特開 2024-46863 露光装置および露光方法

(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】P2024046863

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】露光装置および露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240329BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 521

G03F7/20 501

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152196

(22)【出願日】2022-09-26

(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】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】水端 稔

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AA28

2H197CC05

2H197DA03

2H197DA09

2H197HA02

2H197HA03

2H197HA04

(57)【要約】

【課題】一次元空間光変調素子が有する分解能より高い分解能で露光を行うことのできる技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る露光装置は、長手方向の位置分解能が互いに等しいＮ個（Ｎは２以上の整数）の一次元光変調素子が、長手方向と交わる方向に互いに位置を異ならせて、かつ互いの長手方向が平行となるよう配置され、しかも、長手方向における位置が位置分解能の（１／Ｎ）ずつ異なっている。データ処理部は、描画データに基づき、長手方向に対応する方向のグリッドサイズを位置分解能の（１／Ｎ）倍とするラスターデータを作成し、ラスターデータに基づき露光データを作成し、露光制御部は、露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次元の光変調素子を複数有する変調部と、
前記光変調素子の各々に光ビームを入射させる光照射部と、
描画すべきパターンを表す描画データに基づき、前記光変調素子を制御するための露光データを作成するデータ処理部と、
前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する露光制御部と
を備え、
前記変調部では、長手方向の位置分解能が互いに等しいＮ個（Ｎは２以上の整数）の前記光変調素子が、前記長手方向と交わる方向に互いに位置を異ならせて、かつ互いの前記長手方向が平行となるよう配置され、しかも、前記長手方向における位置が前記位置分解能の（１／Ｎ）ずつ異なっており、
前記データ処理部は、前記描画データに基づき、前記長手方向に対応する方向のグリッドサイズを前記位置分解能の（１／Ｎ）倍とするラスターデータを作成し、前記ラスターデータに基づき前記露光データを作成し、
前記露光制御部は、前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する、露光装置。

【請求項2】

前記光変調素子は前記長手方向に周期的な周期構造を有する回折格子型の空間光変調素子であり、前記位置分解能が前記周期構造のピッチにより規定される、請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記光照射部は、前記Ｎ個の光変調素子のそれぞれに対応するＮ本の前記光ビームを出射する、請求項１または２に記載の露光装置。

【請求項4】

前記光照射部は、前記Ｎ本の光ビームを個別に出射するモードと、前記Ｎ本の光ビームを合成し１本の前記光ビームとして出射するモードとを切り替える、請求項３に記載の露光装置。

【請求項5】

前記光照射部は、光源から出射される前記光ビームの光路を変化させて前記Ｎ個の光変調素子に選択的に前記光ビームを入射させる、請求項１または２に記載の露光装置。

【請求項6】

前記変調部から出射される前記光ビームを前記被露光物の表面に収束させる投影光学系を備え、前記光変調素子の各々から出射される前記光ビームが単一の前記投影光学系に入射する、請求項１または２に記載の露光装置。

【請求項7】

前記投影光学系が縮小光学系である、請求項６に記載の露光装置。

【請求項8】

変調された光ビームを被露光物に入射させて露光する露光方法において、
光照射部から出射される光ビームが変調部に入射し、前記変調部で変調された前記光ビームが前記被露光物に入射するように、前記光照射部と前記変調部と前記被露光物とを配置する工程と、
描画すべきパターンを表す描画データに基づき、前記変調部を制御するための露光データを作成する工程と、
前記露光データに基づき前記変調部を制御して、変調された前記光ビームを前記被露光物に入射させる工程と
を備え、
前記変調部では、長手方向の位置分解能が互いに等しいＮ個（Ｎは２以上の整数）の一次元の光変調素子が、前記長手方向と交わる方向に互いに位置を異ならせて、かつ互いの前記長手方向が平行となるよう配置され、しかも、前記長手方向における位置が前記位置分解能の（１／Ｎ）ずつ異なっており、
前記描画データに基づき、前記長手方向に対応する方向のグリッドサイズを前記位置分解能の（１／Ｎ）倍とするラスターデータを作成し、前記ラスターデータに基づき前記露光データを作成し、前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する、露光方法。

【請求項9】

前記複数の光変調素子の各々に対して個別の前記露光データを作成する、請求項８に記載の露光方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント配線基板、ガラス基板等の基板にパターンを描画するために基板を露光する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板に配線パターン等のパターンを形成する技術として、表面に感光層が形成された基板を被露光物として、露光データに応じて変調された光ビームを入射し、感光層を露光させるものがある。例えば特許文献１には、描画すべきパターンに応じて変調した光ビームを基板に照射することで、基板に所定のパターンを描画する露光装置が記載されている。

【0003】

この露光装置では、光ビームの変調に、固定リボンと可動リボンとのペアを一方向に多数並べた一次元回折格子型の空間光変調器が用いられ、これにより変調された光ビームは縮小光学系である投影光学系を介して基板に入射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５８１３９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような露光装置では、回折格子の配列方向における分解能（位置分解能）は、当該回折格子の配列ピッチによって決まる。分解能を高めるためには、この配列ピッチを小さくするか、投影光学系の縮小倍率を大きくすることが必要である。しかしながら、既にμｍオーダーの設計ルールで製造されている回折格子をより微細化することは容易でない。また、投影光学系の縮小倍率を大きくすると、被露光物に結像する像自体が小さくなるため、同じ面積を露光するのに要する時間が大幅に増大し、生産性が著しく低下してしまうという問題がある。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、一次元空間光変調素子を用いて変調した光ビームにより露光してパターンを描画する露光装置および露光方法において、一次元空間光変調素子が有する分解能より高い分解能で露光を行うことのできる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る露光装置の一の態様は、一次元の光変調素子を複数有する変調部と、前記光変調素子の各々に光ビームを入射させる光照射部と、描画すべきパターンを表す描画データに基づき、前記光変調素子を制御するための露光データを作成するデータ処理部と、前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する露光制御部とを備えている。ここで、前記変調部では、長手方向の位置分解能が互いに等しいＮ個（Ｎは２以上の整数）の前記光変調素子が、前記長手方向と交わる方向に互いに位置を異ならせて、かつ互いの前記長手方向が平行となるよう配置され、しかも、前記長手方向における位置が前記位置分解能の（１／Ｎ）ずつ異なっている。そして、前記データ処理部は、前記描画データに基づき、前記長手方向に対応する方向のグリッドサイズを前記位置分解能の（１／Ｎ）倍とするラスターデータを作成し、前記ラスターデータに基づき前記露光データを作成し、前記露光制御部は、前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する。

【0008】

また、この発明の他の一の態様は、変調された光ビームを被露光物に入射させて露光する露光方法において、光照射部から出射される光ビームが変調部に入射し、前記変調部で変調された前記光ビームが前記被露光物に入射するように、前記光照射部と前記変調部と前記被露光物とを配置する工程と、描画すべきパターンを表す描画データに基づき、前記変調部を制御するための露光データを作成する工程と、前記露光データに基づき前記変調部を制御して、変調された前記光ビームを前記被露光物に入射させる工程とを備えている。ここで、前記変調部では、長手方向の位置分解能が互いに等しいＮ個（Ｎは２以上の整数）の一次元の光変調素子が、前記長手方向と交わる方向に互いに位置を異ならせて、かつ互いの前記長手方向が平行となるよう配置され、しかも、前記長手方向における位置が前記位置分解能の（１／Ｎ）ずつ異なっている。そして、前記描画データに基づき、前記長手方向に対応する方向のグリッドサイズを前記位置分解能の（１／Ｎ）倍とするラスターデータを作成し、前記ラスターデータに基づき前記露光データを作成し、前記露光データに基づき前記光変調素子の各々を制御する。

【0009】

このように構成された発明では、パターンに応じて光ビームを変調する主体である変調部が、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の一次元光変調素子を有している。これらＮ個の光変調素子は、その長手方向において、位置分解能の（１／Ｎ）倍ずつずれて配列される。したがって、これらの光変調素子を個別に作動させて同じ像を形成した場合を考えると、それらの像位置は、光変調素子の長手方向に対応する方向において位置分解能に相当する距離の（１／Ｎ）ずつ互いに異なることとなる。つまり、露光時の光変調素子を使い分けることで、実質的な位置分解能をＮ倍に向上させることが可能である。

【0010】

これを可能とするために、描画データに基づき作成されるラスターデータは、位置分解能の（１／Ｎ）倍のグリッドサイズを有するものとされる。そして、ラスターデータから作成される露光データに基づき、Ｎ個の光変調素子がそれぞれ制御される。その結果、光ビームの入射位置は、光変調素子の長手方向に対応する方向において、同方向の位置分解能の（１／Ｎ）倍の距離を単位として調整可能である。したがって、これらの光変調素子を用いて描画されるパターンにおける実効的な位置分解能は、各光変調素子が有する位置分解能に比べてＮ倍となる。

【発明の効果】

【0011】

上記のように、本発明によれば、各素子の位置分解能の（１／Ｎ）だけ長手方向にずれて配列されたＮ個の一次元光変調素子を、位置分解能の（１／Ｎ）倍のグリッドサイズで生成されたラスターデータを用いて制御することにより、描画されるパターンの位置分解能を実効的にＮ倍に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明にかかる露光装置の概略構成を模式的に示す正面図である。

【図2】図１の露光装置が備える電気的構成の一例を示すブロック図である。

【図3】光照射部の構成を示す図である。

【図4】露光ヘッドが備える詳細構成の一例を模式的に示す図である。

【図5】回折光学素子が備える構成の一例を模式的に示す図である。

【図6】変調部における回折光学素子の配置を示す図である。

【図7】空間光変調器へのビーム光の入射態様を例示する図である。

【図8】露光装置により実行される処理を示すフローチャートである。

【図9】ラスタライズ処理におけるパターンとグリッドの関係を例示する図である。

【図10】露光データ再作成および第２露光動作を示すフローチャートである。

【図11】パターンとグリッドとの関係を模式的に示す図である。

【図12】光ビームが分割される場合の第２露光動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は本発明にかかる露光装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、図２は図１の露光装置が備える電気的構成の一例を示すブロック図である。図１および以下の図では、水平方向であるＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向であるＹ方向、鉛直方向であるＺ方向およびＺ方向に平行な回転軸を中心とする回転方向θを適宜示す。

【0014】

露光装置１は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板Ｓ（露光対象基板）に所定のパターンのレーザー光を照射することで、感光材料にパターンを描画する。基板Ｓとしては、例えば半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント配線基板、各種表示装置用のガラス基板などの各種基板を適用可能である。

【0015】

露光装置１は本体１１を備え、本体１１は、本体フレーム１１１と、本体フレーム１１１に取り付けられたカバーパネル（図示省略）とで構成される。そして、本体１１の内部と外部とのそれぞれに、露光装置１の各種の構成要素が配置されている。

【0016】

露光装置１の本体１１の内部は、処理領域１１２と受け渡し領域１１３とに区分されている。処理領域１１２には、主として、ステージ２、ステージ駆動機構３、露光ユニット４およびアライメントユニット５が配置される。また、本体１１の外部には、アライメントユニット５に照明光を供給する照明ユニット６が配置されている。受け渡し領域１１３には、処理領域１１２に対して基板Ｓの搬出入を行う搬送ロボット等の搬送装置７が配置される。さらに、本体１１の内部には制御部９が配置されており、制御部９は、露光装置１の各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する。

【0017】

本体１１の内部の受け渡し領域１１３に配置された搬送装置７は、図示しない外部の搬送装置または基板保管装置から未処理の基板Ｓを受け取って処理領域１１２に搬入（ローディング）するとともに、処理領域１１２から処理済みの基板Ｓを搬出（アンローディング）し外部へ払い出す。未処理基板Ｓのローディングおよび処理済基板Ｓのアンローディングは制御部９からの指示に応じて搬送装置７により実行される。

【0018】

ステージ２は、平板状の外形を有し、その上面に載置された基板Ｓを水平姿勢に保持する。ステージ２の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を付与することによって、ステージ２上に載置された基板Ｓをステージ２の上面に固定する。このステージ２はステージ駆動機構３により駆動される。

【0019】

ステージ駆動機構３は、ステージ２をＹ方向（主走査方向）、Ｘ方向（副走査方向）、Ｚ方向および回転方向θ（ヨー方向）に移動させるＸ－Ｙ－Ｚ－θ駆動機構である。ステージ駆動機構３は、Ｙ方向に延設された単軸ロボットであるＹ軸ロボット３１と、Ｙ軸ロボット３１によってＹ方向に駆動されるテーブル３２と、テーブル３２の上面においてＸ方向に延設された単軸ロボットであるＸ軸ロボット３３と、Ｘ軸ロボット３３によってＸ方向に駆動されるテーブル３４と、テーブル３４の上面に支持されたステージ２をテーブル３４に対して回転方向θに駆動するθ軸ロボット３５とを有する。

【0020】

したがって、ステージ駆動機構３は、Ｙ軸ロボット３１が有するＹ軸サーボモーターによってステージ２をＹ方向に駆動し、Ｘ軸ロボット３３が有するＸ軸サーボモーターによってステージ２をＸ方向に駆動し、θ軸ロボット３５が有するθ軸サーボモーターによってステージ２を回転方向θに駆動することができる。これらのサーボモーターについては図示を省略する。また、ステージ駆動機構３は、図１では図示を省略するＺ軸ロボット３７によってステージ２をＺ方向に駆動することができる。かかるステージ駆動機構３は、制御部９からの指令に応じて、Ｙ軸ロボット３１、Ｘ軸ロボット３３、θ軸ロボット３５およびＺ軸ロボット３７を動作させることで、ステージ２に載置された基板Ｓを移動させる。

【0021】

露光ユニット４は、ステージ２上の基板Ｓより上方に配置された露光ヘッド４１と、光源駆動部４２、レーザー出射部４３および照明光学系４４を含み露光ヘッド４１に対してレーザー光を照射する光照射部４０とを有する。露光ユニット４は、Ｘ方向に位置を異ならせて複数設けられてもよい。

【0022】

光源駆動部４２の作動によりレーザー出射部４３から射出されたレーザー光が、照明光学系４４を介して露光ヘッド４１へと照射される。露光ヘッド４１は、光照射部から照射されたレーザー光を空間光変調器（以下、単に「光変調器」ということがある）４１０によって変調して、その直下を移動する基板Ｓに対して落射する。こうして基板Ｓをレーザー光ビームによって露光することで、パターンが基板Ｓに描画される（露光動作）。

【0023】

アライメントユニット５は、ステージ２上の基板Ｓより上方に配置されたアライメントカメラ５１を有する。このアライメントカメラ５１は、鏡筒、対物レンズおよびＣＣＤイメージセンサを有し、その直下を移動する基板Ｓの上面に設けられたアライメントマークを撮像する。アライメントカメラ５１が備えるＣＣＤイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

【0024】

照明ユニット６は、アライメントカメラ５１の鏡筒と光ファイバー６１を介して接続され、アライメントカメラ５１に対して照明光を供給する。照明ユニット６から延びる光ファイバー６１によって導かれる照明光は、アライメントカメラ５１の鏡筒を介して基板Ｓの上面に導かれ、基板Ｓでの反射光が、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサに入射する。これによって、基板Ｓの上面が撮像されて撮像画像が取得されることになる。アライメントカメラ５１は制御部９と電気的に接続されており、制御部９からの指示に応じて撮像画像を取得して、この撮像画像を制御部９に送信する。

【0025】

制御部９は、アライメントカメラ５１により撮像された撮像画像が示すアライメントマークの位置を取得する。また制御部９は、アライメントマークの位置に基づき露光ユニット４を制御することで、露光動作において露光ヘッド４１から基板Ｓに照射するレーザー光のパターンを調整する。そして、制御部９は、描画すべきパターンに応じて変調されたレーザー光を露光ヘッド４１から基板Ｓに照射させることで、基板Ｓにパターンを描画する。

【0026】

制御部９は、上記した各ユニットの動作を制御することで各種の処理を実現する。この目的のために、制御部９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、メモリー（ＲＡＭ）９２、ストレージ９３、入力部９４、表示部９５およびインターフェース部９６などを備えている。ＣＰＵ９１は、予めストレージ９３に記憶されている制御プログラム９３１を読み出して実行し、後述する各種の動作を実行する。メモリー９２はＣＰＵ９１による演算処理に用いられ、あるいは演算処理の結果として生成されるデータを短期的に記憶する。ストレージ９３は各種のデータや制御プログラムを長期的に記憶する。具体的には、ストレージ９３は、フラッシュメモリー記憶装置、ハードディスクドライブ装置などの不揮発性記憶装置であり、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラム９３１の他に例えば、描画すべきパターンの内容を表す設計データであるＣＡＤ（Computer Aided Design）データ９３２を記憶している。

【0027】

入力部９４は、ユーザーからの操作入力を受け付け、この目的のために、キーボード、マウス、タッチパネル等の適宜の入力デバイス（図示省略）を有している。表示部９５は、各種の情報を表示出力することでユーザーに報知し、この目的のために適宜の表示デバイス、例えば液晶表示パネルを有している。インターフェース部９６は外部装置との間の通信を司る。例えば、この露光装置１が制御プログラム９３１およびＣＡＤデータ９３２を外部から受け取る際に、インターフェース部９６が機能する。この目的のために、インターフェース部９６は、外部記録媒体からデータを読み出すための機能を備えていてもよい。

【0028】

ＣＰＵ９１は、制御プログラム９３１を実行することにより、露光データ生成部９１１、露光制御部９１２、フォーカス制御部９１３、ステージ制御部９１４などの機能ブロックをソフトウェア的に実現する。なお、これらの機能ブロックのそれぞれは、少なくとも一部が専用ハードウェアにより実現されてもよい。

【0029】

露光データ生成部９１１は、ストレージ９３から読み出されたＣＡＤデータ９３２に基づき、光ビームをパターンに応じて変調するための露光データを生成する。基板Ｓに歪み等の変形がある場合には、露光データ生成部９１１は、基板Ｓの歪み量に応じて露光データを修正することで、基板Ｓの形状に合わせた描画が可能となる。露光データは露光ヘッド４１に送られ、該露光データに応じて露光ヘッド４１が、光照射部４０から出射されるレーザー光を変調する。こうしてパターンに応じて変調された変調光ビームが基板Ｓに照射され、基板Ｓ表面が部分的に露光されてパターンが描画される。

【0030】

露光制御部９１２は、光照射部４０を制御して、所定のパワーおよびスポットサイズを有するレーザー光ビームを出射させる。フォーカス制御部９１３は、露光ヘッド４１に設けられた投影光学系（後述）を制御してレーザー光ビームを基板Ｓの表面に収束させる。

【0031】

ステージ制御部９１４はステージ駆動機構３を制御して、アライメント調整のためのステージ２の移動および露光時の走査移動のためのステージ２の移動を実現する。アライメント調整においては、ステージ２に載置された基板Ｓと露光ヘッド４１との間における露光開始時の相対的な位置関係が予め定められた関係となるように、ステージ２の位置がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびθ方向に調整される。一方、走査移動においては、ステージ２を一定速度でＹ方向に移動させることで基板Ｓを露光ヘッド４１の下方を通過させる主走査移動と、一定ピッチでのＸ方向へのステップ送り（副走査移動）とが組み合わせられる。

【0032】

図３は光照射部の構成を示す図である。図３（ａ）は光照射部４０のうちレーザー出射部４３および照明光学系４４の主要構成を模式的に示す上面図である。図３（ａ）に示すように、レーザー出射部４３は、複数の光源ユニット４３０を備えている。ここでは５組の光源ユニット４３０が用いられているが、光源ユニットの配設数はこれに限定されず任意である。

【0033】

各光源ユニット４３０は、レーザー光を出射するレーザー光源４３１と、コリメーターレンズ４３２と、集光レンズ４３３とを有している。レーザー光源４３１は所定波長のレーザー光を出力する、例えばレーザーダイオードである。コリメーターレンズ４３２はレーザー光源４３１から出射されるレーザー光をコリメート光に変換する。集光レンズ４３３は、コリメート化されたレーザー光を集光し収束光ビームとして出射する。

【0034】

各光源ユニット４３０は、二点鎖線で示される各光源ユニット４３０の光軸が同一の水平面（ＸＹ平面）に含まれるように、Ｘ方向に並べて配置される。各光源ユニット４３０の光軸は一点で交わっている。

【0035】

この交点に相当する位置に、照明光学系４４の分割レンズ４４１が配置されている。分割レンズ４４１は、Ｘ方向のみにパワーを有する複数の要素レンズが配列された、いわゆるシリンドリカルレンズアレイ（またはシリンドリカルフライアイレンズ）である。公知技術であるため詳しい説明は省くが、分割レンズ部４４１は、その（－Ｙ）側端面に各光源ユニット４３０から入射するレーザー光をＸ方向に広がりを有する光ビームとして（＋Ｙ）側端面から出力する。これにより、複数のレーザー光源４３１のそれぞれから出射されるレーザー光は合成され、単一のレーザー光ビームとして出力される。これにより、高強度の露光ビームを得ることができる。

【0036】

合成されたレーザー光ビームは２つのシリンドリカルレンズ、具体的には、Ｘ方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ４４２と、Ｚ方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ４４３とをこの順番で通過する。これにより、レーザー光ビームＬは、Ｘ方向に広くＺ方向に狭い扁平なビームスポット形状を有する光ビーム、いわゆるラインビームに整形される。仮に、図３（ａ）に破線で示す位置に受光面を配置したとすると、右上図に示すように、該受光面にはＸ方向に長くＺ方向に短いビームスポットが現れる。

【0037】

さらに、この実施形態の光照射部４０は、ライン光ビームＬの光路をＺ方向に所定範囲でシフトさせる機能を有している。その具体的態様としては、例えば以下の２つの構成例が考えられる。

【0038】

図３（ｂ）に示す事例では、分割レンズ部４４１から出射される合成された光ビームの光路上に光路シフト用の光学素子４４５が配置される。この光学素子４４５は、例えば平行平面板であり、アクチュエーター４４６により、Ｘ軸まわりに揺動可能となっている。光学素子４４５が光路に垂直に配置された状態では、光学素子４４５が設けられない状態と同様、光ビームＬは直進する。

【0039】

一方、光路に対する光学素子４４５を光路に対し傾けることにより、出力光の光路は、Ｙ方向へ向かうことに変わりはない一方、Ｚ方向に所定の範囲で変位する。すなわち、破線で示される位置に受光面が配置された場合、右上図に示すように、該受光面に現れるＸ方向に長く延びるビームスポットは、光学素子４４５の傾きの大きさに応じてＺ方向に変化する。このように、光学素子４４５は、ライン光ビームＬをＺ方向にシフトさせる機能を有する。アクチュエーター４４６は、露光制御部９１２により制御されて、光路に対する光学素子４４５の傾きを調整する。

【0040】

また、図３（ｃ）に示す事例では、レーザー出射部４３に光学素子４３５が配置される。具体的には、光源ユニット４３０の集光レンズ４３３の出力側で、分割レンズ部４４１よりも手前側に、光路シフト用の光学素子４３５が配置される。光学素子４３５は例えば平行平面板であり、アクチュエーター４３６により、Ｘ軸まわりに揺動可能となっている。図３（ａ）に点線で示すように、光学素子４３５は複数の光源ユニット４３０のそれぞれに設けられており、アクチュエーター４３６は、それら複数の光学素子４３５を互いに独立に駆動する。

【0041】

各光源ユニット４３０に設けられた光学素子４３５が互いに同一方向へ同一角度で傾いた状態では、図３（ｂ）に示す例と同様に、破線で示される受光面では、合成されたライン光ビームＬが作るビームスポットがＺ方向に変位する。一方、各光学素子４３５の傾きが同一でない場合、各光源ユニット４３０からの出射光は単一光ビームに合成されず、光学素子４３５の傾きに応じた距離だけＺ方向に離隔したまま受光面に到達する。したがって、右上図に示すように、受光面には複数のビームスポットが形成され得る。例えば、５組の光源ユニット４３０に設けられた光学素子４３５の傾きが全て異なる場合、５本に分かれた光ビームＬが照明光学系４４から出射されることになる。

【0042】

このように、光照射部４０は、Ｘ方向に長く延びて強度が均一であり、Ｚ方向には短い扁平のスポット形状を有する高強度のレーザー光ビーム（ラインビーム）Ｌを生成し出射する。図３（ｂ）に示す構成例では、光ビームＬの出射位置はＺ方向にシフト可能である。また、図３（ｃ）に示す構成例では、Ｚ方向へのシフトに加えて、光ビームＬをＺ方向に分割して複数のビームを出射することが可能である。このときのレーザー光ビームＬの進行方向はＺ方向位置および本数に関わらず（＋Ｙ）方向である。光ビームＬは、次に説明する露光ヘッド４１に案内される。

【0043】

図４は露光ヘッドが備える詳細構成の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、露光ヘッド４１では、回折光学素子４１１を有する変調部４１０が設けられている。具体的には、露光ヘッド４１に上下方向（Ｚ方向）に延設された支柱４００の上部に取り付けられた変調部４１０は、回折光学素子４１１の反射面を下方に向けた状態で、可動ステージ４１２を介して支柱４００に支持されている。

【0044】

露光ヘッド４１において、回折光学素子４１１は、その反射面の法線が入射光ビームＬの進行方向に対して傾斜して配置されており、照明光学系５３から射出された光は、支柱４００の開口を通してミラー４１３に入射し、ミラー４１３によって反射された後に回折光学素子４１１に照射される。そして、回折光学素子４１１の各チャンネルの状態が露光データに応じて制御部９によって切り換えられて、回折光学素子４１１に入射したレーザー光ビームＬが変調される。

【0045】

そして、回折光学素子４１１から０次回折光として反射されたレーザー光が投影光学系４１４のレンズへ入射する一方、回折光学素子４１１から１次以上の回折光として反射されたレーザー光は投影光学系４１４のレンズへ入射しない。つまり、基本的には回折光学素子４１１で反射された０次回折光のみが投影光学系４１４へ入射するように構成されている。０次回折光が（－Ｚ）方向へ出射されるように、回折光学素子４１１は配置されている。回折光学素子４１１としては、例えばシリコン・ライト・マシーンズ社のＧＬＶ（Grating Light Valve；「ＧＬＶ」は同社の登録商標）素子を好適に適用可能である。

【0046】

図５は回折光学素子が備える構成の一例を模式的に示す図である。より具体的には、図５（ａ）は回折光学素子４１１の概略構成を模式的に示す図である。また、図５（ｂ）は回折光学素子４１１への光ビームＬの入射状態を示す図である。また、図５（ｃ）は回折光学素子４１０が取り得る第１の状態、図５（ｄ）は回折光学素子４１０が取り得る第２の状態を示す図である。

【0047】

図５（ａ）に示すように、回折光学素子４１１は、基板４１１０上で、固定リボン４１１１および可動リボン４１１２を平板状のボトム電極４１１３の表面に対向させつつ、当該表面に平行な方向へ交互に並べた概略構成を備える。固定リボン４１１１および可動リボン４１１２では、その上面が光を反射する反射面となっている。固定リボン４１１１は、ボトム電極４１１３に対して一定間隔を空けて固定されている。

【0048】

ここで、回折光学素子４１１における位置関係を表すために、αβγ直交座標軸を導入する。すなわち、固定リボン４１１１および可動リボン４１１２の配列方向をα方向、各リボンの長手方向をβ方向とする。また、固定リボン４１１１の表面に垂直な方向をγ方向とする。

【0049】

露光ヘッド４１では光ビームＬの光路が折り曲げられているため、ＸＹＺ座標軸とαβγ座標軸とは必ずしも一致しない。ただし、後述するように、照射光学系４４からＸ方向に延びるライン光ビームとして出射される光ビームＬは、その長手方向がリボンの配列方向に沿うように入射するため、Ｘ方向とα方向とは互いに平行である。また、光ビームＬは、（＋γ）側から各リボンの上面に入射する。図５（ｂ）に示すように、光ビームＬは、リボン列の配列方向αに平行、したがって各リボン４１１１，４１１２の延設方向βに垂直に、かつ、各リボン４１１１，４１１２のβ方向における中央部に入射する。全てのリボン４１１１，４１１２に対する入射光量が均一となるように、ライン光ビームＬのα方向における広がりは、リボン列の端部よりも外側まで延びていることが望ましい。

【0050】

可動リボン４１１２は、ボトム電極４１１３に対して変位可能に設けられており、印加される制御電圧に応じてボトム電極４１１３に対し接近・離間方向に変位する。可動電極４１１２の変位量は、制御電圧によりボトム電極４１１３との間に生じる電位差の大きさに依存する。露光ヘッド４１には、制御部９の露光制御部９１２により制御される駆動回路（ＣＭＯＳドライバー）４１９が設けられており、露光制御部９１２からの制御指令に応じて、駆動回路４１９から可動リボン４１１２に対し制御電圧が印加される。この実施形態の回折光学素子４１１では、可動リボン４１１２に印加される制御電圧の大きさにより、図５（ｃ）に示す第１の状態と、図５（ｄ）に示す第２の状態とを取る。

【0051】

図５（ｃ）に示す第１の状態では、固定リボン４１１１の表面と可動リボン４１１２の表面高低差ｄ１が入射光の波長λに対して次式：
２・ｄ１＝（２ｎ＋１）・λ／２
により表される（ｎは０以上の整数）。つまり、高低差ｄ１の２倍が半波長の奇数倍である。上式の左辺（２ｄ１）は、回折光学素子４１１の表面に対し垂直に、つまり固定リボン４１１１および可動リボン４１１２に対し反射面の法線方向から入射する光Ｌｉが、固定リボン４１１１の表面で反射された場合と可動リボン４１１２の表面で反射された場合との光路長の差に相当する。光路長差が半波長の奇数倍であるため、固定リボン４１１１の表面で反射された光と可動リボン４１１２の表面で反射された光とが互いに逆位相となって打ち消し合う。このため、垂直方向への反射光（正反射光）は出射されず、光路長差が異なる斜め方向への出射光、すなわち１次以上の回折光Ｌｇが出射される。

【0052】

これに対して、図５（ｄ）に示す第２の状態では、固定リボン４１１１の表面と可動リボン４１１２の表面との高低差ｄ２が入射光の波長λに対して次式：
２・ｄ２＝２ｎ・λ／２＝ｎ・λ
により表される（ｎは０以上の整数）。つまり、高低差ｄ２は半波長の偶数倍、波長の整数倍である。この場合、固定リボン４１１１の表面で反射された光と可動リボン４１１２の表面で反射された光とが同位相であるため、これらの光が正反射光（０次回折光）Ｌｏとして回折光学素子４１１から出射される。

【0053】

この実施形態では、回折光学素子４１１から出射される０次回折光を基板Ｗに照射して描画を行う。したがって、基板Ｓに向けて出射される露光ビームに限ってみれば、回折光学素子４１１の状態が図５（ｃ）に示す第１の状態であるときには露光ビームが出射されず、図５（ｄ）に示す第２の状態であるときに露光ビームが出射される。そこで、以後の説明では、光出射の状態を理解しやすくするために、図５（ｃ）に示す第１の状態を「露光オフ状態」、図５（ｄ）に示す第２の状態を「露光オン状態」と称する。回折光学素子４１１のある位置において、露光オン状態は基板Ｓに向けて光が照射される状態、露光オフ状態は該光が照射されない状態である。これらは可動リボン４１１２に印加される制御電圧の大きさで区別される。

【0054】

制御電圧は個々の可動リボン４１１２に対し個別に設定可能であり、したがって１つの可動リボン４１１２とこれに隣接する固定リボン４１１１とからなるリボン対ごとに露光オン状態と露光オフ状態とを現出させることができる。一のリボン対により構成される露光オン・オフの最小単位を、以下では「チャンネル」と称し符号Ｃを付すこととする。チャンネルＣが配列されるα方向においては、固定リボン４１１１と可動リボン４１１２との対で構成されるチャンネルＣが、配列ピッチＰで一列に配列されている。

【0055】

したがって、回折光学素子４１１は、α方向における各位置で個別に反射光の強度を変化させることが可能であり、各位置からの反射光の強度は露光制御部９１２からの制御指令によって設定することができる。つまり、回折光学素子４１１は、α方向を長手方向とする回折格子型かつ一次元の空間光変調器となっている。

【0056】

α方向においてはチャンネル単位で反射光の強度を変えることができるから、同方向における分解能はチャンネルＣの配列ピッチＰであると言える。なお、露光により形成される最小スポットサイズはビームスポットのサイズにも依存するから、ここでいう分解能とは、α方向における位置分解能である。そして、次に説明するように、この実施形態の変調部４１０は、複数の回折光学素子４１１を有している。

【0057】

図６は変調部における回折光学素子の配置を示す図である。図６（ａ）に示すように、この実施形態の変調部４１０は複数の（この例では５個の）回折光学素子４１１を備えている。より具体的には、互いに同一の構成を有する５個の回折光学素子４１１ａ～４１１ｅは、各々のチャンネルＣの配列方向をα方向に平行に、かつ、互いにβ方向に位置を異ならせて近接配置されている。また、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅでは、α方向における位置が配列ピッチＰの（１／５）ずつ異なっている。

【0058】

より一般化すれば、回折光学素子４１１の個数がＮ（Ｎは２以上の整数）であるとき、各回折光学素子４１１は、β方向に互いに位置を異ならせて、しかもα方向には（Ｐ／Ｎ）に相当する距離だけ位置を異ならせて配置される。

【0059】

図６（ｂ）はこのような回折光学素子４１１の配置に対応して基板Ｓ上に形成される最終像を示す図である。より具体的には、図６（ｂ）は、回折光学素子４１１ａ～４１１ｅの互いに対応する１つのチャンネルＣを同時にそれぞれ露光オン状態としたときに基板Ｓ上に形成される像を模式的に示したものである。

【0060】

投影光学系４１４における縮小倍率を例えば（１／Ｍ）とするとき、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅがα方向に（Ｐ／５）ずつ位置を異ならせて配置されているため、基板Ｓ上ではＸ方向に（Ｐ／５Ｍ）だけずれた像が形成される。回折光学系４１１の配設数をＮに一般化すると、像間のずれは（Ｐ／（Ｎ・Ｍ））である。一方、Ｙ方向における像間のずれは、変調部４１０における回折光学素子４１１（４１１ａ～４１１ｅ）のβ方向のピッチＤを用いると、（Ｄ／Ｍ）で表される。

【0061】

これらの寸法の代表的な数値例を挙げておく。回折光学素子４１１におけるチャンネルＣのα方向の配列ピッチＰは、例えば５μｍである。また、β方向における配列ピッチＤは例えば７５μｍである。そして、投影光学系４１４の縮小倍率（１／Ｍ）は例えば（１／５）である。これらの数値およびＮ＝５を適用すると、図６（ｂ）に示される最終像におけるＸ方向の位置分解能は０．２μｍとなる。回折光学素子４１１が単一である従来技術では位置分解能は１μｍであり、５倍（一般的にはＮ倍）の位置分解能が得られる。

【0062】

以上のことからわかるように、単一の回折光学素子４１１では、Ｘ方向における位置分解能は（Ｐ／Ｍ）である。一方、上記のようにＮ個の回折光学素子４１１をα方向に（Ｐ／Ｎ）だけずらして配列した場合の位置分解能は（Ｐ／（Ｎ・Ｍ））となり、位置分解能がＮ倍に向上する。その具体的な活用方法については後述する。

【0063】

図７は空間光変調器へのビーム光の入射態様を例示する図である。光照射部４０から出射されるライン光ビームＬは、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、その長手方向がα方向と一致するように、かつ全てのチャンネルＣに光が入射するように、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに入射する。ここで、光照射部４０が図３（ｂ）に示す構成を有するものであれば、図７（ａ）に示すように、光ビームＬは回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうちいずれか１つに選択的に入射し、かつ、入射先となる１つの回折光学素子を切り替え可能である。

【0064】

光照射部４０が図３（ｂ）に示す構成を有し、かつ各光源ユニット４３０から出射される光ビームが１本のライン光ビームＬに合成されている場合も同様である。一方、各光源ユニット４３０から出射される光ビームが合成されずに出射される場合には、図７（ｂ）に示すように、５本のライン光ビームＬがそれぞれ５つの回折光学素子４１１ａ～４１１ｅの１つに入射する。

【0065】

このように、この実施形態の光照射部４０は、空間光変調器４１０が備える複数の回折光学素子４１１に対する光ビームＬの入射態様を異ならせることが可能である。また、後述するように、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅは、それぞれ個別の露光データに基づいて制御される。したがって、光ビームＬを各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのいずれに入射させるかと、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅを制御する露光データとを組み合わせることで、従来技術よりも高い位置分解能でパターンの形成位置を制御することが可能である。

【0066】

図４に戻って、投影光学系４１４のレンズを通過した光は、フォーカシングレンズ４１５により収束され、（－Ｚ）方向を進行方向とする、つまり下向きの露光ビームとして所定の倍率にて基板Ｓ上へ導かれる。投影光学系４１４は縮小光学系を構成している。このフォーカシングレンズ４１５はフォーカス駆動機構４１６に取り付けられている。そして、制御部９のフォーカス制御部９１３からの制御指令に応じてフォーカス駆動機構４１６がフォーカシングレンズ４１５を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させることで、フォーカシングレンズ４１５から射出された露光ビームの収束位置が基板Ｓの上面に調整される。

【0067】

図４に一点鎖線で示されるレーザー光ビームＬの光路に沿って示すように、光照射部４０から露光ヘッド４１へ案内されるレーザー光ビームＬは、Ｘ方向を長軸方向、Ｚ方向を短軸方向としてＸ方向に均一に細長く延びるビームスポット形状を有している。一方、光変調器４１０により変調された後の変調レーザー光ビームＬｍは、Ｘ方向を長軸方向、Ｙ方向を短軸方向としており、しかも、Ｘ方向の各位置における強度が露光データに応じて変調されている。さらに、投影光学系４１４から基板Ｓに向けて出射される露光ビームＬｅは、変調されたレーザー光ビームＬｍをＸ方向およびＹ方向に縮小したものとなっている。このようにスポットサイズが絞り込まれた露光ビームＬｅを基板Ｓの被露光面に入射させることで、基板Ｓの表面に微細なパターンを描画することができる。

【0068】

露光データに応じて変調された露光ビームＬｅを基板Ｓに入射させながら、露光ヘッド４１と基板ＳとをＹ方向に相対移動させることで、基板Ｓのうち、露光ビームＬｅのＸ方向におけるスポットサイズと同等の幅を有しＹ方向に延びる帯状の領域を露光することができる。Ｘ方向における露光ヘッド４１と基板Ｓとの相対位置を順次変更しながら露光を繰り返し行うことで、最終的には基板Ｓの全体を露光することができる。

【0069】

このように、露光ヘッド４１と基板Ｓとの間で、Ｙ方向への走査移動とＸ方向への走査移動とを組み合わせることで、基板Ｓの全体に描画を行うことができる。本明細書では、Ｙ方向への走査移動を「主走査移動」と称し、Ｙ方向を「主走査方向」と称する。一方、Ｘ方向への走査移動を「副走査移動」と称し、Ｘ方向を「副走査方向」と称する。この実施形態では、固定された露光ヘッド４１に対し基板Ｓを支持するステージ２が移動することで、これらの走査移動が実現される。

【0070】

上記のような構成を有する露光ユニット４については、Ｘ方向に位置を異ならせて複数設けることが可能である。この実施形態では、互いに同一の構成を有する露光ユニット４が５組設けられており、これらが並列的に露光ビームＬｅを出射し描画を行うことで、描画処理のスループット向上が図られている。なお、これらの露光ユニット４は互いに独立して動作し得るが、構造上、基板Ｓに対する走査移動については画一的である。

【0071】

図８は上記のように構成された露光装置により実行される処理を示すフローチャートである。この動作は、制御部９のＣＰＵ９１がストレージ９３に予め記録された制御プログラム９３１を実行し、上記した装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

【0072】

露光対象となる基板Ｓがステージ２にセットされると（ステップＳ１０１）、ステージ２上における基板Ｓの姿勢と描画パターンとの位置を合わせるためのアライメント調整が行われる（ステップＳ１０２）。アライメント調整の方法については多くの公知技術があるため、ここでは説明を省略する。

【0073】

これと並行して、または前後して、露光データ生成部９１１は、ストレージ９３に保存されているＣＡＤデータ９３２を読み出し（ステップＳ１０３）、これに基づきラスターデータを作成する（ステップＳ１０４）。描画すべきパターンの形状やサイズ等を表す設計データであるＣＡＤデータ９３２は、一般にベクターデータとして作成されている。一方、空間光変調器４１０、より具体的には回折光学素子４１１の制御に適しているのは、パターンを所定のグリッドサイズで分割した画素単位で表現したラスターデータ（ビットマップデータ）である。そこで、露光データ生成部９１１は、ベクターデータを変換してラスターデータを作成するためのデータ処理（ラスタライズ）を実行する（ステップＳ１０４）。ここで作成されるラスターデータは、従来技術と同様、回折光学素子４１１が単一である場合の位置分解能（例えば５μｍ）を想定したものである。

【0074】

こうしてアライメント調整およびラスターデータ作成により得られた結果に基づき、露光データ生成部９１１は、実際に空間光変調器４１０に与えられる露光データを作成する（ステップＳ１０５）。ステージ２への載置時の位置ずれや基板Ｓ自体の歪み等に起因して、作成されたラスターデータをそのまま空間光変調器４１０の制御に適用した場合、基板Ｓ上での描画位置が所期のものからずれてしまうことがあり得る。この問題を解消するため、ラスターデータに対し、アライメント調整の結果を反映させた補正を施すことにより、最終的に空間光変調器４１０に与えられる露光データが作成される。この目的のための補正方法については公知であるため、ここでは説明を省略する。

【0075】

次に、作成された露光データに基づき、標準グリッドでの露光を適用可能であるか否かが判断される（ステップＳ１０６）。このような判断を行いその結果で以下の動作を異ならせる理由について説明する。なお、以下では統一的な説明を行うために、空間光変調器４１０により変調された光ビームが縮小光学系を介することなく像面に到達するケースを考える。これは、投影光学系４１４の倍率Ｍが１である場合の基板Ｓ表面を像面と考えた場合と等価である。このように考えると、像面におけるＸ方向の位置分解能は、回折光学素子４１１の配列ピッチＰと同等となる。

【0076】

図９はラスタライズ処理におけるパターンとグリッドとの関係を例示する図である。描画すべきパターンをベクターデータとして表したＣＡＤデータ９３２に基づき描画を行う場合、ＣＡＤデータ９３２は描画可能な画素サイズを考慮して設定されるグリッド単位のラスターデータに変換（ラスタライズ）される。また、基板Ｓのアライメント調整の結果に応じて、ラスターデータには適宜の補正がなされて露光データが作成される。

【0077】

図９（ａ）は、ＣＡＤデータ９３２により表される、あるパターン領域Ｒｐに描画されるべきパターンＰｖの一例を表している。また、図９（ｂ）および図９（ｃ）はパターンＰｖにラスタライズ用のグリッドを重ねた例を示す図である。ここでは、仮想的な画像平面における方向を実空間と区別して表すため、ｘｙ座標軸を導入する。この実施形態では、ｘ座標軸はＸ座標軸と平行であり、したがって回折光学素子４１１におけるチャンネルＣの配列方向に平行である。このため、ｘ方向のグリッドサイズＧｘはチャンネルＣの配列ピッチＰに相当する大きさ（例えば５μｍ）である。なお、ｙ方向のグリッドサイズＧｙは、回折光学素子４１１のオン・オフの切り替え速度および基板Ｓの主走査移動速度に依存する。以下では、このときのグリッドを「標準グリッドＳＧ」と称する。

【0078】

図９（ｂ）に示すように、パターンＰｖのエッジとグリッド線とがよく一致している場合には、現在のグリッド設定（標準グリッドＳＧ）で作成された露光データを用いて露光を行えばよい。一方、図９（ｃ）に示すように、パターンＰｖのエッジとグリッド線との乖離が大きい場合には、現在のグリッド設定で作成された露光データにより露光を行うと、像面におけるパターンは、ｘ方向（基板Ｓ上ではＸ方向）の位置に大きなずれを生じることとなる。

【0079】

この問題に対応するため、この実施形態では、標準グリッドＳＧで作成された露光データに基づく露光の適否を判断し（ステップＳ１０６）、その結果により以下の動作を異ならせる。適否の判断は、作成された露光データで表されるパターンとＣＡＤデータ９３２により表されるパターンとの間のｘ方向の位置ずれの程度に基づいて行うことができる。より具体的には、所定の描画単位（例えば基板１枚分、１主走査移動分等）で規定される領域内に、上記の位置ずれ量が予め定められた許容量を超える領域がなければ標準グリッドを適用可能と判断する一方、許容量を超える位置ずれを有する領域がある場合には標準グリッドの適用を不可と判断することができる。

【0080】

標準グリッドの適用が可能と判断された場合には（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、従来技術と同様に、標準グリッドで作成済みの露光データに基づき露光を行う（第１露光動作；ステップＳ１０７）。このとき、光照射部４０は、複数の光源ユニット４３０から出射される光ビームを１本の光ビームＬとして合成し、複数の回折光学素子４１１のうち適宜に選択されたいずれか１つに光ビームＬを入射させる。

【0081】

このとき回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうちどれが用いられるかについては、予め固定的に決められていてもよい。また、光ビームＬの入射先を定期的に変更して、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅが満遍なく使用されるようにしてもよい。このようにすると、特定の回折光学素子だけが高い頻度で使用されて劣化するのを防止することができる。ただし、図６（ｂ）に示したように、どの回折光学素子４１１が使用されるかにより像形成位置はＹ方向に変化するから、これによる位置ずれを回避するため、選択された回折光学素子４１１に応じて露光タイミングが調整される。

【0082】

１枚の基板Ｓについて露光が終了すれば、当該処理済みの基板Ｓは外部へ搬出される（ステップＳ１０８）。こうして１枚の基板Ｓを被露光物とする露光処理が終了する。さらに未処理基板Ｓがある場合には、ステップＳ１０１からの処理を繰り返すことで、それらの基板Ｓについても順次露光処理することができる。

【0083】

一方、標準グリッドの適用が不可能と判断された場合には（ステップＳ１０６においてＮＯ）、露光データの再作成（ステップＳ１１１）およびそれに基づく第２露光動作（ステップＳ１１２）が実行される。なお、これらの処理を実行するか否かについて、オペレーターからの指示入力を待つ態様としてもよい。

【0084】

図１０は露光データ再作成および第２露光動作を示すフローチャートである。また、図１１はパターンとグリッドとの関係を模式的に示す図である。まず、ライン光ビームが１本に合成される場合について説明する。図１１（ａ）に示すように、ＣＡＤデータ９３２により表されるパターンが、標準グリッドＳＧに概ね合致するパターンＰｖ１と、標準グリッドＳＧからのずれが大きいパターンＰｖ２，Ｐｖ３とをともに含むものであったとする。この場合、位置ずれの大きいパターンＰｖ２，Ｐｖ３を含むことが、標準グリッドＳＧの適用が不可能と判断される根拠となる。また、パターンＰｖ２，Ｐｖ３との間でグリッドに対するずれ量が異なることもあり得る。

【0085】

このような場合には、標準グリッドＳＧのｘ方向グリッドサイズＰを（１／５）に微細化した微細化グリッドＦＧを用いて、再度ラスターデータが作成され（ステップＳ２０１）、さらにアライメント調整等の結果に基づく補正を行って露光データが作成される（ステップＳ２０２）。

【0086】

ここでは５つの回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに対応してグリッドサイズを（Ｐ／５）としているが、より一般的に回折光学素子４１１の配設数Ｎに対して、微細化グリッドＦＧではグリッドサイズを（Ｐ／Ｎ）とすることができる。図１１（ｂ）は微細化グリッドＦＧを用いて求められた露光データを模式的に示している。このようにすることで、ラスターデータが表すパターンＰｒ１～Ｐｒ３とＣＡＤデータ９３２により規定されるパターンＰｖ１～Ｐｖ３との間の位置ずれを解消することができる。

【0087】

なお、回折光学素子の配設数によって微細化された微細化グリッドＦＧによっても、ＣＡＤデータ９３２で表されるパターンを完全に再現できないことがあり得る。具体的には、微細化グリッドＦＧの格子線が、ＣＡＤデータ９３２が表すパターンのエッジと一致しないケースがある。そのような場合には、エッジ位置をｘ方向のいずれかにシフトさせて格子線と一致させることができる。いずれの方向にシフトさせるかについては、予め定められていてもよく、ユーザー指定ができるようにしてもよい。また、適宜の画像処理技術、例えばディザ処理によってシフト方向を分散させることもできる。

【0088】

各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅの個々の位置分解能は依然としてチャンネルＣの配列ピッチＰである。しかしながら、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅがα方向に（Ｐ／Ｎ）ずつ位置を異ならせて配置されているため、これらを使い分けることで、像面を露光して得られる最終像については、実効的な位置分解能を（Ｐ／Ｎ）まで向上させることができる。すなわち、図１１（ｃ）に示すように、各パターンＰｒ１～Ｐｒ３を形成するための露光を、各パターンの位置に応じた配置の回折光学素子４１１を用いて行うことで、標準グリッドＳＧに合致しないパターンについても適切な位置に形成することが可能となる。この例では、パターンＰｒ１を回折光学素子４１１ａにより、パターンＰｒ２を回折光学素子４１１ｃにより、パターンＰｒ３を回折光学素子４１１ａにより、それぞれ露光することになる。

【0089】

このような使い分けを実現するための処理は以下の通りである。露光データの再作成処理（図１０（ａ））では、微細化グリッドＦＧを適用して作成された露光データに基づき、各パターンがどの回折光学素子４１１での露光に適しているかに応じて、パターンの領域分割を行う（ステップＳ２０３）。具体的には、標準グリッドＳＧで作成された露光データが表すパターンとＣＡＤデータ９３２が表すパターンとの位置ずれ量に応じて、領域分割を行うことができる。

【0090】

こうして分割された領域の各々は、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのそれぞれに対応する露光データのいずれかに割り当てられる（ステップＳ２０４）。具体的には、この実施形態では、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに対し、それぞれ個別の露光データが作成され、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅは対応する露光データに基づき制御される。各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに対応する露光データのそれぞれは、当該回折光学素子が露光すべき領域をカバーするように作成される。これにより、各領域がいずれかの露光データに割り当てられる。

【0091】

例えば図１１（ａ）に示すパターンでは、パターンＰｖ１に対応するデータは１つの回折光学素子４１１ａに対応する露光データに割り当てられる。同様に、パターンＰｖ２に対応するデータは回折光学素子４１１ｃに対応する露光データに、パターンＰｖ３に対応するデータは回折光学素子４１１ｅに対応する露光データに、それぞれ割り当てられる。このようにして、各パターンは回折光学素子４１１ａ～４１１ｅそれぞれに対応する露光データのいずれかに割り当てられる。

【0092】

こうして再作成された露光データに基づいて行われる第２露光動作（図８のステップＳ１１２、図１０（ｂ））では、光変調器４１０への光ビームＬの入射位置を切り替えながらその都度露光を実行することで、分割された領域ごとに、それぞれの形成位置に応じた回折光学素子４１１を用いて露光される。具体的には、例えば次のようにすることができる。なお、回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのβ方向における位置の違いに起因するＹ方向の位置ずれはこの場合にも生じるから、各回折光学素子４１１の動作タイミングは適宜調整される。

【0093】

まず、回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうち一が選択される（ステップＳ３０１）。そして、光変調器４１０に対する光ビームＬの入射位置が、選択された一の回折光学素子４１１に設定される（ステップＳ３０２）。すなわち、光ビームＬが回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうち選択された１つに入射するように、光照射部４０（光学素子４３５または光学素子４３６）が調整される。これにより、光ビームＬは回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうち選択されたいずれか１つに選択的に入射することになる。

【0094】

そして、選択された回折光学素子４１１に対応する露光データを用いて、露光が行われる（ステップＳ３０３）。すなわち、回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのうち、光ビームＬの入射位置として選択された１つに対して光ビームＬが照射されるとともに、当該回折光学素子が対応する露光データに基づき駆動されることで、像面が露光され露光データに対応する像が形成される。なお、選択されていない回折光学素子４１１については、光ビームＬが入射しないため、可動リボン４１１２の動きは露光動作に影響しない。したがって、全ての回折光学素子４１１ａ～４１１ｅが並列駆動されてもよい。

【0095】

露光に必要な全ての回折光学素子４１１ａ～４１１ｅを用いた露光が終了するまで（ステップＳ３０４）、回折光学素子４１１の選択を切り替えながら、ステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理が繰り返される。これにより、形成すべきパターンの全てが露光により形成されることになる。各パターンの位置に応じてそれを形成する回折光学素子４１１が選択されるため、標準グリッドＳＧに合致するパターンだけでなく、それ以外のパターンについても適正な位置に形成することが可能である。

【0096】

図１２はライン光ビームが分割されている場合の第２露光動作を示すフローチャートである。この場合も、露光データを再作成する処理は同じとすることができる。この第２露光動作は、光照射部４０が図３（ｃ）に示す構成を有している場合に実行可能である。まず、各光源ユニット４３０に設けられた光路シフト用の光学素子４３５がそれぞれ駆動されて、５つの光源ユニット４３０から出射される光ビームのＺ方向位置が互いに異なるモード（ビーム分割モード）に設定される（ステップＳ４０１）。これにより、図７（ｂ）に示すように、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのそれぞれに光ビームＬが照射される。

【0097】

そして、各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに対して、それぞれ独立した露光データに基づく駆動が併行して行われる（ステップＳ４０２）。これにより露光が実行される。ただし、合成された光ビームＬに比べて各回折光学素子４１１ａ～４１１ｅに入射する光量が小さいから、露光量が不足している場合には（ステップＳ４０３においてＮＯ）、ステップＳ４０２に戻って、露光量が必要量を充足するまで（ステップＳ４０３においてＹＥＳ）露光が繰り返される。変調された５本の光ビームは、縮小光学系である投影光学系４１４に入射し、ビーム間の距離はさらに小さくなる。

【0098】

このような露光動作を実行することにより、この実施形態では、微細化グリッドＦＧを用いて作成される露光データとＮ個の回折光学素子４１１の使い分けとを行うことで、単一の回折光学素子４１１が用いられる従来技術に比べて、Ｘ方向の位置分解能がＮ倍に向上している。このため、標準グリッドＳＧでの露光ではパターンの形成位置がずれてしまうような場合でも、露光によるパターンを適切な位置に形成することができる。

【0099】

以上説明したように、本実施形態の露光装置１においては、光照射部４０が本発明の「光照射部」として機能しており、そのうち空間光変調器４１０が本発明の「変調部」として機能している。また、回折光学素子４１１（４１１ａ～４１１ｅ）が本発明の「光変調素子」として機能している。また、レーザー光源４３１が本発明の「光源」として機能している。また、制御部９では、露光データ生成部９１１および露光制御部９１２が、それぞれ本発明の「データ処理部」および「露光制御部」として機能している。そして、上記実施形態では、α方向が本発明の「長手方向」に相当する。

【0100】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、上記実施形態では５つの回折光学素子４１１ａ～４１１ｅが、隣り合う素子間でα方向に（Ｐ／５）ずつ位置がずれるように配列されている。しかしながら、回折光学素子の並びはこれに限定されない。すなわち、回折光学素子４１１ａ～４１１ｅのβ方向における並び順を入れ替えた構成でもよい。要は、Ｎ個の回折光学素子のα方向の位置が互いに異なっており、かつそのうち１つをα方向に（Ｐ／Ｎ）だけ移動させたときに、他の１つの回折光学素子とα方向において重なるような位置関係となっていればよい。

【0101】

また例えば、上記実施形態では、回折光学素子４１１と光源ユニット４３０との配設数がいずれも「５」であるが、これらの配設数は上記に限定されるものではなく任意である。また、回折光学素子４１１と光源ユニット４３０とが同数でなくてもよい。特に、光照射部４０が図３（ｂ）に示す構成であるとき、各光源ユニット４３０からの光ビームは常に１本に集約されるため、必要な光量が得られる限りにおいて、光源ユニット４３０の数は回折光学素子４１１の数による制約を受けない。

【0102】

また、単独で十分な露光量を与えられるだけの光量を有する光ビームを光照射部で複数生成し、それらが複数の回折光学素子のそれぞれに入射されるようにしてもよい。このような構成によれば、１回の露光で必要な露光量を確保することができるので、繰り返し露光を行う必要がなく、露光処理に要する時間を短縮することができる。

【0103】

また、上記実施形態では、それぞれが独立したデバイスである回折光学素子４１１ａ～４１１ｅをβ方向に並べているが、このようにα方向を長手方向とする複数のリボン列がβ方向に複数並ぶ構造が、１つのデバイスとして実現されてもよい。

【0104】

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る露光装置および露光方法において、光変調素子は長手方向に周期的な周期構造を有する回折格子型の空間光変調素子であり、位置分解能が周期構造のピッチにより規定されるものであってもよい。このような構成によれば、微細加工で製造される回折格子のピッチよりもさらに小さい位置分解能で露光を行うことが可能となる。

【0105】

また例えば、光照射部は、Ｎ個の光変調素子のそれぞれに対応するＮ本の光ビームを出射するものであってもよく、この場合さらに、Ｎ本の光ビームを個別に出射するモードと、Ｎ本の光ビームを合成し１本の光ビームとして出射するモードとを切り替えるように構成されてもよい。Ｎ本の光ビームをＮ個の光変調素子のそれぞれに入射させることで、それらを並列的に作動させることが可能である。また、それらの光ビームを合成した場合には、より大きな光量で被露光物を露光することが可能となる。そして、これら２つのモードを切り替えるようにすれば、目的に応じてそれらを使い分けることが可能になる。

【0106】

あるいは例えば、光照射部は、光源から出射される光ビームの光路を変化させてＮ個の光変調素子に選択的に光ビームを入射させる構成でもよい。このような構成によれば、光ビームの光量を低下させることなく、光ビームが入射する光変調素子を切り替えることができる。

【0107】

また例えば、変調部から出射される光ビームを被露光物の表面に収束させる投影光学系を備え、光変調素子の各々から出射される光ビームが単一の投影光学系に入射するように構成されてもよい。この場合、投影光学系としては例えば縮小光学系を用いることができる。このような構成によれば、複数の光変調素子からの出射光を１つの光学像として被露光物に結像させることができる。縮小光学系を採用した場合には、光変調素子の構造で制約される分解能よりも高い分解能を得ることができる。

【0108】

また、この発明に係る露光方法においては、例えば、複数の光変調素子の各々に対して個別の露光データを作成することができる。このような構成によれば、長手方向において位置の異なる複数の光変調素子に異なる動作をさせることができ、これらの光変調素子を使い分けて高い位置分解能を得ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0109】

この発明は、例えば半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板にパターンを形成するために基板を露光する技術分野に好適である。

【符号の説明】

【0110】

１ 露光装置
２ ステージ
３ ステージ移動機構
４ 露光ユニット
９ 制御部
４０ 光照射部
４１０ 空間光変調器（変調部）
４１１，４１１ａ～４１１ｅ 回折光学素子（光変調素子）
４１４ 投影光学系
４３０ 光源ユニット
４３１ レーザー光源（光源）
９１１ 露光データ生成部（データ処理部）
９１２ 露光制御部
Ｌ レーザー光ビーム
Ｌｅ 露光ビーム
Ｓ 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】