TW201716876A - 光源裝置、曝光裝置及光源控制方法 - Google Patents

光源裝置、曝光裝置及光源控制方法 Download PDF

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Abstract

提供能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線的光源裝置、具備該光源裝置的曝光裝置及光源控制方法。光源裝置(19)係具備依據第1波長特性之光線與第2波長特性之光線的所定光量比率，與從分別測定出藉由光蓄積部蓄積之射出光所包含之第1波長特性的光線之光量與第2波長特性的光線之光量的感測器所輸出的光量測定值，產生個別控制第1發光元件及第2發光元件的輸出的輸出控制訊號，並將產生的輸出控制訊號，輸出至第1發光元件及第2發光元件各別的控制部(10)。

Description

光源裝置、曝光裝置及光源控制方法
本發明係關於光源裝置、曝光裝置及光源控制方法。
先前，使用光微影法的電路圖案化，所為曝光工程，廣泛使用利用光罩的密接式曝光裝置。然而，近年來，為了配合電路的高精細、高密度化，逐漸使用未利用光罩的DMD(數位微鏡裝置(註冊商標))等的空間光調變元件，對光線進行調變來曝光的直接成像式曝光裝置(專利文獻1)。如此，將利用空間光調變元件的曝光裝置，稱為DI(direct image)曝光裝置。
但是，DI曝光裝置所用的光源，係為了實現高精細的圖案化，大多為單波長。另一方面，被曝光的光阻劑，有具有廣波長區域的感度者，也有單波長會不夠充分硬化之狀況及曝光時間變長之狀況。
因此，專利文獻2係揭示具備具有複數不同之波長特性的光源、分別對應複數光源的透鏡、重疊合成藉由該等透鏡所形成之像的光學合成元件的光源裝置。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-267719號公報
[專利文獻2]日本特開2012-063390號公報
但是，於光線的波長，有助於光阻劑的硬化的波長，及有助於光阻劑的光澤的波長，表示曝光之最佳各波長的光量之比例的光量比率，依據光阻劑的種類而不同。然而，前述專利文獻2所記載的技術中，光量比率僅在設計時設定，之後無法調整。因此，改變光阻劑時，無法以因應光阻劑的種類之最佳的光量比率的光線來進行曝光。
又，構成光源的發光元件，係因長時間的使用而劣化，照度降低。然後，其照度降低的比例係依各發光元件而不同。因此，因長時間的使用而光量比率變化，無法進行穩定的曝光。
因此，本發明的課題係提供能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線的光源裝置、具備該光源裝置的曝光裝置及光源控制方法。
為了解決前述課題，本發明的光源裝置之一樣態，係具備：第1發光元件，係射出第1波長特性之光線；第2發光元件，係射出與前述第1波長特性不同的第2波長特性之光線；光蓄積部，係蓄積來自前述第1發光元件之射出光與來自前述第2發光元件之射出光；及控制部，係依據前述第1波長特性之光線與前述第2波長特性之光線的所定光量比率，與從分別測定出藉由前述光蓄積部蓄積之前述射出光所包含之前述第1波長特性的光線之光量與前述第2波長特性的光線之光量的感測器所輸出的光量測定值，產生個別控制前述第1發光元件及前述第2發光元件的輸出的輸出控制訊號，並將產生的前述輸出控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件各別。
藉此，能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線。又，即使因經年劣化而射出特定波長之光線的發光元件的照度降低之狀況，也可個別控制各波長的光線的輸出，故可將光量比率保持為一定，可射出穩定的光線。
又，於前述的光源裝置中，前述光蓄積部，係具有使來自前述第1發光元件的射出光，在射入端進行光入射，在射出端進行射出的第1光纖、使來自前述第2發光元件的射出光，在射入端進行光入射，在射出端進行射出的第2光纖、及蓄積前述第1光纖的射出光與前述第2光纖的射出光的第3光纖，由以所定排列捆束前述第1光纖與前述第2光纖的射出端側，蓄積前述第1光纖的射 出光與前述第2光纖的射出光，並使其射入至前述第3光纖的射入端的光纖束所構成亦可。
藉此，捆束第1光纖與第2光纖的射出端，合成複數波長不同的光線，故不需要以所定排列嚴密地配置複數發光元件，可提升設置的自由度。又，可容易產生並射出無波長偏差之均勻的光線。進而，因為可容易進行發光元件的增設，所以容易進行高照度化。
進而，於前述的光源裝置中，更具備：輸出部，係將藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光，輸出至曝光裝置所具備的曝光頭；前述控制部，係取得於前述曝光裝置的曝光面中前述感測器所測定出的前述光量測定值亦可。如此，使用於曝光面中測定之光量測定值，個別控制第1發光元件及第2發光元件的輸出，所以，可將射出光調整為適合曝光的光線。
又，於前述的光源裝置中，更具備：輸出部，係將藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光，輸出至曝光裝置所具備的曝光頭；前述控制部，係取得於來自前述輸出部的前述射出光射入之前述曝光頭的光射入部中前述感測器所測定出的前述光量測定值亦可。如此，於從輸出部對曝光頭之光線的光射入部中測定光量，所以，可進行高精度的測定。
於前述的光源裝置中，前述控制部，係將使前述第1發光元件及前述第2發光元件個別點燈及熄燈的控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件 各別，從1個前述感測器取得使前述第1發光元件點燈，使前述第2發光元件熄燈時所測定之前述第1波長特性之光線的光量測定值，與使前述第1發光元件熄燈，使前述第2發光元件點燈時所測定之前述第2波長特性之光線的光量測定值亦可。如此，可藉由1個感測器來測定光量，所以，可防止起因於感測器的個體差之測定精度的降低。
又，於前述的光源裝置中，前述發光元件，係雷射二極體或發光二極體亦可。藉此，可容易實現射出不同之複數波長的光線的光源裝置。
又進而，前述的光源裝置中，具有複數前述光蓄積部；更具備：輸出部，係將藉由複數前述光蓄積部所分別蓄積的前述射出光，分別輸出至曝光裝置所具備的複數曝光頭；前述控制部，係針對前述複數曝光頭各別，取得前述感測器所測定的前述光量測定值，並依據前述光量測定值，修正前述複數曝光頭間之從前述曝光頭射出之光線的光量差亦可。藉此，可抑制曝光頭間的輸出的不均。
又，本發明的曝光裝置之一樣態，係具備：前述任一之光源裝置；曝光頭，係射入來自前述光源裝置的射出光；及感測器，係分別測定出前述第1波長特性之光線的光量與前述第2波長特性之光線的光量。可藉由光源裝置提供最佳的曝光條件，可進行穩定且適切的曝光。
進而，於前述的曝光裝置中，前述曝光頭，係具備排列對來自前述光源裝置之光線進行調變的像素部的空間光調變部；藉由利用前述空間光調變部而調變之光線，使感 光材料曝光亦可。藉此，於DI曝光裝置中，可進行穩定且適切的曝光。
又，本發明的光源控制方法之一樣態，係包含：取得步驟，係在蓄積從第1發光元件射出之第1波長特性的射出光，與從第2發光元件射出之與前述第1波長特性不同之第2波長特性的光線，並輸出至外部時，取得藉由感測器所測定之藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光所包含之前述第1波長特性的光線與前述第2波長特性的光線各別的光量測定值；產生步驟，係依據前述第1波長特性之光線與前述第2波長特性之光線的所定光量比率，與前述取得步驟中取得之前述光量測定值，產生個別控制前述第1發光元件及前述第2發光元件的輸出的輸出控制訊號；及輸出步驟，係將前述產生步驟中產生之前述輸出控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件各別。
藉此，能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線。又，即使因經年劣化而射出特定波長之光線的發光元件的照度降低之狀況，也可個別控制各波長的光線的輸出，故可將光量比率保持為一定，可射出穩定的光線。
依據本發明的光源裝置，能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線。所以，依據具備前述光源裝置的曝光裝置，能以因應光阻劑的種類之最佳的光量 比率的光線來進行曝光。
1‧‧‧光源(LD模組)
2‧‧‧光源(LD模組)
3‧‧‧LD光纖
4‧‧‧連接器
5‧‧‧第一光纖
6‧‧‧第一連接器
7‧‧‧第二光纖
8‧‧‧第三光纖
9‧‧‧第二連接器
10‧‧‧控制部
10a‧‧‧光量比率計算部
10b‧‧‧光源輸出控制部
10c‧‧‧光量比率計算部
10d‧‧‧光源輸出控制部
11‧‧‧基座
11a‧‧‧上面
12‧‧‧基板
13‧‧‧移動台
14‧‧‧曝光部
15‧‧‧腳部
16‧‧‧導引軌道
16a‧‧‧電磁石
17‧‧‧支柱
18‧‧‧曝光頭
19‧‧‧光源裝置
19a‧‧‧光源部
20‧‧‧光纖
21‧‧‧畫像處理單元
22‧‧‧訊號纜線
23‧‧‧閘門
24‧‧‧測距儀
25‧‧‧相機
41‧‧‧射入光學系
41a‧‧‧聚光透鏡
41b‧‧‧半透射光學元件
41c‧‧‧光學積分器
41d‧‧‧成像透鏡
41e‧‧‧鏡片
42‧‧‧光調變部
42a‧‧‧TIR稜鏡
42b‧‧‧DMD
43‧‧‧第一成像光學系
43a‧‧‧透鏡
43b‧‧‧透鏡
44‧‧‧微透鏡陣列(MLA)
45‧‧‧第二成像光學系
45a‧‧‧透鏡
45b‧‧‧透鏡
46‧‧‧焦點調整部
51‧‧‧受光感測器
52‧‧‧受光感測器
100‧‧‧曝光裝置
B1‧‧‧第一光纖束部
B2‧‧‧第二光纖束部
[圖1]揭示本實施形態之曝光裝置的一例的概略構造圖。
[圖2]揭示構成光源裝置之光源部的一例的概略構造圖。
[圖3]揭示曝光頭之一例的概略構造圖。
[圖4]光量比率控制的控制區塊圖。
[圖5]揭示光量比率控制處理順序的流程圖。
[圖6]總光量控制的控制區塊圖。
[圖7]揭示總光量控制處理順序的流程圖。
[圖8]揭示水銀燈之波長分布的圖。
[圖9]揭示雷射二極體的波長分布之一例的圖。
以下，依據圖面來說明本發明的實施形態。
圖1係揭示本實施形態之曝光裝置100的概略構造圖。
曝光裝置100係將利用空間光調變部(空間光調變元件)所調變的光線，透過成像光學系，使該光線所致之像，成像於感光材料(光阻劑)上來進行曝光的裝置。此種曝光裝置係因利用空間光調變元件來直接形成畫像，故不 需要遮罩(或者光罩(reticle))，被稱為DI(direct image：直接成像)曝光裝置。
曝光裝置100係具備形成為略長方形的平板狀，水平配置的基座11、可自由滑動地安裝於基座11，於表面吸附保持成為曝光對象的基板(工件)12的移動台13、對於被移動台13保持的基板12進行曝光的曝光部14。
基板12係例如於表面塗布或黏合感光材料的印刷配線基板及平面面板顯示器用玻璃基板等。曝光裝置100係藉由對於基板12進行曝光，例如將配線圖案等，以無遮罩製程記錄於基板12的感光材料。再者，在本實施形態中，將移動台13的移動方向設為Y方向，將水平面上與Y方向正交的方向(基板12的寬度方向)設為X方向，將與水平面正交的垂直方向設為Z方向來進行說明。基座11係長條地形成於Y方向。
基座11係藉由複數(例如安裝於四隅各別的4個)腳部15所支持。於基座11的上面11a，設置有與Y方向略平行的兩條導引軌道16。移動台13係隔著導引軌道16，可自由滑動於Y方向地安裝於基座11。又，於移動台13，設置有作為一例而構成移動台13的移動機構的電磁石16a。在本實施形態中，作為前述移動機構，採用線性電動機平台。線性電動機平台係對棋盤格狀或線路狀地設置有強磁性體的凸極之平面狀的台板上的移動體施加磁力，並使移動體與台板的凸極之間的磁力變化，藉此使該移動體移動的機構。移動台13係因應該移動機構的驅 動，移動於Y方向。再者，作為移動機構，也可使用例如使用滾珠螺桿的機構。
曝光部14係透過一對支柱17安裝於基座11的Y方向中央部。各支柱17係固定於基座11的X方向兩端部。各支柱17係以在移動台13移動於Y方向時，移動台13通過曝光部14的正下方之方式，從基座11的上面11a間隔所定距離來保持曝光部14。
曝光部14係具備排列成m行n列的略矩陣狀的複數(圖1中為16個)曝光頭18。該等曝光頭18係對於通過正下方的基板12照射光線。關於曝光頭18的具體構造，於後敘述。
於圖1中，曝光頭18係於X方向各8個，以兩列排列於Y方向。第2列的各曝光頭18係以各別中心位於第1列的各曝光頭18鄰接者彼此的中央附近之方式，對於第1列的各曝光頭18，於X方向錯開1/2間距來配置。藉由如此錯開配置，無法藉由第1列的各曝光頭18曝光的部分藉由第2列的各曝光頭18曝光，於基板12的X方向無間隙地進行曝光記錄。再者，設置於曝光部14的曝光頭18的數量及排列的方法，因應基板12的尺寸等適當變更亦可。
於各曝光頭18，從光源裝置19透過光纖20射入雷射光。在本實施形態中，光源裝置19係混合複數不同波長的光線，輸出至各曝光頭18。關於光源裝置19的構造，於後詳述。
對畫像處理單元21，輸入因應記錄於基板12之配線圖案等的畫像資料(畫像資訊)。畫像處理單元21係作成以輸入之畫像資料為準進行寫入的各曝光頭18的圖框資料。然後，畫像處理單元21係透過訊號纜線22，對各曝光頭18輸入圖框資料。圖框資料係例如以2值(點的記錄的有無)表示構成畫像之各像素的濃度的資料。
各曝光頭18係依據圖框資料對從光源裝置19射入的雷射光進行調變，將調變的光線，對藉由移動台13搬送的基板12進行投影。藉此，因應被輸入至畫像處理單元21之畫像資料的畫像，被曝光記錄於基板12。
於基座11，更設置有門狀的閘門23、安裝於Y方向的一端部之一對測距儀24。閘門23係以橫跨各導引軌道16之方式，與X方向略平行地安裝於基座11。於閘門23，安裝有複數台(圖1中為3台)相機25。各相機25係連接於總括控制曝光裝置100整體的控制器(未圖示)。
相機25係對通過閘門23的移動台13進行攝影，將取得之畫像資料輸出至控制器。控制器係以相機25所取得之畫像資料為基準，計算出移動台13上的適當位置相對之基板12的X方向、Y方向、及θ方向(以Z方向為軸的旋轉方向)的偏離量。計算出的偏離量係被輸入至畫像處理單元21，使用於圖框資料的修正。再者，相機25的台數及配置間隔等係因應基板12的尺寸等適當變更亦可。又，偏離量的計算藉由公知的畫像處理進行即可。此 時，以容易計算出偏離量之方式於基板12設置校準標記等亦可。
各測距儀24係與各相機25相同，連接於控制器。各測距儀24係對移動台13的側端面照射雷射光，藉由對該反射光進行受光，測定出移動台13的位置。然後，各測距儀24係將測定之移動台13的位置，輸出至控制器。再者，在本實施形態中，已揭示所謂雷射干擾式的測距儀24，但是並不限定於此，例如使用超音波及立體相機等，只要可測定移動台13的位置者的話，使用其他任何儀器亦可。
(光源裝置19的構造)
接著，針對光源裝置19的構造進行說明。
光源裝置19係具備分別對應複數曝光頭18所設置，對各曝光頭18射入合成複數不同波長之光線的光線的複數光源部。
圖2係揭示構成光源裝置19之光源部19a的一例的概略構造圖。在該圖2中，僅揭示對應1個曝光頭18的1個光源部19a。實際上，光源裝置19係具備與曝光頭18相同數量的光源部19a。
光源部19a係具備複數光源(LD模組)1、2。各光源1、2係分別具備發光元件即1個雷射二極體(LD)與聚光透鏡。光源1與光源2係具備射出不同波長(波長A、波長B)之雷射光的LD。在圖2所示範例中，光源部19a係 將3個光源1與1個光源2設為1組，具備合計3組，12個光源。從光源1、2射出的光線係分別藉由LD光纖3被導引至連接器4。
光源1、2射出的光線係具有190nm~530nm的範圍的波長特性。例如，光源1的波長A的光線係於375nm附近具有尖峰的第1波長特性，光源2的波長B的光線係於405nm附近具有尖峰的第2波長特性。
光源1、2係點燈、非點燈(熄燈)及其輸出照度，分別可藉由控制部10個別控制地構成。再者，光源1、2係分別以個別藉由控制部10控制之方式構成亦可，以依各組群(組)控制之方式構成亦可。
於各連接器4，分別連接第一光纖5，以使來自各光源1、2的射出光在第一光纖5的射入端光入射，從第一光纖5的射出端射出之方式構成。第一光纖5的射出端係依光源的各組以所定排列捆束，透過共通的第一連接器6，連接於第二光纖7。
藉由第一光纖5、第一連接器6及第二光纖7，構成第一光纖束部B1。亦即，以對於1個第一光纖束部B1，3個光源1與1個光源2的射出光透過4條第一光纖5輸入，經由第一連接器6，蓄積於1條第二光纖7之方式構成。第二光纖7係具有與捆束4條第一光纖5之狀態下的光射出區域同等以上的大小的芯。
在圖2所示範例中，光源部19a係具備3組光源，故成為具備3個第一光纖束部B1。亦即，將合計 12個LD模組，於3個第一光纖束部B1中蓄積於3條第二光纖7。
第二光纖7係多模態光纖，以藉由光纖內之光的干擾及模式間的相互作用而均勻化之方式構成。
3條第二光纖7係被導引至共通的第二光纖束部B2。3條第二光纖7的射出端係於第二光纖束部B2中，以因應後述之曝光頭18內的DMD42b之光照射區域的形狀之所定排列捆束，成為對應上述之光纖20的第三光纖8。第三光纖8係以其射出端透過第二連接器9，連接於後述之曝光頭18內的射入光學系41，將雷射光導引至曝光頭18之方式構成。該第二連接器9係將藉由第一光纖束部B1及第二光纖束部B2蓄積的射出光，輸出至曝光頭18的輸出部。
如此，光源部19a係捆束第一光纖5、第二光纖7的輸出端，合成來自光源1、2的光線，故不需要以所定排列嚴密地配置光源1、2，可提升光源1、2的設置的自由度。進而，因為可容易進行發光元件(LD)的增設，所以容易進行高照度化。
再者，捆束第一光纖5及第二光纖7時的排列圖案，係以各波長無位置偏離之方式設定為佳。藉此，於後述之DMD42b面中可照射無波長偏離的均勻光線。
再者，於圖2中，使來自第1發光元件即光源1的LD之射出光在射入端光入射，從射出端射出之第一光纖5對應第1光纖，使來自第2發光元件即光源2的LD之 射出光在射入端光入射，從射出端射出之第一光纖5對應第2光纖。又，蓄積第一光纖5的第二光纖7及第三光纖8，對應蓄積第1光纖的射出光與第2光纖的射出光的第3光纖。
(曝光頭18的構造)
以下，針對曝光頭18的構造，一邊參照圖3一邊進行說明。
圖3係曝光頭18的概略構造圖。如該圖3所示，曝光頭18係具備射入光學系41、光調變部42、第一成像光學系43、微透鏡陣列(MLA)44、第二成像光學系45、焦點調整部46。
射入光學系41係具備聚光透鏡41a、半透射光學元件41b、光學積分器41c、成像透鏡41d、及鏡片41e。對於聚光透鏡41a，射入從光源部19a射出的雷射光，對射入的雷射光進行聚光。半透射光學元件41b係例如半鏡，透射藉由聚光透鏡41a聚光之雷射光的一部分，反射一部分。
光學積分器41c係配置於藉由半透射光學元件41b反射之雷射光的光路徑上。光學積分器41c係例如形成為四角柱狀的透光向柱。光學積分器41c係使一邊全反射一邊行進於內部的雷射光，成為接近平行光且光束剖面內強度均勻化的光束。藉此，照明光強度無不均的高精細的畫像，被曝光於基板12。再者，於光學積分器41c 的射入端面及射出端面，為了提升透光率，塗層反射防止面亦可。
成像透鏡41d係使通過光學積分器41c的雷射光成像，射入至鏡片41e。鏡片41e係反射藉由成像透鏡41d成像的雷射光，並射入至光調變部42。
光調變部42係具備TIR(Total Internal Reflection：全反射)稜鏡42a，與空間光調變元件即DMD(數位微鏡裝置)42b。TIR稜鏡42a係將透過鏡片41e射入的雷射光，朝向DMD42b反射。DMD42b係於二維排列的記憶體單元(例如SRAM單元)上，構成像素的微鏡被支柱支持，可自由傾斜地設置所成的鏡片裝置。
DMD42b係因應被寫入SRAM單元的數位訊號，使微鏡的傾斜角度變化成照射的雷射光朝向第一成像光學系43反射之狀態，與照射的雷射光朝向省略圖示的光吸收體反射之狀態。光調變部42係藉由因應從畫像處理單元21輸入的圖框資料，控制DMD42b的各像素的微鏡的傾斜，產生因應圖框資料的畫像光。
第一成像光學系43係具備透鏡43a、43b，將藉由光調變部42產生的畫像光，放大成所定倍率，成像於MLA44上。
MLA44例如藉由石英玻璃形成為略長方形的平板狀。又，於MLA44，對應DMD42b的各像素，形成有二維排列的複數微透鏡。各微透鏡係上面為平面，下面為凸面的平凸透鏡。各微透鏡係將來自DMD42b的各微鏡的畫 像光分別個別成像，使藉由第一成像光學系43擴大的畫像光銳化。再者，各微透鏡的形狀，並不限於平凸透鏡，例如作為雙凸透鏡等亦可。
第二成像光學系45係具備透鏡45a、45b，將通過MLA44的畫像光，放大成所定倍率，或以等倍率射入至稜鏡對46。稜鏡對46係設置為可自由移動於上下方向，藉由往上下移動，調節基板12上之畫像光的焦點。
又，於各曝光頭18之半透射光學元件41b的附近，設置有用以測定通過半透射光學元件41b的雷射光之光量的受光感測器51。受光感測器51係於射入從光源部19a射出之雷射光的曝光頭18的光射入部(射入光學系41)中對前述雷射光進行受光，測定受光之雷射光的光量，更於曝光裝置100之曝光面(基座11或移動台13)，設置1個用以測定從各曝光頭18朝曝光面射出的雷射光之光量的受光感測器52。
在本實施形態中，受光感測器51與受光感測器52，係作為對於相同波長帶的光線具有同等之感度的感測器。再者，受光感測器係對應每一光源設置亦可，內藏於光源亦可。
控制部10係取得受光感測器51輸出的光量測定值，以取得之光量測定值為基準，以波長A的光線與波長B的光線之光量的比率即光量比率成為所定光量比率(目標值)之方式，個別控制光源1、光源2的輸出(光量比率控制)。在此，前述目標值係可因應光阻劑的種類及作 為目標的完成狀態(光澤等的外觀)等適切設定。
又，控制部10係藉由取得受光感測器52輸出的光量測定值，以取得之光量測定值為基準，個別控制光源1、光源2的輸出，修正複數曝光頭18間之從曝光頭18射出之光線的光量差(總光量的差)(總光量控制)。在本實施形態中，以曝光面的總光量在所有曝光頭18中成為相等之方式，控制光源1、光源2的輸出。
(光量比率控制)
以下，針對光量比率控制進行詳細說明。
圖4係光量比率控制的控制區塊圖。如該圖4所示，控制部10係具備光量比率計算部10a，與光源輸出控制部10b。於光源部19a中，從光源1、2分別射出的光線，係藉由光纖束部B(第一光纖束部B1及第二光纖束部B2)捆束。受光感測器51係測定從光源部19a剛射出之光線的光量，作為光量測定值(數位值)，輸出至光量比率計算部10a。
光量比率計算部10a係分別輸入受光感測器51輸出之每一波長的光量測定值，計算出光量比率。控制部10係使光源1與光源2個別點燈及熄燈，光源1、2的一方點燈而另一方熄燈時從受光感測器51取得光量測定值。亦即，受光感測器51係分別測定來自光源1之波長A的光線的光量，與來自光源2之波長B的光線的光量，並將各別的光量測定值輸出至控制部10。
又，光量比率計算部10a係以計算出的光量比率為準，計算出光量比率成為目標值(例如10：1)之光源1、2的輸出，並將計算的結果，作為輸出控制量指示值，輸出至光源輸出控制部10b。光源輸出控制部10b係利用依據輸出控制量指示值，將用以控制流通於各光源1、2的LD之電流的輸出控制訊號輸出至光源1、2，控制從光源1、2發出之光線的光量。
再者，在圖4中，光源1、2分別各圖示1個，實際上光源1、2分別存在複數個。光源1、2的輸出可個別控制，藉此，可自由地調整從光源部19a射出之光線的光量比率。利用針對每一波長組群化而進行ON/OFF，即使只有1個受光感測器51也可依每一波長測定光量，可計算光量比率。
圖5係揭示控制部10執行之光量比率控制處理順序的流程圖。該圖5所示處理係可在調整光量比率的所定時機，例如開始曝光裝置100所致之曝光之前執行。再者，光量比率的調整係於預先訂定的時刻進行亦可，在操作員指示之任意時機進行亦可。
首先於步驟S1中，控制部10係將以所定輸出使光源1點燈，使光源2熄燈的控制訊號，輸出至光源1、2。在此，前述所定輸出係作為預先訂定的初始值亦可，作為之前的曝光時之輸出值亦可。如此，控制部10係僅使光源1點燈，轉移至步驟S2。在步驟S2中，控制部10係從受光感測器51取得光量測定值。此時取得的光量測定值， 係從光源部19a射出之波長A的光線的光量。
接著在步驟S3中，控制部10係將以所定輸出使光源2點燈，使光源1熄燈的控制訊號，輸出至光源1、2。在此，前述所定輸出係作為預先訂定的初始值亦可，作為之前的曝光時之輸出值亦可。如此，控制部10係僅使光源2點燈，轉移至步驟S4。在步驟S4中，控制部10係從受光感測器51取得光量測定值。此時取得的光量測定值，係從光源部19a射出之波長B的光線的光量。
在步驟S5中，控制部10係依據步驟S2中取得之波長A的光量測定值，與步驟S4中取得之波長B的光量測定值，計算出光量比率。接著在步驟S6中，控制部10係計算出步驟S5中計算出之光量比率成為目標值(例如10：1)的輸出控制量指示值。再者，作為事前準備，針對各光源1、2，預先測定分別使電流值變化時之光量的變化，記憶各光源1、2的輸出特性。然後，控制部10係以預先記憶之光源1、2的輸出特性為準，計算出光量比率成為目標值的輸出控制量指示值。在步驟S7中，控制部10係利用依據在步驟S6中計算出的輸出控制量指示值，產生輸出控制訊號，並將產生的輸出控制訊號輸出至光源1、2，個別控制光源1、2的輸出。藉此，可使光量比率與因應光阻劑的種類及作為目標的完成狀態(光澤等的外觀)等所設定的目標值一致。
(總光量控制)
接著，針對總光量控制進行說明。
圖6係總光量控制的控制區塊圖。如該圖6所示，控制部10係具備光量比率計算部10c，與光源輸出控制部10d。於光源部19a中，從光源1、2分別射出的光線，係藉由光纖束部B(第一光纖束部B1及第二光纖束部B2)捆束、射出。從各光源部19a射出的光線，係分別射入至曝光頭18(光學系)，從曝光頭18對於曝光面射出。受光感測器52係在曝光面測定從曝光頭18剛射出之光線的光量，作為光量測定值(數位值)，輸出至光量比率計算部10c。
光量比率計算部10c係依每一曝光頭18分別輸入受光感測器52輸出之每一波長的光量測定值，計算出光量比率。控制部10係使光源1與光源2個別點燈及熄燈，光源1、2的一方點燈而另一方熄燈時從受光感測器52取得光量測定值。亦即，受光感測器52係與上述之受光感測器51相同，分別測定來自光源1之波長A的光線的光量，與來自光源2之波長B的光線的光量，並將各別的光量測定值輸出至控制部10。
又，光量比率計算部10c係依每一曝光頭18計算出在曝光面的總光量。然後，光量比率計算部10c係一邊將藉由計算所求出的光量比率保持為一定，一邊計算出在曝光面的總光量在所有曝光頭18相等之光源1、2的輸出，並將計算的結果，作為輸出控制量指示值，輸出至光源輸出控制部10d。光源輸出控制部10d係利用依據輸出控制 量指示值，將用以控制流通於各光源1、2的LD之電流的輸出控制訊號輸出至光源1、2，控制從光源1、2發出之光線的光量。
再者，控制部10係在光源1與光源2都點燈時從受光感測器52取得光量測定值亦可。亦即，受光感測器52也可測定包含來自光源1之波長A的光線的光量與來自光源2之波長B的光線的光量之光線的光量，並將其光量測定值輸出至控制部10。如此，上述之受光感測器51係使用來作為於各曝光頭18中各別測定每一波長之光線的光量的感測器，受光感測器52係使用來作為直接測定每一曝光頭18之在曝光面的總光量的感測器亦可。
此時，光量比率計算部10c係依據藉由受光感測器52所測定之每一曝光頭18之在曝光面的總光量，一邊將藉由上述之光量比較計算部10a所求出的光量比率保持為一定，一邊計算出在曝光面的總光量在所有曝光頭18相等之光源1、2的輸出，並將計算的結果，作為輸出控制量指示值，輸出至光源輸出控制部10d。藉由該構造，在從受光感測器52取得光量測定值時，不需要使光源1、2個別點燈及熄燈，可簡略化控制。
圖7係揭示控制部10執行之總光量控制處理順序的流程圖。該圖7所示處理係可在調整總光量的所定時機，例如實施上述之光量比率控制之後實施。但是，調整總光量的時機並不一定限定為前述內容。
首先於步驟S11中，控制部10係於對應作為測定對 象所選擇之所定曝光頭18的光源部19a中，與圖5的步驟S1同樣地僅使光源1點燈，轉移至步驟S12。在步驟S12中，控制部10係從受光感測器52取得光量測定值。此時取得的光量測定值，係從光源部19a射出之波長A的光線的光量。
接著在步驟S13中，控制部10係於對應作為測定對象所選擇之所定曝光頭18的光源部19a中，與圖5的步驟S3同樣地僅使光源2點燈，轉移至步驟S14。在步驟S14中，控制部10係從受光感測器52取得光量測定值。此時取得的光量測定值，係從光源部19a射出之波長B的光線的光量。
在步驟S15中，控制部10係依據步驟S12中取得之波長A的光量測定值，與步驟S14中取得之波長B的光量測定值，計算出光量比率。接著在步驟S16中，控制部10係依據步驟S12中取得之波長A的光量測定值，與步驟S14中取得之波長B的光量測定值，計算出總光量。
於步驟S17中，控制部10係針對所有曝光頭18判定是否已測定總光量。然後，在未針對所有曝光頭18測定總光量時，作為總光量的測定對象，選擇未測定的曝光頭18後回到步驟S11。另一方面，已針對所有曝光頭18測定總光量時，則判斷為測定結束，轉移至步驟S18。
在步驟S18中，控制部10係一邊將各曝光頭18之光量比率，保持為在步驟S15中分別計算的光量比率，一邊計算出各曝光頭18之總光量成為全部相等的輸 出控制量指示值。在步驟S19中，控制部10係利用依據在步驟S18中計算出的輸出控制量指示值，產生輸出控制訊號，並將產生的輸出控制訊號輸出至光源1、2，個別控制光源1、2的輸出。
從複數曝光頭18射出之光線的強度不同的話，曝光後的基板12的完成狀態會產生差別。因此，在本實施形態中，藉由設置於曝光面的受光感測器52，依每一曝光頭18測定總光量。然後，一邊將每一波長的光量比率保持為一定，一邊以在所有曝光頭18中總光量成為相等之方式，控制光源1、2的輸出。藉此，抑制曝光頭18間之光量的偏差，可進行抑制處理不均的適切曝光處理。
如以上所說明般，在本實施形態中，光源裝置19係具備具有射出波長A之光線的LD的光源1、具有射出波長B之光線的LD的光源2、蓄積來自光源1的射出光與來自光源2的射出光的光纖束部。如此，光源裝置19係合成不同的複數波長的光線，輸出至曝光頭18。
先前，作為曝光裝置的光源，廣泛使用水銀燈。水銀燈係如圖8所示，具有於波長365nm、波長405nm、及波長436nm分別形成強度的尖峰的波長分布。因此，曝光所使用的光阻劑，大多設計為對於水銀燈的各尖峰波長具有感度。然而，LD光源係例如圖9所示，射出405nm的單波長的光線。所以，作為光源使用1個LD時，相較於使用水銀燈時，有光阻劑未充分硬化之狀況及曝光時間變長之狀況。
相對於此，本實施形態之光源裝置19係如上所述，使用射出不同波長之光線的複數LD，合成不同之複數波長的光線並予以射出。又，作為光源，使用於375nm附近具有尖峰之波長特性的光源1，與於405nm附近具有尖峰之波長特性的光源2。如此，因為使用於水銀燈的尖峰波長附近具有尖峰的光源，合成不同之複數波長的光線，可射出接近水銀燈的光線，可進行適切的曝光。
又，光源裝置19係依據波長A的光線與波長B的光線的各光量測定值，計算出波長A的光線與波長B的光線的光量，以計算出之光量比率成為目標值之方式個別控制光源1、2的輸出。所以，可因應光阻劑的種類，調整為最佳之光量比率的光線來進行曝光。
又，光源1係射出於375nm附近具有尖峰之波長特性的光線，光源2係射出於405nm附近具有尖峰之波長特性的光線。波長405nm的光線係主要有助於光阻劑的硬化，波長375nm的光線係主要有助於光阻劑的光澤等的外觀。因此，利用調整光量比率，即使是相同光阻劑，也可將光澤等的外觀調整為所希望之狀態。進而，即使因經年劣化而射出特定波長之光線的發光元件(LD)的照度降低，也可利用控制各波長的光線的輸出，將光量比率保持為一定，故可進行穩定的曝光。
在此，波長A的光線與波長B的光線的各光量測定值，係藉由設置於射入來自光源裝置19(光源部19a)的射出光之曝光頭18的光射入部的受光感測器51測定。如 此，受光感測器51係測定從光源裝置19(光源部19a)射出之後的光線的光量。所以，受光感測器51可高精度地測定每一波長的光量，光源裝置19可進行適切的光量比率控制。結果，光源裝置19能以所希望的光量比率射出不同之複數波長的光線。
進而，光源裝置19係依據波長A的光線與波長B的光線的各光量測定值，計算出從各曝光頭18射出之雷射光的總光量，以在複數曝光頭18之間總光量的差成為0之方式個別控制光源1、2的輸出。
所以，可進行抑制了處理不均的適切曝光處理。在此，波長A的光線與波長B的光線的各光量測定值，係藉由設置於曝光面的受光感測器52測定。來自光源裝置19的射出光，係透過曝光頭18射出至曝光面，但是，曝光頭18係組合複數透鏡所構成，從曝光頭18的光射入部射入的雷射光，因為以透鏡反射等，無法將其全部使用來作為曝光光線。因此，利用使用設置於曝光面的受光感測器52，測定從曝光頭18射出之光線的總光量，進行總光量控制，可獲得以所希望之光量均勻化的曝光光線。
又，光源裝置19係個別使光源1、2點燈及熄燈，從1個感測器取得僅使光源1點燈時所測定之波長A的光線的光量測定值，與僅使光源2點燈時所測定之波長B的光線的光量測定值。如此，利用個別控制光源1、2的輸出，依每一波長來點燈及熄燈，可藉由1個感測器來測定每一波長的光量。
欲不像本實施形態般使光源1、2個別點燈及熄燈(使光源1、2都點燈的狀態)而測定每一波長的光量時，需要在蓄積來自光源1、2的射出光之前個別測定光量。此時，依每一波長需要感測器，成本會增加，並且感測器的設置空間增大，難以進行裝置的小型化。進而，起因於感測器的個體差，光量的測定結果會產生偏差。
相對於此，在本實施形態中，藉由1個感測器來測定不同之複數波長的光線，故相較於設置複數感測器之狀況，可實現成本削減與裝置的小型化。又，因不會產生感測器的個體差，可提升測定精度。
(變形例)
於前述實施形態中，作為光源裝置19，已揭示使用兩種類之波長的雷射光的範例，但是，作為3種類以上的波長亦可。又，光源1、2的數量也不限定於圖2所示數量。光源1、2的數量可因應從光源裝置19射出之光線的強度來決定。
又，於前述實施形態中，已針對作為發光元件，使用雷射二極體(LD)之狀況進行說明，但作為發光二極體(LED)亦可。但是，LED相較於LD，發光面積較大。因此，作為發光元件使用LED時，有從光源朝光纖射出之光線的一部分不會射入至光纖內，成為損失之狀況。所以，使用發光面積比LED小的LD在能量的利用效率的觀點上為佳。
進而，於前述實施形態中，已針對使用兩個受光感測器51、52之狀況進行說明，但並不限定於此，也可僅使用任一方的受光感測器。再者，僅使用受光感測器52的話，因為可利用設置於曝光面之1個感測器來實現光量比率控制與總光量控制，故比較理想。但是，有通過光學系(曝光頭18)的話光線擴散，在曝光面難以測定光量的傾向。因此，尤其光量比率控制所用的光量測定值，係使用測定通過光學系(曝光頭18)之前的光線，亦即剛從光源裝置19(光源部19a)射出的光線的受光感測器51所輸出之光量測定值為佳。
又，於前述實施形態中，以將受光感測器51配置於曝光頭18之半透射光學元件41b的附近，測定通過半透射光學元件41b之雷射光的光量之方式構成。但是，受光感測器51係只要於射入來自光源裝置19的射出光之曝光頭18的光射入部中可測定雷射光的光量即可，配置位置並未限定於前述內容。例如，也能以利用半鏡等構成鏡片41e，將受光感測器51配置於鏡片41e的附近，測定通過鏡片41e之雷射光的光量之方式構成。
進而，於前述實施形態中，在依每一波長測定光線的光量時，在未達到規定的光量之狀況中，則通知需要維護亦可。
又，於前述實施形態中，如圖2所示，將光源部19a設為以兩階段蓄積對來自各光源1、2的射出光進行導光的第一光纖5，對曝光頭18輸出射出光的構造。但是， 光源部19a的構造並不限定於此，以1階段蓄積對來自各光源1、2的射出光進行導光的第一光纖5亦可，以3階段以上蓄積亦可。
進而，於前述實施形態中，已針對作為空間光調變元件，使用反射型的空間光調變元件即DMD42b之狀況進行說明，但是，也使用例如使用液晶之透射型的空間光調變元件。但是，利用作為空間光調變元件，使用光利用效率高的DMD，可將來自光源的光線，有效率地利用來作為曝光光線，所以比較理想。
又，於前述實施形態中，已針對作為第一成像光學系43，使用放大成像光學系之狀況進行說明，但第一成像光學系43係作為等倍成像光學系亦可，作為縮小成像光學系亦可。又，已針對作為第二成像光學系45，使用放大成像光學系，或等倍成像光學系之狀況進行說明，但第二成像光學系45作為縮小成像光學系亦可。
1‧‧‧光源(LD模組)
2‧‧‧光源(LD模組)
3‧‧‧LD光纖
4‧‧‧連接器
5‧‧‧第一光纖
6‧‧‧第一連接器
7‧‧‧第二光纖
8‧‧‧第三光纖
9‧‧‧第二連接器
10‧‧‧控制部
12‧‧‧基板
18‧‧‧曝光頭
19a‧‧‧光源部
41‧‧‧射入光學系
42b‧‧‧DMD
51‧‧‧受光感測器
52‧‧‧受光感測器
B1‧‧‧第一光纖束部
B2‧‧‧第二光纖束部

Claims (10)

  1. 一種光源裝置，其特徵為具備：第1發光元件，係射出第1波長特性之光線；第2發光元件，係射出與前述第1波長特性不同的第2波長特性之光線；光蓄積部，係蓄積來自前述第1發光元件之射出光與來自前述第2發光元件之射出光；及控制部，係依據前述第1波長特性之光線與前述第2波長特性之光線的所定光量比率，與從分別測定出藉由前述光蓄積部蓄積之前述射出光所包含之前述第1波長特性的光線之光量與前述第2波長特性的光線之光量的感測器所輸出的光量測定值，產生個別控制前述第1發光元件及前述第2發光元件的輸出的輸出控制訊號，並將產生的前述輸出控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件各別。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之光源裝置，其中，前述光蓄積部，係具有使來自前述第1發光元件的射出光，在射入端進行光入射，在射出端進行射出的第1光纖、使來自前述第2發光元件的射出光，在射入端進行光入射，在射出端進行射出的第2光纖、及蓄積前述第1光纖的射出光與前述第2光纖的射出光的第3光纖，由以所定排列捆束前述第1光纖與前述第2光纖的射出端側，蓄積前述第1光纖的射出光與前述第2光纖的射 出光，並使其射入至前述第3光纖的射入端的光纖束所成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之光源裝置，其中，更具備：輸出部，係將藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光，輸出至曝光裝置所具備的曝光頭；前述控制部，係取得於前述曝光裝置的曝光面中前述感測器所測定出的前述光量測定值。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載之光源裝置，其中，更具備：輸出部，係將藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光，輸出至曝光裝置所具備的曝光頭；前述控制部，係取得於來自前述輸出部的前述射出光射入之前述曝光頭的光射入部中前述感測器所測定出的前述光量測定值。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所記載之光源裝置，其中，前述控制部，係將使前述第1發光元件及前述第2發光元件個別點燈及熄燈的控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件各別，從1個前述感測器取得使前述第1發光元件點燈，使前述第2發光元件熄燈時所測定之前述第1波長特性之光線的光量測定值，與使前述第1發光元件熄燈，使前述第2發光元件點燈時所測定之前述第2波長特性之光線的光 量測定值。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所記載之光源裝置，其中，前述發光元件，係雷射二極體或發光二極體。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所記載之光源裝置，其中，具有複數前述光蓄積部；更具備：輸出部，係將藉由複數前述光蓄積部所分別蓄積的前述射出光，分別輸出至曝光裝置所具備的複數曝光頭；前述控制部，係針對前述複數曝光頭各別，取得前述感測器所測定的前述光量測定值，並依據前述光量測定值，修正前述複數曝光頭間之從前述曝光頭射出之光線的光量差。
  8. 一種曝光裝置，其特徵為具備：前述申請專利範圍第1項至第7項中任一項所記載之光源裝置；曝光頭，係射入來自前述光源裝置的射出光；及感測器，係分別測定出藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光所包含之前述第1波長特性之光線的光量與前述第2波長特性之光線的光量。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之曝光裝置，其中，前述曝光頭，係具備排列對來自前述光源裝置之光線 進行調變的像素部的空間光調變部；藉由利用前述空間光調變部而調變之光線，使感光材料曝光。
  10. 一種光源控制方法，其特徵為包含：取得步驟，係在蓄積從第1發光元件射出之第1波長特性的射出光，與從第2發光元件射出之與前述第1波長特性不同之第2波長特性的光線，並輸出至外部時，取得藉由感測器所測定之藉由前述光蓄積部蓄積的前述射出光所包含之前述第1波長特性的光線與前述第2波長特性的光線各別的光量測定值；產生步驟，係依據前述第1波長特性之光線與前述第2波長特性之光線的所定光量比率，與前述取得步驟中取得之前述光量測定值，產生個別控制前述第1發光元件及前述第2發光元件的輸出的輸出控制訊號；及輸出步驟，係將前述產生步驟中產生之前述輸出控制訊號，輸出至前述第1發光元件及前述第2發光元件各別。
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