TWI607291B - Exposure device - Google Patents

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Description

曝光裝置
本發明係有關於使用光調變元件陣列來形成圖樣的無光罩曝光裝置，且特別有關於投影至基板等的圖樣的位置檢測。
無光罩曝光裝置中，使搭載基板的平台沿著掃描方向移動，並藉由DMD(Digital Micro-mirror Device)等的光調變元件陣列將圖樣光投影於基板上。在此，檢測出被平台承載的基板上的投影區域(曝光區域)的位置，控制2維配置的微鏡等的光調變元件，投影出因應該位置的圖樣光。
以微米等級來形成微細圖樣的情況下，必須正確地檢測出基板的位置並且不偏離位置地投影出圖樣光。然而，因為DMD的溫度變化等原因，圖樣光的投影位置有時會產生偏差，而造成圖樣形成位置產生誤差。
為了防止這種情況，配置複數個光二極體等的光感測器於平台的側邊，一邊掃描平台一邊將位置檢測用的圖樣投影至光感測器。比較檢測出的曝光位置以及預先準備做為基準的位置資訊，來修正曝光位置(例如，參照專利文獻1)。
另一方面，為了精確地檢測出平台等的可動體的位置，有一種根據2個光感測器的光量變化來檢測出基準位置 的方法(參照專利文獻2)。在此，為了檢測出編碼器的原點位置，也就是基準位置，會沿著掃描方向配置偏移對稱位置的1對光二極體。
藉由移動形成有狹縫的標尺，位置檢測用的狹縫光會通過一對光二極體的上方，根據此時檢測出的光量，將2個光感測器的光量彼此變為相等的位置做為基準位置檢測出來。
[先行技術文獻]
日本專利文獻1：特開2008-134370號公報
日本專利文獻2：特開平10-090008號公報
光二極體的尺寸比圖樣解析度大，並且光二極體的感光特性有各自的個體差異。因此，即使以相同光強度投影圖樣，檢測出的光量也會有微妙地不同。再者，有時因為照度不均勻等使投影的光瞬間地不穩定，使得高精確度地檢測出曝光位置相當困難。
在曝光裝置中，除了主掃描方向外，副掃描方向上也會產生基板的位置偏移。因此，曝光區域通過的掃描帶的位置在主掃描方向及副掃描方向上會產生誤差，使圖樣的精度降低。
因此，對於無光罩曝光裝置，會有使用光二極體等的光感測器檢測出正確的2維位置的需求。
本發明的曝光裝置包括：光調變元件陣列，由矩陣狀排列複數的光調變元件而成；掃描部，使藉由光調變元件陣列產生的曝光區域沿著主掃描方向相對於被描繪體移動；以及位置檢測部，具備第1光感測器群，相對於主掃描方向傾斜排列；以及第2光感測器群，相對於主掃描方向朝向與第1光感測器群側相反的旋轉方向傾斜排列。在此，相反的旋轉方向是指以沿著移動方向或掃描方向的線為基準，將第1光感測器群朝向某一側的旋轉方向傾斜時，該旋轉方向的相反方向之意。
另外，曝光裝置更包括：曝光動作控制部，藉由控制複數的光調變元件，對第1及第2光感測器群分別投影第1及第2位置檢測圖樣列的光，第1及第2位置檢測圖樣列分別傾斜於與第1及第2光感測器群的排列方向垂直的方向，且沿著第1及第2光感測器的排列方向上的各圖樣寬度比光感測器寬度小但比光感測器間隔大。
若藉由平台移動等使曝光區域相對移動，當1個位置檢測圖樣通過光感測器時，亮度信號位準會依序增加、不變、減少。此時，1個位置檢測圖樣的光通過相鄰的光感測器期間，產生相鄰的光感測器所輸出的兩亮度信號位準的圖形中相交的部份。
隨著第1、第2位置檢測圖樣的通過，位置檢測部按時序檢測出第1及第2光感測器群內相鄰的光感測器所輸出的亮度信號的位準相等的曝光位置，做為第1的一連串的曝光位置以及第2的一連串的曝光位置。藉此，位置檢測部可從檢 測出的第1的一連串的曝光位置以及第2的一連串的曝光位置中計算出2維曝光位置。在此，2維曝光位置能夠根據例如沿著主掃描方向、副掃描方向所訂定的2維座標來表示。
本發明的位置檢測部檢測出1個位置檢測圖樣的光通過相鄰的光感測器期間該相鄰的光感測器所輸出的亮度信號位準相等的曝光位置，伴隨著位置檢測圖樣列的光的通過而按時序檢測出一連串的曝光位置。在此，曝光位置表示既定的位置檢測圖樣在平台上的相對位置，例如以訂定於平台上的沿著掃描方向的位置座標來表示。
藉由檢測出複數的曝光位置，能夠不受到照度不均、光感測器的個體差等影響來進行位置修正。例如，曝光裝置可具備修正部，根據檢測出的一連串的曝光位置及預定的標準曝光位置來修正曝光基準位置。在此，標準曝光位置可以藉由定在描繪資料上訂定的位置座標來表示。例外，曝光基準位置可訂定為例如描繪開始位置等。
再者，因為檢測出2維的曝光位置，所以不只對描繪開始位置，而且對沿著副掃描方向的曝光位置也能夠做曝光資料修正，因而能夠形成描繪領域不會一部分重疊的具有精度的圖樣。關於2維曝光位置的計算，將第1及第2的一連串的曝光位置，先做為沿著光感測器排列方向上的曝光位置並以向量來表示，再計算各光感測器群的代表的曝光位置(平均值)等後，求出沿著主掃描方向、副掃描方向的2維曝光位置座標。
光感測器的配置間隔、圖樣列的圖樣間隔等可以任意設定。例如，第1光感測器群的相對於移動方向或主掃描 方向的傾斜配置角度α在30°≦α≦60°的範圍內，該第2光感測器群的相對於移動方向或主掃描方向的傾斜配置角度β在-60°≦β≦-30°的範圍內。特別是將第1、第2光感測器群分別傾斜配置於+45°及-45°，能夠相對於移動方向或主掃描方向對稱配置。然而，移動方向表示基板等被描繪體的移動方向(與主掃描方向相反)。另外，能將複數的光感測器沿著掃描方向以一定間隔配置，並以固定間隔排列的位置檢測圖樣構成位置檢測圖樣列。
圖樣列的各圖樣的形狀可以任意，只要是光感測器能夠個別地檢測到各位置檢測圖樣的通過的形狀即可。具體說，1個位置檢測圖樣通過光感測器間時，訂定圖樣寬度、傾斜角度等，使圖樣光投影至相鄰的光感測器兩者即可。例如，可投影出主掃描方向上排列的條狀的圖樣所構成的圖樣列的光。
檢測的曝光位置的數目會根據光感測器數目、圖樣列的圖樣個數而定。例如，能夠設置2個以上的光感測器，並以2個以上的位置檢測圖樣來構成位置檢測圖樣列。在這個情況下，各位置檢測圖樣在複數的鄰接光感測器間被檢測出來，且在相同的鄰接光感測器間也會因為圖樣列的通過而檢測出複數的曝光位置。
關於第1、第2光感測器群的配置，能夠在1個掃描帶領域內沿著副掃描方向排列，或者是沿著主掃描方向排列。沿著副掃描方向配置第1、第2光感測器群的情況下，曝光動作控制部能沿著副掃描方向同時投影第1、第2位置檢測圖樣列的 光即可。藉此，能夠不切換圖樣，在靠近的領域檢測曝光位置。另一方面，沿著主掃描方向配置第1、第2光感測器群的情況下，曝光動作控制部在曝光區域通過第1光感測器群時投影第1位置檢測圖樣列的光，在曝光區域通過第2光感測器群時投影第2位置檢測圖樣列的光。藉此，能夠在相同的主掃描線上檢測出一連串的第1、第2曝光位置。
關於位置修正，能夠求出檢測出的各個曝光位置與做為目標的標準曝光位置的差，算出相加/加權平均值等的代表的修正值。或者是也能從檢測出的一連串的曝光位置算出代表的曝光位置。
位置檢測部能夠採用各種構造，可用曝光裝置的控制部來檢測從複數的光感測器輸出的亮度信號，或者是，也可在更之前的階段設置位置檢測部、位置計算部。為了正確地檢測出亮度信號位準一致的時間點，例如位置檢測部包括：脈衝信號產生部，在亮度信號相等的時間點產生脈衝信號；以及位置計算部，因應檢測出的脈衝信號計算出曝光位置。
脈衝信號產生部、位置檢測部的配置可以有各種可能。例如設置複數的曝光頭並對各曝光頭進行位置修正的情況下，可將脈衝信號產生部設置於平台。
以脈衝信號檢測出一連串的曝光位置的情況下，最好能防止脈衝信號同時發生。因此，曝光動作控制部能以被檢測的一連串的脈衝信號在彼此不同的時間點產生的方式來投影位置檢測圖樣列的光。例如，曝光動作控制部能夠以既定的圖樣間距來投影位置檢測圖樣列的光，使得一連串的脈衝信 號以幾乎一定的時間間隔產生。
本發明另一個態樣的曝光方法，包括：將由矩陣狀排列複數的光調變元件而成的光調變元件陣列所產生的曝光區域沿著主掃描方向相對於被描繪體移動：配置相對於主掃描方向傾斜排列的第1光感測器群，以及相對於主掃描方向朝向與第1光感測器群側相反的旋轉方向傾斜排列的第2光感測器群：對第1及第2光感測器群分別投影第1及第2位置檢測圖樣列的光，第1及第2位置檢測圖樣列分別傾斜於與第1及第2光感測器群的排列方向垂直的方向，且沿著第1及第2光感測器的排列方向上的各圖樣寬度比光感測器寬度小但比光感測器間隔大；以及按時序檢測出第1及第2光感測器群內相鄰的光感測器所輸出的亮度信號中位準相等的曝光位置，做為第1的一連串的曝光位置以及第2的一連串的曝光位置。
根據本發明，無光罩曝光裝置能夠正確地檢測出圖樣形成位置。
10‧‧‧曝光裝置
12‧‧‧平台
13‧‧‧描繪部
14‧‧‧基台
15‧‧‧平台驅動機構
18‧‧‧曝光頭
20‧‧‧光源
21‧‧‧光源驅動部
22‧‧‧DMD(光調變元件陣列)
24‧‧‧DMD驅動電路
26‧‧‧網格變換電路
27‧‧‧位置計算部
28、128、228‧‧‧位置檢測部
29‧‧‧脈衝信號產生部
30‧‧‧控制器
32‧‧‧記憶體
128A、228A‧‧‧第1光感測器群
128B、228B‧‧‧第2光感測器群
L1、L2、L3、...、LM‧‧‧圖樣
P1、P2、...、PN、PN、PN-1、PM、PM-1‧‧‧光感測器
PD‧‧‧光感測器群
B‧‧‧光感測器間隔
J、T‧‧‧間距
K‧‧‧圖樣寬度
HP‧‧‧第1位置檢測圖樣列
H1~H4、I1~I4‧‧‧位置檢測圖樣
IP‧‧‧第2位置檢測圖樣列
Q‧‧‧期間
W‧‧‧基板
Z‧‧‧光感測器寬度
第1圖係第1實施型態的曝光裝置的概略立體圖。
第2圖係曝光裝置的概略方塊圖。
第3圖係光感測器群與位置檢測圖樣列的示意圖。
第4圖係光感測器與圖樣的寬度的示意圖。
第5圖係入射至光感測器的光的光量變化圖。
第6圖係鄰接的光感測器的光量變化圖。
第7圖係以時間軸表示脈衝信號的輸出時序。
第8圖係第2實施型態的光感測器群與位置檢測圖樣的示意圖。
第9圖係第1光感測器群的位置檢測圖樣與光感測器之間的位置關係圖。
第10圖係第2光感測器群的位置檢測圖樣與光感測器之間的位置關係圖。
第11圖係第3實施型態的光感測器群與位置檢測圖樣列的示意圖。
以下，參照圖式說明本發明的實施型態。
第1圖係第1實施型態的曝光裝置的概略立體圖。第2圖係曝光裝置的概略方塊圖。
曝光裝置(描繪裝置)10是藉由將光照射至塗布或貼附有例如光阻等的感光材料的基板W來形成圖樣的無光罩曝光裝置，描繪部13搭載於基台14。
基台14設置有可沿著掃描方向移動的搭載基板W的平台12。平台驅動機構15能夠使平台12移動於主掃描方向X、副掃描方向Y。
曝光裝置10具備投影圖樣光的複數的曝光頭，在此僅圖示1個曝光頭18。曝光頭18具備DMD22、照明光學系統、成像光學系統(皆未圖示)，其他的曝光頭的構造相同。光源20例如由放電燈管(未圖示)構成，被光源驅動部21所驅動。
當以向量資料等構成的CAD/CAM資料輸入曝光裝 置10時，向量資料送至網格轉換電路26，向量資料轉換為網格資料。產生的網格資料暫時地儲存於緩衝記憶體(未圖示)，再送至DMD驅動電路24。
DMD22是2維配列微小的微鏡片而成的光調變元件陣列(光調變器)，各微鏡片藉由改變面對的方向來選擇地切換光的反射方向。以DMD驅動電路24控制各鏡片面對的方向，因應圖樣的光會通過成像光學系統而投影於基板W的表面。
平台驅動機構15按照來自控制器30的控制信號來移動平台12。位置檢測部28設置於平台12的端部附近，具備複數的光感測器所構成的光感測群PD、及脈衝信號產生部29。位置計算部27根據從位置檢測部28送來的信號，計算出曝光位置，也就是基板W的位置。
曝光動作中，描繪桌12沿著掃描方向X以一定的速度移動。由DMD22全體所構成的投影區域(以下稱為曝光區域)隨著基板W的移動而與基板W相對移動。曝光動作按照既定的曝光間距來進行，並且微鏡片配合曝光間距來投影圖樣光。
藉由按照曝光區域的相對位置來調整DMD22的各微鏡片的控制時序，要描繪於曝光區域的位置的圖樣的光被依序投影。然後，以包含曝光頭18的複數的曝光頭來描繪基板W全體，藉此在基板W全體形成圖樣。
曝光方式不只有以一定速度移動的連續移動方式，也可以是間歇地移動的步進與來回的方式。另外，也可以是多重曝光(重疊曝光)，其部份地重疊曝光照射時的投影區 域。
在曝光動作開始前的階段，為了將圖樣形成於正確的位置，而進行關於曝光開始位置的修正處理。一邊以一定的速度移動平台12，一邊投影出位置檢測用的圖樣光。控制器30根據位置計算部27送來的位置資訊，修正曝光開始位置。
以下，使用第3~7圖說明曝光位置的檢測與修正。
第3圖係光感測器群與位置檢測圖樣列的示意圖。第4圖係光感測器與圖樣的寬度的示意圖。第5圖係入射至光感測器的光的光量變化圖。
光感測器群PD由N個光感測器P1、P2、...、PN所構成，以配列間距T的等間隔排列於掃描方向上。另一方面，位置檢測圖樣列LP由垂直於掃描方向的一連串的條狀圖樣L1、L2、L3、...、LM所構成。M個圖樣L1、L2、L3、...、LM以圖樣間距J等間隔地排列。
圖樣L1、L2、L3、...、LM各自的圖樣寬度K比光感測器寬度Z短。因此，1個位於起頭位置的圖樣L1通過光感測器P1、P2時，光感測器P1與光感測器P2所輸出的亮度信號的位準，也就是光感測器的受光量如第5圖所示會依序地增加、不變、減少。
詳而言之，因為1個圖樣L1的移動，伴隨著圖樣L1的一部分移動到光感測器P1上，光感測器P1的光量增加。，圖樣L1全體位於光感測器P1上的期間，光感測器P1的檢測光量為最大光量且為定值。然後，圖樣L1的移動前端側超出光感測器P1，伴隨著移動至光感測器P1、P2之間，光感測器P1的光量下 降。
在掃描方向上位於光感測器P1的鄰接位置的光感測器P2也同樣地，光量依序增加、不變、減少。此光量變化相對於光感測器P1會延遲對應圖樣間距T的期間。另一方面，圖樣L1的寬度K比相鄰的光感測器間隔B大。因此，圖樣L1通過光感測器P1、P2間的期間，產生了光感測器P1的光量減少且光感測器P2的光量增加的期間Q(參照第5圖)。
然後，在此期間Q，檢測出光感測器P1、P2的光量一致的位置、地點，做為曝光位置。具體來說，脈衝信號產生部29會在光量一致的時間點產生脈衝信號，檢測出圖樣L1的位置，也就是基板W的位置。藉此，能夠檢測出要求光感測器寬度Z以下的等級的曝光位置。
當圖樣L1通過時檢測光量一致點後，接著對依序通過的圖樣L2、L3、...、LM也檢測光量一致點。結果，光感測器P1、P2間會檢測出M次的曝光位置。
不只光感測器P1、P2，鄰接的光感測器Pj、Pj+1(1≦j≦N-1)之間也會檢測出光量一致點做為曝光位置。因此，N個光感測器P1、P2、...、PN上通過M個圖樣L1、L2、...、LM時，會檢測出(N-1)×M次曝光位置。也就是說，(N-1)個光感測器的間隙中，分別檢測出M次曝光位置。
第6圖係鄰接的光感測器P1、P2的光量變化圖。第7圖係以時間軸表示脈衝信號的輸出時序。
位置檢測圖樣列L的圖樣間距J設定為滿足以下式子。其中T是光感測器間距，SA是檢測出的總脈衝數，M是圖 樣數，N是光感測器數。
J=T/M+T
SA=(N-1)M...(1)
藉由這樣設定圖樣間距J，彼此相鄰的光感測器間輸出的一連串脈衝信號的輸出時間點不重疊，幾乎以一定間隔按時序輸出。第7圖中顯示了以脈衝間距PS輸出的脈衝信號。
然後，根據輸出的一連串的脈衝信號，進行曝光位置的計算、曝光開始位置的修正。包含脈衝計數器、拴鎖電路等的位置計算部27，根據平台12的移動速度、編碼信號等，從按時序輸出的一連串脈衝信號中計算出各圖樣的曝光位置，也就是基板上的X位置座標。
控制器30對於從各脈衝信號算出的曝光位置，依序算出與預先設定的標準曝光位置的差。做為標準曝光位置，是將(N-1)個鄰接的光感測器間的中間點的位置座標預先儲存設定而得。
對於要檢測的全部的曝光位置座標計算出修正值後，求出其平均值。藉由此平均值修正曝光位置。當進行實際的描繪處理時，將曝光位置平移修正值的量後開始描繪。在此，對於複數的各個曝光頭，曝光位置會做為基板W的基準位置而被修正。
像這樣根據第1實施型態，使複數的光感測器P1~PN沿著掃描方向X等間隔排列的位置檢測部28設置於平台12，沿著掃描方向X等間隔排列的條狀/條紋圖樣L1~LM所組成的位置檢測圖樣列L於掃描時被投影。然後，在圖樣列通過 的期間，按時序檢測出相鄰的光感測器的受光量相等的位置，做為曝光位置，然後根據檢測出的(N-1)×M個曝光位置來修正基準位置。
藉由將圖樣列投影於排列在掃描方向上的複數光感測器，可在多個的部位檢測出曝光位置，且即使在同一部位也能檢測出多個的曝光位置。藉此，不會受到圖樣光的照度不均勻、外界干擾造成光量變動的影響、光感測器的個體差(光感測器的輸出特性不同)、經時間變化等影響，能夠以一次的掃描來檢測出正確的曝光位置。另外，即使不採用光感測器尺寸、光感測器間隔的極小化等裝置構造上困難且耗費高成本的構造，也能夠檢測出精度高的曝光位置。
以產生脈衝信號來檢測曝光位置，能夠簡單化平台上的檢測部的構造。特別是配置複數的曝光頭的情況下，可對各曝光頭產生脈衝信號，將位置計算部做為單一電路設置，因此簡單化位置檢測部的構造。再加上，設定圖樣間距等使按時序輸出的脈衝信號不同時或不重疊地輸出，因此能夠檢測出數量多的曝光位置。
圖樣列的圖樣數、圖樣形狀、光感測器數目為任意值。考慮到不同光感測器間檢測出複數次曝光位置的話，構成2個以上的圖樣組成的圖樣列、以及3個以上的光感測器組成的光感測器群即可。另外，光感測器也可以做成可拆下的構造。
關於位置檢測圖樣的形狀、圖樣間距、光感測器間距、光感測器寬度、圖樣寬度，也設定為當各圖樣通過時相鄰的光感測器間會產生光量變化且能夠抽出光量一致點即 可。也就是說，使圖樣寬度比光感測器寬度小，但比鄰接的光感測器間的距離大即可。
關於曝光位置的計算，也可以從檢測出的一連串的曝光位置中先計算出平均值等的代表的曝光位置，再根據平均值與標準值的差來修正曝光開始位置。另外，也可以藉由產生脈衝信號以外的方式來檢測光量相等的曝光位置。
接著，使用第8~11圖說明第2實施型態。第2實施型態中，就主掃描方向(X方向)及副掃描方向(Y方向)上檢測出2維的曝光位置。除此之外的構造實質上與第1實施型態相同。
第8圖係第2實施型態的光感測器群與位置檢測圖樣的示意圖。以下使用第8圖說明第2實施型態的光感測器群的配置及位置檢測圖樣。
位置檢測部128具備第1光感測器群128A及第2光感測器群128B，配置於平台12的端部附近並沿著副掃描方向排列。第1光感測器群128A是複數的光感測器沿著相對於移動方向(與主掃描方向相反的方向)成+45°傾斜的方向等間隔地排列而成。
另一方面，第2光感測器群128B是複數的光感測器沿著相對於移動方向成-45°傾斜的方向等間隔地排列而成。第2光感測器群128B的光感測器排列方向相對於移動方向/主掃描方向而言，與第1光感測器群128A朝向相反的旋轉方向傾斜。第8圖中，第1光感測器群128A從移動方向朝向逆時針的旋轉方向傾斜，而第2光感測器群128B從移動方向朝向順時針的 旋轉方向傾斜。
第1光感測器群128A、第2光感測器群128B配置在同一掃描帶(曝光區域在掃描中通過的領域)內，在此，分別被具有間隔地配置於鄰接的掃描帶上，使得沿著副掃描方向並排。
檢測曝光位置時，第1位置檢測圖樣列HP對第1光感測器群128A投影，第2位置檢測圖樣列IP對第2光感測器群128B投影。因此，第1、第2位置檢測圖樣沿著副掃描方向排列地被投影。第1位置檢測圖樣列HP由條狀的4個位置檢測圖樣H1~H4組成。位置檢測圖樣H1~H4沿著垂直於第1光感測器群128A的排列方向(+45°)的方向傾斜，彼此等間隔地排列於移動方向/主掃描方向上。
同樣地，第2位置檢測圖樣列IP由條狀的4個位置檢測圖樣I1~I4組成。位置檢測圖樣I1~I4沿著垂直於第2光感測器群128B的排列方向(-45°)的方向傾斜，彼此等間隔地排列於移動方向/主掃描方向上。
第1光感測器群128A、第2光感測器群128B以既定的間隔在副掃描方向上分離配置，使得圖樣不同的第1位置檢測圖樣列HP以及第2位置檢測圖樣列IP分別通過。位置檢測圖樣H1~H4、I1~I4分別具有在通過各自的光感測器群128A、128B時能與全部的光感測器交會的長度。
即使訂定第8圖所示的主掃描方向與基板的移動方向定為相反方向，也同樣地能夠使光感測器群傾斜地配置，再配合光感測器群的配置來訂定第1、第2位置檢測圖樣HP、IP 的投影圖樣形狀。
第9圖係第1光感測器群的位置檢測圖樣與光感測器之間的位置關係圖。第10圖係第2光感測器群的位置檢測圖樣與光感測器之間的位置關係圖。以下使用第9、10圖說明第2實施型態的曝光位置檢測。
如第9圖所示，1個位置檢測圖樣H1通過相鄰的光感測器PN、PN-1時，因為位置檢測圖樣H1與光感測器PN、PN-1相對於主掃描方向傾斜45°，所以圖樣移動方向相對於主掃描方向傾斜。在此，微小移位的位置檢測圖樣H1以虛線表示。
位置檢測圖樣寬度K、光感測器寬度Z、光感測器間距T的關係滿足與第1實施型相同的關係。因此，在光感測器間檢測出的光量分布中能找出光量一致點。另外，雖然位置檢測圖樣H1朝向相對光感測器PN、PN-1的排列方向傾斜的方向相對移動，但位置檢測圖樣H1具有比光感測器的長軸方向的長更長的長度。因此，圖樣會通過有光量變化的全體領域。
關於第1光感測器群128A的光感測器PN、PN-1，當沿著光感測器排列方向檢測出曝光位置的情況下，其成分可以由X成分及Y成分合力後的向量來表示。因為光感測器排列方向相對於移動方向成+45°傾斜，若將沿著排列方向的曝光位置的向量以S1表示，X成分、Y成分的向量的大小分別以dX、dY表示，以下式子會成立。
S1=(dX+dY)/√2...(1)
其中，將相對於移動方向(-X方向)順著逆時針方向傾斜的方向當作是正。方便上，上述式子中沒有使用向量符號(→) 來表示。
同樣地，關於第2光感測器群128B的光感測器PM、PM-1，當沿著光感測器排列方向檢測出曝光位置的情況下，其成分可以由X成分及Y成分合力後的向量來表示。若將沿著排列方向的曝光位置的向量以S2表示，X成分、Y成分的向量的大小分別以dX、dY表示，以下式子會成立。
S1=(dX-dY)/√2...(2)
因此，從以上(1)、(2)式，曝光位置的X成分dX、Y成分dY能夠從以下的式子求得。
dX=(S1+S2)/√2
dY=(S1-S2)/√2...(3)
與第1實施型態同樣地，第1位置檢測圖樣列HP、第2位置檢測圖樣列IP通過期間，在兩相鄰的光感測器的光量分佈中亮度位準一致時，脈衝信號會按時序輸出。檢測出的一連串的脈衝信號的時間間隔會對應到沿著光感測器的排列方向(+/-45°)的距離間隔。
因此，當第1光感測器群128A、第2光感測器群128B分別檢測出一連串的脈衝信號，就計算出各自沿著光感測器排列方向的曝光位置S1、S2各3個。從算出的一連串的曝光位置中算出關於S1、S2的代表值(平均值等)，再用上述(3)式計算出曝光位置的X成分、Y成分。
算出的代表值與參考曝光位置的X成分、Y成分比較，求出X成分、Y成分的修正值。然後，根據修正值將曝光開始位置就主掃描方向及副掃描方向進行修正。或者是，也可 以根據修正值來修正曝光資料後再進行曝光動作。
像這樣根據第2實施型態，第1光感測器群128A、第2光感測器群128B分別相對於主掃描方向傾斜+45°/-45°配置，傾斜方向朝向相反方向。然後，將傾斜於第1光感測器群128A的光感測器排列方向的垂直方向的第1位置檢測圖樣列HP投影至第1光感測器群128A，將傾斜於第2光感測器群128B的光感測器排列方向的垂直方向的第2位置檢測圖樣列IP投影至第2光感測器群128B。
將2個光感測群彼此排列於不同方向，再配合光感測器的排列方向投影出傾斜的位置檢測圖樣列，藉此在掃描中檢測出一連串的曝光位置。然後，根據沿著2個光感測器群的光感測器排列方向的位置資訊，計算出沿著主掃描方向、副掃描方向(X、Y座標)的曝光位置，並且求出修正值。藉此，描繪開始位置以及沿著平台的副掃描方向的移動距離會被修正，或者是曝光資料被修正。特別是藉由沿著副掃描方向調整曝光位置，能夠防止掃描帶重疊造成投影領域產生階差的情況。
考慮到要從2個光感測器群的脈衝信號容易地計算出曝光位置的話，光感測器排列方向在45°為佳，但也可以是其他角度，例如從30°至60°的範圍內適當選擇的話，也能夠實際運用上以充分的精確度檢測出曝光位置。而傾斜角度的大小也可以互不相同。
具體來說，可以是第1光感測器群128A對於移動方向以角度α(滿足0°<α<90°)傾斜配置，第2光感測器群128B 對於移動方向以角度β(滿足-90°<β<0°)傾斜配置。並且相對於主掃描方向也可以同樣地傾斜配置。
在這種情況下，上述(3)式中，能夠使用表示光感測器排列方向的三角函數來導出2維的曝光位置算出式。但是當規定主掃描方向、副掃描方向為2維座標軸，將第1光感測器群、第2光感測器群的配置方向分別以向量表示時，並須訂定2個排列方向使相鄰且不同的象限內分別有向量存在。
接著，使用第11圖說明第3實施型態。第3實施型態中，第1光感測器群及第2光感測器群配置於同一掃描帶內，且沿著主掃描方向具有間隔地被配置。
第11圖係第3實施型態的光感測器群與位置檢測圖樣列的示意圖。
位置檢測部228具備第1光感測器群228A、第2光感測器群228B，第1光感測器群228A相對於主掃描方向朝正方向傾斜，第2光感測器群228B朝向相反的旋轉方向傾斜。第1光感測器群228A、第2光感測器群228B隔著既定間隔並沿著主掃描方向配置於同一掃描帶內，使得曝光區域沿著1個掃描帶移動時會通過雙方的光感測器群。
掃描時，曝光區域通過第1光感測群228A期間，位置檢測圖樣列HP先進行投影。然後，曝光區域通過第2光感測群228B期間，位置檢測圖樣列HP切換成位置檢測圖樣IP來進行投影。藉此，與第2實施型態相同地檢測出一連串的脈衝信號，進行2維曝光位置的計算以及曝光開始位置的修正。
128‧‧‧位置檢測部
128A‧‧‧第1光感測器群
128B‧‧‧第2光感測器群
HP‧‧‧第1位置檢測圖樣列
H1~H4、I1~I4‧‧‧位置檢測圖樣
IP‧‧‧第2位置檢測圖樣列

Claims (11)

  1. 一種曝光裝置，包括：光調變元件陣列，由矩陣狀排列複數的光調變元件而成；掃描部，使藉由該光調變元件陣列產生的曝光區域沿著主掃描方向相對於被描繪體移動；位置檢測部，具備第1光感測器群，相對於主掃描方向傾斜排列；第2光感測器群，相對於主掃描方向朝向與該第1光感測器群側相反的旋轉方向傾斜排列；以及曝光動作控制部，藉由控制該複數的光調變元件，對該第1及第2光感測器群分別投影第1及第2位置檢測圖樣列的光，該第1及第2位置檢測圖樣列分別傾斜於與該第1及第2光感測器群的排列方向垂直的方向，且沿著該第1及第2光感測器的排列方向上的各圖樣寬度比光感測器寬度小但比光感測器間隔大，其中該位置檢測部在掃描中，按時序檢測出該第1及第2光感測器群內相鄰的光感測器所輸出的亮度信號中位準相等的曝光位置，做為第1的一連串的曝光位置以及第2的一連串的曝光位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中該位置檢測部從檢測出的該第1及第2的一連串的曝光位置中算出2維曝光位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中該第1及第2光感測器群沿著副掃描方向配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中該第1及第2光 感測器群沿著主掃描方向配置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中該位置檢測部包括：脈衝信號產生部，在亮度信號相等的時間點產生脈衝信號；以及位置計算部，因應檢測出的脈衝信號計算出曝光位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之曝光裝置，其中該脈衝信號產生部設置於搭載了該被描繪體的平台。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之曝光裝置，其中該曝光動作控制部投影該第1及第2位置檢測圖樣列的光，使得要被檢測出來的一連串的脈衝信號在彼此不同的時間點產生。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之曝光裝置，其中曝光動作控制部以既定的圖樣間距投影該第1及第2位置檢測圖樣列的光，使得一連串的脈衝信號以幾乎固定的時間間隔產生。
  9. 如申請專利範圍第1至8項任一者所述之曝光裝置，其中該第1及第2光感測器群一體地設置於搭載了該被描繪體的平台上。
  10. 如申請專利範圍第1至8項任一者所述之曝光裝置，其中該第1光感測器群的相對於移動方向或主掃描方向的傾斜配置角度α在30°≦α≦60°的範圍內，該第2光感測器群的相對於移動方向或主掃描方向的傾斜配置角度β在-60°≦β≦-30°的範圍內。
  11. 一種曝光方法，包括：將由矩陣狀排列複數的光調變元件而成的光調變元件陣列 所產生的曝光區域沿著主掃描方向相對於被描繪體移動：配置相對於主掃描方向傾斜排列的第1光感測器群，以及相對於主掃描方向朝向與該第1光感測器群側相反的旋轉方向傾斜排列第2光感測器群：對該第1及第2光感測器群分別投影第1及第2位置檢測圖樣列的光，該第1及第2位置檢測圖樣列分別傾斜於與該第1及第2光感測器群的排列方向垂直的方向，且沿著該第1及第2光感測器的排列方向上的各圖樣寬度比光感測器寬度小但比光感測器間隔大；以及按時序檢測出該第1及第2光感測器群內相鄰的光感測器所輸出的亮度信號中位準相等的曝光位置，做為第1的一連串的曝光位置以及第2的一連串的曝光位置。
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