JP4979462B2 - 画像露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像情報を基に変調された光を露光対象に投影することによって露光対象に画像を記録する画像露光装置に関する。

感光材料が塗布又は貼着された基板などに任意のパターンで変調された光ビームを投影することにより、マスクレスで露光記録を行うデジタル露光装置が知られている。このようなデジタル露光装置では、マスクの作成やマスクの切り替えなどの時間を必要としないため、マスクを用いる露光方式に比べて露光記録の処理速度を向上させることができる。また、マスクを用いないことから、ランニングコストが抑えられるという利点もある。

デジタル露光装置は、ＤＭＤ（登録商標）などの空間光変調素子を備えており、画像データを基にＤＭＤを駆動制御することによって、光ビームを変調する。ＤＭＤは、半導体基板に二次元的に配列された複数のメモリセルと、各メモリセルに傾斜自在に取り付けられたマイクロミラーとからなるミラーデバイスであり、各メモリセルにデータを書き込むことで生じる静電気力によって、マイクロミラーの反射面の角度が変化するように構成されている。

デジタル露光装置では、ＤＭＤが変調した光ビームを拡大した際に、各マイクロミラーからの光束が広がって、露光画像の鮮鋭度が低下するという問題がある。この問題を解決するため、複数のマイクロレンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイを有するデジタル露光装置が、例えば、特許文献１などによって提案されている。マイクロレンズアレイは、ＤＭＤの各マイクロミラーからの光束を各マイクロレンズで個別に集光することにより、基板上における各光束のスポット径を小さくする。これにより、マイクロレンズアレイを備えたデジタル露光装置では、光ビームを拡大した際にも、鮮鋭度の高い露光記録を行うことができる。

また、デジタル露光装置においては、ＤＭＤのマイクロミラーの状態を切り替えた際に生じる光束のふらつき（いわゆる、チャタリング）などに起因する不要光が基板に入射し、この不要光が露光画像の鮮鋭度を低下させるという問題もある。このため、特許文献１記載のデジタル露光装置では、マイクロレンズアレイの前後の少なくとも一方に、各マイクロレンズに対応する複数のアパーチャ（開口）が形成されたアパーチャアレイを設け、ＤＭＤのチャタリングなどに起因する不要光が基板に入射するのを防止するようにしている。
特開２００５−３０９３８０号公報 特開２００５−３５２０６２号公報 特開平９−３６０３２号公報 特開２００５−３１２８７号公報 特開２００６−１９１１１９号公報

近年、プリント配線基板や液晶ディスプレイに用いられるガラス基板などは、高密度化の一途を辿っており、配線パターンの細線化を図りたいという要望が高い。こうした要望に応えるためには、鮮鋭度の高い露光画像を記録する必要がある。しかしながら、上記特許文献１記載のようなアパーチャアレイの構成のみでは、鮮鋭度に限界があり、高まる細線化の要望に応えることが難しくなってきている。

このため、露光光学系を再度見直して鋭意検討した結果、次のような知見が得られた。先ず、特許文献１に記載のアパーチャアレイでは、マイクロレンズアレイより上の光学素子で発生した迷光、又は不要光は除去されるものの、ＭＬＡよりも下の光学系や、さらには感光材料における反射による戻り光が、アパーチャアレイの遮光膜で再反射して、露光面に到達していることが判明した。しかも、このアパーチャアレイの遮光面で再反射して発生する不要光が鮮鋭度に予想以上に影響を与えていることも判明した。

すなわち、マイクロレンズアレイに設けられるアパーチャアレイは露光面から離れており、感光材料での反射による戻り光がたとえ遮光面で再反射したところで、微々たるものであり、鮮鋭度に影響が無いものと考えられてきたが、特許文献１にあるようなアパーチャアレイの場合には、マイクロレンズアレイ後の集光位置がちょうど露光面と共役な関係になるので、特に影響が大きいことが判明した。しかも、高精細な画像パターンになる程、このような不要光の除去技術は重要である。

不要光の除去技術としては、特許文献２に記載にように、遮光膜を多層化することによる低反射技術、特許文献３に記載のように、光学素子にＡＲコートを施して迷光を除去する技術、特許文献４に記載のように、レチクルの裏面を低反射化させてレチクルでの内部反射を低減させる技術、及び特許文献５に記載のように、ＤＭＤの画素パターンに対応して露光面に近い光学素子にアパーチャを置いて迷光を除去する技術などの各種の技術が提案されている。

しかしながら、特許文献２に記載のものは、マイクロレンズアレイの遮光膜を具体的に低反射化する遮光膜の作成方法やその膜構成について言及したものであり、画像露光装置というシステム上でどのように取り扱うかということまで言及していない。また、特許文献３に記載のものは、光学素子に反射防止コートを施して光透過面を低反射化するという単純なものであり、アパーチャアレイについての言及は無い。特許文献４に記載のものは、レチクルの裏面を低反射化して、レチクル内部反射を抑制することで不要光の低減を図るというものであり、同様にアパーチャアレイについての言及や画像露光装置というシステム上での取り扱いについての言及はない。特許文献５に記載のものは、画像パターン生成装置のパターンに合わせて、投影光学系にアパーチャアレイを配置するというものであり、遮光膜の低反射化についての言及は無い。

このように、不要光を単に除去する技術というのは一般によく知られているものの、画像露光装置において露光面による反射光が戻り光となり光学系内部で再反射して露光面に到達してしまう不要光に着目したものはない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、基板などの露光対象や投影光学系からの反射光に起因する不要光が露光対象に入射することを防止し、露光画像の鮮鋭度の向上を図ることを目的とする。

上記課題を達成するため、画像情報を基に変調された光を露光対象に投影することによって前記露光対象に画像を記録する本発明の画像露光装置は、光源から照射された光を変調する複数の画素部が二次元的に配列されてなる空間光変調素子と、前記空間光変調素子の前記各画素部からの光をそれぞれ個別に結像する複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記各マイクロレンズが結像した光をそれぞれ個別に通過させる複数のアパーチャが二次元的に配列されてなるアパーチャアレイと、前記アパーチャアレイを通過した光を前記露光対象に投影する投影光学系とを有する露光ヘッドを備え、前記アパーチャアレイが、前記各マイクロレンズの焦点位置に前記各アパーチャが来るように配置され、前記投影光学系側から来る光の反射を防止する低反射化膜を有し、前記低反射化膜は、光を吸収する遮光膜と、この遮光膜の前記投影光学系側に形成され、光の透過率を向上させる反射防止膜とからなることを特徴とする。

なお、前記アパーチャアレイは、透光性を有する略平板状の本体部と、前記本体部の前記投影光学系側とは反対側の面に形成された前記低反射化膜とからなり、前記低反射化膜を貫通するように形成された貫通孔によって、前記各アパーチャが構成されることが好ましい。

また、前記低反射化膜は、少なくとも前記光源が照射する光と同じ波長の光の反射を防止することが好ましい。また、前記遮光膜の材質は、クロムであり、前記反射防止膜の材質は、酸化クロムであることが好ましい。

本発明の画像露光装置では、複数のアパーチャが二次元的に配列されてなるアパーチャアレイに、投影光学系側から来る光の反射を防止する低反射化膜を設けた。低反射化膜は、投影光学系や露光対象などで反射した光を吸収し、露光対象に向かって再反射することを防止する。これにより、反射光が不要光として再び露光対象に入射することが防止され、露光画像の鮮鋭度が向上する。

図１に示すように、デジタル露光装置（画像露光装置）１０は、略長方形の平板に形成され、水平配置されるベース１１と、このベース１１にスライド自在に取り付けられ、露光対象となる基板１２を表面に吸着保持する移動ステージ１３と、この移動ステージ１３に保持された基板１２に対して露光を行う露光部１４とを備えている。基板１２は、例えば、表面に感光材料が塗布又は貼着されたプリント配線基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などである。このデジタル露光装置１０は、前述のような基板１２に対して露光を行うことにより、例えば、配線パターンなどを基板１２の感光材料にマスクレスで記録する。なお、本実施形態では、移動ステージ１３の移動方向をＹ方向、水平面上でＹ方向と直交する方向をＸ方向（基板１２の幅方向）、水平面に直交する鉛直方向をＺ方向として説明する。ベース１１は、Ｙ方向に長く形成されている。

ベース１１は、四隅のそれぞれに取り付けられた脚部１５によって支持されている。ベース１１の上面１１ａには、Ｙ方向に略平行な２本のガイドレール１６が設けられている。移動ステージ１３は、これらの各ガイドレール１６を介してＹ方向にスライド自在にベース１１に取り付けられている。また、移動ステージ１３には、リニアモータなどによって構成される駆動機構（図示は省略）が接続されており、この駆動機構の駆動に応じてＹ方向に移動する。

露光部１４は、ベース１１のＹ方向中央部に１対の支柱１７を介して取り付けられている。各支柱１７は、ベース１１のＸ方向両端部に固定されている。各支柱１７は、移動ステージ１３がＹ方向に移動した際に、露光部１４の下を通過するように、ベース１１の上面１１ａから所定の距離離して露光部１４を保持する。露光部１４は、１６個の露光ヘッド１８を有している。これらの各露光ヘッド１８は、下を通過する基板１２に対して光を照射する。

各露光ヘッド１８は、Ｘ方向に８個ずつ２列で配列されている。２列目の各露光ヘッド１８は、それぞれの中心が１列目の各露光ヘッド１８の隣接するもの同士の中央付近に位置するように、１列目の各露光ヘッド１８に対してＸ方向に１／２ピッチずらして配置されている。このようにずらして配置することにより、１列目の各露光ヘッド１８によって露光できない部分が２列目の各露光ヘッド１８によって露光され、基板１２のＸ方向に隙間なく露光記録が行われる。なお、露光部１４に設けられる露光ヘッド１８の数や配列の仕方は、基板１２のサイズなどに応じて適宜変更してよい。

各露光ヘッド１８のそれぞれには、光源ユニット１９から引き出された光ファイバ２０と、画像処理ユニット２１から引き出された信号ケーブル２２とが接続されている。光源ユニット１９には、図示を省略した複数のＧａＮ系半導体レーザが光源として設けられている。各ＧａＮ系半導体レーザには、例えば、４０５ｎｍの発振波長のものが用いられる。なお、各ＧａＮ系半導体レーザの波長は、これに限ることなく、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲において任意に選択してよい。また、各ＧａＮ系半導体レーザの最大出力は、マルチモードレーザの場合には１００ｍＷ、シングルモードレーザの場合には５０ｍＷ程度にすることが好適である。

光源ユニット１９は、各ＧａＮ系半導体レーザを点灯させ、各光ファイバ２０を介してレーザ光を各露光ヘッド１８に入射させる。なお、露光ヘッド１８に入射するレーザ光は、１つのＧａＮ系半導体レーザから照射されたものでもよいし、複数のＧａＮ系半導体レーザから照射されたものを合波したものでもよい。また、光源ユニット１９に用いられる光源は、ＧａＮ系半導体レーザに限ることなく、例えば、他の種類のレーザダイオードや発光ダイオード（ＬＥＤ）などでもよい。

画像処理ユニット２１には、基板１２に記録する配線パターンなどに応じた画像データ（画像情報）が入力される。画像処理ユニット２１は、入力された画像データを基に各露光ヘッド１８毎のフレームデータを作成する。そして、画像処理ユニット２１は、信号ケーブル２２を介して各露光ヘッド１８にフレームデータを入力する。フレームデータは、例えば、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

各露光ヘッド１８は、光源ユニット１９から入射されるレーザ光をフレームデータに基いて変調し、移動ステージ１３によって搬送される基板１２に変調した光を投影する。これにより、画像処理ユニット２１に入力された画像データに応じた画像が基板１２に露光記録される。

ベース１１には、さらに、略コの字型に形成されたゲート２３と、Ｙ方向の一端部に取り付けられた一対の測長器２４とが設けられている。ゲート２３は、各ガイドレール１６を跨ぐようにＸ方向と略平行にベース１１に取り付けられている。ゲート２３には、３台のカメラ２５が取り付けられている。各カメラ２５は、デジタル露光装置１０全体を統括的に制御するコントローラ（図示は省略）に接続されている。

各カメラ２５は、ゲート２３を通過する移動ステージ１３を撮影し、取得した画像データをコントローラに出力する。コントローラは、各カメラ２５が取得した画像データを基に、移動ステージ１３上の適正位置に対する基板１２のＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向（Ｚ方向を軸とした回転）のズレ量を算出する。算出されたズレ量は、画像処理ユニット２１に入力され、フレームデータの補正に用いられる。なお、カメラ２５の台数や配置間隔などは、基板１２のサイズなどに応じて適宜変更してよい。また、ズレ量の算出は、周知の画像処理によって行えばよい。この際、ズレ量を算出し易いように、基板１２にアライメントマークなどを設けることが好ましい。

各測長器２４は、各カメラ２５と同様に、コントローラに接続されている。各測長器２４は、移動ステージ１３の側端面にレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、移動ステージ１３の位置を測定する。そして、各測長器２４は、測定した移動ステージ１３の位置をコントローラに出力する。なお、本実施形態では、いわゆるレーザ干渉式の測長器２４を示したが、これに限ることなく、例えば、超音波やステレオカメラを用いるものなど、移動ステージ１３の位置を測定できるものであれば、他の如何なるものを用いてもよい。

図２に示すように、露光ヘッド１８は、入射光学系４０と、光変調部４１と、第１結像光学系４２と、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）４３と、アパーチャアレイ（ＡＰＡ）４４と、第２結像光学系（投影光学系）４５とからなる。入射光学系４０は、露光ヘッド１８に接続される光ファイバ２０の出射端部と対面して配置される。この入射光学系４０は、光ファイバ２０から出射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ５０と、集光レンズ５０を通過したレーザ光ＬＢの光路上に配置されたロッド状のオプティカルインテグレータ５１と、オプティカルインテグレータ５１を通過したレーザ光ＬＢを結像させる結像レンズ５２と、結像レンズ５２によって結像されたレーザ光ＬＢを反射させて光変調部４１に入射させるミラー５３とを備えている。

オプティカルインテグレータ５１は、例えば、四角柱状に形成された透光性ロッドである。オプティカルインテグレータ５１は、全反射しながら内部を進行するレーザ光ＬＢを、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束にする。これにより、照明光強度のばらつきのない高精細な画像が、基板１２に露光されるようになる。なお、オプティカルインテグレータ５１の入射端面、及び出射端面には、透光率を高めるために、反射防止膜をコーティングすることが好ましい。

光変調部４１は、ＴＩＲ（全反射）プリズム５５と、空間光変調素子であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）５６とを備えている。ＴＩＲプリズム５５は、ミラー５３を介して入射したレーザ光ＬＢをＤＭＤ５６に向けて反射させる。ＤＭＤ５６は、二次元的に配列されたＳＲＡＭセル上に、画素を構成するマイクロミラーが支柱に支えられて傾斜自在に設けられてなるミラーデバイスである。

ＤＭＤ５６は、ＳＲＡＭセルに書き込またデジタル信号に応じて、照射されたレーザ光ＬＢが第１結像光学系４２に向けて反射する状態と、照射されたレーザ光ＬＢが図示を省略した光吸収体に向けて反射する状態とに、マイクロミラーの傾斜角度を変化させる。光変調部４１は、画像処理ユニット２１から入力されるフレームデータに応じてＤＭＤ５６の各画素のマイクロミラーの傾きを制御することにより、フレームデータに応じた画像光を生成する。

第１結像光学系４２は、レンズ５７、５８からなり、光変調部４１によって生成された画像光を所定の倍率に拡大してＭＬＡ４３上に結像する。

ＭＬＡ４３は、例えば、石英ガラスによって略長方形の平板状に形成されている。また、ＭＬＡ４３には、ＤＭＤ５６の各画素に対応して二次元的に配列された複数のマイクロレンズ４３ａが形成されている。各マイクロレンズ４３ａは、上面が平面、下面が凸面の平凸レンズである。各マイクロレンズ４３ａは、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーからの画像光をそれぞれ個別に結像し、第１結像光学系４２で拡大された画像光を鮮鋭化する。なお、各マイクロレンズ４３ａの形状は、平凸レンズに限ることなく、例えば、両凸レンズなどでもよい。

ＡＰＡ４４は、遮光性を有しており、画像光を通過させるためのアパーチャ４４ａが複数形成されている。各アパーチャ４４ａは、各マイクロレンズ４３ａと同様に、ＤＭＤ５６の各画素に対応して二次元的に配列されている。ＡＰＡ４４は、各アパーチャ４４ａを各マイクロレンズ４３ａに対面させて配置され、各マイクロレンズ４３ａによって結像された画像光を、それぞれ個別に対応する各アパーチャ４４ａを通過させる。ＡＰＡ４４は、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーのチャタリングなどによって生じる不要光が通過することを防止し、露光画像の鮮鋭度をさらに向上させる。

第２結像光学系４５は、レンズ６０、６１と、プリズムペア６２とを備え、ＡＰＡ４４を通過した画像光を基板１２に投影する。各レンズ６０、６１は、ＡＰＡ４４を通過した画像光を所定の倍率に拡大するか、あるいは等倍率でプリズムペア６２に入射させる。プリズムペア６２は、上下方向に移動自在に設けられており、上下に移動することによって、基板１２上における画像光のピントを調節する。

図３は、ＭＬＡ４３とＡＰＡ４４との構成を概略的に示す説明図である。ＭＬＡ４３は、石英ガラスからなる略平板状の本体部８０を有している。本体部８０の下面には、略半球状に突出した凸部が形成されており、これによって、前述のように平凸レンズのマイクロレンズ４３ａが構成される。また、本体部８０の下面には、マイクロレンズ４３ａ以外の部分に遮光膜８１が設けられている。遮光膜８１は、マイクロレンズ４３ａ以外の部分から不要な光が透過することを防止する。この遮光膜８１には、例えば、クロムなどが用いられる。

本体部８０の上面、及びマイクロレンズ４３ａの表面には、それぞれＡＲ（アンチ・リフレクション）コート層８２、８３が設けられている。ＡＲコート層８２は、第１結像光学系４２からの画像光が本体部８０の上面で反射することを防止する。ＡＲコート層８３は、本体部８０内に入射した画像光がマイクロレンズ４３ａから出射する際に、マイクロレンズ４３ａの表面で反射することを防止する。このように、各ＡＲコート層８２、８３は、ＭＬＡ４３における画像光の透過率を高める。なお、各ＡＲコート層８２、８３には、例えば、シリコンやフッ化マグネシウムなどが用いられる。また、本体部８０の材質は、石英ガラスに限ることなく、例えば、他のガラス材料や樹脂材料など、透光性を有するものであれば、如何なるものでもよい。

ＡＰＡ４４は、石英ガラスからなる本体部８５を有している。本体部８５は、ＭＬＡ４３と同様に、略長方形の平板状に形成されている。本体部８５の上面には、酸化クロムからなる反射防止膜８６が設けられている。また、この反射防止膜８６の上には、クロムからなる遮光膜８７が設けられている。反射防止膜８６と遮光膜８７とには、略円形の貫通孔が形成されており、これによって、前述のようにアパーチャ４４ａが構成される。また、図３に示すように、ＡＰＡ４４は、マイクロレンズ４３ａが結像した画像光の焦点位置ＦＰにアパーチャ４４ａが来るように、高さ方向の位置が合わせられる。

アパーチャ４４ａによって露呈する本体部８５の上面、及び本体部８５の下面には、それぞれＡＲコート層８８、８９が設けられている。各ＡＲコート層８８、８９は、ＭＬＡ４３の各ＡＲコート層８２、８３と同様に、ＡＰＡ４４における画像光の透過率を高める。なお、本体部８５の材質は、石英ガラスに限ることなく、例えば、他のガラス材料や樹脂材料など、透光性を有するものであれば、如何なるものでもよい。また、各ＡＲコート層８２、８３、８８、８９は、光源の波長の光（本例では、４０５ｎｍ）に対しての反射率が０．５％以下であることが好ましい。

図４は、露光後、不要な感光材料を除去した基板１２の状態を概略的に示す説明図である。基板１２は、ガラスやガラスエポキシ樹脂などからなる支持体１００と、この支持体１００の上に積層された導電膜１０２とを備えている。導電膜１０２には、例えば、銅、アルミニウム、クロム、及びこれらの合金などが用いられる。導電膜１０２の上には、露光及び不要な材料の除去によって配線パターンの形状に形成された感光材料１０４が設けられている。この感光材料１０４をマスクとして導電膜１０２をエッチングすることにより、支持体１００上に配線層が形成される。

感光材料１０４のエッジ部分の角度θは、導電膜１０２の表面に対して９０度であること（すなわち、矩形状の断面であること）が最適である。しかしながら、変調された光による露光で配線パターンなどを形成すると、光学系の開口角や画像光以外に感光材料１０４に入射した不要光などの影響によって、図４に示すように、角度θが９０度以下になり、略台形状の断面になってしまうことが分かっている。このエッジ部分の角度θが小さくなり過ぎると、その後に行う導電膜１０２のエッチングに悪影響を及ぼし、形成した配線の線幅不良などの要因になる。

角度θを小さくする要因のうち、光学系の開口角は、第２結像光学系４５などの設計に応じて一義的に決めることができる。一方、不要光と角度θとは、相関関係にあり、不要光の光量が多くなるほど露光画像の鮮鋭度が低下し、角度θが小さくなる。従って、配線パターンの細線化を図るなど、高精細なパターンを形成するためには、基板１２に対する不要光の入射を適切に防止し、鮮鋭度の高い露光画像を記録することが重要となる。

不要光の要因を鋭意検討した結果、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーのチャタリングの他に、第２結像光学系４５や基板１２からの反射光の影響が大きいことを見出した。露光ヘッド１８から照射された画像光の一部は、第２結像光学系４５に含まれる各レンズ６０、６１などの界面や基板１２の表面などで反射する。この反射光が、ＡＰＡ４４の裏面（第２結像光学系４５と対向する面）で再反射すると、不要光となって基板１２に再び入射する。

ＡＰＡ４４と基板１２との間には、第２結像光学系４５があり、ＡＰＡ４４は、基板１２の表面に対してかなり遠い位置に配置されている。このため、ＡＰＡ４４の裏面での再反射は、従来問題視されていなかった。しかしながら、ＡＰＡ４４は、前述のように、マイクロレンズ４３ａが結像した画像光の焦点位置ＦＰにアパーチャ４４ａが来るように高さ方向の位置が合わせられ、露光対象である基板１２と共役な関係にあるため、ここでの再反射による影響が大きいことが分かった。

ＡＰＡ４４に設けられた反射防止膜８６は、こうした反射光の再反射を防止するために形成されている。遮光膜８７に用いられるクロムの反射率は、５０％程度である。このため、遮光膜８７だけを本体部８５の上に形成した場合には、図５（ａ）に示すように、第２結像光学系４５側から来た反射光の５０％だけが遮光膜８７に吸収され、残りの５０％は遮光膜８７で再反射して不要光になってしまう。一方、反射防止膜８６に用いられる酸化クロムの反射率は、２％程度である。反射防止膜８６は、遮光膜８７への光の透過率を向上させる。このため、遮光膜８７の第２結像光学系４５側に反射防止膜８６を設けた場合には、図５（ｂ）に示すように、遮光膜８７で反射した光が反射防止膜８６でさらに反射し、遮光膜８７での吸収が繰り返されるようになる。

このように、反射防止膜８６、及び遮光膜８７は、第２結像光学系４５側から反射光が入射した際に、その反射光を吸収して不要光になることを防止する。これにより、第２結像光学系４５や基板１２からの反射光に起因する不要光によって露光画像の鮮鋭度が低下することが、適切に防止される。

なお、反射防止膜８６の膜厚は、光源の波長の４分の１であることが好ましい。例えば、前述のように、４０５ｎｍの波長のＧａＮ系半導体レーザを光源として用いる場合には、反射防止膜８６の膜厚を１００ｎｍ程度にすることが好適である。また、反射光は、画像光が反射したものであるので、この反射光も光源が照射したレーザ光ＬＢと同じ波長（例えば、本例では４０５ｎｍ）を有している。従って、反射防止膜８６、及び遮光膜８７は、少なくとも光源が照射する光と同じ波長の光の反射を防止する性質を有していればよい。

反射光に起因する不要光の影響は、感光材料１０４の屈折率や第２結像光学系４５の透過率などを基に、画像光の理論値に対する比率（以下、不要光比と称す）として計算することができる。感光材料１０４の屈折率を１．７、屈折率から計算した感光材料１０４の反射率を６．７％、第２結像光学系４５の透過率を９０％とし、遮光膜８７のみを設けた場合（ＡＰＡ４４の裏面での反射率が約５０％の場合）と、反射防止膜８６と遮光膜８７とを設けた場合（ＡＰＡ４４の裏面での反射率が約２％の場合）とにおける各不要光比の計算結果を、表１に示す。なお、屈折率１．７の感光材料１０４は、例えば、液晶ディスプレイ用のガラス基板などに用いられるものである。

表１を参照すると、第２結像光学系４５からの反射光に起因する不要光比は、反射防止膜８６を設けることによって約５％改善されることが分かる。また、基板１２の表面からの反射光に起因する不要光比は、約２．６％改善されることが分かる。すなわち、反射防止膜８６を設けることによって、両者合わせて約７．６％不要光比を改善することができる。また、上記の特性を有する感光材料１０４の不要光比に対する角度θの変化を図６に示す。図６のグラフから分かるように、感光材料１０４は、不要光比の増加に対して、約−１度／％という依存係数を持っている。これにより、不要光比を約７．６％改善することで、角度θを約７．６度上げることができる。

次に、上記構成によるデジタル露光装置１０の作用について説明する。基板１２に対して露光記録を行う際には、まず基板１２を移動ステージ１３にセットする。そして、画像処理ユニット２１に所望の画像データを入力し、デジタル露光装置１０のコントローラに露光開始を指示する。露光開始が指示されたコントローラは、移動ステージ１３を駆動し、基板１２を露光部１４に向けてＹ方向に搬送する。

搬送を開始したコントローラは、基板１２がゲート２３を通過する際に、各カメラ２５に撮影の実行を指示し、アライメント用の画像データを取得する。画像データを取得したコントローラは、基板１２の搬送を続けるとともに、各画像データを基に基板１２のＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向のズレ量を算出する。ズレ量を算出したコントローラは、その算出結果を画像処理ユニット２１に入力する。画像処理ユニット２１は、露光用の画像データから各露光ヘッド１８毎のフレームデータを作成するとともに、入力されたズレ量に基いて各フレームデータを補正する。これにより、位置ズレのない露光画像を基板１２に記録することができる。

コントローラは、各測長器２４の測定結果を基に、基板１２の全体が露光部１４を通過するまで移動ステージ１３を移動させる。この後、コントローラは、光源ユニット１９の各光源を点灯させるとともに、基板１２を逆方向に搬送し、露光部１４による基板１２への露光記録を開始する。

画像処理ユニット２１は、基板１２の搬送量に応じたフレームデータを各露光ヘッド１８に入力する。各露光ヘッド１８は、入力されたフレームデータに応じてＤＭＤ５６の各画素のマイクロミラーの傾きを制御し、フレームデータに応じた画像光を生成する。生成された画像光は、ＭＬＡ４３の各マイクロレンズ４３ａによって結像され、ＡＰＡ４４の各アパーチャ４４ａを通過する。これにより、基板１２に投影される画像光のスポット径が小さくなるとともに、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーのチャタリングによる不要光の通過が防止され、鮮鋭度の高い露光画像が基板１２に記録される。

各アパーチャ４４ａを通過した画像光は、第２結像光学系４５によってさらに結像され、基板１２に投影される。デジタル露光装置１０は、基板１２の搬送に応じて、それに対応するフレームデータを順次各露光ヘッド１８に入力することにより、ユーザの所望する画像を基板１２に露光記録する。

基板１２に露光を行う際、基板１２に照射された画像光の一部は、基板１２の表面などで反射して露光ヘッド１８内に戻る。露光ヘッド１８内に戻った光は、第２結像光学系４５を通ってＡＰＡ４４の裏面に照射される。ＡＰＡ４４の裏面に照射された光は、本体部８５を透過して反射防止膜８６、及び遮光膜８７に入射し、前述のように遮光膜８７に吸収される。このように、本実施形態によれば、反射防止膜８６と遮光膜８７とをＡＰＡ４４に設けたので、第２結像光学系４５や基板１２からの反射光がＡＰＡ４４の裏面でさらに反射し、不要光となって再び基板１２に入射することが防止される。これにより、露光画像の鮮鋭度が従来と比べてさらに向上し、高精細な露光記録を行うことができる。

また、基板１２に入射する不要光を抑えることによって、感光材料１０４のエッジ部分の角度θを向上させる（９０度に近づける）ことができる。角度θを向上させるために光学系設計を変更し、開口を大きくすることは、投影系レンズの設計・製造の観点から非常に難しい（収差の観点からビーム性能を露光領域全域に対して保証することが特に難しい）。しかし、本実施形態で示すように、ＡＰＡ４４の裏面を低反射化することで、簡単に角度θを向上させることができる。さらには、不要光の入射を抑えることによって、パターンの解像性や残膜性なども向上させることができる。

なお、上記実施形態では、酸化クロムからなる反射防止膜８６を示したが、反射防止膜８６の材質は、これに限ることなく、例えば、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタンなどでもよい。

また、上記実施形態では、空間光変調素子としてＤＭＤ５６を示したが、空間光変調素子は、これに限ることなく、例えば、液晶光シャッタなどであってもよい。さらに、上記実施形態では、露光対象として感光材料が塗布又は貼着された基板１２を示したが、露光対象は、これに限ることなく、例えば、写真フイルムや印画紙などであってもよい。

デジタル露光装置の構成を概略的に示す斜視図である。 露光ヘッドの構成を概略的に示す説明図である。 ＭＬＡとＡＰＡとの構成を概略的に示す説明図である。 露光と不要な感光材料の除去とを行った基板の状態を概略的に示す説明図である。 光が吸収される状態を概略的に示す説明図である。 感光材料のエッジ部分の角度と不要光比との相関関係の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ デジタル露光装置（画像露光装置）
１２ 基板（露光対象）
１４ 露光部
１８ 露光ヘッド
１９ 光源ユニット
４３ マイクロレンズアレイ
４３ａ マイクロレンズ
４４ アパーチャアレイ
４４ａ アパーチャ
４５ 第２結像光学系（投影光学系）
５６ ＤＭＤ（空間光変調素子）
８５ 本体部
８６ 反射防止膜
８７ 遮光膜

Claims (4)

1. 光源から照射された光を変調する複数の画素部が二次元的に配列されてなる空間光変調素子と、前記空間光変調素子の前記各画素部からの光をそれぞれ個別に結像する複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記各マイクロレンズが結像した光をそれぞれ個別に通過させる複数のアパーチャが二次元的に配列されてなるアパーチャアレイと、前記アパーチャアレイを通過した光を露光対象に投影する投影光学系とを有する露光ヘッドを備え、画像情報を基に変調された光を前記露光対象に投影することによって前記露光対象に画像を記録する画像露光装置において、
   前記アパーチャアレイは、前記各マイクロレンズの焦点位置に前記各アパーチャが来るように配置され、前記投影光学系側から来る光の反射を防止する低反射化膜を有し、
   前記低反射化膜は、光を吸収する遮光膜と、この遮光膜の前記投影光学系側に形成され、光の透過率を向上させる反射防止膜とからなることを特徴とする画像露光装置。
2. 前記アパーチャアレイは、透光性を有する略平板状の本体部と、前記本体部の前記投影光学系側とは反対側の面に形成された前記低反射化膜とからなり、
   前記低反射化膜を貫通するように形成された貫通孔によって、前記各アパーチャが構成されることを特徴とする請求項１記載の画像露光装置。
3. 前記低反射化膜は、少なくとも前記光源が照射する光と同じ波長の光の反射を防止することを特徴とする請求項１または２記載の画像露光装置。
4. 前記遮光膜の材質がクロムであり、前記反射防止膜の材質が、酸化クロムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像露光装置。

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