(57)【要約】光スポットを基板に渡る軌跡に沿ってスキャンし、このスポットを所望のパターンに対応してスイッチオンおよびオフすることによって、露光パターンが基板上に描画される。パターンの形状に対応して、各々の軌跡の部分において、基板を照射するための光の各々のスポット径が選択される。軌跡の部分で連続する部分の間の各々のピッチ値は、各々の部分で選択されたスポット径に連係して選択される。この光のスポットは、選択された軌跡の部分間のピッチ値および軌跡に沿った位置に依存したスポット径で、軌跡に沿って基板に渡ってスキャンされる。１つの実施形態では螺旋状軌跡が用いられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に露光パターンを描画する方法であって、露光パターンに対応した基板への照射を行うために、光のスポットは基板に渡って軌跡に沿ってスキャンされ、そしてこの軌跡に沿って、この軌跡が露光パターンと出会う部分に対応して効率よくオンとオフが切り替えられ、
前記方法は、
−前記露光パターンの形状の定義を提供し、
−前記形状に対応して前記軌跡の各々の部分における前記基板の照射のためのそれぞれの部分における光のスポット径を選択し、
−前記の各々の部分に選択された前記スポット径に関連して、前記軌跡の連続した部分の間でそれぞれのピッチ値を選択し、
−前記軌跡の部分の間の前記選択されたピッチ値とこの軌跡に沿って位置に依存したスポット径で、前記軌跡に沿って前記基板に渡って光のスポットをスキャンすることとを特徴とする方法。  
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記スポットがスキャンされる際に、前記基板とスポット位置を互いに相対的に、前記基板の表面に垂直な回転軸の回りに回転し、前記軌跡は前記回転によりもたらされる回転動作で、前記基板の前記表面の上に螺旋を形成し、前記スポット径は前記軌跡に沿って変化され、連続した螺旋回転間の前記ピッチはこの螺旋回転で用いられるスポット径と共に変化することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記軌跡を揺動することと、この揺動に連係して前記スポット径を変化させることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、
前記スポット径は、前記軌跡の各々の部分とエッジとの交差点での、露光パターンの照射領域のエッジの許容される粗さの最大値に基づいて、選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
少なくとも１つの前記軌跡の部分と、少なくとも１つの前記照射領域の前記エッジとの交差点間の軌跡に沿って、一定のスポット径が選択されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法において、
前記露光パターンの最大粗さの要求とスポット径の調節の制限とに整合する最大スポット径が用いられ、描画速度のために粗さを犠牲にすることを特徴とする方法。
【請求項７】
レーザーパターン描画装置であって、
−基板を保持する基板テーブルと、
−前記基板の上のスポット位置にスポットを照射するように構成されたレーザースポット生成アセンブリであって、スポット径調節器を備えた前記レーザースポットアセンブリと、
−所定の動作パターンに対応して、前記テーブルと前記スポットとを互いに相対的に移動させるように構成された第１のモーターと、
−前記所定の動作パターンに沿った動作と交差するように、前記テーブルと前記スポットとを互いに相対的に移動させるように構成された第２のモーターであって、この第２のモーターで決定される軌跡の連続した部分の間のピッチで、前記基板の上に前記スポットの軌跡を形成する第２のモーターと、
−前記スポット径調節器および前記第２のモーターの制御入力に接続された出力をもつ制御回路であって、前記レーザースポット生成器からの照射で露光されるべき領域のパターンに依存して、前記露光パターンに対応した前記軌跡に沿って前記スポットを効率良くオンとオフに切り替え、前記スポット径が増加した場合はピッチを増加させ、前記スポット径調節器および前記第２のモーターに前記軌跡に沿ってスポット径と前記ピッチを変更させるように構成された制御装置と、を備えることを特徴とするレーザーパターン描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザーパターン描画装置において、
前記第１のモーターは前記基板とスポット位置とを互いに相対的に、前記基板の描画可能な表面に垂直な回転軸の回りに回転させるように構成され、前記軌跡は前記回転によりもたらされる回転動作で螺旋となり、前記スポット径は前記軌跡に沿って変化され、連続した螺旋回転間の前記ピッチはこの螺旋回転で用いられるスポット径と共に変化されることを特徴とするレーザーパターン描画装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載のレーザーパターン描画装置において、
前記制御回路は、前記軌跡を揺動するように、そしてこの遥動に連係して前記スポット径を変化するように構成されていることを特徴とするレーザーパターン描画装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載のレーザーパターン描画装置において、
前記スポット径調節器は制御可能なダイヤフラムを備えるレーザーパターン描画装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか１項に記載のレーザーパターン描画装置において、
前記スポット径調節器は制御可能なフォーカス機構を持つ結像光学系を備え、前記スポット径は前記スポットのデフォーカシングによって少なくとも部分的に制御可能であることを特徴とするレーザーパターン描画装置。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか１項に記載のレーザーパターン描画装置において、
前記スポット径調節器はレーザー強度制御器を備え、前記スポット径は、前記スポットの強度を変化することによって、少なくとも部分的に制御されることを特徴とするレーザーパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板へパターンを描画するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６７７０８６６号は基板の感光性の表面に走査ラインに沿って露光領域のパターンを生成するためのパターン直描装置を記載しており、この直描装置は基板上の感光性の表面に連続したスポット位置にレーザービームを照射し、このスポット位置を走査線に沿って走査し、そしてパターンに対応してビーム強度を調節している。この形式の直描装置は例えば半導体製造プロセスでマスクを用いた光リソグラフィーによる露光を代替するものとして用いられている。しかしながら、極めて単純なパターン以外では、このようにしてパターンを描画することは光リソグラフィーマスクを使用する場合の露光に比べ大幅に長い時間を必要とする。
【０００３】
米国特許第６８３３２３４号は立体リソグラフィー製造技術を記載しており、この技術ではパターンが連続した層で規定される。この特許はレーザービームを用いてスポット位置のベクタースキャンを行うことによりパターンを描画することを提唱している。この特許はレーザーの小さなスポット径で露光領域の輪郭をトレースし、露光領域内で実際の輪郭から離れるに従い、段々と大きなスポット径を用いて連続した擬似的な輪郭をトレースすることを提唱している。このようにして輪郭の分解能を犠牲にすることなく、パターンを実現するのに必要な時間が短縮される。しかしながらベクタースキャンはスキャンの可変制御を必要とし、これは機械的には難しい動作となる。これは達成可能なスキャン速度の制限となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
とりわけ本発明の目的はレーザー描画装置を用いてパターンの描画速度を増加することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１による方法を説明する。ここでは基板に露光パターンを描画するのにレーザー光径を可変スポット径としたものを使用する。軌跡状の走査スキャン、例えば螺旋スキャンが用いられて、基板上でスポット位置がスキャンされる。したがってスキャンを行っている間、スキャンされる軌跡は、露光パターンの部分と、例えばこのような露光パターンの部分を横切る連続した縞の開始点で毎回出会うことになる。この軌跡に沿って露光されなくともよいパターンの部分にスポット位置がある場合、この部分では光スポットは消灯され、そして他の部分で光スポットは連続またはパルスで点灯される。基板上のこの光スポットの軌跡の連続したスキャン部分の間隔のピッチは、軌跡におけるスポット径に関連して変化される。大きなスポット径を用いることができる場合は大きなピッチが用いられ、小さなスポット径が用いられる所では小さなピッチが用いられる。１つの実施形態では、軌跡の各々の部分とエッジとの交差点での、露光パターンの照射領域のエッジの許容される粗さの最大値に基づいて、スポット径が選択される。大きなエッジ粗さが許される軌跡の部分では、大きなスポット径が選択されてよい。
【０００６】
本発明の1つの実施形態では、螺旋状の軌跡が用いられ、これは基板を光源に対し相対的に回転することによって実現される。これはスポットの連続高速移動を実現することを可能にする。連続した螺旋状の回転のピッチは該当する分解能におけるスポット径により変化され、小さなスポット径が用いられる所では螺旋状の回転のピッチは細かくなる。
【０００７】
更に本発明のもう１つの実施形態では、この軌跡は揺動され、例えばスポット径の変化と連係して、螺旋状の回転の一部の半径を局所的に大きくまたは小さくする。これは露光パターンを描画するのに必要とされる螺旋状の回転数を低減することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
上記そして他の目的物および有利な実施形態が、以下の図を用いた実施形態例の説明から明確となる。
【図１】図１は本発明のレーザーパターン描画装置を示す。
【図２】図２は本発明のスキャンパターンを示す。
【図３】図３は本発明のピッチ選択のフローチャートを示す。
【図４】図４は本発明の露光パターンを示す。
【図４ａ】図４ａは本発明の、１つの露光パターンに対する螺旋状回転を示す。
【図５】図５は本発明の更にもう１つのスキャンパターンを示す。
【図６】図６は本発明の、１つの露光パターンに対する螺旋状回転を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１はレーザーパターン描画装置を示し、このレーザーパターン描画装置はレーザースポット生成アセンブリ、回転基板テーブル１６、モーター１８ａ、１８ｂおよび制御回路１９を備える。このレーザースポット生成アセンブリはレーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４を備える。回転基板テーブル１６の上には基板１７が示されている。レーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２、結像光学系１４および回転基板テーブル１６は互いに位置合わせされ、基板１７へのレーザースポットを生成し、このスポット径は制御可能なダイヤフラム１２で決定される。第１のモーター１８ａは回転基板テーブル１６に結合され、この回転基板テーブル１６を基板１７に垂直な回転軸の回りに回転する。第２のモーター１８ｂは回転基板テーブル１６とレーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４のアセンブリとの間に結合されて、基板１７を横方向に移動するが、この移動は前記の回転軸に直角に、レーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４のアセンブリに対し相対的である。第２のモーターは従来の磁気駆動の電気モーターでよく、リニヤモーターのようなものでも、または例えば圧電駆動機構を含む他の移動機構でもよい。制御回路１９からの制御出力は図示されているように、レーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および第２のモーター１８ｂに接続されている。図示されていないが、第１のモーター１８ｂは回転速度および／または回転角度の検出を可能とするように、制御回路１９に接続されてよく、または連続した角度検出と検出結果の制御回路１９への供給とを行うセンサーが設けられてよい。しかしながら、例えばモーター１８ａが正確に制御された回転角度の時間依存性を与える場合は、このセンサーは必要ない。
【００１０】
動作においては、レーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４は基板１７上にレーザースポットを生成する。このスポットは基板の表面に渡ってスキャンされるが、要求される露光パターンに従い、この基板が露光される必要がない領域ではスイッチオフされる。スキャン制御回路１９が制御可能なダイヤフラム１２を制御してスポットの大きさ（例えばこの直径）を調整する。更に制御回路１９はレーザー１０を制御してこのスポットの強度を調整してもよい。
【００１１】
尚、レーザースポット生成アセンブリにおける制御可能なダイヤフラム１２の使用は、スポット径調節器として使用される、単に１つの例である。他のどのようなスポット径調節器が使用されてもよく、例えば異なるスポット径を定める互いに異なるアパーチャを持つ、連続して制御可能なシャッター、またはデフォーカスによりスポット径を増大させるような焦点調整、または波長に依存した分解能を持ったスポットを生成する光学系が、波長可変のレーザーと組み合わせて用いられてよく、または周辺で波長に依存した透過性を持つダイヤフラムをこのような波長可変のレーザーと組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
図２は基板１７上でのスポットの動きを示す。第１および第２のモーター１８ａ，１８ｂは協働して基板１７上のスポット位置を螺旋パターンで動かす。第１のモーター１８ａは基板１７を回転軸の回りに回転し、基板１７上のスポット位置を回転軸の回りで動かすようにする。制御回路１９は第２のモーター１８ｂを制御して、スポット位置を回転軸に対し径方向に動かす。径方向の動きの速度は螺旋のピッチ、すなわち連続した分解能間の距離を決定する。制御回路１９は第２のモーター１８ｂの速度を制御し、描画されるべきパターンに依存して、時間の関数として変化させる。
【００１３】
図３はピッチ選択方法の１つの例のフローチャートを示し、これはピッチ選択プログラムを実行するコンピュータの制御下で実行されてよい。尚、これは多くの可能な方法の中の単なる１つの例である。この方法の第１のステップ３１において、コンピュータは所望の露光パターンおよび許容されるエッジの粗さを規定する情報を受け取る。
【００１４】
図４はこのような露光パターンの例を示し、レーザースポットで露光されるべき領域をハッチングで示している。更に、完全に露光されなければならない内部領域４０とエッジ領域４２との境界を点線でしめすが、この部分はエッジの粗さのため部分的に露光されることが許容される。このエッジ領域４２の大きさはこの基板が用いられるアプリケーションに依存する。特定の場合、例えば最高の空間分解能が要求される場所では、このエッジ領域はパターン形状の１−１０％である。多くの場合、エッジ領域４２が自動的に計算されるように、エッジ領域にはルールが与えられる。この図の例では、エッジ領域４２の幅は露光領域の幅に比例するようにされているが、必要であれば他のルールが用いられてもよい。もし必要であればエッジ領域４２は設計者により明確に指示される。
【００１５】
第２のステップ３２ではコンピュータはパターンにおける回転軸の位置、すなわち回転基板テーブル１６の回転軸がパターンを横切る位置を決定する。この情報は交差位置の中心のある場所の円または円部分を規定する。
【００１６】
図４ａは実施方法例を示す。この方法はこの位置の周りで連続的に段々大きくなる螺旋回転４６ａ、４６ｂを選択している（回転の一部分のみを示し、各回転は３６０度に渡り延在している）。尚、説明のため、この図は連続する螺旋回転４６ａ、４６ｂの間のピッチを露光領域４０、４２のパターン形状に対し相対的に誇張している。実際には、はるかに小さいピッチが用いられている。
【００１７】
次の回転４６ｂが選択されるまでに、内側の回転輪郭４４が決定され、これはこの前に選択された螺旋回転４６ａで充分露光されたであろう基板１７の部分の外側の境界を示す。この方法はこの内側回転輪郭４４を拡大するスポットの最大のスポット径を、露光されるべき領域４０、４２の外側は露光されることがないように、決定する。通常、内側回転輪郭が基板１７のエッジの広い領域４２のみと交差する場合、この最大スポット径は大きくなり、もし狭いエッジ領域と交差する場合は小さくなる。
【００１８】
次の螺旋回転４６ｂのピッチは、内側領域４０の全部分が、選択された最大のスポット径を持つスポットで露光される内側回転輪郭４４と交差するように、そしてこの最大のスポット径の中心が選択された次の螺旋回転４６ｂにあるように、選択される。これらのステップは繰り返され、段々広くなる螺旋回転となるようにされる。
【００１９】
螺旋回転４６ａと４６ｂとの間のピッチは図４ａでは同様に誇張されている。多くの場合、連続した螺旋回転でのスポット径の差およびスポット位置の差およびピッチの差は、このピッチがパターン形状に比べ小さい場合は、極めて小さい。この場合、スポットの軌跡はほぼ規則的な間隔の列となり、この列の間の距離はほんの僅かに変化する（多くの列の後で）。この結果、連続した螺旋回転４６ａ、４６ｂの間のピッチの変化は、通常はやっと複数の螺旋回転の後で認識できる程度に達する。本発明の１つの実施形態では、前回の螺旋回転４６ａに対する次の螺旋回転４６ｂ全体に関するただ１つのピッチ変更パラメータを選択することによって、次の螺旋回転４６ｂが選択される。更に、スポット径および螺旋回転ピッチは前回までのスポット径、スポット位置およびピッチに対する相対的な更新として選択されてよい。
【００２０】
本発明の１つの実施形態では、露光領域４０、４２内でのスポット径は螺旋回転４６ａ、４６ｂの間は実質的に一定であり、このスポット径の増加または減少は最も緩やかに行われ、または露光領域の外で行われるという制約がある。この場合最大のスポット径は、螺旋回転４６ａ、４６ｂがエッジ領域と交差する所のエッジ領域４２の最も小さなサイズから決定される。
【００２１】
第３のステップ３３では、コンピュータは最初の内側回転輪郭４４を選択する。第４のステップ３４では、コンピュータは露光されるべき領域のデザインと内側回転輪郭４４とによって許容される最大のスポット径を選択するが、これはレーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４のアセンブリによって生成することができる、最大の使用可能なスポット径で制限を受ける。第５のステップ３５ではコンピュータは、前の螺旋回転４６ａの終わりから始まる、次の螺旋回転４６ｂを選択する。第６のステップ３６では、コンピュータは、照射強度がスイッチオンされる所の、選択された次の螺旋回転４６ｂにおける位置を選択する。前回の螺旋回転４６ａの間に露光されなかった螺旋回転４６ｂの内側の内部領域４０の全部分をカバーするように、少なくとも充分な数の位置が選択される。
【００２２】
第７のステップ３７では、コンピュータは次の内側回転輪郭４４を、選択された螺旋回転４６ｂ、スポット径およびスポット位置から計算する。内側回転輪郭４４内で全パターンがまだ囲まれていない場合は、コンピュータは第４のステップ３４に戻る。もしそうでなければこの螺旋回転の選択は終了する。
【００２３】
尚、上記の螺旋回転４６ａ、４６ｂの選択方法は、次の螺旋回転で最大の使用可能なスポット径が螺旋回転間のピッチを制御するという効果を持つ。このようにして、大きなスポット径は大きなピッチをもたらし、小さなスポット径は小さなピッチをもたらす。このスポット径は更に、螺旋回転が交差する基板１７上のエッジ領域４２の幅に依存する。もし全てのエッジ領域４２が広ければ最大のスポット径は大きくなるが、どれかの狭いエッジ領域４２が交差するならばこのスポット径は小さくなる。
【００２４】
描画の際、露光が必要な領域以外ではこのスポットはスイッチオフされるか、または少なくとも基板１７に変化が起こらないような低いレベルの強度に保持される。露光領域のエッジ付近ではこのスポットはスイッチオン・オフされる。記録時間を短くすると、この代わりに描画パターンの品質が低下する。もし高分解能パターンが要求されているならば、許容できるエッジ粗さは小さく、これは小さなスポット径となる。この許容されるエッジ粗さはスポット径およびトラックピッチの選定のための入力として用いられてよい。全記録時間はこれに対応して長くなる。もし低分解能パターンで充分であるならば、エッジ粗さは犠牲にされる。最大のエッジ粗さは連続したトラックピッチおよびスポット径の決定の判定基準として用いられる。これらにより全記録時間は低減される。エッジ粗さはまた領域の過露光によっても生ずる（これは形状が局所的に広くなることを意味する）。この照射された領域はエッジ領域４２に入っていなければならない。
【００２５】
更にスポット強度が選択される。本発明の１つの実施形態では露光される材質（フォトレジスト、相変化材質、または他の記録材質）は照射強度に最小値および／または最大値の制約を設けてもよい。実際の照射強度はスポット強度、スポット径、スポット速度（いわゆる直線速度、すなわち基板１７の回転速度に螺旋回転の半径を掛けたもの）、トラックピッチ、およびレーザー波長に依存する。照射強度はスポット強度と共に増加する。基本的にスポット強度は、実際のスポット径、スポット速度、トラックピッチおよびレーザー波長に必要な照射強度が実現されるように選択される。更に、または他の方法では、基板回転テーブル１６の回転速度はスポット径に合わせて、所望の照射強度が得られるように調整されてよい。
【００２６】
多くのアプリケーションで、露光される材質は照射パターンの均一性の制約を設けてもよい。このようなアプリケーションでは基板１７上に描画された隣接するトラックは、この隣接するトラック間で要求される均一性を実現する距離と幅を持っていなければならない。照射強度における要求と合わせて、この均一性の要求はスポット強度、スポット径およびトラックピッチの組合せにおける制約となり、これは実効的にただ１つの自由パラメータのみがあるように用いられてよい。この場合第４および第５のステップ３４、３５が組み合され、螺旋回転の内側露光領域４０全体で均一性を保証する最大のスポット径となるように、スポット径およびトラックピッチ（示唆されたスポット強度と共に）の組み合わせを選定する。このような均一性における制約が無いと、トラックピッチは螺旋回転内の最小のスポット径に比例するように選択される（すなわち最小のエッジ領域により許容される最大のスポット径となる）。このような制約では、選択されたスポット強度はピッチにも影響する。
【００２７】
トラックピッチ、スポット径およびスポット出力の選定の判定基準は、内部領域４２の露光の量および均一性である（エッジ領域は照射均一性に関しては要求は高くない）。好ましくは、所定量の均一な照射が要求される。ガウシアン強度プロファイルの半径Ｒ０はＲ０＝０．５２＊１．２２＊Ｌａｍｂｄａ／（２＊ＮＡ）（＝（１／ｅ）＊ガウス半径）、ここでＬａｍｂｄａは光の波長であり、ＮＡはレーザースポットの開口数である。もし２つの同じ強度プロファイルが距離Ｒ０で重ね合わされると、均一な強度プロファイルがもたらされる。２つの異なるスポットの場合は、スポット出力がこれに対応して調整されなければならない。出力の大きさはスポットの面積に従って増加し、５倍大きなスポットは、同じ出力密度を得るには２５倍大きなレーザー出力を必要とする。
【００２８】
基板１７上の相変化材質に照射して、例えばアモルファス状態のようにするような多くのアプリケーションにおいては、基板１７の場所における照射時間に条件が設けられる。このような条件を満足するためにパルスレーザーが用いられてよく、このパルスは露光が必要な領域でのみ照射される。パルスが用いられる場合は、スポット強度はまたパルス持続時間に依存して選択される。レーザーパルスのパルス持続時間は要求される像（内部領域４０およびエッジ領域４２）、記録速度等に依存する。基本的に、均一性の条件を満たすようなパルススポットのパターンを基板上に実現するように、パルス位置は選択される。本発明の１つの実施形態では、軌跡部分を照射するパルス周波数はスポット径に依存して選択され、これらのパルスはこの周波数で軌跡部分に沿って、例えばスポット径に比例して離れたスポットを実現するように照射される。これはほぼ均一な累積照射を実現することを可能にする。
【００２９】
上記で強調されているように、ここで記載する本発明の方法は単に１つの実施例である。他の多くの方法および改善が可能である。例えば、螺旋回転は外側から内側に連続するように選択されてよく、または最適な螺旋回転の組み合わせを探索する最適化プロセスを用いて全く非連続であってよい。更に、螺旋回転４６ａ、４６ｂ内側およびこれらの間で第２のモーター１８ｂの制約を考慮するように、選択可能な螺旋回転４６ａ、４６ｂの半径の変化幅に制限を設けることが好ましい。
【００３０】
連続した螺旋回転間のピッチを最大とするように種々の最適化を用いてよい。本実施例では同じ螺旋回転ではどこでも実質的に同じスポット径としているが、この代わりに、露光された領域および強度および均一性の要求に調和している限り、螺旋回転の異なる場所においてはもっと小さなまたはもっと大きなスポット径が用いられてよい。このようにして内側回転輪郭４４の拡張が最大化される。
【００３１】
螺旋回転およびスポット径（および任意でスポット強度とパルス位置）の選択のためのいかなる方法の結果もこの装置を制御する制御回路１９で用いられてよい。基板１７の回転毎に制御回路１９は選択された螺旋回転に合わせて第２のモーター１８ｂを制御し、選択された通りに連続した螺旋回転４６ａ、４６ｂの間のピッチを生成する。これに対応して、制御回路１９は異なる螺旋回転間のピッチを回転の関数として、露光されるべき領域のパターンの内容に依存して選択されるピッチ変化のパターンで変化させる。更に制御回路１９は制御可能なダイヤフラム１２を制御して、各スポットの選択されたスポット径を設定する。本発明の１つの実施形態では、制御回路１９はスポット径およびピッチ（第２のモーター１８ｂによって生成される動きの速度によって生じる）を、徐々にまたは最大でも基板１７の回転当り１回変更する。
【００３２】
図示された実施形態では、基板１７は螺旋トラックを実現するように回転される。これは高速スキャン速度を実現することを可能にする。他の方法として、レーザーアセンブリの位置が基板１７の表面に垂直な軸の回りに回転されてもよい。もう１つの実施形態では、基板１７上のスポットの位置を回転軸の回りに回転するために、１つ以上の可動な走査ミラーすなわち反射部材が結像光学系に用いられてよい。１つの実施例ではレーザービームは基板１７の穴を通して投射されてよく、このレーザービームはこのビームに対しある角度の表面を持ったミラーに到達し、このミラーはこの穴を通り基板１７の表面に垂直な回転軸の回りに回転され、これによってスポットの回転動作が実現される。
【００３３】
更に制御回路１９はレーザー１０を制御して、スポットの選択された強度に合わせてレーザー１０の強度を設定してよい。同様に、制御回路１９はレーザー１０を制御して、選択されたパルス周波数またはパルス位置に依存してパルスタイミングを選択してよい。
【００３４】
通常、ピッチ、スポット径および任意でスポット強度およびパルス位置は基板１７の処理を開始する前に計算される。しかしながら、これらは処理中に制御回路によって徐々に追加的に計算されてよい。
【００３５】
本発明の１つの実施形態では、制御回路１９は基板の回転中に螺旋の半径を単調に増加させる。これは例えば各回転がそれぞれ独自の一定のスポット径を持っているような場合である。他のもう１つの実施形態では制御回路１９は揺動を許容する。
【００３６】
図５は誇張された揺動５０を含むスキャンパターンを示す。実際の揺動はもっと小さい。尚、１つの揺動が示されているが、スキャンパターンは複数の揺動を含んでよく、これらは連続した揺動のパターンを形成する。揺動は、レーザー１０、制御可能なダイヤフラム１２および結像光学系１４のアセンブリの基板１７に対する相対的な位置の高速かつ微小なずれを制御する圧電アクチュエータを追加することによって実現される。代替方法として、揺動は第２のモーター１８ｂによって実現される。揺動は領域のパターンの露光に必要な回転数を低減するのに使用されてよい。
【００３７】
図６はこの揺動が用いられた実施例を誇張して示す。この実施例では大きなエッジ領域６２を持つ露光領域６０および、狭いエッジ領域を持つ露光領域６４の双方が螺旋回転６６と交差する。狭いエッジ領域を持つ露光領域６４のエッジは螺旋回転６６の近くにある。この場合大きなエッジ領域６２を持つ広い露光領域６０の大部分は、螺旋回転６６がこの広い領域６０と交差する所で、ピッチおよびスポット径６８ａを局所的に増大することによって描画することができる。螺旋回転６６が狭いエッジ領域を持つ露光領域６４と交差する所では、もっと小さなスポット径６８ｂおよびピッチが用いられる。この揺動が最後の螺旋において、狭いエッジ領域を持つ露光領域６４の一部が露光される所で行われる場合は、この実施例は更に続く螺旋回転６９のピッチを増大させることが可能となる。尚この揺動は、螺旋回転の揺動をスポット径の変化と相関して行うことを含み、大きなスポット径が用いられる場合（露光領域６０において）は螺旋回転を一方の側の揺動にし、および／またはもっと小さいスポット径が用いられる場合（露光領域６４において）は螺旋回転を反対側の揺動にする。この揺動は連続する軌跡部分の隣接する部位がそれぞれ露光領域６４の内側と外側とにある所の近くで行われる。露光領域の対象範囲を拡大するために、追加の揺動を隣接するトラックに用いてよい。
【００３８】
この揺動は制御回路１９で適用され、この制御回路を設定して第２のモーター１８ｂまたは追加のアクチュエータ（図示せず）が螺旋回転内の螺旋トラックを揺動するようにし、相対的に大きいスポット径および小さいスポット径となるように制御可能なダイヤフラム１２を制御することを共に行うようにする。第２のモーター１８ｂまたは追加のアクチュエータ（図示せず）の制御に用いられる変位情報は、露光パターンを規定する情報を用いて生成されてよい。
【００３９】
尚、螺旋描画パターンが用いられた１つの態様を示したが、例えば基板１７に渡り連続して往復する直線からなる直交パターンが用いられてよい。この場合は第１のモーターの代わりにリニアモーターが用いられてよい。この場合には直線間のピッチは露光パターンに依存して変化されてよい。螺旋回転パターンにはスキャニング全体の速度をもっと速くすることができるという有利性がある。
【００４０】
この結果、実質的にパターンに依存しない方向をもつ軌跡を用いることができ、螺旋の中心から径方向に対し実質的に直角な方向の螺旋状軌跡を用いることができる。ここで用いられているように、「実質的にパターンに依存しない方向を持つ軌跡」という表現は螺旋状軌跡および揺動を持った軌跡を含み、すなわち通常の軌跡からのずれが直接的または間接的に隣接する軌跡部分の間の幅の中に留まるような、局所的な軌跡部分のずれを含む。実質的にパターンに依存しない方向を持つ軌跡は、連続する実質的に平行な軌跡部分の間のピッチおよび局所的な揺動がパターン依存であってよいということを除き、所定のスキャンパターンに近い。スポット位置が、露光が要求されるおよび要求されないそれぞれの露光パターンの部分にある軌跡の部分で、このスポットは効率良くスイッチオンおよびオフされる。ここで用いられているように、効率良くスイッチオンされるスポットは連続的にオンされるまたはパルスでオンされるスポットを含み、基板を露光するための、基板に作用する充分な累積強度を持つ。ここで用いられているように、効率良くスイッチオフされるスポットは、完全にスイッチオフされたスポットと、また基板を露光するための、基板に作用するには不充分な累積強度となるような、ある強度を持ったスポットとを含む。
【００４１】
スポット径の変化は、固定レーザスポットのアセンブリで、記録されるスポット径を変化する強度調節を備えたものでも実現できるが、これはこの記録されるスポットが基板に作用を及ぼすのに必要な閾値を越える強度の領域で定義される場合である。記録されるスポット径を変える簡単な方法は露光出力を変化させることによる。こうして１０−２０％の範囲の過大なスポット径が実現される。照射強度または均一性における制限がこの範囲を制限する。集束されたレーザスポットの照射プロファイルは通常ガウシアン形状またはエアリーディスク形状となる。高すぎる出力で描画すると露光層の過露光を生じる。低すぎる出力は形状を描画するのに集束スポットの最強部分のみを用いることを意味し、これはシステムをノイズに対し脆弱なものとする。理想的にはレーザスポットの半値幅が形状を露光するのに用いられる。
【００４２】
例えば制御可能なダイヤフラムを備えたレーザースポット生成アセンブリに組み込まれる光学スポット径の調節は、スポット径を広い範囲で変化することができるという有利性を持つ。同じような効果が他のスポット径調節技術で、結像光学系１４のフォーカスおよびデフォーカスのようなものでも実現される。この場合には制御可能なダイヤフラム１２は不要である。
【００４３】
本発明の１つの実施形態では、例えばプレピットまたはプレグルーブ（通常これらは基板１７全面に渡って一定の大きさを持つ）のように、事前にパターン形成された基板が用いられる。この場合、複数のグルーブにまたがるスポット径を用いて、複数のグルーブが並行して露光される。トラッキング信号はこれらのトラッキングパターンから反射される光ビームから得られる信号である。この態様では、可能なトラックピッチの値はプレピット間またはプレグルーブ間の距離によって制限される（通常この値は基板１７全面に渡って一定の値である）。露光された領域間のトラックピッチ４６ａ、４６ｂはここではその都度トラックピッチ単位の整数倍であり、このトラックピッチはプレピットまたはプレグルーブの構造により決定される。同様に、スポット径はトラックピッチ単位の整数倍に対応して設定される。ここでもまた図３で示す方法と同じような方法が用いられて、この整数が選択される。
【００４４】
本露光方法はガラスまたはシリコンのような硬い基板の上に、またはガラスやシリコンキャリヤの上に接着されたＰＥＮ膜またはＰＥＴ膜のような、硬いキャリヤに取り付けられたフレキシブルな基板の上に、または独立したフレキシブル基板の上に素子を作製することに用いることができる。本発明の露光方法により作製された典型的な素子の例はフォトレジストのパターニングを用いたものである。基板はフォトレジストの薄膜をこの下層の上に付着（スピンコーティング、ダイコーティング、ラミネーション等による）したものを備える。露光後、露光された領域（ポジレジスト）または未露光の領域（ネガレジスト）は現像プロセス中に溶解される。この溶解によりパターニングされたフォトレジスト層が残る。パターニングされたフォトレジスト層は機能層（メタル、半導体物質、誘電体物質、等）をパターニングするマスクとして用いられる。この機能層はフォトレジストのパターニング（リフトオフプロセス）の後で堆積させることができ、またフォトレジストの付着の前（フォトレジストは機能層の上にあり、エッチングはこの機能層のパターニングに用いられる）に堆積することもできる。
【００４５】
本発明のもう１つの実施形態では相転移物質が機能層をパターニングするマスク層として用いられる。相転移物質は初期の未描画状態から、例えばレーザー光による加熱または光によって誘起される転移によって、これと異なる状態になる。記録層の加熱は、例えば混合、融解、アモルファス化、相分離、分解、等を引き起こす。初期または書込まれた状態の２つの相の内の１つは、酸または塩基性（アルカリ）の現像溶液で他の相のものより早く溶解する。
【００４６】
本発明のもう１つの実施形態では、光誘起の分解、架橋またはＵＶ硬化などの、光によって誘起される転移を起こす物質が用いられる。
【００４７】
本発明のもう１つの実施形態では、本装置は更に記録時間を低減するための、可変なスポット径を備えた複数の書き込みスポットを備える。複数のスポットは例えば複数のレーザー源（同じまたは異なる波長）またはビームスプリッタ（ハーフミラー、空間光モジュレータ等）を用いて生成される。
【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４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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