JP2003337426A

JP2003337426A - 露光装置

Info

Publication number: JP2003337426A
Application number: JP2002145025A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Kudo; 吉光工藤; Takeshi Fujii; 武藤井; Daisuke Nakatani; 大輔中谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】光変調素子を用いて生成された露光ビームで走
査露光を行う際に露光ビームの光量が均一となるよう
に、露光開始前に光量を検出する光量検出器の設けられ
た露光装置において、光量の検出の精度を一定にしつつ
光量検出器の数を減らし、処理回路の回路構成を簡略化
する。【解決手段】露光装置は、露光ビームの延在方向に応じ
て一方向に延在するビーム入射面８２と、ビーム入射面
８２の形状が変形し、ビーム入射面８２の延在方向の幅
が狭くなったビーム出射面８４とを備える導光性シート
部材８６を有し、ビーム出射面８４からの露光ビームを
光量検出器９０の受光面に集束させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関し、
例えば、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外波長領域に感度
を有する感光材料を、高出力のマルチビームを用いて走
査露光する露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
は、ガラス基板上に赤、青、緑の３原色でパターンが規
則正しく配列されたカラーフィルタを有する。このカラ
ーフィルタの製造、特にフォトリソグラフィ工程では、
主にプロキシミティ方式の露光装置が使用され、所定の
パターンのマスクを通して紫外光線を一面に照射して感
光材料であるフォトレジストを露光する。また、プラズ
マ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におい
ても、プロキシミティ方式の露光装置が使用され、マス
クを通して紫外光線を一面に照射して感光材料であるフ
ォトレジストを露光する。一方、プリント基板（ＰＣ
Ｂ）の製造では、フィルムマスクを用いて水銀ランプで
一括露光する。このようにマスクを用いて露光し、所望
のパターンニングを行う工程が種々の分野で用いられて
いる。

【０００３】一方、近年、半導体レーザから射出するレ
ーザ光を光ファイバに入射させ、この光ファイバを複数
本束ねてバンドル状にしたものを光源として用いること
で、数１００ｍＷのマルチビーム状のレーザ光を射出す
るとともに、このレーザ光をデジタル・マイクロミラー
・デバイス（ＤＭＤ）（ＴＩ社製）等の空間変調素子を
用いて変調し、この変調したレーザ光を用いて感光材料
を露光することで、感光材料を所望のパターンに形成す
るマスクレスのＰＣＢ露光装置が提案されている。これ
によると、従来必要としたマスクを用いないため、オン
デマンド生産に適し、マスク露光に伴うランニングコス
トもなくなるといった利点を備える。しかし、上記マス
クレスのＰＣＢ露光装置で用いられるレーザ光は数１０
０ｍＷであるため、カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）のガ
ラス基板等のような極めて広い領域に短時間の露光によ
って高精細なパターンを形成することはできない。この
場合、複数本の光ファイバを束ねてバンドル状にした光
源を複数個配置するとともに、この配置に対応してレー
ザ光を変調するＤＭＤを複数個配置することで、感光材
料を同時に露光することができ、高精細なパターンを短
時間で形成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにレーザ光を
射出する光源とレーザ光を変調するＤＭＤとを複数個配
置することで、高精細なパターンを短時間で形成するこ
とができるが、その際、配置した各ＤＭＤからの露光Ｏ
Ｎの状態のレーザ光の光量を検出して、レーザ光を均一
に調整することが必要である。例えば、ＣＣＤ（Charge
d Coupled Device) 、ＰＤ（フォトダイオード）、ＰＤ
アレイまたはフォトマルチプライヤ等の光量検出器を用
いてＤＭＤ各々からのレーザ光の光量を検出する。

【０００５】しかし、この場合、上述した様に、複数の
ＤＭＤを配置するのでこれに対応して多数の光量検出器
を設け、しかも、この光量検出器各々からの検出信号を
信号処理する処理回路を設けなければならず、回路構成
が煩雑になるといった問題がある。また、多数の光量検
出器を設けると、光量検出器の機器間で特性にばらつき
があるため、正確な光量の分布を検出することができな
いといった問題もある。

【０００６】一方、１つの光量検出器を走査移動させな
がら、複数のＤＭＤからのレーザ光の光量を検出する方
法も考えられる。しかし、複数のＤＭＤを配置するの
で、ＤＭＤの配置数が増えるにつれ、上記走査移動を精
度良く行うことは困難になる。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解消するために、ＤＭＤ等の光変調素子を用いて走査
露光を行う際、露光ビームの光量が均一となるように光
量を検出する光量検出器の設けられた露光装置におい
て、光量検出の精度を一定に維持したまま、光量検出器
の数を減らし、従って、光量検出器からの検出信号を処
理する処理回路の回路構成も簡略化することのできる露
光装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、紫外
波長領域を含むレーザ光を一方向に延在して射出するレ
ーザ光生成手段と、所望の画像データに基づきレーザ光
を空間変調するとともに、前記レーザ光の波長領域に感
度を有する感光材料に、この空間変調された一方向に延
在するレーザ光を露光ビームとして照射する露光手段と
を有する露光装置であって、前記露光ビームの延在方向
に応じて一方向に延在する光入射面および、この光入射
面の形状が変形して前記光入射面の延在方向の幅に比べ
て幅の狭くなった光出射面を備え、前記光入射面から入
射した光を前記光出射面に伝播する導光性シート部材
と、前記光出射面から射出した光の光量を検出する光量
検出器とを有し、前記露光手段から射出した露光ビーム
を前記導光性シート部材の前記光入射面に入射させ、前
記光出射面から射出した露光ビームの光量を前記光量検
出器を用いて検出することを特徴とする露光装置を提供
する。

【０００９】ここで、前記導光性シート部材の光入射面
の前面に露光ビームの強度を減じるフィルタを設けるの
が好ましい。また、前記露光手段は、例えば、複数の可
動マイクロミラーを配列し、可動マイクロミラーの反射
面を傾斜させることによって、前記レーザ光を変調する
空間変調素子を備える。あるいは、前記露光手段は、静
電気力を用いて反射面を駆動することによって、前記レ
ーザ光を変調する空間変調素子を備える。

【００１０】また、前記露光手段は、感光材料を露光す
る際、感光材料に対して相対的な移動を行い、この相対
的な移動の方向に対して直交する方向に、前記レーザ光
生成手段および前記露光手段を組として複数組が並列配
置され、この並列配置に応じて、前記導光性シート部材
が複数個並列配置されているのが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の露光装置の一例である露
光装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以
下に詳細に説明する。図１は、本発明の露光装置の一例
の露光装置１０の概略の構成を示す概略斜視図である。

【００１２】露光装置１０は、基台１２と、この基台１
２上に設けられた図中ｘ方向に移動し、プリント基板
（ＰＣＢ）、カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプ
ラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）のガラス基板
等の基板の表面に感光材料を形成したものを載置固定し
て移動する移動ステージ１４と、紫外波長領域を含むレ
ーザ光を一方向に延在してマルチビームとして射出する
光源ユニット１６と、このマルチビームを、所望の画像
データに基づきマルチビームの位置に応じて空間調し、
マルチビームの波長領域に感度を有する感光材料に、こ
の変調されたマルチビームを露光ビームとして照射する
露光ヘッドユニット１８と、移動ステージ１４の移動に
伴って露光ヘッドユニット１８に供給する変調信号を画
像データから生成する制御ユニット２０とを主に有して
構成される。そして、露光ヘッドユニット１８に対して
移動ステージ１４に載置された、表面に感光材料の形成
された基板（図示されない）を移動しながら、感光材料
を走査露光する装置である。ここで、光源ユニット１６
は本発明におけるビーム生成手段に、露光ヘッドユニッ
ト１８は本発明における露光手段にそれぞれ対応する。

【００１３】移動ステージ１４の上方には、基板の表面
に形成された感光材料を露光ビームを用いて露光する露
光ヘッドユニット１８が、また、一対の位置検出センサ
２４が、門型フレーム２２の両側に取り付けられてい
る。位置検出センサ２４は、移動ステージ１４の通過を
検知するセンサで、検出信号を制御ユニット２０に供給
する。移動ステージ１４は、図示されないリニアモータ
によって、例えば、１０００ｍｍの移動量を４０ｍｍ／
秒といった比較的低速の一定速度で移動する部分であ
る。

【００１４】図２は、光源ユニット１６の概略の斜視
図、図３（Ａ）および（Ｂ）は、光源ユニット１６内の
合波モジュール３０の概略の構成を示す構成図である。
光源ユニット１６は、複数の半導体レーザチップから射
出されたレーザ光を合波して光ファイバ２８に入力する
合波モジュール３０を複数個有するユニットである。各
合波モジュール３０から延びる光ファイバ２８は、合波
したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数
の光ファイバ２８が１つに束ねられてバンドル状光ファ
イバ３２が形成される。このようなバンドル状光ファイ
バ３２が、図１に示すように、複数本、露光ヘッドユニ
ット１８に接続される。

【００１５】光源ユニット１６は、例えば、特願２００
１−２７３８７０号及び特願２００１−２７３８７１号
に記載されているレーザ光源を用いることができる。図
３（Ａ）に示すように、合波モジュール３０は、７つの
半導体レーザチップ３４から射出されるレーザ光を１本
の光ファイバ２８に合波するモジュールであって、各
合波モジュール３０は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示さ
れるように、（例えば、銅からなる）ヒートシンクブロ
ック３６上に配列固定された複数個（例えば、７個）の
横マルチモード型の窒化ガリウム系の半導体レーザチッ
プ３４と、半導体レーザチップ３４の各々の発光点に対
向して設けられたコリメータレンズ３８と、集光レンズ
４０とを有して構成され、１本の光ファイバ２８に光結
合されている。

【００１６】ヒートシンクブロック３６、半導体レーザ
チップ３４、コリメータレンズ３８、および集光レンズ
４０は、上方が開口した箱上のパッケージ４２内に収容
され、パッケージ４２の開口がパッケージ蓋４４によっ
て閉じられることにより、パッケージ４２およびパッケ
ージ蓋４４が構成する閉空間内に密閉保持される。

【００１７】パッケージ４２の底面にはベース板４６が
固定され、このベース板４６の上面にヒートシンクブロ
ック３６が取り付けられ、そしてこのヒートシンクブロ
ック３６にコリメータレンズ３８を保持するコリメータ
レンズホルダ４８が固定されている。さらに、ベース板
４６の上面には、集光レンズ４０を保持する集光レンズ
ホルダ５０と、光ファイバ２８の入射端部を保持する光
ファイバホルダ５２が固定されている。また窒化ガリウ
ム系の半導体レーザチップ３４に駆動電流を供給する配
線類５４が、パッケージ４２の横壁面に形成された図示
されない孔を介して引き出されており、この孔は機密封
止材料で封止されている。

【００１８】コリメータレンズ３８は、半導体レーザチ
ップ３４の発光点の並び方向の開口径がこの並び方向に
垂直な方向（図３（Ｂ）の上下方向）の開口径よりも小
さく（すなわち、細長い形状で）形成されて、上記発光
点の並び方向に密接配置されている。窒化ガリウム系の
半導体レーザチップ３４としては、例えば、発光幅が２
μｍで、活性層と平行な方向、垂直な方向の拡がり角が
それぞれ１０°、３０°の状態で各々レーザ光を発する
ものが用いられる。これらの窒化ガリウム系の半導体レ
ーザチップ３４は、活性層と平行な方向に発光点が１列
に並ぶように配設されている。

【００１９】したがって、各発光点から発せられたレー
ザ光は、上述のように細長い形状とされた各コリメータ
レンズ３８に対して、拡がり角最大の方向が開口径大の
方向と一致し、拡がり角最小の方向が開口径小の方向と
一致する状態で入射することになる。つまり、細長い形
状とされた各コリメータレンズ３８は、入射するレーザ
光の楕円径の断面形状に対応して、非有効成分を極力少
なくして使用されることになる。

【００２０】例えば、本実施の形態では、コリメータレ
ンズ３８の水平方向および垂直方向の開口径１．１ｍ
ｍ、４．６ｍｍ、焦点距離３ｍｍ、ＮＡ０．６、コリメ
ータレンズ３８に入射するレーザ光の水平方向および垂
直方向のビーム径０．９ｍｍ、２．６ｍｍが使用でき
る。また、コリメータレンズ３８はピッチ１．２５ｍｍ
で配置される。

【００２１】集光レンズ４０は、非球面円形レンズの光
軸を含む領域を細長く切り取って、コリメータレンズ３
８の並び方向すなわち水平方向に長く、それと直角な方
向に短い形状とされている。集光レンズ４０は、例え
ば、焦点距離１２．５ｍｍ、ＮＡ０．３であるものが使
用できる。この集光レンズ４０も、例えば、樹脂あるい
は光学ガラスをモールド成形することによって形成され
る。他方、光ファイバ２８は、例えば、三菱電線製のグ
レーデッドインデックス型を基本としたコア中心部がグ
レーデットインデックス型で外周部がステップインデッ
クス型であるコア径２５μｍ、ＮＡ０．３、端面コート
の透過率９９．５％以上の光ファイバが使用できる。す
なわちコア径×ＮＡの値は７．５μｍとなる。

【００２２】レーザ光の光ファイバ２８への結合効率が
０．９、窒化ガリウム系の半導体レーザチップ３４の出
力１００ｍＷ、半導体レーザチップ３４の個数７の場
合、出力６３０ｍＷ（＝１００ｍＷ×０．９×７）の合
波レーザ光が得られることになる。

【００２３】窒化ガリウム系の半導体レーザチップ３４
で射出されるレーザ光は、発振波長が４０５±１０ｎｍ
であり、最大出力は１００ｍＷである。これらの窒化ガ
リウム系半導体レーザチップ３４から発散光状態で射出
したレーザ光は、各々対抗するコリメータレンズ３８に
よって平行光化される。平行光とされたレーザ光は、集
光レンズ４０によって集光され、光ファイバ２８のコア
の入射端面上で収束する。

【００２４】コリメータレンズ３８および集光レンズ４
０によって集光光学系が構成され、それと光ファイバ２
８とによって合波光学系が構成されている。すなわち、
集光レンズ４０によって上述のように集光されたレーザ
光が光ファイバ２８のコアに入射して、１本のレーザ光
に合波され、さらに、光ファイバ２８を伝播し光ファイ
バ２８の端から出射する。なお光ファイバ２８として
は、例えば、ステップインデックス型のものや、微小コ
アで高いＮＡのものを使用する場合は、グレードインデ
ックス型のもの及びその複合型の光ファイバが適用可能
である。

【００２５】なお、各々の半導体レーザチップ３４に対
応する各コリメータレンズ３８の代替として、半導体レ
ーザチップ３４の個数に対応する個数のレンズ要素を有
するコリメータレンズアレイが使用されてもよい。個別
のコリメータレンズを使用する場合もそれらを互いに密
接配置して、半導体レーザチップ３４の配置ピッチを小
さくし、空間利用効率を高めることができるが、コリメ
ータレンズアレイを用いることにより、その効果をより
一層高めることが可能である。また、そのようにして空
間利用効率が高められると、合波本数を増やすことがで
き、更に半導体レーザチップ３４、集光光学系および光
ファイバ２８の組立位置精度に比較的余裕を持たせるこ
とができるという効果も得られる。

【００２６】なお、上記実施例では、１つの半導体レー
ザチップから１つのレーザ光を射出するものを用いた
が、複数の発光点を有する窒化ガリウム系の半導体レー
ザチップを用いてもよい。１つの発光点の出力が０．１
Ｗ、発光点数が５点であれば、半導体レーザチップ各々
の出力は０．５Ｗ（＝０．１Ｗ×５個）であり、光源ユ
ニットとして３４個の半導体レーザチップにより構成さ
れていれば、１７Ｗ（＝０．５Ｗ×３４個）の高出力の
マルチビームを出射することができる。この１７Ｗのマ
ルチビームを３つ並べることで、略５０Ｗ（１７Ｗ×３
素子）級の高出力のマルチビームを得ることができる。

【００２７】こうして合波された光ファイバ２８は、複
数本が束ねられてバンドル状光ファイバ３２として露光
ヘッドユニット１８に供給される。露光ヘッドユニット
１８は、複数の露光ヘッド５６を、移動ステージ１４の
移動方向ｘ方向と直交する幅方向に並列して複数個配列
し、複数の露光ヘッド５６から露光ビームを感光材料向
けて照射して露光を行う部分である。上述したように、
半導体レーザチップ３４を合波し、合波したレーザ光を
伝播する光ファイバをバンドル状に束ね、このバンドル
状の光ファイバを複数本用いるので、露光ヘッドユニッ
ト１８に伝播されるマルチビームは２０〜５０Ｗの高出
力のものとすることができる。

【００２８】図４（Ａ）は、１つの露光ヘッド５６の構
成の一例を示している。露光ヘッド５６は、パッケージ
５８内に、バンドル状光ファイバ３２を伝搬したレーザ
光を射出してマルチビーム形成するとともにこのマルチ
ビームを反射し、空間変調素子であるＤＭＤ６２の入射
光とする反射ミラー６０と、入射したマルチビームを制
御ユニット２０から供給された変調信号に応じてマイク
ロミラーを傾斜させて、変調したマルチビームを生成す
るＤＭＤ６２と、変調されたマルチビームを集束させる
レンズ系６４，６６と、この集束位置に配置した、マル
チビームのそれぞれに対応したマイクロレンズアレイ６
８と、マイクロレンズアレイ６８を通過したマルチビー
ムを絞るアパーチャアレイ７０と、このアパーチャアレ
イ７０を感光材料上で集束させる光学系７２，７４とを
有し、露光ヘッド５６の射出口７６から射出したレーザ
光は露光ビームとして射出口７６直下に位置する感光材
料を露光する。

【００２９】ＤＭＤ６２は、周知のように、ＳＲＡＭセ
ル（メモリセル）上に、マイクロミラーが支柱により支
持されて配置されたものであり、多数の（数１０万個か
ら数１００万個）のマイクロミラーであるピクセルをア
レイ状に配列して構成されたミラーデバイスである。各
ピクセルには、表層部に支柱に支えられたマイクロミラ
ーが設けられており、マイクロミラーの表面にはアルミ
ニウムが蒸着されて反射面を形成している。また、マイ
クロミラーの直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を
介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシ
リコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセルが配置されてお
り、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。

【００３０】ＤＭＤ６２のＳＲＡＭセルにデジタルの変
調信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミ
ラーが、対角線を中心としてＤＭＤが配置された基板側
に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾斜する。
例えば、マイクロミラーが露光ＯＮの状態である場合、
マイクロミラーは＋α度に傾いた状態となり、マイクロ
ミラーが露光ＯＦＦの状態である場合、マイクロミラー
が−α度に傾いた状態となる。従って、画像データに応
じて、ＤＭＤ６２の各ピクセルにおけるマイクロミラー
の傾きを制御することによって、ＤＭＤ６２に入射され
たマルチビームはそれぞれのマイクロミラーの傾き方向
へ反射される。そして、露光ＯＮの状態にあるマイクロ
ミラーでは、マイクロミラーが、図４（Ａ）に示す光路
を通って射出口７６から露光ビームとして射出される。
一方、露光ＯＦＦの状態にあるマイクロミラーでは、図
４（Ａ）に示すｙ方向に反射され、露光ビームとして用
いられない。露光ＯＦＦの状態のマイクロミラーでｙ方
向に反射したレーザ光は、ｙ方向に配置された図示され
ない光吸収体によって吸収される。

【００３１】このようにして露光ヘッド５６の射出口７
６から射出した露光ビームを用いて感光材料を露光する
が、図４（Ｂ）には、露光ヘッド５６におけるＤＭＤ６
２のマイクロミラーをすべて露光ＯＮの状態としたとき
の露光ビームによる露光スポットのパターンの一例が示
されている。図４（Ｂ）に示すように、スポット径を例
えば１５μｍとし、露光ビームのスポットが互いに離間
したパターン７８を形成することができる。このような
露光ビームを用い、ｘ方向に移動する移動ステージ１４
に対して、規則的に２次元に並ぶマイクロミラーの配列
方向を、僅かに傾斜させることによって、図５に示すよ
うに、露光ビームのスポットの配列方向を傾斜させるこ
とができ、走査露光の際のｘ方向と直交する幅方向の露
光ビームによる露光間隔を密にすることができる。この
露光間隔としては、例えば、５μｍとすることができ、
極めて高精細な露光パターンを形成することができる。
なお、図５では、露光ビームのスポットのパターンが６
個×４個のパターンを一例として示している。

【００３２】本実施例では、マイクロミラーを傾斜させ
ることで露光ＯＮの状態および露光ＯＦＦの状態を作る
ＤＭＤ６２を空間変調素子として用いたが、静電気力を
用いて反射面を駆動することによって、マルチビームを
変調する空間変調素子を用いてもよい。例えば、ＭＥＭ
Ｓ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間
変調素子（ＳＬＭ；Spacial Light Modulator)であり、
グレーティングを一方向に複数配列して構成された、反
射回折格子型のグレーティング・ライト・バルブ素子
（ＧＬＶ素子、シリコン・ライトマシーン社製）が挙げ
られる。なお、ＧＬＶ素子の詳細については米国特許第
５３１１３６０号に記載されているので説明は省略す
る。また、反射型の空間変調素子の他に、マルチビーム
を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ
（ＦＬＣ）等の透過型の空間変調素子であってもよい。
しかし、紫外波長領域を含む高出力光のレーザ光に対す
る耐久性が高く、従来にない数１０ワット級の高出力レ
ーザ光源をパルス駆動させて使用する場合にも、安定し
て使用することができる点で反射型の空間変調素子を用
いるのが好ましい。

【００３３】露光ヘッドユニット１８に供給されるマル
チビームは、図３（Ａ）に示すように半導体レーザチッ
プ各々から射出したレーザ光を合波したものをバンドル
状に束ねたものであるが、本発明においては、半導体レ
ーザ素子を２次元的に並べたものや、１つの半導体レー
ザ素子から出力されるレーザ光を光ファイバで伝搬させ
るとともに、この光ファイバを多数束ねたものを光源と
して用いマルチビームを射出してもよい。

【００３４】制御ユニット２０は、供給された画像デー
タに基づいて、ＤＭＤ６２のマイクロミラーの傾斜を調
整し、マルチビームを画像データに応じて変調するため
の変調信号を生成するとともに、位置検出センサ２４か
らの検出信号に基づいて、露光開始のタイミングを調整
するユニットで、コンピュータによって構成される。ま
た、制御ユニット２０は、感光材料の露光を始める前
に、後述する光量検出ユニット８０で検出された光量を
用いて、露光ヘッドユニット１８の射出する露光ビーム
の光量分布を求め、この光量分布から光量が均一となる
ように、変調信号を調整するためのルックアップテーブ
ルを作成する。そして、このルックアップテーブルを用
いて、露光パターンを表した画像データに応じて生成さ
れる変調信号を調整する。例えば、変調信号がパルス信
号で構成されている場合、光量の低い部分には、パルス
幅が長くなるようにパルス信号を調整する。このような
調整された変調信号は露光ヘッドユニット１８に供給さ
れ、ＤＭＤ６２の駆動が調整されて露光ビームの光量が
調整される。

【００３５】また、露光装置１０は、基板１２を挟んだ
反対側の、露光ヘッドユニット１８の射出口７６の対向
する位置に、光量検出ユニット８０が基台１２に固定し
て設けられる。露光ヘッドユニット１８複数の露光ヘッ
ド５６をｘ方向と直交する幅方向に並列して設け、この
幅方向に延在するマルチビームを露光ビームとして射出
するので、この露光ビームの延在方向に対応して光量検
出ユニット８０が幅方向に延在して設けられる。光量検
出ユニット８０は、図６に示すように、露光ヘッドユニ
ット１８の射出口７６の対向する方向に面して露光ビー
ムの延在方向に対応して延在するビーム入射面８２、お
よびビーム入射面８２の形状が変形し、ビーム入射面８
２の延在方向の幅に比べて幅の狭くなったビーム出射面
８４を有する導光性シート部材８６と、ビーム出射面８
４に対向するように設けられた光学系８８と、光学系８
８の集束位置に受光面を備える光量検出器９０と、光量
検出器９０から出力される検出信号を増幅するアンプ９
２と、ビーム入射面８２の前面に、紫外波長領域を含む
高強度の露光ビームの光強度を減じるために設けられた
ＮＤフィルタ８９とを有する。そして、アンプ９２で増
幅された検出信号は制御ユニット２０に送られるように
構成される。

【００３６】ここで、光量検出器９０は、ＣＣＤ、ＰＤ
（フォトダイオード）、ＰＤアレイまたはフォトマルチ
プライヤ等、受光面で受光した光の光量を検出する公知
の光検出センサが用いられる。２次元光検出センサであ
るＣＣＤを用いた場合、撮像した撮像信号から画素毎の
画像情報を得ることによって光量分布を検出することが
できる。ＰＤまたはフォトマルチプライヤを用いた場
合、受光した露光ビームの光量を検出することができ
る。この場合、ＤＭＤ６２による変調をＤＭＤ６２のマ
イクロミラー１つ１つ、あるいは、隣接するマイクロミ
ラーの複数の領域を一塊として順番に露光ＯＮの状態と
することで、露光ビームの光量分布を検出することがで
きる。ＰＤアレイを用いた場合、ＣＣＤを用いた場合と
同様に露光ビームの光量分布を検出することができる。

【００３７】導光性シート部材８６は、露光ヘッドユニ
ット１８から射出された露光ビームをビーム入射面８２
から入射すると、この入射した露光ビームが部材内をビ
ーム出射面８４に向けて伝播する部材であって、ビーム
出射面８４の形状に応じた光束となった露光ビームをビ
ーム出射面８４から射出する。部材の形状は、例えば、
図７（Ａ）および（Ｂ）に示す形状が挙げられる。

【００３８】図７（Ａ）に示す導光性シート部材８６ａ
は、直線状のビーム入射面８２ａが厚さを一定とした状
態で凹凸を形成し、ビーム入射面８２ａの幅に比べて幅
の狭くなったＷ字状のビーム出射面８４ａに変形され
る。このＷ字状のビーム出射面８４ａは、光学系８８を
介して受光位置で集束しＷ字状の光束の露光ビームとな
って露光ビームの光量が光量検出器９０で検出される。
このようにビーム出射面８４ａに対してＷ字状に凹凸を
設け、ビーム入射面８２ａの幅に比べて幅を狭くするこ
とで、光量検出器９０の受光面の形状に合わせることが
でき、露光ビームの延在方向に合わせて配列する光量検
出器９０の数を減らすことができる。

【００３９】また、導光性シート部材８６を短冊状に３
分割の切り込みを設け、切り込んだ各部分を上下方向に
重ねることで、ビーム入射面８２ｂからビーム出射面８
４ｂに変形することができる。このように上下方向に重
ね、ビーム出射面８４ｂの幅を狭くすることで光量検出
器９０の受光面の形状に合わせることができ、露光ビー
ムの延在方向に合わせて配列する光量検出器９０の数を
減らすことができる。

【００４０】導光性シート部材８６では、ビーム入射面
８２から入射した露光ビームが部材内で可能な限り完全
反射を起こしビーム出射面８４から射出されるように、
部材が穏やかに変形されることが好ましく、この点から
導光性シート部材８６の長さは長いほうが好ましい。し
かし、一方において、部材内を露光ビームが伝播する際
に露光ビームが部材で可能な限り吸収されないように、
導光性シート部材８６の長さは短いほうが好ましい。こ
れより、実用的な点から、長さの幅に対する比が０．５
〜５、好ましくは１〜３であるのがよい。

【００４１】導光性シート部材８６は、材料として、ポ
リメチルメタアクリレート樹脂の他、透明な塩化ビニル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂等の合成樹脂、さらには、ガラス等が好適に用
いられる。ポリメチルメタアクリレート樹脂の場合、一
般に紫外光を吸収する吸収剤が含まれるので、この吸収
剤を取り除いたものを材料として用いる。なお、ＮＤフ
ィルタ８９をビーム入射面８２の前面に設けることで、
高出力の露光ビームの光強度を減じ、露光ビームの伝播
する導光性シート部材８６および光量検出器９０の受光
面の露光ビームによる劣化を防止することができる。

【００４２】なお、導光性シート部材８６は、露光ビー
ムの延在方向の幅に応じて幅が設定されているが、複数
の導光性シート部材８６を幅方向に並列配置し、１つの
光量検出器９０あるいは複数の光量検出器９０で光量を
検出してもよい。

【００４３】また、移動ステージ１４に、あるいは、こ
の一部分に透明材料を用いることで、この透明材料を透
過した露光ビームの光量を光量検出ユニット８０に取り
込んで、光量を検出してもよい。さらに、図８に示すよ
うに、光量検出ユニット８０は、移動ステージ１４等の
一定の反射率を備えた表面で反射した露光ビームを取り
込んで光量を測定するように、移動ステージ１４からみ
て露光ヘッドユニット１８と同じ側に設けた装置構成と
してもよい。

【００４４】上記実施例は、露光ヘッドユニット１８を
固定し、感光材料の形成された基板を載置した移動ステ
ージ１４を移動させる方式であるが、この他に、感光材
料の形成された基板を載置するステージを固定する一
方、露光ヘッドユニット１８を移動させる方式であって
もよい。この場合、露光を行うために移動を開始する時
の露光ヘッドユニット１８のスタート位置近傍に、光量
検出ユニットを配置して光量の検出を行うのが好まし
い。

【００４５】このような露光装置１０では、移動ステー
ジ１４が所定の露光位置に移動して感光材料の露光が行
われる前に、制御ユニット２０からの変調信号に従って
露光ＯＮの状態となったＤＭＤ６２のマイクロミラーに
よって、光源ユニット１６からのマルチビームが反射さ
れ、露光ヘッドユニット１８から露光ビームが射出され
る。射出した露光ビームは、対向する位置に設けられた
光量検出ユニット８０に入射する。

【００４６】光量検出ユニット８０では、露光ビームは
ＮＤフィルタ８９を通過することで、光強度が減じら
れ、ビーム入射面８２から導光性シート部材８６に入力
される。露光ビームは、導光性シート部材８６の形状に
従ってこの部材内を伝播し、ビーム出射面８４から出力
する。このとき、ビーム出射面８４はビーム入射面８２
に対して形状が変形しているが、ビーム入射面８２の位
置に概略対応してビーム出射面８４から出力する位置が
定まっている。すなわち、ビーム入射面８２の位置とビ
ーム出射面８４の位置との間には対応関係を有する。

【００４７】ビーム出射面８４から出力された露光ビー
ムは、光学系８８を介して光量検出器９０の受光面に集
束し、光量検出器９０で光量が検出される。その際、受
光する露光ビームは、ビーム入射面８２の幅に比べて幅
の狭くなったビーム出射面８４の形状に従った光束とな
っており、光量検出器９０の面状に拡がった受光面の形
状に合わせて効率よく受光される。従って、移動ステー
ジ１４の移動方向であるｘ方向と直交する幅方向に延在
する露光ビームの光量を検知する際、光量の検出の精度
を一定に維持したまま、光量検出器９０の数を減らすこ
とができる。

【００４８】光量検出器９０がＣＣＤまたはＰＤアレイ
で構成されている場合、ＤＭＤ６２のマイクロミラーす
べてを露光ＯＮの状態として露光ビームが射出される。
そして、受光面で受光した露光ビームの受光信号が生成
され、制御ユニット２０に供給される。制御ユニット２
０では、受光信号から、受光面で受光した光量を、受光
面の位置に応じて求めることができる。一方、導光性シ
ート部材８６のビーム入射面８２の位置とビーム出射面
８４の位置との対応関係がわかっているので、受光面の
位置から、ビーム入射面８２に入射するときの露光ビー
ムの位置を知ることができ、これより、露光ヘッドユニ
ット１８から射出したときの露光ビームの光量の分布を
検出することができる。

【００４９】光量検出器９０がＰＤまたはフォトマルチ
プライヤで構成されている場合、ＤＭＤ６２のマイクロ
ミラーを１つずつ、あるいは、隣接するマイクロミラー
の分割領域毎に順番に露光ＯＮの状態とし、露光ビーム
が射出される。そして、受光面で受光した露光ビームの
受光信号が生成され、制御ユニット２０に供給される。
制御ユニット２０では、受光信号から、受光面で受光し
た光量を、受光した順番に求めることができ、露光ヘッ
ドユニット１８から射出したときの露光ビームの光量の
分布を求めることができる。なお、光量検出器９０が複
数個並列配置されている場合、露光ビームの光量の分布
を１つにまとめる。

【００５０】制御ユニット２０では、求められた光量の
分布に応じて、光量が一定となるように調整するための
ルックアップテーブルが作成される。このルックアップ
テーブルは、例えば、変調信号がパルス信号で構成され
ている場合、光量の低い部分には、パルス幅が長くなる
ようにパルス信号を調整する。

【００５１】こうして、露光ビームの調整が終了する
と、移動ステージ１４が所定の露光位置に移動を開始
し、画像データに基づいて変調された露光ビームによっ
て感光材料の露光が開始される。この場合露光ビーム
は、露光ＯＮの状態で均一な光量が感光材料に照射され
るように、画像データに基づいて生成された変調信号が
上述のルックアップテーブルが用いて調整される。こう
して、所望のパターン形状で感光材料を露光することが
できる。

【００５２】なお、本発明の露光装置は、上記実施例に
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、各種の改良および変更を行ってもよいのはも
ちろんである。例えば、マルチビームは、図５に示すよ
うに、２次元状に露光スポットが形成されるものに限ら
れず、露光スポットが線状に形成されるように、マルチ
ビームの形状および空間変調素子の形状を１次元的に配
列したものであってもよい。また、露光装置は、露光ヘ
ッドユニットを感光材料に対して一定速度で相対的に移
動する走査露光方式に限定されず、断続的に移動と停止
を繰り返す走査露光方式であってもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、光変調素子を用いて走査露光を行う露光装置に
おいて、光量の検出の精度を一定に維持したまま、光量
検出器の数を減らすことができ、制御ユニット等の処理
回路の回路構成も簡略化することができる。特に、ＬＣ
ＤやＰＤＰ等の製造工程において、均一の露光ビームを
用いてガラス基板等の極めて広い領域に高精細なパター
ンを短時間で形成する大型の露光装置に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一例の概略の構成を示す
斜視図である。

【図２】図１に示す露光装置における光源ユニットの
概略の斜視図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、図２に示す光源ユニ
ット内の合波モジュールの概略の構成を示す構成図であ
る。

【図４】（Ａ）は、露光ヘッドユニットにおける露光
ヘッドの構成の一例を示す構成図であり、（Ｂ）は、露
光ユニットから射出される露光ビームの露光スポットの
パターンの一例を示す図である。

【図５】図４（Ａ）から照射される露光ビームを用い
て走査露光する際の露光間隔を説明する図である。

【図６】本発明の露光装置の一例の概略の構成を示す
構成図である。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明における導光
性シート部材を示す斜視図である。

【図８】本発明の露光装置の他の例の概略の構成を示
す構成図である。

【符号の説明】

１０露光装置１２基台１４移動ステージ１６光源ユニット１８露光ヘッドユニット２０制御ユニット２２門型フレーム２４位置検出センサ２８光ファイバ３０合波モジュール３２バンドル状光ファイバ５６露光ヘッド６２デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）６８マイクロレンズアレイ７０アパーチャアレイ７８パターン８０光量検出ユニット８２ビーム入射面８４ビーム出射面８６導光性シート部材８８光学系８９ＮＤフィルタ９０光量検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷大輔神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC06 AZ05 2H097 AA03 CA12 CA17 LA09 LA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外波長領域を含むレーザ光を一方向に延
在して射出するレーザ光生成手段と、所望の画像データ
に基づきレーザ光を空間変調するとともに、前記レーザ
光の波長領域に感度を有する感光材料に、この空間変調
された一方向に延在するレーザ光を露光ビームとして照
射する露光手段とを有する露光装置であって、前記露光ビームの延在方向に応じて一方向に延在する光
入射面および、この光入射面の形状が変形して前記光入
射面の延在方向の幅に比べて幅の狭くなった光出射面を
備え、前記光入射面から入射した光を前記光出射面に伝
播する導光性シート部材と、前記光出射面から射出した
光の光量を検出する光量検出器とを有し、前記露光手段から射出した露光ビームを前記導光性シー
ト部材の前記光入射面に入射させ、前記光出射面から射
出した露光ビームの光量を前記光量検出器を用いて検出
することを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記導光性シート部材の光入射面の前面に
露光ビームの強度を減じるフィルタを設ける請求項１に
記載の露光装置。
【請求項３】前記露光手段は、複数の可動マイクロミラ
ーを配列し、可動マイクロミラーの反射面を傾斜させる
ことによって、前記レーザ光を変調する空間変調素子を
備える請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】前記露光手段は、表面に反射面を有し、こ
の反射面を静電気力を用いて駆動することによって前記
レーザ光を変調する空間変調素子を備える請求項１また
は２に記載の露光装置。
【請求項５】前記露光手段は、感光材料を露光する際、
感光材料に対して相対的な移動を行い、この相対的な移動の方向に対して直交する方向に、前記
レーザ光生成手段および前記露光手段を組として複数組
が並列配置され、この並列配置に応じて、前記導光性シ
ート部材が複数個並列配置されている請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の露光装置。