JP2006330574A - 投影ヘッドピント位置測定方法および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影ヘッドピント位置測定方法において、測定における信頼性を高めるとともに、測定の作業効率を高める。
【解決手段】 投影ヘッド１０からこの投影ヘッド１０により画像パターンを投影する感光材料１までの投影距離Ｆｚ（図１Ａ参照）またはピント位置Ｐｚ（図１Ｂ参照）を変更しつつ、投影ヘッド１０により、検査用画像パターンＧｋを感光材料１上の互いに異なる領域へそれぞれが縦横ともに１ｍｍ以上の大きさとなるように投影し、上記検査用画像パターンＧｋの露光された感光材料１を現像し、感光材料１中の上記検査用画像パターンＧｋの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と各領域に投影したときの投影距離Ｆｚまたはピント位置Ｐｚとの対応関係に基づいて、投影ヘッド１０のピント位置を取得する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投影ヘッドピント位置測定方法および露光方法に関し、詳しくは、投影ヘッドによって投影する画像パターンのピント位置を取得する投影ヘッドピント位置測定方法、および上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用して露光を行う露光方法に関するものである。

従来より、画像を投影する投影ヘッドを備えた投影装置の１例として、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・ディバイス）を搭載した複数の露光ヘッドを備え、感光材料に画像パターンを投影し露光する露光装置が知られている（特許文献１参照）。また、このような露光装置には、感光材料が載置された露光用のステージを露光ヘッドの下に１方向へ搬送して上記感光材料上に画像を露光するものが知られている。

上記露光装置では、感光材料上に画像を正確に投影するためのピント調節が必要となる。そのような場合には、露光ヘッドに対する感光材料の位置を段階的に変化させながら、上記位置を変化させる毎に露光ヘッドにより感光材料の互いに異なる微小領域にピント検査用の画像パターンを投影し露光する。その後、上記ピント検査用の画像パターンが露光された感光材料を現像し各微小領域に形成された画像パターンを顕微鏡で観察して、上記微小領域のうちの、画像パターンが最も鮮鋭性高く形成された微小領域を決定し、その微小領域が露光されたときの感光材料の位置を露光ヘッドのピント位置に定めている。
特開２００４−００１２４４号公報

しかしながら、上記最も鮮鋭性の高い画像パターンが形成された領域を決定する検査は顕微鏡で観察する検査となるため、検査に熟練を要し、さらに検査結果の信頼性が顕微鏡操作の熟練度に応じて変わるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、測定における信頼性を高めることができるとともに、測定の作業効率を高めることができる投影ヘッドピント位置測定方法、および上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用して露光を行う露光方法を提供することを目的とするものである。

本発明の投影ヘッドピント位置測定方法は、投影ヘッドのピント位置を測定する投影ヘッドピント位置測定方法において、基材上に積層された感光材料であって、露光後に現像すると、前記露光における露光状態、すなわち露光光量および露光寸法に応じて、基材上から感光材料が除去される領域と基材上から感光材料が除去されない領域とが定められる感光材料を用意し、投影ヘッドから該投影ヘッドにより画像パターンを投影する感光材料までの投影距離、または投影ヘッドにより画像パターンを投影する際の該投影ヘッドのピント位置を変更しつつ、前記投影ヘッドにより、光を照射する領域と光を照射しない領域とが混在する検査用画像パターンを感光材料上の互いに異なる領域へそれぞれが縦横ともに１ｍｍ以上の大きさとなるように投影し、前記検査用画像パターンの投影された前記感光材料を現像し、感光材料中の検査用画像パターンの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と各領域に投影したときの投影距離またはピント位置との対応関係に基づいて、投影ヘッドのピント位置を取得することを特徴とするものである。

前記感光材料上の各領域へ投影する検査用画像パターンの大きさは縦横ともに２ｍｍ以上の大きさであることがさらに望ましい。

前記検査用画像パターンは、前記現像によって感光材料が基材上から除去されないように投影される複数のライン部分と、前記現像によって感光材料が基材上から除去されるように前記ライン部分の間に投影されるスペース部分とからなるものとすることができる。

前記投影ヘッドのピント位置に投影される前記ラインの幅は、基材に対する感光材料の密着性限界寸法以上とすることが望ましい。前記ラインの幅は、前記密着性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることがさらに望ましい。

前記投影ヘッドのピント位置に投影される前記スペースの幅は、投影ヘッドの解像性限界寸法以上であることが望ましい。前記スペースの幅は、前記解像性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることがさらに望ましい。

前記感光材料を現像した後、感光材料および基材に対してエッチング処理を施し、その後、前記感光材料中の検査用画像パターンの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と前記各領域に投影したときの投影距離またはピント位置との対応関係に基づいて、前記投影ヘッドのピント位置を取得することもできる。

前記ピント位置を変更しつつ前記投影ヘッドのピント位置を取得する場合、該投影ヘッドのピント位置は、現像された前記感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各ピント位置の中心位置として取得することができる。

前記投影距離を変更しつつ前記投影ヘッドのピント位置を取得する場合、該投影ヘッドのピント位置は、現像された前記感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各投影距離によって示される各位置の中心位置として取得することができる。

前記検査用画像パターンは、変更したピント位置に応じて感光材料上の１方向へ並ぶように投影されるようにしたり、変更した投影距離に応じて感光材料上の１方向へ並ぶように投影されるようにしたりすることができる。

前記検査用画像パターンとして、ラインの幅および／またはスペースの幅の互いに異なる２種類以上のパターンを使用することができる。

前記検査用画像パターンとして、ラインの向きが互いに異なる２種類以上のパターンを使用することができる。

前記感光材料に歪が生じている場合、前記検査用画像パターンを、該検査用画像パターンが感光材料に歪が生じていないときと同等の状態で該感光材料上に投影されるように、前記歪分を相殺して投影することができる。

前記投影ヘッドピント位置測定方法は、投影ヘッドのピント位置を固定し、感光材料から投影ヘッドまでの投影距離を変更しながら、前記投影ヘッドにより画像パターンを感光材料上に投影して、前記感光材料上の各領域に投影し露光された各画像パターンの現像結果に基づいて投影ヘッドのピント位置を取得する場合、すなわち感光材料上に投影ヘッドのピント位置が位置したときの投影距離を取得する第１場合と、投影ヘッドから感光材料までの投影距離を固定し、投影ヘッドのピント位置をずらしながら前記投影ヘッドにより画像パターンを感光材料上に投影して、前記感光材料上の各領域に投影し露光された各画像パターンの現像結果に基づいてこの投影ヘッドのピント位置を取得する場合、すなわち感光材料上に投影ヘッドのピント位置が位置したときの上記投影ヘッドのピントの調節状態を取得する第２の場合を含むものである。

前記「露光光量に応じて基材上から感光材料が除去される領域と基材上から感光材料が除去されない領域とが定められる感光材料」は、露光後に現像すると、所定光量以上で露光された感光材料中の領域が基材上に残存し、前記所定光量以上で露光されなかった感光材料中の領域が基材上から除去される感光材料、あるいは上記態様とは反対に、露光後に現像すると、所定光量以上で露光された感光材料中の領域が基材上から除去され、前記所定光量以上で露光されなかった感光材料中の領域が基材上に残存する感光材料とすることができる。

前記「露光寸法に応じて基材上から感光材料が除去される領域と基材上から感光材料が除去されない領域とが定められる感光材料」は、所定光量以上で露光された領域が基材上に残存し、前記所定光量以上で露光されなかった領域が基材上から除去される感光材料の場合には、露光後に現像すると、所定の露光寸法以上の大きさを有する感光材料中の露光部分が基材上に残存し、前記所定の露光寸法未満の大きさを有する感光材料中の露光部分が基材上から除去される感光材料、あるいは上記態様とは反対に、所定光量以上で露光された領域が基材上から除去され、前記所定光量以上で露光されなかった領域が基材上に残存する感光材料の場合には、露光後に現像すると、所定の露光寸法以上の大きさを有する感光材料中の非露光部分が基材上に残存し、前記所定の露光寸法未満の大きさを有する感光材料中の非露光部分が基材上から除去される感光材料とすることができる。なお、上記所定の露光寸法は、後述する密着性限界寸法である。

前記感光材料が、露光された領域が基材上に残存し露光されなかった領域が基材上から除去される感光材料の場合には、露光後に現像すると、密着性限界寸法以上の大きさを有する感光材料中の露光部分が基材上に残存し、密着性限界寸法未満の大きさを有する感光材料中の露光部分が基材上から除去される。また、上記とは反対に、前記感光材料が、露光された領域が基材上から除去され、露光されなかった領域が基材上に残存する感光材料の場合には、露光後に現像すると、密着性限界寸法以上の大きさを有する感光材料中の非露光部分が基材上に残存し、密着性限界寸法未満の大きさを有する感光材料中の非露光部分が基材上から除去される。

前記投影ヘッドのピント位置とは、投影ヘッドによって画像パターンが正しく投影（結像）される位置、すなわち、投影ヘッドによって投影する画像パターンのピントが正しく合う位置を意味するものである。

前記投影距離を変更しつつ露光するとは、投影距離を段階的に変更する毎に露光を行う場合、および投影距離を連続的に変更しながら露光を行う場合を含むものを意味する。

前記投影ヘッドのピント位置を変更しつつ露光するとは、投影ヘッドのピント位置を段階的に変更する毎に露光を行う場合、および投影ヘッドのピント位置を連続的に変更しながら露光を行う場合を含むものを意味する。

前記感光材料上の互いに異なる領域は、同一感光材料上の互いに異なる領域であってもよいし、あるいは、感光材料の感度や、基材と感光材料の密着性等が同じであれば互いに異なる感光材料上の領域であってもよい。

密着性限界寸法とは、基材上に積層された感光材料が露光され現像されたときに、基材上に保持すことが可能な、感光材料からなる領域の最小寸法を意味するものである。したがって、感光材料の現像後、上記密着性限界寸法未満の大きさからなる領域が基材上に残ることはない。

解像限界寸法とは、投影ヘッドによって正しく投影することが可能なスペース部分の幅の最小寸法を意味するものである。したがって、感光材料の現像後、上記解像限界寸法未満の大きさのスペース部分が基材上に正確に形成されることはない。

前記「現像された前記感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各投影距離によって示される各位置の中心位置」は、例えば以下のようにして求めることができる。すなわち、上記２種類の投影距離のうちの第１の投影距離をＴ１、第２の投影距離をＴ２とすると、投影ヘッドによって投影された検査用画像パターンのピント位置が感光材料上に位置したときの投影距離Ｔｐは、Ｔｐ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２の式によって求めることができる。そして、上記投影距離Ｔｐによって示される位置を投影ヘッドのピント位置として取得することができる。

本発明の露光方法は、入射した光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器を有する複数の露光ヘッドのそれぞれで、光源から発せられた光を空間光変調させて得られる画像パターンのそれぞれを、同一感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、前記投影ヘッドピント位置測定方法を、前記複数の露光ヘッドで感光材料を露光する際のピント位置の測定に適用して各露光ヘッドのピント位置を測定し、該ピント位置に基づいて各露光ヘッドにより感光材料上に投影する画像パターンのピントずれを補正して前記露光ヘッドによる前記感光材料の露光を実行することを特徴とするものである。

本発明の投影ヘッドピント位置測定方法によれば、投影ヘッドから上記投影ヘッドにより画像パターンを投影する感光材料までの投影距離、または投影ヘッドにより画像パターンを投影する際のこの投影ヘッドのピント位置を変更しつつ、投影ヘッドにより、光を照射する領域と光を照射しない領域とが混在する検査用画像パターンを感光材料上の互いに異なる領域へそれぞれが縦横１ｍｍ以上となるように投影し、上記検査用画像パターンの投影された感光材料を現像し、感光材料中の検査用画像パターンの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と、上記各領域に投影したときの投影距離またはピント位置との対応関係に基づいて、投影ヘッドのピント位置を取得するようにしたので、従来のように顕微鏡を利用することなく、目視による上記各領域の濃度の観察によって容易に投影ヘッドのピント位置を取得することができ、投影ヘッドのピント位置の測定をより容易に実施することができる。これにより、測定における信頼性を高めることができるとともに、測定の作業効率を高めることができる。

また、検査用画像パターンを、感光材料が基材上から除去されないように投影される複数のライン部分と感光材料が基材上から除去されるように投影される複数のスペース部分とからなるものとすれば、各領域間に生じる濃度の差をより明確に表すことができ、上記測定の信頼性をさらに高めることができる。

すなわち、投影ヘッドのピント位置が感光材料上に正しく位置しているときに画像パターンの投影された領域における現像後のライン幅は、投影ヘッドのピント位置が感光材料上から外れるにしたがって広くなるように設定することができる。また、投影ヘッドのピント位置が感光材料上に正しく位置しているときに画像パターンの投影された領域における現像後のスペース幅は、投影ヘッドのピント位置が感光材料上から外れるにしたがって狭くなるように設定することができる。

上記のように設定することにより、上記各領域のうちの、ライン部分の占める面積に対するスペース部分の占める面積の比率（スペース面積／ライン面積）が最も大きくなる領域、すなわち、ライン部分を示す濃度が最も低くスペース部分を示す濃度が最も高い領域を、上記投影ヘッドのピント位置が感光材料上に正しく位置している状態で投影された領域として直接、あるいは間接的に見極めることができる。

例えば、ライン部分を構成する感光材料の色を黒色、スペース部分を構成する基材の色を白色とすれば、上記画像パターンの投影された各領域のうちの、ライン部分の占める面積に対するスペース部分の占める面積の比率が最も大きい領域においてライン部分を示す黒色の濃度が最も低くなり、この領域は投影ヘッドのピント位置が感光材料上に正しく位置したときに投影されたものであることがわかる。したがって、上記感光材料上に正しく画像パターンが投影されたときの投影ヘッドのピント位置を取得することができる。

また、上記間接的に上記領域を定める方式としては、例えば、現像された感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各投影距離によって示される各位置の中心位置または上記２種類の領域のそれぞれに対応する各ピント位置の中心位置を、投影ヘッドのピント位置として取得する方式等を採用することができる。

すなわち、投影ヘッドによって投影される画像パターンのピント位置の手前側（前ピン側ともいう）と後側（後ピン側ともいう）とに等距離だけ離れて配置された感光材料上に投影されるボケの生じた画像パターンは、略同等のボケ状態となる。したがって、ボケ状態の等しい上記互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各ピント位置の中心位置を、投影ヘッドのピント位置として取得することができる。例えば、投影ヘッドのピント位置の前ピン側から後ピン側の位置まで感光材料を移動させながら、上記感光材料の互いに異なる領域に検査用画像パターンを露光し、上記感光材料を現像することにより、上記ピント位置の前ピン側と後ピン側とのそれぞれにおいて上記互いに等しい濃度を表す２種類の領域が生じるように条件設定することができる。そして、上記前ピン側と後ピン側とで定めた互いに等しい濃度を表す領域のそれぞれに対応する各ピント位置の中心位置を、投影ヘッドのピント位置として取得することができる。

また、投影ヘッドによりピント位置に投影されるラインの幅を、基材に対する感光材料の密着性限界寸法以上、例えば密着性限界寸法の１２０％以上、１５０％以下となるように設定すれば、投影ヘッドのピント位置から感光材料までの距離の変化に対する現像後のラインの幅の変化の割合をより確実に大きくすることができる。これにより、上記各領域間の濃度差を確実に大きくすることができ、上記取得するピント位置の測定の信頼性をより高めることができる。

また、投影ヘッドにより上記ピント位置に投影されるスペースの幅を、投影ヘッドの解像性限界寸法以上、例えば解像性限界寸法の１００％以上、１５０％以下となるように設定すれば、投影ヘッドのピント位置から感光材料までの距離の変化に対する現像後のスペースの幅の変化の割合をより確実に大きくすることができる。これにより、上記各領域間の濃度差を確実に大きくすることができ、上記取得するピント位置の測定の信頼性をより高めることができる。

さらに、投影ヘッドによりピント位置に投影されるラインの幅を、基材に対する感光材料の密着性限界寸法以上とするとともに、投影ヘッドにより上記ピント位置に投影されるスペースの幅を、投影ヘッドの解像性限界寸法以上にすれば、上記各領域間の濃度差をさらに大きくすることができ、上記取得するピント位置の測定の信頼性をさらに高めることができる。

また、前記検査用画像パターンを、変更したピント位置に応じて感光材料上の１方向へ並ぶように投影したり、あるいは、変更した投影距離に応じて感光材料上の１方向へ並ぶように投影すれば、目視による各領域の濃度を容易に比較することができ、測定における信頼性をより高めることができるとともに、投影ヘッドのピント位置を測定する際の作業効率もより高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１Ａおよび図１Ｂは本発明の投影ヘッドピント位置測定方法の実施の形態示す概念図、図２は検査用画像パターンのライン部分とスペース部分とを示す図、図３は投影距離を変更しながら検査用画像パターンを感光材料上に投影する様子を示す図、図４は感光材料上の検査用画像パターンが投影され露光された領域を示す図、図５は感光材料を露光した様子を示す図、図６は３種類の検査用画像パターンを感光材料上に投影して現像した様子を示す図である。

図示の投影ヘッドピント位置測定方法は、投影ヘッド１０によって感光材料１上に画像パターンを投影する際の投影ヘッド１０のピント位置を取得するものである。

上記投影ヘッドピント位置測定方法は、例えば、図１Ａに示すように、基材２上に積層された感光材料であって、露光後に現像すると、上記露光状態に応じて、基材２上から感光材料が除去される領域と基材２上から感光材料が除去されない領域とが定められる感光材料１を用意し、投影ヘッド１０からこの投影ヘッド１０により画像パターンを投影する感光材料１までの距離である投影距離Ｆｚを変更しつつ、この投影ヘッド１０により、光を照射する領域と光を照射しない領域とが混在する検査用画像パターンＧｋを感光材料１上の互いに異なる領域Ｒへそれぞれが縦横１ｍｍ以上の大きさとなるように投影し、上記検査用画像パターンＧｋの投影された感光材料１を現像し、感光材料１中の検査用画像パターンＧｋの投影された各領域Ｒが表すそれぞれの濃度と上記各領域に投影したときの上記各投影距離Ｆｚとの対応関係に基づいて、投影ヘッド１０の固定されているピント位置Ｐｊ１を取得するものである。

また、上記投影ヘッドピント位置測定方法としては、図１Ｂに示すように、投影ヘッド１０に対する感光材料１の位置を固定し、投影ヘッド１０のピント位置Ｐｚを変更しつつ、この投影ヘッド１０により、光を照射する領域と光を照射しない領域とが混在する検査用画像パターンＧｋを感光材料１上の互いに異なる領域Ｒへそれぞれが縦横１ｍｍ以上の大きさとなるように投影し、上記検査用画像パターンＧｋの露光された感光材料１を現像し、感光材料１中の検査用画像パターンＧｋの投影された各領域Ｒが表すそれぞれの濃度と上記各領域に投影したときの上記変更した各ピント位置Ｐｚとの対応関係に基づいて、上記検査用画像パターンＧｋが感光材料１上に正しく投影されたときの投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ２を取得する方法を採用することもできる。

上記用意する感光材料は、本実施の形態においては、露光後に現像すると、露光部分は残存し非露光部分は除去される感光材料であって、露光部分のうちの、密着性限界寸法より大きい感光材料中の露光部分が基材上に残存し、密着性限界寸法未満の感光材料中の露光部分が基材上から除去される感光材料である。

図２に示すように、検査用画像パターンＧｋは、感光材料が基材上から除去されないように投影されるライン部分（以後、ラインＬという）と感光材料が基材上から除去されるように投影されるスペース部分（以後、スペースＳという）とからなるものである。ここでは、露光され現像された感光材料の色は青色、基材の色は白色であるので、ライン部分は青色、スペース部分は白色となる。

上記投影ヘッド１０によりピント位置Ｐｊ１に投影されるラインＬの幅Ｌｗは、感光材料１の密着性限界寸法以上であり、密着性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることが望ましい。

ここで、基材２上に積層された感光材料１の密着性限界寸法は８μｍである。したがって、例えば幅７μｍからなる１本のラインを正確に投影して露光した感光材料１を現像した場合には、上記感光材料１中に露光された幅７μｍのラインは基材２上に密着することなく、上記現像によって流されて基材２上から除去される。

一方、上記投影ヘッドによりピント位置に投影される上記スペースＳの幅Ｓｗは、投影ヘッド１０の解像性限界寸法以上であり解像性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることが望ましい。ここで、露光ヘッド１０の解像性限界寸法は概略１０μｍであるのでスペースＳの幅Ｓｗは１０μｍ〜１２μｍとする。

上記のような条件を考慮して、投影ヘッド１０から感光材料１上に投影する検査用画像パターンＧｋとして以下に示すものを採用する。すなわち、ライン幅Ｌｗ＝９μｍ、スペース幅Ｓｗ＝１０μｍからなる検査用画像パターンＧｋ１、ライン幅Ｌｗ＝８μｍ、スペース幅Ｓｗ＝１１μｍからなる検査用画像パターンＧｋ２、ライン幅Ｌｗ＝９μｍ、スペース幅Ｓｗ＝１２μｍからなる検査用画像パターンＧｋ３を採用する。

なお、上記ライン幅、スペース幅は、投影ヘッド１０によりピント位置Ｐｊ１に投影されたときの寸法、すなわち、感光材料１上に正しく各ライン部分および各スペース部分が投影されたときの寸法である。また、上記検査用画像パターンＧｋ１、Ｇｋ２、Ｇｋ３は、感光材料１上に１辺２ｍｍの正方形形状の大きさとなるように投影される。なお、検査用画像パターンＧｋ１、Ｇｋ２、Ｇｋ３をまとめて、検査用画像パターンＧｋともいう。

以下、投影ヘッド１０から、この投影ヘッド１０により画像パターンを投影する感光材料１までの投影距離Ｆｚを変更して上記露光ヘッド１０に対して固定されたピント位置Ｐｊ１を取得する場合について図１Ａ、図３、および図４を参照して説明する。なお、始めに、検査用画像パターンＧｋ２を用いて上記ピント位置Ｐｊ１を取得する場合について説明する。

投影ヘッド１０によって投影される検査用画像パターンＧｋ２の正確なピント位置は不明なので、感光材料１を位置させる初期位置を投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（０）の位置に定める。そして、上記投影距離を、５０μｍピッチで段階的に変更するようにする。すなわち、図１Ａに示すように、移送部５により、感光材料１を図中矢印Ｙ方向へ移送するとともに、この感光材料１を図中矢印Ｚ方向に５０μｍずつ段階的に移動させながら、感光材料１上に検査用画像パターンＧｋ２を投影する。

ここでは、Ｆｚ（−１）＝｛Ｆｚ（０）−５０μｍ｝、Ｆｚ（−２）＝｛Ｆｚ（０）−１００μｍ｝、・・・Ｆｚ（−７）＝｛Ｆｚ（０）−３５０μｍ｝に定める。

また、Ｆｚ（＋１）＝｛Ｆｚ（０）＋５０μｍ｝、Ｆｚ（＋２）＝｛Ｆｚ（０）＋１００μｍ｝、・・・Ｆｚ（＋７）＝｛Ｆｚ（０）＋３５０μｍ｝に定める。

そして、投影ヘッド１０からの投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−７）の位置に感光材料１を位置させて、検査用画像パターンＧｋ２を領域Ｒ２（−７）に投影する（図３（ａ）参照）。

次に、感光材料１を、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−６）となる位置に位置させるように図中−Ｚ方向に５０μｍ移動させ、検査用画像パターンＧｋ２を感光材料１上の上記領域Ｒ２（−７）とは異なる領域Ｒ２（−６）に投影する（図３（ｂ）参照）。

つづいて、感光材料１を、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−５）となる位置に位置させるように図中−Ｚ方向に５０μｍ移動させ検査用画像パターンＧｋ２を領域Ｒ２（−５）に投影する（図３（ｃ）参照）。

以下、順次、同様に感光材料１の各領域への投影を実施して、最後に、感光材料１を投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（＋７）となる位置に位置させて検査用画像パターンＧｋ２を領域Ｒ２（＋７）に投影する。

なお、上記投影距離の変更は、投影ヘッド１０の位置を固定し感光材料１の位置を移動させる場合に限らず、感光材料１の位置を固定し投影ヘッド１０の位置を移動させたり、投影ヘッド１０の位置と感光材料１の位置を共に移動させたりして実施してもよい。

感光材料１への検査用画像パターンＧｋ２の投影が終了した後、上記感光材料１を現像する。

図５に示すように、投影ヘッド１０のピント位置が前ピン側となる、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−７）から投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）に感光材料１が位置したときに投影された、領域Ｒ２（−７）から感光材料１中の領域Ｒ２（−２）までは、感光材料１を示す青色の濃度が徐々に薄くなっている。これば、感光材料１からなる青色のラインＬの幅が徐々に狭くなり、基材２からなる白色のスペースＳの幅が徐々に広がったことを示している。

一方、投影ヘッド１０のピント位置が後ピン側となる、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）から投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（＋７）に感光材料１が位置したときに投影された、領域Ｒ２（−２）から領域Ｒ２（＋７）までは、感光材料１を示す青色の濃度が徐々に濃くなっている。これは、一旦狭くなった感光材料１からなる青色のラインＬの幅が徐々に広がり、これに対して一旦広くなった基材２からなる白色のスペースＳの幅が徐々に狭くなったことを示している。

従って、露光され現像された感光材料を示す青色の濃度が最も薄くなった領域Ｒ２（−２）におけるラインＬの幅が最も狭く、すなわち、この領域Ｒ２（−２）が検査用画像パターンＧｋ２が正確に結像された領域である。したがって、この領域Ｒ２に対応する投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）によって示される位置、すなわち投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）に位置させた感光材料１上に投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ１が位置していることがわかる。

また、現像された感光材料１中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域、例えば、領域Ｒ２（−５）に対応する投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−５）によって示される位置と領域Ｒ２（＋１）に対応する投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（＋１）によって示される位置との中心位置を、上記投影ヘッド１０のピント位置として取得することもできる。すなわち、検査用画像パターンＧｋ２が正しく結像されるピント位置に対応する投影距離Ｆｐを、Ｆｐ＝（Ｆｚ（−５）＋Ｆｚ（＋１））／２の式によって求めることができ、この投影距離Ｆｐ、すなわち投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）で示される位置を上記投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ１として取得するようにしてもよい。

なお、上記互いに等しい濃度を表す２種類の領域のうちの１つは、投影ヘッド１０のピント位置の前ピン側において感光材料１が露光された領域であり、他の１つは、投影ヘッド１０のピント位置の後ピン側で感光材料１が露光された領域である。

図６は３種類の検査用画像パターンを感光材料上に投影し露光した場合を示す図である。図６に示すように、露光ヘッド１０により、上述の検査用画像パターンＧｋ１、Ｇｋ２、Ｇｋ３の３種類の検査用画像パターンを感光材料１上に同時に投影しつつ、この感光材料１を上記Ｚ方向に段階的に移動させながらこの感光材料１上の互いに異なる各領域を投影し、その後、感光材料１を現像することにより、投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ１を取得するようにしてもよい。

上記のように投影され露光された感光材料１上の各領域は、画像パターンＧｋ１を投影した列においては、上記現像された感光材料１中の各領域のうちの、最も青色の薄い濃度を示す領域Ｒ１（−２）が、上記投影ヘッド１０のピント位置として取得される。

また、検査用画像パターンＧｋ３を投影した列においては、上記現像された感光材料１中の各領域のうちの、最も青色の薄い濃度を示す領域Ｒ３（−２）が、上記投影ヘッド１０のピント位置として取得される。

上記のように３種類の検査用画像パターンのそれぞれを使用して投影ヘッド１０のピント位置を各種類毎に定めた後、例えば、それらの平均値を求める等のことにより、より正確に露光ヘッド１０のピント位置ＰＪ１を取得することもできる。上記のように、３種類の検査用画像パターンを用いることにより、例えば、パターン形状の違いによる露光・現像のバラツキや、密着性・解像性のバラツキがあっても正確な測定を行なうことができる。

上記感光材料１の露光特性、現像特性、および投影ヘッド１０による感光材料１上への検査用画像パターンの投影条件等は、投影ヘッド１０のピント位置が感光材料１上から外れるにしたがって、すなわち、検査用画像パターンの感光材料１上におけるボケが大きくなるにしたがって、その領域における現像後のライン幅が増大し上記領域における現像後のスペース幅が狭くなるように設定されている。上記設定により、投影ヘッドのピント位置を感光材料上に正しく位置させた状態で検査用画像パターンが投影された領域を見極めることができる。

図７は画像パターンＧｋ１の投影を受けた感光材料が露光され現像された様子を示す図である。図７（ａ１）から（ａ７）は感光材料中の領域Ｒ１（−５）から領域Ｒ１（＋１）それぞれの断面を示す図、図７（ｂ１）から（ｂ７）は上記領域Ｒ１（−５）から領域Ｒ１（＋１）それぞれの濃度、すなわち感光材料１を示す青色の濃度を示す平面図である。

感光材料１上にピントが合った状態で検査用画像パターンが投影された領域Ｒ１（−２）は、図７（ａ４）に示すように、基材２上に残された感光材料１からなる各ラインＬの幅Ｌ（−２）は９μｍ、スペースＳの幅Ｓ（−２）は１０μｍである。この領域中においてラインＬが占める割合は、９μｍ／（９μｍ＋１０μｍ）＝０．４７４≒４７．４％である。そして、この領域の濃度を、青色濃度４７．４％と称することにする（図７（ｂ４）参照）。

感光材料１上からわずかにピント位置がずれた状態で検査用画像パターンが投影された領域Ｒ１（−３）および領域Ｒ１（−１）は、図７（ａ３）および図７（ａ５）に示すように、基材２上に残された感光材料１からなる各ラインＬの幅Ｌ（−３）、Ｌ（−１）は９μｍより広くなり、スペースＳの幅Ｓ（−３）、Ｓ（−１）は１０μｍより狭くなる。そして、これらの領域の青色濃度は約７０％となる（図７（ｂ３）および図７（ｂ５）参照）。

上記の場合に比してさらにピント位置がずれた状態で検査用画像パターンが投影された領域Ｒ１（−４）および領域Ｒ１（０）は、図７（ａ２）および図７（ａ６）に示すように、基材２上に残された感光材料１からなる各ラインＬの幅Ｌ（−４）、Ｌ（０）はさらに広くなり、スペースＳの幅Ｓ（−４）、Ｓ（０）はさらに狭くなる。そして、これらの領域の青色濃度は約９０％となる（図７（ｂ２）および図７（ｂ６）参照）。

上記の場合よりさらにピント位置がずれた状態で画像パターンが投影された領域Ｒ１（−５）および領域Ｒ１（＋１）は、図７（ａ１）および図７（ａ７）に示すように、基材２上に残された感光材料１からなる各ラインＬの幅はさらに広くなり互いに隣接するラインＬは一体化してスペースＳが消滅し、これらの領域はスペースの存在しない平らな領域となる。そして、これらの領域の青色濃度は約１００％となる（図７（ｂ２）および図７（ｂ６）参照）。

上記のように、ピント位置の（ピントが合ったときの）ラインＬの幅を、基材２に対する感光材料１の密着性限界寸法以上としたので、投影ヘッドのピント位置の感光材料１上からのずれ量に対する、上記領域中にラインＬの占める面積の増大割合を極めて大きくすることができる。これとともに、ピント位置の（ピントが合ったときの）スペースＳの幅を投影ヘッド１０の解像性限界寸法以上としたので、投影ヘッドのピント位置の感光材料１上からのずれ量に対する、上記領域中にスペースＳの占める面積の増大割合を極めて大きくすることができ、ピント位置の僅かなずれでも上記青色濃度を急激に変化させることができる。

なお、ラインＬの幅が狭いほど、上記ピント位置のずれ量に対する上記ラインＬの幅の変化量を大きくすることができるが、ラインＬの幅を密着性限界寸法未満にするとピントが合って正しく投影されたラインＬが現像によって基材２上から流れて除去されてしまうので、上記ラインＬの幅は密着性限界寸法以上に設定する必要がある。

上記のようにラインの幅やスペースの幅を設定することにより、投影ヘッドのピント位置の変化量に対する上記青色濃度の変化量を極めて大きくすることができ、より正確に上記投影ヘッドのピント位置を取得することができる。

なお、検査用画像パターンＧｋは、投影距離を順次一定距離だけ変更しつつ、感光材料上の等間隔を置いた各領域に順番に投影することが望ましいが、上記投影距離の変更および検査用画像パターンＧｋを投影する各領域の間隔は必ずしも一定にする必要はない。

図８（ａ）は１組の互いに直交するラインを有する検査用画像パターンを示す図、図８（ｂ）は２組の互いに直交するラインを有する検査用画像パターンを示す図である。

図示のように、検査用画像パターンとして、１組のラインＬ１とラインＬ２とを互いに直交させた検査用画像パターンＧｋ′、あるいは２組のラインＬ１とラインＬ２とを互いに直交させた検査用画像パターンＧｋ″を採用することによりピント位置の方向性を加味することができ、露光ヘッドのピント位置をさらに正確に定めることができる。

ずなわち、図中Ｙ方向に延びるラインＬ１に関するピント位置と、図中Ｘ方向に延びるラインＬ２関するピント位置のそれぞれを個別に定めることができる。

なお、上記検査用画像パターンは、必ずしもラインとスペースとからなるものに限るものではない。

図９は図中Ｘ方向のピント位置の変動の検査を行うために複数組の検査用画像パターンを投影した感光材料上の各領域が現像された状態を示す図である。図示のように、上記投影距離あるいは上記ピント位置を変更しつつ、感光材料１中に検査用画像パターンＧｋ１、Ｇｋ２、Ｇｋ３が投影される各領域（以後、投影領域群という）を、さらに記録媒体１中のＸ方向に並ぶように露光する。そして、上記感光材料１を現像して露光ヘッド１０によって投影される画像パターンのピント位置を、それぞれの投影領域群ＲＧ（Ｘ１）、ＲＧ（Ｘ２）、・・・ＲＧ（Ｘ５）毎に求める。

ここでは、例えば、投影領域群ＲＧ（Ｘ１）においては領域Ｒ１（−２）、Ｒ２（−２）、Ｒ３（−２）の青色濃度が最も低くなり、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）によって示される位置がピント位置として取得される。また、投影領域群ＲＧ（Ｘ２）においては領域Ｒ１（−１）、Ｒ２（−１）、Ｒ３（−１）の青色濃度が最も低くなり、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−１）によって示される位置がピント位置として取得される。

また、例えば、投影領域群ＲＧ（Ｘ３）においては領域Ｒ１（０）、Ｒ２（０）、Ｒ３（０）の青色濃度が最も低くなり、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（０）によって示される位置がピント位置として取得され、投影領域群ＲＧ（Ｘ４）においても領域Ｒ１（０）、Ｒ２（０）、Ｒ３（０）の青色濃度が最も低くなり、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（０）によって示される位置がピント位置として取得される。

さらに、投影領域群ＲＧ（Ｘ５）においては領域Ｒ１（−２）、Ｒ２（−２）、Ｒ３（−２）の青色濃度が最も低くなり、投影距離Ｆｚ＝Ｆｚ（−２）によって示される位置がピント位置として取得される。

上記の手法により、露光ヘッド１０で投影される画像パターンのピント位置のＸ方向における変動を検出することができる。

なお、本発明の投影ヘッドピント位置測定方法を適用可能な投影ヘッドは、感光材料上へ画像パターンを投影してその感光材料を露光するために用いるものや、スクリーン上に画像パターンを投影するために用いられるもの等である。

上記用意する感光材料を、露光後に現像すると、非露光部分は残存し露光部分は除去される感光材料であって、非露光部分のうちの、密着性限界寸法より大きい感光材料中の非露光部分が基材上に残存し、密着性限界寸法未満の感光材料中の非露光部分が基材上から除去される感光材料としても、上記と同様に投影ヘッドピント位置を取得することができることは言うまでも無い。

なお、上記実施の形態においては、現像によって基材２上から感光材料１が除去された領域と除去されなかった領域とを利用して投影ヘッドピント位置を取得する態様を示したが、さらに、感光材料１および基材２にエッチング処理を加えることにより基材２中に上記と同様のライン部分とスペース部分とを形成して上記と同様に投影ヘッド１０のピント位置を定めるようにしてもよい。

以下、投影ヘッド１０に対する感光材料１の位置を固定し、投影ヘッド１０のピント位置Ｐｚを変更しつつ感光材料１上に上記検査用画像パターンＧｋを投影し、上記検査用画像パターンＧｋのピント位置Ｐｚが感光材料１上に位置したときの投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ２を取得する場合について説明する。

図１Ｂに示すように、投影ヘッド１０の光軸方向（図１Ｂ中矢印Ｚ方向）におけるこの投影ヘッド１０と感光材料１との間隔は固定されており、かつ、投影ヘッド１０のピント位置Ｐｚのデフォーカスが可能な場合には、以下のようにして感光材料１上に位置する投影ヘッド１０のピント位置を取得することができる。すなわち、投影ヘッド１０によって画像パターンが正しく投影されるピント位置Ｐｚを変更しながら（デフォーカスさせながら）、移送部５により感光材料１を上記光軸方向と直交する方向（図中矢印Ｙ方向）に移動させつつ、投影ヘッド１０により、検査用画像パターンＧｋを感光材料１上の互いに異なる領域Ｒへ投影する。

このようにして得られた上記検査用画像パターンＧｋの露光された感光材料１を現像し、感光材料１中の検査用画像パターンＧｋの投影された各領域Ｒが表すそれぞれの濃度と上記各領域に投影したときの上記変更した各ピント位置Ｐｚとの対応関係に基づいて、感光材料１上に上記検査用画像パターンＧｋのピントが合ったときの投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ２を取得することができる。

上記感光材料１を現像して得られた検査用画像パターンＧｋの露光された各領域Ｒ′には、上記説明済みの、ライン部分およびスペース部分と同様のものが形成されているので、上記と同様の手法を用いて投影ヘッド１０のピント位置Ｐｊ２を取得することができる。

次に、上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用して露光を行う露光方法を実施する投影ヘッドを備えた投影装置の１例である露光装置について説明する。

図１０は露光装置の光学系の概略構成を示す図、図１１は露光装置全体の概略構成を示す斜視図、図１２は露光ユニットに収容された露光ヘッドが感光材料を露光する様子示す斜視図、図１３は後述するＤＭＤの構成を拡大して示す斜視図、図１４は微小ミラーの動作を示す斜視図であり、図１４（Ａ）はＤＭＤをオフ状態とした場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図、図１４（Ｂ）はＤＭＤをオン状態とした場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図である。図１５（Ａ）はＤＭＤを傾斜させない場合の各微小ミラーで反射させて形成された画素光ビームの感光材料上での軌跡を示す図、図１５（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の画素光ビームの感光材料上での軌跡を示す図である。

図示の上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用して露光を行う露光方法を実施する露光装置２００は、入射された光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器であるＤＭＤ２３６を有する複数の露光ヘッド２３０（２３０Ａ，２３０Ｂ・・・）のそれぞれで、光源２３８から発せられた光を空間光変調させ、空間光変調させて得られた画像パターンを感光部材２０１上に結像させてこの感光部材２０１を露光するものであり、上記投影ヘッドピント位置測定方法を複数の露光ヘッド２３０で感光材料２０１を露光する際の各露光ヘッド２３０のピント位置の測定に適用して、露光ヘッド２３０のそれぞれで投影する各画像パターンのピント位置を測定し、そのピント位置に基づいて各露光ヘッド２３０により感光部材２０１上に投影する各画像パターンのピント位置のずれを補正して上記露光ヘッド２３０による感光部材２０１の露光を実行するものである。

図示のように露光装置２００は、光源２３８から発せられ光ファイバ２４０を通って射出された光を、微小光変調素子である微小ミラーＭを２次元状に多数配列してなる空間光変調器であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・ディバイス）２３６により空間光変調させ、上記微小ミラーＭそれぞれの光変調状態に応じて形成される各微小ミラーＭに対応する画素光ビームＬを感光部材２０１上に投影し、この感光部材２０１上に画像、例えば配線パターンを露光するものである。

上記露光装置２００は、いわゆるフラットベッド型に構成したものであり、露光対象となる被露光部材である感光部材２０１を表面に吸着して保持する平板状のステージ２１４を備えている。４本の脚部２１６に支持された肉厚板状の設置台２１８の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド２２０が設置されている。ステージ２１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド２２０によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置２００には、ステージ２１４をガイド２２０に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。

設置台２１８の中央部には、ステージ２１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート２２２が設けられている。ゲート２２２の端部の各々は、設置台２１８の両側面に固定されている。このゲート２２２を挟んで一方の側には露光ユニット２２４が設けられ、他方の側には感光部材２０１の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ２２６が設けられている。露光ユニット２２４及び検知センサ２２６はゲート２２２に各々取り付けられて、ステージ２１４の移動経路の上方に固定配置されている。なお、露光ユニット２２４及び検知センサ２２６は、この露光装置２００の各部の同期やタイミングを制御する露光装置コントローラ２２８に接続されている。

この露光ユニット２２４の内部には、図１２に示すように、ｉ行ｊ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（ 例えば、８個）の露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光ヘッド２３０ともいう）が設置されている。

上記図１２に示すように、露光ヘッド２３０Ａ， ２３０Ｂ・・・による各露光エリア２３２は、例えば、搬送方向（ 図中の矢印Ｙ方向）を長辺とする矩形状に構成されている。この場合、感光部材２０１には、その露光の動作に伴って露光ヘッド２３０毎に帯状の露光済み領域２３４Ａ，２３４Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光済み領域２３４ともいう）が形成される。

また、帯状の露光済み領域２３４が上記搬送方向と直交する直交方向（図中の矢印Ｘ方向）に隙間無く並ぶように、配列された各行の露光ヘッド２３０の各々は、列方向に所定間隔 （ 露光エリアの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。すなわち、例えば、露光ヘッド２３０Ａによる露光エリア２３２Ａと露光ヘッド２３０Ｂによる露光エリア２３２Ｂとの間の露光できない部分は、露光ヘッド２３０Ｆによる露光エリア２３２Ｆとすることができる。

図１０に示すように、各露光ヘッド２３０は、光源２３８から発せられ光ファイバ２４０を通って射出された光ビームを、空間光変調させる空間光変調器として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）２３６を備えている。このＤＭＤ２３６は、画像データ処理部とミラー駆動制御部等を備えた露光装置コントローラ２２８に接続されている。

この露光装置コントローラ２２８の画像データ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２３０毎にＤＭＤ２３６の制御すべき微小ミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ＤＭＤコントローラとしてのミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド２３０毎にＤＭＤ２３６における各微小ミラーの反射面の角度を制御する。

各露光ヘッド２３０に配されたＤＭＤ２３６の光の入射側には、図１１に示すように、光源２３８からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ２４０が配置されている。なお、光源２３８は、一般の光源として利用可能な紫外線ランプ（ＵＶランプ）、キセノンランプ等で構成しても良い。

光源２３８は、図示しないがその内部に、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に入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバ２４０を構成している。

また各露光ヘッド２３０のＤＭＤ２３６における光の入射側には、図１０に示すように、バンドル状光ファイバ２４０から出射された光をＤＭＤ２３６に向けて反射するミラー２４２が配置されている。

ＤＭＤ２３６は、図１３に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）２４４上に、縦横２次元状に配列された多数の微小ミラーＭが図示しない支柱により支持されて配置された長方形状のものであり、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Ｍを格子状に配列したミラーデバイスとして構成されている。各ピクセルの最上部に支柱に支えられた微小ミラーＭが設けられており、微小ミラーＭの表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。

また、微小ミラーＭの直下には、図示しない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で構成される上記ＳＲＡＭセル２４４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。

ＤＭＤ２３６のＳＲＡＭセル２４４にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた微小ミラーＭが、対角線を中心としてＤＭＤ２３６が配置された基材側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図１４（Ａ）は、微小ミラーＭがオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図１４（Ｂ）は、微小ミラーＭがオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ２３６の各ピクセルにおける微小ミラーＭの傾きを、上記のように制御することによって、ＤＭＤ２３６に入射された光はそれぞれの微小ミラーＭの傾きに応じた方向へ反射せしめられる。

なお、図１３には、ＤＭＤ２３６の一部を拡大し、微小ミラーＭが＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれの微小ミラーＭのオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御は、ＤＭＤ２３６に接続された露光装置コントローラ２２８によって行われるもので、例えばオン状態の微小ミラーＭで反射させた光は、ＤＭＤ２３６における光の出射側に設けられた後述する結像光学系２５９（図１０参照）を通して結像され感光部材２０１を露光する。またオフ状態の微小ミラーＭで反射させた光は光吸収体（図示省略）に入射し吸収され感光部材２０１を露光しない。

また、ＤＭＤ２３６は、その長方形状の長辺方向が搬送方向（図中の矢印Ｙ方向）と所定角度θ（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図１５（Ａ）はＤＭＤ２３６を傾斜させない場合の各微小ミラーで反射させて形成された画素光ビームＬの上記搬送による感光部材２０１上での軌跡（以後、搬送軌跡という）を示し、図１５（Ｂ）はＤＭＤ２３６を傾斜させた場合の画素光ビームＬの搬送軌跡を示している。

上記のように、ＤＭＤ２３６を傾斜させることにより、各微小ミラーＭで反射された画素光ビームＬの搬送軌跡が示す搬送線のピッチＰ２を（図１５（Ｂ）参照）、ＤＭＤ２３６を傾斜させない場合の搬送線のピッチＰｌ（図１５（Ａ）参照）より狭くすることができ、感光部材２０１上に露光する画像の解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ２３６の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ２３６を傾斜させた場合の搬送幅Ｗ２と、ＤＭＤ２３６を傾斜させない場合の搬送輻Ｗ１とは略同一である。

また、異なる微小ミラー列により同じ搬送線上における略同一の位置（ドット）を重ねて露光（多重露光）するように配置することもできる。このような場合には、感光材料上の同一領域が多重露光され、より高い分解能で露光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。また、このような高分解能での露光により、各露光ヘッド間のつなぎ自を目立たないようにすることができる。

次に、露光ヘッド２３０のＤＭＤ２３６における光の射出側に設けられた結像光学系２５９について説明する。図１０に示すように、上記結像光学系２５９は、感光部材２０１上に、光源の像を結像させるため、ＤＭＤ２３６の側から感光部材２０１の側へ向かう光路に沿って順に、レンズ系２５０，２５２、マイクロレンズアレイ２５４、対物レンズ系２５６，２５８の各光学要素が配置されて構成されている。

ここで、レンズ系２５０，２５２は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ２３６で反射させてなる画素光ビームによって露光される感光部材２０１上の露光エリア２３２の大きさが所要の大きさとなるように拡大している。

図１０に示すように、マイクロレンズアレイ２５４は、ＤＭＤ２３６の各微小ミラーＭに１対１で対応する複数のマイクロレンズ２６０が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ２６０は、レンズ系２５０，２５２を通った各画素光ビームのそれぞれを個別に通すように配置されている。

このマイクロレンズアレイ２５４の全体は、矩形平板状に形成され、各マイクロレンズ２６０を形成した部分には、それぞれアパーチャ２６２（図１０に図示）が一体的に配置されている。このアパーチャ２６２は、各マイクロレンズ２６０に１対１で対応して配置された開口絞りを成す。

対物レンズ系２５６，２５８は、例えば、等倍光学系として構成されている。また感光部材２０１は、対物レンズ系２５６，２５８を通して画素光ビームＬが結像される位置に配置される。なお、結像光学系２５９における各レンズ系２５０，２５２，および対物レンズ系２５６，２５８は、図１０においてそれぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。

上述のように構成された露光ヘッド２３０で、光源２３８から発せられた光を感光部材２０１の表面上に結像させて画像を形成することができる。

次に、上記露光装置２００により感光部材２０１上に画像を露光する動作について説明する。

始めに、上記各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・のそれぞれに対して、上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用して各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・により感光部材２０１上に画像パターンを結像させる際の各画像パターンのピント位置を測定する。その後、上記測定されたピント位置に基づいて各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・により感光材料上に結像させる各画像のピント位置のずれを補正する。

光源２３８は、図示しないが、レーザ発光素子の各々から発散光状態で出射された紫外線等のレーザビームを、コリメータレンズによって平行光化して集光レンズで集光させ、マルチモード光ファイバのコアの入射端面へ入射させ上記光ファイバ中に合波させて、その光ファイバの出射端部に結合させた光ファイバ２４０に入射させる。

露光する画像パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ２３６に接続された露光装置コントローラ２２８に入力され、露光装置コントローラ２２８内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像パターンを構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

感光部材２０１を表面に吸着したステージ２１４は、図示しない駆動装置により、ガイド２２０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移送される。ステージ２１４がゲート２２２の下を通過する際に、ゲート２２２に取り付けられた検知センサ２２６により感光部材２０１の先端が検出されると、メモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、画像データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド２３０毎に微小ミラーＭを制御するための制御信号が生成される。

そして、露光装置コントローラ２２８のミラー駆動制御部により、光量分布を均一化するシェーディング調整と露光量の調整がなされた制御信号に基づいて各露光ヘッド２３０毎にＤＭＤ２３６の微小ミラーの各々がオンオフ制御される。

光ファイバ２４０から射出されミラー２４２で反射させた光ビームがＤＭＤ２３６に照射されると、ＤＭＤ２３６の微小ミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ２５４の各対応するマイクロレンズ２６０を含むレンズ系を通して感光部材２０１上に結像される。このように、ＤＭＤ２３６から出射された画素光ビームＬが微小ミラー毎にオンオフされて、感光部材２０１がＤＭＤ２３６の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア）で露光が行なわれる。

また、感光部材２０１をステージ２１４と共に一定速度で移動させることにより、相対的に、感光部材２０１が 露光ユニット２２４によりステージ移動方向と反対の方向に移動し、各露光ヘッド２３０毎に帯状の露光済み領域２３４が形成され、感光部材２０１上に画像が露光される。

すなわち、ＤＭＤ２３６により、露光形成する画像に対応した変調を施して生成した画素光ビームＬを感光部材２０１上に照射することによって、この感光部材２０１上に上記画像が形成される。

露光ユニット２２４による感光部材２０１の露光が終了し、検知センサ２２６で感光部材２０１の後端が検出されると、ステージ２１４を、図示しない駆動装置により、ガイド２２０に沿って搬送方向最上流側にある原点に復帰させ、再度、ガイド２２０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動させる。

なお、本実施の形態に係る露光装置２００では、露光ヘッド２３０に用いる空間光変調器としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（ Micro E1ectro Mechanica1Systems）タイプの空間光変調器（ ＳＬＭ；Speial Light Modulator ）、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、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）、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）、又は液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の透過型の空間光変調器等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調器をＤＭＤに代えて用いることができる。

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タイプの空間光変調器とは、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光変調器を意味している。

以下、上記露光装置２００にピント位置自動調節部を付加した露光装置２００Ｆに対して、上記本発明の投影ヘッドピント位置測定方法を適用する場合について説明する。図１６はピント位置自動調節部の概略構成を示す図、図１７は露光装置におけるピント位置自動調節部の取り付け位置を示す斜視図、図１８はピント位置自動調節部の一部を構成するくさび型プリズムペアを拡大して示す拡大斜視図である。

上記露光装置２００にピント位置自動調節部３００を付加することにより、ステージ２１４上に載置され搬送される感光部材２０１に歪みが生じている場合、上記検査用画像パターンＧｋを、この検査用画像パターンＧｋが感光部材２０１に歪が生じていないときと同等の状態でこの感光部材２０１上に投影されるように、上記歪分を相殺して投影することができる。

より具体的には、例えば露光ヘッド２３０とこの露光ヘッド２３０によって露光される感光部材２０１上の露光領域との間隔を一定に保つことにより、露光ヘッド２３０のピント位置を上記搬送される、歪みを持った感光部材２０１上に自動的に位置させたり、さらに、露光ヘッド２３０のピント位置を、歪を持った感光部材２０１から図中矢印Ｚ方向に一定距離ｈだけ離れた位置に自動的に位置させたりすることができる。

上記のように露光装置にピント位置自動調節部を付加することにより、感光部材２０１に歪みが生じている場合であっても、この感光部材２０１に歪が生じていない場合と同等に取り扱うことができる。したがって、このピント位置自動調節部を付加した露光装置では、感光部材２０１の歪を考慮することなく上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用することができる。すなわち、実際には感光部材２０１に歪があったとしても、この感光部材２０１に歪が無いものとして上記投影ヘッドピント位置測定方法を適用することができる。

上記ピント位置自動調節部３００は、空気間隔調節部３１０と、測長部３２０と、制御部２４０とを備えている。

空気間隔調節部３１０は、ステージ２１４上に載置された基材２上に感光材料１を積層してなる上記感光部材２０１と結像光学系２５９との間に挿入され、上記感光部材２０１と結像光学系２５９との間の空気間隔を変更する。

測長部３２０は、ゲート２２２に配置され露光ヘッド２３０との位置関係が固定されており、露光ヘッド２３０により画像パターンが投影される上記感光部材２０１上の領域２３２Ｒまでの距離、あるいは上記領域２３２Ｒ近傍の感光部材２０１上の領域までの距離をレーザ光Ｌｅを利用して測定する。

制御部２４０は、測長部３２０によって得られた上記距離の測定値に応じて上記空気間隔を変更し、露光ヘッド２３０のピント位置を感光材料２０１上、あるいは感光材料２０１から図中Ｚ方向に一定距離ｈだけ離れた位置に位置させるように制御する。

上記空気間隔調節部３１０は、図１６および図１８に示すように、くさび型プリズムペアを構成するくさび型プリズム３１２Ａおよびくさび型プリズム３１２Ｂと、くさび型プリズム３１２Ａに対してくさび型プリズム３１２Ｂを移動させる駆動部３１４とを備えている。

なお、上記くさび型プリズムペアには、例えば、ガラスやアクリル等の透明材料からなる平行平板をこの平行平板の平行平面Ｈ１１、Ｈ２２に対して斜めに傾く平面Ｈｋで切断して得られる１対のくさび型プリズムを使用することができる。

駆動部３１４により上記くさび型プリズム３１２Ａに対してくさび型プリズム３１２Ｂを移動させることによって、一対のくさび型プリズム３１２Ａ、３１２Ｂの組み合わせで形成される平行平面板の実質的な厚さを変化させ、これにより感光部材２０１と結像光学系２５９との間の空気間隔の調節を行なう。ここで、平行平面板の実質的な厚さに平行平面板の屈折率を乗じた値が、平行平面板が示す空気間隔、すなわち平行平面板の厚さを空気の厚さに換算した値となる。

なお、空気間隔調節部３１０は、一対のくさび型プリズム３１２Ａ、３１２Ｂの組み合わせによって形成される平行平面板の平行平面となる平面Ｈ２２、Ｈ１１が結像光学系２５９から射出される光束の光軸方向（図中矢印Ｚ方向）と概略直交するように配置される。

以下、上記ピント位置自動調節部３００の動作について説明する。

感光部材２０１がステージ２１４と共に副走査方向（図中矢印Ｙ方向）に移送され、露光ヘッド２３０Ａ、２３０Ｂ・・・のそれぞれにより画像パターンが上記副走査方向と直交する主走査方向(図中矢印Ｘ方向)に延びる帯状の領域２３２Ｒ内へ投影される。

ここで、感光材料２０１には上記Ｙ方向に生じた反りやうねりがあり（例えば、１００μｍ程度の反りやうねりがある）、上記Ｘ方向には反りやうねりは生じていないので、上記反りやうねりを測長部３２０によって測定する。すなわち、露光ヘッド２３０の位置を基準とした、この露光ヘッド２３０により画像パターンが投影される感光部材２０１上の領域２３２Ｒまでの距離、あるいは上記領域２３２Ｒ近傍の感光部材２０１上の領域２３３Ｒまでの距離を、レーザ光Ｌｅを利用して測定する。

例えば、ステージ２１４の上面を基準面とし、測長部３２０で測定した露光ヘッド２３０から上記基準面までの距離が３０ｍｍであり、感光部材２０１が厚さ１ｍｍで歪がないものとすると、露光ヘッド２３０により画像パターンが投影される感光部材２０１上の領域２３２Ｒまでの距離は、上記側長部３２０によって２９ｍｍと測定されるはずである。

一方、歪を有する感光部材２０１に対して側長部３２０によって測定された露光ヘッド２３０からこの感光部材２０１上の領域２３２Ｒまでの測定距離の値が制御部２４０に入力されると、制御部２４０は、予め入力され記憶された感光部材２０１に歪が無い場合における露光ヘッド２３０から感光部材２０１までの理想距離の値（上記２９ｍｍ）と上記測定距離の値との差を求める。

次に、制御部２４０は、上記理想距離の値と上記測定距離の値との差を示す差信号を駆動部３１４へ出力し、駆動部３１４がくさび形プリズム３１２Ｂを上記Ｘ方向に移動させて上記差分だけ露光ヘッド２３０のピント位置を図中Ｚ方向に移動させる。これにより、露光ヘッド２３０のピント位置を上記歪の生じた感光部材２０１上に位置させることができる。

また、例えば、露光ヘッド２３０のピント位置を上記歪の生じた感光部材２０１の上記Ｚ方向の上方側１ｍｍの位置に位置させる場合には、上記理想距離として、上記感光部材２０１に歪が無い場合におけるこの感光部材２０１の上記Ｚ方向の上方側１ｍｍの位置までの距離を採用するようにすればよい。

なお、上記空気間隔調節部３１０は、上記のように感光部材２０１と結像光学系２５９との間に挿入される場合に限らず、上記対物レンズ系２５６とマイクロレンズアレイ２５４との間に配置するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明の投影ヘッドピント位置測定方法の実施の形態を示す概念図 検査用画像パターンのラインとスペースを示す図 投影距離を変更しながら検査用画像パターンを感光材料上に露光する様子を示す図 感光材料上の検査用画像パターンを露光した領域を示す図 感光材料を露光した様子を示す図 ３種類の検査用画像パターンを感光材料上に露光し現像した様子を示す図 画像パターンの投影された感光材料上の領域が現像された様子および現像された各領域の濃度を示す図 互いに直交するラインを有する検査用画像パターンを示す図 ピント位置の変動の検査を行うために露光し現像した感光材料上の各領域を示す図 露光装置の光学系の概略構成を示す図 露光装置全体の概略構成を示す斜視図 露光ユニットに収容された露光ヘッドが感光材料を露光する様子示す斜視図 ＤＭＤの構成を拡大して示す斜視図 微小ミラーの動作を示す斜視図 （Ａ）はＤＭＤを傾斜させない場合の画素光ビームの搬送軌跡を示す平面図、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の画素光ビームの搬送軌跡を示す平面図 ピント位置自動調節部の概略構成を示す図 露光装置におけるピント位置自動調節部の取り付け位置を示す斜視図 ピント位置自動調節部を構成するくさび型プリズムペアを拡大して示す拡大斜視図

符号の説明

１ 感光材料
２ 基材
１０ 投影ヘッド
Ｆｚ 投影距離
Ｐｚ ピント位置
Ｇｋ 検査用画像パターン

Claims (15)

1. 投影ヘッドのピント位置を測定する投影ヘッドピント位置測定方法において、
   基材上に積層された感光材料であって、露光後に現像すると、前記露光における露光状態に応じて、前記基材上から前記感光材料が除去される領域と前記基材上から前記感光材料が除去されない領域とが定められる感光材料を用意し、
   前記投影ヘッドから該投影ヘッドにより画像パターンを投影する前記感光材料までの投影距離、または前記投影ヘッドにより前記画像パターンを投影する際の該投影ヘッドのピント位置を変更しつつ、前記投影ヘッドにより、光を照射する領域と光を照射しない領域とが混在する検査用画像パターンを前記感光材料上の互いに異なる領域へそれぞれが縦横ともに１ｍｍ以上の大きさとなるように投影し、
   前記検査用画像パターンの投影された前記感光材料を現像し、
   前記感光材料中の前記検査用画像パターンの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と前記各領域に投影したときの前記投影距離または前記ピント位置との対応関係に基づいて、前記投影ヘッドのピント位置を取得することを特徴とする投影ヘッドピント位置測定方法。
2. 前記検査用画像パターンが、前記現像によって前記感光材料が前記基材上から除去されないように投影される複数のライン部分と、前記現像によって前記感光材料が前記基材上から除去されるように前記ライン部分の間に投影されるスペース部分とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
3. 前記投影ヘッドのピント位置に投影される前記ラインの幅が、前記基材に対する前記感光材料の密着性限界寸法以上であることを特徴とする請求項２記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
4. 前記ラインの幅が、前記密着性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることを特徴とする請求項３記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
5. 前記投影ヘッドのピント位置に投影される前記スペースの幅が、前記投影ヘッドの解像性限界寸法以上であることを特徴とする請求項２記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
6. 前記スペースの幅が、前記解像性限界寸法の１００％以上、１５０％以下であることを特徴とする特徴とする請求項５記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
7. 前記感光材料を現像した後、前記感光材料および基材に対してエッチング処理を施し、その後、前記感光材料中の前記検査用画像パターンの投影された各領域が表すそれぞれの濃度と前記各領域に投影したときの前記投影距離または前記ピント位置との対応関係に基づいて、前記投影ヘッドのピント位置を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
8. 前記ピント位置を変更しつつ前記投影ヘッドのピント位置を取得する場合、該投影ヘッドのピント位置を、現像された前記感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各ピント位置の中心位置として取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
9. 前記投影距離を変更しつつ前記投影ヘッドのピント位置を取得する場合、該投影ヘッドのピント位置を、現像された前記感光材料中の各領域のうちの、互いに等しい濃度を表す２種類の領域のそれぞれに対応する各投影距離によって示される各位置の中心位置として取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
10. 前記検査用画像パターンを、前記変更した前記ピント位置に応じて前記感光材料上の１方向へ並ぶように投影することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
11. 前記検査用画像パターンを、前記変更した前記投影距離に応じて前記感光材料上の１方向へ並ぶように投影することを特徴とする請求項１から７、および９のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
12. 前記検査用画像パターンとして、前記ラインの幅および／または前記スペースの幅が互いに異なる２種類以上のパターンを使用することを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
13. 前記検査用画像パターンとして、前記ラインの向きが互いに異なる２種類以上のパターンを使用することを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
14. 前記感光材料に歪が生じている場合、
    前記検査用画像パターンを、該検査用画像パターンが前記感光材料に歪が生じていないときと同等の状態で該感光材料上に投影されるように、前記歪分を相殺して投影することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法。
15. 入射した光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器を有する複数の露光ヘッドのそれぞれで、光源から発せられた光を空間光変調させて得られる画像パターンのそれぞれを、同一感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
    前記請求項１から１４のいずれか１項記載の投影ヘッドピント位置測定方法を、前記複数の露光ヘッドで前記感光材料を露光する際のピント位置の測定に適用して各露光ヘッドのピント位置を測定し、該ピント位置に基づいて各露光ヘッドにより前記感光材料上に投影する画像パターンのピントずれを補正して前記露光ヘッドによる前記感光材料の露光を実行することを特徴とする露光方法。

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