JP2007017896A - Exposure apparatus and method for reducing contamination - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は露光装置及び汚染軽減方法に係り、特に、露光ヘッドに設置された空間光変調素子から出射されたマルチビームにより走査露光する露光装置及び汚染軽減方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a contamination reduction method, and more particularly, to an exposure apparatus and a contamination reduction method that perform scanning exposure using a multi-beam emitted from a spatial light modulation element installed in an exposure head.
従来、空間光変調素子で変調された光を結像光学系に通し、この光による像を所定の感光材料上に結像して該感光材料を露光する画像露光装置が公知となっている。この種の画像露光装置は、基本的に、照射された光を各々制御信号に応じて変調する多数の画素部が2次元状に配列されてなる空間光変調素子と、この空間光変調素子に光を照射する光源と、前記空間光変調素子により変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系とを備えてなるものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an image exposure apparatus that passes light modulated by a spatial light modulation element through an imaging optical system, forms an image of this light on a predetermined photosensitive material, and exposes the photosensitive material. This type of image exposure apparatus basically includes a spatial light modulation element in which a large number of pixel units that modulate irradiated light according to a control signal are two-dimensionally arranged, and the spatial light modulation element. A light source for irradiating light and an imaging optical system for forming an image of light modulated by the spatial light modulation element on a photosensitive material are provided.
この種の画像露光装置において、上記空間光変調素子としては、例えばLCD(液晶表示素子)やDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)等が好適に用いられ得る。なお上記のDMDは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させる多数の矩形のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に2次元状に配列されてなるミラーデバイスである。 In this type of image exposure apparatus, as the spatial light modulation element, for example, an LCD (liquid crystal display element), a DMD (digital micromirror device), or the like can be suitably used. The DMD is a mirror device in which a number of rectangular micromirrors that change the angle of the reflecting surface in accordance with a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon.
上述のような画像露光装置においては、感光材料に投影する画像を拡大したいという要求が伴うことも多く、その場合には、結像光学系として拡大結像光学系が用いられる。そのようにする際、空間光変調素子を経た光をただ拡大結像光学系に通しただけでは、空間光変調素子の各画素部からの光束が拡大して、投影された画像において画素サイズが大きくなり、画像の鮮鋭度が低下してしまう。 In the image exposure apparatus as described above, there is often a demand for enlarging an image projected on a photosensitive material, and in that case, an enlarged imaging optical system is used as an imaging optical system. In doing so, simply passing the light that has passed through the spatial light modulation element through the magnification imaging optical system expands the luminous flux from each pixel portion of the spatial light modulation element, and the pixel size in the projected image is reduced. The image becomes larger and the sharpness of the image decreases.
そこで、空間光変調素子で変調された光の光路に第1の結像光学系を配し、この結像光学系による結像面には、空間光変調素子の各画素部にそれぞれ対応するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを配置し、そしてこのマイクロレンズアレイを通過した光の光路には、変調された光による像を感光材料やスクリーン上に結像する第2の結像光学系を配置して、これら第1および第2の結像光学系によって像を拡大投影することが考えられている。この構成においては、感光材料やスクリーン上に投影される画像のサイズは拡大される一方、空間光変調素子の各画素部からの光はマイクロレンズアレイの各マイクロレンズによって集光されるので、投影画像における画素サイズ(スポットサイズ)は絞られて小さく保たれるので、画像の鮮鋭度も高く保つことができる。 Therefore, the first imaging optical system is arranged on the optical path of the light modulated by the spatial light modulation element, and the microscopic surface corresponding to each pixel portion of the spatial light modulation element is formed on the imaging surface by the imaging optical system. A microlens array in which lenses are arranged in an array is arranged, and in the optical path of the light that has passed through the microlens array, a second connection that forms an image of the modulated light on a photosensitive material or a screen. It is considered that an image optical system is arranged and an image is enlarged and projected by the first and second imaging optical systems. In this configuration, the size of the image projected on the photosensitive material and the screen is enlarged, while the light from each pixel portion of the spatial light modulator is condensed by each microlens of the microlens array. Since the pixel size (spot size) in the image is reduced and kept small, the sharpness of the image can be kept high.
なお、特許文献1には、空間光変調素子としてDMDを用い、それとマイクロレンズアレイとを組み合わせてなる画像露光装置の一例が示されている。
DMD及びマイクロレンズアレイを組み合わせてなる画像露光装置において、露光精度を高めるために前記第2の結像光学系を省略し、マイクロレンズアレイを透過した光を直接感光材料等の被露光面に露光する装置が提案されている。 In an image exposure apparatus combining a DMD and a microlens array, the second imaging optical system is omitted to increase exposure accuracy, and light that has passed through the microlens array is directly exposed to an exposed surface such as a photosensitive material. An apparatus has been proposed.
しかしながら、上記のようにマイクロレンズアレイを透過した光を直接感光材料に露光する構成の場合、マイクロレンズアレイと感光材料とが近接した構成となるため、感光材料側からの汚染物(例えば有機ポリマー等)がマイクロレンズアレイに付着し、これにより感光材料に露光される光の光量が低下して露光性能が劣化する場合がある。 However, in the case where the light passing through the microlens array is directly exposed to the photosensitive material as described above, since the microlens array and the photosensitive material are in close proximity, contaminants (for example, an organic polymer) from the photosensitive material side are formed. And the like) may adhere to the microlens array, which may reduce the amount of light exposed to the photosensitive material and degrade the exposure performance.
本発明は、上述した問題に鑑み、露光性能の劣化を抑制することができる露光装置及び汚染軽減方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a contamination mitigation method that can suppress deterioration of exposure performance.
本発明の請求項1に記載の露光装置は、照射された光を各々変調する多数の画素部が2次元状に配列されてなる空間光変調素子と、この空間光変調素子に光を照射する光源と、前記空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを含み、前記空間光変調素子により変調された光による像を前記マイクロレンズアレイによって直接被露光面上に結像する結像光学系と、を備えた露光装置において、前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する軽減手段を備えたことを特徴とする。
An exposure apparatus according to
空間変調素子は、光源から照射された光を各々変調する多数の画素部が2次元状に配列されてなり、結像光学系は、空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを含んで構成され、空間光変調素子により変調された光による像をマイクロレンズアレイによって直接被露光面上に結像する。 The spatial modulation element is a two-dimensional array of a large number of pixel units that modulate light emitted from a light source, and the imaging optical system collects light from each pixel unit of the spatial light modulation element. The microlens array is configured to include an array of microlenses, and an image of light modulated by the spatial light modulator is directly formed on the surface to be exposed by the microlens array.
このような露光装置では、マイクロレンズアレイからの光で被露光面を直接露光するため、マイクロレンズアレイと被露光面とが近接した構成となる。このため、被露光面側からの汚染物等がマイクロレンズアレイに付着し、これにより被露光面に露光される光の光量が低下して露光性能が劣化する場合があるが、軽減手段により、マイクロレンズアレイの汚染を軽減することができる。従って、露光性能の劣化を抑制することができ、画質の劣化を防ぐことができる。 In such an exposure apparatus, since the surface to be exposed is directly exposed with light from the microlens array, the microlens array and the surface to be exposed are close to each other. For this reason, contaminants from the exposed surface side may adhere to the microlens array, thereby reducing the amount of light exposed to the exposed surface and degrading the exposure performance. Contamination of the microlens array can be reduced. Therefore, deterioration of exposure performance can be suppressed and deterioration of image quality can be prevented.
具体的には、例えば請求項2に記載したように、前記軽減手段は、前記マイクロレンズアレイの前記被露光面側の面であって、前記光が通過する領域以外の少なくとも一部の領域に設けられた電極と、前記電極に所定電圧を印加する電圧印加手段と、を含む構成とすることができる。
Specifically, for example, as described in
このように構成することにより、電極に印加した電圧の極性と逆極性に帯電したゴミをマイクロレンズアレイに設けた電極に付着させることができ、マイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 With this configuration, dust charged to a polarity opposite to the polarity of the voltage applied to the electrode can be attached to the electrode provided in the microlens array, and contamination of the microlens array can be reduced. it can.
また、請求項3に記載したように、前記軽減手段は、前記マイクロレンズアレイが搭載される露光ヘッドに前記マイクロレンズアレイを保持する保持基板の前記被露光面側の面であって、前記光が通過する領域以外の少なくとも一部の領域に設けられた電極と、前記電極に所定電圧を印加する電圧印加手段と、を含む構成としてもよい。 According to a third aspect of the present invention, the mitigating means is a surface on the exposed surface side of a holding substrate that holds the microlens array on an exposure head on which the microlens array is mounted, and the light It is good also as a structure containing the electrode provided in the at least one part area | region other than the area | region through which this passes, and the voltage application means which applies a predetermined voltage to the said electrode.
このように構成することより、電極に印加した電圧の極性と逆極性に帯電したゴミを保持基板に設けた電極に付着させることができ、マイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 With this configuration, dust charged to a polarity opposite to the polarity of the voltage applied to the electrode can be attached to the electrode provided on the holding substrate, and contamination of the microlens array can be reduced. .
また、請求項4に記載したように、前記軽減手段は、前記マイクロレンズアレイが搭載される露光ヘッドに前記マイクロレンズアレイを保持する保持基板であって通風口が設けられた保持基板と、前記通風口からの吸気及び排気の少なくとも一方を制御する通風手段と、を含む構成としてもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, the mitigating means includes a holding substrate that holds the microlens array on an exposure head on which the microlens array is mounted, the holding substrate having a ventilation port, and the holding substrate. It is good also as a structure containing the ventilation means which controls at least one of the intake and exhaust_gas | exhaustion from a ventilation opening.
このように構成することにより、通風口から露光ヘッド内に吸気したり露光ヘッドから排気させたりすることにより露光ヘッドと被露光面との間の浮遊物等の移動経路を制御することができマイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。なお、通風口から吸気した空気は露光ヘッド外部へ排気することが好ましい。 With this configuration, the moving path of suspended matter or the like between the exposure head and the exposed surface can be controlled by sucking air into the exposure head from the air vent or exhausting it from the exposure head. Contamination of the lens array can be reduced. Note that the air sucked from the ventilation port is preferably exhausted to the outside of the exposure head.
また、請求項5に記載したように、前記保持基板の前記被露光面側の面であって、前記光が通過する領域及び前記通風口以外の領域の少なくとも一部に、静電吸着フィルタをさらに設けた構成としてもよい。 According to a fifth aspect of the present invention, an electrostatic adsorption filter is provided on at least a part of the surface of the holding substrate on the exposed surface side, the region through which the light passes and the region other than the ventilation port. Furthermore, it is good also as a structure provided.
このように構成することにより、露光ヘッドと被露光面との間の浮遊物等を通風口から露光ヘッド内に吸気すると共に、静電吸着フィルタに浮遊物を付着することができ、マイクロレンズアレイが汚染されるのを効果的に軽減することができる。 By configuring in this way, floating matter or the like between the exposure head and the surface to be exposed can be sucked into the exposure head from the air vent, and the floating matter can be attached to the electrostatic adsorption filter. Can be effectively reduced.
請求項6記載の発明は、前記空間変調素子は、DMDであることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that the spatial modulation element is a DMD.
これにより、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)で変調される露光ビームに対する露光性能の劣化を抑制することができる。 Thereby, deterioration of the exposure performance with respect to the exposure beam modulated by DMD (digital micromirror device) can be suppressed.
このように、本発明では、汚染物がマイクロレンズに向かって移動しないようにその移動経路を制御する各種手段によって、前記軽減手段を構成することができる。なお、前記電極は、前記マイクロレンズアレイの近傍に設けられたものであってもよい。 Thus, in the present invention, the mitigation means can be constituted by various means for controlling the movement path so that the contaminant does not move toward the microlens. The electrode may be provided in the vicinity of the microlens array.
請求項7記載の汚染軽減方法は、照射された光を各々変調する多数の画素部が2次元状に配列されてなる空間光変調素子と、この空間光変調素子に光を照射する光源と、前記空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを含み、前記空間光変調素子により変調された光による像を前記マイクロレンズアレイによって直接被露光面上に結像する結像光学系と、を備えた露光装置において実行される汚染軽減方法において、前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する処理を施すことを特徴とする。 The contamination mitigation method according to claim 7, wherein a spatial light modulation element in which a large number of pixel units each modulating irradiated light are arranged two-dimensionally, a light source that irradiates light to the spatial light modulation element, A microlens array in which microlenses for condensing light from each pixel portion of the spatial light modulator are arranged in an array, and an image of the light modulated by the spatial light modulator is displayed in the microlens array In the contamination reduction method executed in the exposure apparatus provided with an imaging optical system that forms an image directly on the exposure surface, the processing for reducing the contamination of the microlens array is performed.
この発明によれば、マイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 According to the present invention, contamination of the microlens array can be reduced.
請求項8記載の発明は、前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する処理は、前記マイクロレンズアレイの前記被露光面側の面であって、前記光が通過する領域以外の少なくとも一部の領域に設けられた電極に所定電圧を印加する処理であることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, the process of reducing contamination of the microlens array is performed on at least a part of the surface of the microlens array on the exposed surface side other than the region through which the light passes. It is the process which applies a predetermined voltage to the provided electrode.
この発明によれば、電極に印加した電圧の極性と逆極性に帯電したゴミをマイクロレンズアレイに設けた電極に付着させることができ、マイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 According to the present invention, dust charged to a polarity opposite to the polarity of the voltage applied to the electrode can be attached to the electrode provided in the microlens array, and contamination of the microlens array can be reduced.
請求項9記載の発明は、前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する処理は、前記マイクロレンズアレイが搭載される露光ヘッドに前記マイクロレンズアレイを保持する保持基板の前記被露光面側の面であって、前記光が通過する領域以外の少なくとも一部の領域に設けられた電極に所定電圧を印加する処理であることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the process for reducing the contamination of the microlens array is a surface on the exposed surface side of a holding substrate that holds the microlens array on an exposure head on which the microlens array is mounted. And a process of applying a predetermined voltage to the electrodes provided in at least a part of the region other than the region through which the light passes.
この発明によれば、電極に印加した電圧の極性と逆極性に帯電したゴミを保持基板に設けた電極に付着させることができ、マイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 According to the present invention, dust charged to a polarity opposite to the polarity of the voltage applied to the electrode can be attached to the electrode provided on the holding substrate, and contamination of the microlens array can be reduced.
請求項10記載の発明は、前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する処理は、前記マイクロレンズアレイを汚染する汚染物の移動経路を制御する処理であることを特徴とする。
The invention described in
例えば、請求項11記載に記載したように、前記汚染物の移動経路を制御する処理は、前記マイクロレンズアレイが搭載される露光ヘッドに前記マイクロレンズアレイを保持する保持基板に設けられた通風口からの吸気及び排気の少なくとも一方を制御する処理とすることができる。
For example, as described in
この発明によれば、通風口から露光ヘッド内に吸気したり露光ヘッドから排気させたりすることにより露光ヘッドと被露光面との間の浮遊物等の移動経路を制御することができマイクロレンズアレイが汚染されるのを軽減することができる。 According to the present invention, the microlens array can control the moving path of floating substances between the exposure head and the surface to be exposed by sucking air into the exposure head from the air vent or exhausting it from the exposure head. Can be less contaminated.
本発明に係る露光装置によれば、露光性能の劣化を抑制することができる、という効果がある。 According to the exposure apparatus of the present invention, there is an effect that deterioration of exposure performance can be suppressed.
本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(露光装置の構成)
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係るマルチビーム露光装置として構成された露光装置10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材料12を表面に吸着して保持する平板状のステージ14を備えている。4本の脚部16に支持された肉厚板状の設置台18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20が設置されている。ステージ14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20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10には、ステージ14をガイド20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。
(Configuration of exposure apparatus)
As shown in FIG. 1, an
設置台18の中央部には、ステージ14の移動経路を跨ぐように門型のゲート22が設けられている。ゲート22の端部の各々は、設置台18の両側面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には感光材料12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26が設けられている。スキャナ24及び検知センサ26はゲート22に各々取り付けられて、ステージ14の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ24及び検知センサ26は、これらを制御する制御手段としてのコントローラ28に接続されている。
A gate-
このスキャナ24の内部には図2に示すように、m行n列(図2では1行目5列、2行目4列)の略マトリックス状に配列された複数(図2では9個)の露光ヘッド30が設置されている。
Inside the
露光ヘッド30による露光エリア32は、例えば走査方向を短辺とする矩形状に構成する。この場合、感光材料12には、その走査露光の移動動作に伴って露光ヘッド30毎に帯状の露光済み領域34が形成される。
The
また、図2に示すように、帯状の露光済み領域34が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド30の各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍)ずらして配置されている。このため、例えば第1行1列目の露光エリア32と第1行2列目の露光エリア32との間の露光できない部分は、第2行1列目の露光エリア32により露光することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, the exposure heads 30 in each row arranged in a line are arranged at a predetermined interval (in the arrangement direction) so that the strip-shaped exposed
図5に示すように、各露光ヘッド30は、それぞれ入射された光ビームを画像データに応じて各画素(ピクセル)毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)36を備えている。このDMD36は、データ処理手段とミラー駆動制御手段を備えたコントローラ(制御手段)28に接続されている。
As shown in FIG. 5, each
このコントローラ28のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド30毎にDMD36の制御すべき領域内の各マイクロ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手段では、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30毎にDMD36における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
The data processing unit of the
各露光ヘッド30におけるDMD36の光入射側には、図1に示すように、紫外波長領域を含む一方向に延在したマルチビームをレーザ光として射出する光源ユニットである照明装置38からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ40が接続される。なお、照明装置38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。
As shown in FIG. 1, each
照明装置38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40として形成される。
Although not shown, the illuminating
また各露光ヘッド30におけるDMD36の光入射側には、図5に示すように、バンドル状の光ファイバ40の接続端部から出射されたレーザ光(又は紫外線ランプ(UVランプ)、キセノンランプ等から出射された光)をDMD36に向けて反射するミラー42が配置されている。
Further, on the light incident side of the
DMD36は、図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)44上に、微小ミラー(マイクロミラー)46が図示しない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たミラーデバイスとして構成されている。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46が設けられており、マイクロミラー46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。
As shown in FIG. 6, the
また、マイクロミラー46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のSRAMセル44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。
A silicon gate
DMD36のSRAMセル44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46が、対角線を中心としてDMD36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。図7(A)は、マイクロミラー46がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図7(B)は、マイクロミラー46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、DMD36の各ピクセルにおけるマイクロミラー46の傾きを、図6に示すように制御することによって、DMD36に入射された光はそれぞれのマイクロミラー46の傾き方向へ反射される。
When a digital signal is written in the
なお、図6には、DMD36の一部を拡大し、マイクロミラー46が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー46のオンオフ(on/off)制御は、DMD36に接続されたコントローラ28によって行われるもので、例えばオン状態のマイクロミラー46により反射された光は露光状態に変調され、DMD36の光出射側に設けられた投影光学系(図5参照)へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー46により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体(図示省略)に入射する。すなわち、DMD36は、露光形成する画像に対応して変調して生成した露光ビームを投影光学系へ入射する。
FIG. 6 shows an example of a state in which a part of the
また、DMD36は、その短辺方向が走査方向と所定角度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8(A)はDMD36を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像(露光ビーム)48の走査軌跡を示し、図8(B)はDMD36を傾斜させた場合の露光ビーム48の走査軌跡を示している。
Further, it is preferable that the
DMD36には、長手方向(行方向)に沿ってマイクロミラー46が多数個(例えば、800個)配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組(例えば、600組)配列されているが、図8(B)に示すように、DMD36を傾斜させることにより、各マイクロミラー46による露光ビーム48の走査軌跡(走査線)のピッチP2が、DMD36を傾斜させない場合の走査線のピッチP1より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、DMD36の傾斜角は微小であるので、DMD36を傾斜させた場合の走査幅W2と、DMD36を傾斜させない場合の走査幅W1とは略同一である。
In the
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置(ドット)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。また、走査方向に配列された複数の露光ヘッド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。 Further, substantially the same position (dot) on the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. In this way, by performing multiple exposure, it is possible to control a minute amount of the exposure position and to realize high-definition exposure. Further, the joints between the plurality of exposure heads arranged in the scanning direction can be connected without any step by controlling a very small amount of exposure position.
なお、DMD36を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を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。
Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner at a predetermined interval in the direction orthogonal to the scanning direction instead of inclining the
次に、露光ヘッド30におけるDMD36の光反射側に設けられる投影光学系(結像光学系)について説明する。図5に示すように、各露光ヘッド30におけるDMD36の光反射側に設けられる投影光学系は、DMD36の光反射側に当たる露光面の位置にある感光材料12上に、光源像を投影するため、DMD36の側から感光材料12へ向って順に、レンズ系50,52、マイクロレンズアレイ54の各露光用の光学部材が配置されて構成されている。
Next, a projection optical system (imaging optical system) provided on the light reflection side of the
ここで、レンズ系50,52は拡大光学系として構成されており、DMD36により反射される光線束の断面積を拡大することで、感光材料12上のDMD36により反射された光線束による露光エリア32の面積を所要の大きさに拡大している。
Here, the
図5に示すように、マイクロレンズアレイ54は、照明装置38から各光ファイバ40を通じて照射されたレーザ光を反射するDMD36の各マイクロミラー46に1対1で対応する複数のマイクロレンズ60が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ60は、それぞれレンズ系50,52を透過した各レーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。なお、このマイクロレンズアレイ54は、矩形平板状に形成されている。また、感光材料12は、マイクロレンズ60の後方焦点位置(露光面の位置)に配置される。なお、投影光学系における各レンズ系50,52は、図5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。
As shown in FIG. 5, in the
上述のように構成された露光ヘッド30では、マイクロレンズアレイ54の各マイクロレンズ60により集光された光によって直接感光材料12を露光する構成としているため、マイクロレンズアレイ54と感光材料12との距離が短く、非常に近接している。このため、感光材料12側からの汚染物(例えば有機ポリマー等)がマイクロレンズアレイ54に付着し、これにより感光材料12に露光される光の光量が低下して露光性能が劣化する場合がある。
In the
そこで、本実施形態に係る露光ヘッド30には、汚染物によるマイクロレンズアレイ54の汚染を抑制するための汚染抑制手段を備えている。
Therefore, the
具体的には、図16(A)、(B)に示すように、マイクロレンズアレイ54の感光材料12側の面に、電極パッド55を設ける。この電極パッド55は、マイクロレンズアレイ54の光が通過しない部分、すなわちマイクロレンズ60が形成された領域以外の領域に設けられる。
Specifically, as shown in FIGS. 16A and 16B, an
そして、電極パッド55には、直流電源57が接続されている。この直流電源57は、コントローラ28からの指示により電極パッド55へマイナスの所定電圧を印加する。これにより、図16(B)に示すように電極パッド55はマイナスの電位となり、マイクロレンズアレイ54近傍に存在するプラスの電荷を有する浮遊物(汚染物)59を吸着する。これにより、浮遊物59がマイクロレンズアレイ54の光が通過する部分の表面に付着するのを防ぐことができる。従って、マイクロレンズアレイ54を汚れにくくすることができ、露光量低下による露光性能の劣化によって画質が劣化するのを防ぐことができる。なお、浮遊物の極性に応じて電極パッド55の極性を変えられるようにしてもよい。
A
また、露光装置10は、DMD36側から出射される複数の露光ビームの露光量を検出するための光量データ測定手段を設けている。
Further, the
図1乃至図4に示すように露光装置10には、光量データ測定手段として、ステージ14の搬送方向上流側に、DMD36側から照射された露光ビームにおける走査方向に直交する方向(走査露光する際の走査方向に交差する方向でも良い)に対する光量分布と露光量を測定する光量データ測定装置70を装着する。この光量データ測定装置70は、光量データ測定器72と、この光量データ測定器72を走査方向に直交する方向に移動操作可能に支持する送り操作機構74とを有する。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
この光量データ測定器72は、矩形箱状のハウジング76の上面にスリット板(開口板)78を配置する。このスリット板78には、所定形状の貫通溝であるスリット80(例えば1ミリメートルの幅で長さ20ミリメートルの開口)を穿設する。
The light quantity
さらに、光量データ測定器72は、図4に示すように、ハウジング76の内部におけるスリット板78のスリット80(開口)から入射する光ビームの光路上における、スリット板78の開口の直下位置に集光レンズ82を配置し、必要に応じて集光レンズ82の直下に光学波長フィルタ84を配置し、さらに、光学波長フィルタ84の直下に受光素子86を配置して構成する。なお、光学波長フィルタ84は、DMD36と受光素子86との間の光路上の任意の場所に配置しても良い。
Further, as shown in FIG. 4, the light quantity
なお、この受光素子86は、一般に広く利用されている市販のPD(フォトダイオード)又はCCD(Charged Coupled Device) 等の2次元光検出器で構成することができる。さらに、光学波長フィルタ84は、感光材料12の分光感度特性に合わせるために使用し、又は光源となる照明装置38から照射される光ビームの光学波長特性に合わせるために使用する。
The
このように構成された光量データ測定器72では、スリット80を通過した光ビームが集光レンズ82に入射し、集光レンズ82で集光される光路上で光学波長フィルタ84に入射し、所定波長の光ビームが光学波長フィルタ84を透過し、受光素子86上に集光されて受光される。この受光素子86は、受光した光量の測定値をコントローラ28に送信するように構成する。
In the light quantity
この光量データ測定器72は、そのスリット板(開口板)78の表面が、ステージ14に載置された感光材料12の露光面位置と一致する状態(感光材料12の露光面位置と面一となる状態)に配置する。このように光量データ測定器72のスリット板(開口板)78を感光材料12の露光面位置に一致させて配置した場合には、感光材料12上で実際に露光処理されるときの状態と殆ど変わらないような近似した状態で、DMD36側から照射された露光ビームにおける走査方向に直交する方向に対する光量分布と露光量とに係わる光量データを測定することができる。
This light quantity
このように構成した光量データ測定器72を、走査方向に直交する方向に移動操作可能に支持する送り操作機構74は、図3に示すように、ステージ14における搬送方向(走査方向)に沿って上流側の端縁部両端からそれぞれ突出するように固着した支持板94、96間に架設した、一対のガイドレール88、90と、送り機構92とを有する。
As shown in FIG. 3, the
この一対のガイドレール88、90には、スリット板78の表面が露光面位置と一致する状態で、かつ、光量データ測定器72が、そのスリット板78に穿設されたスリット(開口)80の長手方向を走査方向に直交する方向に向けた状態で平行に摺動自在となるように、光量データ測定器72を装着する。
In the pair of
この送り機構92は、例えば、ねじ送り機構で構成することができ、送りモータ98でねじ軸を回転駆動制御することにより、このねじ軸に螺挿された被動ねじ部品が固着された光量データ測定器72を走査方向に直交する方向へ所要送り量だけ精密に送り操作し、又は一定の正確な送り速度で送り操作可能に構成する。なお、この送り機構92は、その他の一般に用いられている精密送り手段で構成しても良い。
The
また、ステージ14の搬送方向下流側には、露光ヘッド30により照射された各ビームの位置を検出するためのビーム位置検出手段が配置される。
Further, a beam position detecting means for detecting the position of each beam irradiated by the
このビーム位置検出手段は、図1及び図12に示すようにステージ14における搬送方向(走査方向)に沿って下流側の端縁部に一体的に取り付けたスリット板71と、このスリット板71の裏側に、各スリット毎に対応して設置したフォトセンサ73とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 12, the beam position detection means includes a
このスリット板71は、ステージ14の幅方向全長の長さを持つ矩形長板状の石英ガラス板に遮光用の薄いクロム膜(クロムマスク、エマルジョンマスク)を形成し、このクロム膜の所定複数位置に、それぞれレーザビームを通過させるようX軸方向に向かって開く「く」の字型部分のクロム膜をエッチング加工(例えばクロム膜にマスクしてスリットをパターニングし、エッチング液でクロム膜のスリット部分を溶出させる加工)により除去して形成した検出用スリット75を穿設する。
This
このように構成したスリット板71は、石英ガラス製のため、温度変化による誤差を生じにくく、また遮光用の薄いクロム膜を利用することにより、ビーム位置を高精度で検出できる。
The
図13に示すように、「く」の字型の検出用スリット75は、その搬送方向上流側に位置する所定長さを持つ直線状の第1スリット部75aと搬送方向下流側に位置する所定長さを持つ直線状の第2スリット部75bとをそれぞれの一端部で直角に接続した形状に形成する。すなわち、第1スリット部75aと、第2スリット部75bとは互いに直交するとともに、Y軸(走行方向)に対して第1スリット部75aは135度、第2スリット部75bは45度の角度を有するように構成する。なお、本実施の形態では、走査方向をY軸にとり、これに直交する方向(露光ヘッド30の配列方向)をX軸にとる。
As shown in FIG. 13, the “<”-shaped detection slit 75 has a linear
なお、検出用スリット75における第1スリット部75aと、第2スリット部75bとは、走査方向に対して45度の角度を成すように形成したものを図示したが、これら第1スリット部75aと、第2スリット部75bとを、露光ヘッド30の画素配列に対して傾斜すると同時に、走査方向、即ちステージ移動方向に対して傾斜する状態(お互いが平行でないように配置した状態)とできれば、走査方向に対する角度を任意に設定しても良い。また、検出用スリット75に代えて回折格子を使用してもよい。
Although the
各検出用スリット75直下の各所定位置には、それぞれ露光ヘッド30からの光を検出するフォトセンサ73(CCD、CMOS又はフォトディテクタ等でも良い)を配置する。
A photosensor 73 (which may be a CCD, a CMOS, a photodetector, or the like) that detects light from the
次に、この検出用スリット75を利用したビーム位置の検出について具体的に説明する。 Next, the detection of the beam position using the detection slit 75 will be specifically described.
まず、この露光装置10において、被測定画素である一つの特定画素Z1を点灯したときの露光面上に実際に照射された位置を、検出用スリット75を利用して特定するときの手段について説明する。
First, in the
この場合にコントローラ28は、ステージ14を移動操作してスリット板71の所定露光ヘッド30用の所定検出用スリット75を露光ヘッドユニットの下方に位置させる。
In this case, the
次にコントローラ28は、所定のDMD36における特定画素Z1だけをオン状態(点灯状態)とするよう制御する。
Next, the
さらにコントローラ28は、ステージ14を移動制御することにより、図15(A)に実線で示すように、検出用スリット75が露光エリア32上の所要位置(例えば原点とすべき位置)となるように移動させる。このとき、コントローラ28は、第1スリット部75aと、第2スリット部75bとの交点を(X0,Y0)と認識し、メモリに記憶する。なお図15(A)では、Y軸から反時計方向に回転する方向を正の角とする。
Furthermore, the
次に、図15(A)に示すように、コントローラ28は、ステージ14を移動制御することにより、検出用スリット75をY軸に沿って図15(A)に向かって右方へ移動を開始させる。そして、コントローラ28は、図15(A)に向かって右方の想像線で示した位置で、図15(B)に例示するように、点灯している特定画素Z1からの光が第1スリット部75aを透過してフォトセンサ73で検出されたことを検知した際にステージ14を停止させる。コントローラ28は、このときの第1スリット部75aと、第2スリット部75bとの交点を(X0,Y11)として認識し、メモリに記憶する。
Next, as shown in FIG. 15A, the
次に、コントローラ28は、ステージ14を移動操作し、検出用スリット75をY軸に沿って図15(A)に向かって左方へ移動を開始させる。そして、コントローラ28は、図15(A)に向かって左方の想像線で示した位置で、図15(B)に例示するように点灯している特定画素Z1からの光が第1スリット部75aを透過してフォトセンサ73で検出されたことを検知した際に、ステージ14を停止させる。コントローラ28は、このときの第1スリット部75aと、第2スリット部75bとの交点を(X0,Y12)として認識し、メモリに記憶する。
Next, the
次に、コントローラ28は、メモリに記憶した、座標(X0,Y11)と(X0,Y12)とを読み出して、特定画素Z1の座標を求め、実際の位置を特定するため下記式で演算を行う。ここで、特定画素Z1の座標を(X1,Y1)とすると、X1=X0+(Y11−Y12)/2で表され、Y1=(Y11+Y12)/2で表される。
Next, the
なお、上述のように第1スリット部75aと交差する第2スリット部75bを有する検出用スリット75と、フォトセンサ73とを組み合わせて用いる場合には、フォトセンサ73が、第1スリット部75a又は第2スリット部75bを通過する所定範囲の光だけを検出することになる。よって、フォトセンサ73は、第1スリット部75a又は第2スリット部75bに対応する狭い範囲だけの光量を検出する微細で特別な構成とすること無く、市販の廉価なもの等を利用できる。
In the case where the detection slit 75 having the
次に、この露光装置10において、一つの露光ヘッド30によって露光面上に像を投影可能な露光エリア(全面露光領域)32におけるX軸方向及びY軸方向における光学倍率、露光ヘッド30(露光エリア)の傾き、露光ヘッド30の基準位置からのX軸方向及びY軸方向における移動量等の露光点位置に関する情報を検出するための手段について説明する。
Next, in this
全面露光領域としての露光エリア32の露光点位置に関する情報を検出するため、この露光装置10では、図13に示すように、一つの露光エリア32に対して複数、本実施の形態では5個の検出用スリット75が同時に位置検出するよう構成する。
In order to detect information related to the exposure point position of the
このため、一つの露光ヘッド30による露光エリア32内には、測定対象となる露光エリア内で平均的に分散して点在する複数の被測定画素を設定する。本実施の形態では、被測定画素を5組み設定する。これら複数の被測定画素は、露光エリア32の中心に対して対象位置に設定する。図13に示す露光エリア32では、その長手方向中央位置に配置した一組(ここでは被測定画素3個で一組)の被測定画素Zc1、Zc2、Zc3に対して、左右対称に2組ずつの被測定画素Za1、Za2、Za3、Zb1、Zb2、Zb3のペアと、Zd1、Zd2、Zd3、Ze1、Ze2、Ze3ペアとを設定する。
For this reason, in the
また図13に示すように、スリット板71には、各被測定画素の組みを検出可能にそれぞれ対応する位置に、5個の検出用スリット75A、74B、74C、74D及び74Eを配置する。
As shown in FIG. 13, the
さらに、予めスリット板71に形成した5個の検出用スリット75A、74B、74C、74D及び74E間の加工誤差を調整するときの演算を容易にするため、第1スリット部75aと第2スリット部75bとの交点の相対的座標位置の関係を求める。例えば図14に示すスリット板71では、第1の検出用スリット75Aの座標(X1、Y1)を基準とすると、第2の検出用スリット75Bの座標が(X1+l1、Y1)、第3の検出用スリット75Cの座標が(X1+l1+l2、Y1)、第4の検出用スリット75Dの座標が(X1+l1+l2+l3、Y1+m1)、第5の検出用スリット75E(X1+l1+l2+l3+l4、Y1)となる。
Further, in order to facilitate calculation when adjusting the processing error between the five
次に、前述した条件を基にして、コントローラ28が露光エリア32の露光点位置に関する情報を検出する場合には、コントローラ28がDMD36を制御して、所定一群の被測定画素(Za1、Za2、Za3、Zb1、Zb2、Zb3、Zc1、Zc2、Zc3、Zd1、Zd2、Zd3、Ze1、Ze2、Ze3)をオン状態としてスリット板71を設置したステージ14を各露光ヘッド30の直下で移動させることにより、これら被測定画素の各々に対して、それぞれ対応する検出用スリット75A、74B、74C、74D及び74Eを利用して座標を求める。その際、所定一群の被測定画素は個々にオン状態としても良く、また全てをオン状態として検出しても良い。
Next, when the
次に、この露光装置10に設けた光量データ測定手段を利用して、DMD36側から出射された露光ビームの光量を測定する際の手順について説明する。
Next, a procedure for measuring the light amount of the exposure beam emitted from the
この露光装置10で光量データ測定手段により光量分布と露光量とを測定する場合には、コントローラ28の制御により、露光装置10における測定対称となるDMD36の第1列目(例えば図1に向かって左側に当たる、DMD36の走査方向に直交する方向に対して光量データ測定器72の初期位置側に位置する第1列目)から、最終列目にかけて各列毎に順次点灯させる操作を行う。
When the light amount data measuring means measures the light amount distribution and the exposure amount in the
コントローラ28は、このDMD36に対する制御の開始前に、DMD36の第1列目のマイクロミラー46群をオン状態(点灯)とし、他のマイクロミラー46を全てオフ状態としたときに露光ビームが照射される露光面上の所定位置に、スリット80の中央部分が対応するよう、送り操作機構74を駆動制御して光量データ測定器72を初期位置に移動させて位置決めする制御を実行する。なお、所定のDMD36における第1列目で露光される走査領域の位置情報は、前記ビーム位置検出手段によって検出された各ビーム位置から求めることができる。
Before starting the control of the
コントローラ28は、光量データ測定器72を初期位置に移動させて準備が整うと、光量データの測定作業を開始し、測定対象となるDMD36の第1列目のマイクロミラー46群だけをオン状態(点灯)にさせ、この第1列目のマイクロミラー46群だけに対応した走査領域の露光量を測定し、次に、DMD36の第2列目のマイクロミラー46群だけをオン状態(点灯)にさせる。これと共に、コントローラ28は、DMD36の第2列目のマイクロミラー46群で露光される露光面上の走査領域がスリット80の中央部分に位置するように、送り操作機構74を駆動制御して光量データ測定器72を移動制御する。そして、この第2列目のマイクロミラー46群に対応した走査領域の露光量を測定する。
When the
コントローラ28は、上述した一連の制御動作を、第1列目のマイクロミラー46群から最終列目のマイクロミラー46群に至るまで順次繰り返すことにより、測定対象となった一つのDMD36における光量分布と露光量とを測定し、この光量データの測定値を、測定対象となった一つのDMD36側から出射された露光ビームの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を行うために記憶する。
The
このようにスリット80を利用して露光走査方向に対応した、ある1列のマイクロミラー46群の光量を測定する場合には、図9に示すように、露光ヘッド30のDMD36におけるオン状態とされた1列のマイクロミラー46群から出射された所定複数の露光ビーム48がスリット80の長手方向中央部を通過し、集光レンズ82で集光され、光学波長フィルタ84を通過した露光ビーム48が受光素子86に受光されて、その光量が測定される。
In this way, when the light quantity of a certain group of
このとき、DMD36におけるオン状態とされた1列のマイクロミラー46群以外のところから照射される迷光は、スリット板78のスリット(開口)80以外の平面部分で反射される。すなわち、スリット板78は、光量データの測定対象外となる光(他の露光ビーム又は迷光等)を遮断する。このため、迷光は、図9に3点鎖線で示すように受光素子86に受光されることは無い。
At this time, the stray light emitted from the
よって、このようにスリット80を設けたスリット板78を利用して光量データの測定値を行う場合には、迷光の影響を排除して、オン状態とされた所定列のマイクロミラー46群から出射された所定複数の露光ビームによる実際の露光状態に即した走査領域の光量データを測定することができる。
Therefore, when the measurement value of the light amount data is performed using the
また、DMD36の光量分布が滑らかな曲線を描いて変化する場合には、DMD36における1列(1ライン)のマイクロミラー46群をオン状態として測定する代わりに、所定複数列(複数ライン)のマイクロミラー46群を同時にオン状態とし、これらの露光ビームが全てスリット80を通過するよう構成し、前述と同様にしてDMD36に係わる光量データの測定をしても良い。さらに、このような場合には、複数列の間隔を開けた飛び飛びの状態で単数列又は複数列のマイクロミラー46群を同時にオン状態とし、これらの露光ビームが全てスリット80を通過するよう構成し、前述と同様にしてDMD36に係わる光量データの測定をしても良い。なお、スリット80の幅は、これを通過させる露光ビームの光路上での幅に対応して変更調整可能に構成しても良い。
Further, when the light amount distribution of the
これと共に、単数列又は複数列のマイクロミラー46群の光量データを測定するに際し、第1行目から最終行目までの各マイクロミラー46を単数行又は複数行ずつの単位(グループ)にして光量データを測定することにより、所定列の所定行の各マイクロミラー46の各光量データ、又は所定複数列の所定複数行の複数のマイクロミラー46群の各光量データを測定するようにしても良い。
At the same time, when measuring the light quantity data of the single-row or multiple-
さらに、所定列の所定行の各マイクロミラー46に対応した光量データを測定する場合には、スリット板78に、所定列の所定行の各マイクロミラー46から出射される光ビームだけを通す貫通孔を穿設し、このスリット板78を図1に示す露光面上のX、Y方向にそれぞれ移動操作して測定するように構成しても良い。または図示しないが、スリット板78のスリット80の長手方向に直交する方向のスリットを穿設したスリット板を、スリット板78上に移動操作可能に重ねて、スリット80が光ビームを透過する領域を変更調整可能に構成しても良い。
Further, when measuring light amount data corresponding to each micromirror 46 in a predetermined row in a predetermined column, a through-hole through which only the light beam emitted from each micromirror 46 in the predetermined row in the predetermined column passes through the
このようにDMD36側から出射された露光ビームの被露光面における光量を測定することにより、マイクロレンズアレイ54に汚染物が付着して光量が低下しているか否かを判断することができる。
By measuring the amount of light on the exposed surface of the exposure beam emitted from the
また、前述した測定に当たり、スリット板78のスリット80を測定対象となるマイクロミラー46の列が向いた方向にスリット80を合わせて測定することが望ましい。例えば、スリット80の長手方向を走査露光方向に合わせ、若しくはスリット80の長手方向をDMD36が傾斜した方向(図8(B))に合わせ、又は傾斜したDMD36で1画素に対して多重露光するときに、1画素を多重露光する複数のマイクロミラー46に対応した列の方向にスリット80の長手方向を合わせることが望ましい。
In the above-described measurement, it is desirable to measure the
また、図11に示すように、このスリット80を利用した光量データの測定では、スリット80の幅を、例えば測定対象となる一列のマイクロミラー46群から照射された所定複数の露光ビーム48だけが通過できるように狭く設定し、DMD36における他のマイクロミラー46から照射される露光ビーム48をスリット板78で反射させ受光素子86が受光しないようにして測定することも可能である。
Further, as shown in FIG. 11, in the measurement of the light amount data using the
また、この露光装置10では、図10に示すように、例えば、図に向かって左上のDMD36に対する光量データの測定作業を終えたら、図に向かって上側右隣のDMD36を測定し、上段の全てのDMD36の光量データの測定を終えたら、ステージ14を移動して図に向かって左下のDMD36へ移動して光量データの測定をし、図に向かって下側右隣へ移行して下段の全てのDMD36の光量データの測定をするように操作する。
Further, in this
(露光装置の動作)
次に、上述のように構成した露光装置10の基本的な動作について説明する。
(Exposure device operation)
Next, the basic operation of the
露光装置10の電源がオンされると、コントローラ28は、マイナスの所定電圧が印加されるよう直流電源57を制御する。これにより、マイクロレンズアレイ54に設けられた電極パッド55はマイナスの電位となる。
When the power of the
スキャナ24の各露光ヘッド30において、ファイバアレイ光源である照明装置38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し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によって集光し、マルチモード光ファイバのコアの入射端面から入射して光ファイバ内を伝搬させ、レーザ出射部で1本のレーザビームに合波させてマルチモード光ファイバの出射端部に結合させた光ファイバ40から出射する。
In each
この露光装置10では、露光パターンに応じた画像データが、DMD36に接続されたコントローラ28に入力され、コントローラ28内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像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。
In the
感光材料12を表面に吸着したステージ14は、図示しない駆動装置により、ガイド20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れる。ステージ14がゲート22の下を通過する際に、ゲート22に取り付けられた検知センサ26により感光材料12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、データ処理部(CPU)で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド30毎に制御信号が生成される。
The
そして、コントローラ28のDMD36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30毎に空間光変調素子(DMD)36のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
Then, the
照明装置38から空間光変調素子(DMD)36にレーザ光が照射されると、DMD36のマイクロ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54の各対応するマイクロレンズ60により感光材料12の露光面上に結像される。このようにして、照明装置38から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料12がDMD36の使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア)で露光される。
When the spatial light modulator (DMD) 36 is irradiated with laser light from the
また、感光材料12がステージ14と共に一定速度で移動されることにより、感光材料12がスキャナ24によりステージ移動方向と反対の方向に走査され、各露光ヘッド30毎に帯状の露光済み領域34が形成され、露光品質の高い画像が形成される。
Further, when the
すなわち、DMD36により露光形成する画像に対応して変調して生成した露光ビームを感光材料12の露光面に照射することによって画像が形成される。
That is, an image is formed by irradiating the exposure surface of the
ところで、前述したように、マイクロレンズアレイ54に設けられた電極パッド55はマイナスの電位となるため、その付近に存在するプラスに帯電した浮遊物等の汚染物は、電極パッド55に吸着される。このため、マイクロレンズアレイ54が汚れにくくなり、汚染物による露光量の低下を防ぐことができる。
As described above, since the
スキャナ24による感光材料12の走査が終了し、検知センサ26で感光材料12の後端が検出されると、ステージ14は、図示しない駆動装置により、ガイド20に沿って搬送方向最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド20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れる。
When the scanning of the
なお、電極パッド55への所定電圧の印加は、上記のように露光装置10の電源がオンされている間は常に行うようにしてもよいが、この露光装置10では、各露光ビーム毎又は複数の露光ビーム毎に光量を測定することができるので、例えば定期的に各露光ビーム毎又は複数の露光ビーム毎に光量を測定し、その測定値が予め定めた閾値以下となった場合に、電極パッド55へ所定電圧を印加するようにしてもよい。この場合、閾値は、測定値がその値以下になると露光性能が低下して画質が劣化する恐れがあると判断できる値に設定される。つまり、露光ビームの光量から露光性能の劣化状態が測定される。
The application of the predetermined voltage to the
また、マイクロレンズアレイ54のマイクロレンズ60以外の領域一面に電極パッド55を設けるのではなく。複数のマイクロレンズ60毎(例えば1列分のマイクロレンズ60毎)に分割した分割電極パッドを各々設けるようにし、各分割電極パッドに個別に所定電圧を印加する構成としてもよい。これにより、光量が低下している領域の分割電極パッドのみに所定電圧を印加することができ、きめ細かな制御を行うことが可能となる。
In addition, the
なお、本実施の形態に係る露光装置10では、露光ヘッド30に用いる空間光変調素子としてDMDを用いたが、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Special 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)等の透過型の空間変調素子等、MEMSタイプ以外の空間光変調素子をDMDに代えて用いることができる。
In the
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る。 Note that MEMS is a general term for a microsystem in which micro-sized sensors, actuators, and control circuits are integrated by micromachining technology based on an IC manufacturing process.
次に、汚染抑制手段の第1の変形例について説明する。 Next, a first modification of the contamination suppressing means will be described.
第1の変形例に係る露光ヘッド30は、図17(A)に示すように、円筒状の筐体30A内にマイクロレンズアレイ54を保持するための保持基板30Bが固定された構成となっている。そして、保持基板30Bの感光材料12側の面には、電極パッド55が設けられており、これに直流電源57が接続されている。
As shown in FIG. 17A, the
直流電源57によってマイナスの所定電圧が電極パッド55に印加されると、電極パッド55はマイナスの電位となり、プラス電荷が帯電した浮遊物59は電極パッド55に吸着される。これにより、マイクロレンズアレイ54に浮遊物59が付着するのを防いでマイクロレンズアレイ54を汚れにくくすることができ、露光量が低下するのを抑えることができる。このため、露光性能の低下による画質の劣化を抑えることができる。
When a negative predetermined voltage is applied to the
次に、汚染抑制手段の第2の変形例について説明する。 Next, a second modification of the contamination suppression unit will be described.
第2の変形例に係る露光ヘッド30は、図18(A)に示すように、保持基板30Bに通風口30Cが複数(図18(A)では6個)設けられた構成となっており、同図(B)に示すように、通風口30Cの近傍には、通風パイプ30Dが設けられている。通風パイプ30Dの通風口30C側と反対側の端部には、吸気用ファン30Eが設けられており、この吸気用ファン30Eは、コントローラ28の指示によって駆動される。なお、通風パイプ30Dは、例えば露光ヘッド30の外部に取り出された構成であり、吸気用ファン30Eは露光ヘッド30の外部に設けられる。
As shown in FIG. 18A, the
このように構成された露光装置では、コントローラ28は、装置作動中は吸気用ファン30Eを駆動させる。これにより、マイクロレンズアレイ54の近傍に存在する浮遊物59が吸引され、通風口30C及び通風パイプ30Dを通って露光ヘッド30の外部に排出される。これにより、マイクロレンズアレイ54に浮遊物59が付着するのを防いでマイクロレンズアレイ54を汚れにくくすることができ、露光量が低下するのを抑えることができる。このため、露光性能の低下による画質の劣化を抑えることができる。
In the exposure apparatus configured as described above, the
次に、汚染抑制手段の第3の変形例について説明する。 Next, a third modification of the contamination suppression unit will be described.
第3の変形例に係る露光ヘッド30は、図19(A)、(B)に示すように、保持基板30Bの感光材料12側の面に、静電吸着フィルタ61が設けられた構成である。それ以外については図18(A)、(B)に示した露光ヘッドと同一構成である。
As shown in FIGS. 19A and 19B, the
静電吸着フィルタ61は、例えばエレクトレットフィルタを用いることができる。このエレクトレットフィルタは、フィルタの素材繊維をエレクトレット化、すなわち外部に電界が存在しない状態においても電気分極が半永久的に保持されるように熱的及び電気的に処理したものである。
As the
本実施形態では、図19(B)に示すように、静電吸着フィルタ61は、マイナスの電荷を帯びている。このため、マイクロレンズアレイ54の近傍に存在する浮遊物59は、静電吸着フィルタ61に吸着したり、吸気用ファン30Eの駆動によって吸引されて通風口30C及び通風パイプ30Dを通って露光ヘッド30の外部に排出されたりする。これにより、マイクロレンズアレイ54に浮遊物59が付着するのを防いでマイクロレンズアレイ54を汚れにくくすることができ、露光量が低下するのを抑えることができる。このため、露光性能の低下による画質の劣化を抑えることができる。また、露光ヘッド30の外部へ浮遊物59が飛散される量を減少させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 19B, the
なお、図36(B)に示すように、例えば同図において左側の通風パイプ30Dの通風口30C側と反対側の端部に、吸気用ファン30Eに代えて排気用ファン30Fを設けた構成としてもよい。この場合、排気用ファン30Fを稼働させることにより、同図において左側の通風パイプ30Dからの風が左側の通風口30Cから感光材料12側へ排気されると共に、吸気用ファン30Eの駆動により浮遊物59が同図において右側の通風口30C及び通風パイプ30Dを介して吸引される。このように、一方の通風口30Cから排気させると共に他方の通風口30Cから吸気することにより汚染物の移動経路が制御され、汚染物がマイクロレンズアレイに付着するのを防ぐことができる。
As shown in FIG. 36 (B), for example, an
また、図37(B)に示すように、全て排気用ファン30Fとした構成としてもよい。この場合、これらの排気用ファン30Fの少なくとも一つが駆動することにより、通風パイプ30Dからの風が通風口30Cから感光材料12側へ排気される。これにより、汚染物の移動経路が制御され、汚染物がマイクロレンズアレイに付着するのを防ぐことができる。
Also, as shown in FIG. 37 (B), the
なお、図36(B)に示した吸気及び排気を組み合わせた構成、図37(B)に示した排気のみの構成は、図18に示した構成にも適用可能である。 Note that the configuration combining the intake and exhaust shown in FIG. 36B and the configuration including only the exhaust shown in FIG. 37B can also be applied to the configuration shown in FIG.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係る露光装置は、図20に示すように、マイクロレンズアレイ54をUV(紫外線)光によって洗浄するための洗浄装置100を備えており、この点が第1実施形態で説明した露光装置10と異なる。なお、その他の構成は基本的に第1実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 20, the exposure apparatus according to this embodiment includes a
洗浄装置100は、図20に示すように、ステージ14と同様にガイド20上をステージ移動方向(図20においてA方向)に往復移動可能に支持されたステージ102上に、洗浄ユニット104及びランプ点灯電源106が設けられた構成とされている。ステージ102は、コントローラ28によって制御される図示しない駆動装置によって駆動される。また、洗浄ユニット104は、上下駆動装置108により、図20において上下方向(図中矢印B方向)に往復移動可能とされている。
As shown in FIG. 20, the
洗浄ユニット104は、図21に示すように、エキシマUV光(波長:172nm)を照射するエキシマUVランプ110A、110Bを備えている。このエキシマUVランプ110A,110Bは、図22に示すように、ステージ移動方向と直交する方向を長手方向とする円筒状のランプである。そして、エキシマUVランプ110A,110Bの下部には、これらを覆うように半円筒状のリフレクタ112A,112Bが設けられている。なお、図21、22では、洗浄ユニット104については内部構造を示している。
As shown in FIG. 21, the
エキシマUVランプ110A,110Bは、図22に示すように、コントローラ28によって制御されるランプ点灯電源106と接続されており、このランプ点灯電源106から電力の供給を受けてエキシマUV光を照射する。
As shown in FIG. 22, the excimer UV lamps 110 </ b> A and 110 </ b> B are connected to a lamp
このエキシマUV光をマイクロレンズアレイ54に照射することにより、マイクロレンズアレイ54の表面に付着した有機物を分解、気化させて除去することにより、非接触でマイクロレンズアレイ54を洗浄することができる。
By irradiating the excimer UV light to the
また、洗浄ユニット104の筐体の上面には、図23に示すように、各露光ヘッド30の位置に対応して円状の開口113が設けられており、その開口位置に露光ヘッド30の下側の一部を覆うための円筒状のシールド114が設けられている。マイクロレンズアレイ54を洗浄する際には、上下駆動装置108によって洗浄ユニット104を上側に移動させ、図21に示すようにシールド114によって露光ヘッド30の下部が覆われた状態とした後に、エキシマUVランプ110A,110BによりエキシマUV光をマイクロレンズアレイ54に照射させる。
Further, as shown in FIG. 23, a
また、図21,22に示すように、洗浄ユニット104内の底面には、オゾンフィルタ116及び排気ファン118が2組設けられている。排気ファン118はコントローラ28の制御によって駆動され、洗浄ユニット104内の空気を外部へ排出させる。このとき、洗浄ユニット104内に発生したオゾンは、オゾンフィルタ116によって吸収されるため、外部へオゾンが分散されるのを防止することができる。
Further, as shown in FIGS. 21 and 22, two sets of an
さらに、図22に示すように、洗浄ユニット104の筐体の側面には、混合ガスを洗浄ユニット104内に供給するための開口120が2カ所設けられており、この開口120には、図21に示すように、供給パイプ122が接続されている。
Further, as shown in FIG. 22, two
供給パイプ122には、混合ガス温度調整部124が接続され、この混合ガス温度調整部124には、窒素/酸素混合調整部126が接続されている。
A mixed gas
窒素/酸素混合調整部126には、図示しない窒素ボンベ及び酸素ボンベから窒素及び酸素が供給され、これらを所定の割合に混合して混合ガス温度調整部124へ供給する。混合ガス温度調整部124では、洗浄されるマイクロレンズアレイ54の温度上昇を抑えるために、混合ガスを所定の適正な温度範囲となるように調整して供給パイプ122を介して洗浄ユニット104内へ供給する。
Nitrogen and oxygen are supplied from a nitrogen cylinder and an oxygen cylinder (not shown) to the nitrogen / oxygen
このように混合ガスを洗浄ユニット104内に供給するのは、エキシマUV光は酸素による減衰が激しく洗浄能力が低下する場合があるためである。本実施形態のように、窒素を混合した混合ガスを洗浄ユニット104内に供給することにより、エキシマUV光の減衰を抑えることができ、洗浄能力の低下を抑えることができる。
The reason why the mixed gas is supplied into the
このように構成された洗浄装置100によりマイクロレンズアレイ54を洗浄する際には、まずステージ14を退避させ、各露光ヘッド30の真下に各シールド114が位置するようにステージ102を移動させる。そして、シールド114によって露光ヘッド30の下側を覆われるように、上下駆動装置108によって洗浄ユニット104を上側に駆動する。
When the
この状態で、窒素及び酸素が所定の割合で混合されると共に所定の温度範囲の温度に調整された混合ガスを洗浄ユニット104内に供給すると共に排気ファン118を駆動して洗浄ユニット104内の空気を外部へ排出させる。そして、エキシマUVランプ110A,110BによりエキシマUV光を各マイクロレンズアレイ54に照射する。これにより、マイクロレンズアレイ54を良好に洗浄することができる。なお、洗浄ユニット104内のオゾンは、オゾンフィルタ116によって吸収されるため、オゾンが外部に分散するのが防止される。
In this state, nitrogen and oxygen are mixed at a predetermined ratio and a mixed gas adjusted to a temperature within a predetermined temperature range is supplied into the
なお、マイクロレンズアレイ54の洗浄は、定期的に行ってもよいし、例えば第1実施形態で説明した光量測定手段によって各マイクロレンズアレイ54の光量を測定して、測定した光量が所定値以下のマイクロレンズアレイ54が存在する場合に行うようにしてもよい。この場合、所定値は、光量がこの値以下になると露光性能が低下して画質が劣化する恐れが高くなると判断できる値に設定される。
The
また、本実施形態では、一つのエキシマUVランプで複数のマイクロレンズアレイ54を洗浄するように構成しているが、各マイクロレンズアレイ毎にエキシマUVランプを設けても良い。この場合、各マイクロレンズアレイについて個別に洗浄することが可能となる。
In the present embodiment, the plurality of
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態では、感光材料12がプリント回路基板の場合について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the case where the
また、露光装置の構成は基本的には上記実施形態と同一であるが、本実施形態では、光量データ測定装置70のスリット80について、幅が異なる2種類のスリットを備えている。なお、異なる幅のスリットを別々に設けても良いが、スリットの幅を可変にすることが可能な構成としてもよい。
The configuration of the exposure apparatus is basically the same as that of the above embodiment, but in this embodiment, the
本実施形態では、マイクロレンズの汚染等によるビーム品質の劣化をモニタして、その結果に基づいて、画像の1画素を形成する複数のマイクロミラー46のうちオンさせるマイクロミラー46を割り当てる(マッピングする)ことにより画像品質の劣化を防ぐ形態について説明する。
In the present embodiment, deterioration of the beam quality due to microlens contamination or the like is monitored, and a
本実施形態に係る露光装置では、画像の1画素(最小画像)について、マッピングの分解能は面積比で例えば100〜1000倍であり、1画素当たり100〜1000個のマイクロミラー46が割り当てられる。しかしながら、理想的なビーム品質が得られる場合には、1画素当たりに必要なマイクロミラー46の数はこれより少なく、ある程度冗長性を有している。従って、この冗長性を利用してマッピングを行うことにより、マイクロレンズが汚染してそのビーム品質が劣化した場合でも、全体での露光性能の劣化を抑制し、画像品質の劣化を防ぐことができる。
In the exposure apparatus according to the present embodiment, for one pixel (minimum image) of the image, the mapping resolution is, for example, 100 to 1000 times as an area ratio, and 100 to 1000
また、DMD36を構成する各マイクロミラー46を介して基板Fに導かれるレーザビームLの光量は、例えば、図26に示すように、露光ヘッド30の配列方向である矢印x方向に各DMD36の反射率、光学系等に起因等に起因するシェーディングを有している。このようなシェーディングのある状態において、図33に示すように、複数のマイクロミラー46により反射された合成光量の少ないレーザビームLを用いて基板Fに画像を露光記録した場合と、合成光量の多いレーザビームLを用いて基板Fに画像を露光記録した場合とでは、感光材料である基板Fが所定の状態に感光する閾値をthとすると、画像の矢印x方向の幅W1、W2が異なる不具合が生じてしまう。さらに、露光ヘッド30や、露光ヘッド30にレーザビームLを導入する照明装置38は、その設置状態やレーザビームLの光量が経時的に変動する。また、前述したように、マイクロレンズアレイ54の汚染等により基板Fに照射されるレーザビームLの光量が経時的に変動する。
Further, for example, as shown in FIG. 26, the light quantity of the laser beam L guided to the substrate F through each micromirror 46 constituting the
本実施形態では、上記の各変動要因を考慮して、基板Fに1画素を形成するために用いるマイクロミラー46の枚数をマスクデータを用いて設定制御するとともに、所望の時期において当該マスクデータを修正することにより、図34に示すように、基板Fの最終的な剥離処理まで考慮して形成される画像の矢印x方向の幅W1を位置によらず一定となるように制御する。
In the present embodiment, in consideration of the above-described variation factors, the number of
図24は、このような制御を行うための機能を有した露光装置10のコントローラ28の機能ブロック図である。
FIG. 24 is a functional block diagram of the
コントローラ28は、基板Fに露光記録される画像データを入力する画像データ入力部170と、入力された二次元の画像データを記憶するフレームメモリ172と、フレームメモリ172に記憶された画像データを、露光ヘッド30を構成するDMD36のマイクロミラー46のサイズ及び配置に応じた高解像度に変換する解像度変換部174と、解像度の変換された画像データを各マイクロミラー46に割り当てて出力データとする出力データ演算部176と、出力データをマスクデータに従って補正する出力データ補正部178と、補正された出力データに従ってDMD36を制御するDMDコントローラ142と、を備える。
The
解像度変換部174には、テストデータを記憶するテストデータメモリ180が接続される。テストデータは、基板Fにテストパターンを露光記録し、そのテストパターンに基づいてマスクデータを作成するためのデータである。
A
出力データ補正部178には、マスクデータを記憶するマスクデータメモリ182が接続される。マスクデータは、常時オフ状態とするマイクロミラー46を指定するデータであり、マスクデータ設定部186において設定される。
The output
マスクデータ設定部186には、レーザビームLの光量変化量と光量変化によるテストパターンの線幅変化量との関係を表すデータテーブルを記憶する光量/線幅テーブルメモリ187と、レーザビームLのビーム径変化量とビーム径変化によるテストパターンの線幅変化量との関係を表すデータテーブルを記憶するビーム径/線幅テーブルメモリ189と、光量データ測定器72によって検出したレーザビームLの光量に基づき、光量シェーディングデータを算出する光量シェーディングデータ算出部188と、光量シェーディングデータ算出部188によって算出された光量シェーディングデータを記憶する光量シェーディングデータメモリ191と、レーザビームLのビーム径シェーディングデータを算出するビーム径シェーディングデータ算出部193とが接続される。
The mask
ビーム径シェーディングデータ算出部193は、ステージ14に配設されたフォトセンサ73によって検出されたレーザビームLから、レーザビームLのビーム径及びビーム径シェーディングデータを算出する。ビーム径シェーディングデータ算出部193によって算出されたビーム径シェーディングデータは、ビーム径シェーディングデータメモリ195に記憶される。ビーム径シェーディングデータメモリ195に記憶されたビーム径シェーディングデータは、マスクデータ設定部186に供給される。
The beam diameter shading
本実施形態のコントローラ28は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図25に示すフローチャートに基づき、マスクデータの設定手順を説明する。
The
先ず、ステージ14を移動させて露光ヘッド30の下部にスリット板71及びフォトセンサ73を配置した後、露光ヘッド30を駆動し、レーザビームLをスリット板71のスリット75を介してフォトセンサ73に照射する(ステップS1)。
First, the
フォトセンサ73は、ステージ14を矢印y方向に移動させ、スリット75を構成する2つのスリット片の一方をレーザビームLが通過した時点と、スリット片の他方をレーザビームLが通過した時点とにおいてレーザビームLを検出する。レーザビームLの検出信号は、ビーム径シェーディングデータ算出部193に供給され、この検出信号からレーザビームLのビーム径が測定される(ステップS2)。
The
ステージ14が矢印y方向に移動することにより、露光ヘッド30を構成するDMD36の各マイクロミラー46からのレーザビームLのビーム径が測定され、これらのビーム径の矢印x方向に対する分布がビーム径シェーディングデータとして算出される(ステップS3)。算出されたビーム径シェーディングデータは、ビーム径シェーディングデータメモリ195に記憶される(ステップS4)。
As the
次いで、ステージ14を移動させて露光ヘッド30の下部に光量データ測定器72が配置される。光量データ測定器72は、図1に示す矢印x方向に移動しながら露光ヘッド30から出力されたレーザビームLの光量を測定し、光量シェーディングデータ算出部188に供給する(ステップS5)。光量シェーディングデータ算出部188は、測定された光量の矢印x方向に対する分布を光量シェーディングデータとして算出する(ステップS6)。算出された光量シェーディングデータは、光量シェーディングデータメモリ191に記憶される(ステップS7)。
Next, the
一方、光量シェーディングデータ算出部188において算出された光量シェーディングデータは、マスクデータ設定部186に供給される。マスクデータ設定部186は、供給された光量シェーディングデータに基づき、基板Fの各位置xでのレーザビームLの光量E(x)を一定にするための初期マスクデータを作成し、マスクデータメモリ182に記憶させる(ステップS8)。なお、初期マスクデータは、例えば、図26に示す光量のシェーディングがなくなるよう、基板Fの各位置xに画像の1画素を形成する複数のマイクロミラー46の中の何枚かを、光量シェーディングデータに従ってオフ状態に固定するデータとして設定される。図27では、初期マスクデータによってオフ状態に設定したマイクロミラー46を黒丸で示している。
On the other hand, the light amount shading data calculated by the light amount shading
初期マスクデータを設定した後、ステージ14を移動させて露光ヘッド30の下部に基板Fを配置し、テストデータに基づいて露光ヘッド30を駆動する(ステップS9)。
After setting the initial mask data, the
解像度変換部174は、テストデータメモリ180からテストデータを読み込み、DMD36を構成する各マイクロミラー46に対応する解像度に変換した後、そのテストデータを出力データ演算部176に供給する。出力データ演算部176は、テストデータを各マイクロミラー46のオンオフ信号であるテスト出力データとして出力データ補正部178に供給する。出力データ補正部178は、マスクデータメモリ182から供給される初期マスクデータの位置に対応するマイクロミラー46のテスト出力データを強制的にオフ状態とした後、DMDコントローラ142に出力する。
The
DMDコントローラ142は、DMD36を構成する各マイクロミラー46を、初期マスクデータによって補正されたテスト出力データに従ってオンオフ制御することにより、照明装置38からのレーザビームLを基板Fに照射し、テストパターンを露光記録する(ステップS10)。なお、このテストパターンは、初期マスクデータによって補正されたテスト出力データに従って形成されているため、レーザビームLの光量シェーディングの影響が排除されたパターンとなる。
The
テストパターンが露光記録された基板Fは、現像処理、エッチング処理及びレジストの剥離処理が行われ、テストパターンが残存した基板Fが生成される(ステップS11)。なお、このテストパターンは、例えば、図28に示すように、矢印x方向の各位置xに線幅W(x)で形成される多数の直線状構造からなる万線パターン90である。
The substrate F on which the test pattern is exposed and recorded is subjected to a development process, an etching process, and a resist peeling process, thereby generating the substrate F on which the test pattern remains (step S11). For example, as shown in FIG. 28, this test pattern is a
そこで、基板Fに形成された万線パターン90の各線幅W(x)を測定し(ステップS12)、その測定結果から、各線幅W(x)を最小値の線幅Wminとすることのできる光量補正量ΔE(x)を算出する(ステップS13)。図29は、矢印x方向の各位置xと、測定された線幅W(x)との関係を示す。また、図30は、基板Fに照射されるレーザビームLの光量変化量ΔEと、それに伴う線幅変化量ΔWとの関係を示す。光量変化量ΔEと線幅変化量ΔWとの関係は、予め実験等によって求め、光量/線幅テーブルメモリ87に記憶させておく。光量補正量ΔE(x)は、図29及び図30に示す関係を用いて、測定した線幅W(x)を最小値の線幅Wminとする線幅変化量ΔWを得ることのできる光量変化量ΔEとして算出される(図31参照)。
Therefore, each line width W (x) of the
マスクデータ設定部186は、算出された光量補正量ΔE(x)に基づき、ステップS8で設定された初期マスクデータを調整してマスクデータを設定する(ステップS14)。この場合、マスクデータは、基板Fの各位置xに画像の1画素を形成する複数のマイクロミラー46の中でオフ状態に固定するマイクロミラー46を、光量補正量ΔE(x)に従って決定するデータとして設定される。設定されたマスクデータは、初期マスクデータに代えてマスクデータメモリ182に記憶される。
The mask
なお、マスクデータは、例えば、初期マスクデータを用いて出力データを補正したときの光量E(x)(図7参照)に対する光量補正量ΔE(x)の割合と、1画素を形成する複数のマイクロミラー46の枚数Nとを用いて、オフ状態に固定するマイクロミラー46の枚数nを、
n=N・ΔEi/Ei
とし、N枚中のn枚のマイクロミラー46をオフ状態とするように設定すればよい。
The mask data includes, for example, a ratio of the light amount correction amount ΔE (x) to the light amount E (x) (see FIG. 7) when the output data is corrected using the initial mask data, and a plurality of pixels forming one pixel. Using the number N of
n = N · ΔEi / Ei
And n micromirrors 46 out of N may be set in an off state.
以上のようにしてマスクデータを設定した後、基板Fに対する所望の配線パターンの露光記録処理を行う(ステップS15)。 After setting the mask data as described above, exposure recording processing of a desired wiring pattern on the substrate F is performed (step S15).
そこで、画像データ入力部170から所望の配線パターンに係る画像データが入力される。入力された画像データは、フレームメモリ172に記憶された後、解像度変換部174に供給され、DMD36の解像度に応じた解像度に変換され、出力データ演算部176に供給される。出力データ演算部176は、解像度の変換された画像データからDMD36を構成するマイクロミラー46のオンオフ信号である出力データを演算し、この出力データを出力データ補正部178に供給する。
Therefore, image data relating to a desired wiring pattern is input from the image
出力データ補正部178は、マスクデータメモリ182からマスクデータを読み出し、出力データとして設定されている各マイクロミラー46のオンオフ状態をマスクデータによって補正し、補正された出力データをDMDコントローラ142に供給する。
The output
DMDコントローラ142は、補正された出力データに基づいてDMD36を駆動し、各マイクロミラー46をオンオフ制御する。照明装置38から出力され、光ファイバ40を介して各露光ヘッド30に導入されたレーザビームLは、ミラー42を介してDMD36に入射する。DMD36を構成する各マイクロミラー46により所望の方向に選択的に反射されたレーザビームLは、レンズ系50,52によって拡大された後、マイクロレンズアレイ54を介して所定の径に調整され、基板Fに導かれる。ステージ14は、ガイドに沿って移動し、基板Fには、ステージ14の移動方向と直交する方向に配列される複数の露光ヘッド30により所望の配線パターンが露光記録される。
The
配線パターンが露光記録された基板Fは、露光装置10から取り外された後、現像処理、エッチング処理、剥離処理が施される。この場合、基板Fに照射されるレーザビームLの光量は、マスクデータに基づき剥離処理までの最終処理工程を考慮して調整されているため、所望の線幅を有する高精度な配線パターンを得ることができる。
The substrate F on which the wiring pattern is exposed and recorded is removed from the
ところで、上記のようにマイクロレンズアレイ54からの光を直接基板Fに露光する構成では、マイクロレンズアレイ54と基板Fとの距離が非常に短い。このため、基板F側からの汚染物がマイクロレンズアレイ54に付着して、レーザビームLのパワー等が変動すると、配線パターンを高精度に形成することができなくなってしまう。このようなマイクロレンズアレイ54の経時的な汚染等に対処するためには、所定の時期において調整を行うことが必要である。
By the way, in the configuration in which the light from the
本実施形態では、マイクロレンズアレイ54の経時的汚染等に対する調整処理を、マスクデータを修正することで容易且つ自動的に行うことができる。
In the present embodiment, the adjustment process for the temporal contamination of the
そこで、ユーザによる指示、あるいは、露光装置10の立ち上げ時等において、マスクデータの修正処理が指令されると(ステップS16)、まず、図35(A)に示すように、複数列の露光ビーム48が通過する幅を有するスリット80Aを露光ヘッド30の下部に移動させ、スリット80Aを通過する露光ビーム48全体の光量を測定する。なお、第1実施形態で説明したビーム位置検出手段により各露光ビーム48の位置を検出することができるので、この検出したビーム位置に基づいてスリット80Aの移動制御を行うことができる。
Therefore, when a mask data correction process is instructed by a user instruction or when the
そして、スリット80AをX方向へスリット80Aの幅分移動させて、再度スリット80Aを通過する露光ビーム48全ての光量を測定する。これをX方向全てについて行う(ステップS17)。すなわち、X方向における露光領域を複数の領域に分割して、分割領域毎に光量を測定する。 Then, the slit 80A is moved in the X direction by the width of the slit 80A, and the amount of light of all the exposure beams 48 that pass through the slit 80A is measured again. This is performed for all the X directions (step S17). That is, the exposure area in the X direction is divided into a plurality of areas, and the amount of light is measured for each divided area.
次に、分割領域毎に、測定した光量と予め定めた第1の閾値とを各々比較し、測定した光量が第1の閾値以下であるか否かを判断することにより、その分割領域のマイクロレンズ60が汚染しているか否かを判断する(ステップS18)。なお、第1の閾値は、測定した光量がこの値以下の場合、測定範囲内のマイクロレンズ60の少なくとも一部が汚染していると判断できる値に設定される。
Next, for each divided region, the measured light quantity is compared with a predetermined first threshold value to determine whether or not the measured light quantity is equal to or less than the first threshold value. It is determined whether or not the
そして、マイクロレンズ60が汚染している判断できる分割範囲が存在する場合には、図35(B)に示すように、その分割領域に1列分の露光ビーム48が通過する幅を有するスリット80Bを移動させ、その列の露光ビーム48全ての光量を測定する。次に、スリット80BをX方向へスリット80Bの幅分移動させて、同様にその列の露光ビーム48全ての光量を測定する。これを分割範囲内全てについて行う。そして、各列について、測定した光量と第2の閾値とを各々比較し、測定した光量が第2の閾値以下であるか否かを判断することにより、マイクロレンズ60が汚染している列を特定する(ステップS19)。なお、第1の閾値は、測定した光量がこの値以下の場合、測定範囲内のマイクロレンズ60の少なくとも一部が汚染していると判断できる値に設定される。
If there is a divided range where it can be determined that the
そして、特定した列のスリット75を露光ヘッド30の下部に移動させ、ステップS2と同様にその列の露光ビーム48のビーム径を測定する(ステップS20)。
Then, the
なお、汚染している領域(列)について測定した光量やビーム径の情報はマスクデータ設定部186に出力される。
Information on the light amount and beam diameter measured for the contaminated region (row) is output to the mask
マスクデータ設定部186は、汚染している領域について測定した光量やビーム径等の情報と、ビーム径シェーディングデータメモリ195に記憶されている前回の測定時におけるビーム径シェーディングデータと、光量シェーディングデータメモリ191に記憶されている前回の測定時における光量シェーディングデータとを用いて、図26に示す万線パターン90の線幅W(x)の変化量(線幅変化量ΔW(x))を算出する(ステップS21)。
The mask
すなわち、万線パターン90の線幅W(x)が変化する要因として、レーザビームLの光量変化量ΔE(x)と、レーザビームLのビーム径変化量ΔF(x)とを考慮する。光量変化量ΔE(x)と線幅変化量ΔW(x)との関係は、光量/線幅テーブルメモリ187に予め記憶されている(図30参照)。また、ビーム径変化量ΔF(x)と線幅変化量ΔW(x)との関係は、ビーム径/線幅テーブルメモリ189に予め記憶されている(図32参照)。
That is, as the factors that change the line width W (x) of the
そこで、光量変化量ΔE(x)に対する線幅変化量をΔW1(x)とし、ビーム径変化量に対する線幅変化量をΔW2(x)とすると、光量変化量ΔE(x)及びビーム径変化量ΔF(x)による線幅変化量ΔW(x)は、
ΔW(x)=ΔW1(x)+ΔW2(x)
=f(ΔE(x))+g(ΔF(x))
となる。なお、fは、線幅変化量ΔW1(x)と光量変化量ΔE(x)との関係を表す関数であり、例えば、光量/線幅テーブルメモリ187に記憶されているテーブルである。また、gは、線幅変化量ΔW2(x)とビーム径変化量ΔF(x)との関係を表す関数であり、例えば、ビーム径/線幅テーブルメモリ89に記憶されているテーブルである。
Therefore, assuming that the line width change amount with respect to the light amount change amount ΔE (x) is ΔW1 (x) and the line width change amount with respect to the beam diameter change amount is ΔW2 (x), the light amount change amount ΔE (x) and the beam diameter change amount. The line width change amount ΔW (x) due to ΔF (x) is
ΔW (x) = ΔW1 (x) + ΔW2 (x)
= F (ΔE (x)) + g (ΔF (x))
It becomes. Note that f is a function representing the relationship between the line width change amount ΔW1 (x) and the light amount change amount ΔE (x), and is a table stored in the light amount / line
マスクデータ設定部186は、線幅変化量ΔW(x)を補正する光量補正量ΔEcor(x)を、光量/線幅テーブルメモリ187に記憶されているテーブルを用いて、
ΔEcor(x)=f-1(ΔW(x))
として算出する(ステップS22)。
The mask
ΔEcor (x) = f−1 (ΔW (x))
(Step S22).
次いで、マスクデータ設定部186は、算出された光量補正量ΔEcor(x)に基づき、ステップS14の場合と同様に、マスクデータメモリ182に記憶されている現在のマスクデータを修正する(ステップS23)。修正されたマスクデータは、マスクデータメモリ182に記憶され、この新たなマスクデータを用いて所望の画像の露光記録が行われる(ステップS15)。
Next, the mask
この場合、露光装置10の状態の経時的変化に比較して、露光後の現像処理、エッチング処理、剥離処理における経時的変化は小さいものと考えられる。従って、図28に示す万線パターン90を形成してマスクデータを設定する面倒な作業を繰り返すことなく、レーザビームLの光量及びビーム径を測定してマスクデータを修正する簡便な処理のみによって、所望の配線パターンを継続的に高精度に形成することができる。
In this case, it is considered that changes with time in development processing, etching processing, and peeling processing after exposure are small as compared to changes with time in the state of the
なお、露光装置10の状態の経時的変化を示す画像記録特性値としては、ビーム径に代えて、レーザビームLの基板Fに対する焦点位置を用いてもよい。また、レーザビームLの基板Fに対する露光位置の経時的な位置ずれを画像記録特性値として検出し、その検出値に基づいてマスクデータを修正するようにしてもよい。
As the image recording characteristic value indicating the change with time of the state of the
上記実施形態では、測定されたデータに基づき、マスクデータを修正しているが、汚染劣化が規定量を超えた場合には、洗浄工程を実施し、再度、汚染状況を測定し、マスクデータを修正することも可能である。 In the above embodiment, the mask data is corrected based on the measured data. However, when the contamination deterioration exceeds the specified amount, the cleaning process is performed, the contamination state is measured again, and the mask data is obtained. It is also possible to modify.
上述した露光装置10は、例えば、多層プリント配線基板(PWB:Printed Wiring Board)の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト(DFR:Dry Film Resist)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。また、本発明は、インクジェット記録ヘッドを備えた描画装置にも同様して適用することが可能である。さらに、印刷分野、写真分野での露光装置にも適用することができる。
The
10 露光装置
12 感光材料
14 ステージ
28 コントローラ
30 露光ヘッド
38 照明装置
46 マイクロミラー
48 露光ビーム
54 マイクロレンズアレイ
55 電極パッド
61 静電吸着フィルタ
60 マイクロレンズ
70 光量データ測定装置
71 スリット板
100 洗浄装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する軽減手段を備えたことを特徴とする露光装置。 A spatial light modulation element in which a large number of pixel units each modulating the irradiated light are arranged two-dimensionally, a light source that irradiates light to the spatial light modulation element, and each pixel part of the spatial light modulation element Including a microlens array in which microlenses for condensing each light are arranged in an array, and an image formed by the light modulated by the spatial light modulator is directly formed on the exposed surface by the microlens array. In an exposure apparatus comprising an imaging optical system,
An exposure apparatus comprising a reducing means for reducing contamination of the microlens array.
前記マイクロレンズアレイの汚染を軽減する処理を施すことを特徴とする汚染軽減方法。 A spatial light modulation element in which a large number of pixel units each modulating the irradiated light are arranged two-dimensionally, a light source that irradiates light to the spatial light modulation element, and each pixel part of the spatial light modulation element Including a microlens array in which microlenses for condensing each light are arranged in an array, and an image formed by the light modulated by the spatial light modulator is directly formed on the exposed surface by the microlens array. In a contamination reduction method executed in an exposure apparatus including an imaging optical system,
A method of reducing contamination, comprising performing a process of reducing contamination of the microlens array.
Priority Applications (1)
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JP2005202084A JP2007017896A (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Exposure apparatus and method for reducing contamination |
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KR20120105374A (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-25 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Local site exposure method and local site exposure apparatus |
-
2005
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