JP2007033882A - 露光装置及び露光方法並びに配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高スループット、低コスト、高精度な露光を実現する露光装置、露光方法並びにそれらを用いたパターン製造法、配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】露光パターンデータに基づいて描画するための第１の照明光源１を有する照明光学系と、前記パターン描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照明光源２を有する照明光学系とを備えた露光装置を用いることにより、露光パターンデータに基づく高精度のパターン形成を高スループットかつ低コストに達成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被露光パターンに従って感光性材料上に光を照射して所望のパターン形状を形成するための露光装置及びその露光方法並びに該露光方法を用いた配線基板の製造方法に関する。

配線基板の製造における多品種変量生産対応が広まった結果、多品種変量生産に対応して短納期で製造するだけではなく、高精度の配線を低価格で提供できることが期待されており、多品種変量、高精度、低コストを全て同時に実現できる革新的な製造技術が強く求められている。

従来技術におけるプリント配線板等のパターン形成では、感光性の液状レジストやドライフィルムレジストを基板上に成膜した後、フォトマスクを介して露光を行い、現像工程を経て、エッチング加工、めっき処理等を行なうことでパターンを形成してきた。

これに代わり、１９９０年代にアルゴンイオンレーザなどのガスレーザを光源とする紫外光あるいは可視光によるマスクレス直接露光技術が導入された。この方法はフォトマスクの製造が不要なため、マスク製造設備費、材料費を大幅に節約できるばかりではなく、マスク製造にかかる時間（リードタイム）を短縮して基板製造することができる。さらに、基板の歪みや撓み量を検出して位置補正しながら露光できるので、高精度な位置合わせが可能という特徴があり、プリント配線基板、半導体パッケージ等の製造工程を革新する技術と考えられている。

マスクレス直接露光技術において、プロセスガスを供給するなどメンテナンスの観点で使い勝手が良くないガスレーザの替わりに、半導体レーザダイオードを光源として用いることが提案されている。

特開２００４−８５７２８号公報（特許文献１）には、赤外吸収色素を含有する特定組成の感光性樹脂に波長７５０〜１２００ｎｍのレーザ光を直接露光する半導体レーザ光源を使用したマスクレス直接露光方法が記述されている。

また、特開２００４−３９８７１号公報（特許文献２）には、波長４０８ｎｍ付近の青紫光を出射する半導体レーザを露光光源とする露光機が記述されている。

他方、照射光源の改善案としては、ポリゴンミラーとｆ−θレンズ光学系によるレーザビーム走査光学系の代わりに、描画速度の増大が期待出来る２次元光変調素子を使用した方式が特開２００３−１５０７７号公報（特許文献３）等において知られている。２次元光変調素子は、画素毎のデジタルなＯＮ／ＯＦＦ制御によって２次元描画を実現する素子であり、代表的な２次元光変調素子としては、液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micro-mirror Device)が挙げられる。更に、上記特許文献３には、ＵＶ光源、スリット板、ＤＭＤ、結像光学系などからなるマスクレス直接露光装置と、ＤＭＤの駆動原理と、照明ＵＶ光によりＤＭＤの寿命が劣化することについて記述されている。

このような２次元光変調の特徴である２次元描画においては、光強度を増大すればさらに描画速度を増大することが可能である。特開２００４−１８２１５７号公報（特許文献４）及び特開２００４−１５７２１９号公報（特許文献５）には光強度増大光学系が提案されている。

特開２００４−８５７２８号公報 特開２００４−３９８７１号公報 特開２００３−１５０７７号公報 特開２００２−１８２１５７号公報 特開２００４−１５７２１９号公報

上記従来技術を調査したところ、昨今の低コスト化、短納期化の要求水準からみて、露光に使用される光源や光学系の特性と汎用に使用される感光性材料（レジスト等）の特性との間で、その整合性に改善の余地があることがわかった。

マスクレス露光技術に使用される２次元光変調素子には幾つかの種類が知られているが、その内部機構部分は特に繊細な構造をしており、その耐久性や寿命は入射される光の強度だけではなく、入射光の波長にも依存する。従って、マスクレス露光技術に適用されるような光強度領域では、入射波長が短くなるほど光変調素子の誤動作や欠陥の発生率が有意に増大したり、あるいは致命故障発生までの可使期間（寿命）が短くなったりする傾向がある。特に、紫外領域（４００ｎｍ未満）では、短波長化するほど高速変調時の誤動作が増大したり、あるいは、素子構造によっては寿命が低下したりする（光量子のエネルギーの影響；詳細後述）。そのため、２次元光変調素子へ紫外光源を入射させる場合には露光時間の長時間化と引き換えにその光強度を制限するか、あるいは、紫外光よりも長波長である可視光（４００〜８００ｎｍ）ないし赤外光（８００ｎｍ超）を入射させる必要がある。

一方、配線形成のための露光技術に使用される感光性材料は、一般に、照射される光の波長が短くなるほど感度が高くなるような組成に設定されており、量産性、作業性の観点から、水銀輝線であるｉ線（３６５ｎｍ）近傍での安定した高感度が得られ、かつ、可視光領域での感度が低くなるような組成に設定されている。例えば、図１は配線基板製造時に一般的に使用されている感光性樹脂であるドライフィルムレジスト（ｉ線レジスト）の吸光特性の一例を示す図であり、図２はレジストの分光感度特性の一例を示す図である。図１によれば、波長３６５±１５ｎｍ領域の紫外光に対する吸光は比較的大きく、かつ波長に対する吸光度の変動は小さい。一方、可視光領域である波長４０８ｎｍの光に対するレジストの吸光度は波長３６５ｎｍ光（ｉ線）に対する吸光度の１／５程度であって、照射された光の大部分は吸収されることなく透過することがわかる。また図２から、波長３６５±１５ｎｍ程度の範囲では波長依存性の少ない比較的大きな感度が得られるが、可視光領域である波長４０８ｎｍの近傍では感度が低い上、波長変動に対して感度が大きく変動することがわかる。

なお、短波長の光が光変調素子や感光性材料に入射したときの挙動は、光の量子的なエネルギーの観点から説明される。光量子のエネルギーは波長に反比例（E＝ｈ／λ；hはプランク定数）するので、波長が短くなるほど光量子エネルギーが大きくなるだけではなく、波長が短くなるほど光量子エネルギーの増大率も大きくなる。従って、短波長（高エネルギー）の光量子を受光すると、光変調光学系では誤動作発生確率が増大しやすくなり、感光性材料では反応性が高まるのである。また、波長が短くなるほど、δＥ／δλ（波長変化δλに対する光量子エネルギー変化δＥ）は急激に大きくなるため、光紫外光領域では変調光学系の誤動作発生確率は急増する傾向が現れる。

すなわち、光変調光学系に対しては短波長の紫外光よりも長波長の可視光の方がよく、感光性材料に対しては長波長の可視光よりも短波長の紫外光の方がよい、という問題があり、結果として、露光の高スループット化と高精細化との両立が困難であった。

また、赤外光は波長が長く、従って光量子のエネルギーは小さいので、露光光源として赤外光（赤外線レーザ）を使用する特許文献１においては、所望の光反応率を得るために必要な照射時間が長くなり、あるいは、高出力のレーザ光源を使わざるを得ず、低コスト、短時間露光という目的には合致しにくい。

一方、波長４０８ｎｍ付近の青紫光の光量子エネルギーは赤外光よりも大きいので、半導体レーザを露光光源として使用する技術（特許文献２）においては、特許文献１よりもスループットの改善が期待できる。しかしながら、上述の通り、配線形成用感光性材料の感度はこの波長領域で比較的低く、かつ、この波長領域では僅かな波長変動によって感度が大きく変わるため、プロセスが安定しにくい傾向がある。なお、半導体レーザの出射光は、半導体レーザ素子製造工程におけるバラツキや素子の使用環境（周辺温度）、素子へ投入する電力などの影響を受けて４０８±５ｎｍ程度の範囲で変動する。

一方、特許文献３に使用されるＤＭＤデバイスは、上述の通り、紫外光耐性寿命がかならずしも十分とは言えない。そのため、感光材料の感度が高くなる波長域である紫外光源を使用する場合には低輝度光を使用せざるを得ず、低輝度光での露光であるために時間がかかることは避けられない。一方、ＤＭＤデバイスの耐光性を確保できる可視光範囲では高輝度光源を使用できるが、感光材料の感度が低いために露光に時間がかかる。

高輝度光源を使用する技術が特許文献４や特許文献５で提案されているが、相反則不軌あるいは相反則不規と呼ばれる現象のために、光源の高輝度化では期待通りの露光時間短縮効果を生まないことが多い。具体的には、輝度を２倍にしても所要の露光時間は半分にならず、一般に露光時間は２〜３割程度しか短縮されない。光源の高輝度化によるデメリット（消費電力の顕著な増大、機器の発熱、発熱に起因する装置性能の劣化）をも鑑みた実用上のメリットの観点から、光源高輝度化に替わる、さらなる改善技術が求められている。

以上のように、従来技術のいずれにおいても、高スループット化、低コスト化、高精細化を実現する露光装置は得られてない。そこで、本発明の目的は、昨今の低コスト化、短納期化の要求水準を満足する高スループット、低コスト、高精度な露光を実現する露光装置、露光方法並びにそれらを用いたパターン製造方法、配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明では上記目的を実現するために、第１の照射光源と、前記第１の照射光源から出射された照射光を所望の露光パターンデータに基づいて変調して所望形状の光束を形成する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させて描画する結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、前記被露光物の表面であって、前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置を提供する。

また、第１の照射光源と、該第１の照射光源から出射された照射光を所望の露光パターンデータに基づいて所望形状の光束を形成するようにデジタル変調する２次元デジタル光変調素子と、該２次元デジタル光変調素子で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、前記被露光物の表面であって、前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置を提供する。

さらに本発明では、第１の照射光源であるビーム光源と、該第１の照射光源から出射された照射光を所望の露光パターンデータに基づいて所望形状の光束を形成するように変調する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、前記被露光物の表面であって、前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置を提供する。

本発明ではさらに、紫外線を含有する光を出射する第１の照射光源と、該第１の照射光源から出射された照射光を所望麕光パターンデータに基づいて所望形状の光束を形成するように変調する２次元デジタル光変調素子と、該２次元デジタル光変調素子で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、前記被露光物の表面であって、前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置を提供する。

また、本発明では、紫外線を含有する光を出射する第１の照射光源と、所望の露光パターンデータに基づいて遮光性パターンが描画されているフォトマスクを保持するためのフォトマスク保持機構と、前記フォトマスクを透過した所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、前記被露光物の表面であって、前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有する所望の面積に対してエネルギー線を照射するための第２の照射光源とを備えたことを特徴とする露光装置を提供する。

前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光の結像領域の端部から前記被露光物の端部までの何れかの領域に配置されることを特徴とする露光装置も本発明の提供する別の１面である。

前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光結像中心軸と平行に配置されることを特徴とする露光装置も本発明が提供するさらに別の一面である。

本発明の更に別の１面は、前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光結像中心軸と被露光物表面で交差するように配置されることを特徴とする露光装置を提供する点にある。

本発明では、さらに、被露光物の表面に所望のパターン形状に加工された光束を照射し、しかる後に現像して感光性材料を所望の形状に加工する露光方法において、所望のパターン形状に加工された光束を照射する第１の露光とは別に、第１の露光によって照射される領域を含有する所望の面積内に均一のエネルギー線を照射するために第２の露光の段階を設けることを特徴とする露光方法をも提供する。

さらに本発明は、被露光物の表面に所望のパターン形状に加工された光束を照射し、しかる後に現像して感光性材料を所望の形状に加工する露光方法において、所望のパターン形状に加工された光束を照射する第１の露光照射と、第１の露光によって照射される領域を含有する所望の面積内に均一のエネルギー線を照射する第２の露光照射とを同時に実施することを特徴とする露光方法をも提供する。

さらに、所望のパターン形状に加工された光束を照射する第１の露光照射光源光学系と、第１の露光によって照射される領域を含有する所望の面積内に均一のエネルギー線を照射する第２の露光照射光源光学系とを備えたことを特徴とする露光装置を提供することも本発明の１面である。なお、その際、前記第１の露光照射源光学系と前記第２の露光照射源光学系とが連動制御されることを特徴としてもよい。

本発明で提供する露光装置の別の１面として、第１の照射光源と、該第１の照射光源から出射された第１の照射光を所望の露光パターンデータに基づいて変調する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、第２の照射光源と、該第２の照射光源から出射された第２の出射光を波長毎に分光する分光光学系とを備えたことを特徴とする。その場合、前記第２の出射光を波長毎に分光する分光光学系は、該分光光学系を通過して分光された光束が、前記第１の照射光源から出射して、変調光学系、結像光学系を通過して前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有するべく配置されていても良い。

第１の照射光源と、該第１の照射光源から出射された第１の照射光を所望の露光パターンデータに基づいて変調する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された所望形状の光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望形状の光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、波長選択手段を有する第２の照射光源とを備えたことを特徴とする露光装置も本発明の提供する技術である。

本発明では、基板上に感光性材料を成膜し、該感光性材料に光化学反応を誘起した後に現像して所望形状のレジストパターンを形成し、該レジストパターンを活用して導体を加工する配線基板の製造方法において、該感光性材料に光化学反応を誘起する工程を所望形状に加工された光束を照射して所望箇所のみの光化学反応を誘起する第１の露光照射の段階と、少なくとも第１の露光照射によって照射される領域を含有するように均一にエネルギー線を照射して第１の露光照射の段階で照射された領域の近傍を含む領域にも光化学反応を誘起する段階に分割したことを特徴とする配線基板の製造方法も提供する。

本発明によれば、昨今の低コスト化、短納期化の要求水準を満足する高スループットかつ低コストで高精細な露光が可能となる。

本発明に係る露光装置及び露光方法並びに配線基板製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。

まず、本発明で用いる感光性材料（ｉ線用感光性材料）は、配線基板製造用に使用されている感光材料であり、配線基板の製造工程において主として３５０〜４５０ｎｍの紫外光〜近紫外光を照射されて、いわゆるリソグラフィー加工に供される。本発明に好適な感光材料は、あらかじめフィルム状に加工された、いわゆるドライフィルム状でも良いし、液状でも構わない。フィルム状、液状いずれの場合でも、被露光物（例；配線基板）の表面に所定の方法によって適宜成膜した後に露光を行なう。本発明に好適な感光材料の成膜後の膜厚はおおむね約２マイクロメータ〜１００マイクロメータの範囲であり、最小加工寸法（線幅）は１マイクロメータ程度である。感光材料の系統としては、感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、感光性アクリレート、感光性エポキシアクリレート、感光性ポリベンズオキサゾール、感光性カルドアクリレートなどを主成分として含む感光材料が本発明に好適であり、それぞれの材料に応じた適切な処理条件を求めた上で適用する。被露光物の構造や用途によっては、ここに例示された以外の感光性材料の組成でも使用できることは改めて指摘するまでもない。配線製造工程における感光性材料には様々な用途が知られており、具体的にはエッチングレジスト、めっきレジスト、ソルダレジスト、配線カバーレイなどがあるが、それぞれの用途、目的に応じて条件を最適化すれば、本発明を適用して２マイクロメータ〜１０００マイクロメータの加工を実現できる。なお、感光性材料は光に対する反応性の違いからポジ型とネガ型に分類され、本発明の技術はいずれの反応型の感光性材料に対しても適用可能である。本発明においては、精細性の観点ではポジ型、プロセスマージンの観点ではネガ型が好ましいことが多く、高精細画像（最小加工寸法＝約１マイクロメータ）の形成が必要な場合にはポジ型へ適用し、汎用用途（加工寸法＝１０〜１０００マイクロメータ）においてはネガ型へ適用すると実用上の最大の効果が得られることが多い。なお、図１および図２は、本発明に係る汎用のネガ型感光性樹脂の吸光特性、分光感度特性の一例である。

本発明に係る露光装置は、マスクレス直接露光技術における材料費節減、リードタイム短縮と高精度位置合わせの特長を活かしながら、さらに、露光時間の短縮を実現するために、図３に示すような２系統の光源を有する。すなわち、第一実施例として図３に示す通り、第１の照射光源１と、第１の照射光源１から出射された照射光のうち有害光線成分を除去する光学的手段４と、その照射光の強度分布や形状を整えるビーム成形光学系８と、整えられた照射光を露光パターンデータに基づいて変調し光束を形成する光変調光学系５と、得られた光束を被露光物１０の表面に結像させる結像光学系７と、第１の照射光源とは別に被露光物１０にエネルギー線を照射する第２の照射光源２と、被露光物１０を載せるステージ１１及びそれを制御するステージコントローラ１３とを有する走査手段と、を有する。本発明では、第１の照射光源からの選択的パターン描画照射と、第２の照射光源２からの非選択的大面積エネルギー照射とを組み合わせて被露光物１０に照射することにより両者の光量が積算され、結果、第１の照射光源からの選択的パターン描画照射における相反則不軌現象は抑制され、従来技術ではなしえなかった露光時間短縮、露光スループット増大を実現している。

以下、本発明の露光装置の各構成部分について具体的に説明するとともに、露光装置の動作について併せて説明する。

第１の照射光源１としては波長４０５ｎｍ程度の近紫外光を出射する近紫外光光源を用いる。近紫外光は高強度光の入射が許容な可視光領域の範囲で最大の光量子エネルギーを持つためである。第１の照射光源１は、本発明における最も好ましい形態においては多数の近紫外半導体レーザ光源を並置して構成されるが、光変調光学系５の紫外耐光性の許容範囲であれば、低強度の紫外線を含む光を出射する光源でも使用できる。変調光学系５の紫外耐光性は変調光学系の内部微細機構部の構造に依存する特性なので変調光学系の種類に依存しているが、発明者の検討によると、変調光学系の表面において３００〜４００ｎｍ範囲の紫外光強度がピーク値で１０Ｗ／ｃｍ^２を越えないことが望ましい。変調光学系の表面における紫外光強度がピーク値で１０Ｗ／ｃｍ^２を越えると、変調ミラーで反射されなかった光のエネルギーのために変調光学系内部の微細機構部に歪みを生じ、その結果として、誤動作を発生しやすくなったり、熱応力が蓄積して起因の破壊に至ったりする可能性が高まる。なお、波長３００ｎｍ未満の遠紫外光、電子線、Ｘ線などは変調光学系５の誤作動発生率を顕著に増大したり、寿命を短くしたりする可能性が高まるので、これらが取り除かれた光源を使用する。図３では、第１の照射光源１からの出射光から遠紫外光、電子線、Ｘ線などの有害光線成分を取り除くための光学的手段４を設けた構造を例示してある。本発明では、有害光線成分除去のために光学的手段４を使用できるが、具体的に例示すると光学フィルターなどが挙げられる。なお、使用する光源の波長等によって光学的手段４は省略してもよい。一方、４００ｎｍ超の可視光範囲であれば１０Ｗ／ｃｍ^２の連続使用も可能であり、瞬間的なピーク強度であれば２０Ｗ／ｃｍ^２程度までであれば歪みが蓄積するに至らないので、使用可能である。この条件を満たし、本発明に使用できる低強度の紫外光源を具体的に例示すると、メタルハライドランプや低圧水銀灯、半導体レーザなどが挙げられる。低強度の紫外光源であればここに例示した以外の光源でも使用でき、超高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの放電ランプやＹＡＧ第３高調波などのレーザ光源からの出射光の紫外光強度をフィルターやグレーティング、あるいは、ビームシェーパーやビームデフューザーなどを用いて調整した後に第１の照射光源１として使用してもよい。

第１の照射光源１から出射された照射光は、第１の導光光学要素６a、ビームの光強度分布やビーム形状を整えるためのビーム成形光学系８および第２の導光光学要素６bを経由して、光変調光学系５に入射される。光変調光学系５は変調制御部９にデジタル制御されており、変調制御部９は露光装置全体を制御する主制御部３０のサブシステムとして光変調光学系５を制御する。所望の露光パターンデータは、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システム４０で設計された後、ネットワーク４１を介して主制御部３０へ送信され、各種の制御プログラムや演算プログラムを格納した記憶装置３１に蓄えられる。

前記ネットワーク４１は、公衆通信回線あるいはそれを経由した通信網であっても良く、ＣＡＤシステム４０と本発明による露光装置の設置場所が離れていても構わない。製品が使用される場所、いわゆる消費地の近くに製造拠点を設け、その製造拠点に露光装置を設置することにより、製造拠点と消費地間の製品搬送時間を最短化することができ、その結果として、製品搬送コストの削減に加え、仕掛かり在庫および流通在庫の最小化、販売機会損失の削減、需要即応生産の実現に寄与する。このようなビジネスモデルにおいては、設計拠点に設置されたＣＡＤシステム４０から製造拠点に設置された露光装置にむけてパターンデータを送信する必要があるが、通常、こうしたデータには製造上のノウハウや営業情報など秘匿すべき情報が多く含まれているので、通信途上で傍受されたり、改竄されたりしないように、あらかじめ特定の手順に則った暗号化処理を施す。なお、通信網を通過する時間を短縮して傍受・改竄の可能性を少なくするために、暗号化に先立ってパターンデータを圧縮してデータ容量を少なくしておくことが望ましく、さらに、ヒューマンエラーによる入力ミスを排除するためにデータ圧縮〜暗号化と暗号解読〜データ復元を自動的に処理するための情報処理装置を設けることが望ましい。

主制御部３０は、記憶装置３１の他、少なくとも、データ表示部３２、入力手段３３と接続されており、記憶装置３１に格納された制御プログラムや演算プログラムを実行するための演算処理部（図示せず）を備え、変調制御部９およびステージコントローラ１３を制御するために、これらのサブシステムとの間の通信手段をも有している。改めて指摘するまでもないが、１ユニットの主制御部３０に対して複数ユニットの変調制御部９およびステージコントローラ１３が接続されていても良く、複数ユニットが接続されることにより設備投資を抑制しながら生産量を拡大できる可能性が拓ける。

光変調光学系５に入射された光は、上記システム（主制御部３０および変調制御部９）によって変調を受け、所望形状の光束となる。なお、図３には記載されていないが、本発明の露光装置は被露光物１０、あるいはその表面に形成された特定形状の位置、形状、寸法を計測するために計測手段を備えている。該計測手段によって取得された計測結果は、ＣＡＤシステム４０から送信されて記憶装置３１に格納されている所定の数値と比較され、光変調光学系５およびステージ１１の動きを微調整するための補正値を算出するために使用される。

本発明では光変調光学系５として最も好ましい形態は、１次元もしくは２次元の反射ミラーアレイであり、具体的にはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）、ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）などが挙げられるが、その他空間光変調装置を使用してもよい。本発明ではこれらの高速動作が可能な光変調素子を使用することによって高速の光変調を達成している。複数の空間変調素子を組み合わせることによって大面積一括の空間変調を実現できるので、必要に応じて、複数の空間変調素子を並置して使用する。図１２は複数の空間変調素子を並置してなる光変調光学系５の構造例であり、５個のＤＭＤ空間変調素子を千鳥配置したことにより、１個の空間変調素子で変調された光束が結像する領域５０１ａの領域幅Ｌ１に対して、５倍の領域幅Ｌ２を一括で照射できる。なお、空間変調素子の筐体外形５００の幾何形状、光束結像領域５０１ａの幾何形状とステージの走査方向１１０１との関係などを考慮した上で、光束結像領域の距離が最小となるように空間変調素子の相対的配置を決めることが好ましい。ここでは空間変調素子の筐体外形５００の幾何形状が概略円形であり、光束結像領域５０１ａの幾何形状が概略矩形であってその少なくとも１辺がステージの走査方向１１０１と概略平行であることを考慮して、空間変調素子を千鳥状に配置した例を示している。光束結像領域５０１ａの幾何形状が概略矩形であってその少なくとも１辺がステージの走査方向１１０１に対して、一定の角度を持たせても良い。具体的な走査角度の一例としては、光束結像領域５０１ａの概略矩形の短辺／長辺の比のアークタンジェントとなる方向を走査角とする例が挙げられる。

光変調光学系５で変調された光束は結像光学系７を経由して、被露光物１０の表面に結像（最小寸法は１マイクロメータ程度）される。結像光学系７は様々な光学部品の集合体であり、図３には本発明に好適な光学部品集合体の一例として第１結像レンズ７ａ、マイクロレンズアレイ７ｂ、回折格子７ｃ、及び第２結像レンズ７ｄからなる構成を例示しているが、該結像光学系７に要求される最小解像度（１マイクロメータ程度）を実現できる他の光学部品構成で代替することはさし支えない。なお、図３には記載していないが、変調光学系５の微細ミラーがＯＦＦ動作の時に発生する迷光を吸収するための吸収構造体を別途設けてある他、吸収構造体からの放熱を促進するための放熱手段を設けることが望ましい。放熱手段を設けることにより、導光光学系６や結像光学系７などへの蓄熱が防止でき、長時間連続運転しても高精度なパターン形成が維持できる。

被露光物１０は平面ステージ１１上に載せられた状態で露光される。該平面ステージ１１はステージコントローラ１３によってＸＹ２軸方向に移動（走査）するように設計されており、その移動量や移動速度、移動方向が光変調光学系５の変調動作と連動するように主制御部３０で制御される。変調光学系５の変調動作とステージコントローラ１３によるステージ走査によって、光変調光学系５で変調された光束は前記被露光物１０の表面を相対的に走査することになり、その結果として、所望のパターンが被露光物１０の全面に描画される。なお、このパターン描画はいわゆる点描描画であり、多数の光点を少しずつずらして配置することによって全体としてパターンとなるように描画される。その際、被露光物１０、あるいはその表面に形成された特定の形状の位置、形状、寸法の測定結果から算出された補正値を使ってステージ１１の移動量や移動速度、移動方向、光変調光学系５の変調動作に補正がかけられる。

描画すべきパターンデータは多数の微小点の集合体へ変換され、それぞれの微小点は光変調光学系５の各微細ミラーのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのデジタル信号に変換されて、記憶装置３１に格納されている。所定のパターン描画を実施する場合、対応するデジタルデータを記憶装置３１から呼び出し、これを演算処理部で処理して、光変調光学系５およびステージ１１を制御する制御信号へと変換させる訳であるが、本発明の露光機においては、この一連の処理時間を最短化するために最適化されたデータ転送装置および演算装置が用いられている。このような装置を使用したことにより、生産計画に基づいて指示されるパターンデータを自由に選択でき、多品種混流生産、需要即応生産が実現されている。言うまでもないが、生産計画はＥＲＰ（Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｒｅｓｏｕｃｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ）などのシステムと連動していることが望ましい。

このようにして第１の照射光源１によって被露光物１０表面の所定の領域に所望のパターンを描画するわけであるが、本発明に係る露光装置では上記したとおり、第２の照射光源２を別途設けて、少なくともこのパターン描画領域を含み、好ましくはさらに一回り大きな領域を第２の照射光源２からの出射光で照射することを特徴とする。なお、第２の照射光源２も主制御部３０で制御される。第２の照射光源２は、全出射エネルギー中１％以上１００％以下の強度で３５０〜４５０ｎｍの範囲の紫外〜近紫外光を含有するエネルギー線を出射できる光源であり、具体的には、メタルハライドランプや低圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの放電ランプ、ＹＡＧ第３高調波、半導体レーザなどが本発明に好適に使用される。最良の実施形態としては、照射エネルギーの制御が容易な半導体レーザ、あるいは安価かつ保守も容易なメタルハライドランプなどであり、使用目的に併せて消費電力、保守管理、照射量の制御性などを鑑みて選択し、必要に応じて、これらを複数組み合せて使用してもさし支えない。

本発明では、第２の照射光源２として例示されたこれらの光源の中から、被露光物である感光材料の感光特性や形状、光源自身の分光放射特性、第１の照射光源の種類などを考慮すれば最適の組合せを選択できる。但し、被露光物１０の品種を変更する毎に光源の組合せを変更するという煩雑な操作を省略するために、被露光物１０が第２の照射光源２から受光する放射エネルギーを調整できるような機構を設けておくことが望ましい。具体的には、特定波長の光だけを透過させるような光学フィルターを組み込むためのフィルターフォルダーを設けたり、あるいは、分光するためのグレーティングやプリズムを設けたり、シャッターやスリット、インテグレータなどを着脱できるような鏡筒を設けたりする。

本発明に係る露光装置では、第１の照射光源からの選択的パターン描画照射と、第２の照射光源２からの非選択的大面積均一エネルギー線照射とを組み合せて照射することにより、第１の照射光源からの選択的パターン描画照射における相反則不軌現象を抑制し、その結果として、露光時間短縮、露光スループット増大を実現することができる。本発明による露光方法の詳細については後述するが、本発明にかかる露光装置を使用してネガ型レジスト上にパターン描画（寸法＝１０〜１０００マイクロメータ）し、所定条件にて現像して得られたレジスト形状測定の実験結果の一例を、横軸をパターン描画時間、縦軸をレジスト膜厚として図４に示す。第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射と第２の照射光源２からの非選択的均一エネルギー線照射とを組み合せてパターン形成する場合には、第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射だけでパターン形成する場合と比べて、この実施結果においては所要のパターン描画時間が約１／３まで短縮され、その結果としてスループット３倍化を実現できた。

本発明の最良の形態としては、少なくとも第１の照射光源によって選択的パターン描画照射される領域では第２の照射光源２から受光する光の積算光量が均一になるように配置される。なお、第２の照射光源２から受光する光の積算光量は、被露光物１０表面の各点において波長毎に積算された量である。一例として、図５に例示するような露光装置構成においては、第２の照射光源２から出射された光は、被露光物１０表面に至るまでの経路に設置された分光手段３によって分光された状態で被露光物１０表面に到達する。ある特定の瞬間においては、被露光物１０表面上の位置によって各点が受光する光の波長が異なり、さらに言えば、被露光物１０表面上の面内各点において第２の照射光源２から受ける光の強度はある特定の瞬間においては必ずしも同一ではない。しかしながら、被露光物１０はステージ上に載せられた状態で露光され、該ステージはステージコントローラ１３によってＸＹ２軸方向に移動（走査）されるので、時間的な積分を採ることによって各点において第２の照射光源２から受光する光の積算光量は被露光物１０の全面にわたって均一となる。なお、、第２の照射光源２から出射された光を分光するための分光手段３は、第２の照射光源２からの出射光との間で為す角を調整するための機構を内蔵することが望ましく、必要に応じて角度を調整することにより、様々な効果が期待できる。例えば、第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射終了から第２の照射光源２からのエネルギー線照射までの時間を調整するように角度調整できる。あるいは、第２の照射光源２からのエネルギー線の短波長成分は第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射と同時に照射され、第２の照射光源２からのエネルギー線の長波長成分は第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射が終了してから照射されるようにも設定できる。

また、本発明の最も望ましい形態においては第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射と第２の照射光源２からの非選択的均一エネルギー線照射とを同時に実施することにより露光時間の短縮を実現できるが、被露光物の形状、サイズなどの点で同時照射が確保されない場合には、必ずしも同時照射しなくてもよい。同時照射しない場合には、第２の照射光源２から受光する光の積算光量の均一性を確保するために、第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射に先だって第２の照射光源２からの非選択的エネルギー線照射を実施してもよいし、第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射が終了した後に追加的に第２の照射光源２からの非選択的エネルギー線照射を実施してもよい。これらの場合には、第２の照射光源２からの非選択的エネルギー線照射は、第１の照射光源１からの選択的パターン描画とは独立に実施されるので、パターン描画に要する時間の短縮に寄与する。具体的には、第１の基板に対して第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射をしている間に、第２の基板に対して第２の照射光源２からの非選択的エネルギー線照射を実施する。このような手順に従って第１の照射光源１と第２の照射光源２とを使い分けて平行処理することにより、描画時間が短縮される。

なお、第２の照射光源２からの出射光の光軸中心線が被露光物上にくるように設置すれば、積算光量の均一性を確保しやすい。また、第２の照射光源２からの出射光光軸中心線を必要に応じて調整できる機構を付加しておくことが望ましい。本発明に好適な光軸中心線を調整できる機構の具体例としては、第２の照射光源２の取り付け部に付加した角度調整機構、第２の照射光源２から被露光物１０までの光学経路内に設置したガルバノミラーなどである。なお、第２の照射光源２からの出射光光軸中心線は、第１の照射光源からの出射光光軸中心に対して平行になる場合と、第１の照射光源からの出射光光軸中心線に対して被露光物１０表面で交差する場合において、本発明に好適な効果が得られやすい傾向がある。

また、本発明の露光原理では、第１の照射光源１や第２の照射光源２などの光学系とステージ１１上のテーブル１１２に吸着された被露光物１０とが相対的に走査される構造になっていればよい。光学系が固定されていてテーブル１１２と被露光物１０が動く構造でもよいが、ステージ１１が固定されていて光学系が動く露光装置でも構わない。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に例示する構成の露光装置を用いて具体的に説明すると以下のようになる。図１３はベッド１１０とコラム１１３とコラム１１３に設置された露光ヘッド１００、テーブル１１１からなる露光装置の概略構成例を示す図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は側面図である。ステージ１１はテーブル１１およびテーブル１１２上に設置された被露光物１０を矢印１０４および矢印１０５方向に移動制御できる構成となっており、該制御条件および露光ヘッド１００から出力される第１の照射光源１と第２の照射光源２などの光学系による露光条件は、共に制御装置２００で制御される。被露光物１０の矢印１０４方向への移動と併せて、被露光物１０の所望の領域を露光ヘッド１００から光束１１６が出射されて露光が行われる。コラム１１３はベッド１１０上で前後動をすることができ、コラム１１３の動作によって露光ヘッド１００も移動する。さらに、ステージ１１は矢印１０４および矢印１０５に例示される微動をすることができ、コラム１１３の動きと併せて被露光物１０の所望の領域を露光ヘッド１００から出射される光束１１６が照射することを可能にする。露光ヘッド１００の動作およびステージ１１の動作を制御するために制御装置２００が設けられている。なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に例示する露光装置の構成であって、コラム１１３がベッド１１０上に固定されていてステージ１１およびテーブル１１１の動きによって被露光物１０の所望の領域を露光ヘッド１００から出射される光束１１６が照射するように制御することも可能であることは言うまでもない。

次に、図１３で説明した露光ヘッド１００は図３および図４で説明した第１の照射光源と第２の照射光源などの光学系でも良いが、他の例について図６と図９を用いて説明する。

本発明に係る露光装置の別の実施形態については、図６に記載の通り、第１の照射光源１と、第２の照射光源２と、被露光物１０を載せるステージ１１及びそれを制御するステージコントローラ１３を有する点で前記した第一実施例と一致するが、第１の照射光源１をビーム光源とし、光変調光学系をビーム走査光学系としたことに特徴を有する。なお、図６にはビーム走査光学系の一例として第１の方向制御ミラー５３と第２の方向制御ミラー５４からなるガルバノミラー光学系５０を例示してあるが、ポリゴンミラーとｆ−θレンズの組合せからなるビーム走査光学系でも構わない。図６の露光機構成例では第１の照射光源１から出射されたビーム５６はフィルタ５１、インテグレータ５２、第１の方向制御ミラー５３、第２の方向制御ミラー５４、結像光学系５５を経て被露光物１０に至る。一方、第２の照射光源２から出射された光束は方向制御ミラー６１および結像光学系６２を経て被露光物１０を照射する。なお、制御部５９は生産計画に基づいて生産すべき製品品種および数量を各露光機に指示するための装置である。続いて、露光ヘッド１００の第１の照射光源に係わる光学系の他の実施例として図９を用いて説明する。図９は、ポリゴンミラー３０４とｆ−θレンズ３０５の組合せからなるビーム走査光学系の概略構成を例示した概略図である。図９の露光機構成例では、第１の照射光源１としてＹＡＧレーザ第３高調波を用い、第１の照射光源１から出射されたビームは、照明光学系３０２および音響光学素子３０３を経由して、ポリゴンミラー３０４とｆ−θレンズ３０５で走査制御されて被露光物１０に至る。

高精度かつ高速のビーム走査が必要な場合には、一般にガルバノミラー光学系よりもポリゴンミラーとｆ−θレンズからなるビーム走査光学系がより好適となりやすい。本実施例で使用される図６や図９に例示される光変調光学系の紫外光耐光性は十分に高いので、第１の照射光源１としては３５０〜４５０ｎｍの範囲の紫外〜近紫外光を含有するエネルギー線を出射できる光源が使用できる。具体的には、ＹＡＧ第３高調波や半導体レーザなどが例示される。走査光学系で走査されたビームは、上記実施例と同様に、結像光学系を経由して被露光物１０の表面に結像されるが、最小寸法は１０マイクロメータ程度である。被露光物１０は平面ステージ１１上に載せられた状態で露光され、ステージコントローラ１３によってビーム走査光学系の変調動作と連動するように主制御部３０で制御されており、これらの機構が連動することによって被露光物１０の全面に所望のパターンを描画される。

第１の照射光源からの出射光（ビーム）で描画された領域は、その領域を含む一回り大きな領域全体が第２の照射光源２からの照射光にさらされる。第２の照射光源２は、全出射エネルギー中１％以上１００％以下の強度で３５０〜４５０ｎｍの範囲の紫外〜近紫外光を含有するエネルギー線を出射できる光源であり、具体的には、メタルハライドランプや低圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの放電ランプ、ＹＡＧ第３高調波、半導体レーザなどが本発明に好適に使用される。最も好ましくは、照射エネルギーの制御が容易な半導体レーザ、あるいは安価かつ保守も容易なメタルハライドランプなどであり、使用目的に併せて消費電力、保守管理、照射量の制御性などを鑑みて選択し、必要に応じて、第２の照射光源２から受光する光の波長毎に積算された積算光量が均一になるように選択される。

次に、本発明に係る露光装置のさらに別の実施形態について図７を用いて説明する。第一実施例で記載した露光装置との相違点は、光学系の部分であり、第１の照射光源１から出射した光は第１平面鏡２５３、第２平面鏡２５４とその間に設けられたインテグレータ２５５とを経由した後、フォトマスク２２０を通過することによって、所望のパターン形状からなる光束に変換される。なお、本実施形態における第１の照射光源１は３５０〜４５０ｎｍの範囲の紫外〜近紫外光を含有するエネルギー線を出射できる光源でよい。ここで、図７にはフォトマスク２２０の前後に結像のための結像光学系として、コンデンサレンズ２５６およびプロジェクションレンズ２５７を設けた構成が例示されている。本実施例に好適な第１の照射光源１を例示すると、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプなどである。所望のパターン形状に変換された光束は、上記最良の実施形態における実施例と同様に、平面ステージ１１上に載せられた被露光物１０の表面に結像される。なお、本実施例においてはパターン描画のためにステージ走査することは必ずしも必要ではないが、第２の照射光源２から受光する光の波長毎に積算された積算光量を均一にする目的でステージ走査する場合がある。第２の照射光源２からのエネルギー線の照射は第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射と必ずしも同期していなくても構わないが、第１の照射光源１からの選択的パターン描画照射と第２の照射光源２からのエネルギー線の照射との時間的間隔は短いことが望ましい。発明者の検討結果によると、本実施例の構成において最も好ましい時間的間隔は１０分以内であるが、被露光物（感光性材料）の種類、形状、用途によってはもっと長時間であってもかまわないので、あらかじめ適正な実験により好ましい時間的間隔を確認しておく事が望ましい。

以上、いずれの実施形態での露光装置も光源として、第１の照射光源１と第２の照射光源と２系統の光源を用いたが、光量積算を図る観点から、同様の効果を狙って単一の照射光源を用いた複数回露光を用いてもよい。例えば、第１の照射光源１を用い、ＤＭＤなどの光変調光学系を全面ＯＮ状態にし、所定の条件で被露光物１０の全面露光を行った後、再び、第１の照射光源を用いて、光変調光学系を一部ＯＮ状態にしつつ全面露光がされた被露光物１０をパターン描画露光してもよい。

次に、本発明に係る露光方法および該露光方法を用いた配線基板の製造方法の実施形態の１例について図８を用いて説明する。まず手始めに、所定形状の被露光物１０を用意し、前記被露光物１０の表面に感光性材料を成膜する（図８ａ）。図８に例示された実施形態では、配線基板用のガラスエポキシ基材１０ａとその表面にあらかじめ成膜されている銅箔１０ｂからなる銅張りガラスエポキシ基板であり、その表面に成膜された感光性材料１０ｃとしては配線基板の製造工程においてリソグラフィー加工に供される材料を使用したが、本発明はここに例示した以外の材料の組合せに対しても適用できる。例えば、既に内層および最外層に配線層が形成された多層配線基板の表面に成膜したソルダレジスト層の露光工程へも適用可能であるし、その他のパターン形成工程、例えば、光造形加工法における金型作製などへも適用可能である。用途、目的を鑑みて、それに対応する被露光物１０やその表面に成膜する感光材料の形状、種類を適宜選択するが、本実施形態に好適な感光材料の成膜後の膜厚はおおむね約２マイクロメータ〜１００マイクロメータの範囲である。なお、膜厚が薄いほど精細な加工に適しており、最小加工寸法（線幅）は１マイクロメータ程度である。

表面に感光性材料を成膜された被露光物１０は、次の工程で、露光装置のステージ１１上に配置される（図８ｂ）。なお、本実施例では図３に例示した露光装置を使用したが、これに限らず、目的に応じて適宜の露光装置、例えば、図６あるいは図７に例示された露光装置を選択しても良いし、図１３に例示された構成の露光装置でも構わない。被露光物１０をステージ１１上への移動には適当な搬送手段、例えば基板ハンドラ（図示せず）が使用され、ステージ上の所定の範囲内に固定される。図８に例示したような平坦な被露光物１０の場合には、静電チャックや真空チャックなどの固定方法（図示せず）によって簡便かつ確実に固定することが可能である。

ステージ１１上に固定された被露光物１０には、あらかじめ所定形状のマークが複数箇所に設けられており、本発明の露光機が装備している計測手段が該マーク（図示せず）の位置、形状、寸法などを計測する。該計測手段によって取得された計測結果から、被露光物１０のステージ上における固定位置が求められる。本発明の露光機が装備する演算処理部では、該計測結果とＣＡＤシステムから送信されて記憶装置３１に格納されている所定の数値とを比較し、光変調光学系５およびステージ１１の動きを微調整するための補正値を算出する。記憶装置３１に格納されている描画すべきパターンのデータは、上記過程にて算出された補正値に基づく補正が施され、変調制御部９およびステージコントローラ１３へそれぞれ分配されて、次工程となるパターン描画工程において変調光学系５およびステージ１１を連動制御するために使用される。

次の工程では、ステージ１１上に固定された被露光物１０は、変調光学系５で変調された変調光を受光し、その表面にパターン描画される（図８ｃ）。本発明では、位置選択的なパターン描画の他に、該パターン描画領域を含むように非選択的なエネルギー線照射を実施する。ここで使用されるエネルギー線は、全出射エネルギー中１％以上１００％以下の強度で３５０〜４５０ｎｍの範囲の紫外〜近紫外光を含有する光線である事が望ましいが、前記パターン描画に重畳させるように照射してもよいし、パターン描画に先だって照射しても良いし、パターン描画終了後に照射しても良い。なお、本発明者の実験によると、位置選択的なパターン描画の照射量と非選択的な全面エネルギー線の照射量の和は、位置選択的なパターン描画のみでパターン形成する場合の照射量と同じか、あるいは少なくても良いことが確認できた。具体的な照射量の一例を示すと、位置選択的パターン描画のみで所望のパターンを無欠陥で得るためには２００ｍＪ／ｃｍ２必要であったが、位置選択的なパターン描画２０ｍＪ／ｃｍ２と非選択的な全面エネルギー線の照射２０ｍＪ／ｃｍ２とを組み合わせても同等の無欠陥のパターンを形成できた。この実験結果は必ずしも完全に説明できてはないが、相反則不帰の一種であると考えている。パターン描画用パターンを描画するための照射を分割実施したことによって相反則不軌が発現し、その結果として、予想外の低照射量で感光材料に所望の反応を誘起したものと推測される。なお、図８にはパターン描画終了後に非選択的照射する工程を一例として例示してある（図８ｄ）。

非選択的照射は位置合わせが不要なので、被露光物１０の位置が固定されていない状態や移動中に実施することも容易である。具体的には、被露光物１０をステージ１１へ搬送、固定する工程の間に照射しても良いし、被露光物１０にあらかじめ設けられた所定形状のマークを観察する工程の間に照射しても良いし、補正係数算出処理中に照射しても構わない。本発明では、これらの処理と平行して非選択的な照射をすることにより、スループットが増大する。

パターン描画終了後の被露光物１０は、露光装置から搬出され、所定の現像処理を受けてパターンが定着する（図８ｅ）。図８はネガ型エッチングレジストを用いた配線パターン形成概略工程の例であり、図８ｅの段階ではエッチングレジストパターンが被露光物表面に形成されている。

次の工程では、上記エッチングレジストパターンを鋳型にして導体をエッチングし、不要となったエッチングレジストを所定の処理条件にて除去する。図８ｆは、レジスト除去された状態の被露光物１０の概略断面構造である。ここに示されている通り、エッチングによって導体加工をすると、一般に、導体断面は台形になりやすいという傾向がある。なお、エッチングによらず、めっきレジストで作った鋳型にめっきして導体パターンを形成すると、導体断面は逆台形になりやすいという傾向がある。

導体パターンは、通常、パターン間絶縁と外力からの保護を目的に、配線カバーレイ８０を被せられた後に配線として使用される。図８ｇはカバーレイ８０が形成された状態の概略断面図である。

一方、図８ｅの工程の後、露光装置内からは始めに処理された第１の被露光物（基板）１０が取り去られているので、次の基板が搬入され、上記と同様の工程を繰り返すことによって次の配線基板（第２の被露光物）が製造される。第２の被露光物上に描画される選択的パターン描画の形状は第１の被露光物に描画されたパターンと同じであっても良いが、必ずしもその必要はなく、生産計画や需要変動に基づいて指示されたパターンが描画されることが望ましい。図８ｈには、上記第１の被露光物とは別のパターンを描画する場合に、上記図８ｃに相当する工程で第２の被露光物が受光するパターン描画の状況の一例を例示した。

図１０（ａ）、（ｂ）は、上記パターン形成工程において光照射される領域を上面から見た様子を示す概略図である。領域４００は非選択的な全面エネルギー線照射される領域であり、その内部にパターンとなる１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃがある。図１０（ａ）に示すように、領域４００を先に照射した後にパターン部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを照射しても、逆に、図１０（ｂ）に示すように、領域４００の照射に先立ってパターン部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを照射しても構わない。図１１（ａ）、（ｂ）は、非選択的エネルギー線照射領域に若干の制限を設けた実施形態であり、領域４１０の広いエネルギー線照射される領域の内部に最終的にパターンとなる１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃがある。図１１（ａ）に示すように、領域４１０を先に照射した後にパターン部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを照射しても、逆に、図１１（ｂ）に示すように、領域４１０の照射に先立ってパターン部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを照射しても構わない。

以上説明した実施の形態によれば、パターン描画におけるスループット向上を目的とした光源高輝度化の限界を突破できる高スループットなパターン描画を実現できる。

本発明に係る露光装置を用いて露光する汎用感光性樹脂の吸光特性を示す図である。 本発明に係る露光装置を用いて露光する汎用感光性樹脂の分光感度特性を示す図である。 本発明に係る露光装置の実施形態の最良例を示す概略図である。 本発明に係る露光方法によるパターン描画結果（パターン描画時間と膜厚の関係）の一例を示す図である。 本発明に係る露光装置の別の実施形態例を示す概略図である。 本発明に係る露光装置の更に別の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る露光装置の更に別の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係るパターン形成方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る露光装置の更に別の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る照射位置の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る照射位置の別の実施形態例を示す概略図である。 本発明に係る露光装置の変調素子の配置例を示す概略図である。 本発明に係る露光装置の更に別の実施形態の一例を示す概略図である。

符号の説明

１…第１の照射光源、２…第２の照射光源、３…分光手段、４…有害光線成分除去のための光学的手段、５…光変調光学系、６ａおよび６ｂ…導光光学要素、７…結像光学系、７ａ…第１結像レンズ、７ｂ…マイクロレンズアレイ、７ｃ…回折格子、７ｄ…第２結像レンズ、８…ビーム成形光学系、９…変調制御部、１０…被露光物、１１…ステージ、１３…ステージコントローラ、２２０…フォトマスク、３０…主制御部、３１…記録装置、３２…データ表示部、３３…入力手段、４０…ネットワーク、４１…ＣＡＤシステム、５０…ミラー光学系、５１…フィルタ、５２…インテグレータ、５３…第１の方向制御ミラー、５４…第２の方向制御ミラー、５５…結像光学系、５６…ビーム、５９…生産計画制御装置、６１…方向制御ミラー、６２…結像光学系、２５５…インテグレータ、２５６…コンデンサレンズ、２５７…プロジェクションレンズ、１００…露光ヘッド、１１０…ベッド、１１１…テーブル、１１３…コラム、１１６…光束、２００…制御装置、３０２…照明光学系、３０３…音響光学素子、３０４…ポリゴンミラー、３０５…ｆ−θレンズ、５００…空間変調素子の筐体外形、５０１ａ…空間変調素子によって変調された光束が結像する領域の１、５０１ｂ…空間変調素子によって変調された光束が結像する領域の１、５０１ｃ…空間変調素子によって変調された光束が結像する領域の１、５０１ｄ…空間変調素子によって変調された光束が結像する領域の１、５０１ｅ…空間変調素子によって変調された光束が結像する領域の１。

Claims (16)

1. 第１の照射光源と、
   前記第１の照射光源から出射された照射光を露光パターンデータに基づいて変調して光束を形成する光変調光学系と、
   前記光変調光学系で形成された光束を被露光物の表面に結像させて描画する結像光学系と、
   前記結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
   前記被露光物の表面にエネルギー線を照射する第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
2. 第１の照射光源と、
   前記第１の照射光源から出射された照射光を露光パターンデータに基づいて光束を形成するようにデジタル変調する２次元デジタル光変調素子と、
   前記２次元デジタル光変調素子で形成された光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
   前記被露光物の表面にエネルギー線を照射する第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
3. 第１の照射光源であるビーム光源と、
   前記第１の照射光源から出射された照射光を露光パターンデータに基づいて光束を形成するように変調する光変調光学系と、
   前記光変調光学系で形成された光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
   前記被露光物の表面にエネルギー線を照射する第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
4. 紫外線を含有する光を出射する第１の照射光源と、
   前記第１の照射光源から出射された照射光を所望の露光パターンデータに基づいて光束を形成するように変調する２次元デジタル光変調素子と、
   前記２次元デジタル光変調素子で形成された光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
   前記被露光物の表面にエネルギー線を照射する第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
5. 紫外線を含有する光を出射する第１の照射光源と、
   露光パターンデータに基づいて遮光性パターンが描画されているフォトマスクを保持するためのフォトマスク保持機構と、
   前記フォトマスクを透過した光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
   前記被露光物の表面にエネルギー線を照射する第２の照射光源とを備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のマスクレス露光装置であって、
   前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光の結像領域の端部から前記被露光物の端部までの何れかの領域に配置されることを特徴とするマスクレス露光装置。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載のマスクレス露光装置であって、
   前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光結像中心軸と平行に配置されることを特徴とするマスクレス露光装置。
8. 請求項１乃至５のいずれかに記載のマスクレス露光装置であって、
   前記第２の照射光源からの出射光の光軸中心線が、前記第１の照射光源からの出射光結像中心軸と被露光物表面で交差するように配置されることを特徴とするマスクレス露光装置。
9. 被露光物の表面にパターン形状に加工された光束を照射し、現像して感光性材料を加工する露光方法であって、
   第１の露光によって照射される領域を含有する面積内にエネルギー線を照射する第２の露光する工程を有することを特徴とする露光方法。
10. 被露光物の表面にパターン形状に加工された光束を照射し、現像して感光性材料を加工するマスクレス露光方法において、
    パターン形状に加工された光束を照射する第１の露光照射と、第１の露光によって照射される領域を含有する所望の面積内に均一のエネルギー線を照射する第２の露光照射とを同時に実施することを特徴とする露光方法。
11. パターン形状に加工された光束を照射する第１の露光照射光源光学系と、第１の露光によって照射される領域を含有する所望の面積内にエネルギー線を照射する第２の露光照射光源光学系とを備えたことを特徴とする露光装置。
12. 請求項１１に記載の露光装置であって、
    前記第１の露光照射源光学系と前記第２の露光照射源光学系とが連動制御されることを特徴とする露光装置。
13. 第１の照射光源と、
    該第１の照射光源から出射された第１の照射光を所望の露光パターンデータに基づいて変調する光変調光学系と、
    該光変調光学系で形成された光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
    該結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
    第２の照射光源と、
    該第２の照射光源から出射された第２の出射光を波長毎に分光する分光光学系とを備えたことを特徴とする露光装置。
14. 請求項１３に記載された露光装置であって、
    前記第２の出射光を波長毎に分光する分光光学系は、
    前記分光光学系を通過して分光された光束が、
    前記第１の照射光源から出射して、変調光学系、結像光学系を通過して前記所望形状の光束が結像・描画された領域を含有するべく配置されていることを特徴とする露光装置。
15. 第１の照射光源と、
    前記第１の照射光源から出射された第１の照射光を露光パターンデータに基づいて変調する光変調光学系と、
    前記光変調光学系で形成された光束を被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
    前記結像光学系で結像される光束と前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
    波長選択手段を有する第２の照射光源とを備えたことを特徴とする露光装置。
16. 基板上に感光性材料を成膜し、
    前記感光性材料に光化学反応を誘起した後に現像してレジストパターンを形成し、
    前記レジストパターンを用いて導体を加工する配線基板の製造方法において、
    前記感光性材料に光化学反応を誘起する工程を
    加工された光束を照射して所望箇所のみの光化学反応を誘起する第１の露光照射の段階と、少なくとも第１の露光照射によって照射される領域を含有するように均一にエネルギー線を照射して第１の露光照射の段階で照射された領域の近傍を含む領域にも光化学反応を誘起する段階に分割したことを特徴とする配線基板の製造方法。
    

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