JP2008046221A - Focus adjustment method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工対象のうねり量を取得し、そのうねり量に基づいて光学系に設けられた焦点調整機構を制御して加工対象上に焦点を合わせる焦点調整方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a focus adjustment method and apparatus for acquiring a waviness amount of a processing target and controlling a focus adjustment mechanism provided in an optical system based on the waviness amount to focus on the processing target.
従来から、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)等の空間光変調素子(SLM)を利用し、画像データ(画像情報)に応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。 Conventionally, various exposure apparatuses that use a spatial light modulation element (SLM) such as a digital micromirror device (DMD) to perform image exposure with a light beam modulated according to image data (image information) have been proposed. ing.
例えば、DMDは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に2次元状に配列されたミラーデバイスであり、このDMDを用いた露光装置では、レーザ光を照射する光源、光源から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系、レンズ系の略焦点位置に配置されたDMD、DMDで反射されたレーザ光を走査面上に結像するレンズ系、を備えた露光ヘッド(スキャナ)により、画像データ等に応じて生成した制御信号によりDMDのマイクロミラーの各々をオンオフ制御してレーザ光を変調し、変調されたレーザ光で、ステージ上にセットされ走査方向に沿って移動される感光材料に対し画像露光を行っている。 For example, the DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors whose reflecting surfaces change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon. In an exposure apparatus using this DMD, , A light source that emits laser light, a lens system that collimates the laser light emitted from the light source, a DMD that is arranged at a substantially focal position of the lens system, and a lens system that forms an image of the laser light reflected by the DMD on the scanning surface , Each of the DMD micromirrors is controlled on and off by a control signal generated according to image data or the like, and the laser beam is modulated, and the modulated laser beam is set on the stage. Then, image exposure is performed on the photosensitive material moved along the scanning direction.
そして、上記のような露光装置として、感光材料のうねりや厚さのバラツキに追従して被露光面にレーザ光の焦点を合わせるオートフォーカス機能を備えた露光装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 As an exposure apparatus as described above, there has been proposed an exposure apparatus having an autofocus function for focusing the laser beam on the surface to be exposed following the waviness and thickness variation of the photosensitive material (for example, a patent) Reference 1).
上記のような露光装置においては、露光ヘッドよりも感光材料の移動方向上流側に、感光材料の被露光面との距離を測定するオートフォーカス用の変位センサが配設されている。そして、露光前に、変位センサによる感光材料の被露光面との距離測定を行い、その取得した測定情報に基づいて、露光ヘッドのレーザ光出射側に設けたフォーカス機構を被露光面にレーザ光の焦点を一致させるよう制御して露光することにより、レーザ光による焦点位置の精度向上を図っている。 In the exposure apparatus as described above, an autofocus displacement sensor for measuring the distance from the exposed surface of the photosensitive material is disposed upstream of the exposure head in the moving direction of the photosensitive material. Before the exposure, the distance from the exposed surface of the photosensitive material is measured by a displacement sensor, and based on the obtained measurement information, a focus mechanism provided on the laser beam emission side of the exposure head is applied to the exposed surface by the laser beam. By controlling the exposure so that the focal points of the light beams coincide with each other, the accuracy of the focal position by the laser beam is improved.
ここで、上記のようなオートフォーカス機能を備えた露光装置においては、変位センサにより所定の間隔毎に距離測定が行われ、その距離測定データがフォーカス機構の制御に利用される。
しかしながら、上記のようにして所定の間隔毎の距離測定データをフォーカス機構の制御にそのまま用いたのでは、計測ノイズなどの影響があり、高周波信号となるため、フォーカス機構をスムーズに動かすことができない。また、光学系位置での距離演算結果の誤差が大きくなり、計測対象のうねりに対して精度よくフォーカスを追従させることができない。また、データ量が大きく、演算処理が重くなり、タクトに影響する可能性がある。 However, if the distance measurement data for each predetermined interval is used as it is for the control of the focus mechanism as described above, there is an influence of measurement noise and the like, resulting in a high-frequency signal, and the focus mechanism cannot be moved smoothly. . Further, the error of the distance calculation result at the optical system position becomes large, and the focus cannot be accurately followed to the undulation of the measurement target. In addition, the amount of data is large, calculation processing becomes heavy, and there is a possibility of affecting tact.
本発明は、上記事情に鑑み、よりスムーズかつ精度よくフォーカス機構を動かすことができる焦点調整方法および装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a focus adjustment method and apparatus capable of moving a focus mechanism more smoothly and accurately.
本発明の焦点調整方法は、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系および加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させ、その移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得し、その取得したうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成し、その生成した制御データに基づいて焦点調整機構を制御することを特徴とする。 The focus adjustment method of the present invention relatively moves a plurality of distance measuring means for measuring a distance between a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism that focuses on the processing target and a processing target, and the processing target, Based on the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means by movement, the amount of waviness of the processing object at the position of each optical system is acquired, and the acquired amount of waviness is interpolated in the moving direction. To generate control data for the focus adjustment mechanism of each optical system, and control the focus adjustment mechanism based on the generated control data.
また、上記本発明の焦点調整方法においては、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するようにすることができる。 In the focus adjustment method of the present invention, the swell amount can be acquired based on the thinned data obtained by thinning the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means.
また、各光学系毎に設けられた制御データ生成手段によって制御データを生成するようにすることができる。 Further, the control data can be generated by the control data generating means provided for each optical system.
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正するようにすることができる。 Further, it is possible to acquire a deviation amount of measurement data due to a difference in position between the optical system and each distance measuring unit in the moving direction, and correct the swell amount based on the obtained deviation amount.
本発明の焦点調整装置は、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系と、加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と、光学系および各距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させる移動手段と、移動手段による移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得するうねり量取得手段と、うねり量取得手段によって取得されたうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成する制御データ生成手段と、制御データ生成手段により生成された制御データに基づいて焦点調整機構を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 The focus adjustment apparatus of the present invention includes a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target, a plurality of distance measuring means for measuring a distance from the processing target, the optical system, each distance measuring means, and processing Acquires the amount of waviness of the processing target at the position of each optical system based on the moving data for moving the target relative to each other and the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement of the moving means. An undulation amount acquiring means, a control data generating means for generating control data of the focus adjustment mechanism of each optical system by interpolating the undulation amount acquired by the undulation amount acquiring means with respect to the moving direction, and a control data generating means And a control means for controlling the focus adjustment mechanism based on the generated control data.
また、上記本発明の焦点調整装置においては、うねり量取得手段を、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するものとすることができる。 In the focus adjustment apparatus of the present invention, the swell amount acquisition means acquires the swell amount based on the thinned data obtained by thinning the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means. be able to.
また、制御データ生成手段を、各光学系毎に設けるようにすることができる。 Further, the control data generating means can be provided for each optical system.
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正する補正手段を備えるようにすることができる。 Further, it is provided with a correcting means for acquiring a deviation amount of measurement data due to a difference in position between the optical system and each distance measuring means in the moving direction and correcting the undulation amount based on the obtained deviation amount. Can do.
ここで、上記「うねり量」とは、加工対象のうねりだけでなく、厚さ寸法誤差も含むものとする。 Here, the “waviness amount” includes not only waviness to be processed but also a thickness dimension error.
本発明の焦点調整方法および装置によれば、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系および加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させ、その移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得し、その取得したうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成し、その生成した制御データに基づいて焦点調整機構を制御するようにしたので、上記のように補間を行うことによってより滑らかな制御データを生成することができ、よりスムーズに焦点調整機構を動かすことができる。 According to the focus adjustment method and apparatus of the present invention, a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target and a plurality of distance measuring means for measuring the distance to the processing target are relatively connected to the processing target. Based on the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means by the movement, the waviness amount of the processing object at the position of each optical system is acquired, and the obtained waviness amount is obtained in the moving direction. Since the control data of the focus adjustment mechanism of each optical system is generated by interpolating and the focus adjustment mechanism is controlled based on the generated control data, smoothing is performed by performing interpolation as described above. Control data can be generated, and the focus adjustment mechanism can be moved more smoothly.
また、計測対象のうねりに対して高精度にフォーカスを追従させることができる。 Further, the focus can be made to follow the undulation of the measurement target with high accuracy.
また、上記本発明の焦点調整方法において、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するようにした場合には、うねり量の情報量を少なくすることができるので、制御データの演算処理をより軽くすることができ、高速に行うことができる。 Further, in the focus adjustment method of the present invention, when the undulation amount is acquired based on the thinned data obtained by thinning out the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means, Since the amount of information can be reduced, the control data calculation process can be made lighter and performed at high speed.
また、各光学系毎に設けられた制御データ生成手段によって制御データを生成するようにした場合には、制御データの演算処理を各制御データ生成手段に分散することができ、より高速に演算を行うことができる。 In addition, when the control data is generated by the control data generation means provided for each optical system, the control data calculation process can be distributed to each control data generation means, and the calculation can be performed at a higher speed. It can be carried out.
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正するようにした場合には、上記のようなずれ量も考慮した焦点調整を行うことができる。 Further, when the amount of measurement data deviation due to the difference in position in the movement direction between the optical system and each distance measuring means is acquired, and the amount of undulation is corrected based on the obtained amount of deviation, the above Thus, it is possible to perform the focus adjustment in consideration of the shift amount.
以下、図面を参照して本発明の焦点調整方法および装置の一実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態を用いた露光装置の概略構成を示す斜視図である。 Hereinafter, an exposure apparatus using an embodiment of a focus adjustment method and apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus using an embodiment of the present invention.
図1には本発明の一実施形態に係る露光装置が示され、図2〜図7には本実施形態に係る露光装置に適用される露光ヘッド及び空間光変調素子が示されている。 FIG. 1 shows an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 show an exposure head and a spatial light modulator applied to the exposure apparatus according to this embodiment.
図1に示すように、露光装置100は、4本の脚部154に支持された矩形厚板状の設置台156を備えている。設置台156の上面には、長手方向に沿って2本のガイド158が延設されており、これら2本のガイド158上には、矩形平盤状のステージ152が設けられている。ステージ152は、長手方向がガイド158の延設方向を向くよう配置され、ガイド158により設置台156上を往復移動可能に支持されており、図示しない駆動装置に駆動されてガイド158に沿って往復移動する。このステージ152の上面には、感光材料150が図示しない位置決め部により載置位置を決められた状態で吸着され保持される。
As shown in FIG. 1, the
設置台156の中央部よりもステージ152の移動方向の上流側及び下流側には、ゲート160、161が所定の間隔で配置されている。ゲート160、161は、ステージ152の移動経路を跨ぐようコ字状に形成されており、両先端部が設置台156の両側面に固定されている。
ステージ152の移動方向の上流側に配置されたゲート160には、その上流側に向けられた前面の上部(ステージ152の移動経路の上方)に、3台の検出ユニット180がステージ152の移動方向と直交する方向に沿って所定の間隔で固定配置されている。検出ユニット180は、上流側に配置されたCCDカメラ182と下流側に配置された変位センサ184とが一体化されて略箱型とされており、CCDカメラ182のレンズ部186及び変位センサ184のセンサ部188は共に下方へ向けられている。
In the
ステージ152の移動方向の下流側に配置されたゲート161には、その下流側に向けられた後面の上部(ステージ152の移動経路の上方)に、スキャナ162が固定配置されている。
In the
また、ステージ152の駆動装置、スキャナ162及び検出ユニット180は、これらを制御するコントローラ190に接続されている。このコントローラ190により、後述する露光装置100の露光動作時には、ステージ152は所定の速度で移動するよう制御され、検出ユニット180は所定のタイミングで感光材料150を検出するよう制御され、露光ヘッド166は所定のタイミングで感光材料150を露光するよう制御される。
Further, the driving device of the
スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n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166を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3B, the
露光ヘッド166で露光される領域である露光エリア168は、図2に示すように、短辺が走査方向に沿った矩形状であり、走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。そして、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、図1及び図2に示すように、走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。
As shown in FIG. 2, the
図3(A)及び(B)に示すように、露光ヘッド166はライン状に配列されている上に、帯状の露光済み領域170のそれぞれが、隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では1倍)ずらして配置されている。このため、たとえば、1行目の最も左側に位置する画像領域168Aと、画像領域168Aの右隣に位置する画像領域168Cとの間の露光できない部分は、2行目の最も左側に位置する画像領域168Bにより露光される。同様に、画像領域168Bと、画像領域168Bの右隣に位置する画像領域168Dとの間の露光できない部分は、画像領域168Cにより露光される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
露光ヘッド166A〜166Hの各々は、図4、及び図5(A)、(B)に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを含むスキャナ制御部を備えた前述のコントローラ190に接続されている。このコントローラ190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166毎にDMD50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。
Each of the exposure heads 166A to 166H is a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data, as shown in FIG. 4 and FIGS. A digital micromirror device (DMD) 50 is provided. The
また、ミラー駆動制御部では、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166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御については後述する。
In addition, the mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the
DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射する反射鏡69がこの順に配置されている。
On the light incident side of the
レンズ系67は、図5に示すように、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を平行光化する1対の組合せレンズ71、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ73、及び光量分布が補正されたレーザ光をDMD上に集光する集光レンズ75で構成されている。組合せレンズ73は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
As shown in FIG. 5, the
DMD50は、図6示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、ピッチ13.68μm、1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。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62が設けられており、マイクロミラー62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。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。
As shown in FIG. 6, the
DMD50のSRAMセル60に、マイクロミラー60の傾斜状態(変調状態)を示すデジタル信号が書き込まれ、さらにSRAMセル60からマイクロミラー62にデジタル信号が出力されると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50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。
When a digital signal indicating the tilt state (modulation state) of the micromirror 60 is written in the SRAM cell 60 of the
図7には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示しており、図7(A)は、マイクロミラー62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62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。この図7(A)、(B)に示すように、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを画像信号に応じて制御することにより、DMD50に入射された光ビームはそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。なお、オフ状態のマイクロミラー62により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示省略)が配置されている。そして、それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、コントローラ190からの指令を受けて、上述のデータ処理部及びミラー駆動制御部を含むスキャナ制御部により行われる。
FIG. 7 shows an example of a state in which a part of the
また、DMD50の光反射側には、図5に示すように、DMD50で反射されたレーザ光を感光材料150の走査面(被露光面)56上に結像するレンズ系54、58、レンズ系54、58を透過したレーザ光の焦点距離を調整するフォーカス機構59がこの順に配置されている。
Further, on the light reflection side of the
レンズ系54、58は、DMD50と被露光面56とが共役な関係となるように配置されており、本実施形態では、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が均一化され、DMD50に入射された後、各画素がこれらのレンズ系54、58によって約5倍に拡大され、集光されるように設定されている。
The
フォーカス機構59は、透明ガラス材料によってクサビ状(台形柱状)に形成された一対のガラス部材(ペアクサビガラス)210、212を備えている。本実施形態では、ガラス部材210、212の屈折率nがn=1.53とされており、この一対のガラス部材210、212は、互いに反転した向きでレーザ光の光軸に沿って隣接配置されている。
The
詳細には、レーザ光の入射側(DMD50側)に設けられたガラス部材210は、底面が一側方(図5(A)の上方)へ向けられ、底面と平行な頂面が他側方(図5(A)の下方)へ向けられると共に、底面及び頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面210Aとされ、光入射面210Aに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面210Bとされており、さらに、DMD50側から出射されるレーザ光の光軸に対して光入射面210Aが略直交し、光出射面210Bが傾斜する向きに配置されている。
Specifically, the
また、レーザ光の出射側(被露光面56側)に設けられたガラス部材212は、底面が他側方(図5(A)の下方)へ向けられ、底面と平行な頂面が一側方(図5(A)の上方)へ向けられると共に、底面及び頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面212Bとされ、光出射面212Bに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面212Aとされており、さらに、DMD50側から出射されるレーザ光の光軸に対して光出射面212Bが略直交し、光入射面212Aが傾斜する向きに配置されている。
Further, the
そしてこの一対のガラス部材210、212は、図5(A)、(B)に示すように、ガラス部材210の光出射面210Bとガラス部材212の光入射面212Aとが僅かな隙間をあけて相対する非接触の状態で、ガラス部材210の光入射面210Aとガラス部材212の光出射面212Bとが平行にされる共に上記のようにレーザ光の光軸に対して略直交している。また本実施形態では、ガラス部材210の光出射面210Bとガラス部材212の光入射面212Aの間隔が0.1mmに設定されている。
Then, as shown in FIGS. 5A and 5B, the pair of
フォーカス機構59は上記のように構成されており、このフォーカス機構59によるレーザ光の焦点距離の調整では、コントローラ190のフォーカス機構制御部によりガラス部材210は、図8に示すように、図中の二点鎖線で示した基準位置から、図8(A)に示す矢印SA方向、又は、図8(B)に示す矢印SB方向へ移動する。
The
ここで、ガラス部材210が基準位置にある場合のガラス部材210の光入射面210Aとガラス部材212の光出射面212Bとの距離、すなわち互いの間に設けられた僅かな隙間を含むガラス部材210、212のトータルの厚さ寸法をtとすると、厚さ寸法tは、ガラス部材210が基準位置から矢印SA方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔtだけ減少し(−Δt)、ガラス部材210が基準位置から矢印SB方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔtだけ増加する(+Δt)。
Here, when the
このように、ガラス部材210、212の厚さ寸法tが変化すると(±Δt)、レーザ光がガラス部材210、212を透過する透過距離が変化して、レーザ光の焦点距離FDが変化する(±ΔFD)。なお、図8に示したPSは結像面を表している。
Thus, when the thickness dimension t of the
また、ガラス部材210、212の屈折率n(本実施形態ではn=1.53)とすると、このガラス部材210、212の厚さ寸法tの変化量に応じたレーザ光の焦点距離FDの変化量は、下式によって求められる。
Further, assuming that the refractive index n of the
+ΔFD=+Δt−(+Δt)/n
−ΔFD=−Δt−(−Δt)/n
次に、上記のように構成された露光装置100による感光材料150に対する露光動作及び露光動作におけるデータ処理内容について説明する。
+ ΔFD = + Δt − (+ Δt) / n
−ΔFD = −Δt − (− Δt) / n
Next, an exposure operation for the
先ず、露光パターンに応じた画像データがコントローラ190に入力されると、コントローラ内のフレーム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。
First, when image data corresponding to an exposure pattern is input to the
次に、感光材料150をステージ152にセットし、オペレータがコントローラ190の操作部から露光開始の入力操作を行う。なお、露光装置100により画像露光を行う感光材料150としては、プリント配線基板や液晶表示装置等のパターンを形成(画像露光)する材料としての基板やガラスプレート等の表面に、感光性エポキシ樹脂等のフォトレジストを塗布、又ドライフィルムの場合はラミネートしたものなどが挙げられる。
Next, the
上記の入力操作により、露光装置100の露光動作が開始すると、コントローラ190は駆動装置を制御し、ステージ152が図1に示される原点位置からガイド158に沿って下流側に一定速度で移動開始する。このステージの移動開始に同期して、又は、感光材料150の先端が検出ユニット180のCCDカメラ182の真下に達する少し手前のタイミングで、各検出ユニット180はコントローラ190により制御されて作動する。
When the exposure operation of the
ステージ152の移動に伴い、感光材料150が検出ユニット180の下方を通過する際には(図9の150Aから150Bへ移動)、CCDカメラ182によるアライメント測定と、変位センサ184によるフォーカス測定とが同時に行われる。
When the
先ず、感光材料150が3台のCCDカメラ182の下方を通過する際には、図10(A)に示すように、各CCDカメラ182は感光材料150を撮影し、その撮影した画像データ(撮影データ)をコントローラ190のデータ処理部へ出力する。
First, when the
データ処理部は、入力された撮影データから、アライメント用の基準部として感光材料150に設けられたアライメントマークや基準孔、あるいは感光材料150の縁部や角部等を検出して感光材料150の位置及び被露光面56に対する適正な露光位置を把握する。そして、後述するスキャナ162による画像露光時に、フレームメモリに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号をその適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御(アライメント)を行う。
The data processing unit detects an alignment mark or a reference hole provided in the
また、感光材料150が3台の変位センサ184の下方を通過する際には、各変位センサ184は感光材料150の先端と後端の検出(エッジ検出処理)を含む被露光面56との距離測定を行い(図10(A)参照)、その測定した測定データ(フォーカス測定データ)をコントローラ190のスキャナ制御部へ出力する。
Further, when the
スキャナ制御部は、入力されたフォーカス測定データに基づいて感光材料150の先端及び後端を認識すると共に、感光材料150のうねりや厚さ寸法誤差を把握するための演算処理を実行する。さらに、この処理結果に基づいて、各露光ヘッド166のフォーカス機構59を駆動制御する制御データを生成してスキャナ162へ出力し、各露光ヘッド166から照射される光ビームの焦点位置を感光材料150の被露光面56に一致させるフォーカス制御を行う。
The scanner control unit recognizes the leading end and the trailing end of the
ここで、上記の演算処理とフォーカス制御の内容について説明する。 Here, the contents of the above arithmetic processing and focus control will be described.
感光材料150の移動方向をY方向とし、移動方向と直交する方向(感光材料150の幅方向)をX方向とすると、Y方向の演算処理は、最初に、変位センサ184によって感光材料150の移動に伴い所定の移動間隔で取得した測定データの平均値を複数求めることを行う。本実施形態では、図11に示すように、感光材料150の移動に伴い1mm間隔で測定データを取得し、前後8mmの測定データの移動平均を算出して1mm間隔の移動平均された測定データを取得する。なお、このとき感光材料150の先端から8mmまでの測定データについては、図12(A)に示すように、先端から8mmの位置における移動平均値αを使用するものとし、また、感光材料150の後端から8mmまでの測定データについては、図12(B)に示すように、後端から8mmの位置における移動平均値βを使用するものとする。
Assuming that the moving direction of the
上記のようにして感光材料150の先端から後端まで1mm間隔の移動平均された測定データが取得される。
As described above, measurement data obtained by moving average at intervals of 1 mm from the front end to the rear end of the
そして、次に、コントローラ190において、上記のようにして取得された1mm間隔の測定データに対して間引き処理が施され、10mm間隔の測定データが取得される。上記のように10mm間隔の間引きデータとすることにより、後段の演算処理を軽くすることができ、高速化することができる。
Next, the
そして、次に、コントローラ190において、図13に示すように、変位センサ基準位置Z0から10mm間隔の測定データZ1〜Z6が差し引かれ、基板うねり量Z1’〜Z6’が算出される。なお、変位センサ基準位置Z0とは、感光材料150が平らな状態である場合における感光材料150と変位センサ184との距離である。
Then, in the
そして、各変位センサ184毎について、基板うねり量Z1’〜Z6’が取得される。
Then, the substrate undulation amounts Z1 'to Z6' are acquired for each
次に、上記のようにして各変位センサ184毎に取得された基板うねり量Z1’〜Z6’を(図14中の白丸)、図14に示すようにX方向について直線補間することによって、各露光ヘッド166位置における感光材料150の基板うねり量Z1’’〜Z6’’(図14中における×印)を算出する。なお、本実施形態では、X方向について直線補間するようにしたが、その他の補間方法を用いてもよい。
Next, the substrate waviness amounts Z1 ′ to Z6 ′ obtained for each
そして、上記のように取得された露光ヘッド166毎の基板うねり量Z1’’〜Z6’’に対し、露光ヘッド166のY方向のはしり誤差が加算される。
Then, a peeling error in the Y direction of the
ここで、露光ヘッド166のY方向のはしり誤差とは、露光ヘッド166と変位センサとのY方向についての位置の違いによる基板うねり量のずれ量である。たとえば、図15に示すようにガイド158のレールのうねりがある場合には、Y方向のはしり誤差はDということになる。
Here, the peeling error in the Y direction of the
そして、次に、Y方向のはしり誤差が加算された露光ヘッド166毎の基板うねり量Z1’’〜Z6’’は、図16に示すように、Y方向について3次スプライン補間される。そして、その3次スプライン補間の結果に基づいて、1mm間隔のフォーカス機構59の制御データを取得する。
Then, the substrate waviness amounts Z1 ″ to Z6 ″ for each
ここで、上記3次スプライン補間は、コントローラ190において行われるが、各露光ヘッド166毎に設けられたCPUによって演算される。上記のように露光ヘッド166毎に設けられたCPUによってそれぞれ3次スプライン補間を行うようにすることにより演算処理速度を早くすることができる。また、本実施形態では、3次スプライン補間を行うようにしたが、その他の補間方法を用いるようにしてもよい。
Here, the cubic spline interpolation is performed by the
そして、上記のようにして取得された露光ヘッド166毎のフォーカス機構59の制御データが、コントローラ190のフォーカス機構制御部に入力され、フォーカス機構59が制御される。以上が演算処理とフォーカス制御の内容である。
Then, the control data of the
感光材料150が検出ユニット180を通過すると(図9の150B位置)、検出ユニット180によるアライメント測定及びフォーカス測定(同時測定)が完了する。さらに、検出ユニット180を通過した感光材料150はステージ152の移動に伴いスキャナ162側へ移動し、露光開始位置に達すると、スキャナ162の各露光ヘッド166は光ビームを照射して感光材料150の被露光面56に対する画像露光を開始する。
When the
ここで、コントローラ内のフレーム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、データ処理部は、読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号を生成する。この制御信号には、前述した補正制御(アライメント)により、アライメント測定した感光材料150に対する露光位置ずれの補正が加えられる。そして、ミラー駆動制御部は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々をオンオフ制御する。
Here, the image data stored in the frame memory in the controller is sequentially read for each of a plurality of lines, and the data processing unit generates a control signal for each
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザ光が出射されると、DMD50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、レンズ系54、58により感光材料150の被露光面56上に結像される。ここで、レーザ光の焦点は、前述したフォーカス機構59を用いて行うフォーカス制御により、その露光位置での被露光面−露光ヘッド(レンズ系)間距離に応じて被露光面56上に合わせられる。
When laser light is emitted from the fiber
このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされ、感光材料150の被露光面56は、DMD50の使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア168)で露光される。また、感光材料150がステージ152と共に下流側へ移動することにより、被露光面56はレーザ光によりステージ移動方向と反対の方向に走査露光される。そして被露光面56には、各露光ヘッド166のレーザ光により走査露光された帯状の露光済み領域170が形成される。この走査露光では、フォーカス制御により走査に同期してレーザ光の焦点が被露光面56の形状に倣い滑らかに追従するよう被露光面56上に合わせられる。
In this manner, the laser light emitted from the fiber
感光材料150がスキャナ162を通過し(図9の150C位置)、スキャナ162による感光材料150の画像露光が完了すると、ステージ152は駆動装置により逆方向へ駆動され、ガイド158に沿って最上流側にある原点に復帰する。以上により、露光装置100による感光材料150に対する露光動作が終了する。
When the
上記実施形態においては、空間変調素子としてDMDを備えた露光ヘッドについて説明したが、空間変調素子としてはDMDの他に、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間変調素子(SLM;Spacial Light Modulator)、電気光学効果により透過光を変調する光学素子(PLZT素子)や液晶光シャッタ(FLC)等を用いることも可能である。 In the above-described embodiment, the exposure head including the DMD as the spatial modulation element has been described. As the spatial modulation element, for example, a micro electro mechanical systems (SMEM) type spatial modulation element (SLM; Spatial Light) in addition to the DMD. Modulator), an optical element (PLZT element) that modulates transmitted light by an electro-optic effect, a liquid crystal light shutter (FLC), and the like can also be used.
また、本発明は、上記のような露光装置に限らず、たとえば、レーザーアニール装置など、集光ビームを照射するような装置に適用することができる。 The present invention is not limited to the exposure apparatus as described above, and can be applied to an apparatus that irradiates a focused beam, such as a laser annealing apparatus.
56 被露光面
59 フォーカス機構(焦点調整機構)
100 露光装置
150 感光材料(加工対象)
152 ステージ(移動手段)
162 スキャナ
166 露光ヘッド(光学系)
180 検出ユニット
182 CCDカメラ
184 変位センサ(距離測定手段)
190 コントローラ(うねり量取得手段、制御データ生成手段、制御手段、補正手段)
56 Surface to be exposed 59 Focus mechanism (focus adjustment mechanism)
100
152 stage (moving means)
162
180
190 controller (waviness acquisition means, control data generation means, control means, correction means)
Claims (8)
該移動により前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、前記各光学系の位置における前記加工対象のうねり量を取得し、
該取得したうねり量を前記移動方向について補間することによって前記各光学系の前記焦点調整機構の制御データを生成し、
該生成した制御データに基づいて前記焦点調整機構を制御することを特徴とする焦点調整方法。 A plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target and a plurality of distance measuring means for measuring a distance from the processing target and the processing target are relatively moved;
Based on the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement, the amount of waviness of the processing object at the position of each optical system is acquired,
Interpolating the acquired amount of waviness in the direction of movement to generate control data for the focus adjustment mechanism of each optical system;
A focus adjustment method, wherein the focus adjustment mechanism is controlled based on the generated control data.
前記加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と、
前記光学系および前記各距離測定手段と前記加工対象とを相対的に移動させる移動手段と、
該移動手段による移動により前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、前記各光学系の位置における前記加工対象のうねり量を取得するうねり量取得手段と、
前記うねり量取得手段によって取得されたうねり量を前記移動方向について補間することによって前記各光学系の前記焦点調整機構の制御データを生成する制御データ生成手段と、
該制御データ生成手段により生成された制御データに基づいて前記焦点調整機構を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調整装置。 A plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a workpiece;
A plurality of distance measuring means for measuring the distance to the workpiece;
Moving means for relatively moving the optical system and the distance measuring means and the processing object;
Based on the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement by the moving means, a waviness amount acquiring means for acquiring the waviness amount of the processing target at the position of each optical system;
Control data generating means for generating control data of the focus adjusting mechanism of each optical system by interpolating the waviness amount acquired by the waviness amount acquiring means with respect to the moving direction;
And a control means for controlling the focus adjustment mechanism based on the control data generated by the control data generation means.
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