JP4885158B2 - 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。

電子回路基板（又はプリント回路基板）は、携帯電話、各種モバイルおよびパーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される。これら電子機器に搭載する基材のパターンは、その線幅、接続用ランド径、及びビア径等が非常に微細に構成される傾向であり、しかも多品種少量、短期間での生産を要求されている。これらの要求に応えて露光工程では露光装置の波長を短くするとともに光量を増加する等の対策をしている。しかし、従来技術である露光装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でもあってもマスクが必要であり、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データから直接の露光光の信号にして、電子回路基板を描画する露光描画装置の要求が高まっている。特許文献１、特許文献２又は特許文献３で開示される露光描画装置は、ＣＡＤデータに基づいてＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子の反射ミラーを動かし、直接被露光体に露光光で直接描画することでフォトマスクを不要にしている。
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。

本発明の目的は、少数の光源で多数の空間光変調素子であるＤＭＤ素子を搭載して、高い稼働率を確保するとともに、その光源の光量を確認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、紫外線を含む光を照射する光源と、光源を第１光束と第２光束とに分岐するための第１開口窓及び第２開口窓、並びに光量検出用の検出窓が設けられているアパーチャー部材と、第１開口窓と第２開口窓とを通過した第１光束と第２光束とをそれぞれ反射する第１及び第２光学素子と、第１及び第２光学素子との近傍に配置され、検出窓を通過した光源からの光量を検出する第１光量センサと、を備える。
この構成の露光描画装置は、アパーチャー部材の検出窓の下流に第１光量センサを備えているため、分岐する前の光源の光量を検出することができる。その一方で、第１及び第２光学素子との近傍に第１光量センサを配置することでスペースを有効に活用することができる。また、これにより適切な露光光ＩＬによる描画を行うことができる。

第２の観点の露光描画装置は、第１光学素子で反射された第１光束を、供給される第１画像データにより空間変調する第１空間光変調部と、第２光学素子で反射された第２光束を、供給される第２画像データにより空間変調する第２空間光変調部と、第１光量センサで検出された光量に応じて、第１又は第２空間光変調部の空間変調を制御する空間変調制御部と、を備える。
被露光体に照射する光量は所定の強さで照射されなければならない。第２の観点の露光描画装置は、第１光量センサからの検出された光量が強い場合など、制御部は第１又は第２空間光変調部により第１光束又は第２光束が被露光体方向に向く時間（露光時間）を短くするなどの制御を行うことができる。

第３の観点の露光描画装置は、被露光体を保持し、速度可変が可能な被露光体ステージを備え、制御部は、第１光量センサで検出された光量に応じて被露光体ステージの移動速度を可変する。
この構成により、第３の観点の露光描画装置は、第１光量センサからの検出された光量が強い場合など、制御部は被露光体ステージの移動速度を早くすることができる。

第４の観点の露光描画装置は、光源に電力を供給する電力供給源を備え、制御部は、第１光量センサで検出された光量に応じて電力供給源の電力供給を調整する。
この構成により、第４の観点の露光描画装置は、第１光量センサからの検出された光量が強い場合など、制御部は電力供給源の電力供給を小さくすることができる。これにより適切な露光光ＩＬによる描画を行うことができる。

第５の観点の露光描画装置の第１及び第２光学素子は、検出窓を通過した光束を通過させる透過部を有している。
第１及び第２光学素子が透過部を有しているため、第１光量センサを第１及び第２光学素子との下側に配置することができ、スペースを有効に活用することができる。

第６の観点の露光描画装置は光源が高圧水銀ランプであり、前記第１光量センサが検出された光量が、予め設定された所定の値に到達した後、露光描画装置の入力手段が操作できる。
高圧水銀ランプは電源投入から立ち上がりまでに定常状態になるまで時間がかかる。それまでに入力手段で露光条件などを設定しても、高圧水銀ランプが寿命で所定の光量まで達しない場合には、ランプの交換などをしなければならない。そして再度、入力手段で露光条件を設定しなければならない。従って、高圧水銀ランプが所定の光量に達した状況で、初めて入力手段で露光条件などを設定できるようにする。

第７の観点の露光描画装置は、紫外線を含む光を照射する第１及び第２光源と、この第１及び第２光源に電力を供給する第１及び第２電力供給源と、第１光源を第１光束と第２光束とに分岐するための第１開口窓及び第２開口窓、並びに光量検出用の第１検出窓が設けられている第１アパーチャー部材と、第２光源を第３光束と第４光束とに分岐するための第３開口窓及び第４開口窓、並びに光量検出用の第２検出窓が設けられている第２アパーチャー部材と、第１検出窓から第１光源の光量を測定する第１光量センサと、第２検出窓から第２光源の光量を測定する第２光量センサと、第１光量センサと第２光量センサからの光量が所定範囲内に入るように、第１及び第２電力供給源を制御する電力制御部と、第１開口窓及び第２開口窓を透過した第１及び第２光束を供給される第１及び第２画像データにより空間変調する第１及び第２空間光変調部と、第３開口窓及び第４開口窓を透過した第３及び第４光束を供給される第３及び第４画像データにより空間変調する第３及び第４空間光変調部と、第１光量センサと第２光量センサからの光量の差に基づいて、第１ないし第４空間光変調部の空間変調を制御する制御部と、を有する。
この構成により、第７の観点の露光描画装置は２つ光源を有している。そこで、電力制御部が、第１光量センサと第２光量センサからの光量が所定範囲内に入るように、第１及び第２電力供給源を制御する。しかし、第１光量センサと第２光量センサとには光量の差異があるため、制御部が光量の差に基づいて第１ないし第４空間光変調部の空間変調を制御する。これにより、第１ないし第４空間光変調部による適切な描画を行うことができる。

第８の観点の露光描画装置は、第１光源及び第２光源の経時的な光量変化を記憶する記憶装置を有し、第１光量センサと第２光量センサの経時の出力状況と、記憶装置に記憶された経時的な光量変化とを比較することによって、第１及び第２光源から第１及び第２アパーチャー部材までの光路の状態を把握する。つまり、第８の観点の露光描画装置は、第１光源及び第２光源の経時的な光量変化を記憶している。このため、１光量センサと第２光量センサの経時の出力状況を確認し、あまりにも大きくずれていた場合には異常であると判断することができる。つまり、第１及び第２光源から第１及び第２アパーチャー部材までの光路の状態を把握することができる。

第９の観点の露光描画装置は、第１空間光変調部ないし第４空間光変調部からの第１光束ないし第４光束を、前記被露光体に導くため、隣り合って配置された第１投影光学系ないし第４投影光学系を有し、この第１投影光学系ないし第４投影光学系が一直線に配置している。
従って、この露光描画装置は、製造しやすくまたメンテナンスしやすい構造となっている。

本発明に係る露光描画装置は、光源からの光束をアパーチャー部材で複数の光束に分岐する。その際に、光源の光量を検出して、光源への電源供給、空間変調素子の動作などを適切に制御する。また、露光描画装置が二以上の光源を有する場合に、それぞれの光源の光量を調整するとともに、光源の経時変化に対応することができ、各光路の稼動状態及び異常検出ができる。

＜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２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２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２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２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８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。

この波長選択フィルタ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。

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。

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。

アパーチャー部材２０は、ＤＭＤ素子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４１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及び反射光学素子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＞
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２光量センサＳＳ１２を有している。
第１光量センサＳＳ１１及び第２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３０−１及び第１照明系３０−２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２光量センサＳＳ１２はその透過部２２Ａ下方の空洞に配置される。検出窓２９及び透過部２２Ａの外形は、円形でも矩形でも良い。

＜ＤＭＤ素子＞
図５（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５（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。

＜描画露光の動作＞
図６及び図７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６（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６（ｂ）及び（ｃ）は、スティチングを説明する図である。また、図７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７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２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６（ｂ）は、図６（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６（ｃ）に描かれるように、全露光領域ＥＸ１となる。なお、図６（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。

上述したスティチング処理を行うため、図３で示したように、隣り合う８つのＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８及び投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８を１列に配置することができる。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。

＜光量調整＞
図８は、露光描画装置１００の露光量調整を示すブロック図である。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を接続し、ＤＭＤ駆動回路８３を接続し、そして、被露光体ステージ駆動回路８４を接続している。また、制御部８０は、記憶回路８２を有しており、記憶回路８２には、図９に示すような、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２の光量のしきい値ｔｈ及び露光に必要な光量範囲ｐｒなどを記憶している。

図９は、高圧水銀ランプ１０の使用時間の経時変化を伴った照度特性ｐｄを示したグラフである。このグラフは、縦軸が照射維持率、横軸が使用時間に規定されている。高圧水銀ランプ１０の照度特性ｐｄは、新品の照射光量を１００パーセントとして、使用時間が増えるに連れて徐々に照度が落ちてくる。しきい値ｔｈの照度になると、露光描画装置１００の機能を発揮することができなくなる。また、本実施例では、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２を使用するので、ランプ間のバラツキが生じるので、記憶回路８２は光量範囲ｐｒを記憶している。

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と第２高圧水銀ランプ１０−２と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。ＤＭＤ駆動回路８３はマイクロミラーＭが所定方向に向いている時間間隔も制御する。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。

第１光量センサＳＳ１１と第２光量センサＳＳ１２とが、アパーチャー部材２０の検出窓２９の下流に備えられている。第１光量センサＳＳ１１と第２光量センサＳＳ１２とは、１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２との光量を別々に検出するとともに、８系統に分岐する前の高圧水銀ランプ１０の光量を検出することができる。この光量センサＳＳ１１及びＳＳ１２の結果は、制御部８０に送られる。

図１０は、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２の光量調整のフローチャートである。
図１０のステップＳ１１及びＳ２１において、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２とへ供給する電力調整を行われ、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２とが点灯する。高圧水銀ランプ１０は、一般に光量が安定するまでに約１０数分かかり、徐々に光量が上がっていく。
ステップＳ１２及びステップＳ２２において、制御部８０は、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２との光量がしきい値ｔｈに達したかを判断する。
光量がしきい値ｔｈを超えていないようであれば、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、露光描画装置１００の稼動を許可させない。これにより誤操作を防止する。稼動許可とは、例えばキーボードによる露光設定又は描画設定の許可、操作ボタン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。つまり、露光描画装置１００が電源ＯＮすると高圧水銀ランプ１０が点灯するが、高圧水銀ランプ１０の光量がしきい値ｔｈを超えなければ、入力手段（電源ボタンを除く）のキーボード又は操作ボタンによる露光設定などが行えない。
高圧水銀ランプ１０の光量がしきい値ｔｈを超えていれば、ステップＳ１３及びステップＳ２３に進む。

ステップＳ１３及びステップＳ２３では、制御部８０が高圧水銀ランプ１０の光量が所定範囲ｐｒ内に入っているか否かを判断する。第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２とのそれぞれの光量が大きくずれていると、アパーチャー部材２０で分岐された８系統の光束の光量を調整することが困難となる。このため、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の光量とが均等になるようにする。
高圧水銀ランプ１０の光量が所定範囲ｐｒ内に入っていないと、ステップＳ１４及びステップＳ２４に進み、所定範囲ｐｒ内に入っているとステップＳ３２に進む。

ステップＳ１４及びステップＳ２４において、第１高圧水銀ランプ１０−１と第２高圧水銀ランプ１０−２の光量を調整するため、第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２は、電力供給の調整を行う。
一方、ステップＳ３２では、制御部８０は、第１光量センサＳＳ１１及び第２光量センサＳＳ１２で検出された光量、並びにフォトレジスト感度などに基づいて、必要な露光時間を計算する。

ステップＳ３３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。光量センサＳＳ１１からの検出された光量が強い場合など、ＤＭＤ駆動回路８３はマイクロミラーＭが被露光体に向く時間（露光時間）を短くする。特に、被露光体テーブル９０を最大速度で移動させても過露光になる場合などには有効である。また、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の光量とが均等になるように第１電源制御部１９−１及び第２電源制御部１９−２で電力供給の調整を行っても完全に均等にならない場合がある。このような微妙な差をマイクロミラーＭによる露光時間調整で補うこともできる。
ステップＳ３４では、制御部８０の指令に基づいて、被露光体ステージ駆動回路８４が被露光体テーブル９０を移動する。光量センサＳＳ１１からの検出された光量が強い場合など、被露光体ステージ駆動回路８４は被露光体テーブル９０の移動速度を早くする。

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が移動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。 （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の露光量調整を示すブロック図である。 経時変化を伴った高圧水銀ランプの照度特性ｐｄのグラフである。 高圧水銀ランプ１０の光量調整の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， ３７； 第２照明光学系
４１； ＤＭＤ素子， ６０； 投影光学系，
８０； 制御部， ８３； ＤＭＤ駆動回路， ８４； 被露光体ステージ駆動回路
９０； 被露光体テーブル
ＣＢ； 被露光体
ＩＬ； 露光光
ＳＳ１１，ＳＳ１２； 光量センサ
ＳＰ； 露光領域

Claims (9)

1. 被露光体にパターンを描画する露光描画装置において、
   紫外線を含む光を照射する光源と、
   前記光源を第１光束と第２光束とに分岐するための第１開口窓及び第２開口窓、並びに光量検出用の検出窓が設けられているアパーチャー部材と、
   前記第１開口窓と第２開口窓とを通過した前記第１光束と第２光束とをそれぞれ反射する第１及び第２光学素子と、
   前記第１光学素子と第２光学素子との間の近傍に配置され、前記検出窓を通過した光源からの光量を検出する第１光量センサと、
   を備えることを特徴とする露光描画装置。
2. 前記第１光学素子で反射された第１光束を、供給される第１画像データにより空間変調する第１空間光変調部と、
   前記第２光学素子で反射された第２光束を、供給される第２画像データにより空間変調する第２空間光変調部と、
   前記第１光量センサで検出された光量に応じて、前記第１又は第２空間光変調部の空間変調を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光描画装置。
3. 前記被露光体を保持し、移動速度の可変が可能な被露光体ステージを備え、
   前記制御部は、前記第１光量センサで検出された光量に応じて、前記被露光体ステージの移動速度を可変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. 前記光源に電力を供給する電力供給源を備え、
   前記制御部は、前記第１光量センサで検出された光量に応じて、前記電力供給源の電力供給を調整することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の露光描画装置。
5. 前記第１及び第２光学素子は、前記検出窓を通過した光束を通過させる透過部を有し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. 前記光源は高圧水銀ランプであり、前記第１光量センサが検出された光量が、予め設定された所定の値に到達した後、前記露光描画装置の入力手段が操作できることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の露光描画装置。
7. 被露光体にパターンを描画する露光描画装置において、
   紫外線を含む光を照射する第１及び第２光源と、
   この第１及び第２光源に電力を供給する第１及び第２電力供給源と、
   前記第１光源を第１光束と第２光束とに分岐するための第１開口窓及び第２開口窓、並びに光量検出用の第１検出窓が設けられている第１アパーチャー部材と、
   前記第２光源を第３光束と第４光束とに分岐するための第３開口窓及び第４開口窓、並びに光量検出用の第２検出窓が設けられている第２アパーチャー部材と、
   前記第１検出窓から前記第１光源の光量を測定する第１光量センサと、
   前記第２検出窓から前記第２光源の光量を測定する第２光量センサと、
   前記第１光量センサと第２光量センサからの光量が所定範囲内に入るように、前記第１及び第２電力供給源を制御する電力制御部と、
   前記第１開口窓及び第２開口窓を透過した第１及び第２光束を、供給される第１及び第２画像データにより空間変調する第１及び第２空間光変調部と、
   前記第３開口窓及び第４開口窓を透過した第３及び第４光束を、供給される第３及び第４画像データにより空間変調する第３及び第４空間光変調部と、
   前記第１光量センサと第２光量センサからの光量の差に基づいて、前記第１ないし第４空間光変調部の空間変調を制御する制御部と
   を有することを特徴とする露光描画装置。
8. 前記第１光源及び第２光源の経時的な光量変化を記憶する記憶装置を有し、
   前記第１光量センサと前記第２光量センサの経時の出力状況と、前記記憶装置に記憶された経時的な光量変化とを比較することによって、前記第１及び第２光源から前記第１及び第２アパーチャー部材までの光路の状態を把握することを特徴とする請求項７に記載の露光描画装置。
9. 前記第１空間光変調部ないし第４空間光変調部からの第１光束ないし第４光束を、前記被露光体に導くため、隣り合って配置された第１投影光学系ないし第４投影光学系を有し、
   この第１投影光学系ないし第４投影光学系が一直線に配置していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の露光描画装置。

Images