜「２ｎ’＋２ｇ」を示す作業メモリ領域に位置することになる。
【００７０】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、各素子グループへ供給する同一の露光データを、１つの露光素子グループ分のために生成された露光データについて該１つの露光素子グループ以外の露光素子グループ分だけ複製することにより、生成する。露光データの生成には非常に多くの演算処理量を必要とするが、上記複製処理の演算処理量は、露光データ生成の演算処理量に比較し、わずかである。このように本実施例によれば演算処理量を大幅に低減することができるので、処理全体の高速化が促進される。
【００７１】
図７は、本発明の実施例の変形例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。本変形例は、図５を参照して説明した実施例による露光処理をより高速化したものである。すなわち、データ生成手段が生成した露光データ（ＤＭＤフレームデータ）をデータ複製手段による複製処理のために一旦格納するための記憶手段を複数備える。そして、これら複数の記憶手段を用いて、あるフレームにおけるデータ複製手段によるＤＭＤフレームデータの複製処理（図５に示すステップＳ２０４〜Ｓ２０９をまとめて図７ではステップＳ３０２とする。）と、該あるフレームの次のフレームにおける新たなるＤＭＤフレームデータの生成（ステップＳ２０１およびＳ２０２）とを、並列処理する。上記記憶手段は、図４の記憶手段１５を大容量のものにして記憶領域を分割することで実現してもよく、またあるいは、互いに独立した記憶手段として設けることで実現してもよい。なお、記憶手段は少なくとも２つ備えればよいが、本変形例では、２つの記憶手段を備えるものとする。
【００７２】
図７のステップＳ２０１およびＳ２０２の処理については図５を参照して説明したとおりである。ただし、ステップＳ２０２で生成されたＤＭＤフレームデータの記憶先は、複数（図７の例では２つ）の記憶手段のうちのいずれか一方とする。つまり、あるフレーム時点では、図４のデータ生成手段１３の接続先は２つの記憶手段のうちいずれか一方である。また、ステップＳ３０１では、図４のデータ生成手段１３で生成された現在のフレームにおけるＤＭＤフレームデータを、記憶手段１５のいずれか一方の記憶手段へ格納することが完了したか否かを判定するとともに、前の時点のフレームにおけるＤＭＤフレームデータの複製処理が完了したか否かを判定する。
【００７３】
ここで、あるフレームにおいて、ステップＳ２０１およびＳ２０２を経てＤＭＤフレームデータが生成されて２つの記憶手段１５のうちの一方（１０ａ）にされる場合を例にとって具体的に説明する。
【００７４】
ステップＳ３０１において上記完了が確認されると、この格納したＤＭＤフレームデータ１０ａを読み出し、該ＤＭＤフレームデータ１０ａについてステップＳ３０２の複製処理を開始する。なおかつ、この複製処理と並行して、ステップＳ３０３において、データ生成手段１３の接続先を、２つの記憶手段１５のうち、該あるフレームの場合とは異なるもう一方の記憶手段に切り替え、該あるフレームの次のフレームについて、ステップＳ２０１から処理を開始する。ステップＳ２０２において該次のフレームにおける新たなるＤＭＤフレームデータ１０ｂが生成されると、該新たなるＤＭＤフレームデータ１０ｂは、前のフレームにおけるＤＭＤフレームデータ１０ａ（すなわち現在のところ複製処理に継続中のＤＭＤフレームデータ１０ａ）を格納していた記憶手段とは異なる記憶手段（１０ｂ）に格納される。そして、ステップＳ３０１を実行する。以降、これら処理の繰り返しである。
【００７５】
このように本変形例では、前後２つのフレームについてのデータ処理が時間的に同時進行するパイプライン処理を行うので、図５を参照して説明した実施例による露光処理をさらに高速化することができる。
【００７６】
なお、本変形例では、ステップＳ３０１において、現在のフレームにおけるＤＭＤフレームデータの記憶手段への格納処理および前の時点のフレームにおけるＤＭＤフレームデータについての複製処理の、これら２つの処理の完了の有無を判定したが、図１２を参照して説明したステージコントローラ２９から各露光エンジン＃１〜＃Ｎ（参照符号３０）へ供給される同期信号の受信の有無を判定するというような処理を、上記ステップＳ３０１に代えて実行してもよい。この場合、同期信号の１周期分を、現在のフレームにおけるＤＭＤフレームデータの記憶手段への格納処理および前の時点のフレームにおけるＤＭＤフレームデータについての複製処理のこれら２つの処理が完了するのに必要な時間だけは少なくとも確保すべきである。
【００７７】
なお、上述の実施例および変形例では、１つの露光素子グループのＤＭＤフレームデータ（露光データ）を記憶手段１５を用いて複製し各露光素子グループへ供給すべき同一ＤＭＤフレームデータを生成した。これはデータ供給手段１１と露光エンジン３０との間をシリアルバスで接続し、このシリアルバスを用いてＤＭＤフレームデータをデータ供給手段１１から露光エンジン３０へ供給するためである。この代替例として、データ供給手段１１と露光エンジン３０との間を複数の分配バスで接続し、データ生成手段によって生成されたＤＭＤフレームデータを、そのまま露光エンジン３０中のＤＭＤの各露光素子グループに対応する作業メモリ領域へダイレクトに供給するようにしてもよい。
【００７８】
次に、本発明の実施例について、実際に数値を代入したコンピュータシミュレーションについて例示する。
【００７９】
従来より、露光素子の間隔よりも小さい間隔を有する照射スポット列に対しても露光可能とするために、露光対象基板を角度θだけ、複数配列された露光素子列に対して傾けて相対移動させているが、まずこのことについて簡単に説明する。
【００８０】
図８は、露光対象基板と複数配列された露光素子列との位置関係を説明する図である。図中に示すようにｘｙ座標を設定し、白丸は露光素子の照射可能範囲、黒丸は光を照射すべき照射スポットを示す。露光素子の個数をｋとし、照射スポットの個数はＮ×Ｍ個（ただし、Ｍ、Ｎは正の整数）であるとする。また、露光素子間の間隔をＤ、照射スポット間の間隔すなわち目標とする分解能（つまりビットマップデータの分解能）をｄ（ただし、ｄ＜Ｄ）とする。露光対象基板１５１上の露光対象エリアは縦（Ｎ−１）×ｄ、横（Ｍ−１）×ｄの大きさを占める。また、露光素子の点灯消灯の切替え速度すなわち、ＤＭＤの微小ミラーの角度の切替え速度（ＤＭＤの変調速度）をフレームレートｆとする。
【００８１】
露光素子間の間隔Ｄよりも小さい間隔ｄを有する照射スポット列に対しても露光可能とするために、露光対象基板１５１を角度θだけ、図中、ｙ軸方向負の向きに傾ける。すなわち、露光対象基板１５１を角度θだけ傾けることにより、露光対象基板１５１が移動していく間に、複数存在する露光素子の照射可能範囲（白丸）のうちのいずれかが照射スポット（黒丸）上を通過することができるからである。
【００８２】
図８において、ＤＭＤ上の分解能をｂ’、ＤＭＤの微小ミラーの間隔をｄ（定数）とすると、式（１）が成り立つ。
【数１】
2006126460.tif 000003
【００８３】
同じく図８において、式（２）が成り立つ。
【数２】
2006126460.tif 000004
【００８４】
式（１）を式（２）に代入して変形すると式（３）が得られる。
【数３】
2006126460.tif 000005
【００８５】
式（３）の辺々をｓｉｎθで割り変形すると式（４）が得られる。
【数４】
2006126460.tif 000006
【００８６】
したがって、式（４）を満たす角度θだけ傾けて露光対象基板を複数配列された露光素子列に対して相対移動させれば、間隔ｄを有する露光素子を用いて、間隔ｄよりも小さい間隔ｂ（露光面上）を有する照射スポット列に光を照射することができる。
【００８７】
ここで、一般にｂ≠ｂ’であるから露光エンジン３０のＤＭＤと露光対象基板１５１との間は総合倍率Ｕを有する光学系１２が挿入され、式（５）を満たす。
【数５】
2006126460.tif 000007
【００８８】
よって総合倍率Ｕは式（６）で決定される。
【数６】
2006126460.tif 000008
【００８９】
このシミュレーションではＳＸＧＡタイプ（１２８０×１０２４画素、すなわちｎ＝１０２４行、ｍ＝１２８０列の微小ミラーの配列）のＤＭＤの利用を想定し、本発明の適用前である「露光素子のグループ分け無し」と本発明を適用した「露光素子のグループ分け有り」とについて各パラメータについてつぎのような演算を行った。すなわち、「ｎの値は１〜１０２４の整数値を取り得る。」かつ「ｋの値は１〜１０２４の整数値を取り得る。」かつ「ｎはｋで割り切れる。」との条件を全て満たす（ｎ，ｋ）の組合せを全て算出する。なお、「ｎはｋで割り切れる。」との条件は、図１６および１７で参照して説明したビットマップデータと露光素子（光源）との関係に基づくことは理解できよう。上記各条件を全て満たす（ｎ，ｋ）が求まれば、式（４）から角度θを算出することができる。また、総合倍率Ｕについても式（６）から算出することができる。
【００９０】
図９は、本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例１）を示す図である。このシミュレーション例１では、目標とする露光面上の分解能ｂを１μｍとした。
【００９１】
本発明を適用しない場合では、ＤＭＤフレームデータの画素行数ｎは１０００であり、露光対象基板の相対移動方向に並ぶ露光素子列中の露光素子の個数ｋは２０であるが、本発明の適用により露光素子を３つのグループ分けると、１サブスクリーン分のＤＭＤフレームデータの画素行数ｎ’は３００となり、１露光素子グループ中の露光素子の個数ｋは６となる。本発明では、光学系を用いて３つのサブスクリーンを重畳するので、露光対象基板に照射する光エネルギーは、１露光素子グループが照射する光エネルギーの３倍となる。つまり、露光処理に寄与する露光素子の個数ｋは等価的に１８（＝６×３）となる。
【００９２】
図１０は、本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例２）を示す図である。このシミュレーション例２では、目標とする露光面上の分解能ｂを０．５μｍとした。
【００９３】
本発明を適用しない場合では、ＤＭＤフレームデータの画素行数ｎは９６０であり、露光対象基板の相対移動方向に並ぶ露光素子列中の露光素子の個数ｋは２４であるが、本発明の適用により露光素子を２つのグループ分けると、１サブスクリーン分のＤＭＤフレームデータの画素行数ｎ’は４８０となり、１露光素子グループ中の露光素子の個数ｋは１２となる。本発明では、光学系を用いて２つのサブスクリーンを重畳するので、露光対象基板に照射する光エネルギーは、１露光素子グループが照射する光エネルギーの２倍となる。つまり、露光処理に寄与する露光素子の個数ｋは等価的に２４（＝１２×２）となる。
【００９４】
以上のシミュレーション結果から、本発明のように露光素子をグループ分けしても、本発明を適用しない従来例と同程度の露光処理に必要な光エネルギーを確保することができることがわかる。そして、本発明によりＤＭＤフレームデータの画素行数を大幅に削減することができるので、従来例に比べ大幅に処理速度を高速化することができる。
【００９５】
以上説明した実施例および変形例では、露光装置の露光エンジンはＤＭＤを利用したものであるとしたが、ＤＭＤを利用すること自体は本発明を限定するものではなく、一代替例として、ＤＭＤの機能と等価な機能を有する液晶素子を利用して実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、この露光データに基づいて、露光エンジンがこれと相対移動する露光対象基板上に露光パターンを形成する露光装置に適用することができる。
【００９７】
本発明によれば、露光エンジン中の複数の露光素子の配列をグループ分けして構成した各露光素子グループに同一の露光データを供給し、これにより各露光素子グループが発した各光を、露光対象基板上の同一エリアにて結像するよう重畳させるので、現状の光源のレベルのままでフォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保しつつ、直接露光処理を高速化することができる。また、露光エンジン中のほとんどの露光素子を有効活用することができる。本発明は、配絶基板の配線パターン形成のための露光以外にも、配線基板のソルダレジスト層や絶縁層への開口部形成のための露光、ウェハレベルパッケージの再配線層の形成時の露光など、各種製品や工程にも適用できる。
【００９８】
直接露光によるパターニング方法によれば、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、配線の実装密度が上がる。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。また、露光データの、露光対象基板の相対移動方向に垂直な方向に対応するデータ量を大きくして露光エンジンの数を削減することも容易に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による露光装置の原理図である。
【図２】本発明の露光装置の露光エンジンのグループ分けを説明する模式図である。
【図３】本発明の露光装置における光学系による光の重畳を概念的に説明する模式図である。
【図４】本発明の実施例による露光装置を概略的に示す構成図である。
【図５】本発明の実施例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図６】図４および５に示す実施例におけるＤＭＤフレームデータの構造を例示する概念図である。
【図７】本発明の実施例の変形例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図８】露光対象基板と複数配列された露光素子列との位置関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例１）を示す図である。
【図１０】本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例２）を示す図である。
【図１１】一般的な直接露光システムを概略的に示す図である。
【図１２】一般的な直接露光装置の動作原理を示す図である。
【図１３】一般的な直接露光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１４】一般的な直接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露光データの概念を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す露光データを用いて直接露光処理を実行する１つの露光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１６】図１４に示すビットマップデータと図１５に示す露光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１７】図１４に示すビットマップデータと図１３に示す露光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】
【０１００】
１    露光装置
１０    露光データ
１１    データ供給手段
１２    光学系
１３    データ生成手段
１４    データ複製手段
１５    メモリ
３０    露光エンジン
３１    発光手段
１５１    露光対象基板
Ｇ    ギャップ
Ｓ−Ａ、Ｓ−Ｂ、Ｓ−Ｃ    サブスクリーン
Ｔ    露光目標エリア
【図１】
2006126460.tif 000009
【図２】
2006126460.tif 000010
【図３】
2006126460.tif 000011
【図４】
2006126460.tif 000012
【図５】
2006126460.tif 000013
【図６】
2006126460.tif 000014
【図７】
2006126460.tif 000015
【図８】
2006126460.tif 000016
【図９】
2006126460.tif 000017
【図１０】
2006126460.tif 000018
【図１１】
2006126460.tif 000019
【図１２】
2006126460.tif 000020
【図１３】
2006126460.tif 000021
【図１４】
2006126460.tif 000022
【図１５】
2006126460.tif 000023
【図１６】
2006126460.tif 000024
【図１７】
2006126460.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月26日(2005.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記露光素子グループは、２次元的に配列された前記複数の露光素子を、前記露光対象物の相対移動方向に垂直な方向に沿ってグループ分けすることで構成される請求項１または２に記載の露光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
複数の露光素子を有する露光エンジンに対して直接露光処理に必要な露光データが順次供給され、該露光データに基づいて、前記露光エンジンがこれと相対移動する露光対象物上に露光パターンを形成する露光方法であって、
前記露光エンジン中の前記複数の露光素子の配列をグループ分けして構成される複数の露光素子グループのうちの１露光素子グループ分に対応する露光データを生成すると共に該露光データを前記１露光素子グループ分以外の露光素子グループ分だけ複製する第１のステップと、
該第１のステップにおいて各前記露光素子グループごとに得られた前記露光データに従って各前記露光素子グループが発した各光を、光学系を介して前記露光対象物上の同一エリアにて結像するよう重畳させる第２のステップと、を備えることを特徴とする露光方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記露光素子グループは、２次元的に配列された前記複数の露光素子を、前記露光対象物の相対移動方向に垂直な方向に沿ってグループ分けすることで構成される請求項５または６に記載の露光方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
本実施例では、露光装置１の露光エンジン３０はＤＭＤを用いたものであるとする。この場合、ＤＭＤの各微小ミラーが、２次元的に配列された上述の各露光素子に相当することになる。ＤＭＤの微小ミラーの数すなわち、露光素子数（画素数）は、例えばＳＶＧＡタイプのＤＭＤの場合は８４８×６００画素、ＸＧＡタイプのＤＭＤの場合は１０２４×７６８画素、ＳＸＧＡタイプのＤＭＤの場合は１２８０×１０２４画素である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
光学系１２は、データ生成手段１３もしくはデータ複製手段１４によって得られた露光データ１０に従って各露光素子グループが発した各光を、露光対象基板１５１上の同一エリアＴにて結像するよう重畳させる。エリアＴは、当該露光データが指向する露光目標エリアである。なお、光学系１２については、プリズム、ミラーおよび／またはレンズなどの光学部品を用いて適宜公知技術を用いて構成すればよい。各露光素子グループＡ〜Ｃによる各サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃは、光学系１２により露光対象基板面上１５１上の同一エリアＴにて重畳される。サブスクリーンＳ−Ａ、Ｓ−ＢおよびＳ−Ｃ上の同一座標における情報は同一内容であり、露光対象基板１５１上のエリアＴにおける対応する座標にて重畳される。つまり、光学系１２を介することにより、１つの露光素子グループが照射できる光エネルギーを、露光素子グループの個数倍にして、露光対象基板上に照射することができる。本実施例では、これによりフォトレジストを感光させるのに必要な光エネルギーを確保する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
ここで、あるフレームにおいて、ステップＳ２０１およびＳ２０２を経てＤＭＤフレームデータが生成されて２つの記憶手段１５のうちの一方（１０ａ）に格納される場合を例にとって具体的に説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
よって総合倍率Ｕは式（６）で決定される。
【数６】
2006126460.tif 000026
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
【図１】本発明による露光装置の原理図である。
【図２】本発明の露光装置の露光エンジンのグループ分けを説明する模式図である。
【図３】本発明の露光装置における光学系による光の重畳を概念的に説明する模式図である。
【図４】本発明の実施例による露光装置を概略的に示す構成図である。
【図５】本発明の実施例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図６】図４および５に示す実施例におけるＤＭＤフレームデータの構造を例示する概念図である。
【図７】本発明の実施例の変形例による露光装置の動作フローを示すフローチャートである。
【図８】露光対象基板と複数配列された露光素子列との位置関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例１）を示す図である。
【図１０】本発明の実施例におけるコンピュータによるシミュレーション結果（シミュレーション例２）を示す図である。
【図１１】一般的な直接露光システムを概略的に示す図である。
【図１２】一般的な直接露光装置の動作原理を示す図である。
【図１３】一般的な直接露光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１４】一般的な直接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露光データの概念を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す露光データを用いて直接露光処理を実行する１つの露光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１６】図１４に示すビットマップデータと図１５に示す露光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１７】図１４に示すビットマップデータと図１５に示す露光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。