JP4638826B2 - 描画装置及び描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動される描画ヘッドを備え、描画データに基づいて描画を行う描画装置及び描画方法に関する。

従来から、描画装置の一例として、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を利用し、画像データ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。ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させる多数のマイクロミラーをシリコン等の半導体基板上に二次元状に配列したミラーデバイスであり、このＤＭＤを備えた露光ヘッドを露光面に沿った走査方向に相対移動させることで、所望の範囲に対する画像露光が行われる。

一般に、ＤＭＤのマイクロミラーは、各行の並び方向と各列の並び方向とが直交するように配列されている。このようなＤＭＤを、走査方向に対して傾斜させて配置することで、走査線の間隔が密になり、解像度を上げることができる。

例えば、特許文献１には、複数の光弁を備えたサブ領域（空間光変調素子）へと光を導く照明システムにおいて、サブ領域を、走査線上への投影に対して傾斜させることで、解像度を高めることができる点が記載されている。この方法によれば、走査方向と直交する方向の解像度を高めることができる。また、走査方向の解像度は、通常、走査速度と空間光変調素子の変調速度によって決定されるため、走査速度を遅くするか、若しくは、空間光変調素子の変調速度を速めることで解像度を高めることが可能である。

特表２００１−５００６２８号公報

ところで、解像度を高めるために、前記のようにして空間光変調素子を傾斜させて描画を行うと、描画パターンによっては、無視できないジャギーが発生してしまうおそれがある。例えば、走査方向と直交する方向に延在する直線状の描画パターンを形成する場合、空間光変調素子によって形成される各描画点の位置と、描画パターンの所望の描画位置との間のずれがジャギーとして視認されてしまうことがある。

本発明の一般的な目的は、描画速度を低下させることなく、ジャギーの発生が抑制された所望の画像を描画することのできる描画装置及び描画方法を提供することにある。

本発明の主たる目的は、離散的に配列された複数の描画要素点によるジャギーの発生を抑制して、所望の画像を描画することのできる描画装置及び描画方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、単位面積当たりの描画点数を増加させる等の手段を講じることなく、最適な描画条件を設定し、ジャギーの発生を抑制した画像を描画することのできる描画装置及び描画方法を提供することにある。

本発明は、描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動する描画ヘッド（２４ａ〜２４ｊ）を備え、描画データに基づいて描画を行う描画装置（１０）であって、
複数の描画素子（４０）を二次元状に配列して構成され、前記描画面の前記走査方向に対し所定の傾斜角度（θｓ）で傾斜した複数の描画要素点（４１）により二次元状の描画点群を形成する描画素子群（３６）と、
前記描画データに従い前記各描画素子（４０）を所定のタイミングで変調制御する制御手段（４２）と、
を備え、前記描画面に形成される描画点の配置と、前記描画データに係る描画パターン（８０）との関係で生じるジャギーのジャギーピッチ（ｐｊｉ）又はジャギー振幅（ａｊｉ）が所定値以下となるよう、隣接する前記描画要素点（４１）間の配列ピッチ（ｐｓ）、前記傾斜角度（θｓ）、前記走査方向に形成される前記描画点の描画ピッチ（ｐｙ）、又は、隣接する前記描画要素点（４１）間での前記走査方向に対する描画位置の位相差（ΔΔｙ）が設定されることを特徴とする。

また、本発明は、複数の描画素子（４０）が二次元状に配列された描画ヘッド（２４ａ〜２４ｊ）を描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させるとともに、前記各描画素子（４０）を描画データに従って変調制御し、前記描画面の前記走査方向に対し所定の傾斜角度（θｓ）で傾斜した複数の描画要素点（４１）により二次元状の描画点群を形成する描画方法であって、
前記描画面に形成される描画点の配置と、前記描画データに係る描画パターン（８０）との関係で生じるジャギーのジャギーピッチ（ｐｊｉ）又はジャギー振幅（ａｊｉ）が所定値以下となるよう、隣接する前記描画要素点（４１）間の配列ピッチ（ｐｓ）、前記傾斜角度（θｓ）、前記走査方向に形成される前記描画点の描画ピッチ（ｐｙ）、又は、隣接する前記描画要素点（４１）間での前記走査方向に対する描画位置の位相差（ΔΔｙ）を設定し、前記描画データに従い前記各描画素子（４０）を所定のタイミングで変調制御することを特徴とする。

また、本発明は、少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の描画要素点（４１）を描画面上に設定し、前記描画要素点（４１）と前記描画面とを相対走査するとともに前記描画要素点（４１）を制御して描画を行う描画方法であって、
前記描画要素点（４１）の略走査方向に沿った配列ピッチ（ｐｓ）、前記描画要素点（４１）の並び方向（θｓ）、前記描画要素点（４１）により形成される描画点の前記走査方向に対する描画ピッチ（ｐｙ）、又は、隣接する前記描画要素点（４１）間での前記走査方向に対する描画位置の位相差（ΔΔｙ）の少なくとも１つと、描画する描画パターン（８０）により生じるジャギーの形状との相関関係を用意し、
前記相関関係に基づいて、前記配列ピッチ（ｐｓ）、前記並び方向（θｓ）、前記描画ピッチ（ｐｙ）、又は、前記位相差（ΔΔｙ）の少なくとも１つを設定又は変更することを特徴とする。

また、本発明は、少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の描画要素点（４１）を描画面上に設定し、前記描画要素点（４１）と前記描画面とを相対走査するとともに前記描画要素点（４１）を制御して描画を行う描画方法であって、
前記描画要素点（４１）により形成される描画点の配列状態と、描画する描画パターン（８０）により生じるジャギーの形状との相関関係を用意し、
前記相関関係に基づいて前記配列状態を設定又は変更することを特徴とする。

さらに、本発明は、少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の描画要素点（４１）を描画面上に設定し、前記描画要素点（４１）と前記描画面とを相対走査するとともに前記描画要素点（４１）を制御して描画を行う描画方法であって、
描画する描画パターン（８０）により生じるジャギーが低減されるよう、前記描画要素点（４１）により描画される描画点の配列状態を設定又は変更することを特徴とする。

本発明の描画装置及び描画方法によれば、離散的に配列された複数の描画素子によるジャギーの発生を抑制して、所望の画像を描画することができる。また、単位面積当たりの描画画素数を増加させる等の手段を講じることなく、最適な描画条件を設定し、ジャギーの発生を抑制した画像を描画することができるため、描画に要する時間が増大することがなく、生産性の向上に寄与する効果が得られる。

図１は、本発明の実施形態に係る描画装置であるフラットベッドタイプの露光装置１０を示す。露光装置１０は、複数の脚部１２によって支持された変形の極めて小さい定盤１４を備え、この定盤１４上には、２本のガイドレール１６を介して露光ステージ１８が矢印方向に往復移動可能に設置される。なお、露光ステージ１８には、感光材料であるシートフイルムＦの貼着された基板が吸着保持される。

定盤１４の中央部には、ガイドレール１６を跨ぐようにして門型のコラム２０が設置される。このコラム２０の一方の側部には、シートフイルムＦが貼着された基板に形成されたアラインメントマークを検出するカメラ２２ａ、２２ｂが固定され、他方の側部には、シートフイルムＦに対して画像を露光記録する複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ（描画ヘッド）が位置決め保持されたスキャナ２６が固定される。

図２は、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの構成を示す。露光ヘッド２４ａ〜２４ｊには、例えば、光源ユニット２８を構成する複数の半導体レーザから出力されたレーザビームＬが合波され光ファイバ３０を介して導入される。レーザビームＬが導入された光ファイバ３０の出射端には、ロッドレンズ３２、反射ミラー３４、及びデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３６が順に配列される。

ここで、ＤＭＤ３６は、図３に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）３８の上に格子状に配列された多数のマイクロミラー４０（描画素子）を揺動可能な状態で配置したものであり、各マイクロミラー４０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。ＳＲＡＭセル３８に描画データに従ったデジタル信号が書き込まれると、その信号の状態に応じて、図４及び図５に示すように、各マイクロミラー４０が対角線を中心とする所定方向に傾斜する。図４は、マイクロミラー４０がオン状態の方向に傾斜した場合を示し、図５は、マイクロミラー４０がオフ状態の方向に傾斜した場合を示す。従って、制御ユニット４２から供給される描画データに基づく変調信号でＤＭＤ３６の各マイクロミラー４０の傾きを制御することにより、描画データに応じてレーザビームＬを選択的にシートフイルムＦに導き、所望の画像を描画することができる。

オン状態のマイクロミラー４０によって反射されたレーザビームＬの射出方向には、拡大光学系である第１結像光学レンズ４４、４６、ＤＭＤ３６の各マイクロミラー４０に対応して多数のレンズを配設したマイクロレンズアレー４８、ズーム光学系である第２結像光学レンズ５０、５２が順に配列される。なお、マイクロレンズアレー４８の前後には、迷光を除去するとともに、レーザビームＬを所定の径に調整するためのマイクロアパーチャアレー５４、５６が配設される。

以上のように構成される露光ヘッド２４ａ〜２４ｊは、図６に示すように、シートフイルムＦの走査方向（露光ステージ１８の移動方向）と直交する方向に２列で千鳥状に配列される。各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに組み込まれるＤＭＤ３６は、図７に示すように、高い解像度を実現すべく、走査方向に対して所定角度傾斜した状態に設定される。すなわち、ＤＭＤ３６をシートフイルムＦの走査方向に対して傾斜させることにより、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０の走査方向と直交する方向に対する間隔が狭くなり、これによって、走査方向と直交する方向に対する解像度を高くすることができる。なお、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ間の継ぎ目が生じることのないよう、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊによる露光エリア５８ａ〜５８ｊが走査方向と直交する方向に重畳するように設定される。

図８は、露光装置１０の制御回路の要部構成ブロック図である。露光装置１０を制御する制御ユニット４２（制御手段）は、エンコーダ６２により検出した露光ステージ１８の位置データに基づいて同期信号を生成する同期信号生成部６４と、生成された同期信号に基づいて露光ステージ１８を走査方向に移動させる露光ステージ駆動部６６と、シートフイルムＦに描画される画像の描画データを記憶する描画データ記憶部６８と、同期信号及び描画データに基づいてＤＭＤ３６のＳＲＡＭセル３８を変調制御し、マイクロミラー４０を駆動するＤＭＤ変調部７０とを備える。

また、制御ユニット４２は、同期信号生成部６４により生成される同期信号を変更する周波数変更部７２（描画周波数変更手段）、位相差変更部７４（変調制御タイミング変更手段）及び移動速度変更部７５（移動速度変更手段）を備える。

周波数変更部７２は、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０の走査方向に対するオンオフ制御のタイミングを決定する描画周波数を変更して同期信号生成部６４に供給し、シートフイルムＦに形成される描画点の走査方向の描画ピッチを調整する。位相差変更部７４は、マイクロミラー４０のオンオフ制御の変調制御のタイミングを、各マイクロミラー４０毎に、あるいは、ＤＭＤ３６を所定の領域に分割して各領域毎に変更して同期信号生成部６４に供給することで、シートフイルムＦに形成される描画点の走査方向に対する位相差を調整する。移動速度変更部７５は、露光ステージ１８の移動速度を変更して同期信号生成部６４に供給することで露光ステージ１８の移動速度を調整する。

さらに、制御ユニット４２には、必要に応じて、露光ヘッド回転駆動部７６（描画要素点回転手段）及び光学倍率変更部７８（倍率変更手段）を配設することができる。露光ヘッド回転駆動部７６は、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊをレーザビームＬの光軸の回りに所定角度回転させ、シートフイルムＦ上に形成される画素配列の走査方向に対する傾斜角度を調整する。なお、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの一部の光学部材を回転させることによって、描画点の配列の傾斜角度を調整するようにしてもよい。光学倍率変更部７８は、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの第２結像光学レンズ５０、５２により構成されるズーム光学系７９を制御して光学倍率を変更し、マイクロミラー４０によりシートフイルムＦ上に形成されるミラー像（描画要素点）のピッチを調整する。

本実施形態の露光装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。

露光ステージ１８にシートフイルムＦが貼着された基板を吸着保持させた後、制御ユニット４２は、露光ステージ駆動部６６を駆動し、露光ステージ１８を定盤１４のガイドレール１６に沿って一方の方向に移動させる。露光ステージ１８がコラム２０間を通過する際、カメラ２２ａ、２２ｂが基板の所定位置に形成されているアラインメントマークを読み取る。制御ユニット４２は、読み取ったアラインメントマークの位置データに基づき、シートフイルムＦの位置補正データを算出する。

位置補正データが算出された後、制御ユニット４２は、露光ステージ１８を他方の方向に移動させ、スキャナ２６によりシートフイルムＦに対する画像の露光記録を開始する。

すなわち、光源ユニット２８から出力されたレーザビームＬは、光ファイバ３０を介して各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに導入される。導入されたレーザビームＬは、ロッドレンズ３２から反射ミラー３４を介してＤＭＤ３６に入射する。

一方、描画データ記憶部６８から読み出され、位置補正データにより補正された描画データは、ＤＭＤ変調部７０において、同期信号生成部６４から供給される同期信号に従ったタイミングで変調されてＤＭＤ３６に供給される。この結果、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０が描画データに従い同期信号に応じたタイミングでオンオフ制御される。

図４及び図５に示すように、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０により所望の方向に選択的に反射されたレーザビームＬは、第１結像光学レンズ４４、４６によって拡大された後、マイクロアパーチャアレー５４、マイクロレンズアレー４８及びマイクロアパーチャアレー５６を介して所定の径に調整され、次いで、光学倍率変更部７８を構成する第２結像光学レンズ５０、５２により所定の倍率に調整されてシートフイルムＦに導かれる。

この場合、露光ステージ１８は、定盤１４に沿って移動し、シートフイルムＦには、露光ステージ１８の移動方向と直交する方向に配列される複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊにより所望の二次元画像が描画される。

ところで、前記のようにしてシートフイルムＦ上に描画される二次元画像は、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０に基づく離散的な多数の描画点（アドレス格子点）の集合によって構成されている。この場合、描画前のオリジナル画像は、シートフイルムＦ上の離散的な描画点にマッピングされて再現されるため、オリジナル画像と描画点の配置との関係で、再現画像にジャギーが発生し、あるいは、オリジナル画像の線幅の精度が低下する、といった不具合の発生するおそれがある。

本発明は、シートフイルムＦ上に形成される描画点の配置を最適化することにより、ジャギーの発生を抑制し、適切な画像の描画を可能とするものであり、次にその最適化方法について説明する。

図９は、１つのＤＭＤ３６を構成する多数のマイクロミラー４０（描画素子、図３参照）によるシートフイルムＦ上のミラー像４１（描画要素点）からなるミラー像群４３（描画要素点群）を模式的に示した図である。図９において、シートフイルムＦの走査方向をｙ、走査方向ｙと直交する方向をｘとし、略走査方向ｙに沿って配列されるミラー像４１の列をスワス７７と定義する。この場合、スワス７７は、描画される画像のｘ方向に対する解像度を高めるため、ｘ方向に対して所定の角度θｓ（以下、スワス傾斜角度θｓ（≠９０゜）という。）に設定される。なお、スワス７７上で隣接する２つのミラー像４１をミラー像Ａ、Ｂとする。

図１０は、ミラー像４１が図９に示すように配置されるＤＭＤ３６を用いたシートフイルムＦ上での描画可能な描画点であるアドレス格子点（実線丸及び点線丸で示す。）と、描画したい直線状のオリジナル画像８０との関係を模式的に示した図である。この場合、オリジナル画像８０は、実線丸で示される複数のアドレス格子点によって再現される。

レーザビームＬは、各アドレス格子点を中心とする所定のビーム径（ドット径）で画素を形成する。従って、シートフイルムＦ上に実際に形成される画像は、これに限られる訳ではないが、例えば、外郭線８２で示すように、実線で示すアドレス格子点の輪郭よりも広がった画像となる。なお、図１０では、ミラー像Ａ、Ｂを円で示しているが、円に限られるものではなく、実際には、走査によりｙ方向に引きずられて形成される場合がある。その場合においても、ジャギーの表れ方は、図１０と同じである。

アドレス格子点の並びには、図１０に示すように、格子点列１〜３の３種類がある。各格子点列１〜３を特徴づけるパラメータとしては、格子点列１〜３のｘ方向に対する傾斜角度θｇｉ（ｉ＝１〜３）、各格子点列１〜３を構成する格子点のピッチｐｇｉ（ｉ＝１〜３）、及び、格子点列１〜３の列間隔ｄｇｉ（ｉ＝１〜３）がある。

これらのパラメータは、スワス７７上での隣接するミラー像Ａ、Ｂ（図９参照）に従ってシートフイルムＦ上に形成される描画要素点の配列ピッチｐｓ、スワス傾斜角度θｓ（ｘ方向を基準として反時計回りを＋とする。）、各アドレス格子点のｙ方向における描画ピッチｐｙにより決定される。以下、これらのパラメータ間の関係を説明する。

（ａ） 傾斜角度θｇｉ（ｉ＝１〜３）
図１１に示す３つの隣接するアドレス格子点Ａ、Ｂ′、Ｂ″を考える。格子点列３の傾斜角度θｇ３は、
θｇ３＝９０゜ （１）
である。また、格子点列１、２の傾斜角度θｇ１、θｇ２については、
Ｎ１＝ｉｎｔｅｇｅｒ（ｐｓ・ｓｉｎθｓ／ｐｙ）
（ｉｎｔｅｇｅｒは、切り捨て演算を表す。）
Ｎ２＝Ｎ１＋１
とすると、アドレス格子点Ａに対するアドレス格子点Ｂ′、Ｂ″のｙ方向のずれ量Δｙ１、Δｙ２は、
Δｙｉ＝ｐｓ・ｓｉｎθｓ−ｐｙ・Ｎ１ （ｉ＝１、２）
となる。また、アドレス格子点Ａ、Ｂ′、Ｂ″のｘ方向の描画ピッチｐｘは、
ｐｘ＝ｐｓ・ｃｏｓθｓ
であるから、
ｔａｎθｇｉ＝Δｙｉ／ｐｙ （ｉ＝１、２） （２）
となる。従って、格子点列１〜３の傾斜角度θｇ１、θｇ２は、
θｇｉ＝ｔａｎ^-1｛（ｐｓ・ｓｉｎθｓ−ｐｙ・Ｎｉ）／（ｐｓ・ｃｏｓθｓ）｝ （ｉ＝１、２） （３）
として求まる。

（ｂ） 格子点のピッチｐｇｉ（ｉ＝１〜３）
格子点列３は、ｙ方向に配列されたアドレス格子点で構成されるから、
ｐｇ３＝ｐｙ （４）
である。また、
ｐｇｉ＝ｐｘ／ｃｏｓθｇｉ （ｉ＝１、２） （５）
である。

（ｃ） 列間隔ｄｇｉ（ｉ＝１〜３）
格子点列３の列間隔ｄｇ３は、
ｄｇ３＝ｐｘ （６）
である。また、
ｄｇｉ＝ｐｙ・ｃｏｓθｇｉ （ｉ＝１、２） （７）
である。

一方、オリジナル画像８０をアドレス格子点によって再現した際に発生するジャギーは、格子点列１〜３によって発生するため、上記で求めた格子点列１〜３のパラメータ及びオリジナル画像８０のｘ方向に対する傾斜角度θＬを用いて定義することができる。この場合、ジャギーをジャギーピッチｐｊ１〜ｐｊ３、ジャギー振幅ａｊ１〜ａｊ３で表す。

（ｄ） ジャギーピッチｐｊｉ（ｉ＝１〜３）
ジャギーピッチｐｊｉは、格子点列１〜３の列間隔ｄｇｉと、格子点列１〜３の傾斜角度θｇｉ及びオリジナル画像８０の傾斜角度θＬの差（θｇｉ−θＬ）とで決まる。この場合、各格子点列１〜３上にアドレス格子点が連続的に形成されるものと仮定して、平均値としてのジャギーピッチｐｊｉは、
ｐｊｉ＝ｄｇｉ／ｓｉｎ（θｇｉ−θＬ） （ｉ＝１〜３） （８）
となる。

（ｅ） ジャギー振幅ａｊｉ（ｉ＝１〜３）
図１２は、格子点列１とオリジナル画像８０との間で発生するジャギーの説明図である。この場合、オリジナル画像８０の境界と格子点列１との交点間の距離がジャギーピッチｐｊ１となる。また、ジャギー振幅ａｊ１は、格子点列１及び格子点列２と、格子点列１及び格子点列３との間でそれぞれ定義できる。これらのジャギー振幅ａｊ１のうち、小さい方を代表値としてのジャギー振幅ａｊ１に選択すると、図１２に示す関係から、
ａｊ１＝ｐｊ１・ｔａｎθ′１・ｔａｎθ′２／（ｔａｎθ′２−ｔａｎθ′１） （θ′１＝θｇ１−θＬ）
となる。従って、ジャギー振幅ａｊｉは、
ａｊｉ＝ｐｊｉ・ｔａｎθ′ｉ・ｔａｎθ′ｋ／（ｔａｎθ′ｋ−ｔａｎθ′ｉ） （ｉ＝１〜３、θ′ｉ＝θｇｉ−θＬ、ｋ＝１〜３、ｉ≠ｋ）
（９）
である。なお、θ′ｋは、選択されたジャギー振幅ａｊｉの小さい格子点列とオリジナル画像８０とのなす角度である。

シートフイルムＦ上に再現される画像におけるジャギーは、ジャギーピッチｐｊｉ及びジャギー振幅ａｊｉがともにある程度大きい場合に視認される。画像を構成する各描画点は、図１０に示すアドレス格子点を中心として、レーザビームＬのビーム径に基づく所定の径で描画されるため、ジャギーピッチｐｊｉが小さい場合には、ジャギー振幅ａｊｉが大きくてもジャギーが視認されることはない。従って、ジャギーの視認を低下させるためには、ジャギーピッチｐｊｉ又はジャギー振幅ａｊｉのいずれかが所定値以下となるように、パラメータを設定すればよいことになる。なお、所定値としては、レーザビームＬのビーム径を所定値として設定することができる。

ジャギーピッチｐｊｉ及びジャギー振幅ａｊｉは、（１）〜（９）式から、オリジナル画像８０のｘ方向に対する傾斜角度θＬ、スワス傾斜角度θｓ、スワス７７上での隣接するミラー像Ａ、Ｂの配列ピッチｐｓ、アドレス格子点のｙ方向に対する描画ピッチｐｙの各パラメータによって決定される。従って、これらのパラメータを個別に調整し、あるいは、２つ以上のパラメータを同時に調整することにより、ジャギーの視認を低下させた画像を再現することができる。

この場合、傾斜角度θＬは、シートフイルムＦに描画するオリジナル画像８０によって予め決まっている。スワス傾斜角度θｓは、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに組み込まれたＤＭＤ３６の走査方向に対する傾斜角度、及び、図２に示す露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成する光学系の設定状態によって決定されるが、このスワス傾斜角度θｓは、露光ヘッド回転駆動部７６により露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを光軸の回りに所定角度回転させて調整することができる。なお、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの一部の光学部材、例えば、マイクロレンズアレー４８、マイクロアパーチャアレー５４、５６を回転させることでスワス傾斜角度θｓを調整することもできる。また、光学像を回転させるダブプリズム等の像回転素子を配設し、この像回転素子を回転させてスワス傾斜角度θｓを調整することもできる。像回転素子は、第２結像光学レンズ５０、５２の後に配置することができる。また、第２結像光学レンズ５０、５２を配設することなく、マイクロレンズアレー４８により直接シートフイルムＦ上にレーザビームＬを結像させるような装置構成の場合、像回転素子をマイクロレンズアレー４８の後に配置することができる。

配列ピッチｐｓは、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０の間隔に依存しているが、光学倍率変更部７８によりズーム光学系７９を構成する第２結像光学レンズ５０、５２の位置を変更させることで、シートフイルムＦ上での配列ピッチｐｓを調整することができる。描画ピッチｐｙは、同期信号生成部６４により生成される同期信号の出力タイミングを周波数変更部７２からの周波数変更信号によって調整し、あるいは、移動速度変更部７５からの移動速度変更信号を同期信号生成部６４に供給してステージ駆動同期信号の出力タイミングを変更し、露光ステージ駆動部６６により露光ステージ１８のｙ方向への移動速度を変更することで調整することができる。

なお、傾斜角度θＬがｙ方向の位置によって変化するオリジナル画像８０に対しては、スワス傾斜角度θｓをオリジナル画像８０の傾斜角度θＬに応じて迅速に変更することは困難であるため、例えば、周波数変更部７２によって描画ピッチｐｙを変更するのが適当である。

さらに、ジャギーピッチｐｊｉ及びジャギー振幅ａｊｉは、例えば、図１０において、ミラー像Ａ及びＢを同時に描画するのではなく、位相差変更部７４によってミラー像Ａに対するミラー像Ｂの描画タイミングを所定時間ずらすことにより、描画タイミングが同時であるときのミラー像Ａのｘ方向に隣接して形成されるミラー像Ｂ′、Ｂ″のずれ量Δｙｉを、図１１の点線で示すように、ｙ方向に位相差ΔΔｙだけ変更し、この結果として傾斜角度θｇｉを変更して調整することもできる。

図１３〜図１５及び図１６〜図１８は、各パラメータを所定の値に設定し、（８）及び（９）式に従って、各格子点列１〜３のジャギーピッチｐｊｉ及びジャギー振幅ａｊｉを計算した結果を示す。なお、格子点列間で生じるジャギー振幅については、小さい方の値の絶対値を選択するものとする。また、ジャギーピッチｐｊｉの許容範囲を−５μｍ〜＋５μｍ、ジャギー振幅ａｊｉの許容範囲を−１μｍ〜＋１μｍとする。

図１３に示す格子点列１では、オリジナル画像８０の傾斜角度θＬ＝０゜〜５５゜の範囲で許容されないジャギーが発生し、図１４に示す格子点列２では、オリジナル画像８０の傾斜角度θＬ＝１１０゜〜１３５゜の範囲で許容されないジャギーが発生し、図１５に示す格子点列３では、許容されないジャギーが発生しないことが予測される。この場合、例えば、オリジナル画像８０が傾斜角度０°前後の直線の場合、格子点列１により許容できないジャギーが発生するおそれがある。

これに対して、パラメータを変更した図１６〜図１８に示す格子点列１〜３では、オリジナル画像８０の傾斜角度０°の前後でいずれもジャギーが発生することがなく、従って、良好な画像の得られることが期待される。

ここで、上述した実施形態では、１つのＤＭＤ３６によって生じるジャギーを抑制する場合について説明したが、複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成する各ＤＭＤ３６に対し、同様の調整処理を施すことができることは勿論である。この場合、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ毎に個別に各パラメータの調整を行ってもよいが、描画される画像全体としてジャギーを低減させるため、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊによって生じるジャギーのジャギーピッチ又はジャギー振幅の平均値が所定値以下となるように、例えば、描画ピッチｐｙを露光ステージ１８の移動速度により調整するようにしてもよい。

特に、オリジナル画像８０のパターンがジャギーの目立ち易いｘ方向又はｘ方向に近い方向に延在するライン状のパターンである場合、このパターンに対するジャギーが最も低減されるようにパラメータを調整すると好適である。さらには、オリジナル画像８０のパターン、例えば、各オリジナル画像８０のｘ方向に対する傾斜角度θＬに応じて、各パラメータを設定又は変更するようにしてもよい。

また、ジャギーピッチ又はジャギー振幅によって規定されるジャギーの形状と、ジャギーを調整するための各パラメータとの相関関係を求めておき、この相関関係に基づいて最適なパラメータに設定し、あるいは、変更することにより、適切な画像を容易に得ることが可能となる。

また、前記ジャギーの形状を許容範囲内とすることのできる各パラメータの条件を選択条件として求めておき、オリジナル画像８０に応じた所望のパラメータを選択して設定し、あるいは、前記ジャギーの形状を許容範囲外とする各パラメータの条件を禁止条件として求めておき、オリジナル画像８０に応じて当該パラメータの選択を禁止するようにすることもできる。

オリジナル画像８０とパラメータとの相関関係は、オリジナル画像８０を構成するパターンの方向、例えば、オリジナル画像８０の所定の領域内における支配的なパターンの方向、平均的な方向、方向のヒストグラムが最大となる方向等を選択して求めることができる。なお、描画する画像を複数の領域に分割し、各領域毎に前記相関関係を求め、各領域毎にジャギーを低減することのできるパラメータを設定するようにしてもよい。

さらに、ジャギーを低減させるためのパラメータは、初期パラメータを設定した状態で画像を描画し、その画像から、各パラメータとジャギー形状等との相関関係を計測し、最適なパラメータを探索して設定することも可能である。

上述した実施形態では、マイクロミラー４０を直交する格子上に配列したＤＭＤ３６を使用したが、傾斜角度θｓで交差する格子上にマイクロミラー４０を配列したＤＭＤを使用することもできる。

また、反射型空間光変調素子であるＤＭＤ３６に代えて、ＬＣＤ等の透過型空間光変調素子を使用することもできる。また、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子、あるいは、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）等の液晶シャッターアレイ等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力、電磁力等を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。光源としては、上記したレーザの他にランプ等も使用可能である。

また、上述した実施形態では、半導体レーザを光源として説明したが、固体レーザ、紫外ＬＤ、赤外ＬＤ等を用いることもできる。さらに、空間光変調素子の代わりとして、複数の発光点が二次元状に配列された光源（例えば、ＬＤアレイ、ＬＥＤアレイ等）を使用することもできる。

上述した実施形態では、フラットベッドタイプの露光装置１０を例に挙げたが、感光材料がドラムの外周面に巻きつけられるアウタードラムタイプの露光装置、感光材料がシリンダの内周面に装着されるインナードラムタイプの露光装置であってもよい。

また、上述した露光装置１０は、例えば、プリント配線基板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ：Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）の露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。なお、感光材料が基板上に塗布されたものを本発明の対象としてもよい。

また、上述した露光装置１０には、露光による光で直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料のいずれも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ光源としてＧａＮ系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ光源として赤外半導体レーザ、固体レーザが使用される。

また、本発明では、露光装置に限らず、例えば、インクジェット記録ヘッドに同様の構成を採用することが可能である。すなわち、一般にインクジェット記録ヘッドでは、記録媒体（例えば、記録用紙やＯＨＰシート等）に対向するノズル面に、インク滴を吐出するノズルが形成されているが、インクジェット記録ヘッドのなかには、このノズルを格子状に複数配置し、ヘッド自体を走査方向に対して傾斜させて、高解像度で画像を記録可能なものがある。このような二次元配列が採用されたインクジェット記録ヘッドにおいて、各インクジェット記録ヘッドを構成する複数のノズルのパラメータを調整することで、画像上でのジャギーの発生を抑制することができる。

本実施形態の露光装置の外観斜視図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドの概略構成図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドに使用されるデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。 図３に示すＤＭＤを構成するマイクロミラーがオン状態に設定されている場合の説明図である。 図３に示すＤＭＤを構成するマイクロミラーがオフ状態に設定されている場合の説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドと、露光ステージに位置決めされたシートフイルムとの関係説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドと、シートフイルム上の露光エリアとの関係説明図である。 本実施形態の露光装置の制御回路ブロック図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドに使用されるＤＭＤを構成するマイクロミラーにより形成される描画要素点群の説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像、描画要素点及び描画点のパラメータの説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される描画点のパラメータの説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のパラメータの説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ及びジャギー振幅の計算結果説明図である。

符号の説明

１０…露光装置 １８…露光ステージ
２４ａ〜２４ｊ…露光ヘッド ２６…スキャナ
２８…光源ユニット ３６…ＤＭＤ
３８…ＳＲＡＭセル ４０…マイクロミラー
４２…制御ユニット ４８…マイクロレンズアレー
５８ａ〜５８ｊ…露光エリア ６４…同期信号生成部
６６…露光ステージ駆動部 ６８…描画データ記憶部
７０…ＤＭＤ変調部 ７２…周波数変更部
７４…位相差変更部 ７５…移動速度変更部
７６…露光ヘッド回転駆動部 ７７…スワス
７８…光学倍率変更部 ７９…ズーム光学系
８０…オリジナル画像 Ｆ…シートフイルム
Ｌ…レーザビーム

Claims (24)

1. 描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動する描画ヘッドを備え、描画データに基づいて描画を行う描画装置であって、
   複数の描画素子を二次元状に配列して構成され、前記描画面の前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜した列からなる複数の描画要素点により二次元状の描画点群を形成する描画素子群と、
   前記描画データに従い前記各描画素子を所定のタイミングで変調制御する制御手段と、
   を備え、前記描画面に形成される描画点のうち、隣り合う描画点間の並びにより複数の異なる方向に延びる列を仮定し、平行に並ぶ列を１つの格子点列とした場合に、
   前記格子点列の列間隔、前記格子点列の傾斜角度と前記描画データの描画パターンの傾斜角度との差により定まるジャギーのジャギーピッチ、又は、２つの前記格子点列が交差する点から前記描画データの描画パターンの境界線に直交する点までの間隔により定まる前記ジャギーのジャギー振幅が所定値以下となるよう、隣接する前記描画要素点間の配列ピッチ、前記描画要素点の列の傾斜角度、前記走査方向に形成される前記描画点の描画ピッチ、又は、隣接する前記描画要素点間での前記走査方向に対する描画位置の位相差が設定されることを特徴とする描画装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記描画素子群は、前記描画データに従い、入射した照明光を変調して前記描画面に導く空間光変調素子であることを特徴とする描画装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記空間光変調素子は、前記照明光を反射する反射面の角度が前記描画データに従って変更可能な多数のマイクロミラーを二次元的に配列して構成されるマイクロミラーデバイスであることを特徴とする描画装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記描画ヘッドの全体又は一部を回転させることで前記描画要素点の前記傾斜角度を変更する描画要素点回転手段を備えることを特徴とする描画装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記描画面に形成される前記描画要素点の描画倍率を変更することで前記配列ピッチを変更する倍率変更手段を備えることを特徴とする描画装置。
6. 請求項１記載の装置において、
   前記描画素子による前記描画点の描画周波数を変更することで前記描画ピッチを変更する描画周波数変更手段を備えることを特徴とする描画装置。
7. 請求項１記載の装置において、
   前記描画面に対する前記描画ヘッドの相対移動速度を変更することで前記描画ピッチを変更する移動速度変更手段を備えることを特徴とする描画装置。
8. 請求項１記載の装置において、
   前記走査方向に隣接する前記描画素子の変調制御のタイミングを変更することで前記位相差を変更する変調制御タイミング変更手段を備えることを特徴とする描画装置。
9. 請求項１記載の装置において、
   前記ジャギーピッチの前記所定値は、前記描画面に形成される前記描画点のドット径以下に設定されることを特徴とする描画装置。
10. 請求項１記載の装置において、
    複数の前記描画ヘッドを有し、前記各描画ヘッドでの前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差が個別に設定されることを特徴とする描画装置。
11. 請求項１記載の装置において、
    複数の前記描画ヘッドを有し、前記各描画ヘッドで生じる前記ジャギーピッチ又は前記ジャギー振幅の平均値が所定値以下となるよう、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差が設定されることを特徴とする描画装置。
12. 請求項１記載の装置において、
    前記描画パターンの前記走査方向に対する傾斜角度に応じて、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差が設定されることを特徴とする描画装置。
13. 請求項１記載の装置において、
    前記走査方向と直交し、又は、略直交する方向の前記描画パターンにより生じる前記ジャギーピッチ又は前記ジャギー振幅が所定値以下となるよう、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差が設定されることを特徴とする描画装置。
14. 複数の描画素子が二次元状に配列された描画ヘッドを描画面に沿った所定の走査方向へ相対移動させるとともに、前記各描画素子を描画データに従って変調制御し、前記描画面の前記走査方向に対し所定の傾斜角度で傾斜した列からなる複数の描画要素点により二次元状の描画点群を形成する描画方法であって、
    前記描画面に形成される描画点のうち、隣り合う描画点間の並びにより複数の異なる方向に延びる列を仮定し、平行に並ぶ列を１つの格子点列とした場合に、
    前記格子点列の列間隔、前記格子点列の傾斜角度と前記描画データの描画パターンの傾斜角度との差により定まるジャギーのジャギーピッチ、又は、２つの前記格子点列が交差する点から前記描画データの描画パターンの境界線に直交する点までの間隔により定まる前記ジャギーのジャギー振幅が所定値以下となるよう、隣接する前記描画要素点間の配列ピッチ、前記描画要素点の列の傾斜角度、前記走査方向に形成される前記描画点の描画ピッチ、又は、隣接する前記描画要素点間での前記走査方向に対する描画位置の位相差を設定し、前記描画データに従い前記各描画素子を所定のタイミングで変調制御することを特徴とする描画方法。
15. 請求項１４記載の方法において、
    前記傾斜角度は、前記描画ヘッドの全体又は一部を回転させて変更することを特徴とする描画方法。
16. 請求項１４記載の方法において、
    前記配列ピッチは、前記描画面に形成される前記描画要素点の描画倍率を変更することで変更されることを特徴とする描画方法。
17. 請求項１４記載の方法において、
    前記描画ピッチは、前記描画素子による前記描画点の描画周波数を変更することで変更されることを特徴とする描画方法。
18. 請求項１４記載の方法において、
    前記描画ピッチは、前記描画面に対する前記描画ヘッドの相対移動速度を変更することで変更されることを特徴とする描画方法。
19. 請求項１４記載の方法において、
    前記位相差は、隣接する前記描画素子の変調制御のタイミングを変更することで変更されることを特徴とする描画方法。
20. 請求項１４記載の方法において、
    前記ジャギーピッチの前記所定値は、前記描画面に形成される前記描画点のドット径以下に設定されることを特徴とする描画方法。
21. 請求項１４記載の方法において、
    複数の前記描画ヘッドを有し、前記各描画ヘッドでの前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差を個別に設定することを特徴とする描画方法。
22. 請求項１４記載の方法において、
    複数の前記描画ヘッドを有し、前記各描画ヘッドで生じる前記ジャギーピッチ又は前記ジャギー振幅の平均値が所定値以下となるよう、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差を設定することを特徴とする描画方法。
23. 請求項１４記載の方法において、
    前記描画パターンの前記走査方向に対する傾斜角度に応じて、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差を設定することを特徴とする描画方法。
24. 請求項１４記載の方法において、
    前記走査方向と直交し、又は、略直交する方向の前記描画パターンにより生じる前記ジャギーピッチ又は前記ジャギー振幅が所定値以下となるよう、前記配列ピッチ、前記傾斜角度、前記描画ピッチ、又は、前記位相差を設定することを特徴とする描画方法。

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