(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022163478
(43)【公開日】2022-10-26
(54)【発明の名称】描画装置および描画方法
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20221019BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 521
G03F7/20 501
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021068429
(22)【出願日】2021-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】間嶋 翔太
【テーマコード（参考）】
2H197
【Ｆターム（参考）】
2H197AA22
2H197AA28
2H197AB11
2H197CA07
2H197CC05
2H197CC11
2H197DA03
2H197DA04
2H197DA09
2H197DB11
2H197HA03
(57)【要約】
【課題】焦点深度を超える高低差を有する露光面上においてパターンを高精度で描画することができる描画装置および描画方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に段差構造の傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含む。少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在している。変調器４４は、配列方向ＧＸに配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有している。回転機構２１は、基板Ｗを水平面内で回転する。制御部６０は、少なくとも１つの段差パターンの長手方向と、配列方向ＧＸに直交する直交方向ＧＹと、が平面視において略一致するように水平面における基板Ｗの向きが調整されるように回転機構２１を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に段差構造の傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含む。少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在している。変調器４４は、配列方向ＧＸに配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有している。回転機構２１は、基板Ｗを水平面内で回転する。制御部６０は、少なくとも１つの段差パターンの長手方向と、配列方向ＧＸに直交する直交方向ＧＹと、が平面視において略一致するように水平面における基板Ｗの向きが調整されるように回転機構２１を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の露光面に少なくとも１つの描画パターンを描画する描画装置であって、
前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画装置は、
前記基板を水平面に保持する基板保持機構と、
光源と、
配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有し、前記光源からの光を変調する変調器と、
前記露光面と前記変調器との間に配置される対物レンズを含む投影光学系と、
前記基板を前記水平面内で回転する回転機構と、
前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と、前記回折格子の前記配列方向に直交する直交方向と、が平面視において略一致するように前記水平面における前記基板の向きが調整されるように前記回転機構を制御する制御部と、
を備える、描画装置。
前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画装置は、
前記基板を水平面に保持する基板保持機構と、
光源と、
配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有し、前記光源からの光を変調する変調器と、
前記露光面と前記変調器との間に配置される対物レンズを含む投影光学系と、
前記基板を前記水平面内で回転する回転機構と、
前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と、前記回折格子の前記配列方向に直交する直交方向と、が平面視において略一致するように前記水平面における前記基板の向きが調整されるように前記回転機構を制御する制御部と、
を備える、描画装置。
【請求項2】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記光源と前記回折格子との間に照明光学系をさらに備え、前記照明光学系は前記回折格子へ前記光源からの光を前記配列方向において平行光として供する、描画装置。
前記光源と前記回折格子との間に照明光学系をさらに備え、前記照明光学系は前記回折格子へ前記光源からの光を前記配列方向において平行光として供する、描画装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の描画装置であって、
前記複数の回折要素は前記配列方向にのみ配列されている、描画装置。
前記複数の回折要素は前記配列方向にのみ配列されている、描画装置。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の描画装置であって、
前記制御部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の第１の基板方位を基準として第１の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第１のパターンデータとして抽出する抽出部を含む、描画装置。
前記制御部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の第１の基板方位を基準として第１の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第１のパターンデータとして抽出する抽出部を含む、描画装置。
【請求項5】
請求項４に記載の描画装置であって、
前記第１の許容角度範囲は±１０度以内である、描画装置。
前記第１の許容角度範囲は±１０度以内である、描画装置。
【請求項6】
請求項４または５に記載の描画装置であって、
前記抽出部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の前記第１の基板方位とは異なる第２の基板方位を基準として第２の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第２のパターンデータとして抽出する、描画装置。
前記抽出部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の前記第１の基板方位とは異なる第２の基板方位を基準として第２の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第２のパターンデータとして抽出する、描画装置。
【請求項7】
請求項６に記載の描画装置であって、
前記第２の基板方位は前記第１の基板方位に直交している、描画装置。
前記第２の基板方位は前記第１の基板方位に直交している、描画装置。
【請求項8】
基板上の露光面に少なくとも１つの描画パターンを描画する描画方法であって、
前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画方法は、
（ａ）前記基板を水平面に保持する工程と、
（ｂ）前記水平面における前記基板の向きを調整する工程と、
（ｃ）配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有する変調器によって変調された光を、対物レンズを介して前記露光面へ照射する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と、前記回折格子の前記配列方向に直交する方向と、が平面視において略一致するように行われる、描画方法。
前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画方法は、
（ａ）前記基板を水平面に保持する工程と、
（ｂ）前記水平面における前記基板の向きを調整する工程と、
（ｃ）配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有する変調器によって変調された光を、対物レンズを介して前記露光面へ照射する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と、前記回折格子の前記配列方向に直交する方向と、が平面視において略一致するように行われる、描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、描画装置および描画方法に関し、特に、回折格子を有する変調器を含む描画装置と、それを用いた描画方法とに関するものである。
【背景技術】
【0002】
フォトリソグラフィにおける代表的な露光方法として、フォトマスクのパターンを光学系によって基板上に投影する方法が広く用いられている。一方で、これとは異なり、描画ヘッドを用いて感光面上にパターンを描画する方法、言い換えれば直接描画、も用いられており、この場合、フォトマスクを必要としないという利点を有している。直接描画の技術として、例えば、特開２０１５－１７０８３８号公報（特許文献１）によれば、配線などの膜パターンを凹部あるいは凸部等の傾斜面に形成するときの露光不良を低減することが意図された露光方法が開示されている。上記公報によれば、露光不良の低減が、偏光状態を制御することによって迷光を抑制することにより達成される、という旨が主張されている。また上記公報によれば、傾斜面に対して高解像度で微細なパターンを形成する場合、投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）に限界があるために、１つの傾斜面を複数の露光領域に分けて微細なパターンを露光する必要がある、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１７０８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
デバイス構造の複雑化にともない、段差構造を有する面上での直接描画による露光が求められている。直接描画を行うための描画装置のＤＯＦは、典型的には数μｍから十数μｍ程度であり、段差構造の高低差がＤＯＦを大きく超える場合は、デフォーカスに起因して描画パターンと設計パターンとの相違が大きくなりやすい。この問題に対応して、上記公報の技術によれば、１つの傾斜面を複数の露光領域に分けて微細なパターンが露光される。しかしこの方法においては、各領域に対応して光学系のフォーカスを複雑に調整する必要があり、その結果、描画装置の制御が複雑化してしまう。特に、高低差が１００μｍを超える場合、描画装置用の典型的なオートフォーカス機構では、高さ変化への追従が困難である。
【0005】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＤＯＦを超える高低差を有する露光面上において、光学系のフォーカスを複雑に調整する必要なく、パターンを高精度で描画することができる、描画装置および描画方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１態様は、基板上の露光面に少なくとも１つの描画パターンを描画する描画装置であって、前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画装置は、前記基板を水平面に保持する基板保持機構と、光源と、配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有し、前記光源からの光を変調する変調器と、前記露光面と前記変調器との間に配置される対物レンズを含む投影光学系と、前記基板を前記水平面内で回転する回転機構と、前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と前記回折格子の前記配列方向に直交する直交方向とが平面視において略一致するように前記水平面における前記基板の向きが調整されるように前記回転機構を制御する制御部と、を備える。
【0007】
第２態様は、第１態様の描画装置であって、前記光源と前記回折格子との間に照明光学系をさらに備え、前記照明光学系は前記回折格子へ前記光源からの光を前記配列方向において平行光として供する。
【0008】
第３態様は、第１または第２態様の描画装置であって、前記複数の回折要素は前記配列方向にのみ配列されている。
【0009】
第４態様は、第１から第３のいずれかの態様の描画装置であって、前記制御部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の第１の基板方位を基準として第１の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第１のパターンデータとして抽出する抽出部を含む。
【0010】
第５態様は、第４態様の描画装置であって、前記第１の許容角度範囲は±１０度である。
【0011】
第６態様は、第４または第５態様の描画装置であって、前記抽出部は、前記少なくとも１つの段差パターンのうち、前記基板の前記第１の基板方位とは異なる第２の基板方位を基準として第２の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第２のパターンデータとして抽出する。
【0012】
第７態様は、第６態様の描画装置であって、前記第２の基板方位は前記第１の基板方位に直交している。
【0013】
第８態様は、基板上の露光面に少なくとも１つの描画パターンを描画する描画方法であって、前記露光面には、段差上面と、前記段差上面よりも低い高さの段差下面と、前記段差上面と段差下面とを互いにつなぐ傾斜面とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられており、前記少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも部分的に前記段差構造の前記傾斜面上に描画される少なくとも１つの段差パターンを含み、前記少なくとも１つの段差パターンは平面視において長手方向に延在しており、前記描画方法は、（ａ）前記基板を水平面に保持する工程と、（ｂ）前記水平面における前記基板の向きを調整する工程と、（ｃ）配列方向に配列された複数の回折要素によって構成される回折格子を有する変調器によって変調された光を、対物レンズを介して前記露光面へ照射する工程と、を備え、前記工程（ｂ）は、前記少なくとも１つの段差パターンの前記長手方向と、前記回折格子の前記配列方向に直交する方向と、が平面視において略一致するように行われる。
【発明の効果】
【0014】
上記各態様によれば、少なくとも１つの段差パターンの長手方向と、回折格子の配列方向に直交する直交方向と、が平面視において略一致するように基板の向きが調整される。これにより、ＤＯＦを超える高低差を有する露光面上において、光学系のフォーカスを複雑に調整する必要なく、パターンを高精度で描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施形態に係る描画装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図8】一実施形態に係る描画方法における第１モードでの露光走査を概略的に示す平面図である。
【図9】一実施形態に係る描画方法における第２モードでの露光走査を概略的に示す平面図である。
【図10】基板の露光面を例示する部分平面図である。
【図12】段差パターンの描画を必要とする装置の一例を示す部分平面図である。
【図18】一実施形態における描画方法を概略的に示すフロー図である。
【図19】一実施形態における描画方法の一工程を概略的に示す平面図である。
【図20】一実施形態における描画方法の一工程を概略的に示す平面図である。
【図21】一実施形態における描画方法の一工程を概略的に示す平面図である。
【図22】第１比較例における露光走査の様子を模式的に示す部分断面図である。
【図24】第２比較例における露光走査を説明する図である。
【図25】一実施形態における露光走査を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、いくつかの図には、図面間での方向の関係性をわかりやすくするために、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が示されている。
【0017】
＜描画装置＞
図１および図２のそれぞれは、描画装置１００の構成を概略的に示す側面図および平面図である。描画装置１００は、フォトレジストのような感光層が形成された基板Ｗの露光面ＰＥ上へ、所定のデータに応じて変調された描画光を照射することにより、感光層を露光する。この露光によって、例えば回路パターンのような、少なくとも１つの描画パターンが描画される。所定のデータは、キャド（Computer-Aided Design：ＣＡＤ）データのような、パターンを表すデータである。描画装置１００を用いることによって、感光層に直接にパターンを描画すること、言い換えれば直接描画、が可能となる。直接描画は、露光用マスクを必要としないという利点がある。
図１および図２のそれぞれは、描画装置１００の構成を概略的に示す側面図および平面図である。描画装置１００は、フォトレジストのような感光層が形成された基板Ｗの露光面ＰＥ上へ、所定のデータに応じて変調された描画光を照射することにより、感光層を露光する。この露光によって、例えば回路パターンのような、少なくとも１つの描画パターンが描画される。所定のデータは、キャド（Computer-Aided Design：ＣＡＤ）データのような、パターンを表すデータである。描画装置１００を用いることによって、感光層に直接にパターンを描画すること、言い換えれば直接描画、が可能となる。直接描画は、露光用マスクを必要としないという利点がある。
【0018】
基板Ｗは、例えば、シリコンウエハ、樹脂基板、または、ガラス・石英基板である。基板Ｗは、例えば、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、または、太陽電池用パネルである。カラーフィルタ用基板は、例えば、液晶表示装置等に用いられる。フラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、例えば、液晶表示装置、またはプラズマ表示装置に用いられる。図２には、基板Ｗとして、円形の半導体基板が例示されている。なお、基板Ｗの形状は特に限定されない。基板Ｗは、例えば、矩形状に形成されていてもよい。
【0019】
描画装置１００は、本体フレーム２を有していてよい。本体フレーム２は、描画装置１００の筐体を構成する。本体フレーム２の内部には、処理領域３と、受渡し領域４とが形成される。処理領域３と、受渡し領域４とは、互いに区分されている。描画装置１００は、基台５と、支持フレーム６と、カセット載置部７と、ステージ１０（基板保持機構）と、駆動機構２０と、ステージ位置計測部３０と、光学ユニット４０と、搬送装置５０と、制御部６０とをさらに有していてよい。基台５、支持フレーム６、ステージ１０、駆動機構２０、ステージ位置計測部３０、および光学ユニット４０は、処理領域３に設置される。搬送装置５０は、受渡し領域４に設置される。カセット載置部７は、本体フレーム２の外部に設置される。以下では、描画装置１００に含まれる各部の構成について説明する。
【0020】
基台５は、ステージ１０を支持する。支持フレーム６は、基台５に設置される。支持フレーム６は、光学ユニット４０を支持する。
【0021】
ステージ１０は、基板Ｗを保持する。ステージ１０は、平板状の形状を有している。ステージ１０の上面には、基板Ｗを載置可能な載置面１１が形成される。ステージ１０の載置面１１には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されている。ステージ１０の吸引孔に負圧（吸引圧）が形成されることによって、ステージ１０の載置面１１に載置された基板Ｗがステージ１０に固定される。その結果、ステージ１０は、基板Ｗを保持する。
【0022】
駆動機構２０は、制御部６０によって制御されることで、ステージ１０とヘッド部４０２とを水平方向において相対的に移動させる。具体的には、駆動機構２０はステージ１０を、主走査方向Ｙ、副走査方向Ｘ、および回転方向θに沿って移動させる。主走査方向Ｙは、図１および図２に示すＹ軸の＋側方向である。副走査方向Ｘは、図１および図２に示すＸ軸の＋側方向である。回転方向θは、図２に示すＺ軸周りの回転方向である。本実施形態では、Ｚ軸の＋側方向は、鉛直方向の上方を示す。ステージ１０の載置面１１は、Ｘ軸およびＹ軸の各々に対して平行であり、よってステージ１０は、基板Ｗを水平方向に沿った姿勢に載置可能である。言い換えれば、ステージ１０は基板Ｗを水平面に保持可能である。
【0023】
駆動機構２０は、回転機構２１と、支持プレート２２と、副走査機構２３と、ベースプレート２４と、主走査機構２５とを有している。回転機構２１は、基板Ｗを水平面内で回転させるために、ステージ１０を回転させるモータを有する。支持プレート２２は、回転機構２１を介してステージ１０を支持する。副走査機構２３は、支持プレート２２を副走査方向Ｘに沿って移動させる。ベースプレート２４は、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持する。主走査機構２５は、ベースプレート２４を主走査方向Ｙに沿って移動させる。
【0024】
回転機構２１は、回転軸Ａを中心にしてステージ１０を回転させる。回転軸Ａは、ステージ１０の中心を通るとともに、Ｚ軸に対して平行な軸である。回転機構２１は、例えば、回転軸部２１１と、回転駆動部２１２とを含む。回転軸部２１１は、載置面１１の裏側に固定され、Ｚ軸に沿って延びる。回転駆動部２１２は、例えば、モータを含む。回転駆動部２１２は、回転軸部２１１の下端に設けられ、回転軸部２１１を回転させる。回転駆動部２１２が回転軸部２１１を回転させることにより、ステージ１０が回転軸Ａを中心として回転する。
【0025】
副走査機構２３は、リニアモータ２３１を有している。リニアモータ２３１は、移動子と、固定子とで構成される。移動子は、支持プレート２２の下面に取り付けられる。固定子は、ベースプレート２４の上面に敷設される。ベースプレート２４には、副走査方向Ｘに延びる一対のガイド部材２３２が敷設される。各ガイド部材２３２と支持プレート２２との間には、ボールベアリングが設置されている。ボールベアリングは、ガイド部材２３２に沿って摺動する。支持プレート２２は、ボールベアリングを介して一対のガイド部材２３２に支持される。リニアモータ２３１が動作すると、支持プレート２２はガイド部材２３２に案内されつつ、副走査方向Ｘに沿って移動する。
【0026】
主走査機構２５は、リニアモータ２５１を有している。リニアモータ２５１は、移動子と、固定子とにより構成される。移動子は、ベースプレート２４の下面に取り付けられる。固定子は、描画装置１００の基台５上に敷設される。基台５には、主走査方向Ｙに延びる一対のガイド部材２５２が敷設されている。各ガイド部材２５２とベースプレート２４との間には、例えば、エアベアリングが設置されている。エアベアリングには、ユーティリティ設備からエアが供給される。ベースプレート２４は、エアベアリングによってガイド部材２５２上に浮上する。その結果、ベースプレート２４は、ガイド部材２５２に対して非接触の状態で支持される。リニアモータ２５１が動作すると、ベースプレート２４はガイド部材２５２に案内されつつ、主走査方向Ｙに沿って移動する。このとき、ベースプレート２４とガイド部材２５２との間に摩擦が生じることが回避される。
【0027】
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えば、干渉式のレーザ測長器により構成される。ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０外からステージ１０に向けてレーザ光を出射するとともに、ステージ１０で反射したレーザ光を受光する。そして、ステージ位置計測部３０は、ステージ１０に向けて出射したレーザ光と、ステージ１０で反射したレーザ光との干渉からステージ１０の位置を計測する。ステージ１０の位置は、主走査方向Ｙの位置と、回転方向θの位置とを示す。
【0028】
搬送装置５０は、処理領域３への基板Ｗの搬入、および処理領域３からの基板Ｗの搬出を行う。搬送装置５０は、複数のハンド５１と、ハンド駆動機構５２とを有している。ハンド５１は、基板Ｗを搬送する。ハンド駆動機構５２は、ハンド５１を駆動させる。カセット載置部７には、未処理の基板Ｗが収容される。搬送装置５０は、カセット載置部７から基板Ｗを取り出して処理領域３に搬入するとともに、処理領域３から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。
【0029】
光学ユニット４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗに描画光を照射することで、基板Ｗにパターンを描画する。パターンは、例えば、ホール（Ｈｏｌｅ）、トレンチ（Ｔｒｅｎｃｈ）、およびゲート（Ｇａｔｅ）など一般的なパターンである。光学ユニット４０は、光源部４０１と、ヘッド部４０２（描画ヘッド）と、を有しており、これらの各々は制御部６０によって制御される。光源部４０１は、支持フレーム６に設置される。ヘッド部４０２は、支持フレーム６に取り付けられた付設ボックスの内部に収容される。
【0030】
光源部４０１は、レーザ駆動部４１と、レーザ発振器４２（光源）と、照明光学系４３とを有している。レーザ発振器４２は、レーザ駆動部４１からの駆動を受けて、出力ミラー（図示省略）からレーザ光であるスポットビームを出射する。レーザ光の波長は、典型的にはｉ線である。スポットビームは、照明光学系４３に入射する。照明光学系４３は、スポットビームから線状の光を生成する。線状の光は、強度分布が略均一であり、光束断面が帯状のラインビームである。ラインビームは、ヘッド部４０２に入射する。以下では、ヘッド部４０２に入射したラインビームを、入射光と記載することがある。なお、入射光がヘッド部４０２に入射する前の段階で入射光に絞りをかけることで、入射光の光量を調整する構成としてもよい。
【0031】
入射光は、ヘッド部４０２において、パターンデータに応じた空間変調を施される。入射光を空間変調させることは、入射光の空間分布を変化させることを示す。一般に、入射光の空間分布は、例えば、光の振幅、光の位相、および／または、偏光を示す。入射光の空間分布は、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたパターンの設計データをラスタライズすることにより生成される。パターンデータは、基板Ｗに対する描画光の照射位置を示す情報が画素単位で記録された情報である。描画装置１００は、描画動作時には、パターンデータを示す情報を予め取得しており、それを制御部６０において記憶している。
【0032】
ヘッド部４０２は、変調器４４（具体的には空間光変調器）と、投影光学系４５と、ミラー４６とを有している。ヘッド部４０２に入射した入射光は、ミラー４６を介して、予め定められた角度で変調器４４に入射する。変調器４４は、光源部４０１からの光を変調することによって変調光を発生する。具体的には、変調器４４は、入射光を空間変調させることによって、描画光と不要光とに分別する。変調光のうち、描画光はパターンの描画に寄与する光であり、不要光はパターンの描画に寄与しない光である。投影光学系４５は、変調器４４から入射した変調光のうち、不要光を遮断し、描画光を基板Ｗに導く。このとき投影光学系４５は、ステージ１０上での高さ方向におけるフォーカス位置に描画光をフォーカスさせる。フォーカス位置は、ステージ位置計測部３０による計測結果を参照して決定されてよい。描画光を基板Ｗへ入射させつつ、駆動機構２０によってステージ１０が移動させられることによって、基板Ｗにパターンが描画される。
【0033】
＜変調器の詳細＞
図３および図４は、変調器４４の構成および動作原理を説明する部分断面図である。なお、図３は線ＩＩＩ－ＩＩＩ（図４）に沿う部分断面図であり、図４は線ＩＶ－ＩＶ（図３）に沿う部分断面図である。
図３および図４は、変調器４４の構成および動作原理を説明する部分断面図である。なお、図３は線ＩＩＩ－ＩＩＩ（図４）に沿う部分断面図であり、図４は線ＩＶ－ＩＶ（図３）に沿う部分断面図である。
【0034】
変調器４４は、複数の回折要素ＭＵによって構成される回折格子４４０を有している。複数の回折要素ＭＵは、Ｘ方向に沿った配列方向ＧＸに配列されている。複数の回折要素ＭＵは、配列方向ＧＸにおいてのみ配列されており、他の方向においては配列されていない。言い換えれば、複数の回折要素ＭＵは、２次元的ではなく１次元的に配列されている。よって変調器４４は１次元的な変調器である。１次元的な変調器としては、半導体装置製造技術を用いて製造されるメムス（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）デバイスであるグレーティングライトバルブ（Grating Light Valve：ＧＬＶ）（「ＧＬＶ」はシリコン・ライト・マシーンズ社の登録商標）がよく知られており、本実施形態における変調器４４として用いることができる。なお、２次元的な変調器としては、ＤＭＤ（Digital Mirror Device：デジタルミラーデバイス）がよく知られている。
【0035】
ＧＬＶは、回折格子４４０によって構成される複数の画素（変調単位）を有している。各画素は、少なくとも１つの回折要素ＭＵによって構成されており、典型的には、互いに隣り合う複数の回折要素ＭＵによって構成されている。よって複数の画素は配列方向ＧＸに配列されている。図３においては、３つの回折要素ＭＵによって構成された画素が例示されており、図中、画素ＰＸＯＮはオン状態の画素であり、画素ＰＸＯＦＦはオフ状態の画素であり、これらを総称して画素ＰＸとも称する。ここで、オン状態は、描画光に寄与する光としての０次回折光Ｌ０を出射する状態、言い換えれば単純な正反射の状態、である。一方、オフ状態は、描画光に寄与する光を出射しない状態、言い換えれば不要光としての±１次回折光Ｌ±１を出射する状態、である。
【0036】
ＧＬＶは、回折格子４４０と、共通電極４４４と、基板部４４６と、ドライバ回路ユニット４５０とを有している。回折格子４４０は、配列方向ＧＸにおいて交互に配列された固定リボン４４１と可動リボン４４２とを有している。固定リボン４４１および可動リボン４４２の各々は微小ミラーとしての機能を有している。互いに隣り合う１つの固定リボン４４１および１つの可動リボン４４２が１つの回折要素ＭＵを構成している。固定リボン４４１および可動リボン４４２の各々は、エアギャップを介して共通電極４４４と向き合っている部分を有している。可動リボン４４２の深さ方向ＧＺにおける位置は、ドライバ回路ユニット４５０からの電圧信号に応じて発生する静電気力に起因しての撓みによって制御することができる。電圧信号は、画素単位で独立して制御可能である。一方、固定リボン４４１にはこのような電圧信号は印加されず、よってその深さ位置は固定されている。配列方向ＧＸに直交する方向として直交方向ＧＹを定義すると、電圧信号の印加がない状態では、固定リボン４４１および可動リボン４４２の各々は、エアギャップ上において、直交方向ＧＹに沿って延在している。配列方向ＧＸと、直交方向ＧＹと、深さ方向ＧＺとは、互いに直交していてよい。
【0037】
画素ＰＸＯＮにおいては、図４の二点鎖線に示されているように、可動リボン４４２は撓んでおらず、その結果、画素ＰＸＯＮの表面は、可動リボン４４２および固定リボン４４１によって構成された平面となる。具体的には、画素ＰＸＯＮの表面は、配列方向ＧＸと直交方向ＧＹとが張る平面となる。この平面に入射光が入射すると、入射光は正反射される。言い換えれば０次回析光Ｌ０が出射される。この０次回析光Ｌ０は、描画光として基板Ｗに到達する。一方、画素ＰＸＯＦＦにおいては、図４に示されているように可動リボン４４２が撓んでおり、画素ＰＸＯＦＦの表面には、図３に示すように溝が形成される。当該表面に入射光ＬＩＮＣが入射すると、非０次回折光、具体的には±１次回折光Ｌ±１、が出射される。これら±１次回析光Ｌ±１は、基板Ｗに到達する前に不要光として遮断される。
【0038】
ＧＬＶの具体的な構成を例示すると、配列方向ＧＸにおいて幅４ｍｍにわたって８０００個の微小ミラー（リボン）が配列され、４個のミラー（２個の回折要素ＭＵ）によって１つの画素ＰＸが構成される。これにより、配列方向ＧＸにおいて２０００個の画素ＰＸが設けられ、幅方向ＧＸにおける最小分解能は、４ｍｍ／２０００＝２μｍである。
【0039】
＜光学ユニットにおける光路＞
図５および図６のそれぞれは、光学ユニット４０（図１）における光源４２（図１参照）からの光路を模式的に説明する図である。図５における縦方向は、当該光路にとって、変調器４４の位置での配列方向ＧＸ（すなわちＸ方向）に対応している。図６における縦方向は、図５における縦方向とは直交する方向に対応している。また図５および図６の各々における横方向は、左から右に向かって光路の進行方向に対応しており、実際の空間においては一直線状ではなく、図１に示されているように、ミラー４６および変調器４４において折れ曲がっている。そこで、方向の理解を容易とするため、図５および図６の下部に、照明光学系４３と変調器４４と投影光学系４５との間での方向の対応関係が示されている。
図５および図６のそれぞれは、光学ユニット４０（図１）における光源４２（図１参照）からの光路を模式的に説明する図である。図５における縦方向は、当該光路にとって、変調器４４の位置での配列方向ＧＸ（すなわちＸ方向）に対応している。図６における縦方向は、図５における縦方向とは直交する方向に対応している。また図５および図６の各々における横方向は、左から右に向かって光路の進行方向に対応しており、実際の空間においては一直線状ではなく、図１に示されているように、ミラー４６および変調器４４において折れ曲がっている。そこで、方向の理解を容易とするため、図５および図６の下部に、照明光学系４３と変調器４４と投影光学系４５との間での方向の対応関係が示されている。
【0040】
照明光学系４３は、光源４２（図５および図６において図示せず）と、変調器４４の回折格子４４０との間に配置されている。照明光学系４３は、光路の進行方向順に、パウエルレンズ４３１（またはシリンダーレンズ）と、コリメータレンズ４３２と、フォーカシングレンズ４３３とを有している。図５を参照して、パウエルレンズ４３１は、光源からの光を拡散することによって、回折格子４４０において配列方向ＧＸに対応することになる方向、すなわち照明光学系４３におけるＸ方向、に沿って直線形状に伸長する。コリメータレンズ４３２は、パウエルレンズ４３１からの拡散光を、回折格子４４０において配列方向ＧＸに対応することになる方向、すなわち照明光学系４３におけるＸ方向、において、平行光（コリメート光）に調整する。フォーカシングレンズ４３３は、コリメータレンズ４３２からの平行光を、回折格子４４０において直交方向ＧＹ（図６）に対応することになる方向においては変調器４４におおよそフォーカスさせつつ、回折格子４４０において配列方向ＧＸ（図５）に対応することになる方向においては平行光のまま透過させる。よって照明光学系４３は光源からの光を回折格子４４０へ配列方向ＧＸにおいて平行光として供する。一方で照明光学系４３は光源からの光を回折格子４４０へ直交方向ＧＹにおいて非平行光（具体的には収束光）として供する。
【0041】
投影光学系４５は、変調器４４の回折格子４４０と、露光面ＰＥとの間に配置されている。投影光学系４５は、変調器４４と露光面ＰＥとの間において、光路の進行方向順に、フーリエ変換レンズ４５１と、フーリエフィルタ４５２と、逆フーリエ変換レンズ４５３（対物レンズ）とを有している。対物レンズによって得られる倍率は比ｆ２／ｆ１によって決定され、ここで、ｆ１はフーリエ変換レンズ４５１の焦点距離であり、ｆ２は逆フーリエ変換レンズ４５３の焦点距離である。フーリエフィルタ４５２は、フーリエ変換レンズ４５１を経由してきた回折格子４４０の０次回折光Ｌ０を透過させつつ、フーリエ変換レンズ４５１を経由してきた±１次回折光Ｌ±１を遮断するフィルタであり、具体的には、０次回折光Ｌ０を透過させるアパーチャを有する遮断板である。逆フーリエ変換レンズ４５３から出射された光が露光面ＰＥに照射されることによって描画が行われる。図５および図６において露光面ＰＥを超えて右方向へ描かれている２点鎖線は、光路の仮想的な延長線である。これら光路からわかるように、対物レンズとしての逆フーリエ変換レンズ４５３から出射した光の平行度は、Ｙ方向（図６）において低く、一方でＸ方向（図５）においては、Ｙ方向（図６）に比して相対的に高く、好ましくは実質的に平行光である。
【0042】
＜制御部のハードウェア構成＞
図７は、制御部６０のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御部６０は、電気回路を有する一般的な１つまたは複数のコンピュータによって構成されていてよい。複数のコンピュータが用いられる場合、これらは相互に通信可能に接続される。制御部６０は、一つの電装ラック（図示省略）内に配置されていてよい。具体的には、制御部６０は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）１６１、リードオンリーメモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）１６２、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）１６３、記憶装置１６４、入力部１６６、表示部１６７および通信部１６８と、これらを相互に接続するバスライン１６５とを有している。ＲＯＭ１６２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ１６３は、ＣＰＵ１６１が所定の処理を行う際の作業領域として用いられる。記憶装置１６４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部１６６は、各種スイッチ、タッチパネル、または記録媒体読取装置などによって構成されており、オペレータから処理レシピなどの入力設定指示を受ける。表示部１６７は、たとえば、液晶表示装置およびランプなどによって構成されており、ＣＰＵ１６１の制御の下、各種の情報を表示する。通信部１６８は、ローカルエリアネットワーク（Local Area Network：ＬＡＮ）などを介してのデータ通信機能を有している。記憶装置１６４には、描画装置１００におけるそれぞれの構成の制御についての複数のモードがあらかじめ設定されている。ＣＰＵ１６１が処理プログラム１６４Ｐを実行することによって、上記の複数のモードのうちの１つのモードが選択され、当該モードでそれぞれの構成が制御される。なお、処理プログラム１６４Ｐは、記録媒体に記憶されていてもよい。この記録媒体を用いれば、制御部６０に処理プログラム１６４Ｐをインストールすることができる。また、制御部６０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウェアによって実現される必要はなく、専用の論理回路などのハードウェアによって実現されてもよい。
図７は、制御部６０のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御部６０は、電気回路を有する一般的な１つまたは複数のコンピュータによって構成されていてよい。複数のコンピュータが用いられる場合、これらは相互に通信可能に接続される。制御部６０は、一つの電装ラック（図示省略）内に配置されていてよい。具体的には、制御部６０は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）１６１、リードオンリーメモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）１６２、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）１６３、記憶装置１６４、入力部１６６、表示部１６７および通信部１６８と、これらを相互に接続するバスライン１６５とを有している。ＲＯＭ１６２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ１６３は、ＣＰＵ１６１が所定の処理を行う際の作業領域として用いられる。記憶装置１６４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部１６６は、各種スイッチ、タッチパネル、または記録媒体読取装置などによって構成されており、オペレータから処理レシピなどの入力設定指示を受ける。表示部１６７は、たとえば、液晶表示装置およびランプなどによって構成されており、ＣＰＵ１６１の制御の下、各種の情報を表示する。通信部１６８は、ローカルエリアネットワーク（Local Area Network：ＬＡＮ）などを介してのデータ通信機能を有している。記憶装置１６４には、描画装置１００におけるそれぞれの構成の制御についての複数のモードがあらかじめ設定されている。ＣＰＵ１６１が処理プログラム１６４Ｐを実行することによって、上記の複数のモードのうちの１つのモードが選択され、当該モードでそれぞれの構成が制御される。なお、処理プログラム１６４Ｐは、記録媒体に記憶されていてもよい。この記録媒体を用いれば、制御部６０に処理プログラム１６４Ｐをインストールすることができる。また、制御部６０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウェアによって実現される必要はなく、専用の論理回路などのハードウェアによって実現されてもよい。
【0043】
＜露光走査＞
図８は、本実施形態に係る描画方法における第１モードでの露光走査を概略的に示す平面図である。この露光走査において、基板Ｗへの露光走査が行われる。基板Ｗの主面は、互いに直交する基板方位ＷＸおよび基板方位ＷＹを有している。基板Ｗがステージ１０（図１および図２）に保持された状態においては、基板方位ＷＸおよび基板方位ＷＹの各々は、ＸＹ面内の方位である。基板Ｗは、その基板方位を容易に判別することができるようにノッチまたはオリエンテーションフラットを有していてよく、図示されている例においては、基板方位ＷＹにおけるマイナス側にノッチＮＴが設けられている。第１モードにおいては、Ｘ方向に基板Ｗの基板方位ＷＸが沿うように基板Ｗの向きが調整された後に、以下の露光走査が行われる。なお、図中、２つのヘッド部４０２が用いられる場合が示されているが、ヘッド部４０２の個数は任意である。
図８は、本実施形態に係る描画方法における第１モードでの露光走査を概略的に示す平面図である。この露光走査において、基板Ｗへの露光走査が行われる。基板Ｗの主面は、互いに直交する基板方位ＷＸおよび基板方位ＷＹを有している。基板Ｗがステージ１０（図１および図２）に保持された状態においては、基板方位ＷＸおよび基板方位ＷＹの各々は、ＸＹ面内の方位である。基板Ｗは、その基板方位を容易に判別することができるようにノッチまたはオリエンテーションフラットを有していてよく、図示されている例においては、基板方位ＷＹにおけるマイナス側にノッチＮＴが設けられている。第１モードにおいては、Ｘ方向に基板Ｗの基板方位ＷＸが沿うように基板Ｗの向きが調整された後に、以下の露光走査が行われる。なお、図中、２つのヘッド部４０２が用いられる場合が示されているが、ヘッド部４０２の個数は任意である。
【0044】
露光走査において、駆動機構２０が、ステージ１０を、主走査方向（Ｙ方向）に沿って往路方向（ここでは、＋Ｙ方向である場合について例示する）に移動させることによって、基板Ｗを各ヘッド部４０２に対して主走査軸に沿って相対的に移動させる（往路主走査）。これを基板Ｗからみると、各ヘッド部４０２は、矢印ＡＲ１１に示すように、基板Ｗを主走査軸に沿って－Ｙ方向に横断することになる。また、往路主走査の開始とともに、各ヘッド部４０２から描画光の照射が行われる。すなわち、パターンデータ（詳細には、パターンデータのうち、当該往路主走査で描画対象となるストライプ領域に描画するべきデータを記述した部分）が読み出され、該パターンデータに応じて変調器４４が制御される。そして、各ヘッド部４０２から、該パターンデータに応じて空間変調が施された描画光が、基板Ｗに向けて照射される。
【0045】
各ヘッド部４０２が、基板Ｗに向けて連続的または断続的に描画光を出射しながら、主走査軸に沿って基板Ｗを一回横断すると、１本のストライプ領域（主走査軸に沿って延在し、副走査軸に沿う幅が描画光の幅に相当する領域）に、パターン群が描画されることになる。ここでは、２個のヘッド部４０２が同時に基板Ｗを横断するので、一回の往路主走査により２つのストライプ領域のそれぞれにパターン群が描画されることになる。
【0046】
描画光の照射を伴う往路主走査が終了すると、駆動機構２０は、ステージ１０を副走査方向（Ｘ方向）に沿って所定方向（例えば、－Ｘ方向）に、描画光の幅に相当する距離だけ移動させる。これによって、基板Ｗが各ヘッド部４０２に対して副走査方向に沿って相対的に移動する（副走査）。これを基板Ｗからみると、矢印ＡＲ１２で示すように、各ヘッド部４０２が副走査方向に沿って＋Ｘ方向に、ストライプ領域の幅分だけ移動することになる。
【0047】
副走査が終了すると、描画光の照射を伴う復路主走査が実行される。すなわち、駆動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って復路方向（ここでは、－Ｙ方向）に移動させる。これによって、基板Ｗが各ヘッド部４０２に対して主走査方向に沿って相対的に移動する（復路主走査）。これを基板Ｗからみると、矢印ＡＲ１３で示すように、各ヘッド部４０２が、基板Ｗ上を、主走査方向に沿って＋Ｙ方向に移動して横断することになる。その一方で、復路主走査が開始されると、各ヘッド部４０２から描画光の照射が開始される。この復路主走査によって、先の往路主走査で描画されたストライプ領域の隣のストライプ領域に、パターン群が描画される。
【0048】
描画光の照射を伴う復路主走査が終了すると、副走査が行われた上で、再び、描画光の照射を伴う往路主走査が行われる。当該往路主走査によって、先の復路主走査で描画されたストライプ領域の隣のストライプ領域に、パターン群が描画される。以後も同様に、副走査を挟みつつ、描画光の照射を伴う主走査が繰り返して行われ、描画対象領域の全域にパターンが描画されると、１つのパターンデータについての描画処理が終了する。
【0049】
図９は、本実施形態に係る描画方法における第２モードでの露光走査を概略的に示す平面図である。第２モードにおいては、Ｘ方向に基板Ｗの基板方位ＷＹが沿うように基板Ｗの向きが調整された後に、図８の場合と同様の露光走査が行われる。
【0050】
図１０は、基板Ｗの露光面ＰＥを例示する部分平面図であり、図１１は、線ＸＩ－ＸＩ（図１０）に沿う部分断面図である。露光面ＰＥには、段差上面Ｓ１と、段差上面Ｓ１よりも低い高さの段差下面Ｓ３と、段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３とを互いにつなぐ傾斜面Ｓ２とを有する少なくとも１つの段差構造が設けられている。この段差構造の高低差は、描画装置１００のＤＯＦを超えていてよく、１００μｍ以上であってよい。本実施形態において描画されることになる少なくとも１つの描画パターンは、少なくとも１つの段差パターンを含む。段差パターンは、少なくとも部分的に段差の傾斜面Ｓ２上に描画される描画パターンであり、平面視（図１０の視野）において長手方向に延在する。段差パターンは、段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との間で傾斜面Ｓ２を横断する描画パターンであってよい。言い換えれば、段差パターンは、段差上面Ｓ１から段差下面Ｓ３まで傾斜面Ｓ２を経由して延びている描画パターンであってよい。
【0051】
＜応用例＞
図１２は、上述した段差パターンの描画を製造において必要とする装置の一例としての半導体モジュールＭＤ１を示す部分平面図である。図１３は、線ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ（図１２）に沿う部分断面図である。半導体モジュールＭＤ１は、基板Ｗの上面上に、段差パターンの描画を用いてのフォトリソグラフィ工程によって形成された上面配線ＭＴを有している。上面配線ＭＴは、段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との間で傾斜面Ｓ２を横断している。上面配線ＭＴを用いることによって、段差上面Ｓ１上の半導体チップＣＰ１と、段差下面Ｓ３上の半導体チップＣＰ３とを、互いに電気的に接続することができる。
図１２は、上述した段差パターンの描画を製造において必要とする装置の一例としての半導体モジュールＭＤ１を示す部分平面図である。図１３は、線ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ（図１２）に沿う部分断面図である。半導体モジュールＭＤ１は、基板Ｗの上面上に、段差パターンの描画を用いてのフォトリソグラフィ工程によって形成された上面配線ＭＴを有している。上面配線ＭＴは、段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との間で傾斜面Ｓ２を横断している。上面配線ＭＴを用いることによって、段差上面Ｓ１上の半導体チップＣＰ１と、段差下面Ｓ３上の半導体チップＣＰ３とを、互いに電気的に接続することができる。
【0052】
図１４は、半導体モジュールＭＤ１（図１３）の変形例としての半導体モジュールＭＤ２を示す部分断面図である。半導体モジュールＭＤ２においては、半導体チップＣＰ３が、基板Ｗの段差下面Ｓ３の反対側に配置されている。半導体チップＣＰ３と上面配線ＭＴとの間は、基板Ｗを貫通する貫通配線ＭＶと、基板Ｗの裏面に設けられた裏面配線ＭＤとを介して接続されている。
【0053】
【0054】
記憶部６１は、基板Ｗへ描画されることになる描画パターンを表すデータを記憶する。例えば、記憶部６１は、図１６（あるいは図１７）の上段に示されているように、平面視において基板方位ＷＸに沿った長手方向を有する描画パターンＰＴＸと、平面視において基板方位ＷＹに沿った長手方向を有する描画パターンＰＴＹとを記憶している。少なくとも１つの描画パターンは、前述した段差パターンである。少なくとも１つの描画パターンＰＴＸが段差パターンであり、かつ、少なくとも１つの描画パターンＰＴＹが段差パターンであってよく、以下、そのような場合について説明する。また、これら段差パターンを、描画パターンＰＴＸおよび描画パターンＰＴＹと共通の符号を用いて、段差パターンＰＴＸおよび段差パターンＰＴＹとも称する。
【0055】
抽出部６２は、図１６に示されているように、段差パターンのうち、基板方位ＷＹ（第１の基板方位）を基準として第１の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第１のパターンデータとして抽出する。その結果、段差パターンＰＴＹが抽出される。なお、図示されている例においては第１の許容角度範囲はゼロであってよいが、多様な長手方向を有する段差パターンが混在している場合、第１の許容角度範囲は適宜設定されていてよく、その範囲は、例えば±１０度以内である。
【0056】
また抽出部６２は、図１７に示されているように、段差パターンのうち、基板方位ＷＸ（第１の基板方位に直交する第２の基板方位）を基準として第２の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第２のパターンデータとして抽出する。その結果、段差パターンＰＴＸが抽出される。なお、図示されている例においては第２の許容角度範囲はゼロであってよいが、多様な長手方向を有する段差パターンが混在している場合、第２の許容角度範囲は適宜設定されていてよく、その範囲は、例えば±１０度以内である。第２の許容角度範囲は第１の許容角度範囲と同じであってよい。
【0057】
なお抽出部６２は、変形例として、段差パターンのうち、基板方位ＷＸと基板方位ＷＹとの間の基板方位である第３の基板方位を基準として第３の許容角度範囲内に長手方向を有するものを表すデータを、第３のパターンデータとして抽出してもよい。第３の基板方位は、例えば、基板方位ＷＹから時計周りに４５度回転した基板方位であってよい。この場合、基板Ｗの向きを、第１モード（図８）の場合と第２モード（図９）の場合との中間とする第３モードでの露光走査も行われることになる。
【0058】
回転調整部６３（図１５）は、回転機構２１（図１および図２）を制御することによって、水平面における基板Ｗの向きを調整する。この調整は、抽出部６２によって抽出された段差パターンの長手方向と、Ｙ方向とが平面視（ＸＹ面における視野）において略一致するように行われる。具体的には、図１６の場合、段差パターンＰＴＹの長手方向に対応する基板方位ＷＹと、Ｙ方向とが略一致するように行われる。また図１７の場合、段差パターンＰＴＸの長手方向に対応する基板方位ＷＸと、Ｙ方向とが略一致するように行われる。なお略一致の程度は、上述した許容角度範囲に対応している。ここで、変調器４４の回折格子４４０の直交方向ＧＹ（図１）の、水平面（すなわちＸＹ面）への射影は、Ｙ方向に一致する。よって上記調整は、言い換えれば、抽出部６２によって抽出された段差パターンの長手方向と、回折格子４４０の直交方向ＧＹとが平面視において略一致するように行われる調整である。
【0059】
＜描画方法＞
次に、本実施形態における描画方法を例示する。図１８は、描画方法を概略的に示すフロー図である。
次に、本実施形態における描画方法を例示する。図１８は、描画方法を概略的に示すフロー図である。
【0060】
ステップＳＴ１０（図１１）にて、基板Ｗがステージ１０（図１および図２）によって水平面（ＸＹ面）に保持される。また、描画されることになる描画パターンを表すデータが、制御部６０の記憶部６１（図１５）に記憶される。
【0061】
ステップＳＴ２０（図１１）にて、図１６を参照して上述したように、段差パターンＰＴＹに対応するパターンデータが抽出される。ステップＳＴ３０（図１１）にて、図１６の下段に示されているように、段差パターンＰＴＹの長手方向に対応する基板方位ＷＹに応じて、水平面における基板Ｗの向きが調整される。この調整は、前述したように、平面視において、段差パターンＰＴＹの長手方向に対応する基板方位ＷＹと、Ｙ方向とが略一致するように行われる。これにより、図８に示された第１モードでの露光走査が開始可能な状態となる。
【0062】
ステップＳＴ４０（図１１）にて、第１モード（図８）での露光走査によって、変調器４４によって変調された光が基板Ｗへ照射される。これにより、図１９に示されているように、段差パターンＰＴＹが描画される。なお図１９と、後述する図２０および図２１との各々において、上段は下段における矩形部分の拡大図である。
【0063】
ステップＳＴ５０（図１１）にて、図１７を参照して上述したように、段差パターンＰＴＸに対応するパターンデータが抽出される。ステップＳＴ６０（図１１）にて、図１７の下段に示されているように、段差パターンＰＴＸの長手方向に対応する基板方位ＷＸに応じて、水平面における基板Ｗの向きが調整される。この調整は、前述したように、平面視において、段差パターンＰＴＸの長手方向に対応する基板方位ＷＸと、Ｙ方向とが略一致するように行われる。具体的には、図２０における矢印に示されているように、基板Ｗが９０度回転される。これにより、図９に示された第２モードでの露光走査が開始可能な状態となる。
【0064】
【0065】
以上により、段差パターンＰＴＸおよび段差パターンＰＴＹの両方の描画が行われる。段差パターンＰＴＸおよび段差パターンＰＴＹ以外の描画パターンは、上記の第１モードによる露光走査および第２モードによる露光走査のいずれかにおいて同時に描画されてよい。
【0066】
上記の各露光走査において、変調光のフォーカス位置（図６に示された光路における右端でのフォーカス位置）は、ある基準高さに固定されていてよい。その場合、図１を参照して、ヘッド部４０２とステージ１０との間の高さ方向における距離は一定に維持される。基準高さは、図１１を参照して、段差上面Ｓ１の高さ位置、または段差下面Ｓ３の高さ位置であってよいが、好ましくはこれらの間の高さ位置であり、より好ましくはこれらの中間の高さ位置である。フォーカス位置は、露光走査が段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との間で傾斜面Ｓ２を横断する期間においても、上記の基準高さに固定されていてよい。言い換えれば、露光走査が段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との間で傾斜面Ｓ２を横断する期間においても、本実施形態は、フォーカス位置の微調整を、必ずしも必要とはしない。
【0067】
＜比較例＞
図２２は、第１比較例として、ＤＭＤのような２次元的な変調器を用いての露光走査ＳＣの様子を模式的に示す部分断面図である。幅Ｄ１の描画が意図されている場合において、フォーカス位置として段差上面Ｓ１の高さ位置が採用されると、段差上面Ｓ１上においては所望の露光が可能であるものの、段差下面Ｓ３上においては、デフォーカスに起因して、幅Ｄ１よりも大きな幅Ｄ３での露光が行われてしまう。その結果、描画の精度が低下してしまう。具体的には、感光層がネガ型レジスト層の場合、図２３の部分平面図に示されているように、レジストパターンＮＬの幅が、段差下面Ｓ３上において、２点鎖線で示されている所望の幅に比して、意図せず大きくなってしまう。仮に露光走査ＳＣ中に高精度のオートフォーカスを実行することが可能であれば、この問題は解消する。しかしながら、そのようなオートフォーカスには複雑な制御が必要となり、また、高低差が大きい場合（特に１００μｍ以上の場合）は、そもそもそのような制御が、実用上、困難である。
図２２は、第１比較例として、ＤＭＤのような２次元的な変調器を用いての露光走査ＳＣの様子を模式的に示す部分断面図である。幅Ｄ１の描画が意図されている場合において、フォーカス位置として段差上面Ｓ１の高さ位置が採用されると、段差上面Ｓ１上においては所望の露光が可能であるものの、段差下面Ｓ３上においては、デフォーカスに起因して、幅Ｄ１よりも大きな幅Ｄ３での露光が行われてしまう。その結果、描画の精度が低下してしまう。具体的には、感光層がネガ型レジスト層の場合、図２３の部分平面図に示されているように、レジストパターンＮＬの幅が、段差下面Ｓ３上において、２点鎖線で示されている所望の幅に比して、意図せず大きくなってしまう。仮に露光走査ＳＣ中に高精度のオートフォーカスを実行することが可能であれば、この問題は解消する。しかしながら、そのようなオートフォーカスには複雑な制御が必要となり、また、高低差が大きい場合（特に１００μｍ以上の場合）は、そもそもそのような制御が、実用上、困難である。
【0068】
図２４は、第２比較例として、露光走査ＳＣ中の変調器４４の画素ＰＸのオン／オフの繰り返しによってレジストパターンＮＬのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）を形成する方法を説明する図である。露光走査ＳＣにおいて、隣接する複数の画素ＰＸに対して一括してオン／オフが繰り返されることによって、レジストパターンＮＬのＬ／Ｓを形成することができる。この場合、Ｌ／Ｓの幅方向に対応する直交方向ＧＹにおいて、露光光量ＩＮＴはガウシアン形状を有する。さらに、このガウシアン形状は、前述した図２２および図２３の比較例の場合に類した理由で、図２４において矢印で示されているように、露光面ＰＥ（図６）でのデフォーカスへの依存性が大きい。よって、レジストパターンＮＬの幅は、デフォーカスに起因して大きく変動してしまう。
【0069】
＜効果＞
図２５は、本実施形態の露光走査ＳＣによってレジストパターンＮＬのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）を形成する方法を説明する図である。この露光走査ＳＣは、変調器４４において少なくとも１つの画素ＰＸＯＮと少なくとも１つの画素ＰＸＯＦＦとを繰り返し配列させた状態を維持しながら行われる。この場合、Ｌ／Ｓの幅方向に対応する配列方向ＧＸにおいて、露光光量ＩＮＴは、図２５における中段に示されているように、トップハット形状を有する。このトップハット形状は、露光面ＰＥ（図５）でのデフォーカスへの依存性が小さい。よって、レジストパターンＮＬの幅は、デフォーカスに起因した変動を受けにくい。よって、図２５に示されているように、ラインパターンの長手方向が配列方向ＧＸに直交するように基板Ｗの向きが調整されることによって、ＤＯＦを超える高低差を有する露光面ＰＥ上においても、パターンを高精度で描画することができる。その際、光学系のフォーカスを複雑に調整する必要はない。さらに、基板Ｗの向きを変えて露光走査ＳＣを複数回実行することによって、異なる長手方向を有するラインパターンを高精度で描画することができる。
図２５は、本実施形態の露光走査ＳＣによってレジストパターンＮＬのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）を形成する方法を説明する図である。この露光走査ＳＣは、変調器４４において少なくとも１つの画素ＰＸＯＮと少なくとも１つの画素ＰＸＯＦＦとを繰り返し配列させた状態を維持しながら行われる。この場合、Ｌ／Ｓの幅方向に対応する配列方向ＧＸにおいて、露光光量ＩＮＴは、図２５における中段に示されているように、トップハット形状を有する。このトップハット形状は、露光面ＰＥ（図５）でのデフォーカスへの依存性が小さい。よって、レジストパターンＮＬの幅は、デフォーカスに起因した変動を受けにくい。よって、図２５に示されているように、ラインパターンの長手方向が配列方向ＧＸに直交するように基板Ｗの向きが調整されることによって、ＤＯＦを超える高低差を有する露光面ＰＥ上においても、パターンを高精度で描画することができる。その際、光学系のフォーカスを複雑に調整する必要はない。さらに、基板Ｗの向きを変えて露光走査ＳＣを複数回実行することによって、異なる長手方向を有するラインパターンを高精度で描画することができる。
【0070】
図２６は、図２５で説明された描画方法の実施例を示す顕微鏡写真である。段差上面Ｓ１と段差下面Ｓ３との高低差は１８５μｍであった。段差上面Ｓ１上から傾斜面Ｓ２上を経て段差下面Ｓ３上まで、ネガ型レジスト層のラインパターンが、幅２０μｍの一定幅で、高い精度で描画された。
【0071】
なお、図２５および図２６においては描画パターンがＬ／Ｓ形状を有する場合について説明したが、描画パターンの形状はこれに限定されるものではない。また、ネガ型レジストが用いられる場合について例示したが、これに代わってポジ型レジストが用いられてもよい。
【符号の説明】
【0072】
１０ ：ステージ
２１ ：回転機構
４０ ：光学ユニット
４２ ：レーザ発振器（光源）
４３ ：照明光学系
４４ ：変調器
４５ ：投影光学系
４６ ：ミラー
６０ ：制御部
６１ ：記憶部
６２ ：抽出部
６３ ：回転調整部
１００ ：描画装置
４０１ ：光源部
４０２ ：ヘッド部
４３１ ：パウエルレンズ
４３２ ：コリメータレンズ
４３３ ：フォーカシングレンズ
４４０ ：回折格子
４４１ ：固定リボン
４４２ ：可動リボン
４５０ ：ドライバ回路ユニット
４５１ ：フーリエ変換レンズ
４５２ ：フーリエフィルタ
４５３ ：逆フーリエ変換レンズ
ＧＸ ：配列方向
ＧＹ ：直交方向
ＮＬ ：レジストパターン
ＰＥ ：露光面
ＰＴＸ ：描画パターン、段差パターン
ＰＴＹ ：描画パターン、段差パターン
ＰＸ ：画素
Ｓ１ ：段差上面
Ｓ２ ：傾斜面
Ｓ３ ：段差下面
ＳＣ ：露光走査
Ｗ ：基板
２１ ：回転機構
４０ ：光学ユニット
４２ ：レーザ発振器（光源）
４３ ：照明光学系
４４ ：変調器
４５ ：投影光学系
４６ ：ミラー
６０ ：制御部
６１ ：記憶部
６２ ：抽出部
６３ ：回転調整部
１００ ：描画装置
４０１ ：光源部
４０２ ：ヘッド部
４３１ ：パウエルレンズ
４３２ ：コリメータレンズ
４３３ ：フォーカシングレンズ
４４０ ：回折格子
４４１ ：固定リボン
４４２ ：可動リボン
４５０ ：ドライバ回路ユニット
４５１ ：フーリエ変換レンズ
４５２ ：フーリエフィルタ
４５３ ：逆フーリエ変換レンズ
ＧＸ ：配列方向
ＧＹ ：直交方向
ＮＬ ：レジストパターン
ＰＥ ：露光面
ＰＴＸ ：描画パターン、段差パターン
ＰＴＹ ：描画パターン、段差パターン
ＰＸ ：画素
Ｓ１ ：段差上面
Ｓ２ ：傾斜面
Ｓ３ ：段差下面
ＳＣ ：露光走査
Ｗ ：基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
