JP2009086189A - マスクレス露光装置及びマスクレス露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば軸受装置のインナレースやアウタレースの表面ような曲面に温度センサのエレメントなどの露光パターンを高精度に形成することができるマスクレス露光装置を提供する。
【解決手段】 露光用光源１４の光をスポット光に整形して被露光表面ＥＦに向けて出射する光学手段１８と、光学手段から被露光表面に出射するスポット光の出射領域を変更し、且つ、スポット光の領域が変化する速度を変更する出射領域変更手段１２，２２と、露光用光源のオン・オフ制御を行い、且つ、出射領域変更手段を制御することで被露光表面に所定の露光パターンを形成する露光パターン制御手段２４とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスクレス露光装置及びマスクレス露光方法に関し、特に、軸受装置の内輪、外輪表面などの曲面形状に、フォトマスクを用いずに温度センサのエレメントなどの微細な露光パターンを形成する技術に関する。

一般に、回転部品を支持する軸受装置は、組み込んだ後は定期検査を行わず、温度異常等の不具合が発生したときに初めて分解して内部を検査している。そこで、温度異常の不具合を事前に予測することが可能な軸受装置として、チップ型積層サーミスタからなる温度センサを、軸受装置の内部に組み込んだ装置が提案されている（例えば特許文献１）。
ところで、軸受装置のインナレースやアウタレース近傍の温度を測定すると、温度異常を迅速且つ正確に検知することができるが、特許文献１の装置は、小型に形成した温度センサをレース近傍の所望の位置に精密に固定することが難しい。また、温度センサをレース近傍に接着剤で貼り付ける場合も考えられるが、貼り付け時の余分な接着剤が、その熱容量によって正確な温度測定に悪影響を与えるおそれがある。

一方、半導体微細加工技術で広く採用されているフォトリソグラフィ技術は、レジストなどの感光材料を試料表面上に均一にコーティングした後、フォトマスク上のパターンを試料表面上に転写することでパターンを露光する技術であり、最近では、例えばＤＭＤ（Ｄigital Ｍicro mirror Ｄevice）を用いた技術（例えば特許文献２）や、レーザ描画装置（例えば特許文献３）のように、フォトマスクを使用せずに露光光を直接試料表面に照射するマスクレス露光装置も開発されている。

このマスクレス露光装置を利用して前述した温度センサのエレメント（露光パターン）を試料表面に直接設けると、前述した温度センサを所定の位置に精密に、しかも温度測定に悪影響を与える接着剤を不要として設けることができる。
特開２００２−１３０２６３号公報 特開２００４−３６３５９８号公報 特開２００６−３３０１６５号公報

しかし、特許文献２、３のマスクレス露光装置は、平坦な試料表面に露光光を照射して平面パターンを一括して設ける技術であり、軸受装置のインナレースやアウタレースの表面のような曲面の試料表面に温度センサのエレメント（パターン）を一括して設けることはできない。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、例えば軸受装置のインナレースやアウタレースの表面ような曲面に温度センサのエレメントなどの露光パターンを高精度に形成することができるマスクレス露光装置及びマスクレス露光方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る請求項１記載のマスクレス露光装置は、被露光対象物の曲面形状に形成されている表面を被露光表面とし、感光材料を塗布した前記被露光表面に、露光用光源の光をフォトマスクを使用せずに照射して所定の露光パターンを形成するマスクレス露光装置であって、前記露光用光源の光をスポット光に整形して前記被露光表面に向けて出射する光学手段と、前記光学手段から前記被露光表面に出射する前記スポット光の出射領域を変更し、且つ、前記スポット光の領域が変化する速度を変更する出射領域変更手段と、前記露光用光源のオン・オフ制御を行い、且つ、前記出射領域変更手段を制御することで前記被露光表面に所定の露光パターンを形成する露光パターン制御手段とを備えたマスクレス露光装置である。

この請求項１の発明によると、露光パターン制御手段により出射領域変更手段を制御することで、曲面形状の被露光表面上に、高精度の露光パターンが形成される。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のマスクレス露光装置において、前記被露光表面に向けて出射する前記スポット光の焦点情報を検出するオートフォーカス機構を備えており、前記露光パターン制御手段は、前記オートフォーカス機構が検出した焦点情報に基づいて前記出射領域変更手段を制御して前記スポット光の焦点補正を行うことを特徴としている。

この請求項２の発明によると、スポット光の焦点補正が行われるので、さらに高精度の露光パターンが形成される。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のマスクレス露光装置において、前記光学手段は、前記露光用光源の光を平行光に整形するコリメートレンズと、前記平行光の特定の光を透過させるビームスプリッタと、このビームスプリッタを透過した光が前記被露光表面に向かうように光路を変更する反射ミラーと、前記被露光表面及び前記反射ミラーの間に配置され、前記反射ミラーで反射した光を前記スポット光に整形する集光レンズを備えている。

この請求項３の発明によると、簡便な構成で露光用光源の光を被露光表面に局部的に照射することが可能となる。
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のマスクレス露光装置において、前記コリメートレンズと前記ビームスプリッタとの間に、前記コリメートレンズから入射した前記平行光を前記ビームスプリッタに向けて反射しつつ、前記平行光の入射角が変更可能となるように前記露光パターン制御手段の制御により可動自在なスキャナミラーが配置されている。

この請求項４の発明によると、出射領域変更手段の動作の簡便化を図ることが可能となる。
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のマスクレス露光装置において、前記出射領域変更手段は、前記被露光表面に対して前記スポット光の位置が変化するように前記光学手段を移動させる光学移動手段と、前記スポット光の位置に対して前記被露光表面の位置が変化するように前記被露光対象物を支持しながら移動させる被露光対象物移動手段とを備えている。

この請求項５の発明によると、光学移動手段及び被露光対象物移動手段がスポット光の出射領域を変更することで、露光時間の短縮化が図られる。
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のマスクレス露光装置において、前記被露光対象物は円筒部材であり、前記被露光対象物移動手段は、前記円筒部材の軸が水平方向に延在し、且つ、該軸回りに所定角度まで回転可能となるように前記円筒部材を支持しており、前記光学移動手段は、前記円筒部材の軸に沿うＸ方向と、このＸ方向に直交して水平方向に延在するＹ方向と、これらＸ方向及びＹ方向を含む水平面に直交するＺ方向と、このＺ方向回りのΘ方向とに前記光学手段を移動自在としている。

この請求項６の発明によると、光学移動手段及び被露光対象物移動手段の単純な動作により、円筒部材とした被露光対象物の内周面、或いは外周面の所定位置に効率良く露光パターンを形成することが可能となる。
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載のマスクレス露光装置において、前記光学手段は、少なくとも前記反射ミラー及び前記集光レンズを収納して前記スポット光を出射する光学ヘッドを備えており、この光学ヘッドは、前記被露光対象物の狭隘な空間に位置して前記被露光表面に対向可能となるように小型形状に形成されている。

この請求項７の発明によると、被露光対象物の微細な位置に露光パターンを形成することが可能となる。
一方、請求項８記載の発明は、被露光対象物の曲面形状に形成されている被露光表面に、感光材料を塗布する工程と、露光用光源の光により整形したスポット光を前記感光材料に局部的に出射する工程と、前記感光材料の曲面形状、且つ、形成すべき所定の露光パターンに基づいて前記スポット光の出射領域を変更して露光パターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするマスクレス露光方法である。

この請求項８の発明によると、曲面形状の被露光表面に高精度に露光パターンを形成することが可能となる。
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載のマスクレス露光方法において、前記スポット光の出射領域を変更して前記露光パターンを形成する工程を行う際に、前記スポット光の焦点情報を検出して前記スポット光の焦点補正を行う。

この請求項９の発明によると、さらに、曲面形状の被露光表面に高精度に露光パターンを形成することが可能となる。
さらに、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９項に記載のマスクレス露光方法において、前記被露光対象物は、転がり軸受を構成するインナレース、或いはアウタレースであり、前記インナレースの外周面、或いは前記アウタレースの内周面を前記被露光表面とした。

この請求項１０の発明によると、転がり軸受の微細な部位に、高精度に露光パターンを形成することが可能となる。
さらにまた、請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項に記載のマスクレス露光方法において、前記転がり軸受を構成するインナレースの外周面、或いはアウタレースの内周面に形成した露光パターンは、温度センサ等のように薄型センサのエレメントである。

この請求項１１の発明によると、転がり軸受に、高速応答性のセンサを容易に形成することが可能となる。

本発明のマスクレス露光装置によると、露光パターン制御手段により出射領域変更手段を制御し、被露光表面に出射したスポット光の出射領域を変更することで、従来の装置では不可能であった曲面形状の被露光表面上に、高精度に露光パターンを形成することができる。
また、本発明に係るマスクレス露光方法によると、曲面形状の被露光表面上に、高精度に、且つ、短時間で露光パターンを形成することができる。

以下、本発明に係るマスクレス露光装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の１実施形態であるマスクレス露光装置を示す概略構成図であり、図２は、第１実施形態のマスクレス露光装置の要部を示す図であり、図３は、第１実施形態のマスクレス露光装置を使用したマスクレス露光方法の手順を示す図であり、図４は、第２実施形態のマスクレス露光方法を示す図であり、図５は、第３実施形態のマスクレス露光装置の要部を示す図であり、図６は、第３実施形態の光学手段を示すものであり、図７は、第３実施形態の光学手段が動作したときのスポット光の軌跡であり、図８は、第３実施形態の光学手段の動作により形成される直線状の露光パターンを示す図である。

（第１実施形態）
図１の符号２は、転がり軸受を構成するアウタレースである。このアウタレース２が本発明の被露光対象物であり、このアウタレース２の内周面４の所定位置に、所定形状の露光パターン６が形成される。ここで、露光パターン６が形成される領域を被露光表面ＥＦと称する。

第１実施形態のマスクレス露光装置は、軸が略水平方向に延在するようにアウタレース２を保持している保持部８と、固定台１０上に設置され、アウタレース２が軸Ｐ回りに回転するように保持部８を回転させる回転モータ１２と、露光用光源１４で発生した露光光（以下、単に光と称する）をスポット状の出力光１６（以下、スポット光と称する）に整形して被露光表面ＥＦに出射する光学ユニット１８と、固定台２０上に設置されており、光学ユニット１８全体を移動させる光学ユニット移動ステージ２２と、回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２を駆動制御する駆動制御部２４を備えている。

図２に示すように、光学ユニット１８は、長尺方向が略水平方向に延在している光学ユニットハウジング２６内に収納されており、露光用光源１４から第１光ファイバ２８を介して導入された光を平行光に整形する第１コリメートレンズ３０と、整形した平行光から特定の光を透過させる第１、第２ビームスプリッタ３２，３４と、第２ビームスプリッタ３４を透過した光が被露光表面ＥＦに向かうように光路を変更する反射ミラー３６と、反射ミラー３６から反射した光をスポット光１６に集光する集光レンズ３８を備えている。

また、光学ユニットハウジング２６の長手方向の一端側には、光学ヘッド４０が突出して設けられている。この光学ヘッド４０は、アウタレース２の内径空間Ｓで移動可能な小型形状に形成されている。この光学ヘッド４０内には、前述した光学ユニット１８の反射ミラー３６及び集光レンズ３８が収納されている。
光学ユニット移動ステージ２２は、図２に示すように、光学ユニットハウジング２６を、略水平方向（図２の左右方向）であるＸ軸方向に移動可能であり、略水平方向であってＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動可能であり、Ｘ軸及びＹ軸に直交する上下方向であるＺ軸方向に移動可能であり、さらに、Ｚ軸回りであるΘ方向に移動可能な、いわゆるＺＸＹΘ方向に光学ユニットハウジング２６を移動可能な４軸ステージである。

回転モータ１２は、保持部８に保持されたアウタレース２が所定の回転角まで軸Ｐ回りに回転させるステッピングモータなどが使用されている。ここで、保持部８に保持されているアウタレース２の軸Ｐは、光学ユニット移動ステージ２２の移動方向であるＸ軸方向に一致している。
また、光学ユニットハウジング２６には、図２に示すように、オートフォーカス機構４２と、被露光表面観察機構４４が収納されている。

オートフォーカス機構４２は、オートフォーカス用光源４６から第２光ファイバ４８を介して導入された光を平行光に整形する第２コリメートレンズ５０と、この第２コリメートレンズ５０で整形した平行光から焦点補正用として使用する光（以下、焦点補正用光と称する）のみを透過させる第３ビームスプリッタ５２と、反射ミラー３６及び集光レンズ３８を通過し、被露光表面ＥＦから反射して光学ユニットハウジング２６の他端側に光路が向かう焦点補正用光を結像させる中間レンズ５４と、この中間レンズ５４を通過した焦点補正用光がフィルタ５６を介して入力することで焦点補正用のフィードバック信号を生成する４分割フォトダイオード５８を備えている。

被露光表面観察機構４４は、被露光表面ＥＦに落射照明するＬＥＤランプ６０と、落射照明により被露光表面ＥＦから反射し、中間レンズ５４により結像した光の一部を透過させる第４ビームスプリッタ６２と、第４ビームスプリッタ６２を透過した光に基づいて被露光表面ＥＦを撮像するＣＣＤカメラ６４を備えている。
駆動制御部２４は、マイクロコンピュータ、必要なインターフェース回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器アンプ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶媒体で構成されており、オートフォーカス機構４２の４分割フォトダイオード５８で生成したフィードバック信号が入力する。

この駆動制御部２４は、記憶媒体に記憶されている所定の露光パターンを形成するためのプログラムに基づいて、オートフォーカス機構４２から入力したフィードバック信号により被露光表面ＥＦに照射されるスポット光１６の焦点補正を行いながら、回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２に対する駆動制御を行い（回転モータ１２の回転速度の変更制御、光学ユニット移動ステージ２２の移動速度の変更も行う）、露光用光源１４に対するオン・オフ制御を行うことで、フォトマスクを使用せずにアウタレース２の内周面４に露光パターン６を設けるようにしている。

なお、本発明の光学手段が光学ユニット１８に対応し、本発明の出射領域変更手段が光学ユニット移動ステージ２２、保持部８及び回転モータ１２に対応し、本発明の露光パターン制御手段が駆動制御部２４に対応し、本発明の光学移動手段が光学ユニット移動ステージ２２に対応し、本発明の被露光対象物移動手段が保持部８及び回転モータ１２に対応している。

次に、上述したマスクレス露光装置を使用してアウタレース２の内周面４に露光パターンとしての薄膜状の温度センサのエレメント（前述した所定形状の露光パターン６）を形成する方法について図３を参照して説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、アウタレース２の内周面４にネガ型の感光性ポリミドをコーティングしてポリミド層７０を形成する工程を行う。

次いで、図３（ｂ）に示すように、アウタレース２の内径空間Ｓに光学ユニット１８の光学ヘッド４０を挿入し、被露光表面ＥＦに照射口が向くように光学ヘッド４０を配置する。
次いで、駆動制御部２４が、曲面形状である被露光表面ＥＦに対応した第１露光パターン情報に基づいて、回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２に対する駆動制御と、露光用光源１４に対するオン・オフ制御の工程を行う。この工程により、保持部８に保持されたアウタレース２が軸Ｐ回りに所定角度回転し、光学ヘッド４０が４軸方向（ＺＸＹΘ方向）に所定量移動し、さらに露光用光源１４がオン駆動・オフ駆動することで、光学ヘッド４０の照射口から照射したスポット光１６によってポリミド層７０に所定の露光パターンが形成される。

この際、駆動制御部２４は、オートフォーカス機構４２から入力したフィードバック信号に基づいてスポット光１６の焦点補正値を演算し、この焦点補正値に基づいて回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２に対する駆動制御の補正を行う。

次いで、アウタレース２の内周面４の現像を行うことにより、図３（ｃ）に示すように、被露光表面ＥＦ上に絶縁層７２を形成する工程を行う。
次いで、図３（ｄ）に示すように、絶縁層７２を含むアウタレース２の内周面４にポジ型のレジストをコーティングし、レジスト層７４を形成する工程を行う。

次いで、図３（ｅ）に示すように、アウタレース２の内径空間Ｓに光学ヘッド４０を配置し、駆動制御部２４が、曲面形状である絶縁層７２に対応した第２露光パターン情報に基づいて、回転モータ１２、光学ユニット移動ステージ２２及び露光用光源１４に対する駆動制御の工程を行う。この工程により、保持部８に保持されたアウタレース２が軸Ｐ回りに所定角度回転し、光学ヘッド４０が４軸方向（ＺＸＹΘ方向）に所定量移動し、さらに露光用光源１４がオン駆動・オフ駆動することで、光学ヘッド４０の照射口から照射したスポット光１６によって絶縁層７２上に所定の露光パターンが形成される。
この際、駆動制御部２４は、オートフォーカス機構４２から入力したフィードバック信号に基づいてスポット光１６の焦点補正値を演算し、この焦点補正値に基づいて回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２に対する駆動制御の補正を行う。

次いで、アウタレース２の内周面４の現像を行うことにより、図３（ｆ）に示すように、絶縁層７２上に凹状の露光パターン７６を形成する工程を行う。

次いで、図３（ｇ）に示すように、凹状の露光パターン７６を含むレジスト層７４上に例えば白金等の金属膜７８の成膜を蒸着により形成する工程を行う。
最後に、図３（ｈ）に示すように、リフトオフプロセスを行って絶縁層７２上に金属膜７８を設ける工程を行うことで、薄膜状の温度センサのエレメント（所定形状の露光パターン６）が形成される。

なお、各工程の後に、被露光表面観察機構４４のＣＣＤカメラ６４で、被露光表面ＥＦに形成されている露光パターンを観察する。
そして、薄膜状の温度センサのエレメント（所定形状の露光パターン６）の絶縁層７２に電気配線を接続することで、アウタレース２の内周面４に薄膜状の温度センサが形成される。

次に、本実施形態のマスクレス装置の効果について述べる。
本実施形態のマスクレス装置は、アウタレース２の内径空間Ｓに挿入した光学ユニット１８の光学ヘッド４０を被露光表面ＥＦに向くように配置し、駆動制御部２４が、被露光表面ＥＦや、被露光表面ＥＦ上に設けたレジストなどの感光材料の曲面形状に対応した露光パターン情報に基づいて回転モータ１２、光学ユニット移動ステージ２２及び露光用光源１４を駆動制御し、アウタレース２を軸Ｐ回りに所定角度回転させ、光学ヘッド４０を４軸方向（ＺＸＹΘ方向）に所定量移動し、さらに露光用光源１４がオン駆動・オフ駆動して光学ヘッド４０からスポット光１６を照射することで、アウタレース２の内周面４に高精度に所定の露光パターンを形成することができる。

また、駆動制御部２４は、オートフォーカス機構４２から得た焦点情報に基づいて回転モータ１２及び光学ユニット移動ステージ２２に対する駆動制御の補正制御を行い、スポット光１６の焦点補正を行って照射するようにしているので、さらに高精度に所定の露光パターンを形成することができる
また、光学ユニットは、露光用光源１４から導入した光を第１コリメートレンズ３０で平行光に整形し、第１、第２ビームスプリッタ３２，３４で平行光から特定の光を分岐し、反射ミラー３６で被露光表面ＥＦに向かうように光路を変更してから集光レンズ３８でスポット光１６に形成しているので、簡便な構成で被露光表面ＥＦに露光用光源１４の光を局部的に照射することができる。

また、曲面形状の被露光表面ＥＦに所定の露光パターンを形成するためにスポット光１６を移動させる手段として、光学ユニット１８を４軸方向（ＺＸＹΘ方向）に移動させる光学ユニット移動ステージ２２と、アウタレース２を所定の回転各まで軸Ｐ回りに回転させる回転モータ１２とが使用されているので、マスクレス装置の簡便化を図ることができる。

さらに、光学ユニット１８の光学ヘッド４０は小型形状に形成されているので、アウタレース２の内径空間Ｓのように狭い空間であっても、所定の露光パターンが形成されるように高精度にスポット光を照射することができる。

次に、本実施形態のマスクレス装置を使用して、薄膜状の温度センサのエレメントとしての露光パターン６を形成する方法の効果について述べる。
本実施形態の方法によると、アウタレース２の内周面４である曲面形状の被露光表面ＥＦに、一括に露光パターン６を設けることができることから、温度センサ付き転がり軸受を安価に製造することができる。
また、本実施形態のマスクレス装置を使用してアウタレース２の内周面４の特定位置に露光パターン６を簡単に形成することができるので、温度センサの応答性を高めることができる。

さらに、露光パターン６を形成する際には、アウタレース２の内周面４に絶縁層７２を形成する工程ではネガ型の感光性ポリミドをコーティングし、絶縁層７２上に金属膜７８を形成する工程では、ポジ型のレジスト層７４を形成してからリフトオフプロセスによって金属膜７８を設けており、光学ユニット１８の光学ヘッド４０から照射するスポット光１６の照射範囲が狭くなって露光面積が小さくて済むので、露光時間の短縮化を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、図４は、本発明に係る第２実施形態を示す図である。なお、図１から図３で示した第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、転がり軸受を構成するインナレース３が本発明の被露光対象物であり、このインナレース３の外周面５の所定位置に、所定形状の露光パターン６が形成される。
本実施形態は、光学ユニット１８の光学ヘッド４０が、インナレース３の外周面５に対向するように配置されている。
インナレース３の外周面５に露光パターン６を形成するには、図３のアウタレース２の内周面４に設けた被露光表面ＥＦを、本実施形態ではインナレース３の外周面５に設けた被露光表面ＥＦに置き換えるだけで、図３と略同様の手順で行われる。

したがって、インナレース３の外周面５に所定形状の露光パターン６を設ける場合にも、第１実施形態で記載したマスクレス装置及びこのマスクレス装置を使用した露光パターンの形成方法と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
さらに、図５から図８に示すものは、本発明に係る第３実施形態のマスクレス露光装置を示す図である。本実施形態も、図２で示した第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、光学ユニット１８の第１コリメートレンズ３０と第１ビームスプリッタ３２との間に、Ｘ軸スキャナミラー８０が配置されている。このＸ軸スキャナミラー８０は、第１コリメートレンズ３０に対向する側に仰角を設けており、第１コリメートレンズ３０から入射した平行光が第１ビームスプリッタ３２に向けて反射しつつ、平行光の入射角が変更可能となるように、駆動制御部２４の制御により、光学ユニットハウジング２６の移動方向（ＺＸＹΘ方向）のＸ軸方向に仰角が変更可能な構造となっている。ここで、本実施形態のＸ軸方向も、保持部８に保持されているアウタレース２の軸Ｐに一致している。

なお、本発明のスキャナミラーがＸ軸スキャナミラー８０に対応している。
次に、本実施形態の装置を使用してアウタレース２の内周面４に所定形状の露光パターン６を形成する際に、駆動制御部２４がＸ軸スキャナミラー８０を駆動制御し、Ｘ軸スキャナミラー８０が図６の実線で示す仰角から破線で示す仰角に変化する際の動作について説明する。

Ｘ軸スキャナミラー８０が、図６の実線で示す仰角位置に位置しているときには、図７及び図８（ａ）に示すように、スポット光は符号１６ａで示す位置を照射する。そして、Ｘ軸スキャナミラー８０の仰角変化とともにスポット光がＸ軸方向に移動し、図６の破線で示す仰角位置に変化すると、図７及び図８（ｂ）に示すように、スポット光は符号１６ｂで示す位置を照射する。これにより、スポット光１６は、被露光表面ＥＦのＸ軸方向に走査する（符号１６ａの位置から符号１６ｂまで直線状に走査する）。

したがって、本実施形態は、光学ユニット１８に備えたＸ軸スキャナミラー８０の仰角を変更するだけで、スポット光１６をＸ軸方向に走査して直線状の露光パターンを形成することができるので、光学ユニット移動ステージ２２の駆動制御の簡便化を図ることができるとともに、露光パターンの形成時間を短縮化することができる。
また、Ｘ軸スキャナミラー８０の仰角変更によりＸ軸方向に延在する直線状の露光パターンが、保持部８に保持されているアウタレース２の軸Ｐと一致していることから、この直線状の露光パターンを形成しているときには、オートフォーカス機構４２によるスポット光１６の焦点補正が不要となる。

なお、各実施形態では、薄膜状の温度センサのエレメントとしての露光パターンを形成する場合について説明したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、薄膜状の磁気センサ、転がり軸受内部の潤滑剤の劣化を、炭化水素の発生で検知するための酸化物半導体等からなる潤滑剤診断センサや、転がり軸受内部の圧力を検知するための圧力センサであってもよい。

また、上述した実施形態では、転がり軸受のアウタレース２の内周面４、インナレース３の外周面５に露光パターンを形成することについて説明したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、他の部材の円筒面の被露光表面、球面形状の被露光表面に露光パターンを形成する場合に適用してもよい。

本発明に係る１実施形態であるマスクレス露光装置を示す概略構成図である。 第１実施形態のマスクレス露光装置の要部を示す図である。 第１実施形態のマスクレス露光装置を使用したマスクレス露光方法の手順を示す図である。 本発明に係る第２実施形態のマスクレス露光方法を示す図である。 本発明に係る第３実施形態のマスクレス露光装置の要部を示す図である。 第３実施形態の光学手段を示すものである。 第３実施形態の光学手段が動作したときのスポット光の軌跡を示す図である。 第３実施形態の光学手段の動作により形成される直線状の露光パターンを示す図である。

符号の説明

２…アウタレース、３…インナレース、４…アウタレースの内周面、５…インナレースの外周面、６…露光パターン、８…保持部、１０…固定台、１２…回転モータ、１４…露光用光源、１６，１６ａ，１６ｂ…スポット光、１８…光学ユニット、２０…固定台、２２…光学ユニット移動ステージ、２４…駆動制御部、２６…光学ユニットハウジング、２８…第１光ファイバ、３０…第１コリメートレンズ、３２…第１ビームスプリッタ、３４…第２ビームスプリッタ、３６…反射ミラー、３８…集光レンズ、４０…光学ヘッド、４２…オートフォーカス機構、４４…被露光表面観察機構、４６…オートフォーカス用光源、４８…第２光ファイバ、５０…第２コリメートレンズ、５２…第３ビームスプリッタ、５４…中間レンズ、５６…フィルタ、５８…分割フォトダイオード、６０…ＬＥＤランプ、６２…第４ビームスプリッタ、６４…ＣＣＤカメラ、７０…ポリミド層、７２…絶縁層、７４…レジスト層、７６…凹状の露光パターン、７８…金属膜、８０…Ｘ軸スキャナミラー、ＥＦ…被露光表面、Ｐ…アウタレース及びインナレースの軸、Ｓ…アウタレースの内径空間

Claims (11)

1. 被露光対象物の曲面形状に形成されている表面を被露光表面とし、感光材料を塗布した前記被露光表面に、露光用光源の光をフォトマスクを使用せずに照射して所定の露光パターンを形成するマスクレス露光装置であって、
   前記露光用光源の光をスポット光に整形して前記被露光表面に向けて出射する光学手段と、
   前記光学手段から前記被露光表面に出射する前記スポット光の出射領域を変更し、且つ、前記スポット光の領域が変化する速度を変更する出射領域変更手段と、
   前記露光用光源のオン・オフ制御を行い、且つ、前記出射領域変更手段を制御することで前記被露光表面に所定の露光パターンを形成する露光パターン制御手段と、を備えていることを特徴とするマスクレス露光装置。
2. 前記被露光表面に向けて出射する前記スポット光の焦点情報を検出するオートフォーカス機構を備えており、前記露光パターン制御手段は、前記オートフォーカス機構が検出した焦点情報に基づいて前記出射領域変更手段を制御して前記スポット光の焦点補正を行うことを特徴とする請求項１記載のマスクレス露光装置。
3. 前記光学手段は、前記露光用光源の光を平行光に整形するコリメートレンズと、前記平行光の特定の光を透過させるビームスプリッタと、このビームスプリッタを透過した光が前記被露光表面に向かうように光路を変更する反射ミラーと、前記被露光表面及び前記反射ミラーの間に配置され、前記反射ミラーで反射した光を前記スポット光に整形する集光レンズを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のマスクレス露光装置。
4. 前記コリメートレンズと前記ビームスプリッタとの間に、前記コリメートレンズから入射した前記平行光を前記ビームスプリッタに向けて反射しつつ、前記平行光の入射角が変更可能となるように前記露光パターン制御手段の制御により可動自在なスキャナミラーが配置されていることを特徴とする請求項３記載のマスクレス露光装置。
5. 前記出射領域変更手段は、前記被露光表面に対して前記スポット光の位置が変化するように前記光学手段を移動させる光学移動手段と、前記スポット光の位置に対して前記被露光表面の位置が変化するように前記被露光対象物を支持しながら移動させる被露光対象物移動手段と、を備えていることを請求項１乃至４の何れか１項に記載のマスクレス露光装置。
6. 前記被露光対象物は円筒部材であり、前記被露光対象物移動手段は、前記円筒部材の軸が水平方向に延在し、且つ、該軸回りに所定角度まで回転可能となるように前記円筒部材を支持しており、前記光学移動手段は、前記円筒部材の軸に沿うＸ方向と、このＸ方向に直交して水平方向に延在するＹ方向と、これらＸ方向及びＹ方向を含む水平面に直交するＺ方向と、このＺ方向回りのΘ方向とに前記光学手段を移動自在としていることを特徴とする請求項５記載のマスクレス露光装置。
7. 前記光学手段は、少なくとも前記反射ミラー及び前記集光レンズを収納して前記スポット光を出射する光学ヘッドを備えており、この光学ヘッドは、前記被露光対象物の狭隘な空間に位置して前記被露光表面に対向可能となるように小型形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のマスクレス露光装置。
8. 被露光対象物の曲面形状に形成されている被露光表面に、感光材料を塗布する工程と、
   露光用光源の光により整形したスポット光を前記感光材料に局部的に出射する工程と、
   前記感光材料の曲面形状、且つ、形成すべき所定の露光パターンに基づいて前記スポット光の出射領域を変更して露光パターンを形成する工程と、を備えていることを特徴とするマスクレス露光方法。
9. 前記スポット光の出射領域を変更して前記露光パターンを形成する工程を行う際に、前記スポット光の焦点情報を検出して前記スポット光の焦点補正を行うことを特徴とする請求項８記載のマスクレス露光方法。
10. 前記被露光対象物は、転がり軸受を構成するインナレース、或いはアウタレースであり、前記インナレースの外周面、或いは前記アウタレースの内周面を前記被露光表面としたことを特徴とする請求項８又は９項に記載のマスクレス露光方法。
11. 前記転がり軸受を構成するインナレースの外周面、或いはアウタレースの内周面に形成した露光パターンは、温度センサ等のように薄型センサのエレメントであることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載のマスクレス露光方法。

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