(57)【要約】【課題】高精度なパターン描画を高速に行うパターン描画装置を提供する。【解決手段】感光材料にパターンを描画するパターン描画装置において、反射光を変調する微小ミラー群を有するＤＭＤが設けられたヘッド部、基板を保持するステージ、並びに、ヘッド部およびステージを相対的に移動する機構が設けられる。パターン描画装置では、ＤＭＤの微少ミラー群にそれぞれ対応する基板上の光照射領域群を配列方向に傾斜した主走査方向に走査してパターンを描画するとともに、副走査方向に光照射領域群の副走査方向の幅よりも短い距離だけ光照射領域群を間欠移動して基板全体にパターンが描画される。これにより、光照射領域群の間欠移動距離Ａが微少にずれた場合であっても、ストライプ７１，７２間に光が適切に照射され、高精度なパターンを高速に描画することができる。【選択図】図９
2004326076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、
感光材料上に格子状に配列される光照射領域群のそれぞれへと変調された光ビームを照射する空間光変調デバイスと、
感光材料上において前記光照射領域群を配列方向に対して傾斜した主走査方向に走査させ、前記感光材料上に固定された描画領域群のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過させる主走査機構と、
前記主走査方向に直交する副走査方向へ、前記光照射領域群の前記副走査方向の幅よりも短い距離ずつ前記光照射領域群を感光材料に対して相対的に間欠移動する副走査機構と、
前記光照射領域群の主走査に同期して前記空間光変調デバイスを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記空間光変調デバイスが、姿勢が個別に変更可能な複数の微小ミラーを配列して有することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、
前記光照射領域群が、互いに垂直な２方向に対して光照射領域を等間隔に配列した矩形領域であることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン描画装置であって、
１回の間欠移動における前記光照射領域群の前記副走査方向への移動距離が、前記矩形領域の前記副走査方向におよそ沿う辺の前記副走査方向の幅にほぼ等しいことを特徴とするパターン描画装置。
【請求項５】
請求項３に記載のパターン描画装置であって、
１回の間欠移動における前記光照射領域群の前記副走査方向への移動距離Ａ、前記矩形領域の前記副走査方向におよそ沿う辺の長さＢ、および、前記光照射領域群の２つの配列方向のうち前記副走査方向におよそ沿う方向と前記副走査方向とのなす角θが、
Ａ＝Ｂ×ｃｏｓθ、
を満たすことを特徴とするパターン描画装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記空間光変調デバイスに入力されるデータを生成するデータ生成部をさらに備え、
前記データ生成部が、
前記描画領域群から前記光照射領域群の１回の主走査に対応するストライプ状の描画領域群を抽出する工程と、
前記ストライプ状の描画領域群において前記主走査方向に並ぶ描画領域の各配列を前記主走査方向にシフトして、前記光照射領域群への１回の光照射に対応する描画領域を前記副走査方向に配列する工程と、
シフト後の描画領域群における各描画領域に関連づけられた画素値から、光照射毎に前記空間光変調デバイスに入力されるデータセットを生成する工程と、
を実行することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパターン描画装置であって、
前記ストライプ状の描画領域群において１回の光照射に対応する描画領域のうち前記主走査方向におよそ沿う方向に並ぶ描画領域が、前記シフト後の描画領域群において単位描画領域群として前記副走査方向に隣接して配置され、
前記データセットを生成する工程が、
１回の光照射において前記光照射領域群の各領域の中心が位置する描画領域の前記主走査方向の間隔毎に、前記シフト後の描画領域群から前記副走査方向に並ぶ描画領域を抽出して複数の部分描画領域群を生成する工程と、
前記複数の部分描画領域群のそれぞれにおいて各単位描画領域群の描画領域を前記主走査方向に再配列して複数の画素値の配列を生成する工程と、
前記複数の画素値の配列から部分配列を抽出し、前記部分配列を前記データセットへと変換する工程と、
を有することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン描画装置であって、
前記部分配列を前記データセットへと変換する工程が、前記光照射領域群への光照射の繰り返しと並行して繰り返されることを特徴とするパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の空間光変調デバイスにより変調された光ビームを半導体基板やプリント基板等（以下、「基板」という。）に形成されたフォトレジスト膜上に照射し、微細なパターンを描画する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１では、ＤＭＤの微小ミラー群により空間変調された光ビームを感光材料上に照射しつつ、感光材料を移動させながらＤＭＤへの信号を制御して微細なパターンを描画する手法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ＤＭＤが形成する感光材料上の像を主走査方向に対して４５°だけ傾けてさらに微細なパターンを描画する手法が提案されている。図１は、特許文献２におけるパターン描画の様子を説明するための図である。図１において、感光材料上のＤＭＤの像９０中において主走査方向に垂直な方向に１列に並ぶ光照射領域群９１はＤＭＤの主走査ミラーセットに対応し、走査方向に垂直な方向に関して光照射領域群９１の領域間に位置するもう１つの光照射領域群９２はＤＭＤの補間主走査ミラーセットに対応する。像９０は主走査方向である矢印９４の方向に感光材料上を走査され、ある時点で主走査ミラーセットの各ミラーにより光が照射される感光材料上の領域の間が補間主走査ミラーセットの各ミラーにより光が照射され、微細なパターンの描画が実現される。
【特許文献１】特開昭６２−２１２２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＤＭＤ等の空間光変調デバイスでは、感光材料上に結像された像（すなわち、光ビームの空間変調パターン）を変更する際に、各光変調素子に対応するメモリセルにデータを書き込む時間や、リセットパルスを受信してから各光変調素子がホールドされる（すなわち、ＤＭＤの各微小ミラーの姿勢が安定する）までの時間等が必要であるが、これらの時間を短縮するには技術的な限界がある。したがって、空間光変調デバイスをさらに高速に駆動させることによりパターン描画を高速化することは容易ではない。
【０００６】
例えば、４８行１０２４列の微小ミラーで構成されるブロックが列方向に１６個並べられて７６８行１０２４列とされたものがあり、このようなＤＭＤではブロック毎に制御が行われるようになっている。しかしながらブロック内に書き込むデータのアドレス指定は、通常、行単位で指定することから、図１に示すような手法にてＤＭＤを使用する場合は、主走査ミラーセットおよび補間主走査ミラーセットの一部を含む全てのブロック９３にデータの書き込みを行う必要があり、高速にパターンを描画することが困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高精度なパターンを高速に描画する手法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、感光材料上に格子状に配列される光照射領域群のそれぞれへと変調された光ビームを照射する空間光変調デバイスと、感光材料上において前記光照射領域群を配列方向に対して傾斜した主走査方向に走査させ、前記感光材料上に固定された描画領域群のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過させる主走査機構と、前記主走査方向に直交する副走査方向へ、前記光照射領域群の前記副走査方向の幅よりも短い距離ずつ前記光照射領域群を感光材料に対して相対的に間欠移動する副走査機構と、前記光照射領域群の主走査に同期して前記空間光変調デバイスを制御する制御部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記空間光変調デバイスが、姿勢が個別に変更可能な複数の微小ミラーを配列して有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、前記光照射領域群が、互いに垂直な２方向に対して光照射領域を等間隔に配列した矩形領域である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン描画装置であって、１回の間欠移動における前記光照射領域群の前記副走査方向への移動距離が、前記矩形領域の前記副走査方向におよそ沿う辺の前記副走査方向の幅にほぼ等しい。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のパターン描画装置であって、１回の間欠移動における前記光照射領域群の前記副走査方向への移動距離Ａ、前記矩形領域の前記副走査方向におよそ沿う辺の長さＢ、および、前記光照射領域群の２つの配列方向のうち前記副走査方向におよそ沿う方向と前記副走査方向とのなす角θが、Ａ＝Ｂ×ｃｏｓθ、を満たす。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項３ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記空間光変調デバイスに入力されるデータを生成するデータ生成部をさらに備え、前記データ生成部が、前記描画領域群から前記光照射領域群の１回の主走査に対応するストライプ状の描画領域群を抽出する工程と、前記ストライプ状の描画領域群において前記主走査方向に並ぶ描画領域の各配列を前記主走査方向にシフトして、前記光照射領域群への１回の光照射に対応する描画領域を前記副走査方向に配列する工程と、シフト後の描画領域群における各描画領域に関連づけられた画素値から、光照射毎に前記空間光変調デバイスに入力されるデータセットを生成する工程とを実行する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のパターン描画装置であって、前記ストライプ状の描画領域群において１回の光照射に対応する描画領域のうち前記主走査方向におよそ沿う方向に並ぶ描画領域が、前記シフト後の描画領域群において単位描画領域群として前記副走査方向に隣接して配置され、前記データセットを生成する工程が、１回の光照射において前記光照射領域群の各領域の中心が位置する描画領域の前記主走査方向の間隔毎に、前記シフト後の描画領域群から前記副走査方向に並ぶ描画領域を抽出して複数の部分描画領域群を生成する工程と、前記複数の部分描画領域群のそれぞれにおいて各単位描画領域群の描画領域を前記主走査方向に再配列して複数の画素値の配列を生成する工程と、前記複数の画素値の配列から部分配列を抽出し、前記部分配列を前記データセットへと変換する工程とを有する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のパターン描画装置であって、前記部分配列を前記データセットへと変換する工程が、前記光照射領域群への光照射の繰り返しと並行して繰り返される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし８の発明では、高精度なパターンを高速に描画することができる。
【００１７】
また、請求項４および５の発明では描画されるパターンにムラが生じることを抑制することができる。
【００１８】
また、請求項６ないし８の発明では、データセットを適切に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す図である。図２では装置の内部構造を示すために装置の一部を破線にて示している。パターン描画装置１は、フォトレジスト膜が形成された基板９を保持するステージ２、ステージ２を図２中のＹ方向へと移動させるステージ移動機構３１、光ビームを基板９に向けて出射するヘッド部４、ヘッド部４を図２中のＸ方向へと移動させるヘッド部移動機構３２、および、ヘッド部４に入力される描画用のデータを生成するデータ生成部５１を有する制御部５を備える。
【００２０】
ヘッド部４は、光を出射するランプである光源４１、および、姿勢が個別に変更可能な複数の微小ミラーが配列されたＤＭＤ４２を有し、微小ミラー群により光源４１からの光ビームが反射されることにより空間変調された光ビームが導き出される。
【００２１】
具体的には、光源４１から出射された光はミラー４３１およびレンズ４３２により光量調整フィルタ４４へと導かれ、光量調整フィルタ４４において、光ビームが所望の光量に調整される。光量調整フィルタ４４を透過した光ビームはロッドインテグレータ４３３、レンズ４３４およびミラー４３５を介してミラー４３６へと導かれ、ミラー４３６は光ビームを集光させつつＤＭＤ４２へと導く。ＤＭＤ４２へと入射する光ビームは所定の入射角（例えば、２４度）でＤＭＤ４２の微小ミラー群に均一に照射される。
【００２２】
ＤＭＤ４２の各微小ミラーのうち所定の姿勢（後述するＤＭＤ４２による光照射の説明において、ＯＮ状態に対応する姿勢）にある微小ミラーからの反射光のみにより形成される光ビーム（すなわち、空間変調された光ビーム）はズームレンズ４３７へと入射し、ズームレンズ４３７により倍率が調整されてミラー４３８を介して投影レンズ４３９へと導かれる。そして、投影レンズ４３９からの光ビームは微小ミラー群に対して光学的に共役な基板９上の領域へと照射される。
【００２３】
ステージ２はリニアモータであるステージ移動機構３１の移動体側に固定されており、制御部５がステージ移動機構３１を制御することにより、微小ミラー群からの光が照射される光照射領域群（１つの微小ミラーが１つの光照射領域に対応するものとする。）がフォトレジスト膜上を図２中のＹ方向に相対的に移動する。すなわち、光照射領域群はヘッド部４に対して相対的に固定され、基板９の移動により光照射領域群が基板９上を移動する。
【００２４】
ヘッド部４はヘッド部移動機構３２の移動体側に固定され、光照射領域群の主走査方向（図２中のＹ方向）に対して垂直な副走査方向（Ｘ方向）に間欠的に移動する。すなわち、主走査が終了する毎にヘッド部移動機構３２は次の主走査の開始位置へとヘッド部４をＸ方向に移動させる。
【００２５】
図３は基板９上における光照射領域６１を示す図である。ＤＭＤ４２は、複数の微小ミラーを格子状に等間隔に配列して有する（互いに垂直な２方向にＭ行Ｎ列に配列されているものとする。）空間光変調デバイスであり、基板９上における光照射領域群は図３に示すように互いに垂直な２方向に対して光照射領域６１を等間隔に配列した矩形領域とされる。
【００２６】
図２に示す制御部５からＤＭＤ４２にリセットパルスが入力されると、各微小ミラーは対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って反射面の対角線を軸として所定の姿勢に一斉に傾く。これにより、ＤＭＤ４２に照射された光ビームは各微小ミラーの傾く方向に応じて反射され、光照射領域６１への光照射のＯＮ／ＯＦＦが行われる。つまり、メモリセルにＯＮを示すデータが書き込まれた微小ミラーがリセットパルスを受信すると、その微小ミラーに入射する光はズームレンズ４３７へと反射され、対応する光照射領域６１に光が照射される。また、微小ミラーがＯＦＦ状態とされると、微小ミラーは入射した光をズームレンズ４３７とは異なる所定の位置へと反射し、対応する光照射領域６１は光が導かれない状態とされる。
【００２７】
また、ＤＭＤ４２はヘッド部４内において傾斜して設けられており、図３に示すように光照射領域群の配列方向は主走査方向（すなわち、Ｙ方向）に対して傾斜する。なお、以下の説明において、光照射領域群の２つの配列方向のうち主走査方向におよそ沿う方向（主走査方向とのなす角が小さい方向）を光照射領域群における列方向といい、副走査方向（すなわち、Ｘ方向）におよそ沿うもう一つの方向を行方向という。
【００２８】
図４は光照射領域群の傾斜を説明するための図である。図４に示すように光照射領域群において、列方向および行方向に関するピッチをＲ、行方向と副走査方向（Ｘ方向）とのなす角（または、列方向と主走査方向とのなす角）をθとすると、列方向に関して互いに隣接する２つの光照射領域６１の副走査方向に関する中心間距離Ｄは（Ｄ＝Ｒｓｉｎθ）で示すことができる。すなわち、パターン描画装置１では光照射領域群の配列を主走査方向に対してθだけ傾斜させることで、距離Ｄの大きさを描画されるパターンの線幅の最小制御単位（いわゆる、画素分解能）とするパターンの描画が可能となる。
【００２９】
図５は基板９上の光照射領域６１および描画領域６２０を重ねて示す図である。前述のように光照射領域６１はヘッド部４に対して固定された領域であり、描画領域６２０は基板９上に固定された描画の単位となる領域であり、ヘッド部４が基板９に対して相対的に移動することにより、光照射領域６１が描画領域６２０上を移動する。図５では、ＤＭＤ４２の各微小ミラーに対応して光が照射される格子状の光照射領域群を二点鎖線にて示し、基板９上の描画領域群を実線にて示している。なお、図５では描画領域６２０および光照射領域６１の一部のみが図示されている。
【００３０】
図５に示すように描画領域６２０はＸ方向（副走査方向）およびＹ方向（主走査方向）の双方にピッチＰで配列された正方形領域であり、描画領域６２０のピッチＰは前述した描画の最小制御単位に等しくされ、列方向に隣接する光照射領域６１の副走査方向に関する中心間距離Ｄに等しい。したがって、各描画領域６２０は、ＤＭＤ４２によるいずれかの時点での光照射の制御におけるいずれかの光照射領域６１の中心（正確には、連続的に移動している途中の光照射領域６１の中心）に位置することとなり、各描画領域６２０上を光照射領域６１が通過する際には、この描画領域６２０に対応する描画セルデータ（ＤＭＤ４２の各微小ミラーのメモリセルに書き込まれるデータ）に従った光の照射が描画領域６２０を中心として行われる。なお、描画領域６２０は副走査方向のピッチと主走査方向のピッチとが異なる矩形領域であってもよい。
【００３１】
ここで、行方向に関して互いに隣接する２つの光照射領域６１の副走査方向に関する中心間距離を描画領域６２０のピッチＰのＫ倍の距離に等しくする（すなわち、行方向に隣接する光照射領域６１間をＫ個の描画領域６２０（または、Ｋアドレスともいう。）で補間する）場合、光照射領域群における行方向と副走査方向とのなす角θは（図４参照）、（θ＝ａｒｃｔａｎ（１／Ｋ））となる。よって、図５に示すように光照射領域６１間を４アドレスで補間する場合には、光照射領域群のなす角θはおよそ１４度となり、光照射領域群のピッチＲは、描画領域６２０のピッチＰに１７の平方根を掛けた値になる。
【００３２】
次に、パターン描画装置１が基板９上のフォトレジスト膜へのパターンの描画を行う際の動作について説明を行う。以下、パターン描画装置１の動作の説明においては、描画領域群に対して光照射領域群が主走査方向および副走査方向に移動するものとし、ＤＭＤ４２の各微小ミラーに入力される描画セルデータが既に求められているものとする。なお、パターン描画動作の説明後に描画セルデータの生成手法について詳述する。
【００３３】
パターンの描画が開始される際には、まず、１回の主走査によりパターンが描画される領域（以下、「ストライプ」という。）の描画開始位置へと光照射領域群が移動し、主走査を開始する。続いて、図５中の描画領域６２０のうち最初の光照射の際に光照射領域６１の位置に対応する描画領域６２１（つまり、各光照射領域６１の中央に位置する描画領域６２１）への描画セルデータが、制御部５からＤＭＤ４２の各微小ミラーのメモリセルに送信される。そして、制御部５がＤＭＤ４２にリセットパルスを送信することにより、各微小ミラーがメモリセルのデータに応じた姿勢となり、最初の描画領域６２１への光照射（すなわち、光の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御する動作）が行われる。
【００３４】
リセットパルスが送信された後、すぐに次の描画領域６２２のそれぞれ（各描画領域６２１の（−Ｙ）側に隣接する描画領域６２２）に対応する描画セルデータが微小ミラーのメモリセルに送信され、メモリセルへのデータの書き込みが行われる。リセットパルスのＤＭＤ４２への送信は、ステージ移動機構３１がステージ２を主走査方向へ連続的に移動させる動作に同期して行われる。すなわち、１回目のリセットパルスから光照射領域６１が主走査方向（図５では（−Ｙ）方向）へピッチＰの距離だけ移動した時点で次のリセットパルスがＤＭＤ４２へと送信され、各微小ミラーが描画セルデータに従った姿勢となる。これにより、図６に示すように２回目のリセットパルスにより描画領域６２２に対応する光照射が行われる。
【００３５】
制御部５がステージ移動機構３１とＤＭＤ４２との制御を同期させつつ以上の光照射が繰り返されると、１８回目のリセットパルスで最初に光照射が行われた描画領域６２１を中心とする２度目の光照射が行われる。図７は１８回目のリセットパルスによる光照射が行われた様子を示す図である。図７では平行斜線の向きを変えることにより１回の光照射のみが行われた描画領域６２３と２回の（重複した）光照射が行われた描画領域６２４とを区別して示している。
【００３６】
例えば、図５に示す１回目のリセットパルスにおいて光照射領域６１ａに対応する描画領域６２１ａに注目した場合、図７に示すように、１８回目のリセットパルスにより（図５において光照射領域６１ａの（＋Ｙ）側に位置する）光照射領域６１ｂが描画領域６２１ａを中心とする光照射を行うこととなる。すなわち、光照射領域６１ａに対応する光の照射が行われた描画領域６２１ａに対して、光照射領域６１ａからＤＭＤ４２の列方向（（＋Ｙ）方向）に４つ、行方向（（＋Ｘ）方向）に１つ離れた光照射領域６１ｂが重複して通過し、描画領域６２１ａに対応した光照射を再度行う。
【００３７】
以上の動作を繰り返すことにより、Ｍ行の微小ミラーにより構成されるＤＭＤ４２が用いられる場合には基板９上の一のストライプにおいて副走査方向に関する中央付近の各描画領域６２０に対して（Ｍ／４）回重複して光照射が行われる。
【００３８】
一のストライプ（以下、「ｎ番目のストライプ」と呼ぶ。）における描画が終了すると、光照射領域群は副走査方向へと移動して次のストライプ（以下、「（ｎ＋１）番目のストライプ」と呼ぶ。）の描画開始位置へと移動する。そして、（ｎ＋１）番目のストライプにおいて上述の光照射の動作が繰り返される。
【００３９】
図８は、副走査後の光照射領域群が主走査方向へと移動しつつ描画を行う様子を示す図であり、図８では光照射領域群を矩形領域７２１にて示し、既に描画されたｎ番目のストライプに符号７１を付し、描画途上である（ｎ＋１）番目のストライプに符号７２を付している。
【００４０】
図８に示すように、ｎ番目のストライプ７１と（ｎ＋１）番目のストライプ７２とは副走査方向（Ｘ方向）に距離Ａだけ離れており、一部が重なった状態とされる。言い換えると、１回の間欠移動における光照射領域群の副走査方向への移動距離Ａは、光照射領域群の副走査方向の幅Ｗにより規定される１つのストライプの幅よりも小さい。
【００４１】
図９は副走査前後の光照射領域群の主走査における各描画領域６２０の副走査方向の位置と光照射の重複回数（実際に光が照射される必要はなく、正確には光照射領域６１の中心の通過回数である。）との関係を説明するための図である。図９の上段はｎ番目のストライプ７１上の光照射領域群と（ｎ＋１）番目のストライプ７２上の光照射領域群とを並べて示す図であり、ストライプ７１，７２上の光照射領域群をそれぞれ矩形領域７１１，７２１にて示している。図９の下段はストライプ７１，７２上の光照射領域群による光照射の重複回数のＸ方向（副走査方向）に対する変化を示している。
【００４２】
図９の上段に示すようにパターン描画装置１では、光照射領域群の間欠移動距離Ａが矩形領域７１１，７２１の行方向に平行な辺（すなわち、副走査方向におよそ沿う辺）の副走査方向の幅に等しくされる。すなわち、光照射領域群の間欠移動距離Ａは、矩形領域７１１，７２１の行方向に平行な辺の長さＢと、光照射領域群の行方向と副走査方向とのなす角θとにより、（Ａ＝Ｂ×ｃｏｓθ）として求められる。また、副走査方向に関してストライプ７１，７２が重なる幅Ｃは、矩形領域７１１，７２１の副走査方向の幅Ｗを用いて、（Ｃ＝Ｗ−Ｂ×ｃｏｓθ）となる。
【００４３】
（Ａ＝Ｂ×ｃｏｓθ）の関係が満たされることにより、図９の上段に示す矩形領域７１１の右側の直角三角形である符号７１１ａを付す領域と矩形領域７２１の左側の直角三角形である符号７２１ａを付す領域とが、平行斜線を付す領域７３（但し、領域７１１ａ，７２１ａと重なる領域の平行斜線は省略している。以下、「領域７３」を「共有描画領域７３」と呼ぶ。）を重複して通過することとなる。
【００４４】
図９の下段中に符号７４１にて示すように、矩形領域７１１の通過により、矩形領域７１１の中央付近ではＭ／４回の重複した光照射が行われ、共有描画領域７３の範囲である位置ｘ１と位置ｘ２との間では、領域７１１ａの通過により位置ｘ１から位置ｘ２に向かって重複照射回数が線形に減少する。一方、符号７４２にて示すように、矩形領域７２１の通過により矩形領域７２１の中央付近ではＭ／４回の重複照射が行われるが、位置ｘ１と位置ｘ２との間では、領域７２１ａの通過により位置ｘ２から位置ｘ１に向かって重複照射回数が線形に減少する。
【００４５】
したがって、領域７１１ａおよび領域７２１ａによる光照射の繰り返しにより、共有描画領域７３においても重複照射回数はＭ／４回となる。その結果、基板９全体において各描画領域６２０を中心とする（Ｍ／４）階調の露光が可能となる。
【００４６】
なお、行方向に隣接する光照射領域６１間を４アドレスに代えてＫアドレスで補間する場合には、基板９上の一のストライプにおいて副走査方向に関する中央付近の各描画領域６２０に対して（Ｍ／Ｋ）回（切り捨てにより整数として求められるものとする。以下同様。）重複して光照射が行われ、共有描画領域７３においても１対の直角三角形の領域により重複照射回数は（Ｍ／Ｋ）回となり、基板９全体において各描画領域６２０を中心とする（Ｍ／Ｋ）階調の露光が実現される。
【００４７】
以上のように、パターン描画装置１では光照射領域群を配列方向に対して傾斜した主走査方向に走査させ、基板９上に固定された描画領域群のそれぞれに対して複数の光照射領域を通過させるとともに、光照射領域群の副走査方向の幅よりも短い距離ずつ光照射領域群を基板９に対して相対的に間欠移動する。これにより、副走査方向に関して中央付近に位置する光照射領域群（例えば、図９中の領域７２１において位置ｘ２から位置ｘ３までの領域７２１ｂに含まれる光照射領域）だけを利用するパターン描画をストライプ毎に繰り返す（すなわち、ストライプを重ねることなくつなぎ合わせる）場合と比較して効率よく描画を行うことができ、さらに、光照射領域群の間欠移動距離に微小な誤差が生じたとしても、ストライプ間において光が照射されない領域や光が必要以上に照射される領域が生じることが抑制され、高精度なパターンを高速に描画することができる。
【００４８】
また、１回の間欠移動における光照射領域群の副走査方向への移動距離が、光照射領域群全体の外縁により形成される矩形領域の行方向に平行な辺の副走査方向の幅に等しくされることにより、基板９上の描画領域群のＸ方向に関する重複照射回数を広範囲に亘って一様にすることができ、基板９上に描画されるパターンにムラが生じることが抑制される。
【００４９】
なお、パターン描画装置１では光照射領域群の間欠移動距離Ａは、矩形領域７１１，７２１の行方向に平行な辺の副走査方向の幅にほぼ等しくされるのであれば、必要に応じて微小に変更されてもよい。例えば、共有描画領域７３における１回目のパターン描画（すなわち、ｎ番目のストライプ７１の描画）と２回目のパターン描画（すなわち、（ｎ＋１）番目のストライプ７２の描画）との時間的間隔が開くことにより、基板９上のフォトレジスト膜の感度が低下する場合には、間欠移動距離Ａを小さくして共有描画領域７３の幅Ｃを広くし、共有描画領域７３に属する描画領域６２０への重複照射回数を増やして累積光量を増大させることが可能である（図９参照）。また、重複照射回数を全体的に減少させることが可能である場合には、間欠移動距離Ａを大きくして共有描画領域７３の幅Ｃを狭くし、基板９全体におけるストライプ数を減少させてパターンを短時間に効率よく描画することも可能である。
【００５０】
次に、パターン描画装置１における描画セルデータの生成手法について説明を行う。最初に１つのストライプに含まれる描画領域群について説明する。
【００５１】
前述のように、ＤＭＤ４２は微小ミラーが互いに垂直な２方向にＭ行Ｎ列に配列され、光照射領域群においても光照射領域がＭ行Ｎ列にて配列しているものとする。このとき、行方向に隣接する光照射領域間が４つの描画領域により補間されると、１つのストライプに含まれる描画領域群の主走査方向に伸びる列数は（４×（Ｎ＋Ｍ／４−１））となり、（４×（Ｍ／４−１））列が共有描画領域に属することとなる。一般的には、光照射領域間がＫ個の描画領域により補間される場合には、１つのストライプに含まれる描画領域群の主走査方向に伸びる列数、および、共有描画領域に属する列数をそれぞれ（Ｋ×（Ｎ＋Ｍ／Ｋ−１））および（Ｋ×（Ｍ／Ｋ−１））と表すことができる。
【００５２】
図１０は電気的回路により実現されるデータ生成部５１の構成を示す図であり、図１１は描画セルデータを生成する処理の流れを示す図である。なお、以下の説明では、描画すべき画像が複数の描画領域に分割され、各描画領域に対して「１」または「０」の画素値が対応付けたデータ（以下、「描画データ」という。）５２１が準備されて制御部５が有するメモリ５２に記憶されているものとする。また、説明の便宜上、行方向に隣接する光照射領域間は４つの描画領域により補間され、光照射領域群は光照射領域が８行Ｎ列にて配列されているものとするが、光照射領域間を補間するアドレス数は４以外であってもよく、また、光照射領域群の配列は８行Ｎ列に限定されない。
【００５３】
パターン描画装置１では、まず、描画データ５２１から光照射領域群の１回の主走査に対応するストライプ状の描画領域群が特定され、その画素値配列が抽出される（ステップＳ１１）。すなわち、ストライプ領域抽出部５１１により描画対象のストライプに対応する（４×（Ｎ＋Ｍ／４−１））列分の描画領域群の画素値配列（以下、画素値配列を単に「描画領域群」と呼ぶ。）から描画領域（の画素値）が順次抽出されて、シフト部５１２へと出力される。
【００５４】
図１２は抽出されたストライプ状の描画領域群８を示す図である。図１２に示す描画領域群８では描画領域８１がＹ方向（すなわち、主走査方向）およびＸ方向（すなわち、副走査方向）に多数配列されている。図１２では、ＤＭＤ４２による１回の光照射において光照射領域の中心に位置する複数の描画領域に符号８１１を付して示しており、主走査方向におよそ沿う方向（すなわち、光照射領域群の列方向に対応する方向）に並ぶ描画領域８１１の列のうち（−Ｘ）側の列に属する描画領域に（＋Ｙ）側から順に符号８１１ａ，８１１ｂ，８１１ｃ，８１１ｄ，８１１ｅ，８１１ｆ，８１１ｇ，８１１ｈを付している。
【００５５】
シフト部５１２では、ストライプ状の描画領域群８において主走査方向に並ぶ描画領域８１の各配列を主走査方向にシフトさせる処理が行われる（ステップＳ１２）。具体的には、Ｙ方向に並ぶ描画領域８１の列においてＸ方向に連続して並ぶ４つの列に関して描画領域８１１ａが属する列をそのままとし、描画領域８１１ｂが属する列を４つの描画領域分だけ、描画領域８１１ｃが属する列を８つの描画領域分だけ、描画領域８１１ｄが属する列を１２の描画領域分だけ（＋Ｙ）方向に移動させる。また、次の４つの列では、描画領域８１１ｅが属する列を１つの描画領域分だけ（−Ｙ）方向に移動するとともに、描画領域８１１ｆが属する列を３つの描画領域分だけ、描画領域８１１ｇが属する列を７つの描画領域分だけ、描画領域８１１ｈが属する列を１１の描画領域分だけ（＋Ｙ）方向に移動させる。
【００５６】
図１３はシフト処理後の描画領域群８ａを示す図である。描画領域群８ａでは、シフト処理前の描画領域群８において主走査方向におよそ沿う方向に並ぶ描画領域８１１ａ〜８１１ｈのうち４つの描画領域８１１ａ〜８１１ｄが副走査方向に１列に並べられて１つの単位描画領域群８２ａとされる。また、残りの４つの描画領域８１１ｅ〜８１１ｈは、単位描画領域群８２ａに対して１７の描画領域分だけ（−Ｙ）方向に離れて副走査方向に１列に並べられ、１つの単位描画領域群８２ｂとされる。
【００５７】
このように、シフト部５１２では光照射領域群への１回の光照射に対応する描画領域８１１のうち主走査方向におよそ沿う方向に並ぶ４つの描画領域８１１が、シフト処理により１つの単位描画領域群８２として副走査方向に隣接して配置される。なお、図１３では一部の単位描画領域群８２のみを示している。また、シフト部５１２では、必ずしも４つの描画領域８１１が１つの単位描画領域群とされる必要はなく、光照射領域群の傾斜等に応じて（具体的には、光照射領域間の補間アドレス数に合わせて）適宜変更される。
【００５８】
なお、主走査方向に並ぶ描画領域８１の列のＸ方向に関する位置をｊとすると、ストライプ状の描画領域群８において主走査方向に並ぶ描画領域８１の列のシフト量αは数１により示される。数１において、（ｊ％４）はｊを４で除したときの剰余であり、（ｊ／４）はｊを４で除したときの商である。
【００５９】
【数１】
2004326076.tif 000003
【００６０】
ブロックデータ生成部５１３では、シフト処理後の描画領域群８ａから副走査方向に並ぶ描画領域（すなわち、副走査方向に並ぶ単位描画領域群８２の配列であり、以下、単に「単位描画領域行」と呼ぶ。）が、抽出されて図１４に例示する部分描画領域群（以下、「ブロックデータ」とも呼ぶ。）８３が生成される（ステップＳ１３）。具体的には、単位描画領域群８２ａを含む単位描画領域行が抽出される場合には、単位描画領域群８２ａから１７の描画領域分だけ（−Ｙ）方向に離れた単位描画領域群８２ｂを含む単位描画領域行が続けて抽出される。そして、抽出された複数の単位描画領域行が（−Ｙ）方向に向かって順次隣接して配列され、一の部分描画領域群８３が図１４に示すように生成される。
【００６１】
また、図１３において抽出された複数の単位描画領域行に対して（−Ｙ）側にそれぞれ隣接する複数の単位描画領域行が抽出されて他の部分描画領域群８３が生成される。このように、ブロックデータ生成部５１３では、１回の光照射において光照射領域群の各領域の中心が位置する描画領域の主走査方向の間隔である１７の描画領域毎に、シフト処理後の描画領域群８ａから副走査方向に並ぶ描画領域が抽出されて１７のブロックデータが生成される。
【００６２】
ブロックデータ再配列部５１４では、１７個の部分描画領域群８３のそれぞれにおいて各単位描画領域群８２が再配列される（ステップＳ１４）。例えば、図１４の部分描画領域群８３において単位描画領域群８２ａに注目すると、ブロックデータ再配列部５１４では、単位描画領域群８２ａに含まれる描画領域８１１ａ〜８１１ｄが図１５に示すように、描画領域８１１ａから順に（−Ｙ）方向に向かって隣接して配列される。また、単位描画領域群８２ｂの描画領域８１１ｅ〜８１１ｈも同様に描画領域８１１ｅから順に（−Ｙ）方向に向かって隣接して配列される。このように、ブロックデータ再配列部５１４では、複数の部分描画領域群８３のそれぞれにおいて単位描画領域群８２の配列方向が主走査方向に変更され、新たな描画領域の画素値の配列（以下、「フレーム」という。）８４が生成される。
【００６３】
以上のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が、パターン描画装置１において光照射領域群が描画対象のストライプの描画開始位置へと移動する際に行われる処理であり、複数のフレーム８４を示すデータが描画対象のストライプ用に準備される。そして、光照射領域群の主走査に同期して以下の処理が行われる。
【００６４】
描画対象のストライプに対する１７のフレーム８４が生成されると、部分配列抽出部５１５では、次の光照射時に光照射領域の中央に位置する描画領域に応じて１７のフレーム８４から１つのフレーム８４が選択される。例えば、図１２の描画領域群８において、描画領域８１１に対応する位置が次の光照射時に光照射領域の中央に位置する場合には、１７のフレーム８４から描画領域８１１を含む図１５のフレーム８４が選択される。そして、フレーム８４において、副走査方向に並ぶ単位描画領域群８２の行のうちの２行（図１５中の破線にて囲む配列であり、以下、「部分配列」という。）８５が抽出される。抽出された部分配列８５では、副走査方向に並ぶ単位描画領域群８２の１つの行（画素値の４行分）が１つの画素値の集合として取り扱われ、図１６に示すように画素値の集合が（−Ｙ）方向に向かって順に１つの単位描画領域群分だけ（−Ｘ）方向にシフトさせつつ再配列される。
【００６５】
部分配列抽出部５１５では図１６のシフト後の部分配列８６において、ＤＭＤ４２の微小ミラー群の配列に対応する８行Ｎ列の画素値（すなわち、図１６中の破線にて囲む領域８７に含まれる画素値）が特定されて１つのデータセットとして取り扱われる。このように、部分配列抽出部５１５では次の光照射時に光照射領域の中央に位置する描画領域に応じて複数のフレーム８４から部分配列が抽出され、部分配列が変換されて１つのデータセットが生成される（ステップＳ１５）。
【００６６】
なお、図１７に示すシフト後の部分配列８６ａのように、実際には部分配列には多くの単位描画領域群の行が含まれる。図１７では、破線にて囲む領域８７ａに含まれる画素値が１つのデータセットとして取り扱われる。なお、領域８７ａ内にはＭ行Ｎ列に画素値が配列されており、領域８７ａの両側の符号８８を付す領域にはＭ行（Ｍ／４−１）列の配列の一部のみに画素値が配置されることとなる。
【００６７】
前述のようにデータセットは、描画領域８１１に対応する光照射の１つ前の光照射に対応するリセットパルスの送信後にＤＭＤ４２に入力される（ステップＳ１６）。このとき、データセットに含まれる各画素値がＤＭＤ４２の各微小ミラーのメモリセルに書き込まれる描画セルデータとなる。そして、光照射領域群の主走査に同期して次のリセットパルスが送信されることによりＤＭＤ４２の各微小ミラーの姿勢が変更されて描画領域８１１に対応する位置を光照射領域群の中央として光照射（すなわち、光照射のＯＮ／ＯＦＦ制御）が行われる（ステップＳ１７）。
【００６８】
パターン描画装置１では、最後の描画領域（すなわち、最も（−Ｙ）側に位置する描画領域）に対する光照射が行われるまでステップＳ１５〜Ｓ１７が繰り返される（ステップＳ１８）。例えば、描画領域８１１の次の光照射に対応するリセットパルスが送信される際には、１７のフレーム８４から次のフレーム８４が選択され、対応する部分配列８５が抽出されてデータセットが生成される。また、最初の描画領域８１１への光照射から１７回後のリセットパルスが送信される際には、図１５中の符号８５１を付して示す範囲の副走査方向に並ぶ２行分の単位描画領域群が部分配列８５として抽出されて、データセットが生成される。
【００６９】
なお、複数のフレーム８４から部分配列８５を抽出してデータセットに変換する処理は（ステップＳ１５）、光照射領域群への光照射の繰り返し（ステップＳ１７）と実質的に並行して繰り返されることとなる。そして、最後の描画領域に対する光照射が終了すると、光照射領域群が次のストライプへと移動してステップＳ１１〜Ｓ１８が繰り返される（ステップＳ１９）。なお、実際には処理を高速に行うために、ステップＳ１５〜Ｓ１８が行われる間に次のステップＳ１１〜Ｓ１４が実行される。
【００７０】
以上の処理により、パターン描画装置１では主走査方向に対して傾斜した光照射領域群を形成するＤＭＤ４２に光照射毎に入力されるデータセットが適切に生成される。また、上記処理では、光照射領域群への光照射の繰り返しに並行してデータセットが生成されるため大容量のメモリを利用する必要がなくパターン描画装置１の製造コストを削減することができる。さらに、フレーム８４を利用することによりＤＭＤ４２に入力される描画セルデータを容易に取り扱うことができ、その結果、高速にパターンを描画することができる。なお、データ生成部５１の各構成は、必ずしも電気的回路により実現される必要はなく、データ生成部５１の全部または一部の機能がソフトウェア的に実現されてもよい。
【００７１】
行方向に隣接する光照射領域間を４アドレスに代えてＫアドレスで補間する場合には、以上に説明した処理において補間アドレス数に係る部分を、アドレス数Ｋに基づいて適宜変更することにより描画セルデータを生成することができる。例えば、主走査方向に並ぶ描画領域の列のシフト量を求める数１は、数２に置き換えられる。
【００７２】
【数２】
2004326076.tif 000004
【００７３】
また、シフト処理後の描画領域群ではＫ個の描画領域により１つの単位描画領域群が構成される。そして、（Ｋ２＋１）個の部分描画領域群が取得され、フレームが作成されることにより、Ｋアドレスで補間する場合のデータセットが生成される。
【００７４】
また、パターン描画装置１による基板９上へのパターンの描画は、例えば、光照射領域が描画領域に対してピッチＰの３倍の距離だけ相対移動する間に光照射領域へのＯＮ／ＯＦＦ制御が１回行われてもよい（３倍速動作）。この場合、ＤＭＤ４２の行数をＭとすると、図１３に示すシフト処理後の描画領域群８ａにおいて、ｆ番目の部分描画領域群８３に含められる単位描画領域行のＹ方向に関する位置ｉが数３に示す演算により求められる。なお、数３において（Ｍ／１７）はＭを１７で除したときの商である。
【００７５】
【数３】
2004326076.tif 000005
【００７６】
数３の右辺において、第１項の（ｆ×３）はフレーム８４が切り替えられる毎に光照射領域群がＹ方向に描画領域３つ分の距離だけ移動すること示している。第２項は図１３に示す場合と同様に、描画領域群８ａから１７行毎に単位描画領域行が抽出されることを示している。ここで、３と１７とは互いに素であるため、ｉが十分に大きい場合には１つのｉの値に対してｆとｋとを１組だけ求めることが可能であり、各単位描画領域行をいずれかのフレーム８４に含めることができる。その結果、描画精度をあまり低下させることなく３倍速の描画が実現される。なお、描画速度は２倍速とされてもよく、４倍速以上とされてもよい。
【００７７】
また、描画領域群８ａから抽出される単位描画領域行の間隔が、小さすぎずかつ大きすぎない素数とされることが好ましい点を考慮すると、図５に示すように主走査方向に隣接する光照射領域６１の中心間の主走査方向の距離が描画領域６２０の４ピッチとされ、副走査方向の距離が描画領域６２０の１ピッチとされることが好ましいといえる。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７９】
パターン描画装置１に設けられる空間光変調デバイスは、上記実施の形態で用いられるＤＭＤ４２には限定されず、例えば、液晶シャッタ等の空間光変調デバイスを使用することも可能である。また、光源として複数の発光ダイオード等を２次元配列し、発光ダイオード群に対応する光照射領域群の配列方向が走査方向に対して傾斜された状態で、各発光ダイオードのＯＮ／ＯＦＦを光照射領域の相対移動に同期して制御することにより、パターンの描画が行われてもよい。
【００８０】
ステージ２とヘッド部４との主走査方向および副走査方向への相対移動（すなわち、基板９上の描画セル群と光照射領域群との相対移動）は、ステージ２またはヘッド部４のいずれかのみの移動により行われてもよい。
【００８１】
光照射領域群と描画領域との関係も上記実施の形態に示したものに限定されず、仕様に応じて適宜変更されてよい。この場合、光照射領域群の主走査方向に対する傾斜の角度は、光照射領域や描画領域の大きさや重複露光の回数等に応じて適宜変更される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来のパターン描画装置によるパターン描画動作を説明するための図である。
【図２】パターン描画装置の構成を示す図である。
【図３】基板上の光照射領域を示す図である。
【図４】光照射領域群の傾斜を説明するための図である。
【図５】パターン描画装置によるパターン描画動作を説明するための図である。
【図６】パターン描画装置によるパターン描画動作を説明するための図である。
【図７】パターン描画装置によるパターン描画動作を説明するための図である。
【図８】基板上における光照射領域群の移動を説明するための図である。
【図９】基板上の光照射領域群、および、Ｘ方向の位置と重複照射回数との関係を示す図である。
【図１０】データ生成部の構成を示す図である。
【図１１】描画セルデータを生成する処理の流れを示す図である。
【図１２】ストライプ状の描画領域群を示す図である。
【図１３】シフト処理後の描画領域群を示す図である。
【図１４】部分描画領域群を示す図である。
【図１５】フレームを示す図である。
【図１６】シフト後の部分配列を示す図である。
【図１７】シフト後の部分配列を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    パターン描画装置
５    制御部
８，８ａ    描画領域群
９    基板
３１    ステージ移動機構
３２    ヘッド部移動機構
４２    ＤＭＤ
５１    データ生成部
６１，６１ａ，６１ｂ    光照射領域
８１，６２０，６２１〜６２４，６２１ａ，８１１ａ〜８１１ｈ    描画領域
８２，８２ａ，８２ｂ    単位描画領域群
８３    部分描画領域群
８４    フレーム
８５，８６，８６ａ    部分配列
５１１    ストライプ領域抽出部
５１２    シフト部
５１３    ブロックデータ生成部
５１４    ブロックデータ再配列部
５１５    部分配列抽出部
７１１，７２１    矩形領域
Ａ，Ｄ    距離
Ｂ    長さ
Ｃ，Ｗ    幅
Ｓ１１〜Ｓ１９    ステップ
θ    角
【図１】
2004326076.tif 000006
【図２】
2004326076.tif 000007
【図３】
2004326076.tif 000008
【図４】
2004326076.tif 000009
【図５】
2004326076.tif 000010
【図６】
2004326076.tif 000011
【図７】
2004326076.tif 000012
【図８】
2004326076.tif 000013
【図９】
2004326076.tif 000014
【図１０】
2004326076.tif 000015
【図１１】
2004326076.tif 000016
【図１２】
2004326076.tif 000017
【図１３】
2004326076.tif 000018
【図１４】
2004326076.tif 000019
【図１５】
2004326076.tif 000020
【図１６】
2004326076.tif 000021
【図１７】
2004326076.tif 000022