TWI414906B - Exposure drawing device - Google Patents

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TWI414906B
TWI414906B TW096148900A TW96148900A TWI414906B TW I414906 B TWI414906 B TW I414906B TW 096148900 A TW096148900 A TW 096148900A TW 96148900 A TW96148900 A TW 96148900A TW I414906 B TWI414906 B TW I414906B
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Lee Duk
Takatsu Yoshio
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Orc Mfg Co Ltd
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Description

曝光繪圖裝置
本發明係有關於一種在電路板、液晶元件用玻璃基板、PDP用玻璃元件基板等平面基材的表面形成圖案的曝光描圖裝置。
例如電路板(印刷電路板)係搭載於行動電話、各種移動電子機器及個人電腦等。搭載於該等被搭載機的基材的圖案，傾向於要求其解析度及連接用焊盤徑、比爾徑等相當細微的構造。對應於該等要求，在圖案形成用曝光工程中，必須增加曝光裝置的光量，又必須提高光的矯正度而提高平行光的精度。
另一方面，在短期間內可生產多品種量少的產品的要求越來越強。以習知的曝光裝置，即使是接觸方式或投影曝光方式，要形成圖案則必須有光罩，而在光罩的準備、管理及維持方面上很難回應上述要求。
於此，將構成圖案的資料係從CAD資料直接作為曝光裝置的光線的控制訊號而利用的直接曝光方式與其裝置的要求變高。但是，習知的直接曝光裝置由於使用405nm雷射作為照射至被曝光媒體的光線，被曝光媒體的圖案形成的反應速度慢。因此可解決該等問題的曝光繪圖裝置被強力渴望。
[專利文獻1]特開2006－113413[專利文獻2]特開2006－343684[專利文獻3]特開2006－337475
但是，習知的曝光描圖裝置由於使用405nm雷射作為照射至被曝光媒體的光線，被曝光媒體的圖案形成的反應速度慢，會妨礙電路形成的生產性。又，在大型基板的被曝光體的全面形成圖案時，需搭載複數個空間光調變元件，對其照射較強的雷射光有成本高的問題。專利文獻2或專利文獻3所揭露的圖案描繪裝置雖然是將由小輸出的7根UV燈光源照射的光線以光纖供給至一個位置或複數個光學系的曝光描圖裝置，但會有無法控制配合被曝光體的感光條件的光線的問題。
本發明的目的在於提供一種曝光描圖裝置，搭載著少數的光源和複數個作為空間光調變元件的DMD(Digital Micro－mirror Device)元件，在確保高運轉率之同時，可確認該光源的光量、空間光調變元件的運轉狀況而調整。
第一觀點的曝光描圖裝置包括一孔洞構件，設有用於將上述光源分離成第一光束及第二光束的第一開口窗及第二開口窗；第一及第二空間光調變裝置，空間調變上述第一光束及第二光束；投影光學系，將上述第一空間光調變裝置及第二空間光調變裝置所調變的第一光束及第二光束投影至被曝光體；第一光量感測器，在上述孔洞構件的附近，檢測出上述光源的光量；第二光量感測器，檢測出穿透上述投影光學系的第一光束及第二光束的光量；以及判斷裝置，根據上述第一光量感測器的第一輸出資訊以及上述第二光量感測器的第二輸出資訊而判斷從上述孔洞構件至上述被曝光體的狀況。
藉由該構造，第一觀點的曝光描圖裝置可掌握光束分離前的光源的光量與光束分離後通過投影光學系的光量。因此，判斷裝置可判斷從孔洞構件至被曝光體的狀況。
第二觀點的曝光描圖裝置中，上述第二光量感測器被搭載於被曝光體台座上，在穿透上述投影光學系的第一光束及第二光束的正下方進入及退避。
藉由該構造，在有必要檢測出通過投影光學系的第一光束及第二光束的光量時，第二光量感測器可進入通過投影光學系的第一光束及第二光束的正下方。又，在曝光描圖工程中，第二光量感測器可退避。
第三觀點的曝光描圖裝置更包括：第一縮聚調整部，設於第一光束的從上述孔洞構件至上述被曝光體的光路中；第二縮聚調整部，設於第二光束的從上述孔洞構件至上述被曝光體的光路中；判斷裝置係根據上述第二光量感測器所檢測出的第一光束的第一輸出資訊與上述第二光束的第二輸出資訊而調整上述第一縮聚調整部及第二縮聚調整部。
由於從光源至被曝光體之間存在著複數個光學元件等的光學零部件，當以孔洞構件分離光束時，使分離的第一光束與第二光束的光量完全一致是困難的。於此在第三觀點的曝光描圖裝置中，設置縮聚部，藉由調整該縮聚部而使第一光束的光量與第二光束的光量一致。
第四觀點的曝光描圖裝置更包括：記憶裝置，記憶著伴隨上述被曝光面隨著時間的變化的理想光量資料；警告部，當上述第二光量感測器的輸出資訊超過上述記憶裝置所記憶的光量資訊的既定範圍以上時，輸出關於運轉情況的警告。
藉由該構造，記憶裝置記憶著被曝光面隨著時間變化的理想的光量資料。因此，可做隨著時間變化的被曝光面上的預定的光量與實際的光量的比較。當光源為高壓水銀燈等時，可警告由於時間變化的燈泡壽命等。警告可包括燈泡警告或聲音警告。
第五觀點的曝光描圖裝置更包括：警告部，當上述第一光量感測器與上述第二光量感測器的輸出資訊超過既定關係以外時，輸出關於從上述孔洞構件至上述被曝光體的運轉情況的警告。
若第一光量感測器輸出正常的輸出資訊而第二光量感測器輸出正常範圍以外的輸出資訊，則可掌握從孔洞構件至被曝光體的運轉狀況。
第六觀點的曝光描圖裝置的判斷裝置係根據第二光量感測器所檢測出的第一光束的光量與第二光束的光量，將關於第一或第二空間光調變裝置的運轉狀況的警告輸出至警告部。
分離的第一光束及第二光束應該具有相同的光量，但是，在第二光量感測器檢測出的第一光束的光量與第二光束的光量有差異的情況下，判斷裝置判斷為特別是需定期更換的第一或第二空間光調變裝置的操作狀況有異常而可做警告。
第七觀點的曝光描圖裝置更包括：第三光量感測器，檢測出上述第一及第二空間光調變裝置往不穿透上述投影光學系的方向上所調變的上述第一光束及第二光束的光量，判斷裝置係根據第二光量感測器的輸出資訊與第三光量感測器的輸出資訊而判斷從第一及第二空間光調變裝置至被曝光體的狀況。
根據第二光量感測器的輸出資訊與第三光量感測器的輸出資訊，可決定異常位置是在空間光調變裝置上還是在投影光學系上。
第八觀點的曝光描圖裝置中，第三光量感測器係兼用第二光量感測器。
藉由此構造，由於不必另外設置第三光量感測器，可以降低成本。
本發明的曝光描圖裝置係由複數個光量感測器而判斷照射光，可判斷光源的發光狀況與空間調變元件的運轉狀態，藉由發出空間調變元件的異常及壽命的警報，可形成穩定的圖案及穩定地運轉裝置。
 <曝光描圖裝置的全體構造>
第1圖為曝光描圖裝置100的立體圖。曝光描圖裝置100大致包括第一照明光學系30、第二照明光學系37、空間光調變部41、投影光學系60以及被曝光體台座90。在本實施型態中，為了對大面積的被曝光體CB做曝光而具備二系統的第一照明光學系30－1及第一照明光學系30－2。曝光描圖裝置100的第一照明光學系30－1及第一照明光學系30－2具有第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2(參照第2圖)。
第2圖為第一照明光學系30－1及第二照明光學系30－2的概念圖。以下由於第一照明光學系30－1及第二照明光學系30－2兩系統是相同的構造，因此僅說明第一系統的照明光學系30－1。
第一高壓水銀燈10－1係配置於橢圓鏡11－1的第一焦點位置上。橢圓鏡11－1將來自高壓水銀燈10照射的UV光有效地反射至第二焦點位置的方向。除了高壓水銀燈之外，也可以使用氙氣燈或閃光燈。
配置於第一照明光學系30－1的第一高壓水銀燈10－1為了使其光輸出穩定在既定的位準，從曝光描圖裝置100的電源控制部19(參照第9圖)投入電源到切斷電源，保持射出既定位準的照明光。因此，被曝光體CB未曝光期間，為了遮蔽曝光光線IL，在橢圓鏡11－1的第二焦點位置配置遮片13－1。遮片13－1配置於橢圓鏡11－1的第二焦點位置的理由是，由於從高壓水銀燈10射出的曝光光線IL被集中在第二焦點位置，遮片13－1以少的移動量而遮蔽曝光光線IL。
第一照明光學系30－1包含準直透鏡31－1及複眼透鏡32－1等，將曝光光線IL成形成具有均一光強度的光束。來自形成於橢圓鏡11－1的第二焦點位置的光源像的發散光首先由準直透鏡31－1形成大略平行的光束，而入射至波長選擇濾光器15－1。
該波長調整濾光器15－1為例如光量調整用的ND濾光器，搭載著截斷350nm以下及450nm以上的波長的g線h線i線用穿透濾光器、截斷350nm以下及380nm以上的波長的i線用穿透濾光器、截斷390nm以下及420nm以上的波長的h線用穿透濾光器、截斷420nm以下及450nm以上的波長的g線用穿透濾光器等的複數個濾光器。該濾光器的選擇係對應於塗佈在被曝光體的光阻的種類而決定。
波長被選擇的曝光光線IL係入射於複眼透鏡32－1，在光束範圍內照射強度被均一化。均一化的曝光光線IL朝具備四個開口窗21與光兩檢測用的檢測窗29的孔洞構件20－1照射。曝光光線IL係從相對於孔洞構件20－1成正交的Z方向入射，分割成四道光束。由全反射鏡或全反射稜鏡等的反射光學元件22－1反射至水平方向。
回到第1圖，由孔洞構件20－1、孔洞構件20－2、反射光學元件22－1及反射光學元件22－2分離成八道的曝光光線IL係由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8反射至Y方向。由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8所反射的曝光光線IL係入射至第二照明光學系37－1至第二照明光學系37－8。
入射至第二照明光學系37－1至第二照明光學系37－8的曝光光線IL成形成適當的光量及光束形狀，而照射至作為空間光調變元件的排成一列的八個DMD元件41－1至DMD元件41－8。DMD元件41－1至DMD元件41－8係由提供的影像資料對曝光光線IL做空間調變。由DMD元件41－1至DMD元件41－8所調變的光束係經由投影光學系60－1至投影光學系60－8而以既定的倍率照射至被曝光體CB。
該投影光學系60由於在被曝光體CB中使八個系統的各光路的照明區域均一，在八個系統的各光路中微妙地調整倍率。又，對應於被曝光體CB的大小來調整倍率。曝光描圖裝置100具備合計8根的投影光學系60，該等八根的投影光學系60在X方向上配置成一列。配置成一列的DMD元件41及投影光學系60容易製造及維護。
曝光描圖裝置100在投影光學系60的Z方向的下側，具備支持第一照明光學系30、第二照明光學系37以及投影光學系60等的框體95。在框體95上配置著一對導軌，在該等導軌上搭載著被曝光體台座90。該被曝光體台座90以未圖示的驅動機構驅動，例如由步進馬達等馬達驅動導螺桿等。藉此，被曝光體台座90沿著一對導軌，在較長方向的Y方向，相對於投影光學系60移動。在被曝光體台座90上設置著作為被曝光體CB的塗佈有光阻的基板。該被曝光體CB在被曝光體台座90上由真空吸附而固定。又，對於大的被曝光體而言，僅靠合計八個系統的投影光學系無法在所有的X方向的區域做曝光。因此，被曝光體台座90可於X方向移動。
<第二照明光學系：從孔洞構件20至DMD元件41>
孔洞構件20－1及孔洞構件20－2係由金屬或陶瓷等低蓄熱性且熱膨脹係數小的材料形成。由於曝光光線IL的一部份照射至孔洞構件20－1及孔洞構件20－2，熱容易累積。又，也可以在孔洞構件上設置放熱構件，使孔洞構件20－1及孔洞構件20－2不會因熱膨脹而變形。
孔洞構件具有對應於DMD元件41的數量的開口窗21。例如DMD元件的光反射面為長14mm寬12mm的矩形的大小。因此，照射至DMD元件的光反射面的曝光光線IL必須是配合光反射面的矩形，必須配合DMD元件的數量。
第3圖為第二照明光學系37、DMD元件41及投影光學系60的立體圖。又，第4圖為從Y方向觀看的反射光學元件22－1及22－2以及全反射鏡23－1至全反射鏡23－8的圖。
通過孔洞構件20－1及孔洞構件20－2的Z方向的光束係以平面鏡或在表面反射入射光的稜鏡等的反射光學元件22－1及反射光學元件22－2反射至X方向。即，以孔洞構件20－1分離成四道光束的曝光光線IL係以反射光學元件22－1反射，在X方向上分離成光路IL1、光路IL2、光路IL3以及光路IL4。同樣地，以孔洞構件20－2分離成四道光束的曝光光線IL係由反射光學元件22－2反射，在X方向上分離成光路IL5、光路IL6、光路IL7以及光路IL8。分離的光路IL1至IL8係由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8反射至Y方向，而向DMD元件41-1至DMD元件41-8。如第4圖所示，在反射光學元件22-1及反射光學元件22-2的中央部設有孔部或無遮蔽物的透過部22A。
以全反射鏡23-1至全反射鏡23-8而反射的光束經由透鏡等的光學元件及第一縮聚調整部35-1、35-5與第二縮聚調整部35-2、35-6所構成的第二照明光學系37-1至第二照明光學系37-8而導入DMD元件。如第3圖所示，分離的光路IL1、光路IL4、光路IL5及光路IL8至個別的DMD元件41的距離是相等的，分離的光路IL2、光路IL3、光路IL6及光路IL7至個別的DMD元件41的距離是相等的。但是光路IL1、光路IL4、光路IL5及光路IL8與光路IL2、光路IL3、光路IL6及光路IL7的光路長不同。以DMD元件41-1至DMD元件41-8反射的曝光光線IL經由投影光學系60-1至投影光學系60-8必須以均一的形狀照射至被曝光體CB。即，若從DMD元件41至被曝光體CB的光路長度不是一定，則形成的最終的圖案的解析度、其他的品質隨著照射曝光光線IL的光路而變化。於此，從全反射鏡23-1至全反射鏡23-8到DMD元件41-1至DMD元件41-8的光路IL1至光路IL8調整成均一的焦點距離的光線而投入DMD元件41。當然，與第3圖不同，在從全反射鏡23至DMD元件41的全部的光路長不同的情況下，必須個別調整。
<光量感測器>
本實施例的曝光繪圖裝置具有檢測高壓水銀燈的光量的第一光量感測器SS11、檢測被照射於曝光體CB的光量的第二光量感測器SS12以及檢測DMD元件的狀態的第三光量感測器SS3。
如第4圖所示，本實施例的曝光描圖裝置100具有檢測出第一高壓水銀燈10－1與第二高壓水銀燈10－2的光量的第一光量感測器SS11與第一光量感測器SS12。
第一光量感測器SS11與第一光量感測器SS12係配置於孔洞構件20－1及孔洞構件20－2的檢測窗29的下方。檢測出高壓水銀燈10的光量之同時，配置於盡可能接近DMD元件41的位置，藉此不受由於構成第一照明光學系30的光學元件等衰減的影響。
具體而言，在孔洞構件20的Z方向的下側配置著反射光學元件22。反射光學元件22使來至Z方向的曝光光線IL全反射至X方向。即，反射光學元件22的反射面係相對於X－Y平面做45度的傾斜。又，反射光學元件22的反射面可配合於開口窗21的大小，也可為與相鄰的開口窗21共用的反射面。該反射光學元件22在檢測窗29的下方形成穿透部22A。第一光量感測器SS11及第一光量感測器SS12係配置於穿透部22A下方的空洞。
第二光量感測器SS21及第二光量感測器SS22(參照第9圖)在被曝光體台座90上載置著二個。第二光量感測器SS21和第二光量感測器SS22的間隔與投影光學系60－1和投影光學系60－2的間隔相同。因此，第二光量感測器SS21和第二光量感測器SS22可各自一次檢測出個別的光量。
隨著被曝光體台座90的移動，第二光量感測器SS21和第二光量感測器SS22在被曝光體CB所載置的同一面內可於XY方向移動。一個DMD元件41往被曝光體CB的方向上朝向光路，將曝光光線IL照射至既定的位置上，被曝光體台座90上的第二光量感測器SS21及第二光量感測器SS22移動至既定的位置，藉此可測定在被曝光體台座90的面上的光量。對於其他的六個DMD元件41也是相同。
而且，第二光量感測器SS2只為一個也可以。在此情況下，雖然有必要移動至對應於八系統的投影光學系60的既定位置但可降低成本。另一方面，八個第二光量感測器SS21至第二光量感測器SS28可設於被曝光體台座90上。在該情況下，雖然可一次檢測出八個系統的光量，但必須先調整八個第二光量感測器SS21至第二光量感測器SS28的感度。
第三光量感測器SS31及第三光量感測器SS32(參照第9圖)在本實施例中可與上述第二光量感測器SS12兼用。DMD元件41的全部的微面鏡M，不朝向投影光學系60的方向而是傾斜既定角度，由此，光束不經由投影光學系60而直接地入射於第三光學感測器SS31及第三光量感測器SS32。第三光量感測器SS31也可不兼用於上述第二光量感測器SS2而配置於DMD元件41的附近。當第三光量感測器SS3配置於DMD元件41的附近的壁面等的固定構件時，第三光量感測器SS3分別配置於八系統。藉由掌握第二光量感測器SS2及第三光量感測器SS3的輸出狀況，可檢查入射DMD元件的光量或微面鏡的異常。
<縮聚調整部>
第5圖為第二照明光學系37的一系統的剖面。
由孔洞構件20、反射光學元件22及全反射面鏡23反射的光束IL經由透鏡等的光學元件及縮聚調整部35所構成的第二照明光學系37而導入DMD元件41。
如第5圖所示，縮聚調整部在與光軸正交的位置上設置縮聚窗，使四個分離的各光束照射至被曝光體CB的光量均一化而設定該縮聚窗的面積。該縮聚部的面積的設定可以是預設的固定開口，也可以是以馬達等驅動的方式。
在縮聚調整部35，高壓水銀燈的大約1/4的光量，即熱量被投入到縮聚窗。當調整該縮聚窗的面積而使通過該縮聚窗的光束IL的光量均一化時，由於縮聚窗的內徑的邊緣會遮蔽光束IL，在縮聚調整部35會產生熱。因此在縮聚調整部35設置羽狀的放熱部35F，以冷卻噴嘴吹附冷媒而限制縮聚調整部35的溫度上升。安裝於該縮聚調整部35的放熱部35F係也可以複數個羽狀的平板所構成。
通過第二照明光學系37的光束IL以面鏡39反射至Z方向，而導入反射稜鏡43。在反射稜鏡43藉由改變反射角，將入射光束IL導入DMD元件41，同時以DMD元件41的微面鏡M反射的光束IL反射至投影光學系60的方向。
<DMD元件>
第6a圖表示一個DMD元件41的立體圖，第6b圖表示微面鏡M的動作。
本實施例的曝光描圖裝置100具有八個DMD元件41，其一個DMD元件41的光反射面由例如配置成1024×1280的陣列狀的1310720個的微面鏡M所構成。DMD元件41沿X方向配置1024個微面鏡M，沿Y方向配置1280個微面鏡M，例如在X方向具有約12mm的光反射面，在Y方向具有約14mm的光反射面。每個微面鏡M的尺寸為例如11.5 μm角。
該DMD元件41係例如為在晶圓42上以鋁濺鍍製作的反射率高的矩形微面鏡M由靜電作用而動作的元件。如第6b圖所示，個個微面鏡M以對角線為中心可旋轉傾斜，定位於穩定的二個姿勢。當任意的微面鏡M(m，n)(1≦m≦1024，1≦n≦1280)定位於被曝光體CB方向時，入射的曝光光線IL朝向投影光學系60而被反射。當微面鏡M(m，n)定位於投影光學系60的外側方向時，匯聚的光向光吸收板(未圖示)反射而從投影光學系60散逸。
<曝光描圖的動作>
參照第7圖及第8圖，針對曝光描圖裝置100中的描圖處理做說明。
第7a圖為載置於被曝光體台座90上的被曝光體CB的描圖處理的隨時間變化的圖。第7b及7c圖為說明縫合的圖。又，第8圖為描圖處理的流程圖。
以虛線圍繞的長方形的區域SP1至SP8為由八個投影光學系60－1至投影光學系60－8照射至X－Y平面上的曝光區域。在X方向上排成一列的曝光區域SP1至曝光區域SP8藉由被曝光體台座90在Y方向移動，由DMD元件41－1至DMD元件41－8做空間調變的圖案被曝光至被曝光體CB。在被曝光體CB上塗佈著光阻或乾膜。曝光後的曝光完畢的區域EX藉由被曝光體台座90於Y方向移動而延伸至被曝光體CB的一邊的端部CB－EB。
當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13－1及遮片13－2(參照第2圖)暫時遮蔽曝光光線IL。然後，被曝光體台座90於X方向移動，當移動至被曝光體CB尚未曝光的區域時，打開遮片13－1及遮片13－2，曝光區域SP1至曝光區域SP8再度地被曝光。然後，藉由被曝光體台座90於Y方向移動，曝光完畢的區域EX延伸至被曝光體CB的端部CB－EA。如此，藉由往復一次或數次在一片被曝光體CB例如在電子基板上描繪電路。
以第8圖的流程圖做詳細的說明。
在步驟R11中，第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量係以第一光量感測器SS11及第一光量感測器SS12做確認。電源控制部19控制第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量大約均等。第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量大約均等後，遮片13遮蔽曝光光線IL。
在步驟R12中，輸入被曝光體CB在X方向Y方向的尺寸及塗佈的光阻的感光度條件等。
在步驟R13中，進行八個投影光學系60－1至投影光學系60－8的倍率調整。例如，被曝光體CB的X方向的寬度為640mm。此時，曝光區域SP1的X方向的寬度為40mm而設定投影光學系60的倍率時，排成一列的曝光區域SP1至曝光區域SP8為320mm。因此，當被曝光體台座90往復一次時，X方向的寬度640mm的曝光結束。而且，在該計算例中，並未考慮後述的縫合的區域。實際上，設置縫合區域而使曝光區域SP1的X方向的寬度在40mm以上而設定投影光學系60的倍率。而且，使倍率為等倍率而設定成相當於DMD元件41的寬度的12mm或14mm也可。
在步驟R14中，根據塗佈於被曝光體CB的光阻、高壓水銀燈10的光量以及投影光學系60的倍率等而計算被曝光體90的Y方向的移動速度。
在步驟R15中，被曝光體CB由被曝光體台座90所真空吸附。
在步驟R16中，遮片13開放，開始被曝光體CB的曝光描圖。
在步驟R17中，被曝光體台座90於Y方向移動。
在步驟R18中，當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13遮蔽曝光光線IL。在此狀態下，被曝光體CB的一半成為曝光完畢區域EX。
在步驟R19中，被曝光體90於X方向移動。
在步驟R20中，遮片13開放，進行曝光體CB的曝光描圖。
在步驟R21中，被曝光體台座90於Y方向移動。
在步驟R22中，再度地，當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13遮蔽曝光光線IL。在此狀態下，被曝光體CB的全面成為曝光完畢的區域EX。
在步驟R23中，被曝光體CB從真空吸附被釋放，被曝光體CB從被曝光體台座90取出。
<縫合>
接著說明縫合。
由於相鄰的曝光區域SP的交界處、光量不均以及位置偏移，會有顯眼的接縫。因此為了不使接縫顯眼，而實施縫合。第7b圖為第7a圖的曝光區域SP6及曝光區域SP7的放大，曝光區域SP6及SP7分離的圖。曝光區域SP6及曝光區域SP7上形成全曝光區域EX1及半曝光區域EX2。
在全曝光區域EX1，DMD元件41－6的微面鏡M旋轉至使全部的曝光光線IL根據電路圖案朝向被曝光體CB。另一方面，在半曝光區域EX2，為了使經過二度曝光而形成圖案，DMD元件41－6的微面鏡M旋轉至使約一半的曝光光線IL朝向被曝光體CB。DMD元件41－7的微面鏡M也是同樣地被驅動。因此，當相鄰的曝光區域SP6及曝光區域SP7的半曝光區域EX2重疊時，如第7c圖所示，成為全曝光區域EX1。而且，在第7a圖中，去程的曝光區域SP1的半曝光區域EX2與回程的曝光區域SP8的半曝光區域EX2重疊。
<光量調整>
第9圖為進行曝光描圖裝置100的曝光量調整，而檢測出光學系的異常的流程圖。為了說明的簡略化，從八個系統的第二照明光學系37至投影光學系60的構造中，畫出從第二照明光學系37－1至投影光學系60－1，從第二照明光學系37－2至投影光學系60－2，從第二照明光學系37－5至投影光學系60－5，從第二照明光學系37－6至投影光學系60－6的方塊圖。
控制部80係與第一電源控制部19－1及第二電源控制部19－2連接，與DMD驅動電路連接。而且，控制部80係連接被曝光體台座驅動電路84及縮聚驅動電路85。又，控制部80具有記憶電路82、判斷電路88及警告電路89。記憶電路82，如第10圖所示，記憶隨著曝光描圖裝置100的高壓水銀燈10的使用時間的變化的台座面的照度特性pd。曝光描圖裝置100由於具有二個高壓水銀燈10，記憶電路82記憶著可控制第一高壓水銀燈10－1與第二高壓水銀燈10－2的光量的光量範圍pr。又，記憶電路82記憶著最低限度的光量的門檻值th。因為當光量降低至門檻值以下時，曝光描圖裝置100的被曝光體CB的曝光速度降低而生產性降低。
判斷電路88係根據第一光量感測器SS1、第二光量感測器SS2及第三光量感測器SS3而指示電源控制部19、被曝光體台座驅動電路84或縮聚驅動電路85，或指示警告電路89。
警告電路89在曝光描圖裝置100產生異常時發出警告聲音或以警告燈警告。例如，高壓水銀燈10發生異常時，或DMD元件41發生異常時，如第10圖所示的光量線fpd般，照度急遽降落而下降至門檻值th以下。此時，判斷電路88根據第一光量感測器SS11、第二光量感測器SS12及第三光量感測器SS3的輸出而判斷有異常，將警告輸出至警告電路89。
第一電源控制部19－1及第二電源控制部19－2進行供給至第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的電力調整。DMD驅動電路83根據從控制部80供給的電路圖案資訊，而驅動DMD元件41的配置成1024×1280的陣列狀的微面鏡M。被曝光體台座驅動電路84以既定速度驅動曝光體台座90。被曝光體台座驅動電路85將縮聚調整部15驅動至既定的大小而使八個系統的光量在所有的曝光面形成相同的照度。
以第一光量感測器SS11所檢測出的高壓水銀燈10的光量的輸出資訊為δ 1。又以第二光量感測器SS2所檢測出的各光路的輸出資訊為δ 2，以第三光量感測器SS2所檢測出的各光路的光量的輸出資訊為δ 3。
<高壓水銀燈的運轉狀況>
第一光量感測器SS11檢測出經由第一照明光學系30的高壓水銀燈10－1的直接的光量。由第一光量感測器SS11的輸出資訊δ 1－1及δ 1－2，第一電源控制部19－1及第二電源控制部19－2係調整從高壓水銀燈10至孔洞構件20的二系統的高壓水銀燈10的光量平衡。當高壓水銀燈10的調整結束時，在孔洞構件20－1及孔洞構件20－2中，光量大略相等。
判斷電路88將第一光量感測器SS11的輸出資訊δ 1與預設的被曝光體的感光度條件比較，判斷是否可以既定的運轉條件進行圖案形成等曝光。接著，判斷電路88將第一光量感測器SS11的輸出資訊δ 1與預先記憶的高壓水銀燈10的基準光量作比較，可確認高壓水銀燈10的發光效率。當達到預設的發光時，控制部80可輸出運轉許可資訊。運轉許可資訊指，例如由鍵盤輸入的曝光設定或描圖設定的許可，手動的被曝光體台座90的原點移出的許可等。假設供給最大電力而輸出資訊δ 1未達既定時，警告電路89判斷高壓水銀燈10的壽命到達或有異常或者是電源有異常，而發出警告。
在本曝光描圖裝置中，若二個高壓水銀燈10不是相同的光量，被曝光體全體無法以均勻的曝光光線照射。因此，比較各照明光學系的第一光量感測器SS11的二個高壓水銀燈10的輸出，控制各光學系的電源供給部，藉由使該等值相同，裝置全體確保相同的曝光光線。
<DMD元件及投影光學系的運轉狀況>
接著，第二光量感測器SS12檢測出通過孔洞構件20、第二照明光學系37、DMD元件41及投影光學系60的光束的光量。此時，由於不在被曝光體CB上進行描圖，DMD元件41－1的配置成1024×1280的陣列狀的1310720個全部微面鏡M設定為相同的角度而使所有的光束朝向被曝光體方向。同樣地，從DMD元件41－2至DMD元件41－8的全部微面鏡M係設定為相同的角度。之所以，第二光量感測器SS2可在與載置於被曝光體台座90上的被曝光體CB相同的面內，分別檢測出八個系統的光束的光量。
判斷電路88以所有的八個系統檢測出第二光量感測器S2的輸出資訊δ 2－1至輸出資訊δ 2－8，判斷個別的輸出資訊δ 2－1至輸出資訊δ 2－8是否在第10圖所示的光量範圍pr內。在所有的八個系統中，第二光量感測器SS2的輸出資訊應為相同。假使僅第一系統的投影光學系60－1的一個光學元件異常，則僅第一系統的投影光學系60－1達不到既定的光量，而在其他七個系統的被曝光體面達到既定的光量。即，由於配置於孔洞構件20附近的第一光量感測器SS11的光量為均一，判斷電路88根據來自第二光量感測器SS2的輸出資訊δ 2－1~δ 2－8而掌握從孔洞構件20經由投影光學系60至被曝光面的作動狀態。判斷電路88在例如第一系統的一個輸出資訊δ 2－1不在既定範圍而比既定範圍的數值小時，判斷從該第一系統的孔洞構件20至投影光學系60的某處有異常。
而且，通常構成投影光學系60的反射鏡、透鏡或稜鏡等的光學元件具有長的壽命。另一方面，與該等光學元件相比較，DMD元件41具有短的壽命，因此DMD元件41必須定期地更換。之所以，也可構成為當判斷在孔洞構件20至投影光學系60的某處有異常時，從警告電路89警告DMD元件41有異常或達到了壽命。
本曝光描圖裝置100更具有第三光量感測器SS3。如上所述，可兼用作第二光量感測器SS2。可通過將DMD元件41的微面鏡M朝向第三光量感測器SS3而檢測出光量。
假設，當控制所有入射於一個DMD元件41－1的光反射面的光束通過投影光學系60時，第二光量感測器SS2輸出了輸出資訊δ 2－1。假設，當所有入射於DMD元件41－1的光反射面的光束不穿透投影光學系60－1而直接入射於第三光量感測器SS31時，第三光量感測器SS31輸出了輸出資訊δ 3－1。此時，若DMD元件41－1及投影光學系60－1沒有異常，第二光量感測器SS2的輸出資訊δ 2－1與第三光量感測器SS3的輸出資訊δ 3－1應該大略相同。因為在投影光學系60－1衰減的光量是微小的。但是，若光量變化大，警告電路89將判斷DMD元件41－1及投影光學系60－1有異常，而輸出警告。
已經掌握從第二光量感測器SS2的輸出資訊δ 2－1至輸出資訊δ 2－8大略相同的情況下，投影光學系60－1至投影光學系60－8被判斷為無異常。因此，判斷電路88在輸出資訊δ 3－1與既定輸出不同的情況下，判斷DMD元件41的個別的微面鏡M不正常運轉，警告電路89輸出警告。
第11圖及第12圖為確認高壓水銀燈10、DMD元件41及投影光學系60的運轉狀況的流程圖。
在第11圖的步驟S31中，藉由第一光量感測器SS11與SS12，檢測出高壓水銀燈10－1的光量的輸出資訊δ 1－1與高壓水銀燈10－2的光量的輸出資訊δ 1－2。
在步驟S32中，判斷電路88判斷光量是否超過門檻值th，高壓水銀燈10－1的光量與高壓水銀燈10－2的光量是否相同。在輸出資訊δ 1－1與輸出資訊δ 1－2不同的情況下，進入步驟S33。
在步驟S33中，調整第一電源控制部19－1及第二電源控制部19－2的電力供給，使高壓水銀燈10－1的光量與高壓水銀燈10－2的光量相同。若高壓水銀燈10的光量大體上相同，則進入步驟S34。
在步驟S34中，使八個系統的DMD元件41的面鏡M的方向全部朝向投影光學系60的方向。
在步驟S35中，以在與被曝光體CB大體上相同面的第二光量感測器SS2檢測出被曝光面的光束SP1至光束SP8的光量δ 2－n(n＝1~8)。
在步驟S36中，判斷電路88判斷光量δ 2－n是否在既定範圍pr內。若光量δ 2－n不在既定範圍pr內，則進入步驟S37或以點線表示的第12圖的步驟S41的流程中。若光量δ 2－n在既定的範圍pr，則進入步驟S38。
在步驟S37中，對於不在既定範圍pr的系統，警告電路89輸出異常警告。由於在第一光量感測器SS11沒有異常，從孔洞構件20至投影光學系60某處有異常。不在此處發出警告而是進一步確定異常位置而輸出警告時，如點線所示，跳過步驟S37而進入第12圖的步驟S41。
通常，投影光學系60的壽命長，DMD元件41則必須定期地更換。因此，也可構成為，在判斷從孔洞構件20至投影光學系60的某處為異常時，警告電路89發出警告一律表示DMD元件41異常或已達到壽命。
在步驟S38中，判斷電路88判斷光量δ 2－n是否相同。實際上，在被曝光體CB面上，光束SP1至光束SP8的光量δ 2－n(n＝1~8)必須均一。若為光束SP1至光束SP8的光量，則可開始曝光描圖。另一方面，雖然光束SP1至光束SP8的光量δ 2－n(n＝1~8)在既定範圍pr內，但各個光束SP不均勻的情況下，進入步驟S39中。
在步驟S39中，藉由第5圖所示的縮聚調整部35的縮聚調整，使所有的光束SP均一。
在第12圖的步驟S41中，根據控制部80的指令，DMD驅動電路83驅動微面鏡M。然後，使八個系統的DMD元件41的平面鏡M的方向均朝向投影光學系60的外側。即，由第三光量感測器SS3檢測出不經由投影光學系60而從DMD元件41直接反射的光量。
在步驟S42中，以第三光量感測器SS3，檢測出從DMD元件41直接反射的光量δ 3－n(n＝1~8)。
在步驟S43中，判斷電路88比較第二光量感測器SS2的光量δ 2－n與第三光量感測器SS3的光量δ 3－n，而判斷光量δ 2－n與光量δ 3－n是否不同。在光量δ 2－n與光量δ 3－n不同的情況下，進入步驟S44，在相同的情況下，則進入步驟S45。
在步驟S44中，警告電路89輸出DMD元件41的異常警告或投影光學系60的異常警告。由於經由投影光學系60檢測出的光量δ 2－n不在既定範圍pr內，光量δ 2－n與從DMD元件41直接檢測的光量δ 3－n不同，判斷電路88判斷DMD元件41或投影光學系60為異常。由於投影光學系60很少故障，判斷電路88判斷DMD元件41的壽命終止或異常。
在步驟S45中，警告電路89發出從孔洞構件20至DMD元件41的前方的異常警告。由於經由投影光學系60所檢測出的光量δ 2－n不在既定範圍pr內，光量δ 2－n與光量δ 3－n相同，判斷電路88判斷在DMD元件41的上游有異常。而且，由於在第一光量感測器SS11沒有問題(步驟S32)，在孔洞構件20的下游判斷為異常。
在上述實施例中，雖然說明投影光學系60為固定而被曝光體台座90為移動的樣態，但投影光學系60側為移動而被曝光體台座90為固定亦可。
又，在實施例中，雖然高壓水銀燈10為二個，但三個以上亦可。而且，孔洞構件20雖然將一道光束分離成四道光束，只要是分離成二個以上的孔洞構件即可，分離數並未限制。
10．．．高壓水銀燈
11．．．橢圓面鏡
19．．．電源控制部
20．．．孔洞構件
21．．．開口窗
22．．．反射光學元件
22H．．．穿透區域
23．．．全反射面鏡
29．．．檢測窗
30．．．第一照明光學系
35．．．縮聚調整部
37．．．第二照明光學系
41．．．DMD元件
60．．．投影光學系
80．．．控制部
82．．．記憶電路
83．．．DMD驅動電路
84．．．被曝光體台座驅動電路
85．．．縮聚驅動電路
88．．．判斷電路
89．．．警告電路
90．．．被曝光體台座
CB．．．被曝光體
SS11．．．第一光量感測器
IL．．．曝光光線
SS12．．．第二光量感測器
SP．．．曝光區域
SS31．．．第三光量感測器
第1圖為本發明之曝光描圖裝置100的概略立體圖。
第2圖為第一照明光學系30－1及30－2的概念圖。
第3圖為第二照明光學系37、DMD元件41及投影光學系60的立體圖。
第4圖為從Y方向觀看的反射光學元件22－1及22－2以及全反射鏡23－1至全反射鏡23－8的圖。
第5圖為第二照明光學系37的剖視圖。
第6a圖為一個DMD元件41的立體圖，第6b圖為表示微面鏡M的動作的圖。
第7a圖為載置於被曝光體台座90的被曝光體CB的描圖處理的隨時間變化的圖，第7b及7c圖為說明縫合的圖。
第8圖為描圖處理的流程圖。
第9圖為進行曝光描圖裝置100的曝光量調整而檢測出光學系的異常的方塊圖。
第10圖為台座面的照度特性pd的隨著時間變化的圖。
第11圖為確認高壓水銀燈10、DMD元件41及投影光學系60的運轉狀況的流程圖。
第12圖為確認高壓水銀燈10、DMD元件41及投影光學系60的運轉狀況的流程圖。
10．．．高壓水銀燈
10－1．．．第一高壓水銀燈
19－1．．．第一電源控制部
19－2．．．第二電源控制部
20－1、20－2．．．孔洞構件
80．．．控制部
82．．．記憶電路
83．．．DMD驅動電路
85．．．縮聚驅動電路
88．．．判斷電路
89．．．警告電路
90．．．被曝光體台座
CB．．．被曝光體
SS21．．．第二光量感測器
84．．．被曝光體台座驅動電路
30－1、30－2．．．第一照明光學系
SS11、SS12．．．第一光量感測器
SS31、SS32．．．第三光量感測器
41－1、41－2、41－5、41－6．．．DMD元件
37－2、37－5、37－6．．．第二照明光學系
35－1、35－2、35－5、35－6．．．縮聚調整部
60－1、60－2、60－5、60－6．．．投影光學系

Claims (8)

  1. 一種曝光描圖裝置，以來自光源照射的紫外線對載置於被曝光體台座上的被曝光體做描圖，包括：一孔洞構件，設有用於將上述光源分離成第一光束及第二光束的第一開口窗及第二開口窗；第一及第二空間光調變裝置，調變上述第一光束及第二光束；投影光學系，將上述第一空間光調變裝置及第二空間光調變裝置所調變的第一光束及第二光束投影至上述被曝光體；第一光量感測器，在上述孔洞構件的附近，檢測出上述光源的光量；第二光量感測器，檢測出穿透上述投影光學系的第一光束及第二光束的光量；以及判斷裝置，根據上述第一光量感測器的第一輸出資訊以及上述第二光量感測器的第二輸出資訊而判斷從上述孔洞構件至上述被曝光體的狀況。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光描圖裝置，其中上述第二光量感測器被搭載於上述被曝光體台座上，在穿透上述投影光學系的第一光束及第二光束的正下方進入及退避。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光描圖裝置，其更包括：第一縮聚調整部，設於第一光束從上述孔洞構件至上 述被曝光體的光路中；第二縮聚調整部，設於第二光束從上述孔洞構件至上述被曝光體的光路中；其中，上述判斷裝置係根據上述第二光量感測器所檢測出的第一光束的第一輸出資訊與上述第二光束的第二輸出資訊而調整上述第一縮聚調整部及第二縮聚調整部。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光描圖裝置，其更包括：記憶裝置，記憶著伴隨上述被曝光面隨著時間的變化的理想光量資料；警告部，當上述第二光量感測器的輸出資訊超過上述記憶裝置所記憶的光量資訊的既定範圍以上時，輸出關於運轉情況的警告。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光描圖裝置，其更包括：警告部，當上述第一光量感測器與上述第二光量感測器的輸出資訊超過既定關係以外時，輸出關於從上述孔洞構件至上述被曝光體的運轉情況的警告。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之曝光描圖裝置，其中上述判斷裝置係根據上述第二光量感測器所檢測出的上述第一光束的光量與上述第二光束的光量，將關於上述第一或第二空間光調變裝置的運轉狀況的警告輸出至上述警告部。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光描圖裝置， 其更包括：第三光量感測器，檢測出上述第一及第二空間光調變裝置在不穿透上述投影光學系的方向上所調變的上述第一光束及第二光束的光量，其中上述判斷裝置係根據上述第二光量感測器的輸出資訊與上述第三光量感測器的輸出資訊而判斷從上述第一及第二空間光調變裝置至上述被曝光體的狀況。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之曝光描圖裝置，其中上述第三光量感測器係兼用上述第二光量感測器。
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