以下、図面を参照してこの発明の描画装置及び画像長さ補正方法の実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。
図1は、この露光装置10の概略構成を示す斜視図である。この露光装置10は、多層プリント配線板である基板12の各層の配線パターンを露光する装置である。
露光装置10は、描画面を有する基板12を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ14を備えている。そして、4本の脚部16に支持された厚い板状の設置台18の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド20が設置されている。移動ステージ14は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド20によって往復移動可能に支持されている。
設置台18の中央部には、移動ステージ14の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート22が設けられている。コの字状のゲート22の端部の各々は、設置台18の両側面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には基板12の先端及び後端と、基板12に予め設けられている円形状の複数の基準マーク12aの位置とを検知するための複数のカメラ26が設けられている。
ここで、基板12における基準マーク12aは、予め設定された基準マーク位置情報に基づいて基板12上に形成された、例えば、孔である。なお、孔の他にランドやヴィアやエッチングマークを用いてもよい。また、基板12に形成された所定のパターン、例えば、露光しようとする層の下層のパターン等を基準マーク12aとして利用するようにしてもよい。また、図1においては、基準マーク12aを6個しか示していないが実際には多数の基準マーク12aが設けられている。
スキャナ24及びカメラ26はゲート22に各々取り付けられて、移動ステージ14の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ24及びカメラ26は、これらを制御する後述するコントローラ70に接続されている。
スキャナ24は、図2及び図3Bに示すように、2行5列の略マトリックス状に配列された10個の露光ヘッド30(30A〜30J)を備えている。
各露光ヘッド30の内部には、図4に示すように入射された光ビームを空間変調する空間光変調素子(SLM)であるデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)36が設けられている。DMD36は、マイクロミラー38が直交する方向に2次元状に多数配列されたものであり、そのマイクロミラー38の列方向が走査方向と所定の設定傾斜角度θをなすように取り付けられている。したがって、各露光ヘッド30による露光エリア32(32A〜32J:図3B参照)は、走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。移動ステージ14の移動に伴い、基板12には露光ヘッド30ごとに、図3Aに示すような帯状の露光済み領域34が形成される。なお、各露光ヘッド30に光ビームを入射する光源については図示省略してあるが、例えば、レーザ光源等を利用することができる。
露光ヘッド30の各々に設けられたDMD36は、マイクロミラー38単位でオン・オフ制御され、基板12には、DMD36のマイクロミラー38に対応したドットパターン(マイクロミラー38がオンの場合にドットが形成され、オフの場合ドットが形成されない。)が露光される。前述した帯状の露光済み領域34は、図4に示すマイクロミラー38に対応した2次元配列されたドットによって形成される。二次元配列のドットパターンは、走査方向に対して傾斜されていることで、走査方向に並ぶドットが、走査方向と交差する方向に並ぶドット間を通過するようになっており、高解像度化を図ることができる。なお、傾斜角度の調整のバラツキによって、利用しないドットが存在する場合もあり、例えば、図4では、斜線としたドットは利用しないドットとなり、このドットに対応するDMD36におけるマイクロミラー38は常にオフ状態となる。
また、図3A及び図3Bに示すように、帯状の露光済み領域34のそれぞれが、隣接する露光済み領域34と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド30の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、例えば、1行目の最も左側に位置する露光エリア32A、露光エリア32Aの右隣に位置する露光エリア32Cとの間の露光できない部分は、2行目の最も左側に位置する露光エリア32Bにより露光される。同様に、露光エリア32Bと、露光エリア32Bの右隣に位置する露光エリア32Dとの間の露光できない部分は、露光エリア32Cにより露光される。
次に、図5を参照して、この露光装置10を含む露光記録システム4の電気的構成について説明する。
この露光記録システム4は、基本的には、露光しようとする配線パターンを表わす画像データを作成しベクトルデータとして出力するCAD装置(CADサーバー)6と、CAD装置6から転送されたベクトルデータをラスタイメージデータであるビットマップデータに変換して出力するラスタイメージプロセッサ(RIP)8と、RIP8から転送された画像データを一旦記憶し、DMD36で取り扱うのに都合のよい画像データに変換するコントローラ70を含む露光装置10とから構成されている。
模式的に内部構成を描いているコントローラ70は、コンピュータであって図示しないCPUと、ハードディスク82、主メモリ84、ミラーデータ一時格納用バッファ(以下、ミラーバッファという。)90、フレームデータ一時格納用バッファ(フレームバッファ)94を含むメモリ(記憶手段)80とを含み、CPUはハードディスク82に記憶されているプログラムを実行することで、メモリ80に対してデータの読み書きを行うメモリ読出手段及びメモリ書込手段として機能するメモリアクセス手段45等、後述する各種機能手段として動作する。
ここでミラーデータ及びフレームデータについて説明する。
図6の模式図に示すように、画像解像度が、例えば1[μm]で、DMD36の走査方向への送りピッチが2倍の2[μm]等と、画像解像度と送りピッチが異なっている場合を考慮する。図6は、基板上に形成される画像を模式的に示しているが、その画像を形成するための画素データからなる画像データ200としても考える。
この図6例では、メモリ(ハードディスクや主メモリを含む。)に格納されている画素データからなる画像データ200中、同図に示す、例えば2行目の画像データに基づき基板上に1本の走査線に対応する描画点列が形成されるがこの1本の描画点列が描画点形成要素であるミラー(マイクロミラー38)A、ミラー(マイクロミラー38)Bにより形成される。この場合、ミラーAに対して、画素「2、4、6、8、10」の列の画素データがメモリアクセス手段(メモリ読出手段とメモリ書込手段)45により読み出されてミラーAに供給され基板上に描画点として露光される一方、ミラーBに対して、画素「1、3、5、7、9」の列の画素データがメモリアクセス手段45により読み出されてミラーBに供給され基板上に描画点が露光されることで、描画面に2行目の画素1〜10の描画点からなる1本の走査線に対応する描画点列からなる画像が形成される。
ここで、ミラーデータとは、図7Aに示すように、DMD36を構成する各描画点形成要素であるミラーA、ミラーB、…による基板12の露光点(描画点)の各軌跡{ミラーの軌跡(図6中、左側のミラーA、ミラーBを始点とする矢印の先端で露光点を表す矢印付き線)と考えることもできる。}に沿ったミラー毎に作成されたデータ(ミラー単位のデータ)である。そして、例えば、露光時点t1で、ミラーAでは画素「2」の画素データが、ミラーBでは画素「1」の画素データがメモリアクセス手段45により読み出される。次いで、次の露光時点t2で、ミラーAでは画素「4」の画素データが、ミラーBでは画素「3」の画素データがメモリアクセス手段45により読み出される。以下、露光時点t5まで順次読み出される。
一方、フレームデータとは、図7Bに示すように、ミラーデータをDMD36の露光時点t1、t2、…毎にまとめたデータであり、ミラーデータをマトリクスにおける転置処理と同様な処理で変換して得られるデータである。
後述するように、DMD36による基板12の露光に際して、画像データに基づきミラーデータが作成され、このミラーデータからフレームデータが作成される。時点t(t=t1、t2、…)毎のフレームデータがミラーA、B、…に供給されることで、基板上に時点t毎に一時にDMD36を構成するマイクロミラー38による複数の描画点が形成される。
なお、前記CPUにより達成される機能としては、図5のコントローラ70の模式的な構成で示すように、さらに、カメラ26により撮影された基準マーク12aの画像に基づいて基準マーク12aの検出位置情報を取得する検出位置情報取得手段52と、移動ステージ14のステージ移動方向(走査方向)と直交する方向へのずれ情報を取得するずれ情報取得手段55と、ずれ情報取得手段55により取得されたずれ情報と検出位置情報取得手段52により取得された検出位置情報とに基づいて、実際の露光の際における基板12上の各マイクロミラー38の露光軌跡の情報を取得する露光軌跡情報取得手段54と、この露光軌跡情報取得手段54により取得された各マイクロミラー38毎の露光軌跡情報とRIP8から供給された画像データに基づいて、各マイクロミラー38毎のミラーデータを作成するミラーデータ作成手段41と、ミラーデータ作成手段41により取得された各マイクロミラー38毎のミラーデータから上述したフレームデータを作成するフレームデータ作成手段42と、システム管理サーバー11から供給される基板12に形成される画像の解像度(画素ピッチ又は描画点ピッチという。)とマイクロミラー38の送りピッチとが異なっているかどうか判定する判定手段43と、異なっていると判定した場合に、画像データを、各マイクロミラー38の走査方向での描画点形成位置(描画点、露光点)の位相に合わせ、かつ走査方向とメモリアドレスが連続する方向とを一致させて予め分割した分割画像データとして記憶手段としての主メモリ84又はハードディスク82に格納しておく分割画像データ作成手段44と、メモリ80に対するメモリ読出・書込を行うメモリアクセス手段45とを備える。
露光装置10は、さらに、フレームデータ作成手段42により作成されたフレームデータに基づいて露光ヘッド30のDMD36により露光されるよう露光ヘッド30を制御する露光ヘッド制御部58と、移動ステージ14をステージ移動方向へ移動させる移動機構60とを備えている。なお、移動機構60は、移動ステージ14をガイド20に沿って往復移動させるものであればどのような既知の構成を採用してもよい。
この露光装置10を含む露光記録システム4は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に露光装置10の動作及び露光装置10における画像長さ補正方法について以下の順で説明する。
(1)分割画像データの作成
(2)画像の長さ補正
(3)画像の高解像度長さ補正
(1)分割画像データの作成
まず、CAD装置6において、基板12に露光しようとする配線パターンを表すベクトルデータが作成される。そして、そのベクトルデータはRIP8に入力され、RIP8においてラスタデータに変換され、メモリアクセス手段45を介して露光装置10内のハードディスク82に記憶される。
ハードディスク82に記憶されたラスタデータは、図6に示す画素データからなる画像データ200であるものとする。
画像データ200がハードディスク82に格納されたとき、判定手段43は、システム管理サーバー11から供給される基板12に形成される画像の解像度と、送りピッチとが異なっているかどうかを判定する(判定ステップ)。
この図6例においては、画像の解像度(ここでは、走査方向の1画素の大きさ)が10[μm]で、基板12の走査方向に沿うDMD36(マイクロミラー38)の送りピッチが、その整数倍である2倍の20[μm]であるとする。すなわち、判定手段43により画像の解像度と送りピッチとが異なっていると判定される。
そして、異なっていると判定した場合には、分割画像データ作成手段44は、メモリアクセス手段45を利用して、画像データ200を、マイクロミラー38のそれぞれの、この実施形態では理解の容易化のためにミラーAとミラーBの走査方向での描画点形成位置の位相(図6中、各矢印の先端位置とする。)に合わせ、かつ走査方向とメモリアドレスが連続する方向とを一致させて分割し分割画像データとしてハードディスク82あるいは主メモリ84に格納する(分割画像データ作成ステップ)。
すなわち、図8A、図8Bに示すように、ミラーAと同じ画素「2、4、6、8、10」の列の画素データを利用するマイクロミラー38用の分割画像データ200Aと、ミラーBと同じ画素「1、3、5、7、9」の列(ハッチングで示している。)の画素データを利用するマイクロミラー38用の分割画像データ200Bに分割し、分割した分割画像データ200A、200Bをハードディスク82又は主メモリ84のメモリアドレスが連続する位置に一時的に格納する。
一方、上記のようにして分割画像データ200A、200Bがハードディスク82又は主メモリ84に格納されると、露光装置10全体の動作を制御するコントローラ70が移動機構60に制御信号を出力し、移動機構60はその制御信号に応じて移動ステージ14を図1に示す位置からガイド20に沿って一旦上流側の所定の初期位置まで移動させた後、下流側に向けて所望の速度で移動させる。
なお、上記上流側とは、図1における右側、つまりゲート22に対してスキャナ24が設置されている側のことであり、上記下流側とは、図1における左側、つまりゲート22に対してカメラ26が設置されている側のことである。
そして、上記のようにして移動する移動ステージ14上の基板12が複数のカメラ26の下を通過する際、これらのカメラ26により基板12が撮影され、その撮影画像を表す撮影画像データが検出位置情報取得手段52に入力される。
検出位置情報取得手段52は、入力された撮影画像データに基づいて基板12の基準マーク12aの位置を示す検出位置情報を取得する。基準マーク12aの検出位置情報の取得方法については、例えば、円形状の画像を抽出することにより取得するようにすればよいが、他のどのような既知の取得方法を採用してもよい。また、上記基準マーク12aの検出位置情報は、具体的には座標値として取得されるが、その座標値の原点は、例えば、基板12の撮影画像データの4つの角のうちの1つの角のとしてもよいし、撮影画像データにおける予め設定された所定の位置でもよいし、複数の基準マーク12aのうちの1つの基準マーク12aの位置としてもよい。上記のようにこの実施形態においては、カメラ26と検出位置情報取得手段52とにより位置情報検出手段が構成されている。
そして、上記のようにして取得された基準マーク12aの検出位置情報は、検出位置情報取得手段52から露光軌跡情報取得手段54に出力される。
そして、露光軌跡情報取得手段54において、入力された検出位置情報に基づいて、実際の露光の際における基板12上の各マイクロミラー38毎の露光軌跡の情報が取得される。具体的には、露光軌跡情報取得手段54には、各露光ヘッド30のDMD36の各マイクロミラー38の像が通過する位置を示す通過位置情報が各マイクロミラー38毎に予め設定されている。上記通過位置情報は、移動ステージ14上の基板12の設置位置に対する、各露光ヘッド30の設置位置によって予め設定されているものであり、上記基準マーク位置情報及び上記検出位置情報と同じ点を原点として、ベクトル又は複数点の座標値で表わされるものである。
図9に、プレスエ程等を経ていない理想的な形状の基板12、つまり、歪等の変形が生じておらず、基準マーク12aが予め設定された基準マーク位置情報12bの示す位置に配置している基板12と、所定のマイクロミラー38の通過位置情報12cとの関係を示す模式図を示す。
そして、露光軌跡情報取得手段54においては、図10に示すように、走査方向に直交する方向について隣接する検出位置情報12dを結ぶ直線と各マイクロミラー38の通過位置情報12cを表わす直線との交点の座標値が求められる。つまり、図10における×印の点の座標値が求められ、さらに、×印とその×印に上記直交する方向に隣接する各検出位置情報12dとの距離が求められ、上記隣接する検出位置情報12dのうちの一方の検出位置情報12dと×印との距離と、他方の検出位置情報12dと×印との距離との比が求められる。具体的には、図10におけるa1:b1、a2:b2、a3:b3及びa4:b4が露光軌跡情報として求められる。上記のようにして求められた比が、変形後の基板12上におけるマイクロミラー38の露光軌跡(描画点形成軌跡)を表わしていることになる。つまり、実際の露光の際の基板12上におけるマイクロミラー38の露光軌跡を表わしていることになる。
なお、例えば、通過位置情報12cが、図11に示すように、検出位置情報12dで囲まれる範囲外に位置する場合には、図11に示すような比が求められる。
そして、上記のようにして各マイクロミラー38毎に求められた露光軌跡情報が、ミラーデータ作成手段41に入力される。
ミラーデータ作成手段41は、上記のようにして入力された露光軌跡情報に基づいて、各マイクロミラー38用のミラーデータを分割画像データ200A又は分割画像データ200Bよりメモリアクセス手段45により取得してミラーバッファ90に格納する。
この場合、図8Cに示すように、ミラーAに対するミラーデータ202Aは、分割画像データ200Aから連続アドレス指定でミラーバッファ90に格納することができ、ミラーBに対するミラーデータ202Bも分割画像データ200Bから連続アドレス指定でミラーバッファ90に格納することができる。
より具体的には、図12に示すように、画像データD(分割画像データ200Aと分割画像データ200Bを模式的に表した画像データ)には、図12に示すように、上記基準マーク位置情報12bが示す位置に対応した位置に配置された露光画像データ基準位置情報12eが付されており、走査方向に直交する方向に隣接する露光画像データ基準位置情報12eを結ぶ直線を、露光軌跡情報の示す比に基づいて分割した点の座標値が求められる。つまり、以下の式を満たすような点の座標値が求められる。
a1:b1=A1:B1
a2:b2=A2:B2
a3:b3=A3:B3
a4:b4=A4:B4
そして、上記のようにして求められた点を結ぶ直線上にある画素データdが、実際にマイクロミラー38の露光軌跡情報に対応したミラーデータである。したがって、露光画像データD上を上記直線が通過する点の画素データdがミラーデータ(ミラーデータ202A、202Bに対応する。)として取得される。なお、画素データdとは露光画像データDを構成する最小単位のデータである。図12の太線で囲まれた範囲を抽出した図を図13に示す。具体的には、図13のハッチングされた部分の画素データがミラーデータとして取得される。なお、露光軌跡情報の示す比に基づいて分割した点を結んだ直線が、露光画像データD上に存在しない場合には、その直線上のミラーデータは0として取得される。
なお、上記のように露光軌跡情報の示す比に基づいて分割した点を直線で結び、その直線上にある画素データをミラーデータとして取得するようにしてもよいし、図14に示すように、上記点をスプライン補間等によって曲線で結び、その曲線上にある画素データをミラーデータとして取得するようにしてもよい。
上記のようにスプライン補間等によって曲線で結ぶようにすれば、より基板12の変形に忠実な露光点データを取得することができる。また、上記スプライン補間等の演算方法に基板12の材質の特性(例えば、特定の方向にしか伸縮しない等)を反映するようにすれば、さらに、より基板12の変形に忠実なミラーデータを取得することができる。
ミラーデータには、基板12の変形の他、移動ステージ14の移動軌跡のずれ情報を含ませることができる。
すなわち、ずれ情報取得手段55によって移動ステージ14のずれ情報が取得される。ずれ情報とは、図15に示すように、予め設定されたステージ移動方向に対する、実際の移動ステージ14の移動方向のずれを示したものである。具体的には、図15に示すように、予め設定されたステージ移動方向への移動軌跡に対する実際の移動ステージ14の移動軌跡の、ステージ移動方向に直交する方向についてのずれ量を所定の間隔で取得したものである。図15に示す点線矢印の向きと長さがずれ量を示すものである。
ここで、上記のように移動ステージ14の移動軌跡にずれがある場合、露光の際の各マイクロミラー38の基板12上における実際の露光軌跡は、図16に示すように、予め設定された各マイクロミラー38の通過位置情報12cに対して上記ずれ量に応じてずれることになる。したがって、各マイクロミラー38の実際の露光軌跡に対応したミラーデータを取得する必要がある。また、図16に示すように、マイクロミラーm1とマイクロミラーm2とは、基板12上における同じ位置を通過するものであるが、上記のような移動ステージ14の移動軌跡にずれがあると、これらの実際の露光軌跡は位相がずれたものになる。したがって、これらの位相ずれも考慮してミラーデータを取得する必要がある。
そこで、露光装置10においては、上記のような各マイクロミラー38の露光軌跡のずれ量に応じたミラーデータが取得される。具体的には、予め移動ステージ14のずれ量が計測され、その計測されたずれ量が、上記のようにしてずれ情報取得手段55によって取得される。
そして、ずれ情報取得手段55は、取得したずれ量を露光軌跡情報取得手段54に出力する。ずれ量の計測方法としては、例えば、ICウェーハ・ステッパー装置等で利用されるレーザ光を用いた測定方法を用いることができる。例えば、移動ステージ14に、ステージ移動方向に延びる反射面を設けるとともに、その反射面に向けてレーザ光を射出するレーザ光源及び上記反射面において反射した反射光を検出する検出部を設け、移動ステージ14の移動にともなって、反射光の位相ずれを順次検出部により検出することによって上記ずれ量を計測することができる。
露光軌跡情報取得手段54には、各マイクロミラー38毎の通過位置情報12cが設定されており、露光軌跡情報取得手段54は、入力されたずれ量と各マイクロミラー38毎の通過位置情報12cに基づいて、露光の際の各マイクロミラー38毎の基板12上における実際の露光軌跡を表わす露光軌跡情報を取得する。なお、図16に示す通過位置情報12cは、図9〜図11を参照して説明した通過位置情報12cの説明と同様である。
そして、その各マイクロミラー38毎の露光軌跡情報をミラーデータ作成手段41に出力する。そして、ミラーデータ作成手段41は、各マイクロミラー38毎の露光軌跡情報に対応するミラーデータを、一時記憶された露光画像データDから取得する。
具体的には、図17に示す露光画像データDにおいて曲線で示された露光軌跡情報M1、M2上に配置されたミラーデータdが取得される。図17の太線で囲まれた範囲を抽出した図を図18に示す。具体的には、図18のハッチングされた部分の画素データが露光点データとして取得される。なお、図17に示す露光軌跡情報M1は、図16に示すマイクロミラーm1の露光軌跡情報であり、図17に示す露光軌跡情報M2は、図16に示すマイクロミラーm2の露光軌跡情報である。また、露光画像データDは、通過位置情報12cと相対的な位置関係を有しており、露光画像データDの各画素データdの配置の基準となる原点と、上記通過位置情報12cの原点とは一致しているものとする。
露光装置10においては、上述のようにして検出位置情報取得手段52において取得された基準マーク12aの検出位置情報と、上述のようにしてずれ情報取得手段55において取得されたずれ情報とが、露光軌跡情報取得手段54に入力される。
そして、露光軌跡情報取得手段54は、入力された上記検出位置情報と上記ずれ情報とに基づいて、露光の際の各マイクロミラー38毎の基板12上における実際の露光軌跡を表わす露光軌跡情報を取得する。
具体的には、露光軌跡情報取得手段54において、図9〜図11を参照して説明したように、走査方向に直交する方向について隣接する検出位置情報12d同士を結ぶ直線と各マイクロミラー38の通過位置情報12cを表わす直線との交点の座標値が求められ、その交点とその交点に上記直交する方向に隣接する各検出位置情報12dとの距離が求められ、上記隣接する検出位置情報12dのうちの一方の検出位置情報12dと上記交点との距離と、他方の検出位置情報12dと上記交点との距離との比が求められる。
一方、露光軌跡情報取得手段54は、入力されたずれ量と各マイクロミラー38毎の通過位置情報12cに基づいて、図17に曲線で示されるような、各マイクロミラー38毎の基板12上における仮露光軌跡情報を取得する。
そして、露光軌跡情報取得手段54は、上記のようにして求められた比と仮露光軌跡情報とを露光軌跡情報としてミラーデータ作成手段41に出力する。
そして、ミラーデータ作成手段41は、図19に示すように、露光画像データDにおいて、走査方向に直交する方向に隣接する露光画像データ基準位置情報12eを結ぶ直線を、入力された比に基づいて分割した点を求めた後、その点を結ぶ直線を求め、その直線の走査方向に対する傾き分だけ仮露光軌跡情報を傾けて露光軌跡情報を表わす曲線を求め、その曲線上における画素データdを露光点データとして取得する。つまり、図19のハッチングされた部分の画素データが露光点データとして取得される。なお、図19におけるA1:B1、A2:B2は、露光軌跡情報取得手段54から入力された比がa1:b1、a2:b2である場合に、a1:b1=A1:B1、a2:b2=A2:B2を満たすような比である。
そして、マイクロミラー38毎のミラーデータがそれぞれ作成され、そのマイクロミラー38毎のミラーデータがミラーバッファ90に格納される。
一方、上記のように、マイクロミラー38毎のミラーデータがミラーバッファ90に格納されると、移動ステージ14が、再び上流側に所望の速度で移動させられる。
そして、基板12の先端がカメラ26により検出されると露光が開始される。具体的には、露光ヘッド制御部58から各露光ヘッド30のDMD36にミラーデータに基づいた制御信号が出力され、露光ヘッド30は入力された制御信号に基づいてDMD36のマイクロミラーをオン・オフさせて基板12を露光する。
なお、露光ヘッド制御部58から各露光ヘッド30へ制御信号が出力される際には、基板12に対する各露光ヘッド30の各位置に対応した制御信号が、移動ステージ14の移動にともなって順次露光ヘッド制御部58から各露光ヘッド30に出力されるが、このとき、例えば、図20(図7Aと同一の技術を示す図)に示すように、各マイクロミラー38毎に取得されたm個のミラーデータの列の各列から、各露光ヘッド30の各位置に応じたミラーデータを1つずつ順次読み出して各露光ヘッド30のDMD36に出力するようにしてもよいが、この実施形態では、フレームデータ作成手段42により、図20に示すように取得されたミラーデータに90度回転処理もしくは行列を用いた転置変換等を施し、図21(図7Bと同一の技術を示す図)に示すように、基板12に対する各露光ヘッド30の各位置に応じたフレームデータ1〜mを生成し、このフレームデータ1〜mを各露光ヘッド30に順次出力するようにしている。
そして、移動ステージ14の移動にともなって順次各露光ヘッド30に制御信号が出力されて露光が行われ、基板12の後端がカメラ26により検出されると露光が終了する。
以上のように(1)分割画像データの作成によれば、基板12に画像を形成するための画素データからなる画像データ200に基づき複数のマイクロミラー(描画点形成要素)38を、基板(描画面)12上の走査方向に沿って所定送りピッチで相対的に移動して基板(描画面)12上に描画点列を形成することで、基板(描画面)12上に画像を露光記録(形成)する露光装置(描画装置)10において、基板(描画面)12に形成される画像の解像度(10[μm])と、送りピッチ(20[μm])とが異なっている場合に、画像データ200を、予め分割した分割画像データ200A、200Bとして格納するメモリ80(主メモリ84又はハードディスク82)を有している。
この分割画像データ200A、200Bは、画像データ200が、複数のマイクロミラー38のそれぞれの走査方向での描画点形成位置の位相に合わせ、かつ走査方向とメモリ80のメモリアドレスが連続する方向とを一致させて分割されている。
このように、画像を形成するための画素データからなる画像データ200を、複数のマイクロミラー38のそれぞれの走査方向での画像形成位置の位相に合わせ、かつ走査方向とメモリアドレスが連続する方向とを一致させて予め分割した分割画像データ200A、200Bとしてメモリ80に格納しておくようにしているので、画像の解像度と、複数のマイクロミラー38の送りピッチが異なる場合であっても、分割画像データ200A、200Bからそれぞれメモリアクセス手段(メモリ読出手段)45によりデータを読み出すことにより、高速(短時間)に読出処理を行うことができる。
なお、図12〜図19に示したようなアライメントが異なることによる補正(傾き補正)は、各分割画像データ200A、200B内で行うことができる。
(2)画像の長さ補正
この(2)画像の長さ補正では、基板12が走査方向に伸縮している場合で、描画面に形成される画像の長さ補正が必要となった場合のメモリ読出のアクセス制御を高速に行えるようにする構成について説明する。
例えば、図22に示すように、走査方向について基板12が伸縮している場合には、その伸縮の程度に応じて、画像データDにおける1つの画素データdから取得するミラーデータの数を変化させるようにしてもよい。具体的には、例えば、上記のように走査方向に基板12が伸縮し、検出位置情報12dと通過位置情報12cとが図22に示すような関係となり、走査方向に隣接する検出位置情報12dの間隔が、理想的な長さLの領域Aと、基板12が走査方向に伸びての上記間隔が長さLの2倍となった領域Bと、基板12が走査方向に縮んで上記間隔が長さLの1/2となった領域Cとが存在する場合には、例えば、図23に示すように、領域Aに対応するミラーデータについては、1つの画素データdに対し1つのミラーデータを取得し、領域Bに対応するミラーデータについては、1つの画素データdに対して2つのミラーデータを取得し、領域Cのミラーデータについては、2つの画素データに対して1つのミラーデータを取得するようにしてもよい。なお、図23おける点線矢印は、各領域について取得するミラーデータの数とそのミラーデータに対応する画素データdとを示している。
また、2つの画素データに対して1つのミラーデータを取得する際には、2つの画素データのうちの1つの画素データをミラーデータとして選択して取得するようにすればよい。上記のように基板12の伸縮に応じてミラーデータの数を変化させるようにすれば、基板12上の所望の位置に所望の露光画像を露光することができる。
次に、長さ補正を行い、位相分割画像データから画素データを連続アクセスする方法について説明する。
図24に示すように画像の解像度0.5[μm]の画像データ220に対して、送りピッチ1[μm]の4つのミラーp、q、r、sが画像形成用に用いられるものとする。なお、図24において、矢印付き実線は、ミラーpの走査軌跡(露光軌跡)、矢印付き一点鎖線線は、ミラーqの走査軌跡、2点鎖線は、ミラーrの走査軌跡、点線は、ミラーsの走査軌跡とする。
ここで、図25に示すように、画素「7」と同じ画素データの画素「7´」を1画素挿入した画像データ221とした場合に、各ミラーp、q、r、sによる走査軌跡に係わる位相が挿入前後で変わる。
同様に、図26に示すように、画素「7」を削除して画像データ209とした場合に、各ミラーp、q、r、sによる走査軌跡に係わる位相が削除前後で変わる。
次に、図27〜図32Bを参照して、このように同一1画素挿入又は1画素削除の長さ補正を行った場合の分割画像データから、なるべくメモリアドレスの連続性を崩さないでアクセスするデータアクセス処理について説明する。
図27は、長さ補正前の画素「1〜32」までの画像データ230とミラーp、q、r、sとの位相関係を示している。
図28は、長さ補正前の画像データ230に対して画素「11」と画素「22」の画素データを追加した2画素データ追加の長さ補正後の画像データ232とミラーp、q、r、sとの位相関係を示している。
図29は、長さ補正前の画像データ230に対して画素「11」と画像「22」の画素データを削除した2画素データ削除の長さ補正後の画像データ220とミラーp、q、r、sとの位相関係を示している。
このとき、長さ補正前のミラーp、q、r、sに対する分割画像データは、図27を参照すれば、ミラーp、q、r、sによる軌跡の矢印の先端位置から図30に示すような分割画像データ230p、230q、230r、230sが得られる。
長さ補正前の分割画像データ230p、230r、230q、230sを表す図30中、Index「0、1、…7」は、メモリアドレスの連続する方向である。また、図30に示すように、分割画像データ230p、230r、230q、230sの画像データのファイル番号をそれぞれ、FileNo=0、1、2、3とする。さらに、図30において、下向きの矢線は、データ追加の情報を示し、ハッチングはデータ削除の情報を示している。
そうすると、データ追加の場合のミラーp用の分割画像データの読出方を例として説明すると、ミラーpは、画素「1、5、9」を読み出す際、図28、図30、図31Aを参照すれば、分割画像データ230pが割り当てられることが分かるが、次に露光する画素「12、16、20」を読み出す際、下向きの矢線を参照して、分割画像データ230sが割り当てられ、次に露光する画素「23、27、31」を読み出す際、下向きの矢線を参照して、分割画像データ230qが割り当てられることが分かる。このように読み出すことにより、図31Bに示すように、2データ追加後の読出画像データ240Pが正しく得られる。
同様に、データ削除の場合のミラーp用の分割画像データの読出方を例として説明すると、図29、図30、図32Aを参照すれば、ミラーpは、画素「1、5、9」を読み出す際、分割画像データ230pが割り当てられることが分かるが、次に露光する画素「14、18」を読み出す際、削除画素「11」を参照すれば、分割画像データ230rが割り当てられ、次に露光する画素「23、27、31」を読み出す際、削除画素「22」を参照すれば、分割画像データ230qが割り当てられることが分かる。このように読み出すことにより、図32Bに示すように、2データ削除後の読出画像データ250pが正しく得られる。
以上説明したように、この長さ補正によれば、基板12に形成される画像の長さ補正を行うために、長さ補正前の画像データ230に画素データを追加又は削除する場合、分割画像データ作成手段44は、長さ補正前の分割画像データ230p、230r、230q、230sから対応する画素データを追加又は削除し、走査方向上、追加又は削除した画素データ以降で、メモリアドレスの連続アクセス読出が継続されるように、図30に示したような、下向き矢印に対応する追加情報、ハッチングに対応する削除情報を長さ補正前の分割画像データ230p、230r、230q、230sに目当てを付けておいて記憶しておけば、この目当てに沿って、分割画像データ230p、230r、230q、230sの再割当を行うようにすることで、長さ補正を行っても、ハードディスク82又は主メモリ84からメモリアドレスの連続アクセス読出を継続することができる。
なお、長さ補正時に、分割画像データ230p、230r、230q、230sで、実際に画素データの追加や画素データの削除を行うことなく、描画点を削除又は追加する画素データが記憶されているメモリアドレスを読み飛ばし(削除の場合)又は重複して読み出す(追加の場合)ようにすれば、分割画像データ230p、230r、230q、230sの再割当を行うことなく、長さ補正を行うことができる。
ところで、画像データに画素データを追加又は削除する場合に、図41に示したように、基板上(描画面)に形成される画像が、例えば、液晶パネル用の格子状のブラックマトリクス画像201であって、走査方向のある箇所で長さ補正が必要となった場合、例えば1画素分、長さを短くする場合には、ブラックマトリクス画像201を構成する画像データ中の長さ補正が必要となる箇所に対応する画素データを読み飛ばし、長さを長くする場合には同一の画素データを重複して読み出すようにすればよい。
しかしながら、長さ補正箇所が、例えば、図41に示したように、走査方向と直交する方向に連続すると、長さ補正箇所の開口204と、非長さ補正箇所の開口206との間で開口率の差が発生し、結果として、長さ補正後の液晶パネルに暗い筋状のムラあるいは明るい筋状のムラが視認される場合があり、結果として、液晶パネルの品位が下がるという問題がある。
このムラの発生を防止する仕方について、図33を参照して説明する。
長さ補正計算の結果、m箇所画素を増加することとなり、それらの位置(補正箇所)がYj(j=1、2、3、…m)で求められたものとする。従来技術では、ミラー1〜8(ビーム1〜8)毎にその軌跡に沿って画像データを読み込む際に、位置Yjの箇所で重複して画素データを読み込むことで補正する。しかし、これでは、各位置Yjの箇所で開口率が大きく変化してしまうためにミラー1〜8毎に意図的に重複読み込み箇所をずらすこととする。
この図33例では、以下のアルゴリズムに示すように、補正箇所分散手段(長さ補正箇所分散手段)46によりLoop1(ステップ1)で補正箇所1〜mを選択し、Loop2(ステップ2)で各ミラー1〜8について分散後補正箇所を決定する。
N:分散のために格子ピッチLpを整数倍するための整数
Loop1:補正箇所1〜mのそれぞれについて選択
Loop2:各ミラー1〜8について、(パラメータi=−Nで開始)
補正箇所(分散後)=補正箇所(計算値)+i×格子ピッチ
i=i+1、もしi>Nならi=−N
ここでは、N=2とする。
ミラー1では、補正箇所(分散後)は、Yj−2×Lp=Yj−2Lp
ミラー2では、補正箇所(分散後)は、Yj−1×Lp=Yj−Lp
ミラー3では、補正箇所(分散後)は、Yj−0×Lp=Yj
ミラー4では、補正箇所(分散後)は、Yj+1×Lp=Yj+Lp
ミラー5では、補正箇所(分散後)は、Yj+2×Lp=Yj+2Lp
ミラー6では、補正箇所(分散後)は、Yj−2Lp
ミラー7では、補正箇所(分散後)は、Yj−Lp
ミラー8では、補正箇所(分散後)は、Yj
すなわち、この図33例では、ミラー1〜8の軌跡上、○印を付けた補正箇所(分散後)で同じ画素データを重複読込するようにしている。
なお、このように補正箇所(分散後)を決めると、画像上に階段状のぎざぎざであるジャギーが発生するように思われるが、実際上、ビーム間隔に比較してビーム径が大きいため、ジャギーは視認されない。
ここでは、ミラー1〜8毎に、計算の簡単のために、格子ピッチLpの整数倍だけ位置をずらすようにしているが、必ずしも格子ピッチLpにこだわることはない。また、ずらし方も乱数でずらすようにしてもよい。
なお、この例では、1画素分挿入(増加)する補正について説明したが、1画素分削除する補正についても同様である。
このように、画像を形成するための画素データからなる画像データに基づき複数の描画点形成要素からなるDMD36を、描画面である基板上の走査方向に沿って相対的に移動して基板上に描画点列を形成することで、基板上に画像を形成する描画装置としての露光装置10において、基板に形成される画像の所望の補正箇所Yjの長さ(走査方向の長さ)を1画素分の長さ単位で補正する際、DMD36を構成する各マイクロミラー38毎に、所望の補正箇所Yjの近傍で走査方向前後に所定位置ずらし補正箇所Yjを分散して補正するようにしている。
このように補正することで、長さ補正が行えるとともに、補正箇所Yjが走査方向と直交する方向に連続しなくなるので、長さ補正後の液晶パネルに暗い筋状のムラあるいは明るい筋状のムラが視認されることがなくなり、結果として、液晶パネルの品位が下がることがない。
(3)画像の高解像度長さ補正
次に、画像データの解像度を擬似的にあげ、長さ補正箇所を分散させる技術について説明する。
以下、1画素分の長さ補正を1箇所ではなく、2箇所に分散させる例を示す。比較のために、まず、図34に画素7と画素8との間に画素7と同一の画素7´(例えば、画素7の値が「1」であれば、画素7´の値も「1」、画素7の値が「0」であれば、画素7´の値も「0」とする。)を挿入した長さ補正後の画像データ300と露光軌跡情報の位相との関係を示している。この例では、画像解像度を0.5[μm]とし、ビーム送りピッチを1[μm]で4個のミラーp、q、r、sの露光軌跡を示している。なお、この例において、例えば画素「0」は、2つのミラーpとミラーqによる2つの露光点(描画点)で形成され、画素[1]は、残りの2つのミラーrとミラーsによる2つの露光点(描画点)で形成されている。
図35は、1画素分の長さ補正を1箇所で行った比較例としての長さ補正後のミラーデータを示している。この図35からミラーデータは、ミラーp、qで同一のミラーデータ302となり、ミラーr、sで同一のミラーデータ303となることが分かる。
これに対して、補正箇所分散手段46により1画素の挿入を2箇所に分散させて追加し補正する。このとき、まず、図36に示すように、画像データ300の解像度を擬似的に2倍(画像解像度0.25[μm])にした2倍解像度データ304とする。2倍解像度の各画素が、1つのミラーの露光点(描画点)で形成される。
次に、図37に示すように2倍解像度データ304上で、走査方向上、補正箇所を2箇所に分散させて長さ補正を行う。この例では、所望の1つの補正箇所(計算上の補正箇所)の画素「7」の位置に対して、画素「4」と画素「11」の位置に補正箇所を2箇所に分散させている。
ここで、図38に示すように、2倍解像度データ304は、位相毎に、4つの画像データファイル1−1、1−2、2−1、2−2に分割されることが分かる(1÷0.25=4)。
図38では、この分割画像データファイル1−1、1−2、2−1、2−2からメモリアクセス手段45でミラーデータを取得するための様子(データ読込軌跡)を示している。また、データ挿入箇所を、太い縦線で記入している。
図39は、このようにして読み込まれて取得されたミラーp、q、s、r用のミラーデータ311、312、313、314を示している。図35と図39のミラーデータ302、303とミラーデータ311〜314とを比較すると、所望の補正箇所の画素「7´」が、分散された長さ補正箇所の画素「42」と画素「111」にされていることが分かる。
ただし、図38に示した位相毎に分割した4つの分割画像データ1−1、1−2、2−1、2−2中、分割画像データ1−1と分割画像データ1−2とはデータ内容が同一であるのでまとめることができ、分割画像データ2−1と分割画像データ2−2も同一データ内容であるのでまとめることができる。
よって、高解像度化しても位相分割画像データのファイルサイズ(データサイズ)は、元の解像度データと同じままで補正を行うことが可能である。
図40は、液晶パネル用の格子状のブラックマトリクス画像201に対して、ブラックマトリクス画像201を構成する画像データを擬似的に高解像度化して補正箇所を分散させた例を模式的に示している。なお、実際には、図40の例に対して数百倍から数千倍のミラー解像度で描画が行われる。
この図40例では、所望の補正箇所Yjを、以下のように○印を付けた補正箇所に分散させている(補正箇所Y1、Y2、Ymでも同様に分散させる。)。
ミラー1では、補正箇所(分散後)は、Yj±2Lp
ミラー2では、補正箇所(分散後)は、Yj±Lp
ミラー3では、補正箇所(分散後)は、Yj(分散していない。)
ミラー4では、補正箇所(分散後)は、Yj±Lp
ミラー5では、補正箇所(分散後)は、Yj±2Lp
ミラー6では、補正箇所(分散後)は、Yj±2Lp
ミラー7では、補正箇所(分散後)は、Yj±Lp
ミラー8では、補正箇所(分散後)は、Yj(分散していない。)
すなわち、この図40例では、ミラー1〜8の軌跡上、○印を付けた補正箇所(分散後)で画素を挿入するようにしている。
この場合にも、ミラー1〜8毎に、計算の簡単のために、格子ピッチLpの整数倍だけ位置をずらすようにしているが、必ずしも格子ピッチLpにこだわることはない。また、ずらし方も乱数でずらすようにしてもよい。
なお、この例では、1画素分挿入(増加)する補正について説明したが、1画素分削除する補正についても同様である。
上述した(3)画像の高解像度長さ補正技術では、画像を形成するための画素データからなる画像データに基づき複数の描画点形成要素からなるDMD36を、基板等の描画面上の走査方向に沿って所定送りピッチで相対的に移動して描画面上に描画点列を形成することで、描画面上に画像を形成する露光装置10において、画像の解像度に対応する1画素が、複数の描画点(図40例では、2個)で形成され、描画面上に形成される画像の所望の補正箇所(Yj等)の長さを1画素分の長さ単位で補正する際、前記1画素分の長さ単位の補正箇所(Yj等)を、基板上の走査方向で描画点単位で分散して補正するようにしているので、高分解能な長さ補正を行うことができる。
また、補正箇所を分散することで、最終的に描画面上に得られる画像上、補正箇所を目立ち難くすることができる。
さらに、描画点単位で分散しているので、元画像の解像度以上に高分解能な長さ補正が可能となるが、描画点画像データはもともと作成してあるデータを擬似的に高解像度化して使用できるので、図39を参照して説明したように、画像データサイズは増加しない。
例えば、前記1画素分の長さ単位の1個の前記補正箇所を分散させる分散箇所をn(n≧2)箇所とするとき、図36、図37に示したように、画像データ300の解像度をn倍以上に擬似的に高解像度化し、擬似的に高解像度化した画像データである2倍解像度データ304上で、分散箇所を決定することができる。分散箇所nの最大値は、1画素を形成する描画点の数で制限される。分散箇所nの最大化は、ビーム径(描画点径)とビーム密度(描画点密度)で制限されると考えることもできる。
なお、描画面に形成される画像が、液晶パネル用の格子状のブラックマトリクス画像201であって、画像の所望の補正箇所が、走査方向上、ブラックマトリクス画像の格子間の所定開口であるとき、図40に示したように、補正箇所を分散させる分散箇所に、走査方向上、所定開口204の近傍であって、所定開口204以外の開口206が含まれるように分散箇所を決定することで、補正箇所と非補正箇所の開口率の差を少なくすることができる。
なお、上記の実施形態では、描画点形成要素としての空間光変調素子としてDMD36を備えた露光装置10について説明したが、このような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子を使用することもできる。
また、上記実施形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置を例に挙げたが、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの露光装置としてもよい。
また、上記実施形態の露光対象である基板12は、プリント配線基板だけでなく、フラットパネルディスプレイの基板やブラックマトリクスであってもよい。また、基板12の形状は、シート状のものであっても、長尺状のもの(フレキシブル基板等)であってもよい。
また、本発明は、インクジェット方式等のプリンタにおける描画にも適用することができる。例えば、インクの吐出による描画点を、本発明と同様に形成することができる。つまり、本発明における描画点形成領域を、インクジェット方式のプリンタの各ノズルから吐出されたインクが付着する領域として考えることができる。