JP2019152819A - パターン描画方法およびパターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサから比較的遠い位置にある発光素子について、温度・光量の関係を適切に取得し得る技術を提供する。【解決手段】対象発光素子３２１および当該対象発光素子３２１よりも温度センサ４２に近い位置にある近接発光素子３２１を含む全ての発光素子３２１を点灯させる（ステップＳ４１）。次に、温度センサ４３からの出力温度が調整用温度Ｔａに達したか否か判定する（ステップＳ４２）。調整用温度Ｔａに達した場合（ステップＳ４２にてＹｅｓ）、対象発光素子３２１以外を消灯し、対象発光素子３２１からの光の光量を測定する（ステップＳ４３）。測定された光量が調整用光量Ｌａに近似しない場合（ステップＳ４４にてＮｏ）、調整用電流量Ｉａを補正する（ステップＳ４５）。【選択図】図８

Description

この発明は、複数の発光素子からなる光源を用いたパターン描画方法およびパターン描画装置に関する。

従来、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）などの空間光変調デバイスを使用し、描画パターンデータに基づいて変調された光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画装置が開発されている。

例えば、特許文献１では、複数の発光ダイオード（パッケージＬＥＤ）を発光素子として当該発光素子からの光を光ファイバで描画ヘッドに導いて、感光材料に照射することにより、パターンを描画するパターン描画装置が開示されている。また、特許文献１には、発光素子として、発光ダイオードの代わりにレーザダイオード（例えば、高出力紫外レーザダイオード）も採用され得ることが記載されている。

特開２０１１−７５７４２号公報

複数の発光素子を用いるパターン描画装置では、各発光素子からの光量を予め把握する必要がある。特に、半導体ダイオードは、光量が半導体ダイオードの温度に依存して変動しやすい。このため、各発光素子について、温度・光量の関係を取得しておく場合がある。

各発光素子に比較的近い位置に温度センサをそれぞれ設けた場合、各温度センサで対応する発光素子の温度を精度良く測定することができる。このため、この場合には、各発光素子について、温度・光量の関係を比較的精度良く取得することができる。ところが、発光素子の数に応じて温度センサ並びに回路等が必要となるため、コストアップにつながるという問題がある。一方、温度センサを減らすことも考えられるが、この場合には、温度センサから比較的遠い位置の発光素子の温度を正確に測定することが困難となる。このため、温度センサから比較的遠い発光素子の温度・光量の関係を良好に取得することは困難となる。

そこで、本発明は、温度センサから比較的遠い位置にある発光素子について、温度・光量の関係を適切に取得し得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１態様は、半導体ダイオードで構成される複数の発光素子からの光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、(a) 複数の発光素子のうち１つの対象発光素子と、前記複数の発光素子のうち前記対象発光素子よりも温度センサの近くに位置する近接発光素子とを点灯させる工程と、(b) 前記工程(a)の後、前記温度センサで温度を検出する工程と、(c) 前記工程(b)にて、前記測定温度が所定温度に達した場合に、前記近接発光素子からの光を遮断する工程と、(d) 前記工程(c)の後、前記対象発光素子からの光の光量を測定する工程とを含む。

第２態様は、第１態様のパターン描画方法であって、前記工程(c)は、前記近接発光素子を消灯する工程を含む。

第３態様は、第１態様のパターン描画方法であって、前記工程(c)は、前記近接発光素子からの光を遮光部材で遮蔽する工程を含む。

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つのパターン描画方法であって、前記近接発光素子が、前記複数の発光素子のうちの前記温度センサに最も近い発光素子である。

第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つのパターン描画方法であって、前記工程(a)は、前記複数の発光素子の全てを点灯させる工程を含み、前記工程(c)は、前記複数の発光素子のうち、前記対象発光素子以外の発光素子からの光を遮断する工程を含む。

第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つのパターン描画方法であって、(e) 前記工程(d)にて測定された前記対象発光素子からの光の光量に応じて、前記対象発光素子の光量に対応する駆動値を補正する工程をさらに含む。

第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つのパターン描画方法であって、(f) 前記温度センサによって検出される測定温度が前記所定温度に近づけるように、前記複数の発光素子を冷却する工程をさらに含む。

第８態様は、第１態様から第７態様のいずれか１つのパターン描画方法であって、前記複数の発光素子が、保持プレートに設けられており、前記工程(a)は、前記複数の発光素子の全てを点灯させる工程を含み、前記工程(c)は、前記複数の発光素子のうち、前記対象発光素子以外の前記発光素子からの光を遮断する工程を含む。

第９態様は、半導体ダイオードを有する複数の発光素子からの光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、複数の発光素子と、温度を検出する温度センサと、前記発光素子からの光の光量を測定する光量測定部と、前記複数の発光素子各々の駆動を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記複数の発光素子のうち、対象発光素子と前記対象発光素子よりも前記温度センサに近い近接発光素子とを点灯させた状態で前記温度センサが所定温度を検出すると、前記近接発光素子からの光を遮断して前記対象発光素子からの光量を測定する測定駆動モードを実行する。

第１０態様は、第９態様のパターン描画装置であって、前記近接発光素子が、前記複数の発光素子のうち、前記温度センサに最も近い発光素子である。

第１１態様は、第９態様または第１０態様のパターン描画装置であって、前記複数の発光素子は、保持プレートに設けられており、前記測定駆動モードは、前記複数の発光素子の全てを点灯させた状態で前記温度センサが所定温度を検出すると、前記対象発光素子以外の発光素子からの光を遮断して、前記対象発光素子からの光の光量を測定するモードである。

第１態様のパターン描画方法によると、対象発光素子を点灯させるとともに、温度センサの近くに位置する近接発光素子も点灯させる。このため、温度センサの周辺の温度を、温度センサから比較的遠い対象発光素子またはその周辺の温度に近似させることができる。これにより、対象発光素子の温度・光量の関係を良好に取得することができる。

第２態様のパターン描画方法によると、近接発光素子を消灯することによって、近接発光素子からの光を遮断することができる。

第３態様のパターン描画方法によると、近接発光素子からの光を遮光部材で遮蔽することによって、近接発光素子からの光を遮断することができる。

第４態様のパターン描画方法によると、温度センサに最も近い発光素子を点灯させることにより、温度センサの周辺の温度を、対象発光素子またはその周辺の温度に近似させることができる。

第５態様のパターン描画方法によると、複数の発光素子の全部を点灯させることにより、複数の発光素子が配された空間全体の温度を均一に上昇させることができる。このため、温度センサの周辺の温度を、対象発光素子の温度に近似させることができる。

第６態様のパターン描画方法によると、対象発光素子からの光量に応じて対象発光素子から既定光量の光を出射されるように、当該対象発光素子の駆動値が適正補正することができる。

第７態様のパターン描画方法によると、対象発光素子の温度を所定温度に近づけることができるため、光量を安定化することができる。

第８態様のパターン描画方法によると、複数の発光素子の全てを点灯させるため、保持プレートの温度を全体的に上昇させることができる。このため、温度センサの周辺の温度を対象発光素子の温度に近似させることができる。

第９態様のパターン描画装置によると、対象発光素子を点灯させるとともに、温度センサの近くに位置する近接発光素子も点灯させる。このため、温度センサの周辺の温度を、温度センサから比較的遠い対象発光素子またはその周辺の温度に近似させることができる。これにより、対象発光素子の温度・光量の関係を良好に取得することができる。

第１０態様のパターン描画装置によると、温度センサに最も近い発光素子を点灯させることにより、温度センサの周辺の温度を、対象発光素子またはその周辺の温度に近似させることができる。

第１１態様のパターン描画装置によると、複数の発光素子の全てを点灯させるため、保持プレートの温度を全体的に上昇させることができる。このため、温度センサの周辺の温度を対象発光素子の温度に近似させることができる。これにより、対象発光素子の温度・光量の関係を良好に取得することができる。

図１は、実施形態の描画装置１の構成を示す正面図である。 図２は、実施形態の描画ヘッド３１を示す概略斜視図である。 図３は、実施形態の光源装置３２の構成例を示す概略斜視図である。 図４は、実施形態の光源ユニット３２０を示す概略側面図である。 図５は、実施形態の光源ユニット３２０を示す概略平面図である。 図６は、制御部５の構成を示す図である。 図７は、各描画ヘッド３１についての光量調整処理の流れを示す図である。 図８は、対象発光素子３２１についての光量調整処理（図７：ステップＳ４）の詳細な流れを示す図である。 図９は、第２実施形態の光源装置３２ａを示す概略斜視図である。 図１０は、第２実施形態に係る対象発光素子３２１の光量調整処理の詳細な流れを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面では、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。図１および以降の各図にはそれらの方向関係を説明するためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする右手系のＸＹＺ直交座標系が適宜付されている場合がある。各ＸＹＺ直交座標系において、矢印の先端が向く方を＋（プラス）方向とし、その逆方向を−（マイナス）方向とする。

以下の説明では、等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」等）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。

また、形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」等）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取り等を有する形状も表すものとする。

＜１． 第１実施形態＞
図１は、実施形態の描画装置１の構成を示す正面図である。描画装置１は、空間変調されたビーム状の光を対象物上の感光材料に照射し、当該光で対象物上を走査することにより、パターンの描画を行う直接描画装置（いわゆる、直描装置）である。図１に示す例では、対象物は、プリント配線基板（以下、単に「基板９」という。）である。基板９では、例えば銅層上に感光材料によって形成されたレジスト膜が設けられる。描画装置１では、基板９のレジスト層に回路パターンが描画される。

描画装置１は、ステージ２１と、移動機構２２と、描画部３と、制御部５とを備える。ステージ２１は、基板９を下側から支持して保持する保持部である。移動機構２２は、基板９をステージ２１とともに描画部３に対して相対的に移動させる。移動機構２２は、ステージ２１をＸ方向に垂直なＹ方向に移動する第１移動機構２３と、ステージ２１をＸ方向に移動させる第２移動機構２４とを備える。以下の説明では、Ｘ軸方向を「副走査方向」と、Ｙ軸方向を「主走査方向」と称する場合がある。なお、移動機構２２により、基板９がステージ２１とともに水平面内にて回転可能とされてもよい。

ステージ２１上には、光量センサ２５が設けられている。光量センサ２５は、描画部３から出射された光（出射光）を受けて、当該出射光の光量を測定する。光量センサ２５は、例えば、フォトダイオードを含む。光量センサ２５にて測定された３からの出射光の光量は、制御部５へ送られる。

制御部５は、描画部３の検査を行う。制御部５は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶するＲＯＭ、各種情報を記憶ＲＡＭ、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを接続するバスラインを備えた、一般的なコンピュータシステムで構成され得る。

描画部３は、Ｘ軸方向に配列される複数（例えば、５つ）の描画ヘッド３１を備える。複数の描画ヘッド３１は、略同じ構造を有する。描画装置１では、描画部３の複数の描画ヘッド３１から空間変調された光を基板９の（＋Ｚ）側の表面である上面９１上に照射しつつ、第１移動機構２３によって基板９を主走査方向に移動させる。これにより、基板９の上面９１上において、複数の描画ヘッド３１からの光で照射される照射領域が走査される。

続いて、第２移動機構２４が基板９を副走査方向に所定の距離だけ移動させ、再び、空間変調された光を基板９上に照射しつつ第１移動機構２３が基板９を主走査方向に移動させる。すなわち、移動機構２２は、ステージ２１を移動させることにより、複数の描画ヘッド３１からの光で基板９の上面９１上を走査する走査機構の一例である。描画装置１では、基板９の主走査方向への移動および副走査方向への移動が繰り返されることにより、基板９に対する回路パターンの描画が行われる。なお、描画装置１では、描画ヘッド３１の数は適宜変更され得る。つまり、描画ヘッド３１の数は、１つのみであってもよいし、２つ以上であってもよい。

図２は、実施形態の描画ヘッド３１を示す概略斜視図である。図２では、描画ヘッド３１のハウジングを破線で描かれており、ハウジング内部の構成が実線で描かれている。

描画ヘッド３１は、光源装置３２と、照明光学系３３と、空間光変調デバイス３４と、投影光学系３５とを備える。光源装置３２は、光を出射する。光源装置３２の詳細については、後述する。照明光学系３３は、光源装置３２から出力された光を空間光変調デバイス３４へと導く。照明光学系３３は、例えば、レンズ３３２とミラー３３３とを備える。

空間光変調デバイス３４は、例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を含む。ＤＭＤは、それぞれの向きが個別に変更可能な微小鏡面群を備えている。多数の微小鏡面は、シリコン基板上に形成されており、かつ、多数の微小鏡面が２次元に配列されている（すなわち、互いに垂直な２方向に整列されたアレイ状に配列されている）。

空間光変調デバイス３４では、各微小鏡面に対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って、各微小鏡面が静電作用によりシリコン基板の表面に対して所定の角度だけ傾く。そして、所定のＯＮ状態に対応する姿勢にある微小鏡面からの反射光のみにより形成される光（すなわち、空間変調された光）が、投影光学系３５へと導かれる。

空間光変調デバイス３４にて空間変調された光は、投影光学系３５により、ステージ２１上の基板９（図１参照）へと導かれる。投影光学系３５からの光は、空間光変調デバイス３４の微小鏡面群に対して光学的に共役な基板９上の照射領域へと照射される。

図３は、実施形態の光源装置３２の構成例を示す概略斜視図である。図３に示すように、光源装置３２は、光源ユニット３２０と、複数の照射用光ファイバ３２２と、整列部３２３と、インテグレータ光学素子３２４とを備える。光源ユニット３２０は、複数の発光素子３２１を有する。

発光素子３２１の数と、照射用光ファイバ３２２の数とは、同一である。照射用光ファイバ３２２の断面の直径は、例えば、約２５０μｍ（マイクロメートル）である。

複数の発光素子３２１からそれぞれ出射される光は、例えば紫外光である。各発光素子３２１は、例えば、半導体ダイオード（例えば、レーザダイオードまたは発光ダイオード）で構成されている。また、各発光素子３２１と照射用光ファイバ３２２との間には、カップリングレンズ３２１ａが設けられている。発光素子３２１から出射された紫外光は、カップリングレンズ３２１ａを透過して、当該発光素子３２１に対応する照射用光ファイバ３２２の入射端部に入射する。照射用光ファイバ３２２は、発光素子３２１から出射される光を、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７へと導く。

図３に示す例では、複数の照射用光ファイバ３２２とインテグレータ光学素子３２４の入射面３２７との間には、他の部材や光学素子等は存在しない。換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２から出射された光は、他の部材や光学素子等を経由することなく、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７に直接的に入射する。照射用光ファイバ３２２の出射面とインテグレータ光学素子３２４の入射面３２７との間の距離は、例えば、約２ｍｍ（ミリメートル）である。

整列部３２３は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａをまとめて整列するファイババンドル部である。整列部３２３は、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７近傍に配置される。図３に示す例では、整列部３２３は略円筒状である。複数本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、整列部３２３の中心軸を中心とする略円周状に整列される。複数本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａから出射された光は、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７に入射する。

図３に示す例では、インテグレータ光学素子３２４は、例えば中実インテグレータである。インテグレータ光学素子３２４は、例えば、石英ガラス製の略四角柱状のロッド素子である。インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７は、例えば略正方形である。インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７の面積は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形（すなわち、輪郭）の面積よりも僅かに大きい。

複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形とは、整列された複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａを囲み、外周部に位置する複数の照射用光ファイバ３２２に接する形状を意味する。複数の照射用光ファイバ３２２の出射面側から見ると、当該複数の出射面全体が上記外形に含まれる。具体的には、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形とは、整列部３２３のインテグレータ光学素子３２４に対向する端部における整列部３２３の内周縁３２３ａを意味する。

インテグレータ光学素子３２４の長手方向（以下、「光軸方向」と呼ぶ。）に沿って見ると、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形全体が、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７と重なり、入射面３２７の外形（すなわち、輪郭）の内側に位置する。換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形は、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７の外形に対応する。さらに換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、インテグレータ光学素子３２４の入射面３２７の外形（すなわち、輪郭）に対応して配置される。図３に示す例では、整列部３２３の中心軸は、インテグレータ光学素子３２４の中心軸とおよそ一致する。整列部３２３の中心軸およびインテグレータ光学素子３２４の中心軸は、光軸方向に平行である。

複数の照射用光ファイバ３２２からインテグレータ光学素子３２４に入射した光は、インテグレータ光学素子３２４により照度分布の均一性が向上され、インテグレータ光学素子３２４の出射面から、図２に示す照明光学系３３へと出射される。インテグレータ光学素子３２４からの光は、照明光学系３３、空間光変調デバイス３４および投影光学系３５を介して、基板９上へと照射される。

図４は、実施形態の光源ユニット３２０を示す概略側面図である。また、図５は、実施形態の光源ユニット３２０を示す概略平面図である。光源ユニット３２０は、複数の発光素子３２１と、発光素子３２１が配設されている保持プレート４１と、保持プレート４１を冷却する冷却機構４２と、温度を検出する温度センサ４３を有する。

図５に示すように、複数の発光素子３２１は、２次元に配列されている。ここでは、縦方向に等間隔に配列された５つの発光素子３２１群が、横方向に等間隔で５列並べられている。すなわち、発光素子３２１の数量は２５個である。このため、光源装置３２では、発光素子３２１が２５個備えられており、これと同数の照射用光ファイバ３２２が備えられている。なお、発光素子３２１の数（すなわち、発光素子３２１及び照射用光ファイバ３２２の数）は、適宜変更され得る。

制御部５は、各発光素子３２１を独立に点灯または消灯することが可能となっている。また、制御部５は、各発光素子３２１に供給される電流量を制御することが可能となっており、その電流量を制御することによって、発光素子３２１から発せられる光（例えば、レーザ光）の光量を変更することが可能とされている。

各発光素子３２１は、保持プレート４１上に配設されている。保持プレート４１は、例えば、複数の発光素子３２１を駆動するための回路が形成された電子基板である。

冷却機構４２は、制御部５からの制御信号に基づいて、保持プレート４１を均一に冷却することが可能に構成されている。制御部５は、温度センサ４３で検出される温度情報に基づいて、保持プレート４１の温度を目標温度に近づけるように、冷却機構４２をフィードバック制御する。これにより、発光素子３２１各々の温度が、目標温度に近づけられる。この目標温度は、オペレータが適宜指定可能とされてもよいし、あらかじめ定められた固定の値とされてもよい。

温度センサ４３は、保持プレート４１の内部に設けられている。本実施形態では、複数の発光素子３２１のうち、中心に配された発光素子３２１の直下に設けられている。すなわち、本実施形態では、複数の発光素子３２１のうち、中心の発光素子３２１が、温度センサ４３に最も近いものである。温度センサ４３は、通信線４３０を介して制御部５に接続されている。温度センサ４３で検出された温度に関する情報は、制御部５へ適宜送られる。

図６は、制御部５の構成を示す図である。図６に示す、光源駆動制御部５１、温度判定部５３、光量判定部５５、補正部５７および冷却機構制御部５９は、制御部５のＣＰＵがＲＡＭ等の記憶部に保存された制御プログラムに従って動作することにより実現される機能である。

光源駆動制御部５１は、発光素子３２１各々の点灯を制御する。また、光源駆動制御部５１は、各発光素子３２１に与える電流量の値に対応する駆動値に基づいて制御することにより、各発光素子３２１の点灯・消灯並びに光量を制御する。

温度判定部５３は、温度センサ４３からの出力信号が示す温度（以下、出力温度とも称する。）が、既定の調整用温度Ｔａに到達したか否かを判定する。調整用温度Ｔａは、後述する発光素子３２１の光量調整処理において、基準となる温度である。なお、調整用温度Ｔａは、描画部３においてパターン描画を行う際（すなわち、各発光素子３２１を使用する際）の発光素子３２１の温度に一致させるとよい。

光量判定部５５は、光量センサ２５からの出力信号が示す光量（以下、出力光量とも称する。）が調整用光量Ｌａに近似するか否かを判定する。

補正部５７は、後述する光量調整処理の際に、発光素子３２１に供給される電流量を示す調整用電流値Ｉａ（詳細には、当該調整用電流値Ｉａに対応する駆動値）を補正する。具体的には、光量センサ２５で測定される発光素子３２１からの光量が既定の調整用光量Ｌａとなるように、調整用電流値Ｉａを補正する。例えば、ある発光素子３２１に対して調整用電流値Ｉａを供給したときに測定された光量が調整用光量Ｌａよりも小さい場合、補正部５７は、その発光素子３２１の光量が大きくなるように、調整用電流値Ｉａをその測定された光量に応じて大きくする。

補正に当たっては、例えば、電流と光量の関係を示す検量線を利用することができる。具体的には、発光素子３２１各々の検量線を予め取得しておき、補正部５７が、当該検量線に基づいて調整用光量Ｌａの補正量を決定するとよい。また、発光素子３２１毎の検量線を利用することは必須ではない。例えば、代表的な発光素子３２１の検量線を、他の発光素子３２１についての調整用電流値Ｉａの補正に利用してもよい。

冷却機構制御部５９は、温度センサ４３からの出力温度を、オペレータなどにより設定された目標温度に近づけるように、冷却機構４２を制御する。つまり、冷却機構制御部５９が冷却機構４２を制御することにより、保持プレート４１の温度を目標温度に近づけることができる。例えば描画装置１においてパターン描画を行う際、各発光素子３２１の温度を目標温度にすることができるため、各発光素子３２１からの光の光量を安定化させることができる。また、後述する光量調整処理の際、冷却機構制御部５９が冷却機構４２を制御してもよい。この場合、目標温度は所定の調整用温度Ｔａに設定される。これにより、温度センサ４３からの出力温度が調整用温度Ｔａを超えときに、保持プレート４１を冷却することができる。

＜光量調整処理＞
次に、光量調整処理について説明する。図７は、各描画ヘッド３１についての光量調整処理の流れを示す図である。光量調整処理は、各発光素子３２１の光量が既定の大きさとなるように調整する処理である。光量調整処理は、ここでは、描画ヘッド３１毎に、光源装置３２に備えられた全ての発光素子３２１各々について行われるものとする。以下に説明する光量調整処理は、制御部５が、光源装置３２の複数の発光素子３２１の動作を制御する制御プログラム（駆動制御モード）を実行することによって実現される。

図７に示すように、制御部５は、光量調整処理を開始すると、光量調整を行うべき描画ヘッド３１が存在するか否かを判定する（図７：ステップＳ１）。ステップＳ１では、制御部５が、自動で判定を行うようにしてもよいし、あるいは、オペレータの操作入力に基づいて判定を行うようにしてもよい。後者の場合、オペレータが光量調整すべき描画ヘッド３１を指定する操作入力を行うとよい。そして、制御部５が、当該入力の有無に応じて、光量調整すべき描画ヘッド３１の有無を判定するとよい。

光量調整を行うべき描画ヘッド３１がある場合（ステップＳ１においてＹｅｓ）、制御部５が、移動機構２２を制御してステージ２１を移動させることにより、光量センサ２５を対象となる描画ヘッド３１の光量を測定するための光量測定位置に移動させる（図７：ステップＳ２）。

制御部５は、光量センサ２５を光量測定位置に移動させると、ステップＳ１において処理対象となった描画ヘッド３１において、光量調整すべき発光素子３２１（以下、対象発光素子３２１」とも称する。）が存在するか否かを判定する（図７：ステップＳ３）。対象発光素子３２１が存在する場合（ステップＳ３においてＹｅｓ）、制御部５は、当該対象発光素子３２１について、光量調整処理を行う（図７：ステップＳ４）。なお、対象発光素子３２１が存在しない場合（ステップＳ３においてＮｏ）、制御部５は、ステップＳ１を再び行う。そして、光量調整するべき描画ヘッド３１が存在しない場合（ステップＳ１においてＮｏ）、制御部５は、処理を終了する。

図８は、対象発光素子３２１についての光量調整処理（図７：ステップＳ４）の詳細な流れを示す図である。制御部５は、対象発光素子３２１の光量調整処理を開始すると、まず、対象発光素子３２１が設けられた光源ユニット３２０に備えられている全ての発光素子３２１を点灯させる（図８：ステップＳ４１）。詳細には、光源駆動制御部５１が、処理対象の光源装置３２における、１つの保持プレート４１に設置された２５個の発光素子３２１（図５参照）を点灯させる。以下、光源駆動制御部５１が各発光素子３２１を点灯させるために供給する電流量を、調整用電流値Ｉａと称する。

ステップＳ４１の後、制御部５の温度判定部５３が、温度センサ４３からの出力温度が、調整用温度Ｔａに達したか否かを判定する（図８：ステップＳ４２）。ステップＳ４１において全ての発光素子３２１が点灯させた場合、光源ユニット３２０（特に保持プレート４１）の温度が全体的に上昇するため、温度センサ４３からの出力温度も次第に上昇する。全ての発光素子３２１を点灯させた場合、一部の発光素子３２１を点灯させた場合よりも、光源ユニット３２０の温度を均一に上昇させ得る。このため、仮に、対象発光素子３２１が温度センサ４３から比較的遠い位置にあったとしても、温度センサ４３の周辺の温度をその対象発光素子３２１の温度に近似させることができる。

ステップＳ４２にて、温度判定部５３が、温度センサ４３からの出力温度が調整用温度Ｔａに到達した場合（ステップＳ４２においてＹｅｓ）、制御部５は、対象発光素子３２１以外の各発光素子３２１を消灯することにより、対象発光素子３２１のみからの光の光量を測定する（図８：ステップＳ４３）。詳細には、光源駆動制御部５１が、対象発光素子３２１以外の各発光素子３２１への電流供給を停止させる（電流量をゼロにする）ことにより、対象発光素子３２１以外の各発光素子３２１を消灯させる。これにより、調整用電流値Ｉａが供給された対象発光素子３２１のみからの光が、光量センサ２５に向けて照射される状態となる。制御部５は、光量センサ２５からの出力信号に基づき、対象発光素子３２１からの光の光量を取得する。

ステップＳ４３にて対象発光素子３２１の光量が測定された後、制御部５の光量判定部５５は、当該光量が調整用光量Ｌａに近似しているか否かを判定する（図８：ステップＳ４４）。光量判定部５５は、対象発光素子３２１の光量が調整用光量Ｌａに厳密に一致する場合だけではなく、調整用光量Ｌａから所定の範囲内である場合にも、光量判定部５５は当該光量が調整用光量Ｌａに近似すると判定する。

ステップＳ４４にて、対象発光素子３２１の光量が調整用光量Ｌａに近似していると判定された場合（ステップＳ４４においてＹｅｓ）、制御部５は、図８の光量調整処理を終了し、図７に示すステップＳ３に戻る。ステップＳ４４にて、対象発光素子３２１の光量が調整用光量Ｌａに近似しないと判定された場合（ステップＳ４４においてＮｏ）、制御部５の補正部５７が、対象発光素子３２１に供給する調整用電流値Ｉａを補正する（図８：ステップＳ４５）。その際、補正部５７は、対象発光素子３２１の光量が、調整用光量Ｌａに近づくように、調整用電流値Ｉａを補正する。

ステップＳ４５において、対象発光素子３２１の調整用電流値Ｉａが補正されると、制御部５は、再びステップＳ４１〜ステップＳ４４を実行する。対象発光素子３２１については、ステップＳ４１では補正後の調整用電流値Ｉａで駆動されるとともに、ステップＳ４３ではその補正後の調整用電流値Ｉａの光量が測定されることとなる。このように、光量調整処理では、対象発光素子３２１の光量が、調整用光量Ｌａまたはこれに近似した大きさになるまで、ステップＳ４１〜ステップＳ４４が１回または複数回行われる。なお、ステップＳ４１〜ステップＳ４４を複数回行うことは必須ではない。すなわち、１回だけ行って、補正後の調整用電流値Ｉａが取得されるようにしてもよい。

図５に示すように、温度センサ４３は、保持プレート４１の中心部にある。このため、当該温度センサ４３では、中心部から離れた位置の温度を測定することは困難である。このため、温度センサ４３から離れた位置にある対象発光素子３２１について、単独で点灯させて光量を測定した場合、温度センサ４３の出力温度と対象発光素子３２１周辺の温度が異なる場合がある。このため、対象発光素子３２１の温度が調整用温度Ｔａとは異なる場合、温度・光量の関係を良好に取得することができない。

これに対して、本実施形態では、温度センサ４３の出力温度が調整用温度Ｔａになるまで、対象発光素子３２１が設けられた保持プレート４１に設置されている全ての発光素子３２１を点灯させる。このため、温度センサ４３の周辺の温度を、対象発光素子３２１の温度に近似させることができる。また、温度センサ４３の出力温度が調整用温度Ｔａになると、対象発光素子３２１のみが点灯された状態とされ、その光量が測定される。この光量が測定されるときの対象発光素子３２１の温度は、調整用温度Ｔａと同一もしくは調整用温度Ｔａに近似した温度となる。このため、調整用温度Ｔａ（またはこれに近い温度）での対象発光素子３２１の光量を測定できる。したがって、温度センサ４３から比較的遠い位置にあるために、直接の温度測定が困難な対象発光素子３２１についても、温度・光量の関係を良好に取得することができる。

なお、上記説明では、図８のステップＳ４１において、対象発光素子３２１が設けられた保持プレート４１上の２５個全ての発光素子３２１を点灯させると説明した。しかしながら、ステップＳ４１にて、全ての発光素子３２１を点灯させることは必須ではない。例えば、２５個全ての発光素子３２１のうち、少なくとも、光量調整の対象である対象発光素子３２１と、当該対象発光素子３２１よりも温度センサ４３に近い位置にある近接発光素子３２１とを点灯させればよい。対象発光素子３２１とともに近接発光素子３２１を点灯させた場合も、対象発光素子３２１のみを点灯させたときよりも、温度センサ４３の周辺の温度を近接発光素子３２１からの熱で上昇させることができる。このため、温度センサ４３の出力温度を対象発光素子３２１またはその周辺の温度に近づけることができる。なお、近接発光素子３２１は、温度センサ４３に最も近い位置にある発光素子３２１（２５個の発光素子３２１のうち、中心にある発光素子３２１）とすることがより好ましい。この場合、温度センサ４３に最も近い発光素子３２１を点灯させることができるため、温度センサ４３の出力温度を、対象発光素子３２１の周辺温度に好適に近づけることができる。

＜２． 第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号又はアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。

図９は、第２実施形態の光源装置３２ａを示す概略斜視図である。図９に示すように、本実施形態では、複数のシャッタ３２１ｂ（遮光部材）が設けられている。シャッタ３２１ｂは、発光素子３２１と同数（ここでは、２５個）だけ設けられており、発光素子３２１及びカップリングレンズ３２１ａの各間の位置にそれぞれ設けられている。シャッタ３２１ｂは、例えば、開閉式であり、制御部５によって開閉制御可能となっている。シャッタ３２１ｂが開状態では、発光素子３２１からの光は、シャッタ３２１ｂを通過して、照射用光ファイバ３２２に入射する。また、シャッタ３２１ｂが閉状態では、発光素子３２１からの光は、シャッタ３２１ｂによって遮断され、照射用光ファイバ３２２に到達不能な状態となる。なお、シャッタ３２１ｂは、開閉式のものに限定されず、発光素子３２１からの光の通過及び遮断を制御することが可能な構成であれば、どのような構成も採用し得る。

図１０は、第２実施形態に係る対象発光素子３２１の光量調整処理の詳細な流れを示す図である。図１０に示すように、本実施形態の光量調整処理では、第１実施形態の光量調整処理（図８参照）の各工程のうち、ステップＳ４３がステップＳ４３ａに置換されている。

本実施形態のステップＳ４１では、全てのシャッタ３２１ｂは開状態とされる。このため、ステップＳ４１にて、全ての発光素子３２１が点灯されると、全ての発光素子３２１からの光が光量センサ２５に入射する状態となる。そして、本実施形態のステップＳ４３ａでは、制御部５が、対象発光素子３２１以外の各発光素子３２１からの光を遮断することによって、対象発光素子３２１からの光のみの光量を測定する。詳細には、制御部５が、対象発光素子３２１以外の発光素子３２１に対応する各シャッタ３２１ｂを開状態から閉状態に切り換える。これにより、対象発光素子３２１からの光のみが、光量センサ２５に入射することとなる。

なお、ステップＳ４１において、全てのシャッタ３２１ｂを閉状態としてもよい。この場合、全ての発光素子３２１からの光は遮断される。そして、ステップＳ４３ａでは、対象発光素子３２１に対応するシャッタ３２１ｂのみが開状態に切り換えられるとよい。この場合にも、対象発光素子３２１以外の発光素子３２１からの光は遮断されるため、対象発光素子３２１からの光の光量を測定することが可能となる。

本実施形態では、ステップＳ４３ａにおいて、対象発光素子３２１以外の発光素子３２１も点灯させたまま、対象発光素子３２１からの光の光量を測定することができる。このため、対象発光素子３２１以外の発光素子３２１を消灯させる場合に比べて、対象発光素子３２１周辺の温度が急低下することを抑制し得る。これにより、対象発光素子３２１の温度を調整用温度Ｔａまたはこれに近似する温度に維持して、対象発光素子３２１からの光の光量を測定することができる。

また、本実施形態においては、冷却機構制御部５９が、温度センサ４３からの出力温度が調整用温度Ｔａとなるように冷却機構４２を制御するとよい。本実施形態では、ステップＳ４３ａにおいて対象発光素子３２１以外の各発光素子３２１を消灯させないことにより、多量の熱が発生し得る。そこで、冷却機構４２による冷却と、各発光素子３２１の点灯による熱発生とをバランスさせることにより、対象発光素子３２１および温度センサ４３の周辺の温度を調整用温度Ｔａまたはこれに近似する温度に安定化させることができる。

なお、本実施形態では、発光素子３２１と照射用光ファイバ３２２との間の位置に遮蔽手段としてのシャッタ３２１ｂが設けられている。しかしながら、遮蔽手段を設ける位置は、これに限定されるものではない。すなわち、各発光素子３２１から出射された光を光量センサ２５に到達するまでに個別に遮断することが可能であれば、どのような位置に設けられていてもよい。

また、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、ステップＳ４１にて、全ての発光素子３２１を点灯させることは必須ではない。すなわち、制御部５は、対象発光素子３２１と、当該対象発光素子３２１よりも温度センサ４３に近い位置にある近接発光素子３２１（好ましくは、温度センサ４３に最も近い近接発光素子３２１）とを点灯させるとよい。そして、制御部５は、ステップＳ４３ａにて、対象発光素子３２１に対応するシャッタ３２１ｂを開状態に、近接発光素子３２１に対応するシャッタ３２１ｂを閉状態にして、対象発光素子３２１からの光の光量を測定するとよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１ 描画装置
２１ ステージ
２２ 移動機構
２５ 光量センサ（光量測定部）
３ 描画部
３１ 描画ヘッド
３２，３２ａ 光源装置
３３ 照明光学系
３４ 空間光変調デバイス
３５ 投影光学系
４１ 保持プレート
４２ 冷却機構
４３ 温度センサ
５ 制御部
５１ 光源駆動制御部
５３ 温度判定部
５５ 光量判定部
５７ 補正部
５９ 冷却機構制御部
３２０ 光源ユニット
３２１ 発光素子（対象発光素子、近接発光素子）
３２１ｂ シャッタ（遮光部材）
９ 基板

Claims (11)

1. 半導体ダイオードで構成される複数の発光素子からの光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、
   (a) 複数の発光素子のうち１つの対象発光素子と、前記複数の発光素子のうち前記対象発光素子よりも温度センサの近くに位置する近接発光素子とを点灯させる工程と、
   (b) 前記工程(a)の後、前記温度センサで温度を検出する工程と、
   (c) 前記工程(b)にて、前記測定温度が所定温度に達した場合に、前記近接発光素子からの光を遮断する工程と、
   (d) 前記工程(c)の後、前記対象発光素子からの光の光量を測定する工程と、
   を含む、パターン描画方法。
2. 請求項１のパターン描画方法であって、
   前記工程(c)は、
   前記近接発光素子を消灯する工程を含む、パターン描画方法。
3. 請求項１のパターン描画方法であって、
   前記工程(c)は、
   前記近接発光素子からの光を遮光部材で遮蔽する工程を含む、パターン描画方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項のパターン描画方法であって、
   前記近接発光素子が、前記複数の発光素子のうちの前記温度センサに最も近い発光素子である、パターン描画方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項のパターン描画方法であって、
   前記工程(a)は、前記複数の発光素子の全てを点灯させる工程を含み、
   前記工程(c)は、前記複数の発光素子のうち、前記対象発光素子以外の発光素子からの光を遮断する工程を含む、パターン描画方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項のパターン描画方法であって、
   (e) 前記工程(d)にて測定された前記対象発光素子からの光の光量に応じて、前記対象発光素子の光量に対応する駆動値を補正する工程、
   をさらに含む、パターン描画方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項のパターン描画方法であって、
   (f) 前記温度センサによって検出される測定温度が前記所定温度に近づけるように、前記複数の発光素子を冷却する工程、
   をさらに含む、パターン描画方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項のパターン描画方法であって、
   前記複数の発光素子が、保持プレートに設けられており、
   前記工程(a)は、前記複数の発光素子の全てを点灯させる工程を含み、
   前記工程(c)は、前記複数の発光素子のうち、前記対象発光素子以外の前記発光素子からの光を遮断する工程を含む、パターン描画方法。
9. 半導体ダイオードを有する複数の発光素子からの光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、
   複数の発光素子と、
   温度を検出する温度センサと、
   前記発光素子からの光の光量を測定する光量測定部と、
   前記複数の発光素子各々の駆動を制御する駆動制御部と、
   を備え、
   前記駆動制御部は、
   前記複数の発光素子のうち、対象発光素子と前記対象発光素子よりも前記温度センサに近い近接発光素子とを点灯させた状態で前記温度センサが所定温度を検出すると、前記近接発光素子からの光を遮断して前記対象発光素子からの光量を測定する測定駆動モードを実行する、パターン描画装置。
10. 請求項９のパターン描画装置であって、
    前記近接発光素子が、前記複数の発光素子のうち、前記温度センサに最も近い発光素子である、パターン描画装置。
11. 請求項９または請求項１０のパターン描画装置であって、
    前記複数の発光素子は、保持プレートに設けられており、
    前記測定駆動モードは、
    前記複数の発光素子の全てを点灯させた状態で前記温度センサが所定温度を検出すると、前記対象発光素子以外の発光素子からの光を遮断して、前記対象発光素子からの光の光量を測定するモードである、パターン描画装置。

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