JP2004184921A

JP2004184921A - 露光装置

Info

Publication number: JP2004184921A
Application number: JP2002354832A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujii; 武藤井
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】オリジナルの画像データを増やさずに、描画パターンの斜め輪郭部に生じる段差を小さくすることができる露光装置を得る。
【解決手段】輪郭部検出部によって段差であると判断された箇所（領域Ａ）において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、補間画素データ生成部で生成された１／４の画素サイズの補間画素データ６８を補間することで、画像データの斜め輪郭部を描画するときに生じる階段状の段差を小さくすることができ、描画パターンが滑らかになる。このため、段差を小さくするためにオリジナルの画像データを送信するホスト装置側の解像度を上げる必要はない。従って、ホスト装置側の解像度を上げることによって生じる、オリジナルの画像データの増大、或いはプリント基板２０の伸縮をキャンセルするための画像処理時間、画像データの転送時間の増大等の問題は生じない。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ走査デジタル露光装置等の露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板（ＰＷＢ）やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の基板に所定のパターンを露光する手段として、従来からマスクを用いた面露光装置が広く用いられてきた。
【０００３】
しかし、ＰＷＢでは部品実装の高密度に伴う高精細化が進み、また、ＦＰＤでは高生産化を目的とした基板の大サイズ化が進んでいる。このため、マスクの伸縮や基板の伸縮に伴う描画パターンの位置ズレの問題が顕在化してきている。
【０００４】
一方、特許文献１には、マスクレスによる描画が可能なレーザ走査デジタル露光装置等が開示されている。このレーザ走査デジタル露光装置を用いて、基板の伸縮量をキャンセルするような画像データで描画することで、基板の伸縮に伴う描画パターンの位置ズレの問題を解消することができる。
【０００５】
しかしながら、例えば、格子状の画素で斜め輪郭部を描画する場合において、描画の単位が解像度に対応する画素単位であるため、画素単位で階段状の段差が生じてしまう。
【０００６】
これを防ぐ手段としては、ホスト装置から送信するオリジナル画像の解像度を高くし、該段差を小さくする方法が一般的に知られている。しかし、オリジナル画像の解像度を高くした場合、画像データが増え、基板伸縮をキャンセルするための画像処理に時間が掛ったり、画像データの転送に多大な時間が掛る等の問題が生じる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２０００２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、オリジナルの画像データを増やさずに、描画パターンの斜め輪郭部に生じる段差を小さくすることができる露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入力される画像データのＮ倍の解像度を有する露光装置において、入力された画像データによって形成される画像の輪郭部を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記輪郭部の段差が小さくなるようにＮ倍の解像度の補間画像データを補間する補間手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、露光装置は入力される画像データのＮ倍の解像度を有している。検出手段は入力された画像データで描画された画像の輪郭部を検出し、また、補間手段が輪郭部の段差が小さくなるようにＮ倍の解像度の補間画像データを補間する。
【００１１】
これにより、画像データの斜め輪郭部を描画するときに生じる階段状の段差（いわゆるジャギー）を小さくすることができ、描画パターンが滑らかになる。このため、段差を小さくするためにオリジナルの画像データを送信するホスト装置側の解像度を上げる必要はない。
【００１２】
従って、ホスト装置側の解像度を上げることによって生じる、オリジナルの画像データの増大、或いは基板伸縮をキャンセルするための画像処理時間、画像データの転送時間の増大等の問題は生じない。このため、段差を小さくするためにホスト装置側の解像度を高くした装置と比較して、ホスト装置及び画像データ転送部の構成を簡単、低速、安価に実現することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、入力された画像データの画素サイズ×Ｎの大きさのウインドで画像データをスキャンして、ウインド内の画像データの有無を判断し、画素間の段差を検出する。
【００１４】
例えば、Ｎ＝２のとき、画素が４つ見れるウインドで画像データをスキャンすることになる。そして、４つのうち一つの画素に画像データがないと、その箇所が段差と判断される。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、段差において、画像データ有りの画素に隣接する部分に、１／Ｎの画素サイズの補間画素データを補間する。段差において、画像データ有りの画素に隣接する部分では、画像データの斜め輪郭部が存在すると推測することができる。このため、画像データ有りの画素に隣接する部分に、１／Ｎの画素サイズの補間画素データを補間することで、段差が小さくなる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、解像度変換部によって、画像データを１／Ｎの画素サイズに変換させ、画像合成手段によって、１／Ｎの画素サイズに変換された画素データと補間画像データを合成させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、露光装置の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る露光装置１０には、４本の脚部１２によって支持された直方体状の設置台１４が備えられており、この設置台１４の上面には、設置台１４の長手方向に沿って延びた一対のガイド１６が配設されている。
【００２０】
ガイド１６の上面には、平板状のステージ１８が、ガイド１６を架け渡した状態で載置されており、ステージ１８の上面には、プリント基板２０が保持されている。
【００２１】
一方、設置台１４の長手方向の中央部には、略コ字状のゲート２２が、ステージ１８の上面との間に隙間を設けた状態で設置台１４を跨いで固定されている。このゲート２２の一方の側面には、スキャナ２４が設けられており、他方の側面には、ステージ１８の上面に保持されたプリント基板２０の側端部を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ２６が設けられている。
【００２２】
ここで、ステージ１８は、図示しない駆動手段によって、ガイド１６に沿って移動可能となっており、スキャナ２４及び検知センサ２６は、図示しないコントローラに接続されている。
【００２３】
スキャナ２４は、図２及び図３に示すように、複数の露光ヘッド２８によって構成されており、各露光ヘッド２８には、光源波長が３５０〜４５０ｎｍ（但し、ヒートモードの場合は、波長範囲が広がり３５０〜１１００ｎｍとなる）のファイバアレイ光源３０が備えられている。
【００２４】
このファイバアレイ光源３０から出射されたレーザ光は、レンズ系３２を構成する１対の組合せレンズ３４によって平行光化され、１対の組合せレンズ３６へ入射される。
【００２５】
組合せレンズ３６は、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ、且つ光軸から離れた部分は光束を縮める機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００２６】
この組合せレンズ３６によって、光量分布が均一となるように補正されたレーザ光は、集光レンズ３８によって集光され、反射ミラー４０を介して、入射されたレーザ光を画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子であるデジタル・マイクロミラー・デバイス４２（以下、「ＤＭＤ４２」という）へ入射される。そして、ＤＭＤ４２へ入射されたレーザ光は、レンズ系４４、４６によりプリント基板２０上に結像される。
【００２７】
ここで、ＤＭＤ４２は、図４に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）４８上に、微小ミラー（マイクロミラー）５０が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。
【００２８】
各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー５０が設けられている。マイクロミラー５０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４８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。
【００２９】
ＤＭＤ４２のＳＲＡＭセル４８にデジタル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５０が、対角線を中心としてＤＭＤ４２が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。
【００３０】
ここで、図５（Ａ）は、マイクロミラー５０がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図５（Ｂ）は、マイクロミラー５０がオフ状態である−α度に傾いた状態を示している。
【００３１】
それぞれのマイクロミラー５０は、露光装置１０に備えられた制御部５２（図７参照）からの画像信号に応じて、ＤＭＤ４２の各ピクセルにおけるマイクロミラー５０の傾きが制御され、ＤＭＤ４２に入射された光はそれぞれのマイクロミラー５０の傾き方向へ反射される。なお、オフ状態のマイクロミラー５０によって光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００３２】
ここで、ＤＭＤ４２は、長手方向に８００個のマイクロミラー５０が配列されており、短手方向に６００個のマイクロミラー５０が配列されている。この短手方向を副走査方向に対して所定角度θ（例えば、０．１°〜５°）僅かに傾斜させて配置する方が好ましい。
【００３３】
図６（Ａ）はＤＭＤ４２を傾斜させない場合の各マイクロミラー５０による反射光像（露光ビーム）５４の走査軌跡を示し、図６（Ｂ）はＤＭＤ４２を傾斜させた場合の露光ビーム５４の走査軌跡を示している。ここで、ＤＭＤ４２の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ４２を傾斜させた場合の走査幅Ｗ_２と、ＤＭＤ４２を傾斜させない場合の走査幅Ｗ_１とは略同一である。
【００３４】
図６（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ４２を傾斜させることにより、各マイクロミラー５０による露光ビーム５４の走査軌跡（走査線）のピッチＰ_１が、ＤＭＤ４２を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ_２より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。
【００３５】
また、異なるマイクロミラー５０列により同じ走査線上が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。さらに、主走査方向に配列された複数の露光ヘッド２８の間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。
【００３６】
なお、ＤＭＤ４２を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー５０列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
一方、図７に示すように、この露光装置１０には制御部５２が備えられており、制御部５２には露光ヘッド２８及び画像処理部５５が接続されている。画像処理部５５は、輪郭部検出部６０、解像度１／Ｎ処理部（解像度変換部）６２、補間画素データ生成部６６及び画像データ合成部７０で構成されており、これら各部は制御部５２によってそれぞれ動作が制御されている。
【００３８】
ここで、輪郭部検出部６０及び解像度１／Ｎ処理部（解像度変換部）６２には、ホスト装置５６から送信されたオリジナルの画像データ５８がそれぞれ入力される。このオリジナルの画像データ５８は、プリント基板２０の伸縮を考慮し、ホスト装置５６において、プリント基板２０の伸縮をキャンセルする画像処理が施されている。
【００３９】
輪郭部検出部６０へ入力されたオリジナルの画像データ５８は、画素サイズ×Ｎの大きさのウインドによってスキャンされ（後述する）、ウインド内の画素毎の画像データの有無を判断して、画素間の段差を検出する（入力されたオリジナルの画像データ５８で描画された画像の輪郭部を検出する）。
【００４０】
例えば、Ｎ＝２のとき、縦横各々２倍し、入力された画像データの画素サイズの４倍のウインドが必要となる。すなわち、図９（Ａ）（図８（Ａ）の部分拡大図）に示すように（なお、図７及び図８（Ａ）、（Ｂ）を参照する）、画素が４つ見れるウインド６４で画像データ５７をスキャンする。そして、ウインド６４で見れる４つの画素のうちの一つに画像データがない（領域Ａ）場合、その箇所は段差であると判断される。
【００４１】
ここで、段差であると判断された箇所において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分では、画像データ５７の斜め輪郭部（斜線Ｐ）が存在すると推測することができる。
【００４２】
このため、補間画素データ生成部６６において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、１／４の画素サイズの補間画素データを補間するため、図９（Ｃ）（図８（Ｂ）の部分拡大図）に示すように、１／４の画素サイズの補間画素データ６８を生成する。
【００４３】
一方、解像度１／Ｎ処理部６２では、入力されたオリジナルの画像データ５８を１／Ｎの画素サイズに変換させる。すなわち、図９（Ｂ）に示すように、入力されたオリジナルの画像データ５８を縦横各々１／２の画素サイズに変換し、入力されたオリジナルの画像データ５８の画素サイズの１／４の大きさの画素サイズにする。
【００４４】
このように、輪郭部検出部６０によって段差であると判断された箇所（領域Ａ）において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、図９（Ｃ）に示すように、補間画素データ生成部６６で生成された１／４の画素サイズの補間画素データ６８を補間する。
【００４５】
ここで、画素サイズは、解像度１／Ｎ処理部６２によって、入力されたオリジナルの画像データ５８の画素サイズの１／４の大きさに変換（図９（Ａ）→図８（Ｂ）に変換）されており、画像データ合成部７０によって、この変換された画像データ５９と補間画素データ６８とが合成される。これにより、図９（Ｃ）に示すように、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、補間画素データ６８が補間され、画像データ６１が形成される。
【００４６】
このように、画像データ５９と補間画素データ６８とが合成された画像データ６１の画像信号は、ＤＭＤ４２へ入力される。ここで、ＤＭＤ４２は、制御部５２によって、解像度１／Ｎ処理部６２で変換される解像度に対応させたピクセル（画像データ６１の一画素に対応するマイクロミラー５０の数）に設定されており、入力された画像信号に応じて、ＤＭＤ４２の各ピクセルにおけるマイクロミラー５０の傾きが制御される。
【００４７】
次に、本形態に係る露光装置の作用について説明する。
【００４８】
図７及び図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、輪郭部検出部６０によって段差であると判断された箇所（領域Ａ）において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、補間画素データ生成部６６で生成された１／４の画素サイズの補間画素データ６８を補間することで、画像データの斜め輪郭部を描画するときに生じる階段状の段差（いわゆるジャギー）を小さくすることができ、描画パターンが滑らかになる。このため、段差を小さくするためにオリジナルの画像データ５８を送信するホスト装置５６側の解像度を上げる必要はない。
【００４９】
従って、ホスト装置５６側の解像度を上げることによって生じる、オリジナルの画像データ５８の増大、或いはプリント基板２０の伸縮をキャンセルするための画像処理時間、画像データの転送時間の増大等の問題は生じない。
【００５０】
このため、段差を小さくするためにホスト装置５６側の解像度を高くした装置と比較して、ホスト装置５６及び画像データ転送部の構成を簡単、低速、安価に実現することができる。
【００５１】
なお、ここでは、輪郭部検出部６０によって段差であると判断された箇所（領域Ａ）において、画像データ有りの画素（領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）に隣接する部分に、補間画素データ生成部６６で生成された１／４の画素サイズの補間画素データ６８を補間したが、画像データの斜め輪郭部を描画するときに生じる階段状の段差を小さくできれば良いため、本実施例に限るものではない。
【００５２】
また、本形態において、スキャナ２４による副走査方向への１回の走査でプリント基板２０の全面を露光してもよく、また、スキャナ２４によりプリント基板２０を副走査方向へ走査した後、スキャナ２４を主走査方向に１ステップ移動し、副走査方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査でプリント基板２０の全面を露光するようにしてもよい。
【００５３】
また、スキャナ２４を構成する露光ヘッド２８にＤＭＤ４２を備えることで、プリント基板２０の面露光を可能としたが、これに限るものではなく、１ビームに対してポリゴンなどの光偏向器によって主走査させることで面露光を可能としても良いのは勿論のことである。
【００５４】
但し、この場合、ＤＭＤ４２等による面露光とは異なり、描画時間が長くなってしまうが、光学系の数を少なくすることができるため、コストダウンを図ることができる。
【００５５】
また、上記の露光装置では、プリント基板以外にも、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；ＤｒｙＦｉｌｍＲｅｓｉｓｔ）の露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。
【００５６】
なお、ＴＦＴのパターニングに使用される液体レジストやカラーフィルタをパターニングするために使用される液体レジストを露光する場合には、酸素阻害による感度低下（減感）を無くすために、窒素雰囲気下で被露光材料を露光することが好ましい。窒素雰囲気下で露光することで光重合反応の酸素阻害が抑制されてレジストが高感度化し、高速露光が可能となる。
【００５７】
また、上記の露光装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。
【００５８】
さらに、上記の実施の形態では、ＤＭＤを備えた露光ヘッドについて説明したが、例えば、ＤＭＤ以外の他のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間変調素子（ＳＬＭ；ＳｐａｃｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等を用いても良い。
【００５９】
なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間変調素子を意味している。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、上記構成としたので、画像データの斜め輪郭部を描画するときに生じる階段状の段差（いわゆるジャギー）を小さくすることができ、描画パターンが滑らかになる。このため、段差を小さくするためにオリジナルの画像データを送信するホスト装置側の解像度を上げる必要はない。
【００６１】
従って、ホスト装置側の解像度を上げることによって生じる、オリジナル画像データの増大、或いは基板伸縮をキャンセルするための画像処理時間、画像データの転送時間の増大等の問題は生じない。このため、段差を小さくするためにホスト装置側の解像度を高くした装置と比較して、ホスト装置及び画像データ転送部の構成を簡単、低速、安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】図２のスキャナを構成する露光ヘッドの構成を示す平面図である。
【図４】デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＭＤの動作説明図である。
【図６】（Ａ）は、ＤＭＤを傾斜配置させない場合を示す平面図であり、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜配置させた場合を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る露光装置による補間画素データの補間方法を示す図であり、（Ａ）は解像度を１／Ｎ処理する前の画像データであり、（Ｂ）は補間画素データが補間された画像データである。
【図９】本発明の実施の形態に係る露光装置による補間画素データの補間方法を示す図であり、（Ａ）は図８（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｂ）は解像度を１／Ｎ処理した画像データ、（Ｃ）は図８（Ｂ）の部分拡大図である。
【符号の説明】
１０露光装置
６０輪郭部検出部（検出手段）
６２解像度１／Ｎ処理部（解像度変換部）
６６補間画素データ生成部（補間手段）
６８補間画素データ
７０画像データ合成部（画像合成手段）

Claims

入力される画像データのＮ倍の解像度を有する露光装置において、
入力された画像データによって形成される画像の輪郭部を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記輪郭部の段差が小さくなるようにＮ倍の解像度の補間画像データを補間する補間手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
前記検出手段が、入力された画像データの画素サイズ×Ｎの大きさのウインドで前記画像データをスキャンして、前記ウインド内の画像データの有無を判断し、画素間の段差を検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記補間手段は、前記段差において、画像データ有りの画素に隣接する部分に、１／Ｎの画素サイズの補間画素データを補間することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記画像データを１／Ｎの画素サイズに変換する解像度変換部と、
前記１／Ｎの画素サイズの画素データと前記補間画像データを合成する画像合成手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。