JP4738226B2 - 画像記録方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像記録媒体に沿って配列される多数の記録素子を画像データに応じて制御し、前記画像記録媒体に画像を記録する画像記録方法及び装置に関する。

図２４は、プリント配線基板の製造工程の説明図である。蒸着等により銅箔１が被着された基板２が準備され、この銅箔１上に感光材料からなるフォトレジスト３が加熱圧着（ラミネート）される。次いで、露光装置によりフォトレジスト３が配線パターンに応じて露光された後、現像液により現像処理され、露光されていないフォトレジスト３が除去される。フォトレジスト３が除去されることで露出した銅箔１は、エッチング液によってエッチング処理され、その後、残存するフォトレジスト３が剥離液によって剥離される。この結果、基板２上に所望の配線パターンからなる銅箔１が残存形成されたプリント配線基板が製造される。

ここで、フォトレジスト３に配線パターンを露光する露光装置として、例えば、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た装置を適用することができる（特許文献１参照）。ＤＭＤは、ＳＲＡＭセル（メモリセル）の上に格子状に配列された多数のマイクロミラー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セルに画像データに従ったデジタル信号が書き込まれると、その信号に応じて各マイクロミラーが所定方向に傾斜し、その傾斜状態に従って光ビームがオンオフ制御されてフォトレジスト３に導かれ、配線パターンが露光記録される。

米国特許第５１３２７２３号明細書

ところで、各マイクロミラーによって反射されフォトレジスト３に導かれる光ビームは、強度、ビーム径、ビーム形状等が場所によって異なることがある。また、配線パターンが形成される基板２側では、加熱温度や圧力の不均一により、フォトレジスト３のラミネート状態が場所によって異なっていたり、現像処理、エッチング処理等の化学処理工程における化学反応速度が不均一となる場合がある。これらの理由により、所望の線幅からなる配線パターンを基板２に形成できないことがある。

そこで、所望の線幅からなる配線パターンを得るため、例えば、基板２にテストパターンを露光記録し、現像処理、エッチング処理及び剥離処理を施した後、そのテストパターンを計測して光量等を調整することが考えられる。

しかしながら、前記のようにして光量等を調整するには、現像処理、エッチング処理及び剥離処理といった非常に煩雑で時間のかかる処理が必要である。一方、露光装置は、例えば、経時的な光源の劣化による光量の低下や光量のローカリティの変化、光学系の取付位置の変動によるピントのずれ等が生じる場合があるため、このような経時的変化を考慮した調整処理を適切な時期に行う必要がある。

本発明は、装置の経時的変化に対する調整処理を極めて容易に行い、画像記録媒体に所望の画像を高精度に記録することのできる画像記録方法及び装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、装置の経時的変化による画像の精度低下を惹起することのない画像記録方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の画像記録方法は、複数の記録素子を画像データに応じて制御し、画像記録媒体に画像を記録する画像記録方法において、
前記記録素子の前記画像データによる制御状態を補正する補正データを設定するステップと、
前記記録素子による画像記録特性値であって、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームのビーム径を測定するステップと、
前記ビーム径の経時的変化量を求めるステップと、
一定線幅及び一定スペース幅を繰り返すテストデータに基づき前記画像記録媒体に記録されるテストパターンにおける線幅の経時的変化量を、前記ビーム径の経時的変化量に基づき算出するステップと、
前記線幅の経時的変化量に基づいて、前記光ビームの光量の補正量を算出するステップと、
前記補正量に基づき、前記補正データを修正するステップと、
修正された前記補正データを用いて前記記録素子の制御状態を補正し、前記画像データに応じた画像を前記画像記録媒体に記録するステップと、
からなることを特徴とする。

また、本発明の画像記録装置は、複数の記録素子を画像データに応じて制御し、画像記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
前記記録素子の前記画像データによる制御状態を補正する補正データを設定する補正データ設定手段と、
前記補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
前記記録素子による画像記録特性値であって、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームのビーム径を測定する特性値測定手段と、
前記ビーム径の経時的変化量を算出し、一定線幅及び一定スペース幅を繰り返すテストデータに基づき前記画像記録媒体に記録されるテストパターンにおける線幅の経時的変化量を、前記ビーム径の経時的変化量に基づき算出し、前記線幅の経時的変化量に基づいて前記光ビームの光量の補正量を算出する変化量算出手段と、
前記補正量に基づき、前記補正データを修正する補正データ修正手段と、
前記補正データを用いて前記記録素子の制御状態を補正し、前記画像データに応じた画像を前記画像記録媒体に記録する記録素子制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の画像記録方法及び装置では、画像記録特性値の経時的変化を求め、この経時的変化に基づき、任意の時期に装置を容易且つ適切に調整することができる。この結果、画像記録媒体に対して所望の画像を継続して高精度に記録することができる。

図１は、本発明の画像記録方法及び装置が適用される実施形態であるプリント配線基板等の露光処理を行う露光装置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。露光ステージ１８には、感光材料が塗布された矩形状の基板Ｆ（画像記録媒体）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、露光ステージ１８に対する基板Ｆの装着位置を検出するＣＣＤカメラ２２ａ及び２２ｂが固定され、コラム２０の他方の側部には、基板Ｆに対して画像を露光記録する複数の露光ヘッド２４ａ〜２４ｊが位置決め保持されたスキャナ２６が固定される。露光ヘッド２４ａ〜２４ｊは、基板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。ＣＣＤカメラ２２ａ、２２ｂには、ロッドレンズ６２ａ、６２ｂを介してストロボ６４ａ、６４ｂが装着される。ストロボ６４ａ、６４ｂは、基板Ｆを感光することのない赤外光からなる照明光をＣＣＤカメラ２２ａ、２２ｂの撮像域に照射する。

また、定盤１４の一方の端部には、露光ステージ１８の移動方向と直交する方向に延在するガイドテーブル６６が装着されており、このガイドテーブル６６には、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊから出力されたレーザビームＬの光量（画像記録特性値）を検出するフォトセンサ６８（特性値測定手段）が矢印ｘ方向に移動可能に配設される。

また、定盤１４の他方の端部には、図２に示すように、ガイドテーブル６７に沿って矢印ｘ方向に移動可能な状態でフォトセンサ６９（特性値測定手段）が配設される。フォトセンサ６９の上部には、複数のスリット７１が矢印ｘ方向に配列して形成されたスリット板７３が配設される。スリット７１は、露光ステージ１８の移動方向（矢印ｙ方向）に対して４５゜の角度で傾斜する２つのスリット片を有するＶ字形状からなる。この場合、スリット７１の各スリット片を通過したレーザビームＬをフォトセンサ６９により検出し、その時の露光ステージ１８の各位置からレーザビームＬのビーム径（画像記録特性値）を算出することができる。

図３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。

ＤＭＤ３６は、図４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（記録素子）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セルにＤＭＤコントローラ４２から描画データに従ったデジタル信号が書き込まれると、その信号に応じて各マイクロミラー４０が所定方向に傾斜し、その傾斜状態に従ってレーザビームＬのオンオフ状態が実現される。

オンオフ状態が制御されたＤＭＤ３６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。

露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成するＤＭＤ３６は、図５及び図６に示すように、高い解像度を実現すべく、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの移動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を基板Ｆの走査方向（矢印ｙ方向）に対して傾斜させることで、ＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０の配列方向に対する間隔ｍよりも基板Ｆの走査方向と直交する方向（矢印ｘ方向）の間隔Δｘを狭くし、解像度を高く設定することができる。

なお、図６では、走査方向（矢印ｙ方向）の同一の走査線５７上に複数のマイクロミラー４０が配置されており、基板Ｆには、これらの複数のマイクロミラー４０によって略同一位置に導かれたレーザビームＬにより画像が多重露光される。これにより、マイクロミラー４０間の光量のむらが平均化される。また、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊによる露光エリア５８ａ〜５８ｊは、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊ間の継ぎ目が生じることのないよう、矢印ｘ方向に重畳するように設定される。

ここで、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０を介して基板Ｆに導かれるレーザビームＬの光量は、例えば、図７に示すように、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの配列方向である矢印ｘ方向に各ＤＭＤ３６の反射率、光学系等に起因するローカリティを有している。このようなローカリティのある状態において、図８に示すように、複数のマイクロミラー４０により反射された合成光量の少ないレーザビームＬを用いて基板Ｆに画像を露光記録した場合と、合成光量の多いレーザビームＬを用いて基板Ｆに画像を露光記録した場合とでは、感光材料である基板Ｆが所定の状態に感光する閾値をｔｈとすると、画像の矢印ｘ方向の幅Ｗ１、Ｗ２が異なる不具合が生じてしまう。また、図２４に示すように、露光された基板Ｆに対して、さらに、現像処理、エッチング処理、剥離処理の各処理を行う場合、レーザビームＬの光量のローカリティの影響に加えて、レジストのラミネートむら、現像処理むら、エッチング処理むら、剥離処理むら等に起因する画像の幅の変動が発生する。さらに、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊや、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊにレーザビームＬを導入する光源ユニット２８は、その設置状態やレーザビームＬの光量が経時的に変動する。

本実施形態では、上記の各変動要因を考慮して、基板Ｆに１画素を形成するために用いるマイクロミラー４０の枚数をマスクデータを用いて設定制御するとともに、所望の時期において当該マスクデータを修正することにより、図９に示すように、基板Ｆの最終的な剥離処理まで考慮して形成される画像の矢印ｘ方向の幅Ｗ１を位置によらず一定となるように制御する。

図１０は、このような制御を行うための機能を有した露光装置１０の制御回路ブロック図である。

露光装置１０は、基板Ｆに露光記録される画像データを入力する画像データ入力部７０と、入力された二次元の画像データを記憶するフレームメモリ７２と、フレームメモリ７２に記憶された画像データを露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成するＤＭＤ３６のマイクロミラー４０のサイズ及び配置に応じた高解像度に変換する解像度変換部７４と、解像度の変換された画像データを各マイクロミラー４０に割り当てて出力データとする出力データ演算部７６と、出力データをマスクデータに従って補正する出力データ補正部７８と、補正された出力データに従ってＤＭＤ３６を制御するＤＭＤコントローラ４２（記録素子制御手段）と、ＤＭＤコントローラ４２によって制御されたＤＭＤ３６を用いて、基板Ｆに所望の画像を露光記録する露光ヘッド２４ａ〜２４ｊとを備える。

解像度変換部７４には、テストデータを記憶するテストデータメモリ８０が接続される。テストデータは、基板Ｆに一定線幅及び一定スペース幅を繰り返すテストパターンを露光記録し、そのテストパターンに基づいてマスクデータを作成するためのデータである。

出力データ補正部７８には、マスクデータを記憶するマスクデータメモリ８２（補正データ記憶手段）が接続される。マスクデータは、常時オフ状態とするマイクロミラー４０を指定するデータであり、マスクデータ設定部８６（補正データ設定手段、変化量算出手段、補正データ修正手段）において設定される。

マスクデータ設定部８６には、レーザビームＬの光量変化量と光量変化によるテストパターンの線幅変化量との関係を表すデータテーブルを記憶する光量／線幅テーブルメモリ８７（変化量記憶手段）と、レーザビームＬのビーム径変化量とビーム径変化によるテストパターンの線幅変化量との関係を表すデータテーブルを記憶するビーム径／線幅テーブルメモリ８９（変化量記憶手段）と、フォトセンサ６８によって検出したレーザビームＬの光量に基づき、光量ローカリティデータを算出する光量ローカリティデータ算出部８８と、光量ローカリティデータ算出部８８によって算出された光量ローカリティデータを記憶する光量ローカリティデータメモリ９１と、レーザビームＬのビーム径ローカリティデータを算出するビーム径ローカリティデータ算出部９３とが接続される。

ビーム径ローカリティデータ算出部９３は、露光ステージ１８に配設されたフォトセンサ６９によって検出されたレーザビームＬから、レーザビームＬのビーム径及びビーム径ローカリティデータを算出する。ビーム径ローカリティデータ算出部９３によって算出されたビーム径ローカリティデータは、ビーム径ローカリティデータメモリ９５に記憶される。ビーム径ローカリティデータメモリ９５に記憶されたビーム径ローカリティデータは、マスクデータ設定部８６に供給される。

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、図１１に示すフローチャートに基づき、マスクデータの設定手順を説明する。

先ず、露光ステージ１８を移動させて露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの下部にスリット板７３及びフォトセンサ６９を配置した後、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを駆動し、レーザビームＬをスリット板７３のスリット７１を介してフォトセンサ６９に照射する（ステップＳ１）。

フォトセンサ６９は、露光ステージ１８を矢印ｙ方向に移動させ、スリット７１を構成する２つのスリット片の一方をレーザビームＬが通過した時点と、スリット片の他方をレーザビームＬが通過した時点とにおいてレーザビームＬを検出する。レーザビームＬの検出信号は、ビーム径ローカリティデータ算出部９３に供給され、この検出信号からレーザビームＬのビーム径が測定される（ステップＳ２）。

レーザビームＬを検出するフォトセンサ６９が矢印ｘ方向に移動する一方、露光ステージ１８が矢印ｙ方向に移動することにより、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成するＤＭＤ３６の各マイクロミラー４０からのレーザビームＬのビーム径が測定され、これらのビーム径の矢印ｘ方向に対する分布がビーム径ローカリティデータとして算出される（ステップＳ３）。算出されたビーム径ローカリティデータは、ビーム径ローカリティデータメモリ９５に記憶される（ステップＳ４）。

次いで、露光ステージ１８を移動させて露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの下部にフォトセンサ６８が配置される。フォトセンサ６８は、図１に示す矢印ｘ方向に移動しながら露光ヘッド２４ａ〜２４ｊから出力されたレーザビームＬの光量を測定し、光量ローカリティデータ算出部８８に供給する（ステップＳ５）。光量ローカリティデータ算出部８８は、測定された光量の矢印ｘ方向に対する分布を光量ローカリティデータとして算出する（ステップＳ６）。算出された光量ローカリティデータは、光量ローカリティデータメモリ９１に記憶される（ステップＳ７）。

一方、光量ローカリティデータ算出部８８において算出された光量ローカリティデータは、マスクデータ設定部８６に供給される。マスクデータ設定部８６は、供給された光量ローカリティデータに基づき、基板Ｆの各位置ｘでのレーザビームＬの光量Ｅ（ｘ）を一定にするための初期マスクデータを作成し、マスクデータメモリ８２に記憶させる（ステップＳ８）。なお、初期マスクデータは、例えば、図７に示す光量のローカリティがなくなるよう、基板Ｆの各位置ｘに画像の１画素を形成する複数のマイクロミラー４０の中の何枚かを、光量ローカリティデータに従ってオフ状態に制御するデータとして設定される。図６では、初期マスクデータによってオフ状態に設定したマイクロミラー４０を黒丸で例示している。

初期マスクデータを設定した後、露光ステージ１８を移動させて露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの下部に基板Ｆを配置し、テストデータに基づいて露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを駆動する（ステップＳ９）。

解像度変換部７４は、テストデータメモリ８０からテストデータを読み込み、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０に対応する解像度に変換した後、そのテストデータを出力データ演算部７６に供給する。出力データ演算部７６は、テストデータを各マイクロミラー４０のオンオフ信号であるテスト出力データとして出力データ補正部７８に供給する。出力データ補正部７８は、マスクデータメモリ８２から供給される初期マスクデータの位置に対応するマイクロミラー４０のテスト出力データを強制的にオフ状態とした後、ＤＭＤコントローラ４２に出力する。

ＤＭＤコントローラ４２は、ＤＭＤ３６を構成する各マイクロミラー４０を、初期マスクデータによって補正されたテスト出力データに従ってオンオフ制御することにより、光源ユニット２８からのレーザビームＬを基板Ｆに照射し、テストパターンを露光記録する（ステップＳ１０）。なお、このテストパターンは、初期マスクデータによって補正されたテスト出力データに従って形成されているため、レーザビームＬの光量ローカリティの影響が排除されたパターンとなる。

テストパターンが露光記録された基板Ｆは、現像処理、エッチング処理及びレジストの剥離処理が行われ、テストパターンが残存した基板Ｆが生成される（ステップＳ１１）。なお、このテストパターンは、例えば、図１２に示すように、矢印ｘ方向の各位置ｘに線幅Ｗ（ｘ）で形成される多数の矩形状のテストパターン９０であり、ローカリティのない理想状態では、線幅Ｗ（ｘ）及びスペース幅が位置ｘによらず一定となるテスト出力データに基づいて描画されている。

そこで、基板Ｆに形成されたテストパターン９０の各線幅Ｗ（ｘ）を測定し（ステップＳ１２）、その測定結果から、各線幅Ｗ（ｘ）を最小値の線幅Ｗｍｉｎとすることのできる光量補正量ΔＥ（ｘ）を算出する（ステップＳ１３）。図１３は、矢印ｘ方向の各位置ｘと、測定された線幅Ｗ（ｘ）との関係を示す。また、図１４は、基板Ｆに照射されるレーザビームＬの光量変化量ΔＥと、それに伴う線幅変化量ΔＷとの関係を示す。光量変化量ΔＥと線幅変化量ΔＷとの関係は、予め実験等によって求め、光量／線幅テーブルメモリ８７に記憶させておく。光量補正量ΔＥ（ｘ）は、図１３及び図１４に示す関係を用いて、測定した線幅Ｗ（ｘ）を最小値の線幅Ｗｍｉｎとする線幅変化量ΔＷを得ることのできる各位置ｘの光量変化量ΔＥとして算出される（図１５参照）。

マスクデータ設定部８６は、算出された光量補正量ΔＥ（ｘ）に基づき、ステップＳ８で設定された初期マスクデータを調整してマスクデータを設定する（ステップＳ１４）。この場合、マスクデータは、基板Ｆの各位置ｘに画像の１画素を形成する複数のマイクロミラー４０の中でオフ状態に制御するマイクロミラー４０を、光量補正量ΔＥ（ｘ）に従って決定するデータとして設定される。設定されたマスクデータは、初期マスクデータに代えてマスクデータメモリ８２に記憶される。

なお、マスクデータは、例えば、初期マスクデータを用いて出力データを補正したときの光量Ｅ（ｘ）（図７参照）に対する光量補正量ΔＥ（ｘ）の割合と、１画素を形成する複数のマイクロミラー４０の枚数Ｎとを用いて、オフ状態に制御するマイクロミラー４０の枚数ｎを、
ｎ＝Ｎ・ΔＥｉ／Ｅｉ
とし、Ｎ枚中のｎ枚のマイクロミラー４０をオフ状態とするように設定すればよい。

以上のようにしてマスクデータを設定した後、基板Ｆに対する所望の配線パターンの露光記録処理を行う（ステップＳ１５）。

そこで、画像データ入力部７０から所望の配線パターンに係る画像データが入力される。入力された画像データは、フレームメモリ７２に記憶された後、解像度変換部７４に供給され、ＤＭＤ３６の解像度に応じた解像度に変換され、出力データ演算部７６に供給される。出力データ演算部７６は、解像度の変換された画像データからＤＭＤ３６を構成するマイクロミラー４０のオンオフ信号である出力データを演算し、この出力データを出力データ補正部７８に供給する。

出力データ補正部７８は、マスクデータメモリ８２からマスクデータを読み出し、出力データとして設定されている各マイクロミラー４０のオンオフ状態をマスクデータによって補正し、補正された出力データをＤＭＤコントローラ４２に供給する。

ＤＭＤコントローラ４２は、補正された出力データに基づいてＤＭＤ３６を駆動し、各マイクロミラー４０をオンオフ制御する。光源ユニット２８から出力され、光ファイバ３０を介して各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに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。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、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基板Ｆに導かれる。露光ステージ１８は、定盤１４に沿って移動し、基板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により所望の配線パターンが露光記録される。

配線パターンが露光記録された基板Ｆは、露光装置１０から取り外された後、現像処理、エッチング処理、剥離処理が施される。この場合、基板Ｆに照射されるレーザビームＬの光量は、マスクデータに基づき剥離処理までの最終処理工程を考慮して調整されているため、所望の線幅を有する高精度な配線パターンを得ることができる。

なお、上述した実施形態では、図１２に示すテストパターン９０を基板Ｆに露光記録し、その線幅Ｗ（ｘ）を測定してマスクデータを求めているが、テストパターン９０のスペース幅を測定してマスクデータを求めてもよい。また、各線幅Ｗ（ｘ）又はスペース幅を高精度に測定することが困難な場合には、一定濃度となるべく形成されたテストパターン９０の各位置ｘを中心とした小領域の濃度を測定し、その濃度分布に基づいてマスクデータを求めるようにしてもよい。

また、テストパターン９０を基板Ｆに露光記録する代わりに、図１７に示すように、所定の網％からなる網点パターン９７を基板Ｆに露光記録し、その網％又は濃度を測定してマスクデータを求めるようにしてもよい。

また、テストパターン９０に代えて、異なる２方向に配列される各テストパターンの線幅又はスペース幅を測定してマスクデータを求めるようにしてもよい。例えば、図１８に示すように、基板Ｆの各位置ｘに、走査方向（矢印ｙ方向）に並行するテストパターン９６ａと、走査方向と直交する方向（矢印ｘ方向）に並行するテストパターン９６ｂとを一組として描画し、これらのテストパターン９６ａ、９６ｂの線幅の平均値等に基づいて光量補正量を算出し、マスクデータを求めてもよい。このように、異なる２方向に配列されるテストパターンを用いることにより、テストパターンの方向に依存する線幅変動要因の影響を排除することができる。

なお、線幅変動要因の１つとして、走査方向とそれに直交する方向とでテストパターンのエッジ部分の描画のされ方が異なることが考えられる。すなわち、図１９に示すように、基板Ｆの走査方向（矢印ｙ方向）のエッジ部分９８ａは、レーザビームＬの１つ又は複数のビームスポットが基板Ｆの移動方向である矢印ｙ方向に移動して描画されるのに対して、図２０に示すように、矢印ｘ方向のエッジ部分９８ｂは、基板Ｆに対して移動しないレーザビームＬの複数のビームスポットによって描画される。従って、このようなエッジ部分９８ａ、９８ｂの描画のされ方の違いにより、線幅に差異が生じる可能性がある。また、ビームスポット形状が真円でない場合においても同様に、線幅に変動が生じる可能性がある。

テストパターンの配列方向としては、上記の２方向だけではなく、３方向以上の方向としてもよく、また、矢印ｘ、ｙ方向に対して傾斜させたテストパターンを用いることもできる。さらには、テストパターンとして、規定の回路パターンを形成し、その回路パターンを測定することで、光量の補正を行うようにしてもよい。

また、基板Ｆに塗布される感光材料の種類に応じて光量補正量を求め、マスクデータを設定するようにしてもよい。すなわち、図２１に示すように、基板Ｆに照射されるレーザビームＬの光量変化量ΔＥと線幅変化量ΔＷとの関係、あるいは、レーザビームＬのビーム径変化量と線幅変化量ΔＷとの関係は、感光材料Ａ、Ｂの種類によって異なる場合がある。これは、感光材料Ａ、Ｂの階調特性の違いによって生じるものであり、図２２に示すように、同じ条件下でテストパターンを描画した場合であっても、異なる線幅Ｗとなることがある。なお、図２１では、光量変化量ΔＥと線幅変化量ΔＷとの関係を直線近似で示している。

このような感光材料Ａ、Ｂの特性の違いによらず同じ線幅のパターンを描画するためには、感光材料Ａ、Ｂ毎の光量変化量ΔＥ−線幅変化量ΔＷ特性（図２１）と、感光材料Ａ、Ｂ毎の各位置ｘでの基準線幅Ｗ０（この場合、例えば、線幅Ｗの最小値とする。）に対する線幅変化量ΔＷＡ、ΔＷＢ（図２２）とから、各感光材料Ａ、Ｂに応じた光量補正量を設定する必要がある。図２３は、感光材料Ａ、Ｂ毎に設定された光量補正量の一例を示す。

なお、光量のローカリティは、光量に基づいて補正し、ビーム径のローカリティは、ビーム径と感光材料の種類とに基づいて補正するようにしてもよい。また、ビーム径（光量）と線幅との関係を記録したテーブルを用意し、このテーブルをビーム径（光量）に基づいて参照することでローカリティの補正量を求めるようにしてもよい。

この実施形態では、マスクデータ設定部８６において、感光材料Ａ、Ｂ毎に求めた光量補正量に基づいて各マスクデータを設定し、マスクデータメモリ８２に記憶させる。そして、基板Ｆに対して所望の配線パターンの露光処理を行う場合には、例えば、オペレータが入力した感光材料の種類に対応するマスクデータをマスクデータメモリ８２から読み出し、出力データ演算部７６から供給される出力データを当該マスクデータによって補正することにより、感光材料の種類によらず、線幅のばらつきがない高精度な配線パターンを基板Ｆに露光記録することができる。

ところで、露光装置１０を構成する露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの状態、例えば、コラム２０に対する露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの取付位置、光源ユニット２８から出力されるレーザビームＬのパワーや波長、あるいは、基板Ｆに対するレーザビームＬの焦点位置等が変動すると、配線パターンを高精度に形成することができなくなってしまう。このような露光装置１０の経時的な変化に対処するためには、所定の時期において調整を行うことが必要である。

本実施形態では、露光装置１０の経時的変化に対する調整処理を、マスクデータを修正することで容易且つ自動的に行うことができる。

そこで、ユーザによる指示、あるいは、露光装置１０の立ち上げ時等において、マスクデータの修正処理が指令されると（ステップＳ１６）、先ず、ステップＳ２の場合と同様にして、露光ステージ１８の一端部に固定されたフォトセンサ６９を露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの下部に移動させ、各マイクロミラー４０からのレーザビームＬをスリット板７３を介してフォトセンサ６９により検出し、ビーム径ローカリティデータ算出部９３に検出信号を送信してビーム径を測定する（ステップＳ１７）。ビーム径ローカリティデータ算出部９３は、測定された各ビーム径から矢印ｘ方向に対するビーム径ローカリティデータを算出してマスクデータ設定部８６に供給する（ステップＳ１８）。

次いで、露光ステージ１８の他端部に固定されたフォトセンサ６８を露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの下部に移動させ、各マイクロミラー４０からのレーザビームＬの光量をフォトセンサ６８により検出し（ステップＳ１９）、光量ローカリティデータ算出部８８に検出信号を送信して光量ローカリティデータを算出し、マスクデータ設定部８６に供給する（ステップＳ２０）。

マスクデータ設定部８６は、ビーム径ローカリティデータ算出部９３から供給されるビーム径ローカリティデータと、光量ローカリティデータ算出部８８から供給される光量ローカリティデータと、ビーム径ローカリティデータメモリ９５に記憶されている前回の測定時におけるビーム径ローカリティデータと、光量ローカリティデータメモリ９１に記憶されている前回の測定時における光量ローカリティデータとを用いて、図１２に示すテストパターン９０の線幅Ｗ（ｘ）の変化量（線幅変化量ΔＷ（ｘ））を算出する（ステップＳ２１）。

すなわち、テストパターン９０の線幅Ｗ（ｘ）が変化する要因として、レーザビームＬの光量変化量ΔＥ（ｘ）と、レーザビームＬのビーム径変化量ΔＦ（ｘ）とを考慮する。光量変化量ΔＥ（ｘ）と線幅変化量ΔＷ（ｘ）との関係は、光量／線幅テーブルメモリ８７に予め記憶されている（図１４参照）。また、ビーム径変化量ΔＦ（ｘ）と線幅変化量ΔＷ（ｘ）との関係は、ビーム径／線幅テーブルメモリ８９に予め記憶されている（図１６参照）。

そこで、光量変化量ΔＥ（ｘ）に対する線幅変化量をΔＷ１（ｘ）とし、ビーム径変化量に対する線幅変化量をΔＷ２（ｘ）とすると、光量変化量ΔＥ（ｘ）及びビーム径変化量ΔＦ（ｘ）による線幅変化量ΔＷ（ｘ）は、
ΔＷ（ｘ）＝ΔＷ１（ｘ）＋ΔＷ２（ｘ）
＝ｆ（ΔＥ（ｘ））＋ｇ（ΔＦ（ｘ））
となる。なお、ｆは、線幅変化量ΔＷ１（ｘ）と光量変化量ΔＥ（ｘ）との関係を表す関数であり、例えば、光量／線幅テーブルメモリ８７に記憶されているテーブルである。また、ｇは、線幅変化量ΔＷ２（ｘ）とビーム径変化量ΔＦ（ｘ）との関係を表す関数であり、例えば、ビーム径／線幅テーブルメモリ８９に記憶されているテーブルである。光量変化量ΔＥ（ｘ）及びビーム径変化量ΔＦ（ｘ）と、線幅変化量ΔＷ（ｘ）との関係を表す関数ｆ、ｇは、基板Ｆに塗布される感光材料の種類に応じて設定してもよい。

マスクデータ設定部８６は、線幅変化量ΔＷ（ｘ）を補正する光量補正量ΔＥｃｏｒ（ｘ）を、光量／線幅テーブルメモリ８７に記憶されているテーブルを用いて、
ΔＥｃｏｒ（ｘ）＝ｆ^-1（ΔＷ（ｘ））
として算出する（ステップＳ２２）。

次いで、マスクデータ設定部８６は、算出された光量補正量ΔＥｃｏｒ（ｘ）に基づき、ステップＳ１４の場合と同様に、マスクデータメモリ８２に記憶されている現在のマスクデータを修正する（ステップＳ２３）。修正されたマスクデータは、マスクデータメモリ８２に記憶され、この新たなマスクデータを用いて所望の画像の露光記録が行われる（ステップＳ１５）。

この場合、露光装置１０の状態の経時的変化に比較して、露光後の現像処理、エッチング処理、剥離処理における経時的変化は小さいものと考えられる。従って、図１２に示すテストパターン９０を形成してマスクデータを設定する面倒な作業を繰り返すことなく、レーザビームＬの光量及びビーム径を測定してマスクデータを修正する簡便な処理のみによって、所望の配線パターンを継続的に高精度に形成することができる。

なお、露光装置１０の状態の経時的変化を示す画像記録特性値としては、ビーム径に代えて、レーザビームＬの基板Ｆに対する焦点位置を用いてもよい。また、レーザビームＬの基板Ｆに対する露光位置の経時的な位置ずれを画像記録特性値として検出し、その検出値に基づいてマスクデータを修正するようにしてもよい。

上述した露光装置１０は、例えば、多層プリント配線基板（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）又は液状レジストの露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタやブラックマトリクスの形成、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。また、本発明は、インクジェット記録ヘッドを備えた描画装置にも同様して適用することが可能である。さらに、印刷分野、写真分野での露光装置にも適用することができる。

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配設される特性値測定手段の説明図である。 本実施形態の露光装置における露光ヘッドの概略構成図である。 図３に示す露光ヘッドを構成するＤＭＤの説明図である。 図３に示す露光ヘッドによる露光記録状態の説明図である。 図３に示す露光ヘッドを構成するＤＭＤ及びそれに設定されるマスクデータの説明図である。 本実施形態の露光装置における記録位置と光量ローカリティとの関係説明図である。 図７に示す光量ローカリティを補正しない場合において記録された線幅の説明図である。 図７に示す光量ローカリティを補正した場合において記録された線幅の説明図である。 本実施形態の露光装置における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マスクデータを作成する処理のフローチャートである。 本実施形態の露光装置により基板に露光記録されたテストパターンの説明図である。 図１２に示すテストパターンの位置と測定した線幅との関係説明図である。 基板に照射されるレーザビームの光量変化量と、それに伴う線幅変化量との関係説明図である。 基板の位置と光量補正量との関係説明図である。 基板に照射されるレーザビームのビーム径変化量と、それに伴う線幅変化量との関係説明図である。 本実施形態の露光装置により基板に露光記録された網点パターンの説明図である。 本実施形態の露光装置により基板に露光記録されたテストパターンの他の構成の説明図である。 基板の走査方向に形成されるエッジ部分の説明図である。 基板の走査方向と直交する方向に形成されるエッジ部分の説明図である。 種類の異なる感光材料における光量変化量と線幅変化量との関係説明図である。 種類の異なる感光材料における基板の位置と線幅との関係説明図である。 種類の異なる感光材料における基板の位置と光量補正量との関係説明図である。 プリント配線基板の製造工程の説明図である。

符号の説明

１０…露光装置 １４…定盤
１８…露光ステージ ２２ａ、２２ｂ…ＣＣＤカメラ
２４ａ〜２４ｊ…露光ヘッド ２６…スキャナ
２８…光源ユニット ３６…ＤＭＤ
４２…ＤＭＤコントローラ ６８、６９…フォトセンサ
７８…出力データ補正部 ８０…テストデータメモリ
８２…マスクデータメモリ ８６…マスクデータ設定部
８７…光量／線幅テーブルメモリ ８８…光量ローカリティデータ算出部
８９…ビーム径／線幅テーブルメモリ ９０、９６ａ、９６ｂ…テストパターン
９１…光量ローカリティデータメモリ
９３…ビーム径ローカリティデータ算出部
９５…ビーム径ローカリティデータメモリ
Ｆ…基板 Ｌ…レーザビーム

Claims (10)

1. 複数の記録素子を画像データに応じて制御し、画像記録媒体に画像を記録する画像記録方法において、
   前記記録素子の前記画像データによる制御状態を補正する補正データを設定するステップと、
   前記記録素子による画像記録特性値であって、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームのビーム径を測定するステップと、
   前記ビーム径の経時的変化量を求めるステップと、
   一定線幅及び一定スペース幅を繰り返すテストデータに基づき前記画像記録媒体に記録されるテストパターンにおける線幅の経時的変化量を、前記ビーム径の経時的変化量に基づき算出するステップと、
   前記線幅の経時的変化量に基づいて、前記光ビームの光量の補正量を算出するステップと、
   前記補正量に基づき、前記補正データを修正するステップと、
   修正された前記補正データを用いて前記記録素子の制御状態を補正し、前記画像データに応じた画像を前記画像記録媒体に記録するステップと、
   からなることを特徴とする画像記録方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記補正データは、前記画像記録媒体に記録される画像のローカリティを補正すべく、特定の前記記録素子をオフ状態に制御するマスクデータからなることを特徴とする画像記録方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   前記画像記録媒体に前記テストパターンを記録し、前記テストパターンの各位置での線幅又は線間隔を測定して前記補正データを求めることを特徴とする画像記録方法。
4. 請求項１記載の方法において、
   前記補正データは、前記画像記録媒体の種類毎に設定することを特徴とする画像記録方法。
5. 請求項１記載の方法において、
   前記画像記録特性値には、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームの光量も含まれ、
   前記光ビームの光量を測定するステップと、
   前記光量の経時的変化量を求めるステップと、
   前記ビーム径の経時的変化量及び前記光量の経時的変化量に基づいて前記線幅の経時的変化量を算出するステップと、
   をさらに有することを特徴とする画像記録方法。
6. 複数の記録素子を画像データに応じて制御し、画像記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
   前記記録素子の前記画像データによる制御状態を補正する補正データを設定する補正データ設定手段と、
   前記補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
   前記記録素子による画像記録特性値であって、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームのビーム径を測定する特性値測定手段と、
   前記ビーム径の経時的変化量を算出し、一定線幅及び一定スペース幅を繰り返すテストデータに基づき前記画像記録媒体に記録されるテストパターンにおける線幅の経時的変化量を、前記ビーム径の経時的変化量に基づき算出し、前記線幅の経時的変化量に基づいて前記光ビームの光量の補正量を算出する変化量算出手段と、
   前記補正量に基づき、前記補正データを修正する補正データ修正手段と、
   前記補正データを用いて前記記録素子の制御状態を補正し、前記画像データに応じた画像を前記画像記録媒体に記録する記録素子制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像記録装置。
7. 請求項６記載の装置において、
   前記画像記録特性値には、前記画像データに応じて前記記録素子により変調される光ビームの光量も含まれ、
   前記特性値測定手段は、前記光ビームの光量も測定することを特徴とする画像記録装置。
8. 請求項７記載の装置において、
   前記ビーム径の変化量及び前記光量の変化量と、前記線幅の変化量との関係を記憶する変化量記憶手段を備え、
   前記変化量算出手段は、前記ビーム径の変化量及び前記光ビームの光量の変化量を前記線幅の変化量に変換し、変換した前記線幅の変化量と、前記変化量記憶手段に記憶された前記光量の変化量及び前記線幅の変化量の関係とに基づいて前記光量の補正量を算出することを特徴とする画像記録装置。
9. 請求項６記載の装置において、
   複数の前記記録素子は、光ビームを前記画像データに応じて変調し、前記画像記録媒体に画像を露光記録する空間光変調素子を構成することを特徴とする画像記録装置。
10. 請求項９記載の装置において、
    前記空間光変調素子は、前記光ビームを反射する反射面の角度が前記画像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画像記録装置。

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