JP4778834B2 - 画像記録方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像データに応じて制御される複数の記録要素を画像記録媒体に対して相対的に移動させ、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２６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に配線パターンを記録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が開発されている（特許文献１参照）。ＤＭＤは、ＳＲＡＭセル（メモリセル）の上にマトリクス状に形成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に導かれる。

特許文献１に開示された露光装置では、フォトレジスト３のラミネートされた基板２を移動させるとともに、基板２の移動方向と直交する方向に配列したＤＭＤを有する複数の露光ヘッドから光ビームを基板２に導くことにより、高精細な二次元配線パターンを高速に露光記録することができる。

特開２００５−４１１０５号公報

ところで、前記のように構成される露光装置では、露光開始時の光源温度と、露光終了時の光源温度とが異なっていると、光源から出力される光ビームの光量が時間的に変動し、基板２の移動方向に対して光量変動に起因する露光むらの発生することが懸念される。

また、移動ステージに載置された基板２の表面温度は、移動ステージから基板２の表面まで熱が伝達するのに所定時間を要するため、基板２が移動ステージに載置されて露光が開始される時と、露光が終了する時とで異なる。この温度変動に起因して生じるフォトレジスト３の感度変動により、基板２の移動方向に形成される配線パターンにむらの発生することが懸念される。

また、移動ステージの移動に伴い露光ヘッドと基板２との距離が変動すると、基板２に導かれる光ビームのビーム径が変動するため、基板２の移動方向に形成される配線パターンにむらの発生することが懸念される。

さらに、露光後の基板２に対する現像処理工程において、現像処理装置に依存するむらがあると、そのむらが配線パターンのむらとして出現してしまう。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであり、画像記録媒体に対する記録要素の相対的な移動方向に出現するローカリティを補正し、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、画像記録媒体の二次元全面に対して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。

前記の課題を解決するために、本発明は、画像データに応じて制御される複数の記録要素を画像記録媒体に対して相対的に移動させ、前記画像記録媒体に画像を記録する画像記録方法において、
前記画像記録媒体に対する前記記録要素の相対的な移動方向に出現する画像品質上のローカリティを補正すべく、特定の前記記録要素をオフ状態に制御するマスクデータを前記移動方向の移動位置に応じて設定し、オンオフ状態を決定する前記画像データと、オフ状態を決定する前記マスクデータとに基づいて前記記録要素を制御し、前記画像記録媒体に画像を記録することを特徴とする。

また、本発明は、画像データに応じて制御される複数の記録要素を画像記録媒体に対して相対的に移動させ、前記画像記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
前記画像記録媒体に対する前記記録要素の相対的な移動方向の移動位置に応じて設定され、前記移動方向に出現する画像品質上のローカリティを補正すべく、特定の前記記録要素をオフ状態に制御するマスクデータを記憶するマスクデータ記憶部と、
前記移動位置に応じた前記マスクデータを前記マスクデータ記憶部から選択するマスクデータ選択部と、
オンオフ状態を決定する前記画像データと、オフ状態を決定する選択された前記マスクデータとに基づいて前記記録要素を制御する記録要素制御部と、
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、画像記録媒体に対する記録要素の相対的な移動方向に出現する画像品質上のローカリティを補正し、画像記録媒体に所望の画像を高精度に記録することができる。

また、移動方向のローカリティの補正に加えて、移動方向と直交する方向のローカリティを補正することにより、画像記録媒体の二次元全面に対して画像を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の光量を検出するフォトセンサ６８が矢印ｘ方向に移動可能に配設される。

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、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに接続される光源ユニット２８ａ〜２８ｊ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（露光素子）が順に配列される。

ＤＭＤ３６は、図３に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）３８の上にマトリクス状に配列された多数のマイクロミラー４０（記録要素）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４及び図５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を基板Ｆの移動方向（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の配列方向の間隔ｍよりも基板Ｆの移動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５では、ＤＭＤ３６による走査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１つの画素が多重露光される。これにより、マイクロミラー４０間の光量のむらを平均化することができる。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（図４参照）。

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６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を構成するマイクロミラー４０や光学系の状態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７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、基板Ｆに塗布された感光材料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が矢印ｘ方向の露光位置によって異なる不具合が生じてしまう。また、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の光量の矢印ｘ方向に対する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して画像の幅の変動が発生する。

一方、画像の幅は、矢印ｘ方向の露光位置だけでなく、基板Ｆの移動方向（矢印ｙ方向）の露光位置によっても変動する場合がある。

例えば、光源ユニット２８ａ〜２８ｊを構成する半導体レーザは、レーザビームＬの出力を開始してから出力を終了するまでの間に温度が上昇することで、出力するレーザビームＬの光量が徐々に増加する。また、基板Ｆの表面温度が、露光ステージ１８に基板Ｆを載置して露光を開始する時と、露光を終了する時とで異なっていると、基板Ｆに塗布されている感光材料の感度特性が変動する。また、露光ステージ１８の矢印ｙ方向への移動に伴い、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊと基板Ｆとの距離が変動すると、基板Ｆに導かれるレーザビームＬの基板Ｆ上でのビーム径が変動し、基板Ｆに記録される画像のドットサイズが変動する。さらに、露光後の基板Ｆに対して現像処理、エッチング処理、剥離処理の各処理を行う処理装置において、例えば、露光後の基板Ｆを矢印ｘ方向に搬送して処理を行う場合、処理装置による矢印ｙ方向の処理むらが発生する。これらを要因として、基板Ｆの矢印ｙ方向に対する露光位置により画像の幅が変動してしまう。

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ことにより、図８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幅Ｗ１を、矢印ｘ方向及び矢印ｙ方向の各露光位置によらず同一となるように制御することができる。

図９は、前記の制御を実現するための露光装置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に割り当てる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（記録要素制御部）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（テストデータ記憶部）が接続される。テストデータは、基板Ｆに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（マスクデータ記憶部）がマスクデータ選択部８３を介して接続される。マスクデータ選択部８３は、エンコーダ８５によって検出した露光ステージ１８の矢印ｙ方向に対する移動位置に応じたマスクデータをマスクデータメモリ８２から選択し、出力データ補正部７８に供給する。

マスクデータは、基板Ｆの各移動位置に対応してローカリティを補正すべく、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において設定される。マスクデータ設定部８６は、前記テストパターンを測定することで取得した線幅データと、感光材料の特性に従って設定されたレーザビームＬの光量及び線幅の関係をテーブルとして記憶する光量／線幅テーブルメモリ８７から読み込んだテーブルとを用いて、マスクデータを設定する。

また、露光装置１０は、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、矢印ｘ方向に対する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を有する。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は、初期マスクデータを設定するため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１０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の下部にフォトセンサ６８を配置した後、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを駆動する（ステップＳ１）。この場合、ＤＭＤコントローラ４２は、ＤＭＤ３６を構成する全てのマイクロミラー４０がレーザビームＬをフォトセンサ６８に導くオン状態に設定する。

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Ｓ２）。光量ローカリティデータ算出部８８は、測定された光量に基づき、矢印ｘ方向の各位置ｘｉにおけるレーザビームＬの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Ｓ３）。

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ｘｉでのレーザビームＬの光量Ｅｉ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Ｓ４）。なお、初期マスクデータは、例えば、図６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ｘｉ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固定するデータとして設定される。図５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、テストデータに基づいて露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを駆動するとともに、露光ステージ１８を矢印ｙ方向に移動させる（ステップＳ５）。

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２８ａ〜２８ｊから出力されたレーザビームＬを基板Ｆに照射し、基板Ｆの全面にテストパターンを露光記録する（ステップＳ６）。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、フォトセンサ６８による光量測定時におけるレーザビームＬの矢印ｘ方向に対する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、露光ステージ１８から取り外された後、処理装置において現像処理、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Ｓ７）。

なお、テストパターンは、例えば、図１１に示すように、基板Ｆを移動方向である矢印ｙ方向にｎ個の領域Ｒ（１）、…、Ｒ（ｊ）、…、Ｒ（ｎ）に分割して、各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）の矢印ｘ方向の各位置ｘｉに複数の矩形状パターン９０を形成したものである。この場合、領域Ｒ（ｊ）の位置ｘｉにおける矩形状パターン９０の矢印ｘ方向の幅を線幅Ｗｉｊとすると、テスト出力データは、矢印ｘ方向及び矢印ｙ方向にローカリティがない理想状態において、線幅Ｗｉｊが位置ｘｉ及び領域Ｒ（ｊ）によらず同一となるように設定されている。

そこで、基板Ｆに形成された各矩形状パターン９０の線幅Ｗｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｊ＝１〜ｎ）を測定し（ステップＳ８）、その測定結果を線幅データとしてマスクデータ設定部８６に供給する。

図１２は、矢印ｘ方向の各位置ｘｉと、領域Ｒ（ｊ）における測定された線幅Ｗｉｊとの関係を示す。また、図１３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との関係を示し、この関係は、基板Ｆに塗布された露光対象となる感光材料を用いて予め実験等によって求め、光量／線幅テーブルメモリ８７に記憶されている。

マスクデータ設定部８６は、光量／線幅テーブルメモリ８７から光量／線幅テーブルを読み出し、線幅Ｗｉｊを最小値の線幅Ｗｍｉｎに補正する線幅補正量ΔＷｉｊを得ることのできる各領域Ｒ（ｊ）における位置ｘｉでの光量補正量ΔＥｉｊを、光量変化量ΔＥと線幅変化量ΔＷとの関係を用いて算出する（ステップＳ９、図１４参照）。

マスクデータ設定部８６は、算出された光量補正量ΔＥｉｊに基づき、ステップＳ４で設定された初期マスクデータを調整し、各領域Ｒ（ｊ）毎にマスクデータを設定する（ステップＳ１０）。この場合、マスクデータは、基板Ｆの各位置ｘｉに画像の１画素を形成する複数のマイクロミラー４０の中でオフ状態に固定するマイクロミラー４０を、光量補正量ΔＥｉｊ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（ステップＳ１１）。

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Ｅｉ（図６参照）に対する光量補正量ΔＥｉｊ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、オフ状態に固定するマイクロミラー４０の枚数ｎを、
ｎ＝Ｎ・ΔＥｉｊ／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ることができる。

なお、図１１に示すテストパターンの各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）の矢印ｙ方向に対する幅が大きく、オフ状態に固定するマイクロミラー４０が矢印ｙ方向に配列されて設定されると、記録画像の走査方向（矢印ｙ方向）に筋状のむらが発生してしまうおそれがある。このような不都合を回避するためには、オフ状態に固定するマイクロミラー４０の位置を、矢印ｘ方向のローカリティの補正に影響を与えない範囲で、矢印ｘ方向にずらせて設定することが望ましい。

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。この処理ついて、図１５に示すフローチャートに従って説明する。

先ず、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（ステップＳ２１）。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（ステップＳ２２）。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算出し、この出力データを出力データ補正部７８に供給する（ステップＳ２３）。

次いで、基板Ｆが載置された露光ステージ１８が矢印ｙ方向に移動を開始し（ステップＳ２４）、その移動位置がエンコーダ８５によって検出される（ステップＳ２５）。

マスクデータ選択部８３は、エンコーダ８５によって検出された基板Ｆの矢印ｙ方向の移動位置に基づき、先ず、当該移動位置に対応する領域Ｒ（１）に対して設定されたマスクデータをマスクデータメモリ８２から選択し（ステップＳ２６）、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から供給された領域Ｒ（１）に対して設定されたマスクデータを用いて、出力データとして設定されている各マイクロミラー４０のオンオフ状態を補正し（ステップＳ２７）、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（ステップＳ２８）。光源ユニット２８ａ〜２８ｊ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、領域Ｒ（１）の矢印ｘ方向に対して所望の線幅からなる配線パターンが露光記録される（ステップＳ２９）。

次に、基板Ｆが領域Ｒ（２）に移動したことがエンコーダ８５によって検出されると（ステップＳ３０、Ｓ２５）、マスクデータ選択部８３は、領域Ｒ（２）に対して設定されたマスクデータをマスクデータメモリ８２から選択して出力データ補正部７８に供給し（ステップＳ２６）、同様にして領域Ｒ（２）に対する配線パターンの露光記録が行われる（ステップＳ２７〜Ｓ３０）。以上の処理を基板Ｆの領域Ｒ（ｎ）まで繰り返すことにより、基板Ｆ全面に対して所望の線幅からなる配線パターンが露光記録される。

配線パターンの露光記録が終了した基板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、剥離処理までの最終処理工程を考慮して設定されたマスクデータを用いて、図１１に示す矩形状パターン９０の矢印ｘ方向の線幅Ｗｉｊが矢印ｘ方向の露光位置によらず同一となるように補正されているため、矢印ｘ方向に所望の線幅を有する配線パターンを得ることができる。

また、図１１に示す矩形状パターン９０の矢印ｘ方向の線幅Ｗｉｊが各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）間で同一となるように、基板Ｆの移動方向に対して生じるローカリティを考慮してマスクデータが各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）毎に切り替えられているため、矢印ｙ方向の各露光位置においても同様に、所望の線幅を有する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１１に示す矩形状パターン９０を基板Ｆに露光記録し、その線幅Ｗｉｊを測定してマスクデータを求めているが、隣接する矩形状パターン９０の間隔を測定してマスクデータを求めてもよい。また、各線幅Ｗｉｊ又は間隔を高精度に測定することが困難な場合には、矩形状パターン９０の各位置ｘｉを中心とする小領域を設定して各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、矩形状パターン９０を基板Ｆに露光記録する代わりに、図１６に示すように、矢印ｘ方向に延在する所定の網％からなる網点パターン９３を基板Ｆの各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に露光記録し、その網％又は濃度を各位置ｘｉを中心とする小領域毎に測定してマスクデータを求めるようにしてもよい。

また、テストデータとして、レーザビームＬの光量が段階的に増加するｐ（ｐ＝１、２、…）ステップのグレースケールデータをテストデータメモリ８０に設定し、このグレースケールデータを用いて、図１７に示すように、矢印ｘ方向に延在し、且つ、矢印ｙ方向に段階的に光量が変化するグレースケールパターン９２を基板Ｆの各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に露光記録した後、現像処理を行い、次いで、図１８に示すように、基板Ｆに残存するレジストパターン９４の各位置ｘｉにおける矢印ｙ方向の幅を各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）毎に測定し、レジストパターン９４の各位置ｘｉにおけるグレースケールパターン９２の対応するステップの段数ｐｉを求め、その段数ｐｉ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、異なる２方向に配列される各テストパターンの線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１９に示すように、基板Ｆの各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）における各位置ｘｉに、走査方向（矢印ｙ方向）に並行する格子状パターン９６ａと、走査方向と直交する方向（矢印ｘ方向）に並行する格子状パターン９６ｂとを一組として描画し、これらの格子状パターン９６ａ、９６ｂの線幅の平均値等に基づいて光量補正量を算出することで、各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）の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。

さらに、テストパターンの配列方向としては、上記の２方向の格子状パターン９６ａ、９６ｂに限られるものではなく、３方向以上の格子状パターンの組み合わせとしてもよく、また、矢印ｘ、ｙ方向に対して傾斜させた格子状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。

なお、線幅変動要因の１つとして、基板Ｆの移動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も考えられる。すなわち、図２０に示すように、テストパターンにおける基板Ｆの移動方向（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２１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。このような方向に依存する線幅変動を考慮してマスクデータを設定することにより、一層高精度な配線パターンを得ることが可能となる。

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２２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２３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２２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２２）と、感光材料Ａ、Ｂ毎の各位置ｘｉ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２３）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２４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。

そこで、マスクデータ設定部８６において、感光材料Ａ、Ｂ毎に求めた各領域Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）における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。

なお、矢印ｘ方向のローカリティを補正するマスクデータは、以下のようにして作成することもできる。

図２５は、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊに配設される各ＤＭＤ３６を、隣接する複数のマイクロミラー４０からなる複数の領域Ｋに分割した状態を示す。この場合、各領域Ｋから出力されるレーザビームＬの光量Ｅ_Kをフォトセンサ６８によって測定する。なお、光量Ｅ_Kは、領域Ｋのマイクロミラー４０のみをオン状態に設定し、フォトセンサ６８を領域Ｋの直下まで移動させる処理を、各領域毎に行うことで測定することができる。

測定された各領域Ｋの光量Ｅ_Kは、光量ローカリティデータ算出部８８に供給され、基準光量Ｅｓと比較されることで、各領域Ｋの光量ローカリティデータが算出される。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を基準光量Ｅｓとすることのできるマスクデータを作成する。このようにして作成されたマスクデータを用いることにより、矢印ｘ方向の光量のローカリティを補正することができる。また、このマスクデータをステップＳ４における初期マスクデータとして設定するようにしてもよい。

また、露光ヘッド２４ａ〜２４ｊを構成する各光源ユニット２８ａ〜２８ｊを光源制御部８９（図９参照）により制御し、フォトセンサ６８によって検出した光源ユニット２８ａ〜２８ｊから出力されるレーザビームＬの光量のローカリティを補正した後、矢印ｘ方向のローカリティを補正するマスクデータを作成するようにしてもよい。なお、光源ユニット２８ａ〜２８ｊから出力されるレーザビームＬの光量は、光源ユニット２８ａ〜２８ｊの各位置に対応する矩形状パターン９０の矢印ｘ方向の線幅Ｗｉｊを測定し、その線幅Ｗｉｊを同一とすることのできる光量補正量を光量／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算出し、前記光量補正量に従い光源制御部８９により調整するようにしてもよい。

一方、上記のようにしてマスクデータが設定された露光装置１０は、例えば、光源ユニット２８ａ〜２８ｊの劣化や温度変動によるレーザビームＬの経時的な光量変動、光学系の取付位置の変動によるピントの経時的なずれ、画像記録媒体の経時的な感度変動や現像等の処理工程における処理状態の経時的変化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ことが望ましい。

そのためには、例えば、マスクデータの作成時において、光量ローカリティデータ算出部８８で算出した光量ローカリティデータを光量ローカリティデータメモリ９１（図９参照）に記憶させておく。そして、光量の経時的変化に対するマスクデータの調整処理を行う場合、各光源ユニット２８ａ〜２８ｊから出力されるレーザビームＬの光量をフォトセンサ６８を用いて測定し、光量ローカリティデータ算出部８８において光量ローカリティデータを算出した後、マスクデータ設定部８６において、今回の光量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から読み出した前回の光量ローカリティデータとを用いて、マスクデータを修正する。

すなわち、今回算出した光量ローカリティデータと、前回算出した光量ローカリティデータとの差を光量の経時的変化量として求め、この経時的変化量を補正すべく、現在設定されているマスクデータを修正する。この結果、光量の経時的変化を考慮して修正されたマスクデータを、図１１に示すテストパターンを作成する煩雑な処理を行うことなく容易に作成することができる。この場合、マスクデータ設定部８６、光量ローカリティデータ算出部８８及び光量ローカリティデータメモリ９１は、光量ローカリティの経時的変化量を算出し、算出された経時的変化量に従ってマスクデータを修正するマスクデータ修正部として機能することになる。

また、温度変動による光量の経時的変化に対しては、マスクデータの作成時に、露光装置１０内の温度、あるいは、各露光ヘッド２４ａ〜２４ｊの温度を測定しておき、所定時間経過後、再度温度を測定し、前回測定した温度に対する今回測定した温度の変動量を温度の経時的変化量として求め、この経時的変化量に基づいて前回に求めたマスクデータを修正することにより、温度変動による光量の経時的変化を考慮したマスクデータの調整を行うことができる。

光学系の取付位置の変動によるピントのずれ等に起因するドットサイズの経時的変動に対しては、例えば、マスクデータの作成時にレーザビームＬのビーム径を測定しておき、所定時間経過後、再度ビーム径を測定し、前回測定したビーム径に対する今回測定したビーム径の変動量をビーム径の経時的変化量として求め、この経時的変化量に基づいて前回に求めたマスクデータを修正することにより、ドットサイズの経時的変動を考慮したマスクデータの調整を行うことができる。

画像記録媒体の経時的な感度変動、処理工程における処理状態の経時的変化等に対しては、例えば、前回のマスクデータの作成時に作成されたテストパターンから得た線幅データと、所定時間経過後の今回のマスクデータの作成時に作成されたテストパターンから得た線幅データとの差を線幅データの経時的変化量として求め、この経時的変化量に基づいて前回に求めたマスクデータを修正することにより、感度変動等を考慮したマスクデータの調整を行うことができる。

なお、上述した露光装置１０の光源ユニット２８ａ〜２８ｊには、半導体レーザ、固体レーザ、発光素子等を二次元状に配列したもの、あるいは、レーザダイオード等の光源と二次元状に配列した光ファイバーアレイとを組み合わせたものを利用することができる。

また、光ビームを画像記録媒体に導くＤＭＤ以外の空間光変調素子として、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＬＺＴ（Ｐｌｏｍｂ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）を用いた空間光変調素子、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）等を利用することができる。

また、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）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。

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。

また、露光走査の方式としては、フラットベッド走査方式、エクスターナルドラム走査方式、インターナルドラム走査方式等を採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おける露光ヘッドの概略構成図である。 図２に示す露光ヘッドを構成するＤＭＤの説明図である。 図２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２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６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６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の設定手順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矩形状パターンの説明図である。 図１１に示す矩形状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。 本実施形態の露光装置による露光記録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網点パターンの説明図である。 テストデータであるグレースケールデータの説明図である。 図１７に示すグレースケールデータを用いて基板に形成された銅箔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格子状パターンの説明図である。 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。 本実施形態の露光装置を構成するＤＭＤを分割した領域の説明図である。 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
２８ａ〜２８ｊ…光源ユニット ３６…ＤＭＤ
４２…ＤＭＤコントローラ ６８…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 ８３…マスクデータ選択部
８５…エンコーダ 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…光源制御部 ９０…矩形状パターン
９１…光量ローカリティデータメモリ Ｆ…基板
Ｌ…レーザビーム

Claims (22)

1. 画像データに応じて制御される複数の記録要素を画像記録媒体に対して相対的に移動させ、前記画像記録媒体に画像を記録する画像記録方法において、
   前記画像記録媒体に対する前記記録要素の相対的な移動方向に出現する画像品質上のローカリティを補正すべく、特定の前記記録要素をオフ状態に制御するマスクデータを前記移動方向の移動位置に応じて設定し、オンオフ状態を決定する前記画像データと、オフ状態を決定する前記マスクデータとに基づいて前記記録要素を制御し、前記画像記録媒体に画像を記録す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、
   前記ローカリティは、前記記録要素により前記画像記録媒体に付与される記録エネルギのローカリティによって出現す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、
   前記ローカリティは、前記記録要素により前記画像記録媒体に形成されるドットサイズのローカリティによって出現す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、
   前記ローカリティは、前記画像記録媒体の感度のローカリティによって出現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、
   前記ローカリティは、前記画像記録媒体の温度のローカリティによって出現することを特徴とする画像記録方法。
6. 請求項１記載の方法において、
   前記ローカリティは、画像が記録された前記画像記録媒体に対する処理工程におけるローカリティによって出現することを特徴とする画像記録方法。
7. 請求項１記載の方法において、
   前記移動方向及び前記移動方向と直交する方向に出現する画像品質上のローカリティを補正すべく、特定の前記記録要素をオフ状態に制御するマスクデータを前記移動方向及び前記直交する方向の各位置に応じて設定することを特徴とする画像記録方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
   前記ローカリティの経時的変化量を求め、前記経時的変化量に従って前記マスクデータを修正することを特徴とする画像記録方法。
9. 請求項１又は７記載の方法において、
   テストデータに基づいて前記画像記録媒体にテストパターンを記録し、前記テストパターンに出現する前記ローカリティを補正すべく、前記マスクデータを設定することを特徴とする画像記録方法。
10. 画像データに応じて制御される複数の記録要素を画像記録媒体に対して相対的に移動させ、前記画像記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
    前記画像記録媒体に対する前記記録要素の相対的な移動方向の移動位置に応じて設定され、前記移動方向に出現する画像品質上のローカリティを補正すべく、特定の前記記録要素をオフ状態に制御するマスクデータを記憶するマスクデータ記憶部と、
    前記移動位置に応じた前記マスクデータを前記マスクデータ記憶部から選択するマスクデータ選択部と、
    オンオフ状態を決定する前記画像データと、オフ状態を決定する選択された前記マスクデータとに基づいて前記記録要素を制御する記録要素制御部と、
    を備えることを特徴とする画像記録装置。
11. 請求項１０記載の装置において、
    前記複数の記録要素は、前記画像データに応じて光ビームを前記画像記録媒体に導くことで画像を露光記録する露光素子であることを特徴とする画像記録装置。
12. 請求項１１記載の装置において、
    前記露光素子は、前記画像データに従い、入射した光ビームを変調して前記画像記録媒体に導く空間光変調素子であることを特徴とする画像記録装置。
13. 請求項１２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前記記録要素である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。
14. 請求項１０記載の装置において、
    前記マスクデータ記憶部は、前記移動方向及び前記移動方向と直交する方向に出現する画像品質上のローカリティを補正するマスクデータを記憶することを特徴とする画像記録装置。
15. 請求項１０記載の装置において、
    前記マスクデータ記憶部は、前記画像記録媒体の種類に応じた前記マスクデータを記憶することを特徴とする画像記録装置。
16. 請求項１０記載の装置において、
    前記画像記録媒体にテストパターンを記録するテストデータを記憶するテストデータ記憶部と、
    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に出現する前記ローカリティを補正すべく、前記マスクデータを設定するマスクデータ設定部と、
    を備えることを特徴とする画像記録装置。
17. 請求項１０記載の装置において、
    前記ローカリティは、前記記録要素により前記画像記録媒体に付与される記録エネルギのローカリティによって出現することを特徴とする画像記録装置。
18. 請求項１０記載の装置において、
    前記ローカリティは、前記記録要素により前記画像記録媒体に形成されるドットサイズのローカリティによって出現することを特徴とする画像記録装置。
19. 請求項１０記載の装置において、
    前記ローカリティは、前記画像記録媒体の感度のローカリティによって出現することを特徴とする画像記録装置。
20. 請求項１０記載の装置において、
    前記ローカリティは、前記画像記録媒体の温度のローカリティによって出現することを特徴とする画像記録装置。
21. 請求項１０記載の装置において、
    前記ローカリティは、画像が記録された前記画像記録媒体に対する処理工程におけるローカリティによって出現することを特徴とする画像記録装置。
22. 請求項１０、１４、１７〜２１のいずれか１項に記載の装置において、
    前記ローカリティの経時的変化量を求め、前記経時的変化量に従って前記マスクデータを修正するマスクデータ修正部を備えることを特徴とする画像記録装置。

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