JP2010160293A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、ランプを有する光源の識別情報を管理することにより、安定してランプの駆動する条件を制御する光源装置及び描画装置に関する。
電子回路基板(プリント基板)、フラット・ディスプレイ用基板は、紫外光の照射によりパターンを形成される。これらの回路基板などは多品種少量を短期間で生産する要求が強くなっている。従来の描画装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でも、パターン形成のためにはマスクが必要であり、そのマスクの準備、管理及び維持の面で要求に応えにくくなってきている。そこでパターンを構成するデータを、CADデータから直接描画装置の光線の制御信号として利用するダイレクト露光方式とその装置の要求が高まっている。
特に電子回路基板の絶縁処理工程で使用されるソルダ・レジスト・インキ(以下ソルダ・レジスト)の露光においては、パターンの露光に対して高エネルギーが要求される。ソルダ・レジストの露光は高エネルギーの照射が必要であるので、通常は光源の水銀ランプを大型の水銀ランプに変更して対応している。また特許文献1では大型の水銀ランプを2つ配置して、ソルダ・レジストの露光に対応している。
しかし、2kWから3kWなど大型の水銀ランプを搭載すると、露光時間が短縮できるなどのメリットも多いが、描画装置は水銀ランプの熱対策に注力する必要がある。このため温調設備なども大型化している。この点を考えると複数の小型の水銀ランプを描画装置に搭載することが望ましいと考えられる。しかし複数の小型の水銀ランプを使用すると、個々の水銀ランプの照度ばらつきなどを正確に管理しなければならない。
本発明はこのように複数の小型のランプを管理しなければならない状況に対して、複数のランプを管理できる光源装置及び描画装置に関する技術を提供する。
第1の観点の光源装置は、ランプ及び反射鏡で構成され第1識別情報を有する光源と、第1識別情報を検出する第1検出器と、光源を1個以上保持し第2識別情報を有するハウジングと、第2識別情報を検出する第2検出器と、第1識別情報に関連する光源の情報と第2識別情報に関連するハウジングの情報とを記憶する記憶部と、第1検出器で得られた第1識別情報及び第2検出器で得られた第2識別情報と記憶部に記憶された光源の情報及びハウジングの情報とを比較し判定する判定部と、判定部の結果に基づいて、ランプを駆動する条件を制御する制御部と、を備える。
この構成の光源装置は第1識別情報又は第2識別情報を判定部で判定することによって、適正なランプを搭載するとともにランプ特性又は寿命等を管理することができる。
この構成の光源装置は第1識別情報又は第2識別情報を判定部で判定することによって、適正なランプを搭載するとともにランプ特性又は寿命等を管理することができる。
第2の観点の光源装置の判定部は、第1識別情報に基づいて記憶部からランプの電力と電圧情報とを制御部に送り、制御部はハウジングに搭載のランプの個数情報、電力及び電圧情報に基づいてランプを駆動する。
第3の観点の光源装置の判定部は、第1識別情報に基づいて記憶部からランプの寿命に関する情報を制御部に送り、制御部はランプの寿命に関する情報に基づいてランプを駆動する。
第3の観点の光源装置の判定部は、第1識別情報に基づいて記憶部からランプの寿命に関する情報を制御部に送り、制御部はランプの寿命に関する情報に基づいてランプを駆動する。
第4の観点の光源装置の制御部は、ハウジングに搭載されたランプ灯数が複数の場合に、ランプの寿命に関する情報に基づいて、搭載するランプの中で最短の寿命のランプに合わせて複数のランプを制御する。
第5の観点の光源装置の判定部は、第1識別情報及び第2識別情報が記憶部に記憶された光源の情報及びハウジングの情報と一致していない場合に不一致信号を制御部に送り、制御部は、光源及びハウジングの組み合わせ不良の表示を行うとともに該ランプをランプへの電力供給を停止した状態にする。
第5の観点の光源装置の判定部は、第1識別情報及び第2識別情報が記憶部に記憶された光源の情報及びハウジングの情報と一致していない場合に不一致信号を制御部に送り、制御部は、光源及びハウジングの組み合わせ不良の表示を行うとともに該ランプをランプへの電力供給を停止した状態にする。
第6の観点の光源装置の記憶部に記憶された光源の情報は反射板の焦点位置に関する情報を含み、記憶部に記憶されたハウジングの情報はハウジングの焦点に関する情報を含む。
第7の観点の光源装置の第1識別情報は、光源から発光する光線にて褪色するインキで光源の外周部に記されている。
第7の観点の光源装置の第1識別情報は、光源から発光する光線にて褪色するインキで光源の外周部に記されている。
第8の観点の描画装置は、マトリクス状に配置された多数の反射素子を有する空間光変調手段を用いて感光性基板に描画する描画装置である。この描画装置は、ランプ及び反射鏡で構成され第1識別情報を有する光源と、第1識別情報を検出する第1検出器と、光源を1個以上保持し第2識別情報を有するハウジングと、第2識別情報を検出する第2検出器と、感光性基板に対応する第1識別情報に関連する光源の情報と第2識別情報に関連するハウジングの情報とを記憶する記憶部と、第1検出器で得られた第1識別情報及び第2検出器で得られた第2識別情報と、記憶部に記憶された光源の情報及びハウジングの情報とを比較し判定する判定部と、光源からの光を空間光変調手段に照射するため、判定部の結果に基づいてランプを駆動する条件を制御する制御部と、を備える。
この構成の描画装置は第1識別情報又は第2識別情報を判定部で判定することによって、適合しないランプの使用を制限することができ、露光処理の信頼性を向上させることができる。
この構成の描画装置は第1識別情報又は第2識別情報を判定部で判定することによって、適合しないランプの使用を制限することができ、露光処理の信頼性を向上させることができる。
第9の観点の光源装置は、ランプ及び反射鏡を有する光源と、前記光源を1個以上保持するハウジングと、前記ハウジングを1個以上保持するホルダと、前記光源と前記ハウジングとの間で識別を行う第1識別手段と、前記ハウジングと前記ホルダとの間で識別を行う第2識別手段と、前記第1識別手段又は前記第2識別手段のいずれか1つを介して得られた情報に基づいて、前記ランプを駆動する条件を制御する制御部と、備える。
第10の観点の光源装置は、前記ハウジングには少なくとも前記光源の情報と前記ハウジングの情報とを格納する識別情報部を有し、前記制御部は前記第2識別手段を介して前記識別情報部より得られた情報に基づいて前記ランプを駆動する条件を制御する。
本発明による光源装置は第1識別情報を有する光源及び第2識別情報を有するハウジングを判定部が判定することで、適正なランプを搭載するとともにランプ特性又は寿命等を管理することができる。また、適合しないランプの使用を制限することができる。
以下に、本発明の描画装置100について説明する。図1は本発明の光源装置20を装備する描画装置100の全体斜視図である。ただし、描画装置100の光学系を説明するために一部をカットして内部構造を示す。
<描画装置100の全体構成>
描画装置100は、フォトレジスト等の感光材料を表面に塗布した基板SWへ紫外光を照射することにより、描画パターンを形成する装置である。描画装置100は、筐体底部11、ゲート状構造部12、及び制御部90で構成されている。
描画装置100は、フォトレジスト等の感光材料を表面に塗布した基板SWへ紫外光を照射することにより、描画パターンを形成する装置である。描画装置100は、筐体底部11、ゲート状構造部12、及び制御部90で構成されている。
描画装置100は筐体底部11を基礎とし、筐体底部11の側面にゲート状構造部12が接続され、筐体底部11の上面には移動テーブル15が設置され、ゲート状構造部12には光学系の光源装置20と投影光学系30とが設置されている。
ゲート状構造部12の前面にはスライド13が設置されており、スライド13にはアライメント・カメラACが2箇所に設置されている。スライド13に設置されたアライメント・カメラACはX軸方向に移動し、移動機構はスライド13に設置されるリニア駆動又はモータ駆動にて移動することができる。アライメント・カメラACは基板SWの基準点の位置を計測するために設置させ、スライド13に沿ってX軸方向に移動することで所定の位置に配置させている。なお、必要に応じてアライメント・カメラACは3箇所以上の複数箇所に設置して、基板SWにおける複数箇所の基準点を計測して、配置ずれ量を検出することができる。
筐体底部11の上面に設置される移動テーブル15は、筐体底部11上をX軸方向及びY軸方向に移動可能である。移動テーブル15は基板SWが所定の位置に載置されると、図示しない吸着手段により真空吸着固定される。なお、移動テーブル15は、例えばリニア移動手段にて基板SWを精密に筐体のX軸方向及びY軸方向に移動可能となっている。なお移動テーブル15は、リニア移動手段だけでなく、ボールねじと、スライド・ウエイと、ねじ駆動用モータ等で構成する移動手段を用いてもよい。いずれの移動手段においても移動と現在位置とを精密に制御できる機構であればよい。描画装置100の制御は制御部90が行う。制御部90は移動テーブル15、光源装置20、投影光学系30及びアライメント・カメラACなどを制御する各制御部と通信を行っている。制御部90の描画制御系については後述する。
光学系は光源の光源装置20と、紫外光を描画パターンに変換する投影光学系30とで構成される。光源装置20は2箇所の光源ユニット20Uで構成され、投影光学系30は8個の投影光学系30で構成されている。1つの投影光学系30は第1投影レンズ群32、反射ミラー33、DMD(ダイレクト・マイクロ・ミラー・デバイス)素子34及び第2投影レンズ群35などで構成されている。
描画装置100は1個の光源ユニット20Uに対して4個の投影光学系30が対応しており、もう1個の光源ユニット20Uに対して4個の投影光学系30が対応している。
<光源装置の構成>
図2は光源装置20における一方の光源ユニット20Uの構成を示した斜視図である。
光源ユニット20Uは、ハウジング21、高圧水銀ランプ22、及びリフレクタ(又は反射鏡、以下リフレクタと呼ぶ)23で構成される。光源ユニット20Uは4個の高圧水銀ランプ22(高圧水銀ランプ22a〜高圧水銀ランプ22d)と、4個のリフレクタ23(リフレクタ23a〜リフレクタ23d)とを支えるハウジング21を有している。4個の高圧水銀ランプ22と4個のリフレクタ23とはX軸方向に並んで設置されている。同様に、図示しないが他方の光源ユニット20Uも同様な構成である。つまり、1個の高圧水銀ランプ22に対して1個の投影光学系30が対応している。なお、一点鎖線は光源装置20の光軸AXを示している。
図2は光源装置20における一方の光源ユニット20Uの構成を示した斜視図である。
光源ユニット20Uは、ハウジング21、高圧水銀ランプ22、及びリフレクタ(又は反射鏡、以下リフレクタと呼ぶ)23で構成される。光源ユニット20Uは4個の高圧水銀ランプ22(高圧水銀ランプ22a〜高圧水銀ランプ22d)と、4個のリフレクタ23(リフレクタ23a〜リフレクタ23d)とを支えるハウジング21を有している。4個の高圧水銀ランプ22と4個のリフレクタ23とはX軸方向に並んで設置されている。同様に、図示しないが他方の光源ユニット20Uも同様な構成である。つまり、1個の高圧水銀ランプ22に対して1個の投影光学系30が対応している。なお、一点鎖線は光源装置20の光軸AXを示している。
図3は光源装置20の高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23の構成を示した斜視図である。リフレクタ23の最深部には高圧水銀ランプ22を挿入可能な孔が形成されており高圧水銀ランプ22がリフレクタ23に挿入されてセメントで一体に固定されている。
高圧水銀ランプ22は石英ガラスで形成されるランプ管軸24とバルブ部25とからなる。ランプ管軸24の中央付近に略楕円球状体のバルブ部25が形成されている。図示しないが、バルブ部25の内部にはタングステンからなる陽極と陰極とが極間距離1.0mm程度で配置されている。両電極の後端部にはモリブデン等の金属箔が溶接されており、金属箔の他端には外部リード線が接続されている。ランプ管軸24とバルブ部25との放電空間部には始動用の希ガスとして200Torr程度の希ガスが封入されている。更に、放電空間部の電極部を含めた内容積は65mm3であって、高圧水銀ランプ22の内部は水銀が0.25mg/mm3程度に封入されている。高圧水銀ランプ22は外部リード線から電極に電流が印加されて所定の紫外光を発光する。なお、高圧水銀ランプ22の輝点FCは陰極の先端付近にある。
リフレクタ23はその断面が楕円形状であり、パイレックス(登録商標)・ガラスまたはホウケイ酸ガラス製である。高圧水銀ランプ22の輝点FCは楕円状のリフレクタ23の第1焦点に配置され、後述するフライアイ・レンズ面に第2焦点が配置される構成になっている。リフレクタ23の内面には350nmから450nmの波長の光線を反射するような反射膜が蒸着されている。リフレクタ23の外面の一部には光源の高圧水銀ランプ22の個体情報である第1識別情報部50が設置されている。描画装置100は複数の第1識別情報部50の情報を読み取ることで、個々の高圧水銀ランプ22の個体情報を取得することができる。例えば高圧水銀ランプ22の個体情報として、定格入力電力(W)、定格電圧(V)、寿命の情報(H)及び焦点位置(mm)を有している。第1識別情報部50は、例えば個体情報を記録した1次元バーコード及び2次元バーコードなどを用いることができる。また、第1識別情報部50はICチップなどを用い、ICチップに高圧水銀ランプ22の定格入力電力(W)、定格電圧(V)、寿命の情報(H)、及び焦点位置(mm)を記録させることができる。
定格入力電力(W)は基板SWのレジストの露光に必要な光線の強度で異なり、150W、及び250Wなどがある。定格入力電力が高いほど紫外線量が多いが、発熱量も増加するため、使用されるレジストに最適な定格入力電力を選択する必要がある。また、定格電圧(V)は、所定の光量を得るために印加される電圧である。高圧水銀ランプ22の焦点位置は輝点FCの位置、すなわちリフレクタ23の焦点位置(mm)である。寿命(H)は必要な光量を照射できる時間である。高圧水銀ランプ22は使用時間が経るにつれて光量が徐々に落ちてくるため、例えば1500時間経ると必要な光量を照射できなくなったり、場合によっては爆発したりする場合もある。
図4(a)は図2の光源ユニット20Uにおける紫外光の射出方向の反対側から見た構成図であり、図4(b)は(a)のA−A断面を示した断面図である。本実施形態の光源ユニット20Uは、4個の高圧水銀ランプ22を搭載するタイプである。
図4(b)で示されるように光源ユニット20Uは箱型のハウジング21を有している。ハウジング21の上下には例えば4本のガイドピン26が取り付けられる。ガイドピン26の端部には板ばね27が取り付けられる。板ばね27には高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23が挿入可能な貫通孔29が形成されている。
リフレクタ23の最深部には高圧水銀ランプ22を挿入可能な孔が形成されている。そこに高圧水銀ランプ22が挿入されている。楕円形状のリフレクタ23の第1焦点に高圧水銀ランプ22の輝点FCが配置され、且つ高圧水銀ランプ22が投影光学系30の光軸AXと重なるようにリフレクタ23と高圧水銀ランプ22とは固定されている。高圧水銀ランプ22の固定にはセメント28を用いて、リフレクタ23の完成具合の微妙な変形を加味して、最高の発光効率を得られる位置に固定される。
高圧水銀ランプ22をセメント28で固定したリフレクタ23は、板ばね27の貫通孔29に取り付けられる。リフレクタ23は板ばね27のバネ力でハウジング21の基準面21aに加圧して取り付けられる。このため、ハウジング21の基準面21aに対して輝点FCが最適の位置に来る。図4(b)では、基準面21aから輝点FCまでの距離が距離FLである。高圧水銀ランプ22の種類によっては、高圧水銀ランプ22の輝点FCの位置が異なる。このため別の種類のハウジング21は、基準面21aとは光軸AXの方向の位置が異なる基準面21bを有するものもある。
高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23のハウジング21への取り付け方法は、リフレクタ23の外周端部を板ばね等で固定する等、搭載するランプの発熱による変形を自動的に低減できる手段であれば構わない。
なお、ハウジング21は基準面21bを変える代わりにガイドピン26の長さを変えることで高圧水銀ランプ22の輝点FCの位置に対応することもできる。本実施形態は、ハウジング21ではなくガイドピン26の長さなどを変えて高圧水銀ランプ22の輝点FCの位置に対応したものであってもハウジングの種類と呼ぶ。
図2及び図4で示されるように、高圧水銀ランプ22の第1識別情報部50の取得には第1検出器51を用いている。第1検出器51はハウジング21の上部に設置されており、高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23をハウジング21の所定位置に取り付けることで、第1識別情報部50が第1検出器51の対向する位置に来るよう構成されている。特に図示しないが、光軸AXを中心としてリフレクタ23が回転しないように、セメント28はYZ平面で円形に形成されているのではなく回転方向を特定できるように切り欠け部を設けている。これ以外にも、リフレクタ23が回転しないために、リフレクタ23の外周に突起を設置する方法がある。また、光軸AXを中心としてリフレクタ23が所定位置で取り付けられたことが判断できるように、ノッチ及びセンサを設置してリフレクタ23の取り付け位置を操作者へ伝える機構を装備しても良い。
また、図4で示されるように1個の光源ユニット20Uには1個の第2識別情報部55が設置されている。第2識別情報部55を取得するために、第2識別情報部55と対向する位置に第2検出器56が描画装置100側に設置されている。第2識別情報部55には、ハウジング21の種別情報を1次元バーコードもしくは2次元バーコードに格納させ、ハウジング21に接着してある。また、第2識別情報部55にはICチップなどの記録媒体にハウジング21の種別情報を格納させることもできる。
ハウジング21は、基準面21aから輝点FCまでの距離が距離FL、すなわちリフレクタ23の第1焦点の位置によりハウジング21のタイプが異なる。描画装置100は、第2検出器56で第2識別情報部55を取得し、第1検出器51で搭載された高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23の第1識別情報部50を取得することで、ハウジング21に適合した高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23が使用されているかを判断することができる。
なお、本実施形態の光源ユニット20Uは4個の高圧水銀ランプ22を搭載することが可能な種類であるが、使用目的する基板SWの大きさに対応して、3個以下または5個以上の高圧水銀ランプ22を搭載可能な光源ユニット20Uを使用することも可能である。
<高圧水銀ランプ及びハウジングの種類>
図5(a)は高圧水銀ランプ22の種類を示した表であり、(b)は光源ユニット20Uのハウジング21の種類を示した表である。
図5(a)は高圧水銀ランプ22の種類を示した表であり、(b)は光源ユニット20Uのハウジング21の種類を示した表である。
図5(a)に示されるように、例えば以下に記載する高圧水銀ランプ22の種類がある。
高圧水銀ランプ22−Aは定格入力電力が150Wであり、定格電圧が100Vである。そして高圧水銀ランプ22−Aの寿命は1500時間であり、基準面21a(図4)からの焦点位置が6mmである。
高圧水銀ランプ22−Aは定格入力電力が150Wであり、定格電圧が100Vである。そして高圧水銀ランプ22−Aの寿命は1500時間であり、基準面21a(図4)からの焦点位置が6mmである。
高圧水銀ランプ22−Bは定格入力電力が150Wであり、定格電圧が100Vである。そして高圧水銀ランプ22−Bの寿命は1500時間であり、焦点位置が8mmである。高圧水銀ランプ22−Cは定格入力電力が150Wであり、定格電圧が100Vである。そして高圧水銀ランプ22−Cの寿命は2000時間であり、焦点位置が8mmである。
高圧水銀ランプ22−Dは定格入力電力が250Wであり、定格電圧が200Vである。そして高圧水銀ランプ22−Dの寿命は1500時間であり、基準面21a(図4)からの焦点位置が8mmである。
高圧水銀ランプ22−Eは定格入力電力が250Wであり、定格電圧が200Vである。そして高圧水銀ランプ22−Eの寿命は2000時間であり、焦点位置が6mmである。
高圧水銀ランプ22−Fは定格入力電力が250Wであり、定格電圧が200Vである。そして高圧水銀ランプ22−Fの寿命は2000時間であり、焦点位置が8mmである。
高圧水銀ランプ22−Eは定格入力電力が250Wであり、定格電圧が200Vである。そして高圧水銀ランプ22−Eの寿命は2000時間であり、焦点位置が6mmである。
高圧水銀ランプ22−Fは定格入力電力が250Wであり、定格電圧が200Vである。そして高圧水銀ランプ22−Fの寿命は2000時間であり、焦点位置が8mmである。
図5(b)に示されるように、例えば以下に記載するハウジング21の種類がある。
ハウジング21−Aは基準面21aからの焦点位置が6mmの高圧水銀ランプ22に対して適した基準面21aを有するハウジングである。
ハウジング21−Bは基準面21aからの焦点位置が8mmの高圧水銀ランプ22に対して適した基準面21b(図4(b)の点線)を有するハウジングである。
ハウジング21−Aは基準面21aからの焦点位置が6mmの高圧水銀ランプ22に対して適した基準面21aを有するハウジングである。
ハウジング21−Bは基準面21aからの焦点位置が8mmの高圧水銀ランプ22に対して適した基準面21b(図4(b)の点線)を有するハウジングである。
つまり、ハウジング21−Aには基準面21aからの焦点位置が6mmの高圧水銀ランプ22−A及び22−Eが取り付けられなければならない。ハウジング21−Bには焦点位置が8mmの高圧水銀ランプ22−B、22−C、22−D及び22−Fが取り付けられなければならない。高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23が光源ユニット20Uのハウジング21に取り付けられる際には、両者が適合しているかを判断する必要がある。
本実施形態では、高圧水銀ランプ22の個体情報として、定格入力電力(W)、定格電圧(V)、寿命の情報(H)及び焦点位置(mm)を取り上げ、光源ユニット20Uの個体情報として焦点位置(mm)を取り上げたが、これに限定するものではない。例えば高圧水銀ランプ22の製造メーカ、光源ユニット20Uに取り付けられる高圧水銀ランプ22の種類も複数ある。本実施形態では説明をわかり易くするためこれらの個体情報に絞って説明する。
図6は光源ユニット20U及び投影光学系30の光軸AXにおけるZ−Y断面図である。本実施形態の光学系は1個の高圧水銀ランプ22に対応して1個の投影光学系30が対応する形状となっている。つまり、それぞれの高圧水銀ランプ22から射出される紫外光は、対応する投影光学系30を通過して、基板SWに描画パターンを形成することができる。光源ユニット20Uのハウジング21はホルダ49に載置されている。
図6で示されるように、投影光学系30は、第1投影レンズ群32、反射ミラー33、DMD素子34及び第2投影レンズ群35で構成されている。高圧水銀ランプ22で発光した紫外光はリフレクタ23の内面で反射し、さらに第1投影レンズ群32と、反射ミラー33とを経由して、DMD素子34に入射し、ここで所定の描画パターンを照射できるようにさらに制御された光ビームとなる。この制御された光ビームは第2投影レンズ群35を通過することで、投影する露光描画の倍率を調整して基板SWに照射される。なお、描画装置100は紫外光の通過経路の途中に、図示しないシャッタを設けて紫外光の光量の制御、または不要な紫外光の除去を行ってもよい。これら光源ランプの点滅、シャッタの挿入及び退避は光源制御部19(図8参照)にて制御される。
<ホルダへの光源ユニットの取り付け>
図7は光源ユニット20Uを収納するホルダ49の上面図である。2個の光源ユニット20Uのハウジング21は、それぞれ4個の高圧水銀ランプ22の光軸AXをXY平面において調整する必要がある。ホルダ49は配置した光源ユニット20Uを光軸AXの調整手段により調整することができる。
図7は光源ユニット20Uを収納するホルダ49の上面図である。2個の光源ユニット20Uのハウジング21は、それぞれ4個の高圧水銀ランプ22の光軸AXをXY平面において調整する必要がある。ホルダ49は配置した光源ユニット20Uを光軸AXの調整手段により調整することができる。
2つの光源ユニット20Uは均一なピッチで光軸AXを構成するように、互いにほぼ密着した状態で取り付けられている。光軸AXのY軸方向の角度および光軸に平行な方向の位置を調整できるように、光源ユニット20U同士が隣り合う面の角部が除去され、テーパTSを形成している。ホルダ49は描画装置100筺体の基準面を形成した取り付け部に固定されている。
ホルダ49には、光軸AXと直交する平面(XZ平面)で光源ユニット20Uを位置調整できる機構を輸している。光源ユニット20Uの長軸方向(X軸方向)と平行な方向に2箇所のX軸調整部40が設置され、Z軸方向に2箇所のZ軸調整部(不図示)が設置されている。X軸調整部40及びZ軸調整部は2箇所の光源ユニット20Uに配置した高圧水銀ランプ22の光軸AXと投影光学系30との光軸AXとが重なるように、X軸方向の水平移動及びZ軸方向の水平移動の調節が行われる。
X軸調整部40はX軸基準ボルト41、X軸引ボルト42、及びX軸押ボルト43で構成されている。X軸基準ボルト41及びX軸押ボルト43は先端が球面形状をしており、ハウジング21と接触する面積を少なくして摩擦抵抗を減少させている。X軸引ボルト42はハウジング21と接続され、回転させることでハウジング21をX軸引ボルト42側に引き出すことができる構造となっている。
X軸基準ボルト41、X軸引ボルト42、及びX軸押ボルト43は2箇所のハウジング21に対応するように2箇所ずつ設置されている。以下はハウジング21のX軸調整方法を示す。
光源ユニット20Uはホルダ49のX軸基準ボルト41にハウジング21の側面を押し当てセットされる。ハウジング21のX軸方向の調整はX軸引ボルト42及びX軸押ボルト43をそれぞれ回転させることで、光源ユニット20UをX軸と平行に移動させて高圧水銀ランプ22の光軸AXと投影光学系30の光軸AXとが重なるように調整する。なお、X軸方向の調整を容易にするために、X軸方向に移動可能なリニア・スライド機構を用いて、ハウジング21を移動させても良い。
Z軸調整部(不図示)も同様な構成になっている。ホルダ49にはY軸調整部は設けられておらず、Y軸基準ボルト46のみが設けられている。光源ユニット20Uのハウジング21がホルダ49のY軸基準ボルト46に当接するように取り付けられると、光源ユニット20Uはリフレクタ23の第一焦点に配置された高圧水銀ランプ22の輝点FCが、適切に位置決めされるように調整されているからである。
なお、光源ユニット20Uのハウジング21の基準面と高圧水銀ランプ22の輝点FCとが十分に調整されている場合には、Y軸基準ボルト46又はZ軸基準ボルトのみで対応させることができる。
<ハウジングの種類と高圧水銀ランプの種類との関係>
図8は、ハウジング21をホルダ49に取り付けた際の高圧水銀ランプ22の輝点FCを示した図である。図8に示される光源ユニット20Uは、図5に示されたハウジング21−Bを適用した例である。このハウジング21−Bに図5に示された高圧水銀ランプ22−Aが左側から2つ、その右側に高圧水銀ランプ22−B、最右側に高圧水銀ランプ22−Cが取り付けられた例である。
図8は、ハウジング21をホルダ49に取り付けた際の高圧水銀ランプ22の輝点FCを示した図である。図8に示される光源ユニット20Uは、図5に示されたハウジング21−Bを適用した例である。このハウジング21−Bに図5に示された高圧水銀ランプ22−Aが左側から2つ、その右側に高圧水銀ランプ22−B、最右側に高圧水銀ランプ22−Cが取り付けられた例である。
ハウジング21−Bに取り付けられた高圧水銀ランプ22−Aは、リフレクタ23の第二焦点が適正な位置で結像しない。すなわち距離ΔFLだけ光軸AXの方向にずれている。この状態であると十分な紫外光が基板SWに照射されない。一方、高圧水銀ランプ22−B及び22−Cは、リフレクタ23の第二焦点で結像している。
また、高圧水銀ランプ22−B及び22−Cは、図5に示されたように、ランプの寿命が異なっている。例えば1500時間を超えて1800時間、高圧水銀ランプ22−B及び高圧水銀ランプ22−Cを使用すると、高圧水銀ランプ22−B側は十分な紫外光が基板SWに照射されない。基板SWが適正に露光されないならば高圧水銀ランプ22−Cも点灯しない方が良い。このため、高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23を光源ユニット20Uに取り付けた際には、どのような個体情報を有する高圧水銀ランプ22であるか、光源ユニット20Uであるかを判定する必要がある。
<制御部の構成>
図9は、制御部90の描画制御系の構成を示した図である。描画装置100の制御部90は、判定部91及び記憶部92で構成される。制御部90は、第1識別情報部50及び第2識別情報部55の情報を取得して判定部91に伝達する。判定部91は記憶部92に第1識別情報部50及び第2識別情報部55の情報を蓄積し、高圧水銀ランプ22の使用時間などを記録する。記憶部92には描画装置100に適合する高圧水銀ランプ22の個体情報、光源ユニット20Uの個体情報が予め記憶されている。また、記憶部92は基板SWの大きさの情報、及び基板SWに塗布されるレジスト情報も記憶されている。
図9は、制御部90の描画制御系の構成を示した図である。描画装置100の制御部90は、判定部91及び記憶部92で構成される。制御部90は、第1識別情報部50及び第2識別情報部55の情報を取得して判定部91に伝達する。判定部91は記憶部92に第1識別情報部50及び第2識別情報部55の情報を蓄積し、高圧水銀ランプ22の使用時間などを記録する。記憶部92には描画装置100に適合する高圧水銀ランプ22の個体情報、光源ユニット20Uの個体情報が予め記憶されている。また、記憶部92は基板SWの大きさの情報、及び基板SWに塗布されるレジスト情報も記憶されている。
第1検出器51は高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23に設置された第1識別情報部50を検出する。また、第2検出器56は光源ユニット20Uに設置された第2識別情報部55を検出する。
制御部90の判定部91は、検出した高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23の第1識別情報部50及び光源ユニット20Uの第2識別情報部55の個体情報に基づいて、適合する高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23かを判定する。具体的には、光源ユニット20Uの第2識別情報部55から光源ユニット20Uの形式を読み取ることで、適合する高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23が装着されているかを判定する。例えば、リフレクタ23の第2焦点の位置ごとに光源ユニット20Uが異なり、また、光源ユニット20Uには同じ形式(定格入力電力、定格電圧、焦点)の複数の高圧水銀ランプ22を搭載する必要がある。制御部90は光源ユニット20Uに設置したランプ及びリフレクタ23が適合しない場合には、操作画面に「ランプ不適合」などの表示をさせ、操作者に高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23の交換を促すとともに、その後の高圧水銀ランプ22に点灯に必要な電力の供給を停止して高圧水銀ランプ22が点灯しないように光源制御部19に指示する。
また、判定部91は、高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23と、光源ユニット20Uとが適合している場合であっても、高圧水銀ランプ22の使用時間を監視して、使用可能時間を過ぎた高圧水銀ランプ22に電力の供給を停止して高圧水銀ランプ22が点灯しないように光源制御部19に指示する。また、使用可能時間が同一でない高圧水銀ランプ22が光源ユニット20Uに搭載された場合には、最初の使用可能時間を過ぎた高圧水銀ランプ22に合わせて、光源ユニット20Uに搭載した全ての高圧水銀ランプ22に対して電力の供給を停止して高圧水銀ランプ22が点灯しないように光源制御部19に指示する。制御部90は同時に描画処理のサイクルを停止する。
制御部90は適合する光源ユニット20U、高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23を判定するだけでなく、移動テーブル15に載置される基板SWの大きさを取得することで、使用する高圧水銀ランプ22の数を制御することができる。また、制御部90は基板SWのレジストの種類により使用する高圧水銀ランプ22の定格入力電力を選択することもできる。
<制御のフローチャート>
図10は描画装置100における光源装置20の制御のフローチャートである。
ステップS10において、描画装置100は基板SWの大きさ、及びレジストの種類を取得しておく。操作者は、使用する描画装置100に使用する基板SWの大きさと、レジストの種類及び描画パターンを入力し、また、光源ユニット20Uに高圧水銀ランプ22が固定されたリフレクタ23をセットする。この状態では高圧水銀ランプ22への電力供給は停止した状態である。
図10は描画装置100における光源装置20の制御のフローチャートである。
ステップS10において、描画装置100は基板SWの大きさ、及びレジストの種類を取得しておく。操作者は、使用する描画装置100に使用する基板SWの大きさと、レジストの種類及び描画パターンを入力し、また、光源ユニット20Uに高圧水銀ランプ22が固定されたリフレクタ23をセットする。この状態では高圧水銀ランプ22への電力供給は停止した状態である。
ステップS11において、第1検出器51は高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23に設置された第1識別情報部50を検出し、第2検出器56は光源ユニット20Uに設置された第2識別情報部55を検出する。制御部90は第1識別情報部50及び第2識別情報部55の情報を取得して、判定部91が光源ユニット20Uと高圧水銀ランプ22を固定したリフレクタ23との適合を判定する。制御部90は高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23の定格入力電力、定格電圧、焦点位置、寿命、及び光源ユニット20Uの種別を取得し、光源ユニット20Uの個体情報と光源ユニット20Uに取り付けられている高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23との適合を判定する。光源ユニット20Uと高圧水銀ランプ22及びリフレクタ23とが適合しない場合は、ステップS15に進み「ランプ不適合」などを操作画面に表示し操作者に確認を促す。適合する場合はステップS12へ移る。
ステップS12において、制御部90は記憶部92から、基板SWのレジストの露光に必要とされる高圧水銀ランプ22の個数及び定格入力電力の条件を取得する。
ステップS13において、制御部90の判定部91はステップS12で取得した条件に適合する高圧水銀ランプ22が寿命などを満たしているかを判定する。例えば、判定部91は使用する全ての高圧水銀ランプ22の寿命が所定時間内か、また、使用する高圧水銀ランプ22の個数及び定格入力電力が所定の条件に適合するかを判定する。高圧水銀ランプ22の寿命、数及び定格入力電力が所定の条件に適合しない場合は、ステップS16に進み、「ランプ寿命」又は「ランプ個数不適」などを操作画面に表示し操作者に確認を促す。適合する場合はステップS14へ移る。
ステップS14において、制御部90の判定部91は光源装置20に電圧の供給を指示する。判定部91は光源制御部19に必要な数の高圧水銀ランプ22に電力を供給させる指示を行い、光源制御部19は光源装置20に電力の供給を行う。描画装置100は光源装置20の紫外光が所定の光量に達すると露光処理サイクルを開始する。制御部90は、1個以上の高圧水銀ランプ22の使用可能時間に達するまで露光処理サイクルを継続することができる。
ステップS15又はステップS16を経た後は、ステップS17において、高圧水銀ランプ22に点灯に必要な電力の供給を停止した状態を維持する。
なお、第1識別情報部50は、例えば個体情報を記録した1次元バーコード及び2次元バーコードなどを用いる場合には、1次元バーコード及び2次元バーコードの印刷には高圧水銀ランプ22が発する紫外光で徐々に褪色するインクを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプ22の一定期間の使用でバーコードが褪色してしまっているため、第1検出器51はバーコードを読み取ることができなくなる。このため、高圧水銀ランプ22の交換の際に誤って使用済みの高圧水銀ランプ22を装着するのを防ぐことができる。
また、本実施形態の描画パターンは、配線基板の回路パターンばかりではなく、周辺露光などに使用される全面塗りつぶしのパターンも含む概念である。
11 … 筐体底部
12 … ゲート状構造部
13 … スライド
15 … 移動テーブル
19 … 光源制御部
20 … 光源装置
20U … 光源ユニット
21 … ハウジング
22 … ランプ
23 … リフレクタ
24 … ランプ管軸
25 … バルブ部
26 … ガイドピン
27 … 板ばね
28 … セメント
30 … 投影光学系
32 … 第1投影レンズ群
33 … 反射ミラー
34 … DMD素子
35 … 第2投影レンズ群
40 … X軸調整部(41 … X軸基準ボルト、42 … X軸引ボルト、43
… X軸押ボルト)
45 … Y軸調整部(46 … Y軸基準ボルト、47 … Y軸引ボルト、48
… Y軸押ボルト)
49 … ホルダ
50 … 第1識別情報部
51 … 第1検出器
55 … 第2識別情報部
56 … 第2検出器
90 … 制御部(91 … 判定部、92 … 記憶部)
100 … 描画装置
AC … アライメント・カメラ
AX … 光軸
FC … 焦点
SW … 基板
12 … ゲート状構造部
13 … スライド
15 … 移動テーブル
19 … 光源制御部
20 … 光源装置
20U … 光源ユニット
21 … ハウジング
22 … ランプ
23 … リフレクタ
24 … ランプ管軸
25 … バルブ部
26 … ガイドピン
27 … 板ばね
28 … セメント
30 … 投影光学系
32 … 第1投影レンズ群
33 … 反射ミラー
34 … DMD素子
35 … 第2投影レンズ群
40 … X軸調整部(41 … X軸基準ボルト、42 … X軸引ボルト、43
… X軸押ボルト)
45 … Y軸調整部(46 … Y軸基準ボルト、47 … Y軸引ボルト、48
… Y軸押ボルト)
49 … ホルダ
50 … 第1識別情報部
51 … 第1検出器
55 … 第2識別情報部
56 … 第2検出器
90 … 制御部(91 … 判定部、92 … 記憶部)
100 … 描画装置
AC … アライメント・カメラ
AX … 光軸
FC … 焦点
SW … 基板
Claims (10)
- ランプ及び反射鏡で構成され第1識別情報を有する光源と、
第1識別情報を検出する第1検出器と、
前記光源を1個以上保持し第2識別情報を有するハウジングと、
前記第2識別情報を検出する第2検出器と、
前記第1識別情報に関連する前記光源の情報と前記第2識別情報に関連するハウジングの情報とを記憶する記憶部と、
前記第1検出器で得られた第1識別情報及び前記第2検出器で得られた第2識別情報と、前記記憶部に記憶された前記光源の情報及び前記ハウジングの情報とを比較し判定する判定部と、
前記判定部の結果に基づいて、前記ランプを駆動する条件を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。 - 前記判定部は、前記第1識別情報に基づいて前記記憶部から前記ランプの電力と電圧情報とを前記制御部に送り、
前記制御部は、前記ハウジングに搭載の前記ランプの個数情報、前記電力及び前記電圧情報に基づいて、前記ランプを駆動することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 前記判定部は、前記第1識別情報に基づいて前記記憶部から前記ランプの寿命に関する情報を前記制御部に送り、
前記制御部は、前記ランプの寿命に関する情報に基づいて、前記ランプを駆動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光源装置。 - 前記制御部は、前記ハウジングに搭載されたランプ灯数が複数の場合に、前記ランプの寿命に関する情報に基づいて、搭載するランプの中で最短の寿命のランプに合わせて前記複数のランプを制御することを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
- 前記判定部は、前記第1識別情報及び前記第2識別情報が前記記憶部に記憶された前記光源の情報及び前記ハウジングの情報と一致していない場合に不一致信号を前記制御部に送り、
前記制御部は、前記光源及び前記ハウジングの組み合わせ不良の表示を行うとともに該ランプへの電力供給を停止した状態にすることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の光源装置。 - 前記記憶部に記憶された前記光源の情報は前記反射板の焦点位置に関する情報を含み、前記記憶部に記憶された前記ハウジングの情報は前記ハウジングの焦点に関する情報を含むことを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
- 前記第1識別情報は、前記光源から発光する光線にて褪色するインキで前記光源の外周部に記されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の光源装置。
- マトリクス状に配置された多数の反射素子を有する空間光変調手段を用いて感光性基板に描画する描画装置において、
ランプ及び反射鏡で構成され第1識別情報を有する光源と、
第1識別情報を検出する第1検出器と、
前記光源を1個以上保持し第2識別情報を有するハウジングと、
前記第2識別情報を検出する第2検出器と、
前記感光性基板に対応する前記第1識別情報に関連する前記光源の情報と前記第2識別情報に関連するハウジングの情報とを記憶する記憶部と、
前記第1検出器で得られた第1識別情報及び前記第2検出器で得られた第2識別情報と、前記記憶部に記憶された前記光源の情報及び前記ハウジングの情報とを比較し判定する判定部と、
前記光源からの光を前記空間光変調手段に照射するため、前記判定部の結果に基づいて前記ランプを駆動する条件を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする描画装置。 - ランプ及び反射鏡を有する光源と、
前記光源を1個以上保持するハウジングと、
前記ハウジングを1個以上保持するホルダと、
前記光源と前記ハウジングとの間で識別を行う第1識別手段と、
前記ハウジングと前記ホルダとの間で識別を行う第2識別手段と、
前記第1識別手段又は前記第2識別手段のいずれか1つを介して得られた情報に基づいて、前記ランプを駆動する条件を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。 - 前記ハウジングには少なくとも前記光源の情報と前記ハウジングの情報とを格納する識別情報部を有し、
前記制御部は前記第2識別手段を介して前記識別情報部より得られた情報に基づいて前記ランプを駆動する条件を制御することを特徴とする請求項9に記載の光源装置。
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