DE10230378A1

DE10230378A1 - Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren und Einrichtung hierfür

Info

Publication number: DE10230378A1
Application number: DE10230378A
Authority: DE
Inventors: Takashi Okuyama; Hiroyuki Washiyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2003-01-16
Also published as: US20030011860A1; JP4728536B2; JP2003084444A; US7136087B2

Abstract

In einem Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche unter Verwendung einer Belichtungseinheit mit mehreren optischen Modulationselementen, die in einer regelmäßigen Anordnung längs einer ersten Richtung und längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, wird die Belichtungseinheit relativ zu der Zeichenfläche in eine Zeichenrichtung bewegt. Die Zeichenrichtung ist gegenüber der ersten Richtung unter einen Winkel geneigt, wodurch die Belichtungseinheit während ihrer Bewegung allmählich in die zweite Richtung verschoben wird. Die Modulationselemente werden sukzessive und selektiv auf Grundlage von Bit-Musterdaten betrieben, um einen auf das jeweilige Modulationselement fallenden Lichtstrahl zu modulieren, wann immer die Belichtungseinheit um eine Strecke A + a in die Zeichenrichtung bewegt wird. A bezeichnet dabei eine Strecke, die einem ganzzahligen Vielfachen einer Abmessung einer Einheitsbelichtungszone entspricht, die von dem jeweiligen Modulationselement auf der Zeichenfläche erzeugt wird, während a eine Strecke bezeichnet, die kleiner ist als die Abmessung der Einheitsbelichtungszone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zeichnen eines Zeichenmusters auf eine Fläche eines Werkstücks unter Verwendung einer Belichtungseinheit, die mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthält. Ferner betrifft die Erfindung eine Zeicheneinrichtung, in der das Zeichenverfahren durchgeführt wird.

Im Allgemeinen wird eine solche Zeicheneinrichtung eingesetzt, um auf optischem Wege feine Muster, Zeichen, Symbole und dergleichen auf die Oberfläche eines geeigneten Werkstücks zu zeichnen. Eine solche Zeicheneinrichtung wird beispielsweise zum Zeichnen eines Schaltungsmusters auf ein Werkstück eingesetzt, wenn eine gedruckte Leiterplatte mittels Fotolithografie gefertigt wird. In diesem Fall ist das Werkstück beispielsweise entweder ein lichtempfindlicher Film zwecks Fertigung einer Fotomaske oder eine auf einem geeigneten Substrat ausgebildete Fotolackschicht.

In jüngerer Vergangenheit wurden Schaltungsmuster-Zeichensysteme entwickelt, die einen integrierten Einsatz einer Zeicheneinrichtung, einer CAD-Station (Computer Aided Design) zum Entwerfen eines Schaltungsmusters und einer CAM- Station (Computer Aided Manufacturing) zum Editieren der entworfenen Schaltung vorsehen, um in effizienter Weise Schaltungsmuster zu zeichnen. In der Zeicheneinrichtung sind die CAD-Station und die CAM-Station über ein Nahbereichsnetz, kurz LAN, miteinander verbunden. LAN steht hierbei für "Local Area Network".

Ein Schaltungsmuster wird von der CAD-Station in Form von Vektorgrafikdaten entworfen und gehandhabt. Die Vektorgrafikdaten können nach Bedarf von der CAD-Station über das LAN an die CAM-Station übertragen werden, um das entworfene Schaltungsmuster zu editieren. Die Vektorgrafikdaten werden entweder von der CAD-Station oder der CAM-Station an die Zeicheneinrichtung geliefert und in einem in der Zeicheneinrichtung vorgesehenen Speichermedium, z. B. einer Festplatte, gespeichert.

Die Zeicheneinrichtung ist mit einem Vektor-Raster-Wandler und einem Bitmap- Speicher versehen. Die Vektorgrafikdaten werden beispielsweise von der Festplatte ausgelesen und von dem Vektor-Raster-Wandler in Rastergrafikdaten gewandelt. Die Rastergrafikdaten werden dann zwecks einer Zeichenoperation entwickelt und in dem Bitmap-Speicher gespeichert.

Die Zeicheneinrichtung hat ferner eine Belichtungseinheit, um auf Grundlage der Rastergrafikdaten ein Schaltungsmuster auf das Werkstück zu zeichnen. Die Belichtungseinheit kann eine von einer Mikrospiegelvorrichtung gebildete Einheit (DMD-Einheit), eine von einer Anordnung von Flüssigkristallanzeigeelementen gebildete Einheit (LCD-Einheit) oder dergleichen umfassen.

Bekanntlich hat die DMD-Einheit eine reflektierende Fläche, die von mehreren matrixartig angeordneten Mikrospiegelelementen gebildet ist. Jedes Mikrospiegelelement wird unabhängig zwischen einer ersten Reflexionsstellung und einer zweiten Reflexionsstellung bewegt. So kann ein Lichtstrahl, der als Ganzes auf die reflektierende Fläche der DMD-Einheit fällt, in mehrere Lichtstrahlen geteilt werden, indem die Mikrospiegelelemente jeweils unabhängig voneinander zwischen der ersten und der zweiten Reflexionsstellung bewegt werden.

Befindet sich in der in der Zeicheneinrichtung eingebauten DMD-Einheit das jeweilige Mikrospiegelelement in der ersten Reflexionsstellung, so reflektiert es den Lichtstrahl so, dass dieser auf das Werkstück gerichtet wird. Befindet sich dagegen das jeweilige Mikrospiegelelement in der zweiten Reflexionsstellung, so reflektiert es den Lichtstrahl so, dass dieser von seiner Ausrichtung auf das Werkstück abweicht. Da jedes der Mikrospiegelelemente als optisches Modulationselement dient, kann das Schaltungsmuster auf das Werkstück gezeichnet werden, indem die DMD-Einheit entsprechend den von dem Bitmap-Speicher ausgelesenen Rastergrafikdaten betrieben wird.

Wie ebenfalls bekannt ist, enthält die aus der LCD-Anordnung bestehende Einheit ein Paar transparente Plattenelemente mit einem dazwischen angeordneten Flüssigkristall und mehrere Paare transparente Elektrodenelemente, die matrixartig auf den transparenten Plattenelementen angebracht sind, so dass die transparenten Elektrodenelemente in jedem dieser Paare zur Deckung miteinander gebracht sind. Durch diese Anordnung der LCD-Einheit ist es möglich, durch Steuern der an den paarweise angeordneten Elektrodenelementen anliegenden Spannung selektiv den Durchtritt eines Lichtstrahls durch das jeweilige Paar Elektrodenelemente zu ermöglichen. Da jedes Paar der transparenten Elektrodenelemente auch als optisches Modulationselement dient, kann so das Schaltungsmuster auf das Werkstück gezeichnet werden, indem die LCD-Einheit entsprechend den aus dem Bitmap-Speicher ausgelesenen Rastergrafikdaten betrieben wird.

Ferner ist die Zeicheneinrichtung mit einer Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen und Einkoppeln eines Lichtstrahls in die Belichtungseinheit versehen. In Abhängigkeit der Empfindlichkeit und der optischen Eigenschaften der Fotolackschicht auf dem Werkstück wird in der Lichtquellenvorrichtung eine geeignete Lampe verwendet, z. B. eine lichtaussendende Diode (LED), eine Hochdruck- Quecksilberdampflampe, eine Xenonlampe, eine Blitzlampe oder dergleichen.

Für gewöhnlich hat ein auf das Werkstück zu zeichnendes Schaltungsmuster eine Fläche, die beträchtlich größer als die Belichtungsfläche ist, die eine Belichtungseinheit oder mehrere Belichtungseinheiten liefern. Deshalb ist es erforderlich, das Werkstück mit mindestens einer Belichtungseinheit abzutasten, bevor ein großes Schaltungsmuster vollständig auf das Werkstück gezeichnet werden kann. Zu diesem Zweck hat die Zeicheneinrichtung einen beweglichen Zeichentisch, auf dem das Werkstück angeordnet wird. Der Zeichentisch wird relativ zur Belichtungseinheit bewegt, wobei das auf dem Zeichentisch liegende Werkstück mit der Belichtungseinheit abgetastet wird.

Herkömmlicherweise wird in der Zeicheneinrichtung als Abtastverfahren ein schrittweises und mit Wiederholungen arbeitendes Verfahren eingesetzt, das auch als "step and repeat"-Verfahren bezeichnet wird. In diesem Verfahren wird der Zeichentisch relativ zu der Belichtungseinheit intermittierend bewegt, so dass ein Teil des Schaltungsmusters durch Betätigen der Belichtungseinheit entsprechend den Rastergrafikdaten auf das Werkstück gezeichnet wird, während der Zeichentisch angehalten ist, und die intermittierende Bewegung des Zeichentisches so lange fortgesetzt wird, bis das Schaltungsmuster vollständig gezeichnet ist.

Es ist auch eine Zeicheneinrichtung bekannt, die einen Laserstrahlabtaster enthält. Der Laserstrahlabtaster hat einen optischen Laserstrahlablenker zum Ablenken eines Laserstrahls derart, dass ein Zeichentisch mit dem abgelenkten Laserstrahl abgetastet wird, sowie einen Laserstrahlmodulator zum selektiven Steuern der Einkopplung des Laserstrahls in den Laserstrahlablenker. Durch Betreiben des Laserstrahlmodulators entsprechend den Rastergrafikdaten kann so ein Schaltungsmuster auf ein Werkstück gezeichnet werden.

In den herkömmlichen Zeicheneinrichtungen hängt die Auflösung des gezeichneten Schaltungsmusters in jedem Fall von der Größe der Pixel (Punktgröße) ab, die in jeder Zeicheneinrichtung vorher festgelegt und dann festgehalten wird. Beispielsweise wird in der Zeicheneinrichtung, welche die oben beschriebene Belichtungseinheit enthält, die Größe der Pixel durch die Größe der optischen Modulationselemente festgelegt. In der den Laserstrahlabtaster enthaltenden Zeicheneinrichtung ist die Größe der Pixel durch den Durchmesser des abtastenden Laserstrahls festgelegt.

Wird ein Schaltungsmuster auf der CAD- oder der CAM-Station entworfen, so ist es deshalb bisher erforderlich, die Pixelgröße des zu entwerfenden Schaltungsmusters mit der Pixelgröße in Übereinstimmung zu bringen, die durch die verwendete Zeicheneinrichtung festgelegt ist. Die Freiheit beim Entwurf des Schaltungsmuster ist deshalb durch die Zeicheneinrichtung beschränkt. Um diese Freiheit beim Entwurf des Schaltungsmusters in der CAD- oder der CAM-Station zu erhöhen, müssen deshalb in dem Zeichensystem verschiedene Arten von Zeicheneinrichtungen bereitgestellt und genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Fläche eines Werkstücks unter Verwendung einer mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthaltenden Belichtungseinheit anzugeben, das es gestattet, das Muster ungeachtet einer vorbestimmten Musterpixelgröße korrekt zu zeichnen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrfachbelichtungs- Zeicheneinrichtung anzugeben, in der das vorstehend genannte Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren durchgeführt werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch das Zeichenverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. die Zeicheneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Mehrfachbelichtungs- Zeicheneinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion einer in der Zeicheneinrichtung nach Fig. 1 verwendeten DMD-Einheit,
Fig. 3 eine Anordnung von fünfzehn vollen Belichtungszonen, die von fünfzehn in der Zeicheneinrichtung verwendeten DMD-Einheiten auf eine eine Zeichenfläche enthaltende geometrische Fläche projiziert werden, zusammen mit einem in der geometrischen Fläche definierten X-Y-Koordinatensystem,
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips des erfindungsgemäßen Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahrens,
Fig. 5 eine weitere Darstellung zur Erläuterung des Prinzips des erfindungsgemäßen Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahrens,
Fig. 6 eine Darstellung der Verteilung der Mittelpunkte von Einheitsbelichtungszonen, die von Mikrospiegelelementen der DMD-Einheit erzeugt werden, wenn letztere nach dem erfindungsgemäßen Prinzip relativ zu einer Zeichenfläche bewegt wird,
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Verteilungsdarstellung zur Erläuterung, wie die Mittelpunkte einer Einheitsbelichtungszone in einer mit der Einheitsbelichtungszone äquivalenten Zone angeordnet sind,
Fig. 8 die Verteilungsdarstellung nach Fig. 7 in einem breiteren Ausschnitt,
Fig. 9 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 8, die sich ergibt, wenn die DMD-Einheit unter etwas anderen Bedingungen bewegt wird,
Fig. 10 ein Blockdiagramm der Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 11 eine schematische Darstellung von Rastergrafikdaten, die entwickelt und in einem in der Zeicheneinrichtung enthaltenen Bitmap-Speicher gespeichert werden,
Fig. 12 eine Tabelle, die den Zusammenhang zwischen in dem Bitmap- Speicher gespeicherten Bit-Daten und Adressdaten angibt, die der Identifizierung des jeweiligen Bit-Datums dienen,
Fig. 13 eine schematische Darstellung von Speicherbereichen, die in einem in der Zeicheneinrichtung enthaltenen Adressdaten-Speicher definiert sind,
Fig. 14 eine schematische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der DMD-Einheit und einem Schaltungsmuster-Zeichenbereich angibt, wobei die DMD-Einheit bezüglich dieses Zeichenbereichs in einer Zeichenstartposition angeordnet ist,
Fig. 15 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 14, die einen auf dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich definierten Pixelpunkt-Bereich als schraffierten Bereich zeigt, wenn die zu zeichnenden Schaltungsmusterdaten eine Pixelgröße von 10 × 10 µm haben,
Fig. 16 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 14, die einen auf dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich definierten Pixelpunkt-Bereich als schraffierten Bereich zeigt, wenn die zu zeichnenden Schaltungsmusterdaten eine Pixelgröße von 20 × 20 µm haben,
Fig. 17 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 14, die einen auf dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich definierten Pixelpunkt-Bereich als schraffierten Bereich zeigt, wenn die zu zeichnenden Schaltungsmusterdaten eine Pixelgröße von 30 × 30 µm haben,
Fig. 18 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 14, die einen auf dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich definierten Pixelpunkt-Bereich als schraffierten Bereich zeigt, wenn die zu zeichnenden Schaltungsmusterdaten eine Pixelgröße von 40 × 40 µm haben,
Fig. 19 ein Flussdiagramm einer Zeichenroutine, die in einer Systemsteuerschaltung der Zeicheneinrichtung ausgeführt wird,
Fig. 20 ein Flussdiagramm einer Routine zur Adressdatenberechnung, die als Unterroutine in der Zeichenroutine nach Fig. 19 ausgeführt wird,
Fig. 21 ein Flussdiagramm einer anderen Zeichenroutine, die in einer Systemsteuerschaltung der Zeicheneinrichtung ausgeführt wird,
Fig. 22 eine Teildarstellung einer Anordnung von fünfzehn Spiegelelementen zum Einkoppeln eines Lichtstrahls aus einer Lichtquellenvorrichtung in fünfzehn DMD-Einheiten in der Draufsicht, und
Fig. 23 eine schematische Darstellung ähnlich der nach Fig. 2, die eine Situation zeigt, in der ein Spiegelelement oder Strahlteiler innerhalb der DMD-Einheit eingebaut ist.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung nach der Erfindung, das ausgebildet ist, zwecks Fertigung einer gedruckten Leiterplatte ein Schaltungsmuster direkt auf eine auf einem geeigneten Substrat ausgebildete Fotolackschicht zu zeichnen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung eine auf dem Boden installierte Basis 10, ein Paar auf der Basis 10 liegender Führungsschienen 12 sowie einen Zeichentisch 14, der beweglich auf den beiden Führungsschienen 12 angeordnet ist. Obgleich in Fig. 1 nicht dargestellt, wird der Zeichentisch 14 von einem Antriebsmotor, z. B. einem Schrittmotor, einem Servomotor oder dergleichen, über einen geeigneten Antriebsmechanismus, z. B. einen Kugelrollspindelmechanismus, entlang den beiden Führungsschienen 12 bewegt. Dabei ist ein Werkstück, das eine Fotolackschicht trägt, mit geeigneten Klammern auf dem Zeichentisch 14 fest montiert.
Die Zeicheneinrichtung enthält ferner eine brückenähnliche Konstruktion 16, welche die beiden Führungsschienen 12 flankierend auf der Basis 10 errichtet ist, sowie eine erste Anordnung und eine zweite Anordnung von Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ bzw. 20 ₁ bis 20 ₇, die auf der oberen Fläche der brückenartigen Konstruktion 16 vorgesehen sind. Die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ sind identische Einheiten.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist auf einer geometrischen Fläche, die parallel zur oberen Fläche der Basis 10 ist, ein zweidimensionales X-Y-Koordinatensystem definiert. Die erste Anordnung enthält acht Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈, die fluchtend, d. h. in einer Linie längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems angeordnet sind. Entsprechend enthält die zweite Anordnung sieben Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇, die fluchtend längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems angeordnet sind. Die fluchtende Anordnung sowohl der Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch der Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇ erfolgt mit einer Anordnungsteilung, die einem Abstand entspricht, der zweimal so lang wie die laterale Breite jeder Belichtungseinheit ist. Die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und die Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇ sind jedoch um eine Strecke zueinander versetzt angeordnet, die der halben Anordnungsteilung entspricht, wie aus Fig. 1 hervorgeht.
In diesem Ausführungsbeispiel enthalten die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils eine von einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD) gebildete Einheit, im Folgenden kurz als DMD-Einheit bezeichnet, die eine reflektierende Fläche hat, die von mehreren, in einer 1024 × 1280-Matrix angeordneten Mikrospiegelelementen gebildet wird. Jede der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ ist so orientiert, dass eine Zeilenanordnung von 1024 Mikrospiegelelementen entlang der Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 und damit eine Spaltenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 verläuft.
Die Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung hat eine Lichtquellenvorrichtung 22, die auf der oberen Fläche der brückenähnlichen Konstruktion 16 montiert ist. Die Lichtquellenvorrichtung 22 enthält mehrere lichtaussendende Dioden (LED). Die Lichtquellenvorrichtung 22 hat eine Kondensorlinsenoptik zum Sammeln des von den LEDs ausgesendeten Lichtes sowie eine Kollimatorlinsenoptik zum Ausgeben des gesammelten Lichtes als parallelen Lichtstrahl. Obgleich in Fig. 1 nicht dargestellt, sind die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils optisch an die Lichtquellenvorrichtung 22 gekoppelt, und zwar mittels fünfzehn Lichtleitfaserkabeln. Die Lichtquellenvorrichtung 22 hat einen Strahlausgangsanschluss, an den die Enden der fünfzehn Lichtleitfaserkabel optisch gekoppelt sind. Das andere Ende des jeweiligen Lichtleitfaserkabels ist an einen Lichtempfangsanschluss einer jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ angeschlossen.
In Fig. 2 ist die Funktion einer jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ schematisch erläutert. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 24 eine Reflexionsfläche jeder jeweiligen DMD-Einheit. Wie schon oben beschrieben, wird die Reflexionsfläche 24 von 1024 × 1280 Mikrospiegelelementen gebildet. Jede DMD- Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ hat ein allgemein mit 26 bezeichnetes Beleuchtungslinsensystem sowie ein allgemein mit 28 bezeichnetes Fokussierlinsensystem. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein Lichtleitfaserkabel, das sich von der Lichtquellenvorrichtung 22 aus erstreckt.
Das Beleuchtungslinsensystem 26 enthält eine konvexe Linse 26A und eine Kollimatorlinse 26B, die einander optisch zugeordnet sind, wie Fig. 2 zeigt. Die konvexe Linse 26A ist optisch mit dem Lichtleitfaserkabel 30 gekoppelt. Der von dem Lichtleitfaserkabel 30 ausgesendete Lichtstrahls wird zunächst durch die konvexe Linse 26A aufgeweitet. Die Kollimatorlinse 26B formt dann dieses aufgeweitete Licht zu einem parallelen Lichtstrahl LB, so dass die Reflexionsfläche 24 jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ gleichmäßig mit dem parallelen Lichtstrahl LB belichtet wird. Das Fokussierlinsensystem 28 enthält eine erste konvexe Linse 28A, einen Reflektor 28B und eine zweite konvexe Linse 28C, die optisch einander zugeordnet sind. Das Fokussierlinsensystem 28 hat ein Vergrößerungsvermögen von 1.
In den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ ist jedes Mikrospiegelelement zwischen einer ersten Reflexionsstellung und einer zweiten Reflexionsstellung bewegbar. Während der Lichtstrahl LB von der Reflexionsfläche 24 der jeweiligen DMD-Einheit empfangen wird, reflektiert das Mikrospiegelelement das empfangene Licht in der ersten Reflexionsstellung derart, dass das Licht in das Fokussierlinsensystem 28 gelangt, während das Mikrospiegelelement das empfangene Licht in der zweiten Reflexionsstellung derart reflektiert, dass das Licht von seiner Ausrichtung auf das Fokussierlinsensystem 28 abweicht. In Fig. 2 ist das Licht, das in das Fokussierlinsensystem 28 gelangt, als erster reflektierter Lichtstrahl LB₁ und das Licht, das von seiner Ausrichtung auf das Fokussierlinsensystem 28 abweicht, als zweiter reflektierter Lichtstrahl LB₂ dargestellt. Jedes Mikrospiegelelement dient demnach als optisches Modulationselement.
Die Komponenten des Lichtstahls LB₁, die von sämtlichen Mikroelementen der fünfzehn DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ reflektiert werden, haben im Wesentlichen dieselbe Lichtintensität.
In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 32 eine Zeichenfläche der Fotolackschicht des auf dem Zeichentisch 14 angeordneten Werkstücks. Die Zeichenfläche 32 ist in der oben genannten geometrischen Fläche enthalten, auf der das zweidimensionale X-Y-Koordinatensystem definiert ist. Die Reflexionsfläche jedes Mikrospiegelelementes wird von dem Fokussierlinsensystem 28 als Einheitsbelichtungszone auf die Zeichenfläche 32 fokussiert, wenn das jeweilige Mikrospiegelelement in der ersten Reflexionsstellung angeordnet ist. Hat beispielsweise jedes der in den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente eine Größe von 20 × 20 µm, so hat die Einheitsbelichtungszone infolge des Vergrößerungsvermögens von 1 des Fokussierlinsensystems 28 eine Größe von 20 × 20 µm auf der Zeichenfläche 23.
In den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ befindet sich jedes Mikrospiegelelement normalerweise in der zweiten Reflexionsstellung oder der Nichtbelichtungsstellung. Durch Bewegen des Mikrospiegelelementes aus dieser zweiten Reflexionsstellung oder Nichtbelichtungsstellung in die erste Reflexionsstellung oder Belichtungsstellung, erfolgt eine Belichtungsoperation, wodurch auf der Zeichenfläche 32 eine Einheitsbelichtungszone erzeugt wird. Nach Beendigung der Belichtungsoperation wird das betreffende Mikrospiegelelement aus der Belichtungsstellung in die Nichtbelichtungsstellung zurückgesetzt. Das Bewegen des Mikrospiegelelementes aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung erfolgt gemäß Schaltungsmusterdaten (Rastergrafikdaten), wie weiter unten im Detail erläutert wird.
Der Lichtstrahl LB₂, der von der Ausrichtung auf das fokussierte Linsensystem 28 abweicht, wird in geeigneter Weise so behandelt, dass er nicht die Zeichenfläche 32 erreichen kann.
Werden alle in der jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung bewegt, so wird auf der Zeichenfläche 32 von dem Fokussierlinsensystem 28 eine volle Belichtungszone erzeugt. Die volle Belichtungszone besteht aus 1024 × 1280 Einheitsbelichtungszonen. Die Größe der vollen Belichtungszone beträgt (1024 × 20) × (1280 × 20) µm.
In Fig. 3 sind fünfzehn volle Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und Z20₁ bis Z20₇ schematisch in Projektion auf eine geometrische Fläche gezeigt, die die Zeichenfläche 32 enthält. Dabei leiten sich die acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ aus den in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und die sieben vollen Belichtungszonen Z20₁ bis Z20₇ aus den in der zweiten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ ab. Um die Positionsbeziehung zwischen dem Zeichentisch 14 und den fünfzehn vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ sowie Z20₁ bis Z20₇ deutlich zu machen, ist in Fig. 3 der Zeichentisch 14 mit einer Phantomlinie angedeutet.
Obgleich in Fig. 3 die Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems so dargestellt ist, dass sie an die führenden Kanten der acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ angrenzt, und der Ursprung des X-Y-Koordinatensystems so dargestellt ist, dass er sich an der äußeren Ecke der führenden Kante der vollen Belichtungszone Z18₁ befindet, ist der Ursprung des Koordinatensystems in Wirklichkeit in der Mitte der Einheitsbelichtungszone an der äußeren Ecke der vollen Belichtungszone Z18₁ angeordnet. Die Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems tritt nämlich wegen der Größe (20 × 20 µm) einer Einheitsbelichtungszone nach einer Strecke von 10 µm, die von den führenden Kanten der acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ aus gemessen wird, in die acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ ein.
In Fig. 3 ist die Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 mit einem Pfeil AR angegeben, und der Zeichentisch 14 ist gegenüber der X-Achse des X-Y- Koordinatensystems unter einem Winkel α geneigt. Mit Bewegen des Zeichentisches 14 und damit der Zeichenfläche 32 längs der Bewegungsrichtung AR werden so die vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und Z20₁ bis Z20₇ allmählich in Minusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems verschoben. In dem Beispiel nach Fig. 3 ist die Bewegungsrichtung AR des Zeichentisches 14 gegenüber der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems geneigt. Es kann jedoch auch die fluchtende Anordnung sowohl der Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch der Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇ gegenüber der Y-Achse des X-A- Koordinatensystems unter einem Winkel α geneigt sein. In letzterem Fall wird natürlich der Zeichentisch 14 in Minusrichtung der X-Achse des X-Y- Koordinatensystems bewegt. In Fig. 3 ist der Winkel α übertrieben groß dargestellt. Tatsächlich ist er ein sehr kleiner Winkel, wie später beschrieben wird.
In einer Zeichenoperation unter Verwendung der Einrichtung wird der Zeichentisch 14 in Bewegungsrichtung AR bewegt. Während dieser Bewegung des Zeichentisches 14 wird jede Zeilenanordnung der 1280 Mikrospiegelelemente, die in jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthalten ist, selektiv auf Grundlage einer Zeile von 1280 Rastergrafik-Bit-Daten betrieben und so die Zeichenfläche 32 mit Lichtstrahlen LB₁ abgetastet, die an den aus der nichtbelichtenden Reflexionsstellung in die belichtende Reflexionsstellung bewegten Mikrospiegelelementen reflektiert werden.
Erreicht insbesondere eine Zeichenstartposition auf der Zeichenfläche 32 die Y- Achse des Koordinatensystems, so wird der selektive Betrieb der in der ersten Anordnung der DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈ enthaltenen Mikrospiegelelemente gestartet und dann, nachdem der Zeichentisch 14 um einen Abstand S zwischen den führenden Kanten der acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und den führenden Kanten der sieben vollen Belichtungszonen Z20₁ bis Z20₇ (Fig. 3) bewegt worden ist, der selektive Betrieb der in der zweiten Anordnung der DMD- Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente gestartet. Die fünfzehn vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und Z20₁ bis Z20₇ können so miteinander fluchtend auf der Zeichenfläche 32 längs der Y-Achse des Koordinatensystems angeordnet werden. Wird unter Verwendung der fünfzehn DMD-Einheiten 181 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ ein Schaltungsmuster auf die Zeichenfläche 32 gezeichnet, so besteht jede laterale Zeichenzeile des gezeichneten Schaltungsmusters, die längs der Y-Achse des Koordinatensystems verläuft, aus 1280 × 15 Pixeln.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Prinzip erläutert, nach dem ein Schaltungsmuster gezeichnet wird.
Zunächst wird der Zeichentisch 14 aus einer Anfangsposition kontinuierlich zu den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ hin bewegt und dann angehalten, wenn die Zeichenstartposition auf der Zeichenfläche 32 die Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems erreicht. Der Zeichentisch 14 wird dann intermittierend aus der Zeichenstartposition derart bewegt, dass diese intermittierende Bewegung in regelmäßigen Abständen der Strecke A+a erfolgt. Dabei ist die Strecke A als ganzzahliges Vielfaches der Abmessung 20 µm der Einheitsbelichtungsgröße (20 µm × 20 µm) und die Strecke a als eine Strecke festgelegt, die kleiner als die Abmessung 20 µm ist. Jedes Mal, wenn der Zeichentisch 14 um die Strecke A+a bewegt ist, wird er angehalten, wobei jede Halteposition als Belichtungsposition definiert ist.
Obgleich der Zeichentisch 14, wie oben beschrieben, in Wirklichkeit bezüglich der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ in Bewegungsrichtung AR bewegt wird, wird im Folgenden zur Vereinfachung der Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips angenommen, dass die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ in die zu der Bewegungsrichtung AR entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
Fig. 4(A) zeigt einen Teil einer vollen Belichtungszone, die auf der X-Y-Fläche des X-Y-Koordinatensystems zu projizieren ist, wenn man annimmt, dass alle Mikrospiegelelemente der DMD-Einheit 18 ₁ in der ersten Belichtungsposition oder der Zeichenstartposition (DSP) in ihre belichtende Reflexionsstellung bewegt werden. Die volle Belichtungszone wird von 1024 × 1280 Einheitsbelichtungszonen gebildet, die jeweils durch U(_n,m) (1 ≤ n ≤ 1024 und 1 ≤ m ≤ 1280) dargestellt sind.
In Fig. 4(A) erhält man die Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m) aus der ersten Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen der DMD- Einheit 18 ₁, die Einheitsbelichtungszonen U(_2,1), U(_2,2), U(_2,3), . . . und U(_2,m) aus der zweiten Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen der DMD-Einheit 18 ₁ und schließlich die Einheitsbelichtungszone U(_3,1), U(_3,2), U(_3,3), . . . und U(_3,m) aus der dritten Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen der DM-Einheit 18 ₁. Andererseits erhält man die Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_2,1), U(_3,1), . . . und U(_n,1) aus der ersten Spaltenanordnung von 1024 Mikrospiegelelementen der DMD-Einheit 18 ₁, die Einheitsbelichtungszonen U(_1,.2), U(_2,2), U(_3,2), . . . und U(_n,2) aus der zweiten Spaltenanordnung von 1024 Mikrospiegelelementen der DMD-Einheit 18 ₁ und schließlich die Einheitsbelichtungszonen U(_1,3), U(_3,2), U(_3,3), . . . und U(_n,3) aus der dritten Spaltenanordnung von 1024 Mikrospiegelelementen der DMD- Einheit 18 ₁.
In Fig. 4(a) sollte das X-Y-Koordinatensystem eigentlich so dargestellt sein, dass sich sein Ursprung in der Mitte der Einheitsbelichtungszone U(_1,1) befindet, da die Zeichenstartposition (DSP) auf der Zeichenfläche 32 mit der Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems zusammenfällt, wenn sich die DMD-Einheit 18 ₁ in der Zeichenstartposition (DSP) befindet. Der einfacheren Darstellung wegen ist jedoch das X-Y-Koordinatensystem oberhalb der Anordnung der Einheitsbelichtungszonen eingezeichnet.
In Wirklichkeit erreicht in der ersten Belichtungsposition der Zeichenstartposition (DSP) nur die erste Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen die Zeichenstartposition (DSP) und wird selektiv auf Grundlage von 1280 Bit- Rastergrafikdaten betrieben. Haben alle 1280 Bit-Rastergrafikdaten den Wert 1, so wird auf der X-Y-Fläche oder Zeichenfläche 32 eine Zeilenanordnung von Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m) erzeugt.
Nachdem die Belichtungsoperation in der ersten Belichtungsposition abgeschlossen ist, wird die DMD-Einheit 18 ₁ zu einer zweiten Belichtungsposition hin bewegt, die sich im Abstand A+a von der ersten Belichtungsposition befindet, wie in Fig. 4(B) gezeigt ist. In diesem Beispiel hat der Abstand oder die Strecke A den Wert 80 µm, was dem Vierfachen der Abmessung 20 µm der Einheitsbelichtungsgröße (20 × 20 µm) entspricht, und der Abstand a ist kleiner als die Abmessung 20 µm, wie bereits oben erläutert wurde.
In der zweiten Belichtungsposition werden die erste bis fünfte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen selektiv auf Grundlage von 1280 × 5 Bit- Rastergrafikdaten betrieben, da die erste bis vierte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen über die Zeichenstartposition (DSP) hinweggelaufen sind und die fünfte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen die Zeichenstartposition (DSP) schon erreicht hat. Haben alle 1280 × 5 Bit-Rastergrafikdaten den Wert 1, so werden die erste bis fünfte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m); . . . sowie U(_5,1), U(_5,2), U(_5,3), . . . und U(_5,m) auf der X-Y-Fläche oder Zeichenfläche 32 erzeugt.
In diesem Fall überlappen die erste Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m), die in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt werden, und die fünfte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_5,1), U(_5,2), U(_5,3), . . . und U(_5,m), die in der zweiten Belichtungsposition (Fig. 4(B)) erzeugt werden, einander so, dass die erste und die fünfte Zeilenanordnung längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems um den Abstand a gegeneinander verschoben sind.
Nachdem die Belichtungsoperation in der zweiten Belichtungsposition abgeschlossen ist, wird die DMD-Einheit 18 ₁ in eine dritte Belichtungsposition weiterbewegt, die sich in dem Abstand A+a von der zweiten Belichtungsposition befindet, wie in Fig. 4(C) gezeigt ist. In der dritten Belichtungsposition werden die erste bis neunte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen selektiv auf Grundlage von 1280 × 9 Bit-Rastergrafikdaten betrieben, da die erste bis achte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen über die Zeichenstartposition DSP hinausgelaufen sind und die neunte Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen die Zeichenstartposition (DSP) schon erreicht hat. Haben alle 1280 × 9 Bit-Rastergrafikdaten den Wert 1, so werden eine erste bis neunte Zeilenanordnung von Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m); . . . sowie U(_9,1), U(_9,2), U(_9,3), . . . und U(_9,m) auf der X-Y-Fläche oder Zeichenfläche 32 erzeugt.
In diesem Fall überlappen die erste Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m), die in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt werden, und die neunte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_9,1), U(_9,2), U(_9,3), . . . und U(_9,m), die in der dritten Belichtungsposition (Fig. 4(C)) erzeugt werden, einander so, dass die erste und die neunte Zeilenanordnung längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems um die Strecke 2a gegeneinander verschoben sind.
Auch die fünfte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_5,1), U(_5,2), U(_5,3) . . . und U(_5,m), die in der zweiten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt werden, und die neunte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_9,1), U(_9,2), U(_9,3), . . . und U(_9,m), die in der dritten Belichtungsposition (Fig. 4(C)) erzeugt werden, überlappen einander so, dass die fünfte und die neunte Zeilenanordnung längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems um die Strecke a gegeneinander verschoben sind.
Weiterhin überlappen die erste bis vierte Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), . . . und U(_1,m); . . .; sowie U(_4,1), U(_4,2), U(_4,3), . . . und U(_4,m), die in der zweiten Belichtungsposition erzeugt werden, so mit der fünften bis achten Zeilenanordnung der Einheitsbelichtungszonen U(_5,1), U(_5,2), U(_5,3), . . . und U(_5,m); . . .; sowie U(_8,1), U(_8,2), U(_8,3), . . . und U(_8,m), die in der dritten Belichtungsposition erzeugt werden, dass jeweils zwei entsprechende Zeilenanordnungen längs der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems um die Strecke a gegeneinander verschoben sind.
Da andererseits die Bewegungsrichtung AR des Zeichentisches 14 und damit der DMD-Einheit 18 ₁ gegenüber der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems in dem Winkel α geneigt ist, wenn die DMD-Einheit 18 ₁ aus der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) in die zweite Belichtungsposition (Fig. 4(B)) bewegt wird, wird letztere um eine Strecke b, die durch die Größe des Winkels α festgelegt ist, in Minusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems verschoben, wie Fig. 5 zeigt. In Fig. 5 sind die Einheitsbelichtungszonen U(_n,m), die in der ersten Belichtungsposition erzeugt werden, mit gestrichelten Linien, die Einheitsbelichtungszonen U(_n,m), die in der zweiten Belichtungsposition erzeugt werden, mit einfach gepunkteten Linien und die Einheitsbelichtungszonen U(_n,m), die in der dritten Belichtungsposition erzeugt werden, mit durchgezogenen Linien dargestellt.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird beispielsweise die Einheitsbelichtungszone U(_5,1), die in der zweiten Belichtungsposition (Fig. 4(B)) erzeugt wird, gegenüber der Einheitsbelichtungszone U(_1,1), die in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt wird, um die Strecke +a längs der X-Achse und um die Strecke -b längs der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems verschoben. Das Gleiche gilt für die Beziehung zwischen der Einheitsbelichtungszone U(_1,m), die in der ersten Belichtungsposition erzeugt wird, und der Einheitsbelichtungszone U(_5,m), die in der zweiten Belichtungsposition erzeugt wird.
Entsprechend ist die Einheitsbelichtungszone U(_9,1), die in der dritten Belichtungsposition (Fig. 4(C)) erzeugt wird, gegenüber der Einheitsbelichtungszone U(_1,1), die in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt wird, um die Strecke +2a längs der X-Achse und um die Strecke -2b längs der Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems verschoben. Gleiches gilt für die Beziehung zwischen der Einheitsbelichtungszone U(_1,m), die in der ersten Belichtungsposition erzeugt wird, und die Einheitsbelichtungszone U(_9,m), die in der dritten Belichtungsposition erzeugt wird.
In Fig. 6 sind die mittigen Orte oder Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3) und U(_1,4), die in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugt werden, durch kleine ausgefüllte Kreise dargestellt. Entsprechend sind die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_5,1), U(_5,2), U(_5,3) Und U(_5,4), die in der zweiten Belichtungsposition (Fig. 4(B)) erzeugt werden, sowie die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_9,1), U(_9,2), U(_9,3), und U(_9,4), die in der dritten Belichtungsposition (Fig. 4(C)) erzeugt werden, ebenfalls mit kleinen ausgefüllten Kreisen dargestellt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist es durch Wiederholen der Belichtungsoperationen unter oben beschriebenen Zuständen möglich, die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen gleichmäßig auf der X-Y-Fläche des X-Y- Koordinatensystems zu verteilen.
Durch geeignete Wahl und Festlegung der Werte der Abstände a und b ist es möglich, eine Vielzahl von Mittelpunkten der Einheitsbelichtungszonen in einem Bereich von 20 × 20 µm, der gleich der Einheitsbelichtungsgröße (20 × 20 µm) ist, gleichmäßig zu verteilen. Um beispielsweise 256 Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen in einem Bereich von 20 × 20 µm gleichmäßig zu verteilen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, sind die Werte für die Abstände a und b wie folgt festgelegt:
a = 20 µm/16
= 1,25 µm
b = 20 µm/256
= 0, 078125 µm
Die Festlegung des Abstandes b auf 0,078125 µm bedeutet, dass der Winkel α so eingestellt wird, dass die DMD-Einheit 18 ₁ um die Strecke 0,078125 µm in Minusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems verschoben wird, wenn sie um die Strecke A+a = 81,25 µm längs der der Bewegungsrichtung AR entgegengesetzten Richtung bewegt wird.
Ist in Fig. 7 ein Mittelpunkt CN₁ aus der in der ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) erzeugten Einheitsbelichtungszone U(_1,1) abgeleitet, so sind die Mittelpunkte CN₂ und CN₃ aus der Einheitsbelichtungszone U(_5,1), bzw. U(_9,1) abgeleitet, die in der zweiten bzw. dritten Belichtungsposition (Fig. 4(B) und 4(C)) erzeugt werden. Ist allgemein ein Mittelpunkt CN_k aus einer Einheitsbelichtungszone U(_n,1) abgeleitet, die von dem ersten, d. h. den Anordnungskopf bildenden Mikrospiegelelement der n-ten Zeilenanordnung in einer k-ten Belichtungsposition erzeugt wird, so ist der Zusammenhang zwischen n und k durch folgende Gleichung gegeben:

n = 4(k-1) + 1 (1 ≤ k ≤ 256)
Beispielsweise wird ein Mittelpunkt CN₁₆ aus einer Einheitsbelichtungszone U(_61,1) abgeleitet, die von dem ersten, in der 61. Zeilenanordnung enthaltenen Mikrospiegelelement in einer 16. Belichtungsposition erzeugt wird. Ein Mittelpunkt CN₁₇ wird aus einer Einheitsbelichtungszone U(_65,1) abgeleitet, die von dem ersten, in der 65. Zeilenanordnung enthaltenen Mikrospiegelelement in der 17. Belichtungsposition erzeugt wird. Entsprechend wird beispielsweise ein Mittelpunkt CN₂₄₁ aus einer Einheitsbelichtungszone U(_961,1) abgeleitet, der von dem ersten, in der 961. Zeilenanordnung enthaltenen Mikrospiegelelement in der 241. Belichtungsposition erzeugt wird, und es wird ein Mittelpunkt CN₂₅₆ aus einer Einheitsbelichtungszone U(_1021,1) abgeleitet, die von dem ersten, in der 1021. Zeilenanordnung angeordneten Mikrospiegelelement in der 256. Belichtungsposition erzeugt wird.
Durch Wiederholen der Belichtungsoperationen durch die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ unter den oben beschriebenen Bedingungen (A = 80 µm, a = 1,25 µm, b = 0,078125 µm) ist es so möglich, eine Vielzahl von Mittelpunkten auf der X-Y-Fläche des X-Y-Koordinatensystems mit hoher Dichte gleichmäßig zu verteilen, wie dies in einem Teilausschnitt in Fig. 8 gezeigt ist. Wie oben beschrieben, sind dabei in diesem Beispiel die 256 Mittelpunkte in einem Bereich von 20 × 20 µm enthalten, die gleich der Einheitsbelichtungsgröße (20 × 20 µm) ist.
Gemäß der Erfindung kann also eine Vielzahl von Mittelpunkten gleichmäßig auf der X-Y-Fläche verteilt werden, und zwar mit einer höheren Dichte, als dies in dem Beispiel nach Fig. 8 gezeigt ist. Unter den Bedingungen A = 40 µm, a = 1,25/2 µm, b = 0,078125/2 µm sind in dem Bereich von 20 × 20 µm beispielsweise 512 Mittelpunkte enthalten.
In dem repräsentativen Beispiel nach Fig. 8 sind die Mittelpunkte fluchtend miteinander parallel zur Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems angeordnet, da die Abmessung 20 µm durch den Abstand a = 1,25 µm ohne Rest teilbar ist. Erreicht beispielsweise die DMD-Einheit 18 ₁ die 17. Belichtungsposition, so wird die Summe der Abstände a gleich der Abmessung 20 µm (16 × 1,25 µm), so dass der Mittelpunkt CN₁₇ fluchtend mit dem Mittelpunkt CN₁ parallel zur Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems angeordnet ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Erreicht entsprechend die DMD-Einheit 18 ₁ die 241. Belichtungsposition, so wird die Summe der Abstände a gleich 300 µm, was dem 15-fachen der Abmessung 20 µm entspricht, so dass der Mittelpunkt CN₂₄₁ fluchtend mit den Mittelpunkten CN₁ und CN₁₇ parallel zur Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems angeordnet ist, wie Fig. 7 zeigt.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, die Zeilenanordnung von Mittelpunkten bezüglich der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems zu neigen. Werden beispielsweise die kleinen Werte 0,0049 und 0,000306 den Abständen a = 1,25 µm bzw. b = 0,078125 µm hinzuaddiert, so ist die Vielzahl von Mittelpunkten gleichmäßig derart verteilt, dass die Zeilenanordnungen der Mittelpunkte bezüglich der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems geneigt sind, wie Fig. 9 zeigt. Erreicht beispielsweise die DMD-Einheit 18 ₁ die 17. Belichtungsposition, so ist der Mittelpunkt CN₁₇ um den Abstand 0,0049 µm gegenüber dem Mittelpunkt CN₁ in Plusrichtung der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems versetzt.
In die Erfindung geht kein Konzept der Pixelgröße ein. Das Mehrfachbelichtungs- Zeichenverfahren und die Zeicheneinrichtung nach der Erfindung können mit anderen Worten mit Bit-Rastergrafikdaten unterschiedlicher Pixelgröße umgehen. Selbst wenn die Bit-Rastergrafikdaten überhaupt keine Pixelgröße vorsehen, kann auf Grundlage dieser Daten ein Muster gezeichnet werden.
Haben die Bit-Rastergrafikdaten beispielsweise eine Pixelgröße von 20 × 20 µm, und ist jedem Einbit-Datum der Wert 1 gegeben, so wird auf Grundlage des Einbit-Datums mit dem Wert 1 auf der X-Y-Fläche und damit der Zeichenfläche 32 ein Pixelpunkt-Bereich von 20 × 20 µm nach Art einer Mehrfachbelichtung erzeugt. Im Besonderen werden in dem in Fig. 8 und 9 gezeigten Beispiel die 256 (16 × 16) Mikrospiegelelemente, die den in dem Pixelpunkt-Bereich von 20 × 20 µm enthaltenen 256 Mittelpunkten entsprechen, auf Grundlage desselben Einbit-Datums 1 betätigt, so dass der Pixelpunkt-Bereich von 20 × 20 µm auf der Zeichenfläche 32 dadurch erzeugt wird, dass er einer 256-maligen Belichtung ausgesetzt wird.
Haben in einem anderen Beispiel die Bit-Rastergrafikdaten eine Pixelgröße von 10 × 10 µm, und ist jedem Einbit-Datum der Wert 1 gegeben, so wird auf Grundlage des Einbit-Datums 1 auf der Zeichenfläche 32 ein Pixelpunkt-Bereich von 10 × 10 µm nach Art einer Mehrfachbelichtung erzeugt. Die 64 (8 × 8) Mikrospiegelelemente, die den in dem Pixelpunkt-Bereich 10 × 10 µm enthaltenen 64 Mittelpunkten entsprechen, werden nämlich auf Grundlage desselben Einbit-Datums 1 betrieben, so dass der Pixelpunkt-Bereich von 10 × 10 µm dadurch erzeugt wird, dass er einer 64-maligen Belichtung ausgesetzt wird.
In einem weiteren Beispiel, in dem die Bit-Rastergrafikdaten eine Pixelgröße von 30 × 30 µm haben und jedem Einbit-Datum der Wert 1 gegeben ist, wird auf Grundlage dieses Einbit-Datums 1 ein Pixelpunkt-Bereich von 30 × 30 µm auf der Zeichenfläche 32 nach Art einer Mehrfachbelichtung erzeugt. Die 576 (24 × 24) Mikrospiegelelemente, die den in dem Pixelpunkt-Bereich von 30 × 30 µm enthaltenen 64 Mittelpunkten entsprechen, werden nämlich auf Grundlage desselben Einbit-Datums 1 betätigt, so dass der Pixelpunkt-Bereich von 30 × 30 µm dadurch erzeugt wird, dass er einer 576-maligen Belichtung ausgesetzt wird.
Eine Belichtungszeit ist definiert als die Zeit, während der ein angesteuertes Mikrospiegelelement in der reflektierenden Belichtungsposition verbleibt. Sie wird geeignet gewählt, und zwar in Abhängigkeit der Anzahl von Belichtungen, die zum Erzeugen eines Pixelpunkt-Bereiches vorgesehen ist, der Empfindlichkeit der Fotolackschicht, der Intensität des von der Lichtquellenvorrichtung 22 ausgesendeten Lichtstrahls etc., so dass ein geeigneter Belichtungspegel für einen Pixelpunkt-Bereich erhalten werden kann.
Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm der Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung. Die Zeicheneinrichtung enthält eine Systemsteuerschaltung 34, die von einem Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) gebildet ist, einen Nur- Lese-Speicher (ROM) zum Speichern von Programmen und Konstanten, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) zum Speichern temporärer Daten sowie eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenschaltung (I/O), im Folgenden kurz als I/O- Schnittstelle bezeichnet.
In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 36 einen Antriebsmotor zum Bewegen des Zeichentisches und damit der Zeichenfläche 32 längs der beiden Führungsschienen 12. Wie oben erläutert, befindet sich zwischen dem Zeichentisch 14 und dem Antriebsmotor 36 ein geeigneter Antriebsmechanismus, der in Fig. 10 durch den gestrichelten Pfeil AL1 dargestellt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 36 ein Schrittmotor. Der Schrittmotor 36 wird über eine Treiberschaltung 38 angesteuert, die von einer Tischsteuerschaltung 40 betrieben wird. Um die Bewegung des Zeichentisches 14 präzise zu steuern, ist die Tischsteuerschaltung 40 an einen Tischpositionssensor 42 angeschlossen, der fest an dem Zeichentisch 14 angebracht ist und dem eine lineare Skala 44 zugeordnet ist, die an der Basis 10 befestigt und längs den beiden Führungsschienen 12 angeordnet ist.
Beispielsweise enthält der Tischpositionssensor 42 einen Lichtsender mit einer lichtaussendenden Diode, kurz LED, und einen Lichtempfänger mit einer Fotodiode. Die lineare X-Skala 44 hat mehrere Unterteilungen, die eine Strecke darstellen, entlang der der Zeichentisch 14 längs der beiden Führungsschienen 12 bewegt wird. Die feinen Unterteilungen der linearen X-Skala 44 sind jeweils als feine reflektierende Fläche ausgebildet. Während sich der Zeichentisch 14 bewegt, gibt der Lichtsender des Sensors 42 Licht auf die Unterteilungen der Skala 44 aus, und der Lichtempfänger des Sensors 52 empfängt das an jeder Unterteilung der Skala 44 reflektierte Licht. In Fig. 10 ist das reflektierte Licht durch den gestrichelten Pfeil AL2 symbolisiert.
Der Tischpositionssensor 42 erzeugt auf Grundlage des empfangenen Lichtes eine Reihe von Taktimpulsen, die an die X-Achsen-Steuerschaltung 40 ausgegeben werden, welche die Treiberschaltung 38 auf Grundlage dieser Taktimpulse betreibt, wobei eine Reihe von Antriebstaktimpulsen von der Treiberschaltung 38 an den Schrittmotor 36 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann die Bewegung des Zeichentisches 14 entsprechend der Genauigkeit der Unterteilungen der linearen X-Skala 44 gesteuert werden.
Wie in Fig. 10 gezeigt, ist die Tischsteuerschaltung 40 mit der Systemsteuerschaltung 34 verbunden und wird unter deren Kontrolle betrieben. Die von dem Tischpositionssensor 42 ausgegebenen Taktimpulse werden über die Tischsteuerschaltung 40 der Systemsteuerschaltung 34 zugeführt, so dass die Systemsteuerschaltung 34 die Position des Zeichentisches 40 während dessen Bewegung längs der beiden Führungsschienen 12 erkennen und überwachen kann.
Die Systemsteuerschaltung 34 ist über die I/O-Schnittstelle an ein Nahbereichsnetz, kurz LAN, sowie über das LAN an eine computergestützte Entwurfsstation, kurz CAD-Station, zum Entwerfen eines Schaltungsmusters und eine computergestützte Fertigungsstation, kurz CAM-Station, zum Editieren des entworfenen Schaltungsmusters angeschlossen. Ein zu zeichnendes Schaltungsmuster wird von der CAD-Station und/oder der CAM-Station in Form von Vektorgrafikdaten verarbeitet. Nach Bedarf werden die Vektorgrafikdaten oder Schaltungsmusterdaten von der CAD-Station oder der CAM-Station der Systemsteuerschaltung 34 zugeführt.
Die Systemsteuerschaltung 34 hat eine Festplattenvorrichtung 46, die über die I/O-Schnittstelle angeschlossen ist. Wann immer die Systemsteuerschaltung 34 die Schaltungsmusterdaten (Vektorgrafikdaten) von der CAD-Station oder CAM- Station empfängt, werden die Schaltungsmusterdaten in der Festplattenvorrichtung 46 gespeichert. Die Zeicheneinrichtung enthält eine Tastatur 48, die über die I/O-Schnittstelle an die Systemsteuerschaltung 34 angeschlossen ist, um der Systemsteuerschaltung 34 verschiedene Befehle und Daten zuzuführen.
In Fig. 10 sind weiterhin ein Vektor-Raster-Wandler 50 und ein Bitmap-Speicher 52 gezeigt. Vor einer Zeichenoperation werden eine Reihe von Vektorgrafik- Schaltungsmusterdaten aus der Festplattenvorrichtung 46 ausgelesen und dem Vektor-Raster-Wandler 50 zugeführt, in dem die Vektorgrafik- Schaltungsmusterdaten in Bit-Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten gewandelt werden. Die gewandelten Bit-Rastergrafikdaten werden sukzessive von dem Vektor-Raster-Wandler 50 an den Bitmap-Speicher 52 ausgegeben, in dem die Bit-Rastergrafikdaten entwickelt und gespeichert werden.
Das Auslesen der Vektorgrafikdaten aus der Festplattenvorrichtung 46, das Wandeln der Vektorgrafikdaten in die Bit-Rastergrafikdaten durch den Wandler 50, das Speichern der Bit-Rastergrafikdaten in dem Bitmap-Speicher 52 etc. werden entsprechend Befehlssignalen vorgenommen, die der Systemsteuerschaltung 34 über die Tastatur 48 zugeführt werden.
In Fig. 10 ist ein Adressdaten-Speicher 54 gezeigt, der Adressdaten speichert, um Bit-Rastergrafikdaten aus dem Bitmap-Speicher 52 auszulesen. Während der von den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ vorgenommenen Belichtungsoperationen werden vorgegebene Adressdaten unter der Kontrolle der Systemsteuerschaltung 34 sukzessive von dem Adressdaten-Speicher 54 an den Bitmap- Speicher 52 ausgegeben, und die Bit-Rastergrafikdaten werden gemäß diesen Adressdaten sukzessive aus dem Bitmap-Speicher 54 ausgelesen. Während der von den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ vorgenommenen Belichtungsoperationen werden die Adressdaten sukzessive von der Systemsteuerschaltung 34 erzeugt und die Adressdaten in dem Adressdaten-Speicher 54 mit diesen sukzessive erzeugten Adressdaten überschrieben, wie später im Detail erläutert wird.
In Fig. 10 ist eine DMD-Treiberschaltung 56 zum Betreiben der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ gezeigt. In Fig. 10 sind die in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ sowie die in der zweiten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils als Block dargestellt. Die DMD- Treiberschaltung 56 gibt eine Reihe von Treibersignalen an die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ aus. Die DMD-Einheiten nehmen die Belichtungsoperationen jeweils gemäß diesen Treibersignalen vor. In Fig. 10 ist die von den DMD- Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ vorgenommene Belichtungsoperation durch den gestrichelten Pfeil AL3 und die von den DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ vorgenommene Belichtungsoperation durch den gestrichelten Pfeil AL4 angedeutet.
In Fig. 11 ist ein Teil der Bit-Schaltungsmusterdaten (Rastergrafikdaten), die in dem Bitmap-Speicher 52 gespeichert und entwickelt werden, schematisch dargestellt. Die Bit-Schaltungsmusterdaten enthalten mehrere laterale Bit-Datenzeilen, die jeweils mit einer Zeilennummer L angegeben sind und jeweils 1280 × 15 Bit- Daten enthalten. Die lateralen Bit-Datenzeilen entsprechen den lateralen Zeilen, die sukzessive auf die Zeichenfläche 32 längs der Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems zu zeichnen sind. Eine laterale Bit-Datenzeile, die mit der Zeilennummer L bezeichnet ist, entspricht also der Nummer einer auf die Zeichenfläche 32 zu zeichnenden lateralen Zeile. In Fig. 11 bezeichnet B jeweils ein Einbit-Datum, dem entweder der Wert 0 oder 1 gegeben wird.
Wie in Fig. 11 gezeigt, sind die 1280 × 15 Bit-Daten, die in jeder lateralen Bit- Datenzeile enthalten sind, in fünfzehn Gruppen unterteilt, nämlich eine erste, eine zweite, eine dritte, . . ., eine dreizehnte, eine vierzehnte und eine fünfzehnte Gruppe. Jede dieser Gruppen enthält mehrere laterale Bit-Datenzeilen von 1280 Bit- Daten. Die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, die in der ersten Anordnung enthalten sind, werden auf Grundlage der Bit-Daten betrieben, die in den jeweils ungeradzahlig nummerierten Gruppen (1.G, 3.G, . . ., 13.G und 15.G) enthalten sind, während die DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇, die in der zweiten Anordnung enthalten sind, auf Grundlage der Bit-Daten betrieben werden, die in den jeweils geradzahlig nummerierten Gruppen enthalten sind (2.G, 4.G, . . ., 12.G und 14.G).
Wie in Fig. 12 schematisch dargestellt, sind in jeder Gruppe (1.G, 2.G, . . ., 14.G und 15.G) Adressdaten [L_x, R_y] einem individuellen Bit-Datum B zugeordnet. Die Adressdaten [L_x, R_y] bestehen aus einer Zeilennummerkomponente L_x und einer Bitnummerkomponente R_y. Die Zeilennummerkomponente L_x gibt die Nummer der Zeile an, in der das betreffende Bit-Datum B enthalten ist, und die Bitnummerkomponente R_y gibt die Bitnummer des betreffenden Bit-Datums B an, die ausgehend von dem ersten oder den Datenkopf bildenden Bit-Datum B der mit der Zeilennummerkomponente L_x bezeichneten Zeilennummer aus gezählt wird. Ist beispielsweise L_x = 000001 und R_y = 0001, so identifizieren die Adressdaten [000001, 0001] das erste Bit-Datum B der ersten Zeile L = 000001 als Bit-Datum, das aus jeder Gruppe des Bitmap-Speichers 52 auszulesen ist. Ist L_x = 000003 und R_y = 0001, so identifizieren die Adressdaten [000003, 0001] das erste Bit- Datum B der dritten Zeile L = 000003 als Bit-Datum, das aus jeder Gruppe des Bitmap-Speichers 52 auszulesen ist. Ist L_x = 000003 und R_y = 1278, so identifizieren die Adressdaten [000003, 1278] das 127. Bit-Datum B der dritten Zeile L = 000003 als Bit-Datum, das aus jeder Gruppe des Bitmap-Speichers 52 auszulesen ist. Ist L_x = 000003 und R_y = 1280, so identifizieren die Adressdaten [000003, 1280] das letzte Bit-Datum B der dritten Zeile L = 000003 als Bit-Datum, das aus jeder Gruppe des Bitmap-Speichers 52 auszulesen ist.
Wie schematisch in Fig. 13 gezeigt, enthält der Adressdatenspeicher 54 acht Speicherbereiche AD18₁ bis AD18₈ und sieben Speicherbereiche AD20₁, bis AD20₇. Die acht Speicherbereiche AD18₁ bis AD18₈ dienen der Speicherung der Adressdaten [L_x, R_y], die an die ungeradzahlig nummerierten Gruppen (1.G, 3.G, . . . 13.G und 15.G) des Bitmap-Speichers 52 auszugeben sind. Entsprechend dienen die sieben Speicherbereiche AD20₁ bis AD20₇ der Speicherung der Adressdaten [L_x, R_y], die an die geradzahlig nummerierten Gruppen (2.G, 4.G, . . ., 12.G und 14.G) des Bitmap-Speichers 52 auszugeben sind. Werden beispielsweise die Adressdaten [000001, 0001] von dem Speicherbereich AD18₁ an die erste Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 ausgegeben, so wird das erste Bit-Datum B der ersten Zeile L = 000001 aus der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 ausgelesen und dann der DMD-Treiberschaltung 56 zugeführt. Werden die Adressdaten [000003, 1278] von dem Speicherbereich AD18₁ an die erste Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 ausgegeben, so wird das 127. Bit-Datum B der dritten Zeile L = 000003 aus der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 ausgelesen und dann der DMD-Treiberschaltung 56 zugeführt. Jeder Speicherbereich AD18₁ bis AD18₈, AD20₁ bis AD20₇ hat z. B. eine Kapazität zum Speichern der Adressdaten [L_x, R_y], die zum Auslesen der 1024 Zeilen der Bit-Daten B aus jeder Gruppe des Bitmap-Speichers 52 erforderlich ist.
Wie schon oben angemerkt, sieht die Erfindung kein Konzept der Pixelgröße vor. Wird ein Schaltungsmuster auf der CAD- oder der CAM-Station entworfen, so kann deshalb die Pixelgröße des zu entwerfenden Schaltungsmusters nach Wunsch festgelegt werden. Haben beispielsweise die entworfenen Schaltungsmusterdaten (Vektorgrafikdaten) eine Einpixelgröße von 10 × 10 µm, so kann ein Einpixelpunkt-Bereich von 10 × 10 µm auf der Zeichenfläche erzeugt werden, um darauf das Schaltungsmuster zu zeichnen. Haben die entworfenen Schaltungsmusterdaten eine Einpixelgröße von 20 × 20 µm, so kann ein Einpixel- Punktbereich von 20 × 20 µm auf der Zeichenfläche erzeugt werden, um darauf das Schaltungsmuster zu zeichnen. Haben die entworfenen Schaltungsmusterdaten eine Einpixelgröße von 30 × 30 µm, so kann ein Einpixelpunkt-Bereich von 30 × 30 µm auf der Zeichenfläche erzeugt werden, um darauf das Schaltungsmuster zu zeichnen. Haben die entworfenen Schaltungsmusterdaten eine Einpixelgröße von 40 × 40 µm, so kann ein Einpixelpunkt-Bereich von 40 × 40 µm auf der Zeichenfläche erzeugt werden, um darauf das Schaltungsmuster zu zeichnen.
In Fig. 14 ist ähnlich der Fig. 4(A) ein Teil einer vollen Belichtungszone mit gestrichelten Linien dargestellt, der auf die X-Y-Fläche des X-Y-Koordinatensystems zu projizieren ist, wenn alle Mikrospiegelelemente der DMD-Einheit 18 ₁ in der ersten Belichtungsposition oder Zeichenstartposition (DSP) betrieben werden. Die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1), U(_1,.2), U(_1,3), U(_1,4) und U(_1,5) (Fig. 4(A)) sind durch die Symbole x dargestellt und mit den Bezugszeichen CN(_1,1), CN(_1,2), CN(_1,3), CN(_1,4) und CN(_1,5) bezeichnet. Entsprechend sind die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_2,1), U(_2,2), U(_2,3), U(_2,4) und U(_2,5) (Fig. 4(A)) durch die Symbole x dargestellt und mit den Bezugszeichen CN(_2,1), CN(_2,2), CN(_2,3), CN(_2,4) und CN(_2,5) bezeichnet. Die Mittelpunkte der Einheitsbelichtungszonen U(_3,1), U(_3,.2), U(_3,3), U(_3,4) Und U(_3,5) (Fig. 4(A)) sind durch die Symbole x dargestellt und mit den Bezugszeichen CN(_3,1), CN(_3,2), CN(_3,3), CN(_3,4) und CN(_3,5) bezeichnet. Da sich die DMD-Einheit 18 ₁ in der Zeichenstartposition (DSP) oder ersten Belichtungsposition (Fig. 4(A)) befindet, sind die Mittelpunkte CN(_1,1), CN(_1,2), CN(_1,3), CN(_1,4) und CN(_1,5) auf der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems angeordnet.
In Fig. 14 ist zur Vereinfachung der Erläuterung ein Teil des Schaltungsmuster- Zeichenbereiches DA, der auf der X-Y-Fläche oder Zeichenfläche 32 definiert ist, in Bereiche von 20 × 20 µm unterteilt. Befindet sich die DMD-Einheit 18 ₁ in der Zeichenstartposition (DSP) oder der ersten Belichtungsposition, so fällt die laterale oder quer verlaufende, führende Grenze des Schaltungsmuster- Zeichenbereiches DA mit der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems zusammen.
Haben die Schaltungsmusterdaten, wie in Fig. 15 gezeigt, eine Pixelgröße von 10 × 10 µm, so ist ein schraffierter Pixelpunkt-Bereich HZ₁₀ durch das erste Bit-Datum B der ersten Zeile L = 1 festgelegt, das in der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap- Speichers 52 (Fig. 11) enthalten und durch die Adressdaten [000001, 0001] (Fig. 12) identifiziert ist. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist in diesem Fall eine linke Grenze des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA auf der Zeichenfläche definiert, die mit dem Bezugszeichen BO₁₀ angegeben ist.
Haben die Schaltungsmusterdaten, wie in Fig. 16 gezeigt, eine Pixelgröße von 20 × 20 µm, so ist ein schraffierter Pixelpunkt-Bereich HZ₂₀ durch das erste Bit-Datum B der ersten Zeile L = 1 festgelegt, das in der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap- Speichers 52 (Fig. 11) enthalten und durch die Adressdaten [000001, 0001] (Fig. 12) identifiziert ist. Auch in diesem Fall ist, wie in Fig. 14 gezeigt, eine linke Grenze des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA auf die Zeichenfläche festgelegt, die mit BO₂₀ bezeichnet ist.
Haben die Schaltungsmuster-Daten, wie in Fig. 17 gezeigt, eine Pixelgröße von 30 × 30 µm, so ist ein schraffierter Pixelpunkt-Bereich HZ₃₀ durch das erste Bit- Datum B der ersten Zeile L = 1 definiert, das in der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 (Fig. 11) enthalten und durch die Adressdaten [000001, 0001] (Fig. 12) identifiziert ist. Auch in diesem Fall ist, wie in Fig. 14 gezeigt, eine linke Grenze des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA auf der Zeichenfläche definiert, die mit BO₃₀ bezeichnet ist.
Haben die Schaltungsmuster-Daten, wie in Fig. 18 gezeigt, eine Pixelgröße von 40 × 40 µm, so ist ein schraffierter Pixelpunkt-Bereich HZ₄₀ durch das erste Bit- Datum B der ersten Zeile L = 1 definiert, das in der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 (Fig. 11) enthalten und durch die Adressdaten [000001, 0001] (Fig. 12) identifiziert ist. Auch in diesem Fall ist, wie in Fig. 14 gezeigt, eine linke Grenze BO₄₀ des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA auf der Zeichenfläche definiert.
Bevor ein Schaltungsmuster mit geeigneter Pixelgröße (10 × 10 µm, 20 × 20 µm, 30 × 30 µm, 40 × 40 µm) auf die Zeichenfläche 32 gezeichnet werden kann, muss also vorher für jeden Pixelpunkt-Bereich (10 × 10 µm, 20 × 20 µm, 30 × 30 µm, 40 × 40 µm) des Schaltungsmusters festgelegt werden, welches Bit-Datum B verwendet werden soll, um das jeweilige Mikrospiegelelement, das in der jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthalten ist, zu betreiben.
Nimmt man zunächst an, dass alle Mikrospiegelelemente der DMD-Einheit 18 ₁ in der ersten Belichtungsposition oder Zeichenstartposition (DSP) betrieben werden, so werden die 1024 × 1280 Einheitsbelichtungszonen U(_n,m) auf der X-Y-Fläche des X-Y-Koordinatensystems erzeugt. In diesem Fall ist der Mittelpunkt CN(_n,m) jeder Einheitsbelichtungszone U(_n,m) durch folgende X-Y-Koordinaten gegeben:

P_[x(n),y(m)] 1 ≤ n ≤ 1024 und 1 ≤ m ≤ 1280)
Wie oben beschrieben, wird die DMD-Einheit 18 ₁ aus der ersten Belichtungsposition in regelmäßigen Abständen A+a intermittierend in der der Bewegungsrichtung AR des Zeichentisches 14 entgegengesetzten Richtung bewegt. Erreicht die DMD-Einheit 18 ₁ die i-te Belichtungsposition, so sind die X-Komponente x(n) und die Y-Komponente y(m) der X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] wie folgt definiert:

X(n) = (i - 1)(A + a) - (n - 1)C (1)

Y(m) = (m - 1)C - (i - 1)b (2)
Darin ist C eine Abmessung, welche die Größe jeder Einheitsbelichtungszone U(_n,m) angibt. In diesem Beispiel ist C = 20 µm. Ferner ist in diesem Beispiel A = 4 × C = 80 µm, a = 1,25 µm, b = 0,078125 µm, wie bereits oben angegeben wurde.
Sind in der i-ten Belichtungsposition die X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)], die den Mikrospiegelelementen in der DMD-Einheit 18 ₁ entsprechen, von einem Pixelpunkt- Bereich (HZ₁₀, HZ₂₀, HZ₃₀, HZ₄₀) umfasst, so sind Adressdaten [L_x, R_y], die ein dem entsprechenden Pixelpunkt-Bereich (HZ₁₀, HZ₂₀, HZ₃₀, HZ₄₀) entsprechendes Bit-Datum B identifizieren, durch folgende Gleichungen (3) und (4) festgelegt:

L_x = INT [x(n)/P_s] + 1 (3)

R_y = INT [y(m)/P_s] + 1 (4)
Darin bezeichnet der Berechnungsfaktor INT [e/f] den Quotienten der Klammerdivision e/f, d. h. der Ganzzahlfunktion (falls e < f, INT [e/f] = 0) und P_s die Abmessung des Pixelpunkt-Bereiches (HZ₁₀, HZ₂₀, HZ₃₀, HZ₄₀). In diesem Beispiel ist P_s eine der Abmessungen 10 µm, 20 µm, 30 µm und 40 µm.
Das Bit-Datum B, das durch die durch die Gleichungen (3) und (4) bestimmten Adressdaten [L_x, R_y] identifiziert ist, wird also verwendet, um das den betreffenden Koordinaten P_[x(n),y(m)] entsprechende Mikrospiegelelement zu betätigen, wodurch es möglich ist, auf die Zeichenfläche 32 ein Schaltungsmuster mit einer geeigneten Pixelgröße (10 × 10 µm, 20 × 20 µm, 30 × 30 µm, 40 × 40 µm) zu zeichnen.
Ist die X-Komponente x(n) der X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] negativ (X(n) < 0), d. h. ist das Berechnungsergebnis der Gleichung (1) negativ, so bedeutet dieses Berechnungsergebnis (X(n) < 0), dass der durch die betreffenden X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] dargestellte Mittelpunkt CN(_n,m) die Zeichenstartposition (DSP) oder die Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems noch nicht erreicht hat. Da in diesem Fall kein Bit-Datum zum Betätigen des den betreffenden Mittelpunkt CN(_n,m) entsprechenden Mikrospiegelelementes vorhanden ist, wird dieses Mikrospiegelelement auf Grundlage eines Leerbit-Datums 0 betrieben.
Erfüllt die Y-Komponente y(m) der X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] und damit das Berechnungsergebnis der Gleichung (2) die folgenden Bedingungen:

Y(m) < 0, und |y(m)| > P_s,

so bedeutet dieses Berechnungsergebnis, dass der durch die betreffenden X-Y- Koordinaten P_[x(n),y(m)] dargestellte Mittelpunkt CN(_n,m) über die linke Grenze des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA, die in Fig. 14 durch eines der Bezugszeichen BO₁₀, BO₂₀, BO₃₀, BO₄₀ angegeben ist, hinausläuft. Da in diesem Fall kein Bit-Datum zum Betätigen des den betreffenden Mittelpunkt CN(_n,m) entsprechenden Mikrospiegelelementes vorhanden ist, wird dieses Mikrospiegelelement auf Grundlage eines Leerbit-Datums 0 betrieben.
Die vorstehende Erläuterung betreffend die DMD-Einheit 18 ₁ gilt auch für die übrigen DMD-Einheiten 18 ₂ bis 18 ₈, abgesehen davon, dass berücksichtigt werden muss, dass die übrigen DMD-Einheiten 18 ₂ bis 18 ₈ jeweils in einem vorgegebenen Abstand in Plusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems von der DMD-Einheit 18 ₁ beabstandet sind.
Die vorstehende Erläuterung betreffend die DMD-Einheit 18 ₁ gilt auch für die in der zweiten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇, abgesehen davon, dass berücksichtigt werden muss, dass die DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils nicht nur in einem vorbestimmten Abstand in Plusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems, sondern auch in einem vorbestimmten Abstand in Bewegungsrichtung AR des Zeichentisches 14 von der DMD-Einheit 18 ₁ beabstandet sind.
Fig. 19 zeigt ein Flussdiagramm einer Zeichenroutine, die in der Systemsteuerschaltung 34 ausgeführt wird. Die Zeichenroutine wird durch Einschalten eines nicht gezeigten EIN/AUS-Schalters der Zeicheneinrichtung gestartet.
Im Folgenden wird angenommen, dass die zum Zeichnen eines Schaltungsmusters bestimmten Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten schon gemäß Fig. 11 in dem Bitmap-Speicher 52 entwickelt und gespeichert sind und verschiedene Daten, z. B. Abstandsdaten A, a und b, Belichtungszeitdaten, Geschwindigkeitsdaten für den Zeichentisch 14 etc., die zum Ausführen der Zeichenroutine erforderlich sind, dem RAM der Systemsteuerschaltung 34 über die Tastatur 48 zugeführt worden sind.
In Schritt 1901 wird überwacht, ob eine auf der Tastatur 48 vorgesehene Zeichenstarttaste betätigt worden ist. Wird eine Betätigung der Zeichenstarttaste festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1902 fort, in dem der Schrittmotor 36 so angesteuert wird, dass der Zeichentisch 14 aus einer Anfangsposition in Bewegungsrichtung AR zur brückenähnlichen Konstruktion 16 hin bewegt wird. Es werden also mit anderen Worten die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ relativ zu einem auf dem Zeichentisch 14 angeordneten Werkstück in die der Bewegungsrichtung AR entgegengesetzte Richtung bewegt.
Befindet sich der Zeichentisch 14 in der Anfangsposition, so ist natürlich eine Anfangsposition des auf dem Zeichentisch 14 angeordneten Werkstücks bezüglich des X-Y-Koordinatensystems schon vorher festgelegt und wird in Form von Anfangspositionsdaten über die Tastatur 48 der Systemsteuerschaltung 34 zugeführt.
In Schritt 1903 wird ein Merker oder Flag F mit dem Wert 0 und ein Zähler i mit dem Wert 1 initialisiert. Das Flag F gibt an, ob das Werkstück auf dem Zeichentisch 14 eine Zeichenstartposition (DSP) oder erste Belichtungsposition erreicht hat. Das Flag F wechselt von 0 auf 1, wenn in später beschriebener Weise festgestellt wird, dass das Werkstück in der ersten Belichtungsposition angelangt ist. Der Zähler i zählt die Zahl der Belichtungspositionen, die das Werkstück erreicht hat. So wird ein Zählerwert des Zählers i jedes Mal um 1 inkrementiert, wenn das Werkstück eine Belichtungsposition erreicht hat, wie später beschrieben wird.
Erreicht das Werkstück die erste Belichtungsposition, so fällt eine laterale und quer verlaufende führende Grenze eines Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA, der auf dem Werkstück definiert ist, mit der X-Achse des X-Y-Koordinatensystems zusammen (Fig. 14), wie schon oben beschrieben wurde.
In Schritt 1904 wird eine Routine zur Adressdatenberechnung durchgeführt. In dieser Unterroutine werden die Adressdaten [L_x, R_y] für Bit-Daten B berechnet, die aus dem Bitmap-Speicher 52 auszulesen sind, wenn eine Belichtungsoperation in der ersten Belichtungsposition durchgeführt wird. Die berechneten Adressdaten [L_x, R_y] werden sukzessive in die Speicherbereiche AD18₁ bis AD18₈ und AD20₁ bis AD20₇ des Adressdaten-Speichers 54 geschrieben und dort gespeichert. Die Routine zur Adressdatenberechnung wird unter Bezugnahme auf Fig. 20 im Detail erläutert.
In Schritt 1905 wird ermittelt, ob das Flag F gleich 0 oder 1 ist. Da in diesem Anfangsstadium F = 0 ist, fährt der Steuerablauf mit Schritt 1906 fort, in dem überwacht wird, ob das Werkstück auf dem Zeichentisch 14 die Zeichenstartposition (DSP) über die erste Belichtungsposition erreicht hat. Wird festgestellt, dass das Werkstück die erste Belichtungsposition erreicht hat, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1907 fort, in dem das Flag F von 0 auf 1 wechselt. Dann wird in Schritt 1908 der Antrieb des Schrittmotors 36 gestoppt.
In Schritt 1909 werden die Adressdaten [L_x, R_y], die durch die Adressdatenberechnung (Schritt 1904) erhalten worden sind, von dem Adressdaten-Speicher 54 an den Bitmap-Speicher 52 ausgegeben. So werden die Bit-Daten B, die durch die Adressdaten [L_x, R_y] identifiziert sind, von dem Bitmap-Speicher 52 an die DMD-Treiberschaltung 56 ausgegeben, wobei die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ auf Grundlage der von dem Bitmap-Speicher 52 ausgegebenen Bit- Daten B betrieben werden.
In Schritt 1910 wird überwacht, ob die Belichtungszeit abgelaufen ist. Wird der Ablauf der Belichtungszeit festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1911 fort, in dem der Betrieb der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ angehalten wird. Dann wird in Schritt 1912 festgestellt, ob das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist.
Wie oben erläutert, wird in der ersten Belichtungsposition nur die erste Zeilenanordnung von 1280 Mikrospiegelelementen in jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈ auf Grundlage der Zeile von 1280 Bit-Daten B betrieben, die in einer entsprechenden, ungeradzahlig nummerierten Gruppe des Bitmap-Speichers 52 enthalten sind. Die übrigen Zeilenanordnungen von 1280 Mikrospiegelelementen jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈ werden auf Grundlage des Leerbit-Datums 0 betrieben, da diese übrigen Anordnungen noch nicht in den Schaltungsmuster-Zeichenbereich DA eingetreten sind. Entsprechend werden alle Zeilenanordnungen von 1280 Mikrospiegelelementen in den DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ auf Grundlage des Leerbit- Datums 0 betrieben.
Wird in Schritt 1912 festgestellt, dass das Zeichnen des Schaltungsmusters noch nicht abgeschlossen ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1913 fort, in dem der Schrittmotor 36 wieder angetrieben wird, so dass sich der Zeichentisch 14 aus der ersten Belichtungsposition zu einer zweiten Belichtungsposition bewegt. In Schritt 1914 wird dann der Zählerwert des Zählers i um 1 inkrementiert, und der Steuerablauf springt zu Schritt 1904 zurück.
In Schritt 1904 wird wiederum die Routine zur Adressdatenberechnung durchgeführt, um Adressdaten [L_x, R_y] für Bit-Daten B zu berechnen, die aus dem Bitmap- Speicher 52 auszulesen sind, wenn eine Belichtungsoperation in der zweiten Belichtungsposition (i = 2) durchgeführt wird. Dann wird in Schritt 1905 ermittelt, ob das Flag F gleich 0 oder 1 ist. Da in diesem Stadium F = 1 ist, fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 1905 mit Schritt 1915 fort, in dem überwacht wird, ob der Zeichentisch 14 um die Strecke A+a bewegt worden ist.
Wird festgestellt, dass der Zeichentisch 14 um die Strecke A+a bewegt worden ist, so fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 1915 mit Schritt 1908 fort, in dem der Antrieb des Schrittmotors 36 wiederum gestoppt wird. Dann werden in Schritt 1909 die in der Routine zur Adressdatenberechnung (Schritt 1904, i = 2) erhaltenen Adressdaten [L_x, R_y] von dem Adressdatenspeicher 54 an den Bitmap- Speicher 52 und so die durch die Adressdaten [L_x, R_y] identifizierten Bit-Daten B aus dem Bitmap-Speicher 52 an die DMD-Treiberschaltung 56 ausgegeben, wobei die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ auf Grundlage der von dem Bitmap-Speicher 56 ausgegebenen Bit-Daten B betrieben werden. Jedes Mal, wenn der Zeichentisch 14 um die Strecken A+a bewegt worden ist, wird nämlich die Belichtungsoperation wiederholt, bis das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist (Schritt 1912).
Wird in Schritt 1912 festgestellt, dass das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1916 fort, in dem der Schrittmotor 36 rückwärts angetrieben wird, wodurch der Zeichentisch 14 zur Anfangsposition hin bewegt wird. Dann wird in Schritt 1917 überwacht, ob der Zeichentisch 14 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist. Wird festgestellt, dass der Zeichentisch 14 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist, so endet die Routine.
Fig. 20 zeigt ein Flussdiagramm der Routine zur Adressdatenberechnung, die in Schritt 1904 der Zeichenroutine nach Fig. 19 wiederholt durchgeführt wird. In dieser Routine sind die Schritte 2001 bis 2013 auf die Berechnung der für den Betrieb der DMD-Einheit 18 ₁ bestimmten Adressdaten [L_x, R_y] gerichtet. Die Berechnung der Adressdaten [L_x, R_y] wird also stellvertretend unter Bezugnahme auf die Schritte 2001 bis 2013 erläutert.
In Schritt 2001 werden die Zähler n und m mit dem Wert 1 initialisiert. Dann werden folgende Berechnungen angestellt:

X(n) ← (i - 1)(A + a) - (n - 1) C

Y(m) ← (m - 1)C - (i - 1) b

Diese Berechnungen beruhen auf den oben genannten Gleichungen (1) und (2). Erreicht nämlich die DMD-Einheit 18 ₁ die 1-te Belichtungsposition, so werden sowohl die X-Komponente x(n) als auch die Y-Komponente y(m) der X-Y- Koordinaten P_[x(n),y(m)] des Mittelpunktes CN(_n,m) berechnet (Fig. 14). Ist n = 1, m = 1 und i = 1, so stellen die X-Y-Koordinaten P_{[x(1=0,)y(1)=0]} natürlich den Mittelpunkt CN(_1,1) der Einheitsbelichtungszonen U(_1,1) in der ersten Belichtungsposition dar.
In Schritt 2003 wird ermittelt, ob die X-Komponente x(n) gleich oder größer als 0 ist. Ist x(n) größer gleich 0, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2004 fort, in dem ermittelt wird, ob die Y-Komponente y(m) gleich oder größer als 0 ist. Ist x(n) ≥ 0 und y(m) ≥ 0, so ruhen die X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] auf der lateralen führenden Grenze des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA oder sind über diese hinweg gelaufen, d. h. die X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] sind von dem Schaltungsmuster- Zeichenbereich DA umfasst. Ist in Schritt 2004 y(m) < 0, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2005 fort, in dem ermittelt wird, ob der Absolutwert der Y-Komponente y(m) gleich oder kleiner als eine Abmessung P_s eines Pixelpunkt-Bereiches (10 × 10 µm, 20 × 20 µm, 30 × 30 µm, 40 × 40 µm) ist. Ist |y(m)| ≤ P_s, so sind die betreffenden X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] nicht über die linke Grenze (BO₁₀, BO₂₀, BO₃₀, BO₄₀) des Schaltungsmuster-Zeichenbereiches DA hinweg gelaufen.
In den Schritten 2003, 2004 und 2005 wird also ermittelt, ob die berechneten X-Y- Koordinaten P_[x(n),y(m)] vollständig in dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich DA enthalten sind. Sind die X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] vollständig in dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich DA enthalten, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2006 fort, in dem folgende Berechnungen angestellt werden:

L_x← INT [x(n)/P_s] + 1

R_y ← INT [y(m)/P_s] + 1
Diese Berechnungen beruhen auf den oben genannten Gleichungen (3) und (4). Die Berechnungsergebnisse stellen also die Adressdaten [L_x, R_y] zum Identifizieren eines Bit-Datums B dar, auf dessen Grundlage das Mikrospiegelelement, das den berechneten X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] entspricht, betrieben werden soll.
In Schritt 2007 werden die berechneten Adressdaten [X, R_y] in dem Speicherbereich AD18₁ des Adressdaten-Speichers 54 gespeichert. Dann fährt der Steuerablauf mit Schritt 2008 fort. Sind dagegen die betreffenden X-Y-Koordinaten P_[x(n),y(m)] nicht in dem Schaltungsmuster-Zeichenbereich DA enthalten, d. h. gilt x(n) < 0 (Schritt 2003) oder |y(m)| < 0 (Schritt 2005), so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2008 fort.
In Schritt 2008 wird ermittelt, ob der Zählerwert des Zählers m den Maximalwert von 1280 erreicht hat. Ist m < 1280, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2009 fort, in dem der Zählerwert des Zählers m um 1 inkrementiert wird. Dann springt der Steuerablauf zu Schritt 2002 zurück. Die die Schritte 2002 und 2009 umfassende Routine wird so lange wiederholt, bis der Zählerwert des Zählers m den Maximalwert von 1280 erreicht. Es werden also sukzessive die Adressdaten [L_x, R_y] berechnet, um die erste Zeile von 1280 Bit-Daten B der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 (Fig. 11) zu identifizieren.
Erreicht in Schritt 2008 der Zählerwert des Zählers m den Maximalwert von 1280, d. h. ist die Berechnung der zu identifizierenden ersten Zeile von 1280 Bit-Daten B bestimmten Adressdaten [L_x, R_y] abgeschlossen, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2010 fort, in dem der Zählerwert m mit 1 initialisiert wird. Dann wird in Schritt 2011 ermittelt, ob der Zählerwert des Zählers n den Maximalwert von 1024 erreicht hat. Ist n < 1024, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2012 fort, in dem der Zählerwert des Zählers n um 1 inkrementiert. Dann springt der Steuerablauf zu Schritt 2002 zurück.
Die die Schritte 2002 bis 2009 umfassende Routine wird also so lange wiederholt, bis der Zählerwert des Zählers m den Maximalwert von 1280 erreicht hat, und es werden sukzessive die zum Identifizieren der zweiten Zeile von 1280 Bit-Daten B in der ersten Gruppe (1.G) des Bitmap-Speichers 52 (Fig. 11) bestimmten Adressdaten [L_x, R_y] berechnet.
Erreicht in Schritt 2011 der Zählerwert des Zählers n den Maximalwert von 1024, d. h. ist die Berechnung der zum Identifizieren aller 1024 Zeilen von 1280 Bit- Daten B bestimmten Adressdaten [L_x, R_y] abgeschlossen, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2013 fort, in dem der Zähler n mit 1 initialisiert wird.
Dann werden in Schritt 2014 die Adressdaten [L_x, R_y] für die verbleibenden DMD- Einheiten 18 ₂ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ berechnet, und zwar im Wesentlichen in oben erläuterter Weise. Bei der Berechnung der Adressdaten [L_x, R_y] für die DMD- Einheiten 18 ₂ bis 18 ₈ wird berücksichtigt, dass jede dieser DMD-Einheiten in einem vorgegebenen Abstand in Plusrichtung der Y-Achse des X-Y- Koordinatensystems von der DMD-Einheit 18 ₁ beabstandet ist. Entsprechend wird bei der Berechnung der Adressdaten [L_x, R_y] für die DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ berücksichtigt, dass jede dieser DMD-Einheiten nicht nur in dem vorgegebenen Abstand in Plusrichtung der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems, sondern auch in dem vorgegebenen Abstand in Bewegungsrichtung AR des Zeichentisches 14 von der DMD-Einheit 18 ₁ beabstandet ist.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Zeichentisch 14 während der Zeichenoperation intermittierend in regelmäßigen Abständen A+a bewegt. Es ist jedoch ebenso möglich, ein Schaltungsmuster auf die Zeichenfläche 32 zu zeichnen, indem der Zeichentisch 14 kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, vorausgesetzt, dass die Belichtungszeit kürzer eingestellt ist als die Zeit, während der der Zeichentisch 14 um die die Größe einer Einheitsbelichtungszone festlegende Abmessung (20 µm) bewegt wird.
Fig. 21 zeigt ein Flussdiagramm einer Zeichenroutine, die in der Systemsteuerschaltung 34 ausgeführt wird, wenn der Zeichentisch 14 kontinuierlich in Bewegungsrichtung AR bewegt wird. Die konstante Geschwindigkeit des Zeichentisches 14 wird in Abhängigkeit der Größe des Pixelpunkt-Bereiches, der Empfindlichkeit der Fotolackschicht, der Intensität des Lichtstrahls 22 etc. geeignet gewählt, so dass man einen geeigneten Belichtungspegel über den Pixelpunkt- Bereich erhält. Diese Zeichenroutine wird ebenfalls durch Einschalten des nicht gezeigten EIN/AUS-Schalters der Zeicheneinrichtung gestartet.
Entsprechend der Zeichenroutine nach Fig. 19 wird im Folgenden angenommen, dass verschiedene Daten, z. B. Abstandsdaten A, a und b, Belichtungszeitdaten, Geschwindigkeitsdaten für den Zeichentisch etc., die zum Ausführen der Zeichenroutine benötigt werden, dem RAM der Systemsteuerschaltung 34 schon über die Tastatur 48 zugeführt worden sind.
In Schritt 2101 wird überwacht, ob eine auf der Tastatur 48 vorgesehene Zeichenstarttaste betätigt worden ist. Wird eine solche Betätigung der Zeichenstarttaste festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2102 fort, in dem der Schrittmotor 36 so angesteuert wird, dass der Zeichentisch 14 aus einer Anfangsposition in Bewegungsrichtung AR zu der brückenähnlichen Konstruktion 16 hin bewegt wird.
In Schritt 2103 wird ein Flag F mit 0 und ein Zähler i mit 1 initialisiert. Das Flag F und der Zähler i haben im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie in der Zeichenroutine nach Fig. 19.
In Schritt 2104 wird die oben beschriebene Routine zur Adressdatenberechnung (Fig. 20) durchgeführt. Dann wird in Schritt 2105 ermittelt, ob das Flag F gleich 0 oder 1 ist. Da in diesem Anfangsstadium F gleich 0 ist, fährt der Steuerablauf mit Schritt 2106 fort, in dem überwacht wird, ob das Werkstück auf dem Zeichentisch 14 die Zeichenstartposition (DSP) oder erste Belichtungsposition erreicht hat.
Wird festgestellt, dass das Werkstück die erste Belichtungsposition erreicht hat, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2107 fort, in dem das Flag von 0 auf 1 wechselt. Dann werden in Schritt 2108 die in der Routine zur Adressdatenberechnung (Schritt 2104) erhaltenen Adressdaten [L_x, R_y] von dem Adressdatenspeicher 54 an den Bitmap-Speicher 52 ausgegeben und so die durch die Adressdaten [L_x, R_y] identifizierten Bit-Daten B von dem Bitmap-Speicher 52 an die DMD- Treiberschaltung 56 ausgegeben, wobei die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ auf Grundlage der von dem Bitmap-Speicher 52 ausgegebenen Bit-Daten B betrieben werden.
In Schritt 2109 wird ermittelt, ob der Zeichentisch 14 um eine Strecke d aus der ersten Belichtungsposition bewegt worden ist. Die Strecke d ist kleiner als die die Größe des Mikrospiegelelementes festlegende Abmessung (20 µm), und sie wird schon vorher über die Tastatur 48 dem RAM der Systemsteuerschaltung 34 in Form von Belichtungszeitdaten zugeführt.
Wird in Schritt 2109 die Bewegung des Zeichentisches 14 um die Strecke d festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2110 fort, in dem der Betrieb der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ angehalten wird. Dann wird in Schritt 2111 ermittelt, ob das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist.
Wird in Schritt 2111 festgestellt, dass das Zeichnen des Schaltungsmusters noch nicht abgeschlossen ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2112 fort, in dem der Zählerwert des Zählers i um 1 inkrementiert wird, und der Steuerablauf springt zu Schritt 2104 zurück.
In Schritt 2104 wird die Routine zur Adressdatenberechnung nochmals ausgeführt, um Adressdaten [L_x, R_y] für Bit-Daten B zu berechnen, die aus dem Bitmap- Speicher 52 auszulesen sind, wenn eine Belichtungsoperation in der zweiten Belichtungsposition (i = 2) durchgeführt wird. Dann wird in Schritt 2105 ermittelt, ob das Flag F gleich 0 oder 1 ist. Da in diesem Stadium F gleich 1 ist, fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 2105 mit Schritt 2113 fort, in dem überprüft wird, ob der Zeichentisch 14 um die Strecke A+a bewegt worden ist.
Wird in Schritt 2113 die Bewegung des Zeichentisches 14 um die Strecke A+a festgestellt, so fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 2113 mit Schritt 2108 fort, in dem die in der Routine zur Adressdatenberechnung (Schritt 2104, i = 2) erhaltenen Adressdaten [L_x, R_y] von dem Adressdatenspeicher 54 an den Bitmap- Speicher 52 ausgegeben und so die durch die Adressdaten [L_x, R_y] identifizierten Bit-Daten B von dem Bitmap-Speicher 52 an die DMD-Treiberschaltung 56 ausgegeben werden, wobei die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ auf Grundlage der von dem Bitmap-Speicher 52 ausgegebenen Bit-Daten B betrieben werden. Jedes Mal, wenn der Zeichentisch 14 um die Strecke A+a bewegt ist, wird also die Belichtungsoperation wiederholt, bis das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist (Schritt 2111).
Wird in Schritt 2111 festgestellt, dass das Zeichnen des Schaltungsmusters abgeschlossen ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 2114 fort, in dem der Schrittmotor 36 rückwärts angetrieben wird, wodurch der Zeichentisch 14 zur Anfangsposition bewegt wird. Dann wird in Schritt 2115 überwacht, ob der Zeichentisch 14 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist. Wird festgestellt, dass der Zeichentisch 14 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist, so endet die Routine.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, ermöglicht es die Erfindung, ein Schaltungsmuster nach Art einer Mehrfachbelichtung mit verschiedenen Pixelgrößen zu zeichnen, ohne verschiedene Typen von Zeicheneinrichtungen vorsehen zu müssen.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Pixelgröße der Schaltungsmusterdaten durch zwei gleiche Abmessungen (10 × 10 µm, 20 × 20 µm, 30 × 30 µm, 40 × 40 µm) festgelegt. Die die Pixelgröße bestimmenden beiden Abmessungen können jedoch voneinander verschieden sein. Beispielsweise können die Abmessungen der Pixelgröße auf 20 × 30 µm festgesetzt sein, vorausgesetzt, die oben genannten Gleichungen (1) und (2) werden etwas modifiziert. Sind nämlich die beiden die Pixelgröße festlegenden Abmessungen, längs der X-Achse und der Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems gemessen, durch C_x und C_y (C_x ≠ C_y) gegeben, so werden die Gleichungen (1) und (2) wie folgt modifiziert:

X(n) = (i - 1)(A + a) - (n - 1) C_x (1)

Y(m) = (m - 1) C_y - (i - 1) b (2)
Wie oben beschrieben, werden zum Einkoppeln des Lichtstrahls aus der Lichtquellenvorrichtung 22 in die fünfzehn DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ fünfzehn Lichtleitfaserkabel verwendet. Ein solches Lichtleitfaserkabel kann jedoch durch ein anderes optisches Element ersetzt werden. Beispielsweise kann gemäß Fig. 22 ein Satz von fünfzehn Spiegelelementen 230 ₀₁ bis 230 ₁₅ verwendet werden, um den Lichtstrahl aus der Lichtquellenvorrichtung 22 in die fünfzehn DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ einzukoppeln.
Wie in Fig. 22 gezeigt, sind die Spiegelelemente 230 ₀₁ und 230 ₁₅ längs einer optischen Achse OA fluchtend angeordnet, wobei die optische Achse OA parallel zu den fluchtenden Anordnungen der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und der DMD- Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ verläuft. Die Spiegelelemente 230 ₀₁ und 230 ₁₅ sind dabei unter einem Winkel von 45° gegenüber der optischen Achse OA angeordnet. Die vierzehn Spiegelelemente 230 ₀₁ bis 230 ₁₄ sind jeweils als Strahlteiler ausgebildet, während das verbleibende Spiegelelement 230 ₁₅ als total reflektierender Spiegel ausgebildet ist.
In dem in Fig. 22 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquellenvorrichtung 22 so angeordnet, dass ihre Lichtaustrittsöffnung in Flucht mit der Empfangsöffnung der DMD-Einheit 18 ₁ ist, wobei der Strahlteiler 230 ₁ zwischen der Lichtaustrittsöffnung und Lichteintrittsöffnung angeordnet ist. Der Strahlteiler 230 ₁ ist so ausgebildet, dass 1/15 des von der Lichtquellenvorrichtung 22 ausgesendeten Lichtstrahls durch ihn tritt. Der übrige Teil (14/15) des Lichtstrahls wird von dem Strahlteiler 230 ₁ auf den benachbarten Strahlteiler 230 ₂ reflektiert. In jedem Fall sind die Durchlässigkeiten der Strahlteiler 230 ₂ bis 230 ₁₄ so eingestellt, dass 1/15 des von der Lichtquellenvorrichtung 22 ausgesendeten Laserstrahls von jedem Strahlteiler 230 ₂ bis 230 ₁₄ in die jeweils zugeordnete DMD-Einheit 18 ₂ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₆eingekoppelt wird. Der total reflektierende Spiegel 230 ₁₅ dient dazu, den durch den Strahlteiler 230 ₁₄ tretenden Lichtstrahl auf die DMD-Einheit 18 ₈ zu reflektieren.
Die vierzehn Strahlteiler 230 ₀₁ bis 230 ₁₄ können jeweils innerhalb einer zugeordneten DMD-Einheit untergebracht sein. So kann, wie in Fig. 23 gezeigt, ein stellvertretend dargestellter Strahlteiler 230 zwischen der reflektierenden Fläche der DMD-Einheit und der Kollimatorlinse 26B angeordnet sein. Selbstverständlich muss die DMD-Einheit mit einer Lichtaustrittsöffnung versehen sein, um den reflektierten Teil des Lichtes beispielsweise über ein Lichtleitfaserkabel in die benachbarte DMD-Einheit einzukoppeln.
Fällt eines der optischen Modulationselemente der Belichtungseinheit aus, oder arbeitet es nicht korrekt, so gestattet es die Erfindung trotzdem, das Schaltungsmuster korrekt zu zeichnen, ohne die Belichtungseinheit durch eine neue ersetzen zu müssen, da auf der Zeichenfläche ein Pixelpunkt-Bereich nach Art einer Mehrfachbelichtung unter Verwendung von mehreren verschiedenen Modulationselementen oder Mikrospiegelelementen erzeugt wird. Obgleich die an den verschiedenen Modulationselementen oder Mikrospiegelelementen reflektierten Lichtstrahlen möglicherweise etwas ungleiche Intensitäten haben, ist es aus denselben Gründen möglich, auf die Zeichenfläche ein Schaltungsmuster mit gleichmäßigem Belichtungspegel zu zeichnen.
Wird der Zeichentisch während der Zeichenoperation kontinuierlich bewegt, so ist es nicht nötig, den Zeichentisch häufig zu beschleunigen und abzubremsen. Der Antriebsmechanismus zum Antreiben des Zeichentisches 14 ist deshalb nicht schadensanfällig.

Claims

1. Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche unter Verwendung einer Belichtungseinheit mit mehreren optischen Modulationselementen, die in einer regelmäßigen Anordnung längs einer ersten Richtung und längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, mit folgenden Schritten:
Bewegen der Belichtungseinheit relativ zu der Zeichenfläche in eine Zeichenrichtung, die gegenüber der ersten Richtung unter einem Winkel geneigt ist, wodurch die Belichtungseinheit während ihrer Bewegung allmählich in die zweite Richtung verschoben wird, und
sukzessives und selektives Betätigen der optischen Modulationselemente auf Grundlage von Bit-Musterdaten zum Modulieren eines auf das jeweilige Modulationselement fallenden Lichtstrahls, wann immer die Belichtungseinheit um eine Strecke A+a in Zeichenrichtung bewegt wird, wobei
A eine Strecke ist, die einem ganzzahligen Vielfachen einer Abmessung einer Einheitsbelichtungszone entspricht, die von dem jeweiligen Modulationselement auf der Zeichenfläche erzeugt wird, und
a eine Strecke ist, die kleiner als die Abmessung der Einheitsbelichtungszone ist.

2. Zeichenverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel so festgelegt ist, dass die Belichtungseinheit bei ihrer relativen Bewegung um die Strecke A+a um eine Strecke b in die zweite Richtung verschoben wird und die Abmessung der Einheitsbelichtungszone ohne Rest durch die Strecke b teilbar ist.

3. Zeichenverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel so festgelegt ist, dass die Belichtungseinheit bei ihrer relativen Bewegung um die Strecke A+a um eine Strecke b in die zweite Richtung verschoben wird und die Abmessung der Einheitsbelichtungszone nicht ohne Rest durch die Strecke b teilbar ist.

4. Zeichenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ bewegte Belichtungseinheit jedes Mal angehalten wird, wenn sie um die Strecke A+a bewegt ist, und die Modulation des Lichtstrahls durch die Modulationselemente bei angehaltener Belichtungseinheit vorgenommen wird.

5. Zeichenverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheit kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird und die Modulation des Lichtstrahls durch die Modulationselemente jedes Mal vorgenommen wird, wenn die Belichtungseinheit um die Strecke A+a bewegt ist, wobei die Modulationszeit kürzer ist als die Zeit, während der die Belichtungseinheit um die Abmessung der Einheitsbelichtungszone bewegt wird.

6. Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche unter Verwendung einer Belichtungseinheit mit mehreren optischen Modulationselementen, die in einer regelmäßigen Anordnung längs einer ersten Richtung und längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, wobei die Zeicheneinrichtung enthält:
ein Bewegungssystem zum Bewegen der Belichtungseinheit relativ zu der Zeichenfläche in eine Zeichenrichtung, die gegenüber der ersten Richtung unter einem Winkel geneigt ist, wodurch die Belichtungseinheit während ihrer Bewegung allmählich in die zweite Richtung verschoben wird, und
ein Modulationssystem zum sukzessiven und selektiven Betätigen der Modulationselemente auf Grundlage von Bit-Musterdaten zwecks Modulation eines auf das jeweilige Modulationselement fallenden Lichtstrahls, wann immer die Belichtungseinheit um eine Strecke A+a in Zeichenrichtung bewegt wird, wobei
A eine Strecke ist, die dem ganzzahligen Vielfachen einer Abmessung einer Einheitsbelichtungszone entspricht, die von dem Modulationselement auf der Zeichenfläche erzeugt wird, und
a eine Strecke ist, die kleiner als ist die Abmessung der Einheitsbelichtungszone.

7. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungssystem ein intermittierendes System enthält, das die relativ bewegte Belichtungseinheit jedes Mal anhält, wenn diese um die Strecke A+a bewegt ist, wobei die Modulation des Lichtstrahls durch die Modulationselemente bei angehaltener Belichtungseinheit erfolgt.

8. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungssystem ein Steuersystem enthält, das die Belichtungseinheit während einer Zeichenoperation kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, und dass das Modulationssystem ein Steuersystem enthält, das die Modulation des Lichtstrahls durch die Modulationselemente derart steuert, dass die Modulation jedes Mal vorgenommen wird, wenn die Belichtungseinheit um die Strecke A+a bewegt ist, wobei die Belichtungszeit kürzer ist als die Zeit, während der die Belichtungseinheit um die Abmessung der Einheitsbelichtungszone bewegt wird.

9. Zeicheneinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationssystem eine Fokussieroptik enthält, welche die Einheitsbelichtungszone auf der Zeichenfläche mit dem modulierten Lichtstrahl derart erzeugt, dass die Einheitsbelichtungszone dieselbe Größe wie das entsprechende Modulationselement hat.

10. Zeicheneinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch ein Belichtungssystem mit
mehreren Belichtungseinheiten, die quer zur Zeichenrichtung in einer Linie angeordnet sind,
einem Lichtquellensystem zum Aussenden eines Lichtstrahls für eine Belichtungsoperation und
einem Lichtstrahl-Verteilersystem, das so zwischen den Belichtungseinheiten und dem Lichtquellensystem angeordnet ist, dass der von dem Lichtquellensystem ausgesendete Lichtstrahl gleichmäßig auf die Belichtungseinheit verteilt wird.

11. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstrahl-Verteilersystems mehrere Spiegelelemente enthält, die derart angeordnet sind, dass der Lichtstrahl gleichmäßig auf die Belichtungseinheiten verteilt wird.

12. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente jeweils als Strahlteiler ausgebildet sind und dass der Lichtstrahl von den Strahlteilern sukzessive so in Strahlen aufgeteilt wird, dass diese aufgeteilten Strahlen auf die Belichtungseinheiten verteilt werden, wobei die einzelnen Durchlässigkeiten der Strahlteiler so eingestellt sind, dass der Lichtstrahl gleichmäßig auf die Belichtungseinheiten verteilt wird.

13. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlteiler außerhalb der ihm zugeordneten Belichtungseinheit angeordnet ist.

14. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlteiler innerhalb der ihm zugeordneten Belichtungseinheit angebracht ist.