(57)【要約】  マイクロリソグラフィまたはマイクロリソグラフィパターンなどの精査において、表面上へのパターンの書込または読出に関する。並列変調した複数の光学、電子、粒子ビームのような、疎の２次元点配列またはグリッドで表面上を走査することで、画像の記憶または読出システム。走査と、読出または書込の繰返とによって、ワークピース上に高密度の画素またはスポットグリッドが作成される。大型配列の使用の裏には、スループットの向上という概念がある。しかし、特定の配列サイズを超えると、従来知られているスキームは自体の手順に嵌ってしまい、同じデータを延々と繰返し始めるので、スループットは配列サイズに釣合わない。本願は、大規模配列でワークピースを走査する一方で、非常に大規模な配列の場合でも、実際には本質的に規模の制限なく、配列サイズに比例したスループットのスケーリングを保存する方法を開示する。
2012510085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１００×１００素子の配列間のパターン情報を、パルスでワークピース表面上のスポットへ中継する中継方法であって、前記中継方法は、
前記ワークピース表面上のセル内に所定数の隙間スポットの規則的な分布を作成する変位ベクトルによって、前記配列をパルス間で移動させるステップを含み、
前記セルは、前記配列が第１位置にある状態で、前記素子から投射されたスポットによって定義されたコーナーを有し、この際、前記大型配列が前記ワークピース表面を１回の通過で一掃する際に、特定の隙間スポットの重ね打ちの繰返しが８回を超えないよう制限される
ことを特徴とする、中継方法。
【請求項２】
前記中継方法はさらに、
前記変位ベクトルを使用することで前記大型配列の移動を案内する前に、前記規則的な分布を確認するために、前記隙間スポットの分布をグラフ上でプロットするステップを含む、
請求項１記載の中継方法。
【請求項３】
前記中継方法はさらに、前記配列から前記スポットへ情報を書込むステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項４】
前記中継方法はさらに、前記配列を使用することで前記スポットから情報を読出すステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項５】
前記セル内での前記隙間スポットの規則的な分布は、分布の長軸と短軸に沿った３：２を超えない比率の不均衡を有しながら、バランスがとれている、
請求項１〜４何れか一項記載の中継方法。
【請求項６】
前記変位ベクトルは、前記配列の２本の軸に沿ってコンポーネントを有し、
前記コンポーネントは、ａ／Ｎ、ｂ／Ｎの形をした有理数であり、
ａ、ｂ、Ｎは、互いに等しくなく、ゼロではない整数であり、
ａ、ｂのうち少なくとも一方は、Ｎよりも大きく、
Ｎは、２５よりも大きい、
請求項１〜５何れか一項記載の中継方法。
【請求項７】
前記変位ベクトルは、前記第１位置にある前記配列から投射された２つのスポットを接続する線に平行している、
請求項１〜６何れか一項記載の中継方法。
【請求項８】
ａ、ｂの少なくとも一方は２Ｎよりも大きい、
請求項６または７記載の中継方法。
【請求項９】
Ｎは１００よりも大きい、
請求項６〜８何れか一項記載の中継方法。
【請求項１０】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、ｂは相対的な素数である、
請求項６〜９何れか一項記載の中継方法。
【請求項１１】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１０何れか一項記載の中継方法。
【請求項１２】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ｂ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１１何れか一項記載の中継方法。
【請求項１３】
前記配列は、少なくとも１０２４×７６８個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１４】
前記配列は、少なくとも１９８０×１０８０個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１５】
配列の素子とワークピース表面上のスポットとの間でパターン情報を、パルスによって中継する中継方法であって、前記中継方法は、
配列内の少なくとも１００×１００の画像素子とワークピース表面上のスポットとの間で、パターンデータを投射パルスによって中継するステップと；
前記配列が前記ワークピース表面を一掃する際に、前記配列の第１、第２軸の両方に対して或る角度を形成する直線によって、前記ワークピース表面上に隙間的にパルス投射されたスポットの組の規則的な分布を構成するステップと
を含み、
投射されたスポットは移動方向と、連続するパルス間の移動距離とを追随し、これによって、
前記隙間的にパルス投射されたスポットの組がセル内で規則的に分布され、前記セルは、前記配列が第１にある状態で、前記画像素子の投射によって定義されたセルコーナーを有し、
前記移動方向が、前記第１、第２画像素子から前記ワークピース表面上に投射された特定のスポットを前記第１位置にある配列に接続する線に平行し、
前記連続パルスから投射されたスポット間の移動距離は、特定のスポット間のスパン距離の有利分数であり、また前記移動方向において計測したとおりの前記セルの幅の２倍以上である
ことを特徴とする、中継方法。
【請求項１６】
前記移動距離は、前記セルの幅の４倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１７】
前記移動距離は、前記セルの幅の８倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１８】
前記中継方法はさらに、前記隙間的にパルス投射されたスポットの組のカウントを前記セルのコーナーで制御すべく、有理分数を選択するステップを含む、
請求項１５〜１７何れか一項記載の中継方法。
【請求項１９】
前記中継方法はさらに、前記パターンデータを中継するために前記移動方向および距離を使用する前に、前記規則的な分布を確認すべく、前記隙間的にパルス投射されたスポットの組をグラフ上でプロットするステップを含む、
請求項１５〜１８何れか一項記載の中継方法。
【請求項２０】
前記スポットの組の規則的分布は、分布の長軸と短軸に沿って３：２を超えない比率の
不均衡を有しながら、前記セル内でバランスがとれている、
請求項１５〜１９何れか一項記載の中継方法。
【請求項２１】
書込システムを、速度と正確性の間の多様な相殺に適応させる適応方法であって、前記書込システムは、直線移動のステージ方向を有し、前記移動の方向に沿った疎のスポット配列のインスタンスを繰返し付加するように構成され、前記適応方法は、
前記スポット配列を或る角度で、前記スポット配列のインスタンス間の距離を変更しながら配列するステップを含み、
これによって、短距離では高密度の画素グリッドによって低速だが高い正確性が得られ、長距離では高速だがグリッドが粗くなり、正確性も低下する
ことを特徴とする、適応方法。
【請求項２２】
部分パターンを形成しているハードウェア内のフィールドの不均一性に起因するあらゆるシグネチャを抑制しながら、連続的に付加された部分パターンによってパターンを形成するパターン形成方法であって、前記パターン形成方法は、
疎の画素配列としての各々の部分パターンを形成し、複雑なインターレーススキームに部分パターンを追加するステップを含み、
前記複雑なインターレーススキームにおいて、仕上がりパターンのそれぞれの小さな近傍系内に書込まれた画素は、前記ハードウェアのフィールド内の多様な場所を表し、
前記場の一部における前記不均一性の影響は、前記仕上がりパターン全体にかけて広がる
ことを特徴とする、パターン形成方法。
【請求項２３】
ムラの影響を大幅に抑制しながら、ワークピース上にパターンを高速書込みするパターン書込方法であって、前記書込方法は、
或る方向への連続した動作を提供するステップと；
デジタルミラーデバイスを、短パルスを発する少なくとも１つのレーザ源で照明するステップと；
前記ミラーの配列によって変調されている前記光を、光学系によって、前記ワークピース上の疎のスポット配列に集束させるステップであって、前記配列は、前記方向に対して或る角度で回転される、ステップと；
前記スポット配列を、各レーザパルス間で、前記ワークピースに対して或る距離で並進させるステップと；
前記スポット配列内のユニットセルが、前記光学系が前記ワークピース上の前記セルを横断した後に、Ｎ個のスポットの細かいグリッドによって均一に充填されるように、前記方向と前記距離を選択するステップであって、前記細かいグリッドは、前記方向に対して６度よりも大きな角度で回転される、ステップと
を備え、
これによって、前記デジタルミラーデバイスの前記画素容量が効率的に使用され、前記光学系内の系統誤差が効率的に解消され、細かいアドレスグリッドが作成される
ことを特徴とする、パターン書込方法。
【請求項２４】
前記パターン書込方法はさらに、マルチパスを書込むステップを含む、
請求項２３記載のパターン書込方法。
【請求項２５】
オン／オフ空間光変調器を使用することで、副画素アドレスグリッドを作成するグリッド作成方法であって、前記グリッド作成方法は、
パターン内のｘ、ｙ、４５、−４５度の方向に対してゼロではない角度で回転される高密度の画素グリッドを作成し、前記パターンの前記書込まれた特徴部分の内部に位置する画素をオンにするステップを含み、
前記高密度の画素グリッドは、前記書込み光の１つの半値全幅につき少なくとも４つの画素を有する
ことを特徴とする、グリッド作成方法。
【請求項２６】
前記グリッド作成方法はさらに、画素値を前記稜線付近へとはじき飛ばすステップを含む、
請求項２５記載のグリッド作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示する技術は、マイクロリソグラフィにおける表面のパターンの書込みまたは読出し、またはマイクロリソグラフィパターンの検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
とくに出願者は、たとえば並列に変調された光学、電子、粒子ビームのような、疎な２次元点配列またはグリッドを、表面全体にかけて走査することで、画像を記録または読出すシステムを開示する。走査と、繰返しの読出しまたは書込みとを行うことで、ワークピース上に高密度の画素またはスポットグリッドが作成される。グリッドは様々な配列：たとえば各レンズレットが独自の変調器を設けたレンズレット配列や、粒子ビーム用開口板または近距離エミッタまたは機械プローブの配列で形成された、レーザやＬＥＤ配列のような光源の配列によって作成できる。読出システムでは、疎な点行列の照射、および各検出器要素が１つの隔離されたスポットだけを見る検出器、もしくはそのいずれかによって、点グリッドを作成できる。
【０００３】
画像の読出しと書込みは、マルチビームラスタ走査、小さい画像要素の組立品などの多数の互いに異なるアーキテクチャによって行える。本開示では、１つの特定のアーキテクチャ、すなわち疎点配列または行列を持ったワークピースの走査について説明する。
【０００４】
このアーキテクチャは、マイクロ電子工学、フォトニクス、ＭＥＭＳ技術の可能性と、光源および粒子源、変調器、近距離プローブ、検出器素子から成る大型配列の利用可能性とが増すに従い、一層重要になってきている。現在、市販されているＭＥＭＳアレイは、２百万本の光線を２０ｋＨｚ以上のフレームレートで並列に変調することができる。同様に、大型の検出器配列がカメラチップとして長い期間存在しており、そのサイズと速度は定期的に改善されてきた。マイクロ電子工学、フォトニクス、ＭＥＭＳ技術の継続的な開発は、別タイプの素子、たとえば近距離および機械プローブ、容量性またはケルビンプローブ、磁気探知器、レーザ、ＬＥＤ、液晶、電子光学変調器の大型配列を可能にしそうである。粒子ビーム用の電荷粒子ブランカーまたは大規模並列変調器の配列がいくつかのグループによって例証されてきた。さらに電子ビームを使用してもよい。
【０００５】
多数の素子を設けた大型配列の裏にある本義は高いスループットを得ることであるが、より詳細な研究は、このような大配列を効率的に使用することは困難であると示している。設計者は、変調器／検出器、光源における場の総サイズ、ステージ速度、重ね打ち、さらにフレームレートの限度の問題を考慮する必要がある。結果として、既に市販されている大型デバイスの固有速度を完全に使用できないでいるのが現状である。
【０００６】
図１ａは、従来技術で知られている疎の点配列の走査を用いて、ジェネリック型の読出し／書込システムの１例を示す。以下の説明は書込システムを一例にしており、また別の画像読出システムに光源配列用の検出器配列の代替品を外挿することもできる。
【０００７】
図１ａの画像書込みは、点配列１０３の画像の走査動作１０２によって、基板１０１上に画像１００を作成する。この点配列１０３は、たとえばＶＣＳＥＬレーザダイオードのような疎の行列または光源素子の配列である光源配列１０４を設けており、各素子は、いくつかの光学系の手段１０６によって基板１０１上に投射されて、画像スポット１０５を形成する。光源配列１０４は、生成するパターン（１００）の入力記述（図示せず）に従い、データ経路１０８によって制御される（つまりオン／オフされる）。データ経路１０８は、ソース配列（１０４）へ送信された駆動信号１０７を、位置センサ１０９が測定し
た基板動作（１０２）に同期させる。
【０００８】
図１の例では、ステージが連続動作で走査を行い、動作をフリーズしてオンにされた光源の画像を作成するのに十分に短い時間の間に、光源配列１０４が印刷を行う。ソース配列（１０４）は疎であるため、第１画像は望ましいパターンではなく、単に離散したドットの配列である。ステージが或る距離だけ移動した後に、第２ドットパターンが露光される、などである。多数の並進を繰返した後に、１００によって、所望のパターンが完全に充填されている。
【０００９】
多くの改良が考えられ、また行われてきた：図１に描かれているプロジェクションレンズの代わりに、またはこれに加えて、スポット１つに付き１つのレンズを設けた、１または複数のレンズ配列を使用することができる。あるいはソースと基板１０１の間の距離を短くして、ソース配列（１０４）の各スポットについて基板１０１上にスポットを形成するために投射システムを設ける必要がなくなるようにしてもよい。光源配列は、光源によって照明される変調器配列であってよく、変調器は２進式（オン／オフ）またはアナログ式（値が多い、「グレースケール」）であってよい。光は可視光、赤外線、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、極紫外線、さらにはエックス線であってもよい。
【００１０】
これと同じ案を、たとえば電子、陽子、イオンまたは中性原子を使った粒子ビームにも用いることができる。次にソース配列は電界または光電エミッタの配列であってよく、あるいは背面から照明されるブランカー（いわゆる開口板）配列や、電圧コントラストに基づいた粒子用反射変調器（たとえばＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社がＲＥＢＬ（反射型電子ビーム・リソグラフィ）に使用している変調器と類似したもの。特許文献１を参照。）であってもよい。粒子の場合には、投射システムは電子光学系であってよく、これは、レンズ配列内の多数の点に共通するレンズ、または１つ点につき１つのレンズ、縦長の磁場を設けたもの、あるいはここでも、プロジェクションシステムが不要になるほどに接近したもののいずれであってもよい。
【００１１】
第３の可能性は、ソース点配列が、たとえば機械的印影を作成し、表面との間で電荷の注入または抽出による露光を行い、静電位または磁場のような表面の特性を測定する、ニアフィールド・プローブの配列であるというものである。場の凝縮、プラズモン、および極細波、もしくはそのいずれかに基づくニアフィールド・光学プローブの配列は、利用可能なソース／検出器点配列の別例である。
【００１２】
書込ヘッド（ソース配列およびプロジェクション光学系、もしくはそのいずれかを装備）または基板、あるいはこの両方を物理的に移動させて相対動作を生じさせたり、ソース配列の画像を光学手段によって、たとえば検流計またはポリゴンによって、走査することができる。光または粒子光学系のいずれを用いた場合も、基板の相対動作は連続的であり、短い露光時間、基板動作のステッピング、およびビームに連続的な基板の動作、もしくはそのいずれかを有限距離にわたって追跡させることでフリーズされる。いずれの場合にも、互いに異なるスポットの露光を同時に行ったり、時間内に分布させることができ、この場合、スポットの基板上への配置のタイミングと動作の効果を把握する必要がある。
【００１３】
従来技術には、離散したスポットの画像でエリアを充填する多様なスキームがある。
最も自明であるのは、走査方向にわたって数行のソースを使用して、多数の特許で知られているように素子をジグザグ配置するものである。図１ｂ〜図１ｇを参照されたい。配列内の１つの素子につき１つの光源と変調器が設けられている場合には、光源は連続していてよく、たとえば連続レーザ、または連続と十分に考えられるパルスを発するレーザであってよい。変調器がワークピース上のグリッド内の１画素につき１回ステージの状態を変更できるように、十分に遅い速度でステージの走査を行う。近年のＩＭＳナノファブリ
ケーション（特許文献２）による特許では、行をさらに追加して、配列内の粗悪な素子に冗長性を提供する。１つの列にさらに多くの素子を追加し、小範囲の走査を用いることで、素子に、ワークピースのその列内に数画素のみを書込ませれば、変調器素子（ここでは非常に平行な粒子ビームの書込装置のブランカー）の最も実用的な切り換え速度によって課される速度制限を回避することができる。
【００１４】
図１ｂ〜図１ｇに関連技術を挙げる：Ｍａｒｋ  Ｄａｖｉｄｓｏｎは論文（非特許文献１）において、２次元配列内の各行が別々の列を追跡できるように配列を若干回転させることを提案している。ここでも、光源は連続し、画素は変調器の状態の切り換えによって画定される。
【００１５】
１９９６年に、Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｊｏｈｎｓｓｏｎが、傾斜したスポットを備えたシステム（特許文献３）（図１ｃ）を説明しており、その数年前にはＴｅｄ  Ｗｈｉｔｎｅｙが同様の説明をしている（図１ｂ（特許文献４））。
【００１６】
ＤＮＳは、Ｄａｖｉｄｓｏｎの案を、図１ｄ（特許文献５）に示すようにさらに一歩前進させた。
熱レジスト上に書込みを行うことを目的とした発明で、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＧｉｌａｄ  Ａｌｍｏｇｙは、全ての画素を１つ前の画素と接近させずに配置して、近隣の画素からの熱の影響を回避するために、単純な２次元インターレーススキームを使用した（特許文献６）（図１ｅ１、図１ｅ２）。
【００１７】
ボール半導体は、２００４年（特許文献７）に傾斜スキームの計算を提供し、ＡＳＭＬは、特許文献８で六角形グリッドを使用して説明している（図１ｇ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第６，８７０，１７２号明細書
【特許文献２】米国特許第７，０８４，４１１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１３３，９８６号明細書
【特許文献４】米国再発行特許第３３，９３１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，９０３，７９８号明細書
【特許文献６】米国特許第６，８９７，９４１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００４／００４６９９号明細書
【特許文献８】米国特許第７，２３０，６７７号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ，  Ｖｏｌ．  ３０４８，  ｐｐ．３４６−３５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、たとえばマイクロリソグラフィまたはマイクロリソグラフィパターンの精査における、表面上のパターンの書込みおよび読出しに関する。特に出願者は、たとえば平行に変調した複数の光学、電子、粒子ビームによって表面にかけて疎な２次元点配列またはグリッドを走査することで、画像を記録または読出すシステムを開示する。走査および繰返しの読出しまたは書込みによって、高密度の画素またはスポットグリッドがワークピース上に作成される。グリッドは以下のような多様な配列によって作成できる：たとえばレーザまたはＬＥＤ配列のような光源の配列；各々が独自の変調器を設けているレンズレットアレイの配列；粒子ビーム用開口板、または近距離エミッタまたは機械プローブの配
列。読出システムの場合、点グリッドが疎の点行列照明、および各検出器素子が１つのスポットのみを担当する検出器配列、もしくはそのいずれかによって作成される。大型配列の使用の裏には、スループットの向上という概念がある。しかし、特定の配列サイズを超えると、従来知られているスキームは自体の手順に嵌ってしまい、同じデータを延々と繰返し始めるので、スループットは配列サイズに釣合わない。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本出願は、大規模配列でワークピースを走査する一方で、非常に大規模な配列の場合でも、実際には本質的に規模の制限なく、配列サイズに比例したスループットのスケーリングを保存する方法を開示する。とくに本出願は、１００×１００個の素子の配列の間のパルス内のパターン情報を、ワークピース表面上の各スポットへ中継する方法を開示する。この方法では、表面上のセル内に所定数の隙間スポットを規則的に分布させる変位ベクトルによって、パルス間で配列を移動させる。セルは、同じ長さの２つの直交するベクトルを持った配列ユニットによって定義される。本発明の特定の実施形態では、セルは、第１位置にあり、また大型配列の表面上の１通過毎に８回を限度に、特定の隙間スポットを繰返し重ね打ちする配列の素子から投射されたスポットで定義されるコーナーを設けている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】従来技術において知られている疎の点配列の走査を使用して、パターンを書込む、または読出すためのジェネリック型のシステムを示す。
【図１ｂ】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｃ】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｄ】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｅ１】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｅ２】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｆ】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図１ｇ】潜在的に関与している別の技術を示す。
【図２ａ】本願明細書中で使用されている、関連する座標系、並進ベクトル、格子ベクトルを備えた点配列を示す。
【図２ｂ】本願明細書中で使用されている、関連する座標系、並進ベクトル、格子ベクトルを備えた点配列を示す。
【図２ｃ】本願明細書中で使用されている、関連する座標系、並進ベクトル、格子ベクトルを備えた点配列を示す。
【図３ａ】互いに異なるグリッドを作成する２次元インターレース・グリッドの２つの例を示す。
【図３ｂ】互いに異なるグリッドを作成する２次元インターレース・グリッドの２つの例を示す。
【図４ａ】１つのユニットセル内に点を書込む順序をどのように変更できるか、また各部分画像間の並進を変調器配列のサイズおよび速度に合わせて変更できるかを示す。
【図４ｂ】１つのユニットセル内に点を書込む順序をどのように変更できるか、また各部分画像間の並進を変調器配列のサイズおよび速度に合わせて変更できるかを示す。
【図５ａ】インターレースパラメータによってユニットセル内のスポットをどのように変更できるか、またどのように点を互いに異なる回数だけ書込めるかを示す。
【図５ｂ】インターレースパラメータによってユニットセル内のスポットをどのように変更できるか、またどのように点を互いに異なる回数だけ書込めるかを示す。
【図５ｃ】インターレースパラメータによってユニットセル内のスポットをどのように変更できるか、またどのように点を互いに異なる回数だけ書込めるかを示す。
【図６ａ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図６ｂ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図６ｃ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図６ｄ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図７ａ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図７ｂ】インターレースパラメータの小さな変化がグリッドに大きな違いを生じさせる様子を示す。
【図８ａ】方形グリッドおよびパラメータの関数ｎｓｋｉｐを持った一実施形態を示す。
【図８ｂ】方形グリッドおよびパラメータの関数ｎｓｋｉｐを持った一実施形態を示す。
【図９ａ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図９ｂ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図９ｃ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図９ｄ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図９ｅ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図９ｆ】ワークピース上の小さい近傍系内の画像が、配列内に幅広く分布した点に関連したスポットから成長するかと、またマルチパス書込みを使用する本発明の実施形態とを示す。
【図１０ａ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１０ｂ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１０ｃ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１０ｄ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１０ｅ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１０ｆ】２進式書込み配列のラスタライゼーションを示す。
【図１１ａ】アナログ式書込みのラスタライゼーションを示す。
【図１１ｂ】アナログ式書込みのラスタライゼーションを示す。
【図１１ｃ】アナログ式書込みのラスタライゼーションを示す。
【図１１ｄ】アナログ式書込みのラスタライゼーションを示す。
【図１１ｅ】アナログ式書込みのラスタライゼーションを示す。
【図１２ａ】本発明に基づいた書込システムのためのデータ経路の実施形態を示す。
【図１２ｂ】本発明に基づいた書込システムのためのデータ経路の実施形態を示す。
【図１２ｃ】本発明に基づいた書込システムのためのデータ経路の実施形態を示す。
【図１２ｄ】本発明に基づいた書込システムのためのデータ経路の実施形態を示す。
【図１３】光学追跡ハードウェアを装備した読出しまたは書込装置の実施形態を示す。
【図１４】ハイパワーレーザ光を使用するハイパワーな好適実施形態の素子の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下で、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。好ましい実施形態は、本発明の請求の範囲によって定義されるその範囲を限定するためにではなく、本発明を例証するために説明される。当業者は、以下に説明する本発明に対する様々な同等の応用例を理解するだろう。
【００２４】
大規模配列の使用の裏の概念はスループットを改善することである。しかし、配列が特定のサイズを超えると、既知のスキームが自体の手順にはまり、同じデータを延々と繰返し始めるため、スループットは配列サイズと釣り合うわけではない。本出願は、大規模配列でワークピースを走査する一方で、非常に大規模な配列の場合でも、実際には本質的に規模の制限なく、配列サイズに比例したスループットのスケーリングを保存する方法を開示する。開示する方法のその他の利点は、配列サイズ、ワークピースグリッド、ステージパラメータの選択の柔軟性の向上と、画像内でのハードウェアシグネチャの分解であり、これによって、特定の点に関して従来技術を用いた場合よりもより理想的な画像が得られるようになる。
【００２５】
本出願は、大規模配列でワークピースを走査する一方で、非常に大規模な配列の場合でも、実際には本質的に規模の制限なく、配列サイズに比例したスループットのスケーリングを保存する方法を開示する。とくに本出願は、１００×１００個の素子の配列の間のパルス内のパターン情報を、ワークピース表面上の各スポットへ中継する方法を開示する。この方法では、表面上のセル内に所定数の隙間スポットを規則的に分布させる変位ベクトルによって、パルス間で配列を移動させ、ここでセルは、同じ長さの２つの直交するベクトルを持った配列ユニットによって定義される。本発明の特定の実施形態では、セルは、第１位置にあり、また大型配列の表面上の１通過毎に８回を限度に、特定の隙間スポットを繰返しオーバストライクする配列の素子によって投射されたスポットで定義されるコーナーを設けている。
【００２６】
図２は役立つ座標システムを開示する。図２ａの主要図は、線源、変調器、検出器またはプローブの配列、つまり２次元点配列を表すグリッド２０１を示す。標準的なグリッドを表現するために結晶学から用語を借り、これを「格子」と呼ぶことができ、この格子はセルで構成され、格子ベクトルに従って繰返す。２次元標準グリッドは全て、２次元ブラベー格子である方形格子、長方形格子、面心長方形格子、六角形格子、斜交格子５つの基本タイプの１つとして説明できる。それぞれの格子は、２つの基底ベクトルによって説明することができる。一般的には、同一のグリッド点を説明するために１組以上の格子ベクトルを選択できる。以下の説明では１組の格子ベクトルを用いているが、これ以外の組数の格子ベクトルに基づく同等の説明も同じく相当する。
【００２７】
１つの配列ユニットをセルと呼ぶ。図示の配列は、カーテシアン（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）配列であり、同じ長さの２つの直交する格子ベクトルｕ＾，ｖ＾によって定義されるセルを有する。これは一般的であるが、必須条件ではない。図２ｃは、斜交点配列の場合の同じインターレースパラメータを有する同じ形状を示す。トポロジーは同一のままであるが、グリッドは斜交または傾斜しており、オブジェクトのラスタライゼーションは違ったものになる。図２ａと図２ｃの比較から、開示の方法およびデバイスでは様々な配列形状を使用できることが分かる。長方形配列に加え、本開示の方法は斜交配列にも外挿することができる。どの２次元格子も斜交格子の特別なケースと表現できるため、開示した原理をあらゆる配列形状に適用可能である。
【００２８】
図２ａの配列は、２方向両方において図２ｃの配列よりも大きい。「大きい」が意味す
るものは相対的であってよいが、しかし、短い方の軸に沿って１００個のセルよりも大きく、好適には３００個よりも大きく、また確実に３０個よりも大きい。多数の用途における典型的なサイズは、約６４０×４８０個、１０２４×７６８個、１３４４×７６８個、１９２０×１０８０、または約４０００×２０００個であってよい。配列の軸をｕとｖの文字で示す。
【００２９】
差込図は配列のコーナー２０２を示し、同図はさらに、その下のハードウェア、たとえば各ミラーの中央を光スポットで照明されたマイクロミラー配列２０３も示している（さらに図１４およびその考察を参照）。光スポットは、配列２０１内の線の交差点に一致する。これらの光スポットはワークピースへ投射または転写され、さらに、データ経路によって制御された各々のマイクロミラーによって変調することができる。特定の時点で、この投射または転写された全てのスポットがワークピースに印刷される（あるいはある読出システムでは、光または同等のエネルギーが、検出器またはプローブの配列上に落下し、後にこれを読出すまたは分析することができる）。その結果、たとえば角点２０４のような隔離されたスポットを持ったサンプル画像が、画像内の１つの素子を形成する。１つの位置にある配列で形成された画像を部分画像と呼ぶことができる。
【００３０】
次に配列（またはその画像）が、たとえば機械または光学走査によってワークピースに対して転写（２０５）され、新たに転写された部分画像が形成される。次に角のセルが、ベクトル２０７によって変位された新たな画像素子２０６を形成する。並進ベクトルは、配列格子ベクトルｕ＾，ｖ＾の軸に対して傾斜することができる。この並進方向をｑ、これに対して垂直な方向をｐと呼ぶ。ｙとｑの間の角度は約３０°であるが、以降で示すように、ｐとｑのどちらを選ぶかはかなり自由である。典型的に、書込システムでは、ｐ、ｑは機械システムの移動軸であり、平台ステージにおけるステッピングおよび走査方向と称される。
【００３１】
配列は同一のベクトル２０７によって繰返し転写され、部分画像が形成される。以降で大要を述べている提供される条件で、部分画像が差込図に示す均一グリッドパターン２０８のパターンを徐々に充填してゆく。グリッド２０８は配列のグリッドとは異なり、配列の各セルはワークピースグリッド２０８のＮｃｅｌｌグリッド点を含む。差込図では、Ｎｃｅｌｌ＝５である（各セル内に４つのグリッド点で、各コーナーの４分の１グリッドの４倍）。ワークピースグリッドは標準のものであり、２本の軸ｘｉ（ξ。グザイ）とｅｔａ（η。イータ）に沿って繰返す。ワークピースグリッド軸は他の任意の軸に一致してもしなくてもよく、グリッドは方形、長方形であるか、またはステージや配列に対して傾斜、平行、回転していてよい。ベクトル２０７を変更することで、望ましい性質（たとえばスポットの密度や分布）を持ったグリッドをかなり自由に作成することができる。
【００３２】
明瞭化のために、差込図では各セルにつき５つのグリッド点しか示していないが、主要図では、各セルにつき８つの点を作成する条件を示している。コーナースポットは、４つのセルの間の角によって第１スポットを印刷し、繰返し転写および印刷され、次に７つの一意の位置（黒ドット２０６）をセルに対して印刷した後に、再び４つのセルの間のコーナーにスポットを印刷する（白点）。明瞭化の理由から、この白色スポットは配列に属するものとして示されている。実際には、白色スポットを含んだ行は印刷されず、その上の行も印刷されない。ｖにおいて白色スポットが生じる場所よりもセルが１つ少なくなる配列を選択した場合には、その配列は印刷されず、また配列がワークピース上のその位置を通過するまでに、厳密に８つのスポットが配列の各点によって印刷される。
【００３３】
コーナースポットによって印刷されたスポットは、ワークピース上に線状に分布しており、配列の各点によって印刷されたスポットも同様である。配列の点の８倍のスポットが存在し、これらは全てそれぞれ一意の位置にあると納得することは簡単である。したがっ
て全てのセルが８つのスポットによって充填され、エリア全体が、標準の印刷されたスポットパターンで充填される。書込装置において、配列のスポットは、印刷された各スポットの所望パターン２０９に対する位置に応じて、オン、オフ、またはその間の状態にある。ワークピース座標システムは、ユーザに見えるようにｘ、ｙになっている。適切に設計されたシステムでは、機械の操作者にはｐ、ｑ、ｕ、ｖ、ｘｉ、ｅｔａを使用する理由は全くなく、その存在さえ知らないこともある。
【００３４】
各スポット上に１つのみの（あるいは所定数の）部分画像を設けた表面充填グリッドパターンが印刷される条件は何か？各グリッド点を１回のみ印刷することで、システムのスループットが理論上最大となる。１セルにつき８つのスポットの条件を図２に示している。ベクトル２０７の方向は、第１繰返し点に到達する前の、ｕ、ｖ方向におけるセルの個数によって付与され、すなわちｎｕ＝９、ｎｖ＝２１となる。ベクトル２０７の長さは、９個のベクトルが第１繰返し点に到達する長さになっており、つまり８つの非繰返し点があるか、ｎｃｅｌｌ＝８となる。これら３つの整数、ｎｕ、ｎｖ、ｎｃｅｌｌは、ワークピースグリッドの作成を制御する。ｎｖと、ｖ方向における配列のサイズとの間の座標によって、各スポットの位置が１回だけ印刷されるか、あるいはその他の整数回数で印刷されるかが決定される。
【００３５】
図３は、互いに異なる整数組が互いに異なるグリッドを作成する様子を示す。１組の整数（２、５、４）ではグリッドは概六角形になり（図３ａ）、別の組の整数（３、４、５）ではグリッドは方形のようになり、配列に対して回転される（図３ｂ）。配列の上方部分、白色スポットから上は使用されない点に注意されたい。したがって図３ａのパラメータ（２、５、４）はパラメータ（３、４、５）よりも多くのスポットを毎秒印刷する。
【００３６】
図３で使用の整数は例証を目的として選択されたものであるので、実際の使用では、これらの整数は遥かに大きいものであってよい。典型的な配列は、図３に示す７つのセルの高配列ではなく、１０２４×７６８、１９２０×１０８０、または４０９６×２０４８点であってよい。所与の非常に大型の配列から最高の効率を得るには、どのように整数を選べばよいのか？図４は、どのように整数が選択されるか、また大型配列のエリアを最適に使用する際の自由度をさらに詳細に示す。
【００３７】
図４ａは、１つの変調器（検出器など）素子４０１が線４０４に沿って並進し、スポットを印刷する様子を示す。まず、変調器４０１は、左下のセル（セル（１、１））に属するスポットを印刷する。次に変調器４０１は位置４０３へ並進して、セル（２、３）内の第２スポットを印刷し、その後もう一度並進し、セル（３、６）内のスポットを印刷する。したがって１つの変調器によって印刷された（または検出器によって読出された）スポットは、別々のセルに属している。
【００３８】
変調器４０１が第１印刷セルから次の印刷セルへ移動する間に（つまり（１、１）から（２、３）へ）、別の変調器（図示せず）が第１セルへ移動し（つまり（０、−２）から（１、１）へ）、そこで第２スポットを印刷しているということになる。セル４０１が並進するたびに、新たなセルが第１印刷セル内へ移動し、そこで新規のスポットを印刷する。したがって第１印刷セル（１、１）内の各スポットは別の変調器によって印刷されるが、セル（１、１）内のスポットの個数は、配列全体がセル（１、１）を通過する前、すなわちｎｃｅｌｌにおいて、並進の回数と同じになる。
【００３９】
１つのセル内の全てのスポットが別々の素子によって印刷されるが、我々は全ての変調器（線源、検出器、プローブなど）は同一であり、交換可能であると考えることができる。したがって１つの変調器が同じセル内で動き回り、全てのドットを印刷すると想像できるだろう。１つのセル内部での動きを統制するのは、並進をｕ、ｖ単位で表した場合の、
並進の１つ１つの部分である。さらにどの素子が特定のスポットを担当するのかを決定する並進の整数部分（整数セル）も存在するが、何が起こっているかをデータチャネルが知覚している限り、我々はこれを重要ではないと考え、整数部分を自由自在に変更することが可能である。この並進の整数部分を使用して、サイズの互いに異なる配列間で印刷グリッドを移動させたり、印刷スキームを変換したり、あるいは１つのグリッドに対して各スポットを１回印刷して、別のグリッドに対してもう１回行い、各スポットを合計２回印刷することができる。さらにこれを、たとえば特定パターンでのエラーを相殺すべく、並進方向を変更するためにも使用できる。
【００４０】
並進ベクトル４０２（１．１２５、２．７５）を、下方に向いた小さいベクトル４０６（０．１２５、−０．２５）と、整数４０７部分（ｕ、ｖ）＝（１、３）で表すことができる。図４ｂを理解し易くするために、セル内の右下のスポットに開始位置を設けるための一部分を選択した。各部分画像について、セル内のスポットが、１つのセルを完全に滞留させるまで右下方向へ線状に移動し続けるので、この滞留後に、我々がそのセルを任意に取り除きセル内に戻す。これによって、１つのセル内に２列のスポットが形成される。これが全てのセルについて繰返されて、グリッドが形成される。並進ベクトルの整数部分を変更しても、書込まれたグリッドは、並進ベクトルの小部分によって決定されるので変化しない。たとえば配列全体を使用する前に１つのセル内の全てのスポットを印刷した場合には、並進ベクトルが短くなり過ぎるため、ｕ、ｖに整数セルを追加することでこの長さを長くすることができる。並進ベクトルの延長は、ステージの移動が高速化し、１秒間に走査できるエリアがより広範囲になる、すなわちスループットが向上することを意味する。
【００４１】
以降で説明するように、並進ベクトルの小部分に、選択した整数値を掛けることで、スポットの書込み順序を変更することもできる。図４ｂで、元のベクトル（１．１２５、２．７５）に（ｕ、ｖ＝（１、−１））を加算して（２．１２５、１．７５）を求め（４１０）、ベクトルの少数部に３を掛けることで（４０９）、互いに異なる順序を用いてもこのグリッドを（１．１２５、２．７５）と書込むことが可能な新たな並進ベクトル（２．３７５、１．２５）を得た。並進ベクトルはｑ方向にあるため、我々は、配列の回転角度を変更すると同時に、各部分画像での並進ベクトルのｖ方向への移動を少なくすることで、所与のｖサイズの配列でより多くの部分画像を印刷できるようにした。こうすることで、グリッド、配列サイズ、回転角度を個別に変更できるようになる。これらのパラメータの個別制御によって、解像度や最小アドレスといったその他の細目を維持しながら、スループットを最適化できるようになる。とくに並進ベクトルを延長して、配列の全てまたはほぼ全ての素子を使用できるようにすることが可能である。たとえば１つのセルにつき１００個のスポットを設けて（ｎｃｅｌｌ＝１００）、配列を１９２０×１０８０にしたいと仮定する。小部分をおよそ（ｕ、ｖ）＝（０．１、０．３）と選択する。並進ベクトルの小部分に（３、１０）を加算した場合、並進ベクトルは（３．１、１０．３）となり、１００の並進が１０３０個のセルを使用してｖ方向へ向かい、つまり配列エリアの１０３０／１０８０＝９５％、または理論上の素子の９５％がスループットに貢献する。
【００４２】
最適または最適に近く（たとえば配列の３０％、５０％、８０％、９０％を使用する）、望ましい密度と分布（たとえば等方性密度、長方形、概六角形など）を有するスループットのためにインターレースパラメータを探そうとする場合には、上述の手順を使用するか、配置のサイズを直にｎｖとして使用することができる。傾斜したグリッドを許容できる場合には、インターレースパラメータｎｕ、ｎｖ、ｎｃｅｌｌの非常に多くの組合せが可能になるため、配列サイズに合った最大整数として即座にｎｖを選択して、所望のグリッドを表すｎｃｅｌｌ、ｎｕの探索を試みることができる。
【００４３】
図５のグラフは、整数パラメータの選択によってグリッドが受ける影響を示す。これら
のグラフは一部分、つまり未指定整数を加算または減算することで１つの配列セルに縮小された全てのスポットエリアの場所しか示していない。またこれらのグラフは、パラメータから並進ベクトルを算出し、同じ点を多数回移動させ、印刷されたスポットの場所の小部分をプロットする単純なＥｘｃｅｌプログラムを使って作成されたものである。上述したように、全てのセルが同じ方法で、しかしスポット毎に別々のミラーを用いて充填される。
【００４４】
移動の小部分を計算することは、１つのセル内に印刷する素子を見つけ、これらを何処に印刷するかをプロットすることと同じである。これらのグラフは、セル内の全てのセルを丸いマーカーでプロットし、その後、四角形で記す最初の１４個のスポットをつなぐ。これによって、スポットの印刷順序が示される。後に、局所環境が配列の複数エリアからのスポットでどのように構成されているかについて説明する。配列上の点分布の１つの要素は印刷順序によって決定され、また印刷順序をより無作為な印刷順序にすることで、点が局所近傍系で広く分布して印刷される。
【００４５】
図５ａでは、パラメータ（ｎｕ、ｎｖ、ｎｃｅｌｌ）＝（７、５、１９）である際に、印刷されたスポットはセル内に均一に分布せず、グリッドは等方性の性質を伴った印刷には適さない。この分布は等方的でなく、また解像度は、スポットが密に位置し、さらに悪くはスポットどうしが交差する方向においてさらに高くなる。１つのパラメータを１つのユニット（７、５、１８）に変更することで、図５ｂに示すような妥当に均等な点分布が得られる。グリッドは斜交型または概六角形のものである。斜交型グリッドでは、多くの場合、軸ｘｉ、ｅｔａを選ぶ方法が複数あり、このグリッドは斜交型グリッドの数、または歪んだ六角形グリッドとして記述することができる。図５ｂの興味深い性質は、スポットが偶然のような方法で印刷される、つまりスポットの印刷順序が、選択したパラメータから生じた非自明な結果であることである。その結果、プロッティングの順序に依存した何らかの系統誤差が隠され、明らかなノイズに変換される。本開示の書込方法は、ハードウェアのシグネチャを数レベルで隠すことができる。
【００４６】
最後に、パラメータ（１４、１０、３６）を含む図５ｃは、どうすれば図５ｂのパターンを２回プロッティングされるパターンに変換できるかを示している。点は図５ｂのものと同一であるが、それぞれの点が２倍になっている（２回プロッティングが行われたことを示すために、プロット中に若干変位される）。各点を同じ方法で、２回プロットする理由は、「２」が３つ全てのパラメータにとって公分母だからである。各点を２回印刷することは、冗長化のため、または部分画像毎に露出量が限られている場合には露出量を高めるために有用である。同じスポットを２回、あるいは別の任意の整数回プロッティングすることで、いくつかのスポットをオフにし、その他のスポットを最大回数オンにし、いくつかのスポットをその中間数である、たとえば２のリピートファクタにつき１回だけオンにして、不完全なグレースケールを作成することが可能である。
【００４７】
作成したワークピースグリッドは、図６ａ〜図６ｄに示すようにパラメータの値に非常に敏感である。４つのグラフは、グラフ毎に１０８〜１１１の間で１ユニットだけ異なった、ｎｃｅｌｌ以外の同じパラメータを示す。図６ａは、ｎｃｅｌｌ＝１０８を示す。これによって得られる点分布は、図５ａに関連した説明と同一の理由で有効でなく、スポットの分布は等方的ではない。ｎｃｅｌｌを１０９に増加させると、概六角形の傾斜グリッドが得られる。ｎｃｅｌｌ＝１１０では、配列に平行した矩形（アスペクト比１０：１１）グリッドとなり、ｎｃｅｌｌ＝１１１では、これとほぼ同じで回転させたグリッドとなる。
【００４８】
パラメータの選択に規則を設けることは容易ではない。１つの次元において、各スポットを１回のみ印刷するインターレースシステムは、相対的な素数（たとえばＩＭＳナノフ
ァブリケーション特許）である２つの数字で記述することができるが、２つの次元においては同一の規則が適用しないようである。たとえば図６Ｃのパラメータは互いに相対的な素数ではない。
【００４９】
いくつかの規則が知られている：
規則１：ｎｃｅｌｌ＝ｎｕ＊ｎｖ（ｎｕはｎｖに等しくない）では、ｎｕ：ｎｖのアスペクト比を持ち、配列に平行な長方形グリッドが得られる。
【００５０】
規則２：ｎｃｅｌｌ＝ｎｕ２＋ｎｖ２では、方形で回転されたグリッドが得られる（図８ａ）。ｎｕおよびｎｖが非常に大きな数字である場合には、ｎｃｅｌｌが過度に大きくなるので、これらを整数Ｉ、ｊを含んだｎｕ’＝ｎｕ−Ｉ＊ｎｃｅｌｌおよびｎｖ’＝ｎｖ−ｊ＊ｎｃｅｌｌに変更することで、より小さい値を見つけることができる。
【００５１】
規則３：ｎｕ、ｎｖ、ｎｃｅｌｌが公分母ｋを持っている場合には、各セルおよび各スポットにつき、ｎｃｅｌｌ／ｋスポットをｋ回書込む（または読出す）。ｋスポットは、不完全なグレースケーリングに使用することができる。
【００５２】
規則４：グラフには、図４ｂの４０９内の因数３に関連した第４パラメータｎｓｋｉｐが存在する。ｎｃｅｌｌ、ｎｓｋｉｐは、１よりも大きな共通の因数（「相対的な素数」）を何ら持たず、あるいはいくつかのスポットは印刷されず、印刷されるスポットは複数回印刷されてよい。
【００５３】
図８に示すように、因数ｎｓｋｉｐは、スポットの書込みまたは読出し順序を変更するために有用である。図８ａでは、ｎｓｋｉｐ＝１であり、スポットが連続的にプロットされる。図８ｂでは、ｎｓｋｉｐ＝１９であり、１９はｎｃｅｌｌ＝２２１に対して相対的な素数であるため、全てのスポットが１回のみ、互いに異なるより複雑な順序でプロットされる。
【００５４】
規則５：たとえば長方形、斜交、六角形のようなサイズの互いに異なるセルを含んだ標準配列については、スキーム作業は本質的に変更されない。配列セルが互いに異なり、上述の規則１〜５が変更された場合には、ワークピースグリッドは同じパラメータで互いに異なる形状を持つが、しかし新たな複雑性は追加されない。
【００５５】
開示のインターレーススキームの利点の１つは、互いに異なるグリッドの作成と、サイズと形状が互いに異なる配列の使用と、多様な境界条件に合わせるためのスポット密度とステージ速度の変更とにおける優れた柔軟性である。
【００５６】
この柔軟性の欠点は、パラメータどうしがどのように相互に作用し合い、またグリッドが現実的な配列サイズでどのような形でシステムに現れるかを予測し難いことである。単純な解決法は、関連パラメータを受容し、セル内および配列全体にかけてグリッドのプロットを行う小規模なコンピュータプログラムである。以下は、図８ｂ中のグリッド点を計算する断片的な疑似コードを、書込まれる順序で挙げたものである：
Ｎｃｅｌｌ：＝２２１
Ｎｕ    ：＝１０
Ｎｖ    ：＝１１
Ｎｓｋｉｐ  ：＝１９
ＦＯＲ  ｉ：＝０  ＴＯ  Ｎｃｅｌｌ−１
ｐ：＝ｉ＊Ｎｓｋｉｐ＊Ｎｕ／Ｎｃｅｌｌ
ｑ：＝ｉ＊Ｎｓｋｉｐ＊Ｎｖ／Ｎｃｅｌｌ
ｐ＿ｆｒａｃ：＝ｆｒａｃｔｉｏｎ（ｐ）
ｑ＿ｆｒａｃ：＝ｆｒａｃｔｉｏｎ（ｑ）
Ｐｒｉｎｔ（ｉ、ｐ、ｑ、ｐ＿ｆｒａｃ、ｑ＿ｆｒａｃ）
ＥＮＤ  ＦＯＲ
ここで、小部分（ａ）は、ａの整数部分が除去された時にこれを知らせることを意味する。特定のパラメータの組の挙動の作用を示すために、座標（ｐ、ｑ）は、配列、およびセル内の小部分（ｐ＿ｆｒａｃ、ｑ＿ｆｒａｃ）内でプロットされる（０＜ｐ＜１、０＜ｑ＜１）。  
【００５７】
ここまで、小さい数字を用いて適切なグリッドを検査する方法と、グリッドを保存しながら配列のほとんどのエリアを使用するためにインターレーススキームを変更する方法、あるいはその配列サイズで開始し、適切なグリッドを検査する方法とを示した。
【００５８】
［マルチパス書込み］
系統誤差を抑制して解像度を上げるために、複数のパスを読出すまたは書込む技術がよく知られている。複数のパスは、ワークピース全体を繰返しペインティングすること、いくつかのストライプを重ねて実行すること、重なり合うパターンを書込む複数の書込ヘッドを設けることとして実現できる。ここで開示するように、マルチパス書込を、従来技術（図９）にはなかった利点と共に使用することができる。たとえばマルチパススキームを、説明した２次元インターレーススキームと共に使用することで、配列９０３全体に散在させた変調器／検出器素子９０２で書込み／読出したスポットによって、ワークピース上に局所環境９０１を作成できるようにする（図９ａ）。互いに異なる記号（四角形、円形など）は、互いに異なるパスで書込んだスポットを表す。それぞれのパスにおいて、ワークピースグリッドは、図２に記載のように素子によって、配列にかけて走査方向の線に沿って形成される。インターレースパラメータがどのように設定されるかに応じて、ワークピース上の１つの局所エリアに寄与している点が、図８ａ、図８ｂの２つの場合にほぼ関連して、配列上で密集するか、あるいは配列にかけて傾斜線全体に沿って分散する。配列上で素子を、ワークピース上の小規模な近傍系へ遠く離間させる機能は、開示の本技術の恩典の１つである。全ての近傍系が、配列全体から多少の寄与を得ているため、目に見える配列の画像はない。たとえば配列の１つのコーナーのインプリント／信号が弱い場合は、そのコーナーはワークピース上の至る所にスポットを寄与する。その結果、至る所で可変性が若干高まるが、コーナーの影響は特に何処にも見られない。
【００５９】
図９ｂは、一連の配列位置が部分的に重なり合ったり、図２で定義したｑ座標方向にストライプを形成しながら、複数の部分画像がどのように印刷されるかを示す。こうして１つのストライプと多数のストライプ（図示せず）を形成する一連の部分画像どうしがｐ方向に綴じ合わされて、図９ｂの位置１で示す１つのパス内のエリア全体を充填する。番号２が付けられた次のパスも同じ方法で、しかしストライプがｐ方向へ変位した状態で書込まれる。互いに異なるパスには互いに異なるラインタイプでマーキングされている。パス１、２で使用されている素子は、図９ｃに示すように、ｑに沿っているがｐにおいて変位されたラインから取られる。２つのパスの後に、配列を横断する２本のライン９０６、９０７に沿ってスポットの書込み／読出しを行うことで、近傍系９０１が形成される。全ての部分画像を１つのパスに収容するために、これらのラインのいくらかは端部９０６、９０８の間で分岐している。図９ｃは、配列上の局所近傍系が斜線から取ったスポットによる書込みの最中に、４つのパスを追加することで、図９ａ内で素子がどう分布するかを示す。パス２、４の個数は単なる例であり、図９は任意整数のパスに外挿することができる。
【００６０】
マルチパス書込の第２の結果は、組合わせたグリッドの密度がシングルパスの場合よりも高くなることで、これによって解像度と画像忠実度が向上する。パス間のずれは数レベルであり：ストライプがｐにおいて変位する。部分的露出も、パス間のｑにおいて変位す
ることが好適である。さらにパスは、より密度の高い組合せワークピースグリッドを作成できるよう、ワークピースグリッドにおいても変位する。最後に、両パスともセル内での変位が可能である。これらのレベルの１つまたは複数から成る組合せ型変位を、走査システムにプログラムし、これをデータ経路に供給することで、ラスタライゼーションエンジンが、各スポットがどこに位置し、どの変調器／検出器素子によってスポットが書込み／読出しされているかを知覚できるようになる。
【００６１】
開示の書込方法は、配列およびワークピースの相対転写がどのように実現されるかに依存しない。相対転写は、図９ｄに示す、書込ストロークと非書込リトレースストロークによる反復的な機械運動として実現される。図９ｄは、シングルパスの場合におけるこのような反復的な書込みを示す。図９ｃは、第２（または第３、第４など）パスについての同様の反復的書込スキームを示しており、このスキームは、書込ストロークが反転されていることを除いて図９ｄのものと同一である。スポット配列のみでなく書込エンジンも用いた高品質の印刷では、１ストライプ前進したら次は後退といった蛇行方式で書込むことは困難であることは一般的に意見が一致している。書込方向は、たとえば電子の時間遅延、サーボ動作、集束測定などの多くの微妙な影響を及ぼし、また蛇行スキームの前進および後退ストライプは、不可視での綴じ合わせが不能である。したがって図９ｄと図９ｅの書込スキームは、多くの高品質アプリケーションにおいて標準的であるが、その効率は蛇行スキームと比較すると遥かに低い。
【００６２】
図９ｆではこの問題を、２パス組合せ書込オペレーションで２つのパスを書込む、マルチパス書込のコンテキストにおいて解決する：パス１を、図９ｄに示すような前進書込ストロークによって書込み、パス２を、図９ｄのリトレースストロークである後退書込ストロークによって書込む。前進ストライプは前進ストライプと、後退ストライプは後退ストライプと綴じ合わせられる。２ｎ（ｎは整数）個のパスを、ｎ回の２パス組合せ書込オペレーションによって書込むか、または２パス組合せ書込オペレーションを２ｎパス組合せ書込オペレーションに汎化することができる。たとえば４つのパス組合せ書込オペレーションは、ストライプ１パス１前進、ストライプ１パス２後退、ストライプ１パス３前進、ストライプ１パス４後退、ストライプ２パス１前進、ストライプ２パス２後退、などで構成されてよい。順序の変更、前進／後退の交換は可能であるが、必ず、前進で書込まれた複数のパスを前進に綴じ合わせ、後退で書込まれたパスを後退に綴じ合わせ、各パスが前進のみ、もしくは後退のみとなるようにする。この書込スキームは、スポット・グリッド・ライタ、光学的な１次元および２次元空間光変調器を使用するライタ、音響光学または機械的な走査を用いたラスタ走査機械に好適に使用できる。
【００６３】
［２進数ラスタライジング］
ラスタライジングは、変調器が２進方式（オン／オフ）であるかアナログ（マルチプルステート）方式であるかに応じて、根本的に互いに異なるいくつかの方法で実現できる。図１０は、２進式変調器／ソース配列を伴った書込システムのためのラスタライジングを示す。図１０ａでは、ワークピースグリッド１００２と、書込まれる特徴部分１００１とを示している。この例に示す特徴部分は、明瞭な（露出した）背景内の目立たない特徴部分である。スポットは、スポット１００２の中心点が特徴部分の境界線の外側１００３にあるか、内側１００４にあるかに応じて書込まれる、または書込まれない。このラスタライゼーションスキームには、単純で理解し易いという魅力的な利点がある。アドレス解決は、一見したところは、ワークピースグリッドのピッチと大差はない。しかし、ワークピースグリッドをパターン内の特徴部分の稜線から典型的には２０〜４５度の角度アルファ（図１０ｃ）で回転させ、スポットのサイズと不鮮明さを、円１０１１で示した有限光学解像によって決定すれば、稜線は相当に滑らかになる。スポットの書込は、その中心が特徴部分１００７の内側１００９にあるか、外側１０１０にあるかに応じて行われる。相当大きな角度アルファでは、ラスタライズした稜線は荒くなるが、稜線に沿った基本の空間
周波数は、制限された解像によってもたらされた光学フィルタで除去できる程に十分高くなる。光学解像はスポット関数として表され、さらに上記スポットの半値全幅（ＦＷＨＭ）によって表すことができる。その結果は、図１０の符号１０１２で示す特徴部分のように見える。
【００６４】
稜線がグリッドの行と列にスナップしているように思われるかもしれない。稜線とグリッド間の或る角度によって、このスナッピングは稜線に沿って非常に急速に変化し、また正確な角度値によって、スナップパターンの繰返しを行うかどうかが変わってくる。短期間でスナップパターンを繰返すことで、目に見えるモアレアーチファクトまたはムラが生じる可能性がある。長い間隔で同じパターンを繰返しても、たとえば１０個の特徴部分を含む１パターンの後に同じパターンを繰返しても気付かれないようである。非繰返しスナップではモアレ効果が生じない。角度アルファの正接が小さい整数を持った有理数ではない場合には、短い繰返しパターンはなく、モアレ効果が生じる可能性もない。正接が小さい整数（たとえば３／５、２／７）を持った有理数である場合は、稜線の不規則性が短期間で全く同一に繰返され、これによってムラが生じる可能性がある。有理数がｎ／ｍである場合、稜線は期間ｍで繰返し、たとえば２／７は期間７で繰返す。期間７の間には特徴部分の稜線に最も近いスポットは７個しかないため、ワークピースグリッド内の１区分毎に書込まれた稜線にとっての可能な平均位置は７つしか存在しない。角度の正接が、２００１／７０９９のように大きい整数を持った有理数である場合には、可能な平均稜線位置は多数存在する（２０９９位置、または実際には有限的に小さいアドレスグリッド）。書込まれた特徴部分の稜線は、依然として図１０ｄのような無作為な形状を呈するが、稜線に沿った平均は非常に正確になる。図１０ｄは、局所的な幅測定値１０１３によってどのようにライン幅値が変化するかを示す。しかし、幅が有限長の窓１０１５を超える平均値として測定された場合には、その値はデータ内の値に遥かに近くなり、その統計的な拡散は小規模になる。窓が長いほど平均幅は大きくなる。ＴＦＴトランジスタのように多少大型の特徴部分を持ったパターンでは、有効な設計グリッドは非常に小さくなり、これに対し、半導体メモリのように小型で短い特徴部分を持ったパターンでは、利点は少なくなる。そのため、２進数変調と仮想グリッドのための回転されたグリッドとを使用することは、ＬＣＤおよびＯＬＥＤディスプレイのようないくつかのパターンについてグリッドスナップとムラを低減する上で非常に効率的であるが、半導体メモリのような他のパターンにおいて支障となる或るレベルの稜線粗さが生じる。
【００６５】
スポットが特徴部分の内側、外側のいずれにあるかに基づいた単純なラスタライゼーションは、マルチパスにおいて透過的に機能する。各パスは個別にラスタライズされ、また図９ａに関連して述べるオフセットが供給されれば、さらに多くのパスがより良質の稜線と少ないグリッドアーチファクトを提供する。
【００６６】
別のもう少々複雑なラスタライゼーション方法を用いれば、稜線の粗さを図１０ｂに示すように低減できる。各スポットはオン／オフできるだけである。稜線上に位置する１つのスポットについて、半分だけオンにしたいと思うかもしれない。このスポットを完全にオンにしようとすれば、そのスポット位置の周囲の稜線が突出するが、スポットを完全にオフにしても、やはりエラーが生じる。いずれの場合にも、１つのスポットユニットのほぼ半分にエラーが出る。代替例の、もう少々複雑なラスタライゼーションでは、稜線上のスポットがオン（またはオフ）にされるが、稜線は、さらに遠く離れた１または複数の補助スポットをオフ（またはオン）にすることで、エラー補正される。稜線から離れた場所に、稜線上のエラーの場所に対して垂直に存在する１つのこのようなスポット１００６を示す。近隣のスポットの影響を半分にするために適した距離は、光学システムスポット関数の半値全幅の半分であり、そして、より小さいエラーの場合にはこの距離はさらに長くなる。
【００６７】
図１０ｅは、スポットと、中心からさらに離れた場所のドーズに対しての影響量とを表した断面図を示す。全てのパス内のスポットの中に補助スポットを割り当てることができる場合には、このスキームは複数のパスについてさらに効果的には働く。これを行うためには、ラスタライジングエンジンが、組合わせたマルチパスグリッドに対して即座にラスタライズするか、あるいは全パス内のマルチパスグリッドに対してラスタライズし、最新のパスには使用されていないデータを破棄する。最も適したスキームは処理と記憶の相対コストに依存し、随時、そしてアプリケーション毎に変化してよい。利用可能な完全なマルチパスデータを用いれば、スポット関数と畳み込み演算し、補助の非近隣スポットを閾値化し、正確に予測された稜線エラーに変更することで、稜線の場所を数学的に予測することがさらに可能である。数学的には、これを、近傍の各スポットが所望の稜線位置におけるドーズに寄与する線形最適化問題として設定することができる。所望の稜線に沿った多数の位置における強度を、稜線位置におけるフォトレジスト閾値ドーズについて解を出す方程式系によって記述することができる。その稜線位置におけるドーズ内のエラーが最小化され、最適な解決法が見つかるまで、スポットをオンまたはオフにすることができる。
【００６８】
この解決法は図１０ｂのようであってよく、ここでは、暗い部分の内部でスポットが必然的にオフにされるが、少数のスポットは、稜線に近いが直近ではないゾーン内で反対の状態にトグルまたは反転される。たとえば低い稜線粗さのような特定の稜線品質に到達するためには、より粗いグリッドを、図１０ａの単純なラスタライゼーションスキームに使用しているものに対して使用することができる。より粗いグリッドは、同じ品質で、より高いスループット、より低コストな書込ハードウェア、およびより少数の書込パス、もしくはそのいずれかに変化する。
【００６９】
この段落で述べるラスタライゼーションは、方形グリッドに、さらには標準的なグリッドにさえも限定されない点に留意されたい。長方形、面心長方形、六角形、または斜交格子を伴うグリッドを、同じ方法でラスタライズすることができる。またラスタライザが各グリッド点の位置を把握している限り、不定形グリッドのラスタライゼーションにも同じ方法を使用できる。一例として、規則的になるはずであったが、光学的な歪みのためにいくつかのグリッド点が求められた位置から変位してしまったグリッドを挙げる。新たな位置は、設計または較正から知ることができる。この文脈において、較正は、画像内におけるその明白な位置が、既知の基準、検出器、その他の既知のアーチファクトとの比較によって測定されることを意味する。ラスタライゼーションは、より真のパターン読出し／書込みを統計的に提供すべく修正された、各点の実際または公称の位置、あるいはその両方の組合せに基づいていてよい。
【００７０】
グリッド点の修正された位置は、統計的なパターンの混合を書込む時に行うエラーのモデリングによって見つかる。最良の位置は、推測されたエラーによって生じた平均的なエラーが、現実的なパターンの混合について最小化される場所である。グリッド点ｒｃｏｒｒの修正された位置は次式で表され、
ｒｃｏｒｒ＝ｒｎｏｍｉｎａｌ＋（ｒａｃｔｕａｌ−ｒｎｏｍｉｎａｌ）＊Ｃｃｏｒｒ
ここで、ｒｎｏｍｉｎａｌは公称位置、ｒａｃｔｕａｌは較正された時の実際の位置、ｃｃｏｒｒはエラーを統計的に最小化すべく選択されたスカラー定数である。
【００７１】
［アナログラスタライゼーション］
最も早くから知られている書込システムは方形または長方形グリッドを使用し、この方法は、このようなグリッドについてデータをラスタライズするものとして知られている。開示のとおり、グリッドを傾斜および回転、もしくは傾斜または回転させることができ、さらには、グリッドは不規則であってもよい。
【００７２】
図１１は、このようなグリッドについてデータがどのようにラスタライズされるかを示す。図１１ａは、規則的または不規則で、カーテシアンまたは傾斜型（同図には規則的な傾斜を示す）の任意のグリッドを、各グリッド点に、データ内の特徴部分とグリッド点周囲のセルとの重なりの値を指定することでラスタライズできる。セルは多くの方法によって定義できる。図１１ａは、隣のセルとの境界を、隣のグリッド点との中間に描く様子を示す。これは、規則的、不規則的なグリッドの両方に有効である。重なりはセルの螺旋箇所から、またはスーパーサンプリングアルゴリズムによって、分析的に計算でき：より精密なグリッド（サンプリンググリッド）がセル上に重ねられ、重なったエリア内のサンプリンググリッド点の数がカウントされる。さらに念入りにするには、ウェイト関数を追加して、稜線付近のサンプリンググリッド点よりも中心付近のサンプリンググリッド点にウェイトを置いてカウントを行うようにできる。スーパーサンプリンググリッドとウェイトをルックアップテーブルに記憶して、より高速にアクセスできるようにしてもよい。スーパーサンプリングアルゴリズムは正確かつ柔軟であり、グラフィックプロセッサまたはＦＰＧＡにプログラムすることができるが、相当に高い計算能力を使用する。
【００７３】
図１１ｂと図１１ｃは、方形グリッドを仮定するグラフィックプロセッサによって、規則的な傾斜（斜交）グリッドをラスタライズする様子を示す。各グリッド点の周囲に、典型的には全てのグリッド点について同じ形状のユニットセルが定義される。次にパターン全体が線形的に変換される、すなわち全ての（ｘ、ｙ）座標に、パターンをスケーリングし回転させる変換行列を掛けて、傾斜グリッドおよびユニットセル、もしくは傾斜グリッドまたはユニットセルを２乗する。入力パターンの座標が変換行列によって変換され、その結果がラスタライザに供給される。おそらく、ラスタライザは、安価で、ポリゴンを方形ビットマップにレンダリングするための大容量を持った、たとえばＰＣ用のビデオ・レンダリング・チップのようなグラフィックプロセッサであってよい。ラスタライゼーションを説明する別の方法は、パターンとグリッドを共に変換することで、カーテシアン（ｘ、ｙ）座標システムと傾斜（ｘｉ、ｅｔａ）システムがそれぞれ傾斜（ｘ、ｙ）システムとカーテシアン（ｘｉ、ｅｔａ）システムに変換されるようにするものである。パターンを書込む際に、書込システムのグリッドは変換されず、各スポットについて算出した値が使用される。
【００７４】
図１１ｄと図１１ｅは、グリッドが六角形グリッドに近づく時のように、非常に傾斜しているグリッドの応用形を示す。次に図１１ｃのユニットセルはいくぶん細長く、たとえば解像度のような書込性質が互いに異なる方向に変化する可能性がある。そこで、別のグリッドが１つのグリッド点につき２つ以上のセルで定義され（同図に２つのセル１１０２、１１０３を示す）、これらのセルがカーテシアングリッドに変換される。ラスタライゼーション後に、２つ以上のセルの値が合算され、グリッド点１１０１に割り当てられる。
【００７５】
［データ経路アーキテクチャ］
図１２ａに、書込装置用のデータ経路アーキテクチャを示す。配列へ送られたデータの順序は、理解すること、または直感的に設定することが困難である。本発明で使用しているいわゆる「複雑な２次元インターレーススキーム」は、通常の人物は、何らかの計算デバイスからの助けなしではインターレースを分類できないという意味で複雑である。またこのスキームは、ワークピース上の点を書込パス、部分画像、配列上のアドレスに接続するための明確な公式がないという意味でも複雑である。しかしながら、データ経路は、各データについてこの接続を高速で行わなくてはならない。以下で、適切なデータを正確な変調器へ、これらの間に明確な関連性がないのに送信する際の問題の解決方法を、図１２を参照しながら説明する。
【００７６】
図１２ａのデータ経路は記憶装置１２０２から入力データ１２０１を取り出し、これを
ラスタライジングエンジン１２０３によってビットマップ１２０４にラスタライズする。通常、入力は、（ｘ、ｙ）システムのベクトルデータで記述されており、（ｘｉ、ｅｔａ）システムのビットマップにラスタライズされる。ｘ、ｙ、ｘｉ、ｅｔａ間の関連は回転およびスケーリングであってよい。（ｘｉ、ｅｔａ）グリッド内のデータに、書込ハードウェアで使用される方法とは全く異なった順序が付けられる。ビットマップは、変調器／ソース配列（１２１２）へ送信する信号（１２１１）に調整される（１２１０）前に、その配列で使用される順序に再順序付けされる。これは、データ・リオーダ・モジュール（１２０８）内でルックアップテーブル（１２１８）に基づいて行われる。（ｘｉ、ｅｔａ）内の各点はパス、部分画像、変調器座標に変換されなければならない。あるいは各変調器がビットマップに到達し、これに割り当てられた値を探さなければならない。これは、事前計算されたアドレス・ルックアップテーブルまたはアドレス変換テーブル（１２１８）によって管理される。
【００７７】
図１２ａは、このアドレス変換テーブルが作成される様子を示す。書込ジョブがセットアップ入力データ１２０５で記述され、グリッドパラメータ、パス数、配列次元を定義する。このデータは適切に再フォーマット化され（１２０７）、ラスタライザ（１２０３）とロケーション計算機（１２１４）へ送信される。ロケーション計算機は、書込オペレーションをシミュレーションし、各変調器、部分画像、パスについて、ワークピース座標（たとえば（ｘｉ、ｅｔａ）システム）を設けたルックアップテーブル（１２１５）を出力する機械モデルを備える。通常、このテーブル（１２１５）は、リオーダ・モジュール（１２１６）内で分類によって再順序付けされ、ワークピースグリッド（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップ内のグリッド位置の関数としてのパス、部分画像、変調器座標の新たな逆引きルックアップテーブル（１２１７）を生成する。データの効率的な再順序付けを行うには、（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップをマスキングまたはサンプリングし、このサンプルを部分画像に関連した記憶装置エリアへ送る。このオペレーションでは、データは、逆引きルックアップテーブル１２１７に従って再順序付けされる。正引きテーブルｘｉ、ｅｔａ（ｕ、ｖ）（１２１５）を分類することで逆引きテーブルｕ、ｖ（ｘｉ、ｅｔａ）（１２１７）を計算する手順は、実用的かつ効率的である一方で、逆引きテーブル（１２１７）の直接計算が数学的に困難であるかもしれない。
【００７８】
あるいは部分画像に関連した記憶装置エリア、つまり配列の１つのローディングを、１度に１セルずつアドレス指定し（アルゴリズム内では、１回の実現で数例のアルゴリズムを並列実行する）、その値を取り出せるアドレスを、ルックアップテーブル（１２１５）内で見つけることができる。（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップは記憶装置内で利用可能に維持され、そこから値を取り出すことができる。
【００７９】
図１２ａのアーキテクチャは、２進データおよびアナログデータの両方に使用できる。図１２ｂは、配列または光学系内のエラーの訂正方法を示す。データ経路のコアは図１２ａのものと同じである。ラスタライジング（１２０３）は、配列内のエラーについての、および光学系のたとえば歪みのような欠陥、もしくはそのいずれかについての知見を用いて行われる。エラー（１２２０）がエラー記憶装置（１２２１）からラスタライザ（１２０３）に供給される。エラーは、光学系の歪みのような既知の特徴部分からの予測によって、書込まれたアーチファクトの測定から、書込装置における較正手順から見つけることができる。配列または光学系内の欠陥の場合、たとえば図１２ａに示すように、エラーを、（ｕ、ｖ）座標で表され、ルックアップを設けた変換テーブル１２１５に記憶し、ラスタライザ内のグリッド中のグリッド点にエラーの影響を割り当てることが便利である。
【００８０】
一般的なケースでは、配列内の変調器／ソース素子（１２１２）は互いに異なる性質を持ち、また配列を駆動するための信号にデータを変換する時に訂正することができる。それぞれの特徴部分は、較正ハードウェアとソフトウェア１２２７に基づき、ルックアップ
テーブル（１２２５）に記憶される。
【００８１】
図１２ｄでは、（ｘ、ｙ）で表すベクトル入力データ（１２０１）から（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップへの変換は、次の２つのステップで実行される：まず、入力が第１モジュール（１２２９）内で（ｘ、ｙ）で表す中間形式（１２２８）に変換され、次にこの中間形式が（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップ（１２０４）にレンダリングまたはリレンダリングされる。
【００８２】
同じ２次元インターレーススキームに基づいた画像読出し装置の場合には、データ経路は、データの流れが反転されている以外は本質的に同じである。配列からの信号がデジタル値に変換され、またルックアップテーブルによってデータが解読されることで、（ｘｉ、ｅｔａ）ビットマップが生成される。次にこれがｘ、ｙ方向の画像に変換される。
【００８３】
［光学直接書込装置実施形態］
このセクションでは、光学解像度３．５ミクロン、最小加工寸法５ミクロンのＬＣＤバックプレーンに書込むための光学直接書込装置の実施形態を開示する。レジストは３０ｍｊ／ｃｍ２の感度を有する。
【００８４】
好適な本実施形態における変調器配列は、１９２０×１０８０個のバイナリミラーと最大２３ｋＨｚのフレームレートを備えた、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＨＤＴＶ  ＤＬＰ（デジタル光処理）チップである。チップ上のミラー間のピッチは１０．８ミクロンである。チップは、図２において並進ベクトルが最短軸に沿った状態で、図２に示す方向に向いているが、或る角度で傾斜している。チップの長軸はストライプ幅を定義し、この幅全体を使用することができる。並進方向におけるチップの利用はインターレースパラメータに依存する。好適なパラメータの組はｎｃｅｌｌ＝４８１、ｎｕ＝９、ｎｖ＝９、ｎｓｋｉｐ＝２９で構成され、また基本の部分的に並進するベクトルに対してベクトル（０、１）セルを追加する。これによって、ミラーの９８％がスループットに寄与する、すなわち画素スループットが９８％＊１９２０＊１０８０＊２３ｋＨｚ＝４５Ｇｐ／秒  となる。
【００８５】
２回の通過後に０．７１ミクロンのグリッドを作成するには、光学系がチップ２Ｘを拡大し、４８ｍｍのオプティカルフィールドを用いる。すると、並進ベクトルは、（ｕ、ｖ）＝（１１．９００、４８．３７７）ミクロンとなる。ステージ速度は１０５４ｍｍ／秒、行書込速度は毎分１．３０ｍ２である。Ｇ１０基板（３４００×２６００）に７５秒間で書込むには、１０％のメカニカルオーバヘッドを仮定して、６個のユニットで十分なはずである。画像平面において７Ｗの光強度で十分なはずであるが、これには、現実的な光損失を仮定して、通常約２０Ｗのロー・パワーが必要である。光源は、発振波長３５５ｎｍ、補充足度２３ｋＨｚ、パルス持続時間４０ｎｓのＱスイッチトリプルＮｄ−ＹＡＧレーザである。レーザのＴＥＭ００ビームは１９２０×１０６１のガウシアンビームに分岐し、各ガウシアンビームはデジタルミラーデバイスミラー（ＤＭＤミラー）の中心に向いているが、実焦点はミラーからいくらか離れた場所にある。ガウシアンビームはミラーによって変調され、変調されたスポットの配列がワークピース上に画像化される。ステージは平台ステージである。データは、図１０ａの場合と同様にラスタライズされる。
【００８６】
［ワークピースのトラッキング］
これらおよび類似の技術の多くは、配列の走査動をフリーズするためにパルスビームを必要とする。参考資料５は、連続動作と連続照射を使用しても、ステージ動作を追跡することで、１つの配列から１つのスポットを露光させるという意味で興味深い。これは、基板を追随するために変調器からビームを走査させて行う。これと同じことを、光学ビームと、電気光学偏向器のようなショートストローク偏向器とを用いても行える。
【００８７】
図１３は、図１のものと類似の、読出しまたは書込み両方を行える、改造および改良された画像化装置を示す。上述の説明に従って、配列を回転させ、並進を変更することで、配列内の素子を最適な方法で使用できるようになり、これによって、スループットの比例スケーリングによって大型の配列を使用できるようになる。
【００８８】
素子は本質的に図１のものと同じである：書込まれるパターン１３００、ワークピース１３０１、並進方向１３０２、ソース配列１３０３（ソース自体で構成されたもの、または各素子によってビームを変調するもの）、ソース素子１３０４、ソース素子１３０４の画像１３０５、たとえばソース配列１３０３上のビームをワークピース１３０１上のスポットにするための投射システムのようなシステム１３０６、ワークピース１３０１の位置感知１３０９に基づくデータ経路および制御装置１３０８、もしくはデータ経路または制御装置１３０８からソース配列へのデータ入力１３０７。読出システムの場合、ソース配列１３０３の代わりに検出器配列を使用し、原因（放射、機械力など）の方向を、書込システムの原因の方向に関連して反転させる、つまりワークピース１３０１からソース配列１３０３へ向かわせる。
【００８９】
図１３は、例証的な実施形態として光学書込み／読出し装置を示しており、この光学系内には、たとえば電気光学偏向器、音響光学偏向器、機械走査ミラー、プリズム、回折素子のようなショートストローク偏向器１３１０が挿入されている。上述の説明では、配列の画像に対するワークピース１３０１の動作をフリーズするために短い露光時間を用いたが、追加の偏向器１３１０によって、連続的に照明されたビームを作成し、ワークピース１３０１をトラッキングすることで、スポットをフリーズすることが可能になる。偏向器の背後の２組の光線は交互の経路を示しており、実線は早期、破線はその後の時期である。トラッキングは、上述した並進ベクトルに等しい、またはこれよりも若干短い距離にかけて実施できる。これは、次の２タイプの例証的実施形態において重要である：連続的な光源を設けたソース配列を使用する実施形態、検出器配列としてカメラを使用する実施形態。連続的な光源は、その裏面から連続的なレーザまたは他の放電ランプによって照明できるが、たとえば半導体レーザやＶＣＳＥＬのような１列のＬＥＤまたはレーザによって照明することも可能である。
【００９０】
たとえばＱスイッチトリプルＮｄ−ＹＡＧレーザのような個別のレーザとは対照的に、半導体レーザは、反転時に大量のエネルギーを蓄積し、強力な短パルスとして放出することができない。半導体レーザを用いることでレーザをパルスできるが、しかし、たとえば２５％の特定のデューティサイクル未満では平均電力が低下し、実際のところ、デューティサイクルと比例してしまう。したがって半導体レーザは短パルスによる動作をフリーズするには適しておらず、図１３のショートストローク偏向器を使用すれば、平均レーザパワーを維持しながら、ワークピース上に同じ効果が得られる。平均レーザパワーを維持するためには、ワークピースをフレームどうしの間の時間の２５％またはこれ以上の時間、つまり並進ベクトルの２５％よりも長い時間、あるいは好適には並進ベクトルの半分以上を超える時間、またはこれと類似の時間だけトラッキングすることができる。ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）には、たとえばマイクロメカニカル・ミラーまたはＬＣＤ配列のようにいくつかの空間光変調器のような変調周波数の制限はなく、ＶＣＳＥＬの小規模な配列によって望ましい単位時間スループットあたりの画素が得られる。しかし、大型配列を使用することで、パワー制御されたアプリケーションにおいても、より高い総パワーと書込速度が得られる。
【００９１】
読出システムは、ワークピーストラッキングに既述の説明と同じシステムを使用して、ワークピース上の各スポットからのパワーを統合することで、画像読出しの信号対雑音の質を高めることができる。
【００９２】
［ハイパワー］
図１４は、ハイパワーレーザ光を使用するハイパワーの好適実施形態の素子のためのスキームを略図によって示す。同図は、スポット配列１４００が、空間光変調器（ＳＬＭ）（１４０５）で変調したレーザパルス１４０２によってワークピース１４０１上に形成され、レンズ系（１４０８）によって投射される様子を示す。レーザビームは、多数のビームレット１４０４に変換されて空間光変調器１４０５のセル上に衝突し、空間光変調器１４０５の後の光学系１４０８を通過して、ワークピース１４０１上にスポット１４００を定義する。空間光変調器１４０５は、オン／オフ動作を持つミラー１４０６を装備した、たとえばデジタルミラーデバイスのようなマイクロミラーデバイスであってよい。レーザビーム（１４０２）は、たとえばＱスイッチ型またはナノ秒、ピコ秒、もしくはフェムト秒パルスを備えたパルスレーザであることが好適である。ミラー１４０６側に熱伝導性ガス充填部１４１１や、水、フレオン、炭化水素、空気、水素などを使用した強制液体冷却部１４１２などを背面に設けることで、空間光変調器１４０５をハイパワーに適合させることができる。
【００９３】
ミラー１４０６は高反射スタックを設けたり、アルミニウム、金、ロジウム、オスミウム、またはその他の光沢および反射性、もしくは光沢または反射性を有する金属のような金属膜で被覆されていてよい。ミラー１４０６は、レーザ光がロードされたデータ（図示せず）に応じて、ワークピース１４０１またはビームバンプ１４０９のどちらに衝突するかを制御する。漏話防止のため、また隙間どうしの間の隙間内に高エネルギー光が送られることを避けるために、光はミラー１４０６の中央に集束されて、各スポット内のドーズに無作為性が追加される。ビームが隙間内に入ることで、画像のコントラスト低下や光強度損失が生じ、さらに、空間光変調器の早期故障を引き起こすとも考えられている。これらの問題は、各ミラーの中央部分を使用することで解決または回避される。各ビームレットは焦点１４０７を設けているが、ミラー１４０６のバーンアウトを回避するために、焦点はミラー表面から離れた場所に配置されている。こうすることで、ミラー１４０６上のビームレット１４０４のフットプリントを焦点よりも大きくすることができ、また漏話、隙間内の光、焦点サイズ、の間の妥協を達成できる。
【００９４】
好適な実施形態では、ミラー１４０６は１３×１３ミクロンであり、焦点の半値全幅（ＦＷＨＭ）は望ましくは２ミクロンである。ビームレット１４０４を形成しているレンズ配列１４０３を空間光変調器１４０５から離れた場所に配置することで、ミラー１４０６上のフットプリントが約９×９ミクロンになる（配列は方形であるので、レンズレットも方形になり、ビームは焦点から外れた位置でも方形になる）。このケースでは、ミラー１４０６のエリアのほぼ半分を、ビームを変調させるために使用している。投影光学系１４０８を拡大または縮小することでワークピース１４０１上のスポットのサイズが決定されるが、投影光学系は、変調させたスポットグリッド１４０７をワークピース１４０１上のスポットグリッド１４００上に投影し、また上述した方法を使用して、書込グリッド方位および密度を選択してもよい。
【００９５】
いくつかのハイパワー・アプリケーションではガス放出、埃屑などの問題が生じるが、これらがレンズ状に付着することで、本発明をレーザアブレーションに使用した際などに、パフォーマンスの損傷、損失などを引起こす可能性がある。そこで、仕上がりレンズに吹掃ガスを流し、光学系の表面を吹掃ガスで保護することが望ましい。とくに仕上がりレンズの周囲に覆いを取付けて、吹掃ガスを流すことで、ワークピース１４０１から出た埃屑がレンズ表面に達する前に送風と遭遇させることができる。空間光変調器１４０５を含むその他の光学系表面にも適切に吹掃ガスを流すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
開示した技術は、マイクロエレクトロニクス革命によって利用可能となった、デジタルミラーデバイスのような大型２次元変調器配列を効率的に利用する。２百万個の変調器の配列と、２０ｋＨｚ以上のフレーレートが商業的に利用可能となる（たとえばＴｅｘａｓ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のデジタルミラーデバイス）。これまで、こうした大型配列を効率的に使用することは可能でなかった。通常、多数のミラーによって望ましくない冗長性が生じる、すなわちワークピース上の各点が２つ以上の変調器または検出器素子によって読出しまたは書込みされる。各点を２回書込んだ場合、エリアスループットが、１回しか書込まない場合に可能であったものの、わずか半分になる。本開示は、表面充填グリッドをワークピース上に書込み、各グリッドポイントを１回だけ宛先指定する方法を開示する。このスキームは柔軟性に優れ、グリッドのサイズ、タイプ冗長性の制御を可能にする。
【００９７】
さらに、たとえばＬＣＤおよびＯＬＥＤディスプレイ用のトランジスタ配列を使用して作成した、系統誤差に極端に敏感なパターンのような、特定タイプの照明パターンに適用可能な方法を開示する。たとえば１％のフィールドに照明変化が起こるだけで、仕上がり製品に、耐え難い目に見えるストライプ、「ムラ」が生じる可能性があるので、書込システムを、許容可能なパターンを高速で書込むよう十分に上手く制御することは非常に困難である。開示の技術は、ハードウェアの系統シグネチャを隠すかまたは不明瞭にし、系統変化を、遥かに目で確認し難い均一なノイズに変換する方法を提供する。
【００９８】
産業界は、ＬＣＤおよびＬＤＣディスプレイへの直接書込み技術の開発を要求してきたが、その開発は、不十分なスループットおよび不適当な書込品質によって阻止されている。我々は、本発明がこの２つに関して著しい利点を提供し、ディスプレイ業界における直接書込技術の産業開発を可能にし、その他多数の画像読出しおよび書込用途に有用となるようにできると確信している。
【００９９】
現在、たとえばＬＣＳディスプレイを製造するための多くのリソグラフィは、露光と現像によって、パターニング前にエリア全体に堆積させておいた均等なパターンによってパターン輪郭を描くために使用するエッチングマスクとなるフォトレジストを使用して、従来の方法で行われている。この方法では高い品質が得られるが、しかし、この方法は工程数が多く、いくつかのケースにおいては、ブランケット堆積させた高価な材料の殆どを無駄にしてしまう。したがってこれらのプロセスのいくつかを省略したり、材料の使用量を減らす新たな工程が積極的に模索されている。このような工程は、レーザアブレーションを介したパターニングである。開示の方法および装置は、レーザアブレーションによるパターニングに著しく適している。図１４のハイパワー実施形態を用いれば、薄い固体膜を除去する短く強力なパルスの使用が可能になる。スポットグリッドを、スポットサイズと、スポット密度と、さらに所望であれば、たとえば２、４、８、その他の整数といった各スポットに伝達されるフラッシュ発光の具体的な数との間に最適に合うように調整することができる。さらに全てのスポットが、ここ数回のフラッシュで周囲のどのグリッド点も除去されていない「冷たい」近傍系内に位置するように、書込順序を選択することもできる。同一のオン／オフスポットが密集した高密度グリッドと、グレートーン画素の粗いグリッドとは対照的に、優れたアドレス解決が得られる書込方法とを用いることで、除去された膜をきれいに取り去るべく、スポットサイズ、エネルギー、パルス長を最適化することができる。あるいはアブレーションは、点に伝達されたフラッシュ発光の回数を除去される表面の深度に変換しながら、制御された方法で固体膜に穴や表面形状を作成するために使用できる。金属薄膜のアブレーションに必要なものの一例は、０．１ｎｓパルスで２Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度である。図１４に関連した説明では、８×８ミクロンの各ミラー上のフットプリントについて述べた。スポット１４０７をプロジェクションレンズ１４０８で０．５ミクロン半値全幅に縮小する場合、空間光変調器表面上に必要なエネルギー負荷は約３００倍少なく、つまり６ｍＪ／ｃｍ２となり、これは空間光変調器における
アブレーション閾値を程良く下回る。１９２０×１０８０ミクロンの空間光変調器、フレームレート２３ｋＨｚの場合には、機械は、１ミクロンの線幅で、毎分０．３平方メートルをパターン化することができる。
【０１００】
同様に、開示の発明の、決定されたエネルギーによるスポット印刷は、熱プロセス、溶融、溶解、相転移、光分解、選択的活性化といった非線形プロセスに適している。あるクラスのパターニングは、キャリア膜上に材料を設けることから開始し、この材料を選択的にワークピースへ転写し、ワークピース上でレーザ放射を受けさせる。本発明は、「レーザ誘発によるパターン転写」と呼ぶことができる一般的なクラスの方法で良く作用する。当業者には、本開示が有用となる電子、光学、印刷業界で使用されるその他のプロセスが明白となるだろう。
【０１０１】
［いくつかの特定の実施形態］
本発明は、方法、または方法を実施するよう適合させたデバイスとして実施することができる。本発明は、コンピュータ支援された方法を実行するためのプログラム命令や、コンピュータ支援されたデバイスを製造するためにハードウェアと組合わせることができるプログラム命令を付与した媒体のような製品であってよい。
【０１０２】
一実施形態は、配列の少なくとも１００×１００個の素子間でのパターン情報を、ワークピース表面上のスポットへパルスで中継する方法である。この方法は、１つのセル内に所定数の隙間スポットを、規則的に分布させる並進ベクトルによって、パルス間で移動される配列の移動を含む（図９ａ〜図９ｆ）。隙間スポットはセルを参照することで定義され、セルはセルコーナーによって定義される。セルコーナーは、第１位置にある配列の素子から投射されたスポットによって定義される。並進ベクトルは、大型配列が１回の通過で表面を一掃する際に、特定の隙間スポットの重ね打ちの繰返し回数が８回を超えないように制限する。つまり並進ベクトルによって設定された方向へ移動し、同じく設定された距離をカバーすることで、配列が１回の通過でスポットを露光しながら表面上を一掃し、これによって、表面上の同じ位置においてスポットが８回を超えて重ね合わされることのないスポットの規則的な分布が作成される。
【０１０３】
この方法の拡張された１つの実施においては、変位ベクトルを使用して大型配列の移動を案内する前に、規則的な分布を確認するために、隙間スポットの分布をグラフ上でプロットする。
【０１０４】
１つの実施においては、配列からスポットへ情報が書込まれる。別の変位では、配列を使用してスポットから情報を読出す。
この方法のさらなる態様は、そのあらゆる実施、他の態様または他の特徴と組合わせることができ、またこの態様は、分布の長軸と短軸に沿った不均衡の比率が３：２を超えない範囲で、セル内の隙間スポットの十分にバランスのとれた規則的な分布を提供する。この比率は以下の通り定義される。規則的な分布を精査する場合、点どうし間の最も狭い間隔の方向に沿った長軸を選択する。図６ａで、たとえば長軸は−１の傾斜を持つ。短軸は、この長軸に対して垂直に定義され、図６ａでは＋１である。バランス率は、長軸に沿ったスポット密度と短軸に沿ったスポットの密度の比率として計算される。精査によれば、図６ａの分布は３：２の比率を超える不均衡を有する。
【０１０５】
前出のいずれとも組合わせることができる別の態様は、配列の２本の軸に沿ってコンポーネントを設けた並進ベクトルをさらに有する。コンポーネントはａ／Ｎ、ｂ／Ｎの形の有理数であり、ここで、ａ、ｂ、Ｎは等しくなく、ゼロではない整数であり、ａ、ｂのいずれかはＮよりも大きく、Ｎは２５より大きい。
【０１０６】
変位ベクトルは、第１位置にある配列から投射された２つのスポットを接続する線に平行していてよい。
変位ベクトルのいくつかまたは全てのパラメータは、単独または組合せで、様々な条件を満たすことができる。ａ、ｂのうち少なくとも一方は２Ｎよりも大きくてよい。パラメータＮは１００よりも大きい。少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、パラメータａ、ｂは相対的な素数であってよい。同様に、少なくとも全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、Ｎは相対的な素数であってよい。もう１つの可能性では、少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後に、ｂ、Ｎが相対的な素数となる。
【０１０７】
配列は１００×１００素子よりも大きくてよい。１０２４×７６８素子、または１９８０×１０８０素子のＨＤＴＶ（高精細度テレビ）次元の本発明の出願時には、費用効果的な配列が利用可能となる。この配列は、ＨＤＴＶ構成のいずれかと同じ数の素子を少なくとも含むことができる。
【０１０８】
別の実施形態では、配列の素子とワークピース表面上のスポットとの間でパターン情報をパルスによって中継する方法を開示している。パターンデータは、配列内の少なくとも１００×１００画像素子とワークピース表面上のスポットとの間で、投射パルスによって中継される。スポットの組の規則的な分布は、隙間的に構成され、また配列が表面を一掃する際に表面上に概して直線状に、つまり配列の第１軸、第２軸の両方に対して或る角度を形成するように表面上にパルス投射される。投射されたスポットは、移動方向と、連続するパルスどうしの間の移動距離とを追随する。
【０１０９】
さらに、隙間的にパルス投射されたスポットの組は、配列が第１位置にある状態で画像素子の投射によって定義されたセルのコーナーを設けたセル内に規則的に分布される。移動方向は、第１、第２画像素子から表面上に投射された特定のスポットと、第１位置にある配列とを接続する線に平行する。連続パルスから投射されたスポット間の移動距離は、特定のスポット間のスパン距離の有理分数であり、移動方向において測定したセル幅の２倍以上である。
【０１１０】
１つの実施において、移動距離はセル幅の４倍以上である。これ以外にも、移動距離をセル幅の８倍以上にすることも可能である。
別の実現では、有理分数は、隙間的にパルス投射されたスポットの組のカウントをセルのコーナーによって制御するように選択される。
【０１１１】
さらに別の実施では、隙間的にパルス投射されたスポットの組は、移動距離およびパターンデータの中継距離を使用する前に、規則的な分布を確認するためにグラフ上でプロットされる。
【０１１２】
この方法の１つの実施は、プロットの組の規則的な分布が、分布の長軸と短軸に沿った３：２を超えない比率の不均衡を有しながら、セル内でバランスを保つというものである。
【０１１３】
一実施形態では、直線移動のステージ方向を持ち、この移動方向に沿った疎なスポット配列のインスタンスを繰返し付与する書込システムを、速度と正確性の間の多様な相殺に適応させる方法を開示する。スポット配列は或る角度で、またスポット配列のインスタンス間の距離を変更しながら配列される。短距離では高密度の画素グリッド全体にかけて低速度だが高い正確性が得られ、長距離では高速度だがグリッドは粗く、正確性も低くなる。
【０１１４】
別の実施形態では、部分パターンを形成しているハードウェア内の場の不均一性に起因するあらゆるシグネチャを抑制しながら、連続的に付加された部分パターンによってパターンを形成する方法を開示する。それぞれの部分パターンは疎な画素アレイとして形成されている。複雑なインターレーススキームにおける部分パターンが追加される。ハードウェアのフィールドにおける多数の互いに異なる場所を表す、仕上がりパターン内の各々の小さな近傍系に画素が書込まれる。フィールドの１部分における不均一性の影響が、仕上がりパターン全体にかけて広がる。
【０１１５】
別の実施形態では、ムラの影響を大幅に抑えて、パターンをワークピース上に高速書込みする方法を開示している。連続的な動作が一方向に提供される。デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が、短パルスを発する少なくとも１つのレーザ源で照明される。ミラーの配列によってワークピース上の疎なスポット配列に変調された光が、光学系で集束される。次にこの配列が、連続動作の方向に関連した角度で回転される。各レーザパルス間に、スポット配列は、光学系がワークピース上のセルを横断した後に、スポット配列内のユニットセルがＮ個のスポットの細かいグリッドによって均等に充填されるように方向と距離を選択しながら、ワークピースに関連して或る距離だけ並進される。細かいグリッドは、動作方向に対して６度よりも大きな或る角度で回転される。デジタルミラーデバイスの画素容量が効率的に使用され、光学系統の誤差が効率的に解消され、細かいアドレスグリッドが作成される。
【０１１６】
１つの実現では、この方法は書込マルチパスを含む。
別の実施形態では、オン／オフ空間光変調器を使用して副画素アドレスグリッドを作成する方法が開示される。パターン内に、ｘ、ｙ、４５度、−４５度の方向に対して０ではない角度で回転された高密度画素グリッドが作成され、これによって、書込まれたパターンの特徴部分の内部に位置する画素がオンになる。高密度画素グリッドは、書込光の１つの書込半値全幅につき少なくとも４個の画素を有する。
【０１１７】
１つの実現では、画素値は稜線に接近していてよい。本開示の説明の多くは方法に関して行われているが、関連するデバイスおよび製品も網羅する。本開示は次を網羅する：方法を実行するコンピュータシステム、方法を利用するコンピュータ支援型の投射および精査マシン、方法を実行するように適合されたコンピュータ命令を含む製品、方法を、これを使用するハードウェアによって実行するように適合されたコンピュータ命令を組合わせて、コンピュータシステムおよびコンピュータ支援型の投射または精査システムを作成する方法。
【０１１８】
本発明は、上で詳述した好ましい実施形態と例証を参照して開示されるが、これらの例は限定の意味ではなく例証を目的としていることが理解される。説明した実施形態では、コンピュータ支援型処理が関与している。当業者には、変更および組合せが容易に自明となり、これらの変更および組合せは本発明の主旨と以下の請求項の範囲とに含まれると考えられる。
【図１ａ】
2012510085.tif 000003
【図１ｂ】
2012510085.tif 000004
【図１ｅ１】
2012510085.tif 000005
【図１ｅ２】
2012510085.tif 000006
【図１ｇ】
2012510085.tif 000007
【図２ａ】
2012510085.tif 000008
【図２ｂ】
2012510085.tif 000009
【図２ｃ】
2012510085.tif 000010
【図３ａ】
2012510085.tif 000011
【図３ｂ】
2012510085.tif 000012
【図４ａ】
2012510085.tif 000013
【図４ｂ】
2012510085.tif 000014
【図５ａ】
2012510085.tif 000015
【図５ｂ】
2012510085.tif 000016
【図５ｃ】
2012510085.tif 000017
【図６ａ】
2012510085.tif 000018
【図６ｂ】
2012510085.tif 000019
【図６ｃ】
2012510085.tif 000020
【図６ｄ】
2012510085.tif 000021
【図７ａ】
2012510085.tif 000022
【図７ｂ】
2012510085.tif 000023
【図８ａ】
2012510085.tif 000024
【図８ｂ】
2012510085.tif 000025
【図９ａ】
2012510085.tif 000026
【図９ｂ】
2012510085.tif 000027
【図９ｃ】
2012510085.tif 000028
【図９ｄ】
2012510085.tif 000029
【図９ｅ】
2012510085.tif 000030
【図９ｆ】
2012510085.tif 000031
【図１０ａ】
2012510085.tif 000032
【図１０ｂ】
2012510085.tif 000033
【図１０ｃ】
2012510085.tif 000034
【図１０ｄ】
2012510085.tif 000035
【図１０ｅ】
2012510085.tif 000036
【図１０ｆ】
2012510085.tif 000037
【図１１ａ】
2012510085.tif 000038
【図１１ｂ】
2012510085.tif 000039
【図１１ｃ】
2012510085.tif 000040
【図１１ｄ】
2012510085.tif 000041
【図１１ｅ】
2012510085.tif 000042
【図１２ａ】
2012510085.tif 000043
【図１２ｂ】
2012510085.tif 000044
【図１２ｃ】
2012510085.tif 000045
【図１２ｄ】
2012510085.tif 000046
【図１３】
2012510085.tif 000047
【図１４】
2012510085.tif 000048
【図１ｃ】
2012510085.tif 000049
【図１ｄ】
2012510085.tif 000050
【図１ｆ】
2012510085.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月27日(2010.9.27)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１００×１００素子の配列間のパターン情報を、パルスでワークピース表面上のスポットへ中継する中継方法であって、前記ワークピース表面上の前記スポットは
セルを定義し、かつそれぞれ前記セル内に所定数Ｎの画素を有する規則的なグリッドを形成し、前記中継方法は、
パルスで中継することと；
変位ベクトルａ／Ｎ，ｂ／Ｎによって、前記配列をパルス間で移動させるステップを含み、
ａ、ｂは、ゼロではない整数であり、
ａ、ｂのうち少なくとも一方は、Ｎよりも大きく、
前記大型配列が前記ワークピース表面を１回の通過で一掃する際に、特定の画素の重ね打ちの繰返しが８回を超えないよう制限されるようにａとｂは選択される
ことを特徴とする、中継方法。
【請求項２】
前記中継方法はさらに、
前記変位ベクトルを使用することで前記大型配列の移動を案内する前に、前記規則的な分布を確認するために、画素の分布をグラフ上でプロットするステップを含む、
請求項１記載の中継方法。
【請求項３】
前記中継方法はさらに、前記配列から前記スポットへ情報を書込むステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項４】
前記中継方法はさらに、前記配列を使用することで前記スポットから情報を読出すステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項５】
前記セル内での前記隙間スポットの規則的な分布は、分布の長軸と短軸に沿った３：２を超えない比率の不均衡を有しながら、バランスがとれている、
請求項１〜４何れか一項記載の中継方法。
【請求項６】
前記変位ベクトルは、前記配列の２本の軸に沿ってコンポーネントを有し、
前記コンポーネントは、ａ／Ｎ、ｂ／Ｎの形をした有理数であり、
Ｎは、２５よりも大きい、
請求項１〜５何れか一項記載の中継方法。
【請求項７】
前記変位ベクトルは、前記第１位置にある前記配列から投射された２つのスポットを接続する線に平行している、
請求項１〜６何れか一項記載の中継方法。
【請求項８】
ａ、ｂの少なくとも一方は２Ｎよりも大きい、
請求項６または７記載の中継方法。
【請求項９】
Ｎは１００よりも大きい、
請求項６〜８何れか一項記載の中継方法。
【請求項１０】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、ｂは相対的な素数である、
請求項６〜９何れか一項記載の中継方法。
【請求項１１】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１０何れか一項記載の中継方法。
【請求項１２】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ｂ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１１何れか一項記載の中継方法。
【請求項１３】
前記配列は、少なくとも１０２４×７６８個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１４】
前記配列は、少なくとも１９８０×１０８０個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１５】
前記連続パルスから投射されたスポット間の移動距離は、特定のスポット間のスパン距離の有利分数であり、また前記移動方向において計測したとおりの前記セルの幅の２倍以上である、
請求項１記載の中継方法。
【請求項１６】
前記移動距離は、前記セルの幅の４倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１７】
前記移動距離は、前記セルの幅の８倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１８】
前記中継方法はさらに、前記隙間的にパルス投射されたスポットの組のカウントを前記セルのコーナーで制御すべく、有理分数を選択するステップを含む、
請求項１５〜１７何れか一項記載の中継方法。
【請求項１９】
前記中継方法はさらに、書込システムを、速度と正確性の間の多様な相殺に適応させる
ステップを含み、前記書込システムは、直線移動のステージ方向を有し、前記移動の方向に沿った疎のスポット配列のインスタンスを繰返し付加するように構成され、前記中継方法はさらに、
前記スポット配列を或る角度で、前記スポット配列のインスタンス間の距離を変更しながら配列するステップを含み、
これによって、短距離では高密度の画素グリッドによって低速だが高い正確性が得られ、長距離では高速だがグリッドが粗くなり、正確性も低下する、
請求項１記載の中継方法。
【請求項２０】
前記中継方法はさらに、
疎の画素配列としての各々の部分パターンを形成し、複雑なインターレーススキームに部分パターンを追加するステップを含み、
前記複雑なインターレーススキームにおいて、仕上がりパターンのそれぞれの小さな近傍系内に書込まれた画素は、使用される前記ハードウェアのフィールド内の多様な場所を表し、
前記場の一部における前記不均一性の影響は、前記仕上がりパターン全体にかけて広がる、
請求項１記載の中継方法。
【請求項２１】
前記中継方法はさらに、
或る方向への連続した動作を提供するステップと；
デジタルミラーデバイスを、短パルスを発する少なくとも１つのレーザ源で照明するステップと；
前記ミラーの配列によって変調されている前記光を、光学系によって、前記ワークピース上の疎のスポット配列に集束させるステップであって、前記配列は、前記方向に対して或る角度で回転される、ステップと；
前記スポット配列を、各レーザパルス間で、前記ワークピースに対して或る距離で並進させるステップと；
前記スポット配列内のユニットセルが、前記光学系が前記ワークピース上の前記セルを横断した後に、Ｎ個のスポットの細かいグリッドによって均一に充填されるように、前記方向と前記距離を選択するステップであって、前記細かいグリッドは、前記方向に対して６度よりも大きな角度で回転される、ステップと
を備え、
これによって、前記デジタルミラーデバイスの前記画素容量が効率的に使用され、前記光学系内の系統誤差が効率的に解消され、細かいアドレスグリッドが作成される、
請求項１記載の中継方法。
【請求項２２】
前記中継方法はさらに、マルチパスを書込むステップを含む、
請求項２１記載の中継方法。
【請求項２３】
前記中継方法はさらに、オン／オフ空間光変調器を使用することで、副画素アドレスグリッドを作成することを含み、前記中継方法は、
パターン内のｘ、ｙ、４５、−４５度の方向に対してゼロではない角度で回転される高密度の画素グリッドを作成し、前記パターンの前記書込まれた特徴部分の内部に位置する画素をオンにするステップを含み、
前記高密度の画素グリッドは、前記書込み光の１つの半値全幅につき少なくとも４つの画素を有する、
請求項１記載の中継方法。
【請求項２４】
前記グリッド作成方法はさらに、画素値を前記稜線付近へとはじき飛ばすステップを含
む、
請求項２３記載の中継方法。
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月28日(2011.10.28)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１００×１００素子の配列間のパターン情報を、パルスでワークピース表面上のスポットへ中継する中継方法であって、前記ワークピース表面上の前記スポットはセルを定義し、かつそれぞれ前記セル内に所定数Ｎの画素を有する規則的なグリッドを形成し、前記中継方法は、
パルスで中継することと；
変位ベクトルａ／Ｎ，ｂ／Ｎによって、前記配列をパルス間で移動させるステップを含み、
ａ、ｂは、ゼロではない整数であり、
ａ、ｂのうち少なくとも一方は、Ｎよりも大きく、
大型配列が前記ワークピース表面を１回の通過で一掃する際に、特定の画素の重ね打ちの繰返しが８回を超えないよう制限されるようにａとｂは選択される
ことを特徴とする、中継方法。
【請求項２】
前記中継方法はさらに、
前記変位ベクトルを使用することで前記大型配列の移動を案内する前に、前記規則的な分布を確認するために、画素の分布をグラフ上でプロットするステップを含む、
請求項１記載の中継方法。
【請求項３】
前記中継方法はさらに、前記配列から前記スポットへ情報を書込むステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項４】
前記中継方法はさらに、前記配列を使用することで前記スポットから情報を読出すステップを含む、
請求項１または２記載の中継方法。
【請求項５】
前記セル内での前記隙間スポットの規則的な分布は、分布の長軸と短軸に沿った３：２を超えない比率の不均衡を有しながら、バランスがとれている、
請求項１〜４何れか一項記載の中継方法。
【請求項６】
前記変位ベクトルは、前記配列の２本の軸に沿ってコンポーネントを有し、
前記コンポーネントは、ａ／Ｎ、ｂ／Ｎの形をした有理数であり、
Ｎは、２５よりも大きい、
請求項１〜５何れか一項記載の中継方法。
【請求項７】
前記変位ベクトルは、前記第１位置にある前記配列から投射された２つのスポットを接続する線に平行している、
請求項１〜６何れか一項記載の中継方法。
【請求項８】
ａ、ｂの少なくとも一方は２Ｎよりも大きい、
請求項６または７記載の中継方法。
【請求項９】
Ｎは１００よりも大きい、
請求項６〜８何れか一項記載の中継方法。
【請求項１０】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、ｂは相対的な素数である、
請求項６〜９何れか一項記載の中継方法。
【請求項１１】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ａ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１０何れか一項記載の中継方法。
【請求項１２】
少なくともａ、ｂ、Ｎの全ての共通因数が因数分解された後には、ｂ、Ｎは相対的な素数である、
請求項６〜１１何れか一項記載の中継方法。
【請求項１３】
前記配列は、少なくとも１０２４×７６８個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１４】
前記配列は、少なくとも１９８０×１０８０個の素子を含む、
請求項６〜１２何れか一項記載の中継方法。
【請求項１５】
前記連続パルスから投射されたスポット間の移動距離は、特定のスポット間のスパン距離の有利分数であり、また前記移動方向において計測したとおりの前記セルの幅の２倍以上である、
請求項１記載の中継方法。
【請求項１６】
前記移動距離は、前記セルの幅の４倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１７】
前記移動距離は、前記セルの幅の８倍以上である、
請求項１５記載の中継方法。
【請求項１８】
前記中継方法はさらに、前記隙間的にパルス投射されたスポットの組のカウントを前記セルのコーナーで制御すべく、有理分数を選択するステップを含む、
請求項１５〜１７何れか一項記載の中継方法。
【請求項１９】
前記中継方法はさらに、書込システムを、速度と正確性の間の多様な相殺に適応させるステップを含み、前記書込システムは、直線移動のステージ方向を有し、前記移動の方向に沿った疎のスポット配列のインスタンスを繰返し付加するように構成され、前記中継方
法はさらに、
前記スポット配列を或る角度で、前記スポット配列のインスタンス間の距離を変更しながら配列するステップを含み、
これによって、短距離では高密度の画素グリッドによって低速だが高い正確性が得られ、長距離では高速だがグリッドが粗くなり、正確性も低下する、
請求項１記載の中継方法。
【請求項２０】
前記中継方法はさらに、
疎の画素配列としての各々の部分パターンを形成し、複雑なインターレーススキームに部分パターンを追加するステップを含み、
前記複雑なインターレーススキームにおいて、仕上がりパターンのそれぞれの小さな近傍系内に書込まれた画素は、使用される前記ハードウェアのフィールド内の多様な場所を表し、
前記場の一部における前記不均一性の影響は、前記仕上がりパターン全体にかけて広がる、
請求項１記載の中継方法。
【国際調査報告】
2012510085.tif 000052
2012510085.tif 000053
2012510085.tif 000054
2012510085.tif 000055