KR100737875B1

KR100737875B1 - 노광장치

Info

Publication number: KR100737875B1
Application number: KR1020050025841A
Authority: KR
Inventors: 타케시 후쿠다
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2007-07-10
Also published as: JP2009111430A; KR20060044902A; JP4328385B2; US7248338B2; US20050213071A1; TW200602814A; CN1677240A

Abstract

본 발명은 복수의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단측으로부터 출사된 각 빔으로 노광처리할 때, 묘화의 왜곡량을 보정하여 고정밀도의 묘화를 가능하게 한 멀티빔 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

복수의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단의 노광영역 내에서 평균적으로 분산하여 점재하도록 설정한 복수의 피측정화소(Z)로부터 노광면 상에 조사된 광빔의 노광점 위치정보를 빔위치 검출수단(72,74)으로 검출하고, 복수의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단에 있어서의 각 피측정화소(Z)의 위치정보와, 빔위치 검출수단을 이용하여 검출된 각 피측정화소로부터 각각 노광면에 투사된 광빔의 각 노광점 위치정보로부터, 이들의 상대적인 위치의 어긋남을 왜곡량 연산수단으로 연산함으로써 묘화의 왜곡량을 구하고, 이것에 대응해서 보정하여, 고정밀도의 묘화를 가능하게 한다.

Description

노광장치{EXPOSURE DEVICE}

도 1은 본 발명의 멀티빔 노광장치의 실시형태에 관한, 화상형성장치의 전체 개략 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 설치한 노광헤드유닛의 각 노광헤드에 의해서 감광재료에 노광하는 상태를 나타내는 요부 개략 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 설치한 노광헤드유닛에 있어서의 1개의 노광헤드에 의해서 감광재료에 노광하는 상태를 나타내는 요부 확대 개략 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치의 노광헤드에 관한 광학계의 개략 구성도이다.

도 5(A)는 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 있어서의, DMD를 경사지게 하지 않은 경우의 각 마이크로미러에 의한 반사광상(노광빔)의 주사궤적을 나타내는 요부 평면도이고, 도 5(B)는 DMD를 경사지게 한 경우의 노광빔의 주사궤적을 나타내는 요부 평면도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 노광장치에 이용하는 DMD의 구성을 나타내는 요부 확대 사시도이다.

도 7(A) 및 도 7(B)은, 본 발명의 실시형태에 관한 노광장치에 이용하는 DMD의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.

도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 관한 복수의 검출용 슬릿을 이용하여 소정의 복수 점등하고 있는 특정화소를 검출하는 상태를 나타내는 설명도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 관련된, 슬릿판 상에 형성된 복수의 검출용 슬릿의 상대적인 위치관계의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 10은 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 관련된 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출한 묘화의 왜곡량(왜곡상태)을 예시하는 설명도이다.

도 11(A)은 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 관련된 검출용 슬릿을 이용하여 점등하고 있는 특정화소의 위치를 검출하는 상태를 나타내는 설명도이고, 도 11(B)은 점등하고 있는 특정화소를 감광장치가 검지하였을 때의 신호를 나타내는 설명도이다.

도 12는 본 발명의 실시형태에 관한 화상형성장치에 관련된 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출하는 묘화의 왜곡 보정을 예시하는 설명도이다.

도 13은 본 발명의 일실시형태에 따른 기준판의 경사에 의한 묘화상에의 영향을 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 일실시형태에 관한 기준판의 경사에 의한 묘화상에의 영향을 보정하는 방법을 나타내는 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 … 화상형성장치 11 … 감광재료

14 … 이동 스테이지 16 … 광원 유닛

18 … 노광헤드유닛 20 … 제어유닛

24 … 위치검출센서 26 … 노광헤드

32 … 노광영역 46 … 마이크로미러

48 … 노광빔 70 … 슬릿판

72 … 감광장치 74 … 검출용 슬릿

74a … 제 1 슬릿부 74b … 제 2 슬릿부

95 … 각도조정장치

본 발명은 노광장치에 관한 것으로서, 특히 노광헤드에 설치된 공간광 변조소자 등의 복수의 화소를 화상 데이터(패턴 데이터)에 기초하여 선택적으로 변조하는 수단으로부터 출사된 각 빔을, 렌즈 어레이 등의 광학소자에 의해 1화소마다 집광시켜 조사함으로써, 소정의 패턴으로 노광하는, 멀티빔 노광장치에 관한 것이다.

최근 디지털 마이크로미러 장치(DMD)라는 공간광 변조소자 등을 패턴 제너레이터로서 이용하여, 화상 데이터에 따라 변조된 광빔에 의해, 피노광부재 상에 화상노광을 행하는 멀티빔 노광장치의 개발이 진행되고 있다.

이 DMD는, 예컨대 제어신호에 따라서 반사면의 각도가 변화하는 다수의 마이 크로미러를 실리콘 등의 반도체 기판 상에 2차원적으로 배열한 미러장치이고, 각 메모리셀에 축적된 전하에 의한 정전기력으로 마이크로미러의 반사면의 각도를 변화시키도록 구성되어 있다.

종래의 DMD를 이용한 멀티빔 노광장치에서는, 예컨대, 레이저빔을 출사하는 광원으로부터 출사된 레이저빔을 렌즈계에서 콜리메이트하고, 이 렌즈계의 대략 초점위치에 배치된 DMD의 복수의 마이크로미러로 각각 레이저빔을 반사하여 복수의 빔출사구로부터 각 빔을 출사하는 노광헤드를 이용하고, 또한 노광헤드의 빔출사구로부터 출사된 각 빔을 1화소마다 1개의 렌즈로 집광시키는 마이크로렌즈 어레이 등의 광학소자를 갖는 렌즈계에 의해 감광재료(피노광부재)의 노광면 상에 스폿 지름을 작게 하여 결상하고, 해상도가 높은 화상노광을 행한다.

이와 같은 노광장치에서는, 화상 데이터 등에 따라서 생성된 제어신호에 기초하여 DMD의 마이크로미러 각각을 도시하지 않은 제어장치로 온오프(on/off)제어하여 레이저빔을 변조(편향)하고, 변조된 레이저빔을 노광면(기록면) 상에 조사하여 노광한다.

이 노광장치는, 기록면에 감광재료(포토레지스트 등)를 배치하고, 멀티빔 노광장치의 복수의 노광헤드로부터 각각 감광재료 상에 레이저빔이 조사되어 결상된 빔스폿의 위치를 감광재료에 대해서 상대적으로 이동시키면서, 각각의 DMD를 화상 데이터에 따라 변조함으로써, 감광재료 상에 패턴 노광하는 처리를 실행할 수 있게 구성되어 있다.

이와 같은 노광장치에서는, 예컨대 기판 상에 고정밀도로 회로패턴을 노광하 는 처리에 이용하는 경우에, 노광헤드의 조명광학계나 결상광학계에 이용되는 렌즈가 디스토션(distortion)으로 칭해지는 고유의 왜곡특성을 갖고 있으므로, DMD의 전체 마이크로미러에 의해 구성된 반사면과, 노광면 상에 있어서의 투영상이 정확한 서로 닮은 관계로 되지 않고, 노광면 상의 투영상이 디스토션에 의해 변형되어 위치 어긋남이 생겨 설계된 회로패턴에 엄밀하게 일치하지 않는 경우가 있다.

그래서 종래의 노광장치에서는, 디스토션을 보정하는 수단이 제안되어 있다. 이 디스토션을 보정하는 수단에서는, 노광유닛에 의해서 묘화면 상에 투영되는 전체면 노광영역의 소정 위치에 원점을 설정하고, 소정의 마이크로미러에 의한 광학상의 상대위치(노광점)를 묘화 전에 전용기기로 측정하고, 이 실측값을 노광점 좌표 데이터로서 시스템 컨트롤회로의 ROM에 미리 저장해 둔다. 묘화할 때에는, 이 실측값이 노광점 좌표 데이터로서 노광점 좌표 데이터 메모리에 출력된다.

이것에 의해 노광 데이터 메모리에는, 실질적으로 디스토션 보정된 회로패턴의 비트 데이터가 유지되게 된다. 따라서, 각 마이크로미러에 주어지는 노광 데이터는 디스토션이 고려된 값이므로, 노광유닛의 광학요소가 디스코션을 갖고 있더라도, 고정밀도로 회로패턴을 묘화할 수 있게 되어 있다(예컨대, 특허문헌1 참조.).

이와 같은 멀티빔 노광장치에서는, 보다 고정밀도의 묘화를 행하는 경우에, 노광헤드에 의한 묘화의 왜곡이 온도나 진동이라는 요인에 의해 경시변화되므로, 묘화 전에 전용기기에 의해 경시변화하는 묘화의 왜곡량을 그 때마다 측정하여 적절하게 보정할 필요가 있다.

[특허문헌1] 일본 특허공개 2003-57834

본 발명은 상기 문제를 감안하여, 복수의 화소를 선택적으로 변조하는 수단측으로부터 출사된 각 빔에 의해서 묘화하였을 때의, 묘화의 왜곡을 보정하기 위해, 적절한 묘화의 왜곡량을 검출할 수 있는 수단을 구비한 노광장치를 새로이 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항1에 기재된 노광장치는, 복수의 화소를 가지며 각 화소마다 광원으로부터 조사된 광을 변조하는 변조수단을 갖고, 화상 데이터에 기초하여 상기 변조수단의 복수의 화소를 각 화소마다 변조함으로써 노광면 상에 묘화상을 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 변조수단 중 피측정화소로서 소정의 복수 화소로부터 노광면 상에 조사된 각 광빔의 노광점 위치정보를 검출하는 빔위치 검출수단과, 상기 변조수단에 있어서의 상기 피측정화소의 위치정보와, 상기 빔위치 검출수단을 이용하여 검출된 각 피측정화소로부터 각각 노광면에 조사된 광빔의 각 노광점 위치정보로부터, 이들의 상대적인 위치 어긋남을 산출하는 위치 어긋남 산출수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 출사된 빔에 의해 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 묘화의 위치 어긋남이 생기는 경우에는, 빔위치 검출수단으로 검출한 위치정보로부터, 위치 어긋남 산출수단에 의해 묘화의 위치 어긋남량을 구하고, 이 검출된 묘화의 위치 어긋남량에 대응하여 적절하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상을 얻게 할 수 있다.

본 발명의 청구항2에 기재된 노광장치는, 상기 위치 어긋남 산출수단으로부터 산출된 상대적인 위치 어긋남으로부터 묘화상의 왜곡량을 산출하는 왜곡량 산출수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 출사된 빔에 의해 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 묘화의 왜곡이 생기는 경우에는, 위치 어긋남 검출수단으로 검출한 위치정보로부터, 왜곡량 연산수단에 의해 묘화의 왜곡량을 구하고, 이 검출된 묘화의 왜곡량에 대응하여 적절하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상을 얻게 할 수 있다.

본 발명의 청구항3에 기재된 노광장치는, 상기 왜곡량 산출수단에 의해 산출된 묘화상의 왜곡량에 기초하여, 화상 데이터를 보정하는 화상 데이터 보정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 출사된 빔에 의해 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 묘화의 왜곡이 생기는 경우에는, 왜곡량 검출수단으로 검출한 정보로부터, 화상 데이터 보정수단에 의해 검출한 묘화의 왜곡량에 대응하여 화상 데이터를 적절하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상을 얻게 할 수 있다.

본 발명의 청구항4에 기재된 노광장치는, 상기 빔위치 검출수단이, 노광면에 배치되는 감광재료를 적재하여 주사방향으로 이동하는 스테이지의 단부에 설치된 슬릿판과, 상기 슬릿판에 형성된 소정 길이를 갖는 직선상의 제 1 슬릿부와 소정 길이를 갖는 직선상의 제 2 슬릿부를 서로가 평행하지 않게 배치한 형상의 검출용 슬릿과, 상기 검출용 슬릿을 통과한 광빔을 수광하는 광검지수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 간이한 구성의 빔위치 검출수단에 의해서 소요시에, 노광영역 내에서 평균적으로 분산하여 점재하는 복수의 피측정화소로부터 조사되는 각 광빔의 위치정보를 각각 검출하고, 노광헤드의 투영광학계가 갖는 디스토션이나, 노광헤드로 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 경시변화되는 묘화의 왜곡량을 그 때마다 측정하여 적절하게 보정할 수 있으므로, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상이 얻어진다.

본 발명의 청구항5에 기재된 노광장치는, 복수의 화소를 가지며 각 화소마다 광원으로부터 조사된 광을 변조하는 변조수단을 갖고, 화상 데이터에 기초하여 상기 변조수단의 복수의 화소를 각 화소마다 변조함으로써 노광면 상에 묘화상을 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 변조수단 중 피측정화소로서 소정의 복수 화소로부터 노광면 상에 조사된 각 광빔의 노광점 위치정보를 검출하는 빔위치 검출수단을 구비하고, 상기 빔위치 검출수단은 상기 노광헤드에 대해서 주사방향으로 배열되어 있지 않은 2점이상의 측정개소에서 빔의 노광점 위치를 측정하고, 상기 노광점 위치로부터 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도를 검출하는 각도검출수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도 어긋남이 생기는 경우에는, 빔위치 검출수단으로 검출한 각도 정보에 의해 산출한 각도 어긋남량에 대응하여 이것을 적절 하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상을 얻게 할 수 있다.

본 발명의 청구항6에 기재된 노광장치는, 상기 각도검출수단에 의해 검출된 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도에 기초하여, 노광면 상에서 노광되는 화상 데이터를 보정하는 화상 데이터 보정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 각도 검출수단으로 검출한 각도 정보로부터 검출된 묘화의 왜곡량에 대응하여 화상 데이터를 적절하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상을 얻게 할 수 있다.

본 발명의 청구항7에 기재된 노광장치는, 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도를 기계적으로 조정하는 각도조정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 검출된 빔위치 검출수단의 각도의 교정이 가능하게 되어, 묘화의 왜곡의 보정 정밀도를 향상할 수 있다.

본 발명의 청구항8에 기재된 노광장치는, 상기 빔위치 검출수단은 슬릿판과 광검지수단으로 이루어지고, 상기 각도조정수단은 상기 슬릿판을 주사방향에 대해서 회전이동시키는 액추에이터인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 빔위치 검출수단의 각도의 교정이 자동으로 행해지기 때문에, 공정수를 늘리지 않고 묘화의 왜곡의 보정 정밀도를 향상할 수 있다.

본 발명의 청구항9에 기재된 노광장치는, 상기 슬릿판으로 형성하고, 상기 검출용 슬릿을, 상기 유리판 상에 차광막을 형성하고, 그 차광막에 있어서의 광빔 을 통과시키는 부분의 상기 차광막을 제거하여 형성한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 슬릿판이 유리제이므로, 온도변화에 의한 오차가 생기기 어렵게 할 수 있다.

본 발명의 청구항10에 기재된 노광장치는, 상기 차광막이 크롬막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 차광막에 얇은 크롬막을 이용함으로써 고정밀도의 가공이 가능하게 되고, 빔위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

본 발명의 청구항11에 기재된 노광장치는, 상기 유리판이 석영유리판인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 슬릿판이 석영유리제이므로, 온도변화에 의한 오차가 생기기 어렵게 할 수 있다.

본 발명의 멀티빔 노광장치에 관한 실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 14를 참조하면서 설명한다.

[화상형성장치의 구성]

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 멀티빔 노광장치로서 구성되는 화상형성장치(10)는, 소위 평판형으로 구성한 것이고, 4개의 다리부재(12A)에 지지된 베이스 다이(12)와, 이 베이스 다이(12) 상에 설치된 도면 중 Y방향으로 이동하고, 예컨대 프린트 기판(PCB), 컬러의 액정디스플레이(LCD)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이라는 유리기판의 표면에 감광재료를 형성한 것 등인 감광재료를 적재 고정하여 이동하는 이동 스테이지(14)와, 자외파장영역을 포함하는, 일방향으로 연장된 멀티빔을 레이저광으로서 출사하는 광원유닛(16)과, 이 멀티빔을, 원하는 화상 데이터에 기초하여 멀티빔의 위치에 따라 공간변조하고, 멀티빔의 파장영역에 감도를 갖는 감광재료에, 이 변조된 멀티빔을 노광빔으로서 조사하는 노광헤드유닛(18)과, 이동 스테이지(14)의 이동에 따라서 노광헤드유닛(18)에 공급하는 변조신호를 화상 데이터로부터 생성하는 제어유닛(20)을 주로 가지고서 구성된다.

상기 화상형성장치(10)에서는, 이동 스테이지(14)의 상방에 감광재료를 노광하기 위한 노광헤드유닛(18)을 배치한다. 이 노광헤드유닛(18)에는, 복수의 노광헤드(26)를 설치한다. 각 노광헤드(26)에는, 광원유닛(16)으로부터 각각 인출된 번들형상 광파이버(28)를 접속한다.

상기 화상형성장치(10)에는, 베이스 다이(12)를 걸치도록 문형상 프레임(22)을 설치하고, 그 양면에 각각 1쌍의 위치검출센서(24)를 설치한다. 이 위치검출센서(24)는, 이동 스테이지(14)의 통과를 검지하였을 때의 검출신호를 제어유닛(20)에 제공한다.

상기 화상형성장치(10)에서는, 베이스 다이(12)의 상면에, 스테이지 이동방향을 따라 연장된 2개의 가이드(30)를 설치한다. 이 2개의 가이드(30) 상에는, 이동 스테이지(14)를 왕복이동가능하게 장착한다. 이 이동 스테이지(14)는, 도시하지 않은 선형 모터에 의해서, 예컨대, 1000㎜의 이동량을 40㎜/초라는 비교적 저속의 일정 속도로 이동되도록 구성한다.

상기 화상형성장치(10)에서는, 고정된 노광헤드유닛(18)에 대해서, 이동 스 테이지(14)에 적재된 감광재료(기판)를 이동하면서, 주사 노광한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 노광헤드유닛(18)의 내부에 m행n열(예컨대, 2행4열)의 대략 매트릭스형상으로 배열된 복수(예컨대, 8개)의 노광헤드(26)를 설치한다.

노광헤드(26)에 의한 노광영역(32)은, 예컨대 주사방향을 단변으로 하는 직사각형상으로 구성한다. 이 경우, 감광재료(11)에는, 그 주사노광의 이동동작에 따라 노광헤드(26)마다 띠형상의 노광 종료 영역(34)이 형성된다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 띠형상의 노광 종료 영역(34)이 주사방향과 직교하는 방향으로 간극 없이 배열되도록, 라인상으로 배열된 각 행의 노광헤드(26) 각각은, 배열방향으로 소정간격(노광영역의 장변의 자연수배) 어긋나게 배치되어 있다. 이 때문에, 예컨대 제 1 행째의 노광영역(32)과 제 2 행째의 노광영역(32) 사이의 노광가능하지 않은 부분은, 제 2 행째의 노광영역(32)에 의해 노광할 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 각 노광헤드(26)는, 각각 입사된 광빔을 화상 데이터에 따라 각 화소마다 변조하는 공간광 변조소자로서, 디지털 마이크로미러 장치(DMD)(36)를 구비하고 있다. 이 DMD(36)는, 데이터 처리수단과 미러 구동제어수단을 구비한 제어유닛(제어수단)(20)에 접속되어 있다.

상기 제어유닛(20)의 데이터 처리부에서는, 입력된 화상 데이터에 기초하여, 각 노광헤드(26)마다 DMD(36)의 제어해야할 영역 내의 각 마이크로미러를 구동제어하는 제어신호를 생성한다. 또한, DMD 컨트롤러로서의 미러 구동제어수단에서는, 화상 데이터 처리부에서 생성한 제어신호에 기초하여, 각 노광헤드(26)마다 DMD(36)에 있어서의 각 마이크로미러의 반사면의 각도를 제어한다. 또한, 이 반사면의 각도의 제어에 대해서는 후술한다.

각 노광헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광입사측에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자외파장영역을 포함하는 일방향으로 연장된 멀티빔을 레이저광으로서 출사하는 조명장치인 광원유닛(16)으로부터 각각 인출된 번들형상 광파이버(28)가 접속된다.

광원유닛(16)은, 도시하지 않은 그 내부에, 복수의 반도체 레이저 칩으로부터 출사된 레이저광을 함파하여 광파이버에 입력하는 합파모듈이 복수개 설치되어 있다. 각 합파모듈로부터 연장되는 광파이버는, 합파된 레이저광을 전파하는 합파 광파이버로서, 복수의 광파이버가 1개로 묶여져서 번들형상의 광파이버(28)로서 형성된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 각 노광헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광입사측에는, 번들형상 광파이버(28)의 접속단부로부터 출사된 레이저광을 DMD(36)를 향해 반사하는 미러(42)가 배치되어 있다.

DMD(36)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, SRAM셀(메모리셀)(44) 상에, 미소 미러(마이크로미러)(46)가 지주에 의해 지지되어 배치된 것이고, 화소(픽셀)를 구성하는 다수의(예컨대, 600개×800개)의 미소미러를 격자형상으로 배열한 미러장치로서 구성되어 있고, 각 픽셀에는, 최상부에 지주에 지지된 마이크로미러(46)가 설치되어 있고, 마이크로미러(46)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다.

또한, 마이크로미러(46)의 바로밑에는, 도시하지 않은 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 통해서 통상의 반도체 메모리의 제조라인에서 제조되는 실리콘게이트의 CMOS의 SRAM셀(44)이 배치되어 있고, 전체는 모놀리식(일체형)으로 구성되어 있다.

DMD(36)의 SRAM셀(44)에 디지털 신호가 기록되면, 지주에 지지된 마이크로미러(42)가, 대각선을 중심으로 하여 DMD(36)가 배치된 기판측으로 대해서 ±α도(예컨대 ±10도)의 범위에서 경사진다. 도 7(A)은, 마이크로미러(46)가 온 상태인 +α도로 경사진 상태를 나타내고, 도 7(B)은, 마이크로미러(46)가 오프 상태인 -α도로 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상신호에 따라서, DMD(36)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로미러(46)의 경사를, 도 6에 나타내는 바와 같이 제어함으로써, DMD(36)에 입사된 광은 각각의 마이크로미러(46)의 경사 방향으로 반사된다.

또한, 도 6에는, DMD(36)의 일부를 확대하고, 마이크로미러(46)가 +α도 또는 -α도로 제어되어 있는 상태의 일례를 나타낸다. 각각의 마이크로미러(46)의 온오프(on/off)제어는, DMD(36)에 접속된 상기 제어유닛(20)에 의해 행해지므로, 온상태의 마이크로미러(46)에 의해 반사된 광은 노광상태로 변조되고, DMD(36)의 광출사측에 설치된 투영광학계(도 4 참조)에 입사한다. 또한, 오프 상태의 마이크로미러(46)에 의해 반사된 광은 비노광상태로 변조되고, 광흡수체(도시생략)에 입사된다.

또한, DMD(36)는, 그 단변방향이 부주사방향과 소정 각도(θ)(예컨대 0.1° ~0.5°)를 이루도록 약간 경사지게 하여 배치하는 것이 바람직하다. 도 5(A)는 DMD(36)를 경사지게 하지 않은 경우의 각 마이크로미러에 의한 반사광 상(노광 빔)(48)의 주사 궤적을 나타내고, 도 5(B)는 DMD(36)를 경사지게 한 경우의 노광 빔(48)의 주사 궤적을 나타내고 있다.

DMD(36)에는, 길이방향(행방향)을 따라서 마이크로미러(46)가 다수개(예컨대 800개) 배열된 마이크로미러열이, 두께방향으로 다수조(예컨대 600조) 배열되어 있지만, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이, DMD(36)를 경사지게 함으로써, 각 마이크로미러(46)에 의한 노광 빔(48)의 주사 궤적(주사선)의 피치(P2)가, DMD(36)를 경사지게 하지 않은 경우의 주사선의 피치(P1)보다 좁게 되고, 해상도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 한편, DMD(36)의 경사각은 미소하므로, DMD(36)를 경사지게 한 경우의 주사폭(W2)과, DMD(36)를 경사지게 하지 않은 경우의 주사폭(W1)은 거의 동일하다.

또한, 다른 마이크로미러열에 의해 동일 주사선 상에 있어서의 거의 동일한 위치(점)가 겹쳐서 노광(다중노광)되게 된다. 이와 같이, 다중노광됨으로써, 노광위치의 미소량을 컨트롤할 수 있어, 고정밀 및 고세밀한 노광을 실현할 수 있다. 또한, 주사방향으로 배열된 복수의 노광헤드 간의 연결눈을 미소량의 노광위치제어에 의해 단차없이 연결할 수 있다.

또한, DMD(36)를 경사지게 하는 대신에, 각 마이크로미러열을 주사방향과 직교하는 방향으로 소정 간격 어긋나게 하여 지그재그상으로 배치하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 노광헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광반사측에 설치된 투영광학계(결상광학계)에 대해서 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 노광헤드(26)에 있어서의 DMD(36)의 광반사측에 설치되는 투영광학계는, DMD(36)의 광반사측의 노광면에 있는 감광재료(11) 상에 광원상을 투영하기 위해서, DMD(36)측으로부터 감광재료(11)를 향해 순차적으로, 렌즈계(50,52), 마이크로렌즈 어레이(54), 대물 렌즈계(56,58)의 각 노광용 광학부재가 배치되어 구성되어 있다.

여기서, 렌즈계(50,52)는 확대광학계로서 구성되어 있고, DMD(36)에 의해 반사되는 광선다발의 단면적을 확대함으로써, 감광재료(11) 상의 DMD(36)에 의해 반사된 광선다발에 의한 노광영역(32)(도 2에 도시)의 면적을 소요의 크기로 확대하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(54)는, 광원유닛(16)으로부터 각 광파이버(28)를 통해서 조사된 레이저광을 반사하는 DMD(36)의 각 마이크로미러(46)에 1대1로 대응하는 복수의 마이크로렌즈(60)가 일체적으로 형성된 것이고, 각 마이크로렌즈(60)는, 각각 렌즈계(50,52)를 투과한 각 레이저빔의 광축 상에 각각 배치되어 있다.

이 마이크로렌즈 어레이(54)는, 직사각형 평판형상으로 형성되고, 각 마이크로렌즈(60)를 형성한 부분에는, 각각 조리개(62)를 일체적으로 배치한다. 이 조리개(62)는, 각 마이크로렌즈(60)에 1대1로 대응하여 배치된 구경 조리개(aperture stop)로서 구성한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 대물 렌즈계(56,58)는, 예컨대, 등배광학계로서 구성되어 있다. 또한 감광재료(11)는, 대물렌즈계(56,58)의 후방 초점위치에 배치된다. 또한, 투영광학계에 있어서의 각 렌즈계(50,52), 대물렌즈계(56,58)는, 도 4에 있어서 각각 1장의 렌즈로서 나타내어져 있지만, 복수장의 렌즈(예컨대, 볼록렌즈와 오목렌즈)를 조합시킨 것이어도 좋다.

상술한 바와 같이 구성된 화상형성장치(10)에는, 노광헤드(26)의 투영광학계에 있어서의 각 렌즈계(50,52)나 대물렌즈계(56,58) 등이 갖는 디스토션이나, 노광헤드(26)로 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 경시변화되는 묘화의 왜곡량을, 적절히 검출하기 위한 묘화의 왜곡량 검출수단을 설치한다.

이 묘화의 왜곡량 검출수단의 일부로서 도 3 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 이 화상형성장치(10)에는, 그 이동 스테이지(14)의 반송방향 상류측에, 조사된 빔위치를 검출하기 위한 빔위치 검출수단을 배치한다.

이 빔위치 검출수단은, 이동 스테이지(14)에 있어서의 반송방향(주사방향)을 따라서 상류측의 끝 가장자리부에 일체적으로 설치된 슬릿판(70)과, 이 슬릿판(70)의 이면측에, 각 슬릿마다 대응하여 설치한 광검지수단으로서의 감광장치(72)를 갖는다.

이 슬릿판(70)은, 이동 스테이지(14)의 폭방향 전체길이의 길이를 갖는 직사각형 긴 판형상의 석영유리판에 차광용 얇은 크롬막(크롬마스크, 에멀션마스크)을 형성하고, 이 크롬막의 소정 복수 위치에, 각각 레이저빔을 통과시키도록 X방향을 향해 개방하는 「く」자형 부분의 크롬막을 에칭가공(예컨대 크롬막에 마스크하여 슬릿을 패터닝하고, 에칭액으로 크롬막의 슬릿부분을 용출시키는 가공)에 의해 제 거하여 형성한 검출용 슬릿(74)을 뚫어 형성한다.

이와 같이 구성한 슬릿판(70)은, 석영유리제이므로, 온도변화에 의한 오차가 생기기 어렵고, 또한 차광용의 얇은 크롬막을 이용함으로써, 빔위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

도 8 및 도 11(A)에 나타내는 바와 같이, 「く」자형의 검출용 슬릿(74)은, 그 반송방향 상류측에 위치하는 소정 길이를 갖는 직선상의 제 1 슬릿부(74a)와 반송방향 하류측에 위치하는 소정 길이를 갖는 직석상의 제 2 슬릿부(74b)를 각각의 일단부에서 직각으로 접속한 형상으로 형성한다. 즉, 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)는 서로 직교함과 아울러, Y축(주행방향)에 대해서 제 1 슬릿부(74a)는 135°, 제 2 슬릿부(74b)는 45°의 각도를 갖도록 구성한다. 또한, 본 실시형태에서는, 주사방향을 Y축으로 하고, 이것에 직교하는 방향[노광헤드(26)의 배열방향]을 X축으로 한다.

또한, 검출용 슬릿(74)에 있어서의 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)는, 주사방향에 대해서 45°의 각도를 이루도록 형성하는 것을 나타내었지만, 이들 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)를, 노광헤드(26)의 화소배열에 대해서 경사짐과 동시에, 주사방향, 즉 스테이지 이동방향에 대해서 경사지는 상태(서로가 평행하지 않게 배치한 상태)로 할 수 있으면, 주사방향에 대한 각도를 임의로 설정하여도 좋다. 또한, 검출용 슬릿(74) 대신에 회절격자를 사용하여도 좋다.

각 검출용 슬릿(74) 바로밑의 각 소정위치에는, 각각 노광헤드(26)로부터의 광을 검출하는 감광장치(72)(CCD, CMOS 또는 포트디텍터 등이어도 좋다)를 배치한 다.

이 화상형성장치(10)에서는, 제어수단인 제어유닛(20)에, 왜곡량 검출수단의 일부가 되는 전기계의 구성을 설치한다.

이 제어유닛(20)은 사용자가 지령을 입력하기 위한 스위치류를 갖는 지시입력수단을 가짐과 아울러, 도시하지 않지만, 왜곡량 연산수단의 일부를 겸하는 제어장치로서의 CPU 및 메모리를 갖는다. 이 제어장치는, DMD(36)에 있어서의 각각의 마이크로미러(46)를 구동제어할 수 있게 구성되어 있고, 화상 데이터에 대해서, 빔위치 검출수단으로 검출한 결과에 기초하여 왜곡보정처리를 행하여, 적절한 제어신호를 생성하여 DMD(36)를 제어함과 아울러, 감광재료(11)가 적재된 이동 스테이지(14)를 주사방향으로 구동제어한다. 또한, 제어장치는, 각 감광장치(72)로부터 검출신호를 송신함과 아울러, 화상형성장치(10)에서 노광처리를 할 때에 필요로 되는 광원유닛(16)이라는 화상형성장치(10)의 노광처리동작 전반에 관한 각종 장치의 제어를 행한다.

다음에, 이 화상형성장치(10)에 설치한 묘화의 왜곡량 검출수단에 있어서, 검출용 슬릿(74)을 이용하여 빔위치를 검출하는 수단에 대해서 설명한다.

우선, 화상형성장치(10)에 있어서, 피측정화소인 1개의 특정화소(Z1)를 점등하였을 때의 노광면 상에 실제로 조사된 위치를, 검출용 슬릿(74)을 이용하여 특정할 때의 수단에 대해서 설명한다.

이 경우에 제어장치는, 이동 스테이지(14)를 이동조작하여 슬릿판(70)의 소정 노광헤드(26)용의 소정 검출용 슬릿(74)을 노광헤드유닛(18)의 하방에 위치시킨 다.

다음에 제어장치는, 소정의 DMD(36)에 있어서의 특정화소(Z1)만을 온상태(점등상태)로 하도록 제어한다.

또한 제어장치는, 이동 스테이지(14)를 이동제어함으로써, 도 11(A)에 실선으로 나타내는 바와 같이, 검출용 슬릿(74)이 노광영역(32) 상의 소요 위치(예컨대 원점으로 해야 할 위치)가 되도록 이동시킨다. 이 때, 제어장치는, 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0,Y0)으로 인식하고, 메모리에 기억한다. 또한 도 12(A)에서는, Y축으로부터 반시계방향으로 회전하는 방향을 양의 각으로 한다.

다음에, 도 11(A)에 나타내는 바와 같이, 제어장치는, 이동 스테이지(14)를 이동제어함으로써, 검출용 슬릿(74)을 Y축을 따라서 도 11(A)를 향해 우측방향으로 이동을 개시시킨다. 그리고, 제어장치는, 도 11(A)을 향해 우측방향의 상상선으로 나타낸 위치에서, 도 11(B)에 예시하는 바와 같이, 점등되어 있는 특정화소(Z1)로부터의 광이 제 1 슬릿부(74a)를 투과하여 감광장치(72)에 의해 검출된 것을 검지하였을 때에 이동 스테이지(14)를 정지시킨다. 제어장치는, 이 때의 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0,Y11)로서 인식하고, 메모리에 기억한다.

다음에, 제어장치는, 이동 스테이지(14)를 이동조작하고, 검출용 슬릿(74)을 Y축을 따라서 도 11(A)을 향하여 좌측방향으로 이동을 개시시킨다. 그리고, 제어장치는, 도 11(A)을 향해서 좌측방향의 상상선으로 나타낸 위치에서, 도 11(B)에 예시하는 바와 같이 점등되어 있는 특정화소(Z1)로부터의 광이 제 1 슬릿부(74a)를 투과하여 감광장치(72)에 의해 검출된 것을 검지하였을 때에, 이동 스테이지(14)를 정지시킨다. 제어장치는, 이 때의 제 1 슬릿부(74a)와, 제 2 슬릿부(74b)의 교점을 (X0,Y12)로서 인식하고, 메모리에 기억한다.

다음에, 제어장치는, 메모리에 기억한, 좌표 (X0,Y11)과 (X0,Y12)를 판독하여, 특정화소(Z1)의 좌표를 구하고, 실제의 위치를 특정하기 위해 하기식으로 연산을 행한다. 여기서, 특정화소(Z1)의 좌표를 (X1,Y1)로 하면, X1=X0+(Y11-Y12)/2로 표시되고, Y1=(Y11+Y12)/2로 표시된다.

또한, 상술한 바와 같이 제 1 슬릿부(74a)와 교차하는 제 2 슬릿부(74b)를 갖는 검출용 슬릿(74)과, 감광장치(72)를 조합시켜 이용하는 경우에는, 감광장치(72)가, 제 1 슬릿부(74a) 또는 제 2 슬릿부(74b)를 통과하는 소정 범위의 광만을 검출하게 된다. 따라서, 감광장치(72)는, 제 1 슬릿부(74a) 또는 제 2 슬릿부(74b)에 대응하는 좁은 범위만의 광량을 검출하는 미세하고 특별한 구성으로 하는 일없이, 시판의 염가의 것 등을 이용할 수 있다.

다음에, 이 화상형성장치(10)에 있어서, 1개의 노광헤드(26)에 의해서 노광면 상에 상(像)을 투영가능한 노광영역(전체면 노광영역)(32)의 묘화의 왜곡량을 검출하기 위한 수단에 대해서 설명한다.

전체면 노광영역으로서의 노광영역(32)의 왜곡량을 검출하기 위해서, 이 화상형성장치(10)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1개의 노광영역(32)에 대해서 복수, 본 실시형태에서는 5개의 검출용 슬릿(74)이 동시에 위치검출되도록 구성한다.

이 때문에, 1개의 노광헤드(26)에 의한 노광영역(32) 내에는, 측정대상이 되는 노광영역 내에서 평균적으로 분산하여 점재하는 복수의 피측정화소를 설정한다. 본 실시형태에서는, 피측정화소를 5조로 설정한다. 이들 복수의 피측정화소를, 노광영역(32)의 중심에 대해서 대상위치로 설정한다. 도 8에 나타내는 노광영역(32)에서는, 그 길이방향 중앙위치에 배치한 1조(여기서는 피측정화소 3개로 1조)의 피측정화소(Zc1,Zc2,Zc3)에 대해서, 좌우대칭으로 2조씩의 피측정화소(Za1,Za2,Za3,Zb1,Zb2,Zb3)의 쌍과, Zd1,Zd2,Zd3,Ze1,Ze2,Ze3 쌍을 설정한다.

또한 도 8에 나타내는 바와 같이, 슬릿판(70)에는, 각 피측정화소의 조를 검출가능하게 각각 대응하는 위치에, 5개의 검출용 슬릿(74A,74B,74C,74D 및 74E)을 배치한다.

또한, 미리 슬릿판(70)에 형성한 5개의 검출용 슬릿(74A,74B,74C,74D 및 74E) 사이의 가공오차를 조정할 때의 연산을 용이하게 하기 위해서, 제 1 슬릿부(74a)와 제 2 슬릿부(74b)의 교점의 상대적인 좌표위치의 관계를 구한다. 예컨대 도 9에 나타내는 슬릿판(70)에서는, 제 1 검출용 슬릿(74A)의 좌표(X1,Y1)를 기준으로 하면, 제 2 검출용 슬릿(74B)의 좌표가 (X1+I1,Y1), 제 3 검출용 슬릿(74C)의 좌표가 (X1+I1+I2,Y1), 제 4 검출용 슬릿(74D)의 좌표가 (X1+I1+I2+I3, Y1+m1), 제 5의 검출용 슬릿(74E)(X1+I1+I2+I3+I4, Y1)이 된다.

다음에 상술한 조건을 기준으로 하여, 제어장치가 노광영역(32)의 왜곡량을 검출하는 경우에는, 제어장치가 DMD(36)를 제어하여, 소정 1군(群)의 피측정화소(Za1,Za2,Za3,Zb1,Zb2,Zb3,Zc1,Zc2,Zc3,Zd1,Zd2,Zd3,Ze1,Ze2,Ze3)를 온상태로 하여 슬릿판(70)을 설치한 이동 스테이지(14)를 각 노광헤드(26)의 바로밑에서 이동시킴으로써, 이들 피측정화소 각각에 대해서, 각각 대응하는 검출용 슬릿(74A,74B,74C,74D 및 74E)을 이용하여 좌표를 구한다. 이 때, 소정 1군의 피측정화소는 개개에 온상태로 하여도 좋고, 또한 모두를 온상태로 하여 검출하여도 좋다.

다음에, 제어장치는, DMD(36)에 있어서의 각 피측정화소에 대응한 소정 마이크로미러(46)의 반사면[노광영역(32)]에 투사된 소정 광빔의 노광점 위치정보로부터, 이들의 상대적인 위치 어긋남을 각각 연산함으로써, 도 10에 예시하는 바와 같은 노광영역(32) 내에 있어서의 묘화의 왜곡량(왜곡상태)을 구한다.

도 12에는, 1헤드 내에 있어서의 묘화의 왜곡과 보정방법, 화상에의 영향을 나타낸다.

도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 광학계나 감광재료에 왜곡이 없는 상태이면, DMD(36)에 입력되는 화상 데이터는 도 12(b)와 같이 특별히 보정되지 않고, 그대로 감광재료(11) 상에 출력되는 것이므로 도 12(a)와 같이 이상적인 화상이 묘화된다.

그러나 출사된 빔에 의해 노광처리할 때에 온도나 진동이라는 요인에 의해 변화되는 묘화의 왜곡을 1헤드 내의 화상에 있어서 생기는 경우에는, 노광영역(32)에 노광된 화상(99)은[보정하지 않은 화상을 그대로 DMD(36)에 입력하면] 도 12(c)와 같이 변형하여 버리고, 그 때문에 보정이 필요하게 된다.

그래서 도 12(f)와 같이, DMD(36)에 입력되는 화상 데이터를 보정하고, 감광재료(11) 상에 출력되는 화상 그자체를 위치 어긋남 검출수단으로 검출한 위치정보 로부터, 왜곡량 연산수단에 의해 묘화의 왜곡량을 구하고, 이 검출된 묘화의 왜곡량에 대응하여 적절하게 보정하면, 최종적으로 왜곡이 없는 올바른 화상(99')이 얻어진다.

이 화상형성장치(10)에서는, 상술한 바와 같은 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출한 묘화의 왜곡량(왜곡상태)에 기초하여, 이 화상형성장치(10)에 적용가능한 화상 데이터 또는 노광점 좌표 데이터 등에 대한 보정처리[예컨대 종래의 디스토션을 보정할 때의, 실측값(왜곡량으로부터 연산된 값)을 노광점 좌표 데이터로서 이용하는 보정의 수단]를 실시하여 적절한 수정을 행하고, DMD(36)를 제어하여, 고정밀도로 묘화 패턴을 노광처리하고, 감광재료 상에 패턴노광하는 처리의 품질을 향상한다.

또한, 상술한 화상형성장치(10)에서는, 슬릿판(70)에 복수의 검출용 슬릿(74A,74B,74C,74D 및 74E)을 형성하고, 각각에 대응하여 감광장치(72)를 설치한 것에 대해서 설명하였지만, 단일한 검출용 슬릿(74)과 단일한 감광장치(72)를 조합시킨 것을, 이동 스테이지(14)에 대해서 X축방향으로 이동하여 각 피측정화소의 조마다 위치검출을 행하도록 구성하여도 좋다.

이 경우에는, 단일한 검출용 슬릿(74)과 단일한 감광장치(72)를 조합시킨 것의 X축방향에 대한 이동위치정보와, 피측정화소를 점등하였을 때의 노광면 상에 실제로 조사된 노광점 위치정보를 연산하여, 묘화의 왜곡량(왜곡상태)을 구한다.

[화상형성장치의 동작]

다음에, 상술한 바와 같이 구성한 화상형성장치(10)의 동작에 대해서 설명한 다.

이 화상형성장치(10)에 설치하는 파이버 어레이 광원인 광원유닛(16)은, 도시하지 않지만, 레이저 발광소자 각각으로부터 발산광상태에서 출사한 자외선 등의 레이저빔을 콜리메이터 렌즈에 의해서 평행광화하여 집광 렌즈에 의해서 집광하고, 멀티모드 광파이버의 코어의 입사 끝면으로부터 입사하여 광파이버 내를 전파시키고, 레이저 출사부에서 1개의 레이저빔으로 합파시켜서 멀티모드 광파이버의 출사단부에 결합시킨 광파이버(28)로부터 출사한다.

이 화상형성장치(10)에서는, 노광 패턴에 다른 화상 데이터가, DMD(36)에 접속된 제어유닛(20)에 입력되고, 제어유닛(20) 내의 메모리에 일단 기억된다. 이 화상 데이터는, 화상을 구성하는 각 화소의 농도를 2값(점의 기록의 유무)으로 표시한 데이터이다. 이 화상 데이터는, 제어장치에 의해, 상술한 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출한 묘화의 왜곡량(왜곡상태)에 기초하여, 적절하게 보정된다.

감광재료(11)를 표면에 흡착한 이동 스테이지(14)는, 도시하지 않은 구동장치에 의해, 가이드(30)를 따라 반송방향 상류측으로부터 하류측으로 일정 속도로 이동된다. 이동 스테이지(14)가 문형상 프레임(22)의 아래를 통과할 때에, 문형상 프레임(22)에 설치된 위치검출센서(24)에 의해 감광재료(11)의 선단이 검출되면, 메모리에 기억된 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출한 묘화의 왜곡량에 기초하여 보정이 종료된 화상 데이터가 복수 라인분씩 순차 판독되고, 데이터 처리부로서의 제어장치에서 판독된 화상 데이터에 기초하여 각 노광헤드(26)마다 제어신호가 생성된다. 또한, 제어장치에서 판독된 미보정의 화상 데이터에 기초하여 각 노광헤드 (26)마다 제어신호를 생성할 때에, 상기 묘화의 왜곡량 검출수단으로 검출한 묘화의 왜곡량(왜곡상태)에 기초하여 보정하는 처리를 행하도록 하여도 좋다. 그리고, 이 생성된 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(26)마다 공간광 변조소자(DMD)(36)의 마이크로미러 각각이 온오프 제어한다.

광원유닛(16)으로부터 공간광 변조소자(DMD)(36)에 레이저광이 조사되면, DMD(36)의 마이크로미러가 온상태일 때에 반사된 레이저광은, 적절하게 보정된 묘화를 위한 노광위치에 결상된다. 이와 같이 하여, 광원유닛(16)으로부터 출사된 레이저광이 화소마다 온오프되어, 감광재료(11)가 노광처리된다.

또한, 감광재료(11)가 이동 스테이지(14)와 함께 일정속도로 이동됨으로써, 감광재료(11)가 노광헤드유닛(18)에 의해 스테이지 이동방향과 반대의 방향으로 주사되고, 각 노광헤드(26)마다 띠형상의 노광 종료 영역(34)(도 2에 도시)이 형성된다.

노광헤드유닛(18)에 의한 감광재료(11)의 주사가 종료하고, 위치검출센서(24)에 의해 감광재료(11)의 후단이 검출되면, 이동 스테이지(14)는, 도시하지 않은 구동장치에 의해, 가이드(30)를 따라 반송방향 최상류측에 있는 원점으로 복귀하고, 다시, 가이드(30)를 따라 반송방향 상류측으로부터 하류측으로 일정속도로 이동된다.

또한, 본 실시형태에 관한 화상형성장치(10)에서는, 노광헤드(26)에 이용하는 공간광 변조소자로서 DMD를 이용하였지만, 예컨대, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 공간광 변조소자(SLM; Special Light Modulator)나, 전기광학효과에 의해 투과광을 변조하는 광학소자(PLZT 소자)나 액정광셔터(FLC) 등, MEMS 타입 이외의 공간광 변조소자를 DMD 대신에 이용할 수 있다.

또한, MEMS는, IC 제조 프로세스를 기반으로 한 마이크로 머시닝기술에 의한 마이크로 사이즈의 센서, 액추에이터, 그리고 제어회로를 집적화한 미세 시스템의 총칭이고, MEMS 타입의 공간광 변조소자는, 정전기력을 이용한 전기기계동작에 의해 구동되는 공간광 변조소자를 의미하고 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 화상형성장치(10)에서는, 노광헤드(26)에 이용하는 공간광 변조소자(DMD)(14)를, 복수의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단으로 치환되어 구성하여도 좋다. 이 복수의 화소를 선택적으로 온/오프하는 수단은, 예컨대, 각 화소에 대응한 레이저빔을 선택적으로 온/오프하여 출사가능하게 한 레이저 광원으로 구성하고, 또는, 각 미소 레이저 발광면을 각 화소에 대응하여 배치함으로써 면발광 레이저 소자를 형성하고, 각 미소 레이저 발광면을 선택적으로 온/오프하여 발광가능하게 한 레이저 광원으로 구성할 수 있다.

그런데, 경시적인 원인 등에 의해 슬릿판(70)이 주사방향과 직교하는 방향에 대해서 도 13(a)과 같이 각도(θ)로 경사져 있는 경우에는, 노광영역(32)에 노광된 화상(99)은 슬릿판(70)의 경사에 의해서 왜곡을 오검출하고, 실선과 같이[보정하지 않은 화상을 그대로 DMD(36)에 입력하면] 변형하여 버린다.

그래서 슬릿판(70)과 주사방향과 직교하는 방향에 평행한 직선과의 각도(θ) 또는, 노광헤드(26)와 슬릿판(70)의 각도(θScale)를 측정하여, 경사를 교정할 필요가 있다.

도 14에는, 슬릿판과 노광헤드의 각도측정방법을 나타낸다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 각 노광헤드(26)는 화소마다 노광의 온오프가 가능하게 되어 있다.

즉, 각각 입사된 광빔을 화상 데이터에 따라 각 화소마다 변조하는 공간광 변조소자로서, 디지털 마이크로미러 장치(DMD)(36)를 구비하고 있다. 노광헤드(26)로부터 출사된 레이저광이 DMD(36)에 조사되면, DMD(36)의 마이크로미러가 온상태일 때에 반사된 레이저광은, 렌즈계에 의해 감광재료(11)의 노광면 상에 결상된다. 레이저광이 화소마다 온오프되어, 감광재료(11)가 DMD(36)의 사용화소수와 거의 동일 수의 화소단위(노광영역)로 노광된다.

노광빔위치의 검출수단으로서, 레이저빔에 의한 노광위치를 검출하는 검출용 슬릿(74)을 구비하는 슬릿판(70)이 설치되고, 또한 1개의 노광헤드유닛(18)에 대해서 2개이상의 검출용 슬릿(74)이 설치되어 있다.

우선 도 14의 헤드(1)에 있어서 화소(1-a,1-b,1-c)를 순차 점등한다 이 중 주사방향(Y방향)으로 일직선 상에 배열된 1-a,1-b의 헤드(1) 상에 있어서의 화소위치(좌표)를 구함으로써, 주사방향에 대한 헤드(1)의 각도인 θhead를 산출할 수 있다. 다음에 동일 행(헤드(1) 상) 상의 화소(1-b,1-c)의 헤드(1) 상에 있어서의 화소위치(좌표)를 구함으로써, 헤드(1)에 대한 슬릿판(70)의 각도인 θScale을 산출할 수 있다.

최후에 상기 2개의 각도 즉 θhead와 θscale이 같게 되도록 슬릿판(70)의 각도를 각도조정장치(95)로 조정한다.

상기 조정에 의해 주사방향(Y방향)에 대해서 슬릿판(70)을 올바르게 수직방향에 각도 맞추게 할 수 있으므로, 복수의 노광헤드(26) 내의 화소위치를 정확한 좌표계로 측정할 수 있게 되고, 정확하게 노광화상의 왜곡 보정을 한 노광을 실현할 수 있게 된다.

즉, 헤드(1)와 주사방향의 각도, 헤드(1)와 슬릿판(70)의 각도는 검출가능하기 때문에, 이 2개로부터 주사방향과 슬릿판(70)의 각도를 검출ㆍ교정할 수 있다.

상기 구성으로 함으로써, 화상형성장치(10) 내에 있는 좌표기준이 되는 슬릿판(70)을 자신으로 고정밀도로 위치보정할 수 있다. 이것에 의해 화상형성장치(10) 내에서 경시변화가 있던 때, 가령 이동 스테이지(14)의 주사방향이 변화하거나, 또는 슬릿판(70)의 설치각도가 주사방향에 대해서 변화한 경우 등에 주사방향을 측정하기 위한 고정밀도의 측정장치를 필요로 하지 않고, 장치 내의 기능정도로 교정가능하므로, 화상형성장치(10) 전체의 경시 신뢰성이 향상된다.

또한, 기계적으로 슬릿판(70)의 각도를 교정하는 방법 외에, 도 13(b)과 같이, DMD(36)에 입력되는 화상 데이터를 검출된 각도(θ)에 따라 보정하고, 감광재료(11) 상에 출력되는 화상 그자체를 적절하게 보정하면, 슬릿판(70)의 경사에 의해 오검출된 왜곡이 없는 올바른 화상(99)이 얻어진다.

또한, 본 발명의 멀티빔 노광장치는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서, 그 외 각종 구성을 가질 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 관한 노광장치에 의하면, 복수의 화소를 선택적으로 변조하는 수단측으로부터 출사된 빔에 의해 노광할 때에, 온도나 진동이라는 요인에 의해 경시 변화되는 묘화의 왜곡량을 적절하게 검출할 수 있으므로, 이 검출되 묘화의 왜곡량에 대응하여 적절하게 보정하고, 보다 고정밀도의 묘화를 행하여 고품질의 노광화상이 얻어진다라는 효과가 있다.

Claims

복수의 화소를 가지며 각 화소마다 광원으로부터 조사된 광을 변조하는 변조수단을 갖고,

화상 데이터에 기초하여 상기 변조수단의 복수의 화소를 각 화소마다 변조함으로써 노광면 상에 묘화상을 노광하는 노광장치에 있어서,

상기 변조수단 중 피측정화소로서 소정의 복수 화소로부터 노광면 상에 조사된 각 광빔의 노광점 위치정보를 검출하는 빔위치 검출수단; 및

상기 변조수단에 있어서의 상기 피측정화소의 위치정보와, 상기 빔위치 검출수단을 이용하여 검출된 각 피측정화소로부터 각각 노광면에 조사된 광빔의 각 노광점 위치정보로부터, 이들의 상대적인 위치 어긋남을 산출하는 위치 어긋남 산출수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 위치 어긋남 산출수단으로부터 산출된 상대적인 위치 어긋남으로부터 묘화상의 왜곡량을 산출하는 왜곡량 산출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제2항에 있어서, 상기 왜곡량 산출수단에 의해 산출된 묘화상의 왜곡량에 기초하여, 화상 데이터를 보정하는 화상 데이터 보정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 빔위치 검출수단이, 노광면에 배치되는 감광재료를 적재하여 주사방향으로 이동하는 스테이지의 단부에 설치된 슬릿판과, 상기 슬릿판에 형성된 소정 길이를 갖는 직선상의 제 1 슬릿부와 소정 길이를 갖는 직선상의 제 2 슬릿부를 서로가 평행하지 않게 배치한 형상의 검출용 슬릿과, 상기 검출용 슬릿을 통과한 광빔을 수광하는 광검지수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
복수의 화소를 가지며 각 화소마다 광원으로부터 조사된 광을 변조하는 변조수단을 갖고,

화상 데이터에 기초하여 상기 변조수단의 복수의 화소를 각 화소마다 변조함으로써 노광면 상에 묘화상을 노광하는 노광장치에 있어서,

상기 변조수단 중 피측정화소로서 소정의 복수 화소로부터 노광면 상에 조사된 각 광빔의 노광점 위치정보를 검출하는 빔위치 검출수단을 구비하고,

상기 빔위치 검출수단은 상기 노광헤드에 대해서 주사방향으로 배열되어 있지 않은 2점이상의 측정개소에서 빔의 노광점 위치를 측정하고,

상기 노광점 위치로부터 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도를 검출하는 각도검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제5항에 있어서, 상기 각도검출수단에 의해 검출된 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도에 기초하여, 노광면 상에서 노광되는 화상 데이터를 보정하 는 화상 데이터 보정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔위치 검출수단의 주사방향에 대한 각도를 기계적으로 조정하는 각도조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔위치 검출수단은 슬릿판과 광검지수단으로 이루어지고, 상기 각도조정수단은 상기 슬릿판을 주사방향에 대해서 회전이동시키는 액추에이터인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제4항에 있어서, 상기 슬릿판을 유리판으로 형성하고, 상기 검출용 슬릿을, 상기 유리판 상에 차광막을 형성하고, 그 차광막에 있어서의 광빔을 통과시키는 부분의 상기 차광막을 제거하여 형성한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제9항에 있어서, 상기 차광막이 크롬막을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제10항에 있어서, 상기 유리판이 석영유리판인 것을 특징으로 하는 노광장치.