JP2003057832A - 多重露光描画装置および多重露光描画装置の変調素子保護機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マトリクス状に配置された多数の変調素子を
持つ露光ユニットを用いて回路パターンを描画する際
に、露光ユニットによる露光停止時に照明光を遮断す
る。 【解決手段】 マトリクス状に配列された多数のマイク
ロミラーＭ（ｍ，ｎ）を持つ露光ユニット２０₀₁を用い
て、多重露光により描画面上に所定パターンを描画す
る。露光ユニットと光源との間にシャッタ部材２３を設
ける。露光ユニット２０₀₁が露光を行うときには、シャ
ッタ部材２３は光透過領域２３Ａを光路上に位置決めし
て光源からの照明光を露光ユニット２０₀₁のＤＭＤ素子
２７へ導入する。露光ユニット２０₀₁の露光停止時に
は、シャッタ部材２３は遮光領域２３Ｂを光路上に位置
決めして照明光を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマトリクス状に配置
された多数の変調素子を持つ露光ユニットを用いて描画
面上に所定のパターンを描画する描画装置に関し、特に
各変調素子の損傷を防止するための変調素子保護機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したような描画装置は一般的には適
当な被描画体の表面に微細なパターンや文字等の記号を
光学的に描画するために使用される。代表的な使用例と
しては、フォトリゾグラフィ（photolithography）の手
法によりプリント回路基板を製造する際の回路パターン
の描画が挙げられ、この場合には被描画体はフォトマス
ク用感光フィルム或いは基板上のフォトレジスト層であ
る。

【０００３】近年、回路パターンの設計プロセスから描
画プロセスに至るまでの一連のプロセスは統合されてシ
ステム化され、描画装置はそのような統合システムの一
翼を担っている。統合システムには、描画装置の他に、
回路パターンを設計するためのＣＡＤ（Computer Aided
Design）ステーション、このＣＡＤステーションで得
られた回路パターンのベクタデータを編集するＣＡＭ
（Computer Aided Manufacturing）ステーション等が設
けられる。ＣＡＤステーションで作成されたベクタデー
タ或いはＣＡＭステーションで編集されたベクタデータ
は描画装置に転送され、そこでラスタデータに変換され
た後にビットマップメモリに格納される。

【０００４】露光ユニットの一タイプとして、例えばＤ
ＭＤ（Digital Micromirror Device）或いはＬＣＤ（Li
quid Crystal Display）アレイ等から構成されるものが
知られている。周知のように、ＤＭＤの反射面には、マ
イクロミラーがマトリクス状に配置され、個々のマイク
ロミラーの反射方向が独立して制御されるようになって
おり、このためＤＭＤの反射面の全体に導入された光束
は個々のマイクロミラーによる反射光束として分割され
るようになっており、このため各マイクロミラーは変調
素子として機能する。また、ＬＣＤアレイにおいては、
一対の透明基板間に液晶が封入され、その双方の透明基
板には互いに整合させられた多数対の微細な透明電極が
マトリクス状に配置され、個々の一対の透明電極に電圧
を印加するか否かにより光束の透過および非透過が制御
されるようになっており、このため各一対の透明電極が
変調素子として機能する。

【０００５】描画装置には被描画体の感光特性に応じた
適当な光源装置、例えば超高圧水銀灯、キセノンラン
プ、フラッシュランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diod
e）、レーザ等が設けられ、また露光ユニットには結像
光学系が組み込まれる。光源装置から射出した光束は照
明光学系を通して露光ユニットに導入させられ、露光ユ
ニットの個々の変調素子はそこに入射した光束を回路パ
ターンのラスタデータに従って変調し、これにより回路
パターンが被描画体上に露光されて光学的に描画され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、従来の光源は
光出力を一定に保つために常時点灯している。即ち、露
光ユニットの各変調素子やこの変調素子を組み付けた回
路基板には、その動作および動作停止に関わらず常に照
明光に晒されていることになる。照明光には紫外光が含
まれているので、露光ユニットの種々の部品は劣化し易
いという問題点がある。

【０００７】従って、本発明の目的は、マトリクス状に
配置された多数の変調素子を持つ露光ユニットを複数個
用いて描画面上に所定のパターンを描画する描画装置に
おいて、露光ユニットの早期劣化を防止できる多重露光
描画装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多重露光描
画装置は、マトリックス状に配置された多数の変調素子
を持つ露光ユニットを用いて所定のパターンを描画面上
に多重露光により描画する多重露光描画装置であって、
各変調素子に対して常時照明光を供給する光源と、光源
と変調素子との間の光路上に設けられ露光ユニットの動
作時に照明光を変調素子に導くと共に露光ユニットの動
作停止時には変調素子を保護するために照明光を遮断す
る変調素子保護機構とを備えることを特徴とする。

【０００９】上記多重露光装置の変調素子保護機構は、
照明光の光路を横切るように回転自在なシャッタ部材を
備えてもよく、この場合シャッタ部材には露光ユニット
の動作時に光路上に位置決めされる光透過領域と露光ユ
ニットの動作停止時に光路上に位置決めされる遮光領域
とが設けられる。さらに、シャッタ部材が光透過性の良
好な部材から形成され、その一部が遮光フィルタにより
覆われることにより、遮光フィルタを除く領域が光透過
領域に定められると共に、遮光フィルタに覆われる領域
が遮光領域に定められてもよい。またさらにシャッタ部
材が遮光性の良好な部材から形成され、その一部に円形
穴が形成されることにより、円形穴が光透過領域に定め
られると共に、円形穴を除く領域が遮光領域に定められ
てもよい。

【００１０】また、上記多重露光装置の変調素子保護機
構は、照明光の光路を横切るように進退するシャッタ部
材を備えてもよく、この場合シャッタ部材は露光ユニッ
トの動作時に光路上に位置決めされると共に露光ユニッ
トの動作停止時には光路上から退避させられる。

【００１１】本発明による変調素子保護機構は、マトリ
ックス状に配置された多数の変調素子を持つ露光ユニッ
トを用いて、所定のパターンを描画面上に多重露光によ
り描画する多重露光描画装置に設けられるものであっ
て、各変調素子に対して常時照明光を供給する光源と、
変調素子との間の光路上に設けられ、露光ユニットの動
作時に照明光を変調素子に導くと共に露光ユニットの動
作停止時には変調素子を保護するために照明光を遮断す
ることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明による多重露光描画装置の一実施形態について説明す
る。

【００１３】図１には、本発明による多重露光描画装置
の実施形態が斜視図として概略的に示される。この多重
露光描画装置はプリント回路基板を製造するための基板
上に形成されたフォトレジスト層に回路パターンを直接
描画するように構成されている。

【００１４】図１に示すように、多重露光描画装置１０
は床面上に据え付けられる基台１２を備える。基台１２
上には一対のガイドレール１４が平行に敷設され、さら
にそれらガイドレール１４上には描画テーブル１６が搭
載される。この描画テーブル１６は図示されない適当な
駆動機構、例えばボール螺子等をステッピングモータ等
のモータにより駆動させられ、これにより一対のガイド
レール１４に沿ってそれらの長手方向であるＸ方向に相
対移動する。描画テーブル１６上には被描画体３０とし
てフォトレジスト層を持つ基板が設置され、このとき被
描画体３０は図示されない適当なクランプ手段によって
描画テーブル１６上に適宜固定される。

【００１５】基台１２上には一対のガイドレール１４を
跨ぐようにゲート状構造体１８が固設され、このゲート
状構造体１８の上面には複数の露光ユニットが描画テー
ブル１６の移動方向（Ｘ方向）に対して直角なＹ方向に
２列に配列される。第１列目に配された８個の露光ユニ
ットを図の左側から順に符号２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、
２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅で示し、
その後方に配された第２列目の７個の露光ユニットを図
の左側から符号２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０ ₀₈、２０
₁₀、２０₁₂および２０₁₄で示している。

【００１６】第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、
２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅
と、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、
２０ ₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄とは所謂千鳥状に
配置される。即ち、隣り合う２つの露光ユニット間の距
離は、全て１つの露光ユニットの幅に略等しく設定さ
れ、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、
２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄の配列ピッチは第
１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２
０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅の配列ピッ
チに対して半ピッチだけずらされている。

【００１７】本実施形態では、１５個の露光ユニット２
０₀₁〜２０₁₅はそれぞれＤＭＤユニットとして構成され
ており、各露光ユニットの反射面は例えば１０２４×１
２８０のマトリクス状に配列された１３１０７２０個の
マイクロミラーから形成される。各露光ユニット２０₀₁
〜２０₁₅は、Ｘ方向に沿って１０２４個、Ｙ方向に沿っ
て１２８０個のマイクロミラーが配列されるように設置
される。

【００１８】ゲート状構造体１８の上面の適当な箇所、
例えば第１露光ユニット２０₀₁の図中左方には光源装置
２２が設けられる。この光源装置２２には図示しない超
高圧水銀ランプが用いられており、この超高圧水銀ラン
プから発した光は集光されて平行光束として光源装置２
２の射出口から射出される。光源装置２２は、その光出
力を所定レベルに安定させるために、多重露光描画装置
１０の電源（図示せず）が投入されてから切断されるま
で、常時所定レベルの照明光を出射する。光源装置２２
には超高圧水銀ランプの他、キセノンランプ、フラッシ
ュランプおよびレーザ等を用いてもよい。

【００１９】光源装置２２の射出口には１５本の光ファ
イバケーブル束が接続され、個々の光ファイバケーブル
２４は１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅のそれぞれ
に対して延設され、これにより光源装置２２から各露光
ユニット２０₀₁〜２０₁₅へ照明光が導入される。各露光
ユニット２０₀₁〜２０₁₅は、光源装置２２からの照明光
を描くべき回路パターンに応じて変調し、図の下方即ち
ゲート状構造体１８の内側を進む描画テーブル１６上の
被描画体３０に向かって出射する。これにより、被描画
体３０の上面に形成されたフォトレジスト層において照
明光が照射された部分だけが感光する。

【００２０】図２には、第１露光ユニット２０₀₁の主要
構成が概念的に図示されている。他の１４個の露光ユニ
ット２０₀₂〜２０₁₅は第１露光ユニット２０₁と同じ構
成および機能を有しており、ここでは説明を省略する。
第１露光ユニット２０₁には、照明光学系２６および結
像光学系２８が組み込まれ、両者の間の光路上にはＤＭ
Ｄ素子２７が設けられる。このＤＭＤ素子２７は、例え
ばウェハ上にアルミスパッタリングで作りこまれた、反
射率の高い正方形マイクロミラーを静電界作用により動
作させるデバイスであり、このマイクロミラーはシリコ
ンメモリチップの上に１０２４×１２８０のマトリクス
状に１３１０７２０個敷き詰められている。それぞれの
マイクロミラーは、対角線を中心に回転傾斜することが
でき、安定した２つの姿勢に位置決めできる。

【００２１】照明光学系２６は凸レンズ２６Ａおよびコ
リメートレンズ２６Ｂを含み、凸レンズ２６Ａは光源装
置２２から延設された光ファイバケーブル２４と光学的
に結合される。このような照明光学系２６により、光フ
ァイバケーブル２４から射出した光束は第１露光ユニッ
ト２０₀₁のＤＭＤ素子２７の反射面全体を照明するよう
な平行光束ＬＢに成形される。

【００２２】光ファイバケーブル２４と第１露光ユニッ
ト２０₁との間には円板状のシャッタ部材２３が設けら
れており、第１露光ユニット２０₁の作動時には図に示
すようにこのシャッタ部材２３の光透過領域２３Ａが光
路上に位置決めされて照明光が第１露光ユニット２０₁
に導入されるが、第１露光ユニット２０₁の作動停止時
にはハッチングで示す遮光領域２３Ｂが光路上に位置決
めされて照明光は第１露光ユニット２０₁へ導入されな
い。シャッタ部材２３についは後で詳述する。

【００２３】結像光学系２８には２つの凸レンズ２８Ａ
および２８Ｃと、２つの凸レンズ２８Ａおよび２８Ｃ間
に配されるリフレクタ２８Ｂとが含まれ、この結像光学
系２８の倍率は例えば等倍（倍率１）に設定される。

【００２４】第１露光ユニット２０₀₁に含まれる個々の
マイクロミラーはそれぞれに入射した光束を結像光学系
２８に向けて反射させる第１の反射位置（以下、露光位
置と記載する）と該光束を結像光学系２８から逸らすよ
うに反射させる第２の反射位置（以下、非露光位置と記
載する）との間で回動変位するように動作させられる。
任意のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）（１≦ｍ≦１０２
４，１≦ｎ≦１２８０）が露光位置に位置決めされる
と、そこに入射したスポット光は一点鎖線ＬＢ₁で示さ
れるように結像光学系２８に向かって反射され、同マイ
クロミラーＭ（ｍ，ｎ）が非露光位置に位置決めされる
と、スポット光は一点鎖線ＬＢ₂で示されるように光吸
収板２９に向かって反射されて結像光学系２８から逸ら
される。

【００２５】マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）から反射され
たスポット光ＬＢ₁は、結像光学系２８によって描画テ
ーブル１６上に設置された被描画体３０の描画面３２上
に導かれる。例えば、第１露光ユニット２０₀₁に含まれ
る個々のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）のサイズがＣ×Ｃ
であるとすると、結像光学系２８の倍率は等倍であるか
ら、マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）の反射面は描画面３２
上のＣ×Ｃの露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）として結像される。
Ｃは例えば２０μｍである。

【００２６】なお、１つのマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）
によって得られるＣ×Ｃの露光領域は以下の記載では単
位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）として言及され、全てのマイク
ロミラーＭ（１，１）〜Ｍ（１０２４，１２８０）によ
って得られる（Ｃ×１０２４）×（Ｃ×１２８０）の露
光領域は、全面露光領域Ｕａ₀₁として言及される。

【００２７】図２の左上隅のマイクロミラーＭ（１，
１）に対応する単位露光領域Ｕ（１，１）は全面露光領
域Ｕａ₀₁の左下隅に位置し、左下隅のマイクロミラーＭ
（１０２４，１）に対応する単位露光領域Ｕ（１０２
４，１）は全面露光領域Ｕａ₀₁の左上隅に位置する。ま
た、右上隅のマイクロミラーＭ（１，１２８０）に対応
する単位露光領域Ｕ（１，１２８０）は全面露光領域Ｕ
ａ₀₁の右下隅に位置し、右下隅のマイクロミラーＭ（１
０２４，１２８０）に対応する単位露光領域Ｕ（１０２
４，１２８０）は全面露光領域Ｕａ₀₁の右上隅に位置す
る。

【００２８】第１露光ユニット２０₀₁では、個々のマイ
クロミラーＭ（ｍ，ｎ）は通常は非露光位置に位置決め
されているが、露光時には非露光位置から露光位置に回
動変位させられる。マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）の非露
光位置から露光位置への回動変位の制御については、後
述するように回路パターンのラスタデータに基づいて行
われる。なお、結像光学系２８から逸らされたスポット
光ＬＢ₂は描画面３２に到達しないように光吸収板２９
によって吸収される。

【００２９】第１露光ユニット２０₀₁に含まれる１３１
０７２０個の全てのマイクロミラーが露光位置に置かれ
たときは、全マイクロミラーから反射された全スポット
光が結像光学系２８に入射させられ、描画面３２上には
第１露光ユニット２０₀₁による全面露光領域Ｕａ₀₁が形
成される。全面露光領域Ｕａ₀₁のサイズについては、単
位露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）の一辺長さＣが２０μｍであれ
ば、２５．６ｍｍ（＝１０２４×２０μｍ）×２０．４
８ｍｍ（＝１２８０×２０μｍ）となり、そこに含まれ
る総画素数は勿論１０２４×１２８０個となる。

【００３０】図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、多重露光
描画装置における描画処理について説明する。図３
（ａ）〜（ｃ）は描画処理の経時変化を段階的に示す図
であり、被描画体３０の描画面３２の平面図である。以
下の説明の便宜上、描画面３２を含む平面上にはＸ−Ｙ
直交座標系が定義される。破線で囲まれた長方形の領域
は、１５個の露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅のそれぞれに
よってＸ−Ｙ平面上で得られる全面露光領域Ｕａ₀₁〜Ｕ
ａ₁₅である。第１列の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕ
ａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵａ₁₅は
その図中下辺がＹ軸に一致するように配置させられ、第
２列の全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、
Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄はその図中下辺がＹ軸から
負側に距離Ｓだけ離れた直線に一致するように配され
る。

【００３１】Ｘ−Ｙ直交座標系のＸ軸は露光ユニット２
０₀₁〜２０₁₅の配列方向に対して直角とされ、このため
各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅内のそれぞれ１３１０７
２０（１０２４×１２８０）個のマイクロミラーもＸ−
Ｙ直交座標系のＸ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に
配列される。

【００３２】図３では、Ｘ−Ｙ直交座標系の座標原点は
第１列目の第１露光ユニット２０₀₁によって得られる全
面露光領域Ｕａ₀₁の図中左下角に一致しているように図
示されているが、正確には、座標原点は第１露光ユニッ
ト２０₀₁のＹ軸に沿う第１ラインのマイクロミラーのう
ちの先頭のマイクロミラーＭ（１，１）によって得られ
る単位露光領域Ｕ（１，１）の中心に位置する。上述し
たように、本実施形態では単位露光領域Ｕ（１，１）の
サイズは２０μｍ×２０μｍであるので、Ｙ軸は第１露
光ユニット２０₀₁による全面露光領域Ｕａ₀₁の境界から
１０μｍだけ内側に進入したものとなっている。換言す
れば、第１列目の８つの露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、
２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅
のそれぞれの第１ラインに含まれる１２８０個のマイク
ロミラーＭ（１，ｎ）（１≦ｎ≦１２８０）の全ての中
心がＹ軸上に位置する。

【００３３】描画面３２は描画テーブル１６により白抜
き矢印で示すようにＸ軸に沿ってその負の方向に向かっ
て移動させられるので、全面露光領域Ｕａ₀₁〜Ｕａ₁₅は
描画面３２に対してＸ軸の正の方向に相対移動すること
になる。

【００３４】描画面３２に設定された描画開始位置ＳＬ
がＹ軸、即ち第１列目の８個の露光ユニット２０₀₁、２
０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および
２０ ₁₅に対応する第１列目の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕａ
₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃およびＵ
ａ₁₅の境界に一致すると、まず第１列目の露光ユニット
２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２
０₁₃および２０₁₅により描画面３２の露光が開始され
る。図３（ａ）に示すように、第１列目の全面露光領域
Ｕａ₀₁、Ｕａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕ
ａ₁₃およびＵａ₁₅のＹ軸に達していない部分に対応する
マイクロミラーについては非露光位置に位置決めされた
まま露光は行われず、また第２列目の全面露光領域Ｕａ
₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵ
ａ₁₄もＹ軸に達していないため、露光ユニット２０₀₂、
２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄
による露光も停止させられている。図３では、第１列目
の８個の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２
０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅によって露
光された領域を右上がりのハッチングで示している。

【００３５】さらに描画面３２が移動し、全面露光領域
Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およ
びＵａ₁₄の境界がＹ軸に一致すると、第２列目の７個の
露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２
０₁₀、２０₁₂および２０₁₄による露光が開始される。図
３(ｂ)に示すように、第２列目の露光ユニット２０₀₂、
２０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄
による露光は、第１列目の露光ユニット２０₀₁、２
０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および
２０₁₅による露光よりも常に距離Ｓだけ遅れて進行す
る。図３では、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２
０₀₄、２０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄に
よって露光された領域を右下がりのハッチングで示して
いる。

【００３６】さらに描画面３２が相対移動して、図３
（ｃ）に示すように第１列目の全面露光領域Ｕａ₀₁、Ｕ
ａ₀₃、Ｕａ₀₅、Ｕａ₀₇、Ｕａ₀₉、Ｕａ₁₁、Ｕａ₁₃および
Ｕａ₁₅の境界が描画終了位置ＥＬに達すると、第１列目
の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０₀₅、２０₀₇、２０
₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅による露光が停止させ
られる。厳密にいえば、描画終了位置ＥＬに達した単位
露光領域Ｕ（ｍ，ｎ）に対応するマイクロミラーＭ
（ｍ，ｎ）から順に非露光位置に静止させられる。図３
（ｃ）の状態からさらに描画面３２が距離Ｓだけ進む
と、第２列目の全面露光領域Ｕａ₀₂、Ｕａ₀₄、Ｕａ₀₆、
Ｕａ₀₈、Ｕａ₁₀、Ｕａ₁₂およびＵａ₁₄の境界が描画終了
位置ＥＬに達し、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０
₀₄、２０₀₆、２０ ₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄によ
る露光が停止させられる。

【００３７】以上のように、１５個の露光ユニット２０
₀₁〜２０₁₅は、Ｘ軸に平行な帯状領域をそれぞれ露光
し、この帯状領域の幅はそれぞれ全面露光領域Ｕａ₀₁〜
Ｕａ₁₅の幅に実質的に一致する。隣り合う２つの帯状領
域の境界部分は微少量だけ重ね合わされている。なお、
同一ライン上に描かれるべき回路パターンを一致させる
ために、第１列目の露光ユニット２０₀₁、２０₀₃、２０
₀₅、２０₀₇、２０₀₉、２０₁₁、２０₁₃および２０₁₅に所
定ラインの回路パターンに応じた露光データが与えられ
ると、第２列目の露光ユニット２０₀₂、２０₀₄、２
０₀₆、２０₀₈、２０₁₀、２０₁₂および２０₁₄には描画面
３２が距離Ｓを移動する時間だけ遅れたタイミングで同
一ラインの露光データが与えられる。

【００３８】露光方式としては、描画テーブル１６を走
査方向に沿って間欠的に移動させる動作と、描画テーブ
ル１６の停止時に回路パターンを部分的に順次描画する
動作とを交互に繰り返すことにより、各描画領域を継ぎ
足して全体の回路パターンを得るステップ・アンド・リ
ピート（Step & Repeat）方式を採用してもよいし、描
画テーブル１６を一定速度で移動させつつ同時に描画動
作を行う方式であってもよい。露光１回当たりの描画テ
ーブル１６の移動量は全面露光領域Ｕａの一辺長さより
短く、これにより描画面３２は多数回に渡って露光され
る、即ち多重露光されることになる。

【００３９】なお、露光時間、即ち個々のマイクロミラ
ーＭ（ｍ，ｎ）が露光位置に留められる時間について
は、描画面３２における一画素領域内での露光回数、被
描画体３０（本実施形態では、フォトレジスト層）の感
度、光源装置２２の光強度等に基づいて決められ、これ
により各一画素露光領域について所望の露光量が得られ
るように設定される。

【００４０】図４は多重露光描画装置１０の制御ブロッ
ク図である。同図に示すように、多重露光描画装置１０
にはマイクロコンピュータから構成されるシステムコン
トロール回路３４が設けられる。即ち、システムコント
ロール回路３４は中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種
々のルーチンを実行するためのプログラムや定数等を格
納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算データ等を一
時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡ
Ｍ）、および入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）から成
り、多重露光描画装置１０の作動全般を制御する。

【００４１】描画テーブル１６は、駆動モータ３６によ
ってＸ軸方向に沿って駆動させられる。この駆動モータ
３６は例えばステッピングモータとして構成され、その
駆動制御は駆動回路３８から出力される駆動パルスに従
って行われる。描画テーブル１６と駆動モータ３６との
間には先に述べたようにボール螺子等を含む駆動機構が
介在させられるが、そのような駆動機構については図４
では破線矢印で象徴的に示されている。

【００４２】駆動回路３８は描画テーブル制御回路４０
の制御下で動作させられ、この描画テーブル制御回路４
０は描画テーブル１６に設けられた描画テーブル位置検
出センサ４２に接続される。描画テーブル位置検出セン
サ４２は描画テーブル１６の移動経路に沿って設置され
たリニアスケール４４からの光信号を検出して描画テー
ブル１６のＸ軸方向に沿うその位置を検出するものであ
る。なお、図４では、リニアスケール４４からの光信号
の検出が破線矢印で象徴的に示されている。

【００４３】描画テーブル１６の移動中、描画テーブル
位置検出センサ４２はリニアスケール４４から一連の光
信号を順次検出して一連の検出信号（パルス）として描
画テーブル制御回路４０に対して出力する。描画テーブ
ル制御回路４０では、そこに入力された一連の検出信号
が適宜処理され、その検出信号に基づいて一連の制御ク
ロックパルスが作成される。描画テーブル制御回路４０
からは一連の制御クロックパルスが駆動回路３８に対し
て出力され、駆動回路３８ではその一連の制御クロック
パルスに従って駆動モータ３６に対する駆動パルスが作
成される。要するに、リニアスケール４４の精度に応じ
た正確さで描画テーブル１６をＸ軸方向に沿って移動さ
せることができる。なお、このような描画テーブル１６
の移動制御自体は周知のものである。

【００４４】図４に示すように、描画テーブル制御回路
４０はシステムコントロール回路３４に接続され、これ
により描画テーブル制御回路４０はシステムコントロー
ル回路３４の制御下で行われる。一方、描画テーブル位
置検出センサ４２から出力される一連の検出信号（パル
ス）は描画テーブル制御回路４０を介してシステムコン
トロール回路３４にも入力され、これによりシステムコ
ントロール回路３４では描画テーブル１６のＸ軸に沿う
移動位置を常に監視することができる。

【００４５】システムコントロール回路３４はＬＡＮ
（Local Area Network）を介してＣＡＤステーション或
いはＣＡＭステーションに接続され、ＣＡＤステーショ
ン或いはＣＡＭステーションからはそこで作成処理され
た回路パターンのベクタデータがシステムコントロール
回路３４に転送される。システムコントロール回路３４
にはデータ格納手段としてハードディスク装置４６が接
続され、ＣＡＤステーション或いはＣＡＭステーション
から回路パターンのベクタデータがシステムコントロー
ル回路３４に転送されると、システムコントロール回路
３４は回路パターンのベクタデータを一旦ハードディス
ク装置４６に書き込んで格納する。また、システムコン
トロール回路３４には外部入力装置としてキーボード４
８が接続され、このキーボード４８を介して種々の指令
信号や種々のデータ等がシステムコントロール回路３４
に入力される。

【００４６】ラスタ変換回路５０はシステムコントロー
ル回路３４の制御下で動作させられる。描画作動に先立
って、ハードディスク装置４６から回路パターンのベク
タデータが読み出されてラスタ変換回路５０に出力さ
れ、このベクタデータはラスタ変換回路５０によってラ
スタデータに変換され、このラスタデータはビットマッ
プメモリ５２に書き込まれる。要するに、ビットマップ
メモリ５２には回路パターンデータとして二値データ即
ちビットデータとして格納される。ラスタ変換回路５０
でのデータ変換処理およびビットマップメモリ５２での
データ書込みについてはキーボード４８を介して入力さ
れる指令信号により行われる。

【００４７】読出しアドレス制御回路５８は各露光ユニ
ット２０₀₁〜２０₁₅に与えるべきビットデータをビット
マップメモリ５２から露光作動毎に読み出し、ＤＭＤ駆
動回路５６に順次出力する。ＤＭＤ駆動回路５６は個々
の露光ユニット２０₀₁〜２０ ₁₅のマイクロミラーを露光
位置または非露光位置に位置決めさせるためのビットデ
ータを生成し、そのビットデータに基づいて露光ユニッ
ト２０₀₁〜２０₁₅をそれぞれ独立して作動し、これによ
り各露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅の個々のマイクロミラ
ーは選択的に露光作動を行うことになる。露光データは
露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅による露光作動が繰り返さ
れる度毎に書き換えられる。

【００４８】なお、図４では、個々のマイクロミラーの
露光作動が破線矢印で象徴的に図示されている。また、
図４では図の複雑化を避けるために露光ユニットは１つ
しか示されていないが、実際には１５個（２０₀₁〜２０
₁₅）存在し、ＤＭＤ駆動回路５６によってそれぞれ駆動
されることは言うまでもない。

【００４９】図４〜図６を参照して、変調素子保護機構
の構成および動作について説明する。変調素子保護機構
は円板状のシャッタ部材２３を備え、このシャッタ部材
２３は駆動モータ２３２により光束に略平行な回転軸Ｌ
Ｒ周りに回転自在である。シャッタ部材２３は照明光を
透過可能な部材、例えば石英ガラスや透明な合成樹脂材
から形成され、ハッチングで示す遮光領域２３Ｂには遮
光フィルタが貼付されている。これにより、ハッチング
されていない領域が光透過領域２３Ａとされる。

【００５０】駆動モータ２３２はシャッタ駆動回路２３
４により駆動制御される。シャッタ部材２３の相対回転
位置はシャッタ位置検出センサ２３６により検出され
る。具体的には、シャッタ位置検出センサ２３６はシャ
ッタ部材２３の外縁を挟むように互いに対向する発光素
子２３６Ａおよび受光素子２３６Ｂを備え、発光素子２
３６Ａからの光がシャッタ部材２３の２つの検出穴２３
８Ａまたは２３８Ｂを通って受光素子２３６Ｂにより受
光されると、シャッタ部材２３の相対回転を停止させ
る。

【００５１】図６は、露光ユニット２０₀₁による露光タ
イミングとシャッタ部材２３の動作タイミングとを示す
タイミングチャートである。露光ユニット２０₀₁による
第１回目の露光時には、シャッタ部材２３は光透過領域
２３Ａが光路を横切る透過位置（図２参照）に位置決め
される。このとき、シャッタ位置検出センサ２３６は検
出穴２３８Ａを検出している。

【００５２】露光ユニット２０₀₁による第１回目の露光
が終了すると、シャッタ部材２３は時計回り方向に相対
回転させられ（期間ｔ１）、シャッタ位置検出センサ２
３６が検出穴２３８Ａから１８０度離れた検出穴２３８
Ｂを検出すると、遮光位置であると判断されて停止させ
られる。この遮光位置ではシャッタ部材２３の遮光領域
２３Ｂが光路を横切っており（図５参照）、作動してい
ない露光ユニット２０ ₀₁に照明光は入射されない。遮光
位置で停止された後一定時間ｔ２が経過すると、シャッ
タ部材２３は再び時計回り方向に相対回転させられ（期
間ｔ３）、透過位置で停止させられる。シャッタ部材２
３が透過位置で停止した後に露光ユニット２０₀₁による
第２回目の露光が開始される。

【００５３】このように、露光ユニット２０₀₁の露光停
止期間ｔ４には照明光が入射しないので、ＤＭＤデバイ
ス２７の損傷が軽減される。なお、シャッタ部材２３の
回転動作と遮光位置での静止とに要する期間（ｔ１＋ｔ
２＋ｔ３）は露光停止期間ｔ４を超えないものとする。

【００５４】このように、第１実施形態の多重露光描画
装置１０においては、露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅の停
止期間中には照明光を遮断するので、ＤＭＤ素子２７に
対する照明光の照射が必要最小限に抑えられ、照明光の
長時間照射に起因する熱疲労、紫外光成分による早期劣
化が防止できる。

【００５５】なお、第１実施形態では変調素子としてＤ
ＭＤ素子を用いているが、ＬＣＤアレイを用いてもよ
い。また、シャッタ部材２３を光ファイバケーブル２４
と露光ユニット２０₀₁との間に設けているが、特に設け
る位置は限定されず、光源２２からＤＭＤ素子２７に至
るまでの光路上にあればよい。従って、例えば個々の露
光ユニット２０₀₁〜２０₁₅内にそれぞれ設ける場合、凸
レンズ２６Ａとコリメートレンズ２６Ｂとの間、コリメ
ートレンズ２６ＢとＤＭＤ素子２７との間に設けてもよ
いし、あるいは光源２２と光ファイバケーブル２４との
間に単一のシャッタ部材２３を設けてもよい。

【００５６】また、第１実施形態では遮光フィルタ（２
３Ｂ）はシャッタ部材２３の略１８０度に渡って貼付さ
れているが、シャッタ部材２３が遮光位置に位置決めさ
れたときに照明光を遮断できる面積を有していれば十分
である。

【００５７】図７は多重露光描画装置の第２実施形態を
示す図である。第２実施形態はシャッタ部材の構成以外
は第１実施形態と同様の構成を有しており、ここでは説
明を省略する。また第１実施形態と共通する構成につい
ては同符号を付し、説明を省略する。

【００５８】第２実施形態のシャッタ部材３２３は、遮
光性材料、例えば金属材や不透明の合成樹脂材から形成
される円板部材であり、その一部に円形の円形穴３２３
Ａが形成されている。この円形穴３２３Ａはシャッタ部
材３２３が透過位置に位置決めされたときに照明光を透
過する透過領域に相当する。従って、円形穴３２３Ａを
のぞく領域３２３Ｂは遮光領域に相当する。

【００５９】図８は多重露光描画装置の第３実施形態を
示す図である。第３実施形態はシャッタ部材の構成以外
は第１実施形態と同様の構成を有しており、ここでは説
明を省略する。また第１実施形態と共通する構成につい
ては同符号を付し、説明を省略する。

【００６０】第３実施形態のシャッタ部材４２３は、遮
光性材料、例えば金属材や不透明の合成樹脂材から形成
される板状部材であり、図示しないガイドレールに沿っ
て実線で示す透過位置と破線で示す遮光位置との間で進
退可能である。シャッタ部材４２３が透過位置に位置決
めされているときには照明光はそのまま露光ユニット
（２０₀₁〜２０₁₅）へ導かれる。一方、シャッタ部材４
２３が遮光位置に位置決めされているときには照明光は
シャッタ部材４２３により遮断されて露光ユニット（２
０₀₁〜２０₁₅）へは導かれない。

【００６１】このように、第２および第３実施形態にお
いても、露光ユニット２０₀₁〜２０ ₁₅の停止期間中には
照明光を遮断するので、ＤＭＤデバイス２７の早期破損
を防止できる。

【００６２】図９および図１０を参照して多重露光描画
装置の第４実施形態について説明する。図９は多重露光
描画装置のブロック図であり、図１０は露光ユニット２
０₀₁による露光タイミングとＬＥＤ光源装置３２２の動
作タイミングとを示すタイミングチャートである。

【００６３】第４実施形態においては、光源装置が複数
のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えたＬＥＤ光源
装置である点と、シャッタ部材およびこれを駆動するた
めの構成を設けていない点が第１実施形態と異なってい
るが、その他の構成については同様である。ここでは第
１実施形態と共通する構成については同符号を付し説明
を省略する。

【００６４】ＬＥＤ光源装置３２２の複数のＬＥＤは、
システムコントロール回路３４により点灯および消灯が
制御される。多重露光描画装置の電源が投入された時点
では消灯させられており、露光ユニット２０₀₁によって
露光が行われるときにのみ全ＬＥＤが同時に点灯する。

【００６５】図１０を参照して詳述すると、ＬＥＤ光源
装置３２２は露光ユニット２０₀₁に同期して点灯（期間
ｔ５）および消灯（期間ｔ６）を交互に繰り返してお
り、点灯期間ｔ５は露光ユニット２０₀₁の作動期間に実
質的に一致しており、消灯期間ｔ６は露光ユニット２０
₀₁の露光停止期間ｔ４に実質的に一致する。従って、露
光ユニット２０₀₁の露光停止期間ｔ４には照明光が入射
しないので、ＤＭＤデバイス２７の損傷が軽減される。
このように、第２実施形態ではＬＥＤ光源装置３２２そ
のものが変調素子保護機能を備えている。

【００６６】なお、ＬＥＤの数は１個であってもよく、
必要とされる露光量に応じてその数が適宜決定される。
ＬＥＤは被描画体３０の分光感度に応じて、紫外光を発
するタイプ、可視光（赤色光、緑色光、青色光など）を
発するタイプのものが適宜選択される。

【００６７】このように、第４実施形態においても第１
〜３実施形態と同様、露光ユニット２０₀₁〜２０₁₅の停
止期間中にはＬＥＤ光源装置３２２から照明光が露光ユ
ニットへ供給されないので、ＤＭＤ素子２７に対する照
明光の照射が必要最小限に抑えられ、照明光の長時間照
射に起因する熱疲労、紫外光成分による早期劣化が防止
できる。

【００６８】さらに、第４実施形態の利点としては、Ｌ
ＥＤ光源装置３２２は、第１〜３実施形態の超高圧水銀
ランプ、キセノンランプ、フラッシュランプおよびレー
ザ等を用いた光源装置２２と比較すると、光出力が極め
て安定しており、また電気的制御が簡単であるという利
点を有する。また、ＬＥＤ光源装置３２２は各ＬＥＤの
ＯＮが指令された時のみ、即ち露光ユニット２０₀₁〜２
０₁₅の作動時のみ照明光を出力するので、無駄な電力を
消費せず、長期にわたって安定して使用することができ
る。

【００６９】また、複数のＬＥＤを用いる場合には、そ
の内の１つが故障しても光量への影響は小さくなり、残
りのＬＥＤの光量を増幅させればよいので、常に安定し
た光量を得ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
にあっては、露光ユニットの停止期間中には照明光を遮
断するので、ＤＭＤデバイスの早期破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多重露光描画装置の第１実施形態
を示す概略斜視図である。

【図２】本発明による多重露光描画装置で用いる露光ユ
ニットの機能を説明するための概略概念図である。

【図３】図１に示す多重露光描画装置の描画テーブル上
の被描画体の描画面および各露光ユニットによる露光領
域を説明するための平面図である。

【図４】図１に示す多重露光描画装置のブロック図であ
る。

【図５】多重露光装置の変調素子保護機構を示す斜視図
である。

【図６】露光ユニットとシャッタ部材との動作タイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図７】本発明による多重露光描画装置の第２実施形態
を示す図であって、シャッタ部材の他の例を示す図であ
る。

【図８】本発明による多重露光描画装置の第３実施形態
を示す図であって、シャッタ部材のさらに別の例を示す
図である。

【図９】本発明による多重露光描画装置の第４実施形態
を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す露光ユニットとＬＥＤ光源装置と
の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０ 多重露光描画装置 ２０₀₁、…２０₁₅ 露光ユニット ２２ 光源装置 ２３ シャッタ部材 ２７ ＤＭＤ素子 ３０ 被描画体 ３２ 描画面 ３４ システムコントロール回路 ３２２ ＬＥＤ光源装置 Ｍ（１，１）、…Ｍ（１０２４，１２８０） マイクロ
ミラー（変調素子）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリックス状に配置された多数の変調
   素子を持つ露光ユニットを用いて所定のパターンを描画
   面上に多重露光により描画する多重露光描画装置であっ
   て、各変調素子に対して常時照明光を供給する光源と、
   前記光源と前記変調素子との間の光路上に設けられ前記
   露光ユニットの動作時に照明光を前記変調素子に導くと
   共に前記露光ユニットの動作停止時には前記変調素子を
   保護するために照明光を遮断する変調素子保護機構とを
   備えることを特徴とする多重露光描画装置。
2. 【請求項２】 前記変調素子保護機構が前記照明光の光
   路を横切るように回転自在なシャッタ部材を備え、この
   シャッタ部材には前記露光ユニットの動作時に光路上に
   位置決めされる光透過領域と前記露光ユニットの動作停
   止時に光路上に位置決めされる遮光領域とが設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多重露光描画装置。
3. 【請求項３】 前記シャッタ部材が光透過性の良好な部
   材から形成され、その一部が遮光フィルタにより覆われ
   ることにより、前記遮光フィルタを除く領域が光透過領
   域に定められると共に、前記遮光フィルタに覆われる領
   域が遮光領域に定められることを特徴とする請求項２に
   記載の多重露光描画装置。
4. 【請求項４】 前記シャッタ部材が遮光性の良好な部材
   から形成され、その一部に円形穴が形成されることによ
   り、前記円形穴が光透過領域に定められると共に、前記
   円形穴を除く領域が遮光領域に定められることを特徴と
   する請求項２に記載の多重露光描画装置。
5. 【請求項５】 前記変調素子保護機構が前記照明光の光
   路を横切るように進退するシャッタ部材を備え、このシ
   ャッタ部材は前記露光ユニットの動作時に光路上に位置
   決めされると共に前記露光ユニットの動作停止時には光
   路上から退避させられることを特徴とする請求項１に記
   載の多重露光描画装置。
6. 【請求項６】 前記光源が超高圧水銀ランプ、キセノン
   ランプまたはフラッシュランプを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の多重露光描画装置。
7. 【請求項７】 マトリックス状に配置された多数の変調
   素子を持つ露光ユニットを用いて所定のパターンを描画
   面上に多重露光により描画する多重露光描画装置であっ
   て、前記露光ユニットの動作時には点灯されて前記変調
   素子に照明光を供給すると共に前記露光ユニットの動作
   停止時には前記変調素子を保護するために消灯される光
   源を備えることを特徴とする多重露光描画装置。
8. 【請求項８】 前記光源が、複数のＬＥＤ（Light Emit
   ting Diode）素子を含むことを特徴とする請求項７に記
   載の多重露光描画装置。
9. 【請求項９】 マトリックス状に配置された多数の変調
   素子を持つ露光ユニットを用いて所定のパターンを描画
   面上に多重露光により描画する多重露光描画装置に設け
   られる変調素子保護機構であって、前記変調素子と前記
   変調素子に対して常時照明光を供給する光源との間の光
   路上に設けられ、前記露光ユニットの動作時に照明光を
   前記変調素子に導くと共に前記露光ユニットの動作停止
   時には前記変調素子を保護するために照明光を遮断する
   ことを特徴とする多重露光描画装置の変調素子保護機
   構。
10. 【請求項１０】 マトリックス状に配置された多数の変
    調素子を持つ露光ユニットを用いて所定のパターンを描
    画面上に多重露光により描画する多重露光描画装置に設
    けられる変調素子保護機構であって、前記露光ユニット
    の動作時には光源を点灯すると共に、前記露光ユニット
    の動作停止時には前記変調素子を保護するために前記光
    源を消灯することを特徴とする多重露光描画装置の変調
    素子保護機構。