JP4356161B2

JP4356161B2 - 描画装置

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Publication number: JP4356161B2
Application number: JP36084399A
Authority: JP
Inventors: 博敏早川
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
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Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2009-11-04
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光線によって金属製品、シリコンウエハあるいは樹脂製品への日付、製造番号、バーコード、２次元コード等をマーキングするレーザ描画装置、並びにフォトレジストが塗布されたプリント基板の回路形成、フォトレジスト塗布基板に対するバーコード、２次元コード形成など精度をあまり必要としない露光描画装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、描画装置としてつぎの方法が提案されている。第１の従来例は、図２１に示すレーザ描画装置である（例えば特開平６−８６４３）。この装置はレーザ光を発する光源５から出射されるレーザ光線ＬＢをＸ軸のスキャナモータ２１２及びミラー２１１、並びにＹ軸のスキャナモータ２２２及びミラー２２１から構成されるスキャナ２に入射させ、集光レンズ３を通して基板４に所定の文字、図形若しくは記号等のパターンを描画するものである。このようなレーザ描画装置は、システムコントローラ６の指令をレーザコントローラ６１とモータドライバ６２に送り、レーザコントローラは光源５へレーザパワーＰＷと光学スイッチへレーザのＯＮ／ＯＦＦ指令ＡＯＭを送り、モータドライバは６２は各スキャナモータ２１２、２２２に電流Ｉｘ、Ｉｙをそれぞれ供給するものである。文字、図形若しくは記号は、システムコントローラ６に例えば拡大図に示すような２次元コード図形を描画するように予めレーザパワーＰＷ、光学スイッチへレーザのＯＮ／ＯＦＦ指令、電流Ｉｘ、Ｉｙをコントロールするプログラムを作成し、それを実行させ描画するものである。描画時には、レーザビームＬＢを２次元コードの各セル毎に走査するものである。通常、２次元コードの１つのセルはレーザビーム径に相当する大きさで、レーザビーム一回の照射で形成されている。
第２の従来例は、図２２に示す露光装置である（例えば特開平１０−１１２５７９）。この露光装置は、紫外線を発する光源７、デジタルマイクロミラーデバイス１（以下、ＤＭＤと呼ぶ）、ＤＭＤ上で反射した光を吸収する光アブソーバ８、光学系９、支持台１１に固定されたフォトレジスト塗布の基板４を動かすＸＹテーブル１０から構成される。露光はＣＡＤで形成した図形等のパターンデータを電気信号としてＤＭＤ１に入力し、ＤＭＤ１の複数の各微小ミラーが入力されたパターンデータに応じて傾動する。この複数の微小ミラーに光源７からの光を入射すると、傾動した微小ミラーで構成される図形と同様の画像が光学系９を通してフォトレジスト塗布の基板４上に露光される。ＸＹステージを操作してフォトレジスト塗布の基板４を次の位置に移動させ、同じ操作を繰り返して、次々とレジストを露光させ、いわゆる遂次式露光を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の例では図２１の拡大図に示されているような２次元コードを描画する場合、レーザビームＬＢを２次元コードの各セル毎に走査し、スキャナ２の起動、停止、及びレーザビームＬＢの照射、停止とをいう操作をセル数分だけ、繰り返す必要がある。例えば、２０×２０セルの２次元コードでは約４００回の操作を繰り返さなければならない。通常、１セルあたり、スキャナモータの起動および停止に必要な時間は約５ｍ秒で、レーザビームの照射に必要な時間は、ＹＡＧレーザで約０．５ｍ秒である。したがって、２０×２０セルの２次元コード形成時間は、そのほとんどが、スキャナを動作させる時間に費やされ、そのため、コード形成時間が長くなっていた。また、スキャナの起動、停止時間を２ｍ秒間割り当てて、レーザビームを照射すると、セルの位置決め精度が悪くなり、最悪コードが読めないということがあった。
一方、第２の例ではパターン分解能がＤＭＤの画素分解能に依存するためプリント基板に露光した場合、ＤＭＤの微小ミラーの並びと同じ方向では露光部と非露光部との境界が直線的なる。しかし、斜めのパターンは、図２３のように露光部と非露光部との境界が凹凸になるという問題点があった。さらに、ＤＭＤの微小ミラーは、隣の微小ミラーとの間に約１μｍの隙間があり、この隙間は露光に寄与しない。そのため、未露光の間隙は拡大投影したその拡大率に比例して広くなり、最悪の場合、露光、形成したパターンの内部に格子模様が形成されることになる。
そこで、本発明はパターンの形成時間が短く、２次元コードセルの位置決め精度がよく、かつ斜線の図形が正確に描画できる描画装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、光ビームを発する光源（５）と、前記光ビームを走査するスキャナ（２）と、前記光ビームが照射される基板（４）と前記スキャナ（２）との間に設けた集光レンズ（３）とを具備し、前記光ビームを前記スキャナの走査によって前記基板（４）上に照射し所定の文字、図形若しくは記号等のパターンを描画する描画装置において、前記光源（５）と前記スキャナ（２）との間に設けた独立に傾動する複数の微小ミラーからなるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（１）を設けた構成としている。また、前記光源（５）と前記ＤＭＤ（１）との間、又は前記ＤＭＤ（１）と前記レーザスキャナ（２）との間の光軸上に前記画像の大きさを調整する調整レンズ（１２）と、この調整レンズ（１２）を前記光軸に対して並行に移動させる調整レンズ移動手段（３２）とを設け、前記調整レンズ（１２）を、拡張レンズ、縮小レンズ若しくはコリメータレンズのいずれかにしてもよい。また、前記基板（４）は、金属、有機物、若しくは金属薄膜蒸着のガラス又はフォトレジスト塗布したものでもよい。また、前記光源（５）は、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、若しくはエキシマレーザ、又は非線形光学結晶及びＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ＹＶＯ、レーザ、ＹＬＦレーザ若しくはファイバレーザと組み合わせることによって高調波成分の波長のビームを発するレーザとしてもよい。また、前記光源（５）は紫外線を発する水銀ランプにしても良い。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１に示す。図１は描画装置を示す２次元コードマーキング用露光装置の模式図である。
図において、１は複数の微小ミラーを有するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、２はＸ軸のスキャナミラー２１１及びスキャナモータ２１２、並びにＹ軸のスキャナミラー２２１及びスキャナモータ２２２からなるスキャナ、３はＦθの集光レンズ、４は金属、有機物若しくは金属薄膜蒸着ガラス基板、又はフォトレジストが塗布されたプリント基板などの基板である。５はＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ若しくはＡｒレーザ等の光源である。６はシステムコントローラで、レーザコントローラ６ａ、スキャナコントローラ６ｂ、ＤＭＤコントローラ６ｃ他からなり、スキャナドライバ６２、レーザドライバ６１、ＤＭＤドライバ６３に指令信号を送る。８は微小ミラーの露光に寄与しないレーザビームを吸収する光アブソーバ、１２はコリメータレンズ、１３は便宜上設置した反射ミラーで、１４は２次元コードのデータ内容を送るホストコンピュータである。
【０００７】
つぎに動作について述べる。露光形成される２次元コードは、まずホストコンピュータ１４から日付、製品番号等を含むコードデータ及びコード形成位置データがシステムコントローラ６に送られ、システムコントローラ内部の２次元コードエンコーダによってコード図形が形成される。形成されたコード図形の画像は、ＤＭＤドライバにモノクロのＶＧＡ信号としてＤＭＤドライバ６３に送られ、さらにＤＭＤドライバ６３はモノクロのＶＧＡ信号に応じたコード図形になるようにＤＭＤ１の各微小ミラーの傾動を制御する。次に、システムコントローラ６は、Ｄ／Ａコンバータを介してスキャナドライバ６２に位置指令信号を送り、スキャナドライバ６２は所定の回転角度までスキャナモータ２１２及び２２２が回転するように駆動電流Ｉｘ、Ｉｙを供給する。各スキャナモータ２１２及び２２２が所定の回転角度で停止した後、システムコントローラ６はレーザコントローラ６１にレーザ出射指令を送り、予めレーザコントローラ６１からレーザパワー電流若しくは電圧ＰＷが送られ発振可能状態になっている光源５は、光学スイッチ動作指令ＡＯＭによってレーザビームを発射するものである。出射されたレーザビームはコリメータレンズ１２を通りほぼ平行光となってＤＭＤ１に照射され、ＤＭＤ１の傾動していない微小ミラーに照射されたレーザビームは反射して光アブソーバ８によってレーザのエネルギは吸収される。
【０００８】
また、ＤＭＤ１の傾動した微小ミラーに照射されたレーザビームは反射し、さらに反射ミラー１３上で反射した後、スキャナ２に入る。この時スキャナ内に入るレーザビームの断面はすでに２次元コード図形となっており、スキャナ内部の所定の角度に回転したスキャナミラー２１１、２２１によって反射され、Ｆθ集光レンズを通してフォトレジストが塗布されたプリント基板４に照射される。この操作によりプリント基板上には、システムコントローラ６で形成された２次元コード図形が露光描画される。さらにＡＯＭのスイッチによってレーザ出射を停止し、同様の操作を行えばプリント基板の別の位置に同様若しくは異なる２次元コードを形成できるものある。また、ＤＭＤ１画面で露光し、スキャナで１画面分画像を移動させ、これを繰り返せば大きな図形等の描画も可能となる。
【０００９】
本発明の第２の実施の形態を図２に示す。図２は描画装置を示す２次元コードマーキング用露光装置の模式図である。図１と符号が同じのものは機能も同じであるため説明を省く。図において、２３は基板４を保持固定し、任意の位置に移動させる移動テーブルであり、Ｘ軸テーブル２３１、Ｙ軸テーブル２３２及びθテーブル２３３、並びに図示していない基板チャックからなる。６はシステムコントローラであり、テーブルコントローラ６ｄ、レーザコントローラ６ａ、ＤＭＤコントローラ６ｃ他からなり、テーブルドライバ６４、レーザドライバ６１、ＤＭＤドライバ６３に指令信号を送る。テーブルドライバ６４はＸＹθテーブルを駆動させる。
【００１０】
つぎに動作について述べる。まず、ホストコンピュータ１４からＤＸＦファイルの図形データがシステムコントローラ６に送られ、システムコントローラ６内部のファイル変換器によってＤＸＦファイルの図形データがレーザ描画データに変換される。変換されたレーザ描画データは、モノクロのＶＧＡ信号としてＤＭＤドライバ６３に送られ、さらにＤＭＤドライバ６３はモノクロのＶＧＡ信号に応じた図形になるようにＤＭＤ１の各微小ミラーを傾動、制御する。次に、システムコントローラはＤ／Ａコンバータを介してＸＹθのテールブドライバ６４に位置指令信号を送り、Ｘテーブル２３１、Ｙテーブル２３２及びθテーブル２３３が所定の位置まで駆動するように電流Ｉｘ、Ｉｙ及びＩθが供給される。各テーブル２３１、２３２及び２３３が所定の位置で停止した後、システムコントローラ６はレーザコントローラ６ａにレーザの出射指令を送り、予めレーザコントローラ６ａからレーザパワー電流若しくは電圧ＰＷが送られ発振可能状態になる。
【００１１】
光源５は光学スイッチ動作指令ＡＯＭによってレーザビームを発射するものである。出射されたレーザビームはコリメータレンズ１２を通り、ほぼ平行光となってＤＭＤ１に照射され、ＤＭＤ１の傾動していない微小ミラーに照射されたレーザビームは、図示していない光アブソーバによってレーザのエネルギは吸収される。また、ＤＭＤ１の傾動した微小ミラーに照射されたレーザビームは反射し、さらに反射ミラー１３上で反射した後、Ｆθの集光レンズ３に入る。集光レンズ３内に入るレーザビームの断面はすでに所定の図形となっており、集光レンズ３を通してフォトレジストが塗布されたプリント基板４に照射される。この操作により基板４上には、システムコントローラ６で形成された図形が露光描画される。さらにＡＯＭのスイッチによってレーザ出射を停止し、同様の操作を行えばプリント基板の別の位置に同様の若しくは異なる図形を形成できる。これを基板４全体に露光すれば、１つの描画図形を描くことができる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
本実施例は、図１に示した描画装置を用いた実施結果についてを述べる。基板４には、ポジタイプのフォトレジストを約０．８μｍ塗布したクロム蒸着ガラスを使用し、光源５には、波長４４２ｎｍ、発振出力１００ｍＷ、シングルモードのレーザビームを発するＨｅ−Ｃｄレーザを使用して２０×２０セルの２次元データコードを作製した。レーザビームの直径は、コリメータレンズ１２を通過した位置で８ｍｍであった。ＤＭＤ１の上では、縦横各１０枚、合計１００枚の微小ミラーで２次元コード１セル分を形成し、２００×２００、合計４００００枚の微小ミラーによって２０×２０セル、３．４ｍｍ角の２次元コードをＤＭＤ１の図形画像を形成した。
ＤＭＤ１で画像化された２次元コードのレーザビームは、スキャナ２内を通りＦθの集光レンズ３で集光し、１／２の大きさの２次元コードを（フォトレジストが塗布されたクロム蒸着の）基板４に照射し露光する。
レーザビームの照射時間（露光時間）は、約０．３秒間以上で現像後十分認識可能な２次元コードを作成でき、１秒以上でオーバ露光状態になった。
【００１３】
本発明の露光プロセスのタイムチャートを図３に示す。システムコントローラ６は、ホストコンピュータ１４からコード内容の指令を受けるための交信時間２４、２次元コードをエンコードする時間２５、ＤＭＤ１にエンコードデータ画像を送る時間２６、スキャナドライバに位置指令を送る時間２７、レーザの光学スイッチ（ＡＯＭ）にレーザ出射指令を送る時間２８、並びにＡＯＭへのＯＦＦ指令、スキャナモータの原点復帰指令並びにＤＭＤ画像ＯＦＦ指令を送る時間２９の時間を必要とする。実施例では、交信時間は指令交信２４を約６０ｍ秒間、２５が約２００ｍ秒間、２６を３３ｍ秒間、２７を１０ｍ秒間、２８を５ｍ秒間および２９を１０ｍ秒間とした。また、指令交信２４と２５、２５と２６、及び２６と２７の間はそれぞれ２ｍ秒間とし、スキャナミラーの位置決め時間を１５ｍ秒間、露光時間を３００ｍ秒間、指令交信２９と２４のインターバルは２０ｍ秒間とした。
【００１４】
すなわち、本発明による描画装置では２０×２０セルの２次元コードを形成するために６４４ｍ秒間必要であった。これは、第１の従来例に開示された描画装置の描画時間に比べると著しく短縮されている。図４は、第１の従来例の装置を用いて本実施例と同様の２次元コードを形成したときのタイムチャートである。
開示されている描画装置の露光プロセスにおいて、システムコントローラ６は、ホストコンピュータ１４からコード内容の指令を受けるための交信時間２４、２次元コードをエンコードする時間２５、スキャナドライバにセル位置指令を送る時間３０、ＡＯＭにレーザ出射指令を送る時間２８、ＡＯＭにレーザ出射停止指令とスキャナドライバに２次元コードセルの第２、３、・・・・・ｎの位置指令を送る時間３１が必要となる。
従来の描画装置では、２４が約６０ｍ秒間、２５が約２００ｍ秒間、３０が１０ｍ秒間、２４と２５及び２５と３０がそれぞれ２ｍ秒間、位置決め時間が１５ｍ秒間×セル数、露光時間が３ｍ秒間×セル数の合計の時間、２次元コード形成にかかり、２０×２０セルで４００セルを露光する必要がある２次元コードで３６７４ｍ秒間の描画に費やしていた。
また、この時間の約３０００ｍ秒間はスキャナ２を操作させている時間であった。さらに、従来方法でスキャナ２の位置決め時間を短縮しようとすると、スキャナモータが急激な回転の加減速に追従しなくなり、停止位置で減衰振動の発生を伴って、最悪正規位置とは違う位置にセルを描画してしまうことがあった。本発明では、従来に比べ、描画時間を約１／５に短縮できるという効果と共に、２次元コード描画中にスキャナを１回しか動作させないのでセルの位置が精密な２次元コードを形成できる効果もある。
【００１５】
本発明は、液晶パネルのような大量生産され、しかも生産ラインのマーキングタクトタイムが極めて短い製品に対する２次元コードの描画に最適である。また、バーコード等のレーザビームスキャン距離が極めて長い描画には、さらに効果がある。本実施例で、３つの画像をつなぎ合わせてバーコードを形成する時間は約２．３秒であるが、従来例では１５秒以上の時間を要する。すなわち、描画する図形が大きくなればなるほど、本発明の効果は大きくなる。
なお、本実施例では光源５にＨｅ−Ｃｄレーザを使用したが、Ａｒレーザ若しくはエキシマレーザ、又は非線形光学結晶及びＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ若しくはファイバレーザと組み合わせることによって高調波成分の波長のレーザビームを発する光源を使用しても良い。すなわち、光源がフォトレジストを感光されることができれば、特に光源を限定するものではなく、紫外線を発する水銀ランプでも良い。なお、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザおよびファイバレーザは、希土類元素を含有するものである。また、本実施例では２次元コードを描画対象としたが、文字、記号若しくは図形の描画も可能である。
【００１６】
（実施例２）
本実施例は、図１に示す構成の描画装置において、図５に示すようにレーザの光源とＤＭＤとの間の光軸上に光軸方向に移動可能なコリメータレンズを配置した描画装置の例である。
図１のコリメータレンズが稼働しない描画装置では、Ｆθの集光レンズ３直下と周辺部におけるレーザビームの形状が図６のように異なる。レーザビーム形状はＦθ集光レンズ直下では真円に近いが、周辺部では楕円状になる。図７は基板上の描画位置におけるレーザビーム形状の真円度を示すものである。なお、基板上の描画位置が０ｃｍは光軸上を表す。図７からわかるように、描画位置が光軸から離れるとレーザビーム形状の真円度は最大１０％程度悪くなる。したがって、図１の描画装置における描画画像は歪むことがあった。
図５において、３２はＸ軸スライダで、これによりコリメータレンズ１２は光軸と平行方向に移動可能となる。よって、コリメータレンズ１２を通過するレーザビーム径を変えることができる。また、スライダ３２をモータとボールベアリングをＸ軸スライダに取り付ければ、任意の位置にコリメータレンズを移動できるようになる。さらに、スキャナミラーの回転角度をスキャナモータに具備する回転角度検出器によって検知し、スキャナミラーの回転角度に応じてＸ軸スライダ３２を所定の位置に移動させればレーザビームのスポット径はさらに改善される。図８は基板上の描画位置におけるレーザビーム形状の真円度を示すもので、実施例１の場合に比べレーザビームの真円度は約４０〜５０％改善された。
【００１７】
本実施例では、レーザビームをスキャンモータの回転角度検出器によって予見、すなわち間接的に検知したが、図９のように、スキャンミラーとＦθの集光レンズ３との間に９０％透過ミラー３３を設置し、９０％透過ミラー３３で反射したレーザビームを集光レンズ３を通してＣＣＤ等の２次元画像センサ３５で検知すれば直接ビーム位置を検出することも可能である。図９の描画装置を用いた場合、描画プロセスのタイムチャートは図１０のように、システムコントローラは、ＡＯＭへのＯＮ指令２８の前に、ＡＯＭへＯＮ／ＯＦＦ指令３６を出し、１〜３ｍ秒間レーザを出射する。この時、すでにスキャナミラーは露光すべき位置に位置決めされているので、２次元画像センサ３５上の特定の位置にレーザビームが照射される。２次元画像センサ３５上でレーザビーム照射位置を特定した後、図５に示すコリメータレンズ１２をスライダ３２によって所定の位置に移動させれば、図８に示した実施例２の楕円率に相当するレーザビーム形状を得ることができる。
【００１８】
以上のようにレーザビームの位置をスキャナモータの回転角度から間接的に検知する方法の他、２次元画像センサを用いた直接検知によってコリメータレンズを移動させ、レーザビーム形状の改善も可能である。
また、２次元画像センサによって、描画する図形の位置を検出して図形の歪み率を予め把握しておけば、ＤＭＤ画像の図形の歪みを補正して描画することも可能である。
また、本実施例ではコリメータレンズを使用したが拡張レンズ、縮小レンズを使用しても良いことは明らかである。さらに本実施例ではレーザ光源とＤＭＤとの間にコリメータレンズを移動させるＸスライダを配置したが、ＤＭＤとスキャナとの間にコリメータレンズをＸスライダと共に配置してもよい。
【００１９】
（実施例３）
本実施例は、図２３のような露光部と非露光部の斜め境界線が直線にならない現象に対する解決例を示したものである。たとえば、図１１のような形状の図形を露光する場合、図１に示した本発明の描画装置では、露光描画して形成されるパターンは図１２のようになる。これは、ＤＭＤ１の微小ミラーが四角形であるため、四角形一辺の長さ以下の分解能の図形は原理的に描画できないことによるものである。したがって、露光部と非露光部の斜めの直線は微小ミラーの平面形状が反映された凹凸形状になる。図１３は、図１１のような図形を描画する時のＤＭＤ微小ミラーの傾動状態を模式的に示したもので、図１３からも斜線を直線にすることが困難であることは明らかである。
そこで、本実施例ではレーザの光学スイッチＡＯＭをＯＮ状態にしたとき、露光すべき図形画像をスキャナミラーによってＤＭＤ１の微小ミラー１列以下若しくは複数列以下に相当する距離を移動するようにしたものである。その様子を図１４に示す。図１４は描画する基板面の露光状態を模式的に表したもので、ＤＭＤで形成された投影図形を矢印方向に微小ミラー斜め一列以下分繰り返し動かすものである。これによって、描画された図形は図１５に示すように露光部と非露光部の斜め境界の凹凸がなめらかになる。これは、微小ミラー斜め一列以下分繰り返し矢印方向に動かすことによって、露光部分と未露光部分の境界が不明瞭になるためである。
【００２０】
次に具体的なスキャナミラーの動作方法について説明する。実施例１では、図１６（ａ）に示すように、システムコントローラ６の指令によりスキャナドライバ６２からスキャナモータ２１２、２２２にスキャナモータ電流が供給され、スキャナミラーが所定の位置に達すると、スキャナモータ２１２、２２２はスキャナモータ電流ＩＲによってサーボロックされる。これによりスキャナミラー２１１，２２１の回転角度は指令点で停止することになる。一方、本実施例では図１６（ｂ）に示すように、サーボロックされるスキャナモータ電流に１００Ｈｚ、振幅ＩＦの変調電流を印加する。これによりスキャナミラーの回転角は指令点を基準にして１００Ｈｚの振動を発する。したがって、描画される図形は基板面において、図１４のように繰り返し動くことになる。すなわち、図１７に示す露光部と非露光部の斜め境界のＡおよびＢの値は小さくなる。本実施例では、さらに基板上における露光部と非露光部の斜め境界のＡおよびＢの値の変調振幅距離依存性を調べた。図１８はその結果を示すものである。スキャナミラーを振動させない場合ＡおよびＢの値は１６μｍ弱で、変調振幅距離の増加に伴い、ＡおよびＢの値はだんだん小さくなった。変調振幅距離４μｍでＡおよびＢの値は１０μｍ以下になり露光部と非露光部の斜め境界の直線性は良くなった。以上のように本発明ではスキャナミラーを振動させることにより直線性の良い境界線を得ることができる。また、図１に示した構成の描画装置で拡大露光を行うとき、その描画図形は図１９のように微小ミラーの境界に相当する部分が未露光になり、露光図形に格子状の模様が残るという問題点があった。このような拡大露光に対して本実施例の図形を振動させながら露光を行えば、未露光部分はなくなり目的とした図形を描画できるという効果もある。
【００２１】
また、ＤＭＤ画像を１画素分、移動させることによって本実施例と同様の効果がある。描画の過程を模式的に表したものを図２０に示す。図において１０１、１０２、１０３及び１０４はＤＭＤ上の微小ミラーで、４０１は微小ミラー１０２が傾動したときの基板４上での露光領域を、４０２は微小ミラー１０３が傾動したときの基板４上での露光領域を示す。図のように微小ミラー１０２と１０３を高速に交互に移動させると微小ミラーが傾動する過程で必然的に４０１と４０２が露光されることになる。すなわち、図１９の図形を１画列だけ交互に移動させると、微小ミラーの間隙に相当する未露光部はなくすことができる。
なお、本実施例では、スキャナーミラーを振動させ図形を移動させたが、基板を支持するテーブルにＸＹステージや圧電素子等を取り付けて振動させても良く、あるいはレーザの光源とスキャナとの間にポリゴンミラー等のレーザビーム走査機構によって図形を移動させても良い。また、図２に示す本発明の描画装置に対しても有効である。
【００２２】
本実施例では、１画素列を交互に繰り返し動かしたが、図形によってはｎ画素以上の画素を１ユニットとした場合にはｎ列分以上動かしても同様の効果が得られる（ｎは２以上の整数）。
また、本実施例では、図１に示す描画装置について実施したものであるが、図２の描画装置において、支持デーブル、若しくはＤＭＤ上の微小ミラーからなる画像を１画素列若しくは複数画素列動かせば同様の効果が得られることは明らかである。
なお、本発明の描画装置はフォトレジストを感光させる紫外線による露光に限定するものではなく、ＤＭＤの微小ミラー、スキャナミラー及び反射ミラー、並びにレンズ等を適切に選定すれば、レーザ光源に炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等の赤外線を発するレーザ光源の使用も可能である。これによって、樹脂、紙、金属材料、又は金属薄膜蒸着ガラス基板へのマーキングも可能となる。
また、本発明の描画装置はバーコードの描画にも使用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の述べたように、本発明によれば、レーザ光源とレーザスキャナとの間に、独立に傾動する複数の微小ミラーからなるデジタルマイクロミラーデバイスを配置し、レーザビームをデジタルマイクロミラーデバイス上で反射させ描画するので、２次元コードの形成時間が短くなり、しかもセルの位置決め精度が良くなる効果がある。また、斜線図形に対して露光部と非露光部との境界が直線的なり、しかもＤＭＤの各微小ミラーの間隙に相当する格子模様が形成されなくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の描画装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の描画装置を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１の描画装置を用いた露光プロセスのタイムチャートである。
【図４】従来の描画装置を用いた露光プロセスのタイムチャートである。
【図５】本発明の実施例２に用いた描画装置の模式図である。
【図６】本発明の実施例２に用いた描画装置によるレーザビーム形状を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係る描画装置による基板上の描画位置におけるレーザビーム形状の真円度を示す図である。
【図８】本発明の実施例２に係る描画装置による基板上の描画位置におけるレーザビーム形状の真円度を示す図である。
【図９】レーザビーム位置検出ができる本発明の実施例２に係る描画装置を示す模式図である。
【図１０】図９に係る描画装置を用いた露光プロセスのタイムチャート図である。
【図１１】実施例３で形成するべき図形形状を示す図である。
【図１２】従来技術で形成した図１１の図形である。
【図１３】ＤＭＤ上の微小ミラーをに傾動させ形成した図１１の図形である。
【図１４】描画する基板面の露光状態を示す模式図である。
【図１５】図１４の示す露光方法で形成された図形形状を示す図である。
【図１６】本発明の（実施例１及び３に係る）スキャナ回転角及びスキャナモータ電流を示すタイムチャートである。
【図１７】露光描画すべき露光部と非露光部の斜め境界図形の距離Ａ及びＢを説明する図である。
【図１８】形成された斜め線図形の距離Ａ及びＢのスキャナによる基板上の変調振幅距離依存性を示す図である。
【図１９】拡大露光描画した図形の模式図である。
【図２０】本発明の実施例３の露光プロセスを示す図である。
【図２１】従来のスキャナを具備した描画装置を示す模式図である。
【図２２】従来のＤＭＤを具備した描画装置を示す模式図である。
【図２３】従来のＤＭＤを具備した描画装置で形成した描画図形を示す図である。
【符号の説明】
１：ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）
１０１〜１０４：微小ミラー
２：スキャナ
２１１：Ｘ軸スキャナミラー２１２：Ｘ軸スキャナモータ
２２１：Ｙ軸スキャナミラー２２２：Ｙ軸スキャナモータ
３：集光レンズ
４：基板
４０１、４０２：露光領域
５、７：光源
６：システムコントローラ
６ａ：レーザコントローラ
６ｂ：スキャナコントローラ
６ｃ：ＤＭＤコントローラ
６ｄ：テーブルコントローラ
６１：レーザドライバ
６２：スキャナドライバ
６３：ＤＭＤドライバ
６４：テーブルドライバ
８：光アブソーバ
９：光学系
１０：移動テーブル
１１：ＸＹテーブル
１２：コリメータレンズ
１３：反射ミラー
１４：ホストコンピュータ
３３：９０％透過ミラー
３４：集光レンズ
３５：２次元画像センサ

Claims

光ビームを発する光源（５）と、前記光ビームを走査するスキャナ（２）と、前記光ビームが照射される基板（４）と前記スキャナ（２）との間に設けた集光レンズ（３）とを具備し、前記光ビームを前記スキャナの走査によって前記基板（４）上に照射し所定の文字、図形若しくは記号等のパターンを描画する描画装置において、
前記光源（５）と前記スキャナ（２）との間に設けた独立に傾動する複数の微小ミラーからなるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（１）を設けたことを特徴とする描画装置。
前記光源（５）と前記ＤＭＤ（１）との間、又は前記ＤＭＤ（１）と前記レーザスキャナ（２）との間の光軸上に前記画像の大きさを調整する調整レンズ（１２）と、この調整レンズ（１２）を前記光軸に対して並行に移動させる調整レンズ移動手段（３２）とを設けた請求項１記載の描画装置。
前記調整レンズ（１２）は、拡張レンズ、縮小レンズ若しくはコリメータレンズのいずれかである請求項２記載の描画装置。
前記基板（４）は、金属、有機物、若しくは金属薄膜蒸着のガラス又はフォトレジスト塗布したものである請求項１記載の描画装置。
前記光源（５）は、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、若しくはエキシマレーザ、又は非線形光学結晶及びＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ＹＶＯ、レーザ、ＹＬＦレーザ若しくはファイバレーザと組み合わせることによって高調波成分の波長のビームを発するレーザである請求項１記載の描画装置。
前記光源（５）は紫外線を発する水銀ランプからなる請求項１記載の描画装置。