JP4885029B2 - 露光描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路基板、液晶素子用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス素子基板等、平面基材の表面にパターンを形成する露光描画装置に関する。

例えば電子回路基板（プリント回路基板）は携帯電話、各種モバイル及びパーソナルコンピュータ等に搭載される。これら被搭載機に搭載する基材のパターンは、その解像度及び接続用ランド径、ビア径等が非常に微細に構成される傾向が要求されている。これらの要求に応えて、パターン形成用露光工程では露光装置の光量を増加する必要があり、また光の矯正度を高めて平行光の精度を高める等の必要がある。
その一方で、多品種少量を短期間での生産する要求が強くなっている。従来の露光装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でも、パターン形成のためにはマスクが必要であり、そのマスクの準備、管理及び維持の面で要求に応えにくくなってきている。

そこでパターンを構成するデータを、ＣＡＤデータから直接露光装置の光線の制御信号として利用するダイレクト露光方式とその装置の要求が高まっている。しかし従来のダイレクト露光装置は、光線が被露媒体に照射する光線に４０５ｎｍレーザを使用するために、被露媒体のパターン形成に係る反応速度が遅かった。そこでこれらの問題を解決する露光描画装置の考案が強く望まれていた。
特開２００６−１１３４１３ 特開２００６−３４３６８４ 特開２００６−３３７４７５

しかし、従来の露光描画装置は、光線が被露媒体に照射する光線に４０５ｎｍレーザ光を使用するために、被露媒体のパターン形成に係る反応速度が遅く、回路形成の生産性を妨げていた。また、大型基板である被露光体全面にパターンを形成するには、多数の空間光変調素子を搭載することになり、これらに強いレーザ光を照射することは、コストの観点から問題があった。特許文献２又は特許文献３に開示のパターン描画装置は、小出力の７本のＵＶランプ光源をファイバで１箇所又は複数の光学系に光線を供給する露光描画装置であるが、被露光体の感光条件に合わせた光線に制御できない問題がある。

本発明の目的は、少数の光源と多数の空間光変調素子であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子とを搭載して、高い稼働率を確保するとともに、その光源の光量、空間光変調素子の稼動状況を確認し調整できる露光描画装置を提供する。

第１の観点の露光描画装置は、光源を第１光束と第２光束とに分離するための第１開口窓及び第２開口窓が設けられているアパーチャー部材と、第１光束及び第２光束を空間変調する第１及び第２空間光変調手段と、第１空間光変調手段及び第２空間光変調手段により変調された第１光束及び第２光束を被露光体に投影する投影光学系と、アパーチャー部材の近傍で光源の光量を検出する第１光量センサと、投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の光量を検出する第２光量センサと、第１光量センサの第１出力情報と第２光量センサの第２出力情報とに基づいてアパーチャー部材から被露光体に至る状況を判断する判断手段と、を備える。
この構成により、第１の観点の露光描画装置は、光束が分岐される前の光源の光量と分岐され投影光学系を通過した光量とを把握できる。従って、判断手段がアパーチャー部材から被露光体に至る状況を判断することができる。

第２の観点の露光描画装置は、第２光量センサは、被露光体ステージに搭載され、投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の直下に進入及び退避できる。
この構成により、投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の光量を検出する必要がある際に、第２光量センサが、投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の直下に進入することができる。また、露光描画の最中には、第２光量センサは退避することができる。

第３の観点の露光描画装置は、第１光束のアパーチャー部材から被露光体に至る光路に設けた第１絞り部と、第２光束のアパーチャー部材から被露光体に至る光路に設けた第２絞り部と、を備え、判断手段は、第２光量センサで検出する第１光束の第１出力情報と第２光束の第２出力情報とに基づいて、第１絞り部又は第２絞り部を調整する。
光源から披露光体に至るまでに複数の光学素子などが介在するので、アパーチャー部材で光束が分岐されると、分岐された第１光束と第２光束との光量を完全に一致させることは困難である。そこで第３の観点の露光描画装置では、絞り部を設けてその絞り部を調整することによって第１光束の光量と第２光束の光量とを一致させることができる。

第４の観点の露光描画装置は、被露光面における経時変化を伴う理想的な光量データを記憶した記憶手段と、第２光量センサの出力情報が記憶手段で記憶されている光量データから所定範囲以上外れている際に稼動状況に関する警告を出力する警告部とを備える。
この構成により、記憶手段は被露光面における経時変化を伴う理想的な光量データを記憶している。このため、経時変化に伴う被露光面での予想される光量と実際の光量とを比較することができる。光源が高圧水銀ランプなどの場合には、経時変化によるランプ寿命などを警告することができる。警告はランプによる警告又は音による警告を含むものである。

第５の観点の露光描画装置は、第１光量センサと第２光量センサとの出力情報が所定範囲から外れている際に、アパーチャー部材から被露光体に至る稼動状況に関する警告を出力する警告部を備える。
第１光量センサが正常な出力情報を出し、第２光量センサが正常範囲外の出力情報を出せば、アパーチャー部材から被露光体に至る稼働状況を把握することができる。

第６の観点の露光描画装置の判断手段は、第２光量センサが検出した第１光束の光量と第２光束の光量とに基づいて、警告部に、第１又は第２空間光変調手段の稼動状況に関する警告を出力させる。
分岐した第１光束及び第２光束は、同じ光量になるはずである、しかし、第２光量センサが検出する第１光束の光量と第２光束の光量とに差異がある場合には、判断手段は、特に定期的に交換する必要のある第１又は第２空間光変調手段の稼動状況に異常があると判断して、警告させることができる。

第７の観点の露光描画装置は、第１及び第２空間光変調手段が投影光学系を透過しない方向に変調した第１光束及び第２光束の光量を検出する第３光量センサを備え、
判断手段は、第２光量センサの出力情報と第３光量センサの出力情報とに基づいて、第１及び第２空間光変調手段から被露光体に至る状況を判断する。
第２光量センサの出力情報と第３光量センサの出力情報とに基づいて、異常箇所が、空間光変調手段であるか、又は投影光学系であるかをより特定できることになる。

第８の観点の露光描画装置は、第３光量センサは、第２光量センサを兼用する。
この構成により、第３光量センサを別途設ける必要がなくなるため、コストダウンを図ることができる。

本発明に係る露光描画装置は、複数の光量センサにより照射光を判断することによって、光源の発光状況と空間変調素子の稼動状態を判断でき、空間変調素子の異常や寿命の警告を発信することによって、安定したパターン形成と安定して装置を稼働することができる。

＜露光描画装置の全体構成＞
図１は、露光描画装置１００を示す概略斜視図である。露光描画装置１００は、大別して、第１照明光学系３０と、第２照明光学系３７と、空間光変調部４１と、投影光学系６０と、被露光体テーブル９０とを有している。本実施形態では、大きな面積の被露光体ＣＢを露光することができるように、２系統の第１照明光学系３０−１及び第１照明光学系３０−２を備えている。露光描画装置１００の第１照明光学系３０−１及び第１照明光学系３０−２は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２（図２参照）を有している。

図２は、第１照明光学系３０−１及び第１照明光学系３０−２を示した概念図である。以下、第１照明光学系３０−１及び第１照明光学系３０−２は、２系統とも同じ構造であるので１系統の照明光学系３０−１を説明する。
第１高圧水銀ランプ１０−１は、楕円ミラー１１−１の第１焦点位置に配置される。楕円ミラー１１−１は、高圧水銀ランプ１０から照射されるＵＶ光を効果的に第２焦点位置の方向に反射する。高圧水銀ランプの他、キセノンランプ、又はフラッシュランプを用いてもよい。
第１照明光学系３０−１に配置された第１高圧水銀ランプ１０−１は、その光出力を所定レベルに安定させるために、露光描画装置１００の電源制御部１９（図９を参照）により電源が投入されてから切断されるまで、常時所定レベルの照明光を出射する。このため、被露光体ＣＢを露光しない期間は露光光ＩＬが遮光されるように、楕円ミラー１１−１の第２焦点位置にはシャッタ１３−１が配置されている。シャッタ１３−１を楕円ミラー１１−１の第２焦点位置に配置する理由は、高圧水銀ランプ１０から射出された露光光ＩＬが集束されているためシャッタ１３−１の少ない移動量で露光光ＩＬを遮光することができるからである。

第１照明光学系３０−１は、コリメートレンズ３１−１及びフライアイレンズ３２−１などを含み、露光光ＩＬを均一な光強度の光束に成形する。楕円ミラー１１−１の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光は、まずコリメートレンズ３１−１によってほぼ平行光束になり、波長選択フィルタ１５−１に入射する。

この波長調整フィルタ１５−１は、例えば光量調整用のＮＤフィルタ、３５０ｎｍ以下と４５０ｎｍ以上との波長をカットするｇ線ｈ線ｉ線用の透過フィルタ、３５０ｎｍ以下と３８０ｎｍ以上との波長をカットするｉ線用の透過フィルタ、さらに３９０ｎｍ以下と４２０ｎｍ以上との波長をカットするｈ線用の透過フィルタ、４２０ｎｍ以下と４５０ｎｍ以上との波長をカットするｇ線用の透過フィルタ等の複数のフィルタを搭載する。このフィルタ選択は披露光体に塗布されるフォトレジストの種類に応じて決められる。

波長が選択された露光光ＩＬは、フライアイレンズ３２−１に入射し、光束範囲において照射強度が均一化される。均一化された露光光ＩＬは、４つの開口窓２１と光量検出用の検出窓２９とを備えるアパーチャー部材２０−１に向かう。露光光ＩＬは、アパーチャー部材２０−１に対して直交にＺ方向から入射し、４つの光束に分割される。全反射ミラー又は全反射プリズムなどの反射光学素子２２−１によって、水平方向に反射される。

図１に戻り、アパーチャー部材２０−１、アパーチャー部材２０−２、反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２によって８つに分岐された露光光ＩＬは、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８によってＹ方向に反射される。全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で反射された露光光ＩＬは、第２照明光学系３７−１ないし第２照明光学系３７−８に入射する。

第２照明光学系３７−１ないし第２照明光学系３７−８に入射した露光光ＩＬは、適切な光量及び光束形状に成形されて、空間光変調素子である１列に並んだ８つのＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に照射される。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８は、供給される画像データにより露光光ＩＬを空間変調する。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８で変調された光束は、投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８を経由して所定の倍率にしてから被露光体ＣＢに照射される。

この投影光学系６０は、被露光体ＣＢにおいて８系統の各光路の照明領域を均一にするために、８系統の各光路で微妙に倍率を調整する。また、被露光体ＣＢの大きさに応じて倍率を調整することもできる。露光描画装置１００は、合計８本の投影光学系６０を備えており、その８本の投影光学系６０をＸ方向に１列に配置する。１列に配置したＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０は、製造しやすくまたメンテナンスも容易にできる。

露光描画装置１００は、投影光学系６０のＺ方向下側に、第１照明光学系３０、第２照明光学系３７及び投影光学系６０などを支える筐体９５を備える。筐体９５上には一対のガイドレールが配置され、それらガイドレール上には被露光体テーブル９０が搭載される。この被露光体テーブル９０は、図示されない駆動機構、例えばボールネジ等をステッピングモータ等のモータにより駆動させられる。これにより被露光体テーブル９０は、一対のガイドレールに沿ってそれらの長手方向であるＹ方向に、投影光学系６０に対して相対移動する。被露光体テーブル９０上には被露光体ＣＢとしてフォトレジストが塗布された基板が設置され、この被露光体ＣＢは、被露光体テーブル９０上で真空吸着によって固定される。また、大きな披露光体に対しては、合計８系統の投影光学系だけではＸ方向のすべての領域を露光できない場合がある。従って、被露光体テーブル９０はＸ方向にも移動できるように構成されている。

＜第２照明光学系：アパーチャー部材２０からＤＭＤ素子４１まで＞
アパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２は、金属又はセラミックスなどの低蓄熱性で且つ熱膨張係数の小さい素材で形成される。露光光ＩＬの一部がアパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２に照射されるため、熱が蓄積しやすいからである。また、熱膨張によりアパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２の大きさが変形しないようにアバーチャー部材に放熱部材を設けても良い。

アパーチャー部は、ＤＭＤ素子４１の数に対応する開口窓２１を有している。例えばＤＭＤ素子の光反射面は縦１４ｍｍで横１２ｍｍの矩形の大きさである。このためＤＭＤ素子の光反射面に照射される露光光ＩＬは、光反射面に合わせた矩形である必要があり、ＤＭＤ素子の数に合わせる必要がある。

図３は、第２照明光学系３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。また、図４は、Ｙ方向から見た反射光学素子２２−１及び２２−２、並びに全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８を示した図である。

アパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２を通過したＺ方向の光束は、平面鏡又は入射光を表面で反射するプリズムなどの反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２で、Ｘ方向に反射される。つまり、アパーチャー部材２０−１で４つに分岐した露光光ＩＬは、反射光学素子２２−１で反射され、光路ＩＬ１、光路ＩＬ２、光路ＩＬ３及び光路ＩＬ４にＸ方向に分岐される。同様にアパーチャー部材２０−２で４つに分岐した露光光ＩＬは、反射光学素子２２−２で反射され、光路ＩＬ５、光路ＩＬ６、光路ＩＬ７及び光路ＩＬ８にＸ方向に分岐される。分岐された光路ＩＬ１ないし光路ＩＬ８は、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で、Ｙ方向に反射させられ、ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に向かう。図４に示すように、反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２の中央部には、孔部又は遮蔽物のない透過部２２Ａが設けられる。

全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で反射された光束は、レンズなどの光学素子及び絞り調整部３５から構成される第２照明光学系３７−１ないし第２照明光学系３７−８を経由してＤＭＤ素子に導かれる。図３に示すように、分岐された光路ＩＬ１、光路ＩＬ４、光路ＩＬ５及び光路ＩＬ８は、それぞれのＤＭＤ素子４１に至るまでの距離が等しく、分岐された光路ＩＬ２、光路ＩＬ３、光路ＩＬ６及び光路ＩＬ７は、それぞれのＤＭＤ素子４１に至るまでの距離が等しい。しかし、光路ＩＬ１、光路ＩＬ４、光路ＩＬ５及び光路ＩＬ８は、光路ＩＬ２、光路ＩＬ３、光路ＩＬ６及び光路ＩＬ７と光路長が異なる。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８で反射された露光光ＩＬは、投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８を経由して、被露光体ＣＢに均一な形状で照射する必要がある。つまり、ＤＭＤ素子４１から被露光体ＣＢに至る光路長さは一定にしないと、形成する最終のパターンの解像度、その他の品質が露光光ＩＬを照射する光路ごとに変化してしまうことになる。そこで、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８からＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に至る光路ＩＬ１ないし光路ＩＬ８は、均一の焦点距離になるような光線に矯正してＤＭＤ素子４１へ投入する。もちろん、図３とは異なり、全反射ミラー２３からＤＭＤ素子４１に至るすべての光路長が異なる場合にはそれぞれに調整する必要がある。

＜光量センサ＞
本実施例の露光描画装置は、高圧水銀ランプの光量を検出する第１光量センサＳＳ１（第１光量センサＳＳ１１およびＳＳ１２）と、被露光体ＣＢに照射される光量を検出する第２光量センサＳＳ２（第２光量センサＳＳ２１およびＳＳ２２）と、ＤＭＤ素子の状態を検出する第３光量センサＳＳ３（第１光量センサＳＳ３１およびＳＳ３２）と、を有している。

図４に示すように、本実施例の露光描画装置１００は、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２との光量を検出するため第１光量センサＳＳ１１及び第１光量センサＳＳ１２を有している。
第１光量センサＳＳ１１及び第１光量センサＳＳ１２は、アパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２の検出窓２９の下に配置する。高圧水銀ランプ１０の光量を検出するとともにできるだけＤＭＤ素子４１に近い箇所に配置することで、第１照明光学系３０を構成する光学素子などの減衰の影響を受けないようにしている。

具体的には、アパーチャー部材２０のＺ方向の下側には反射光学素子２２が配置される。反射光学素子２２は、Ｚ方向からの露光光ＩＬをＸ方向に全反射させる。つまり、反射光学素子２２の反射面はＸ−Ｙ平面に対して４５度傾いている。また、反射光学素子２２の反射面は開口窓２１の大きさに合わせても良いし、隣り合う開口窓２１と共用の反射面であってもよい。その反射光学素子２２は、検出窓２９の下方に透過部２２Ａが形成されている。第１光量センサＳＳ１１及び第１光量センサＳＳ１２はその透過部２２Ａ下方の空洞に配置される。

第２光量センサＳＳ２１及び第２光量センサＳＳ２２（図９参照）は、被露光体テーブル９０に２つ載置される。第２光量センサＳＳ２１と第２光量センサＳＳ２２との間隔は、投影光学系６０−１と投影光学系６０−２との間隔と同一である。従って、第２光量センサＳＳ２１及び第２光量センサＳＳ２２それぞれが、一度にそれぞれの光量を検出することができる。

被露光体テーブル９０の移動に伴って、第２光量センサＳＳ２１及び第２光量センサＳＳ２２は、被露光体ＣＢが載置される同一面内でＸＹ方向に移動することができる。１つのＤＭＤ素子４１が被露光体ＣＢの方向に光路を向けて、所定の位置に露光光ＩＬを照射し、その所定の位置に被露光体テーブル９０上の第２光量センサＳＳ２１及び第２光量センサＳＳ２２が移動することで、被露光体テーブル９０面での光量を測定できる。他の６つのＤＭＤ素子４１に対しても同様である。

なお、第２光量センサＳＳ２は、１つであっても良い。この場合には、８系統の投影光学系６０に対応する所定の位置まで移動する必要があるがコストを下げることができる。一方、８つの第２光量センサＳＳ２１ないし第２光量センサＳＳ２８を被露光体テーブル９０上に設けても良い。この場合には、１度で８系統の光量を検出することができるが、８つの第２光量センサＳＳ２１ないし第２光量センサＳＳ２８の感度を調整しておく必要がある。

第３光量センサＳＳ３１及び第３光量センサＳＳ３２（図９参照）は、本実施例では、上記第２光量センサＳＳ２と兼用することができるようになっている。ＤＭＤ素子４１のマイクロミラーＭすべてが、投影光学系６０の方向でなく、所定角度に傾いて投影光学系６０を介さないで、直接第３光量センサＳＳ３１及び第３光量センサＳＳ３２に入射するようになっている。第３光量センサＳＳ３は、上記第２光量センサＳＳ２と兼用することなく、ＤＭＤ素子４１の近傍に配置してもよい。ＤＭＤ素子４１の近傍の壁面などの固定部材に第３光量センサＳＳ３を配置する場合には、８系統それぞれに第３光量センサＳＳ３を配置する。第２光量センサＳＳ２及び第３光量センサＳＳ３の出力状況を把握することで、ＤＭＤ素子へ入射している光量又はマイクロミラーＭの異常を検査することができる。

＜絞り調整部＞
図５は、第２照明光学系３７の１系統の断面を示した図である。
アパーチャー部材２０、反射光学素子２２及び全反射ミラー２３で反射された光束ＩＬは、レンズなどの光学素子及び絞り調整部３５から構成される第２照明光学系３７を経由してＤＭＤ素子４１に導かれる。
図５に示すように、絞り調整部３５は、光軸に直交する位置に絞り窓を設けて、４分岐された各光束が被露光体ＣＢに照射する光量を均一になるようにこの絞り窓の面積を設定する。この絞り部の面積の設定は、予め設定した固定開口しても良いが、モータ等で駆動する方式としても良い。

絞り調整部３５には、高圧水銀ランプのほぼ１／４の光量、即ち熱量が、絞り窓に投入されることになる。この絞り窓が光束ＩＬの光量を均一にするように絞り窓の面積を調整すると、絞り窓の内径の縁が光束ＩＬを遮光するので、絞り調整部３５に熱が発生する。このため絞り調整部３５に羽状の放熱部３５Ｆを設け、冷却ノズルで冷媒を吹き付けて絞り調整部３５の温度上昇を規制する。この絞り調整部３５に取り付ける放熱部３５Ｆは、複数の羽状の平板で構成しても良い。

第２照明光学系３７を通過した光束ＩＬは、ミラー３９でＺ方向に反射され、反射プリズム４３に導かれる。反射プリズム４３では、反射角を変えることによって、入射した光束ＩＬをＤＭＤ素子４１に導くとともに、ＤＭＤ素子４１のマイクロミラーＭで反射された光束ＩＬを、投影光学系６０の方向に反射する。

＜ＤＭＤ素子＞
図６（ａ）は、１つのＤＭＤ素子４１の斜視図を示し、（ｂ）は、マイクロミラーＭの動作を示した図である。
本実施例の露光描画装置１００は、８個のＤＭＤ素子４１を有しており、その１つのＤＭＤ素子４１の光反射面は、例えば１０２４×１２８０のマトリクス状に配列された１３１０７２０個のマイクロミラーＭから構成される。ＤＭＤ素子４１は、Ｘ方向に沿って１０２４個、Ｙ方向に沿って１２８０個のマイクロミラーＭが配列され、例えばＸ方向に約１２ｍｍＹ方向に約１４ｍｍの光反射面を有する。個々のマイクロミラーＭのサイズは、例えば１１．５μｍ角である。

このＤＭＤ素子４１は、例えばウェハ４２上にアルミスパッタリングで作り込まれた、反射率の高い矩形マイクロミラーＭを静電気作用により動作させるデバイスである。図６（ｂ）に示すように、それぞれのマイクロミラーＭは、対角線を中心に回転傾斜することができ、安定した２つの姿勢に位置決めできる。任意のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）（１≦ｍ≦１０２４，１≦ｎ≦１２８０）が被露光体ＣＢ方向に位置決めされると、そこに入射した露光光ＩＬは投影光学系６０に向かって反射される。マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が投影光学系６０の外側方向に位置決めされると、スポット光は光吸収板（不図示）に向かって反射されて投影光学系６０から逸らされる。

＜露光描画の動作＞
図７及び図８を参照して、露光描画装置１００における描画処理について説明する。
図７（ａ）は被露光体テーブル９０に載置された被露光体ＣＢの描画処理の経時変化を示す図であり、図７（ｂ）及び（ｃ）は、スティチングを説明する図である。また、図８は、描画処理のフローチャートである。

破線で囲まれた長方形の領域ＳＰ１ないし領域ＳＰ８は、８本の投影光学系６０−１ないしの投影光学系６０−８によってＸ−Ｙ平面上に照射される露光領域である。Ｘ方向に並んだ１列の露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８は、被露光体テーブル９０がＹ方向に移動することで、ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８で空間変調させられたパターンが被露光体ＣＢに露光される。被露光体ＣＢには、フォトレジストもしくはドライフィルムが塗布されている。露光された露光済み領域ＥＸは、被露光体テーブル９０がＹ方向に移動することによって被露光体ＣＢの一方の端部ＣＢ−ＥＢまで延びていく。

露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢの端部に到達すると、シャッタ１３−１及ぶシャッタ１３−２（図２参照）が露光光ＩＬを一時遮る。そして、被露光体テーブル９０がＸ方向に移動して、被露光体ＣＢの未だ露光されていない領域まで移動すると、シャッタ１３−１及ぶシャッタ１３−２が開き、再び露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢに照射される。そして、被露光体テーブル９０がＹ方向に移動することによって、露光済み領域ＥＸは被露光体ＣＢの端部ＣＢ−ＥＡまで延びていく。このように一往復又は数往復することによって、一枚の披露光体ＣＢ、例えば電子回路基板に、回路が描画される。

図８のフローチャートで詳細に説明する。
ステップＲ１１において、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量を第１光量センサＳＳ１１及び第１光量センサＳＳ１２で確認する。電源制御部１９は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量をほぼ均等に制御する。第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量をほぼ均等になった後、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。
ステップＲ１２において、被露光体ＣＢのＸ方向Ｙ方向サイズ及び塗布されているフォトレジストの感度条件などが入力される。

ステップＲ１３において、８本の投影光学系６０−１ないしの投影光学系６０−８の倍率調整を行う。例えば被露光体ＣＢのＸ方向の幅が６４０ｍｍとする。この場合、露光領域ＳＰ１のＸ方向の幅が４０ｍｍになるように投影光学系６０の倍率を設定すると、１列に並んだ露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８は３２０ｍｍになる。従って、被露光体テーブル９０が一往復するとＸ方向の幅６４０ｍｍの露光が完了する。なお、この計算例では後述するスティチング領域は考慮していない。実際には、スティチング領域を設けて露光領域ＳＰ１のＸ方向の幅が４０ｍｍ以上になるように投影光学系６０の倍率が設定される。なお、倍率を等倍にしてほぼＤＭＤ素子４１の幅に相当する１２ｍｍまたは１４ｍｍに設定しても良い。

ステップＲ１４では、被露光体ＣＢに塗布されているフォトレジスト、高圧水銀ランプ１０の光量、及び投影光学系６０の倍率などに基づいて、被露光体テーブル９０のＹ方向の移動速度が計算される。
ステップＲ１５において、被露光体テーブル９０に被露光体ＣＢが真空吸着される。
ステップＲ１６において、シャッタ１３が開放し、露光体ＣＢの露光描画が開始される。
ステップＲ１７において、被露光体テーブル９０がＹ方向に移動する。

ステップＲ１８において、露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢの端部に到達すると、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。この状態で、被露光体ＣＢの半分が露光済み領域ＥＸとなる。
ステップＲ１９において、被露光体テーブル９０がＸ方向に移動する。
ステップＲ２０において、シャッタ１３が開放し、露光体ＣＢの露光描画が行われる。
ステップＲ２１において、被露光体テーブル９０が−Ｙ方向に移動する。

ステップＲ２２において、再び、露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢの端部に到達すると、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。この状態で、被露光体ＣＢの全面が露光済み領域ＥＸとなる。
ステップＲ２３において、被露光体ＣＢが真空吸着から開放され、被露光体テーブル９０から被露光体ＣＢが取り出される。

＜スティチング＞
次に、スティチングについて説明する。
隣り合う露光領域ＳＰの境目は、光量ムラ及び位置ずれにより、継ぎ目が目立ってしまう。このため、継ぎ目が目立たないように、スティチングが行われる。図７（ｂ）は、図７（ａ）の露光領域ＳＰ６及び露光領域ＳＰ７を拡大し、露光領域ＳＰ６及びＳＰ７分離した図である。露光領域ＳＰ６及び露光領域ＳＰ７は、全露光領域ＥＸ１と半露光領域ＥＸ２とが形成される。

ＤＭＤ素子４１−６のマイクロミラーＭは、全露光領域ＥＸ１に対しては、回路パターンに従ってすべての露光光ＩＬが被露光体ＣＢに向かうように、回転する。一方、半露光領域ＥＸ２に対しては、２度露光されて回路パターンが形成されるように、約半分の露光光ＩＬのみがマイクロミラーＭによって被露光体ＣＢに向かうようになっている。ＤＭＤ素子４１−７のマイクロミラーＭも、同様な駆動する。このため、隣り合う露光領域ＳＰ６及び露光領域ＳＰ７の半露光領域ＥＸ２が重なると、図７（ｃ）に描かれるように、全露光領域ＥＸ１となる。なお、図７（ａ）において、往路の露光領域ＳＰ１の半露光領域ＥＸ２と復路の露光領域ＳＰ８の半露光領域ＥＸ２とが重なるようになっている。

＜光量調整＞
図９は、露光描画装置１００の露光量調整を行い、光学系の異常を検出するブロック図である。説明の簡略化のため、８系統の第２照明光学系３７から投影光学系６０まで構成のうち、第２照明光学系３７−１から投影光学系６０−１、第２照明光学系３７−２から投影光学系６０−２、第２照明光学系３７−５から投影光学系６０−５、第２照明光学系３７−６から投影光学系６０−６のブロックを描いてある。

制御部８０は、第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２と接続し、ＤＭＤ駆動回路８３と接続している。さらに、制御部８０は、被露光体ステージ駆動回路８４と絞り駆動回路８５とを接続している。また、制御部８０は、記憶回路８２、判断回路８８及び警告回路８９を有している。記憶回路８２は、図１０に示すような、露光描画装置１００の高圧水銀ランプ１０の使用時間の経時変化を伴ったテーブル面の照度特性ｐｄを記憶している。露光描画装置１００は、２つの高圧水銀ランプ１０を有するため、記憶回路８２は、さらに第１高圧水銀ランプ１０−１の光量と第２高圧水銀ランプ１０−２の光量とが制御できる光量範囲ｐｒを記憶している。また、記憶回路８２は、最低限の光量のしきい値ｔｈを記憶している。しきい値ｔｈより光量が下がると、露光描画装置１００の被露光体ＣＢの露光スピードが落ちてしまい、生産性が下がるからである。

判断回路８８は、第１光量センサＳＳ１、第２光量センサＳＳ２及び第３光量センサＳＳ３に基づいて、電源制御部１９、被露光体ステージ駆動回路８４又は絞り駆動回路８５に指示を与えたり、警告回路８９に指示を与えたりする。
警告回路８９は、露光描画装置１００で異常が生じた場合に警告音又は警告ランプで警告を発する。例えば、高圧水銀ランプ１０に異常をきたしたり、ＤＭＤ素子４１に異常をきたしたりすると、図１０に示す光量線ｆｐｄのように照度が急激に落ちてしきい値ｔｈを下回る。このような場合に、判断回路８８は、第１光量センサＳＳ１、第２光量センサＳＳ２及び第３光量センサＳＳ３の出力に基づいて異常であると判断し、警告回路８９に、警告を出力させる。

第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２へ供給する電力調整を行う。ＤＭＤ駆動回路８３は、制御部８０からの供給される回路パターンの情報に基づいて、ＤＭＤ素子４１の１０２４×１２８０のマトリクス状に配列されたマイクロミラーＭを駆動する。被露光体ステージ駆動回路８４は、被露光体テーブル９０を所定の移動速度で駆動する。被露光体ステージ駆動回路８５は、８系統の光量が被露光面ですべて同等の照度になるように絞り調整部１５を所定の大きさに駆動する。

第１光量センサＳＳ１で検出した高圧水銀ランプ１０の光量の出力情報をα１とする。また第２光量センサＳＳ２で検出した各光路の光量の出力情報をα２、第３光量センサＳＳ３で検出した各光路の光量の出力情報をα３とする。

＜高圧水銀ランプの稼働状況＞
第１光量センサＳＳ１は、第１照明光学系３０を経由した高圧水銀ランプ１０−１の直接の光量を検出する。第１光量センサＳＳ１の出力情報α１−１及びα１−２から、第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２は、高圧水銀ランプ１０からアパーチャー部材２０までの２系統の高圧水銀ランプ１０の光量バランスを調整することができる。高圧水銀ランプ１０の調整が終わると、アパーチャー部材２０−１とアパーチャー部材２０−２とにおいて、光量がほぼ等しくなっている。

判断回路８８は、第１光量センサＳＳ１の出力情報α１を予め設定した被露光体の感度条件と比較することにより、所定の稼動条件でパターン形成等の露光が可能か判断する。次に、判断回路８８は、第１光量センサＳＳ１の出力情報α１を、予め記憶している高圧水銀ランプ１０の基準光量と比較すると、高圧水銀ランプ１０の発光効率を確認することができる。所定の発光に達している場合に、制御部８０は稼動許可情報を出力することができる。稼動許可情報とは、例えばキーボードによる露光設定又は描画設定の許可、マニュアルによる被露光体テーブル９０の原点出しの許可などである。仮に、最大の電力供給をしても出力情報α１が所定に達していない場合、高圧水銀ランプ１０の寿命もしくは異常、又は電源の異常として、警告回路８９が警告を出力する。

本露光描画装置の場合、２つの高圧水銀ランプ１０が同じ光量でないと被露光体全体にわたって均一な露光光を照射することができない。そのため、各照明光学系の第１光量センサＳＳ１の２つの高圧水銀ランプ１０の出力を比較し、各光学系の電源供給部を制御して、これらの値を同一にすることにより、装置全体が同一の露光光を確保する。

＜ＤＭＤ素子及び投影光学系の稼動状況＞
次に第２光量センサＳＳ２は、アパーチャー部材２０及び第２照明光学系３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を通過した光束の光量を検出する。この場合、被露光体ＣＢに描画をするのではないので、ＤＭＤ素子４１−１の１０２４×１２８０のマトリクス状に配列された１３１０７２０個のマイクロミラーＭをすべて同一角度にし、光束すべてが被露光体方向に向かうように設定する。同様にＤＭＤ素子４１−２からＤＭＤ素子４１−８までのマイクロミラーＭをすべて同一角度にする。すると、被露光体ステージ９０に載置された被露光体ＣＢと同等の面内で、第２光量センサＳＳ２は、８系統の光束の光量をそれぞれ検出することができる。

判断回路８８は、すべての８系統でこの第２光量センサＳ２の出力情報α２−１から出力情報α２−８を検出し、それぞれの出力情報α２−１から出力情報α２−８が図１０に示した光量範囲ｐｒ内に入っているかを判断する。すべての８系統で第２光量センサＳＳ２からの出力情報は同じになるはずである。仮に第１系統の投影光学系６０−１の１つの光学素子に異常があったとすると、第１系統の投影光学系６０−１のみ所定の光量に達しておらず、他の７系統の被露光体面では所定の光量に達していることになる。すなわち、判断回路８８は、アパーチャー部材２０の近傍に配置された第１光量センサＳＳ１では光量が均一であったため、第２光量センサＳＳ２からの出力情報α２−１から出力情報α２−８に基づいて、アパーチャー部材２０から投影光学系６０を経由した被露光面までの稼動状態の把握することができる。判断回路８８は、例えば第１系統の１つの出力情報α２−１が所定範囲に入らず小さい値である場合には、その第１系統のアパーチャー部材２０から投影光学系６０のどこかに異常があると判断する。

なお、通常、投影光学系６０を構成する、反射ミラー、レンズ又はプリズムなどの光学素子は寿命が長い。一方、これらの光学素子と比べてＤＭＤ素子４１は寿命が短く、ＤＭＤ素子４１は定期的に交換する必要がある。アパーチャー部材２０から投影光学系６０のどこかに異常があると判断した場合には、警告回路８９からＤＭＤ素子４１が異常又は寿命であると警告するようにしても良い。

本露光描画装置１００は、さらに第３光量センサＳＳ３を有している。上述したように第２光量センサＳＳ２と兼用してもよい。ＤＭＤ素子４１のマイクロミラーＭを第３光量センサＳＳ３に向けて光量を検出することができる。

１つのＤＭＤ素子４１−１の光反射面に入射した光束すべてが投影光学系６０を透過するように制御したとき、第２光量センサＳＳ２が出力情報α２−１を出力したとする。ＤＭＤ素子４１−１の光反射面に入射した光束すべてが、投影光学系６０−１を透過せず直接第３光量センサＳＳ３に入射したとき、第３光量センサＳＳ３１が出力情報α３−１を出力したとする。このとき、ＤＭＤ素子４１−１及び投影光学系６０−１に異常がなければ、第２光量センサＳＳ２の出力情報α２−１と第３光量センサＳＳ３の出力情報α３−１とはほぼ同じはずである。投影光学系６０−１で減衰する光量はわずかだからである。しかし、光量変化が大きければ、ＤＭＤ素子４１−１及び投影光学系６０−１に異常があるとして、警告回路８９が警告を出力する。

すでに、第２光量センサＳＳ２からの出力情報α２−１から出力情報α２−８がほぼ同じであることが把握されている場合には、投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８に異常がないことになる。従って、判断回路８８は、出力情報α３−１が所定出力と異なる場合には、ＤＭＤ素子４１の個別のマイクロミラーＭが正常に稼動していないと判断し、警告回路８９が警告を出力する。

図１１及び図１２は、高圧水銀ランプ１０、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０の稼動状況を確認するフローチャートである。
図１１のステップＳ３１において、第１光量センサＳＳ１１とＳＳ１２とにより、高圧水銀ランプ１０−１の光量の出力情報α１−１と高圧水銀ランプ１０−２の光量の出力情報α１−２とを検出する。
ステップＳ３２において、判断回路８８は、光量がしきい値ｔｈを超えており、高圧水銀ランプ１０−１の光量と高圧水銀ランプ１０−２の光量とが同じか否かを判断する。出力情報α１−１と出力情報α１−２とが同じでない場合には、ステップＳ３３に進む。
ステップＳ３３では、第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２の電力供給を調整して、高圧水銀ランプ１０−１の光量と高圧水銀ランプ１０−２とが同じ光量になるようにする。高圧水銀ランプ１０の光量がほぼ同じであれば、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、８系統のＤＭＤ素子４１のミラーＭ方向をすべて投影光学系６０の方向に向ける。
ステップＳ３５では、被露光体ＣＢとほぼ同一面の第２光量センサＳＳ２で、披露光面の光束ＳＰ１から光束ＳＰ８の光量α２−ｎ（ｎ＝１〜８）を検出する。
ステップＳ３６において、判断回路８８は、光量α２−ｎが所定範囲ｐｒ内に入っているかいないかを判断する。光量α２−ｎが所定範囲ｐｒに入っていなければ、ステップＳ３７又は点線で示すように図１２のステップＳ４１のフローへ進む。光量α２−ｎが所定範囲ｐｒに入っていれば、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３７では、所定範囲ｐｒに入らなかった系統に対して、警告回路８９が異常警告を出力する。第１光量センサＳＳ１では異常がなかったため、アパーチャー部材２０から投影光学系６０に至るどこかで異常があることになる。ここで警告を出さないで、より異常個所を特定してから警告を出力する場合には、点線で示すようにステップ３７をスキップして、図１２のステップＳ４１へ進む。
通常、投影光学系６０の寿命が長く、ＤＭＤ素子４１は定期的に交換する必要がある。そのため、アパーチャー部材２０から投影光学系６０のどこかに異常があると判断した場合には、一律にＤＭＤ素子４１が異常又は寿命であると警告回路８９が警告するようにしても良い。

ステップＳ３８では、判断回路８８は、光量α２−ｎが同じか否かを判断する。実際に被露光体ＣＢ面において光束ＳＰ１から光束ＳＰ８の光量α２−ｎ（ｎ＝１〜８）は均一でなければならない。光束ＳＰ１から光束ＳＰ８の光量が均一であれば露光描画を開始することができる。一方、光束ＳＰ１から光束ＳＰ８の光量α２−ｎ（ｎ＝１〜８）は、所定範囲ｐｒ内ではあるが、光束ＳＰごとにばらつきがあるような場合には、ステップＳ３９に進む。
ステップＳ３９では、図５に示した絞り調整部３５の絞りを調整することで、すべての光束ＳＰを均一にする。

図１２のステップＳ４１では、制御部８０の指令に基づいて、ＤＭＤ駆動回路８３がマイクロミラーＭを駆動する。そして、８系統のＤＭＤ素子４１のミラーＭ方向をすべて投影光学系６０の外側に向ける。つまり、投影光学系６０を介さず、ＤＭＤ素子４１からの直接の反射光量を第３光量センサＳＳ３で検出するようにする。
ステップＳ４２では、第３光量センサＳＳ３で、ＤＭＤ素子４１からの直接の反射光量α３−ｎ（ｎ＝１〜８）を検出する。

ステップＳ４３では、判断回路８８が、第２光量センサＳＳ２の光量α２−ｎと第３光量センサＳＳ３の光量α３−ｎとを比較し、光量α２−ｎと光量α３−ｎとが異なるかを判断する。光量α２−ｎと光量α３−ｎとが異なる場合にはステップＳ４４に進み、同じ場合にはステップＳ４５へ進む。

ステップＳ４４では、警告回路８９が、ＤＭＤ素子４１の異常警告、又は投影光学系６０の異常警告を出力する。投影光学系６０を介して検出した光量α２−ｎが所定範囲ｐｒ内でなく、光量α２−ｎがＤＭＤ素子４１から直接検出した光量α３−ｎと異なるのであるから、判断回路８８は、ＤＭＤ素子４１又は投影光学系６０に異常があると判断することができる。投影光学系６０の故障はまれであるから、判断回路８８は、ＤＭＤ素子４１の寿命又は異常と判断しても良い。

ステップＳ４５では、警告回路８９が、アバーチャー部材２０からＤＭＤ素子４１の手前での異常警告を出力する。投影光学系６０を介して検出した光量α２−ｎが所定範囲ｐｒ内でなく、光量α２−ｎと光量α３−ｎとが同じであるから、判断回路８８は、ＤＭＤ素子４１の上流で異常があることが判断できる。さらに、第１光量センサＳＳ１では問題なかったのであるから（ステップＳ３２）、アパーチャー部材２０の下流で異常があることが判断できる。

上記実施例では、投影光学系６０が固定して披露光体テーブル９０が移動する態様を説明したが、投影光学系６０側が移動して披露光体テーブル９０が固定するようにしてもよい。
また、実施例では、高圧水銀ランプ１０は２つであったが、３以上で構成してもよい。さらに、アパーチャー部材２０は、１つの光束を４つの光束に分岐したが、２つ以上に分岐するアパーチャー部材であれば、分岐数に制限はない。

本発明の露光描画装置１００を示す概略斜視図である。 第１照明光学系３０−１及び３０−２を示した概念図である。 第２照明光学系３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。 Ｙ方向から見た反射光学素子２２−１及び２２−２、並びに全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８を示した図である。 第２照明光学系３７の断面を示した図である。 （ａ）は、１つのＤＭＤ素子４１の斜視図を示し、（ｂ）は、マイクロミラーＭの動作を示した図である。 （ａ）は被露光体テーブル９０に載置された被露光体ＣＢの描画処理の経時変化を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、スティチングを説明する図である。 描画処理のフローチャートである。 露光描画装置１００の露光量調整を行い、光学系の異常を検出するブロック図である。 経時変化を伴ったテーブル面の照度特性ｐｄのグラフである。 高圧水銀ランプ１０、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０の稼動状況を確認するフローチャートである。 高圧水銀ランプ１０、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０の稼動状況を確認するフローチャートである。

符号の説明

１０； 高圧水銀ランプ， １１； 楕円ミラー， １９； 電源制御部
２０； アパーチャー部材， ２１： 開口窓， ２９； 検出窓
２２； 反射光学素子， ２２Ｈ； 透過領域
２３； 全反射ミラー
３０； 第１照明光学系， ３５； 絞り調整部 ３７； 第２照明光学系
４１； ＤＭＤ素子，
６０； 投影光学系
８０； 制御部， ８２； 記憶回路， ８３； ＤＭＤ駆動回路
８４； 被露光体ステージ駆動回路，８５； 絞り駆動回路， ８８； 判断回路，
８９； 警告回路
９０； 被露光体テーブル
ＣＢ； 被露光体
ＩＬ； 露光光
ＳＳ１； 第１光量センサ，ＳＳ２； 第２光量センサ，ＳＳ３； 第３光量センサ，
ＳＰ； 露光領域

Claims (8)

1. 光源から照射された紫外線で被露光体ステージに載置された被露光体を描画する露光描画装置において、
   前記光源を第１光束と第２光束とに分離するための第１開口窓及び第２開口窓が設けられているアパーチャー部材と、
   前記第１光束及び第２光束を空間変調する第１及び第２空間光変調手段と、
   前記第１空間光変調手段及び第２空間光変調手段により変調された第１光束及び第２光束を前記被露光体に投影する投影光学系と、
   前記アパーチャー部材の近傍で、前記光源の光量を検出する第１光量センサと、
   前記投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の光量を検出する第２光量センサと、
   前記第１光量センサの第１出力情報と前記第２光量センサの第２出力情報とに基づいて、前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る状況を判断する判断手段と
   を備えることを特徴とする露光描画装置。
2. 前記第２光量センサは、前記被露光体ステージに搭載され、前記投影光学系を透過した第１光束及び第２光束の直下に進入及び退避できることを特徴とする請求項１に記載の露光描画装置。
3. 前記第１光束の前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る光路に設けた第１絞り部と、
   前記第２光束の前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る光路に設けた第２絞り部と、を備え、
   前記判断手段は、前記第２光量センサで検出する前記第１光束の第１出力情報と前記第２光束の第２出力情報とに基づいて、前記第１絞り部又は第２絞り部を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光描画装置。
4. 前記被露光面における経時変化を伴う理想的な光量データを記憶した記憶手段と、
   前記第２光量センサの出力情報が前記記憶手段で記憶されている光量データから所定範囲以上外れている際に、稼動状況に関する警告を出力する警告部と
   を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光描画装置。
5. 前記第１光量センサと前記第２光量センサとの出力情報が所定関係から外れている際に、前記アパーチャー部材から前記被露光体に至る稼動状況に関する警告を出力する警告部
   を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光描画装置。
6. 前記判断手段は、前記第２光量センサが検出した前記第１光束の光量と前記第２光束の光量とに基づいて、前記警告部に、前記第１又は第２空間光変調手段の稼動状況に関する警告を出力させることを特徴とする請求項５に記載の露光描画装置。
7. 前記第１及び第２空間光変調手段が前記投影光学系を透過しない方向に変調した前記第１光束及び第２光束の光量を検出する第３光量センサを備え、
   前記判断手段は、前記第２光量センサの出力情報と前記第３光量センサの出力情報とに基づいて、前記第１及び第２空間光変調手段から前記被露光体に至る状況を判断することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の露光描画装置。
8. 前記第３光量センサは、前記第２光量センサを兼用することを特徴とする請求項７に記載の露光描画装置。